(57)【要約】  本発明の駆動装置（１０Ａ）は、リングギヤ（Ｒ）が内燃機関（１１）と接続され、サンギヤ（Ｓ）が第１ＭＧ（１２）と接続され、キャリア（Ｃ）がカウンタ軸（１７）と動力伝達可能に接続された遊星歯車機構（２１）を含む動力分割機構（２０）と、サンギヤ（Ｓ）をロック可能なロック機構（２４）と、サンギヤ（Ｓ）とリングギヤ（Ｒ）とを係合可能なクラッチ機構（２５）とを備えている。内燃機関（１１）、動力分割機構（２０）、第１ＭＧ（１２）、ロック機構（２４）、及びクラッチ機構（２５）は、同一軸線上に配置されている。ロック機構（２４）及びクラッチ機構（２５）は、動力分割機構（２０）及び第１ＭＧ（１２）を挟んで内燃機関（１１）と反対の側に配置されている。
2014184854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
第１モータ・ジェネレータと、
相互に差動回転可能な複数の回転要素を有する差動機構を含み、前記内燃機関及び前記第１モータ・ジェネレータが連結された動力分割機構と、
前記動力分配機構から出力された動力が伝達される出力部材と、
前記出力部材に動力を出力可能な第２モータ・ジェネレータと、を備えたハイブリッド車両の駆動装置において、
前記複数の回転要素のうち前記第１モータ・ジェネレータと連結された回転要素を回転不能にロックするロック状態と、その回転要素の回転を許容する解放状態とに切り替え可能なロック機構と、
前記複数の回転要素のうち前記第１モータ・ジェネレータと連結された回転要素とは別の回転要素の回転を制限する制限状態と、その回転要素の回転の制限を解除する解放状態とに切替可能な回転制限手段と、をさらに備え、
前記内燃機関、前記第１モータ・ジェネレータ、前記動力分割機構、前記ロック機構、及び前記回転制限手段が、同一軸線上に配置され、
前記内燃機関と前記第１モータ・ジェネレータとの間に前記動力分割機構が配置され、
前記ロック機構及び前記回転制限手段が、前記第１モータ・ジェネレータを挟んで前記内燃機関及び前記動力分割機構と反対の側に配置されている駆動装置。
【請求項２】
前記動力分割機構は、前記差動機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を含み、
前記複数の回転要素は、前記遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びキャリアであり、
前記内燃機関は、前記リングギヤと連結され、
前記第１モータ・ジェネレータは、前記サンギヤと連結され、
前記出力部材は、前記キャリアと動力伝達可能に接続され、
前記回転制限手段は、前記制限状態において前記サンギヤと前記リングギヤとが一体回転するように連結し、前記解放状態において前記サンギヤと前記リングギヤとの連結を解除する請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記動力分割機構は、前記差動機構としてシングルピニオン型の第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構を含み、
前記複数の回転要素は、前記第１遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びキャリア、及び前記第２遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びキャリアであり、
前記内燃機関は、前記第１遊星歯車機構のキャリア及び前記第２遊星歯車機構のキャリアと連結され、
前記第１モータ・ジェネレータは、前記第１遊星歯車機構のサンギヤと連結され、
前記第１遊星歯車機構のリングギヤは、第１ギヤ比のギヤ列を介して前記出力部材と動力伝達可能に接続され、
前記第２遊星歯車機構のリングギヤは、前記第１ギヤ比より小さい第２ギヤ比のギヤ列を介して前記出力部材と動力伝達可能に接続され、
前記回転制限手段は、前記制限状態において前記第２遊星歯車機構のサンギヤを回転不能にロックし、前記解放状態において前記第２遊星歯車機構のサンギヤの回転を許容する請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２モータ・ジェネレータは、前記ロック機構及び前記回転制限手段が配置されている軸線とは別の軸線上に配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータが電気的に接続されたバッテリと、
所定のモード切替条件が成立し、かつ前記バッテリの充電状態が所定の判定値以下の場合には、前記ロック機構を前記ロック状態に切り替えるとともに前記回転制限手段を前記解放状態に切り替え、かつ前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に移動するように前記第２モータ・ジェネレータで発電を行い、前記モード切替条件が成立し、かつ前記バッテリの充電状態が前記判定値より大きい場合には、前記ロック機構を前記解放状態に切り替えるとともに前記回転制限手段を前記制限手段に切り替え、かつ前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に移動するように前記第２モータ・ジェネレータからトルクを出力させる制御手段と、
