(57)【要約】【課題】  ４つの要素を有する動力分配装置を備え、様々な運転モードを設定可能なハイブリッド車の駆動装置を提供する。【解決手段】  ４つの要素を備え、かつ、変速比を制御可能な動力分配装置と、動力分配装置の要素に連結されるエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータとを有するハイブリッド車の駆動装置において、４つの要素９，１２，１３，１８を配置する共線図で、入力要素１２および出力要素１８が隣り合わせに配置され、かつ、入力要素１２および出力要素１８の両側に第１の要素１３および第２の要素９が配置されるように、４つの要素９，１２，１３，１８が連結され、エンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が入力要素１２に連結され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を、第１の要素１３または第２の要素９に連結する切替機構Ｃ１，Ｃ２と、車輪１または車輪２に連結された第３のモータ・ジェネレータＭＧ３とを備えている。【選択図】  図１
2005304205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力要素および出力要素および第１の要素および第２の要素を含む４つの要素を備えた２組の遊星歯車機構を有し、かつ、前記入力要素と前記出力要素との間における変速比を制御可能な動力分配装置と、この動力分配装置のいずれかの要素に連結されるエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータとを有するハイブリッド車の駆動装置において、
前記４つの要素を基線上の異なる位置に配置する共線図で、隣り合う２つの位置に前記入力要素および前記出力要素が配置され、かつ、前記入力要素および前記出力要素を挟んだ両側に前記第１の要素および前記第２の要素が配置されるように、前記４つの要素同士が連結されているとともに、
前記エンジンおよび前記第１のモータ・ジェネレータが前記入力要素に連結され、
前記第２のモータ・ジェネレータを、前記第１の要素または前記第２の要素の少なくとも一方に選択的に連結する切替機構と、
前記出力要素と動力伝達可能に連結された車輪、または前記出力要素との間で動力伝達不可能な車輪のうちの少なくとも一方に連結された第３のモータ・ジェネレータと
を備え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】
前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第１のモードないし第６のモードを選択的に切り替えるモード切替手段を有しており、
このモード切替手段は、
前記エンジンを始動させる始動条件、または車両を惰力走行させる条件、または電力を動力に変換して走行する条件のうち、いずれかの条件が成立した場合に、前記第１のモードを選択する手段と、
前記車両が超低速で走行し、かつ、車両における要求駆動力が高い場合に、前記第２のモードを選択する手段と、
前記車両が低速から中速未満の車速で走行する場合に、前記第３のモードを選択する手段と、
前記エンジンを動力源として車両が走行する条件が成立した場合に、前記第４のモードを選択する手段と、
前記車両が中速から高速で走行する場合に、前記第５のモードを選択する手段と、
前記車両が超高速で走行し、かつ、前記要求駆動力が低い場合に、前記第６のモードを選択する手段と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項３】
前記モード切替手段は、
前記第１のモードを選択する場合に、
前記第２のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを遮断する手段と、
前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータを力行させて、エンジン回転数を上昇させる手段と、
前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行することにより、エンジン回転数を低下させるとともに、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータで回生制動を実行するする手段と、
前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行し、エンジン回転数を零に近づける手段と、
を含み、
前記第２のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第３のモータ・ジェネレータを力行して、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含み、
前記第３のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して力行させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電を実行し、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含み、
第４のモードを選択する場合に、
前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素および前記第２の要素に連結させることにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータないし第３のモータ・ジェネレータの少なくとも１つを、回生または力行させる手段と、
を含み、
第５のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを第２の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、その動力を車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含み、
第６のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第２の要素に連結させて力行することにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電をおこない、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項４】
前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第１のモードを選択する第１のモード切替手段を有しており、
この第１のモード切替手段は、
前記第１のモードを選択する場合に、
前記第２のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを遮断する手段と、
前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータを力行させて、エンジン回転数を上昇させる手段と、
前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行することにより、エンジン回転数を低下させるとともに、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータで回生制動を実行する手段と、
前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行し、エンジン回転数を零に近づける手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項５】
前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第２のモードを選択する第２のモード切替手段を有しており、
この第２のモード切替手段は、
前記第２のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第３のモータ・ジェネレータを力行して、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または請求項４に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項６】
前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第３のモードを選択する第３のモード切替手段を有しており、
この第３のモード切替手段は、
前記第３のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して力行させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電を実行し、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または４または５に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項７】
前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第４のモードを選択する第４のモード切替手段を有しており、
この第４のモード切替手段は、
