JP7300292B2

JP7300292B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP7300292B2
Application number: JP2019056665A
Authority: JP
Inventors: 聡宏鍋島
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: US11498406B2; JP2020157813A; US20200307370A1

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両の駆動システムとして、１つの内燃機関と、主に発電を行う第１電動機と、駆動軸に連結された第２電動機と、内燃機関の動力を第１電動機と駆動軸とに分配する遊星歯車機構とを有するスプリット方式の駆動システムが知られている。スプリット方式の駆動システムは、パラレル方式の利点とシリーズ方式の利点とを併せ持つ。

特許文献１には、前輪を駆動する駆動システムとして、１つの内燃機関（１２）と、第１電動機（ＭＧ１）と、駆動軸に連結された第２電動機（ＭＧ２）と、内燃機関（１２）の動力を第１電動機（ＭＧ１）と駆動軸とに分配する第２遊星歯車機構（５０）とを備えた駆動システムが開示されている。さらに、この駆動システムには、内燃機関と第１電動機とを直結可能な直結クラッチ（ＣＳ）と、内燃機関の出力を２つの変速比に切り替えて出力可能とする第１遊星歯車機構（４８）及び２つのクラッチ（Ｂ１、Ｃ１）と、が設けられている。

特許文献１の駆動システムは、第１電動機（ＭＧ１）の駆動と発電との切替え、並びに、クラッチ（Ｂ１、Ｃ１）及び直結クラッチ（ＣＳ）の切替えにより、複数のＥＶ（Electric Vehicle）モードと、シリーズ方式、パラレル方式及びスプリット方式（シリーズ・パラレル方式）の各ＨＶモードの切り替えを実現できる（特許文献１の図２を参照）。

特開２０１８－００１８８４号公報

一般に、燃費の向上を目的としたハイブリッド車両においても、走行性能を向上するためにＨＶモードにおけるＡＷＤ（All Wheel Drive）を実現したいという要求がある。

従来のスプリット方式のハイブリッド車両では、一組の駆動輪を駆動するのに、２つの電動機を要する。したがって、スプリット方式のハイブリッド車両で、電気式のＡＷＤ（All Wheel Drive）を実現しようとすると、もう一組の駆動輪を駆動する電動機が必要となり、合計３つの電動機を含んだ駆動システムとなる。電動機の重量及び体積は大きく、さらに電動機の部品コストは高いことから、３つの電動機を含んだ駆動システムは、車両の重量及び寸法が増大し、コストが高騰するという課題がある。

本発明は、ＨＶモードのＡＷＤを実現しつつ、駆動システムの重量増、大型化及びコストの高騰を抑制できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素の間で動力を伝達する遊星歯車機構と、
前記第１回転要素に動力伝達可能に連結された第１電動機と、
前記第２回転要素に動力伝達可能に連結された内燃機関と、
前記第３回転要素に動力伝達可能に連結された第１駆動輪と、
前記第１回転要素、前記第２回転要素及び前記第３回転要素のうちの２つ回転要素の接続と切断とを切り替える要素間クラッチと、
前記第１電動機が発電した電力で力行運転可能な第２電動機と、
前記第２電動機に動力伝達可能に連結された第２駆動輪と、
前記第３回転要素から前記第１駆動輪までの第１動力伝達経路に介在し、異なる変速比で動力を伝達する第１ギヤセット及び第２ギヤセットと、
前記第１ギヤセットと前記第１動力伝達経路との接続と切断とを切り替える第１クラッチと、
前記第２ギヤセットと前記第１動力伝達経路との接続と切断とを切り替える第２クラッチと、
前記第１電動機と前記第１回転要素までの動力伝達経路に含まれる回転軸と、前記第１ギヤセットの回転軸とを連結可能な第３クラッチと、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド車両において、
前記第１駆動輪に動力伝達可能な第３ギヤセットと、
前記第１電動機と前記第１回転要素までの動力伝達経路に含まれる回転軸と、前記第３ギヤセットの回転軸とを連結可能な第４クラッチを更に備えることを特徴とする。

