(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動回転可能に連結された複数の回転要素を有する遊星歯車機構が複数設けられており、この複数の遊星歯車機構の回転要素同士が動力伝達可能に連結されているとともに、前記複数の遊星歯車機構の回転要素には入力要素および出力要素および反力要素が含まれており、前記入力要素に原動機が連結され、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータがその他の回転要素に連結されるとともに、共線図上における前記原動機と前記第１のモータ・ジェネレータと前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素と前記反力要素との位置関係を変更するモード切換機構が設けられているハイブリッド駆動装置において、
前記モード切換機構は、
共線図上で、前記原動機と前記反力要素との間に前記出力要素が配置され、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータが前記反力要素に連結される第１モードと、
前記共線図上で、前記原動機と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素が配置され、この出力要素と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記第１のモータ・ジェネレータが配置されるとともに、共線図上で、前記出力要素と、この出力要素から最も離れた位置のモータ・ジェネレータとの間の距離が、前記第１モードよりも長く設定される第２モードと、
前記共線図上で、前記原動機と一方のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素が配置されるとともに、前記共線図上で、いずれかのモータ・ジェネレータが前記第２モードの場合と同じ位置に配置され、かつ、他のモータ・ジェネレータが第２モードとは異なる位置に配置される第３モードと
を選択的に切り換える機構を含むことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記モード切換機構は、前記第３モードを選択した場合に、前記第１のモータ・ジェネレータが前記反力要素に連結され、かつ、前記反力要素と前記出力要素との間に配置された回転要素に、前記第２のモータ・ジェネレータを連結する機構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駆動装置。
【請求項３】
前記遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を有しており、この第１遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１サンギヤおよび第１リングギヤと、この第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛合されたロングピニオンギヤとを備えており、前記第２遊星歯車機構は、同軸上に配置された第２サンギヤおよび第２リングギヤと、この第２サンギヤに噛合されたショートピニオンギヤとを備えており、前記ロングピニオンギヤが、前記ショートピニオンギヤおよび前記第２リングギヤに噛合されており、このロングピニオンギヤとショートピニオンギヤとを自転かつ公転可能に保持するキャリヤが設けられており、前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により、ラビニョ型の遊星歯車機構が構成され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駆動装置。
【請求項４】
前記原動機が前記第１サンギヤに連結され、前記モード切換機構は、第１クラッチ機構および第２クラッチ機構を有しており、前記第１クラッチ機構が、前記第１のモータ・ジェネレータを、前記第１リングギヤまたは前記第２サンギヤに対して選択的に連結する機構を有し、前記第２クラッチ機構が、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記第２リングギヤまたは前記キャリヤに対して選択的に連結する機構を有していることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
前記モード切換機構の制御により選択されるモードには、車両を後退させる向きの駆動力を発生させる第１後退モードが含まれており、この第１後退モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
前記原動機が逆回転することを防止する逆回転防止機構が設けられており、
前記モード切り換え機構は、前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を逆回転が防止された前記原動機で受け持たせて出力要素にトルクを伝達する場合に、前記第３モードを選択する機構を含むことを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項７】
前記モード切換機構は、
前記第１後退モードが選択されて、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置されている場合に、前記第１のモータ・ジェネレータが逆回転し、かつ、力行制御する条件が成立した場合は、前記原動機と前記第１のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素を配置し、かつ、前記原動機と前記出力要素との間に前記第２のモータ・ジェネレータを配置するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータを正回転で回生制御してエンジントルクの反力を受け持ち、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを逆回転で力行制御することにより、前記アクチュエータ出力要素を逆回転させる第２後退モードを選択する機構を、
更に有していることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項８】
前記モード切換機構は、
車両が惰力走行し、かつ、その車両の運動エネルギを前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータに伝達して回生制御を実行する場合は、前記第１モードを選択する機構を、
更に有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項９】
前記モード切換機構は、前記第３モードが選択された場合に、前記共線図上で、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記原動機を配置し、かつ、その原動機と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記出力要素を配置する機構を、更に含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１０】
前記遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を有しており、この第１遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１サンギヤおよび第１リングギヤと、この第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛合されたロングピニオンギヤとを備えており、前記第２遊星歯車機構は、同軸上に配置された第２サンギヤおよび第２リングギヤと、この第２サンギヤに噛合されたショートピニオンギヤとを備えており、前記ロングピニオンギヤが、前記ショートピニオンギヤおよび前記第２リングギヤに噛合されており、このロングピニオンギヤとショートピニオンギヤとを自転かつ公転可能に保持するキャリヤが設けられており、前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により、ラビニョ型の遊星歯車機構が構成されていることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１１】
前記原動機が前記キャリヤに連結され、前記モード切換機構は、第１クラッチ機構および第２クラッチ機構を有しており、前記第１クラッチ機構が、前記第１のモータ・ジェネレータを、前記第１サンギヤまたは前記第２リングギヤに対して選択的に連結する機構を有し、前記第２クラッチ機構が、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記第１リングギヤまたは前記第２サンギヤに対して選択的に連結する機構を有していることを特徴とする請求項１０に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１２】
前記モード切換機構は、前記車両を後退させる向きの駆動力を発生させる第３後退モードを選択可能に構成されており、この第３後退モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置されることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１３】
前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータに接続された蓄電装置が設けられており、前記モード切換機構は、前記車両を後退させる向きの駆動力を発生させる第４後退モードを選択可能に構成されており、この第４モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と前記出力要素との間に前記第１のモータ・ジェネレータが配置され、かつ、この第１のモータ・ジェネレータと前記出力要素との間に前記第２のモータ・ジェネレータが配置されるとともに、前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータで共に回生制御を実行して反力トルクを受け持つ構成を有しており、
前記蓄電装置の充電量が、電力をモータ・ジェネレータに供給して車両を後退させるために必要な値未満である場合は、前記第３後退モードから前記第４後退モードに変更する構成を、前記モード切換機構が更に有していることを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１４】
前記原動機が逆回転することを防止する逆回転防止機構が設けられており、
前記モード切り換え機構は、前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を逆回転が防止された前記原動機で受け持たせて出力要素にトルクを伝達する場合に、前記第２モードを選択する機構を含むことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１５】
前記モード切り換え機構は、
前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を前記第１のモータ・ジェネレータを回生制御して受け持たせて出力要素にトルクを伝達する場合に、前記第３モードを選択する機構を含むことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１６】
前記モード切換機構は、
車両が惰力走行し、かつ、その車両の運動エネルギを前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータに伝達して回生制御を実行する場合は、前記第１モードを選択する機構を、更に有していることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１７】
差動回転可能に連結された複数の回転要素を有する遊星歯車機構が複数設けられており、この複数の遊星歯車機構の回転要素同士が動力伝達可能に連結されているとともに、前記複数の遊星歯車機構の回転要素には入力要素および出力要素および反力要素が含まれており、前記入力要素に原動機が連結され、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータがその他の回転要素に連結されるとともに、共線図上における前記原動機と前記第１のモータ・ジェネレータと前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素と前記反力要素との位置関係を変更するモード切換機構が設けられているハイブリッド駆動装置において、
前記モード切換機構は、
前記出力要素を正回転させる場合に選択され、かつ、共線図上で、前記原動機と前記反力要素との間に前記出力要素が配置され、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータが前記反力要素に連結される第１モードと、
前記出力要素を正回転させる場合に選択され、前記共線図上で、前記原動機と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素が配置され、この出力要素と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記第１のモータ・ジェネレータが配置される第２モードと、
前記出力要素を逆回転させる場合に選択され、かつ、前記共線図上で、前記原動機と前記出力要素との間に、前記第１のモータ・ジェネレータが配置される後退モードと
を選択的に切り換える機構を含むことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の駆動力源が、差動可能な遊星歯車機構の回転要素に連結されているハイブリッド駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の駆動力源として内燃機関およびモータ・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、複数の駆動力源として内燃機関およびモータ・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、２つの遊星歯車列を有している。この第一の遊星歯車列は第一太陽歯車および第一リングギヤおよび第一遊星歯車を有しており、第一遊星歯車が第一遊星枠により支持されている。前記第一太陽歯車は熱機関に連結され、前記第一リングギヤには第一電気機械が連結されている。一方、第二の遊星歯車列は、第二太陽歯車および第二リングギヤおよび第二遊星歯車を有しており、その第二リングギヤが、前記第一太陽歯車に連結されている。また、第二遊星歯車を支持する第二遊星枠が前記第一遊星枠に連結されている。さらに、第二遊星枠には出力シャフトを介して車輪が連結され、この車輪には、歯車を介して第二電気機械が連結されている。
【０００４】
さらに、この第二電気機械を前記第二太陽歯車に選択的に連結させ、もしくは前記第二電気機械と前記第二太陽歯車との間における動力伝達経路を遮断する機械的切換装置が設けられている。特許文献１に記載されているトランスミッション装置では、第一の動作モードおよび第二の動作モードを選択可能である。第一の動作モードでは、比較的低い伝達比に用いられる。より具体的には車両の始動の際に用いられる。第一のモードが選択された場合は、機械的切換装置が切り離されて、前記第二電気機械のトルクが歯車を経由して前記車輪に伝達される。これに対して第二モードは比較的長い範囲の伝達比に用いられるものであり、車両が前進しているときに用いられる。この第二のモードでは、機械的切換装置により、前記第二電気機械が第二太陽歯車に連結される。
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５０９５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、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は、より広範囲な走行領域（変速比の制御範囲）にて動力伝達効率を向上させる必要があった。
【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、入力要素と出力要素との間における変速比の広範囲に亘り、動力伝達効率を向上させることの可能なハイブリッド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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、差動回転可能に連結された複数の回転要素を有する遊星歯車機構が複数設けられており、この複数の遊星歯車機構の回転要素同士が動力伝達可能に連結されているとともに、前記複数の遊星歯車機構の回転要素には入力要素および出力要素および反力要素が含まれており、前記入力要素に原動機が連結され、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータがその他の回転要素に連結されるとともに、共線図上における前記原動機と前記第１のモータ・ジェネレータと前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素と前記反力要素との位置関係を変更するモード切換機構が設けられているハイブリッド駆動装置において、前記モード切換機構は、共線図上で、前記原動機と前記反力要素との間に前記出力要素が配置され、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータが前記反力要素に連結される第１モードと、前記共線図上で、前記原動機と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素が配置され、この出力要素と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記第１のモータ・ジェネレータが配置されるとともに、共線図上で、前記出力要素と、この出力要素から最も離れた位置のモータ・ジェネレータとの間の距離が、前記第１モードよりも長く設定される第２モードと、前記共線図上で、前記原動機と一方のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素が配置されるとともに、前記共線図上で、いずれかのモータ・ジェネレータが前記第２モードの場合と同じ位置に配置され、かつ、他のモータ・ジェネレータが第２モードとは異なる位置に配置される第３モードとを選択的に切り換える機構を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記モード切換機構は、前記第３モードを選択した場合に、前記第１のモータ・ジェネレータが前記反力要素に連結され、かつ、前記反力要素と前記出力要素との間に配置された回転要素に、前記第２のモータ・ジェネレータを連結する機構を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を有しており、この第１遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１サンギヤおよび第１リングギヤと、この第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛合されたロングピニオンギヤとを備えており、前記第２遊星歯車機構は、同軸上に配置された第２サンギヤおよび第２リングギヤと、この第２サンギヤに噛合されたショートピニオンギヤとを備えており、前記ロングピニオンギヤが、前記ショートピニオンギヤおよび前記第２リングギヤに噛合されており、このロングピニオンギヤとショートピニオンギヤとを自転かつ公転可能に保持するキャリヤが設けられており、前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により、ラビニョ型の遊星歯車機構が構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記原動機が前記第１サンギヤに連結され、前記モード切換機構は、第１クラッチ機構および第２クラッチ機構を有しており、前記第１クラッチ機構が、前記第１のモータ・ジェネレータを、前記第１リングギヤまたは前記第２サンギヤに対して選択的に連結する機構を有し、前記第２クラッチ機構が、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記第２リングギヤまたは前記キャリヤに対して選択的に連結する機構を有していることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの構成に加えて、前記モード切換機構の制御により選択されるモードには、車両を後退させる向きの駆動力を発生させる第１後退モードが含まれており、この第１後退モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置されることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６の発明は、前記原動機が逆回転することを防止する逆回転防