(57)【要約】【課題】  よりシンプルかつ低コストに、モータ・ジェネレータを車両の駆動に利用しないときに、当該モータ・ジェネレータに起因するロスを低減することが可能なハイブリッド車両のパワーユニットを提供する。【解決手段】  ハイブリッド車両のパワーユニット１を統合的に制御するＨＥＶ−ＣＵ８０は、車両の走行状態に基づいて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを切離し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを接続する第１モード（シリーズＨＥＶ／ＥＶ走行モード）と、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを接続する第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）と、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを切離す第３モード（パラレルＨＥＶ／エンジン走行モード）とを切替えるようにアクチュエータ７５を制御する。【選択図】  図１
2019064335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、
前記エンジンの出力軸、及び前記第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、
前記第１スプラインと同軸上に並べて配設され、車軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、
前記第２モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第３スプラインと、
前記第３スプラインと同軸上に並べて配設され、車軸とトルク伝達可能に接続された第４スプラインと、
前記第１スプライン、前記第２スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、前記第１スプライン、前記第２スプラインの接続状態を切替える第１スリーブと、
前記第３スプライン、前記第４スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、前記第３スプライン、前記第４スプラインの接続状態を切替える第２スリーブと、
前記第１スリーブ及び前記第２スリーブを摺動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、車両の走行状態に基づいて、
前記第１スプラインと前記第２スプラインとを切離し、前記第３スプラインと前記第４スプラインとを接続する第１モードと、
前記第１スプラインと前記第２スプラインとを接続し、前記第３スプラインと前記第４スプラインとを切離す第３モードと、
を切替えるように前記アクチュエータを制御することを特徴とするハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項２】
前記制御手段は、車両の走行状態に基づいて、前記第１モードと、前記第３モードと、さらに、前記第１スプラインと前記第２スプラインとを接続し、前記第３スプラインと前記第４スプラインとを接続する第２モードと、を切替えるように前記アクチュエータを制御し、かつ、前記第１モードと前記第３モードとの間でモードを切替える際に、前記第２モードを経由するように前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記第１モードから前記第２モード、前記第３モードに切替える際に、前記第１モータ・ジェネレータの回転数を、前記第１スリーブと前記第２スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、前記アクチュエータを駆動して、前記第１スプラインと前記第２スプラインとが接続されるように前記第１スリーブを動かし、
前記第３モードから前記第２モード、前記第１モードに切替える際に、前記第２モータ・ジェネレータの回転数を、前記第２スリーブと前記第３スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、前記アクチュエータを駆動して、前記第４スプラインと前記第３スプラインとが接続されるように前記第２スリーブを動かすことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第１モードから前記第２モード、前記第３モードに切替える際に、前記第２モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行い、
前記第３モードから前記第２モード、前記第１モードに切替える際に、前記第１モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記第１モードから前記第２モード、前記第３モードに切替える際に、前記車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、前記車軸の回転数変動を抑制するように前記第２モータ・ジェネレータを制御し、
前記第３モードから前記第２モード、前記第１モードに切替える際に、前記車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、前記車軸の回転数変動を抑制するように前記第１モータ・ジェネレータを制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項６】
前記第１スリーブ及び前記第２スリーブは、単一のシフトフォークで把持されており、
前記アクチュエータは、前記シフトフォークを駆動することにより、前記第１スリーブ及び前記第２スリーブを一体的に摺動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項７】
前記第１スプライン乃至前記第４スプライン、及び、第１スリーブ、第２スリーブは、同軸上に配設されており、
前記第１スリーブは、前記第１スプライン、前記第２スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されており、
前記第２スリーブは、前記第３スプライン、前記第４スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項８】
前記第１スプライン並びに前記第２スプライン、及び、前記第３スプライン並びに前記第４スプラインは、互いに相対回転可能な外スプラインであり、
前記第１スリーブは、前記第１スプライン、前記第２スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されており、
前記第２スリーブは、前記第３スプライン、前記第４スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【請求項９】
前記第２モータ・ジェネレータから前記車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、前記エンジンから前記車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動力源としてエンジンとモータ・ジェネレータ（電動モータ）とを備えるハイブリッド車両のパワーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンとモータ・ジェネレータ（電動モータ）とを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が広く実用化されている。ところで、このようなハイブリッド自動車としては、従来から、例えば、モータ・ジェネレータの数、エンジンとモータ・ジェネレータとの組合せ方や切替え方などにより、シリーズＨＥＶやパラレルＨＥＶ、ストロングＨＥＶやマイルドＨＥＶなど様々な形式のものが提案・開発されている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、エンジンとモータ及びジェネレータとを備え、エンジン（ジェネレータ）で発電した電力でモータを駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行機能、エンジンとモータと双方を用いて車両を駆動するパラレルＨＥＶ走行機能、エンジンを停止してモータのみで走行するＥＶ走行機能を有するハイブリッド車両が開示されている。
【０００４】
より詳細には、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジン及びモータ（電動機）の動力を個別に駆動輪側の出力軸に伝達するとともに、エンジンの動力をジェネレータ（発電機）にも伝達するトランスアクスルを備えている。このトランスアクスルには、エンジンから駆動輪への動力伝達に係る第一経路と、モータから駆動輪への動力伝達に係る第二経路と、エンジンからジェネレータへの動力伝達に係る第三経路とが設けられている。駆動輪には、トランスアクスルを介してエンジン及びモータが並列に接続される。また、エンジンには、トランスアクスルを介してジェネレータ及び駆動輪が並列に接続される。
【０００５】
