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Patent Searching and Data


Title:
CONTROLLER FOR HYBRID DRIVER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/038058
Kind Code:
A1
Abstract:
A controller enabling setting of various operation modes of an engine and change of the operation mode without restriction by the engine speed. The controller comprises a power dividing mechanism in which three elements mutually differentially rotate; a gear shift mechanism for setting a first gear shift state in which the power transmitted from a second element coupled to a first motor is outputted to an output member and a second gear shift state in which the power transmitted from a third element coupled to a second motor is outputted to the output member; and first gear shift control means (steps S7, S8) for setting an EV traveling state in which the internal combustion engine is brought into a non-operation state with respect to the output member temporarily when the gear shift state is changed by the gear shift mechanism during an internal combustion engine direct transmission state in which the power outputted by the internal combustion engine is transmitted to the output member without converting the power into electric power by the motors, and the power outputted at least one of the motors is transmitted to the output member instead of the power from the internal combustion engine.

Inventors:
KAWAI TAKASHI (JP)
KOTANI TAKESHI (JP)
MIZUNO JUNYA (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/066696
Publication Date:
March 26, 2009
Filing Date:
September 17, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOYOTA MOTOR CO LTD (JP)
KAWAI TAKASHI (JP)
KOTANI TAKESHI (JP)
MIZUNO JUNYA (JP)
International Classes:
B60K6/365; B60K6/445; B60K6/547; B60K17/04; B60L11/14; B60L50/16; B60W10/04; B60W10/06; B60W10/08; B60W10/10; B60W10/11; B60W20/00; B60W30/00; F02D29/00; F02D29/02; F16H3/72; F16H61/02; F16H63/40; F16H63/50; F16H59/42; F16H59/74; F16H61/68
Foreign References:
JP2003106389A2003-04-09
JP2005125876A2005-05-19
JP2005155891A2005-06-16
JP2005297786A2005-10-27
JP2005170227A2005-06-30
JP2001315552A2001-11-13
JP2002142303A2002-05-17
Attorney, Agent or Firm:
WATANABE, Takeo (Adex Bldg.12-1, Yushima 3-chom, Bunkyo-ku Tokyo 34, JP)
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Claims:
 内燃機関と発電機能のある第1および第2の電動機とを備えたハイブリッド駆動装置の制御装置において、
 前記内燃機関から動力が伝達される第1の回転要素と、前記第1の電動機から動力が伝達される第2の回転要素と、前記第2の電動機から動力が伝達される第3の回転要素とを備えるとともにこれら三つの回転要素が相互に差動回転する動力分割機構と、
 前記第2の回転要素から伝達された動力を出力部材に出力する第1の変速状態と、前記第3の回転要素から伝達された動力を前記出力部材に出力する第2の変速状態とを設定可能な変速機構と、
 前記内燃機関が出力した動力を前記各電動機による電力への変換を介さずに前記出力部材に伝達する内燃機関直達状態で前記変速機構による変速状態を切り替える場合に、その変速状態の切り替えの際に一時的に内燃機関を前記出力部材に対して非動作状態にするとともに前記内燃機関の動力に替えて少なくともいずれかの前記電動機が出力する動力を前記出力部材に伝達するEV走行状態を設定する第1変速制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。
 前記内燃機関が出力した動力を前記各電動機による電力への変換を介さずに前記出力部材に伝達する内燃機関直達状態で前記変速機構による変速状態を切り替える場合に、前記内燃機関を駆動状態に維持する第2変速制御手段と、
 前記ハイブリッド駆動装置の運転状態に基づいて前記第1変速制御手段による前記変速状態の切り替えと前記第2変速制御手段による前記変速状態の切り替えとを選択する選択手段と
を更に備えている請求項1に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
 前記内燃機関直達状態で前記変速状態の切り替えを行った場合に前記内燃機関の運転状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外れることもしくは許容最低回転数より低回転数になることを検出する検出手段を更に備え、
 前記選択手段は、前記内燃機関直達状態で前記変速状態の切り替えを行った場合に前記内燃機関の運転状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外れもしくは許容最低回転数より低回転数になることが前記検出手段によって検出された場合に前記第1変速制御手段による前記変速状態の切り替えを選択する手段を含む
請求項2に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
 前記動力分割機構は、前記第1の電動機から動力が伝達される外歯歯車である第1サンギヤと、該第1サンギヤに対して同心円状に配置されかつ前記内燃機関の動力が伝達される内歯歯車である第1リングギヤと、第1サンギヤに噛み合っているピニオンギヤおよび該ピニオンギヤと前記第1リングギヤとに噛み合っている他のピニオンギヤを保持しかつ前記第2の電動機から動力が伝達される第1キャリヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、
 前記変速機構は、外歯歯車である第2サンギヤ、および該第2サンギヤに対して同心円状に配置されかつ固定された第2リングギヤ、ならびにこれら第2サンギヤと第2リングギヤとに噛み合っているピニオンギヤを保持している第2キャリヤを回転要素とするシングルピニオン型遊星歯車機構と、第2サンギヤを前記第1キャリヤに選択的に連結する第1クラッチと、第2サンギヤを前記第1の電動機に選択的に連結する第2クラッチと、前記第2キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第3クラッチと、前記第2キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第4クラッチとを備え、
 前記第1の電動機と前記第1サンギヤとを選択的に連結する第5クラッチと、前記第1の電動機を選択的に固定するブレーキとを更に備えている
請求項1ないし3のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
 前記内燃機関の非動作状態は、内燃機関での燃料の燃焼を停止した状態と、前記内燃機関と前記出力部材との間のトルク伝達を遮断した状態とのいずれかである請求項1ないし4のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
 前記第1変速制御手段は、前記第5クラッチを解放させて前記第1の電動機と前記第1サンギヤとの連結を解除する手段を含む請求項4に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
 前記第2の回転要素および第3の回転要素のいずれか一方の回転要素を前記変速機構に選択的に連結するクラッチと、
 前記第2の回転要素および第3の回転要素のいずれか他方を前記変速機構もしくは前記出力部材に選択的に連結する他のクラッチとを
備えている請求項1に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
Description:
ハイブリッド駆動装置の制御装

