(57)【要約】【課題】第１の動力源に外力を与えて起動する場合に、第１の動力源の起動性が低下することを抑制することのできるハイブリッド車の駆動装置を提供する。【解決手段】第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、第２の動力源から車輪に至る動力の伝達経路に、変速比を変更可能な変速機が配置されているとともに、変速機の回転部材と車輪とが動力伝達可能に連結されているハイブリッド車の駆動装置において、第１の動力源に外力を与えて第１の動力源を起動させる場合に、変速機の回転部材の回転を制限する回転制限手段（ステップＳ１，Ｓ２）を有している。【選択図】  図１
2004255901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、変速比を変更可能な変速機が配置されているとともに、この変速機の回転部材と前記車輪とが動力伝達可能に連結されているハイブリッド車の駆動装置において、
前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記変速機の回転部材の回転を制限する回転制限手段を有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項２】
第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、変速比を変更可能な変速機が配置されているとともに、この変速機の回転部材と前記車輪とが動力伝達可能に連結されているハイブリッド車の駆動装置において、
前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記変速機の回転部材の回転を制限する制御と、前記第２の動力源の回転を制限する制御とを実行する回転制限手段を有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項３】
前記第１の動力源の動力を、前記車輪と回転装置とに分配する動力分配装置が設けられており、前記回転装置の動力を第１の動力源に伝達することにより、前記第１の動力源を起動させる起動手段を、更に有していることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の動力源を有するハイブリッド車の駆動装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、電力の供給により動力を出力するモータ・ジェネレータとを搭載し、エンジンおよびモータ・ジェネレータの動力を車輪に伝達することのできるハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよびモータ・ジェネレータを制御することにより、燃費の向上および騒音の低減および排気ガスの低減を図ることができるものとされている。
【０００３】
上記のように、複数種類の動力源を搭載したハイブリッド車の一例が、特開２００２−２２５５７８号公報（特許文献１）に記載されている。この公報に記載されたハイブリッド車は、動力源としてのエンジンおよび第２のモータ・ジェネレータを有している。また、エンジンおよび第２のモータ・ジェネレータと車輪との間の動力伝達経路に遊星歯車機構が配置されている。遊星歯車機構はサンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを支持するキャリヤとを有している。このキャリヤとエンジンとが連結され、リングギヤと車輪および第２のモータ・ジェネレータとが連結されている。さらに、サンギヤには第１のモータ・ジェネレータが連結されている。一方、リングギヤと第２のモータ・ジェネレータとの間の動力伝達経路には、変速機構が設けられている。
【０００４】
上記の公報に記載されたハイブリッド車においては、エンジンまたは第２のモータ・ジェネレータの少なくとも一方の動力が、遊星歯車機構を経由して車輪に伝達される。また、第２のモータ・ジェネレータの動力を車輪に伝達する場合は、要求トルクに基づいて、変速機構をロー状態またはハイ状態に切り換える制御が実行される。なお、動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の駆動装置は、特開２０００−９２６１１号公報（特許文献２）にも記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２５５７８号公報（段落番号００２１ないし段落番号００８８、図１ないし図６）
【特許文献２】
特開２０００−９２６１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開２００２−２２５５７８号公報においては、エンジンを起動させる制御に関する記述がないとともに、そのエンジンの起動時に変速機構をどのように制御するかの記述もなく、エンジンの起動性が低下する恐れがあった。
