(57)【要約】      （修正有）【課題】モータジェネレータの出力を上げることなく、断続機構を追加するだけの簡単な構成にて、勾配路後退発進が可能な高い後退駆動力を得ることができるハイブリッド変速機を提供する。【解決手段】第１モータジェネレータMG1と差動装置の第１モータジェネレータ入力要素との間にモータジェネレータクラッチMGCを設け、エンジンＥと差動装置のエンジン入力要素との間にエンジンクラッチECを設け、エンジンＥと前記第１モータジェネレータMG1との間にシリーズクラッチSCを設け、後退走行時、エンジンクラッチECとモータジェネレータクラッチMGCとを解放し、シリーズクラッチSCを締結すると共に、共線図上で第２モータジェネレータMG2以外の位置を固定しながら、第２モータジェネレータMG2を後退力行する制御を行う後退走行モード制御手段を設けた。【選択図】図８
2005263184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド変速機において、
前記エンジンと前記差動装置のエンジン入力要素との間にエンジンクラッチを設け、
前記第１モータジェネレータと前記差動装置の第１モータジェネレータ入力要素との間にモータジェネレータクラッチを設け、
前記エンジンと前記第１モータジェネレータとの間にシリーズクラッチを設け、
後退走行時、前記エンジンクラッチと前記モータジェネレータクラッチとを解放し、前記シリーズクラッチを締結すると共に、共線図上で第２モータジェネレータ以外の位置を固定しながら、第２モータジェネレータを後退力行する制御を行う後退走行モード制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド変速機。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド変速機において、
前記後退走行モード制御手段は、エンジンと前記第１モータジェネレータとが差動装置から切り離され、前記シリーズクラッチの締結によりエンジンと第１モータジェネレータとが連結された後退走行時、前記エンジンにより第１モータジェネレータを駆動して発電することを特徴とするハイブリッド変速機。
【請求項３】
請求項２に記載されたハイブリッド変速機において、
両モータジェネレータの電力源であるバッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を設け、
前記後退走行モード制御手段は、検出されるバッテリ充電状態が所定充電状態以下に低下した時にエンジンにより第１モータジェネレータを駆動して発電することを特徴とするハイブリッド変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動系に適用され、発生駆動力が高い後退走行モードを有するハイブリッド変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のハイブリッド変速機にあっては、後退走行モードとして、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを用いた無段変速比モードを用いるようにしているため、後退走行時、エンジン始動状態（第１モータジェネレータで発電し、第２モータジェネレータで後退力行）で第１モータジェネレータによる発電力を得ようとすると、この発電力が後退駆動力を打ち消す方向に働く。この結果、後退時に十分な後退駆動力が得られなく、勾配路での後退性能が低いという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータジェネレータの出力を上げることなく、断続機構を追加するだけの簡単な構成にて、勾配路後退発進が可能な高い後退駆動力を得ることができるハイブリッド変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド変速機において、
前記エンジンと前記差動装置のエンジン入力要素との間にエンジンクラッチを設け、
前記第１モータジェネレータと前記差動装置の第１モータジェネレータ入力要素との間にモータジェネレータクラッチを設け、
前記エンジンと前記第１モータジェネレータとの間にシリーズクラッチを設け、
後退走行時、前記エンジンクラッチと前記モータジェネレータクラッチとを解放し、前記シリーズクラッチを締結すると共に、共線図上で第２モータジェネレータ以外の位置を固定しながら、第２モータジェネレータを後退力行する制御を行う後退走行モード制御手段を設けた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明のハイブリッド変速機にあっては、後退走行モード制御手段において、後退走行時、エンジンクラッチとモータジェネレータクラッチの解放により、エンジンと第１モータジェネレータとが差動装置から切り離され、共線図上で第２モータジェネレータ以外の位置を固定しながら、第２モータジェネレータが後退力行する制御が行われる。よって、第２モータジェネレータより内側に配列された出力部材からは、レバー比により第２モータジェネレータの後退力行（後退駆動力）より高い後退駆動力を得ることができる。なお、後退走行時において差動装置から切り離されているエンジンと第１モータジェネレータとは、互いにシリーズクラッチにより連結されているため、第２モータジェネレータの後退力行に必要なバッテリ充電量が不足するときは、エンジンにより第１モータジェネレータを駆動して発電することで、後退駆動力に何ら影響を与えることなく、また、時期的な制約もなく、常にバッテリ充電量を確保することができる。この結果、モータジェネレータの出力を上げることなく、シリーズクラッチやモータジェネレータクラッチ等の断続機構を追加するだけの簡単な構成にて、勾配路後退発進が可能な高い後退駆動力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のハイブリッド変速機を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