前記第４のモードを選択する場合に、
前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素および前記第２の要素に連結させることにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータないし第３のモータ・ジェネレータの少なくとも１つを、回生または力行させる手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または４または５または６に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項８】
前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第５のモードを選択する第５のモード切替手段を有しており、
この第５のモード切替手段は、
前記第５のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第２の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、その動力を車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または４または５または６または７に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項９】
前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第６のモードを選択する第６のモード切替手段を有しており、
この第６のモード切替手段は、
前記第６のモードを選択する場合に、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第２の要素に連結させて力行することにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電をおこない、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または４または５または６または７または８に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が知られており、このようなハイブリッド車においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの持つ特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ、排気ガスの低減を図ることが可能である。このように、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一例が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されているハイブリッド車は、動力源としてエンジンおよびアシストモータを有しており、エンジンから駆動軸に至る経路にプラネタリギヤが設けられている。プラネタリギヤは、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されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素として有しており、キャリヤがエンジン側に連結され、リングギヤが駆動軸に連結されている。また駆動軸にはアシストモータが連結されている。
【０００４】
さらに、サンギヤにはモータが連結されているとともに、エンジンからキャリヤに至る経路には変速機が設けられている。この変速機は、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されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素としており、変速機のキャリヤがエンジンに連結され、変速機のリングギヤと、プラネタリギヤのキャリヤとが連結されている。また、変速機のキャリヤと変速機のリングギヤとを一体回転させるクラッチと、変速機のサンギヤの回転を防止するブレーキとが設けられている。さらに、モータおよびアシストモータにはバッテリが接続されている。
【０００５】
そして、エンジントルクをプラネタリギヤのキャリヤに入力するとともに、モータを反力要素として機能させることで、リングギヤから出力されたトルクが駆動軸に伝達される。ここで、反力要素となるモータにより回生制御（発電制御）がおこなわれ、発生した電力がバッテリに充電されるとともに、そのモータの回転速度を制御することにより、プラネタリギヤの回転速度と、プラネタリギヤのリングギヤの回転速度との比である変速比を、無段階に制御することが可能である。また、車両における要求駆動力に応じて、エンジン出力を制御し、目標エンジントルクに対する実エンジントルクの不足分のトルクを補うように、アシストモータを駆動することが可能である。
【０００６】
ここで、車両の走行状態に応じて、プラネタリギヤの入出力回転数の差が小さくなるように変速比が制御される。この結果、エンジントルクの反力を受け持つために、モータで動力を電力に変換して生じる回生電力を抑制することができ、動力と電力の変換に伴う損失を低減することができるとされている。このように、特許文献１に記載されたハイブリッド車においては、エンジンの動力が、プラネタリギヤに伝達されるとともに、モータおよび車輪に分配される。一方、変速機のブレーキが係合され、かつ、クラッチが解放された場合は、エンジン回転速度に対して、変速機のリングギヤの回転速度が増速されるとともに、ブレーキが解放され、クラッチが係合された場合は、エンジンと変速機のリングギヤとが一体回転することとなる。
【０００７】
ところで、複数の動力源としてエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータと、第１のプラネタリギヤおよび第２のプラネタリギヤを備えたハイブリッド車は、特許文献２にも記載されている。この特許文献２に記載されたハイブリッド車は、エンジンより入力される駆動力が、第１のプラネタリギヤまたは第２のプラネタリギヤを経由して出力軸へ伝達可能に構成されている。また、第１のプラネタリギヤおよび第２のプラネタリギヤは、減速駆動を得るべきケースに固定可能な第１のメンバーと、増速駆動を得るべくケースに固定可能な第２のメンバーとを有し、第１のモータ・ジェネレータが出力軸および第２のメンバーに選択的に連結可能であり、第２のモーターが第１のメンバーと選択的に連結可能である。
【０００８】
さらに、第１のプラネタリギヤが、第１サンギヤおよび第１リングギヤと、これらに噛み合う第１ピニオンギヤを支持する第１キャリヤとを有している。また、第２のプラネタリギヤが、第２サンギヤおよび第２リングギヤと、これらに噛み合う第２ピニオンギヤを支持する第２キャリヤとを有している。さらには、第１サンギヤと第２サンギヤとが連結され、第１リングギヤと第２キャリヤと出力軸とが連結され、第１キャリヤと入力軸とが連結され、第２リングギヤと第１のメンバーとが連結され、第１サンギヤおよび第２サンギヤが、第２のメンバーに連結されている。
【特許文献１】特開２０００−３４６１８７号公報
【特許文献２】特開平１１−３３４３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の特許文献１に記載されているハイブリッド車において、エンジンの動力をモータおよび車輪に分配する動力分配装置として、３つの要素を有するプラネタリギヤが用いられているが、４つの要素を有するプラネタリギヤを動力分配装置として用いたハイブリッド車においても、車両の運転状態に応じて様々な運転モードを設定できるようにする余地があった。
【００１０】
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、動力源としてエンジンおよび第２のモータ・ジェネレータを有し、かつ、エンジンの動力を車輪および第１のモータ・ジェネレータに分配する動力分配装置として、４つの要素を有する遊星歯車機構が用いられているハイブリッド車において、車両の運転状態に応じて様々な運転モードを設定することの可能な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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、入力要素および出力要素および第１の要素および第２の要素を含む４つの要素を備えた２組の遊星歯車機構を有し、かつ、前記入力要素と前記出力要素との間における変速比を制御可能な動力分配装置と、この動力分配装置のいずれかの要素に連結されるエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータとを有するハイブリッド車の駆動装置において、前記４つの要素を基線上の異なる位置に配置する共線図で、隣り合う２つの位置に前記入力要素および前記出力要素が配置され、かつ、前記入力要素および前記出力要素を挟んだ両側に前記第１の要素および前記第２の要素が配置されるように、前記４つの要素同士が連結されているとともに、前記エンジンおよび前記第１のモータ・ジェネレータが前記入力要素に連結され、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記第１の要素または前記第２の要