(57)【要約】【課題】内燃機関を燃料消費効率の高いポイントで運転しつつ、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができるハイブリッド車両を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両は、ラビニオ式遊星歯車機構１１０を動力分配装置１００に設け、キャリア１１３ｃをエンジン２００に連結し、サンギヤ１１１ｓをモータジェネレータ３００に連結し、サンギヤ１１５ｓをモータジェネレータ４００および駆動輪５００に連結するとともに、摩擦材同士の係合によるリングギヤ１１８ｒと固定端との連結によって、リングギヤ１１８ｒの回転を制止することが可能なクラッチ１８０を備えた。【選択図】  図２
2004284550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動力を、車両の走行を行う駆動輪と、第１または第２のモータジェネレータとに分配して伝達するとともに、前記第１または第２のモータジェネレータによって回生した電力で駆動する前記第２または第１のモータジェネレータの動力を前記駆動輪に伝達することが可能な動力分配手段を備えたハイブリッド車両であって、
３つの回転要素によってそれぞれ構成される第１および第２の遊星歯車機構を、前記動力分配手段に設け、
前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素を、前記内燃機関に連結し、
前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素を、前記第１のモータジェネレータに連結し、
前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素を、前記第２のモータジェネレータおよび前記駆動輪に連結するとともに、
前記第２の遊星歯車機構における第１および第２の回転要素と、前記第１の遊星歯車機構におけるいずれか２つの回転要素とを、それぞれ１対１の関係で連結する第１および第２の連結手段と、
前記第２の遊星歯車機構における第３の回転要素と、固定端とを連結する第３の連結手段と
を備え、
前記第１ないし第３の連結手段のうちの少なくとも１つは、該連結を切り離して非連結とする非連結手段を備えた
ハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記動力分配手段は、前記第１ないし３の連結手段の全てが連結することによって、内燃機関と駆動輪とを所定の変速比で機械的に直結する手段である
請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記非連結手段を備えた連結手段は、摩擦材同士を係合および非係合することによって、連結および非連結を行う摩擦係合機構である請求項１または２記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記第１および第２の遊星歯車機構は、１つのラビニオ式遊星歯車機構を構成する回転要素の組み合わせから成る請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
請求項４記載のハイブリッド車両であって、
前記ラビニオ式遊星歯車機構を、第１および第２のサンギヤと、キャリアと、リングギヤとによって構成し、
前記第１の遊星歯車機構は、前記第１および第２のサンギヤと、前記キャリアとから成り、
前記第２の遊星歯車機構は、前記第２のサンギヤと、前記キャリアと、前記リングギヤとから成り、
前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記キャリアであり、
前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、
前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第２のサンギヤであり、
前記第１の連結手段は、両遊星歯車機構において前記キャリアが共有されることによって実現される手段であり、
前記第２の連結手段は、両遊星歯車機構において前記第２のサンギヤが共有されることによって実現される手段であり、
前記第３の連結手段は、前記リングギヤと固定端とを連結する手段であり、
前記非連結手段は、前記第３の連結手段に備えられた
ハイブリッド車両。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、
前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、
前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、
前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、
前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、
前記第１の連結手段は、前記第１のリングギヤと前記第２のサンギヤとを連結する手段であり、
前記第２の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを連結する手段であり、
前記第３の連結手段は、前記第２のリングギヤと固定端とを連結する手段であり、
前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられた
ハイブリッド車両。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、
前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、
前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、
前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、
前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、
前記第１の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤとを連結する手段であり、
前記第２の連結手段は、前記第１のサンギヤと前記第２のリングギヤとを連結する手段であり、
前記第３の連結手段は、前記第２のキャリアと固定端とを連結する手段であり、
前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられた
ハイブリッド車両。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、
前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、
前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、
前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、
前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、
前記第１の連結手段は、前記第１のサンギヤと前記第２のサンギヤとを連結する手段であり、
前記第２の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとを連結する手段であり、
前記第３の連結手段は、前記第２のキャリアと固定端とを連結する手段であり、
前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられた
ハイブリッド車両。
【請求項９】
請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、
前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、
前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、
前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、
前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、
前記第１の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを連結する手段であり、
前記第２の連結手段は、前記第１のリングギヤと前記第２のリングギヤとを連結する手段であり、
前記第３の連結手段は、前記第２のサンギヤと固定端とを連結する手段であり、
前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられた
ハイブリッド車両。
【請求項１０】
前記第２のモータジェネレータと前記駆動輪との連結を切り離して非連結とするモータ非連結手段を備えた請求項１ないし９のいずれか記載のハイブリッド車両。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記駆動輪の目標動力を、目標回転数および目標トルクの組み合わせで設定する目標動力設定手段と、
前記目標動力に応じ、燃料消費効率を優先して設定された回転数およびトルクで前記内燃機関を運転する内燃機関制御手段と、
前記目標動力に応じ、前記非連結手段を備えた連結手段における連結および非連結を制御する連結制御手段と、
前記連結制御手段による連結および非連結の制御に応じて、前記第１，第２のモータジェネレータによる力行または回生を制御するモータジェネレータ制御手段と
を備えたハイブリッド車両。
【請求項１２】
請求項１１記載のハイブリッド車両であって、
前記連結制御手段は、前記目標動力が第１の所定動力を下回る際に、連結を開始して維持する制御を行い、前記目標動力が前記第１の目標動力よりも大きな第２の所定動力を上回る際に、非連結を開始して維持する制御を行う手段である
ハイブリッド車両。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載のハイブリッド車両であって、
前記モータジェネレータ制御手段は、前記連結制御手段が連結を開始する制御を行う際に、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素の回転数が、該連結を開始した場合の回転数となるように、前記第１のモータジェネレータによる力行または回生を制御する手段である
ハイブリッド車両。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記モータジェネレータ制御手段は、前記連結制御手段が連結を維持する制御を行っている際に、前記目標動力に応じて、前記第１および第２のモータジェネレータによる力行を制御する手段である
ハイブリッド車両。
【請求項１５】