［ハイブリッド変速機の駆動系］
図１は実施例１のハイブリッド変速機を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド変速機の駆動系は、図１に示すように、動力源として、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2と、を有する。これらの動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUT（出力部材）とが連結される差動装置は、第１遊星歯車PG1と、第２遊星歯車PG2と、第３遊星歯車PG3と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、モータジェネレータクラッチMGCと、シリーズクラッチSCと、を有する。
【０００９】
前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とは、同軸上にステータとロータを配置し、それぞれのステータのステータコイルに３相交流を印加することで両モータジェネレータMG1,MG2を独立に制御する交流モータが適用されている。
【００１０】
前記差動装置を構成する第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れもシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。
【００１１】
前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。
【００１２】
前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとエンジンクラッチECと各係合要素LB,HC,HLB,SC,MGCの連結関係について説明する。なお、第２回転メンバM2は、第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とを直結するだけで、入出力要素の何れにも連結されなく、残りの５つの回転要素が、下記のように連結される。
【００１３】
前記エンジンＥのエンジン出力軸は、エンジンクラッチECを介して第３回転メンバM3（エンジン入力要素）に連結される。つまり、エンジンクラッチECの締結時には、第３回転メンバM3を介して第２ピニオンキャリアPC2と第３リングギヤR3をエンジン回転数にする。また、前記エンジンＥと前記第１モータジェネレータMG1とは、リバースモードにて締結されるシリーズクラッチSCを介して連結されている。
【００１４】
前記第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2（第１モータジェネレータ入力要素）とは、リバースモードにて解放されるモータジェネレータクラッチMGCを介して連結されている。また、第２リングギヤR2と変速機ケースTCとの間には、リバースモードにて締結されるハイローブレーキHLBが介装される。つまり、モータジェネレータクラッチMGCの締結時でハイローブレーキHLBの解放時には、第２リングギヤR2を第１モータジェネレータMG1の回転数にする。また、モータジェネレータクラッチMGCの解放時でハイローブレーキHLBの締結時には、第２リングギヤR2の回転を停止する。
【００１５】
前記第２モータジェネレータMG2の第２モータジェネレータ出力軸は、第１回転メンバM1に直結される。また、第２モータジェネレータ出力軸と第１ピニオンキャリアPC1との間には、ハイクラッチHCが介装され、第１ピニオンキャリアPC1と変速機ケースTCとの間には、ローブレーキLBが介装される。つまり、ローブレーキLBのみの締結時には、第１ピニオンキャリアPC1を停止し、ハイクラッチHCのみの締結時には、第１サンギヤS1と第２サンギヤS2と第１ピニオンキャリアPC1とを第２モータジェネレータMG2の回転数にする。さらに、ローブレーキLBとハイクラッチHCの締結時には、第１サンギヤS1と第２サンギヤS2と第１ピニオンキャリアPC1とを停止する。
【００１６】
前記出力軸OUTは、第３ピニオンキャリアPC3に直結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
【００１７】
これにより、図２に示すように、共線図上において、第１モータジェネレータMG1、エンジンＥ、出力軸OUT、第２モータジェネレータMG2の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。
【００１８】
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。
【００１９】
前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを差動装置のエンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。
【００２０】
前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２に示すように、締結によりロー側変速比を分担するロー側変速比モードを実現する。
【００２１】
前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりハイ側変速比を分担するハイ側変速比モードを実現する。
【００２２】
前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側のロー変速比に固定し、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側のハイ変速比に固定し、モータジェネレータクラッチMGCを解放しながら締結することによりリバースモードでの変速比を固定する。
【００２３】
前記モータジェネレータクラッチMGCは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2との間の位置に配置され、締結により第１モータジェネレータMG1と差動装置を連結し、解放により第１モータジェネレータMG1と差動装置とを切り離す。
