(57)【要約】【課題】動力伝達効率及び燃費の向上を図りつつ、車両への搭載性や変速性能を向上させることができるハイブリッド駆動装置を提供すること。【解決手段】内燃機関１の回転動力を第１モータジェネレータ３、第２モータジェネレータ４に分配して伝達する歯車機構１０と、第１モータジェネレータ３の回転動力が伝達される第１シャフト２５と、回転要素２０と、回転要素２０の回転動力が減速されて伝達される第２シャフト３０と、第２シャフト３０の回転動力が減速されて伝達される第３シャフト２２と、第２モータジェネレータ４の回転動力を、回転要素２０又は第３シャフト２２に伝達する状態と伝達しない状態の３つの状態に切り替え可能な第１動力伝達切替機構１６と、第１シャフト２５の回転動力を、第２シャフト３０に伝達する状態と伝達しない状態に切り替え可能な第２動力伝達切替機構２６と、を備える。【選択図】図１
2011178307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転動力を、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータに分配して伝達する歯車機構と、
前記第１モータジェネレータの回転動力が伝達される第１シャフトと、
回転要素と、
前記回転要素の回転動力が伝達される第２シャフトと、
前記第２シャフトの回転動力が伝達されるとともに、車輪を駆動する第３シャフトと、
前記第２モータジェネレータの回転動力の前記回転要素への伝達を許容する状態と、前記第３シャフトへの伝達を許容する状態と、前記回転要素及び前記第３シャフトへの伝達を禁止する状態との間を切り替え可能な第１動力伝達切替機構と、
前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を許容する状態と、前記第２シャフトへの伝達を禁止する状態との間を切り替え可能な第２動力伝達切替機構と、
を備えることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記歯車機構は、
前記内燃機関の回転動力が入力されるサンギヤと、
前記サンギヤと噛み合うピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤと噛み合うとともに、回転動力を前記第２モータジェネレータに向けて出力するリングギヤと、
前記ピニオンギヤを回転可能に支持するとともに、回転動力を前記第１モータジェネレータに向けて出力するキャリヤと、
を備えることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記内燃機関、前記第１モータジェネレータ、前記第２モータジェネレータ、前記第１動力伝達切替機構、及び前記第２動力伝達切替機構の動作を制御する電子制御装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記電子制御装置は、
第１モードにおいて、前記第１モータジェネレータの回生を許容するように前記第１モータジェネレータを制御し、前記第２モータジェネレータの駆動を許容するように前記第２モータジェネレータを制御し、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を禁止するように前記第１動力伝達切替機構を制御し、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記回転要素への伝達を許容するように前記第２動力伝達切替機構を制御し、
前記第１モードよりも車速が速いときに用いる第２モードにおいて、前記第１モータジェネレータの駆動を許容するように前記第１モータジェネレータを制御し、前記第２モータジェネレータの回生を許容するように前記第２モータジェネレータを制御し、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を許容するように前記第１動力伝達切替機構を制御し、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記回転要素及び前記第３シャフトへの伝達を禁止するように前記第２動力伝達切替機構を制御し、
前記第２モードよりも車速が速いときに用いる第３モードにおいて、前記第１モータジェネレータの回生を許容するように前記第１モータジェネレータを制御し、前記第２モータジェネレータの駆動を許容するように前記第２モータジェネレータを制御し、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を禁止するように前記第１動力伝達切替機構を制御し、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記第３シャフトへの伝達を許容するように前記第２動力伝達切替機構を制御することを特徴とする請求項３記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
前記電子制御装置は、前記内燃機関の回転数と、前記第３シャフトの回転数とに基づいて、前記第１モード、前記第２モード、及び前記第３モードの間におけるモード切り替えを行うことを特徴とする請求項４記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
前記電子制御装置は、前記内燃機関の回転数と、前記第３シャフトの回転数とに基づいて、
加速時において前記第１シャフトの回転数と前記第２シャフトの回転数とが一致すると判断したときに、前記第１モードから前記第２モードへのモード切り替えを行い、
