(57)【要約】【課題】モータジェネレータの小型化を図りながら、モータジェネレータによる変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供すること。【解決手段】エンジンとモータジェネレータと遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両において、遊星歯車を、複数配置し、複数の遊星歯車１８，１９は、何れも同軸上に少なくとも入出力軸を３軸有し、３軸は、エンジン１１、モータジェネレータ１２、変速機である自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３のうち何れかと接続する機構であって、モータジェネレータ１２は、出力軸上にドッグクラッチ３３を有し、該ドッグクラッチ３３は、遊星歯車１８，１９の３軸のうち、モータジェネレータ１２と接続する軸を切換変更するようにした。【選択図】        図１
2004210116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の駆動源と第２の駆動源と遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両において、
前記遊星歯車を、複数配置し、
前記複数の遊星歯車は、何れも同軸上に少なくとも入出力軸を３軸有し、前記３軸は、前記第１の駆動源、前記第２の駆動源、前記変速機の車両駆動軸のうち何れかと接続する機構であって、
前記第２の駆動源は、出力軸上に切換装置を有し、
前記切換装置は、前記遊星歯車の前記３軸のうち、前記モータジェネレータと接続する軸を切換変更することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記第１の駆動源は、エンジンであり、
前記第２の駆動源は、モータジェネレータであり、
前記変速機は、平行に配される少なくとも２軸上にギア比の異なる複数の変速段を有する変速機であって、前記変速機の一方の軸は前記エンジンと接続し、前記変速機の他方の軸は車両駆動軸と接続し、締結装置を締結させることにより、前記エンジンの駆動力を前記締結装置によって選択された変速段を介して車両駆動軸に伝達し、
前記複数の遊星歯車は、何れも前記変速機の前記エンジンと接続する軸と同軸上に配置し、
前記モータジェネレータは、前記変速機の前記エンジンと接続する軸と平行な軸に配置したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の何れか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記遊星歯車の前記３軸のうち、前記モータジェネレータと接続する軸の回転数をゼロにする制動装置を有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のハイブリット車両の駆動装置において、
前記複数の遊星歯車のうち、第１の遊星歯車の前記変速機の車両駆動軸と接続する軸とのギア比と、第２の遊星歯車の前記変速機の車両駆動軸と接続する軸とのギア比と、が異なる設定であることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項５】
請求項３に記載のハイブリット車両の駆動装置において、
前記遊星歯車のうち、第１の遊星歯車の前記エンジンもしくは前記モータジェネレータと接続する軸と、第２の遊星歯車の前記エンジンもしくは前記モータジェネレータと接続する軸とが異なることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項６】
請求項３に記載のハイブリット車両の駆動装置において、
前記締結装置によって選択された変速段に応じて、前記モータジェネレータの接続する遊星歯車を変更することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項７】
請求項３に記載のハイブリット車両の駆動装置において、
前記締結装置によって選択される変速段を変更する際に、前記変更する変速段に応じて、前記モータジェネレータの接続する遊星歯車を変更することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項８】
請求項３に記載のハイブリット車両の駆動装置において、
前記締結装置は、多板クラッチであることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載のハイブリット車両の駆動装置において、
変速段を選択する前記締結装置が全て解放の状態において、
前記エンジンの駆動力を、前記遊星歯車の何れかを介して前記車両駆動軸に伝達させる際に、前記モータジェネレータの回転変化率に応じて前記多板クラッチの締結圧を制御する変速時協調制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１０】
請求項３に記載のハイブリット車両の駆動装置において、
前記締結装置，前記切換装置および前記制動装置は、噛合い歯車であることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータジェネレータ等による少なくとも２つの駆動源と遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両の駆動装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低公害性と航続距離、およびエネルギ供給のインフラ等の要求から、エンジンとモータジェネレータを組合せて搭載したハイブリッド車両（ＨＥＶ）の実用化が進められている。
このＨＥＶのシステム構成のうち、既存の手動変速機（以下、ＭＴ）の変速動作を自動化した自動ＭＴをベースにしたＨＥＶシステムが考えられている。
【０００３】