【０００７】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、第１の動力源に外力を与えて起動する場合に、第１の動力源の起動性が低下することを抑制することのできるハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、変速比を変更可能な変速機が配置されているとともに、この変速機の回転部材と前記車輪とが動力伝達可能に連結されているハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記変速機の回転部材の回転を制限する回転制限手段を有していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、第１の動力源を起動させる場合は、変速機の回転部材の回転が規制されて、その回転部材に連結されている車輪の回転が制限される。
【００１０】
請求項２の発明は、第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、変速比を変更可能な変速機が配置されているとともに、この変速機の回転部材と前記車輪とが動力伝達可能に連結されているハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記変速機の回転部材の回転を制限する制御と、前記第２の動力源の回転を制限する制御とを実行する回転制限手段を有していることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明によれば、第１の動力源を起動させる場合は、変速機の回転部材の回転が規制され、かつ、第２の動力源の回転が規制されて、回転部材および第２の動力源に連結されている車輪の回転が制限される。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記第１の動力源の動力を、前記車輪と回転装置とに分配する動力分配装置が設けられており、前記回転装置の動力を第１の動力源に伝達することにより、前記第１の動力源を起動させる起動手段を、更に有していることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる他に、回転装置の動力が第１の動力源に伝達されて、第１の動力源が起動される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図２は、この発明の一実施形態であるＦ・Ｒ（フロントエンジン・リヤドライブ；エンジン前置き後輪駆動）形式のハイブリッド車（以下、「車両」と略記する）Ｖｅの概略構成図である。図２において、車両Ｖｅは、第１の動力源としてのエンジンを有している。
【００１５】
前記エンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。このエンジン１のクランクシャフト２には、ダンパ機構３を経由してインプットシャフト４が連結されている。また、ケーシング５が設けられており、ケーシング５の内部には、モータ・ジェネレータ６およびモータ・ジェネレータ７が設けられている。このモータ・ジェネレータ７およびモータ・ジェネレータ６としては、電気エネルギを機械エネルギに変換する力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることができる。モータ・ジェネレータ６は、ステータ８およびロータ９を有しており、ステータ８はケーシング５に固定されている。
【００１６】
また、ケーシング５の内部には、動力分配装置１０が設けられている。この動力分配装置１０は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分配装置１０は、中空シャフト１１に形成されたサンギヤ１２と、サンギヤ１２と同心状に配置されたリングギヤ１３と、サンギヤ１２およびリングギヤ１３に噛合するピニオンギヤ１４を保持したキャリヤ１５とを有している。そして、インプットシャフト４とキャリヤ１５とが一体回転するように連結されている。また、インプットシャフト４は中空シャフト１１内に配置され、インプットシャフト４と中空シャフト１１とは相対回転可能である。
【００１７】
一方、前記モータ・ジェネレータ７は、ステータ１７およびロータ１８を有している。ステータ１７はケーシング５に固定されている。また、ケーシング５の内部には、変速機１９が設けられている、この変速機１９は、いわゆる、遊星歯車式変速機構である。すなわち、変速機１９は、同心状に配置されたサンギヤ２０およびリングギヤ２１と、一体回転する大径ピニオンギヤ２２および小径ピニオンギヤ２３と、ショートピニオンギヤ５０と、大径ピニオンギヤ２２および小径ピニオンギヤ２３を一体的に公転可能に保持するキャリヤ２４とを有している。そして、ショートピニオンギヤ５０と、大径ピニオンギヤ２２およびサンギヤ２０およびリングギヤ２１とが噛合されている。
【００１８】
キャリヤ２４にはアウトプットシャフト２５が一体回転するように連結され、インプットシャフト４とアウトプットシャフト２５とが同心状に配置されている。また、アウトプットシャフト２５と、動力分配装置１０のリングギヤ１３とが一体回転するように連結されている。アウトプットシャフト２５の外側には中空シャフト２６が配置されており、アウトプットシャフト２５と中空シャフト２６とは相対回転可能である。この中空シャフト２６とモータ・ジェネレータ７のロータ１８とが一体回転するように連結されている。