素の少なくとも一方に連結する切替機構と、前記出力要素と動力伝達可能に連結された車輪、または前記出力要素との間で動力伝達不可能な車輪のうちの少なくとも一方に連結された第３のモータ・ジェネレータとを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第１のモードないし第６のモードを選択的に切り替えるモード切替手段を有しており、このモード切替手段は、前記エンジンを始動させる始動条件、または車両を惰力走行させる条件、または電力を動力に変換して走行する条件のうち、いずれかの条件が成立した場合に、前記第１のモードを選択する手段と、前記車両が超低速で走行し、かつ、車両における要求駆動力が高い場合に、前記第２のモードを選択する手段と、前記車両が低速から中速未満の車速で走行する場合に、前記第３のモードを選択する手段と、前記エンジンを動力源として車両が走行する条件が成立した場合に、前記第４のモードを選択する手段と、前記車両が中速から高速で走行する場合に、前記第５のモードを選択する手段と、前記車両が超高速で走行し、かつ、前記要求駆動力が低い場合に、前記第６のモードを選択する手段とを含む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２の構成に加えて、前記モード切替手段は、前記第１のモードを選択する場合に、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを遮断する手段と、前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータを力行させて、エンジン回転数を上昇させる手段と、前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行することにより、エンジン回転数を低下させるとともに、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータで回生制動を実行する手段と、前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行し、エンジン回転数を零に近づける手段とを含む。
【００１４】
また、請求項３の発明において、前記モード切替手段は、前記第２のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して力行させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第３のモータ・ジェネレータを力行して、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、前記第３のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電を実行し、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含む。
【００１５】
さらに、請求項３の発明において、前記モード切替手段は、第４のモードを選択する場合に、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素および前記第２の要素に連結させることにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータないし第３のモータ・ジェネレータの少なくとも１つを、回生または力行させる手段と、第５のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第２の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、その動力を車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含み、第６のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第２の要素に連結させて力行することにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電をおこない、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第１のモードを選択する第１のモード切替手段を有しており、この第１のモード切替手段は、前記第１のモードを選択する場合に、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを遮断する手段と、前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータを力行させて、エンジン回転数を上昇させる手段と、前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行することにより、エンジン回転数を低下させるとともに、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータで回生制動を実行する手段と、前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータおよび前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行し、エンジン回転数を零に近づける手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項５の発明は、請求項１または４の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第２のモードを選択する第２のモード切替手段を有しており、この第２のモード切替手段は、前記第２のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第３のモータ・ジェネレータを力行して、そのトルクを車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項６の発明は、請求項１または４または５の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第３のモードを選択する第３のモード切替手段を有しており、この第３のモード切替手段は、前記第３のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素に連結して力行させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電を実行し、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、請求項７の発明は、請求項１または４または５または６の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第４のモードを選択する第４のモード切替手段を有しており、この第４のモード切替手段は、前記第４のモードを選択する場合に、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第１の要素および前記第２の要素に連結させることにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータないし第３のモータ・ジェネレータの少なくとも１つを、回生または力行させる手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、請求項８の発明は、請求項１または４または５または６または７の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第５のモードを選択する第５のモード切替手段を有しており、この第５のモード切替手段は、前記第５のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第２の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、その動力を車輪に伝達するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第３のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、請求項９の発明は、請求項１または４または５または６または７または８の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータと、前記第１の要素および前記第２の要素との連結関係を制御するとともに、前記エンジンの制御および前記第１のモータ・ジェネレータの制御および前記第２のモータ・ジェネレータの制御および前記第３のモータ・ジェネレータの制御をおこなうため、第６のモードを選択する第６のモード切替手段を有しており、この第６のモード切替手段は、前記第６のモードを選択する場合に、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを前記第２の要素に連結させて力行することにより、エンジントルクの反力を前記第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、エンジントルクにより前記第１のモータ・ジェネレータで発電をおこない、その電力を前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