本発明によれば、要素間クラッチを切断に切り替えることで、内燃機関の動力の一部で第１駆動輪を駆動し、内燃機関の残りの動力の一部を用いて第１電動機が発電した電力で、第２電動機及び第２駆動輪を駆動できる。すなわち、スプリット方式のＨＶモードで全輪駆動を実現できる。また、要素間クラッチを接続に切り替えることで、内燃機関と第１電動機でパラレル方式のＨＶモードを実現でき、さらに、パラレル方式のときに第１電動機で発電した電力を用いて第２電動機を駆動することで、パラレル方式のＨＶモードで全輪駆動を実現できる。さらに、このようなＨＶモードを、第１電動機と第２電動機と内燃機関とで実現できることから、ハイブリッド車両の大型化、重量の増加及びコストの高騰を抑制できる。

本発明の実施形態１に係るハイブリッド車両の駆動システムを示す骨子図である。図１のハイブリッド車両において第２速のときの動力伝達経路（ａ）と、第４速のときの動力伝達経路（ｂ）とを示す図である。第２速のときの動作（ａ）と第４速のときの動作（ｂ）とを説明する共線図である。各シフト段におけるエンジン回転速度と車速との関係を示すグラフである。各走行モードの車速と加速度との関係を示すグラフである。本発明の実施形態２に係るハイブリッド車両の駆動システムを示す骨子図である。

（実施形態１）
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るハイブリッド車両の駆動システムを示す骨子図である。

実施形態１に係るハイブリッド車両１は、１組の駆動輪（例えば前輪）Ｆと、もう１組の駆動輪（例えば後輪）Ｒと、これらを駆動する駆動システムと、を備える。駆動輪ＦはディファレンシャルギヤＤＦ１を介して駆動軸２９Ｆに連結されている。駆動輪ＲはディファレンシャルギヤＤＦ２を介して駆動軸２９Ｒに連結されている。１組の駆動輪Ｆは本発明に係る第１駆動輪に相当し、もう一組の駆動輪Ｒは本発明に係る第２駆動輪に相当する。

駆動システムは、内燃機関であるエンジン１０と、エンジン１０の動力が伝達されるエンジン伝達軸２２と、力行運転及び回生運転が可能な第１電動機１１と、第１電動機１１の動力が伝達されるモータ伝達軸２１と、エンジン１０の動力を分配可能な遊星歯車機構１５と、駆動軸２９Ｆに出力される動力が伝達される出力伝達軸２３とを備える。第１電動機１１のモータ軸は、ギヤＧｍ１、Ｇｍ２を介してモータ伝達軸２１に連結されている。エンジン１０は、エンジンクラッチＣｅを介してエンジン伝達軸２２と断続可能に連結されている。遊星歯車機構１５は、第１回転要素（リングギヤ）１５ａと、第２回転要素（遊星キャリア）１５ｂと、第３回転要素（サンギヤ）１５ｃとを有する。第１回転要素１５ａにはモータ伝達軸２１が連結され、第２回転要素１５ｂにはエンジン伝達軸２２が連結され、第３回転要素１５ｃには出力伝達軸２３が連結されている。

さらに、駆動システムは、出力伝達軸２３と駆動軸２９Ｆとの間に断続可能に介在するハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２及びこの断続を行うハイクラッチＣｈと、出力伝達軸２３と駆動軸２９Ｆとの間に断続可能に介在するローギヤＧｌ１、Ｇｌ２及びこの断続を行うロークラッチＣｌとを備える。また、駆動システムは、モータ伝達軸２１とハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２の回転軸とを断続する直結クラッチＣｄと、遊星歯車機構１５の第１回転要素１５ａ～第３回転要素１５ｃのうち２つを断続する要素間クラッチＣｍとを備える。ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２は本発明に係る第１ギヤセットの一例に相当する。ローギヤＧｌ１、Ｇｌ２は本発明に係る第２ギヤセットの一例に相当する。ハイクラッチＣｈは本発明に係る第１クラッチの一例に相当する。ロークラッチＣｌは本発明に係る第２クラッチの一例に相当する。直結クラッチＣｄは本発明に係る第３クラッチの一例に相当する。

