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【発明の名称】 ハイブリッド車の駆動装置
【発明者】 【氏名】山田 英治

【氏名】川端 康己

【氏名】永松 茂隆
【要約】 【課題】第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際のトルク伝達性能を向上することのできるハイブリッド車の駆動装置を提供する。

【解決手段】第１のモータ・ジェネレータ２０および第２のモータ・ジェネレータ２１ならびにエンジン１のトルクを車輪４５に伝達することができるハイブリッド車の駆動装置において、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクを車輪４５に伝達する際に反力要素となる機能と、エンジン１のトルクを車輪４５に伝達する機能とを備えたキャリヤ２９が設けられており、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクおよび第２のモータ・ジェネレータ２１のトルクを車輪４５に伝達する際に、キャリヤ２９の回転を抑制するエキゾーストブレーキ７が設けられている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の駆動力源および第２の駆動力源のトルクを車輪に伝達することができるハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に反力要素となる機能と、前記第２の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する機能とを備えた伝動部材が設けられており、前記第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する回転抑制機構が設けられていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項２】 前記車輪にトルクを伝達する第３の駆動力源が設けられており、前記回転抑制機構は、前記第２の駆動力源および前記第３の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
【請求項３】 前記第２の駆動力源が内燃機関であり、前記回転抑制機構が、前記内燃機関の排気状態を制御することにより、前記伝動部材の回転を抑制するエキゾーストブレーキであ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車の駆動装置。
【請求項４】 前記第２の駆動力源が、前記伝動部材に連結される出力部材を有し、前記出力部材に動力伝達可能に連結され、かつ、回転により前記第２の駆動力源を始動させる始動装置が設けられており、前記回転抑制機構が、前記始動装置の回転を抑制することにより、前記伝動部材の回転を抑制するブレーキ装置であ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車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数種類の駆動力源が搭載されているハイブリッド車の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃料の燃焼によりトルクを出力するエンジンと、電力の供給によりトルクを出力する電動機とを搭載し、エンジンおよび電動機のトルクを車輪に伝達することのできるハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよび電動機の駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができるものとされている。
【０００３】上記のように、複数種類の駆動力源を搭載したハイブリッド車の一例が、特開平９−１７０５３３号公報に記載されている。この公報に記載されたハイブリッド車においては、エンジン（第２の駆動力源）から車輪に至るトルクの伝達経路に分配機構が設けられている。この分配機構は、いわゆる遊星歯車機構により構成されており、そのサンギヤには第１のモータ・ジェネレータ（第１の駆動力源）が連結され、リングギヤには第２にモータ・ジェネレータ（第３の駆動力源）が連結され、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤにはエンジンが連結されている。また、リングギヤから車輪に至るトルクの伝達経路には、各種のギヤおよび差動装置が設けられている。
【０００４】上記公報に記載されたハイブリッド車においては、車両の前進走行時に、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータを駆動力源として用いることができる。また、車両の後進走行時には、第２のモータ・ジェネレータを、車両が前進する際とは逆方向に回転させることにより、第２のモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に記載されたハイブリッド車において、車両の後進時に駆動力が不足している場合は、第１のモータ・ジェネレータのトルクを、分配機構を経由して車輪に伝達することができる。すなわち、要求駆動力に対応するトルクの不足分を、第１のモータ・ジェネレータのトルクによりアシストすることができる。しかしながら、上記公報に記載されたハイブリッド車においては、第１のモータ・ジェネレータがサンギヤに連結され、エンジンがキャリヤに連結され、出力軸がリングギヤに連結されている。ここで、第１のモータ・ジェネレータの駆動力をサンギヤに付加しても、エンジンに連結されているキャリヤは、それ自体で自由に回転できるので、第１のモータ・ジェネレータの回転にともなう反力を受けることができない。したがって、第１のモータ・ジェネレータの駆動力を車輪に伝達することができず、車両の駆動力不足を解消することが困難であった。