をさらに備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動機構を含むとともに内燃機関及びモータ・ジェネレータが連結された動力分割機構と、差動機構の回転要素を回転不能にロック可能なロック機構と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、モータ・ジェネレータ、及び出力軸を遊星歯車機構の互いに異なる回転要素と接続し、遊星歯車機構及びモータ・ジェネレータで内燃機関の回転数と出力軸の回転数との比、すなわち変速比を連続的に変化させるハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両の駆動装置として、２つの遊星歯車機構とブレーキとを備え、これらにより変速比を連続的に変化させる無段変速状態と、内燃機関の回転数が出力軸の回転数より小さくなるオーバードライブ状態とを実現する装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４５５２７号公報
【特許文献２】国際公開２０１２／１３１２１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、既設のブレーキの他にブレーキ又はクラッチを設け、そのブレーキ又はクラッチで遊星歯車機構が有する回転要素の回転を制限することにより、駆動装置の変速比をオーバードライブ状態のときとは別の変速比に固定できる。そのため、３つの駆動モードを実現できる。しかしながら、特許文献１の装置では、ブレーキ又はクラッチを２つのモータ・ジェネレータの間に配置する必要がある。そのため、ブレーキ又はクラッチの外径が大きくなり、装置が大型化するおそれがある。【０００５】
そこで、本発明は、３つの駆動モードを実現でき、かつ小型化に有利な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】
本発明の駆動装置は、内燃機関と、第１モータ・ジェネレータと、相互に差動回転可能な複数の回転要素を有する差動機構を含み、前記内燃機関及び前記第１モータ・ジェネレータが連結された動力分割機構と、前記動力分配機構から出力された動力が伝達される出力部材と、前記出力部材に動力を出力可能な第２モータ・ジェネレータと、を備えたハイブリッド車両の駆動装置において、前記複数の回転要素のうち前記第１モータ・ジェネレータと連結された回転要素を回転不能にロックするロック状態と、その回転要素の回転を許容する解放状態とに切り替え可能なロック機構と、前記複数の回転要素のうち前記第１モータ・ジェネレータと連結された回転要素とは別の回転要素の回転を制限する制限状態と、その回転要素の回転の制限を解除する解放状態とに切替可能な回転制限手段と、をさらに備え、前記内燃機関、前記第１モータ・ジェネレータ、前記動力分割機構、前記ロック機構、及び前記回転制限手段が、同一軸線上に配置され、前記内燃機関と前記第１モータ・ジェネレータとの間に前記動力分割機構が配置され、前記ロック機構及び前記回転制限手段が、前記第１モータ・ジェネレータを挟んで前記内燃機関及び前記動力分割機構と反対の側に配置されている。【０００７】
本発明の駆動装置では、ロック機構をロック状態にし、かつ回転制限手段を解放状態にする駆動モード、ロック機構を解放状態にし、かつ回転制限手段を制限状態にする駆動モード、及びロック機構及び回転制限手段をいずれも解放状態にする駆動モードの３つの駆動モードを実現できる。そして、ロック機構及び回転制限手段は、第１モータ・ジェネレータを挟んで内燃機関及び動力分割機構と反対の側に配置されているので、これらロック機構及び回転制限手段の大型化を抑制できる。そのため、駆動装置を小型化できる。また、これにより車両への搭載性を向上できる。【０００８】
本発明の駆動装置の一形態において、前記動力分割機構は、前記差動機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を含み、前記複数の回転要素は、前記遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びキャリアであり、前記内燃機関は、前記リングギヤと連結され、前記第１モータ・ジェネレータは、前記サンギヤと連結され、前記出力部材は、前記キャリアと動力伝達可能に接続され、前記回転制限手段は、前記制限状態において前記サンギヤと前記リングギヤとが一体回転するように連結し、前記解放状態において前記サンギヤと前記リングギヤとの連結を解除してもよい。この形態では、ロック機構を解放状態にし、かつ回転制限手段を制限状態にした場合、サンギヤ、リングギヤ、及びキャリアが一体に回転する。そのため、動力分割機構の変速比を１にする駆動モードを実現できる。一方、ロック機構をロック状態にし、回転制限手段を解放状態にした場合には、内燃機関の回転を動力分割機構で減速して出力部材に出力する駆動モードを実現できる。そして、ロック機構及び回転制限手段をいずれも解放状態にした場合には、第１モータ・ジェネレータの回転数を変化させることにより駆動装置の変速比が連続的に変化する駆動モードを実現できる。【０００９】