【００２４】
前記シリーズクラッチSCは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1との間の位置に配置され、締結によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結し、解放によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを分離する。
【００２５】
［ハイブリッド変速機の制御系］
実施例１のハイブリッド変速機における制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。
【００２６】
前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。
【００２７】
前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。
【００２８】
前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。
【００２９】
前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。
【００３０】
前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。
【００３１】
なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。
【００３２】
［走行モード］
【００３３】
走行モードとしては、ロー固定変速モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイ固定変速モード（以下、「Highモード」という。）に、リバースモード（以下、「Revモード」という。）を加えた６つの走行モードを有する。
【００３４】
各走行モードを図４により説明する。前記Lowモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。前記Low-iVTモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる。前記2ndモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる。前記High-iVTモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる。前記Highモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる。
【００３５】
前記Revモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを締結し、モータジェネレータクラッチMGCを解放することで得られる。
【００３６】
前記Revモードを除く５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。よって、図５に示すように、EVモードとHEVモードとを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。
図６にEVモード関連のEV-Lowモードの共線図、EV-Low-iVTモードの共線図、EV-2ndモードの共線図、EV-High-iVTモードの共線図、EV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。図７にHEVモード関連のHEV-Lowモードの共線図、HEV-Low-iVTモードの共線図、HEV-2ndモードの共線図、HEV-High-iVTモードの共線図、HEV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。
【００３７】
そして、「１０の走行モード」にRevモードを加えることで、図５に示すように、「１１の走行モード」が実現されることになる。図３にRevモードの共線図を示す。
【００３８】
ここで、統合コントローラ６には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、前記「１１の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cの検出値により走行モードマップが検索され、アクセル開度APと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。
【００３９】
前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、エンジン始動やエンジン停止を要することに伴い、エンジンクラッチECの締結制御やエンジンクラッチECの解放制御、あるいは、これに加え、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。これらのモード遷移制御は、例えば、決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。
【００４０】
［特徴］
実施例１のハイブリッド変速機は、下記の特徴を持つ。
・変速機の出力軸OUTをエンジン出力軸と同軸上に一致させることができることから、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）に限らず、ＦＲ車（フロントエンジン・リヤドライブ車）に搭載できる。
・共線図上で内側に配置される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に出力軸OUTをそれぞれ割り当てると共に、両外側２つの要素にそれぞれ両モータジェネレータMG1,MG2を連結する構成を採用することで、エンジン出力に対して２個のモータジェネレータMG1,MG2側が負担するトルクをより小さくして小型化を図れると共に、２個のモータジェネレータMG1,MG2を通過するエネルギーがより低減することから駆動装置としての伝達効率が向上する。