駆動システムは、さらに、力行運転及び回生運転が可能で駆動輪Ｒを駆動する第２電動機１２を備える。第２電動機１２のモータ軸は、ギヤＧｍ３、Ｇｍ４を介して駆動輪Ｒの駆動軸２９Ｒに連結されている。第２電動機１２は、駆動輪Ｒから動力を出力する際、力行運転され、駆動輪Ｒから制動力を発生させる際、回生運転される。

第１電動機１１を駆動する図示略のインバータと第２電動機１２を駆動する図示略のインバータとは電力線Ｌを介して接続されている。加えて、電力線Ｌにはバッテリ３１が接続されている。バッテリ３１に電力が蓄積されているとき、第１電動機１１と第２電動機１２とはバッテリ３１の電力を用いて力行運転できる。また、第２電動機１２は、第１電動機１１が発電した電力を用いて力行運転できる。第１電動機１１又は第２電動機１２で発電された電力は、バッテリ３１に蓄積できる。

＜シフト段＞
上記構成の駆動システムにおいては、次のギヤセッティング表に示すように、要素間クラッチＣｍ、ロークラッチＣｌ及びハイクラッチＣｈ、直結クラッチＣｄを切り替えることで、第１速から第４速まで及びリバースのシフト段の切替えを行うことかできる。続いて、各シフト段について説明する。

第１速では、要素間クラッチＣｍが接続に切り替えられることで、遊星歯車機構１５の第１回転要素１５ａ～第３回転要素１５ｃ、すなわち、モータ伝達軸２１とエンジン伝達軸２２と出力伝達軸２３とが一体的に回転する。さらに、ロークラッチＣｌが接続されることで、モータ伝達軸２１とエンジン伝達軸２２と出力伝達軸２３とが、ローギヤＧｌ１、Ｇｌ２を介して駆動軸２９Ｆと接続される。

第１速では、エンジン１０の回転速度が決まると、第１電動機１１の回転速度と、駆動軸２９Ｆの回転速度とが一意に決まる。したがって、第１電動機１１を力行運転すれば、エンジン１０の動力と第１電動機１１の動力とが加算されて、駆動軸２９Ｆへ出力される。一方、第１電動機１１を回生運転すれば、走行中、エンジン１０の動力の一部を用いて発電できる。そして、発電した電力で第２電動機１２を駆動することで、駆動輪Ｆ、Ｒの全輪駆動が実現する。

図２（ａ）は、第２速の動力伝達経路を説明する図を示す。図２（ａ）中、３種類の太線によりエンジン１０の動力伝達経路、第１電動機１１の動力伝達経路、駆動軸２９Ｆへの動力伝達経路を表わす。図３（ａ）は、第２速の遊星歯車機構の共線図を示す。図３（ａ）において、ＬｏＯＵＴは、ローギヤＧｌ１、Ｇｌ２を介した駆動軸２９Ｆの接続を示し、ＨｉＯＵＴは、ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２を介した駆動軸２９Ｆの接続を示す。