上述した第一経路の中途には、その動力伝達を断接する油圧クラッチが介装されている。油圧クラッチは、車両の走行速度が所定車速以上であるとき（高速走行時）に接続される。なお、エンジンはクラッチの係合時に駆動され、その駆動力が第一経路を介して駆動輪に伝達される（パラレルＨＥＶ走行）。一方、車両の走行速度が所定車速未満のとき（中・低速走行時）にはクラッチが切断され、エンジンが切離される。
【０００６】
モータは、エンジンの駆動力をアシストする機能（パラレルＨＥＶ走行機能）と電力走行機能（ＥＶ走行機能）とを兼ね備えている。車両の発進時やクラッチが切断されている低速走行時には、モータの駆動力のみで車両が走行する（ＥＶ走行）。また、車両の走行速度が所定車速以上（高速走行時）になると、走行状態に応じてモータの駆動力がエンジンの駆動力に加算される（パラレルＨＥＶ走行）。なお、上述したように、第三経路は、エンジンのクランクシャフトとジェネレータの回転軸との間を繋ぐ動力伝達経路であり、エンジン始動時の動力及びエンジンによる発電時（シリーズＨＥＶ走行時）の動力伝達を担う。
【０００７】
このように、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジンの機関出力を利用してジェネレータに発電させつつモータを駆動力源として走行するシリーズＨＥＶ走行機能、エンジンおよびモータの両者を駆動力源として走行するパラレルＨＥＶ走行機能、及び、エンジンを停止させた状態でモータを駆動力源として走行するＥＶ走行機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１８０６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、高速走行時にクラッチが係合されるとともにエンジンが稼働され、エンジンの駆動力とモータの駆動力とによってパラレルＨＥＶ走行を行う。しかしながら、このハイブリッド車両では、モータが車軸に直結されているため、モータを車両の駆動に利用する必要がないとき（エンジンのみで駆動するとき）に、例えば、モータのゼロトルク制御に伴う電気ロスや連れ回りによるフリクションロスが発生する。一方、このようなロス（損失）の発生を抑制するため、モータを駆動に利用する必要がないときにモータを切離すクラッチを別途設けるとすると、システムが複雑になって重量が増大し、コストも増大する。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備え、シリーズＨＥＶ走行機能、パラレルＨＥＶ走行機能、及びＥＶ走行機能を有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、よりシンプルかつ低コストに、モータ・ジェネレータを車両の駆動に利用しないとき（エンジンのみで駆動するとき）に、当該モータ・ジェネレータに起因するロス（損失）を低減することが可能なハイブリッド車両のパワーユニット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】
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジンの出力軸、及び第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、第１スプラインと同軸上に並べて配設され、車軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、第２モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第３スプラインと、第３スプラインと同軸上に並べて配設され、車軸とトルク伝達可能に接続された第４スプラインと、第１スプライン、第２スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、第１スプライン、第２スプラインの接続状態を切替える第１スリーブと、第３スプライン、第４スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、第３スプライン、第４スプラインの接続状態を切替える第２スリーブと、第１スリーブ及び第２スリーブを摺動させるアクチュエータと、アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段が、車両の走行状態に基づいて、第１スプラインと第２スプラインとを切離し、第３スプラインと第４スプラインとを接続する第１モードと、第１スプラインと第２スプラインとを接続し、第３スプラインと第４スプラインとを切離す第３モードとを切替えるようにアクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットによれば、車両の走行状態に基づいて、第１スプラインと第２スプラインとが切離され、第３スプラインと第４スプラインとが接続される第１モードと、第１スプラインと第２スプラインとが接続され、第３スプラインと第４スプラインとが切離される第３モードとを切替えるようにアクチュエータが制御される。そのため、第２モータ・ジェネレータによる駆動力が不要な場合に、第３モードに切替えて、第２モータ・ジェネレータを切離すことにより、第２モータ・ジェネレータに起因するロス（例えば、第２モータ・ジェネレータのゼロトルク制御に伴う電気ロスや連れ回りによるフリクションロス）を低減することができる。また、この場合、第３スプライン、第４スプライン、及び第２スリーブを有して構成されるドグクラッチを解放することによって第２モータ・ジェネレータを切離すことができる。その結果、よりシンプルかつ低コストに、第２モータ・ジェネレータを車両の駆動に利用しないときに、第２モータ・ジェネレータに起因するロス（損失）を低減することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記制御手段が、車両の走行状態に基づいて、第１モードと、第３モードと、さらに、第１スプラインと第２スプラインとを接続し、第３スプラインと第４スプラインとを接続する第２モードとを切替えるようにアクチュエータを制御し、かつ、第１モードと第３モードとの間でモードを切替える際に、第２モードを経由するようにアクチュエータを制御することが好ましい。
【００１４】
この場合、車両の走行状態に基づいて、上記第１モードと、第３モードと、さらに、第１スプラインと第２スプラインとを接続し、第３スプラインと第４スプラインとを接続する第２モードとを切替えるようにアクチュエータが制御され、かつ、第１モードと第３モードとの間でモードが切替えられる際に、第２モードを経由するようにアクチュエータが制御される。そのため、モードが切替えられる際に、第１スリーブ（エンジン、第１モータ・ジェネレータ）及び第２スリーブ（第２モータ・ジェネレータ）のうち、少なくともいずれか一方が必ず車軸と接続される。その結果、モードが切替えられる際に、イナーシャの低下（トルク抜け）による車両の空走感を防止することができる。また、第２モードでは、第１スリーブ（エンジン、第１モータ・ジェネレータ）及び第２スリーブ（第２モータ・ジェネレータ）双方が車軸に接続されるため、エンジンと第１モータ・ジェネレータと第２モータ・ジェネレータをすべて用いて車両を駆動することができる。よって、力強い走行を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記制御手段が、第１モードから第２モード、第３モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータの回転数を、第１スリーブと第２スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータを駆動して、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるように第１スリーブを動かし、第３モードから第２モード、第１モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータの回転数を、第２スリーブと第３スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータを駆動して、第４スプラインと第３スプラインとが接続されるように第２スリーブを動かすことが好ましい。
【００１６】
この場合、第１モードから第２モード、第３モードに切替えられる際に、第１モータ・ジェネレータの回転数が、第１スリーブと第２スプラインとを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータが駆動されて、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるように第１スリーブが動かされる。すなわち、第１スプライン（第１モータ・ジェネレータ）と第２スプライン（車軸）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるように第１スリーブが動かされる。同様に、第３モードから第２モード、第１モードに切替えられる際に、第２モータ・ジェネレータの回転数が、第２スリーブと第３スプラインとを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータが駆動されて、第４スプラインと第３スプラインとが接続されるように第２スリーブが動かされる。すなわち、第３スプライン（第２モータ・ジェネレータ）と第４スプライン（車軸）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第３スプラインと第４スプラインとが接続されるように第２スリーブが動かされる。よって、ショックを抑制しつつよりスムーズにモードを切替えることが可能となる。