加速時において前記第２モータジェネレータの回転数と前記第３シャフトの回転数とが一致すると判断したときに、前記第２モードから前記第３モードへのモード切り替えを行うことを特徴とする請求項５記載のハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の動力源の回転動力によって歯車機構を介して車輪を駆動するハイブリッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド駆動装置において、エンジンの回転動力を動力分割機構により分割して車軸と第１モータジェネレータ又は第２モータジェネレータとに伝達するとともに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのうち一方のモータジェネレータによって回生し、他方のモータジェネレータによって車輪を駆動するものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、原動機動力源から動力を受け入れるための入力部材と、出力を前記トランスミッションから送出するための出力部材と、第１及び第２のモータ／発電機と、前記第１及び第２のモータ／発電機との間で電力を相互交換するためのエネルギ貯蔵手段と、前記エネルギ貯蔵手段と前記第１及び第２のモータ／発電機との間での電力相互交換を調節し、前記第１及び第２のモータ／発電機間での電力相互交換を調節するための制御手段と、同軸に整合した三つの遊星ギヤ装置とを有し、各遊星ギヤ装置は、第１及び第２のギヤ部材を使用し、各遊星ギヤ装置の前記第１及び第２のギヤ部材は、対応する遊星ギヤ装置の各々に組み込まれたキャリヤに取り付けられた複数の遊星ギヤと噛み合い係合し、前記第１及び第２のモータ／発電機は互いに及び前記三つの遊星ギヤ装置と同軸に整合しており、前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少なくとも一つが前記第１モータ／発電機に連結されており、前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少なくとも一つが前記第２モータ／発電機に連結されており、前記第１、第２、及び第３の遊星ギヤ装置と関連した前記キャリヤを互いに及び前記出力部材に作動的に連結する手段を有し、前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のギヤ部材のうちの、前記第１モータ／発電機に連結されていない一方のギヤ部材が、前記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材のうちの一方に連続的に連結されており、前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のうちの、前記第１モータ／発電機に連結されていない他方のギヤ部材が、前記入力部材に作動的に連結されており、前記第１又は第２の遊星ギヤ装置に連結されていない前記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材がグラウンドに選択的に連結される電気機械的トランスミッションが開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の電気機械的トランスミッションによれば、第１モータ／発電機の回転数を制御することによりエンジンの回転数を燃費が最適となる回転数に設定することができ、その際に第１モータ／発電機が発電をおこない、その電力で第２モータ／発電機を駆動することにより、装置全体としての出力軸トルクを必要十分なトルクとすることができるとされている。そして、この電気機械的トランスミッションは、前進走行するためのモードとして、発進およびその直後の相対的に低速な状態で設定される第１モードと、車速がある程度増大した状態で設定される第２モードとの二つの走行モードが可能であるとされている。具体的には、相対的に大きい駆動トルクが必要な第１モードでは、出力軸側に設けられている遊星歯車機構のリングギヤを固定することにより、この遊星歯車機構を減速機として機能させ、一方、車速がある程度増大した状態の第２モードでは、その遊星歯車機構におけるサンギヤとキャリヤとを連結して全体を一体化し、遊星歯車機構において増減速作用を行わないようにしている。
【０００５】
また、特許文献２では、内燃機関と発電機能のある第１電動機および第２電動機とを遊星歯車機構を含む歯車機構を介して出力部材に連結したハイブリッド駆動装置において、前記遊星歯車機構が二組備えられるとともに、それらの遊星歯車機構が、相互に差動作用を行う三つの回転要素を有し、これら二組の遊星歯車機構を介して前記出力部材に動力伝達する経路を切り替える少なくとも三つの係合装置が備えられ、前記内燃機関の回転数と前記出力部材の回転数との比を所定値に設定するための前記第１電動機と前記第２電動機との動作状態の相互関係が、それら三つの係合装置の係合および解放の状態に応じて異なる、三種類以上の動力伝達経路が設定されるように構成されているハイブリッド駆動装置が開示されている。このハイブリッド駆動装置では、動力伝達経路毎に、所定の変速比を設定するとした場合の各電動機の動作状態の相互関係が異なる。したがって、車両に搭載した場合の低車速および中車速ならびに高車速のそれぞれに応じて適当な動力伝達経路を選択することにより、内燃機関を効率の良い状態で運転することが可能になるとともに、各電動機による電力を介した動力の伝達が抑制され、その結果、いずれの車速においても出力部材に対する動力の伝達効率を良好にし、燃費を向上させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６２４８３号公報