【００１９】
さらに、中空シャフト２６とサンギヤ２０とが一体回転するように連結されている。さらにまた、小径ピニオンギヤ２３に噛合するギヤ２８が設けられており、ギヤ２８の回転を許可または規制するブレーキＢ１が設けられている。さらにまた、リングギヤ２１の回転を許可または規制するブレーキＢ２が設けられている。なお、アウトプットシャフト２５と、デファレンシャル２９の入力部材（図示せず）が連結され、デファレンシャル２９の回転部材（図示せず）とドライブシャフト３０とが連結されている。さらに、ドライブシャフト３０には車輪３１が連結されている。このように、エンジン１およびモータ・ジェネレータ７が同じ車輪３１に動力伝達可能に連結され、エンジン１とモータ・ジェネレータ７とが並列に配置されている。
【００２０】
つぎに、車両Ｖｅの制御系統について説明する。電子制御装置３２が設けられており、電子制御装置３２には、エンジン１を起動させる要求、車速、加速要求、制動要求、モータ・ジェネレータ６の回転状態、モータ・ジェネレータ７の回転状態、エンジン回転数などの信号が入力される。電子制御装置３２からは、エンジン１を制御する信号、モータ・ジェネレータ６を制御する信号、モータ・ジェネレータ７を制御する信号、ブレーキＢ１，Ｂ２を制御する信号が出力される。
【００２１】
そして、エンジン１が自律回転している場合、エンジン１の動力（トルク×回転数）は、インプットシャフト４、キャリヤ１５、リングギヤ１３を経由してアウトプットシャフト２５に伝達される。アウトプットシャフト２５のトルクは、デファレンシャル２９、ドライブシャフト３０を経由して車輪３１に伝達されて、駆動力が発生する。エンジン１が自律回転する場合とは、燃料の燃焼により動力を出力し、かつ、外力が与えられることなく、エンジン回転数が所定回転数以上となっている場合を意味する。
【００２２】
また、モータ・ジェネレータ７を電動機として起動させ、モータ・ジェネレータ７のトルクを、変速機１９を経由させて車輪３１に伝達することも可能である。この場合は、選択される走行モードに基づいて、変速機１９の変速比が制御される。この走行モードは、車速、要求トルクなどに基づいて判断される。たとえば、車速が所定車速以下であり、かつ、要求トルクが所定トルク以上である場合は、低速モードが選択される。これに対して、車速が所定車速を越え、かつ、要求トルクが所定トルク未満である場合は、高速モードが選択される。
【００２３】
低速モードが選択された場合は、ブレーキＢ１が解放され、かつ、ブレーキＢ２が係合される。この低速モードが選択され、かつ、モータ・ジェネレータ７のトルクがサンギヤ２０に伝達された場合は、リングギヤ２１が反力要素となり、サンギヤ２０のトルクが、キャリヤ２４およびアウトプットシャフト２５およびデファレンシャル２９を経由して車輪３１に伝達される。ここで、モータ・ジェネレータ７の回転速度が変速機１９により減速される。なお、変速機１９の変速比は大きい、いわゆる「ロー」である。
【００２４】
一方、高速モードが選択された場合は、ブレーキＢ２が解放され、かつ、ブレーキＢ１が係合される。モータ・ジェネレータ７が電動機として駆動され、かつ、高速モードが選択された場合は、ギヤ２８が反力要素となり、サンギヤ２０のトルクが、キャリヤ２４およびアウトプットシャフト２５およびデファレンシャル２９を経由して車輪３１に伝達される。すなわち、モータ・ジェネレータ７の回転速度が変速機１９により減速される。なお、高速モードが選択された場合における変速機１９の変速比は、低速モードが選択された場合における変速機１９の変速比よりも小さい、いわゆる「ハイ」である。
【００２５】
ここで、図２に示すパワートレーンの各回転要素の回転速度および回転方向を、図３の速度線図に基づいて説明する。この図３において、モータ・ジェネレータ６とエンジン１とアウトプットシャフト２５との関係が線分Ａ１で示され、モータ・ジェネレータ７とアウトプットシャフト２５とギヤ２８とリングギヤ２１との関係が、線分Ｌｏおよび線分Ｈｉで示されている。線分Ｌｏが前述したローに対応し、線分Ｈｉが前述したハイに対応する。
【００２６】
具体的には、「ＭＧ１」がモータ・ジェネレータ６の回転速度であり、「ＭＧ２」がモータ・ジェネレータ７の回転速度であり、「ＥＮＧ」がエンジン回転速度であり、「車」がアウトプットシャフト２５の回転速度であり、「Ｂ１」がブレーキＢ１により停止されるギヤ２８の回転速度であり、「Ｂ２」がブレーキＢ２により停止されるリングギヤ２１の回転速度である。
【００２７】
つぎに、車両Ｖｅが停止している際にエンジン１を起動する場合の制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。ステップＳ１において、エンジン１を起動する要求の有無が判断され、このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、エンジン１を起動させる制御と、車輪３１の回転を制限する制御とが実行され（ステップＳ２）、図１の制御ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１で否定的に判断された場合は、そのまま図１の制御ルーチンを終了する。