【００１７】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記制御手段が、第１モードから第２モード、第３モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行い、第３モードから第２モード、第１モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行うことが好ましい。
【００１８】
この場合、第１モードから第２モード、第３モードに切替えられる際に、第２モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われ、第３モードから第２モード、第１モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われる。その結果、モードが切替えられる際に、スリーブが抜かれる側のスプラインに付与される駆動トルクが低減されるため、モードの切替えをよりスムーズに行うことが可能となる。
【００１９】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記制御手段が、第１モードから第２モード、第３モードに切替える際に、車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第２モータ・ジェネレータを制御し、第３モードから第２モード、第１モードに切替える際に、車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第１モータ・ジェネレータを制御することが好ましい。
【００２０】
この場合、第１モードから第２モード、第３モードに切替えられる際に、車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第２モータ・ジェネレータが制御され、第３モードから第２モード、第１モードに切替えられる際に、車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第１モータ・ジェネレータが制御される。そのため、モードが切替えられる際に、ドグクラッチを構成する各要素が異なった回転数で接触・嵌合されることを防止することが可能となる。
【００２１】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第１スリーブ及び第２スリーブが、単一のシフトフォークで把持されており、アクチュエータが、シフトフォークを駆動することにより、第１スリーブ及び第２スリーブを一体的に摺動することが好ましい。
【００２２】
この場合、第１スリーブ及び第２スリーブが、単一のシフトフォークで把持されており、アクチュエータによってシフトフォークが駆動されることにより、第１スリーブ及び第２スリーブが一体的に（同時に）摺動される。そのため、第１スリーブ及び第２スリーブの駆動機構をよりシンプルな構成にすることができる。よって、システムの軽量化、低コスト化を図ることが可能となる。
【００２３】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第１スプライン乃至第４スプライン、及び、第１スリーブ、第２スリーブが、同軸上に配設されており、第１スリーブが、第１スプライン、第２スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されており、第２スリーブが、第３スプライン、第４スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されていることが好ましい。
【００２４】
この場合、第１スプライン、第２スプライン、及び第１スリーブが同軸上に配設されており、第１スリーブが、第１スプライン、第２スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第１スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプラインとにより第１ドグクラッチが構成され、第１スリーブを軸方向に動かすことにより、第１ドグクラッチの締結・解放状態（すなわち、第１スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプラインとの嵌合状態）を切替えることができる。同様に、第３スプライン、第４スプライン、及び第２スリーブが同軸上に配設されており、第２スリーブが、第３スプライン、第４スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第２スリーブに形成されたスプラインと、第３スプライン、第４スプラインとにより第２ドグクラッチが構成され、第２スリーブを軸方向に動かすことにより、第２ドグクラッチの締結・解放状態（すなわち、第２スリーブに形成されたスプラインと、第３スプライン、第４スプラインとの嵌合状態）を切替えることができる。
【００２５】
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第１スプライン並びに第２スプライン、及び、第３スプライン並びに第４スプラインが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第１スリーブが、第１スプライン、第２スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されており、第２スリーブが、第３スプライン、第４スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることが好ましい。
【００２６】
この場合、第１スプライン、第２スプラインそれぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第１スリーブが、第１スプライン、第２スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプラインが形成されている。そのため、円筒状の第１スリーブに形成された内スプラインと、外スプラインからなる第１スプライン、第２スプラインとによって（すなわち比較的シンプル構成によって）第１ドグクラッチを構成することができる。同様に、第３スプライン、第４スプラインそれぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第２スリーブが、第３スプライン、第４スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプラインが形成されている。そのため、円筒状の第２スリーブに形成された内スプラインと、外スプラインからなる第３スプライン、第４スプラインとによって（すなわち比較的シンプル構成によって）第２ドグクラッチを構成することができる。
【００２７】
また、本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第２モータ・ジェネレータから車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジンから車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されていることが好ましい。
【００２８】
一般的に、電動モータはエンジンよりも高回転で使用できる。この場合、第２モータ・ジェネレータから車軸（駆動輪）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジンから車軸（駆動輪）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン及び第２モータ・ジェネレータそれぞれを効率よく運転することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備え、シリーズＨＥＶ走行機能、パラレルＨＥＶ走行機能、及びＥＶ走行機能を有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、よりシンプルかつ低コストに、モータ・ジェネレータを車両の駆動に利用しないときに、当該モータ・ジェネレータに起因するロス（損失）を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニットの構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１モード（シリーズＨＥＶ／ＥＶ走行モード）におけるドグクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。