止機構が設けられており、前記モード切り換え機構は、前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を逆回転が防止された前記原動機で受け持たせて出力要素にトルクを伝達する場合に、前記第３モードを選択する機構を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５の構成に加えて、前記モード切換機構は、前記第１後退モードが選択されて、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置されている場合に、前記第１のモータ・ジェネレータが逆回転し、かつ、力行制御する条件が成立した場合は、前記原動機と前記第１のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素を配置し、かつ、前記原動機と前記出力要素との間に前記第２のモータ・ジェネレータを配置するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータを正回転で回生制御してエンジントルクの反力を受け持ち、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを逆回転で力行制御することにより、前記アクチュエータ出力要素を逆回転させる第２後退モードを選択する機構を、更に有していることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの構成に加えて、前記モード切換機構は、車両が惰力走行し、かつ、その車両の運動エネルギを前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータに伝達して回生制御を実行する場合は、前記第１モードを選択する機構を、更に有していることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１の構成に加えて、前記モード切換機構は、前記第３モードが選択された場合に、前記共線図上で、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記原動機を配置し、かつ、その原動機と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記出力要素を配置する機構を、更に含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項９の構成に加えて、前記遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を有しており、この第１遊星歯車機構は、同軸上に配置された第１サンギヤおよび第１リングギヤと、この第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛合されたロングピニオンギヤとを備えており、前記第２遊星歯車機構は、同軸上に配置された第２サンギヤおよび第２リングギヤと、この第２サンギヤに噛合されたショートピニオンギヤとを備えており、前記ロングピニオンギヤが、前記ショートピニオンギヤおよび前記第２リングギヤに噛合されており、このロングピニオンギヤとショートピニオンギヤとを自転かつ公転可能に保持するキャリヤが設けられており、前記第１遊星歯車機構および前記第２遊星歯車機構により、ラビニョ型の遊星歯車機構が構成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１０の構成に加えて、前記原動機が前記キャリヤに連結され、前記モード切換機構は、第１クラッチ機構および第２クラッチ機構を有しており、前記第１クラッチ機構が、前記第１のモータ・ジェネレータを、前記第１サンギヤまたは前記第２リングギヤに対して選択的に連結する機構を有し、前記第２クラッチ機構が、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記第１リングギヤまたは前記第２サンギヤに対して選択的に連結する機構を有していることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項９ないし１１のいずれかの構成に加えて、前記モード切換機構は、前記車両を後退させる向きの駆動力を発生させる第３後退モードを選択可能に構成されており、この第３後退モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置されることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項１２の構成に加えて、前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータに接続された蓄電装置が設けられており、前記モード切換機構は、前記車両を後退させる向きの駆動力を発生させる第４後退モードを選択可能に構成されており、この第４モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と前記出力要素との間に前記第１のモータ・ジェネレータが配置され、かつ、この第１のモータ・ジェネレータと前記出力要素との間に前記第２のモータ・ジェネレータが配置されるとともに、前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータで共に回生制御を実行して反力トルクを受け持つ構成を有しており、前記蓄電装置の充電量が、電力をモータ・ジェネレータに供給して車両を後退させるために必要な値未満である場合は、前記第３後退モードから前記第４後退モードに変更する構成を、前記モード切換機構が更に有していることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項９ないし１３のいずれかの構成に加えて、前記原動機が逆回転することを防止する逆回転防止機構が設けられており、前記モード切り換え機構は、前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を逆回転が防止された前記原動機で受け持たせて出力要素にトルクを伝達する場合に、前記第２モードを選択する機構を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１５の発明は、請求項９ないし１３のいずれかの構成に加えて、前記モード切り換え機構は、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を前記第１のモータ・ジェネレータを回生制御して受け持たせて出力要素にトルクを伝達する場合に、前記第３モードを選択する機構を含むことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１６の発明は、請求項９ないし１５のいずれかの構成に加えて、前記モード切換機構は、車両が惰力走行し、かつ、その車両の運動エネルギを前記第１のモータ・ジェネレータおよび前記第２のモータ・ジェネレータに伝達して回生制御を実行する場合は、前記第１モードを選択する機構を、更に有していることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１７の発明は、差動回転可能に連結された複数の回転要素を有する遊星歯車機構が複数設けられており、この複数の遊星歯車機構の回転要素同士が動力伝達可能に連結されているとともに、前記複数の遊星歯車機構の回転要素には入力要素および出力要素および反力要素が含まれており、前記入力要素に原動機が連結され、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータがその他の回転要素に連結されるとともに、共線図上における前記原動機と前記第１のモータ・ジェネレータと前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素と前記反力要素との位置関係を変更するモード切換機構が設けられているハイブリッド駆動装置において、前記モード切換機構は、前記出力要素を正回転させる場合に選択され、かつ、共線図上で、前記原動機と前記反力要素との間に前記出力要素が配置され、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータが前記反力要素に連結される第１モードと、前記出力要素を正回転させる場合に選択され、前記共線図上で、前記原動機と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素が配置され、この出力要素と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記第１のモータ・ジェネレータが配置される第２モードと、前記出力要素を逆回転させる場合に選択され、かつ、前記共線図上で、前記原動機と前記出力要素との間に、前記第１のモータ・ジェネレータが配置される後退モードとを選択的に切り換える機構を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明によれば、原動機のトルクが入力要素に伝達され、前記原動機の反力トルクが反力要素で受け持たれ、出力要素からトルクが出力される。そして、第１モードが選択された場合は、第１モータ・ジェネレータを前記反力要素に連結し、第２モータ・ジェネレータを出力要素に連結することが可能である。また、第２のモードが選択された場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを前記反力要素に連結することが可能である。さらに、第３のモードが選択された場合は、前記原動機からトルクを出力し、前記第２のモータ・ジェネレータにより反力を受けることが可能である。そして、前記共線図上で、何れかのモータ・ジェネレータが第２モードの場合と同じ位置に配置され、他のモータ・ジェネレータが第２モードとは異なる位置に配置される。したがって、車両の走行領域の広範囲に亘り、具体的には、入力要素と出力要素との間における変速比の広範囲に亘り、動力伝達効率を向上させることができる。
【００２６】
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３モードを選択した場合に、前記第１のモータ・ジェネレータが前記反力要素に連結され、かつ、前記反力要素と前記出力要素との間に配置された回転要素に、前記第２のモータ・ジェネレータが連結される。
【００２７】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、遊星歯車機構が２組であり、かつ、ロングピニオンギヤが２組の遊星歯車機構で共用化され、かつ、キャリヤが共用化されるため、遊星歯車機構全体の構成を小型化できる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、ロングピニオンギヤおよびキャリヤが、第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構で共用化されているため、駆動装置を小型化できる。請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、後退モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置される。したがって、エンジントルクにより反力要素に伝達される向きのトルクより、第２のモータ・ジェネレータのトルクが打ち消されることが無く、動力伝達効率が一層向上する。
【００３０】
請求項６の発明によれば、請求項１、３、４のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第３モードを選択して、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を原動機で受け持たせて出力要素にトルクを伝達することが可能である。したがって、共線図上で、入力要素に連結されるモータ・ジェネレータと、反力を受ける前記原動機との距離が長くなり、駆動力を確保できる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、請求項５の発明と同様の効果を得られる他に、第１後退モードが選択されて、共線図上で、原動機が連結された入力要素と、出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置されている場合に、第１のモータ・ジェネレータが逆回転し、かつ、力行制御する条件が成立した場合は、前記原動機と前記第１のモータ・ジェネレータとの間に前記出力要素を配置し、かつ、前記原動機と前記出力要素との間に前記第２のモータ・ジェネレータを配置するとともに、前記第２のモータ・ジェネレータを正回転で回生制御してエンジントルクの反力を受け持ち、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを逆回転で力行制御することにより、前記アクチュエータ出力要素を逆回転させる第２後退モードを選択することが可能である。したがって、「前記第２のモータ・ジェネレータで回生制御し、発生した電力を第１のモータ・ジェネレータに供給して逆回転し、かつ力行制御する動力循環」が生じることを回避できる。
【００３２】
請求項８の発明によれば、車両惰力走行し、かつ、車両の運動エネルギを第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータに伝達して回生制御を実行する場合は、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータを、共線図上で出力要素に近づけることができる。したがって、回生制動時に原動機で受け持つ反力トルクの上昇を抑制でき、原動機回転数が上昇することを抑制できる。
【００３３】
請求項９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、前記第３モードが選択されると、前記共線図上で、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第２のモータ・ジェネレータとの間に前記原動機が配置され、かつ、その原動機と前記第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記出力要素が配置される。したがって、より広い運転領域で動力伝達効率が向上する。
【００３４】
請求項１０の発明によれば、請求項９の発明と同様の効果を得られる他に、遊星歯車機構が２組であり、かつ、ロングピニオンギヤが２組の遊星歯車機構で共用化され、かつ、キャリヤが共用化されるため、遊星歯車機構全体の構成を小型化できる。また、請求項１１の発明においても、請求項１０と同様の効果を得られる。
【００３５】
請求項１２の発明によれば、請求項９ないし１１のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第３後退モードが選択された場合は、前記共線図上で、前記原動機が連結された入力要素と、前記出力要素を逆回転させる向きのトルクを発生する第２のモータ・ジェネレータとの間に、前記反力要素に連結された第１のモータ・ジェネレータが配置される。したがって、エンジントルクにより反力要素に伝達される向きのトルクより、第２のモータ・ジェネレータのトルクが打ち消されることが無く、動力伝達効率が一層向上する。
【００３６】
請求項１３の発明によれば、蓄電装置の充電量が、電力をモータ・ジェネレータに供給して車両を後退させるために必要な値未満である場合は、第３後退モードから第４後退モードに変更して、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータにより発電し、その電力を蓄電装置に充電できる。したがって、モータ・ジェネレータを力行制御して車両が後退する場合の電力を、予め確保できる。
【００３７】
請求項１４の発明によれば、請求項９ないし１３のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第２モードを選択して、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を原動機で受け持たせて出力要素にトルクを伝達することが可能である。したがって、共線図上で、入力要素に連結されるモータ・ジェネレータと、反力を受ける前記原動機との距離が長くなり、駆動力を確保できる。
【００３８】
請求項１５の発明によれば、請求項９ないし１３のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第２のモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、その反力を第１のモータ・ジェネレータを回生制御して受け持たせて出力要素にトルクを伝達する場合に、第３モードを選択することができる。したがって、逆回転防止機構を設けずに済む。
【００３９】
請求項１６の発明によれば、車両惰力走行し、かつ、その車両の運動エネルギを第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータに伝達して回生制御を実行する場合は、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータを、共線図上で出力要素に近づけることができる。したがって、回生制動時に原動機で受け持つ反力トルクの上昇を抑制でき、原動機回転数が上昇することを抑制できる。
【００４０】
請求項１７の発明によれば、原動機のトルクが入力要素に伝達され、前記原動機の反力トルクが反力要素で受け持たれ、出力要素からトルクが出力される。そして、出力要素を正回転させる場合に、第１モードが選択された場合は、第１モータ・ジェネレータを前記反力要素に連結し、第２モータ・ジェネレータを出力要素に連結することが可能である。また、出力要素を正回転させる場合に、第２のモードが選択された場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを前記反力要素に連結することが可能である。さらに、出力要素を逆回転させる場合に、後退モードが選択された場合は、前記原動機から出力要素に伝達されるトルクの向きと、前記第２のモータ・ジェネレータから前記出力要素に伝達されるトルクの向きとが同じになるため、より広い運転領域で動力伝達効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
この発明において原動機としては内燃機関、具体的にはエンジンを用いることができる。このエンジンは、燃料を燃焼させて熱エネルギを発生させ、その熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、エンジンとしては、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。また、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータは、原動機とは動力の発生原理が異なり、電気エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、運動エネルギを電気エネルギに変換する機能をも有する。
【００４２】
この発明において、遊星歯車機構としては、シングルピニオン式の遊星歯車機構またはダブルピニオン式の遊星歯車機構のいずれを用いてもよい。この遊星歯車機構を構成する回転要素は、前記原動機のトルクが入力される入力要素、前記原動機のトルクの反力を受ける反力要素、トルクが出力される出力要素として機能する。また、遊星歯車機構を構成する回転要素には、サンギヤおよびリングギヤおよびピニオンギヤ、このピニオンギヤを保持するキャリヤなどが含まれる。さらには、これらのギヤに連結されたコネクティングドラム、軸などの要素も前記回転要素に含まれる。
【００４３】
この発明において「モード」とは、選択されたシフトポジションにおいて、ハイブリッド駆動装置を制御する場合に用いられ、かつ実行される制御の内容が異なる方式（制御パターン）である。具体的には、共線図上における回転要素同士の位置関係、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータの機能、入力要素と出力要素との間における変速比の制御範囲などの条件を決定した方式（パターン）もしくは種類を意味する。ここで、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータの機能とは、力行または回生の制御、連結される回転要素の変更制御などを意味する。そして、何れのモードが選択された場合でも、共線図上における入力要素および出力要素の位置は変更されない、つまり、固定されているとともに、反力要素の位置が変更される。
【００４４】
また、何れのモードにおいても、共線図上において、入力要素と反力要素との間に出力要素が配置される。そして、モードを切り換えると、共線図上における反力要素の位置、共線図上におけるモータ・ジェネレータの少なくとも一方の位置が切り換わる。さらに、モードを切り換えると、共線図上における出力要素と反力要素との距離が変更される。第２モードが選択された場合は、第１モードよりも、共線図上における出力要素と反力要素との距離が長くなる。また、第３モードが選択された場合は、第２モードよりも、共線図上における出力要素と反力要素との距離が長くなる。そして、共線図上における出力要素と反力要素との距離が長くなるほど、前記入力要素と前記出力要素との間の変速比の制御範囲を広く設定することが可能である。