【００２８】
前記ステップＳ２で実行される起動制御を説明する。この起動制御は、モータ・ジェネレータ６を電動機として駆動し、停止しているエンジン１をモータ・ジェネレータ６の動力でクランキングさせる（回転速度を上昇させる）制御である。エンジン１のクランキングと並行して、燃料噴射制御および点火制御がおこなわれ、エンジン１が自律回転可能になる。また、前記制限制御は、前記起動制御と並行しておこなわれる制御であり、以下に述べるように各種の制限制御を実行可能である。
【００２９】
（第１の制限制御）
この第１の制限制御は、請求項１および請求項３の発明に対応するものであり、第１の制限制御では、ブレーキＢ１，Ｂ２が共に係合される。この第１の制限制御に対応する速度線図の一例が、図４に示されている。ブレーキＢ１，Ｂ２が係合された場合は、線分Ｃ１のように、ギヤ２８およびリングギヤ２１およびアウトプットシャフト２５の回転速度が零となる。そして、モータ・ジェネレータ６の回転速度が正方向に上昇されると、アウトプットシャフト２５が反力要素となって、エンジン回転速度が正方向に上昇する。
【００３０】
このように、第１の制限制御を実行すると、アウトプットシャフト２５に連結されている車輪３１の回転が抑制され、駆動力の増加を抑制することができる。つまり、エンジン１を起動するためにモータ・ジェネレータ６から出力された動力が、車輪３１の駆動力として消費されることを抑制できる。つまり、エンジン１を起動する場合の反力が車輪３１に伝達されることを抑制できる。したがって、エンジン１の起動性の低下を抑制できるとともに、エンジン１の起動時に車両Ｖｅが発進することを防止できる。また、変速機１９のブレーキＢ１，Ｂ２を共に係合させることにより、アウトプットシャフト２５および車輪３１の回転を制限することができる。このため、アウトプットシャフト２５および車輪３１の回転を制限するために、新たな機構、例えばブレーキなどを設けずに済み、装置の大型化および製造コストの上昇を抑制できる。
【００３１】
（第２の制限制御）
この第２の制限制御は、請求項２の発明および請求項３の発明に対応する制御であり、第２の制限制御においては、ブレーキＢ１またはブレーキＢ２のいずれか一方が係合され、かつ、モータ・ジェネレータ７の回転が規制される。この第２の制限制御の作用も、図４の速度線図で表される。このモータ・ジェネレータ７の回転を規制する場合は、公知の電気制動法を用いればよい。電気制動法としては、直流制動法、単相制動法、逆相制動法、自己励磁制動法などがあり、モータ・ジェネレータ７の種類や特性に応じて、いずれかの制動法を選択することが可能である。この第２の制限制御を実行した場合も、エンジン１の起動時に、アウトプットシャフト２５および車輪３１の回転を抑制することができるため、第１の制限制御と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
なお、第１の制限制御と第２の制限制御とを比較した場合、第１の制限制御の方が、モータ・ジェネレータ７の回転を規制する制御（静止制御）を実行せずに済む分、第２の制限制御と比べて、フェールセーフの観点から制御の信頼性が高い。その理由は、第１の制限制御においては、モータ・ジェネレータ７が誤回転しようとした場合でも、モータ・ジェネレータ７の回転トルクがアウトプットシャフト２５に伝達されることを、ブレーキＢ１，Ｂ２により確実に防止できるからである。
【００３３】
（第３の制限制御）
この第３の制御例は、請求項２の発明および請求項３の発明に対応する制御であり、第３の制限制御においては、ブレーキＢ１およびブレーキＢ２が共に係合され、かつ、モータ・ジェネレータ７の回転が規制される。この第３の制限制御の作用も、図４の速度線図で表される。この第３の制限制御を実行した場合も、エンジン１の起動時に、アウトプットシャフト２５および車輪３１の回転を抑制することができるため、第１の制限制御と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、第３の制限制御においては、アウトプットシャフト２５の回転を３つの要素、つまり、ブレーキＢ１，Ｂ２およびモータ・ジェネレータ７で規制している。このため、ブレーキＢ１またはブレーキＢ２のいずれか一方を係合できないフェールが生じた場合、またはモータ・ジェネレータ７の回転を規制できないフェールが生じた場合でも、モータ・ジェネレータ７のトルクがアウトプットシャフト２５に伝達されることを防止できる。したがって、フェールセーフの観点から制御の信頼性が高い。
【００３５】
ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１およびステップＳ２が、この発明の回転制限手段および起動手段に相当する。また、図２に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、エンジン１が、この発明の第１の動力源に相当し、モータ・ジェネレータ７が、この発明の第２の動力源に相当し、キャリヤ２４が、この発明の変速機の回転部材に相当し、モータ・ジェネレータ６が、この発明の回転装置に相当し、モータ・ジェネレータ６からエンジン１に伝達される動力が、この発明の第１の動力源に与えられる外力に相当する。