【特許文献２】特開２００６−２８２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の電気機械的トランスミッションでは、低車速時には第１モードを設定し、また高車速時には第２モードを設定しており、これらいずれのモードであっても、いずれか一方のモータ／発電機が発電機として機能し、かつ他方のモータ／発電機が、前記一方のモータ／発電機から電気が供給されてモータとして機能する。すなわち、エンジンから出力軸などの出力部材に歯車機構を介して動力が伝達されることに加えて、動力の一部が電力に一旦変換され、この電力でモータを駆動することにより、その電気的経路を経た動力が出力部材に伝達される。このような電力と機械的動力との変換を伴う動力の伝達には、その動力の形態の変化の過程で不可避的な損失が生じる。特許文献１に記載の電気機械的トランスミッションでは、車速に応じて走行モードを切り替えているが、選択できるモードが二つに限られるので、例えば、第２モードで車速が大きく増大した場合には、電力への変換を伴う動力伝達の割合が増えることになる。そのために、特許文献１に記載の電気機械的トランスミッションでは、動力伝達効率、あるいは車両の全体としての燃費の点で改善すべき余地がある。また、特許文献１に記載の電気機械的トランスミッションでは、モータ２個と遊星歯車列３個を持つため変速機の全長が長くなり、車両への搭載性が低下するという問題がある。
【０００８】
特許文献２に記載のハイブリッド駆動装置は、三種類以上の動力伝達経路が設定されるように構成されているため、特許文献１に記載の電気機械的トランスミッションよりも動力伝達経路が１個多く、車速が大きく増大した場合にも電力への変換を伴う動力伝達の割合を抑制することができる。ところが、特許文献２に記載のハイブリッド駆動装置では、低速モードから中速モード（直結モード）に変速する際、２列目遊星歯車機構のリングギヤが固定されているため、内燃機関の回転数を一旦低下させて１列目遊星歯車機構のサンギヤ回転数を０にする必要があり、変速に時間がかかるといった問題がある。また、特許文献２に記載のハイブリッド駆動装置では、中速モードは直結であるため、遊星歯車機構の各構成要素が共線図上で横１列に並ぶ必要があるにも関わらず低速モードでは共線図が必ず傾斜角を持つことから、変速時に大きなショックが発生すると考えられる。
【０００９】
本発明の主な課題は、動力伝達効率及び燃費の向上を図りつつ、車両への搭載性や変速性能を向上させることができるハイブリッド駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一視点においては、ハイブリッド駆動装置において、内燃機関の回転動力を、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータに分配して伝達する歯車機構と、前記第１モータジェネレータの回転動力が伝達される第１シャフトと、回転要素と、前記回転要素の回転動力が伝達される第２シャフトと、前記第２シャフトの回転動力が伝達されるとともに、車輪を駆動する第３シャフトと、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記回転要素への伝達を許容する状態と、前記第３シャフトへの伝達を許容する状態と、前記回転要素及び前記第３シャフトへの伝達を禁止する状態との間を切り替え可能な第１動力伝達切替機構と、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を許容する状態と、前記第２シャフトへの伝達を禁止する状態との間を切り替え可能な第２動力伝達切替機構と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の前記ハイブリッド駆動装置において、前記歯車機構は、前記内燃機関の回転動力が入力されるサンギヤと、前記サンギヤと噛み合うピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛み合うとともに、回転動力を前記第２モータジェネレータに向けて出力するリングギヤと、前記ピニオンギヤを回転可能に支持するとともに、回転動力を前記第１モータジェネレータに向けて出力するキャリヤと、を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の前記ハイブリッド駆動装置において、前記内燃機関、前記第１モータジェネレータ、前記第２モータジェネレータ、前記第１動力伝達切替機構、及び前記第２動力伝達切替機構の動作を制御する電子制御装置を備えることが好ましい。
【００１３】
本発明の前記ハイブリッド駆動装置において、前記電子制御装置は、第１モードにおいて、前記第１モータジェネレータの回生を許容するように前記第１モータジェネレータを制御し、前記第２モータジェネレータの駆動を許容するように前記第２モータジェネレータを制御し、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を禁止するように前記第１動力伝達切替機構を制御し、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記回転要素への伝達を許容するように前記第２動力伝達切替機構を制御し、前記第１モードよりも車速が速いときに用いる第２モードにおいて、前記第１モータジェネレータの駆動を許容するように前記第１モータジェネレータを制御し、前記第２モータジェネレータの回生を許容するように前記第２モータジェネレータを制御し、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を許容するように前記第１動力伝達切替機構を制御し、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記回転要素及び前記第３シャフトへの伝達を禁止するように前記第２動力伝達切替機構を制御し、前記第２モードよりも車速が速いときに用いる第３モードにおいて、前記第１モータジェネレータの回生を許容するように前記第１モータジェネレータを制御し、前記第２モータジェネレータの駆動を許容するように前記第２モータジェネレータを制御し、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を禁止するように前記第１動力伝達切替機構を制御し、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記第３シャフトへの伝達を許容するように前記第２動力伝達切替機構を制御することが好ましい。
【００１４】