第２速では、要素間クラッチＣｍが切断に切り替えられることで、遊星歯車機構１５の第１回転要素１５ａ～第３回転要素１５ｃが異なる速度で回転可能となる。しかしながら、第１回転要素１５ａに連結されたモータ伝達軸２１は、直結クラッチＣｄによりハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２を介して駆動軸２９Ｆに接続される。一方、第３回転要素１５ｃに連結された出力伝達軸２３はロークラッチＣｌの接続によりローギヤＧｌ１、Ｇｌ２を介して駆動軸２９Ｆに接続される。このため、駆動軸２９Ｆと第１回転要素１５ａ、並びに、駆動軸２９Ｆと第３回転要素１５ｃが、所定の回転比率で回転することとなる。すなわち、図３（ａ）の共線図の関係線Ｋ１の傾きが一定値に制限され、第１回転要素１５ａと第３回転要素１５ｃとが所定の回転比率で回転するように制限される。これにより、図３（ａ）の共線図に示すように、第１回転要素１５ａと第３回転要素１５ｃとの回転比率に応じて、第２回転要素１５ｂも所定の回転比率で回転するように制限される。すなわち、第１回転要素１５ａの回転速度ｒ１と第３回転要素１５ｃの回転速度ｒ３との比（ｒ１／ｒ３）は、ローギヤＧｌ１、Ｇｌ２のギヤ比とハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２のギヤ比との比に一致し、これらの回転速度ｒ１、ｒ３に応じて第２回転要素１５ｂの回転速度ｒ２が一意に決まる。

したがって、第２速においても、エンジン１０の回転速度が決まると、第１電動機１１の回転速度と、駆動軸２９Ｆの回転速度とが一意に決まる。したがって、第１電動機１１を力行運転すれば、エンジン１０の動力と第１電動機１１の動力とから加算されて、駆動軸２９Ｆへ出力される。一方、第１電動機１１を回生運転すれば、走行中、エンジン１０の動力の一部を用いて発電できる。そして、発電した電力で第２電動機１２を駆動することで、駆動輪Ｆ、Ｒの全輪駆動が実現する。第２速の変速比（エンジン１０の回転速度に対する駆動軸２９Ｆの回転速度の減速比）は、第１速の変速比よりも小さい。

第３速では、要素間クラッチＣｍが接続に切り替えられることで、遊星歯車機構１５の第１回転要素１５ａ～第３回転要素１５ｃ、すなわち、モータ伝達軸２１とエンジン伝達軸２２と出力伝達軸２３とが一体的に回転する。さらに、ハイクラッチＣｈが接続されることで、モータ伝達軸２１とエンジン伝達軸２２と出力伝達軸２３とが、ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２を介して駆動軸２９Ｆと接続される。

第３速では、エンジン１０の回転速度が決まると、第１電動機１１の回転速度と、駆動軸２９Ｆの回転速度とが一意に決まる。したがって、第１電動機１１を力行運転すれば、エンジン１０の動力と第１電動機１１の動力とが加算されて、駆動軸２９Ｆへ出力される。一方、第１電動機１１を回生運転すれば、走行中、エンジン１０の動力の一部を用いて発電できる。そして、発電した電力で第２電動機１２を駆動することで、駆動輪Ｆ、Ｒの全輪駆動が実現する。第３速の変速比は、第２速の変速比よりも小さい。

図２（ｂ）は、第４速の動力伝達経路を説明する図を示す。図２（ｂ）中、３種類の太線により、エンジン１０の動力伝達経路、第１電動機１１の動力伝達経路、駆動軸２９Ｆへの動力伝達経路を表わす。図３（ｂ）は、第４速の遊星歯車機構の共線図を示す。図３（ｂ）において、ＨｉＯＵＴは、ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２を介した駆動軸２９Ｆの接続を示す。

第４速では、スプリット方式のＨＶモードが実現される。すなわち、第４速では、要素間クラッチＣｍが切断に切り替えられることで、遊星歯車機構１５の第１回転要素１５ａ～第３回転要素１５ｃが異なる速度で回転可能となる。さらに、ロークラッチＣｌが切断、ハイクラッチＣｈが接続、直結クラッチＣｄが切断に切り替えられる。これにより、出力伝達軸２３は、ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２を介して駆動軸２９Ｆに連結される。そして、エンジン１０の動力が、遊星歯車機構１５の第１回転要素１５ａ～第３回転要素１５ｃを介して、第１電動機１１と、駆動軸２９Ｆとに分配される。