 この発明は、内燃機関とモータ・ジェネ ータなどの少なくとも二つの電動機とを動 源として備えたハイブリッド駆動装置を制 する制御装置に関し、特に運転モードもし は変速状態を切り替える制御を行う制御装 に関するものである。

 この種の装置では、内燃機関と電動機と ら動力を出力し、もしくは内燃機関に替え 電動機を使用するだけではなく、内燃機関 最適燃費で運転するように電動機によって 燃機関の回転数を制御することも行われて る。例えば、内燃機関の出力した動力を差 機構によって電動機と出力軸側とに分割し 電動機が発電機として機能することによる 力によって、出力軸側のトルクを増大し、 の発電した電力を走行のために利用してい 。このような構成では、内燃機関の出力し 動力を電力に変換することになるので、そ 変換量が増大すると、動力変化に伴う損失 増大することがある。そのため、運転状態 応じて駆動装置による動力の伝達状態すな ち運転モード(もしくは走行モード)を変更 ることが、従来、行われている。

 その一例が特開2005-125876号公報に記載さ ている。その構成を簡単に説明すると、特 文献1に記載された装置は、エンジンが連結 れた入力要素、および第1のモータ・ジェネ レータが連結された反力要素、ならびに第2 モータ・ジェネレータが連結された出力要 を備えた差動作用のある動力分割機構と、 力部材を前記出力要素と反力要素とに選択 に連結する二つのクラッチとを有している したがって、特開2005-125876号公報に記載され ている装置は、動力分割機構によってエンジ ントルクを増幅して出力部材に出力し、また 変速比を連続的に変化させるモードと、いず れかのモータ・ジェネレータを動力源として 走行するモードとが可能である。

 上述した特開2005-125876号公報に記載され 装置によれば、二つのクラッチの係合・解 の状態に応じて走行モード(あるいは運転モ ド)が変化するので、アクセル開度や車速な どの車両の走行状態に応じて二つのクラッチ を適宜に係合・解放させることにより、エン ジンやモータ・ジェネレータの回転数あるい は動力伝達効率を良好なものにすることがで きる。しかしながら、モードを変更する過渡 状態でエンジンの動力で走行状態を維持する 場合があり、またモードを多様化するために 変速機構を設けた場合にはその変速機構によ る変速によってモードを切り替える際にエン ジンの動力で走行状態を維持する場合が生じ る。このような場合、エンジンの運転点など の動作状態は、車速や要求駆動力などによっ て決まるので、エンジンの動作状態が許容で きない状態になる可能性がある。例えば、低 車速であることによりエンジン回転数が予め 定められた許容回転数以下となったり、ある いは騒音や振動が許容レベルを超えてしまう 運転領域に入ったりすることがある。このよ うな場合、モードの切り替えを行わないとす れば、エンジンの運転点を強制的に変化させ ることになるので、燃費が悪化したり、ある いは車両の加減速が生じて違和感となる可能 性がある。

 この発明は上記の技術的課題に着目して されたものであり、内燃機関の運転状態が 容領域を外れる可能性がある場合であって 変速機構での変速状態あるいはモードを切 替えることのできるハイブリッド駆動装置 制御装置を提供することを目的とするもの ある。

 この発明は、内燃機関と発電機能のある 1および第2の電動機とを備えたハイブリッ 駆動装置の制御装置において、前記内燃機 から動力が伝達される第1の回転要素と、前 第1の電動機から動力が伝達される第2の回 要素と、前記第2の電動機から動力が伝達さ る第3の回転要素とを備えるとともにこれら 三つの回転要素が相互に差動回転する動力分 割機構と、前記第2の回転要素から伝達され 動力を出力部材に出力する第1の変速状態と 前記第3の回転要素から伝達された動力を前 記出力部材に出力する第2の変速状態とを設 可能な変速機構と、前記内燃機関が出力し 動力を前記各電動機による電力への変換を さずに前記出力部材に伝達する内燃機関直 状態で前記変速機構による変速状態を切り える場合に、その変速状態の切り替えの際 一時的に内燃機関を前記出力部材に対して 動作状態にするとともに前記内燃機関の動 に替えて少なくともいずれかの前記電動機 出力する動力を前記出力部材に伝達するEV走 行状態を設定する第1変速制御手段とを備え いることを特徴とするものである。

 この発明は、前記内燃機関が出力した動 を前記各電動機による電力への変換を介さ に前記出力部材に伝達する内燃機関直達状 で前記変速機構による変速状態を切り替え 場合に、前記内燃機関を駆動状態に維持す 第2変速制御手段と、前記ハイブリッド駆動 装置の運転状態に基づいて前記第1変速制御 段による前記変速状態の切り替えと前記第2 速制御手段による前記変速状態の切り替え を選択する選択手段とを更に備えているこ が好ましい。

