JP2006062396A - ハイブリッド車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リバース走行時、十分なリバース駆動力の発生を確保しながら、変速機サイズの小型化を達成することができるができるハイブリッド車の駆動装置を提供すること。
【解決手段】 エンジンＥと少なくとも１つのモータとを動力源とし、該動力源と出力部材が接続された差動装置を有する駆動力合成変速機TMを備えたハイブリッド車において、前記エンジンＥと前記駆動力合成変速機TMのエンジン入力部材との間に、リバースギヤを設定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とし、該動力源と出力部材が接続された差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車の駆動装置に関する。

従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド車の駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

しかしながら、上記従来の駆動装置を搭載したハイブリッド車にあっては、前進を満足するモータジェネレータスペックによる無段変速モードでリバース走行を行うため、リバース走行時に駆動力が不足する、という問題がある。
すなわち、リバース走行時に選択される無段変速モードでは、共線図上で、エンジン回転速度軸にマイナス回転，マイナストルクを出せない構成になっていることで、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータにより出せるトルクでリバース走行を行うことになる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、リバース走行時、十分なリバース駆動力の発生を確保しながら、変速機サイズの小型化を達成することが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する。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とし、該動力源と出力部材が接続された差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
前記エンジンと前記駆動力合成変速機のエンジン入力部材との間に、リバースギヤを設定した。

よって、本発明のハイブリッド車の駆動装置にあっては、リバース走行時、エンジンと駆動力合成変速機のエンジン入力部材との間に設定したリバースギヤの介在により、エンジン回転方向は正回転のままで駆動力合成変速機のエンジン入力部材を逆回転させ、エンジントルクを入力することができる。すなわち、リバース走行時、エンジントルクによりリバース駆動力が発生し、リバース駆動力不足が解消される。そして、エンジンと駆動力合成変速機のエンジン入力部材との間にリバースギヤを設定することで、駆動力合成変速機の出力側にリバースギヤを設定する場合に比べ、リバースギヤへの入力トルクが小さくなり、変速機サイズが小型化する。この結果、リバース走行時、十分なリバース駆動力の発生を確保しながら、変速機サイズの小型化を達成することができる。

以下、本発明のハイブリッド車の駆動装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１の駆動装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1（モータ）と、第２モータジェネレータMG2（モータ）と、出力軸OUT（出力部材）と、駆動力合成変速機TMと、を備えている。前記駆動力合成変速機TMは、第１遊星歯車PG1（第１差動装置）と、第２遊星歯車PG2（第２差動装置）と、第３遊星歯車PG3（第３差動装置）と、第４遊星歯車PG4（リバースギヤ）と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLB（第１ブレーキ）と、ハイクラッチHC（第１クラッチ）と、ハイローブレーキHLB（第２ブレーキ）と、リバースブレーキRBを有する。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記駆動力合成変速機TMの第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3第４遊星歯車PG4とは、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。前記第４遊星歯車PG4は、第４サンギヤS4と、第４ピニオンP4を支持する第４ピニオンキャリアPC4と、第４ピニオンP4に噛み合う第４リングギヤR4と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTと各係合要素EC,LB,HC,HLBの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、出力軸OUTが連結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。

前記第４遊星歯車PG4は、エンジンＥと駆動力合成変速機TMの第３回転メンバM3（エンジン入力部材）との間に設定されたリバースギヤであり、第４サンギヤS4にエンジン４の出力軸を連結し、前記第４ピニオンキャリアPC4と変速機ケースTCとの間にリバースブレーキRBを設け、前記第４リングギヤR4を駆動力合成変速機TMの第３回転メンバM3に直結し、エンジンＥの出力軸と駆動力合成変速機TMの第３回転メンバM3との間にエンジンクラッチECを設けている。

上記連結関係により、図６に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)、第４遊星歯車PG4のレバー(4)）を導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、エンジン回転速度軸から第４遊星歯車PG4のレバー(4)だけ離れた位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力部材である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図６の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２および図３に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定モード」と「ロー側無段変速モード」を実現する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定モード」と「ハイ側無段変速モード」と「ハイギヤ固定モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図６の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定モード」とする。

