JP6658282B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来から、回転電機と、エンジンと、遊星歯車装置とを備えた車両の駆動装置について各種提案されている。

たとえば、特開２００６−７７８５７号公報に記載された駆動装置は、エンジンと、第１回転電機と、第２回転電機と、第１遊星歯車装置と、第２遊星歯車装置と、第３遊星歯車装置と、複数のクラッチおよびブレーキとを含む。

この駆動装置においては、クラッチおよびブレーキを切り替えることで、複数の走行モードを設定することができる。

特開２００６−７７８５７号公報

しかし、特開２００６−７７８５７号公報に記載された駆動装置は、高い駆動力の要求があった時、２つの回転電機とエンジンとのすべての動力を有効に使って最大の駆動力を発生させることができない。

特開２００６−７７８５７号公報に記載された駆動装置において、さらに、シリーズ走行モードを選択した際に、発電機として機能する第１回転電機がエンジンに直結される。第１回転電機は、エンジントルクを受けるため、第１回転電機において大きなトルクを発生させる必要が生じる。第１回転電機において大きなトルクを発生させるためには、第１回転電機を流れる電流を増やすか、第１回転電機のサイズを大きくする必要が生じる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の走行モードを選択することができる駆動装置において、高い駆動力の要求があったときに２つの回転電機とエンジンとのすべての動力を使い最大駆動力を発生させることが出来ると共に、発電機としても機能する第１回転電機を流れる電流量の低減および第１回転電機のサイズを図ることができる駆動装置を提供することである。

発明に係る駆動装置は、１つの局面では、駆動輪に接続された駆動軸と、エンジンと、第１回転電機と、駆動軸に機械的に接続された第２回転電機と、第１リングギヤと、第１ピニオンギヤと、第１ピニオンギヤに接続された第１キャリアと、第１サンギヤとを含む第１遊星歯車装置と、第２リングギヤと、第２ピニオンギヤと、第２ピニオンギヤに接続された第２キャリアと、第２サンギヤとを含む第２遊星歯車装置と、第１クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチと、駆動軸に設けられたドリブンギヤと、第２リングギヤ用ブレーキとを備える。

上記第１リングギヤは、第２キャリアに接続されると共に、ドリブンギヤに噛み合う。上記第１サンギヤは、第２サンギヤおよび第１回転電機に接続される。第１クラッチは、第１サンギヤとエンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替える。上記第２クラッチは、第１キャリアとエンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替える。

上記第３クラッチは、ドリブンギヤと駆動軸とを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替える。上記第２リングギヤ用ブレーキは、第２リングギヤを固定部材に固定した状態および固定していない状態を選択的に切り替える。

上記駆動装置において、シリーズ走行モードを構成する際には、第１クラッチおよび第３クラッチを開放し、第２クラッチを係合させる。さらに、第２リングギヤ用ブレーキで第２リングギヤを固定部材に固定させる。

この状態で、エンジンを駆動させると、第１キャリアがエンジンからのトルクによって回転する。第２リングギヤが固定されているため、第１遊星歯車装置および第２遊星歯車装置を通して、エンジンからのトルクによって、第１回転電機も回転する。

ここで、第１および第２遊星歯車装置を通して、エンジンからのトルクが第１回転電機に伝達されるため、第１回転電機に伝達されるトルクを小さく抑えることができる。その一方で、第１回転電機の回転数は、エンジン回転数よりも大きくなる。

また、第３クラッチが解放されているため、エンジンからのトルクが駆動軸に伝達されることを抑制することができる。

好ましくは、上記第１リングギヤを固定部材に固定した状態および固定していない状態を選択的に切り替える第１リングギヤ用ブレーキをさらに備える。

上記の駆動装置において、シリーズ走行モードを構成する際には、第１リングギヤ用ブレーキで、第１リングギヤを固定する。これにより、エンジンから第１回転電機に伝達されるトルクを小さく抑えることができ、第１回転電機の大型化を抑制することができる。

上記の駆動装置によれば、シリーズ走行モードを構成した際に、エンジンから第１回転電機に伝達されるトルクを小さく抑えることができ、第１回転電機の大型化を抑制することができると共に、第１回転電機に流れる電流が大きくなることを抑制することができる。

本発明に係る駆動装置によれば、シリーズ走行モードを構成した際に、エンジンから第１回転電機に伝達されるトルクが大きくなることを抑制することができ、第１回転電機の大型化を図ることができると共に、第１回転電機に大きな電流が流れることを抑制することができる。

実施の形態１に係る車両１の全体構成を示す模式図である。 図１に示す制御装置１００の構成を示すブロック図である。 ＭＧ２単独走行モード中の共線図である。 両モータ走行モード中の共線図である。 シリーズ走行モード中の共線図である。 シリーズパラレル走行モード中の共線図である。 パラレル走行モード（１速）中の共線図である。 パラレル走行モード（２速）中の共線図である。 パラレル走行モード（３速）中の共線図である。 パラレル走行モード（４速）中の共線図である。 実施の形態２に係る車両１Ａの全体構成を示す模式図である。 シリーズ走行モード中の共線図である。