【００４５】
さらに、この発明を車両に用いた場合、出力要素が「正回転」する向きのルクが発生すると、そのトルクが車輪に伝達されて、車両を前進させる向きの駆動力が発生する。これとは逆に、出力要素が「逆回転」する向きのルクが発生すると、そのトルクが車輪に伝達されて、車両を後退させる向きの駆動力が発生する。また、前記モード切換機構は、回転要素同士を動力伝達可能に連結し、かつ、回転要素同士の間における動力伝達を遮断してモードを切り換える機構である。このモード切換機構としては、例えば、クラッチを用いることが可能である。このクラッチをアクチュエータにより分類すると、電磁制御式クラッチ、油圧制御式クラッチなどを用いることが可能である。また、クラッチを伝達トルクの発生原理で分類すると、摩擦クラッチ、噛み合いクラッチなどが挙げられる。
【実施例１】
【００４６】
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１は、車両１のパワートレーンの構成例を示す。図１に示された車両１は、Ｆ・Ｆ（フロントエンジン・フロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車である。図１に示された車両１では、内燃機関の一種であるエンジン２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が、駆動力源として搭載されている。前記エンジン２は、燃料を燃焼させてその熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。このエンジン２は、吸排気装置、燃料噴射装置などを有する公知のものであり、例えば、電子スロットルバルブの開度、燃料噴射量、燃料噴射時期などを制御することによりエンジン出力、すなわち、エンジン回転数およびエンジントルクを制御することが可能である。また、モータ・ジェネレータＭＧ１，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た回転装置である。
【００４７】
これらの、エンジン２およびモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動力伝達可能に連結された動力分配装置３が設けられている。この動力分配装置３は、複数組の遊星歯車機構により構成されている。この実施例では、動力分配装置３が、３組のプラネタリギヤ、具体的には、フロントプラネタリギヤ４（以下、遊星歯車機構４と記す）およびミドルプラネタリギヤ５（以下、遊星歯車機構５と記す）およびリアプラネタリギヤ６（以下、遊星歯車機構６と記す）を有しており、３組の遊星歯車機構４，５，６はエンジン２のクランクシャフト７と同軸上に配置されている。また、前記２のエンジンクランクシャフト７の軸線方向において、前記遊星歯車機構４，５，６のうち、前記遊星歯車機構４が最もエンジン２に近い位置に配置されており、前記遊星歯車機構５は、前記遊星歯車機構４よりもエンジン２から離れた位置に配置されており、前記遊星歯車機構６は、前記遊星歯車機構５よりもエンジン２から離れた位置に配置されている。
【００４８】
まず、遊星歯車機構４は、シングルピニオン式の遊星歯車機構であり、サンギヤ８と、このサンギヤ８と同軸上に配置されたリングギヤ９と、前記サンギヤ８および前記リングギヤ９に噛合されたピニオンギヤ１０と、このピニオンギヤ１０を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリヤ１１とを有している。このようにして、前記サンギヤ８および前記リングギヤ９および前記キャリヤ１１が、相互に差動回転可能に接続されている。また、前記リングギヤ９は環状部材１２の内周に形成された内歯であり、この環状部材１２の外周には外歯であるギヤ１３が形成されている。そして、前記サンギヤ８が前記クランクシャフト７に動力伝達可能に連結されている。
【００４９】
前記遊星歯車機構５は、シングルピニオン式の遊星歯車機構であり、サンギヤ１４と、このサンギヤ１４と同軸上に配置されたリングギヤ１５と、前記サンギヤ１４および前記リングギヤ１５に噛合されたピニオンギヤ１６と、このピニオンギヤ１６を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリヤ１７とを有している。このようにして、前記サンギヤ１４および前記リングギヤ１５および前記キャリヤ１７が、相互に差動回転可能に接続されている。また、前記リングギヤ１５と前記サンギヤ８とが一体回転するように連結され、前記キャリヤ１１，１７が共通のコネクティングドラム１８と一体回転するように連結されている。このコネクティングドラム１８は環状に構成されており、そのコネクティングドラム１８の内部に遊星歯車機構５が配置されている。また、このコネクティングドラム１８にはギヤ１９が形成されている。
【００５０】
前記遊星歯車機構６は前記コネクティングドラム１８の内部に配置されており、この遊星歯車機構６はシングルピニオン式の遊星歯車機構である。この遊星歯車機構６は、サンギヤ２０と、このサンギヤ２０と同軸上に配置されたリングギヤ２１と、前記サンギヤ２０および前記リングギヤ２１に噛合されたピニオンギヤ２２と、このピニオンギヤ２２を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリヤ２３とを有している。また、前記リングギヤ２１は前記コネクティングドラム１８と一体回転するように構成されている。このようにして、前記サンギヤ２０および前記リングギヤ２１および前記キャリヤ２３が、相互に差動回転可能に接続されている。また、前記キャリヤ２３と前記サンギヤ１４とが一体回転するように連結されている。さらに、前記キャリヤ２３と共に一体回転可能な中空軸２４が設けられており、この中空軸２４は前記コネクティングドラム１８の内部から外部に亘って設けられている。
【００５１】
そして、中空軸２４であって、前記コネクティングドラム１８の外部に相当する箇所にはギヤ２５が設けられている。さらにまた、前記サンギヤ２０に連結された軸２６が設けられており、この軸２６は前記中空軸２４内に配置されている。この軸２６と前記中空軸２４とは同軸上に配置されており、かつ相対回転が可能である。さらにこの軸２６にはギヤ２７が形成されている。上記のように構成された前記動力分配装置３は、前記サンギヤ８が入力要素であり、前記ギヤ１９が出力要素である。また、前記リングギヤ９、または前記サンギヤ１４および前記キャリヤ２３、または前記サンギヤ２０のいずれかが、選択的に反力要素として切り換え可能であり、この動力分配装置３は、これらの各回転要素同士の差動作用により、入力要素の回転数と出力要素の回転数との比を、無段階（連続的）に変更可能な無段変速機である。
【００５２】
一方、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、ステータ２８およびロータ２９を有しており、このロータ２９には出力軸３０が連結されている。この出力軸３０は前記軸２６と平行に配置されている。また、出力軸３０の外周には、この出力軸３０と相対回転可能なギヤ３１，３２が取り付けられており、このギヤ３０が前記ギヤ１３に噛合され、前記ギヤ３２が前記ギヤ２７に噛合されている。さらに、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、ステータ３３およびロータ３４を有しており、このロータ３４には出力軸３５が連結されている。この出力軸３５は、前記軸２６および前記出力軸３０と平行に配置されている。また、出力軸３５の外周には、この出力軸３５と相対回転可能なギヤ３６，３７が取り付けられており、このギヤ３６が前記ギヤ１９に噛合され、前記ギヤ３７が前記ギヤ２５に噛合されている。さらに、ギヤ３６は終減速機３８のリングギヤ３９に噛合されており、この終減速機３８にはドライブシャフト４０を介在させて車輪４１が連結されている。
【００５３】
さらに、前記出力軸３０に対して、前記ギヤ３１，３２を選択的に動力伝達可能に連結し、かつ、前記ギヤ３１，３２と前記出力軸３０との間の動力伝達を遮断する切換機構ＳＷ１が設けられている。さらに、前記出力軸３５に対して、前記ギヤ３６，３７を選択的に動力伝達可能に連結し、かつ、前記ギヤ３６，３７と前記出力軸３５との間の動力伝達を遮断する切換機構ＳＷ２が設けられている。前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２として、この実施例ではシンクロナイザ機構（同期機構）を有する噛み合いクラッチなどを用いている場合について説明する。シンクロナイザ機構は、回転要素同士の回転数を一致させてから回転要素同士を連結する機構である。さらに切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の動作を制御するアクチュエータ４２が設けられている。このアクチュエータ４２は、油圧制御式アクチュエータまたは電磁制御式アクチュエータのいずれでもよい。
【００５４】
さらに、前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間で電力の授受をおこなう電力供給装置４３が設けられている。この電力供給装置４３は、二次電池などの蓄電装置４３Ａを有しており、蓄電装置４３Ａとしてはバッテリまたはキャパシタを用いることができる。この蓄電装置４３Ａと前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とがインバータ（図示せず）を介して接続されている。また、電力供給装置４３は、蓄電装置４３Ａの他に、燃料電池システム（図示せず）を備えていてもよい。この燃料電池システムは、水素と酸素を反応させて起電力を得るシステムであり、発生した電力をモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に供給するか、または蓄電装置４３Ａに充電することができる。さらに、前記電力供給装置４３は、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とを接続する電気回路を有しており、前記蓄電装置４３Ａを経由することなく、前記第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との間で直接電力の授受をおこなうことが可能である。
【００５５】
つぎに車両１の制御系統について説明すると、コントローラとしての電子制御装置４４が設けられており、この電子制御装置４４には、各種のセンサやスイッチなどの検知信号、例えば、加速要求、制動要求、エンジン回転数、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数、前記ギヤ１９，２５，２７の回転数、電力供給装置４３における充電量、車速、シフトポジションなどを示す信号が入力される。このシフトポジションは、シフトポジション選択装置を車両の乗員が操作して選択される。このシフトポジション選択装置には、レバー、スイッチ、タップパネル、ボタンなどがある。また、選択されるシフトポジションとしては、前進ポジション、後退ポジション、パーキングポジション、ニュートラルポジションなどがある。一方、この電子制御装置４４からは、エンジン２を制御する信号、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する信号、アクチュエータ４２を制御する信号などが出力される。
【００５６】
上記のように構成された車両１においては、車両１を前進させる向きの駆動力を発生させる前進ポジションが選択されている場合に、３種類のモードを切り換え可能であり、かつ、何れのモードが選択された場合においても、前記動力分配装置３の変速比を無段階に制御可能である。このモードの切り換え制御および前記動力分配装置３の変速比の制御は、前記電子制御装置４４に入力される信号、およびその電子制御装置４４に記憶されているデータに基づいて判断され、かつ実行される。例えば、車速および加速要求に基づいて要求駆動力が求められ、この要求駆動力、前記電子制御装置４４に記憶されている最適燃費曲線のデータなどに基づいて、前記モードの切り換え制御および前記動力分配装置３の変速比の制御が実行される。この実施例では、前進ポジションが選択されている場合は、低速モードおよび中速モードおよび高速モードの３種類を選択的に切り換え可能である。概略的なモードの選択例を説明すると、低速モードが選択される車速は、中速モードが選択される車速よりも低速であり、中速モードが選択される車速は、高速モードが選択される車速よりも低速である。また、低速モードが選択される場合の要求駆動力は、中速モードが選択される要求駆動力よりも大きく、中速モードが選択される要求駆動力は、高速モードが選択される要求駆動力よりも大きい。
【００５７】
以下、モードおよびモードの切換制御について説明する。まず「モード」とは、共線図上における回転要素同士の位置関係、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の機能、前記動力分配装置３の入力要素であるサンギヤ８と、出力要素であるギヤ１９との間における変速比の制御範囲などの条件を決定した方式（パターン）もしくは種類を意味している。図２は、各モードにおける回転要素同士の連結関係を示す図表であり、図３は、各回転要素の状態を示す共線図である。この図２に示された各モードは、いずれも前進ポジションで選択されるモードである。この図３の共線図において、横軸には回転要素同士の位置関係が示されており、縦軸には回転要素の回転方向および回転数が示されている。この図３を含む共線図において、「正」はエンジン２の回転方向と同じ方向である正回転を意味し、「逆」はエンジン２の回転方向とは逆の逆回転を意味する。また、エンジン２の回転方向とは、燃料の燃焼によって生じる回転方向である。図３の共線図では、エンジン（ＥＮＧ）２と前記サンギヤ２０との間に、前記リングギヤ９が配置されている。また、前記サンギヤ２０と前記リングギヤ９との間に、前記サンギヤ１４および前記キャリヤ２３が位置している。さらに、前記エンジン２と前記リングギヤ９との間に、前記キャリヤ１１，１７および前記リングギヤ２１および前記ギヤ１９が位置している。
【００５８】
そして、図２に示す低速モード（Ｌｏｗ）が選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３１とが連結され、前記出力軸３０と前記ギヤ３２との動力伝達が遮断される。すなわち、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と前記リングギヤ９とが、動力伝達可能に連結される。また、切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５が前記ギヤ３６に連結され、前記出力軸３５と前記ギヤ３７との動力伝達が遮断される。この低速モードが選択された場合は、図３の共線図で最上段に示すように、エンジン２が正回転するとともに、そのエンジントルクが前記サンギヤ８に伝達される。また、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で回生制御され、エンジントルクの反力を受け持つ。このように、前記サンギヤ８に入力されたエンジントルクが前記ギヤ１９に伝達され、そのギヤ１９から出力されたトルクが、前記ギヤ３６および前記終減速機３８を経由して前記車輪４１に伝達されて、駆動力が発生する。さらに、この低速モードでは、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力を前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給し、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で力行制御し、そのトルクを前記ギヤ１９に伝達することも可能である。
【００５９】
つぎに、図２に示す低速モードから中速モード（Ｍｉｄ）に変更する制御を説明する。この場合は、図３の最上段の状態から、車速の上昇により第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が低下して、図３の上から２段目に示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が零となる。この時、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５と前記ギヤ３６との動力伝達が遮断されるとともに、この第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が、前記サンギヤ１４および前記キャリヤ２３の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５が前記ギヤ３７に連結される。そして、図３の上から３段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転し、かつ、回生制御されて、エンジントルクの反力を受け持つとともに、前記ギヤ１９の回転数がさらに上昇する。また、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に電力を供給して正回転で力行制御し、そのトルクを前記ギヤ１９に伝達することも可能である。この図３の上から３段目に示す共線図が、中速モードに相当する。なお、この中速モードにおける前記切換機構ＳＷ１の制御は、前記低速モードの場合と同じである。
【００６０】
さらに、図３に示す中速モードから高速モード（Ｈｉｇｈ）に変更する制御を説明する。この場合は、図３の上から３段目の状態から、さらに車速が上昇して、逆回転している第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が低下し、図３の上から４段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が零となる。この時、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０と前記ギヤ３１との動力伝達が遮断されるとともに、この第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が、前記サンギヤ２０の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０が前記ギヤ３２に連結される。ついで、図３の最下段に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転から正回転に変更され、かつ、力行制御されて、エンジントルクの反力を受け持つとともに、前記ギヤ１９の回転数がさらに上昇する。なお、この高速モードにおける前記切換機構ＳＷ２の制御は、前記中速モードの場合と同じである。なお、何れのモードが選択された場合においても、選択されたモードにおいて反力要素に連結されるモータ・ジェネレータの出力を制御することにより、前記動力分配装置の変速比を無段階に制御することが可能である。さらに、高速モードから中速モードへの切り替え、または中速モードから低速モードへの切り換え時にも、いずれか一方のモータ・ジェネレータを停止させる制御を実行可能である。
【００６１】
以上のように、モード同士の切り換え時には、切り換え前のモードで反力を受け持っているモータ・ジェネレータが停止される。したがって、モードの切り換え後に反力を受けもつモータ・ジェネレータの反力受け持ち時点における回転数をなるべく低回転数にすることができ、そのモータ・ジェネレータの回生による発生電力の流通量が低下する。したがって、エンジン回転数とギヤ１９の回転数との間の変速比の広範囲に亘り、機械的な動力伝達量を増加させ、電力の流通量を低減させることができ、駆動装置全体における動力伝達効率が向上する。したがって、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の必要トルクを低下させ、かつ、体格を小型化できる。
【００６２】
つぎに、各モードの特性の一例を、図４に基づいて説明する。図４においては、前記動力分配装置３の変速比が横軸に示され、理論伝達効率が縦軸に示されている。また、前述した低速モードおよび中速モードおよび高速モードに相当する特性が実線で示されている。図４に示すように、各モードにおける変速比の制御範囲が異なる。具体的には、低速モードが選択される範囲は、中速モードが選択される範囲よりも変速比が大きい。また、中速モードが選択される範囲は、高速モードが選択される範囲よりも変速比が大きい。ここで、理論伝達効率とは、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の動力が機械的に前記ギヤ１９に伝達される割合である。この理論伝達効率は、前記蓄電装置４３Ａとモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間では、電力の授受がおこなわれないことを前提としている。前記モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか一方が停止された場合を、理論伝達効率が１．０として表している。