請求項１１ないし１４のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記モータジェネレータ制御手段は、連結制御手段が非連結を開始する制御を行う際に、前記内燃機関の反力とつり合うように、前記第１のモータジェネレータによる力行を制御する手段である
ハイブリッド車両。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか記載のハイブリッド車両であって、
前記非連結手段を備えた連結手段を連結の状態にして前記第１および第２のモータジェネレータで回生する回生状態と、該連結手段を非連結にするとともに前記内燃機関を停止した状態にして前記第２のモータジェネレータで回生する回生状態とを、エネルギ効率を優先して選択する回生選択手段を備えた
ハイブリッド車両。
【請求項１７】
内燃機関の動力を、車両の走行を行う駆動輪と、第１または第２のモータジェネレータとに分配して伝達するとともに、前記第１または第２のモータジェネレータによって回生した電力で駆動する前記第２または第１のモータジェネレータの動力を前記駆動輪に伝達することが可能な動力分配手段を備えたハイブリッド車両であって、
第１および第２のサンギヤと、キャリアと、リングギヤとによって構成されるラビニオ式遊星歯車機構を、前記動力分配手段に設け、
前記キャリアを前記内燃機関に連結し、
前記第１のサンギヤを前記第１のモータジェネレータに連結し、
前記第２のサンギヤを、前記第２のモータジェネレータおよび前記駆動輪に連結するとともに、
前記リングギヤと固定端とを連結することによって、前記リングギヤの回転を制止することが可能な制止手段を備えた
ハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関と電動機とを動力源として走行するハイブリッド車両に関し、詳しくは、内燃機関と電動機との双方の動力を駆動輪に伝達して走行することが可能なパラレル方式のハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関と電動機とを動力源として走行するハイブリッド車両が提案され、動力源として内燃機関を搭載した車両における燃料消費効率の向上や排出ガスの低減が図られている。ハイブリッド車両としては、内燃機関と電動機との双方の動力を駆動輪に伝達して走行することが可能なパラレル方式のハイブリッド車両がある。このパラレル方式のハイブリッド車両は、動力分配手段によって、内燃機関の動力を分配することができる。分配された動力の一部は、駆動輪に機械的に直接伝達される。その残余の動力は、発電機によって電力に一旦変換される。この電力が電動機によって再び動力に変換されることにより、残余の動力が駆動輪に最終的に伝達される。この動力と電力との変換によって、パラレル方式のハイブリッド車両は、内燃機関の動力を任意の回転数およびトルクに変換して駆動輪に伝達することができる。その結果、パラレル方式のハイブリッド車両は、内燃機関を燃料消費効率の高いポイントで運転することができる。したがって、燃料消費効率の向上や排出ガスの低減を図ることができる。
【０００３】
一般に、動力と電力との変換には、所定のエネルギ損失を伴うことが知られている。パラレル方式のハイブリッド車両においても、変換に伴うエネルギ損失によって動力の伝達効率が低下する。特に、動力循環が発生する運転状態では、動力の伝達効率が著しく低下してしまう問題があった。この動力循環とは、電動機と発電機との間で、動力と電気との変換を循環して繰り返すことによって、エネルギ損失を繰り返す状態である。
【０００４】
従来、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制するため、電動機および発電機として働くモータジェネレータの回転を機械的に制止することが可能なパラレル方式のハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両は、内燃機関と駆動輪とを機械的に直結することによって、動力と電力との変換を介することなく、内燃機関の動力を駆動輪に直接伝達することができる。
【０００５】
ここで、従来のハイブリッド車両の一例について説明する。図１７は、従来のハイブリッド車両における動力伝達系統の概略構成の一例を示す説明図である。以下の説明では、ギヤ機構の図示は、その半分の図示で代えている。このハイブリッド車両は、動力分配手段９１０、内燃機関９２０、モータジェネレータ９３０，９４０、駆動輪９５０を備える。動力分配手段９１０は、遊星歯車機構９１１、ブレーキ９１８を備える。遊星歯車機構９１１は、サンギヤ９１２ｓ、ピニオンギヤ９１３ｐを軸支するキャリア９１４ｃ、リングギヤ９１５ｒの３つの回転要素から構成されている。ブレーキ９１８は、サンギヤ９１２ｓの回転を制止することが可能に連結されている。内燃機関９２０はキャリア９１４ｃに連結され、モータジェネレータ９３０はサンギヤ９１２ｓに連結され、モータジェネレータ９４０および駆動輪９５０はリングギヤ９１５ｒに連結されている。
【０００６】
遊星歯車機構９１１は、サンギヤ９１２ｓ，キャリア９１４ｃ，リングギヤ９１５ｒの各回転要素の回転数に以下の関係が成立することが機構学上よく知られている。即ち、上記３つの回転要素のうち、２つの回転要素の回転数が決定されると、以下の関係式に基づいて残余の回転要素の回転数が決定される。
【０００７】
Ｎｃｓ＝（（１＋ρｃ）／ρｃ）・Ｎｃｃ−（１／ρｃ）・Ｎｃｒ
Ｎｃｃ＝（１／（１＋ρｃ））・Ｎｃｒ＋（ρｃ／（１＋ρｃ））・Ｎｃｓ
Ｎｃｒ＝（−ρｃ）・Ｎｃｓ＋（１＋ρｃ）・Ｎｃｃ      …（１）
【０００８】
ここで、Ｎｃｓはサンギヤ９１２ｓの回転数であり、Ｎｃｃはキャリア９１４ｃの回転数であり、Ｎｃｒはリングギヤ９１５ｒの回転数である。ρｃは、サンギヤ９１２ｓとリングギヤ９１５ｒ間のギヤ比であり、「ρｃ＝サンギヤ９１２ｓの歯数／リングギヤ９１５ｒの歯数」である。
【０００９】
図１８は、従来のハイブリッド車両における遊星歯車機構９１１の回転状態を示す説明図である。図１８は、横軸には、左から順に、サンギヤ９１２ｓ（Ｓｃと記す）、キャリア９１４ｃ（Ｃｃと記す）、リングギヤ９１５ｒ（Ｒｃと記す）に対応する座標をとる。これら各座標間の距離は、Ｓｃ−Ｃｃ間の距離とＣｃ−Ｒｃ間との距離が１：ρｃの関係になるようにとられている。縦軸には、各座標において各回転要素の回転数をとる。この回転数は、内燃機関９２０が回転を行う方向を正とする。この回転数が負の場合は、その回転要素が逆回転している状態を表している。この図１８は、遊星歯車機構９１１の共線図を表す。式（１）から明らかな通り、各回転要素の回転数は比例関係にあり、各要素の回転数は、共線図上の動作共線と呼ばれる直線上に並ぶ。それぞれの回転要素に連結されている装置を、これらの回転速度軸の下部に示す。モータジェネレータ９３０（ＭＧ１と記す）およびブレーキ９１８（ＢＲＫと記す）をサンギヤ９１２ｓ軸の下部に示し、内燃機関９２０（ＥＮＧと記す）をキャリア９１４ｃ軸の下部に示し、モータジェネレータ９４０（ＭＧ２と記す）および駆動輪９５０（ＯＵＴと記す）をリングギヤ９１５ｒ軸の下部に示す。
【００１０】
この構成のハイブリッド車両においては、ブレーキ９１８によってサンギヤ９１２ｓの回転を制止することなく、リングギヤ９１５ｒの回転数がキャリア９１４ｃの回転数を超えて、サンギヤ９１２ｓが逆転する状態では、動力循環が発生する運転状態（以下、循環運転状態という）となってしまう。図１８中の直線Ｌｃ１は、循環運転状態の回転状態を示し、各回転要素の回転数は直線Ｌｃ１上に並ぶ。この状態では、キャリア９１４ｃの回転数、即ち、内燃機関９２０の回転数はＮｃｅ１である。
【００１１】
この循環運転状態から、リングギヤ９１５ｒの回転数、即ち車速を保持したまま、ブレーキ９１８によってサンギヤ９１２ｓの回転、即ち、モータジェネレータ９３０の回転を制止すると、内燃機関９２０と駆動輪９５０とが機械的に直結された状態（以下、直結運転状態という）となる。図１８中の直線Ｌｃ２は、直結運転状態の回転状態を示し、各回転要素の回転数は直線Ｌｃ２上に並ぶ。この直結運転状態では、モータジェネレータ９３０の回転数は逆転状態から制止状態となり、内燃機関９２０の回転数はＮｃｅ１からＮｃ２に上昇する。内燃機関の動力は、動力と電力との変換を介することなく駆動輪に伝達される。
【００１２】
図１９は、従来のハイブリッド車両における内燃機関９２０の運転ポイントと燃料消費効率との関係について示す説明図である。図１９は、横軸には内燃機関の回転数をとり、縦軸には内燃機関９２０のトルクをとり、内燃機関９２０の運転状態を示している。曲線α１からα５までは、内燃機関９２０の燃料消費効率が一定となる領域を示している。α１からα５の順に燃料消費効率は低くなる。曲線Ｄｃは、あらかじめ設定された燃料消費効率が良い燃費最適線を示す。内燃機関９２０は、通常では、この燃費最適線Ｄｃに近いポイントで運転されている。曲線Ｐｃは、内燃機関９２０から出力される動力（回転数×トルク）が一定となる曲線を示す。内燃機関９２０は、上述の循環運転状態では、運転ポイントＤｃ１で運転される。上述の直結運転状態となると、回転数がＮｃｅ１からＮｃ２となり運転ポイントＤｃ２で運転される。
【００１３】
かかる従来のハイブリッド車両によれば、モータジェネレータ９３０の回転を機械的に制止することにより、内燃機関９２０と駆動輪９５０とを機械的に直結することができる。その結果、動力循環が発生する運転状態になったとしても、モータジェネレータ９３０の回転を機械的に制止することにより、動力と電力との変換を介することなく、内燃機関９２０の動力を駆動輪に直接伝達し、動力循環を回避することができる。したがって、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
下記特許文献には、モータジェネレータの回転を機械的に制止することが可能なパラレル方式のハイブリッド車両が記載されている。
【特許文献１】
特開平８−３２２１０８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のハイブリッド車両においては、循環運転状態から直結運転状態に移行すると、内燃機関の回転数が上昇してしまうため、この上昇した回転数によっては内燃機関を燃料消費効率の高いポイントで運転することができなくなってしまうという問題があった。図１９に示した通り、運転ポイントＤｃ１から運転ポイントＤｃ２に移行することによって、燃料消費効率の高い曲線α１で囲まれた領域から、燃料消費効率の低い曲線α２からα３との間の領域に移行してしまっている。この場合、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができるが、内燃機関９２０の燃料消費効率を低下させるため、却って、ハイブリッド車両の特性である省資源性および排気浄化性を十分に引き出すことができなかった。