各請求項の発明は、出力要素と動力伝達可能に連結される車輪と、第３のモータ・ジェネレータと動力伝達可能に連結される車輪とが、同じ車輪である構成のパワートレーン、または異なる車輪である構成のパワートレーンのいずれにも適用可能である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第１の要素または第２の要素の一方でエンジントルクの反力を受け持ち、エンジントルクを出力要素に伝達するとともに、エンジントルクの反力を受け持つ要素の回転数を制御して、４つの要素の差動作用により、動力分配装置の変速比を無段階、かつ、連続的に制御することが可能である。また、第２のモータ・ジェネレータを第１の要素または第２の要素の少なくとも一方に連結するとともに、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータおよび第３のモータ・ジェネレータの制御が異なる各種のモードを選択可能である。
【００２４】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第１のモードないし第６のモードを選択的に切り替えることが可能である。例えば、エンジンを始動させる始動条件、または車両が惰力走行する条件、または電力を動力に変換して車両が走行する条件のうち、いずれかの条件が成立した場合は、第１のモードを選択することが可能である。また、車両が超低速で走行し、かつ、車両における要求駆動力が大きい場合は、第２のモードを選択することが可能である。また、車両が低速から中速未満で走行する場合は、第３のモードを選択することが可能である。さらに、エンジンの動力により車両が走行する条件が成立した場合は、第４のモードを選択することが可能である。さらに、車両が中速から高速で走行する場合は、第５のモードを選択することが可能である。さらにまた、車両が超高速で走行し、かつ、要求駆動力が小さい場合は、第６のモードを選択することが可能である。
【００２５】
さらに、請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、第１のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータと第１の要素とが連結される。そして、始動条件が成立して第１のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータを力行させて、エンジン回転数を上昇させることが可能である。また、車両が走行中に、車両が惰力走行する条件が成立して第１のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行して、エンジン回転数を低下させるとともに、第２のモータ・ジェネレータおよび第３のモータ・ジェネレータで回生制動を実行することが可能である。さらに、電力を動力に変換して走行する条件が成立して第１のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータおよび第３のモータ・ジェネレータを力行させ、そのトルクを車輪に伝達するとともに、第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行し、エンジン回転数を零に近づけることが可能である。
【００２６】
また、請求項３の発明において、第２のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。この制御と並行して、第３のモータ・ジェネレータを力行して、そのトルクを車輪に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第３のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【００２７】
さらに、請求項３の発明において、第３のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。また、この制御と並行して、エンジントルクにより第１のモータ・ジェネレータで発電を実行し、その電力を第２のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【００２８】
さらに、請求項３の発明において、第４のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータを第１の要素および第２の要素に連結させることにより、入力要素と出力要素とが一体回転する連結状態を構成することができる。また、この制御と並行して、エンジントルクを入力要素に伝達して、エンジン回転数に応じて出力要素の回転数を制御するとともに、第１のモータ・ジェネレータないし第３のモータ・ジェネレータの少なくとも１つを、回生または力行させることも可能である。
【００２９】
さらに、請求項３の発明において、第５のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第２の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせることが可能である。また、この制御と並行して、第３のモータ・ジェネレータを力行させ、その動力を車輪に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第３のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【００３０】
さらに、請求項３の発明において、第６のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第２の要素に連結させて力行することにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせることが可能である。また、この制御と並行して、エンジントルクにより第１のモータ・ジェネレータで発電をおこない、その電力を第２のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【００３１】
さらに、請求項４の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第１のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータと第１の要素とが連結される。そして、始動条件が成立して第１のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータを力行させて、エンジン回転数を上昇させることが可能である。また、車両が走行中に、車両が惰力走行する条件が成立して第１のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行して、エンジン回転数を低下させるとともに、第２のモータ・ジェネレータおよび第３のモータ・ジェネレータで回生制動を実行することが可能である。さらに、電力を動力に変換して走行する条件が成立して第１のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータおよび第３のモータ・ジェネレータを力行させ、そのトルクを車輪に伝達するとともに、第１のモータ・ジェネレータで回生制動を実行し、エンジン回転数を零に近づけることが可能である。
【００３２】
さらに、請求項５の発明によれば、請求項１または４の発明と同様の効果を得ることが可能である他に、第２のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。この制御と並行して、第３のモータ・ジェネレータを力行して、そのトルクを車輪に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第３のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【００３３】
さらに、請求項６の発明によれば、請求項１または４または５の発明と同様の効果を得ることが可能である他に、第３のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第１の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。また、この制御と並行して、エンジントルクにより第１のモータ・ジェネレータで発電を実行し、その電力を第２のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【００３４】
さらに、請求項７の発明によれば、請求項１または４または５または６の発明と同様の効果を得ることができる他に、第４のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータを第１の要素および第２の要素に連結させることにより、入力要素と出力要素とが一体回転する連結状態を構成することができる。また、この制御と並行して、エンジントルクを入力要素に伝達して、エンジン回転数に応じて出力要素の回転数を制御するとともに、第１のモータ・ジェネレータないし第３のモータ・ジェネレータの少なくとも１つを、回生または力行させることも可能である。
【００３５】