【００６３】
理論伝達効率が１．０未満になるということは、モータ・ジェネレータの動力が電気エネルギに変換されたり、電気エネルギがモータ・ジェネレータの動力に変換されたりして、電力供給装置４３における電気流通量が増加すること、つまり、車両１における全体としての電気依存度が大きく（高く）なることを意味する。そして、実施例の特性が実線で示されており、低速モードと中速モードとの切り換え時点では、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が停止されるため、理論伝達効率が１．０となっている。また、中速モードと高速モードとの切り換え時点では、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が停止されるため、理論伝達効率が１．０となっている。これに対して、図４に破線で示す比較例について説明する。この比較例は、特表２００５−５０９５５４号公報に記載されている技術において、動作モードの切換に伴う理論伝達効率を示すものであり、切り換え前のモードで反力要素となる回転要素が回転中に、モードの切り換えをおこなうものである。殆どの変速比の領域で、実施例の方が比較例よりも理論伝達効率が高くなっている。
【００６４】
つぎに、図１に示すハイブリッド駆動装置において、前進ポジションが選択されている場合に、ＥＶ走行モードを選択する場合について説明する。ＥＶ走行モードとは、前記エンジン２を停止させ、かつ、モータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、そのトルクを車輪４１に伝達して駆動力を発生させる制御モードである。例えば、前述した低速モードを選択し、かつ、エンジン２が停止している場合に前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクを前記ギヤ３６に伝達することが可能である。これを図５の共線図により説明すると、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で力行制御し、かつ、前記エンジン２により反力を受け持つ制御を実行する。この場合、エンジン２は停止している。しかしながら、前記低速モードでは、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、図５の共線図上では出力要素であるギヤ１９と同じ位置に配置されている。このため、駆動力不足となる可能性がある。
【００６５】
そこで、この実施例１においては、図２に示すＥＶ走行モードを選択可能である。このＥＶ走行モードを実行するためには、図１に示すように、前記エンジン２の逆回転を防止する一方向クラッチＯＷＣが、前記クランクシャフト７に取り付けられていることが前提となる。例えば、一方向クラッチＯＷＣの内輪をクランクシャフト７の外周に取り付け、一方向クラッチＯＷＣの外輪を、前記エンジン２のシリンダブロックに取り付けることにより、エンジン２の正回転を許容し、逆回転を防止することが可能である。また、一方向クラッチＯＷＣの内輪をクランクシャフト７の外周に取り付け、一方向クラッチＯＷＣの外輪を、車体に固定したブラケットなど（図示せず）に取り付けることにより、エンジン２の正回転を許容し、逆回転を防止することも可能である。
【００６６】
このＥＶ走行モードが選択された場合、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２は高速モードの場合と同様に制御される。すなわち、図６の共線図に示すように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が前記サンギヤ２０に連結され、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が前記サンギヤ１４およびキャリヤ２３に連結される。なお、図６の共線図上における各回転要素同士の位置関係は、図３で説明した高速モードの場合と同じである。そして、前記電力供給装置４３から前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に電力を供給して、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を共に電動機として駆動させ、その反力トルクを前記エンジン２で受け持つ。
【００６７】
このように、２基のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が共に電動機として駆動され、車輪４１で発生する駆動力を高めることができる。また、出力要素であるギヤ１９から、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までの距離が長くなるため、駆動力が一層高まる。したがって、ＥＶ走行モードを選択可能な車速の領域を拡大することができる。２基のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が共に電動機として駆動されると、前記エンジン２で受け持つ反力が大きくなるが、一方向クラッチＯＷＣが設けられているため、前記エンジン２が逆回転することなく、確実に反力を受け持つことができる。このように、ＥＶ走行をおこなった場合におけるギヤ１９の出力トルクＴｏは次式で求めることが可能である。
Ｔｏ＝（１＋１／ρ２）Ｔｍ＋（１＋１／ρ２＋１／ρ２ρ３）Ｔｇ
上記式において、ρ１は、前記遊星歯車機構４のサンギヤ８の歯数を、遊星歯車機構４のリングギヤ１５の歯数で除した値であり、ρ２は、前記遊星歯車機構５のサンギヤ１４の歯数を、遊星歯車機構５のリングギヤ１５の歯数で除した値であり、ρ３は、前記遊星歯車機構６のサンギヤ２０の歯数を、遊星歯車機構６のリングギヤ２１の歯数で除した値である。
【００６８】
ここで、図１および図２および図３および図６に基づいて説明した実施例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、前記エンジン２が、この発明の原動機に相当し、前記３組の遊星歯車機構４，５，６が、この発明の複数の遊星歯車機構に相当し、サンギヤ８，１４，２０およびリングギヤ９，１５，２１およびキャリヤ１１，１７，２３およびコネクティングドラム１８およびギヤ１９が、この発明の回転要素に相当し、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２および前記アクチュエータ４２および前記電子制御装置４４が、この発明のモード切換機構に相当し、一方向クラッチＯＷＣが、この発明の逆回転防止機構に相当する。また、低速モードが、この発明の第１モードに相当し、中速モードが、この発明の第２モードに相当し、高速モードが、この発明の第３モードに相当する。さらに、全てのモードにおいて、サンギヤ８がこの発明の入力要素に相当し、キャリヤ１１，１７，２３およびギヤ１９およびコネクティングドラム１８が、この発明の出力要素に相当する。また、低速モードでは、リングギヤ９がこの発明の反力要素に相当する。また、中速モードでは、サンギヤ１４およびキャリヤ２３が、この発明の反力要素に相当する。さらに高速モードでは、サンギヤ２０が、この発明の反力要素に相当する。
【実施例２】
【００６９】
つぎに、ハイブリッド駆動装置の実施例２を、図７に基づいて説明する。この実施例２は、請求項３、４、１７に対応するものである。図７に示された構成において、図１の構成と同じ構成については、図１と同じ符号を付してある。図７にされた動力分配装置３は複数の遊星歯車機構が、いわゆるラビニョ型の遊星歯車機構により構成されている。具体的には、動力分配装置３は、２組のプラネタリギヤ、具体的には、フロントプラネタリギヤ４５（以下、遊星歯車機構４５と記す）およびリアプラネタリギヤ４６（以下、遊星歯車機構４６と記す）を有している。また、前記エンジン２のクランクシャフト７の回転軸線方向で、前記遊星歯車機構４５は前記遊星歯車機構４６よりも前記エンジン２に近い位置に配置されている。一方の遊星歯車機構４５は、同軸上に配置されたサンギヤ８およびリングギヤ９を有しており、そのサンギヤ８およびリングギヤ９に噛合するロングピニオンギヤ４７が設けられている。
【００７０】
一方、前記遊星歯車機構４６は、同軸上に配置されたサンギヤ４８およびリングギヤ４９と、前記サンギヤ４８に噛合されたショートピニオンギヤ５０とを有しており、前記ロングピニオンギヤ４７が、前記リングギヤ４９およびショートピニオンギヤ５０に噛合されている。そして、ショートピニオンギヤ５０およびロングピニオンギヤ４７を自転、かつ、公転可能に支持するキャリヤ５１が設けられており、このキャリヤ５１が中空軸２４に連結されている。さらに、前記リングギヤ４９はコネクティングドラム５２の内周に形成されており、このコネクティングドラム５２にはギヤ１９が形成されている。このように、ロングピニオンギヤ４７は、遊星歯車機構４５の回転要素と、遊星歯車機構４６の回転要素とを兼ねている。そして、遊星歯車機構４５がシングルピニオン式の遊星歯車機構を構成しており、遊星歯車機構４６がダブルピニオン式の遊星歯車機構を構成している。さらに、遊星歯車機構４５，４６が、クランクシャフト７と同軸上に配置されている。さらにまた、実施例２では、ギヤ３７と終減速機３８のリングギヤ３９とが係合されており、ギヤ３６にはリングギヤ３９は噛合されていない。
【００７１】
つぎに、この実施例２における各回転要素同士の連結関係を、図８の共線図に基づいて説明する。前記サンギヤ８と前記サンギヤ４８との間に前記リングギヤ９が配置されている。また、前記サンギヤ８と前記リングギヤ９との間に、前記キャリヤ５１が配置されている。さらに、前記リングギヤ９と前記サンギヤ４８との間に、前記ギヤ１９および前記リングギヤ４９が配置されている。そして、この実施例２においても、前述と同様に低速モードと中速モードと高速モードとを選択的に変更可能である。また、各モードが選択された場合における切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御を図９に示す。ここで、各モードが選択された場合に、切換機構ＳＷ１の制御は、実施例１の場合と同じである。これに対して、低速モードが選択された場合、切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３７とが動力伝達可能に連結され、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３６との動力伝達が遮断される。また、中速モードまたは高速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３６とが動力伝達可能に連結され、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３７との動力伝達が遮断される。
【００７２】
まず、図９に示す低速モード（Ｌｏｗ）が選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御により、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と前記リングギヤ９とが、動力伝達可能に連結される。また、切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と前記キャリヤ５１とが動力伝達可能に連結される。この低速モードが選択された場合は、図８の共線図で最上段に示すように、エンジン２が正回転するとともに、そのエンジントルクが前記サンギヤ８に伝達される。また、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で回生制御され、エンジントルクの反力を受け持つ。このように、前記サンギヤ８に入力されたエンジントルクが前記キャリヤ５１に伝達され、そのキャリヤ５１から出力されたトルクが、前記ギヤ２５，３７および前記終減速機３８を経由して前記車輪４１に伝達されて、駆動力が発生する。さらに、この低速モードでは、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電された電力が前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転で力行制御され、そのトルクを前記ギヤ３７に伝達する。
【００７３】
つぎに、図９に示す低速モードから中速モード（Ｍｉｄ）に変更する制御を説明する。この場合は、図８の最上段の状態から、車速の上昇によって前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が低下して、図８の上から２段目に示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が零となる。この時、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５と前記ギヤ３７との動力伝達が遮断されるとともに、この第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が、前記リングギヤ４９の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５が前記ギヤ３６に連結される。そして、図８の上から３段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転し、かつ、回生制御されて、エンジントルクの反力を受け持つとともに、前記ギヤ１９の回転数がさらに上昇する。また、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に電力を供給して正回転で力行制御し、そのトルクを前記ギヤ１９に伝達することも可能である。この図８の上から３段目に示す共線図が、中速モードに相当する。なお、この中速モードにおける前記切換機構ＳＷ１の制御は、前記低速モードの場合と同じである。
【００７４】
さらに、図９に示す中速モードから高速モード（Ｈｉｇｈ）に変更する制御を説明する。この場合は、図８の上から３段目の状態からさらに車速が上昇して、逆回転している第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が低下し、図８の上から４段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が零になる。この時、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０と前記ギヤ３１との動力伝達が遮断されるとともに、この第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が、前記サンギヤ２０の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０が前記ギヤ３２に連結される。つまり、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と、サンギヤ４８とが動力伝達可能に連結される。ついで、図８の最下段に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転から正回転に切り換わり、かつ、力行制御されて、エンジントルクの反力を受け持つとともに、前記ギヤ１９の回転数がさらに上昇する。なお、この高速モードにおける前記切換機構ＳＷ２の制御は、前記中速モードの場合と同じである。
【００７５】
なお、何れのモードが選択された場合においても、選択されたモードにおいて反力要素に連結されるモータ・ジェネレータの出力を制御することにより、前記動力分配装置の変速比を無段階に制御することが可能である。さらに、高速モードから中速モードへの切り替え、または中速モードから低速モードへの切り換え時にも、いずれか一方のモータ・ジェネレータを停止させる制御を実行可能である。この実施例２においても、モード同士の切り換えが、切り換え前に選択されていたモードで反力を受けていたモータ・ジェネレータが停止している状態でおこなわれる。したがって、実施例２においても実施例１と同様の効果を得られる。また、実施例２における理論伝達効率の特性は、図４に示すとおりとなる。さらに、実施例２においては、前記動力分配装置３を２組の遊星歯車機構４５，４６により構成している。さらに、ロングピニオンギヤ４７が２組の遊星歯車機構４５，４６で共用化され、かつ、キャリヤ５１が２組の遊星歯車機構４５，４６で共用化されている。このため、遊星歯車機構を３組用いることなく動力分配装置３を構成することができ、軸方向における部品の配置スペースを狭めることができる。また、クランクシャフト７の軸線方向における駆動装置の全長を短縮することができ、かつ、重量を低減することができる。さらには、駆動装置の製造コストを低減し、かつ、車載性を向上することができる。
【００７６】
この実施例２の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、遊星歯車機構４５が、この発明の第１遊星歯車機構に相当し、遊星歯車機構４６が、この発明の第２遊星歯車機構に相当し、サンギヤ８が、この発明の第１サンギヤに相当し、リングギヤ９が、この発明の第１リングギヤに相当し、サンギヤ４８が、この発明の第２サンギヤに相当し、リングギヤ５１が、この発明の第２リングギヤに相当し、切換機構ＳＷ１が、この発明の第１クラッチ機構に相当し、切換機構ＳＷ２が、この発明の第２クラッチ機構に相当する。この実施例２のその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、実施例１の構成と、この発明の構成との対応関係と同じである。
【実施例３】
【００７７】
つぎに、ハイブリッド駆動装置の実施例３を図１０に基づいて説明する。この実施例３は、請求項５、請求項１７に対応するものである。この図１０において、図１の構成と同じ構成については、図１と同じ符号を付してある。この実施例３では、ギヤ３６，３７に対する終減速機３８の接続構造が、実施例１とは異なる。この実施例３においては、前記出力軸３５と平行に回転軸５３が設けられており、この回転軸５３にはギヤ５４が形成されている。このギヤ５４が前記リングギヤ３９に噛合されている。また、回転軸５３には、この回転軸５３と相対回転可能なギヤ５５，５６が取り付けられている。このギヤ５５が前記ギヤ３６に噛合され、ギヤ５６が前記ギヤ３７に噛合されている。さらに、前記回転軸５３を前記ギヤ５５またはギヤ５６に対して選択的に動力伝達可能に連結・遮断する切換機構ＳＷ３が設けられている。この切換機構ＳＷ３としては、前述したＳＷ１，ＳＷ２と同様の機構を用いることができる。この切換機構ＳＷ３は、前記アクチュエータ４２により制御される。
【００７８】
この実施例３において、前記動力分配装置３を含む共線図上の回転要素同士の位置関係および連結関係は、図３に基づいて説明した実施例１と同じである。つぎに、各モードについて図１１の図表に基づいて説明すると、前進ポジションが選択された場合は、実施例１と同様に低速モードまたは中速モードまたは高速モードを選択的に変更可能である。この３種類の何れのモードが選択された場合も、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は、実施例１と同じである。また、この３種類の何れのモードが選択された場合も、前記切換機構ＳＷ３の制御により、前記回転軸５３と前記ギヤ５５とが連結され、前記回転軸５３と前記ギヤ５６との間における動力伝達が遮断される。すなわち、前記回転軸５３と前記ギヤ１９とが動力伝達可能に連結される。したがって、実施例３においては、低速モードまたは中速モードまたは高速モードのいずれが選択された場合も、エンジントルクが前述のようにして前記ギヤ１９に伝達されると、そのトルクが前記ギヤ３６，５５を経由して前記回転軸５３に伝達され、その回転軸５３のトルクが前記終減速機３８を経由して車輪４１に伝達される。また、この実施例３において、各モード同士の切り換えをおこなう場合、実施例１と同様に、切り換え前に選択されているモードで反力要素となっている回転要素およびモータ・ジェネレータの回転数を零とする制御、および切り換え後のモードで反力を受けるモータ・ジェネレータの回転数を、切り換え後のモードに応じた回転数に同期させる制御を実行可能である。したがって、この実施例３においても前記実施例１と同様の効果を得られる。
【００７９】
一方、この実施例３において後退ポジションが選択された場合は、第１後退モード（Ｒｅｖ１（Ｌｏｗ））または第２後退モード（Ｒｅｖ２（Ｈｉｇｈ））が用いられる。この第１後退モードと第２後退モードとの相違については後述することとして、ここでは、第１後退モードが選択された場合について説明する。第１後退モードが選択された場合、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が、図１１に示すように制御される。すなわち、前記切換機構ＳＷ１は低速モードと同様に制御され、前記切換機構ＳＷ２は中速モードと同様に制御される。また、前記切換機構ＳＷ３の制御により、前記ギヤ５６と前記回転軸５３とが動力伝達可能に連結され、前記ギヤ５５と前記回転軸５３との動力伝達が遮断される。この第１後退モードが選択された場合における回転要素の状態を、図１２の共線図に基づいて説明する。前記エンジントルクが前記サンギヤ８に入力されて、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が正回転され、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、前記サンギヤおよび前記キャリヤ２３が逆回転する。また、この第１後退モードが選択された場合は、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給して、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御し、その出力トルクが前記ギヤ３７に伝達される。