【００１６】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、内燃機関を燃料消費効率の高いポイントで運転しつつ、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができるハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した課題を解決するため、本発明のハイブリッド車両は、内燃機関の動力を、車両の走行を行う駆動輪と、第１または第２のモータジェネレータとに分配して伝達するとともに、前記第１または第２のモータジェネレータによって回生した電力で駆動する前記第２または第１のモータジェネレータの動力を前記駆動輪に伝達することが可能な動力分配手段を備えたハイブリッド車両であって、３つの回転要素によってそれぞれ構成される第１および第２の遊星歯車機構を、前記動力分配手段に設け、前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素を、前記内燃機関に連結し、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素を、前記第１のモータジェネレータに連結し、前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素を、前記第２のモータジェネレータおよび前記駆動輪に連結するとともに、前記第２の遊星歯車機構における第１および第２の回転要素と、前記第１の遊星歯車機構におけるいずれか２つの回転要素とを、それぞれ１対１の関係で連結する第１および第２の連結手段と、前記第２の遊星歯車機構における第３の回転要素と、固定端とを連結する第３の連結手段とを備え、前記第１ないし第３の連結手段のうちの少なくとも１つは、該連結を切り離して非連結とする非連結手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
かかるハイブリッド車両によれば、非連結手段によって第１ないし第３の連結手段のうち少なくとも１つが非連結の状態では、一般に知られているハイブリッド車両と同様に、第１の遊星歯車機構の作用によって動力を分配することができる。一方、第１ないし第３の連結手段の全てが連結することによって、第１，第２の遊星歯車機構における２つの回転要素がそれぞれ１対１で連結されるとともに、第２の遊星歯車機構の１つの回転要素が制止される状態となる。この状態では、内燃機関と駆動輪とは所定の変速比で機械的に直結される。これにより、動力と電力との変換を介することなく、内燃機関の動力を駆動輪に直接伝達し、動力循環を回避することができる。さらに、固定端と連結される第２の遊星歯車機構における第３の回転要素のギヤ比を適切に設定することによって、直結運転状態へ移行する際に、内燃機関の回転数の変動を抑制することができる。これにより、内燃機関の燃料消費効率の低下を抑制することができる。その結果、内燃機関を燃料消費効率の高いポイントで運転しつつ、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができる。また、複雑な機構や制御を必要とすることなく、燃料消費効率の向上や排出ガスの低減を図ることができる。
【００１９】
上記の構成を有する本発明のハイブリッド車両は、以下の態様を採ることもできる。前記動力分配手段は、前記第１ないし３の連結手段の全てが連結することによって、内燃機関と駆動輪とを所定の変速比で機械的に直結する手段であるとしても良い。これにより、この所定の変速比を、動力循環の発生する速度域に対応して予め設定することによって、動力と電力との変換を介することなく、内燃機関の動力を駆動輪に直接伝達し、動力循環を回避することができる。
【００２０】
また、前記非連結手段を備えた連結手段は、摩擦材同士を係合および非係合することによって、連結および非連結を行う摩擦係合機構であるとしても良い。これにより、複雑な構成や制御を必要とすることなく、連結手段における連結および非連結を行うことができる。
【００２１】
また、前記第１および第２の遊星歯車機構は、１つのラビニオ式遊星歯車機構を構成する回転要素の組み合わせから成るとしても良い。これによって、動力分配手段の小型化を図ることができる。その結果、ハイブリッド車両の軽量化を図ることができる。この軽量化は、燃料消費効率の向上や排出ガスの低減に繋がる。
【００２２】
また、前記ラビニオ式遊星歯車機構を、第１および第２のサンギヤと、キャリアと、リングギヤとによって構成し、前記第１の遊星歯車機構は、前記第１および第２のサンギヤと、前記キャリアとから成り、前記第２の遊星歯車機構は、前記第２のサンギヤと、前記キャリアと、前記リングギヤとから成り、前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記キャリアであり、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第２のサンギヤであり、前記第１の連結手段は、両遊星歯車機構において前記キャリアが共有されることによって実現される手段であり、前記第２の連結手段は、両遊星歯車機構において前記第２のサンギヤが共有されることによって実現される手段であり、前記第３の連結手段は、前記リングギヤと固定端とを連結する手段であり、前記非連結手段は、前記第３の連結手段に備えられたとしても良い。
【００２３】
また、前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、前記第１の連結手段は、前記第１のリングギヤと前記第２のサンギヤとを連結する手段であり、前記第２の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを連結する手段であり、前記第３の連結手段は、前記第２のリングギヤと固定端とを連結する手段であり、前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられたとしても良い。
【００２４】
また、前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、前記第１の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤとを連結する手段であり、前記第２の連結手段は、前記第１のサンギヤと前記第２のリングギヤとを連結する手段であり、前記第３の連結手段は、前記第２のキャリアと固定端とを連結する手段であり、前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられたとしても良い。
【００２５】
また、前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、前記第１の連結手段は、前記第１のサンギヤと前記第２のサンギヤとを連結する手段であり、前記第２の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとを連結する手段であり、前記第３の連結手段は、前記第２のキャリアと固定端とを連結する手段であり、前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられたとしても良い。
【００２６】
また、前記第１の遊星歯車機構を、第１のサンギヤと、第１のキャリアと、第１のリングギヤとによって構成し、前記第２の遊星歯車機構を、第２のサンギヤと、第２のキャリアと、第２のリングギヤとによって構成し、前記第１の遊星歯車機構における第１の回転要素は、前記第１のキャリアであり、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素は、前記第１のサンギヤであり、前記第１の遊星歯車機構における第３の回転要素は、前記第１のリングギヤであり、前記第１の連結手段は、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを連結する手段であり、前記第２の連結手段は、前記第１のリングギヤと前記第２のリングギヤとを連結する手段であり、前記第３の連結手段は、前記第２のサンギヤと固定端とを連結する手段であり、前記非連結手段は、前記第２または第３の連結手段に備えられたとしても良い。
【００２７】
また、前記第２のモータジェネレータと前記駆動輪との連結を切り離して非連結とするモータ非連結手段を備えても良い。内燃機関と駆動輪とを機械的に直結している場合には、駆動輪に連結されている第２のモータジェネレータによる回転損失が大きくなる。この場合に、第２のモータジェネレータと駆動輪とを非連結にすることによって、第２のモータジェネレータによる回転損失を低減することができる。その結果、ハイブリッド車両におけるエネルギ効率を向上させることができる。なお、第２のモータジェネレータと駆動輪とを非連結としている場合、車両に必要な電力は、第１のモータジェネレータを回生することで対応することができる。この際、内燃機関は、回生する電力分の動力を出力する。
【００２８】
また、前記駆動輪の目標動力を、目標回転数および目標トルクの組み合わせで設定する目標動力設定手段と、前記目標動力に応じ、燃料消費効率を優先して設定された回転数およびトルクで前記内燃機関を運転する内燃機関制御手段と、前記目標動力に応じ、前記非連結手段を備えた連結手段における連結および非連結を制御する連結制御手段と、前記連結制御手段による連結および非連結の制御に応じて、前記第１，第２のモータジェネレータによる力行または回生を制御するモータジェネレータ制御手段とを備えても良い。これによって、運転状態に応じて、ハイブリッド車両を円滑に運転することができる。
【００２９】
また、前記連結制御手段は、前記目標動力が第１の所定動力を下回る際に、連結を開始して維持する制御を行い、前記目標動力が前記第１の目標動力よりも大きな第２の所定動力を上回る際に、非連結を開始して維持する制御を行う手段であるとしても良い。これによって、連結と非連結との切り換えが頻繁に行われるのを回避するために、切り換えの判断処理に一定のヒステリシスを持たせることができる。
【００３０】
また、前記モータジェネレータ制御手段は、前記連結制御手段が連結を開始する制御を行う際に、前記第１の遊星歯車機構における第２の回転要素の回転数が、該連結を開始した場合の回転数となるように、前記第１のモータジェネレータによる力行または回生を制御する手段であるとしても良い。これによって、直結運転状態を開始する際に、内燃機関の急激な回転数およびトルクの変動を抑制するといった対応ができ、車両の振動や騒音を抑制することができる。また、急激なトルク変動に起因する衝撃力による駆動系統の耐久性低下を回避することができる。
【００３１】
また、前記モータジェネレータ制御手段は、前記連結制御手段が連結を維持する制御を行っている際に、前記目標動力に応じて、前記第１および第２のモータジェネレータによる力行を制御する手段であるとしても良い。これによって、連結と非連結との切り換えが頻繁に行われるのを回避しつつ、必要な動力を駆動輪に伝達することができる。また、連結と非連結との切り換えが頻繁に行われるのを回避しつつ、内燃機関を燃料消費効率の良いポイントで運転することができる。なお、この際に、第１および第２のモータジェネレータの発熱状態または運転効率から、これらの使用比率を変化させても良い。
【００３２】
また、前記モータジェネレータ制御手段は、連結制御手段が非連結を開始する制御を行う際に、前記内燃機関の反力とつり合うように、前記第１のモータジェネレータによる力行を制御する手段であるとしても良い。これによって、直結運転状態を終了する際に、内燃機関の急激な回転数およびトルクの変動を抑制するといった対応ができ、車両の振動や騒音を抑制することができる。また、急激なトルク変動に起因する衝撃力による駆動系統の耐久性低下を回避することができる。