【０００６】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、第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際のトルク伝達性能を向上することのできるハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目的を達成するために、第１の駆動力源および第２の駆動力源のトルクを車輪に伝達することができるハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に反力要素となる機能と、前記第２の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する機能とを備えた伝動部材が設けられており、前記第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する回転抑制機構が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】請求項１の発明によれば、第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、反力要素となる伝動部材の回転が抑制されるため、車輪に対する第１の駆動力源のトルクの伝達効率が向上する。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記車輪にトルクを伝達する第３の駆動力源が設けられており、前記回転抑制機構は、前記第２の駆動力源および前記第３の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する機能を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じるほか、第２の駆動力源および第３の駆動力源のトルクが車輪に伝達されるため、要求駆動力に対する第３の駆動力源のトルク不足を、第２の駆動力源のトルクにより補うことができる。
【００１１】請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記第２の駆動力源が内燃機関であり、前記回転抑制機構が、前記内燃機関の排気状態を制御することにより、前記伝動部材の回転を抑制するエキゾーストブレーキであることを特徴とするものである。
【００１２】請求項３の発明によれば、エキゾーストブレーキにより伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１３】請求項４の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記第２の駆動力源が、前記伝動部材に連結される出力部材を有し、前記出力部材に動力伝達可能に連結され、かつ、回転により前記第２の駆動力源を始動させる始動装置が設けられており、前記回転抑制機構が、前記始動装置の回転を抑制することにより、前記伝動部材の回転を抑制するブレーキ装置であることを特徴とするものである。
【００１４】請求項４の発明によれば、ブレーキ装置により、始動装置および出力部材ならびに伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１５】なお、この発明において、伝動部材の回転を抑制する制御としては、伝動部材の回転数を可及的に少なくする制御と、伝動部材の回転数を零にする（停止させる）制御とが挙げられる。さらに、伝動部材と第２の駆動力源とが直結されている（つまり、常時トルクが伝達される）構成、または、伝動部材と第２の駆動力源とがクラッチ機構などにより接続・解放可能（つまり、トルクの伝達・トルクの非伝達を選択可能）な構成のいずれでもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】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、この発明の一実施形態であるＦＦ（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の概略構成図である。図１において、１はエンジンであり、このエンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが用いられる。以下の説明においては、エンジン１としてガソリンエンジンを用いた場合を例示する。エンジン１は、電子スロットルバルブ２を有する吸気管３と燃料噴射装置４と点火装置５と排気管６とを有する公知のものである。また、排気管３に対応してエキゾーストブレーキ（言い換えれば、エキゾーストリターダ）７が設けられている。エキゾーストブレーキ７は、排気管３の内部に設けられたバタフライバルブ８と、バラフライバルブ８の開度を制御するバキュームシリンダ９と、バキュームシリンダ９内の空気圧を制御するマグネチックバルブ１０とを有する公知のものである。