しかし、自動ＭＴの課題は、変速中のトルク中断に起因する変速ショックである。そこで、ＨＥＶ機能を実現するモータジェネレータを用いて変速ショックを低減するシステムがある。例えば、モータジェネレータを自動ＭＴに組込み、変速時にエンジンの駆動力が中断したときにモータジェネレータでアシストすることにより変速ショックを低減することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６２４０９号公報（第２頁、図２）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、下記に列挙するような解決課題があった。
【０００６】
（課題１：大きいモータジェネレータが必要）
１つのみの遊星歯車を用いるものであるため、設計自由度が低く、各変速段の変速ショックをほぼ同等に低減させるためには、モータジェネレータのトルクもしくは回転数の設計が厳しくなり、結果として、モータジェネレータの出力を大きくせざるを得ない。
【０００７】
（課題２：システム長が延びる可能性がある）
モータジェネレータの軸上に遊星歯車と２段の出力段が配置されるため、システムの大きさが軸長方向に大きくなり、車両への搭載性が悪化する。
【０００８】
（課題３：リングギア入力であるため、動力循環が生じる）
遊星歯車において、エンジン駆動力がリングギアに、モータジェネレータ駆動力がサンギアに入力し、キャリア軸が出力となる構成であるため、変速機の何れかの固定ギアで走行する場合、エンジンの駆動力が一部循環する動力循環状態となる。そのため、エンジン走行時のモータジェネレータによる発電およびアシストの効率が低下する。
【０００９】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、モータジェネレータの小型化を図りながら、モータジェネレータによる変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択することができる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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、第１の駆動源と第２の駆動源と遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両において、
前記遊星歯車を、複数配置し、
前記複数の遊星歯車は、何れも同軸上に少なくとも入出力軸を３軸有し、前記３軸は、前記第１の駆動源、前記第２の駆動源、前記変速機の車両駆動軸のうち何れかと接続する機構であって、
前記第２の駆動源は、出力軸上に切換装置を有し、
前記切換装置は、前記遊星歯車の前記３軸のうち、前記モータジェネレータと接続する軸を切換変更する手段とした。
【００１１】
ここで、「第１の駆動源」と「第２の駆動源」とは、例えば、第１の駆動源はエンジンで、第２の駆動源はモータジェネレータというように、エンジンやモータの組み合わせ駆動源をいう。
【００１２】
「複数の変速段を有する変速機」とは、例えば、平行に配される少なくとも２軸上にギア比の異なる複数の変速段を有する変速機等をいう。
【００１３】
【発明の効果】
よって、本発明にあっては、例えば、変速時に中断されたエンジン駆動力を補うようにモータジェネレータから駆動力を入力する際、その時に必要な駆動力に応じて複数の遊星歯車から切換装置により選択して駆動力を入力することができるというように、モータジェネレータが幅広い駆動力範囲を有する必要が無くなる。この結果、モータジェネレータの小型化を図りながら、モータジェネレータによる変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は本発明第１実施例によるハイブリッド車両の駆動装置のシステム構成を示す図である。
エンジン１１（第１の駆動源）は、内燃機関などの原動機であり、駆動力を発生する。
モータジェネレータ１２（第２の駆動源）は、電動機兼発電機であり、発電，力行が可能である。前記モータジェネレータ１２の制御装置３６は、インバータなどである。前記制御装置３６は、エナジーストレージ装置３７を備え、モータジェネレータ１２への電力供給，充電受入などを行う。前記エナジーストレージ装置３７とは、一般的にバッテリやキャパシタである。
【００１６】
車両駆動軸１３は、駆動力をデファレンシャルギア１４に伝達する軸であり、デファレンシャルギア１４を通過した駆動力は駆動輪１５に伝えられ、車両は走行する。
【００１７】
クラッチ１６は、エンジン１１の駆動力を摩擦力により伝達もしくは中断する装置であり、滑らすことにより伝達率を変化させることができる。その制御はクラッチアクチュエータ４５で行う。
【００１８】
変速機である自動マニュアルトランスミッション（以下、「自動ＭＴ」という。）１７は、平行２軸構成であり、一方の軸はクラッチ１６を介してエンジン１１と接続し、他方は車両駆動軸１３に接続する。
自動ＭＴ１７は、ギア比の異なる複数の変速段２１，２２，２３，２４を有している。ここでは、変速段２１，２２，２３，２４は前進用の変速段であり、後進用は図示していない。
【００１９】
カウンターシャフト５０は、固定軸であり、カウンターシャフト５０上にはギア２５，２６およびドッグクラッチ３１が配置されている。
【００２０】
自動ＭＴ１７は、ドッグクラッチ３０（締結装置），ドッグクラッチ３１（制動装置），ドッグクラッチ３２（締結装置）を有し、このドッグクラッチ３０，３１，３２を近接するギアに締結させることによりエンジン１１の駆動力を車両駆動軸１３に伝達することができる。
【００２１】
各ドッグクラッチ３０，３１，３２は、それぞれドッグクラッチアクチュエータ４０，４１，４２により締結、中立状態に制御される。
例えば、ドッグクラッチ３０の場合、図２（ａ）が中立状態であり、図２（ｂ）が変速段２２への締結状態であり、図２（ｃ）が変速段２１への締結状態である。
【００２２】