第４速では、図３（ｂ）の共線図に示すように、第１電動機１１の回転速度ｒ１とエンジン１０の回転速度ｒ２に応じて駆動軸２９Ｆの回転速度ｒ３が決定される。さらに、共線図の関係直線Ｋ２、Ｋ３に示すように、第１電動機１１の回転速度が変わると（ｒ１→ｒ１ａ）が変わると、エンジン１０と駆動軸２９Ｆとの間の変速比が変化する。

さらに、第４速では、図３（ｂ）の共線図から分かるように、エンジン１０の回転速度ｒ２を一定とし、第１電動機１１の回転速度ｒ１を上昇させると、関係直線Ｋ２の勾配が小さくなる方に変化する。すなわち、駆動軸２９Ｆの回転速度ｒ３が小さくなる。したがって、第４速では、第１電動機１１を力行運転すると、エンジン１０の回転速度を上昇させる作用が働くだけで、駆動軸２９Ｆの出力トルクを大きくする作用が生じない。このため、第４速においては、第１電動機１１は、専ら、回生運転されて発電に利用される。

したがって、第４速では、エンジン１０の動力を分配して、第１電動機１１における発電と、駆動輪Ｆの駆動とが行われる。発電された電力が第２電動機１２に出力されることで、もう一方の駆動輪Ｒを駆動できる。言い換えれば、エンジン１０の動力の一部で一方の駆動輪Ｆが駆動され、エンジン１０の残りの動力でもう一方の駆動輪Ｒが駆動され、全輪駆動が実現される。さらに、ハイブリッド車両１の発進時にバッテリ３１が枯渇しているような場合でも、エンジン１０を中回転～高回転に駆動し、第１電動機１１で発電し、発電された電力により第２電動機１２を駆動することで、非効率なエンジン１０の低回転駆動を避けて、エネルギー効率の高い発進が実現される。また、第４速においては、第１電動機１１の回転速度を変化させることで、エンジン１０から駆動輪Ｆまでの変速比を変化させることができる。

なお、第４速におけるハイクラッチＣｈの接続を、ロークラッチＣｌの接続に置き換えたシフト段が追加されてもよい。このシフト段により、上記の第４速とは変速比が異なるスプリット方式のＨＶモードを実現することができる。

リバースでは、ロークラッチＣｌ、ハイクラッチＣｈ及び直結クラッチＣｄの切断により駆動軸２９Ｆとエンジン１０とが切り離され、エンジン１０の動力は第１電動機１１の発電のみに利用可能とされる。さらに、第２電動機１２が逆回転の力行運転によりもう一方の駆動輪Ｒを駆動して、ハイブリッド車両１の後退を実現できる。バッテリ３１の枯渇時には、第１電動機１１がエンジン１０の動力を用いて発電し、発電された電力で第２電動機１２を駆動できる。すなわち、シリーズ方式の走行モードで、ハイブリッド車両１を後退できる。なお、バッテリ３１に十分な電力が蓄積されている場合は、要素間クラッチＣｍとロークラッチＣｌを接続する一方、他のクラッチを切断し、第１電動機１１及び第２電動機１２を逆回転に力行運転させることで、ハイブリッド車両１をＥＶ走行で後退させることもできる。

＜各シフト段の変速比＞
図４は、各シフト段におけるエンジン回転速度と車速との関係を示すグラフである。図４において、第４速のプロット線は、第１電動機１１を停止したときの関係を示し、パワースプリット領域Ｒｓｐは、第１電動機１１を回生運転させたときの、エンジン回転速度と車速との関係を示す。