本発明の駆動装置の一形態において、前記動力分割機構は、前記差動機構としてシングルピニオン型の第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構を含み、前記複数の回転要素は、前記第１遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びキャリア、及び前記第２遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、及びキャリアであり、前記内燃機関は、前記第１遊星歯車機構のキャリア及び前記第２遊星歯車機構のキャリアと連結され、前記第１モータ・ジェネレータは、前記第１遊星歯車機構のサンギヤと連結され、前記第１遊星歯車機構のリングギヤは、第１ギヤ比のギヤ列を介して前記出力部材と動力伝達可能に接続され、前記第２遊星歯車機構のリングギヤは、前記第１ギヤ比より小さい第２ギヤ比のギヤ列を介して前記出力部材と動力伝達可能に接続され、前記回転制限手段は、前記制限状態において前記第２遊星歯車機構のサンギヤを回転不能にロックし、前記解放状態において前記第２遊星歯車機構のサンギヤの回転を許容してもよい。この形態では、ロック機構をロック状態にし、かつ回転制限手段を解放状態にした場合には、第２遊星歯車機構のサンギヤが空転するので、内燃機関の回転が第１遊星歯車機構を介して出力部材に伝達される駆動モードを実現できる。一方、ロック機構を解放状態にし、回転制限手段を制限状態にし、かつ第１モータ・ジェネレータのトルクをゼロにした場合には、第１遊星歯車機構のサンギヤが空転するので、内燃機関の回転が第２遊星歯車機構を介して出力部材に伝達される駆動モードを実現できる。第２ギヤ比は第１ギヤ比よりも小さいので、内燃機関の回転数と出力部材の回転数との比が異なる２つの駆動モードを実現できる。そして、ロック機構及び回転制限手段をいずれも解放状態にした場合には、第１モータ・ジェネレータの回転数を変化させることにより駆動装置の変速比が連続的に変化する駆動モードを実現できる。【００１０】
本発明の駆動装置の一形態において、前記第２モータ・ジェネレータは、前記ロック機構及び前記回転制限手段が配置されている軸線とは別の軸線上に配置されていてもよい。このように第２モータ・ジェネレータを別の軸線上に配置することにより、駆動装置の軸線方向の長さを短縮できる。そのため、装置をさらに小型化できる。【００１１】
本発明の駆動装置の一形態においては、前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータが電気的に接続されたバッテリと、所定のモード切替条件が成立し、かつ前記バッテリの充電状態が所定の判定値以下の場合には、前記ロック機構を前記ロック状態に切り替えるとともに前記回転制限手段を前記解放状態に切り替え、かつ前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に移動するように前記第２モータ・ジェネレータで発電を行い、前記モード切替条件が成立し、かつ前記バッテリの充電状態が前記判定値より大きい場合には、前記ロック機構を前記解放状態に切り替えるとともに前記回転制限手段を前記制限手段に切り替え、かつ前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に移動するように前記第２モータ・ジェネレータからトルクを出力させる制御手段と、をさらに備えていてもよい。この形態によれば、ロック機構をロック状態にする駆動モード及び回転制限手段を制限状態にする駆動モードの両方の駆動モードにおいて内燃機関を熱効率が高い状態で運転できる。そのため、燃費を向上させることができる。また、これらの駆動モードでは、内燃機関の回転を出力部材に伝達するための反力を第１モータ・ジェネレータから出力する必要がない。そのため、第１モータ・ジェネレータで消費されるエネルギを低減できる。従って、駆動装置のエネルギ効率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の形態に係る駆動装置を概略的に示す図。
【図２】ローギヤモードのときの駆動装置の共線図の一例を示す図。
【図３】ハイギヤモードのときの駆動装置の共線図の一例を示す図。
【図４】車両制御装置が実行する駆動モード切替制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】充電制御及びアシスト制御の概略を説明するための図。
【図６】本発明の第２の形態に係る駆動装置を概略的に示す図。
【図７】ローギヤモードのときの駆動装置の共線図の一例を示す図。
【図８】ハイギヤモードのときの駆動装置の共線図の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る駆動装置のスケルトン図を示している。この駆動装置１０Ａは、ハイブリッド車両１に搭載されるものであり、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１１と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１２と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１３とを備えている。エンジン１１は、ハイブリッド車両に搭載される周知の火花点火式内燃機関である。そのため、詳細な説明を省略する。