【００３３】
また、前記非連結手段を備えた連結手段を連結の状態にして前記第１および第２のモータジェネレータで回生する回生状態と、該連結手段を非連結にするとともに前記内燃機関を停止した状態にして前記第２のモータジェネレータで回生する回生状態とを、エネルギ効率を優先して選択する回生選択手段を備えても良い。連結状態の場合には、前記第１および第２のモータジェネレータの両方で回生することができるため、回生量を多く取ることができる。また、非連結の場合には、内燃機関を停止させてポンピングロスを低減させることができる。これによって、ハイブリッド車両の減速時や制動時において、ハイブリッド車両におけるエネルギ効率を向上させることができる。なお、この際に、第１および第２のモータジェネレータの発熱状態または運転効率から、これらの使用比率を変化させても良い。
【００３４】
また、上記した課題を解決するため、本発明のハイブリッド車両は、内燃機関の動力を、車両の走行を行う駆動輪と、第１または第２のモータジェネレータとに分配して伝達するとともに、前記第１または第２のモータジェネレータによって回生した電力で駆動する前記第２または第１のモータジェネレータの動力を前記駆動輪に伝達することが可能な動力分配手段を備えたハイブリッド車両であって、第１および第２のサンギヤと、キャリアと、リングギヤとによって構成されるラビニオ式遊星歯車機構を、前記動力分配手段に設け、前記キャリアを前記内燃機関に連結し、前記第１のサンギヤを前記第１のモータジェネレータに連結し、前記第２のサンギヤを、前記第２のモータジェネレータおよび前記駆動輪に連結するとともに、前記リングギヤと固定端とを連結することによって、前記リングギヤの回転を制止することが可能な制止手段を備えたことを特徴とする。
【００３５】
かかるハイブリッド車両によれば、制止手段がリングギヤと固定端との連結を行わずに、リングギヤの回転が制止されない状態では、一般に知られているハイブリッド車両と同様に、ラビニオ式遊星歯車機構の作用によって動力を分配することができる。一方、制止手段がリングギヤと固定端との連結を行い、リングギヤの回転が制止されている状態では、内燃機関と駆動輪とは所定の変速比で機械的に直結される。これにより、動力と電力との変換を介することなく、内燃機関の動力を駆動輪に直接伝達し、動力循環を回避することができる。さらに、リングギヤのギヤ比を適切に設定することによって、直結運転状態へ移行する際に、内燃機関の回転数の変動を抑制することができる。これにより、内燃機関の燃料消費効率の低下を抑制することができる。その結果、内燃機関を燃料消費効率の高いポイントで運転しつつ、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができる。また、複雑な機構や制御を必要とすることなく、燃料消費効率の向上や排出ガスの低減を図ることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成及び作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用したハイブリッド車両について、次の順序で説明する。
目次
Ａ．第１の実施例
Ａ−（１）．第１の実施例におけるハイブリッド車両の動力系統のハード構成
Ａ−（２）．第１の実施例における動力分配装置１００のハード構成
Ａ−（３）．第１の実施例におけるハイブリッド車両の動作
Ａ−（４）．第１の実施例における連結状態のハイブリッド車両の動作
Ａ−（５）．第１の実施例におけるハイブリッド車両の運転制御処理
Ｂ．第２の実施例
Ｃ．第３の実施例
Ｄ．第４ないし第１０の実施例
Ｅ．その他の実施形態
【００３７】
Ａ．第１の実施例：
Ａ−（１）．第１の実施例におけるハイブリッド車両の動力系統のハード構成：
はじめに、本発明の第１の実施例におけるハイブリッド車両の動力系統の構成について説明する。図１は、本発明の一形態であるハイブリッド車両の動力系統の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統には、車両の走行を行う駆動輪５００、動力源の一つとしてエンジン２００、エンジン２００とは特性の異なる動力源としてモータジェネレータ３００，４００、これらの動力源の出力する動力を駆動輪５００に伝達することが可能な動力分配装置１００、この動力系統における種々の制御を行う動力制御ユニット６００などが設けられている。この他、エンジン２００と駆動輪５００とを機械的に直結するためのクラッチ１８０が、動力分配装置１００に設けられている。
【００３８】
エンジン２００は、通常のガソリンエンジンであり、燃料の爆発燃焼によって連結されたクランク軸２１０を回転させる。エンジン２００の運転は、電気的に接続されたＥＣＵ２２０により制御されている。ＥＣＵ２２０は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。このＣＰＵは、ＲＯＭに記録されたプログラムに従い、エンジン２００の燃料噴射量や点火時期その他の制御を実行する。これらの制御を可能とするために、ＥＣＵ２２０には、エンジン２００の運転状態を検出する種々のセンサが電気的に接続されている。そのうちの一つとしてクランク軸２１０の回転数を検出する回転数センサ２１１がある。その他のセンサおよびスイッチなどの図示は省略した。ＥＣＵ２２０は、動力制御ユニット６００とも電気的に接続されており、動力制御ユニット６００との間で種々の情報のやり取りを行っている。ＥＣＵ２２０は、動力制御ユニット６００からエンジン２００の運転状態に関する種々の指令値の入力を受けてエンジン２００を制御している。ＥＣＵ２２０は、エンジン２００の回転数などの情報を動力制御ユニット６００へ出力している。
【００３９】
モータジェネレータ３００，４００は、交流同期電動機であり、それぞれモータ軸３１０，４１０を備える。モータジェネレータ３００，４００は、インバータ３２０を介してバッテリ３３０に電気的に接続されている。インバータ３２０は、モータジェネレータ３００，４００をそれぞれ駆動する駆動回路３２１，３２２を備える。駆動回路３２１，３２２は、スイッチング素子としてのトランジスタを備えたトランジスタインバータである。駆動回路３２１，３２２は、動力制御ユニット６００とも電気的に接続されている。動力制御ユニット６００からの制御信号によって駆動回路３２１，３２２のトランジスタがスイッチングされるとバッテリ３３０とモータジェネレータ３００，４００との間に電流が流れる。モータジェネレータ３００，４００は、バッテリ３３０からの電力の供給を受けて、それぞれモータ軸３１０，４１０を回転させる電動機として動作することができる（以下、この動作状態を力行という）。一方、モータ軸３１０，４１０が外力により回転している場合には、起電力を生じさせてバッテリ３３０を充電する発電機として動作することができる（以下、この動作状態を回生という）。動力制御ユニット６００は、インバータ３２０が備える駆動回路３２１，３２２のトランジスタのスイッチングを調整する。これによって、モータジェネレータ３００，４００のコイルに流れる電流を制御して、力行時に出力する動力（回転数×トルク）や、回生時における回生電力を制御することができる。
【００４０】
駆動輪５００は、ディファレンシャルギヤ５２０を介して出力軸５１０に連結されている。出力軸５１０から出力された動力は、ディファレンシャルギヤ５２０を介して駆動輪５００に伝達される。駆動輪５００は、この動力によって回転し車両の走行を行う。
【００４１】
動力制御ユニット６００は、ＥＣＵ２２０と同様、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。このＣＰＵは、ＲＯＭに記録されたプログラムに従い動力系統における種々の制御処理を実行する。これらの制御を可能とするために、動力制御ユニット６００には、種々のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。動力制御ユニット６００に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルの操作量を検出するためのアクセルポジションセンサ６１０、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ６２０、出力軸５１０の回転数を検出する回転数センサ５１１、バッテリ３３０の充放電状態を検出するバッテリセンサ３３１などがある。なお、これらのセンサは、ＥＣＵ２２０など他の制御装置を介して、検出信号を動力制御ユニット６００に入力するよう構成することも一般的である。動力制御ユニット６００は、クラッチ１８０とも電気的に接続されており、これらのセンサなどから検出した動力系統の状態に基づいてクラッチ１８０に制御信号を出力する。
【００４２】
Ａ−（２）．第１の実施例における動力分配装置１００のハード構成：
次に、第１の実施例における動力分配装置１００の構成について説明する。図２は、第１の実施例における動力分配装置１００の構成を示す説明図である。動力分配装置１００は、ラビニオ式遊星歯車機構１１０を備える。ラビニオ式遊星歯車機構１１０は、中心で回転するサンギヤ１１１ｓ，１１５ｓ、サンギヤ１１１ｓの周囲を自転しながら公転するピニオンギヤ１１２ｐ、ピニオンギヤ１１２ｐの外周で回転するとともに、サンギヤ１１５ｓの周囲を自転しながら公転するピニオンギヤ１１６ｐ、ピニオンギヤ１１２ｐおよび１１６ｐを軸支するキャリア１１３ｃ、ピニオンギヤ１１６ｐの外周で回転するリングギヤ１１８ｒから構成されている。
【００４３】
ラビニオ式遊星歯車機構１１０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせた特性を有する遊星歯車機構である。この２つの遊星歯車機構うち第１の遊星歯車機構は、サンギヤ１１１ｓ，１１５ｓ、キャリア１１３ｃの３つの回転要素から成る。第２の遊星歯車機構は、サンギヤ１１５ｓ、キャリア１１３ｃ、リングギヤ１１８ｒの３つの回転要素から成る。これら第１および第２の遊星歯車機構の関係は、キャリア１１３ｃおよびサンギヤ１１５ｓを双方で共有する関係にある。この共有は、第２の遊星歯車機構におけるいずれか２つの回転要素と、第１の遊星歯車機構におけるいずれか２つの回転要素とが、それぞれ１対１の関係で連結されていると見ることができる。これらが、第１および第２の連結手段に相当する。
【００４４】
キャリア１１３ｃは、クランク軸２１０を介してエンジン２００に連結されている。サンギヤ１１１ｓは、モータ軸３１０を介してモータジェネレータ３００に連結されている。サンギヤ１１５ｓは、モータ軸４１０を介してモータジェネレータ４００に連結されるとともに、ギヤ５１２，５１３および出力軸５１０などを介して駆動輪５００に連結されている。
【００４５】
クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合および非係合することによって、連結および非連結を行う摩擦係合機構である。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、リングギヤ１１８ｒと固定端とを連結する第３の連結手段として動作する。なお、リングギヤ１１８ｒと固定端との連結は、リングギヤ１１８ｒを電磁ロックで固定する機構であっても良い。一方、摩擦材同士を非係合することによって、リングギヤ１１８ｒと固定端との連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。クラッチ１８０がリングギヤ１１８ｒと固定端とを連結する状態（以下、連結状態という）では、リングギヤ１１８ｒは回転を制止される。一方、クラッチ１８０がリングギヤ１１８ｒと固定端とを非連結にする状態（以下、非連結状態という）では、リングギヤ１１８ｒは回転可能となる。連結状態および非連結状態の切り換えは、動力制御ユニット６００によって制御される。
【００４６】
Ａ−（３）．第１の実施例におけるハイブリッド車両の動作：
次に、第１の実施例におけるハイブリッド車両の動作を説明するために、まず、ラビニオ式遊星歯車機構１１０の動作について説明する。ラビニオ式遊星歯車機構１１０は、サンギヤ１１１ｓ，キャリア１１３ｃ，サンギヤ１１５ｓ，およびリングギヤ１１８ｒの各回転要素の回転数に以下の関係が成立することが機構学上よく知られている。即ち、上記４つの回転要素のうち、２つの回転要素の回転数が決定されると、以下の関係式に基づいて残余の２つの回転要素の回転数が決定される。
【００４７】
2004284550.tif 000003
【００４８】
ここで、Ｎｓ１はサンギヤ１１１ｓの回転数であり、Ｎｃはキャリア１１３ｃの回転数、Ｎｓ２はサンギヤ１１５ｓの回転数であり、Ｎｒはリングギヤ１１８ｒの回転数である。ρ１は、サンギヤ１１１ｓ，１１５ｓ間のギヤ比であり、「ρ１＝サンギヤ１１１ｓの歯数／サンギヤ１１５ｓの歯数」である。ρ２は、サンギヤ１１５ｓとリングギヤ１１８ｒ間のギヤ比であり、「ρ２＝サンギヤ１１５ｓの歯数／リングギヤ１１８ｒの歯数」である。
【００４９】
図３は、ラビニオ式遊星歯車機構１１０の回転状態を示す説明図である。図３は、横軸には、左から順に、サンギヤ１１１ｓ（Ｓ１と記す），リングギヤ１１８ｒ（Ｒと記す），キャリア１１３ｃ（Ｃと記す）およびサンギヤ１１５ｓ（Ｓ２と記す）に対応する座標をとる。これらの各座標間の距離は、Ｓ１−Ｃ間の距離とＣ−Ｓ１間の距離とが（１／ρ１）：１の関係になるように、Ｒ−Ｃ間の距離とＣ−Ｓ２間の距離とがρ２：１の関係になるようにとられている。縦軸には、各座標において各回転要素の回転数をとる。この回転数は、エンジン２００が回転を行う方向を正とする。この回転数が負の場合は、その回転要素が逆回転している状態を表している。これによって、図３は、ラビニオ式遊星歯車機構１１０の共線図を表す。式（２）から明らかな通り、各回転要素の回転数は比例関係にあり、各要素の回転数は、共線図上の動作共線と呼ばれる直線上に並ぶ。それぞれの回転要素に連結されている装置を、これらの回転速度軸の下部に示す。モータジェネレータ３００（ＭＧ１と記す）をサンギヤ１１１ｓ軸の下部に示し、クラッチ１８０（ＣＬＴと記す）をリングギヤ１１８ｒ軸の下部に示し、エンジン２００（ＥＮＧと記す）をキャリア１１３ｃ軸の下部に示し、モータジェネレータ４００（ＭＧ２と記す）および出力軸５１０（ＯＵＴと記す）をサンギヤ１１５ｓ軸の下部に示す。なお、以下、説明を容易なものとするため、ギヤ５１２，５１３およびディファレンシャルギヤ５２０のギヤ比の値は１であるものとして説明する。即ち、駆動輪５００の回転数およびトルクは、サンギヤ１１５ｓの回転数およびトルクと等しいものとする。
【００５０】
第１の実施例におけるハイブリッド車両の動作について説明する。まず、ハイブリッド車両の動作のうち、非連結状態のハイブリッド車両の動作について説明する。この場合、リングギヤ１１８ｒは、クラッチ１８０によって固定端と非連結にされている。よって、リングギヤ１１８ｒは、他の回転要素の回転状態に影響を与えることなく、式（２）から明らかな通り、他の回転要素の回転状態によって回転数Ｎｒが決定される。その結果、この状態のハイブリッド車両は、一般に知られている動力分配手段として１つの遊星歯車機構を備えたハイブリッド車両と同様の動作を行うことが可能である。即ち、この状態のハイブリッド車両は、動力分配手段としてサンギヤ１１１ｓ，１１５ｓ、キャリア１１３ｃの３つの回転要素から成る１つの遊星歯車機構を備えた一般的なハイブリッド車両と同様の動作を行うことができる。
【００５１】
この一般的な動作の運転モードとして、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）走行モードやＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）走行モードなどがある。ＥＶ走行モードは、モータジェネレータ４００の動力のみで走行する運転モードである。ハイブリッド車両は、低速走行などエンジン２００の燃料消費効率の低い領域では、ＥＶ走行モードで走行を行う。ＨＶ走行モードは、エンジン２００およびモータジェネレータ３００，４００の動力で走行する運転モードである。ＨＶ走行モードでは、エンジン２００が出力する動力を、動力分配装置１００によって分配する。分配された動力の一部は、駆動輪５００に機械的に直接伝達される。その残余の動力は、モータジェネレータ３００，４００によって、動力と電力との変換を介して駆動輪５００に伝達される。これによって、エンジン２００の動力を、要求された回転数およびトルクに変換して駆動輪５００に伝達することができる。これらの動力の伝達経路の割合は、動力制御ユニット６００が、エンジン２００およびモータジェネレータ３００，４００の運転状態を制御することによって、動力の伝達効率が高くなるように決定される。
【００５２】
次に、ＨＶ走行モードにおいて動力循環が発生する循環運転状態について説明する。図３中の直線Ｌ１は、循環運転状態におけるラビニオ式遊星歯車機構１１０の回転状態を示す動作共線である。この状態の各回転要素の回転数は動作共線Ｌ１上に並ぶ。この際、エンジン２００の回転数、即ち、キャリア１１３ｃの回転数はＮｅ１である。ＨＶ走行モードにおいて、式（２）の回転数Ｎｓ１から明らかな通り、「（（１＋ρ１）／ρ１）・Ｎｃ」の値が「（１／ρ１）・Ｎｓ２」の値よりも小さくなる程に回転数Ｎｓ２が高くなると、サンギヤ１１１ｓの回転数Ｎｓ１は負となり逆回転する。つまり、モータジェネレータ３００は、電力の供給を受けて逆転方向に力行する。その際に消費される電力は、モータジェネレータ４００によって回生される。この場合には、下流側に位置するモータジェネレータ４００から、上流側に位置するモータジェネレータ３００に電力が供給されるため、動力循環が発生する循環運転状態となってしまう。この際には、動力循環によって、動力の伝達効率は低下してしまう。
【００５３】
Ａ−（４）．第１の実施例における連結状態のハイブリッド車両の動作：
次に、ハイブリッド車両の動作のうち、連結状態のハイブリッド車両の動作について説明する。図３中の直線Ｌ１は、この場合、リングギヤ１１８ｒは、クラッチ１８０によって固定端と連結されている。よって、リングギヤ１１８ｒは、他の回転要素の回転状態に影響を与える。この場合、「リングギヤ１１８ｒの回転数Ｎｒ＝０」である。したがって、式（２）から明らかな通り、キャリア１１３ｃの回転数Ｎｃとサンギヤ１１５ｓの回転数Ｎｓ２との関係は次式（３）で表される。
【００５４】
Ｎｓ２＝（（１＋ρ２）／ρ２）・Ｎｃ      …（３）
【００５５】
式（３）から明らかな通り、エンジン２００から出力された動力は、変速比が（（１＋ρ２）／ρ２）のハイギヤ比で増速されて、駆動輪５００に機械的な動力として直接出力される。即ち、動力と電力との変換を介することなく、駆動輪５００に動力を伝達することができる。よって、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができる。以下、この状態の運転モードを直結走行モードという。
【００５６】
前述の循環運転状態にあるＨＶ走行モードから、直結走行モードへ移行した状態について説明する。図３中の直線Ｌ２は、直結モードへ移行したラビニオ式遊星歯車機構１１０の回転状態を示す動作共線である。この状態の各回転要素の回転数は動作共線Ｌ２上に並ぶ。この際、車両の速度、即ち、サンギヤ１１５ｓの回転数Ｎｓ２は一定であり、「リングギヤ１１８ｒの回転数Ｎｒ＝０」となる。エンジン２００の回転数は、Ｎｅ１からＮｅ２へ上昇する。このエンジン２００の回転数Ｎｅ２は、式（３）を変形して次式（４）で表される。
【００５７】
Ｎｅ２＝（ρ２／（１＋ρ２））・Ｎｓ２      …（４）
【００５８】
ここで、仮に、リングギヤ１１８ｒを制止するのではなく、従来のハイブリッド車両と同様にして、サンギヤ１１１ｓを制止することによって、前述の循環運転状態にあるＨＶ走行モードから、直結走行モードへ移行した状態におけるエンジン２００の回転数について説明する。図３の直線Ｌ３は、サンギヤ１１１ｓを制止した状態におけるラビニオ式遊星歯車機構１１０の回転状態を示す動作共線である。この状態の各回転要素の回転数は動作共線Ｌ３上に並ぶ。この際、サンギヤ１１５ｓの回転数Ｎｓ２は一定であり、「サンギヤ１１１ｓの回転数Ｎｓ１＝０」となる。エンジン２００の回転数は、Ｎｅ１からＮｅ３へ上昇する。このエンジン２００の回転数Ｎｅ３は、式（２）から明らかな通り、次式（５）で表される。
【００５９】
2004284550.tif 000004
【００６０】
エンジン２００の回転数Ｎｅ２，Ｎｅ３の関係を説明する。ラビニオ式遊星歯車機構１１０におけるギヤ比の関係から、「（１／ρ１）＞ρ２」であることは明らかである。よって、式（４），（５）から明らかな通り、「Ｎｅ２＜Ｎｅ３」である。即ち、本実施例のハイブリッド車両は、従来のハイブリッド車両と比較して、直結モードにおけるエンジン２００の回転数の上昇を抑制することができる。
【００６１】
図４は、本実施例のハイブリッド車両におけるエンジン２００の運転ポイントと燃料消費効率との関係について示す説明図である。図４は、横軸にはエンジン２００の回転数をとり、縦軸にはエンジン２００のトルクをとり、エンジン２００の運転状態を示している。曲線α１からα５までは、エンジン２００の燃料消費効率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα５の順に燃料消費効率は低くなる。曲線Ｄは、あらかじめ設定されたエンジン２００の燃費最適線を示す。曲線Ｐは、エンジン２００から出力される動力が一定となる曲線を示す。前述の図３に示した状態において、エンジン２００は曲線Ｐ上の運転ポイントで運転される。図３の動作共線Ｌ１で示された状態では、回転数Ｎｅ１およびトルクＴｅ１である運転ポイントＤ１で運転される。図３の動作共線Ｌ２で示された状態では、回転数Ｎｅ２およびトルクＴｅ２である運転ポイントＤ２で運転される。図３の動作共線Ｌ３で示された状態では、回転数Ｎｅ３およびトルクＴｅ３である運転ポイントＤ３で運転される。
【００６２】
図３において動作共線Ｌ１から動作共線Ｌ３へ回転状態が移行する際には、エンジン２００の運転ポイントは、図４の運転ポイントＤ１から運転ポイントＤ３へ移行する。この際、運転ポイントＤ３は、燃費最適線Ｄを大きく外れて、燃料消費効率の高い曲線α１で囲まれた領域から、燃料消費効率の低い曲線α２からα３との間の領域に移行してしまっている。