さらに、請求項８の発明によれば、請求項１または４または５または６または７の発明と同様の効果を得ることが可能である他に、第５のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第２の要素に連結して回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせることが可能である。また、この制御と並行して、第３のモータ・ジェネレータを力行させ、その動力を車輪に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第３のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【００３６】
さらに、請求項９の発明によれば、請求項１または４または５または６または７または８の発明と同様の効果を得ることが可能である他に、第６のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第２の要素に連結させて力行することにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせることが可能である。また、この制御と並行して、エンジントルクにより第１のモータ・ジェネレータで発電をおこない、その電力を第２のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の一例を、図１のスケルトン図に基づいて説明する。図１に示す車両（ハイブリッド車）Ｖｅは、動力源としてエンジンＥｎｇおよび第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を有しており、エンジンＥｎｇと前輪１とが動力伝達可能に連結され、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３と後輪２とが動力伝達可能に連結された構成の四輪駆動車である。まず、エンジンＥｎｇと前輪１との間におけるパワートレーンの構成を説明する。エンジンＥｎｇは、燃料の燃焼により生じる熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、エンジンＥｎｇ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可能である。
【００３８】
また、エンジンＥｎｇと同軸上に第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が配置されている。これらエンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸線（図示せず）が、車両Ｖｅの幅方向（左右方向）に配置されている。また、前記回転軸線方向において、エンジンＥｎｇと第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が配置されている。第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動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ている。この第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、ケーシング（図示せず）に固定されたステータ３と、回転可能なロータ４とを有しており、ロータ４とエンジンＥｎｇのクランクシャフト５とが一体回転するように連結されている。また、エンジンＥｎｇの動力を、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および前輪１に分配する動力分配装置６が設けられている。動力分配装置６は、前記回転軸線方向で、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間に配置されている。また、動力分配装置６は、第１の遊星歯車機構７および第２の遊星歯車機構８を有している。
【００３９】
先ず、第１の遊星歯車機構７は、シングルピニオン形式の遊星歯車機構であり、この第１の遊星歯車機構７は、エンジンＥｎｇのクランクシャフト５と同軸上に配置されたサンギヤ９と、このサンギヤ９と同軸上に配置されたリングギヤ１０と、サンギヤ９およびリングギヤ１０に噛合されたピニオンギヤ１１を自転、かつ、公転可能に保持するキャリヤ１２とを有している。このキャリヤ１２とクランクシャフト５と第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のロータ４とが一体回転するように連結されている。
【００４０】
一方、第２の遊星歯車機構８は、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構であり、第２の遊星歯車機構８は、エンジンＥｎｇのクランクシャフト５と同軸上に配置されたサンギヤ１３と、このサンギヤ１３と同軸上に配置されたリングギヤ１４と、サンギヤ１３に噛合されたピニオンギヤ１５と、このピニオンギヤ１５およびリングギヤ１４に噛合されたピニオンギヤ１６と、ピニオンギヤ１５，１６をそれぞれ自転可能、かつ、一体的に公転可能に保持するキャリヤ１２とを有している。このように、キャリヤ１２は、第１の遊星歯車機構７および第２の遊星歯車機構８において共用化されているとともに、第１の遊星歯車機構７および第２の遊星歯車機構８は、クランクシャフト５と同軸上に配置されている。さらに、第１の遊星歯車機構７におけるリングギヤ１０と、第２の遊星歯車機構８におけるリングギヤ１４とが内周に形成されたコネクティングドラム１７が設けられており、コネクティングドラム１７の外周にはギヤ１８が形成されている。ここで、動力分配装置６を構成する４つの要素（回転メンバ）について説明すれば、第１の遊星歯車機構７のサンギヤ９と、第２の遊星歯車機構８のサンギヤ１３と、キャリヤ１２と、一体回転するリングギヤ１０，１４およびギヤ１８およびコネクティングドラム１７とが、４つの回転要素に相当する。
【００４１】
一方、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動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ている。第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、ケーシング（図示せず）に固定されるステータ１９と、回転可能なロータ２０とを有する。このロータ２０と、第１の遊星歯車機構７のサンギヤ９とを連結・遮断する第１のクラッチＣ１が設けられ、このロータ２０と、第２の遊星歯車機構８のサンギヤ１３とを連結・遮断する第２のクラッチＣ２が設けられている。この第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２として、摩擦式クラッチ、同期噛み合い式クラッチ、電磁式クラッチ等を用いることが可能である。
【００４２】
また、前記クランクシャフト５と平行なカウンタシャフト２１が設けられており、カウンタシャフト２１には、ギヤ２２，２３が形成されている。このギヤ２２とギヤ１８とが噛合されている。さらに、デファレンシャル２４が設けられており、デファレンシャル２４のリングギヤ２５とギヤ２３とが噛合されている。そして、デファレンシャル２４と前輪１とがドライブシャフト２６により連結されている。
【００４３】
前記第３のモータ・ジェネレータＭＧ３は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動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ている。第３のモータ・ジェネレータＭＧ３は、ケーシング（図示せず）に固定されるステータ２７と、回転可能なロータ２８とを有する。ロータ２８と一体回転するギヤ２９が設けられており、デファレンシャル３０のリングギヤ３１と、ギヤ２９とが噛合されている。さらに、デファレンシャル３０と後輪２とがドライブシャフト３２により連結されている。
【００４４】
つぎに、車両Ｖｅにおける制御系統を、図２のブロック図に基づいて説明する。車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置３３が設けられており、電子制御装置３３は、演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ）および入出力インタフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置３３には、エンジン回転数、車速、加速要求（アクセル開度）、制動要求、エンジン始動要求、蓄電装置３４の蓄電量、シフトポジションなどの信号が入力され、電子制御装置３３からは、エンジンＥｎｇを制御する信号、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を制御する信号、アクチュエータ３５を制御する信号などが出力される。
【００４５】
前記蓄電装置３４は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３との間で、インバータ３６を経由して電力の授受をおこなうことの可能な二次電池であり、蓄電装置３４としては、バッテリまたはキャパシタなどを用いることが可能である。さらに、前記アクチュエータ３５は、第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２を制御するものである。第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２として、摩擦式クラッチまたは同期噛み合い式クラッチを用いる場合、アクチュエータ３５としては油圧制御式のアクチュエータを用いることが可能である。