【００３６】
なお、図２のパワートレーンにおいては、変速機として遊星歯車式変速機が用いられているが、選択歯車式変速機を有する車両においても、図１の制御例を実行可能である。また、エンジンおよびモータ・ジェネレータの回転軸線が、車両の幅方向に配置されたＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）形式の車両においても、図１の制御例を実行可能である。また、この実施例に開示された特徴的な構成を記載すれば以下のとおりである。すなわち、第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、複数の摩擦係合装置の係合・解放により変速比を変更可能な変速機が配置されているとともに、この変速機の回転部材と前記車輪とが動力伝達可能に連結されているハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記複数の摩擦係合装置を係合させて変速機の回転部材の回転を制限する回転制限手段を有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００３７】
また、第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、複数の摩擦係合装置の係合・解放により変速比を変更可能な変速機が配置されているとともに、この変速機の回転部材と前記車輪とが動力伝達可能に連結されているハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記複数の摩擦係合装置を係合させて変速機の回転部材の回転を制限する制御と、前記第２の動力源の回転を制限する制御とを実行する回転制限手段を有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００３８】
さらに、第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、変速比を変更可能な変速機が配置されているハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記変速機を制御することにより前記車輪の回転を制限する回転制限手段を有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００３９】
さらにまた、第１の動力源の動力および第２の動力源の動力を車輪に伝達することが可能に構成され、前記第２の動力源から前記車輪に至る動力の伝達経路に、変速比を変更可能な変速機が配置されているハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力源に外力を与えてこの第１の動力源を起動させる場合に、前記変速機および前記第２の動力源を制御することにより、前記車輪の回転を制限する制御とを実行する回転制限手段を有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。なお、特許請求の範囲に記載された回転制限手段を、回転制限器または回転制限用コントローラと読み替え、起動手段を、起動器または起動用コントローラと読み替えることも可能である。さらに、特許請求の範囲に記載された回転制限手段を、回転制限ステップと読み替え、ハイブリッド車の駆動装置をハイブリッド車の駆動方法と読み替えることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、第１の動力源を起動させる場合は、変速機の回転部材の回転を規制することができ、回転部材に連結されている車輪の回転を制限できる。したがって、第１の動力源に与える外力が車輪の駆動力として消費されることを抑制でき、第１の動力源の起動性の低下を抑制できる。
【００４１】
請求項２の発明によれば、第１の動力源を起動させる場合は、変速機の回転部材および第２の動力源が回転することを規制でき、回転部材および第２の動力源に連結されている車輪の回転を制限できる。したがって、第１の動力源に与える外力が車輪の駆動力として消費されることを抑制でき、第１の動力源の起動性の低下を抑制できる。
【００４２】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明と同様の効果を得ることができる他に、回転装置の動力を第１の動力源に伝達すると、第１の動力源を起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】この発明を適用したハイブリッド車のパワートレーンおよび御系統を示す概念図である。
【図３】図２に示すハイブリッド車のパワートレーンの状態を示す速度線図である。
【図４】図２に示すハイブリッド車のパワートレーンの状態を示す速度線図である。
【符号の説明】
１…エンジン、  ６，７…モータ・ジェネレータ、  １０…動力分配装置、
１９…変速機、  ２４…キャリヤ、  ３１…車輪。
【図１】
2004255901.tif 000003
【図２】
2004255901.tif 000004
【図３】
2004255901.tif 000005
【図４】
2004255901.tif 000006