前記リバースブレーキRBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図６の共線図上において、第４遊星歯車PG4のレバー(4)の途中位置に配置され、締結によりエンジンＥを正回転に保ちながら、エンジン入力部材である第３回転メンバM3（PC2,R3）を逆回転にする。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、１２Ｖバッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、強電バッテリ１３と、DC/DCコンバータ１４と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電する強電バッテリ１３が接続されている。なお、この強電バッテリ１３と１２Ｖバッテリ４とは、DC/DCコンバータ１４を介して接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。

走行モードとしては、ローギヤ固定モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると、前進側での「１０の走行モード」が実現されることになる。
ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるローギヤ固定モードである。
前記「Low-iVTモード」は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるロー側無段変速モードである。
前記「2ndモード」は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる２速固定モードである。
前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるハイ側無段変速モードである。
前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるハイギヤ固定モードである。

前進側での「１０の走行モード」加え、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて後退走行する「リバース走行モード」が、図６の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放し、リバースブレーキRBを締結することで得られる。

そして、前記前進側の「１０の走行モード」と「リバース走行モード」のモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図４に示すような前記「１０の走行モード」と図外の「リバース走行モード」（車速VSPの軸で負側に設定される領域）を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図４は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図５に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・解放する制御が実行される。

また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図５に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。また、走行モードを遷移する制御のうち、例えば、エンジンＥの始動・停止とクラッチやブレーキの締結・解放が同時に必要な場合や、複数のクラッチやブレーキの締結・解放が必要な場合や、エンジンＥの始動・停止またはクラッチやブレーキの締結・解放に先行してモータジェネレータ回転数制御が必要な場合等においては、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

次に、作用を説明する。

［リバース走行時の課題］
例えば、本発明において追加設定したリバースギヤとしての第４遊星歯車PG4およびリバースブレーキRBが無いハイブリッド車の駆動装置を対比技術とする。

この場合、リバース走行時には、図７に示すように、ハイクラッチHCを解放、エンジンクラッチECを締結、ローブレーキLBを締結、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる「HEV-Low-iVTモード」を選択し、エンジン回転数Neと第２モータジェネレータ回転数N2を上昇させつつ、第１モータジェネレータ回転数N1を低下させ、出力軸回転数Noを負回転とすることで行われる。なお、「HEV-Low-iVTモード」では、前進走行を満足するモータジェネレータスペックとなっている。

課題１
図７に示す共線図上でエンジン回転速度軸にマイナス回転，マイナストルクを出せない構成になっていて、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2で出せるトルクでリバース走行を行うため、リバース駆動力が不足する。

課題２
図７に示す共線図上で、リバース走行時には、エンジン回転速度軸がマイナス回転できない構成となっていたため、リバース走行時に第２モータジェネレータMG2が接続された遊星歯車のピニオン回転数が著しく高くなり（＝共線図のレバーの傾きが大きくなり）、ピニオン回転数の制約（限界回転数）によりリバース上限車速が上がらない。

課題３
減速ギヤまたはリバースギヤを駆動力合成変速機の最後段（出力側）に取り付ける方法があるが、この場合、ローギヤ側では変速機出力トルク（＝ギヤ入力トルク）が大きくなるため、減速ギヤまたはリバースギヤも歯幅が広くなり、変速機としてのサイズが大型化する。

［Ｄ→Ｎ→Ｒのシフトレンジ時］
これに対し、実施例１のハイブリッド車の駆動装置では、エンジンＥと駆動力合成変速機TMのエンジン入力部材である第３回転メンバM3との間に、リバースギヤであるシングルピニオン型の第４遊星歯車PG4を設定したことで、リバース走行時、十分なリバース駆動力の発生を確保しながら、変速機サイズの小型化を達成した。