【００８０】
そして、この実施例３では、図１２に示す共線図上で、前記エンジン２および入力要素と、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および出力要素との間に、エンジントルクの反力を受け持つ前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が配置される。このため、図１２の共線図上で、エンジントルクに基づいて出力要素に伝達されるトルクの向きと、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２から出力要素に伝達されるトルクの向きとが同じになり、出力要素を逆回転させようとするトルクの低下を抑制できる。したがって、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力で第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御して、そのトルクを前記車輪４１に伝達する場合に、動力伝達効率の低下を抑制できる。言い換えれば、ポジティブリサーキュレーションを、この実施例３では回避できる。
【００８１】
つぎに、前述した第１後退モードと第２後退モードとの使い分けを説明する。具体的には、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータが逆回転し、かつ、力行制御となるか否かにより、この第１後退モードまたは第２後退モードを選択的に切り換える。図１２の共線図に示すように、第１後退モードが選択され、かつ、低車速で車両１が後退している場合は、エンジントルクを受け持つ第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が正回転で回生制御される。その後、第１後退モードが選択されたまま車速が上昇すると、図１３の共線図に示すように、エンジントルクの反力を受け持つ第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転し、かつ、力行制御になるとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で回生制御をおこない、発生した電力を第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給する制御を実行することとなり、いわゆる動力循環が生じて動力伝達効率が低下する。ここでは、電力供給装置４３から第１のモータ・ジェネレータＭＧ１への電力供給はないものとする。
【００８２】
そこで、動力循環を回避するために、第１後退モードから第２後退モードに変更される。この第２後退モードにおいては、図１１に示すように、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３２とが連結される。また、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記出力軸３５と前記ギヤ３６とが連結される。さらに、前記切換機構ＳＷ３の制御により、前記回転軸５３と前記ギヤ５６とが連結される。このように、第２後退モードが選択された場合は、図１４の共線図の共線図上で、入力要素であるサンギヤ８と、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１との間に、出力要素であるキャリヤ２３が配置される。また、前記サンギヤ８と前記キャリヤ２３との間に、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が配置される。このように、いわゆる４要素状態となる。そして、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転し、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発生した電力が、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給されて、その第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で力行制御される。したがって、後進ポジションが選択され、かつ車速が上昇した場合でも、動力循環を回避できる。
【００８３】
上記の第１後退モードと第２後退モードとの切り換えを判断する制御例を図１５のフローチャートにより説明する。まず、後退ポジションが選択されているか否かが判断され（ステップＳ１）、このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、第１後退モードが選択されている状況において、エンジントルクの反力を受ける第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転し、かつ、力行制御される状況にあるか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２で肯定的に判断された場合は第１後退モードから第２後退モードに切り換えられ（ステップＳ３）、この制御ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ２で否定的に判断された場合は、そのまま第１後退モードを維持してこ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、この制御ルーチンを終了する。
【００８４】
この実施例３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ると、前記サンギヤ８が、請求項５における入力要素に相当し、前記ギヤ９が、請求項５における反力要素に相当し、前記サンギヤ１４および前記キャリヤ２３が、請求項５における出力要素に相当する。また、実施例３では、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が、この発明のモード切換機構に相当する。また、図１５のフローチャートのステップＳ２で肯定的に判断された場合が、請求項７に記載された「第１後退モードが選択され、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転し、かつ、力行制御する条件が成立した場合」に相当する。なお、この実施例３におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、実施例１の構成と、この発明の構成との対応関係と同じである。
【実施例４】
【００８５】
つぎに、ハイブリッド駆動装置の実施例４を図１６に基づいて説明する。この実施例４は請求項５、請求項１７に対応するものである。図１６において、図１の構成および図７の構成および図１０の構成と同じ構成については、図１および図７および図１０と同じ符号を付してある。この図１６においては、基本的な構成が図７と同様に構成されており、この図１６では、前述した回転軸５３およびギヤ５５，５６および切換機構ＳＷ３が設けられている。そして、図１６では、前記ギヤ５５がギヤ３６に噛合され、前記ギヤ５６がギヤ３７に噛合されている。また、実施例４において、前記動力分配装置３における回転要素同士の共線図上における位置関係は、図８に示すとおりとなる。そして実施例４においても、前進ポジションでは、前述した低速モードまたは中速モードまたは高速モードを選択的に切り換え可能である。
【００８６】
この実施例４における切換機構ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の制御を図１７に基づいて説明する。まず、低速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３１とが連結される。また、低速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ２の制御により、前記出力軸３５と前記ギヤ３７とが連結される。さらに、低速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ３の制御により、前記出力軸５３と前記ギヤ５６とが連結される。そして、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で回生制御されて、エンジントルクの反力が受け持たれ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電された電力が、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が力行制御される。
【００８７】
この実施例４において、中速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御は低速モードと同じである。また、中速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ２の制御により、前記出力軸３５と前記ギヤ３６とが連結される。また、中速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ３の制御は低速モードと同じである。そして、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転で回生制御されて、エンジントルクの反力が受け持たれ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電された電力が、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給されて、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が力行制御される。
【００８８】
さらに、高速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３２とが連結される。また、高速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ２の制御は中速モードと同じである。さらに、高速モードが選択された場合には、切換機構ＳＷ３の制御は中速モードと同じである。そして、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で回生制御されて、エンジントルクの反力が受け持たれ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電された電力が、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が力行制御される。そして、低速モードまたは中速モードまたは高速モードの何れが選択された場合においても、エンジントルクが前記サンギヤ８に入力され、かつ、前記キャリヤ５１から出力されたトルクが、前記ギヤ２５および前記ギヤ３７および前記ギヤ５６を経由して前記回転軸５３に伝達され、その回転軸５３のトルクが前記終減速機３８に伝達される。
【００８９】
このように、実施例４において、低速モードまたは中速モードまたは高速モードの何れが選択された場合も、各回転要素の回転状態、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の出力および回転方向は、図８の場合と同じである。また、各モード同士を切り換える場合の制御も、図８の場合と同じであり、同様の効果を得られる。すなわち、実施例４において、実施例１および実施例２と同じ構成および同じ制御については、同様の効果を得られる。
【００９０】
さらに、この実施例４において後退ポジションが選択された場合は、第１後退モードまたは第２後退モードを選択的に切り換え可能である。ここで、第１後退モードおよび第２後退モードの技術的意味は、実施例３の場合と同じである。まず、第１後退モードが選択された場合は、図１７に示すように、前記切換機構ＳＷ１の制御により前記出力軸３０と前記ギヤ３１とが連結され、前記切換機構ＳＷ２の制御により前記出力軸３５と前記ギヤ３６とが連結され、前記切換機構ＳＷ３の制御により前記出力軸５３と前記ギヤ５５とが連結される。そして、図１８の共線図に示すように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が正回転、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力が、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給され、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転で力行制御される。そして、この実施例４では、図１８に示す共線図上で、前記エンジン２および入力要素と、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および出力要素との間に、エンジントルクの反力を受け持つ前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が配置される。このため、図１８の共線図上で、エンジントルクに基づいて出力要素に伝達されるトルクの向きと、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２から出力要素に伝達されるトルクの向きとが同じになり、出力要素を逆回転させようとするトルクの低下を抑制できる。したがって、実施例３と同様の効果を得られる。
【００９１】
この実施例４においても、実施例３と同じ理由により、前記第１後退モードと第２後退モードとの使い分けが可能である。前記第１後退モードが選択された後、車速が上昇して、図１９の共線図に示すように、エンジントルクの反力を受け持つ第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転し、かつ、力行制御になるとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で回生制御をおこない、発生した電力を第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給すると、いわゆる動力循環が生じて動力伝達効率が低下する。ここでは、電力供給装置４３から第１のモータ・ジェネレータＭＧ１への電力供給はないものとする。
【００９２】
そこで、この実施例４においても、実施例３と同様に図１５のフローチャートに基づいて、第１後退モードと第２後退モードとを切り換え可能である。この第２後退モードが選択された場合は、図１７に示すように、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３２とが連結される。また、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記出力軸３５と前記ギヤ３７とが連結される。さらに、前記切換機構ＳＷ３の制御により、前記回転軸５３と前記ギヤ５５とが連結される。このように、第２後退モードが選択された場合は、図２０の共線図上で、入力要素であるサンギヤ８と、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１との間に、出力要素であるリングギヤ４９およびギヤ１９が配置される。また、前記サンギヤ８と前記リングギヤ４９との間に、反力要素となるキャリヤ５１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が配置される。このように、いわゆる４要素状態となる。そして、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転し、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発生した電力が、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給されて、その第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で力行制御される。したがって、後進ポジションが選択され、かつ車速が上昇した場合でも、動力循環を回避できる。
【００９３】
この実施例４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ると、前記サンギヤ８が、請求項５における入力要素に相当し、前記ギヤ９が、請求項５における反力要素に相当し、前記ギヤ１９および前記リングギヤ４９が、請求項５における出力要素に相当する。また、実施例３では、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が、この発明のモード切換機構に相当する。なお、この実施例４におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、実施例１の構成と、この発明の構成との対応関係と同じである。
【００９４】
つぎに、実施例１で実行可能な他の制御例を説明する。図２および図３に基づいて説明した高速モードまたは中速モードが選択され、かつ車両１が惰力走行している場合に、車両１の運動エネルギを前記第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、少なくとも一方に伝達して、回生制御をおこなうことが可能である。ここで、高速モードまたは中速モードでは、共線図上で、前記エンジン２と、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の間に、出力要素であるギヤ１９が配置されている。このため、共線図上で、出力要素と、出力要素から最も離れた位置にあるモータ・ジェネレータとの距離が比較的長くなり、モータ・ジェネレータの回生制動力により出力要素の回転数を低下させる場合に、反力要素となる前記エンジン２で受け持つトルクが高くなる。その結果、エンジン回転数が上昇（吹き上がり）して運転者が違和感を持つ可能性がある。また、高車速で車両１が走行している場合は、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の回転数が共に許容回転数を越える可能性がある。図２１は、高速モードが選択され、かつ、車両１の惰力走行中に、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で回生制動をおこなう場合を例示している。
【００９５】
上記のような不具合を回避するために、車両１の惰力走行中に、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で回生制動をおこなう場合は、図２に示す回生モードを選択する。この回生モードが選択された場合、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は、前記低速モードが選択された場合の制御と同じである。また、回生モードが選択された場合は、図２２の共線図に示すように、前記第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が共に正回転し、かつ、一方のモータ・ジェネレータが回生制動をおこなう点が、低速モードが選択された場合とは異なる。この図２２の共線図では、前記第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が共に回生制動をおこなっている。
【００９６】
このように、回生モードが選択されると、図２２の共線図上で第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が前記ギヤ２１と同じ位置に配置され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、共線図上でギヤ２１の隣の回転要素に連結される。したがって、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で回生制動をおこなった場合、前記エンジン２で受け持つ反力トルクは、低速モードが選択された場合よりも低くなる。したがって、エンジン回転数が上昇することを抑制でき、運転者の違和感を回避できるとともに、ドライバビリティが向上する。また、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の回転数が低くなり、許容回転数を越えることを回避できる。
【００９７】