【図３】第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）におけるドグクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。
【図４】第３モード（パラレルＨＥＶ／エンジン走行モード）におけるドグクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３２】
まず、図１を用いて、実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット１の構成について説明する。図１は、ハイブリッド車両のパワーユニット１の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。
【００３３】
ハイブリッド車両は、車両の駆動力源として、エンジン１０と、第１モータ・ジェネレータ２１と、第２モータ・ジェネレータ２２とを備えている。エンジン１０は、どのような形式のものでもよいが、例えば、高膨張比サイクルによって圧縮比を高めることにより、熱効率の向上を図ったエンジンなどが好適に用いられる。エンジン１０は、エンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８１によって制御される。
【００３４】
ＥＣＵ８１には、クランクシャフトの回転位置（エンジン回転数）を検出するクランク角センサ９６等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ８１は、取得したこれらの各種情報、及び後述するハイブリッド車・コントロールユニット（以下「ＨＥＶ−ＣＵ」という）８０からの制御情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を制御する。また、ＥＣＵ８１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン回転数などの各種情報をＨＥＶ−ＣＵ８０に送信する。
【００３５】
エンジン１０のクランクシャフト１０ａ（特許請求の範囲に記載の出力軸に相当）には、エンジン１０の回転変動を吸収するフライホイールダンパ１１を介して、出力軸１２が接続されている。出力軸１２には、その端部（又は該端部に取り付けられたハブ）の外周面に第１スプライン３１が形成されている。すなわち、エンジン１０のクランクシャフト１０ａは、フライホイールダンパ１１及び出力軸１２を介して第１スプライン３１とトルク伝達可能に接続されている。
【００３６】
第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第１モータ・ジェネレータ２１は、主にジェネレータとして動作し、第２モータ・ジェネレータ２２は、主にモータとして動作する。
【００３７】
第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸（入出力軸）２１ａは、一対のギヤ２３（ドライブギヤ２３ａ及びドリブンギヤ２３ｂ）を介して、出力軸１２に接続されている。上述したように、出力軸１２には、その端部の外周面に第１スプライン３１が形成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸２１ａも、ギヤ２３及び出力軸１２を介して第１スプライン３１とトルク伝達可能に接続されている。
【００３８】
第１スプライン３１と同軸上に並べて、第２スプライン３２が配設されている。第２スプライン３２は、フロントドライブシャフト４０（前輪出力軸、車軸に相当）に取り付けられた一対のギヤ２６（２６ａ，２６ｂ）を構成するドライブギヤ２６ａ（又はそのギヤコーン）に設けられている。より具体的には、一対のギヤ２６（歯車列）を構成するドリブンギヤ２６ｂが、フロントドライブシャフト４０に取り付けられており、該ドリブンギヤ２６ｂと歯合するドライブギヤ２６ａ（又はそのギヤコーン）に第２スプライン３２が設けられている。すなわち、第２スプライン３２は、フロントドライブシャフト４０（車軸）とトルク伝達可能に接続されている。なお、ドライブギヤ２６ａは中空に形成されており、その中空部（内部空間）には、上述した出力軸１２が回転可能に配設されている。
【００３９】
第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸（入出力軸）２２ａには、プラネタリギヤ（モータ・リダクションギヤ）２５が取り付けられている。プラネタリギヤ２５は、サンギヤ２５ａ、リングギヤ２５ｂ、ピニオンギヤ２５ｃ、及びプラネタリキャリア２５ｄから構成される遊星歯車機構を有している。プラネタリギヤ２５は、第２モータ・ジェネレータ２２がモータとして機能するときには、第２モータ・ジェネレータ２２から伝達された回転を減速して（トルクを増大して）プラネタリキャリア２５ｄから出力する。一方、プラネタリギヤ２５は、プラネタリキャリア２５ｄに入力されたトルク（駆動力）による回転を加速して（トルクを低減させて）サンギヤ２５ａから出力することにより、第２モータ・ジェネレータ２２をジェネレータとして機能させる。
【００４０】
プラネタリギヤ２５を構成するプラネタリキャリア２５ｄ（又はそのギヤコーン）には第３スプライン３３が設けられている。すなわち、第３スプライン３３は、第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸２２ａとトルク伝達可能に接続されている。なお、プラネタリギヤ２５（サンギヤ２５ａ及びプラネタリキャリア２５ｄ）は中空に形成されており、その中空部（内部空間）には、プロペラシャフト６０（後輪出力軸、車軸に相当）が回転可能に配設されている。
【００４１】
第３スプライン３３と同軸上に並べて、第４スプライン３４が配設されている。第４スプライン３４は、プロペラシャフト６０（又はプロペラシャフト６０に取り付けられたハブ）の外周面に形成されている。すなわち、第４スプライン３４は、プロペラシャフト６０（車軸）とトルク伝達可能に接続されている。
【００４２】
フロントドライブシャフト４０（車軸）は、前輪（駆動輪）と接続されるフロントデファレンシャル（フロントデフ）４２との間でトルクを伝達する。すなわち、前輪は、フロントドライブシャフト４０、及びギヤ対２６を介して第２スプライン３２とトルク伝達可能に接続されるとともに、フロントドライブシャフト４０、ギヤ対２８、プロペラシャフト６０を介して第４スプライン３４とトルク伝達可能に接続されている。
【００４３】
よって、フロントドライブシャフト４０に伝達されたトルクは、フロントデファレンシャル（フロントデフ）４２に伝達される。フロントデフ４２は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ４２からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪（図示省略）に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪（図示省略）に伝達される。
【００４４】
また、フロントドライブシャフト４０には、一対のギヤ２８（ドライブギヤ２８ａ及びドリブンギヤ２８ｂ）を介して、プロペラシャフト６０が接続されている。プロペラシャフト６０は、後輪（駆動輪）と接続されるリヤデファレンシャル（リヤデフ）６２との間でトルクを伝達する。
【００４５】
プロペラシャフト６０には、後輪側に伝達されるトルクを調節するトランスファクラッチ６１が介装されている。トランスファクラッチ６１は、４輪の駆動状態（例えば前輪のスリップ状態等）や駆動トルクなどに応じて締結力（すなわち後輪へのトルク分配率）を制御する。よって、プロペラシャフト６０に伝達されたトルクは、トランスファクラッチ６１の締結力に応じて分配され、後輪側にも伝達される。
【００４６】
プロペラシャフト６０に伝達され、トランスファクラッチ６１によって調節（分配）されたトルクは、リヤデファレンシャル（リヤデフ）６２に伝達される。リヤデフ６２には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフト（図示省略）が接続されている。リヤデフ６２からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪（図示省略）に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪（図示省略）に伝達される。
【００４７】
上述したように、第１スプライン３１、第２スプライン３２それぞれは、互いに相対回転可能な軸（出力軸１２又は出力軸１２に取り付けられたハブ）やドライブギヤ２６ａ（又はそのギヤコーン）の外周に形成された外スプラインである。第１スプライン３１（出力軸１２）、第２スプライン３２（ドライブギヤ２６ａ）は、同軸上に並べて配設されている。
【００４８】
同様に、第３スプライン３３、第４スプライン３４それぞれは、互いに相対回転可能な軸（プロペラシャフト６０又はプロペラシャフト６０に取り付けられたハブ）やプラネタリキャリア２５ｄ（又はそのギヤコーン）の外周に形成された外スプラインである。第３スプライン３３（プラネタリキャリア２５ｄ）、第４スプライン３４（プロペラシャフト６０）は、第１スプライン３１、第２スプライン３２と同軸上に配設されている。
【００４９】