ここで、実施例１の駆動装置を搭載したハイブリッド車で、例えば、Ｄ→Ｎ→Ｒと移行するセレクト操作を行った場合のリバース走行作用を説明する。
まず、「HEV-Low-iVTモード」が選択されているＤレンジ（ドライブレンジ）で、車速０km/h（停車）の時（エンジンＥをかけたままで停止）、図８(a)の共線図に示すように、ハイクラッチHCは解放、エンジンクラッチECは締結、ローブレーキLBは締結、ハイローブレーキHLBは解放、リバースブレーキRBは解放であり、第４遊星歯車PG4はエンジン回転数Neをそのまま伝える。なお、第１モータジェネレータ回転数N1は負回転であり、第２モータジェネレータ回転数N2は正回転であり、これらの３つの回転数Ne,N1,N2により出力軸OUTの回転数をゼロに維持している。

このＤレンジ状態からセレクト操作によりＮレンジ（ニュートラルレンジ）へ移行すると、図８(b)の共線図に示すように、エンジン回転速度軸をメイン共線図から切り離すため、Ｄレンジにて締結されているエンジンクラッチECを解放する。このエンジンクラッチECの解放時、駆動力を出さないように負回転である第１モータジェネレータ回転数N1を上昇する制御と、正回転である第２モータジェネレータ回転数N2を下降する制御、言い換えると、レバー(2)の傾きを緩やかにする制御をしながら出力軸OUTの回転数ゼロを維持し、ニュートラル停止状態を実現する。

そして、Ｎレンジ状態からセレクト操作によりＲレンジ（リバースレンジ）へ移行すると、エンジンクラッチECとリバースブレーキRBを解放したままのニュートラル停止状態にて、図９(a)の共線図に示すように、第１モータジェネレータ回転数N1を高めつつ、第２モータジェネレータ回転数N2の低下させるモータジェネレータ回転数制御により、第４遊星歯車PG4の第４リングギヤR4の回転数（＝第３回転メンバM3の回転数）を負回転領域とし、第４遊星歯車PG4の第４プラネットキャリアPC4の回転数がゼロとなるように調整する。
この第４プラネットキャリアPC4の回転数ゼロ調整がなされると、図９(b)の共線図に示すように、リバースブレーキRBを締結し、正回転のエンジン回転数Neをエンジン入力部材である第３回転メンバM3に逆回転にて伝えるリバースレンジへ移行する。

そして、リバースレンジへの移行後は、例えば、第２モータジェネレータ回転数N2をそのまま保持し、エンジン回転数Neを上昇させ、第１モータジェネレータ回転数N1を下降させることで、出力軸OUTを負側に移動させてリバース車速を上げてゆくことになる。このリバース車速の上限は、第２モータジェネレータ回転数N2をそのまま保持し、第１モータジェネレータ回転数N1を下降させることで、レバー(2)の傾きとしてはリバース車速を上げるほどより緩やかな傾きとなるため、ピニオン回転数の制約によりリバース上限車速が決まることが無く、高速によるリバース走行をも確保することができる。

図１０はＤ→Ｎ→Ｒと移行するセレクト操作を行った場合のクラッチ・ブレーキの締結(ON)及び解放(OFF)の時系列動作を示す図で、Ｄレンジは図８(a)の共線図に相当し、Ｎレンジは図８(b)の共線図に相当し、Ｒ１レンジは図９(a)の共線図に相当し、Ｒ２レンジは図９(b)の共線図に相当する。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車の駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) エンジンＥと少なくとも１つのモータとを動力源とし、該動力源と出力部材が接続された差動装置を有する駆動力合成変速機TMを備えたハイブリッド車において、前記エンジンＥと前記駆動力合成変速機TMのエンジン入力部材との間に、リバースギヤを設定したため、リバース走行時、十分なリバース駆動力の発生を確保しながら、変速機サイズの小型化を達成することができる。

(2) 前記リバースギヤは、第４サンギヤS4と、第４ピニオンP4を支持する第４ピニオンキャリアPC4と、第４リングギヤR4と、を回転要素とするシングルピニオン型の第４遊星歯車PG4であり、前記第４サンギヤS4にエンジンＥの出力軸を連結し、前記第４ピニオンキャリアPC4と変速機ケースTCとの間にリバースブレーキRBを設け、前記第４リングギヤR4を駆動力合成変速機TMのエンジン入力部材に直結し、前記エンジンＥと駆動力合成変速機TMのエンジン入力部材との間にエンジンクラッチECを設けたため、エンジン回転速度軸（＝エンジン入力部材）自体がマイナス回転を出すことで、リバース最高速を上げることができる。つまり、エンジン回転速度軸自体がマイナス回転を出すことでリバース時の共線図のレバー傾きを小さく抑えることができ、このため、ピニオン回転の制約がかかりにくくなり、リバース最高速を上げることができる。