【００４６】
上記構成の車両Ｖｅの制御を簡単に説明すると、図３のフローチャートに示すように、電子制御装置３３に入力される信号が処理され（ステップＳ１）、この入力信号および電子制御装置３３に記憶されるデータに基づいて、第１のモードないし第６のモードが選択的に切り替えられ、かつ、各モードに応じた制御が実行され（ステップＳ２）、リターンされる。以下、ステップＳ２の処理を具体的に説明する。前記第１のモードないし第６のモードは、車両Ｖｅの全体を制御するためのモードであり、各モードに応じて実行される第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２の制御を、図４の図表に基づいて説明する。
【００４７】
この図４において、「○」の記号はクラッチが係合されることを意味し、「×」の記号はクラッチが解放されることを意味する。まず、第１のモードないし第３のモードのいずれかが選択された場合は、第１のクラッチＣ１が解放され、かつ、第２のクラッチＣ２が係合される。つまり、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とサンギヤ９との間における動力伝達が遮断され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とサンギヤ１３とが一体回転するように連結される。また、第４のモードが選択された場合は、第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２が共に係合される。つまり、動力分配装置６の全体が一体回転可能な状態となる。さらに、第４のモードまたは第５のモードが選択された場合は、第１のクラッチＣ１が係合され、かつ、第２のクラッチＣ２が解放される。つまり、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とサンギヤ１３との間における動力伝達が遮断され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とサンギヤ９とが一体回転するように連結される。
【００４８】
つぎに、各モードの選択条件と、各モードが選択された場合に実行されるエンジンＥｎｇの制御、および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の制御、および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の制御、および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の制御の一例を、図５ないし図１１の共線図Ｋ１に基づいて説明する。各共線図Ｋ１は、動力分配装置６における４つの要素同士の連結関係が、基線Ａ１上における位置で示されているとともに、各要素の回転方向および回転数が示されている。まず、横軸である基線Ａ１の長手方向の異なる位置に各要素が配置されている。具体的には、第１の遊星歯車機構７のキャリヤ１２およびエンジンＥｎｇと、一体回転するリングギヤ１０，１４およびコネクティングドラム１７およびギヤ１８とが、基線Ａ１上で隣り合う位置に配置されている。さらに、基線Ａ１上で、キャリヤ１２およびエンジンＥｎｇおよびリングギヤ１０，１４およびコネクティングドラム１７およびギヤ１８の両側に、第１の遊星歯車機構７のサンギヤ９と、第２の遊星歯車機構８のサンギヤ１３とが、別々に配置されている。さらに具体的には、キャリヤ１２およびエンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の隣に、サンギヤ９が配置され、リングギヤ１０，１４およびギヤ１８の隣に、サンギヤ１３が配置されている。
【００４９】
この図５ないし図１１の共線図Ｋ１において、縦軸が要素の回転数であり、「正回転」は要素が正回転することを意味し、「逆回転」は要素が逆回転することを意味する。ここで、「正回転」とは、エンジンＥｎｇの回転方向と同じ回転方向を意味する。また、「零」とは要素の回転数が零、つまり要素が停止することを意味する。
【００５０】
まず、第１のモードを、図５の共線図を参照しながら説明する。この第１のモードが選択される条件には、エンジンＥｎｇを始動させる条件、または車両Ｖｅが惰力走行する条件、または電気自動車走行条件、具体的には、電力を動力に変換して、その動力で車両Ｖｅを走行させる条件などが含まれる。まず、停止しているエンジンＥｎｇを始動させる条件が成立して、第１のモードが選択された場合は、図５の共線図に線分Ｂ１で示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を力行制御して、そのトルクによりエンジンＥｎｇをクランキングさせ、かつ、燃料の噴射および燃焼制御を実行して、エンジンＥｎｇを始動させる。なお、停止しているエンジンＥｎｇを始動させる条件が成立して、第１のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３では、力行制御も回生制御もおこなわない。
【００５１】
つぎに、シフトポジションとして、前進ポジションが選択されている場合に、電気自動車走行条件が成立して第１のモードが選択された場合は、図５の共線図に線分Ｄ１で示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転で力行制御され、そのトルクをサンギヤ１３に伝達するとともに、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１によりエンジン回転数を零にする制御が実行され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクの反力が、キャリヤ１２により受け持たれる。このようにして、ギヤ１８を正回転させるトルクが生じる。
【００５２】
なお、後進ポジションが選択され、かつ、電気自動車走行条件が成立して、第１のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転で力行制御され、ギヤ１８が逆回転することとなる。このようにして、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクが動力分配装置６を経由してカウンタシャフト２１に伝達されると、そのトルクはデファレンシャル２４およびドライブシャフト２６を経由して前輪１に伝達され、駆動力が発生する。さらに、上記の制御と並行して、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御し、そのトルクを後輪２に伝達する制御をおこなうことも可能である。つまり、電気自動車走行条件が成立して第１のモードが選択された場合は、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を動力源とする四輪駆動状態を形成可能である。
【００５３】
さらに、前進ポジションが選択され、かつ、エンジンＥｎｇが運転され、かつ、車両Ｖｅが走行中において、アクセルペダルが戻されるなどにより、車両Ｖｅを惰力走行させる条件が成立して、第１のモードが選択された場合は、図５の共線図に線分Ｅ１で示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を回生制御して、エンジン回転数を低下させ、エンジン回転数が零になるように制御する。また、車両Ｖｅが惰力走行する場合の運動エネルギが、デファレンシャル２４およびコネクティングドラム１７を経由して第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されるとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこない、車速の増加を抑制する回生制動力を発生させる。また、車両Ｖｅが惰力走行する場合の運動エネルギが、デファレンシャル３０を経由して第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に伝達されるとともに、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を回生制御する。なお、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１ないし第３のモータ・ジェネレータＭＧ３で発生した電力は、蓄電装置３４に充電される。
【００５４】