そして、第１スプライン３１、第２スプライン３２の外周上（外側）には、第１スプライン３１、第２スプライン３２と嵌合可能に形成されたスプライン３７１ａを有し、当該スプライン３７１ａの位置に応じて、第１スプライン３１、第２スプライン３２の接続状態（接続・切離し）を切替える第１スリーブ３７１が設けられている。第１スプライン３１、第２スプライン３２、及び第１スリーブ３７１により第１ドグクラッチ３０１が構成される。よって、第１ドグクラッチ３０１により、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１と車軸（フロントドライブシャフト４０）との接続状態（締結・解放）が切替えられる。
【００５０】
ここで、第１スリーブ３７１は、第１スプライン３１、第２スプライン３２に外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプライン３７１ａが形成されている。すなわち、第１スリーブ３７１は、第１スプライン３１、第２スプライン３２の外周上を、軸方向に摺動自在（移動可能）に設けられている。
【００５１】
同様に、第３スプライン３３、第４スプライン３４の外周上（外側）には、第３スプライン３３、第４スプライン３４と嵌合可能に形成されたスプライン３７２ａを有し、当該スプライン３７２ａの位置に応じて、第３スプライン３３、第４スプライン３４の接続状態（接続・切離し）を切替える第２スリーブ３７２が設けられている。第３スプライン３３、第４スプライン３４、及び第２スリーブ３７２により第２ドグクラッチ３０２が構成される。よって、第２ドグクラッチ３０２により、第２モータ・ジェネレータ２２と車軸（プロペラシャフト６０）との接続状態（締結・解放）が切替えられる。なお、第１ドグクラッチ３０１と第２ドグクラッチ３０２とでドグクラッチ３０が構成される。
【００５２】
ここで、第２スリーブ３７２は、第３スプライン３３、第４スプライン３４に外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプライン３７２ａが形成されている。すなわち、第２スリーブ３７２は、第３スプライン３３、第４スプライン３４の外周上を、軸方向に摺動自在（移動可能）に設けられている。
【００５３】
第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２は、アクチュエータ７５によって摺動される。アクチュエータ７５は、第１スリーブ３７１を動かして、第１スプライン３１、第２スプライン３２の接続状態（接続・切離し）を切替えるとともに、第２スリーブ３７２を動かして、第３スプライン３３、第４スプライン３４の接続状態（接続・切離し）を切替えることにより、第１モード（シリーズＨＥＶ走行／ＥＶ走行モード）と、第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）と、第３モード（パラレルＨＥＶ走行／エンジン走行モード）とを切替える。なお、第１モードと第３モードとの間でモードを切替える際には、第２モードを経由する。
【００５４】
アクチュエータ７５は、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２を同時に動かして、第１モード（シリーズＨＥＶ走行／ＥＶ走行モード）のときには第１スプライン３１と第２スプライン３２とを切離し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを接続する。また、第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）のときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを接続する。さらに、第３モード（パラレルＨＥＶ走行／エンジン走行モード）のときには第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを切離す。なお、第１モード、第２モード、第３モードの詳細については後述する。
【００５５】
より詳細には、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２は、それぞれの外周に形成された環状溝に、軸方向の断面がコの字状に形成された単一のシフトフォーク３９が係合されており（把持されており）、シフトフォーク３９の移動に伴って一体的に（連動して）軸方向に移動する。このシフトフォーク３９に上記アクチュエータ７５が連結されており、アクチュエータ７５によってシフトフォーク３９（すなわち第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２）が軸方向に動かされ、上述したようにモードが切替えられる。なお、アクチュエータ７５としては、例えば電動モータ（ステッピングモータなど）が好適に用いられる。アクチュエータ７５は、後述するＨＥＶ−ＣＵ８０によって駆動制御される。
【００５６】
ここで、第２モータ・ジェネレータ２２から車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、エンジン１０から車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。
【００５７】
また、アクチュエータ７５に電力を供給する電源系は、２重系とされている。より具体的には、上記電源系は、第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２に電力を供給する数百Ｖ程度の高電圧バッテリ７０からＤＣ／ＤＣコンバータ７１を介して１２Ｖに降圧された電力を供給する第１電力供給経路７３と、高電圧バッテリ７０よりも出力端子電圧が低い（例えば１２Ｖ）低電圧バッテリ７２から電力を供給する第２電力供給経路７４とを有する２重系とされている。そして、第１電力供給経路７３及び第２電力供給経路７４のうちいずれか一方の電力供給経路（例えば第２電力供給経路７４）に異常（フェイル）が発生した場合（例えば断線などが生じた場合）に、他方の電力供給経路（例えば第１電力供給経路７３）から電力が供給されるように（すなわち、電力供給経路が切替えられるように）構成されている。
【００５８】
車両の駆動力源であるエンジン１０、第２モータ・ジェネレータ２２、及び第１モータ・ジェネレータ２１は、ＨＥＶ−ＣＵ８０によって総合的に制御される。また、ＨＥＶ−ＣＵ８０は、アクチュエータ７５（第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２）の駆動も制御する。
【００５９】
ＨＥＶ−ＣＵ８０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。
【００６０】
ＨＥＶ−ＣＵ８０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ９１、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ９２、車両の前後・左右の加速度を検出するＧセンサ（加速度センサ）９３、車輪の速度を検出する車速センサ９４、及び、フロントドライブシャフト４０の回転数を検出する回転数センサ９５、第１モータ・ジェネレータ２１の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９７、第２モータ・ジェネレータ２２の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９８などを含む各種センサが接続されている。また、ＨＥＶ−ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、エンジン１０を制御するＥＣＵ８１や、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミック・コントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）８５等と相互に通信可能に接続されている。ＨＥＶ−ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８１やＶＤＣＵ８５から、例えば、エンジン回転数やブレーキ操作量等の各種情報を受信する。
【００６１】
ＨＥＶ−ＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１０、第２モータ・ジェネレータ２２、及び第１モータ・ジェネレータ２１の駆動を総合的に制御するとともに、アクチュエータ７５（第１スリーブ３７１、第２スリーブ３７２）を駆動して、モードを、上述した第１モード、第２モード、第３モードの間で切替える。ＨＥＶ−ＣＵ８０は、例えば、アクセルペダル開度（運転者の要求駆動力）、車両の運転状態、高電圧バッテリ７０の充電状態（ＳＯＣ）、及びエンジン１０のＢＳＦＣなどに基づいて、エンジン１０の要求出力、及び第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１のトルク指令値を求めて出力するとともに、アクチュエータ７５の駆動指令値（制御目標値）を出力する。
【００６２】