（実施の形態１）
図１から図１０を用いて、本実施の形態１に係る車両１および駆動装置について説明する。なお、図１から図１０において、同一および実質的に同じ構成については同じ符号を付してその説明を繰り返さない場合がある。

[ハイブリッド車両の全体構成]
図１は、本実施に係る車両１の全体構成を示す模式図である。車両１は、駆動装置２と、駆動輪９０と、制御装置１００と、油圧回路５００とを含む。駆動装置２は、エンジン１０と、第１ＭＧ（第１回転電機）２０と、第２ＭＧ（第２回転電機）３０と、第１遊星歯車装置４０および第２遊星歯車装置５０からなる変速部と、クラッチ（第１クラッチ）Ｃ１と、クラッチ（第２クラッチ）Ｃ２と、クラッチＣ３（第３クラッチ）と、ブレーキＢ１とを含む。

車両１は、エンジン１０と、第１ＭＧ２０と、第２ＭＧ３０との少なくともいずれかの動力を用いて走行する。なお、車両１としては、外部電源によって充電可能なプラグインハイブリッドであってもよい。

そして、本実施の形態１に係る駆動装置２は、クラッチＣ１、クラッチＣ２、クラッチＣ３およびブレーキＢ１の係合状態と、第１ＭＧ１、第２ＭＧ２およびエンジン１０の駆動を制御することで、所謂、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、シリーズパラレル走行モードおよびパラレル走行モードで動作することができる。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディゼルエンジンなどの内燃機関である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ステータと、ステータに対して回転可能に設けられたロータとを含み、ロータには、永久磁石が埋設されている。第１ＭＧ２０のロータには、回転軸２２が固定されており、第２ＭＧ３０のロータには回転軸３１が固定されている。なお、回転軸２２は、第１軸１２上に配置されており、回転軸３１は、第１軸１２に平行な第２軸１４上に配置されている。

第１軸１２上には、第１ＭＧ２０と、第２遊星歯車装置５０と、第１遊星歯車装置４０と、クラッチＣ２と、クラッチＣ１とエンジン１０とが順次配置されている。

第２遊星歯車装置５０は、サンギヤＳ２と、複数のピニオンギヤＰ２と、各ピニオンギヤＰ２を接続するキャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。第２遊星歯車装置５０は、シングルプラネタリギヤである。

サンギヤＳ２は、回転軸２２に固定されている。リングギヤＲ２は、サンギヤＳ２の外周側に設けられており、回転中心が第１軸１２と同軸になるように配置されている。キャリアＣＡ２は、第１軸１２を中心に回転可能に設けられており、キャリアＣＡ２は、各ピニオンギヤＰ２を回転可能に支持している。各ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２との間に配置されており、ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２の周囲を公転可能で、かつ、ピニオンギヤＰ１の中心軸周りに自転可能に設けられている。

サンギヤＳ２の回転速度、キャリアＣＡ２の回転速度およびリングギヤＲ２の回転速度は、後述する共線図で直線で結ばれる関係（サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２の２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）である。

ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の外周側であって、ケース２５に設けられている。ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の回転を規制可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキＢ１が係合状態とされると、サンギヤＳ２はケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転が規制される。ブレーキＢ１が開放状態になると、リングギヤＲ２の回転が許容される。

第１遊星歯車装置４０は、サンギヤＳ１と、複数のピニオンギヤＰ１と、各ピニオンギヤＰ１を接続するキャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。第１遊星歯車装置４０は、シングルプラネタリギヤである。

サンギヤＳ１は、回転軸２２に固定されており、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。このため、回転軸２２と、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ２とは、一体的に回転する。リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１の外周側に設けられており、第１軸１２を中心に回転可能に設けられている。

リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１の外周側に配置されており、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。リングギヤＲ１には、キャリアＣＡ２が接続されており、リングギヤＲ１とキャリアＣＡ２とは、一体的に回転する。

各ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１の間に配置され、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１と噛み合っている。

ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１の周囲を公転可能に設けられると共に、ピニオンギヤＰ１の回転中心を中心として自転可能に設けられている。

キャリアＣＡ１は、各ピニオンギヤＰ１を回転可能に支持すると共に、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。

サンギヤＳ１の回転速度、キャリアＣＡ１の回転速度およびリングギヤＲ１の回転速度は、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわちサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１およびリングギヤＲ１のいずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）となる。

クラッチＣ２は、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣ２が係合状態とされると、クランク軸２１およびキャリアＣＡ１が連結されると共に互いに一体的に回転する。クラッチＣ２が解放状態とされると、キャリアＣＡ１は、クランク軸２１との連結状態が解除される。