図４に示すように、実施形態１の駆動システムにおいては、適度なステップ比で各々が開いた複数のシフト段が実現される。これらのうち、変速比の低い第１速から第３速においては、エンジン１０を停止して第１電動機１１を力行運転することで、ＥＶモードの走行が実現される。さらに、エンジン１０の駆動と第１電動機１１の力行運転により、パラレル方式ＨＶモードの走行が実現される。さらに、第１電動機１１を回生運転することで、エンジン１０の動力の一部を利用して発電を行い、発電された電力でバッテリ３１を充電、あるいは、第２電動機１２を力行運転することができる。第２電動機１２が力行運転されることで、ハイブリッド車両１の全輪駆動が実現される。第１速から第３速においては、車速に応じて走行モードを適宜に切り替えることで、高いエネルギー効率の走行を実現できる。なお、中高速域での前進のＥＶモードは、直結クラッチＣｄのみを接続して第１電動機１１、又は第１電動機１１と第２電動機１２とを力行運転させることによっても実現することができる。

変速比の高い第４速では、スプリット方式のＨＶモードが実現され、第１電動機１１の回転速度を変更することで、パワースプリット領域Ｒｓｐの中で、エンジン１０と駆動輪Ｆとの間の変速比を変更することができる。第３速から第４速の減速比のステップ比を大きくとることで、駆動システムのレシオカバレッジを大きくすることができ、一方、第１電動機１１の回転速度の制御で、第３速から第４速の減速比をパワースプリット領域Ｒｓｐの中で調整することができる。

第４速では、発進時などの車速が低いときでも、第１電動機１１で発電しながら、エンジン１０を中回転速度で駆動できる。発電された電力で、バッテリ３１の充電又は駆動輪Ｒを駆動することで、高いエネルギー効率の走行を実現できる。なお、発進時等の低速時においてバッテリ３１の残量が少ないときには、第４速において、ハイクラッチＣｈの代わりにロークラッチＣｌを接続すれば、第２速相当のスプリット方式のＨＶモードを実現できる。あるいは、第２電動機１２を力行運転することで、シリーズ方式の走行モードを実現することもできる。したがって、第４速においては、バッテリ３１の状態及びハイブリッド車両１の要求駆動力等の状況に応じて、これらの走行モードを使い分けることで、状況に適した走行モードを実現できる。

＜各走行モードの出力＞
図５は、各走行モードにおける車速と加速度（駆動力）との関係を示すグラフである。図５のＥＶ１ｓｔとＥＶ３ｒｄは、第１速と第３速のシフト段でエンジンクラッチＣｅを切断して第１電動機１１を力行運転した場合の最高出力特定を示す。ＨＶ１ｓｔ、ＨＶ２ｎｄ、ＨＶ３ｒｄは、第１速、第２速及び第３速のシフト段におけるパラレル方式の走行モードにおける最高出力特性を示す。ＳＯＣ０＿４ｔｈは、第４速のシフト段において第１電動機１１で発電を行い、発電された電力でもう一方の駆動輪Ｒを駆動した場合の最高出力特性を示す。ＳＯＣ０＿Ｒｒは、ＳＯＣ０＿４ｔｈの加速度のうち、第２電動機１２が発生する駆動力の成分を示す。

図５に示すように、実施形態１の駆動システムにおいては、シフト段を適宜切り替えることで、車速が低いときには大きな加速度が得られ、車速が高くなるにしたがって出力可能な加速度がなだらかに低下するという、良好な出力特性が得られる。

また、ＳＯＣ０＿４ｔｈとＳＯＣ０＿Ｒｔの特性に示されるように、スプリット方式の走行モードを利用することで、発進時又は後退時などの低車速時においても、発進又は後退するのに十分な加速が得られる。このとき、バッテリ３１が枯渇していても、第１電動機１１の発電により第２電動機１２を駆動することができ、かつ、車速が低くてもエンジン１０の回転速度を上げて高効率な駆動が実現される。