・無段変速モードとして１つの走行モードで常用変速比域をカバーするのではなく、ロー側無段変速モードとハイ側無段変速モードとに分担して常用変速比域をカバーするようにしているため、２つのモータジェネレータMG1,MG2による出力分担率は、エンジンＥが発生する出力の約２０％以下に抑えることができる。
【００４１】
次に、作用を説明する。
【００４２】
［リバースモード制御処理］
図８は実施例１の統合コントローラ６において実行されるリバースモード制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する（後退走行モード制御手段）。
【００４３】
ステップＳ１では、Revモードの選択時か否かが判断され、YESの場合はステップＳ３へ移行し、NOの場合はステップＳ２へ移行する。ここで、「Revモード」の選択判断は、例えば、レンジ位置を選択するセレクトレバーがＲレンジ位置に切り替えられたことを示すレンジ位置スイッチ信号により判断する。
【００４４】
ステップＳ２では、ステップＳ１でのRevモードの選択時ではないとの判断に基づき、前進走行モードである「１０の走行モード」のうち最適な走行モードを、走行モードマップ上で車両の運転点（車速とアクセル開度により決まる点）とバッテリS.O.Cにより選択したり、現在選択されている走行モードから他の走行モードへと遷移するときにモード遷移制御を行い、リターンへ移行する。
【００４５】
ステップＳ３では、ステップＳ１でのRevモードの選択時との判断に基づき、エンジンクラッチECを解放し、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを締結し、モータジェネレータクラッチMGCを解放する指令が出力され、ステップＳ４へ移行する。なお、RevモードがEV-Lowモードからの移行である時には、EV-Lowモードにおいて、エンジンクラッチECを解放し、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結しているので、解放されているシリーズクラッチSCを締結し、締結されているモータジェネレータクラッチMGCを解放する指令が出力される。
【００４６】
ステップＳ４では、モータコントローラ２からバッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cが読み込まれ、ステップＳ５へ移行する。
【００４７】
ステップＳ５では、ステップＳ４にて読み込まれたバッテリS.O.Cが設定値α以上であるか否かが判断され、YESの場合はステップＳ６へ移行し、NOの場合はステップＳ７へ移行する。ここで、設定値αは、第２モータジェネレータMG2の後退力行により勾配路面の後退走行が維持されるときに、充電が少し遅れたとしてもバッテリ容量不足に陥ることのないしきい値として設定される。
【００４８】
ステップＳ６では、ステップＳ５においてバッテリS.O.Cが設定値α以上であるとの判断、つまり、第１モータジェネレータMG1での発電によるバッテリ充電が不要であるとの判断に基づき、第１モータジェネレータMG1を駆動させるエンジンＥを停止し、ステップＳ８へ移行する。
【００４９】
ステップＳ７では、ステップＳ５においてバッテリS.O.Cが設定値α未満であるとの判断、つまり、第１モータジェネレータMG1での発電によるバッテリ充電が必要であるとの判断に基づき、第１モータジェネレータMG1を駆動させるエンジンＥを始動（または、運転）し、ステップＳ８へ移行する。
【００５０】
ステップＳ８では、第２モータジェネレータMG2に対し、アクセル操作量等に応じて後退力行の指令が出力され、ステップＳ９へ移行する。
【００５１】
ステップＳ９では、Revモードの選択が維持されているか否かが判断され、YESの場合はステップＳ４へ戻り、NOの場合はリターンへ移行する。
【００５２】
［ハイブリッド変速機による後退時の課題］
従来のハイブリッド変速機は、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結している。これにより、エンジン出力に対してモータジェネレータ側が負担するトルクをより小さくしてその小型化を図れると共に、モータジェネレータを通過するエネルギがより低減することから駆動装置としての伝達効率が向上する。
【００５３】
しかしながら、無段変速比が得られるHEV-High-iVTモードを選択しての後退時には、図９に示すような共線図となり、下記に列挙するような問題点がある。
・問題点１
後退時でエンジン始動状態（第１モータジェネレータMG1で発電し、第２モータジェネレータMG2で後退力行）では、図９に示すように、第１モータジェネレータMG1での発電力を得ようとすると、発電力が後退駆動力を打ち消す方向に働くので、十分な後退駆動力を得ることができない。
・問題点２
後退時でエンジン始動状態（第１モータジェネレータMG1で発電し、第２モータジェネレータMG2で後退力行）では、図９に示すように、エンジン回転数の上昇により出力回転が引き上げられ、十分な後退車速が得られれない。
・問題点３
後退時には、上記のように、エンジン始動状態により第１モータジェネレータMG1で十分な発電ができないため、後退時にはバッテリから第２モータジェネレータに対し十分な出力が必要となり、バッテリ容量を大きくする必要がある。
【００５４】
［リバースモード制御作用］
これに対し、実施例１では、「１０の走行モード」を実現するハイブリッド変速機にシリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGCとを追加するだけで、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを差動装置から切り離し、後退駆動力を得る制御とは独立に第１モータジェネレータMG1による発電を確保しながら、差動装置の第２リングギヤR2を固定し、第２モータジェネレータMG2のみを駆動源として後退駆動力を得るリバースモードを設定した。