クラッチＣ１は、エンジン１０から第１ＭＧ２０への動力伝達経路上に設けられている。クラッチＣ１は、回転軸２２、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２と、エンジン１０のクランク軸２１とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣ１が係合状態になると、回転軸２２とサンギヤＳ１とサンギヤＳ２とクランク軸２１とが連結され、エンジン１０の動力を第１ＭＧ１に直接伝達することができる。

その一方で、クラッチＣ１が解放されると、エンジン１０のクランク軸２１は、回転軸２２、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２との連結状態が解除され、エンジン１０からの動力を直接的に第１ＭＧ１に伝達することができなくなる。

リングギヤＲ１の外周面には外周歯が形成されており、この外周歯は、ドリブンギヤ７１Ａと噛み合っている。ドリブンギヤ７１Ａは、カウンタ軸７０の一端側に固定されている。

ドリブンギヤ７１Ａには、クラッチＣ３が設けられている。クラッチＣ３は、ドリブンギヤ７１Ａとカウンタ軸７０とを接続した状態と、ドリブンギヤ７１Ａとカウンタ軸７０とを接続していない状態とを切り替え可能とされている。クラッチＣ３が解放されると、リングギヤＲ１からのトルクがカウンタ軸７０に伝達されなくなる。クラッチＣ３としては、たとえば、ドグクラッチなどを採用することができる。

カウンタ軸７０は、第１軸１２および第２軸１４に平行となるように配置されている。カウンタ軸７０の他方端側には、ドライブギヤ７２が設けられている。ドライブギヤ７２は、デファレンシャルギヤ８０のデフリングギヤ８１と噛み合っている。デファレンシャルギヤ８０には、駆動軸８２が接続されており、駆動軸８２には、駆動輪９０が接続されている。このため、カウンタ軸７０の回転は、デファレンシャルギヤ８０を通して駆動輪９０に伝達される。

このため、エンジン１０および第１ＭＧ２０からの動力は、第１遊星歯車装置４０、第２遊星歯車装置５０およびドリブンギヤ７１Ａを通して、カウンタ軸７０に伝達される。

第２ＭＧ３０の回転軸３１には、リダクションギヤ３２が固定されており、リダクションギヤ３２は、ドリブンギヤ７１Ｂと噛み合っている。ドリブンギヤ７１Ｂは、カウンタ軸７０に固定されている。このため、第２ＭＧ３０からの動力は、リダクションギヤ３２およびドリブンギヤ７１Ｂを通してカウンタ軸７０に伝達される。

[制御装置の構成]
図２は、図１に示す制御装置１００の構成を示すブロック図である。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。ＨＶＥＣＵ１５０、ＭＧＥＣＵ１６０、エンジンＥＣＵ１７０の各々は、コンピュータを含んで構成される電子制御ユニットである。なお、ＥＣＵの数は、３つに限定されるものではなく、全体として１つのＥＣＵに統合しても良いし、２つ、または４つ以上の数に分割されていても良い。

ＭＧＥＣＵ１６０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。ＭＧＥＣＵ１６０は、例えば、第１ＭＧ２０に対して供給する電流値を調節し、第１ＭＧ２０の出力トルクを制御すること、および第２ＭＧ３０に対して供給する電流値を調節し、第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。

エンジンＥＣＵ１７０は、エンジン１０を制御する。エンジンＥＣＵ１７０は、例えば、エンジン１０の電子スロットル弁の開度の制御、点火信号を出力することによるエンジンの点火制御、エンジン１０に対する燃料の噴射制御、等を行なう。エンジンＥＣＵ１７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１０の出力トルクを制御する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、車両全体を統合制御する。ＨＶＥＣＵ１５０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶＥＣＵ１５０は、車速、アクセル開度、第１ＭＧ２０の回転数（回転速度）、第２ＭＧ３０の回転数（回転速度）、動力伝達装置の出力軸の回転数（回転速度）、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、取得した情報に基づいて、車両に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出する。ＨＶＥＣＵ１５０は、算出した要求値に基づいて、第１ＭＧ２０の出力トルク、第２ＭＧ３０の出力トルクおよびエンジン１０の出力トルクを決定する。ＨＶＥＣＵ１５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧＥＣＵ１６０に対して出力する。また、ＨＶＥＣＵ１５０は、エンジントルクの指令値をエンジンＥＣＵ１７０に対して出力する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１を制御する。ＨＶＥＣＵ１５０は、クラッチＣ１，Ｃ２に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣ１、ＰｂＣ２、ＰｂＣ３）およびブレーキＢ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢ１）をそれぞれ図１の油圧回路５００に出力する。