以上のように、本発明に係るハイブリッド車両１によれば、エンジン１０の動力を第１電動機１１と出力伝達軸２３とに分配可能な遊星歯車機構１５と、遊星歯車機構１５の回転要素間を接続可能な要素間クラッチＣｍとを備える。さらに、第１電動機１１で発電した電力を用いて力行運転可能な第２電動機１２と、第２電動機１２により駆動される駆動輪Ｒとを備える。したがって、要素間クラッチＣｍを切断に切り替えることで、スプリット方式によりエンジン１０の動力の一部を用いて一方の駆動輪Ｆを駆動し、かつ、動力の残りを用いてもう一方の駆動輪Ｒを駆動できる。これにより、ＨＶモードの良好な効率で全輪駆動が実現される。一方、要素間クラッチＣｍを接続に切り替えることで、エンジン１０と第１電動機１１と駆動輪Ｆとが一定の回転比で回転されるように接続され、パラレル方式のＨＶモードを実現できる。さらに、これらのＨＶモードは、エンジン１０と第１電動機１１と第２電動機１２との３つの動力源を用いて実現できるので、ハイブリッド車両１の大型化、重量の増加及びコストの高騰を抑制できる。

さらに、本発明に係るハイブリッド車両１によれば、ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２及びハイクラッチＣｈと、ローギヤＧｌ１、Ｇｌ２及びロークラッチＣｌとを備える。そして、これらによって、遊星歯車機構１５の第３回転要素１５ｃに連結される出力伝達軸２３と、駆動軸２９Ｆとの間の変速比を変えられる。これにより、例えばパラレル方式のＨＶモードのときに変速比を切り替えることで、適宜なステップ比のシフト段を実現できる。

さらに、本発明に係るハイブリッド車両１によれば、モータ伝達軸２１とハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２の回転軸とを連結可能な直結クラッチＣｄを備える。そして、直結クラッチＣｄを接続に切り替えることで、遊星歯車機構１５の各回転要素の回転比を所定値に制限することができる。これにより、さらに例えばパラレル方式のＨＶモードにおける変速比を追加でき、適宜なステップ比のシフト段を実現できる。

（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るハイブリッド車両の駆動システムを示す骨子図である。実施形態２に係るハイブリッド車両１Ａの駆動システムは、主に、第１実施形態の駆動システムに、駆動軸２９Ｆに動力伝達可能に連結された出力ギヤＧｍ５、Ｇｍ６と、モータ伝達軸２１と出力ギヤＧｍ５、Ｇｍ６の回転軸とを連結可能な第２直結クラッチＣｄ２とが追加されている。さらに、実施形態２に係る駆動システムは、実施形態１の構成からエンジンクラッチＣｅが省略されている。実施形態１と同様の構成要素については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。出力ギヤＧｍ５、Ｇｍ６は本発明に係る第３ギヤセットの一例に相当する。第１直結クラッチＣｄ１は本発明に係る第３クラッチの一例に相当する。第２直結クラッチＣｄ２は本発明に係る第４クラッチの一例に相当する。

実施形態２では、遊星歯車機構１５の第１回転要素１５ａ～第３回転要素１５ｃのうち、第１電動機１１が動力伝達可能に連結される第１回転要素１５ａがサンギヤであり、駆動軸２９Ｆに出力される動力が伝達される出力伝達軸２３が連結される第３回転要素１５ｃがリングギヤである。

実施形態２では、第１直結クラッチＣｄ１と第２直結クラッチＣｄ２との切替えにより、モータ伝達軸２１と駆動軸２９Ｆとを２つの変速比で直結することができる。第１直結クラッチＣｄ１は、実施形態１の直結クラッチＣｄと同様に作用し、ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２を介して、モータ伝達軸２１と駆動軸２９Ｆとを連結できる。第２直結クラッチＣｄ２は、出力ギヤＧｍ５、Ｇｍ６を介して、モータ伝達軸２１と駆動軸２９Ｆとを連結できる。

このような構成により、実施形態１の第２速のシフト段で示したエンジン１０、第１電動機１１及び駆動軸２９Ｆの回転比を、第１直結クラッチＣｄ１と第２直結クラッチＣｄ２との切替えにより、２つの回転比の間で切替えることができる。