【００１４】
第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。第１ＭＧ１２は、ロータ軸１２ａと一体回転するロータ１２ｂと、ロータ１２ｂの外周に同軸に配置されてケース（不図示）に固定されたステータ１２ｃとを備えている。第２ＭＧ１３も同様に、ロータ軸１３ａと一体回転するロータ１３ｂと、ロータ１３ｂの外周に同軸に配置されてケースに固定されたステータ１３ｃとを備えている。各ＭＧ１２、１３はモータ制御装置１４を介してバッテリ１５に接続されている。モータ制御装置１４は各ＭＧ１２、１３が発電した電力を直流変換してバッテリ１５に蓄電するとともにバッテリ１５の電力を交流変換して各ＭＧ１１、１２に供給する。
【００１５】
エンジン１１の出力軸１１ａ及び第１ＭＧ１２のロータ軸１２ａは、動力分割機構２０と接続されている。動力分割機構２０には、車両１の駆動輪２に動力を出力するための出力部１６も接続されている。出力部１６は、出力部材としてのカウンタ軸１７と、カウンタ軸１７と一体に回転する出力ギヤ１８とを備えている。出力ギヤ１８は、デファレンシャル機構１９のケースに設けられたリングギヤ１９ａと噛み合っている。デファレンシャル機構１９は、リングギヤ１９ａに伝達された動力を左右の駆動輪２に分配する周知の機構である。
【００１６】
動力分割機構２０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構２１を備えている。遊星歯車機構２１は、外歯歯車であるサンギヤＳと、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ギヤＰを自転可能かつサンギヤＳの周囲を公転可能に保持するキャリアＣとを備えている。この図に示すようにサンギヤＳは、第１ＭＧ１２のロータ軸１２ａと一体回転するように連結されている。リングギヤＲは、エンジン１１の出力軸１１ａと一体回転するように連結されている。キャリアＣは、第１ドライブギヤ２２と一体回転するように連結されている。この第１ドライブギヤ２２は、カウンタ軸１７に設けられた第１ドリブンギヤ２３と噛み合っている。
【００１７】
この図に示すようにサンギヤＳには、ロック機構２４が設けられている。ロック機構２４は、サンギヤＳ及びロータ軸１２ａが回転不能にロックされるロック状態と、サンギヤＳ及びロータ軸１２ａの回転を許容する解放状態とに切り替えることができる。また、サンギヤＳは、クラッチ機構２５を介してリングギヤＲと接続されている。クラッチ機構２５は、サンギヤＳとリングギヤＲとを連結する係合状態と、サンギヤＳとリングギヤＲとの連結を解除する解放状態とに切り替えることができる。
【００１８】
この図に示すように、エンジン１１、動力分割機構２０、第１ＭＧ１２、ロック機構２４、及びクラッチ機構２５は、同一軸線上に配置されている。そして、動力分割機構２０は、エンジン１１と第１ＭＧ１２との間に配置されている。ロック機構２４及びクラッチ機構２５は、動力分割機構２０及び第１ＭＧ１２を挟んでエンジン１１と反対の側に配置されている。このようにロック機構２４及びクラッチ機構２５は一方の端にまとめて配置されている。
【００１９】
第２ＭＧ１３のロータ軸１３ａには、第２ドライブギヤ２６が設けられている。この第２ドライブギヤ２６は、カウンタ軸１７に設けられた第２ドリブンギヤ２７と噛み合っている。この図に示すように第２ＭＧ１３は、ロック機構２４及びクラッチ機構２５が配置されている軸線とは別の軸線上に配置されている。
【００２０】
この駆動装置１０Ａでは、ロック機構２４及びクラッチ機構２５のそれぞれの状態を切り替えることにより、ローギヤモード、ハイギヤモード、及び無段変速モードに駆動モードを切り替えることができる。ローギヤモードでは、ロック機構２４をロック状態に切り替え、かつクラッチ機構２５を解放状態に切り替える。ハイギヤモードでは、ロック機構２４を解放状態に切り替え、かつクラッチ機構２５を係合状態に切り替える。無段変速モードでは、ロック機構２４及びクラッチ機構２５をいずれも解放状態に切り替える。
【００２１】
図２は、ローギヤモードのときの駆動装置１０Ａの共線図の一例を示している。図３は、ハイギヤモードのときの駆動装置１０Ａの共線図の一例を示している。なお、図中の「ＥＮＧ」はエンジン１１を示し、「ＯＵＴ」は第１ドライブギヤ２２を示している。また、「ＭＧ１」は第１ＭＧ１２を示している。「Ｓ」はサンギヤＳを示し、「Ｒ」はリングギヤＲを示し、「Ｃ」はキャリアＣを示している。
【００２２】
ローギヤモードではロック機構２４がロック状態に切り替えられる。そのため、サンギヤＳが回転不能にロックされる。一方、クラッチ機構２５は解放状態に切り替えられるので、リングギヤＲの回転は許容される。従って、図２に実線Ｌ１で示すように第１ＭＧ１２の回転数がゼロに固定され、第１ドライブギヤ２２の回転数がエンジン１１の回転数より低くなる。
【００２３】