 また、この発明は、好ましくは、前記内 機関直達状態で前記変速状態の切り替えを った場合に前記内燃機関の運転状態が、予 定めた許容騒音振動領域を外れることもし は許容最低回転数より低回転数になること 検出する検出手段を更に備え、前記選択手 は、前記内燃機関直達状態で前記変速状態 切り替えを行った場合に前記内燃機関の運 状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外 もしくは許容最低回転数より低回転数にな ことが前記検出手段によって検出された場 に前記第1変速制御手段による前記変速状態 の切り替えを選択する手段を含んでいる。

 さらに、この発明は、好ましくは、前記 力分割機構は、前記第1の電動機から動力が 伝達される外歯歯車である第1サンギヤと、 第1サンギヤに対して同心円状に配置されか 前記内燃機関の動力が伝達される内歯歯車 ある第1リングギヤと、第1サンギヤに噛み っているピニオンギヤおよび該ピニオンギ と前記第1リングギヤとに噛み合っている他 ピニオンギヤを保持しかつ前記第2の電動機 から動力が伝達される第1キャリヤとを有す ダブルピニオン型遊星歯車機構によって構 され、前記変速機構は、外歯歯車である第2 ンギヤ、および該第2サンギヤに対して同心 円状に配置されかつ固定された第2リングギ 、ならびにこれら第2サンギヤと第2リングギ ヤとに噛み合っているピニオンギヤを保持し ている第2キャリヤを回転要素とするシング ピニオン型遊星歯車機構と、第2サンギヤを 記第1キャリヤに選択的に連結する第1クラ チと、第2サンギヤを前記第1の電動機に選択 的に連結する第2クラッチと、前記第2キャリ を前記出力部材に選択的に連結する第3クラ ッチと、前記第2キャリヤを前記出力部材に 択的に連結する第4クラッチとを備え、前記 1の電動機と前記第1サンギヤとを選択的に 結する第5クラッチと、前記第1の電動機を選 択的に固定するブレーキとを更に備えている 。

 そして、この発明は、好ましくは、前記 燃機関の非動作状態は、内燃機関での燃料 燃焼を停止した状態と、前記内燃機関と前 出力部材との間のトルク伝達を遮断した状 とのいずれかである。

 またさらに、この発明は、好ましくは、 記第1変速制御手段は、前記第5クラッチを 放させて前記第1の電動機と前記第1サンギヤ との連結を解除する手段を含んでいる。

 そしてまた、この発明は、好ましくは、 記第2の回転要素および第3の回転要素のい れか一方の回転要素を前記変速機構に選択 に連結するクラッチと、前記第2の回転要素 よび第3の回転要素のいずれか他方を前記変 速機構もしくは前記出力部材に選択的に連結 する他のクラッチとを備えている。

 この発明によれば、内燃機関が出力した 力を、各電動機による電力変換を伴わずに 速機構から出力部材に出力する内燃機関直 状態で、変速機構による変速状態を切り替 る場合があり、その場合に第1変速制御手段 によって、内燃機関を出力部材に対して非動 作状態にし、かつ電動機の動力を内燃機関の 動力に替えて出力部材に伝達し、その状態で 変速機構による変速状態の切り替えを行うこ とができる。したがって、変速機構による変 速状態が内燃機関の動作状態に影響しないの で、言い換えれば、内燃機関の動作状態によ って変速機構の変速状態の切り替えが制約さ れないので、変速機構の変速状態の切り替え が可能になる。その結果、内燃機関の運転状 態が予め設定してある許容領域を外れて騒音 や振動が悪化したり、違和感が生じたり、燃 費が悪化したりすることを回避もしくは抑制 することができる。

この発明に係る制御装置による制御例 説明するためのフローチャートである。 エンジンの動作点およびNV領域を模式 に示す線図である。 2速CVTモードから1速CVTモードに切り替 る過程での動力分割機構の挙動の変化を説 するための概略的な共線図である。 この発明に係る動力出力装置の一例を 式的に示すスケルトン図である。 各モードを設定するためのクラッチお びブレーキの動作状態をまとめて示す図表 ある。 1速CVTモードにおける動作状態を説明す るための共線図である。 1+2速固定モードにおける動作状態を説 するための共線図である。 2速CVTモードにおける動作状態を説明す るための共線図である。 2+3速固定モードにおける動作状態を説 するための共線図である。 3速CVTモードにおける動作状態を説明 るための共線図である。 3速MG1ロックモードにおける動作状態 説明するための共線図である。

 つぎにこの発明をより具体的に説明する この発明で対象とするハイブリッド駆動装 は、動力源として内燃機関と、発電機能の る少なくとも二台の電動機とを備えている その内燃機関は、要は、燃料を燃焼して生 る熱エネルギをトルクなどの機械的エネル の形で出力する熱機関であって、ガソリン ンジンやディーゼルエンジン、あるいはガ を燃料とするガスエンジンなどである。ま 前記電動機は、電力が供給されて回転する とによりトルクなどの機械的エネルギを出 する以外に、外力によって強制的に回転さ られて起電力を生じるように構成されたも であり、永久磁石式の同期電動機がその一 である。