このように、車両１が惰力走行する場合に実行可能な制御例を、図２３のフローチャートに基づいて説明する。この図２３のフローチャートは、請求項８に対応する制御の流れである。まず、前記車両１が惰力走行し、かつ、前記第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の何れか一方で回生制動が実行されているか否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、中速モードまたは高速モードが選択されているか否かが判断される（ステップＳ１２）。このステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、中速モードまたは高速モードから、前記回生モードに切り換え（ステップＳ１３）、この制御ルーチンを終了する。これに対して、前記ステップＳ１２またはステップＳ１１で否定的に判断された場合は、この制御ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１３では、低速モードを選択しても、前述と同様の効果を得られる。これは、低速モードが選択された場合、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は、回生モードの場合と同じだからである。
【００９８】
図２３で説明した制御は、前述の実施例２、つまり、図７のパワートレーンにおいても実行可能である。まず、図８および図９に基づいて説明した高速モードまたは中速モードが選択され、かつ車両１が惰力走行している場合に、車両１の運動エネルギを前記第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に伝達して、回生制御をおこなうことが可能である。ここで、高速モードまたは中速モードでは、共線図上で、前記エンジン２と、第の１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の間に、出力要素であるキャリヤ５１が配置されている。このため、共線図上で、出力要素と、出力要素から最も離れた位置にあるモータ・ジェネレータとの距離が比較的長くなり、モータ・ジェネレータの回生制動力により出力要素の回転数を低下させる場合に、反力要素となる前記エンジン２で受け持つトルクが高くなる。その結果、エンジン回転数が上昇（吹き上がり）して運転者が違和感を持つ可能性がある。また、高車速で車両１が走行している場合は、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の回転数が共に許容回転数を越える可能性がある。図２４は、高速モードが選択され、かつ、車両１の惰力走行中に、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で回生制動をおこなう場合を例示している。
【００９９】
上記のような不具合を回避するために、車両１の惰力走行中に、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で回生制動をおこなう場合は、図９に示す回生モードを選択する。この回生モードが選択された場合、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は、前記低速モードが選択された場合の制御と同じであり、図２５の共線図に示すように、前記第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が共に正回転し、かつ、一方のモータ・ジェネレータが回生制動をおこなう点が、低速モードの場合とは異なる。この図２２の共線図では、前記第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が共に回生制動をおこなう場合が示されている。このように、回生モードが選択されると、図２５の共線図上で第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が前記キャリヤ５１と同じ位置に配置され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、共線図上でキャリヤ５１の隣の回転要素に連結される。したがって、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で回生制動をおこなった場合、前記エンジン２で受け持つ反力トルクは、低速モードが選択された場合よりも低くなる。したがって、エンジン回転数が上昇することを抑制でき、運転者の違和感を回避できるとともに、ドライバビリティが向上する。また、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の回転数が低くなり、許容回転数を越えることを回避できる。
【０１００】
上記の実施例１ないし実施例４においては、どの制御モードが選択された場合でも、共線図上における回転要素の配置位置として、前記エンジン２が常に端部に位置する特徴を有している。また、実施例１ないし実施例４では、高速モードが選択された場合、前記共線図上で、前記エンジン２と前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１との間に出力要素が配置され、この出力要素と前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１との間に前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が配置されるとともに、前記共線図上で、前記出力要素と、この出力要素から最も離れた位置のモータ・ジェネレータとの間の距離が、前記第２モードよりも長く設定される構成となる点が共通している。
【実施例５】
【０１０１】
つぎに、この発明のハイブリッド駆動装置の実施例５を、図２６に基づいて説明する。この実施例５において、実施例１と同じ構成については実施例１と同じ符号を付して、その説明を省略する。この実施例５は、請求項９に対応するものである。まず、実施例５の構成と実施例１との相違点を説明する。この実施例５では、前記エンジン２のクランクシャフト７と前記キャリヤ１１とが一体回転するように連結されている。また、前記軸２６がサンギヤ８と一体回転するように構成されている。さらに、サンギヤ２０と一体回転するギヤ５７が設けられており、このギヤ５７が前記軸２６の外周に取り付けられている。このギヤ５７と前記軸２６とは相対回転可能であり、このギヤ５７がギヤ３７に噛合されている。また、前記ギヤ３１が前記ギヤ２５に噛合され、前記ギヤ３２が前記ギヤ２７に噛合されている。さらに、前記ギヤ３６が前記ギヤ１３に噛合されている。
【０１０２】
つぎに、実施例５におけるモードの切換制御について説明する。図２７は、各モードにおける回転要素同士の連結関係を示す図表であり、図２８は、各回転要素の状態を示す共線図である。この図２７に示された各モードは、いずれも前進ポジションで選択されるモードである。この図２８の共線図において、横軸には回転要素同士の位置関係が示されており、縦軸には回転要素の回転方向および回転数が示されている。図２８の共線図では、エンジン（ＥＮＧ）２と前記サンギヤ２０との間に、出力要素であるリングギヤ９が配置されている。また、前記サンギヤ２０と前記リングギヤ９との間に、前記サンギヤ１４および前記キャリヤ２３およびギヤ２５が位置している。さらに、サンギヤ８およびリングギヤ１５およびギヤ２７が共線図上で同じ位置に配置され、前記リングギヤ９とサンギヤ８との間に前記エンジン２が配置されている。
【０１０３】
そして、図２７に示す低速モード（Ｌｏｗ）が選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３１とが連結され、前記出力軸３０と前記ギヤ３２との動力伝達が遮断される。すなわち、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と、前記サンギヤ１４およびキャリヤ２３が動力伝達可能に連結される。また、切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５が前記ギヤ３６に連結され、前記出力軸３５と前記ギヤ３７との動力伝達が遮断される。この低速モードが選択された場合は、図２８の共線図で最上段に示すように、エンジン２が正回転するとともに、そのエンジントルクが前記キャリヤ１１に伝達される。また、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で回生制御され、エンジントルクの反力を受け持つ。このように、前記キャリヤ１１に入力されたエンジントルクが前記リングギヤ９に伝達され、前記ギヤ１３から出力されたトルクが、前記ギヤ３６および前記終減速機３８を経由して前記車輪４１に伝達されて、駆動力が発生する。さらに、この低速モードでは、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力を前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給し、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で力行制御し、そのトルクを前記リングギヤ９に伝達することも可能である。
【０１０４】
つぎに、図２７に示す低速モードから中速モード（Ｍｉｄ）に変更する制御を説明する。この場合は、図２８の最上段の状態から、車速の上昇により第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が低下して、図２８の上から２段目に示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が零となる。この時、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５と前記ギヤ３６との動力伝達が遮断されるとともに、この第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が、前記サンギヤ２０の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５が前記ギヤ３７に連結される。そして、図２８の上から３段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転し、かつ、回生制御されて、エンジントルクの反力を受け持つ。また、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２から第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に電力を供給して正回転で力行制御することも可能である。この図２８の上から３段目に示す共線図が、中速モードに相当する。なお、この中速モードにおける前記切換機構ＳＷ１の制御は、前記低速モードの場合と同じである。
【０１０５】
さらに、図２８に示す中速モードから高速モード（Ｈｉｇｈ）に変更する制御を説明する。この場合は、図２８の上から３段目の状態から、さらに車速が上昇して、逆回転している第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が低下し、図２８の上から４段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が零となる。この時、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０と前記ギヤ３１との動力伝達が遮断されるとともに、この第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が、前記サンギヤ８の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０が前記ギヤ３２に連結される。
【０１０６】
ついで、図２８の最下段に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転し、かつ、力行制御されて、エンジントルクの反力を受け持つ。なお、この高速モードにおける前記切換機構ＳＷ２の制御は、前記中速モードの場合と同じである。なお、何れのモードが選択された場合においても、選択されたモードにおいて反力要素に連結されるモータ・ジェネレータの出力を制御することにより、前記動力分配装置３の変速比を無段階に制御することが可能である。さらに、高速モードから中速モードへの切り替え、または中速モードから低速モードへの切り換え時にも、いずれか一方のモータ・ジェネレータを停止させる制御を実行可能である。なお、高速モードが選択された場合は、図２８の共線図において、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が端部に位置している。
【０１０７】
以上のように、実施例５においても、モード同士の切り換え時には、切り換え前のモードで反力を受け持っているモータ・ジェネレータが停止される。したがって、モードの切り換え後に反力を受け持つモータ・ジェネレータの反力受け持ち時点における回転数をなるべく低回転数にすることができ、そのモータ・ジェネレータの回生による発生電力の流通量が低下する。したがって、エンジン回転数とギヤ１９の回転数との間の変速比の広範囲に亘り、機械的な動力伝達量を増加させ、電力の流通量を低減させることができ、駆動装置全体における動力伝達効率が向上する。したがって、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の必要トルクを低下させ、かつ、体格を小型化できる。
【０１０８】
つぎに、各モードの特性の一例を、図２９に基づいて説明する。図２９においては、前記動力分配装置３の変速比が横軸に示され、理論伝達効率が縦軸に示されている。また、前述した低速モードおよび中速モードおよび高速モードに相当する特性が実線で示されている。図２９に示すように、各モードにおける変速比の制御範囲が異なる。具体的には、低速モードが選択される範囲は、中速モードが選択される範囲よりも変速比が大きい。また、中速モードが選択される範囲は、高速モードが選択される範囲よりも変速比が大きい。そして、実施例５の特性が実線で示されており、低速モードと中速モードとの切り換え時点では、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が停止されるため、理論伝達効率が１．０となっている。また、中速モードと高速モードとの切り換え時点では、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が停止されるため、理論伝達効率が１．０となっている。これに対して、図２９に破線で示す比較例について説明する。この比較例は、特表２００５−５０９５５４号公報に記載されている技術において、動作モードの切換に伴う理論伝達効率を示すものであり、切り換え前のモードで反力要素となる回転要素が回転中に、モードの切り換えをおこなうものである。中速モードおよび高速モードでは、実施例５の方が比較例よりも理論伝達効率が高くなっている。
【０１０９】
以上のように、実施例５においても、モード同士の切り換え時には、切り換え前のモードで反力を受け持っているモータ・ジェネレータが停止される。したがって、モードの切り換え後に反力を受けもつモータ・ジェネレータの反力受け持ち時点における回転数をなるべく低回転数にすることができ、そのモータ・ジェネレータの回生による発生電力の流通量が低下する。したがって、エンジン回転数とリングギヤ９の回転数との間の変速比の広範囲に亘り、機械的な動力伝達量を増加させ、電力の流通量を低減させることができ、駆動装置全体における動力伝達効率が向上する。したがって、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の必要トルクを低下させ、かつ、体格を小型化できる。
【実施例６】
【０１１０】
つぎに、ハイブリッド駆動装置の実施例６を図３０に基づいて説明する。この実施例６は、請求項９および請求項１２に対応している。この図３０において、図２６および図１０と同じ構成部分については、図２６および図１０と同じ符号を付してある。すなわち、図３０においては、前述と同様に回転軸５３が設けられており、この回転軸５３にギヤ５５，５６が取り付けられている。このギヤ５５が前記ギヤ３６に噛合され、ギヤ５６が前記ギヤ３７に噛合されている。
【０１１１】
この実施例６において、前記動力分配装置３を含む共線図上の回転要素同士の位置関係および連結関係は、図２８に基づいて説明した実施例５と同じである。つぎに、各モードについて図３１の図表に基づいて説明すると、前進ポジションが選択された場合は、実施例５と同様に低速モードまたは中速モードまたは高速モードを選択的に変更可能である。この３種類の何れのモードが選択された場合も、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は、実施例５と同じである。また、この３種類の何れのモードが選択された場合も、前記切換機構ＳＷ３の制御により、前記回転軸５３と前記ギヤ５５とが連結され、前記回転軸５３と前記ギヤ５６との間における動力伝達が遮断される。すなわち、前記回転軸５３と前記リングギヤ９とが動力伝達可能に連結される。
【０１１２】
したがって、実施例６においては、低速モードまたは中速モードまたは高速モードのいずれが選択された場合も、エンジントルクがキャリヤ１１を経由して前記リングギヤ９に伝達されると、そのトルクが前記ギヤ３６，５５を経由して前記回転軸５３に伝達され、その回転軸５３のトルクが前記終減速機３８を経由して車輪４１に伝達される。また、この実施例６において、各モード同士の切り換えをおこなう場合、実施例５と同様に、切り換え前に選択されているモードで反力要素となっている回転要素およびモータ・ジェネレータの回転数を零とする制御、および切り換え後のモードで反力を受けるモータ・ジェネレータの回転数を、切り換え後のモードに応じた回転数に同期させる制御を実行可能である。つまり、この実施例６においても前記実施例５と同様の効果を得られる。
【０１１３】
一方、この実施例６において後退ポジションが選択された場合は、図３１の上から３段目に示された後退モード（Ｒｅｖ）が用いられる。後退モードが選択された場合、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が、図３１に示すように制御される。すなわち、前記切換機構ＳＷ１は低速モードと同様に制御され、前記切換機構ＳＷ２は中速モードと同様に制御される。また、前記切換機構ＳＷ３の制御により、前記ギヤ５６と前記回転軸５３とが動力伝達可能に連結され、前記ギヤ５５と前記回転軸５３との動力伝達が遮断される。この第３後退モードが選択された場合における回転要素の状態を、図３２の共線図に基づいて説明する。前記エンジントルクが前記キャリヤ１１に入力されて、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が正回転され、かつ、回生制御されてエンジントルクの反力を受け持ち、前記サンギヤ２０が逆回転する。また、この後退モードが選択された場合は、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給して、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御し、その出力トルクが前記ギヤ３７に伝達される。
【０１１４】
そして、この実施例６では、後退モードが選択された場合、図３２に示す共線図上で、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および出力要素であるサンギヤ２０が同じ位置に配置される。また、前記エンジン２と前記サンギヤ２０との間に、エンジントルクの反力を受け持つ前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が配置される。このため、図３２の共線図上で、エンジントルクに基づいてサンギヤ２０に伝達されるトルクの向きと、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２からサンギヤ２０に伝達されるトルクの向きとが同じになり、このサンギヤ２０を回転させようとするトルクの低下を抑制できる。したがって、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力で第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御して、そのトルクを前記車輪４１に伝達する場合に、動力伝達効率の低下を抑制できる。言い換えれば、ポジティブリサーキュレーションを、この実施例６では回避できる。
【実施例７】
【０１１５】
つぎに、ハイブリッド駆動装置の実施例７を図３３に基づいて説明する。この実施例７は、請求項１０および請求項１１に対応するものである。この図３３において、図１および図７と同じ構成部分については、図１および図７と同じ符号を付してある。まず、図３３の構成と図７の構成との相違点を説明すると、図３３においては、エンジン２のクランクシャフト７にキャリヤ５１が連結され、サンギヤ８と一体回転する軸５８が設けられている。この軸５８にはギヤ５９が形成されている。また、この軸５８の外周には、軸５８と相対回転可能な中空軸６０が取り付けられている。この中空軸６０にはギヤ６１が形成されている。
【０１１６】