(3) Ｒレンジへの切替操作時、前記エンジンクラッチECと前記リバースブレーキRBを解放したままのニュートラル停止状態にて前記モータジェネレータMG1,MG2によりリバースブレーキRBを設けた第４ピニオンキャリアPC4の回転数がゼロとなるように調整し、キャリア回転数のゼロ調整後、前記リバースブレーキRBを締結し、エンジン回転をエンジン入力部材に伝えるＲレンジへ移行するリバース遷移制御手段を設けたため、Ｒレンジへの切替操作時、リバースブレーキRBの締結に伴うショックの発生を防止することができる。

(4) 前記リバース遷移制御手段は、Ｄレンジ→Ｎレンジ→Ｒレンジへの切替操作時、ＤレンジからＮレンジへの移行時、Ｄレンジにて締結されている前記エンジンクラッチECを解放し、エンジンクラッチECの解放時、駆動力を出さないように両モータジェネレータ回転数N1,N2を制御しながらニュートラル停止状態を実現するため、Ｄレンジ→Ｎレンジ→Ｒレンジへの切替操作時、エンジンＥを一旦切り離しての車両停止を維持しつつ、共線図のレバー傾きを小さく抑えながら、スムーズにＮレンジからＲレンジへの移行を達成することができる。

(5) 前記駆動力合成変速機TMは、２自由度３要素の第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3により構成され、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で内側に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンＥを割り当て、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータMG1を割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で一端に配列される要素と前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータMG2を割り当て、前記第３遊星歯車PG3の共線図上で内側に配列される要素に出力軸OUTを割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で他端に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で他端に配列される要素とを第２回転メンバM2により連結し、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースTCとの間にローブレーキLBを設け、前記第２モータジェネレータMG2が割り当てられる要素と前記第２回転メンバM2との間にハイクラッチHCを設け、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素と変速機ケースTCとの間にハイローブレーキHLBを設け、前記エンジンＥと前記駆動力合成変速機TMの第３回転メンバM3との間に、エンジンクラッチECとリバースブレーキRBを有するシングルピニオン型の第４遊星歯車PG4を追加設定し、前記リバースレンジは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放した「HEV-Low-iVTモード」にて、前記エンジンクラッチECを解放し、前記リバースブレーキRBを締結することで得られるため、既存の駆動力合成変速機TMに対し、エンジンクラッチECとリバースブレーキRBを有する第４遊星歯車PG4を追加設定するだけで、十分なリバース駆動力が発生すると共にリバース上限車速が高い有用なリバースモードを付加することができる。

以上、本発明のハイブリッド車の駆動装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、リバースギヤとして、シングルピニオン型の遊星歯車を用いた例を示したが、エンジン回転数を逆回転にして変速機に入力できるギヤ機構であれば、実施例１の遊星歯車に限られることなく、例えば、減速ギヤ機構等を用いても良い。

実施例１の駆動装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成した差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車への適用例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成した差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車にも適用することができるし、それ以外であっても、エンジンと少なくとも１つのモータを動力源とし、該動力源と出力部材が接続された差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車であれば適用することができる。