つぎに、第２のモードについて説明する。例えば、前記のようにしてエンジンＥｎｇが始動され、その後、車両Ｖｅを発進させる場合のように、車両Ｖｅが超低速で走行し、かつ、車両Ｖｅにおける要求駆動力が大きい（高負荷）場合に、この第２のモードが選択される。このような条件が成立して、第２のモードが選択された場合は、図６の共線図における線分Ｆ１のように、エンジントルクをキャリヤ１２に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を回生制御し、かつ、逆回転させることより、エンジントルクの反力を受け持たせる。このような制御により、ギヤ１８を正回転させるトルクが生じるとともに、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が低回転数となっている。つまり、動力分配装置６の変速比は「１」よりも大きい減速状態となり、キャリヤ１２に入力されたエンジントルクは、動力分配装置６により増幅されて、ギヤ１８に伝達される。このギヤ１８に伝達されたエンジントルクは、デファレンシャル２４およびドライブシャフト２６を経由して前輪１に伝達される。なお、上記の制御中、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１では力行制御も回生制御も実行されずに空転する。
【００５５】
また、車両Ｖｅの走行中は、車速および加速要求などの条件に基づいて、車両Ｖｅにおける要求駆動力が算出される。この要求駆動力に応じたエンジン出力の目標値を求め、電子制御装置３３に記憶されている最適燃費線に応じた運転状態となるように、エンジン回転数が制御される。ここで、実エンジントルクの方がエンジントルクの目標値よりも低い場合は、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行させて、そのトルクを後輪２に伝達することにより、駆動力不足を抑制することが可能である。つまり、前輪１および後輪２にトルクが伝達される四輪駆動状態となる。この場合、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の発電により得られた電力を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給することができる。
【００５６】
つぎに、第３のモードについて説明する。この第３のモードは、例えば、車両Ｖｅが低速から中速未満で走行する場合に選択される。この第３のモードが選択された場合は、図７の共線図に線分Ｇ１で示すように、エンジントルクをキャリヤ１２に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を力行させ、かつ、正回転させて、エンジントルクの反力を受け持たせる制御が実行される。このようにして、ギヤ１８を正回転させるトルクが生じるとともに、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が低回転数であり、動力分配装置６の変速比は「１」よりも大きい減速状態となっている。つまり、キャリヤ１２に入力されたエンジントルクは、動力分配装置６により増幅されて、ギヤ１８に伝達される。また、前述したエンジントルクの目標値よりも実エンジントルクの方が高い場合は、余剰分のエンジントルクにより第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で回生制御をおこない、その電力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給することも可能である。
【００５７】
さらに、第４のモードについて説明する。この第４のモードは、基本的にはエンジンＥｎｇを動力源として車両Ｖｅを走行させる条件が成立した場合に選択される。この第４のモードが選択された場合は、第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２が共に係合されて、サンギヤ９，１３が一体回転するように連結される。つまり、図８の共線図の線分Ｈ１のように、動力分配装置６の変速比が「１」となる。そして、基本的には、エンジントルクを前輪１に伝達して駆動力を発生する。なお、第４のモードが選択された場合に、各種の条件により、エンジントルクの余剰トルクを利用して、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１または第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のうちの少なくとも一方で発電を実行し、その電力を蓄電装置３４に充電することも可能である。これとは逆に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１または第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のうちの少なくとも一方を力行させて、そのトルクを前輪１に伝達することも可能である。なお、第４のモードが選択された場合は、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御して、そのトルクを後輪２に伝達することも可能である。
【００５８】
さらにまた、第５のモードについて説明する。この第５のモードは、例えば、車両Ｖｅが中速から高速で走行する場合に選択される。この第５のモードが選択された場合は、図９の共線図における線分Ｊ１に示すように、エンジントルクがキャリヤ１２に入力され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転で回生され、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持たせる制御が実行される。このようにして、ギヤ１８を正回転させるトルクが生じるとともに、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が高回転数となっている。つまり、動力分配装置６の変速比は「１」よりも小さい増速状態となる。また、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を正回転で力行させて、そのトルクを後輪２に伝達することも可能である。さらに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電された電力を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給することも可能である。このように、第５のモードが選択された場合も、車両Ｖｅの駆動状態を四輪駆動状態とすることができる。
【００５９】
さらにまた、第６のモードについて説明する。この第６のモードは、例えば、車両Ｖｅが超高速で走行し、かつ、車両Ｖｅにおける要求駆動力が小さい（低負荷）場合に選択される。この第６のモードが選択された場合は、図１０の共線図における線分Ｌ１のように、エンジントルクがキャリヤ１２に伝達されるとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転で力行されて、エンジントルクの反力が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２により受け持たれ、ギヤ１８を正回転させるトルクが生じる。ここで、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が高回転数となり、動力分配装置６の変速比は「１」よりも小さい増速状態である。また、エンジントルクの目標値に対する実エンジントルクの余剰トルクにより、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電を実行し、その電力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給することも可能である。なお、共線図６ないし共線図１０に示された５つの線分Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｊ１，Ｌ１を、図１１で包括的に示してある。図１１の共線図Ｋ１においては、エンジン回転数を一定として各線分を示している。
【００６０】
上記のように、この実施例においては、車速、加速要求、エンジンの燃費などの条件に応じて各種のモードを選択的に切り替え可能である。より具体的には、車両Ｖｅの車速が中速未満である場合は、第２のモードまたは第３のモードを選択可能であり、車両Ｖｅの車速が中速以上である場合は、第５のモードまたは第６のモードを選択可能である。ここで、第２のモードが選択された場合は、エンジンＥｎｇの動力の一部が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されて電力に変換され、その電力が第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給されて、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３から動力として出力され、その動力が後輪２に伝達される。また、第３のモードが選択された場合において、エンジンＥｎｇの動力の一部が第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に伝達されて電力に変換され、その電力が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給されて反力トルクが生じ、エンジンＥｎｇの動力と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の動力とが合成されて、前輪１に伝達される。
【００６１】