【００６３】
一方、図３において動作共線Ｌ１から動作共線Ｌ２へ回転状態が移行する際には、エンジン２００の運転ポイントは、図４の運転ポイントＤ１から運転ポイントＤ２へ移行する。この際、運転ポイントＤ２は、燃費最適線Ｄを大きく外れることなく、燃料消費効率の高い曲線α１で囲まれた領域内で移行する。即ち、ＨＶ走行モードから直結運転モードに移行しても、エンジン２００を燃料消費効率の高いポイントで運転することができる。なお、その際にバッテリ３３０の蓄電量が減っている場合には、エンジン２００から出力する動力量を上昇させることによって、燃料消費効率を最適に保っても良い。
【００６４】
以上説明した本実施例のハイブリッド車両によれば、クラッチ１８０によってリングギヤ１１８ｒと固定端とを非連結とした状態では、ラビニオ式遊星歯車機構１１０の作用によって従来のハイブリッド車両と同様に動力を分配することができる。一方、クラッチ１８０によってリングギヤ１１８ｒと固定端とを非連結した状態では、エンジン２００と駆動輪５００とが（（１＋ρ２）／ρ２）のハイギヤ比で機械的に直結される。これにより、動力と電力との変換を介することなく、エンジン２００の動力を駆動輪５００に直接伝達し、動力循環を回避することができる。さらに、固定端と連結されるリングギヤ１１８ｒのギヤ比を適切に設定することによって、直結運転状態へ移行する際に、エンジン２００の回転数の変動を抑制することができる。これにより、エンジン２００の燃料消費効率の低下を抑制することができる。その結果、エンジン２００を燃料消費効率の高いポイントで運転しつつ、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができる。また、複雑な機構や制御を必要とすることなく、燃料消費効率の向上や排出ガスの低減を図ることができる。
【００６５】
また、リングギヤ１１８ｒと固定端との連結および非連結を、複雑な構成や制御を必要とすることなく、単一のクラッチ１８０で行うことができる。ラビニオ式遊星歯車機構１１０を用いているため、動力分配手段の小型化を図ることができる。その結果、ハイブリッド車両の軽量化を図ることができる。
【００６６】
Ａ−（５）．第１の実施例におけるハイブリッド車両の運転制御処理：
次に、第１の実施例におけるハイブリッド車両の運転制御処理について説明する。前述の通り、本実施例のハイブリッド車両は、ＥＶ走行モード，ＨＶ走行モード，直結走行モードなど種々の運転モードによって走行することができる。動力制御ユニット６００に内蔵されたＣＰＵは、車両の走行状態に適した運転モードを判定し、それぞれのモードについてエンジン２００、モータジェネレータ３００，４００、クラッチ１８０の制御を実行する。これらの制御は種々の制御処理ルーチンを周期的に実行することによって行われる。
【００６７】
動力制御ユニット６００に内蔵されたＣＰＵが実行する運転制御処理の一つとして、ＨＶ走行モードおよび直結走行モードにおけるトルク制御処理について説明する。図５は、動力制御ユニット６００のトルク制御処理を示すフローチャートである。動力制御ユニット６００のＣＰＵは、所定のタイミングでトルク制御処理を開始すると、エンジン２００から出力すべき要求動力Ｐｅを算出する（ステップＳ１１０）。要求動力Ｐｅは、駆動輪５００に出力すべき走行動力Ｐｄと、充放電電力Ｐｂと、補機駆動動力Ｐｈとを総和した値である。走行動力Ｐｄは、アクセルポジションセンサ６１０により検出されたアクセルの踏み込み量と、車速とに基づいて設定される。充放電電力Ｐｂは、バッテリ３３０を充電する必要がある場合には正の値をとり、放電する場合には負の値をとる。補機駆動動力Ｐｈは、エアコンなどの補機を駆動するために必要となる電力である。
【００６８】
要求動力Ｐｅを算出した後（ステップＳ１１０）、モード切り換え制御処理を開始する（ステップＳ１２０）。この処理では、ＨＶ走行モードと直結走行モードとの切り換えが必要な場合には、運転モードの切り換えが行われる。このモード切り換え処理の詳細については後述する。モード切り換え制御処理を終了すると（ステップＳ１２０）、運転モードが直結走行モードであるか否かを判断する（ステップＳ１３０）。
【００６９】
運転モードが直結走行モードである場合には（ステップＳ１３０）、直結走行モードにおけるエンジン２００およびモータジェネレータ３００，４００の目標回転数，目標トルクの設定を行う（ステップＳ１４０）。この際、エンジン２００が、燃料消費効率の高いポイントで要求動力Ｐｅを出力することができるか否かを判断する。単独で出力できる場合には、エンジン２００の目標回転数および目標トルクを、その運転ポイントに設定する。モータジェネレータ３００，４００は力行も回生も行わないように設定する。一方、単独で出力できない場合には、エンジン２００の目標回転数および目標トルクを、燃料消費効率の高いポイントに設定する。モータジェネレータ３００，４００の目標回転数および目標トルクは、エンジン２００の動力では不足する動力を補うように設定する。これによって、クラッチ１８０による連結と非連結との切り換えが頻繁に行われるのを回避しつつ、必要な動力を駆動輪５００に伝達することができる。また、連結と非連結との切り換えが頻繁に行われるのを回避しつつ、エンジン２００を燃料消費効率の高いポイントで運転することができる。なお、この際に、モータジェネレータ３００，４００の発熱状態または運転効率から、これらの使用比率を変化させても良い。
【００７０】
運転モードが直結走行モードではない場合、即ち、ＨＶ走行モードである場合には（ステップＳ１３０）、ＨＶ走行モードにおけるエンジン２００およびモータジェネレータ３００，４００の目標回転数，目標トルクの設定を行う（ステップＳ１５０）。この場合には、一般に知られているハイブリッド車両と同様に、エンジン２００およびモータジェネレータ３００，４００の目標回転数，目標トルクの設定を行う。
【００７１】
これらの目標回転数および目標トルクの設定を行った後（スッテップＳ１４０，Ｓ１５０）、設定した目標回転数および目標トルクに基づいて、エンジン２００およびモータジェネレータ３００，４００の制御を行い（ステップＳ１６０）、トルク制御処理を終了する。このトルク制御処理によって、運転状態に応じて、ハイブリッド車両を円滑に運転することができる。
【００７２】
次に、前述のモード切り換え制御処理（図５中のステップＳ１２０）の詳細を説明するために、まず、本実施例のハイブリッド車両の運転モードの使い分けについて説明する。図６は、運転モードの使い分けの様子を示す説明図である。図６は、横軸にハイブリッド車両の車速をとり、縦軸にハイブリッド車両の走行トルクをとる。図６中の曲線ＬＭは、ハイブリッド車両が走行することのできる走行可能領域を示す。即ち、曲線ＬＭ，縦軸および横軸で囲まれた領域内のポイントで走行を行うことができる。図６中の領域ＥＶは、ＥＶ走行モードで走行を行う領域を示す。このＥＶ走行モードは、車速および走行トルクが比較的低い領域で用いられる。領域ＥＶ以外の走行可能領域では、ＨＶ走行モードと直結走行モードとが用いられる。図６中の曲線ＲＬは、平坦路を定常走行した場合を想定したロードロード（Ｒｏａｄ  Ｌｏａｄ）を示す。このロードロードＲＬは、平坦路を定常走行した場合の車両の空気抵抗と転がり抵抗との和である。なお、実際の走行における走行抵抗は、坂道走行の際の勾配抵抗や、加減速走行の際の加速抵抗などの抵抗を、ロードロードＲＬに加算した抵抗となる。
【００７３】
ＨＶ走行モードから直結走行モードへのモード切り換えについて説明する。図６中の曲線Ｌαは、ロードロードＲＬと比べてトルクがトルクαだけ高い負荷（以下、この負荷を「ＲＬ＋α」と表記する）を示す。前述のトルク制御処理（図５中のステップＳ１１０）で算出した要求動力Ｐｅが、例えば、図６中のポイントＰα１からポイントＰα２に移行する場合のように図６の上方から下方へ移行中に曲線Ｌαと交わる際に、Ｖ走行モードで動力循環が発生しているならば、効率の良い直結走行モードに切り換えて走行する。
【００７４】
直結走行モードからＨＶ走行モードへのモード切り換えについて説明する。図６中の曲線Ｌβは、ロードロードＲＬと比べてトルクがトルクβだけ高い負荷（以下、この負荷を「ＲＬ＋β」と表記する）を示す。トルクβは、トルクαよりも大きなトルクである。前述のトルク制御処理（図５中のステップＳ１１０）で算出した要求動力Ｐｅが、例えば、図６中のポイントＰβ１からポイントＰβ２に移行する場合のように図６の下方から上方へ移行中に曲線Ｌβと交わる際に、直結走行モードであれば、高トルクを出力可能なＨＶ走行モードに切り換えて走行する。
【００７５】
次に、前述のモード切り換え制御処理（図５中のステップＳ１２０）の詳細を説明する。図７は、動力制御ユニット６００のモード切り換え制御処理を示すフローチャートである。動力制御ユニット６００のＣＰＵは、処理を開始すると、運転モードが直結走行モードであるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。
【００７６】
直結走行モードではないと判断した場合には（ステップＳ２１０）、動力循環が発生する循環運転状態であるか否かを判断する（ステップＳ２２０）。循環運転状態でない場合には（ステップＳ２２０）、直結走行モードに切り換える必要はないためモード切り換え制御処理を終了する。循環運転状態である場合には（ステップＳ２２０）、前述のトルク制御処理（図５中のステップＳ１１０）で算出した要求動力Ｐｅが「ＲＬ＋α」を下回るか否かを判断する（ステップＳ２３０）。要求動力Ｐｅが「ＲＬ＋α」を下回らない場合には（ステップＳ２３０）、高トルクを出力可能なＨＶ走行モードを維持するため、運転モードの切り換えを行わずにモード切り換え制御処理を終了する。要求動力Ｐｅが「ＲＬ＋α」を下回る場合には（ステップＳ２３０）、効率の良い直結走行モードに切り換えるため、直結開始制御処理を開始する（ステップＳ２４０）。
【００７７】
直結開始制御処理を開始すると（ステップＳ２４０）、サンギヤ１１１ｓの回転数Ｎｓ１が、連結状態を開始した場合の回転数となるように、モータジェネレータ３００による力行を制御する。モータジェネレータ３００が目標とする回転数Ｎｍ１は、式（２）に「リングギヤ１１８ｒの回転数Ｎｒ＝０」を代入することで、式（６）で表される。
【００７８】
2004284550.tif 000005
【００７９】
サンギヤ１１１ｓの回転数Ｎｓ１を、式（６）に表した回転数Ｎｍ１とした後、クラッチ１８０を連結とする制御を行う。クラッチ１８０によって連結状態とした後、直結開始制御処理を終了する。この直結開始制御処理によって、直結走行モードを開始する際に、エンジン２００の急激な回転数およびトルクの変動を抑制するといった対応ができ、車両の振動や騒音を抑制することができる。また、急激なトルク変動に起因する衝撃力による駆動系統の耐久性低下を回避することができる。直結開始制御処理を終了した後（ステップＳ２４０）、モード切り換え制御処理を終了する。
【００８０】