[車両１の制御モード]
次に、車両１の制御モードの詳細について、差動係合表と共線図を用いて説明する。

上記表１は、各走行モードと、各走行モードにおけるクラッチＣ１、クラッチＣ２、クラッチＣ３およびブレーキＢ１の制御状態を示す表である。

制御装置１００は、「モータ走行モード（以下、ＥＶ走行モードという）」、または、「ハイブリッド走行モード（以下、ＨＶ走行モードという）」で車両１を走行させる。

ＥＶ走行モードは、エンジン１０を停止させて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力で車両１を走行させるモードである。ＨＶ走行モードとは、エンジン１０および第２ＭＧ３０の動力、または、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動力で車両１を走行させる走行モードである。本実施の形態１においては、走行モードには、シリーズモード、シリーズパラレルモードおよびパラレルモードが含まれる。

表１において「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｃ３」、「Ｂ１」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」はそれぞれクラッチＣ１、クラッチＣ２、クラッチＣ３、ブレーキＢ１、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０を示す。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｂ１の各欄の丸（○）印は「係合」を示し、無印は「解放」を示す。

ＥＶ走行モードにおいては、制御装置１００は、第２ＭＧ３０の単独の動力で車両１を走行させる「ＭＧ２単独走行モード」と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方の動力で車両１を走行させる「両モータ走行モード」とを、ユーザの要求トルクなどに応じて選択的に切り替える。たとえば、駆動装置２の負荷が低負荷の場合には、単独走行モードが選択され、負荷が高負荷になると両モータ走行モードが選択される。

そして、ユーザから要求される要求トルクが、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０では足りない場合や、ＥＶ走行モードよりＨＶ走行モードを選択した方がトータルの燃費が良いと判断した場合はＨＶ走行モードが選択される。

ＨＶ走行モードにおいては、シリーズ走行モード、シリーズパラレル走行モードおよびパラレル走行モードのいずれかが選択される。

シリーズ走行モードでは、エンジン１０の動力は、全て、第１ＭＧ２０で発電を行う動力に用いられる。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。

シリーズパラレル走行モードにおいては、エンジン１０の動力の一部は、駆動輪９０を駆動するために用いられ、残りの動力は、第１ＭＧ２０で発電を行う動力として用いられる。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。

そして、シリーズパラレル走行モードでは、ユーザからの要求トルクを満足できない場合には、パラレル走行モードが選択される。

パラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびエンジン１０からの動力によって駆動輪９０を駆動する。本実施の形態１においては、変速段として４段を構成することができる。

[ＥＶ単独走行モード]
図３は、ＭＧ２単独走行モード中の共線図である。図４は、両モータ走行モード中の共線図である。図５は、シリーズ走行モード中の共線図である。図６は、シリーズパラレル走行モード中の共線図である。図７から図１０は、パラレル走行モード中の共線図である。

なお、図３から図１０において、「Ｓｕｎ１」、「Ｓｕｎ２」、「Ｃａｒ１」「Ｃａｒ２」「Ｒｉｎｇ１」「Ｒｉｎｇ２」「ＥＮＧ」「ＭＧ１」「ＭＧ２」「Ｂ１」は、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２、キャリアＣＡ１、キャリアＣＡ２、リングギヤＲ１、リングギヤＲ２、エンジン１０、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびブレーキＢ１を各々示す。

なお、図３から図１０において、「ρ１」は、第１遊星歯車装置４０のギヤ比（サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数）を示す。「ρ２」は、第２遊星歯車装置５０のギヤ比（サンギヤＳ２の歯数／リングギヤＲ２の歯数）を示す。

図３において、ＭＧ２単独走行モード中の制御状態について説明する。表１に示すように、ＭＧ２単独走行モードにおいては、制御装置１００は、クラッチＣ１およびクラッチＣ３を係合し、クラッチＣ２およびブレーキＢ１は解放する。エンジン１０を停止させて、第２ＭＧ２をモータとして動作させる。第２ＭＧトルクＴｍ２が、回転軸３１、リダクションギヤ３２およびドリブンギヤ７１Ｂなどを通して駆動輪９０に伝達される。この際、クラッチＣ１が係合しているため、クランク軸２１と回転軸２２とはクラッチＣ１によって連結されている。エンジン１０が停止しているため、クランク軸２１は、回転しておらず、クランク軸２１に連結した回転軸２２も回転していない。このため、サンギヤＳ１，Ｓ２は回転していない。

その一方で、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されているため、リングギヤＲ２およびキャリアＣＡ２の回転は規制されておらず、リングギヤＲ１の回転に伴って、リングギヤＲ２およびキャリアＣＡ２は空転する。

このように、ＭＧ２単独走行モードにおいては、第２ＭＧ３０からのトルク（以下、第２ＭＧトルクＴｍ２という）を用いて、車両１は走行する。

次に、図４を用いて、両モータ走行モード中における制御状態について説明する。両モータ走行モードにおいては、表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を解放し、クラッチＣ３およびブレーキＢ１を係合する。