ＥＣＵ８１は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。また、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）８２は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１を駆動する。ここで、インバータ８２ａは、高電圧バッテリ７０の直流電力を三相交流の電力に変換して第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１に供給する。一方、インバータ８２ａは、回生時などに、第２モータ・ジェネレータ２２（及び／又は第１モータ・ジェネレータ２１）で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高電圧バッテリ７０を充電する。
【００６３】
ＨＥＶ−ＣＵ８０は、アクチュエータ７５（第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２）を駆動して、走行モードを、第１モード、第２モード、第３モードの間で切替えるために、切替制御部８０ａを機能的に有している。ＨＥＶ−ＣＵ８０では、ＲＯＭなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、切替制御部８０ａの機能が実現される。切替制御部８０ａは、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。
【００６４】
切替制御部８０ａは、主として要求駆動力及び車速（車両の走行状態）に基づいて、走行モードの切替え制御を行う。より具体的には、切替制御部８０ａは、例えば、発進時や低・中速走行時などでは、第１モード（シリーズＨＥＶ走行／ＥＶ走行モード）を選択する。また、切替制御部８０ａは、高負荷走行時（急加速時など）及びモード切替え時などでは、第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）を選択する。さらに、切替制御部８０ａは、高速走行時などでは、第３モード（パラレルＨＥＶ走行／エンジン走行モード）を選択する。
【００６５】
切替制御部８０ａは、第１モード（シリーズＨＥＶ走行／ＥＶ走行モード）を選択するときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを切離し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを接続するようにアクチュエータ７５（第１スリーブ３７１、第２スリーブ３７２）を制御（駆動）する。また、切替制御部８０ａは、第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）を選択するときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを接続するようにアクチュエータ７５（第１スリーブ３７１、第２スリーブ３７２）を制御（駆動）する。さらに、切替制御部８０ａは、第３モード（パラレルＨＥＶ走行／エンジン走行モード）を選択するときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３と第４スプライン３４とを切離すようにアクチュエータ７５（第１スリーブ３７１、第２スリーブ３７２）を制御（駆動）する。
【００６６】
上述したように構成されることにより、第１モード（シリーズＨＥＶ／ＥＶ走行モード）では、エンジン１０で第１モータ・ジェネレータ２１を駆動して発電した電力で第２モータ・ジェネレータ２２を駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行、又は、エンジン１０を停止し第２モータ・ジェネレータ２２のみで走行するＥＶ走行が行われる。なお、シリーズＨＥＶ走行とＥＶ走行との切替えは、例えば、高電圧バッテリ７０のＳＯＣなどに基づいて行われる（例えばＳＯＣが低下している場合にはシリーズＨＥＶ走行が選択される）。また、第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）では、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１と第２モータ・ジェネレータ２２とによって車両が駆動される（パラレルＨＥＶ走行）。なお、第２モードでは、エンジン出力の一部を用いて第１モータ・ジェネレータ２１で発電しつつ、エンジン出力の残りと第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とにより車両を駆動することもできる（パラレルＨＥＶ走行）。さらに、第３モード（パラレルＨＥＶ／エンジン走行モード）では、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１とで車両を駆動するパラレルＨＥＶ走行、又は、エンジン１０のみで車両を駆動するエンジン走行が行われる。
【００６７】
すなわち、ハイブリッド車両のパワーユニット１は、エンジン１０を停止して第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力で走行するＥＶ走行機能、エンジン１０を稼働させて第１モータ・ジェネレータ２１で発電した電力を用いて第２モータ・ジェネレータ２２を駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行機能、第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とエンジン１０の駆動力とにより走行するパラレルＨＥＶ走行機能を発揮する。
【００６８】
また、切替制御部８０ａは、第１モードから第２モード、又は第２モードを経由して第３モードに切替える際には、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数を、第１スリーブ３７１と第２スプライン３２とを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータ７５を駆動して、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるように第１スリーブ３７１（及び第２スリーブ３７２）を動かす。同様に、切替制御部８０ａは、第３モードから第２モード、又は第２モードを経由して第１モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータ２２の回転数を、第２スリーブ３７２と第３スプライン３３とを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータ７５を駆動して、第４スプライン３４と第３スプライン３３とが接続されるように第２スリーブ３７２（及び第１スリーブ３７１）を動かす。
【００６９】
さらに、切替制御部８０ａは、第１モードから第２モード、又は第２モードを経由して第３モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータ２２の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行い、第３モードから第２モード、又は第２モードを経由して第１モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータ２１の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行うことが好ましい。
【００７０】
なお、切替制御部８０ａは、第１モードから第２モード、又は第２モードを経由して第３モードに切替える際に、車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第２モータ・ジェネレータ２２を制御し、第３モードから第２モード、又は第２モードを経由して第１モードに切替える際に、車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第１モータ・ジェネレータ２１を制御することが好ましい。
【００７１】
ここで、第１モード（シリーズＨＥＶ／ＥＶ走行モード）におけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図２に示す。同様に、第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）におけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図３に示す。また、第３モード（パラレルＨＥＶ／エンジン走行モード）におけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図４に示す。
【００７２】