【００５５】
すなわち、Revモードの選択時であって、バッテリS.O.Cが設定値α以上であるときには、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ８へと進む流れとなり、RevモードがEV-Lowモードからの移行である時には、ステップＳ３にて、解放されているシリーズクラッチSCを締結し、締結されているモータジェネレータクラッチMGCを解放する指令が出力され、ステップＳ４にて、バッテリS.O.Cが読み込まれ、ステップＳ５によるバッテリS.O.C≧αとの判断に基づき、ステップＳ６にて、エンジンＥを停止させる指令が出され、ステップＳ８にて、アクセル操作量等に応じた第２モータジェネレータMG2の後退力行の制御が行われる。そして、ステップＳ９にてRevモードから他の走行モードへ移行したと判断されるまでは、ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ８へと進む流れが繰り返される。
【００５６】
一方、Revモードの選択時であって、バッテリS.O.Cが設定値α未満であるときには、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れとなり、ステップＳ５によるバッテリS.O.C<αとの判断に基づき、ステップＳ７にて、エンジンＥを始動（運転）させる指令が出され、ステップＳ８にて、アクセル操作量等に応じた第２モータジェネレータMG2の後退力行の制御が行われる。そして、ステップＳ９にてRevモードから他の走行モードへ移行したと判断されるまでは、ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れが繰り返される。
【００５７】
すなわち、後退走行時において、エンジンクラッチECとモータジェネレータクラッチMGCとを解放することにより、図３に示すように、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とが差動装置から切り離され、共線図上で差動装置の回転関係を示すレバーは、一端がハイローブレーキHLBにより固定され、他端に第２モータジェネレータMG2が連結されたものとなる。
【００５８】
よって、レバーの一端を反力受けとしての固定端とし、他端を第２モータジェネレータMG2による可動端とすることで、第２モータジェネレータMG2より内側に配列された出力軸OUTからは、レバー比により第２モータジェネレータMG2の後退力行（後退駆動力）より高い後退駆動力を得ることができる。
【００５９】
この第２モータジェネレータMG2の後退力行の電源となるバッテリ４の充電量が減少すると、差動装置から切り離されているエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とは、互いにシリーズクラッチSCにより連結されているため、第２モータジェネレータMG2の後退力行に必要なバッテリ充電量が不足するときは、エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電することで、後退駆動力に何ら影響を与えることなく、また、時期的な制約もなく、常にバッテリ充電量を確保することができる。
【００６０】
この結果、両モータジェネレータMG1,MG2の出力を上げることなく、「１０の走行モード」を得るハイブリッド変速機に対しシリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGCとを追加するだけの簡単な構成にて、勾配路後退発進が可能な高い後退駆動力を得ることができる。また、エンジンＥの回転数が上昇しても出力回転数が引き上げられることはないため、十分な後退車速を得ることができる。さらに、エンジンＥによる第１モータジェネレータMG1の駆動でいつでも十分な発電を行うことができるため、バッテリ４のバッテリ容量を小さく抑えても、後退時にバッテリ４から第２モータジェネレータMG2に対して必要な出力を確保することができる。
【００６１】
次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド変速機にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６２】
(1) 共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に駆動系統への出力軸OUTをそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結したハイブリッド変速機において、前記第１モータジェネレータMG1と前記差動装置の第１モータジェネレータ入力要素との間にモータジェネレータクラッチMGCを設け、前記エンジンＥと前記差動装置のエンジン入力要素との間にエンジンクラッチECを設け、前記エンジンＥと前記第１モータジェネレータMG1との間にシリーズクラッチSCを設け、後退走行時、前記エンジンクラッチECと前記モータジェネレータクラッチMGCとを解放し、前記シリーズクラッチSCを締結すると共に、共線図上で第２モータジェネレータMG2以外の位置を固定しながら、第２モータジェネレータMG2を後退力行する制御を行う後退走行モード制御手段を設けたため、両モータジェネレータMG1,MG2の出力を上げることなく、断続機構を追加するだけの簡単な構成にて、勾配路後退発進が可能な高い後退駆動力を得ることができる。
【００６３】
(2) 前記後退走行モード制御手段は、エンジンＥと前記第１モータジェネレータMG1とが差動装置から切り離され、前記シリーズクラッチSCの締結によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とが連結された後退走行時、前記エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電するため、バッテリ容量の小さな小型のバッテリ４を搭載しながらも、高い後退駆動力を得る第２モータジェネレータMG2の後退力行を達成することができる。