一方、ハイギヤモードではクラッチ機構２５が係合状態に切り替えられる。そのため、サンギヤＳとリングギヤＲとが連結される。そして、ロック機構２４が解放状態に切り替えられるので、サンギヤＳ及びリングギヤＲの回転が許容される。この場合、図３に実線Ｌ２で示すようにサンギヤＳ、リングギヤＲ、及びキャリアＣが一体に回転する。そのため、第１ドライブギヤ２２の回転数とエンジン１１の回転数が同じになる。従って、ハイギヤモードでは、ローギヤモードと比較して駆動装置１０Ａの変速比が小さくなる。すなわち、ハイギヤになる。
【００２４】
無段変速モードでは、ロック機構２４及びクラッチ機構２５がいずれも解放状態に切り替えられる。そのため、サンギヤＳ、リングギヤＲ、及びキャリアＣの回転が許容される。この場合、第１ＭＧ１２の回転数を変化させることにより、エンジン１１の回転数と第１ドライブギヤ２２の回転数との比を連続的に変化させることができる。
【００２５】
ロック機構２４及びクラッチ機構２５は、車両制御装置３０にて制御される。車両制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置３０は、車両１を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。車両制御装置３０は、これらのプログラムを実行することによりエンジン１１及び各ＭＧ１２、１３等の制御対象に対する制御を行っている。車両制御装置３０には、車両１に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置３０には、例えばクランク角センサ３１、アクセル開度センサ３２、及びＳＯＣセンサ３３が接続されている。クランク角センサ３１は、エンジン１１の出力軸１１ａの回転数に対応した信号を出力する。アクセル開度センサ３２は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度に対応した信号を出力する。ＳＯＣセンサ３３は、バッテリ１５の充電状態（ＳＯＣ）に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置３０には種々のセンサやスイッチ等が接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２６】
図４は、車両制御装置３０が、ロック機構２４、クラッチ機構２５、及び第２ＭＧ１３を制御するために実行する駆動モード切替制御ルーチンを示している。この制御ルーチンでは、ドライバから要求されているパワーが駆動装置１０Ａから出力され、かつエンジン１１を熱効率が高い状態で運転できるように、ロック機構２４、クラッチ機構２５、及び第２ＭＧ１３が制御される。
【００２７】
図４の制御ルーチンを説明する前に、図５を参照してこの制御方法の概要について説明する。図５の破線Ｌ１１は、駆動モードがハイギヤモードであり、かつエンジン１１のみで車両１を走行させる場合にエンジン１１に要求される駆動力を示している。破線Ｌ１２は、駆動モードがローギヤモードであり、かつエンジン１１のみで車両１を走行させる場合にエンジン１１に要求される駆動力を示している。一点鎖線Ｌ１３は、エンジン１１の熱効率が最高になるように定められたエンジン１１の動作線を示している。以下、この動作線を最適効率ラインと称することがある。実線Ｌ１４〜Ｌ１６は、エンジン１１の出力パワーが同じになる動作点を繋げたパワーラインを示している。
【００２８】
この制御では、エンジン１１のみで車両１を走行させており、駆動モードが無段変速モードであり、かつエンジン１１の動作点が最適効率ラインＬ１３のうちの破線Ｌ１１と破線Ｌ１２の間の区間Ｌ１３’上にある場合に、駆動モードをハイギヤモード又はローギヤモードに切り替える。例えば、エンジン１１の動作点が図中の点Ｐ１の場合に駆動モードを切り替える。この際にバッテリ１５のＳＯＣが予め設定した所定の第１判定値α１以下の場合には、駆動モードをローギヤモードに切り替える。これによりエンジン１１の運転点が点Ｐ２に変化するので、エンジン１１の熱効率が低くなる。そこで、この場合には車両１の速度を維持しつつエンジン１１の熱効率が高くなるように第２ＭＧ１３で発電を行う。具体的には、エンジン１１の動作点が点Ｐ２から点Ｐ２’に変化するように第２ＭＧ１３で発電を行う。以下、この制御を充電制御と称することがある。
【００２９】
一方、バッテリ１５のＳＯＣが第１判定値α１より大きい場合は、駆動モードをハイギヤモードに切り替える。この場合、エンジン１１の運転点が点Ｐ３に変化するので、エンジン１１の熱効率が低くなる。そこで、この場合には車両１の速度を維持しつつエンジン１１の熱効率が高くなるように第２ＭＧ１３からトルクを出力する。具体的には、エンジン１１の動作点が点Ｐ３から点Ｐ３’に変化するように第２ＭＧ１３からトルクを出力して車両１の駆動をアシストする。以下、この制御をアシスト制御と称することがある。
【００３０】
図４の制御ルーチンを説明する。この制御ルーチンは、車両１の走行中に所定の周期で繰り返し実行される。また、この制御ルーチンは、車両制御装置３０が実行する他のルーチンと並行に実行される。
【００３１】