また、軸５８および中空軸６０はクランクシャフト７と同軸上に配置されている。そして、この中空軸６０に前記サンギヤ４８が形成され、前記ギヤ５９と前記ギヤ３２とが噛合され、前記ギヤ１９と前記ギヤ３１とが噛合されている。また、前記ギヤ１３には前記ギヤ３６が噛合され、前記ギヤ６１にはギヤ３７が噛合されている。この実施例７における回転要素の位置関係を、図３４に示す共線図に基づいて説明する。この図３４において、前記サンギヤ８と前記サンギヤ４８との間に、出力要素となる前記リングギヤ９が配置されている。このリングギヤ９と前記サンギヤ８との間に、前記エンジン２および前記キャリヤ５１が配置されている。さらに、前記リングギヤ９と前記サンギヤ４８との間に、前記リングギヤ４９が配置されている。
【０１１７】
この実施例７においても、前進ポジションでは、低速モードと中速モードと高速モードとを選択的に切り換え可能であり、各モードにおける切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は実施例５の場合と同じである。すなわち、図２７に示すように、低速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御により、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０とギヤ３１とが動力伝達可能に連結され、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０とギヤ３２との動力伝達が遮断される。また、低速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３６とが動力伝達可能に連結され、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３７との動力伝達が遮断される。
【０１１８】
これに対して、中速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ１の制御は低速モードと同じであり、切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３７とが動力伝達可能に連結され、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５とギヤ３６との動力伝達が遮断される。さらに、高速モードが選択された場合は、切換機構ＳＷ２の制御は中速モードと同じであり、切換機構ＳＷ１の制御により、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０とギヤ３２とが動力伝達可能に連結され、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０とギヤ３１との動力伝達が遮断される。
【０１１９】
つぎに各モードの切り換え制御を、図３４の共線図に基づいて説明する。まず、低速モードが選択された場合は、エンジン２が正回転するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転で回生制御され、エンジントルクの反力を受け持つ。このようにして、エンジントルクが前記リングギヤ９に伝達され、そのリングギヤ９から出力されたトルクが、前記ギヤ３６および前記終減速機３８を経由して前記車輪４１に伝達されて、駆動力が発生する。さらに、この低速モードでは、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電された電力が前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転で力行制御され、そのトルクを前記ギヤ３６に伝達する。
【０１２０】
前記低速モードから中速モードに変更する制御を説明する。この場合は、図３４の最上段の状態から、車速の上昇によって前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が低下して、図３４の上から２段目に示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が零となる。この時、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５と前記ギヤ３６との動力伝達が遮断されるとともに、この第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が、前記サンギヤ４８の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸３５が前記ギヤ３７に連結される。そして、図３４の上から３段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転し、かつ、回生制御されて、エンジントルクの反力を受け持つ。また、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発生した電力を、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に電力を供給して正回転で力行制御し、そのトルクを前記ギヤ１９に伝達することも可能である。この図３４の上から３段目に示す共線図が、中速モードに相当する。
【０１２１】
さらに、中速モードから高速モードに変更する制御を説明する。この場合は、図３４の上から３段目の状態からさらに車速が上昇して、逆回転している第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が低下し、図３４の上から４段目に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数が零になる。この時点で、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０と前記ギヤ３１との動力伝達が遮断されるとともに、この第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が、前記サンギヤ８の回転数に対応する回転数に同期され、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸３０が前記ギヤ３２に連結される。ついで、図３４の最下段に示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転し、かつ、力行制御されて、エンジントルクの反力を受け持つ。
【０１２２】
なお、実施例７において、何れのモードが選択された場合においても、選択されたモードにおいて反力要素に連結されるモータ・ジェネレータの出力を制御することにより、前記動力分配装置３の変速比を無段階に制御することが可能である。さらに、高速モードから中速モードへの切り替え、または中速モードから低速モードへの切り換え時にも、いずれか一方のモータ・ジェネレータを停止させる制御を実行可能である。この実施例７においても、モード同士の切り換えが、切り換え前に選択されていたモードで反力を受けていたモータ・ジェネレータが停止している状態でおこなわれる。したがって、実施例７においても実施例１と同様の効果を得られる。また、実施例７において実施例２と同じ構成部分については、実施例２と同じ作用効果を得られる。さらに、実施例７においても、高速モードが選択された場合は、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が共線図上で端部に位置する。
【実施例８】
【０１２３】
つぎに、実施例８の構成を図３５に基づいて説明する。この実施例８は請求項１、２、３、４、１７に対応している。この実施例８は、基本的には実施例７と同様に構成されており、前記ギヤ３６，３７から前記終減速機３８に至る経路に、図１６と同様に前記回転軸５３およびギヤ５５，５６が設けられており、さらに、前記回転軸５３を前記ギヤ５５，５６に対して選択的に連結する切換機構ＳＷ３が設けられている。この実施例８においても、前進ポジションが選択された場合は、前述と同様に低速モードおよび中速モードおよび高速モードを選択的に切り換え可能である。また、実施例８において、低速モードおよび中速モードおよび高速モードが選択的に切り換えられた場合、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は、図３１の図表と同じである。さらに、実施例８において、低速モードまたは中速モードまたは高速モードの何れが選択された場合でも、前記切換機構ＳＷ３の制御により、前記回転軸５３と前記ギヤ５５とが連結され、前記回転軸５３と前記ギヤ５６との動力伝達が遮断される。このため、前記エンジン２から前記ギヤ３６に伝達されたトルクが、前記ギヤ５５を経由して前記終減速機３８に伝達される。そして、実施例８では、低速モードまたは中速モードまたは高速モードの何れにおいても、図３４の共線図があてはまる。また、各モード同士の変更途中の制御も、実施例７と同じである。
【０１２４】
この実施例８では、後退モード（Ｒｅｖ）を選択可能である。この後退モードが選択された場合、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３１とが連結され、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記出力軸３５と前記ギヤ３７とが連結される。また、前記回転軸５３と前記ギヤ５６とが連結され、前記回転軸５３と前記ギヤ５５との動力伝達が遮断される。この制御も図３１の図表と同じである。このため、後退モードが選択された場合は、前記エンジン２から前記サンギヤ４８に伝達されたトルクが、前記ギヤ３７，５６を経由して前記終減速機３８に伝達される。この後退モードが選択された場合の共線図を図３６に示す。すなわち、図３６の共線図上では、前記エンジン２と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間に前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が配置されており、前記エンジン２が正回転し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が正回転で回生制御されて、エンジントルクの反力が受け持たれる。また、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給されて、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が逆回転で力行制御される。この実施例８においても、後退モードが選択された場合、図３６の共線図上で、エンジントルクに基づいてギヤ３７に伝達されるトルクの向きと、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２からギヤ３７に伝達されるトルクの向きとが同じになるため、ポジティブリサーキュレーションを防止できる。なお、図３１に示された後退モードが、この発明における第３の後退モードに相当する。
【実施例９】
【０１２５】
この実施例９は、上記実施例６および実施例８のハイブリッド駆動装置で実行可能な制御例である。この実施例９は請求項１３に対応するものであり、後退モードの他の制御例である。前記実施例６および実施例８の何れにおいても、後退モードが選択された場合は、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が反力要素となり、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を逆回転で力行制御する構成となっている。具体的には、前記電力供給装置４３の蓄電装置４３Ａの充電量に基づいて、共線図上における回転要素同士の位置関係を変更し、かつ、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の制御を変更するものである。まず、図３７のフローチャートにおいて、図３１の上から３段目の後退モードが選択されたか否かが判断され（ステップＳ２１）、このステップＳ２１で否定的に判断された場合は、この制御ルーチンを終了する。
【０１２６】
これに対して、ステップＳ２１で肯定的に判断された場合は、蓄電装置４３Ａの充電量ＳＯＣが所定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ２２）。このステップＳ２２で用いられる所定値は、モータ・ジェネレータを力行制御させて車両を後退させることの可能な充電量である。このステップＳ２２で否定的に判断された場合は、実行中の後退モードを継続し、この制御ルーチンを終了する。一方、前記ステップＳ２２で肯定的に判断された場合は、実行中の後退モードから、急速充電用の後退モードに切り替え（ステップＳ２３）、この制御ルーチンを終了する。この急速充電用の後退モード（図３１の最下段）が選択された場合は、実施例６または実施例８のいずれにおいても、図３１に示すように、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２が低速モードの場合と同じに制御され、切換機構ＳＷ３は、前述した後退モードと同じに制御される。
【０１２７】
また実施例６において、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が、このように制御された場合は、図３８に示すように、前記エンジン２と出力要素であるサンギヤ２０との間に、前記第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が配置される。一方実施例８において、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が、このように制御された場合は、図３９に示すように、前記エンジン２と出力要素であるサンギヤ４８との間に、前記第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が配置される。
【０１２８】
そして、何れの実施例においても、前記エンジン２および前記サンギヤ２０および前記第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という４つの回転要素が、共線図上でそれぞれ異なる位置に配置される。さらに、前記第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が共に正回転し、かつ、共に回生制御されて、エンジントルクの反力を受け持つ制御が実行される。さらに、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で発生した電力が、蓄電装置４３Ａに充電される。したがって、実施例６または実施例８の何れにおいても急速充電用の後退モードが選択された場合は、通常用の後退モードが選択された場合に備えて、蓄電装置４３Ａの充電量を確保することができる。なお、図３７のステップＳ２３で選択される後退モード、つまり、図３１の最下段に示された急速充電用の後退モードが、この発明の第４後退モードに相当する。
【実施例１０】
【０１２９】
つぎに、図２６および図３３のハイブリッド駆動装置で実行可能な制御例を説明する。この制御例は、請求項１４の発明に対応する。この実施例１０は、モータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、かつ、エンジン２を停止させて走行する（ＥＶ走行）制御に関する。まず、図２６のハイブリッド駆動装置に関して説明すると、例えば、前述した低速モードを選択し、かつ、エンジン２が停止している場合に前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクを前記ギヤ３６に伝達することが可能である。これを図４０の共線図により説明すると、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で力行制御し、かつ、前記エンジン２により反力を受け持つ制御を実行する。この場合、エンジン２は停止している。しかしながら、前記低速モードでは、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、図４０の共線図上では出力要素であるギヤ９と同じ位置に配置されている。このため、駆動力不足となる可能性がある。
【０１３０】
そこで、図２６のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行する実施例１０では、図２７に示すＥＶモードを選択することができる。実施例１０においては、図２７に示すＥＶ走行モードを選択可能である。このＥＶ走行モードを実行するためには、図２６に示すように、前記エンジン２の逆回転を防止する一方向クラッチＯＷＣが、前記クランクシャフト７に取り付けられていることが前提となる。一方向クラッチＯＷＣの具体的な構成は前述と同じである。このＥＶ走行モードが選択された場合、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２は中速モードの場合と同様に制御される。すなわち、図４１の共線図に示すように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が前記サンギヤ１４および前記キャリヤ２３に連結され、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が前記サンギヤ２０に連結される。そして、前記電力供給装置４３から前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に電力を供給して、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を共に電動機として駆動させ、かつ正回転させるとともに、その反力トルクを、一方向クラッチＯＷＣの係合により停止する前記エンジン２で受け持つ。
【０１３１】
このように、２基のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が共に電動機として駆動され、車輪４１で発生する駆動力を高めることができる。また、図４１の共線図上で、出力要素であるリングギヤ９から、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までの距離が長くなるため、一層駆動力が高まる。したがって、ＥＶ走行モードを選択可能な車速の領域を拡大することができる。２基のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が共に電動機として駆動されると、前記エンジン２で受け持つ反力が大きくなるが、一方向クラッチＯＷＣが設けられているため、前記エンジン２が逆回転することなく、確実に反力を受け持つことができる。このように、ＥＶ走行をおこなった場合において、図２６の構成では前記ギヤ９の出力トルクＴｏを次式で求めることが可能である。
Ｔｏ＝（１＋１／ρ１ρ２）Ｔｇ＋（１＋ρ３）／（ρ１ρ２ρ３）Ｔｍ
上記式において、ρ１は、前記遊星歯車機構４のサンギヤ８の歯数を、遊星歯車機構４のリングギヤ１５の歯数で除した値であり、ρ２は、前記遊星歯車機構５のサンギヤ１４の歯数を、遊星歯車機構５のリングギヤ１５の歯数で除した値であり、ρ３は、前記遊星歯車機構６のサンギヤ２０の歯数を、遊星歯車機構６のリングギヤ２１の歯数で除した値である。
【０１３２】
つぎに、図３３のハイブリッド駆動装置に関して説明すると、例えば、前述した低速モードを選択し、かつ、エンジン２が停止している場合に前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクを前記サンギヤ４８に伝達することが可能である。これを図４２の共線図により説明すると、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で力行制御し、かつ、前記エンジン２により反力を受け持つ制御を実行する。この場合、エンジン２は停止している。しかしながら、前記低速モードでは、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、図４２の共線図上で出力要素であるギヤ９と同じ位置に配置されている。このため、駆動力不足となる可能性がある。
【０１３３】
そこで、図３３のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行する実施例１０では、図２７に示すＥＶモードを選択することができる。この実施例１０においても、図２７に示すＥＶ走行モードを選択可能である。このＥＶ走行モードが選択された場合、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２は中速モードの場合と同様に制御される。すなわち、図４３の共線図に示すように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が前記リングギヤ４９に連結され、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が前記サンギヤ４８に連結される。そして、前記電力供給装置４３から前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に電力を供給して、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を共に電動機として駆動させ、かつ正回転させるとともに、その反力トルクを、一方向クラッチＯＷＣの係合により停止する前記エンジン２で受け持つ。