【００１７】一方、エンジン１のクランクシャフト１１にはフライホイール１２が設けられており、フライホイール１２の外周にはリングギヤ１３が形成されている。また、エンジン１を始動させるスタータモータ１４が設けられている。このスタータモータ１４としては、マグネチックシフト式またはリダクションギヤ式などの公知のものを用いることができる。スタータモータ１４は出力軸１５を有し、出力軸１５にはピニオンギヤ１６が形成されている。出力軸１５は、その軸線方向に移動可能に構成されており、アクチュエータ（図示せず）により出力軸１５を軸線方向に移動することにより、ピニオンギヤ１６とリングギヤ１３とが選択的に噛合・離脱される。また、スタータモータ１４に隣接して電磁ブレーキ１７が設けられている。この電磁ブレーキ１７は、出力軸１５の回転を防止する機能を有しており、電磁ブレーキ１７としては、摩擦式、噛み合い式、空隙式などの公知の形式のものが例示される。
【００１８】前記エンジン１の出力側にはトランスアクスル１８が配置されている。トランスアクスル１８はケーシング１９を有し、ケーシング１９の内部には、第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２０と第２のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２１とデファレンシャル２２と動力分割機構２３とが設けられている。第１のモータ・ジェネレータ２０は、電力の供給により駆動する電動機としての機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能とを兼ね備えている。この第１のモータ・ジェネレータ２０としては、例えば、交流同期型のモータ・ジェネレータが挙げられる。この第１のモータ・ジェネレータ２０は、ケーシング１９に固定されたステータ２４と、ステータ２４に対面して設けられたロータ２５とを有している。ロータ２５とクランクシャフト１１とが同心状に回転することができる。
【００１９】前記動力分割機構２３は、第１のモータ・ジェネレータ２０と第２のモータ・ジェネレータ２１との間の空間に設けられており、この動力分割機構２３は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分割機構２３は、サンギヤ２６と、サンギヤ２６と同心状に配置されたリングギヤ２７と、サンギヤ２６およびリングギヤ２７に噛合するピニオンギヤ２８を保持したキャリヤ２９とを有している。
【００２０】前記ロータ２５の内方空間にはメインシャフト３０が回転可能に設けられており、メインシャフト３０とキャリヤ２９とが連結されている。メインシャフト３０はクランクシャフト１１と同心状に配置されており、クランクシャフト１１とメインシャフト３０とが、ダンパ機構３１を介して連結されている。
【００２１】一方、第２のモータ・ジェネレータ２１は、電力の供給により駆動する電動機としての機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能とを兼ね備えている。この第２のモータ・ジェネレータ２１としては、例えば、交流同期型のモータ・ジェネレータが挙げられる。この第２のモータ・ジェネレータ２１は、ケーシング１９に固定されたステータ３２と、ステータ３２に対面して設けられたロータ３３とを有している。このロータ３３にはシャフト３４が連結されている。シャフト３４とメインシャフト３０とが同心状に配置されており、シャフト３４とリングギヤ２７とが連結されている。なお、シャフト３４におけるロータ３３と動力分割機構２３との間には、ドライブスプロケット３５が形成されている。
【００２２】さらに、シャフト３４と相互に平行に、カウンタドライブシャフト３６およびカウンタドリブンシャフト３７が設けられている。カウンタドライブシャフト３６にはドリブンスプロケットト３８およびカウンタドライブギヤ３９が形成されている。そして、ドライブスプロケット３５およびドリブンスプロケットト３８にはチェーン４０が巻き掛けられている。カウンタドリブンシャフト３７にはカウンタドリブンギヤ４１およびファイナルドライブピニオンギヤ４２が形成されており、カウンタドリブンギヤ４１とカウンタドライブギヤ３９とが噛合されている。さらに、デファレンシャル２２はリングギヤ４３を有しており、リングギヤ４３とファイナルドライブピニオンギヤ４２とが噛合されている。また、デファレンシャル２２の出力側にはドライブシャフト４４が連結されており、ドライブシャフト４４が車輪４５に連結されている。
【００２３】図２は、ハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。まず、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）４６が設けられており、このハイブリッド用電子制御装置４６は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。以下、各種の電子制御装置が設けられているが、そのハード構成はほぼ同じである。このハイブリッド用電子制御装置４６に対して、イグニッションスイッチ４７の信号、エンジン回転数センサ４８の信号、エンジン冷却水温センサ４９の信号、ブレーキスイッチ５０の信号、車速センサ５１の信号、アクセル開度センサ５２の信号、シフトレバーまたはシフトボタンなどのシフト装置（図示せず）の操作を検出するシフトポジションセンサ５３の信号などが入力されている。