クラッチＣ１，Ｃ２が解放されることで、エンジン１０は、第１遊星歯車装置４０から切り離された状態になる。ブレーキＢ１が係合することで、リングギヤＲ２がケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転速度がゼロになる。

そして、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０がモータとして動作する。リングギヤＲ２の回転が規制されているため、第１ＭＧ２０からのトルク（以下、第１ＭＧトルクＴｍ１という）はサンギヤＳ２，Ｓ１およびリングギヤＲ１を通してドリブンギヤ７１Ａに伝達される。さらに、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２も、ドリブンギヤ７１Ｂに伝達される。このように、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２に第１ＭＧトルクＴｍ１が上乗せされて駆動輪９０にトルクが伝達される。

なお、制御装置１００は、ユーザからの要求トルクを満たすように、第１ＭＧトルクＴｍ１および第２ＭＧトルクＴｍ２の分担比率を調整する。

図５を用いて、シリーズ走行モード中における制御状態について説明する。シリーズ走行モードにおいては、表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を係合すると共に、クラッチＣ１およびクラッチＣ３を解放する。

ブレーキＢ１が係合しているため、リングギヤＲ２の回転数は０となる。クラッチＣ２が係合することで、エンジン１０からのトルクは、キャリアＣＡ１に伝達される。そして、キャリアＣＡ１に伝達されたトルクは、サンギヤＳ１，Ｓ２に伝達され、第１ＭＧ２０に伝達される。

ここで、図５からも明らかなように、サンギヤＳ１，Ｓ２の回転数は、キャリアＣＡ１（クランク軸２１）の回転数よりも大きくなり、サンギヤＳ１，Ｓ２に伝達されるトルクは、エンジン１０から出力されるトルクよりも小さくなる。

サンギヤＳ１，Ｓ２に伝達されたトルクは、第１ＭＧ２０に伝達される。その結果、第１ＭＧ２０が受けるトルクは、エンジン１０から出力されるトルクよりも小さくなる。第１ＭＧ２０が受けるトルクを小さく抑えることができるので、第１ＭＧ２０のモータサイズを小さく抑えることができる。

第１ＭＧ２０のサイズを小さく抑えることができるので、第１ＭＧ２０のコスト低減や第１ＭＧ２０の搭載性の向上を図ることができる。さらに、第１ＭＧ２０の小型化に伴い、第１ＭＧ２０の軽量化を図ることができる。

高トルクが第１ＭＧ２０に伝達される場合において、第１ＭＧ２０のサイズを大きくせずに対応するには、第１ＭＧ２０に流れる電流量を大きくすることが考えられるが、高電流が流れることで第１ＭＧ２０で生じる発熱量が多くなるという弊害が生じる。その一方で、本実施の形態に係る駆動装置２によれば、第１ＭＧ２０が受けるトルクを小さく抑えることができるので、第１ＭＧ２０を流れる電流量が多くなることを抑制することができ、第１ＭＧ２０からの発熱量が多くなることを抑制することができる。

そして、第１ＭＧ２０のロータが回転することで、第１ＭＧ２０が発電する。
第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力の全部または一部を用いて、モータとして動作する。そして、車両１は、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２で走行することになる。

図６を用いて、シリーズパラレル走行モード中における制御状態について説明する。表１に示すように、シリーズパラレル走行モードにおいては、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放され、クラッチＣ２およびクラッチＣ３が係合する。

クラッチＣ２が係合することで、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とが連結しており、クラッチＣ３が係合することで、ドリブンギヤ７１Ａがカウンタ軸７０に固定される。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０および第２ＭＧ３０を駆動させる。

エンジン１０からのエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１に伝達される。第１ＭＧ２０は、ジェネレータとして機能しており、エンジントルクＴｅをリングギヤＲ１に伝達するための反力を第１ＭＧトルクＴｍ１が受け持つことになる。

そして、リングギヤＲ１に伝達されたエンジントルクＴｅ（以下、エンジン伝達トルクＴｅｃという）は、ドリブンギヤ７１Ａからカウンタ軸７０に伝達され、車両１を走行させる動力として作用する。

また、シリーズパラレル走行モードにおいては、制御装置１００は、第２ＭＧ３０を主に、モータとして動作させる。第２ＭＧトルクＴｍ２は、リダクションギヤ３２、ドリブンギヤ７１Ｂおよびカウンタ軸７０などを通して、駆動輪９０に伝達される。