ワンウェイクラッチ２０は、自動ＭＴ１７のエンジン１１に接続する軸がエンジン１１の回転方向と逆方向に回転することを制限する装置である。モータジェネレータ１２のみで走行する場合にワンウェイクラッチ２０を作動させ、遊星歯車１８もしくは遊星歯車１９のキャリア軸に反力を発生させることにより、遊星歯車１８もしくは遊星歯車１９は固定ギアとなり、モータジェネレータ１２の駆動力を増幅させて車両駆動軸１３に伝達することが可能となる。
【００２３】
遊星歯車１８（第１の遊星歯車）および遊星歯車１９（第２の遊星歯車）は、３つの軸から構成され、それぞれ中心からサンギア軸、キャリア軸、リングギア軸と称する。
遊星歯車１８のサンギア軸は、ギア２５およびギア２７と、キャリア軸はエンジン１１と、リングギア軸は変速段２２を介して車両駆動軸１３と接続している。遊星歯車１９のサンギア軸は、ギア２６およびギア２８と、キャリア軸はエンジン１１と、リングギア軸は変速段２３を介して車両駆動軸１３と接続している。
【００２４】
モータジェネレータ１２の入出力軸上には、ギア２７とギア２８とドッグクラッチ３３（切換装置）が存在している。ドッグクラッチ３３をギア２７に接続すると、モータジェネレータ１２は遊星歯車１８のサンギアに接続し、ドッグクラッチ３３をギア２８に接続すると、モータジェネレータ１２は遊星歯車１９のサンギアに接続する。ドッグクラッチ３３が中立状態のとき、モータジェネレータ１２は中立状態となるため、発電やアシストの必要ない場合では、モータジェネレータ１２の連れ回りによる損失を低減できる。
【００２５】
エンジン入力軸回転数検出装置３４と車両駆動軸回転数検出装置３５は自動ＭＴ１７の入出力軸の回転数を検出する。
【００２６】
車両制御装置３８は運転者の意図および車両速度などからエンジン出力指令、モータジェネレータ発電・アシスト・回生指令、変速指令などを発する。
【００２７】
図示していないが、エンジン１１はスタータを有している。モータジェネレータ１２により走行中に押し掛けすることも可能である。
【００２８】
また、車両が停止した状態において、エンジン１１の駆動力を車両駆動軸１３に伝達可能である。
【００２９】
ドッグクラッチ３３をギア２７もしくはギア２８と締結状態とし、モータジェネレータ１２を速度制御することにより、エンジン１１の駆動力を遊星歯車１８もしくは遊星歯車１９を介して車両駆動軸１３に伝達させることが可能である。さらに、出力段である変速段２２もしくは変速段２３の回転数をある程度の低速まで、前後進ともに無段に制御することが可能である。
【００３０】
次に、作用を説明する。
【００３１】
［変速段］
変速段２１および変速段２４は、平歯車対であり、エンジン１１の出力軸上に配された入力ギアの回動は、それぞれドッグクラッチ３０およびドッグクラッチ３２によって制限される。これらのギア比をＲ２１およびＲ２４とする。つまり、ドッグクラッチ３０を変速段２１に締結すると、エンジン１１の駆動力は変速段２１を介して車両駆動軸１３へ伝達される。
【００３２】
変速段２２および変速段２３は、それぞれ遊星歯車１８および遊星歯車１９と接続している。変速段２２の場合、ドッグクラッチ３０を締結させることにより、固定ギア比となる。同時に、遊星歯車１８の３つの軸の回転数はエンジン１１と同じ回転数となる。エンジン１１の駆動力はドッグクラッチ３０より変速段２２を介して車両駆動軸１３へ伝達する。変速段２３も同様である。これらのギア比をＲ２２およびＲ２３とする。
【００３３】
ギア２５とギア２６は、カウンターシャフト５０と締結することにより、遊星歯車１８および遊星歯車１９を固定ギアとして機能させることができる。ドッグクラッチ３１がギア２５と締結した場合、遊星歯車１８のサンギアの回転が機械的に固定されるため、従来の遊星歯車を用いた自動変速機のように固定の変速段となる。そのギア比は、遊星歯車１８のサンギアとリングギアの歯数比をＫとすると、エンジン１１の回転数ωｅと車両駆動軸１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｋ×Ｒ２２                            ．．．（１）
となる。同様に、ドッグクラッチ３１がギア２６と締結した場合、遊星歯車１９は固定の変速段となり、そのギア比は、遊星歯車１９のサンギアとリングギアの歯数比をＬとすると、エンジン１１の回転数ωｅと車両駆動軸１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｌ×Ｒ２３                            ．．．（２）
となる。
【００３４】
以上より、第１実施例のシステムでは、変速段がＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｋ×Ｒ２２、Ｋ×Ｒ２３の計６段存在する。そして、ギア比の大きさをローギアからハイギアの順で並べると、Ｒ２１＞Ｒ２２＞Ｋ×Ｒ２２＞Ｒ２３＞Ｒ２４＞Ｋ×Ｒ２３となる。
【００３５】
このため、変速ショック低減や発進性能向上のために用いる遊星歯車で２種類のギア段を実現するため、既存のＦＦ用６速自動ＭＴと同等の全長とすることが可能である。
【００３６】
［システムの特長］
図１の構成におけるシステムの主な４つの特長（▲１▼モータ走行が可能である。▲２▼発電，アシストが自在である。▲３▼回生制動が可能である。▲４▼変速ショックの低減が可能である。）を以下に説明する。
【００３７】
▲１▼第１にモータ走行が可能である。
ワンウェイクラッチ２０を作動させ、ドッグクラッチ３３をギア２７に締結し、遊星歯車１８を固定ギアとし、モータジェネレータ１２の駆動力をギア２７および変速段２２を介して車両駆動軸１３に伝達する。
遊星歯車の各要素（リングギア、サンギア、キャリア）の回転数およびトルクの関係式は、
ωキャリア＝（１−Ｋ）×ωサン＋Ｋ×ωリング            ．．．（３）
Ｔキャリア＝Ｔサン／（１−Ｋ）＝Ｔリング／Ｋ            ．．．（４）
であるため、モータジェネレータ１２のトルクＴＭＧ１２と、車両駆動軸１３へのトルクＴｏｕｔとの関係は、
Ｔｏｕｔ＝｛（Ｋ×Ｒ２２）／（１−Ｋ）｝・ＴＭＧ１２    ．．．（５）
となる。遊星歯車１８の成立条件は、Ｋ＜０．７程度であるため、式（３）の分母は１以下となり、ギア２６のギア比はＲ２６よりも大きなギア比となる。