本発明の前記ハイブリッド駆動装置において、前記電子制御装置は、前記内燃機関の回転数と、前記第３シャフトの回転数とに基づいて、前記第１モード、前記第２モード、及び前記第３モードの間におけるモード切り替えを行うことが好ましい。
【００１５】
本発明の前記ハイブリッド駆動装置において、前記電子制御装置は、前記内燃機関の回転数と、前記第３シャフトの回転数とに基づいて、加速時において前記第１シャフトの回転数と前記第２シャフトの回転数とが一致すると判断したときに、前記第１モードから前記第２モードへのモード切り替えを行い、加速時において前記第２モータジェネレータの回転数と前記第３シャフトの回転数とが一致すると判断したときに、前記第２モードから前記第３モードへのモード切り替えを行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１モータジェネレータが逆回転力行状態／第２モータジェネレータを強制回生状態が動作する所謂動力循環状態になることが無く、しかも減速比を幅広くとることが可能なので内燃機関を燃費最適条件で動作させることが可能であるため、動力伝達効率及び燃費を向上させることができる。また、ハイブリッド駆動装置において歯車機構（遊星歯車機構）が１列しか存在しないため、変速機の全長が短くなり、車両への搭載性を向上させることができる。さらに、車両を加速する過程において、内燃機関の回転数を下げることなくスムーズにモードを切り替えることができるため、変速時間がかからず、内燃機関を加速駆動したままでも変速ショックが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置の構成を模式的に示したスケルトン図である。
【図２】本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第１モード（低速モード）の動力伝達経路を示した模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第１モード（低速モード）の動作状態を示した回転数に関する共線図である。
【図４】本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第２モード（中速モード）の動力伝達経路を示した模式図である。
【図５】本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第１モードから第２モードに変更する際の動作状態を示した回転数に関する共線図である。
【図６】本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第３モード（高速モード）の動力伝達経路を示した模式図である。
【図７】本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第２モードから第３モードに変更する際の動作状態を示した回転数に関する共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係るハイブリッド駆動装置では、内燃機関（図１の１）の回転動力を、第１モータジェネレータ（図１の３）及び第２モータジェネレータ（図１の４）に分配して伝達する歯車機構（図１の１０）と、前記第１モータジェネレータの回転動力が伝達される第１シャフト（図１の２５）と、回転要素（図１の２０）と、前記回転要素の回転動力が伝達される第２シャフト（図１の３０）と、前記第２シャフトの回転動力が伝達されるとともに、車輪（図１の３６、３７）を駆動する第３シャフト（図１の２２）と、前記第２モータジェネレータの回転動力の前記回転要素への伝達を許容する状態と、前記第３シャフトへの伝達を許容する状態と、前記回転要素及び前記第３シャフトへの伝達を禁止する状態との間を切り替え可能な第１動力伝達切替機構（図１の１６）と、前記第１シャフトの回転動力の前記第２シャフトへの伝達を許容する状態と、前記第２シャフトへの伝達を禁止する状態との間を切り替え可能な第２動力伝達切替機構（図１の２６）と、を備える。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置の構成を模式的に示したスケルトン図である。
【００２０】
ハイブリッド駆動装置は、エンジン１の回転動力を遊星歯車機構１０により分割して車軸と第１モータジェネレータ３又は第２モータジェネレータ４とに伝達するとともに、第１モータジェネレータ３及び第２モータジェネレータ４のうち一方のモータジェネレータによって回生し、他方のモータジェネレータによって車輪３６、３７を駆動する装置である。ハイブリッド駆動装置は、エンジン１と、トルク伝達装置２と、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）と、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）と、クランクシャフト５と、シャフト６と、シャフト７と、駆動ギヤ８と、遊星歯車機構１０と、シャフト１５と、同期装置１６と、駆動ギヤ２０と、シャフト２２（Ｓ３）と、従動ギヤ２３と、従動ギヤ２４と、シャフト２５（Ｓ１）と、同期装置２６と、シャフト３０（Ｓ２）と、従動ギヤ３１と、駆動ギヤ３２と、ディファレンシャル装置３３と、シャフト３４、３５と、車輪３６、３７と、エンジン制御装置４０と、モータジェネレータ制御装置４１と、変速機制御装置４２と、ハイブリッド制御装置４３と、インバータ４４、４５と、蓄電装置４６と、アクチュエータ４７、４８と、を有する。
【００２１】
エンジン１は、シリンダー内で燃料を爆発燃焼させ、その熱エネルギーによって回転動力を出力する内燃機関であり、燃料の噴出量を調整するインジェクタアクチュエータ（図示せず）、燃料の点火時期を調整するイグナイタアクチュエータ等を有する。エンジン１の回転動力は、クランクシャフト５を介してトルク伝達装置２に伝達される。エンジン１は、エンジン制御装置４０に通信可能に接続されており、エンジン制御装置４０によって制御される。
【００２２】