実施例１の駆動装置が適用されたハイブリッド車の駆動系及び制御系を示す全体システム図である。 実施例１のハイブリッド車において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。 実施例１のハイブリッド車において「１０の走行モード」と「リバース走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキ・リバースブレーキの作動表である。 実施例１での駆動力合成変速機に第４遊星歯車と各締結要素を加えた駆動装置を示す共線図である。 ロー側無段変速モードによる対比例でリバース走行を行う場合の回転数関係を示す共線図である。 実施例１の駆動装置を搭載したハイブリッド車でＤ→Ｎ→Ｒと移行するセレクト操作を行った場合のＤレンジおよびＮレンジでの共線図である。 実施例１の駆動装置を搭載したハイブリッド車でＤ→Ｎ→Ｒと移行するセレクト操作を行った場合のＲ１レンジおよびＲ２レンジでの共線図である。 実施例１の駆動装置を搭載したハイブリッド車でＤ→Ｎ→Ｒと移行するセレクト操作を行った場合の各クラッチ・ブレーキの時系列動作を示す図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
MG1 第１モータジェネレータ（モータ）
MG2 第２モータジェネレータ（モータ）
OUT 出力軸（出力部材）
TM 駆動力合成変速機
PG1 第１遊星歯車（第１差動装置）
PG2 第２遊星歯車（第２差動装置）
PG3 第３遊星歯車（第３差動装置）
PG4 第４遊星歯車（リバースギヤ）
EC エンジンクラッチ
RB リバースブレーキ
LB ローブレーキ（第１ブレーキ）
HC ハイクラッチ（第１クラッチ）
HLB ハイローブレーキ（第２ブレーキ）
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ １２Ｖバッテリ
５ 油圧制御装置
６ 統合コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ エンジン回転数センサ
１０ 第１モータジェネレータ回転数センサ
１１ 第２モータジェネレータ回転数センサ
１２ 第３リングギヤ回転数センサ
１３ 強電バッテリ
１４ DC/DCコンバータ

Claims (5)

1. エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とし、該動力源と出力部材が接続された差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
   前記エンジンと前記駆動力合成変速機のエンジン入力部材との間に、リバースギヤを設定したことを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車の駆動装置において、
   前記リバースギヤは、サンギヤと、ピニオンを支持するキャリアと、リングギヤと、を回転要素とするシングルピニオン型遊星歯車であり、
   前記サンギヤにエンジンの出力軸を連結し、前記キャリアと変速機ケースとの間にリバースブレーキを設け、前記リングギヤを駆動力合成変速機のエンジン入力部材に直結し、前記エンジンと駆動力合成変速機のエンジン入力部材との間にエンジンクラッチを設けたことを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
3. 請求項２に記載されたハイブリッド車の駆動装置において、
   リバースレンジへの切替操作時、前記エンジンクラッチと前記リバースブレーキを解放したままのニュートラル停止状態にて前記モータによりリバースブレーキを設けたキャリアの回転数がゼロとなるように調整し、キャリア回転数のゼロ調整後、前記リバースブレーキを締結し、エンジン回転をエンジン入力部材に伝えるリバースレンジへ移行するリバース遷移制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
4. 請求項３に記載されたハイブリッド車の駆動装置において、
   前記リバース遷移制御手段は、ドライブレンジ→ニュートラルレンジ→リバースレンジへの切替操作時、ドライブレンジからニュートラルレンジへの移行時、ドライブレンジにて締結されている前記エンジンクラッチを解放し、エンジンクラッチの解放時、駆動力を出さないようにモータ回転数を制御しながらニュートラル停止状態を実現することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
5. 請求項２乃至４の何れか１項に記載されたハイブリッド車の駆動装置において、
   前記駆動力合成変速機は、２自由度３要素の第１差動装置と第２差動装置と第３差動装置により構成され、
   前記第２差動装置の共線図上で内側に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンを割り当て、前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータを割り当て、前記第１差動装置の共線図上で一端に配列される要素と前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータを割り当て、前記第３差動装置の共線図上で内側に配列される要素に出力部材を割り当て、
   前記第１差動装置の共線図上で他端に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で他端に配列される要素とを直結要素により連結し、前記第１差動装置の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースとの間に第１ブレーキを設け、第２モータジェネレータが割り当てられる要素と前記直結要素との間に第１クラッチを設け、前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素と変速機ケースとの間に第２ブレーキを設け、
   前記エンジンと前記駆動力合成変速機のエンジン入力部材との間に、エンジンクラッチとリバースブレーキを有するシングルピニオン型遊星歯車を追加設定し、
   前記リバースレンジは、第１ブレーキを締結し、第１クラッチを解放し、第２ブレーキを解放したロー側無段変速モードにて、前記エンジンクラッチを解放し、前記リバースブレーキを締結することで得られることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
   

Images