【００２４】シフト装置の操作により選択されるシフトポジションには、非駆動ポジションおよび駆動ポジションがある。非駆動ポジションとは、駆動力源のトルクを車輪４５に伝達しないポジションを意味しており、駆動ポジションとは、駆動力源のトルクを車輪４５に伝達するポジションを意味している。非駆動ポジションとしては、例えばＰ（パーキング）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションが挙げられる。駆動ポジションとしては、例えばＤ（ドライブ）ポジション、Ｒ（リバース）ポジションが挙げられる。Ｄポジションは、車両を前進走行させることのできるシフトポジションであり、Ｒポジションは、車両を後進走行させることのできるポジションである。
【００２５】ハイブリッド用電子制御装置４６には、エンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）５４が相互に信号通信可能に接続されている。このエンジン用電子制御装置５４から、電磁ブレーキ１７を制御する信号、スタータモータ１４を制御する信号、エキゾーストブレーキ７を制御する信号、燃料噴射装置４を制御する信号、点火装置５を制御する信号、電子スロットルバルブ２を制御する信号などが出力される。
【００２６】また、ハイブリッド用電子制御装置４６には、モータ用電子制御装置（モータＥＣＵ）５５が相互に信号通信可能に接続されている。モータ用電子制御装置５５にはインバータ５６が接続されており、インバータ５６にはバッテリ５７が接続されている。そして、インバータ５６には、第１のモータ・ジェネレータ２０および第２のモータ・ジェネレータ２１が接続されている。そして、バッテリ５７の電力により第２のモータ・ジェネレータ２１を駆動することができるとともに、第１のモータ・ジェネレータ２０を発電機として機能させた場合に、その電力をインバータ５６を経由してバッテリ５７に充電することができる。さらに、ハイブリッド用電子制御装置４６にはバッテリ用電子制御装置５８が信号通信可能に接続され、バッテリ５７の充電状態を示す信号が、バッテリ用電子制御装置５８に入力されている。
【００２７】ここで、図１に示す実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係について説明すれば、第１のモータ・ジェネレータ２０がこの発明の第１の駆動力源に相当し、エンジン１がこの発明の第２の駆動力源に相当し、第２のモータ・ジェネレータ２１がこの発明の第３の駆動力源に相当し、キャリヤ２９およびメインシャフト３０がこの発明の伝動部材に相当し、エキゾーストブレーキ７と、スタータモータ１４および電磁クラッチ１７と、電子スロットルバルブ２とがこの発明の回転抑制機構に相当し、クランクシャフト１１がこの発明の出力部材に相当し、電磁ブレーキ１７がこの発明のブレーキ装置に相当し、スタータモータ１４がこの発明の始動装置に相当する。
【００２８】つぎに、ハイブリッド車の制御について説明する。まず、イグニッションスイッチ４７の信号に基づいて、エンジン１が始動される。エンジン１の始動は、スタータモータ１４または第１のモータ・ジェネレータ２０のいずれかによりおこなうことができる。すなわち、スタータモータ１４によりエンジン１を始動する場合は、出力軸１４が軸線方向に動作してピニオンギヤ１６とリングギヤ１３とが噛合されるとともに、出力軸１４の回転トルクがフライホイール１２に伝達されてエンジン１がクランキングされ、燃料の噴射および点火によりエンジン１が自律回転する。
【００２９】これに対して、第１のモータ・ジェネレータ２０によりエンジン１を始動するために、第１のモータ・ジェネレータ２０を駆動させると、サンギヤ２６が回転する。すると、リングギヤ２７が反力要素となってキャリヤ２９が回転し、キャリヤ２９のトルクがメインシャフト３０を経由してクランクシャフト１１に伝達され、燃料の噴射および点火によりエンジン１が自律回転する。
【００３０】ところで、車両を前進走行させる場合は、エンジン１または第２のモータ・ジェネレータ２１の少なくとも一方を駆動力源とすることができる。このエンジン１および第２のモータ・ジェネレータ２１の駆動・停止およびその出力は、要求駆動力に基づいて制御される。この要求駆動力は、例えばアクセル開度および車速ならびにシフトポジションなどに基づいて判断される。
【００３１】まず、第２のモータ・ジェネレータ２１のみを駆動すると、第２のモータ・ジェネレータ２１のトルクが、チェーン４０およびカウンタドライブシャフト３６ならびにカウンタドリブンシャフト３７を経由してデファレンシャル２２に伝達される。ついで、デファレンシャル２２から出力されたトルクが車輪４５に伝達され、車両を前進させる駆動力が生じる。