トルク伝達装置２は、クランクシャフト５の回転動力を断続可能にシャフト６に伝達する装置である。トルク伝達装置２には、トルクコンバータ、クラッチ、流体継手等を用いることができる。トルク伝達装置２の回転動力は、シャフト６を介して遊星歯車機構１０のキャリヤ１４に伝達される。
【００２３】
第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）は、発電機として駆動することができるとともに電動機として駆動できる同期発電電動機である。第１モータジェネレータ３は、変速機ハウジング（図示せず）に固定されたステータ３ｂと、ステータ３ｂの内周で回転するロータ３ａとを有する。ステータ３ｂにはコイルが巻回されており、当該コイルがインバータ４４を介して蓄電装置４６に電気的に接続されている。ロータ３ａは、シャフト７に連結されており、シャフト７を介して遊星歯車機構１０のサンギヤ１１、及び駆動ギヤ８と一体に回転する。第１モータジェネレータ３は、インバータ４４を介してモータジェネレータ制御装置４１によって制御される。
【００２４】
第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）は、発電機として駆動することができるとともに電動機として駆動できる同期発電電動機である。第２モータジェネレータ４は、変速機ハウジング（図示せず）に固定されたステータ４ｂと、ステータ４ｂの内周で回転するロータ４ａとを有する。ステータ４ｂにはコイルが巻回されており、当該コイルがインバータ４５を介して蓄電装置４６に電気的に接続されている。ロータ４ａは、シャフト１５に連結されており、シャフト１５を介して遊星歯車機構１０のリングギヤ１３、及び同期装置１６の駆動ギヤ１７と一体に回転する。第２モータジェネレータ４は、インバータ４５を介してモータジェネレータ制御装置４１によって制御される。
【００２５】
シャフト７は、第１モータジェネレータ３のロータ３ａ、遊星歯車機構１０のサンギヤ１１、及び駆動ギヤ８と一体に回転する回転軸である。シャフト７の回転数は、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転数に相当する。駆動ギヤ８は、所定のギヤ比（例えば、１：１）をもって従動ギヤ２４と噛み合っている。駆動ギヤ８と従動ギヤ２４とのギヤ比が１：１であれば、シャフト７が正方向に１回転すると、シャフト２５（Ｓ１）が逆方向に１回転する。
【００２６】
遊星歯車機構１０は、エンジン１の回転動力を分割して第１モータジェネレータ３又は第２モータジェネレータ４に伝達する動力分割機構である。遊星歯車機構１０は、サンギヤ１１と、ピニオンギヤ１２と、リングギヤ１３と、キャリヤ１４と、を有する。サンギヤ１１は、ピニオンギヤ１２と噛み合い、シャフト７を介して第１モータジェネレータ３のロータ３ａ、及び駆動ギヤ８と一体に回転する。ピニオンギヤ１２は、サンギヤ１１及びリングギヤ１３と噛み合い、キャリヤ１４に回転可能に支持されている。リングギヤ１３は、ピニオンギヤ１２と噛み合い、シャフト１５を介して第２モータジェネレータ４のロータ４ａ、及び同期装置１６の駆動ギヤ１７と一体に回転する。キャリヤ１４は、ピニオンギヤ１２を回転可能に支持し、ピニオンギヤ１２がサンギヤ１１の外周を公転することで回転する。キャリヤ１４には、クランクシャフト５、トルク伝動装置２、及びシャフト６を介してエンジン１の回転動力が伝達される。遊星歯車機構１０では、キャリヤ１４を固定したときのサンギヤ１１とリングギヤ１３の回転比が１：λに設定されている（なお、０＜λ＜１）。
【００２７】
シャフト１５は、遊星歯車機構１０のリングギヤ１３、第２モータジェネレータ４のロータ４ａ、及び同期装置１６の駆動ギヤ１７と一体に回転する回転軸である。シャフト１５の回転数は、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数に相当する。
【００２８】
同期装置１６は、シャフト１５と駆動ギヤ２０又はシャフト２２との回転数を同期させて、シャフト１５の回転動力を駆動ギヤ２０又はシャフト２２に対して選択的に伝達可能な装置である。同期装置１６は、駆動ギヤ１７と、スリーブ１８と、従動ギヤ１９と、従動ギヤ２１と、を有する。駆動ギヤ１７は、シャフト１５を介して遊星歯車機構１０のリングギヤ１３、及び第２モータジェネレータ４のロータ４ａと一体に回転する。スリーブ１８は、駆動ギヤ１７と従動ギヤ１９又は従動ギヤ２１とを選択的に連結する筒状の部材であり、アクチュエータ４７の動作を受けて軸方向にスライドする。スリーブ１８は、内周面にギヤが形成されており、ニュートラル状態では駆動ギヤ１７のみと噛み合い、従動ギヤ１９側にスライドすることで駆動ギヤ１７及び従動ギヤ１９と噛み合い、従動ギヤ２１側にスライドすることで駆動ギヤ１７及び従動ギヤ２１と噛み合う。従動ギヤ１９は、駆動ギヤ２０と一体に回転する。従動ギヤ２１は、シャフト２２を介して従動ギヤ２３と一体に回転する。
【００２９】
駆動ギヤ２０は、同期装置１６においてスリーブ１８を介して駆動ギヤ１７と従動ギヤ１９とが連結されたときにシャフト１５の回転動力が伝達されるギヤである。駆動ギヤ２０は、所定のギヤ比（例えば、１：３）をもって従動ギヤ３１と噛み合っている。駆動ギヤ２０と従動ギヤ３１とのギヤ比が１：３であれば、駆動ギヤ２０が正方向に３回転すると、シャフト３０（Ｓ２）が逆方向に１回転する。
【００３０】
シャフト２２（Ｓ３）は、同期装置１６の従動ギヤ２１、及び従動ギヤ２３と一体に回転する回転軸である。シャフト２２の回転動力は、ディファレンシャル装置３３及びシャフト３４、３５を介して差動可能に車輪３６、３７に伝達される。シャフト２２は、同期装置１６においてスリーブ１８を介して駆動ギヤ１７と従動ギヤ２１とが連結されたときにシャフト１５の回転動力が伝達される。従動ギヤ２３は、所定のギヤ比（例えば、２：１）をもって駆動ギヤ３２と噛み合っている。従動ギヤ２３と駆動ギヤ３２とのギヤ比が２：１であれば、シャフト３０（Ｓ２）が正方向に２回転すると、シャフト２２（Ｓ３）が逆方向に１回転する。
【００３１】