このように、シリーズパラレル走行モードにおいては、エンジン伝達トルクＴｅｃと第２ＭＧトルクＴｍ２を用いて、車両１は走行する。

次に、パラレル走行モードの制御状態について説明する。パラレス走行モードは、１速から４速まである。

図７を用いて、１速形成時における制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１、クラッチＣ３およびブレーキＢ１を係合し、クラッチＣ２を解放する。クラッチＣ１が係合することで、クランク軸２１と回転軸２２とがクラッチＣ１を通して結合される。クラッチＣ３が係合することで、ドリブンギヤ７１Ａがカウンタ軸７０に固定される。さらに、ブレーキＢ１が係合することで、リングギヤＲ２がケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転速度がゼロになる。

そして、制御装置１００は、高い駆動力が要求される場合は、エンジン１０のみならず、第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

回転軸２２とクランク軸２１とは互いに結合されているため、回転軸２２の回転数およびクランク軸２１の回転数は一致しており、第１ＭＧトルクＴｍ１とエンジントルクＴｅとは、リングギヤＲ１からドリブンギヤ７１Ａに伝達される。さらに、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２も、ドリブンギヤ７１Ｂに伝達される。

図８を用いて、２速形成時における制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００はクラッチＣ１を解放すると共に、クラッチＣ２、クラッチＣ３およびブレーキＢ１を係合する。

これにより、クランク軸２１は、クラッチＣ２を通して、キャリアＣＡ１と連結される。クラッチＣ３が係合することで、ドリブンギヤ７１Ａがカウンタ軸７０に固定される。さらに、ブレーキＢ１が係合することでリングギヤＲ２はケース２５に固定される。

そして、制御装置１００は、エンジン１０を動作させる。高い駆動力が要求される場合は更に第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

エンジン１０からのエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１からリングギヤＲ１に伝達される。第１ＭＧトルクＴｍ１も、サンギヤＳ１，Ｓ２を通してリングギヤＲ１に伝達される。そして、リングギヤＲ１からドリブンギヤ７１Ａなどを通して、駆動輪９０に伝達される。また、第２ＭＧトルクＴｍ２も、リダクションギヤ３２およびドリブンギヤ７１Ｂなどを通して、駆動輪９０に伝達される。

ここで、図７に示す状態においては、クランク軸２１はサンギヤＳ１と連結しており、図８に示す状態においては、クランク軸２１は、キャリアＣＡ１に連結している。このため、エンジン１０の回転数とリングギヤＲ１の回転数との減速比は、図８に示す状態の方が小さく、図８に示す状態の方が図７に示す状態よりも高速段であることがわかる。

図９を用いて、３速形成時の制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１、クラッチＣ２およびクラッチＣ３を係合させ、ブレーキＢ１を解放する。これにより、サンギヤＳ１，Ｓ２およびキャリアＣＡ１がいずれもクランク軸２１に連結され、ドリブンギヤ７１Ａがカウンタ軸７０に固定される。キャリアＣＡ２がリングギヤＲ１に連結しているため、サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２が同じ回転速度で回転する。

そして、エンジントルクＴｅおよび第１ＭＧトルクＴｍ１がリングギヤＲ１に伝達され、ドリブンギヤ７１Ａに伝達される。また、第２ＭＧトルクＴｍ２もリダクションギヤ３２を通して、ドリブンギヤ７１Ｂに伝達される。第１ＭＧトルクＴｍ１、第２ＭＧトルクＴｍ２およびエンジントルクＴｅによって車両１が走行する。なお、制御装置１００は、高い駆動力が要求される場合は、エンジン１０のみならず、第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

ここで、図９に示す状態において、減速比は１であり、図８に示す状態においては、減速比は１よりも大きく、図９に示す状態の方が、図８に示す状態よりも高速段であることがわかる。

図１０を用いて、４速形成時の制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を解放し、クラッチＣ２およびクラッチＣ３を係合する。クラッチＣ２が係合されるので、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とがクラッチＣ２を通して連結される。クラッチＣ３が係合することで、ドリブンギヤ７１Ａがカウンタ軸７０に固定される。

制御装置１００は、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２の回転速度がゼロになるように、第１ＭＧ２０の回転数を制御する（表１における「電気ロック」）。

第１ＭＧ２０を用いて、サンギヤＳ１，Ｓ２の回転数をゼロにする手法としては、たとえば、第１ＭＧ２０の回転速度がゼロになるように、第１ＭＧ２０の電流をフィードバック制御する。

そして、制御装置１００は、第２ＭＧ３０とエンジン１０とを駆動させる。エンジン１０のエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１を通して、リングギヤＲ１に伝達され、駆動輪９０に伝えられる。そして、第２ＭＧトルクＴｍ２も、駆動輪９０に伝達される。

図１０からも明らかなように、図１０に示す状態においては減速比は１よりも小さく、図９に示す状態よりも高速段が形成されていることがわかる。

ここで、シリーズ走行モードにおいては、第２ＭＧトルクＴｍ２のみで車両が走行しており、シリーズパラレル走行モードにおいては第２ＭＧトルクＴｍ２およびエンジン伝達トルクＴｅｃで車両１が走行している。このため、シリーズ走行モードよりもシリーズパラレル走行モードの方が出力することができる駆動力は高い。