この制御ルーチンにおいて車両制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態を取得する。車両１の状態としては、例えばエンジン１１の回転数、車両１に要求されているトルク、及びバッテリ１５の充電状態が取得される。なお、車両１への要求トルクは、アクセル開度から周知の方法で算出すればよい。次のステップＳ１２において車両制御装置３０は、駆動モード切替条件が成立したか否か判定する。駆動モード切替条件は、車両１がエンジン１１のみで走行中であり、駆動モードが無段変速モードであり、かつエンジン１１の動作点が最適効率ラインＬ１３のうちの区間Ｌ１３’上にある場合に成立したと判定される。なお、この判定は、図５に示した関係に基づいて行えばよい。図５の関係は、予め実験又は数値計算等で求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。駆動モード切替条件が不成立と判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、駆動モード切替条件が成立したと判定した場合はステップＳ１３に進み、バッテリ１５のＳＯＣが第１判定値α１以下か否か判定する。バッテリ１５の充電状態が第１判定値α１以下と判定した場合はステップＳ１４に進み、車両制御装置３０は上述した充電制御を実行する。次のステップＳ１５において車両制御装置３０は、駆動モード切替条件が成立したか否か判定する。駆動モード切替条件が不成立と判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００３３】
一方、駆動モード切替条件が成立していると判定した場合はステップＳ１６に進み、車両制御装置３０はバッテリ１５のＳＯＣが予め設定した所定の第２判定値α２以上か否か判定する。なお、第２判定値α２には、第１判定値α１より大きい値が設定される。バッテリ１５のＳＯＣが第２判定値α２未満と判定した場合はステップＳ１４に戻る。そして、バッテリ１５のＳＯＣが第２判定値α２以上になるか、又は駆動モード切替条件が不成立と判定されるまで、ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理が繰り返し実行される。
【００３４】
一方、バッテリ１５のＳＯＣが第２判定値α２以上と判定した場合、又はステップＳ１３でバッテリ１５のＳＯＣが第１判定値α１より大きいと判定した場合はステップＳ１７に進み、車両制御装置３０は上述したアシスト制御を実行する。次のステップＳ１８において車両制御装置３０は、駆動モード切替条件が成立したか否か判定する。駆動モード切替条件が不成立と判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００３５】
一方、駆動モード切替条件が成立していると判定した場合はステップＳ１９に進み、車両制御装置３０はバッテリ１５のＳＯＣが予め設定した所定の第３判定値α３以下か否か判定する。なお、第３判定値α３には、第１判定値α１より小さい値が設定される。バッテリ１５のＳＯＣが第３判定値α３以下と判定した場合はステップＳ１４に進む。一方、バッテリ１５のＳＯＣが第３判定値α３より大きいと判定した場合はステップＳ１７に戻る。そして、バッテリ１５のＳＯＣが第３判定値α３以下になるか、又は駆動モード切替条件が不成立と判定されるまで、ステップＳ１７〜Ｓ１９の処理が繰り返し実行される。
【００３６】
以上に説明したように、第１の形態の駆動装置１０Ａでは、ロック機構２４及びクラッチ機構２５を備えているので、ローギヤモード、ハイギヤモード、及び無段変速モードの３つの駆動モードを実現できる。また、ロック機構２４及びクラッチ機構２５は、動力分割機構２０及び第１ＭＧ１２を挟んでエンジン１１と反対の側に配置される。そのため、ロック機構２４及びクラッチ機構２５の大型化を抑制できる。従って、駆動装置１０Ａを小型化することができる。また、これにより車両１への搭載性を向上できる。
【００３７】
また、ロック機構２４及びクラッチ機構２５が配置されている軸線とは別の軸線上に第２ＭＧ１３が配置されるので、駆動装置１０Ａの回転軸線方向の長さを短縮することができる。そのため、駆動装置１０Ａをさらに小型化することができる。
【００３８】
この駆動装置１０Ａでは、駆動モード切替条件が成立した場合に充電制御又はアシスト制御を実行する。ローギヤモード及びハイギヤモードでは、エンジン１１の動力をカウンタ軸１７に伝達するための反力を第１ＭＧ１２から出力する必要がない。そのため、このように充電制御又はアシスト制御を実行することにより、第１ＭＧ１２で消費されるエネルギを低減できる。また、エンジン１１の動作点が最適効率ラインＬ１３上になるように第２ＭＧ１３を制御するので、燃費を向上させることができる。従って、駆動装置１０Ａのエネルギ効率を改善することができる。
【００３９】
なお、この形態では、遊星歯車機構２１が本発明の差動機構に対応する。車両制御装置３０が本発明の制御手段に対応する。クラッチ機構２５が本発明の回転制限手段に対応する。クラッチ機構２５の係合状態が本発明の回転制限手段の制限状態に対応する。
【００４０】
（第２の形態）
次に図６〜図８を参照して本発明の第２の形態に係る駆動装置について説明する。図６は、この形態に係る駆動装置１０Ｂのスケルトン図を示している。なお、この図において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