 これら内燃機関および各電動機は、動力 割機構に連結されている。この発明におけ 動力分割機構は、内燃機関が出力した動力 いずれか一方の電動機と出力側とに分配す 作用をなすものであり、相互に差動回転す 少なくとも三つの回転要素を備えた差動機 によって構成されている。その差動機構と ては、ダブルピニオン型あるいはシングル ニオン型の遊星歯車機構や遊星ローラ機構 採用することができ、その第1の回転要素に 内燃機関が連結されている。なお、その連結 の形態は、要は、内燃機関から第1の回転要 に動力を伝達できる形態であればよいので 両者が直接連結されていてもよく、あるい クラッチや流体継手などの伝動機構を介し 連結されていてもよい。前記回転要素のう 、第2の回転要素と第3の回転要素とに、それ ぞれ前記電動機が連結されている。その連結 の形態は、前記内燃機関と第1の回転要素と 連結の形態と同様に、直接連結してもよく あるいはクラッチなどの伝動機構を介して 結してもよい。さらに、いずれかの電動機 第2もしくは第3の回転要素との間に減速機構 を介在させることもできる。このように構成 した場合には、その電動機を出力トルクの小 さい小型のものとすることができる。

 さらに、この発明におけるハイブリッド 動装置は、変速機構を備えている。その変 機構は、上記の動力分割機構と出力部材と 間に介在させられて、入力された動力を変 して、もしくは変速せずにそのまま出力部 に出力する機構であり、少なくとも二つの 速状態を設定できるように構成されている すなわち、前記第2回転要素と第3回転要素 のいずれか一方から入力された動力を変速 て、もしくは変速せずに出力部材に出力す 変速状態と、他方から入力された動力をそ ままもしくは変速して出力部材に出力する 速状態とを設定できるように構成されてい 。

 この変速機構での変速状態の切り替えす わち変速を制御する第1変速制御手段を備え ている。この第1変速制御手段は、内燃機関 出力した動力を前記各電動機による電力変 を介さずに出力部材に伝達する内燃機関直 状態で変速機構による変速状態を切り替え 場合に、EV走行状態を設定するように構成さ れている。そのEV走行は、内燃機関を出力部 に対して非動作状態とするとともに、出力 材に対して付加されていた内燃機関の動力 途絶えることに伴い、内燃機関による動力 替えて少なくともいずれかの電動機の動力 出力部材に伝達する状態であり、この発明 よるハイブリッド駆動装置が車両に搭載さ ている場合には、電動機の動力によって走 する状態である。

 したがって、上記の内燃機関直達状態で 速機構による変速状態を切り替える場合、 燃機関と出力部材とが変速機構などの機械 な手段でいわゆる直結されていても、変速 態の切り替えの際には、一時的に内燃機関 出力部材に対して非動作状態となるので、 力部材の回転数や変速機構による変速比に じて内燃機関の回転数が低下するなどの事 が生じても、内燃機関がトルクを出力して ないので、振動や騒音が悪化するなどの違 感を防止もしくは抑制することができる。 に、上記の非動作状態として、内燃機関を 力部材に対して非連結状態とすれば、内燃 関の回転数を、出力部材の回転数や変速機 での変速比に制約されることなく、アイド 回転数などの適宜の回転数に維持できるの 、内燃機関の回転数に制約されることなく 速状態の切り替えを実行することができる

 この発明の好ましい実施の形態によれば 内燃機関直達状態で変速機構での変速状態 切り替えを実行する第2変速制御手段と、前 記第1変速制御手段および第2変速制御手段の ずれかによる前記変速状態の切り替えを、 イブリッド駆動装置の動作状態に応じて選 する選択手段を更に備えているので、内燃 関の回転数が低下しないなどの違和感の要 となる事態が生じないことが想定される場 には、第2変速制御手段による切り替えを実 行することが可能であって、上述した作用・ 効果に加えて、変速状態の切り替えの際に内 燃機関を一時的に非動作状態にする制御の頻 度を低下させ、制御性を向上させることがで きる。

 特に、この発明の好ましい実施の形態で 、内燃機関直達状態での変速状態の切り替 の際に内燃機関の運転状態が、予め定めた 容騒音振動領域を外れることもしくは許容 低回転数を下回ることが検出された場合に 記第1変速制御手段による変速状態の切替制 御を実行するので、騒音や振動が悪化したり 、内燃機関の回転数が過剰に低下したりする ことを回避することができる。

 この発明の更に他の好ましい実施の形態 よれば、動力分割機構がダブルピニオン型 星歯車機構によって構成され、また変速機 がシングルピニオン型遊星歯車機構と第1な いし第4のクラッチとを主体として構成され さらに第1の電動機と動力分割機構における 1サンギヤとを選択的に連結する第5クラッ および第1の電動機を選択的に固定するブレ キとを備えている。それらのクラッチやブ ーキは、摩擦式の係合機構や噛み合い式の 合機構によって構成することができる。後 の噛み合い式の係合機構によって構成した 合には、係合状態や解放状態を維持するた に動力を要しないので、ハイブリッド駆動 置の全体としてのエネルギ損失を低減する とができる。その第5クラッチを解放状態と することにより、内燃機関と出力部材との動 力の伝達を遮断でき、内燃機関を出力部材に 対していわゆる非動作状態とすることができ る。

 そしてまた、この発明の好ましい実施の 態では、前記第2の回転要素および第3の回 要素のいずれか一方の回転要素を前記変速 構に選択的に連結するクラッチと、前記第2 回転要素および第3の回転要素のいずれか他 方を前記変速機構もしくは前記出力部材に選 択的に連結する他のクラッチとを備えている ので、変速機構を介して出力部材に動力を出 力する変速状態と変速機構を介さずに出力部 材に動力を出力する変速状態との切り替えの 際に、内燃機関の回転数による切り替えの制 約を回避できる。