シャフト２５（Ｓ１）は、従動ギヤ２４、及び同期装置２６の駆動ギヤ２７と一体に回転する回転軸である。従動ギヤ２４は、所定のギヤ比（例えば、１：１）をもって駆動ギヤ８と噛み合っている。
【００３２】
同期装置２６は、シャフト２５（Ｓ１）とシャフト３０（Ｓ２）との回転数を同期させて、シャフト１５の回転動力をシャフト３０（Ｓ２）に対して断続的に伝達可能な装置である。同期装置２６は、駆動ギヤ２７と、スリーブ２８と、従動ギヤ２９と、を有する。駆動ギヤ２７は、シャフト２５を介して従動ギヤ２４と一体に回転する。スリーブ２８は、駆動ギヤ２７と従動ギヤ２９とを断続的に連結する筒状の部材であり、アクチュエータ４８の動作を受けて軸方向にスライドする。スリーブ２８は、内周面にギヤが形成されており、ニュートラル状態では駆動ギヤ２７のみと噛み合い、従動ギヤ２９側にスライドすることで駆動ギヤ２７及び従動ギヤ２９と噛み合う。従動ギヤ２９は、シャフト３０（Ｓ２）を介して従動ギヤ３１及び駆動ギヤ３２と一体に回転する。なお、図１ではシャフト２５（Ｓ１）とシャフト３０（Ｓ２）との間の断続的な動力伝達手段として同期装置２６を用いているが、同期装置２６の代わりにクラッチ装置を用いてもかまわない。
【００３３】
シャフト３０（Ｓ２）は、同期装置２６の従動ギヤ２９、従動ギヤ３１、及び駆動ギヤ３２と一体に回転する回転軸である。従動ギヤ３１は、所定のギヤ比（例えば、３：１）をもって駆動ギヤ２０と噛み合っている。駆動ギヤ３２は、所定のギヤ比（例えば、１：２）をもって従動ギヤ２３と噛み合っている。
【００３４】
エンジン制御装置４０は、エンジン１の動作を制御するコンピュータ（電子制御装置）である。エンジン制御装置４０は、エンジン１に内蔵された各種アクチュエータ（図示せず；例えば、インジェクタアクチュエータ、イグナイタアクチュエータ等）、各種センサ（図示せず；例えば、アクセル開度センサ、シフト位置センサ、回転センサ等）、及びハイブリッド制御装置４３と通信可能に接続されている。エンジン制御装置４０は、ハイブリッド制御装置４３からの制御信号に応じて、所定のプログラム（データベース、マップ等を含む）に基づいて制御処理を行う。
【００３５】
モータジェネレータ制御装置４１は、インバータ４４、４５を介してモータジェネレータ３、４の動作を制御するコンピュータ（電子制御装置）である。モータジェネレータ制御装置４１は、インバータ４４、４５、各種センサ（図示せず；例えば、回転センサ等）、及びハイブリッド制御装置４３と通信可能に接続されている。モータジェネレータ制御装置４１は、ハイブリッド制御装置４３からの制御信号に応じて、所定のプログラム（データベース、マップ等を含む）に基づいて制御処理を行う。
【００３６】
変速機制御装置４２は、アクチュエータ４７、４８を介して同期装置１６、２６の動作を制御するコンピュータ（電子制御装置）である。変速機制御装置４２は、アクチュエータ４７、４８、各種センサ（図示せず；例えば、回転センサ等）、及びハイブリッド制御装置４３と通信可能に接続されている。変速機制御装置４２は、ハイブリッド制御装置４３からの制御信号に応じて、所定のプログラム（データベース、マップ等を含む）に基づいて制御処理を行う。
【００３７】
ハイブリッド制御装置４３は、エンジン制御装置４０、モータジェネレータ制御装置４１、及び変速機制御装置４２の動作を制御するコンピュータ（電子制御装置）である。ハイブリッド制御装置４３は、各種センサ（図示せず；例えば、回転センサ等）、エンジン制御装置４０、モータジェネレータ制御装置４１、及び変速機制御装置４２と通信可能に接続されている。ハイブリッド制御装置４３は、ハイブリッド駆動装置の所定の状況に応じて、所定のプログラム（データベース、マップ等を含む）に基づいて、エンジン制御装置４０、モータジェネレータ制御装置４１、及び変速機制御装置４２に対して制御信号を出力する。
【００３８】
インバータ４４、４５は、モータジェネレータ制御装置４１からの制御信号に応じて、モータジェネレータ３、４の動作（駆動動作、回生動作）を制御する。蓄電装置４６は、電力を蓄積する装置であり、例えば、充電及び放電可能な２次電池、キャパシタを用いることができる。蓄電装置４６は、インバータ４４、４５を介してモータジェネレータ３、４と電気的に接続されている。
【００３９】
アクチュエータ４７は、変速機制御装置４２からの制御信号に応じて、フォーク部材（図示せず）を介して同期装置１６のスリーブ１８をスライドさせる装置である。アクチュエータ４８は、変速機制御装置４２からの制御信号に応じて、フォーク部材（図示せず）を介して同期装置２６のスリーブ２８をスライドさせる装置である。
【００４０】
次に、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置の動作について図面を用いて説明する。図２は、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第１モード（低速モード）の動力伝達経路を示した模式図である。図３は、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第１モード（低速モード）の動作状態を示した回転数に関する共線図である。図４は、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第２モード（中速モード）の動力伝達経路を示した模式図である。図５は、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第１モードから第２モードに変更する際の動作状態を示した回転数に関する共線図である。図６は、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第３モード（高速モード）の動力伝達経路を示した模式図である。図７は、本発明の実施例１に係るハイブリッド駆動装置における第２モードから第３モードに変更する際の動作状態を示した回転数に関する共線図である。
【００４１】