そこで、制御装置１００は、シリーズ走行モードで走行中において、車速に対するユーザからの要求駆動力が大きく、シリーズ走行モードで対応できないと判断すると、シリーズパラレル走行モードに切り替える。

また、本実施の形態１に係る車両１において、後進する際には、シリーズ走行モードが選択される。シリーズ走行モードにおいては、エンジン１０からのトルクがカウンタ軸７０に伝達されることが抑制される。このため、第２ＭＧ３０が負回転して、ドリブンギヤ７１を負回転させる際に、第２ＭＧ３０にエンジン１０からの正回転方向のトルクを受けることが抑制される。その一方で、シリーズパラレル走行モードで後進しようとすると、エンジン１０からの正回転の直達トルクがドリブンギヤ７１に加えられ、車両１を後進させるために第２ＭＧ３０は大きな第２ＭＧトルクＴｍ２を発生させる必要が生じる。

シリーズパラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０はジェネレータとして機能しており、パラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０はモータとして機能している。そのため、出力することができる駆動力は、パラレル走行モードの方が、シリーズパラレル走行モードよりも高い。

そこで、制御装置１００は、シリーズパラレル走行モードではユーザからの要求駆動力に対応できない場合には、パラレル走行モードを選択するようになっている。なお、一般的に２つのＭＧ（回転電機）はそれぞれエンジン動力に近い動力を出力できる能力を持っている。しかし、シリーズ走行モードやシリーズパラレル走行モードにおいては、この２つのＭＧ（回転電機）はエンジン動力の変速機として働くためＭＧ（回転電機）を動力源としてフルに使えないという欠点をもっている。その一方で、本実施の形態１に係る車両においては、エンジン１０と第１ＭＧ２０と第２ＭＧ３０との各駆動力を合算した駆動力を出力することができる。

具体的には、図１に示す機構におけるパラレル走行モードは１〜３速において第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０をまったく使わずにエンジン１０のみで走行可能である。そして、大駆動力を出力したい場合は第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動力をエンジン動力にフルに加算して走行が可能となっている。

本実施の形態１に係る車両１においては、パラレル走行モードにおいて、１〜４速に切り換え可能となっている。そこで、登坂時や加速ときには、１速〜３速を用いることができ、シリーズパラレル走行モードではエネルギ効率が低下するタイミングにおいても、高い効率を達成することができる。さらに、高速時には、４速を採用することで、高速時においても、エネルギ効率のよい走行を実現することができる。

上記のように、本実施の形態１に係る駆動装置２によれば、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、シリーズパラレル走行モード、パラレル走行モードを選択することができる。

さらに、駆動装置２は、２つのシングルピニオン式の遊星歯車装置と、クラッチＣ１，Ｃ２およびＢ１によって形成されており、部品点数の低減および構成の複雑化の抑制も図られている。
（実施の形態２）
図１１および図１２を用いて、実施の形態２に係る車両１Ａについて説明する。なお、図１１および図１２に示す構成のうち、上記図１から図１０に示す構成と同一または実質的に同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１１は、実施の形態２に係る車両１Ａの全体構成を示す模式図である。この図１１に示すように、車両１Ａは、実施の形態１の車両１の構成に加えて、ブレーキＢ２を備えている。ブレーキＢ２は、リングギヤＲ１の外周側であって、ケース２５に設けられている。ブレーキＢ２は、リングギヤＲ１の回転を規制可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキＢ２が係合状態となると、リングギヤＲ１はケース２５に固定され、リングギヤＲ１の回転が規制される。ブレーキＢ２が開放状態になると、リングギヤＲ１の回転が許容される。次に、制御モードの詳細について、下記の表２と共線図を用いて説明する。

ここで、上記表２と表１とからも明らかなように、シリーズ走行モード以外の走行モードを構成する際においてクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびブレーキＢ１の係合状態は、実施の形態１に係る車両１と、本実施の形態２に係る車両１Ａとは実質的に差はない。

その一方で、シリーズ走行モードを構成する際には、本実施の形態２に係る車両１Ａにおいては、クラッチＣ２およびブレーキＢ２が係合し、クラッチＣ１，Ｃ３およびブレーキＢ１は開放状態とされる。その一方で、実施の形態１に係る車両１においては、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が係合状態となり、クラッチＣ１およびクラッチＣ３が開放状態とされている。このように、実施の形態２に係る車両１Ａと、実施の形態１に係る車両１とは、実質的に、シリーズ走行モードを構築する際に、実質的な違いがあることから、主に、シリーズ走行モードを構築する場合について説明する。