 上述した各好ましい実施の形態を含む具 例を以下に示す。図4はこの発明の一具体例 を概略的に示す図であって、内燃機関(以下 エンジンと記す)1とこの発明の電動機に相当 する二つのモータ・ジェネレータ(MG1、MG2)2,3 が動力装置として設けられている。そのエ ジン1は、動力分割機構4に連結され、また つのモータ・ジェネレータ2,3は、その動力 割機構4に対して反力を与え、あるいは出力 るトルクをアシストするように、動力分割 構4との間でトルクを伝達するようになって いる。なお、エンジン1と動力分割機構4との に、ダンパーやトルクコンバータ(それぞれ 図示せず)を介在させてもよい。

 動力分割機構4は、図4に示す例では、ダ ルピニオン型の遊星歯車機構によって構成 れている。すなわち、動力分割機構4は、外 歯車であるサンギヤSmと、このサンギヤSmに 対して同心円上に配置された内歯歯車である リングギヤRmと、サンギヤSmに噛み合ってい ピニオンギヤおよび該ピニオンギヤとリン ギヤRmとに噛み合っている他のピニオンギヤ を自転かつ公転自在に保持するキャリヤCmと 回転要素とし、これら三つの回転要素が相 に差動回転するよう構成された差動歯車機 である。そのリングギヤRmにエンジン1から 力が伝達されるようになっており、したが てリングギヤRmがこの発明の第1の回転要素 相当している。また、サンギヤSmが一方の ータ・ジェネレータ(以下、第1モータ・ジェ ネレータと記す)2に連結されるように構成さ ており、したがってサンギヤSmがこの発明 第2の回転要素に相当している。さらに、キ リヤCmが他方のモータ・ジェネレータ(以下 第2モータ・ジェネレータと記す)3との間で ルクを伝達するように構成されており、し がってキャリヤCmがこの発明の第3の回転要 に相当している。

 各モータ・ジェネレータ2,3および動力分 機構4は、エンジン1の動力を前記リングギ Rmに入力する入力軸5と同一の軸線上に配列 れており、第2モータ・ジェネレータ(MG2)3は 力分割機構4よりもエンジン1側に配置され いる。そして、第2モータ・ジェネレータ3と 動力分割機構4との間に、減速機構6が設けら ている。この減速機構6は、第2モータ・ジ ネレータ3が出力したトルクを増幅して動力 割機構4に伝達するためのものであり、した がって変速比もしくは減速比が“1”より大 い歯車機構もしくはローラ機構などによっ 構成されている。図4に示す例では、減速機 6は入力軸5の外周側に入力軸5と同一軸線上 配置されたシングルピニオン型の遊星歯車 構によって構成されている。このシングル ニオン型の遊星歯車機構は、外歯歯車であ サンギヤSfと、そのサンギヤSfに対して同心 円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ Rfと、これらサンギヤSfおよびリングギヤRfに 噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転 自在に保持しているキャリヤCfとを回転要素 し、これら三つの回転要素が相互に差動回 する歯車機構である。なお、これらのギヤ ローラに置き換えた機構が遊星ローラ機構 ある。

 第2モータ・ジェネレータ3のステータ3Sが ケーシング(図示せず)などの固定部7に固定さ れ、そのステータ3Sの内周側に配置されたロ タ3RがサンギヤSfに連結されている。なお、 第2モータ・ジェネレータ3はそのロータ3Rの 相を検出して信号を出力するレゾルバーな のセンサ(図示せず)を備えている。したがっ てサンギヤSfが入力要素となっている。また キャリヤCfは、固定部7に連結されて固定さ ている。したがってキャリヤCfが固定要素 なっている。さらにリングギヤRfが、動力分 割機構4におけるキャリヤCmに連結され、出力 要素となっている。したがって、サンギヤSf 歯数とリングギヤRfの歯数との比であるギ 比を“ρ”(<1)とすると、リングギヤRfはそ のギヤ比に応じて減速されて回転し、そのト ルクはサンギヤSfに入力されたトルクをギヤ ρに応じて増大させたものとなる。

 前述した動力分割機構4の中心部を貫通し かつ前記入力軸5と同一軸線上に配置された 間軸8が設けられている。この中間軸8は動力 分割機構4から動力を出力するためのもので って、前記キャリヤCmに連結され、かつ入力 軸5の延長軸線上に配置されており、その外 側に第1モータ・ジェネレータ(MG1)2が同軸上 配置されている。その第1モータ・ジェネレ ータ2のステータ2Sは固定部7に固定され、そ 内周側に配置されたロータ2Rと動力分割機構 4における第1要素であるサンギヤSmとを選択 に連結するクラッチ(以下、仮に第5クラッチ と記す)C5が設けられている。この第5クラッ C5は、摩擦クラッチや噛み合い式のクラッチ など適宜の構成のものであってよく、図4に ドグクラッチの例を示してある。

 この第5クラッチC5の構成を具体的に説明 ると、動力分割機構4におけるサンギヤSmが り付けられ、もしくはサンギヤSmが形成さ ているサンギヤ軸9が中間軸8の外周側に相対 回転可能に配置されており、そのサンギヤ軸 9と同一軸線上に、第1モータ・ジェネレータ2 におけるロータ2Rが一体化されているロータ 10が配置されている。そのサンギヤ軸9とロ タ軸10との互いに対向している端部のそれ れに、軸線方向で互いに隣接するハブ11,12が 一体に設けられており、それぞれのハブ11,12 外周面にスプラインが形成されている。更 、これらのハブ11,12にスプライン嵌合する リーブ13が、図示しないアクチュエータによ って軸線方向に前後動するように配置されて いる。