【００６４】
(3) 両モータジェネレータMG1,MG2の電力源であるバッテリ４の充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を設け、前記後退走行モード制御手段は、検出されるバッテリ充電状態が所定充電状態以下に低下した時にエンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電するため、後退走行時、エンジンＥの常時駆動による燃料消費量の増大を抑えながら、過不足のないバッテリ充電状態を維持することができる。
【実施例２】
【００６５】
実施例２は、実施例１のシングルピニオン型遊星歯車を３組組み合わせた差動装置に代え、ラビニョウ型遊星歯車による差動装置とした例である。
図１０は実施例２のハイブリッド変速機を示す全体システム図である。実施例２におけるハイブリッド変速機の駆動系は、図１０に示すように、動力源として、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2と、を有する。これらの動力源Ｅ,MG1,MG2と出力ギヤOUT（出力部材）とが連結される差動装置は、ラビニョウ型遊星歯車PGRと、エンジンクラッチECと、ハイブレーキHBと、モータジェネレータクラッチMGCと、シリーズクラッチSCと、を有する。
【００６６】
前記差動装置を構成するラビニョウ型遊星歯車PGRは、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2と、第２リングギヤR2と、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2とを支持する共通キャリアPCによって構成されている。したがって、ラビニョウ型遊星歯車PGRは、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、共通キャリアPCとの５つの回転要素を有する。
【００６７】
前記差動装置の５つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとエンジンクラッチECと各係合要素HB,SC,MGCの連結関係について説明する。なお、第１リングギヤR2はフリーであり、残りの４つの回転要素が、下記のように連結される。
【００６８】
前記エンジンＥのエンジン出力軸は、エンジンクラッチECを介して第２リングギヤR2（エンジン入力要素）に連結される。つまり、エンジンクラッチECの締結時には、第２リングギヤR2をエンジン回転数にする。また、前記エンジンＥと前記第１モータジェネレータMG1とは、リバースモードにて締結されるシリーズクラッチSCを介して連結されている。
【００６９】
前記第１モータジェネレータMG1と第１サンギヤS1（第１モータジェネレータ入力要素）とは、リバースモードにて解放されるモータジェネレータクラッチMGCを介して連結されている。また、第１サンギヤS1と変速機ケースTCとの間には、リバースモードにて締結されるハイブレーキHBが介装される。つまり、モータジェネレータクラッチMGCの締結時でハイブレーキHBの解放時には、第１サンギヤS1を第１モータジェネレータMG1の回転数にする。また、モータジェネレータクラッチMGCの解放時でハイブレーキHBの締結時には、第１サンギヤS1の回転を停止する。
【００７０】
前記第２モータジェネレータMG2の第２モータジェネレータ出力軸は、第２サンギヤS2に直結される。
【００７１】
前記出力ギヤOUTは、共通キャリアPCに直結されている。なお、出力ギヤOUTからは、図外のディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
【００７２】
これにより、図１１に示すように、共線図上において、第１モータジェネレータMG1、エンジンＥ、出力軸OUT、第２モータジェネレータMG2の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。なお、実施例２のハイブリッド変速機の制御系は、図１に示す実施例１のハイブリッド変速機の制御系と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００７３】
そして、後退走行モードとして、リバースモード（以下、「Revモード」という。）を有する。このRevモードは、エンジンクラッチECを解放し、ハイブレーキHBを締結し、シリーズクラッチSCを締結し、モータジェネレータクラッチMGCを解放することで得られる。
【００７４】
実施例２のハイブリッド変速機は、出力ギヤOUTであるため、ＦＦ車への適用に限られるものの、共線図上で内側に配置される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に出力ギヤOUTをそれぞれ割り当てると共に、両外側２つの要素にそれぞれ両モータジェネレータMG1,MG2を連結する構成を採用することで、エンジン出力に対して２個のモータジェネレータMG1,MG2側が負担するトルクをより小さくして小型化を図れると共に、２個のモータジェネレータMG1,MG2を通過するエネルギーがより低減することから駆動装置としての伝達効率が向上するという特徴を持つ。
【００７５】
実施例２の作用を説明すると、後退走行時において、エンジンクラッチECとモータジェネレータクラッチMGCとを解放することにより、図１１に示すように、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とが差動装置から切り離され、共線図上で差動装置の回転関係を示すレバーは、一端がハイブレーキHBにより固定され、他端に第２モータジェネレータMG2が連結されたものとなる。
【００７６】
よって、レバーの一端を反力受けとし、他端を第２モータジェネレータMG2による可動端とすることで、第２モータジェネレータMG2より内側に配列された出力ギヤOUTからは、レバー比により第２モータジェネレータMG2の後退力行（後退駆動力）より高い後退駆動力を得ることができる。