【００３２】これに対して、エンジン１を駆動するとともに、第１のモータ・ジェネレータ２０に連結されているサンギヤ２６を固定すると、エンジン１のトルクがメインシャフト３０を経由して動力分割機構２３に伝達される。すると、動力分割機構２３が一体的に回転するとともに、そのトルクがチェーン４０に伝達される。その後は前述と同様にしてトルクが車輪４５に伝達される。
【００３３】また、エンジン１を駆動力源として車両が前進走行する際に、駆動力不足が生じた場合は、第２のモータ・ジェネレータ２１を駆動させ、そのトルクをシャフト３４に伝達することができる。前記駆動力不足は、アクセル開度および車速などに基づいて判断される。この制御により、要求駆動力に対するエンジントルクの不足分が補われ、駆動力が増加する。さらに、エンジン１の駆動中に、第１のモータ・ジェネレータ２０を発電機として機能させ、発生した電気エネルギをバッテリ５７に充電することもできる。
【００３４】さらにまた、車両の惰力走行時（言い換えればコースト状態）には、車輪４５の動力（言い換えれば運動エネルギ）がカウンタシャフト３７，３６および動力分割機構２３を経由してエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が生じる。また、バタフライバルブ８の開度を可及的に低減することにより、排気管６の排気圧（排気抵抗）を増加して、エンジン１の回転抵抗を増加し、車両に作用する制動力（言い換えれば、車両の減速度）を高めることができる。
【００３５】一方、車両を後進走行（後退）させる場合は、第２のモータ・ジェネレータ２１を駆動する。ここで、第２のモータ・ジェネレータ２１の回転方向は、車両が前進走行する場合とは逆に制御される。なお、車両を後進走行させる場合は、エンジン１は停止している。このように、図１の実施形態では、ドライブトレーンの構成をコンパクト化することを目的として、エンジン１の回転トルクを、前進走行時とは逆方向に変換する構成、例えば、リバースギヤなどが設けられていない。
【００３６】つぎに、車両の後進走行時に駆動力不足が生じた場合の制御について説明する。この場合は、第１のモータ・ジェネレータ２０から、第２のモータ・ジェネレータ２１とは逆方向のトルクを出力させることにより、そのトルクを動力分割機構２３を経由してシャフト３４に伝達することにより、駆動力不足を補うことができる。しかしながら、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクをリングギヤ２７に伝達する場合に、反力要素となるキャリヤ２９は、リングギヤ２７と比較してその慣性が小さい。このため、第１のモータ・ジェネレータ２０を駆動した際に、キャリヤ２９が共に回転してしまい、第１のモータ・ジェネレータ２９のトルクをリングギヤ２７に充分に伝達することができない可能性がある。
【００３７】そこで、この実施形態においては、以下のような制御をおこなうことにより、リングギヤ２７に対する第１のモータ・ジェネレータ２０のトルク伝達性能を向上させている。すなわち、第１のモータ・ジェネレータ２０を駆動する際に、メインシャフト３０の回転を抑制する制御がおこなわれる。この実施形態においては、メインシャフト３０とクランクシャフト１１とがダンパ機構により機械的に連結されているため、エンジン１の回転を抑制すれば、結果的にメインシャフト３０の回転が抑制される。そして、エンジン１の回転を抑制するため、エキゾーストブレーキ７の制御、またはスタータモータ１４および電磁ブレーキ１７の制御、または電子スロットルバルブ２の制御の少なくとも一つがおこなわれる。
【００３８】まず、エキゾーストブレーキ７を用いる場合は、バタフライバルブ８を閉じることにより、エンジン１の回転抵抗を高めることができる。また、スタータモータ１４および電磁ブレーキ１７を用いる場合は、スタータモータ１４の出力軸１５をエンジン１側に突出させてピニオンギヤ１６とリングギヤ１３とを噛合させるとともに、電磁ブレーキ１７により出力軸１５の回転を防止する。また、スタータモータ１４から、エンジン１を始動させる場合とは逆方向のトルクが出力されるように電流を供給することにより、スタータモータ１４のみでエンジン回転を抑制することができる。さらに、電子スロットルバルブ２を用いる場合は、電子スロットルバルブ２を閉じることにより、エンジン１の回転抵抗を高めることができる。このような制御により、エンジン回転数が抑制または零に制御される。
【００３９】これらの４種類の制御の少なくとも一つがおこなわれると、メインシャフト３０の回転が抑制もしくは防止される。すると、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクがサンギヤ２６に伝達された際に、反力要素となるキャリヤ２９の回転が抑制もしくは防止される。このため、サンギヤ２６の回転速度が減速され、かつ、回転方向が逆になってリングギヤ２７にトルクが伝達される。
【００４０】図３は、動力分割機構２３に対して、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクだけを入力した状態において、エンジン１の回転を防止した実施形態の共線図と、エンジン１の回転を抑制しない場合（つまり比較例）の共線図とを示している。図３において、“Ｓ１”は入力要素であるサンギヤ２６を意味し、“Ｃ１”は反力要素であるキャリヤ２９を意味し、“Ｒ１”は出力要素であるリングギヤ２７を意味している。線分Ａ１が比較例を示し、線分Ｂ１が実施形態を示している。ここでは、サンギヤＳ１の回転数を同じに制御して両者を比較している。比較例の場合はキャリヤ２９が回転するため、リングギヤ２７の回転数が零になる。これに対して、実施形態の場合は、エンジン１の回転防止により、矢印方向のトルク（反力）がキャリヤ２９に作用してキャリヤ２９の回転数が零になっているため、リングギヤ２７がサンギヤ２６とは逆方向に回転する。