 したがって第5クラッチC5は、そのスリー 13を、各ハブ11,12にスプライン嵌合する位置 に移動させることにより、サンギヤSmと第1モ ータ・ジェネレータ2のロータ2Rとをトルク伝 達可能に連結し、またスリーブ13をそのいわ る係合位置から軸線方向に移動させていず か一方のハブ11(または12)のみにスプライン 合させることにより、サンギヤSmと第1モー ・ジェネレータ2のロータ2Rとの連結を解く うに構成されている。なお、第5クラッチC5 いわゆる解放状態に制御されてサンギヤSm 第1モータ・ジェネレータ2のロータ2Rとが非 結状態になっている場合には、動力分割機 4におけるサンギヤSmがいずれの部材にも連 されていないいわゆるフリー状態となり、 たがってリングギヤRmにエンジン1のトルク 入力しても、サンギヤSmが空転するために キャリヤCmにエンジン1からのトルクが現れ いようになっている。

 上記の第1モータ・ジェネレータ2を挟ん 動力分割機構4とは軸線方向で反対側に、変 機構14が同一軸線上に配置されている。こ 変速機構14は、前記中間軸8の延長軸線上に 置されている出力部材15に出力する動力を変 速するためのものであって、入力回転数と出 力回転数との比を複数に変化させることがで きるように構成されている。したがって変速 機構14は遊星歯車機構や遊星ローラ機構など 差動作用のある機構によって構成すること でき、図4にはシングルピニオン型は遊星歯 車機構によって構成した例を示してある。

 シングルピニオン型遊星歯車機構は従来 られている構成のものであって、前述した 速機構6を構成しているものと同様に、サン ギヤSrと、リングギヤRrと、キャリヤCrとを回 転要素とし、これらの回転要素が相互に差動 回転するように構成されている。そして、リ ングギヤRrがケーシングなどの固定部7に取り 付けられていて固定要素となっている。また 、キャリヤCrは出力部材15に選択的に連結さ るように構成され、出力要素となっている そして、サンギヤSrが入力要素となっている 。

 この変速機構14による複数の変速状態あ いは入出力状態を設定するための複数のク ッチが設けられている。具体的には、入力 切り替えるための第1クラッチC1および第2ク ッチC2と、出力部材15に対する出力を切り替 えるための第3クラッチC3および第4クラッチC4 とが設けられている。その第1クラッチC1は、 サンギヤSrと中間軸8とを選択的に連結するよ うに構成され、また第2クラッチC2はサンギヤ Srと第1モータ・ジェネレータ2のロータ軸10と を選択的に連結するように構成されている。 これらのクラッチC1,~C4は、要は、トルクの伝 達と遮断とを選択的に行うものであって、摩 擦クラッチや噛み合い式のクラッチなど適宜 の構成のものであってよく、図4にはドグク ッチの例を示してある。

 すなわち、変速機構14を構成している遊 歯車機構のサンギヤSrには、内周面にスプラ インが形成された円筒部16が一体化されてお 、その内周側には、中間軸8に一体化されて いるハブ17と、第1モータ・ジェネレータ2の ータ軸10に一体化されているハブ18とが軸線 向に並んで配置されている。これらのハブ1 7,18の外周面にはスプラインが形成されてい 。そして、中間軸8に一体化されているハブ1 7の外周面と前記円筒部16の内周面との間には 、軸線方向に移動することによりこれらハブ 17と円筒部16とにスプライン嵌合するスリー 19が配置されている。このスリーブ19は、図 しないアクチュエータによって軸線方向に 動させられ、ハブ17と円筒部16との両方にス プライン嵌合することにより中間軸8とサン ヤSrとをトルク伝達可能に連結し、またハブ 17と円筒部16とのいずれか一方にのみスプラ ン嵌合する状態では、中間軸8とサンギヤSr の連結を解除するように構成されている。

 また、ロータ軸10に一体化されているハ 18の外周面と前記円筒部16の内周面との間に 、軸線方向に移動することによりこれらハ 18と円筒部16とにスプライン嵌合するスリー ブ20が配置されている。このスリーブ20は、 示しないアクチュエータによって軸線方向 移動させられ、ハブ18と円筒部16との両方に プライン嵌合することによりロータ軸10と ンギヤSrとをトルク伝達可能に連結し、また ハブ18と円筒部16とのいずれか一方にのみス ライン嵌合する状態では、ロータ軸10とサン ギヤSrとの連結を解除するように構成されて る。

 さらに、出力部材15は、変速機構14を構成 している遊星歯車機構側に延びた円筒部21を えており、その内周側には、中間軸8の先端 部に設けられているハブ22と、変速機構14を 成している遊星歯車機構におけるキャリヤCr に一体化されているハブ23とが軸線方向に並 で配置されている。これらのハブ22,23の外 面にはスプラインが形成されている。そし 、中間軸8に一体化されているハブ22の外周 と前記円筒部21の内周面との間には、軸線方 向に移動することによりこれらハブ22と円筒 21とにスプライン嵌合するスリーブ24が配置 されている。このスリーブ24は、図示しない クチュエータによって軸線方向に移動させ れ、ハブ22と円筒部21との両方にスプライン 嵌合することにより中間軸8と出力部材15とを トルク伝達可能に連結し、またハブ22と円筒 21とのいずれか一方にのみスプライン嵌合 る状態では、中間軸8と出力部材15との連結 解除するように構成されている。