一方、直結走行モードであると判断した場合には（ステップＳ２１０）、前述のトルク制御処理（図５中のステップＳ１１０）で算出した要求動力Ｐｅが、「ＲＬ＋β」を上回るか否かを判断する（ステップＳ２５０）。要求動力Ｐｅが、「ＲＬ＋β」を上回らない場合には、効率の良い直結走行モードを維持するため、運転モードの切り換えを行わずにモード切り換え制御処理を終了する。要求動力Ｐｅが、「ＲＬ＋β」を上回る場合には（ステップＳ２５０）、高トルクを出力可能なＨＶ走行モードに切り換えるため、直結解除制御処理を開始する（ステップＳ２６０）。
【００８１】
直結解除制御処理を開始すると（ステップＳ２６０）、非連結状態を開始した場合に、エンジン２００の反力とつり合うように、モータジェネレータ３００による力行を制御する。モータジェネレータ３００のトルクを、エンジン２００の反力につり合わせた後、クラッチ１８０を非連結とする制御を行う。クラッチ１８０によって非連結状態とした後、直結解除制御処理を終了する。この直結解除制御処理によって、直結走行モードからＨＶ走行モードに移行する際に、エンジン２００の急激な回転数およびトルクの変動を抑制するといった対応ができ、車両の振動や騒音を抑制することができる。また、急激なトルク変動に起因する衝撃力による駆動系統の耐久性低下を回避することができる。直結解除制御処理を終了した後（ステップＳ２６０）、モード切り換え制御処理を終了する。このモード切り換え制御処理によって、クラッチ１８０による連結と非連結との切り換えが頻繁に行われるのを回避するために、切り換えの判断処理に一定のヒステリシスを持たせることができる。
【００８２】
なお、前述のトルク制御処理におけるモード切り換え制御処理では、加速および定常走行時の運転モードの切り換えを行うが、減速および制動時においても、モードの切り換えを行うようにしても良い。例えば、連結状態でモータジェネレータ３００，４００によって回生する回生状態と、非連結状態でエンジン２００を停止した状態にしてモータジェネレータ４００によって回生する回生状態とを、エネルギ効率を優先して選択して、運転モードの切り換えを行っても良い。これによって、ハイブリッド車両の減速時や制動時において、ハイブリッド車両におけるエネルギ効率を向上させることができる。なお、この際に、モータジェネレータ３００，４００の発熱状態または運転効率から、これらの使用比率を変化させても良い。
【００８３】
以上説明した第１の実施例におけるハイブリッド車両によれば、エンジン２００を燃料消費効率の高いポイントで運転しつつ、動力循環による動力の伝達効率の低下を抑制することができる。したがって、省資源性および排気浄化性を向上させることができる。また、クラッチ１８０のみを制御することによって、ハイブリッド車両の連結状態と非連結状態との切り換えが可能であるため、この切り換えのための制御構成を簡略化できる。
【００８４】
Ｂ．第２の実施例：
次に、第２の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。このハイブリッド車両は、第１の実施例におけるハイブリッド車両とは動力分配装置１００の構成のみが異なり、その他は同一である。図８は、第２の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１０１の構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同様である。図８に示した第２の実施例の動力分配装置１０１は、図２に示した第１の実施例の動力分配装置１００と異なり、モータジェネレータ４００と駆動輪５００との連結の間に、モータクラッチ１８１を備える。
【００８５】
モータクラッチ１８１は、摩擦材同士を係合および非係合することによって、連結および非連結を行う摩擦係合機構である。モータクラッチ１８１は、摩擦材同士を係合することによって、モータジェネレータ４００と駆動輪５００とを連結するモータ連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、モータジェネレータ４００と駆動輪５００との連結を切り離して非連結とするモータ非連結手段として動作する。モータクラッチ１８１がモータジェネレータ４００と駆動輪５００とを連結する状態では、モータジェネレータ４００および駆動輪５００間における動力の伝達が可能となる。一方、モータクラッチ１８１がモータジェネレータ４００と駆動輪５００とを非連結にする状態では、モータジェネレータ４００および駆動輪５００間における動力の伝達を遮断する。動力制御ユニット６００は、モータクラッチ１８１とも電気的に接続されており、これらのセンサなどから検出した動力系統の状態に基づいてクラッチ１８０に制御信号を出力する。
【００８６】
動力制御ユニット６００に内蔵されたＣＰＵは、運転制御処理において、モータクラッチ１８１による連結および非連結の切り換えを制御する。加速または定常走行時において、クラッチ１８０によって連結状態とする制御を行っている際には、モータクラッチ１８１によってモータジェネレータ４００と駆動輪５００とを非連結とする制御を行う。一方、クラッチ１８０によって非連結状態とする制御を行っている際には、モータクラッチ１８１によってモータジェネレータ４００と駆動輪５００とを連結する制御を行う。なお、モータジェネレータ４００と駆動輪５００とを非連結としている場合、車両に必要な電力は、モータジェネレータ３００を回生することで対応することができる。この際、エンジン２００は、回生する電力分の動力を出力する。
【００８７】
以上説明した第２の実施例におけるハイブリッド車両によれば、第１の実施例と同様の作用効果を奏する上、直結走行モードでの加速または定常走行時において、モータクラッチ１８１を非連結とすることによって、モータジェネレータ４００の回転損失を低減することができる。その結果、ハイブリッド車両におけるエネルギ効率を向上させることができる。
【００８８】
Ｃ．第３の実施例：
次に、第３の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。このハイブリッド車両は、第１の実施例におけるハイブリッド車両とは動力分配装置１００の構成のみが異なり、その他は同一である。図９は、第３の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ａの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図９に示した第３の実施例の動力分配装置１００Ａは、図２に示した第１の実施例の動力分配装置１００と異なり、ラビニオ式遊星歯車機構１１０に変えて、第１の遊星歯車機構１１０Ａおよび第２の遊星歯車機構１１０Ｂを備える。この他、それぞれ遊星歯車機構の回転要素を連結する連結手段１８２，１８３を備える。
【００８９】
第１の遊星歯車機構は、中心で回転するサンギヤ１１１ｓ、サンギヤ１１１ｓの周囲を自転しながら公転するピニオンギヤ１１２ｐ、ピニオンギヤ１１２ｐを軸支するキャリア１１３ｃ、ピニオンギヤ１１２ｐの外周で回転するリングギヤ１１４ｒから構成されている。第２の遊星歯車機構は、中心で回転するサンギヤ１１５ｓ、サンギヤ１１５ｓの周囲を自転しながら公転するピニオンギヤ１１６ｐ、ピニオンギヤ１１６ｐを軸支するキャリア１１７ｃ、ピニオンギヤ１１６ｐの外周で回転するリングギヤ１１８ｒから構成されている。
【００９０】
連結手段１８２は、キャリア１１３ｃとキャリア１１７ｃとを連結している。連結手段１８３は、リングギヤ１１４ｒとサンギヤ１１５ｓとを連結している。キャリア１１３ｃは、クランク軸２１０などを介してエンジン２００に連結されている。サンギヤ１１１ｓは、モータ軸３１０などを介してモータジェネレータ３００に連結されている。サンギヤ１１５ｓは、連結手段１８３，モータ軸４１０などを介してモータジェネレータ４００に連結されるとともに、ギヤ５１２，５１３および出力軸５１０などを介して駆動輪５００に連結されている。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、リングギヤ１１８ｒと固定端とを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、リングギヤ１１８ｒと固定端との連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９１】
Ｄ．第４ないし第１０の実施例：
次に、第４ないし第１０の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。これらのハイブリッド車両は、第３の実施例におけるハイブリッド車両と、クラッチ１８０および連結手段１８２，１８３を設ける部位のみが異なり、その他は同一である。
【００９２】
まず、第４の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。図１０は、第４の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｂの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図１０に示した第４の実施例の動力分配装置１００Ｂは、図９に示した第３の実施例の動力分配装置１００Ａと異なり、クラッチ１８０および連結手段１８２を設ける部位が異なる。連結手段１８２は、リングギヤ１１８ｒと固定端とを連結している。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、キャリア１１３ｃとキャリア１１７ｃとを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、キャリア１１３ｃとキャリア１１７ｃとの連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９３】
次に、第５の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。図１１は、第５の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｃの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図１１に示した第５の実施例の動力分配装置１００Ｃは、図９に示した第３の実施例の動力分配装置１００Ａと異なり、クラッチ１８０および連結手段１８２，１８３を設ける部位が異なる。連結手段１８２は、サンギヤ１１１ｓとリングギヤ１１８ｒとを連結している。連結手段１８３は、キャリア１１３ｃとサンギヤ１１５ｓとを連結している。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、キャリア１１７ｃと固定端とを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、キャリア１１７ｃと固定端との連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９４】