ハイブリッド駆動装置においては、出力モードとして、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転動力がシャフト３０（Ｓ２）を介してシャフト２２（Ｓ３）に伝達される第１モード（図２参照）と、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転動力がシャフト２５（Ｓ１）及びシャフト３０（Ｓ２）を介してシャフト２２（Ｓ３）に伝達される第２モード（図４参照）と、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転動力が直接、シャフト２２（Ｓ３）に伝達される第３モード（図６参照）と、がある。
【００４２】
ここで、第１モード（図２参照）では、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）で回生し、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）で駆動し、同期装置１６においてシャフト１５と駆動ギヤ２０とが連結され、同期装置２６においてシャフト２５（Ｓ１）とシャフト３０（Ｓ２）とが開放されている。よって、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転動力は、シャフト１５、同期装置１６を介して駆動ギヤ２０に伝達され、駆動ギヤ２０と従動ギヤ３１との間で減速（ここでは減速比１／３）されてシャフト３０（Ｓ２）に伝達され、駆動ギヤ３２と従動ギヤ２３との間で減速（ここでは減速比１／２）されてシャフト２２（Ｓ３）に伝達され、ディファレンシャル装置３３及びシャフト３４、３５を介して車輪３６、３７に伝達される。シャフト２２（Ｓ３）の回転数は、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数の１／６となる。
【００４３】
第２モード（図４参照）では、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）で駆動し、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）で回生し、同期装置１６においてシャフト１５と駆動ギヤ２０及びシャフト２２（Ｓ３）とが開放され、同期装置２６においてシャフト２５（Ｓ１）とシャフト３０（Ｓ２）とが連結されている。よって、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転動力は、シャフト７から駆動ギヤ８と従動ギヤ２４との間で減速（ここでは減速比１／１）されずにシャフト２５（Ｓ１）に伝達され、同期装置２６を介してシャフト３０（Ｓ２）に伝達され、駆動ギヤ３２と従動ギヤ２３との間で減速（ここでは減速比１／２）されてシャフト２２（Ｓ３）に伝達され、ディファレンシャル装置３３及びシャフト３４、３５を介して車輪３６、３７に伝達される。シャフト２２（Ｓ３）の回転数は、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転数の１／２となる。
【００４４】
第３モード（図６参照）では、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）で回生し、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）で駆動し、同期装置１６においてシャフト１５とシャフト２２（Ｓ３）とが連結され、同期装置２６においてシャフト２５（Ｓ１）とシャフト３０（Ｓ２）とが開放されている。よって、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転動力は、減速されずにシャフト７、同期装置１６を介してシャフト２２（Ｓ３）に伝達され、ディファレンシャル装置３３及びシャフト３４、３５を介して車輪３６、３７に伝達される。シャフト２２（Ｓ３）の回転数は、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数と同じである。
【００４５】
したがって、比較的駆動トルクを必要とする低速時においては、３個の出力モードのうち大減速比をとれる第１モード（図２参照；減速比１／６）を選択使用し、増速が必要な高速時においては、３個の出力モードのうち最小減速比となる第３モード（図６参照；減速比１／１）を選択使用し、これらの中間の中速時においては、３個の出力モードのうち減速比が中間の第２モード（図４参照；減速比１／２）を選択使用することになる。
【００４６】
また、各モードでは無段変速動作が行われるが、第１モード（図２参照）では、発進初期ではエンジン１が加速駆動している状態において第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転数が第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数よりも上がりやすいので（図３参照）、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）で回生し、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）で駆動することで、効率よく車両を加速させることができる。第１モード（図２参照）で加速してゆくと、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数が第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転数を上回り、シャフト２５（Ｓ１）の回転数とシャフト３０（Ｓ２）の回転数とが一致するポイントに到達する（図５参照）。このとき、第１モード（図２参照）から第２モード（図４参照）に切り替えるべく、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）を回生から駆動に切り替え、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）を駆動から回生に切り替え、同期装置１６においてシャフト１５と駆動ギヤ２０とが連結された状態からシャフト１５と駆動ギヤ２０及びシャフト２２（Ｓ３）とが開放された状態に切り替え、同期装置２６においてシャフト２５（Ｓ１）とシャフト３０（Ｓ２）と開放された状態から連結された状態に切り替える。このような切り替えは電子制御装置（図１の４０〜４３）の制御によって行われ、エンジン１及びシャフト２２（Ｓ３）のそれぞれの回転数を監視することで第１モード（図２参照）から第２モード（図４参照）への切り替えポイントが検出できる。