この形態では、動力分割機構２０に、第１遊星歯車機構４１と、第２遊星歯車機構４２とが設けられている。これらの遊星歯車機構４１、４２はシングルピニオン型の遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構４１は、外歯歯車であるサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１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Ｒ１と、これらのギヤＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオンギヤＰ１を自転可能かつサンギヤＳ１の周囲を公転可能に保持するキャリアＣ１とを備えている。以降では、これら第１遊星歯車機構４１のサンギヤＳ１を第１サンギヤＳ１と呼び、リングギヤＲ１を第１リングギヤＲ１と呼び、キャリアＣ１を第１キャリアＣ１と呼ぶことがある。第２遊星歯車機構４２も同様に、外歯歯車であるサンギヤＳ２と、サンギヤＳ２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Ｒ２と、これらのギヤＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオンギヤＰ２を自転可能かつサンギヤＳ２の周囲を公転可能に保持するキャリアＣ２とを備えている。以降では、これら第２遊星歯車機構４２のサンギヤＳ２を第２サンギヤＳ２と呼び、リングギヤＲ２を第２リングギヤＲ２と呼び、キャリアＣ２を第２キャリアＣ２と呼ぶことがある。第１遊星歯車機構４１及び第２遊星歯車機構４２は、サンギヤ、キャリア、及びリングギヤの間の変速比が互いに同じになるように構成されている。
【００４２】
この図に示すように、第１キャリアＣ１及び第２キャリアＣ２は、エンジン１１の出力軸１１ａと一体回転するように連結されている。第１サンギヤＳ１は、第１ＭＧ１２のロータ軸１２ａと連結されている。また、第１サンギヤＳ１は、第１ロック機構４３と連結されている。第１ロック機構４３は、第１サンギヤＳ１を回転不能にロックするロック状態と、第１サンギヤＳ１の回転を許容する解放状態とに切り替えることができる。第２サンギヤＳ２は、第２ロック機構４４と連結されている。第２ロック機構４４は、第２サンギヤＳ２を回転不能にロックするロック状態と、第２サンギヤＳ２の回転を許容する解放状態とに切り替えることができる。
【００４３】
この図に示すようにエンジン１１、第１ＭＧ１２、動力分割機構２０、第１ロック機構４３、及び第２ロック機構４４は、同一の軸線上に配置される。そして、この形態でも、動力分割機構２０は、エンジン１１と第１ＭＧ１２との間に配置されている。第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４は、動力分割機構２０及び第１ＭＧ１２を挟んでエンジン１１と反対の側に配置されている。このように第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４は、一方の端にまとめて配置されている。
【００４４】
第１リングギヤＲ１は、第１ドライブギヤ２２と一体回転するように連結されている。第２リングギヤＲ２は、第３ドライブギヤ４５と一体回転するように連結されている。第３ドライブギヤ４５は、カウンタ軸１７に設けられた第３ドリブンギヤ４６と噛み合っている。第１ドライブギヤ２２と第１ドリブンギヤ２３のギヤ比（以下、第１ギヤ比と称することがある。）γ１には、第３ドライブギヤ４５と第３ドリブンギヤ４６のギヤ比（以下、第２ギヤ比と称することがある。）γ２より大きい値が設定されている。すなわち、これらのギヤ比はγ１＞γ２の関係を有している。
【００４５】
この駆動装置１０Ｂでは、第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４のそれぞれの状態を切り替えることにより、ローギヤモード、ハイギヤモード、及び無段変速モードに駆動モードを切り替えることができる。ローギヤモードでは、第１ロック機構４３をロック状態に切り替え、かつ第２ロック機構４４を解放状態に切り替える。ハイギヤモードでは、第２ロック機構４４をロック状態に切り替え、かつ第１ロック機構４３を解放状態に切り替える。また、第１ＭＧ１２のトルクをゼロにする。無段変速モードでは、第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４をいずれも解放状態に切り替える。
【００４６】
図７は、ローギヤモードのときの駆動装置１０Ｂの共線図の一例を示している。図８は、ハイギヤモードのときの駆動装置１０Ｂの共線図の一例を示している。なお、図中の「ＥＮＧ」はエンジン１１を示し、「ＭＧ１」は第１ＭＧ１２を示している。また、「Ｓ１」は第１サンギヤＳ１を示し、「Ｒ１」は第１リングギヤＲ１を示し、「Ｃ１」は第１キャリアＣ１を示している。「Ｓ２」は第２サンギヤＳ２を示し、「Ｒ２」は第２リングギヤＲ２を示し、「Ｃ２」は第２キャリアＣ２を示している。「Ｄ１」は第１ドライブギヤ２２を示し、「Ｄ３」は第３ドライブギヤ４５を示している。図中の実線Ｌ２１は、第１遊星歯車機構４１の各回転要素の関係を示している。破線Ｌ２２は、第２遊星歯車機構４２の各回転要素の関係を示している。
【００４７】