 また、キャリヤCrに一体化されているハ 23の外周面と前記円筒部21の内周面との間に 、軸線方向に移動することによりこれらハ 23と円筒部21とにスプライン嵌合するスリー ブ25が配置されている。このスリーブ25は、 示しないアクチュエータによって軸線方向 移動させられ、ハブ23と円筒部21との両方に プライン嵌合することによりキャリヤCrと 力部材15とをトルク伝達可能に連結し、また ハブ23と円筒部21とのいずれか一方にのみス ライン嵌合する状態では、キャリヤCrと出力 部材15との連結を解除するように構成されて る。

 さらに、動力分配機構4を増速機構として 機能させるためにそのサンギヤSmを選択的に 定するブレーキB1が設けられている。この レーキB1は、係合状態でロータ軸10の回転を 止し、解放状態でロータ軸10の固定を解く うに構成された係合機構であり、摩擦式あ いは噛み合い式などの適宜の構成のブレー 機構を採用することができる。図4には、噛 合い式のブレーキを示してあり、前記ロー 軸10に一体化されたハブ26とケーシングなど の固定部7に取り付けられたハブ27とが、軸線 方向に並びかつ互いに接近して配置されてい る。これらのハブ26,27の外周面にはスプライ が形成されており、そのスプラインに嵌合 るスリーブ28が図示しないアクチュエータ よって軸線方向に往復動するように配置さ ている。すなわち、ブレーキB1は、スリーブ 28が各ハブ26,27にスプライン嵌合することに りロータ軸10を固定し、その場合に前述した 第5クラッチC5が係合していることになり、サ ンギヤSmを実質的に固定するようになってい 。また、スリーブ28がいずれか一方のハブ26 (もしくは27)のみにスプライン嵌合している 態では、ロータ軸10が固定されず、したがっ てロータ軸10に第5クラッチC5を介して連結さ るサンギヤSmの固定が解除されるようにな ている。

 前述した各モータ・ジェネレータ2,3はイ バータなどのコントローラ29を介してバッ リーなどの蓄電装置30に接続されており、そ のコントローラ29によって制御されて電動機 るいは発電機として動作するように構成さ ている。さらに、これらのモータ・ジェネ ータ2,3の出力トルクや発電量(すなわち反力 トルク)の制御、各クラッチC1,~C5およびブレ キB1を動作させることによる変速状態もしく は駆動モードの制御などを行うための電子制 御装置(ECU)31が設けられている。この電子制 装置31はマイクロコンピュータを主体にして 構成されたものであって、車速や要求駆動力 、蓄電装置30の充電量(SOC)などの入力データ よび予め記憶しているデータを利用して演 を行い、その演算の結果を各モータ・ジェ レータ2,3を制御するための指令信号として 記コントローラ29に出力し、またいずれかの クラッチC1,~C5もしくはブレーキB1を動作させ 所定の運転モードあるいは変速段を設定す 指令信号を出力するように構成されている

 上記のハイブリッド駆動装置は、車両に 載することにより、各種の駆動モードある は変速段を設定することができる。図5は前 述した各クラッチC1,~C5およびブレーキB1の動 状態と、それに応じて設定される運転モー あるいは変速段をまとめて示している。図5 において、「ENG走行」は、エンジン1が出力 る動力を利用して車両が走行するモードで ることを示し、「EV走行」は、エンジン1は 力を出力せずに電動機2,3が出力する動力で 行するモードを示している。

 さらにENG走行モードにおいて、「1速CVT」 は、動力分割機構4におけるこの発明の第3の 転要素に相当するキャリヤCmから前記変速 構14に動力が入力され、かつ第1モータ・ジ ネレータ2によってエンジン回転数を制御し したがって全体としての変速比が連続的に 化するモードを示し、「2速CVT」は、同様に 、動力分割機構4におけるこの発明の第2の回 要素に相当するサンギヤSmから前記変速機 14に動力が入力され、かつ第2モータ・ジェ レータ3によってエンジン回転数を制御し、 たがって全体としての変速比が連続的に変 するモードを示し、「3速CVT」は、第1モー ・ジェネレータ2によってエンジン回転数を 御している状態でキャリヤCmから出力され 動力を直接出力部材15に伝達し、したがって 全体としての変速比を連続的に変化させるモ ードを示している。また一方、「1+2速固定」 は、1速CVTモードと2速CVTモードとに共通する 転状態であって、換言すれば、1速CVTモード と2速CVTモードとの同期状態を示す。同様に 「2+3速固定」は、2速CVTモードと3速CVTモード とに共通する運転状態であり、換言すれば、 2速CVTモードと3速CVTモードとの同期状態を示 。そして、「3速MG1ロック」は、第1モータ ジェネレータ2およびこれに連結されるサン ヤSmをブレーキB1で固定した状態でキャリヤ Cmから出力される動力を出力部材15に直接伝 するモードを示している。

 一方、EV走行モードでの「1速」は第2モー タ・ジェネレータ3を変速機構14に連結してそ の第2モータ・ジェネレータ3によって走行す モード、「2速」は第1モータ・ジェネレー 2を変速機構に連結してその第1モータ・ジェ ネレータ2によって走行するモード、「3速」 第2モータ・ジェネレータ3を出力部材15に直 接連結して第2モータ・ジェネレータ3によっ 走行するモードをそれぞれ示している。そ て、各クラッチC1,~C5およびブレーキB1につ ての「〇」印はトルク伝達するように係合 ていることを示し、「×」印はトルクの伝達 を遮断するように解放していることを示して いる。