【００４７】
第２モード（図４参照）では、第１モード（図２参照）から第２モード（図４参照）に切り替えた直後ではエンジン１が加速駆動している状態において第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転数が第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数よりも低いので（図５参照）、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）で駆動し、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）で回生することで、効率よく車両を加速させることができる。第２モード（図４参照）で加速してゆくと、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転数が第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数を上回り、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数とシャフト３０（Ｓ２）の回転数とが一致するポイントに到達する（図７参照）。このとき、第２モード（図４参照）から第３モード（図６参照）に切り替えるべく、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）を駆動から回生に切り替え、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）を回生から駆動に切り替え、同期装置１６においてシャフト１５と駆動ギヤ２０及びシャフト２２（Ｓ３）とが開放された状態からシャフト１５とシャフト２２（Ｓ３）を連結した状態に切り替え、同期装置２６においてシャフト２５（Ｓ１）とシャフト３０（Ｓ２）とが連結された状態から開放された状態に切り替える。このような切り替えは電子制御装置（図１の４０〜４３）の制御によって行われ、エンジン１及びシャフト２２（Ｓ３）のそれぞれの回転数を監視することで第２モード（図４参照）から第３モード（図６参照）への切り替えポイントが検出できる。
【００４８】
第３モード（図６参照）では、第２モード（図４参照）から第３モード（図６参照）に切り替えた直後ではエンジン１が加速駆動している状態において第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）の回転数が第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）の回転数よりも低いので（図７参照）、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）で回生し、第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）で駆動することで、効率よく車両を加速させることができる。
【００４９】
実施例１によれば、第１モータジェネレータ３（ＭＧ１）が逆回転力行状態／第２モータジェネレータ４（ＭＧ２）を強制回生状態が動作する所謂動力循環状態になることが無く、しかも減速比を幅広くとることが可能なので内燃機関を燃費最適条件で動作させることが可能なため、動力伝達効率及び燃費を向上させることができる。また、ハイブリッド駆動装置において遊星歯車機構が１列しか存在しないため、変速機の全長が短くなり、車両への搭載性を向上させることができる。さらに、車両を加速する過程において、エンジン１の回転数を下げることなくスムーズにモードを切り替えることができるため、変速時間がかからず、エンジン１を加速駆動したままでも変速ショックが発生しないようにすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  エンジン（ＥＮＧ、内燃機関）
２  トルク伝動装置
３  第１モータジェネレータ（ＭＧ１）
３ａ  ロータ
３ｂ  ステータ
４  第２モータジェネレータ（ＭＧ２）
４ａ  ロータ
４ｂ  ステータ
５  クランクシャフト
６、７  シャフト
８  駆動ギヤ
１０  遊星歯車機構（歯車機構）
１１  サンギヤ
１２  ピニオンギヤ
１３  リングギヤ
１４  キャリヤ
１５  シャフト
１６  同期装置（第１動力伝達切替機構）
１７  駆動ギヤ
１８  スリーブ
１９  従動ギヤ
２０  駆動ギヤ（回転要素）
２１  従動ギヤ
２２  シャフト（Ｓ３、第３シャフト）
２３  従動ギヤ
２４  従動ギヤ
２５  シャフト（Ｓ１、第１シャフト）
２６  同期装置（第２動力伝達切替機構）
２７  駆動ギヤ
２８  スリーブ
２９  従動ギヤ
３０  シャフト（Ｓ２、第２シャフト）
３１  従動ギヤ
３２  駆動ギヤ
３３  ディファレンシャル装置
３４、３５  シャフト
３６、３７  車輪
４０  エンジン制御装置（電子制御装置）
４１  モータジェネレータ制御装置（電子制御装置）
４２  変速機制御装置（電子制御装置）
４３  ハイブリッド制御装置（電子制御装置）
４４、４５  インバータ
４６  蓄電装置
４７、４８  アクチュエータ
【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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