さらに、第５のモードが選択された場合は、エンジンＥｎｇの動力の一部が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されて電力に変換され、その電力が第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に伝達されて、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３から出力された動力が後輪２に伝達される。さらに、第６のモードが選択された場合は、エンジンＥｎｇの動力の一部が第１のモータ・ジェネレータＭＧ１により電力に変換され、その電力が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の動力に変換されて、その動力とエンジンＥｎｇの動力とが合成されて、前輪１に伝達される。
【００６２】
このように、第２のモードまたは第３のモードまたは第５のモードまたは第６のモードのいずれが選択された場合においても、エンジンＥｎｇから前輪１に至る動力伝達経路内、および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３および蓄電装置３４を含む電気回路内において、エンジンＥｎｇの動力の一部が電力に変換され、その電力が再度動力に変換され、その動力が再度電力に変換されるという現象、つまり動力循環が発生することを回避することができる。したがって、電気回路内における電力の流通量を低減することが可能であり、かつ、動力損失を抑制することができ、前輪１または後輪２に連結された動力伝達経路における動力伝達効率が向上し、エンジンＥｎｇの燃費が向上する。さらに、動力分配装置６の変速比が「１」よりも大きい場合、または変速比が「１」よりも小さい場合のいずれにおいても、動力循環を回避することが可能である。
【００６３】
さらに、車両Ｖｅの駆動状態として、前輪１にトルクが伝達され、かつ、後輪２にはトルクが伝達されない二輪駆動状態と、前輪１および後輪２にトルクが伝達される四輪駆動状態とを選択的に切り替えることが可能であり、ドライバビリティが向上する。また、第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２という２個のクラッチの係合・解放の切替により、第１のモードないし第６のモードの全てに対応することができ、クラッチ要素の数を低減することができ、車載性が向上する。
【００６４】
また、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とサンギヤ９またはサンギヤ１３との間における動力伝達経路には、格別のギヤ列などを設けずに済み、部品点数の増加を抑制できる。さらに、各モードのいずれが選択された場合も、エンジントルクの反力を受け持つ要素の回転方向および回転数を制御すると、動力分配装置６が有する４つの回転要素の差動作用により、動力分配装置６の変速比を無段階に、かつ、連続的に制御することが可能であり、動力分配装置６が無段変速機として機能する。したがって、車速および加速要求に応じて要求駆動力を判断し、その判断結果に基づいてエンジン出力の目標値を求め、エンジンの運転状態を最適燃費線に応じて制御する場合に、動力分配装置６の変速比を制御して、エンジン回転数を制御することが可能であり、燃費が向上する。すなわち、車両Ｖｅは、燃費を重視するか加速性を重視するかにより、各モードを選択的に切り替えることが可能である。
【００６５】
ここで、実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、キャリヤ１２が、この発明の入力要素に相当し、リングギヤ１０，１４およびギヤ１８を有するコネクティングドラム１７が、この発明の出力要素に相当し、第２の遊星歯車機構８のサンギヤ１３が、この発明の第１の要素に相当し、第１の遊星歯車機構７のサンギヤ９が、この発明の第２の要素に相当し、第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２が、この発明の切替機構に相当し、前輪１が、この発明の「出力要素と動力伝達可能に連結された車輪」に相当し、後輪２が、この発明の「出力要素との間で動力伝達不可能な車輪」に相当する。また、図３に示された機能的手段と、この発明との対応関係を説明すると、ステップＳ１およびステップＳ２が、この発明におけるモード切替手段および第１ないし第６のモード切替手段に相当する。
【００６６】
なお、特に図示しないが、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータが、前輪ではなく後輪に動力伝達可能に連結されている車両、すなわち、フロントエンジン・リヤドライブ形式の車両にも、この実施例を適用可能である。このパワートレーンの場合、第３のモータ・ジェネレータを、前輪または後輪の少なくとも一方と動力伝達可能に連結することが可能である。
【００６７】
さらに、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータが前輪に連結され、かつ、第３のモータ・ジェネレータも前輪に連結された構成のフロントエンジン・フロントドライブ形式の車両にも、この実施例を適用可能である。この場合の具体例を説明すると、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を動力分配装置６のギヤ１８に連結する構成を採用可能である。この構成を採用した場合、各モードで第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御すると、そのトルクは前輪１に伝達される。すなわち、図５の線分Ａ１、図６、図９に示すように、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクはギヤ１８に伝達される。また、図５の線分Ｅ１のように、ギヤ１８に連結された第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を回生制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置を、四輪駆動車に適用した場合を示すスケルトン図である。
【図２】この発明におけるハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。
【図３】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で実行可能な制御例を示すフローチャートである。
【図４】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で選択可能なモードと、各クラッチの制御との関係を示す図表である。
【図５】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第１のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。
【図６】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第２のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。
【図７】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第３のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。
【図８】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第４のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。
【図９】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第５のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。
【図１０】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第６のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。
【図１１】この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で選択可能な第２のモードないし第６のモードにおける各要素の回転状態を総括して示す共線図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…前輪、  ２…後輪、  ６…動力分配装置、  ７…第１の遊星歯車機構、  ８…第２の遊星歯車機構、  ９，１３…サンギヤ、  １０，１４…リングギヤ、  １２…キャリヤ、  １７…コネクティングドラム、  １８…ギヤ、  Ｋ１…共線図、  Ｅｎｇ…エンジン、  Ｖｅ…車両、  Ｃ１…第１のクラッチ、  Ｃ２…第２のクラッチ、  ＭＧ１…第１のモータ・ジェネレータ、  ＭＧ２…第２のモータ・ジェネレータ、  ＭＧ３…第３のモータ・ジェネレータ。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
2005304205.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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