次に、第６の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。図１２は、第６の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｄの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図１２に示した第６の実施例の動力分配装置１００Ｄは、図１１に示した第５の実施例の動力分配装置１００Ｃと異なり、クラッチ１８０および連結手段１８２を設ける部位が異なる。連結手段１８２は、キャリア１１７ｃと固定端とを連結している。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、サンギヤ１１１ｓとリングギヤ１１８ｒとを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、サンギヤ１１１ｓとリングギヤ１１８ｒとの連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９５】
次に、第７の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。図１３は、第７の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｅの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図１３に示した第７の実施例の動力分配装置１００Ｅは、図９に示した第３の実施例の動力分配装置１００Ａと異なり、クラッチ１８０および連結手段１８２，１８３を設ける部位が異なる。連結手段１８２は、サンギヤ１１１ｓとサンギヤ１１５ｓとを連結している。連結手段１８３は、キャリア１１３ｃとリングギヤ１１８ｒとを連結している。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、キャリア１１７ｃと固定端とを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、キャリア１１７ｃと固定端との連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９６】
次に、第８の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。図１４は、第８の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｆの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図１４に示した第８の実施例の動力分配装置１００Ｆは、図１３に示した第７の実施例の動力分配装置１００Ｅと異なり、クラッチ１８０および連結手段１８３を設ける部位が異なる。連結手段１８３は、キャリア１１７ｃと固定端とを連結している。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、キャリア１１３ｃとリングギヤ１１８ｒとを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、キャリア１１３ｃとリングギヤ１１８ｒとの連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
次に、第９の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。図１５は、第９の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｇの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図１５に示した第９の実施例の動力分配装置１００Ｇは、図９に示した第３の実施例の動力分配装置１００Ａと異なり、クラッチ１８０および連結手段１８２，１８３を設ける部位が異なる。連結手段１８２は、キャリア１１３ｃとキャリア１１７ｃとを連結している。連結手段１８３は、リングギヤ１１４ｒとリングギヤ１１８ｒとを連結している。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、サンギヤ１１５ｓと固定端とを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、サンギヤ１１５ｓと固定端との連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９８】
次に、第１０の実施例におけるハイブリッド車両について説明する。図１６は、第１０の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｈの構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統の概略構成は、図１に示した通りである。動力制御ユニット６００の運転制御処理などは、第１の実施例と同一である。図１６に示した第１０の実施例の動力分配装置１００Ｈは、図１５に示した第９の実施例の動力分配装置１００Ｇと異なり、クラッチ１８０および連結手段１８３を設ける部位が異なる。連結手段１８３は、サンギヤ１１５ｓと固定端とを連結している。クラッチ１８０は、摩擦材同士を係合することによって、リングギヤ１１４ｒとリングギヤ１１８ｒとを連結する第３の連結手段として動作する。一方、摩擦材同士を非係合することによって、リングギヤ１１４ｒとリングギヤ１１８ｒとの連結を切り離して非連結とする非連結手段として動作する。これによって、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００９９】
Ｅ．その他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、本発明のハイブリッド車両では、エンジン２００としてガソリンエンジンを用いたが、ディーゼルエンジンその他の動力源となる装置を用いても良い。また、モータジェネレータ３００，４００として交流同期モータを用いたが、その他の交流モータおよび直流モータを用いても良い。また、種々の制御処理を動力制御ユニット６００に内蔵するＣＰＵが、ソフトウェアを実行することにより実現しているが、かかる制御処理をハード的に実現しても良い。また、動力制御ユニット６００によって連結状態および非連結状態の切り換え制御を行っているが、手動で切り換える態様、または自動での切り換えと手動での切り換えとを選択可能な態様で構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態であるハイブリッド車両の動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施例における動力分配装置１００の構成を示す説明図である。
【図３】ラビニオ式遊星歯車機構１１０の回転状態を示す説明図である。
【図４】本実施例のハイブリッド車両におけるエンジン２００の運転ポイントと燃料消費効率との関係について示す説明図である。
【図５】動力制御ユニット６００のトルク制御処理を示すフローチャートである。
【図６】運転モードの使い分けの様子を示す説明図である。
【図７】動力制御ユニット６００のモード切り換え制御処理を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１０１の構成を示す説明図である。
【図９】第３の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ａの構成を示す説明図である。
【図１０】第４の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｂの構成を示す説明図である。
【図１１】第５の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｃの構成を示す説明図である。
【図１２】第６の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｄの構成を示す説明図である。
【図１３】第７の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｅの構成を示す説明図である。
【図１４】第８の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｆの構成を示す説明図である。
【図１５】第９の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｇの構成を示す説明図である。
【図１６】第１０の実施例におけるハイブリッド車両の動力分配装置１００Ｈの構成を示す説明図である。
【図１７】従来のハイブリッド車両における動力伝達系統の概略構成の一例を示す説明図である。
【図１８】従来のハイブリッド車両における遊星歯車機構９１１の回転状態を示す説明図である。
【図１９】従来のハイブリッド車両における内燃機関９２０の運転ポイントと燃料消費効率との関係について示す説明図である。
【符号の説明】
１００，１００Ａ〜Ｈ，１０１…動力分配装置
１１０…ラビニオ式遊星歯車機構
１１０Ａ…第１の遊星歯車機構
１１０Ｂ…第２の遊星歯車機構
１１１ｓ，１１５ｓ…サンギヤ
１１２ｐ，１１６ｐ…ピニオンギヤ
１１３ｃ，１１７ｃ…キャリア
１１４ｒ，１１８ｒ…リングギヤ
１８０…クラッチ
１８１…モータクラッチ
１８２，１８３…連結手段
２００…エンジン
２１０…クランク軸
２１１…回転数センサ
２２０…ＥＣＵ
３００，４００…モータジェネレータ
３１０，４１０…モータ軸
３２０…インバータ
３２１，３２２…駆動回路
３３０…バッテリ
３３１…バッテリセンサ
５００…駆動輪
５１０…出力軸
５１１…回転数センサ
５１２，５１３…ギヤ
５２０…ディファレンシャルギヤ
６００…動力制御ユニット
６１０…アクセルポジションセンサ
６２０…シフトポジションセンサ
９１０…動力分配手段
９１１…遊星歯車機構
９１２ｓ…サンギヤ
９１３ｐ…ピニオンギヤ
９１４ｃ…キャリア
９１５ｒ…リングギヤ
９１８…ブレーキ
９２０…内燃機関
９３０，９４０…モータジェネレータ
９５０…駆動輪
【図１】
2004284550.tif 000006
【図２】
2004284550.tif 000007
【図３】
2004284550.tif 000008
【図４】
2004284550.tif 000009
【図５】
2004284550.tif 000010
【図６】
2004284550.tif 000011
【図７】
2004284550.tif 000012
【図８】
2004284550.tif 000013
【図９】
2004284550.tif 000014
【図１０】
2004284550.tif 000015
【図１１】
2004284550.tif 000016
【図１２】
2004284550.tif 000017
【図１３】
2004284550.tif 000018
【図１４】
2004284550.tif 000019
【図１５】
2004284550.tif 000020
【図１６】
2004284550.tif 000021
【図１７】
2004284550.tif 000022
【図１８】
2004284550.tif 000023
【図１９】
2004284550.tif 000024