同様にドッグクラッチ３３をギア２８に締結し、遊星歯車１９を固定ギアとしてモータジェネレータ１２の駆動力をギア２８および変速段２３を介して車両駆動軸１３に伝達することも可能である。その場合、
Ｔｏｕｔ＝｛（Ｌ×Ｒ２３）／（１−Ｌ）｝・ＴＭＧ１２    ．．．（６）
となる。遊星歯車の歯数比Ｌと歯数比Ｋがほぼ等しい場合では、Ｒ２２＞Ｒ２３の関係から、式（５）のほうがギア比が大きく、よりローギアとなるため、低速高負荷状況では、式（５）の状態とし、高速低負荷状況では式（６）の状態とすることで広い範囲でモータ走行が可能となる。
【００３８】
▲２▼第２に発電、アシストが自在である。
自動ＭＴ１７の選択されたギア比をＲｎ、エンジン１１の回転数ＮＥＮＧ１１およびトルクＴＥＮＧ１１を用いるとトルクの関係は、
Ｔｏｕｔ＝Ｒｎ×ＴＥＮＧ１１＋｛（Ｋ×Ｒ２２−Ｒｎ）／（１−Ｋ）｝・ＴＭＧ１２．．．（７）
Ｔｏｕｔ＝Ｒｎ×ＴＥＮＧ１１＋｛（Ｌ×Ｒ２３−Ｒｎ）／（１−Ｌ）｝・ＴＭＧ１２．．．（８）
となる。
ギア２５が固定されている場合は、式（８）によるアシスト方式のみ、ギア２６が固定されている場合は、式（７）によるアシスト方式のみとなるが、それ以外の状態ではより効率が良くなるアシスト方式を選択する。
【００３９】
▲３▼第３に回生制動が可能である。
上記のアシスト同様に回生も可能である。
自動ＭＴ１７の選択されたギア比をＲｎ、エンジン１１の回転数ＮＥＮＧ１１およびトルクＴＥＮＧ１１を用いると回生トルクの関係は、
ＴＭＧ１２＝｛（１−Ｋ）／（Ｋ×Ｒ２２−Ｒｎ）｝・Ｔｏｕｔ    ．．．（９）
ＴＭＧ１２＝｛（１−Ｌ）／（Ｌ×Ｒ２３−Ｒｎ）｝・Ｔｏｕｔ    ．．．（１０）
となる。ギア２５が固定されている場合は、式（１０）による回生方式のみ、ギア２６が固定されている場合は、式（９）による回生方式のみとなるが、それ以外の状態ではより効率が良くなる回生方式を選択する。
【００４０】
▲４▼第４に変速ショックの低減が可能である。
本システムの変速ショック低減制御は大きく２種類ある。低速ギア間は遊星歯車１８を活用してモータジェネレータ１２の制御でエンジン１１のトルクをバイパスさせるトルクバイパス制御による変速ショック低減制御を行い、高速ギア間は遊星歯車１９を活用してモータジェネレータ１２の制御でエンジン１１のトルクをバイパスさせるトルクバイパス制御による変速ショック低減制御を行う。ギア段に応じて、モータジェネレータ１２の接続する遊星歯車を切換えることにより、モータジェネレータ１２の運転領域が狭くでき、モータジェネレータ１２を小型化できる。次に、本システムの変速ショック低減制御の要であるトルクバイパス制御について説明する。
【００４１】
［変速制御例１］
図３は第１実施例装置での変速制御１を示すフローチャートである。ここでは、Ｒ２２からＫ×Ｒ２２へ変速する場合を説明する。つまり、変速段２２に締結しているドッグクラッチ３０を解放し、ドッグクラッチ３１をギア２５に締結させる動作である。モータジェネレータ１２の最大出力がエンジン出力に対して十分に大きい場合は、この制御方式を用いる。
【００４２】
ステップ２０１の変速開始指令に対し、ステップ２０２でモータジェネレータ１２のトルクを増加させる。ステップ２０３では、ドッグクラッチ３０の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２のトルクを制御する。
モータジェネレータ１２の目標トルクは、
ｔＴＭＧ１２＝（１−Ｋ）×ＴＥＮＧ１１                ．．．（１１）
に慣性を考慮して加えたものである。
【００４３】
このとき、エンジン１１のトルクは、遊星歯車１８のキャリアに入力し、リングギアを経由し、変速段２２を介して車両駆動軸１３に伝達するため、車両駆動力は、
Ｔｏｕｔ＝Ｋ×Ｒ２２×ＴＥＮＧ１１                    ．．．（１２）
に慣性を考慮して加えたものである。
【００４４】
モータジェネレータ１２のトルクが式（１１）となると、ドッグクラッチ３０に入力するエンジン１１のトルクがゼロ程度となるため、ステップ２０４に移行して、ドッグクラッチ３０を解放する。
【００４５】
ドッグクラッチ３０を解放後、ステップ２０５に移行してモータジェネレータ１２を回転数制御する。ドッグクラッチは回転数が一致しないと締結できないため、ギア２５の回転数をゼロとするように制御する。このときのモータジェネレータ１２の目標値は、
ｔＮＭＧ１２＝０                                  ．．．（１３）
である。ステップ２０６のようにギア２５の回転数とドッグクラッチ３１の回転数が一致したとき、ステップ２０７でドッグクラッチ３１をギア２５に締結する。
【００４６】
その後、ステップ２０８でモータジェネレータのトルクを減少させ、モータジェネレータ１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ２０９の変速終了となる。
【００４７】
本制御方式をエンジン１１のトルクが遊星歯車１８に分岐されて伝達する形態であるため、トルクバイパス制御と称する。本制御方式ではドッグクラッチ解放時でもエンジン１１のトルクを遊星歯車１８を介して車両駆動軸１３に伝達することが可能であるため、既存自動ＭＴのような変速時のトルク中断を回避でき、ショックの少ない変速が可能である。
同様に、遊星歯車１９を用いて変速ショックを抑制した変速が可能である。
【００４８】
遊星歯車１８を用いてトルクバイパス制御を行うか、遊星歯車１９を用いてトルクバイパス制御を行うかは変速するギア比によって選択する。
一般に同期モータなどは回転数が高いほどトルクが小さくなる。トルクバイパス制御ではドッグクラッチを解放するためにモータジェネレータは式（１１）のトルクが必要である。そのため、小型なモータジェネレータでは回転数が高い場合、式（１１）のトルクが発生できない。そこで、モータジェネレータの回転数があまり高くならないように、変速時に接続する遊星歯車を選択する。
【００４９】