【００４１】以上のように、この実施形態によれば、リバースポジションが選択された場合に、要求駆動力に対する第２のモータ・ジェネレータ２１のトルクの不足分を、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクにより補うことができ、駆動力およびドライバビリティが向上する。すなわち、エンジン１の回転抵抗のレベルに応じて、車両が後進走行する場合の駆動力を向上することができる。
【００４２】図４は、この発明の他の実施形態を示す図である。図４において、図１および図２の実施形態と同様の構成については、図１および図２と同様の符号を付してその説明を省略する。図４の実施形態においては、ケーシング１９の内部に第１のモータ・ジェネレータ５９が配置されており、第１のモータ・ジェネレータ５９とエンジン１との間の空間に第２のモータ・ジェネレータ６０が配置されている。第１のモータ・ジェネレータ５９は、クランクシャフト１１と同心状に回転可能なケーシング６１を有している。ケーシング６１の内周にはロータ６２が取り付けられており、ロータ６２に対面するステータ６３が設けられている。また、ケーシング６１には、電力供給用のスリップリング６４が設けられている。さらにステータ６３にはシャフト６５が接続されている。このシャフト６５はエンジン１側に向けて延ばされており、クランクシャフト１１とシャフト６５とがダンパ機構３１により接続されている。
【００４３】一方、第２のモータ・ジェネレータ６０は、ケーシング１９の内周に固定されたステータ６６と、ステータ６６に対面して配置されたロータ６７とを有している。そして、ロータ６７とシャフト６５との間のトルク伝達状態を制御する第１クラッチＣＬ１が設けられている。この第１クラッチＣＬはダンパ機構３１と第２のモータ・ジェネレータ６０との間に配置されている。
【００４４】前記ケーシング６１における第２のモータ・ジェネレータ６０側の端部には、スリーブ６８が形成されている。スリーブ６８はシャフト６５と同心状に設けられており、シャフト６５は、スリーブ６８の内部およびロータ６７の内部に亘って配置されている。スリーブ６８にはドライブスプロケット３５が形成されており、スリーブ６８における第２のモータ・ジェネレータ６０側の端部と、第２のモータ・ジェネレータ６０のロータ６７との間のトルク伝達状態を制御する第２クラッチＣＬ２が設けられている。前記第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２としては、例えば湿式多板クラッチなどの公知のものを用いることができる。図４に示すハイブリッド車も、基本的には図２に示す制御回路により制御される。そして、図２に示すように、前記第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２の係合・解放を制御する油圧サーボ機構６９および油圧制御装置７０が設けられている。油圧サーボ機構６９は、シリンダおよび油圧室ならびにピストンなどを有する公知のものである。油圧制御装置７０は、オイルポンプおよびソレノイドバルブなどを有する公知のものである。この油圧制御装置７０にはハイブリッド用電子制御装置４６の信号が入力されている。
【００４５】ここで、図４の実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係について説明すれば、第２のモータ・ジェネレータ６０がこの発明の第１の駆動力源に相当し、エンジン１がこの発明の第２の駆動力源に相当し、第１のモータ・ジェネレータ５９がこの発明の第３の駆動力源に相当し、ステータ６３およびシャフト６５がこの発明の伝動部材に相当する。
【００４６】つぎに、図４および図２に示すハイブリッド車の制御について説明する。まず、車両を前進走行させる場合は、エンジン１または第２のモータ・ジェネレータ６０の少なくとも一方を駆動力源とすることができる。まず、第２のモータ・ジェネレータ６０のみを駆動する場合は、第１クラッチＣＬ１が解放され、かつ、第２クラッチＣＬ２が係合される。すると、第２のモータ・ジェネレータ６０のトルクが、スリーブ６８およびドライブスプロケット３５およびドリブンスプロケット３８およびチェーン４０を介してカウンタドライブシャフト３６に伝達され、以後は、図１の実施例と同様にして駆動力が生じる。
【００４７】これに対して、エンジン１のみを駆動する場合は、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２が係合される。すると、エンジン１のトルクがダンパー機構３１およびロータ６７を経由してスリーブ６８に伝達され、以後は前述と同様にして駆動力が生じる。なお、この場合は、第２のモータ・ジェネレータ６０は、発電機または電動機のいずれとしても機能せず、ロータ６７は空転するだけである。さらに、この場合は、第１のモータ・ジェネレータ５９のロータ６２とステータ６３とが一体的に回転するが、第１のモータ・ジェネレータ５９は、発電機または電動機のいずれとしても機能しない。