図２に太線で示されるように、第１モード（シリーズＨＥＶ走行／ＥＶ走行モード）では、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２が（中央の位置から）図面右側方向に摺動される。そして、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが切離され、第３スプライン３３と第４スプライン３４とが接続される。すなわち、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１が車軸（フロントドライブシャフト４０）から切離されるとともに、プラネタリギヤ２５、第３スプライン３３、第２スリーブ３７２、第４スプライン３４を介して、第２モータ・ジェネレータ２２と車軸（プロペラシャフト６０）とが接続される。一方、エンジン１０は、ギヤ２３を介して第１モータ・ジェネレータ２１と接続されている。よって、この第１モードでは、エンジン１０で第１モータ・ジェネレータ２１を駆動して発電した電力で第２モータ・ジェネレータ２２を駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行、又は、エンジン１０を停止し第２モータ・ジェネレータ２２のみで走行するＥＶ走行が行われる。なお、シリーズＨＥＶ走行とＥＶ走行との切替えは、例えば、高電圧バッテリ７０のＳＯＣなどに基づいて行われる（例えばＳＯＣが低下している場合にはシリーズＨＥＶ走行が選択される）。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなくエンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１が切離されるため、クラッチの引きずりロスが発生しない。
【００７３】
第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）では、図３に太線で示されるように、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２が中央の位置に摺動される。そして、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３と第４スプライン３４とが接続される。すなわち、第１スプライン３１、第１スリーブ３７１、第２スプライン３２、ギヤ対２６を介して、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１と車軸（フロントドライブシャフト４０）とが接続されるとともに、プラネタリギヤ２５、第３スプライン３３、第２スリーブ３７２、第４スプライン３４、を介して、第２モータ・ジェネレータ２２と車軸（プロペラシャフト６０）とが接続される。よって、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１と第２モータ・ジェネレータ２２とによって車両が駆動される（パラレルＨＥＶ走行）。この場合、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２をすべて用いて車両を駆動できるため、力強い走行ができる。なお、エンジン出力の一部を用いて第１モータ・ジェネレータ２１で発電しつつ、エンジン出力の残りと第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とにより車両を駆動してもよい（パラレルＨＥＶ走行）。また、第１モードと第３モードとの間でモードの切替えを行う際に、第２モードを経由することにより、車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）から第１ドグクラッチ３０１、第２ドグクラッチ３０２の双方が同時に解放されることがなくなるため、車軸上のイナーシャの急激な低下（トルク抜け）が防止され、イナーシャ低下による車両の空走感が抑制される。さらに、油圧クラッチを用いることなく第１ドグクラッチ３０１及び第２ドグクラッチ３０２を締結しているため、油圧によるロス（オイルポンプ・ロスやシーリング・フリクションなど）が発生しない。
【００７４】
第３モード（パラレルＨＥＶ走行／エンジン走行モード）では、図４に太線で示されるように、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２が（中央の位置から）図面左側方向に摺動される。そして、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３と第４スプライン３４とが切離される。すなわち、第１スプライン３１、第１スリーブ３７１、第２スプライン３２、ギヤ対２６を介して、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１と車軸（フロントドライブシャフト４０）とが接続され、第２モータ・ジェネレータ２２が車軸（プロペラシャフト６０）から切離される。よって、この第３モードでは、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１とで車両を駆動するパラレルＨＥＶ走行、又は、エンジン１０のみで車両を駆動するエンジン走行が行われる。なお、この場合、第２モータ・ジェネレータ２２が車軸（プロペラシャフト６０）から切離されるため、第２モータ・ジェネレータ２２のゼロトルク制御に伴う電気ロスや連れ回りによるフリクションロスが低減される。
【００７５】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、車両の走行状態に基づいて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが切離され、第３スプライン３３と第４スプライン３４とが接続される第１モード（シリーズＨＥＶ／ＥＶ走行モード）と、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３と第４スプライン３４とが接続される第２モード（パラレルＨＥＶ走行モード）と、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３と第４スプライン３４とが切離される第３モード（パラレルＨＥＶ／エンジン走行モード）とを切替えるようにアクチュエータが制御される。そのため、第２モータ・ジェネレータ２２による駆動力が不要な場合に、第３モードに切替えて、第２モータ・ジェネレータ２２を切離すことにより、第２モータ・ジェネレータ２２に起因するロス（例えば、第２モータ・ジェネレータ２２のゼロトルク制御に伴う電気ロスや連れ回りによるフリクションロス）を低減することができる。また、この場合、第３スプライン３３、第４スプライン３４、及び第２スリーブ３７２を有して構成される第２ドグクラッチ３０２を解放することによって第２モータ・ジェネレータ２２を切離すことができる。その結果、よりシンプルかつ低コストに、第２モータ・ジェネレータ２２を車両の駆動に利用しないとき（すなわち、エンジン１０のみ、又はエンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１で駆動するとき）に、当該第２モータ・ジェネレータ２２に起因するロスを低減することが可能となる。第１ドグクラッチ３０１及び第２ドグクラッチ３０２双方が締結されるため、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１と第２モータ・ジェネレータ２２をすべて用いて車両を駆動することができる。よって、力強い走行を行うことが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、第１モードと第３モードとの間でモードが切替えられる際に、第２モードを経由するようにアクチュエータ７５が制御される。そのため、モードが切替えられる際に、第１ドグクラッチ３０１及び第２ドグクラッチ３０２のうち、少なくともいずれか一方が必ず車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）と接続される。その結果、モードが切替えられる際に、イナーシャの低下（トルク抜け）による車両の空走感を防止することができる。
【００７７】
本実施形態によれば、第１モードから第２モード、又は第２モードを経由して第３モードに切替えられる際に、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数が、第１スリーブ３７１と第２スプライン３２とを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータ７５が駆動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるように第１スリーブ３７１が動かされる。すなわち、第１スプライン３１（第１モータ・ジェネレータ２１）と第２スプライン３２（車軸）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるように第１スリーブ３７１が動かされる。同様に、第３モードから第２モード、又は第２モードを経由して第１モードに切替えられる際に、第２モータ・ジェネレータ２２の回転数が、第２スリーブ３７２と第３スプライン３３とを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータ７５が駆動されて、第４スプライン３４と第３スプライン３３とが接続されるように第２スリーブ３７２が動かされる。すなわち、第３スプライン３３（第２モータ・ジェネレータ２２）と第４スプライン３４（車軸）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第３スプライン３３と第４スプライン３４とが接続されるように第２スリーブ３７２が動かされる。よって、ショックを抑制しつつよりスムーズにモードを切替えることが可能となる。