ローギヤモードでは第１ロック機構４３がロック状態に切り替えられる。そのため、第１サンギヤＳ１が回転不能にロックされる。一方、第２ロック機構４４は解放状態に切り替えられるので、第２サンギヤＳ２は空転する。この場合、エンジン１１の回転は第１遊星歯車機構４１、第１ドライブギヤ２２、及び第１ドリブンギヤ２３を介してカウンタ軸１７に伝達される。
【００４８】
ハイギヤモードでは、第２ロック機構４４がロック状態に切り替えられる。そのため、第２サンギヤＳ２が回転不能にロックされる。一方、第１ロック機構４３は解放状態に切り替えられる。また、第１ＭＧ１２のトルクをゼロにする。そのため、第１サンギヤＳ１及びロータ軸１２ａが空転する。従って、この場合、エンジン１１の回転は第２遊星歯車機構４２、第３ドライブギヤ４５、及び第３ドリブンギヤ４６を介してカウンタ軸１７に伝達される。上述したように第２ギヤ比γ２は、第１ギヤ比γ１より小さい。そのため、エンジン１１の回転数が同じであれば、ローギヤモードよりもハイギヤモードの方がカウンタ軸１７の回転数が高くなる。
【００４９】
無段変速モードでは、第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４がいずれも解放状態に切り替えられる。そのため、この場合には第１ＭＧ１２の回転数を変化させることにより、エンジン１１の回転数と第１ドライブギヤ２２の回転数との比を連続的に変化させることができる。
【００５０】
第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４は、車両制御装置３０にて制御される。この形態でも、車両制御装置３０は図４の駆動モード切替制御ルーチンを実行する。そして、この制御ルーチンを実行することにより第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４を制御する。すなわち、充電制御では、駆動装置１０Ｂの駆動モードがローギヤモードになるように第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４を制御する。一方、アシスト制御では、駆動装置１０Ｂの駆動モードがハイギヤモードになるように第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４を制御する。
【００５１】
以上に説明したように、この駆動装置１０Ｂは、第１ロック機構４３及び第２ロック機構４４を備えているので、ローギヤモード、ハイギヤモード、及び無段変速モードの３つの駆動モードを実現できる。そして、これら２つのロック機構４３、４４は、動力分割機構２０及び第１ＭＧ１２を挟んでエンジン１１と反対の側に配置される。そのため、ロック機構４３、４４の大型化を抑制できる。従って、駆動装置１０Ｂを小型化し、車両１への搭載性を向上できる。
【００５２】
また、この形態でも２つのロック機構４３、４４が配置されている軸線とは別の軸線上に第２ＭＧ１３が配置されるので、駆動装置１０Ｂの回転軸線方向の長さを短縮することができる。
【００５３】
そして、駆動装置１０Ｂでも、駆動モード切替条件が成立した場合には充電制御又はアシスト制御が実行される。この形態のローギヤモード及びハイギヤモードでも、エンジン１２の動力をカウンタ軸１７に伝達するための反力を第１ＭＧ１２から出力する必要がない。そのため、第１ＭＧ１２で消費されるエネルギを低減できる。そして、エンジン１１の動作点が最適効率ラインＬ１３上になるように第２ＭＧ１３を制御するので、燃費を向上させることができる。従って、駆動装置１０Ｂのエネルギ効率を改善することができる。
【００５４】
なお、この形態では、第１遊星歯車機構４１及び第２遊星歯車機構４２が本発明の差動機構に対応する。第１ロック機構４３が本発明のロック機構に対応する。第２ロック機構４４が本発明の回転制限手段に対応する。第２ロック機構４４のロック状態が本発明の回転制限手段の制限状態に対応する。第１ドライブギヤ２２及び第１ドリブンギヤ２３が、本発明の第１ギヤ比のギヤ列に対応する。第３ドライブギヤ４５及び第３ドリブンギヤ４６が本発明の第２ギヤ比のギヤ列に対応する。
【００５５】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の駆動装置に設けられる遊星歯車機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構に限定されない。本発明の駆動装置では、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用してもよい。ただし、この場合には各形態におけるリングギヤとキャリアの接続先が適宜に変更される。
【図１】
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【図２】
2014184854.tif 000004
【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】
2014184854.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
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