本構成ではＲ２１〜Ｒ２２、Ｒ２２〜Ｋ×Ｒ２２、Ｋ×Ｒ２２〜Ｒ２３変速では、遊星歯車１８を用い、Ｒ２３〜Ｒ２４、Ｒ２４〜Ｋ×Ｒ２４変速では、遊星歯車１９を用いることにより、モータジェネレータ１２に要求する出力を小さくすることができる。
【００５０】
［変速制御動作］
図４は第１実施例装置での変速制御例１における各要素の動作イメージである。エンジン１１のトルクは一定としてＲ２２からＫ×Ｒ２２へ変速する。はじめに、モータジェネレータ１２をトルク制御し、ドッグクラッチ３０への入力トルクを減少させる。このとき、車両駆動軸１３へ伝達するエンジン１１トルクは徐々に減少し、ドッグクラッチ３０への入力トルクがゼロになると、車両駆動軸１３のトルクは式（１２）で表されるトルクとなる。ドッグクラッチ３０解放後、モータジェネレータ１２は速度制御となる。目標値は式（１３）である。モータジェネレータ１２の速度制御により、遊星歯車１８のサンギアに接続するギア２５の回転数がゼロとなったとき、ドッグクラッチ３１をギア２５に締結する。その後、モータジェネレータ１２のトルクを減少させることにより、ギア２５に反力が発生して、遊星歯車１８は固定ギアとして機能し、エンジン１１のトルクをＫ×Ｒ２２倍して車両駆動軸１３へ伝達する。以上が変速動作のイメージである。
ここでは静的な関係のみを示している。実際には慣性の影響を考慮するため、変速制御中の挙動は図４と若干異なることが容易に想像できる。
【００５１】
［変速制御例２］
次に、モータジェネレータが比較的小さい場合の変速制御について述べる。
図５は本発明第１実施例の変速制御例２である。ここでは、Ｒ２２からＫ×Ｒ２２へ変速する場合を説明する。つまり、変速段２２に締結しているドッグクラッチ３０を解放し、ドッグクラッチ３１をギア２５に締結させる動作である。
【００５２】
ステップ２１１の変速開始指令に対し、ステップ２１２でモータジェネレータ１２のトルクを増加させるとともに、エンジン１１のトルクを減少させる。エンジン１１のトルクを減少させることにより、式（１１）の値が小さくなり、トルクの小さいモータジェネレータでも遊星歯車でのトルクバランスを保つことができ、トルクバイパス制御が成立する。
【００５３】
ステップ２１３では、ドッグクラッチ３０の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２およびエンジン１１のトルクを制御する。ドッグクラッチ３０の入力トルクがゼロ程度のとき、ステップ２１４に移行して、ドッグクラッチ３０を解放する。
【００５４】
ドッグクラッチ３２を解放後、ステップ２１５に移行してモータジェネレータ１２を回転数制御する。ギア２５の回転数をゼロとなるように制御する。このとき、エンジン１１の出力を調整しながら、モータジェネレータ１２の速度制御を行うように互いに協調制御することにより駆動力を中断することなく変速することができる。
【００５５】
ステップ２１６のようにギア２５の回転数がゼロとなったとき、ステップ２１７でドッグクラッチ３１をギア２５に締結する。
【００５６】
その後、ステップ２１８でエンジン１１のトルクを増加させ、モータジェネレータ１２のトルクを減少させると、エンジン１１のトルクは徐々に固定ギアとなった遊星歯車１８を介して車両駆動軸１３に伝達される。モータジェネレータ１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ２１９の変速終了となる。
【００５７】
本方式では変速性能は劣るが、変速時間を短縮化することにより、違和感の少ない変速をより小さいモータジェネレータで実現可能である。
【００５８】
次に、効果を説明する。
第１実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５９】
（１）  エンジンとモータジェネレータと遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両において、遊星歯車を、複数配置し、複数の遊星歯車１８，１９は、何れも同軸上に少なくとも入出力軸を３軸有し、３軸は、エンジン１１、モータジェネレータ１２、変速機である自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３のうち何れかと接続する機構であって、モータジェネレータ１２は、出力軸上にドッグクラッチ３３を有し、該ドッグクラッチ３３は、遊星歯車１８，１９の３軸のうち、モータジェネレータ１２と接続する軸を切換変更するようにしたため、モータジェネレータ１２の小型化を図りながら、モータジェネレータ１２による変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択することができる。
【００６０】
（２）  第１の駆動源は、エンジン１１であり、第２の駆動源は、モータジェネレータ１２であり、自動ＭＴ１７は、平行に配される少なくとも２軸上にギア比の異なる複数の変速段２１，２２，２３，２４を有する変速機であって、自動ＭＴ１７の一方の軸はエンジン１１と接続し、自動ＭＴ１７の他方の軸は車両駆動軸１３と接続し、ドッグクラッチ３０，３２を締結させることにより、エンジン１１の駆動力をドッグクラッチ３０，３２によって選択された変速段を介して車両駆動軸１３に伝達し、遊星歯車１７，１８は、何れも自動ＭＴ１７のエンジン１１と接続する軸と同軸上に配置し、モータジェネレータ１２は、自動ＭＴ１７のエンジン１１と接続する軸と平行な軸に配置したため、モータジェネレータ軸上に遊星歯車と２段の出力段が配される従来技術と比較し、システムの軸方向長さが短くなり、コンパクトで車両搭載性の良いシステムを提案できる。
【００６１】
（３）  遊星歯車１８，１９の３軸のうち、モータジェネレータ１２と接続する軸の回転数をゼロにするドッグクラッチ３１を有するため、遊星歯車１８，１９にて固定ギア比を２種類実現でき、コンパクトなシステムを提案できる。
【００６２】