【００７８】
本実施形態によれば、第１モードから第２モード、又は第２モードを経由して第３モードに切替えられる際に、第２モータ・ジェネレータ２２の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われ、第３モードから第２モード、又は第２モードを経由して第１モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータ２１の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われる。その結果、モードが切替えられる際に、スリーブ（第１スリーブ３７１又は第２スリーブ３７２）が抜かれる側のスプライン（第１スプライン３１又は第４スプライン３４）に付与される駆動トルクが低減されるため、モードの切替えをよりスムーズに行うことが可能となる。
【００７９】
本実施形態によれば、第１モードから第２モード、又は第２モードを経由して第３モードに切替えられる際に、車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第２モータ・ジェネレータ２２が制御され、第３モードから第２モード、又は第２モードを経由して第１モードに切替えられる際に、車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）の回転数変動が所定回転数以上であるときには、車軸の回転数変動を抑制するように第１モータ・ジェネレータ２１が制御される。そのため、モードが切替えられる際に、第１ドグクラッチ３０１、第２ドグクラッチ３０２を構成する各要素が異なった回転数で接触・嵌合されることを防止することが可能となる。
【００８０】
本実施形態によれば、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２が、単一のシフトフォーク３９で把持されており、アクチュエータ７５によってシフトフォーク３９が駆動されることにより、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２が一体的に（同時に）摺動される。そのため、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２の駆動機構をよりシンプルな構成にすることができる。よって、システムの軽量化、低コスト化を図ることが可能となる。
【００８１】
本実施形態によれば、第１スプライン３１、第２スプライン３２、及び第１スリーブ３７１が同軸上に配設されており、第１スリーブ３７１が、第１スプライン３１、第２スプライン３２の外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第１スリーブ３７１に形成されたスプライン３７１ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２とにより第１ドグクラッチ３０１が構成され、第１スリーブ３７１を軸方向に動かすことにより、第１ドグクラッチ３０１の締結・解放状態（すなわち、第１スリーブ３７１に形成されたスプライン３７１ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２との嵌合状態）を切替えることができる。同様に、第３スプライン３３、第４スプライン３４、及び第２スリーブ３７２が同軸上に配設されており、第２スリーブ３７２が、第３スプライン３３、第４スプライン３４の外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第２スリーブ３７２に形成されたスプライン３７２ａと、第３スプライン３３、第４スプライン３４とにより第２ドグクラッチ３０２が構成され、第２スリーブ３７２を軸方向に動かすことにより、第２ドグクラッチ３０２の締結・解放状態（すなわち、第２スリーブ３７２に形成されたスプライン３７２ａと、第３スプライン３３、第４スプライン３４との嵌合状態）を切替えることができる。
【００８２】
本実施形態によれば、第１スプライン３１、第２スプライン３２それぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第１スリーブ３７１が、第１スプライン３１、第２スプライン３２に外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプライン３７１ａが形成されている。そのため、円筒状の第１スリーブ３７１に形成された内スプライン３７１ａと、外スプラインからなる第１スプライン３１、第２スプライン３２とによって（すなわち比較的シンプル構成によって）第１ドグクラッチ３０１を構成することができる。同様に、第３スプライン３３、第４スプライン３４それぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第２スリーブ３７２が、第３スプライン３３、第４スプライン３４に外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプライン３７２ａが形成されている。そのため、円筒状の第２スリーブ３７２に形成された内スプライン３７２ａと、外スプラインからなる第３スプライン３３、第４スプライン３４とによって（すなわち比較的シンプル構成によって）第２ドグクラッチ３０２を構成することができる。
【００８３】
本実施形態によれば、第２モータ・ジェネレータ２２から車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジン１０から車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン１０及び第２モータ・ジェネレータ２２それぞれを効率よく運転することができる。
【００８４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、複数のギヤやシャフトから構成される駆動系の構成は、上記実施形態には限られない。例えば、プラネタリギヤ２５に代えて、ヘリカルギヤなどを用いることもできる。
【００８５】
また、上述した第２モードを経由することなく、第１モードと第３モードとの間で切替えを行う構成としてもよい。すなわち、第２モードを有しない構成としてもよい。なお、その場合、第１スリーブ３７１、第２スリーブ３７２を動かすアクチュエータには、例えばオン／オフ・ソレノイドを用いることができる。
【００８６】
上記実施形態では、第１スリーブ３７１及び第２スリーブ３７２を動かすアクチュエータ７５として電動式のアクチュエータを用いたが、電動式のものに代えて、例えば油圧式のアクチュエータを用いてもよい。また、アクチュエータ７５（第１スリーブ３７１、第２スリーブ３７２）の駆動制御を、ＨＥＶ−ＣＵ８０ではなく、他のＥＣＵで行う構成としてもよい。
【００８７】
上記実施形態では、本発明をＡＷＤ車（全輪駆動車）に適用した場合を例にして説明したが、本発明は、例えば２ＷＤ車（ＦＦ車やＦＲ車）にも適用することもできる。
【００８８】
上記実施形態では、第１スリーブ３７１と第２スリーブ３７２とが単一のシフトフォーク３９によって把持され、第１スリーブ３７１と第２スリーブ３７２とが連動して（一体的に）摺動する構成としたが、第１スリーブ３７１と第２スリーブ３７２とを別々に（独立して）駆動する構成としてもよい。
【００８９】
また、第１スプライン３１と第２スプライン３２との間に、第１スプライン３１と第１スリーブ３７１との回転を同期させるシンクロ機構を設けてもよい。同様に、第３スプライン３３と第４スプライン３４との間に、第３スプライン３３と第２スリーブ３７２との回転を同期させるシンクロ機構を設けてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  ハイブリッド車両のパワーユニット
１０  エンジン
２１  第１モータ・ジェネレータ
２２  第２モータ・ジェネレータ
３０  ドグクラッチ
３０１  第１ドグクラッチ
３０２  第２ドグクラッチ
３１  第１スプライン
３２  第２スプライン
３３  第３スプライン
３４  第４スプライン
３７１  第１スリーブ
３７１ａ  スプライン
３７２  第２スリーブ
３７２ａ  スプライン
３９  シフトフォーク
４０  フロントドライブシャフト（前輪出力軸）
４２  フロントデファレンシャル
６０  プロペラシャフト（後輪出力軸）
６１  トランスファクラッチ
７０  高電圧バッテリ
７１  ＤＣ−ＤＣコンバータ
７２  低電圧バッテリ
７５  アクチュエータ
８０  ＨＥＶ−ＣＵ
８０ａ  切替制御部
８１  ＥＣＵ
８２  ＰＣＵ
８５  ＶＤＣＵ
９１  アクセルペダルセンサ
９２  スロットル開度センサ
９３  Ｇセンサ（加速度センサ）
９４  車速センサ（車輪速センサ）
９５  回転数センサ
１００  ＣＡＮ
【図１】
2019064335.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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