【０１３４】
このように、２基のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が共に電動機として駆動され、車輪４１で発生する駆動力を高めることができる。また、図４３の共線図上で、出力要素であるリングギヤ９から、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までの距離が長くなるため、一層駆動力が高まる。したがって、ＥＶ走行モードを選択可能な車速の領域を拡大することができる。２基のモータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が共に電動機として駆動されると、前記エンジン２で受け持つ反力が大きくなるが、一方向クラッチＯＷＣが設けられているため、前記エンジン２が逆回転することなく、確実に反力を受け持つことができる。
【実施例１１】
【０１３５】
つぎに、図２６および図３３に示すハイブリッド駆動装置で実行可能なＥＶ走行制御の他の例である。まず、図２６のハイブリッド駆動装置では、図２に示すＥＶ走行モードを選択可能である。すなわち、前記切換機構ＳＷ１の制御により、前記出力軸３０と前記ギヤ３２とが連結される。また、前記切換機構ＳＷ２の制御により、前記出力軸３５と前記ギヤ３７とが連結される。なお、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は、高速モードの場合と同じである。このような切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御により、各回転要素同士の位置関係が、図４４の共線図に示すとおりとなる。すなわち、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間に、出力要素であるリングギヤ９が配置され、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と前記リングギヤ９との間に、前記エンジン２が配置される。このように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２およびリングギヤ９および前記エンジン２が、共線図上で全て異なる位置に配置された、いわゆる４要素状態となる。
【０１３６】
そして、ＥＶ走行モードが選択された場合は、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で力行制御するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を逆回転で回生制御して反力を受け止める。この場合、前記エンジン２の回転数が零に維持されるように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を制御する。このようにして、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクを前記リングギヤ９に伝達し、そのリングギヤ９を正回転させる。また、図２６に示す構成において、前記リングギヤ９の出力トルクＴｏは、例えば次式により求められる。
Ｔｏ＝Ｔｇ＋Ｔｍ
Ｔｇ＝（ρ３（１−ρ１ρ２）＋１）／（ρ２ρ３＋ρ１ρ２ρ３）Ｔｍ
ここで、ρ１は、前記遊星歯車機構４のサンギヤ８の歯数を、遊星歯車機構４のリングギヤ１５の歯数で除した値であり、ρ２は、前記遊星歯車機構５のサンギヤ１４の歯数を、遊星歯車機構５のリングギヤ１５の歯数で除した値であり、ρ３は、前記遊星歯車機構６のサンギヤ２０の歯数を、遊星歯車機構６のリングギヤ２１の歯数で除した値である。
【０１３７】
つぎに、図３３に示すハイブリッド駆動装置で、図２に示すＥＶ走行モードが選択された場合、切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御により、各回転要素同士の位置関係が、図４５の共線図に示すとおりとなる。すなわち、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間に、出力要素であるリングギヤ９が配置され、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と前記リングギヤ９との間に、前記エンジン２が配置される。このように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２およびリングギヤ９および前記エンジン２が、共線図上で全て異なる位置に配置された、いわゆる４要素状態となる。
【０１３８】
そして、ＥＶ走行モードが選択された場合は、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で力行制御するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を逆回転で回生制御して反力を受け止める。この場合、前記エンジン２の回転数が零に維持されるように、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を制御する。このようにして、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクを前記リングギヤ９に伝達し、そのリングギヤ９を正回転させる。このように、図２６または図３３のハイブリッド駆動装置で、図２に示すＥＶ走行モードを選択して、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１により反力を受ける構成にすると、前記エンジン２が逆回転することを防止するために、新たに逆回転防止機構を設けずに済む。したがって、ハイブリッド駆動装置の製造コストの低減、重量増加の抑制、省スペース化を図ることができる。
【実施例１２】
【０１３９】
つぎに、前述した図２６または図３３におけるハイブリッド駆動装置において、車両１が惰力走行してモータ・ジェネレータで回生制御を実行する場合について説明する。この実施例１２は、請求項１６に対応するものである。まず、図２６のハイブリッド駆動装置で高速モードまたは中速モードが選択され、かつ車両１が惰力走行している場合に、車両１の運動エネルギを前記第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に伝達して、回生制御をおこなう場合について説明する。図２６のハイブリッド駆動装置において高速モードが選択されると、図４６に示す共線図に示すように、前記第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、出力要素であるリングギヤ９が配置される。そして、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で回生制御が実行され、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を逆転力行して、その反力トルクが受け持たれる。このため、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および動力伝達経路で動力循環が発生して、エネルギの回収効率が低下する。
【０１４０】
そこで、図２６のハイブリッド駆動装置で車両１が惰力走行し、回生制御を実行する場合に図２３に示す制御を実行することにより、上記不都合を回避できる。具体的には、図２３のステップＳ１３に進むと、図２７に示す回生モードを選択する。この回生モードは、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は低速モードの場合と同じであり、図４７に示す共線図上における各回転要素の位置関係は、図２７に示す低速モードの場合と同じである。そして、回生モードでは前記第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、共に正回転し、かつ、回生制御されて、その回生制動力により前記リングギヤ９の回転数が低下させられる。また、前記第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で発生した電力は、前記蓄電装置４３Ａに充電される。
【０１４１】
このように、回生モードが選択されると、図４７の共線図上で第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が前記サンギヤ１４と同じ位置に配置され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、共線図上で前記リングギヤ９と同じ位置に配置される。つまり、共線図上で、回生制御するモータ・ジェネレータから出力要素までの距離が、高速モードまたは中速モードの場合よりも短くなる。したがって、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で回生制動をおこなう場合、前記エンジン２で受け持つ反力トルクは、中速モードまたは高速モードが選択された場合よりも低くなる。したがって、エンジン回転数が上昇することを抑制でき、運転者の違和感を回避できるとともに、ドライバビリティが向上する。また、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の回転数が低くなり、許容回転数を越えることを回避できる。さらに、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が共に回生制御されるため、動力循環を回避できるとともに、エネルギの回収効率が向上する。
【０１４２】
つぎに、図３３のハイブリッド駆動装置で高速モードまたは中速モードが選択され、かつ車両１が惰力走行している場合に、車両１の運動エネルギを前記第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に伝達して、回生制御をおこなう場合について説明する。図３３のハイブリッド駆動装置において、高速モードまたは中速モードが選択されると、図４８に示す共線図に示すように、前記第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、出力要素であるリングギヤ９が配置される。そして、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で回生制御が実行され、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を逆転力行して、その反力トルクが受け持たれる。このため、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および動力伝達経路で動力循環が発生して、エネルギの回収効率が低下する。
【０１４３】
そこで、図３３のハイブリッド駆動装置で車両１が惰力走行し、回生制御を実行する場合に図２３に示す制御を実行することにより、上記不都合を回避できる。具体的には、図２３のステップＳ１３に進むと、図２７に示す回生モードを選択する。この回生モードは、前記切換機構ＳＷ１，ＳＷ２の制御は低速モードの場合と同じであり、図４９に示す共線図上における各回転要素の位置関係は、図３４に示す低速モードの場合と同じである。そして、回生モードでは前記第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、共に正回転し、かつ、回生制御されて、その回生制動力により前記リングギヤ９の回転数が低下させられる。また、前記第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で発生した電力は、前記蓄電装置４３Ａに充電される。
【０１４４】
このように、回生モードが選択されると、図４９の共線図上で第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が前記リングギヤ４９と同じ位置に配置され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、共線図上で前記リングギヤ９と同じ位置に配置される。つまり、共線図上で、回生制御するモータ・ジェネレータから出力要素までの距離が、高速モードまたは中速モードの場合よりも短くなる。したがって、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で回生制動をおこなう場合、前記エンジン２で受け持つ反力トルクは、中速モードまたは高速モードが選択された場合よりも低くなる。したがって、エンジン回転数が上昇することを抑制でき、運転者の違和感を回避できるとともに、ドライバビリティが向上する。また、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の回転数も低くなり、許容回転数を越えることを回避できる。さらに、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が共に回生制御されるため、動力循環を回避できるとともに、エネルギの回収効率が向上する。なお、この実施例には、前記原動機が逆回転することを防止する逆回転防止機構が設けられており、前記モード切り換え機構は、前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させ、かつ、その反力を逆回転が防止された前記原動機で受け持たせて出力要素にトルクを伝達する第４モードを選択する機構が記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】この発明の実施例１に相当するハイブリッド駆動装置および制御系統の一例を示す概念図である。
【図２】図１に示された切換機構の動作と、各モードとの関係を示す図表である。
【図３】図１に示されたハイブリッド駆動装置に含まれる回転要素の状態を示す共線図である。
【図４】図１に示されたハイブリッド駆動装置で選択可能なモードにおいて、変速比と理論伝達効率との関係の一例を示す特性線図である。
【図５】実施例１において、低速モードでＥＶ走行することを想定した場合の共線図である。
【図６】実施例１において、ＥＶ走行モードでＥＶ走行する場合の共線図である。
【図７】この発明の実施例２に相当するハイブリッド駆動装置および制御系統の一例を示す概念図である。
【図８】図７に示されたハイブリッド駆動装置に含まれる回転要素の状態を示す共線図である。
【図９】図７に示された切換機構の動作と、各モードとの関係を示す図表である。
【図１０】この発明の実施例３に相当するハイブリッド駆動装置および制御系統の一例を示す概念図である。
【図１１】図１０に示された切換機構の動作と、各モードとの関係を示す図表である。
【図１２】図１０に示されたハイブリッド駆動装置で第１後退モードが選択された場合における回転要素の状態を示す共線図である。
【図１３】図１０に示されたハイブリッド駆動装置において、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータが逆回転で力行制御される場合を想定した共線図である。
【図１４】図１０に示されたハイブリッド駆動装置で第２後退モードが選択された場合における回転要素の状態を示す共線図である。
【図１５】図１０に示されたハイブリッド駆動装置で、第１後退モードと第２後退モードとを変更するための制御例を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施例４に相当するハイブリッド駆動装置および制御系統の一例を示す概念図である。
【図１７】図１６に示された切換機構の動作と、各モードとの関係を示す図表である。
【図１８】図１６に示されたハイブリッド駆動装置で第１後退モードが選択された場合における回転要素の状態を示す共線図である。
【図１９】図１６に示されたハイブリッド駆動装置において、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータが逆回転で力行制御される場合を想定した共線図である。
【図２０】図１６に示されたハイブリッド駆動装置で第２後退モードが選択された場合における回転要素の状態を示す共線図である。
【図２１】実施例１において、車両の惰力走行中に、高速モードが選択され、かつ、第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータにより回生制動をおこなうことを想定した場合の共線図である。
【図２２】実施例１において、車両の惰力走行中に、回生モードが選択され、かつ、第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータにより回生制動をおこなう場合の共線図である。
【図２３】実施例１において、車両の惰力走行中に、モードを回生モードに切り換える制御を含むフローチャートである。
【図２４】実施例２において、車両の惰力走行中に、高速モードが選択され、かつ、第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータにより回生制動をおこなうことを想定した場合の共線図である。
【図２５】実施例２において、車両の惰力走行中に、回生モードが選択され、かつ、第１モータ・ジェネレータおよび第２モータ・ジェネレータにより回生制動をおこなう場合の共線図である。
【図２６】この発明の実施例５に相当するハイブリッド駆動装置および制御系統の一例を示す概念図である。
【図２７】図２６に示された切換機構の動作と、各モードとの関係を示す図表である。
【図２８】図２６に示されたハイブリッド駆動装置に含まれる回転要素の状態を示す共線図である。
【図２９】図２６に示されたハイブリッド駆動装置で選択可能なモードにおいて、変速比と理論伝達効率との関係の一例を示す特性線図である。
【図３０】この発明の実施例６に相当するハイブリッド駆動装置および制御系統の一例を示す概念図である。
【図３１】図３０に示された切換機構の動作と、各モードとの関係を示す図表である。
【図３２】図３０に示されたハイブリッド駆動装置で第３後退モードが選択された場合を示す共線図である。
【図３３】この発明の実施例７に相当するハイブリッド駆動装置および制御系統の一例を示す概念図である。
【図３４】図３３に示されたハイブリッド駆動装置の回転要素と、各モードとの関係を示す共線図である。
【図３５】この発明の実施例８に相当するおよび制御系統の一例を示す概念図である。
【図３６】図３５に示されたハイブリッド駆動装置の回転要素と、各モードとの関係を示す共線図である。
【図３７】この発明の実施例９で実行される制御例を示すフローチャートである。
【図３８】図３７の制御に対応する共線図である。
【図３９】図３７の制御に対応する共線図である。
【図４０】図２６のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行をおこなう場合の仮りの共線図である。
【図４１】図２６のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行をおこなう場合の実施例１０の共線図である。
【図４２】図３３のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行をおこなう場合の仮りの共線図例である。
【図４３】図３３のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行をおこなう場合の実施例１０の共線図である。
【図４４】図２６のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行をおこなう場合の実施例１１の共線図である。
【図４５】図３３のハイブリッド駆動装置でＥＶ走行をおこなう場合の実施例１１の共線図である。
【図４６】図２６のハイブリッド駆動装置で高速モードを選択し、かつ、回生制御をおこなう場合を想定した共線図である。
【図４７】図２６のハイブリッド駆動装置で回生モードを選択し、かつ、回生制御をおこなう場合の共線図である。
【図４８】図３３のハイブリッド駆動装置で高速モードを選択し、かつ、回生制御をおこなう場合を想定した共線図である。
【図４９】図３３のハイブリッド駆動装置で回生モードを選択し、かつ、回生制御をおこなう場合の共線図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１…車両、  ２…エンジン、  ４，５，６，４５，４６…遊星歯車機構、  ８，１４，２０，４８…サンギヤ、  ９，１５，２１，５１…リングギヤ、  １１，１７，２３…キャリヤ、  １８…コネクティングドラム、  １９…ギヤ、  ４２…アクチュエータ、  ４４…電子制御装置、  ４３Ａ…蓄電装置、  ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３…切換機構、  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、  ＯＷＣ…一方向クラッチ。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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