（４）  遊星歯車１８，１９のうち、第１の遊星歯車１８の自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３と接続する軸とのギア比と、第２の遊星歯車１９の自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３と接続する軸とのギア比と、が異なる設定としたため、ギア比の設計に関して、自由度が高く、モータジェネレータ１２の運転領域を狭くでき、より小さなモータジェネレータ出力でショック低減可能なシステムを提案できる。
【００６３】
（５）  ドッグクラッチ３０，３１，３２によって選択された変速段に応じて、モータジェネレータ１２の接続する遊星歯車を遊星歯車１８と遊星歯車１９の何れかに変更するようにしたため、少なくとも使用頻度が高いハイギア（６速の場合には、４速，５速，６速を指す）領域において、動力循環を回避でき、モータジェネレータ１２によるアシストや発電を運転状態に応じて効率の良い状態で実現できる。
【００６４】
（６）  ドッグクラッチ３０，３１，３２によって選択される変速段を変更する際に、変更する変速段に応じて、モータジェネレータ１２の接続する遊星歯車を遊星歯車１８と遊星歯車１９の何れかに変更するようにしたため、モータジェネレータ１２の運転領域を狭めることができ、よりモータジェネレータ１２の特性に適した動作点でショック低減制御を行うことができる。
【００６５】
（７）  締結装置，切換装置および制動装置として、ドッグクラッチ３０，３１，３２，３３（噛合い歯車）を採用したため、締結時のエネルギ消費が無く、効率の良いシステムを提案することができる。
【００６６】
（第２実施例）
第２実施例は、遊星歯車の入出力関係出力トルクと入力トルクの関係は異なることを利用して、変速段の比率（変速前のギア比と変速後のギア比の比率）に応じながら、実用での動力循環による損失量を小さくしながら、ショックも低減可能な配置とする例である。
【００６７】
まず、構成を説明する。
図６は本発明第２実施例によるハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【００６８】
エンジン１１１は、内燃機関などの原動機であり、駆動力を発生する。モータジェネレータ１１２は、電動機兼発電機であり、発電，力行が可能である。車両駆動軸１１３は、駆動力をデファレンシャルギア１４に伝達する軸であり、デファレンシャルギア１１４を通過した駆動力は駆動輪１１５に伝えられ、車両は走行する。
【００６９】
クラッチ１１６は、エンジン１１１の駆動力を摩擦力により伝達もしくは中断する装置であり、滑らすことにより伝達率を変化させることができる。
自動ＭＴ１１７は平行２軸構成であり、一方の軸はクラッチ１１６を介してエンジン１１１と接続し、他方は車両駆動軸１１３に接続する。
【００７０】
自動ＭＴ１１７は、ギア比の異なる複数の変速段１２１，１２２，１２３，１２４を有している。ここでは、変速段１２１，１２２，１２３，１２４は、前進用の変速段であり、後進用は図示していない。
【００７１】
また、カウンターシャフト１５０は固定軸であり、カウンターシャフト１５０上にはギア１２５、１２６およびドッグクラッチ１３１が配されている。
【００７２】
また、自動ＭＴ１１７は、締結装置であるドッグクラッチ１３０，１３１，１３２を有し、このドッグクラッチ１３０，１３１，１３２を近接するギアに締結させることにより、エンジン１１１の駆動力を車両駆動軸１１３に伝達することができる。これらのドッグクラッチ１３０，１３１，１３２は、各々アクチュエータを有し、それらにより中立および締結状態を実現する。
【００７３】
ワンウェイクラッチ１２０は、自動ＭＴ１１７のエンジン１１１に接続する軸がエンジン１１１の回転方向と逆方向に回転することを制限する装置である。モータジェネレータ１１２のみで走行する場合にワンウェイクラッチ１２０を作動させ、遊星歯車１１８もしくは遊星歯車１１９のキャリア軸に反力を発生させることにより、遊星歯車１１８もしくは遊星歯車１１９は固定ギアとなり、モータジェネレータ１１２の駆動力を増幅させて車両駆動軸１１３に伝達することが可能となる。
【００７４】
遊星歯車１１８および遊星歯車１１９は、３つの軸から構成され、それぞれ中心からサンギア軸、キャリア軸、リングギア軸と称する。
遊星歯車１１８のサンギア軸はギア１２５およびギア１２７と、キャリア軸は変速段１２２を介して車両駆動軸１１３と、リングギア軸はエンジン１１１と接続している。
【００７５】
遊星歯車１１９のサンギア軸はギア１２６およびギア１２８と、キャリア軸はエンジン１１１と、リングギア軸は変速段１２３を介して車両駆動軸１１３と接続している。
【００７６】
モータジェネレータ１１２の入出力軸上には、ギア１２７とギア１２８とドッグクラッチ１３３が存在している。ドッグクラッチ１３３をギア１２７に接続すると、モータジェネレータ１１２は遊星歯車１１８のサンギアに接続し、ドッグクラッチ１３３をギア１２８に接続すると、モータジェネレータ１１２は遊星歯車１１９のサンギアに接続する。ドッグクラッチ１３３が中立状態のとき、モータジェネレータ１１２は中立状態となるため、発電やアシストの必要ない場合では、モータジェネレータ１１２の連れ回りによる損失を低減できる。
【００７７】
次に、作用を説明する。
ドッグクラッチ１３１がギア１２５と締結した場合、遊星歯車１１８は固定の変速段となり、そのギア比は、遊星歯車１１８のサンギアとリングギアの歯数比をＫとすると、エンジン１１１の回転数ωｅと車両駆動軸１１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｋ×Ｒ１２２                            ．．．（１４）
となる。同様に、ドッグクラッチ１３１がギア１２６と締結した場合、遊星歯車１１９は固定の変速段となり、そのギア比は、遊星歯車１１９のサンギアとリングギアの歯数比をＬとすると、エンジン１１１の回転数ωｅと車両駆動軸１１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｌ×Ｒ１２３                            ．．．（１５）
となる。
【００７８】