表２に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ２およびブレーキＢ２を係合すると共に、クラッチＣ１，Ｃ３およびブレーキＢ１を開放する。図１２は、シリーズ走行モード中の共線図である。

クラッチＣ２が係合するため、キャリアＣＡ１とクランク軸２１とが連結される。ブレーキＢ２が開放されるため、リングギヤＲ１の回転速度が０になる。

クラッチＣ３が開放されるため、ドリブンギヤ７１Ａとカウンタ軸７０とは接続されておらず、ドリブンギヤ７１Ａからカウンタ軸７０にトルクが伝達されない。ブレーキＢ１が係合されているため、リングギヤＲ２が回転自在となっている。なお、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２および第１ＭＧ２０は連結されているため、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２および第１ＭＧ２０の回転数は一致している。

そして、制御装置１００がエンジン１０を駆動させる。エンジン１０からのエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１に伝達され、キャリアＣＡ１が回転する。キャリアＣＡ１に伝達されたエンジントルクＴｅは、サンギヤＳ１を通して、第１ＭＧ２０に伝達される。

図１２から明らかなように、第１ＭＧ２０の回転数は、キャリアＣＡ１（クランク軸２１の回転数）よりも高くなり、第１ＭＧ２０が受けるエンジン１０からのトルクは、エンジン１０の出力するエンジントルクＴｅよりも小さくなる。

そのため、本実施の形態２に係る車両１Ａにおいても、第１ＭＧ２０のサイズを小さく抑えることができ、第１ＭＧ２０の重量の軽量化、第１ＭＧ２０の搭載性の向上を図ることができる。さらに、第１ＭＧ２０を流れる電流量が大きくなることを抑制することができるため、第１ＭＧ２０からの発熱量を低く抑えることができる。

ここで、実施の形態の車両１においてシリーズ走行モードを構築したときと、実施の形態２の車両１Ａにおいてシリーズ走行モードを構築したときとについて比較検討する。

図１２に示す破線は、クランク軸２１の回転数を一致させた状態で、実施の形態１に係る車両１Ａのシリーズ走行モードにおける共線図を示すものである。

図１２に示す実線と破線からも明らかなように、クランク軸２１の回転数を一致させた状態においては、実施の形態２の第１ＭＧ２０の回転数の方が、実施の形態１の第１ＭＧ２０の回転数よりも、高いことが分かる。

さらに、第１ＭＧ２０がうけるトルクも、実施の形態２に係る第１ＭＧ２０の方が、実施の形態１に係る第１ＭＧ２０よりも小さいことが分かる。

したがって、実施の形態２に係る車両１Ａの方が、実施の形態１に係る車両１よりも、第１ＭＧ２０のサイズを小さくすることができることが分かる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、駆動装置に適用することができる。

１ 車両、２ 駆動装置、１０，ＥＣＵ１７０ エンジン、１２ 第１軸、１４ 第２軸、２１ クランク軸、２２，３１ 回転軸、２５ ケース、３０ 第２ＭＧ、３２ リダクションギヤ、４０ 第１遊星歯車装置、５０ 第２遊星歯車装置、７０ カウンタ軸、７１ ドリブンギヤ、７２ ドライブギヤ、８０ デファレンシャルギヤ、８１ デフリングギヤ、８２ 駆動軸、９０ 駆動輪、１００ 制御装置、５００ 油圧回路、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、ＣＡ１，ＣＡ２ キャリア、Ｐ１，Ｐ２ ピニオンギヤ、Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ、Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ。

Claims (2)

1. 駆動輪に接続された駆動軸と、
   エンジンと、
   第１回転電機と、
   前記駆動軸に機械的に接続された第２回転電機と、
   第１リングギヤと、第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤに接続された第１キャリアと、第１サンギヤとを含む第１遊星歯車装置と、
   第２リングギヤと、第２ピニオンギヤと、前記第２ピニオンギヤに接続された第２キャリアと、第２サンギヤとを含む第２遊星歯車装置と、
   第１クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチと、
   前記駆動軸に設けられたドリブンギヤと、
   第２リングギヤ用ブレーキとを備え、
   前記第１リングギヤは、前記第２キャリアに接続されると共に、前記ドリブンギヤに噛み合い、
   前記第１サンギヤは、前記第２サンギヤおよび前記第１回転電機に接続され、
   前記第１クラッチは、前記第１サンギヤと前記エンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替え、
   前記第２クラッチは、前記第１キャリアと前記エンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替え、
   前記第３クラッチは、前記ドリブンギヤと前記駆動軸とを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替え、
   前記第２リングギヤ用ブレーキは、前記第２リングギヤを固定部材に固定した状態および固定していない状態を選択的に切り替える、駆動装置。
2. 前記第１リングギヤを前記固定部材に固定した状態および固定していない状態を選択的に切り替える第１リングギヤ用ブレーキをさらに備えた、請求項１に記載の駆動装置。

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