また、実施形態２の駆動システムでは、要素間クラッチＣｍ、ロークラッチＣｌ、ハイクラッチＣｈを切断とし、第１直結クラッチＣｄ１又は第２直結クラッチＣｄ２を接続とすることで、エンジンクラッチＣｅを廃止しつつ、２つの変速比のＥＶモードを実現することができる。

以上のように、実施形態２のハイブリッド車両１Ａによれば、出力ギヤＧｍ５、Ｇｍ６と第２直結クラッチＣｄ２の追加により、切替え可能なシフト段を増やし、各シフト段の間のステップ比の調整がより容易となるという効果が得られる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、変速比を２段階に切り替える構成として、ハイギヤＧｈ１、Ｇｈ２及びローギヤＧｌ１、Ｇｌ２と、これらを出力伝達軸２３と駆動軸２９Ｆとの間で切り替えるハイクラッチＣｈ、ロークラッチＣｌとを適用した例を示した。しかし、変速比を２段階に切り替える構成は、遊星歯車機構とそのいずれかの回転要素を固定に切り替えるクラッチと要素間を連結するクラッチとの組み合わせなど、様々な構成に置き換えることができる。また、第１電動機の回生運転ができない場合に動作して、モータ伝達軸に制動力を及ぼす摩擦ブレーキを追加したり、遊星歯車機構の要素間クラッチを上記実施形態とは異なる２つの回転要素間に設けるなど、具体的な駆動システムの構成は様々に変形可能である。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１、１Ａハイブリッド車両
１０エンジン
１１第１電動機
１２第２電動機
１５遊星歯車機構
１５ａ第１回転要素
１５ｂ第２回転要素
１５ｃ第３回転要素
２１モータ伝達軸
２２エンジン伝達軸
２３出力伝達軸
２９Ｆ、２９Ｒ駆動軸
３１バッテリ
Ｃｅエンジンクラッチ
Ｃｍ要素間クラッチ
Ｃｈハイクラッチ（第１クラッチ）
Ｃｌロークラッチ（第２クラッチ）
Ｃｄ直結クラッチ（第３クラッチ）
Ｃｄ１第１直結クラッチ（第３クラッチ）
Ｃｄ２第２直結クラッチ（第４クラッチ）
Ｇｈ１、Ｇｈ２ハイギヤ（第１ギヤセット）
Ｇｌ１、Ｇｌ２ローギヤ（第２ギヤセット）
Ｇｍ５、Ｇｍ６出力ギヤ（第３ギヤセット）
Ｆ第１駆動輪
Ｒ第２駆動輪

Claims

第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素の間で動力を伝達する遊星歯車機構と、
前記第１回転要素に動力伝達可能に連結された第１電動機と、
前記第２回転要素に動力伝達可能に連結された内燃機関と、
前記第３回転要素に動力伝達可能に連結された第１駆動輪と、
前記第１回転要素、前記第２回転要素及び前記第３回転要素のうちの２つ回転要素の接続と切断とを切り替える要素間クラッチと、
前記第１電動機が発電した電力で力行運転可能な第２電動機と、
前記第２電動機に動力伝達可能に連結された第２駆動輪と、
前記第３回転要素から前記第１駆動輪までの第１動力伝達経路に介在し、異なる変速比で動力を伝達する第１ギヤセット及び第２ギヤセットと、
前記第１ギヤセットと前記第１動力伝達経路との接続と切断とを切り替える第１クラッチと、
前記第２ギヤセットと前記第１動力伝達経路との接続と切断とを切り替える第２クラッチと、
前記第１電動機と前記第１回転要素までの動力伝達経路に含まれる回転軸と、前記第１ギヤセットの回転軸とを連結可能な第３クラッチと、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
前記第１駆動輪に動力伝達可能な第３ギヤセットと、
前記第１電動機と前記第１回転要素までの動力伝達経路に含まれる回転軸と、前記第３ギヤセットの回転軸とを連結可能な第４クラッチを更に備えることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両。