本構成では、遊星歯車１１８と遊星歯車１１９の接続状態が異なるため、変速ショックを低減する制御を行うときに、変速段によって、必要となるモータジェネレータ１１２の出力が図１の構成と異なる。変速性能とモータジェネレータの特性に応じて、適した構成を選択する。なお、他の作用は第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００７９】
次に、効果を説明する。
この第２実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、第１実施例の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００８０】
（８）  遊星歯車１８，１９のうち、第１の遊星歯車１８のエンジン１１もしくはモータジェネレータ１２と接続する軸と、第２の遊星歯車１９のエンジン１１もしくはモータジェネレータ１２と接続する軸とを異ならせたため、遊星歯車の入出力関係出力トルクと入力トルクの関係は異なることを利用して、変速段の比率に応じながら、実用での動力循環による損失量を小さくしながら、ショックも低減可能な配置とすることができる。
【００８１】
（第３実施例）
第３実施例は、モータジェネレータと多板クラッチの両方による制御を可能とすることで制御性の向上を図ると共に、モータジェネレータのトルクが小さくても変速性能を損なうことがない例である。
【００８２】
図７は本発明第３実施例によるハイブリッド車両の駆動装置の全体システム図である。
エンジン３１１は、内燃機関などの原動機であり、駆動力を発生する。モータジェネレータ３１２は、電動機兼発電機であり、発電，力行が可能である。
【００８３】
車両駆動軸３１３は、駆動力をデファレンシャルギア３４に伝達する軸であり、デファレンシャルギア３１４を通過した駆動力は駆動輪３１５に伝えられ、車両は走行する。
【００８４】
クラッチ３１６は、エンジン３１１の駆動力を摩擦力により伝達もしくは中断する装置であり、滑らすことにより伝達率を変化させることができる。
【００８５】
自動ＭＴ３１７は、平行２軸構成であり、一方の軸はクラッチ３１６を介してエンジン３１１と接続し、他方は車両駆動軸３１３に接続する。
【００８６】
自動ＭＴ３１７は、ギア比の異なる複数の変速段３２１，３２２，３２３，３２４を有している。ここでは、変速段３２１，３２２，３２３，３２４は前進用の変速段であり、後進用は図示していない。
【００８７】
また、カウンターシャフト３５０は、固定軸であり、カウンターシャフト３５０上にはギア３２５，３２６および多板クラッチ３４５，３４６が配されている。ギア３２５とギア３２６は同軸上に存在する多板クラッチ３４５および多板クラッチ３４６の締結圧により、その回動を制限される。
【００８８】
また、自動ＭＴ３１７は、締結装置であるドッグクラッチ３３０，３３１，３３２を有し、このドッグクラッチ３３０，３３１，３３２を近接するギアに締結させることにより、エンジン３１１の駆動力を車両駆動軸３１３に伝達することができる。これらのドッグクラッチ３３０，３３１，３３２は、各々アクチュエータを有し、それらにより中立および締結状態を実現する。
【００８９】
ワンウェイクラッチ３２０は、自動ＭＴ３１７のエンジン３１１に接続する軸がエンジン３１１の回転方向と逆方向に回転することを制限する装置である。モータジェネレータ３１２のみで走行する場合にワンウェイクラッチ３２０を作動させ、遊星歯車３１８もしくは遊星歯車３１９のキャリア軸に反力を発生させることにより、遊星歯車３１８もしくは遊星歯車３１９は固定ギアとなり、モータジェネレータ３１２の駆動力を増幅させて車両駆動軸３１３に伝達することが可能となる。
【００９０】
遊星歯車３１８および遊星歯車３１９は、３つの軸から構成され、それぞれ中心からサンギア軸、キャリア軸、リングギア軸と称する。
【００９１】
遊星歯車３１８のサンギア軸はギア３２５およびギア３２７と、キャリア軸は変速段３２２を介して車両駆動軸３１３と、リングギア軸はエンジン３１１と接続している。
【００９２】
遊星歯車３１９のサンギア軸はギア３２６およびギア３２８と、キャリア軸は変速段３２３を介して車両駆動軸３１３と、リングギア軸はエンジン３１１と接続している。
【００９３】
モータジェネレータ３１２の入出力軸上には、ギア３２７とギア３２８とドッグクラッチ３３３が存在している。ドッグクラッチ３３３をギア３２７に接続すると、モータジェネレータ３１２は遊星歯車３１８のサンギアに接続し、ドッグクラッチ３３３をギア３２８に接続すると、モータジェネレータ３１２は遊星歯車３１９のサンギアに接続する。ドッグクラッチ３３３が中立状態のとき、モータジェネレータ３１２は中立状態となるため、発電やアシストの必要ない場合では、モータジェネレータ３１２の連れ回りによる損失を低減できる。
【００９４】
本構成では、変速時に多板クラッチ３４５および多板クラッチ３４６とモータジェネレータ３１２を併用することにより、モータジェネレータ３１２を小型にしても変速性能を維持することが可能となる。
【００９５】
次に、作用を説明する。
【００９６】
［変速制御例］
図７は本発明第３実施例装置での変速制御の一例である。ここでは、Ｒ３２２からＫ×Ｒ３２２へ変速する場合を説明する。つまり、変速段３２２に締結しているドッグクラッチ３３０を解放し、多板クラッチ３４５をギア３２５に締結させる動作である。
【００９７】
ステップ４１１の変速開始指令に対し、ステップ４１２でモータジェネレータ３１２のトルクを増加させるとともに、多板クラッチ３４５の締結圧を増加させる。
【００９８】
ステップ４１３では、ドッグクラッチ３３０の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２および多板クラッチ３４５の締結圧を制御する。このとき、モータジェネレータ３１２を速度制御することにより、多板クラッチ３４５の締結圧の過不足を補正することが可能である。モータジェネレータ３１２の目標値は、
ωＭＧ３１２＝ωＥＮＧ３１１                  ．．．（１５）