【００４８】また、エンジン１を駆動力源として車両が前進走行中に、駆動力不足が生じた場合は、第２のモータ・ジェネレータ６０を電動機として駆動させ、そのトルクをスリーブ６８に伝達することができる。この制御により、要求駆動力に対応するエンジントルクの不足分が補われ、駆動力が増加する。さらに、エンジン１の駆動中に、第２のモータ・ジェネレータ６０を発電機として機能させ、発生した電気エネルギをバッテリ５７に充電することもできる。
【００４９】さらにまた、車両の惰力走行時には、車輪４５の動力（運動エネルギ）がカウンタドリブンシャフト３７，カウンタドライブシャフト３６およびシャフト６５を経由してエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が生じる。この際に、図１の実施形態と同様にして、エキゾーストブレーキ力を生じさせることができる。
【００５０】一方、車両を後進走行（後退）させる場合は、第１クラッチＣＬ１を解放するとともに、かつ、第２クラッチＣＬ２を係合し、第２のモータ・ジェネレータ６０を、車両を前進走行させる場合とは逆方向に回転させ、そのトルクを車輪４５に伝達する。なお、車両を後進走行させる場合はエンジン１は駆動されない。
【００５１】つぎに、車両の後進走行時に駆動力不足が生じた場合の制御について説明する。この場合は、第１のモータ・ジェネレータ５９を駆動し、そのトルクをスリーブ６８を介して車輪４５に伝達することができる。しかしながら、ステータ６３が固定的に設けられているわけではないから、ロータ６２の回転時に反力要素となるステータ６３が空転してしまい、第１のモータ・ジェネレータ５９のトルクが車輪４５に伝達されにくい。
【００５２】そこで、この実施施形態においては、以下のような制御をおこなうことにより、駆動力を向上させている。すなわち、第１のモータ・ジェネレータ５９を駆動する際に、第１のモータ・ジェネレータ５９のステータ６３の回転を抑制もしくは防止し、かつ、第１のモータ・ジェネレータ５９のロータ６２を、第２のモータ・ジェネレータ６０と同方向に回転させる制御がおこなわれる。図４の実施形態においては、シャフト６５とクランクシャフト１１とがダンパ機構３１により機械的に連結されているため、エンジン１の回転を抑制すれば、結果的にステータ６３の回転が抑制される。そして、エンジン１の回転を抑制するために、図１の実施形態と同様の制御がおこなわれる。
【００５３】このようにして、第１のモータ・ジェネレータ５９を駆動させてロータ６２を回転させる際に、反力要素となるステータ６３の回転が抑制もしくは防止される。このため、スリーブ６８に対する第１のモータ・ジェネレータ５９のトルク伝達効率が向上し、要求駆動力に対する第２のモータ・ジェネレータ６０のトルクの不足分を、第１のモータ・ジェネレータ５９のトルクにより補うことができる。したがって、図４の実施形態においても、図１の実施形態と同様の効果を得られる。
【００５４】上記図１ないし図４の実施形態において、エンジン１の回転を抑制または防止する４種類の制御の少なくとも一つをおこなうタイミングとしては、例えば、シフトポジションセンサ５３によりリバースポジションが選択された場合、またはシフトポジションセンサ５３によりリバースポジションが選択され、かつ、実際の駆動力が要求駆動力未満であると判断された場合などが挙げられる。また、後進走行時に制御されるバタフライバルブ８の開度を、車両の惰力走行時におけるバタフライバルブ８の開度よりも一層低減させることにより、エキゾーストブレーキ力を一層強めることができる。
【００５５】さらに、図１ないし図４の実施形態において、リバースポジション時にエンジン１の回転を抑制する場合は、エンジン回転数を可及的に低く、または停止させる制御がおこなわれている。これはエンジン回転数とフリクショントルクとを乗じた値に相当する分のエネルギが、第１のモータ・ジェネレータ２０（または第１のモータ・ジェネレータ５９）の動力から失われるためである。したがって、エンジン回転数を可及的に低く制御する場合は、要求駆動力に対する不足トルクに基づいて、エンジン回転数の抑制内容を変更することもできる。
【００５６】また、各実施形態において、ハイブリッド車がディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの大型車両であれば、予めエキゾーストブレーキが設けられている。さらに、スタータモータ１４などの既存の部品を利用してエンジン１の回転を抑制または防止している。このため、エンジン１の回転を抑制するためのみに用いる部品を格別に設ける必要性が無く、部品点数の増加が抑制され、製造コストの上昇が回避される。さらにまた、各図１ないし図４の実施形態は、リバースポジションが選択された場合にエンジン１の回転を抑制する制御をおこなう際には、リバースポジションが選択されている状態で、エンジン１の始動要求（運転要求）が無いことが前提条件となる。