【００７７】
この第２モータジェネレータMG2の後退力行の電源となるバッテリ４の充電量が減少すると、差動装置から切り離されているエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とは、互いにシリーズクラッチSCにより連結されているため、第２モータジェネレータMG2の後退力行に必要なバッテリ充電量が不足するときは、エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電することで、後退駆動力に何ら影響を与えることなく、また、時期的な制約もなく、常にバッテリ充電量を確保することができる。
【００７８】
この結果、両モータジェネレータMG1,MG2の出力を上げることなく、シリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGC等を追加するだけの簡単な構成にて、勾配路後退発進が可能な高い後退駆動力を得ることができる。また、エンジンＥの回転数が上昇しても出力回転数が引き上げられることはないため、十分な後退車速を得ることができる。さらに、エンジンＥによる第１モータジェネレータMG1の駆動でいつでも十分な発電を行うことができるため、バッテリ４のバッテリ容量を小さく抑えても、後退時にバッテリ４から第２モータジェネレータMG2に対して必要な出力を確保することができる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので、作用説明を省略する。
【００７９】
また、実施例２のハイブリッド変速機の効果は、実施例１の効果と同様であるので説明を省略する。
【００８０】
以上、本発明のハイブリッド変速機を実施例１及び実施例２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。
【００８１】
実施例１，２では、後退走行時に共線図上で第１モータジェネレータが配列される位置をハイローブレーキHLBやハイブレーキHBによりケース固定する例を示したが、第２モータジェネレータが配列される位置以外であれば、エンジンが配列される位置や他の位置をケース固定するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
実施例１のハイブリッド変速機は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有する例を示し、実施例２のハイブリッド変速機は、ラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有する例を示したが、従来例として挙げた特開２００３−３２８０８号公報等に記載されている様々なパターンのラビニョウ型遊星歯車等により構成された差動装置を持つハイブリッド変速機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例１のハイブリッド変速機を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のハイブリッド変速機に採用された３つのシングルピニオン型遊星歯車による差動装置をあらわす共線図である。
【図３】実施例１のハイブリッド変速機においてリバースモードでの共線図及びクラッチ・ブレーキの作動表を示す図である。
【図４】ハイブリッド変速機において各走行モードでの５つの係合要素の締結・解放状態を示す図である。
【図５】ハイブリッド変速機において電動車モードでの５つの前進走行モードとハイブリッド車モードでの５つの前進走行モードと１つのリバースモードでのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキ・シリーズクラッチ・モータジェネレータクラッチの各作動表を示す図である。
【図６】ハイブリッド変速機において電動車モードでの５つの前進走行モードを示す共線図である。
【図７】ハイブリッド変速機においてハイブリッド車モードでの５つの前進走行モードを示す共線図である。
【図８】実施例１の統合コントローラにおいて実行されるリバースモード制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】従来において後退走行時に選択されていたHEV-High-iVTモードの共線図である。
【図１０】実施例２のハイブリッド変速機の駆動系を示す図である。
【図１１】実施例２のハイブリッド変速機においてリバースモードでの共線図及びクラッチ・ブレーキの作動表を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
Ｅ  エンジン
MG1  第１モータジェネレータ
MG2  第２モータジェネレータ
OUT  出力軸（出力部材）
PG1  第１遊星歯車
PG2  第２遊星歯車
PG3  第３遊星歯車
EC  エンジンクラッチ
LB  ローブレーキ
HC  ハイクラッチ
HLB  ハイローブレーキ
SC  シリーズクラッチ
MGC  モータジェネレータクラッチ
１  エンジンコントローラ
２  モータコントローラ
３  インバータ
４  バッテリ
５  油圧制御装置
６  統合コントローラ
７  アクセル開度センサ
８  車速センサ
９  エンジン回転数センサ
１０  第１モータジェネレータ回転数センサ
１１  第２モータジェネレータ回転数センサ
１２  第３リングギヤ回転数センサ
【図１】
2005263184.tif 000003
【図２】
2005263184.tif 000004
【図３】
2005263184.tif 000005
【図４】
2005263184.tif 000006
【図５】
2005263184.tif 000007
【図６】
2005263184.tif 000008
【図７】
2005263184.tif 000009
【図８】
2005263184.tif 000010
【図９】
2005263184.tif 000011
【図１０】
2005263184.tif 000012
【図１１】
2005263184.tif 000013