である。
ドッグクラッチ３３０の入力トルクがゼロ程度のとき、ステップ４１４に移行して、ドッグクラッチ３３０を解放する。
【００９９】
ドッグクラッチ３３０を解放後、ステップ４１５に移行してモータジェネレータ３１２を回転数制御する。同時に、ギア３２５の回転数変化率がモータジェネレータ３１２の回転数変化率と同調するように、多板クラッチ３４５の締結圧も制御する。このとき、モータジェネレータ３１２と多板クラッチ３４５によって遊星歯車３１８のサンギアに反力が発生し、エンジン３１１の駆動力は中断することなく遊星歯車３１８を介して車両駆動軸３１３へ伝達される。
【０１００】
ステップ４１６のようにギア３２５の回転数がゼロとなったとき、ステップ４１７で多板クラッチ３４５をギア２５に締結する。
【０１０１】
その後、ステップ４１８で多板クラッチ３４５の締結圧を増加させ、モータジェネレータ３１２のトルクを減少させると、エンジン３１１のトルクは徐々に固定ギアとなった遊星歯車１８を介して車両駆動軸３１３に伝達される。モータジェネレータ３１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ４１９の変速終了となる。
【０１０２】
［変速制御動作］
図９は第３実施例装置の変速制御における各要素の動作イメージである。エンジン３１１のトルクは一定としてＲ３２２からＫ×Ｒ３２２へ変速する。
【０１０３】
はじめに、モータジェネレータ３１２のトルクを増加させ、多板クラッチ３４５の締結圧を上げ、ドッグクラッチ３３０への入力トルクを減少させる。
その後、モータジェネレータ３１２を速度制御し、モータジェネレータ３１２の運転状態が発電，力行の何れかの状態となるように多板クラッチ３４５の締結圧を制御することにより、制御性を向上させることができる。
【０１０４】
ドッグクラッチ３３０解放後、モータジェネレータ３１２は速度制御となる。このとき、多板クラッチ３４５はギア３２５の回転数変化率がモータジェネレータ３１２の回転数変化率と同調するように締結圧を制御する。
【０１０５】
ギア３２５の回転数がゼロとなった後、モータジェネレータ３１２のトルクを減少とともに、多板クラッチ３４５の締結圧を上昇させることにより、ギア３２５に反力が発生して、遊星歯車３１８は固定ギアとして機能する。以上が変速動作のイメージである。
【０１０６】
ここでは静的な関係のみを示している。実際には慣性の影響を考慮するため、変速制御中の挙動は図９と若干異なることが容易に想像できる。
【０１０７】
次に、効果を説明する。
この第３実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、第１実施例の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【０１０８】
（９）  締結装置を、多板クラッチ３４５，３４６としたため、モータジェネレータと多板クラッチの両方による制御を可能とすることで制御性を向上させることができる。であることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【０１０９】
（１０）  変速段を選択するドッグクラッチ３３０，３３２が全て解放の状態において、エンジン３１１の駆動力を、遊星歯車３１８，３１９の何れかを介して車両駆動軸３１３に伝達させる際に、モータジェネレータ３１２の回転変化率に応じて多板クラッチ３４５，３４６の締結圧を制御する変速時協調制御手段を設けたため、モータジェネレータ３１２のトルクが小さくても変速性能を損なうことがない。
【０１１０】
以上、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を第１実施例〜第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置において締結装置および切換装置として用いられるドッグクラッチの作動説明図である。
【図３】第１実施例装置における変速制御例１を示すフローチャートである。
【図４】第１実施例装置における変速制御例１の変速動作タイムチャートである。
【図５】第１実施例装置における変速制御例２を示すフローチャートである。
【図６】第２実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図７】第３実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図８】第３実施例装置における変速制御例を示すフローチャートである。
【図９】第３実施例装置における変速制御例の変速動作タイムチャートである。
【符号の説明】
１１  エンジン（第１の駆動源）
１２  モータジェネレータ（第２の駆動源）
１３  車両駆動軸
１４  デファレンシャルギア
１５  駆動輪
１６  クラッチ
１７  自動マニュアルトランスミッション（変速機）
１８  遊星歯車（第１の遊星歯車）
１９  遊星歯車（第２の遊星歯車）
２０  ワンウェイクラッチ
２１，２２，２３，２４  変速段
２５，２６，２７，２８  ギア
３０，３２  ドッグクラッチ（締結装置）
３１  ドッグクラッチ（制動装置）
３３  ドッグクラッチ（切換装置）
３４  エンジン入力軸回転数検出装置
３５  車両駆動軸回転数検出装置
３６  制御装置
３７  エナジーストレージ装置
３８  車両制御装置
４０，４１，４２  ドッグクラッチアクチュエータ
４５  クラッチアクチュエータ
５０  カウンターシャフト
【図１】
2004210116.tif 000003
【図２】
2004210116.tif 000004
【図３】
2004210116.tif 000005
【図４】
2004210116.tif 000006
【図５】
2004210116.tif 000007
【図６】
2004210116.tif 000008
【図７】
2004210116.tif 000009
【図８】
2004210116.tif 000010
【図９】
2004210116.tif 000011