【００５７】なお、特に図示しないが、クランクシャフト１１とメインシャフト３０との間、またはクランクシャフト１１とシャフト６５との間のトルク伝達状態を制御するクラッチ機構を設け、かつ、リバースポジションが選択された場合に、メインシャフト３０またはシャフト６５の回転を抑制するブレーキ機構を別途設ける構成を採用した場合にも、前述と同様の効果を得られる。この構成を採用した場合は、リバースポジションが選択され、かつ、２つのモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達する際に、クラッチ機構を解放しておけば、エンジン１の始動要求（運転要求）に関わりなく、メインシャフト３０またはシャフト６５の回転を抑制することができる。さらに、エキゾーストブレーキ７の一部を構成し、かつ、排気管６の排気面積を縮小する部材は、バタフライバルブに代えて排気管６の幅方向に動作するゲート（シャッター）を用いることもできる。
【００５８】ここで、上記の具体例に基づいて開示されたこの発明の特徴的な構成を列挙すれば以下のとおりである。すなわち第１の手段は、第１の駆動力源および第２の駆動力源と遊星歯車機構とを備え、この遊星歯車機構の第１の回転要素（サンギヤ）に第１の駆動力源が連結され、遊星歯車機構の第２の回転要素（キャリヤ）に第２の駆動力源が連結されているとともに、遊星歯車機構の第３の回転要素（リングギヤ）に第３の駆動力源が連結されているとともに、第３の回転要素が車輪に対して動力伝達可能に接続されており、車両を前進および後進させることのできるハイブリッド車の駆動装置において、前記車両の後進にともない、前記第１の駆動力源から、車両が前進する場合とは逆方向のトルクを出力させ、かつ、前記第１の駆動力源のトルクを前記第３の回転要素に伝達する際に、前記第２の回転要素が反力要素となる機能を備えており、前記第１の駆動力源のトルクを第３の回転要素に伝達する際に、前記第２の回転要素の回転を抑制する回転抑制機構が設けられていることを特徴とするものである。
【００５９】また第２の手段は、第１の電動機および第２の電動機ならびにエンジンが、車輪に対してトルク伝達可能に構成され、車両の前進および後進を選択することのできるハイブリッド車の駆動装置において、第１の電動機のステータとエンジンの出力軸（クランクシャフト）とが連結され、第１の電動機のロータが前記車輪に連結されているとともに、前記第２の電動機のロータが第１のクラッチを介して前記出力軸に連結され、前記第の電動機のロータが第２のクラッチを介して前記第１の電動機のロータに接続されているとともに、車両を後進させるために第２の電動機から前進走行時とは逆方向のトルクを出力させる際に、前記第２の電動機のロータを回転させ、かつ、第２の電動機のロータの回転時に反力要素となる第２の電動機のステータおよび前記出力軸の回転を抑制する回転抑制機構が設けられている。
【００６０】さらに第３の手段は、第１の駆動力源および第２の駆動力源ならびに第３の駆動力源を備えており、車両を前進および後進させることのできるハイブリッド車の駆動装置において、車両の前進時には前記第１の駆動力源または第２の駆動力源の少なくとも一方のトルクを車輪に伝達することができ、車両の後進時には第２の駆動力源および第３の駆動力源のトルクを車輪に伝達することができるとともに、車両の後進時に前記第１の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に反力要素となる機能と、前記車両の前進時に前記第２の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する機能とを備えた伝動部材が設けられており、前記車両の後進時に前記第１の駆動力源および第３の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する回転抑制機構が設けられていることを特徴とする。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によれば、第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、反力要素となる伝動部材の回転が抑制されて、第１の駆動力源の駆動力を車輪に伝達することができるので、車両の駆動力不足が抑制されて、車両の走行性能およびドライバビリティが向上する。
【００６２】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ほか、第２の駆動力源および第３の駆動力源のトルクが車輪に伝達されるため、要求駆動力に対する第３の駆動力源のトルク不足を、第２の駆動力源のトルクにより補うことができる。したがって、車両の駆動力不足が抑制され、車両の走行性能およびドライバビリティが向上する。
【００６３】請求項３の発明によれば、エキゾーストブレーキにより伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる。
【００６４】請求項４の発明によれば、ブレーキ装置により、始動装置および出力部材ならびに伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる。
【出願人】 【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成１１年１０月２０日（１９９９．１０．２０）
【代理人】 【識別番号】１０００８３９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 丈夫
【公開番号】 特開２００１−１１９８１１（Ｐ２００１−１１９８１１Ａ）
【公開日】 平成１３年４月２７日（２００１．４．２７）
【出願番号】 特願平１１−２９８８８６