 各モードについて説明すると、エンジン1 が動力を出力している状態での1速CVTモード 、図5に示すように、第1クラッチC1および第4 クラッチC4ならびに第5クラッチC5が係合させ れる。また、第1モータ・ジェネレータ2は 電機として機能するように制御され、その 電力が第2モータ・ジェネレータ3に供給され てこれがモータとして機能するように制御さ れる。この状態を図6に共線図で示してある 図6に示すように、リングギヤRmにエンジン1 らのトルクがいわゆる正方向に作用し、こ に対してサンギヤSmには、第5クラッチC5を して連結されている第1モータ・ジェネレー 2による反力トルクがいわゆる負方向に作用 している。したがって、キャリヤCmにはこれ のトルクを合成したトルクと、第2モータ・ ジェネレータ3がモータとして機能すること よるトルクとを合成したトルクが現れる。 なわち、エンジン1が出力した動力がサンギ Smを介して第1モータ・ジェネレータ2側と、 キャリヤCmを介して中間軸8側とに分割され、 第1モータ・ジェネレータ2側に分配された動 は電力に変換された後、第2モータ・ジェネ レータ3で機械的な動力に再度変換され、中 軸8に合成される。キャリヤCmから中間軸8を して変速機構14のサンギヤSrに伝達された動 力は、変速機構14の変速比に応じて変速され キャリヤCrから出力部材15に出力される。こ の変速機構14は図6に示すように減速機として 機能するから、出力部材15には変速比に応じ 増幅されたトルクが現れる。

 図6はエンジン1の出力する動力で加速し いる状態すなわちパワーオン状態を示して り、車速の増大に伴ってキャリヤCmおよびこ れに連結されている第2モータ・ジェネレー 3の回転数が次第に増大し、またサンギヤSm よびこれに連結されている第1モータ・ジェ レータ2の回転数が次第に低下する。その過 程で、動力分割機構4におけるサンギヤSmおよ びキャリヤCmならびにリングギヤRmの三つの 転要素の回転数が一致する状態が生じる。 の状態を図7に示してあり、この状態では動 分割機構4の全体が一体となって回転するの で、キャリヤCmに連結されている第1クラッチ C1の回転数と、サンギヤSmに第5クラッチC5を して連結されている第2クラッチC2の回転数 が等しくなる。すなわち、回転同期する。 たがって、第2クラッチC2を係合状態に切り えても、回転数の変化が生じない。こうし 第2クラッチC2を、第1および第4ならびに第5 クラッチC1,C4,C5に加えて係合させた状態が、 図5に示すエンジン走行モードでの「1+2速固 」モードである。

 第1クラッチC1および第2クラッチC2を係合 せると、第5クラッチC5が係合状態であるこ によって、動力分割機構4における二つの回 転要素すなわちキャリヤCmとサンギヤSmとが 結されるので、動力分割機構4の全体が一体 なって回転する。したがって、エンジン1が 出力した動力がそのまま変速機構14に伝達さ るので、第1モータ・ジェネレータ2および 2モータ・ジェネレータ3の電気的制御が中止 され、これらは空転状態となる。すなわち、 エンジン1が出力した動力は、電力変換を伴 ずに変速機構14に伝達される。そして、変速 機構14では、サンギヤSrに入力されたエンジ 1からの動力が、その変速比(ギヤ比)に応じ 変速されて出力部材15に出力される。したが って、エンジン1が出力した動力は、電力変 を伴わずに機械的な手段もしくは機構を介 て出力部材15に伝達され、これはこの発明に おける内燃機関直達状態である。

 「1+2速固定」モードから第1クラッチC1を 放し、かつ第2モータ・ジェネレータ3を発 機として機能するように制御するとともに 第1モータ・ジェネレータ2をモータとして機 能するように制御することにより、「2速CVT モードになる。その状態を図8に示してあり 動力分割機構4ではリングギヤRmにエンジン1 が出力した動力が入力された状態で、キャリ ヤCmに第2モータ・ジェネレータ3による反力 ルクが作用し、サンギヤSmからトルクが出力 されるとともに第1モータ・ジェネレータ2の ルクが付加される。そのサンギヤSmから出 されたトルクは、第5クラッチC5および第2ク ッチC2を介して変速機構14におけるサンギヤ Srに伝達される。この変速機構14は、前述し 「1速CVT」モードの場合と同様に、サンギヤS rに入力されたトルクを変速比に応じて増幅 てキャリヤCrから出力部材15に出力する。し がって、第2モータ・ジェネレータ3の回転 を変化させることによりエンジン1の回転数 変化させることができ、こうすることによ ハイブリッド駆動装置の全体としての変速 が連続的に(すなわち無段階)に変化させら る。

 図8に示す「2速CVT」モードで車速が増大 ると、サンギヤSmおよびこれに連結されてい る第1モータ・ジェネレータ2の回転数が次第 増大し、またキャリヤCmおよびこれに連結 れている第2モータ・ジェネレータ3の回転数 が次第に低下する。その過程で、動力分割機 構4におけるキャリヤCmの回転数が出力部材15 回転数と一致する状態が生じる。その状態 図9に示してあり、この状態では第3クラッ C3によって連結される中間軸8と出力部材15と が回転同期する。したがって、第3クラッチC3 を係合状態に切り替えても、回転数の変化が 生じない。こうして第3クラッチC3を、第2お び第4ならびに第5のクラッチC2,C4,C5に加えて 合させた状態が、図5に示すエンジン走行モ ードでの「2+3速固定」モードである。

 この「2+3速固定」モードでは、実質上、 力分割機構4のキャリヤCmが変速機構14のキ リヤCrに連結され、かつ動力分割機構4のサ ギヤSmが変速機構14のサンギヤSrに連結され 。したがって、動力分割機構4を構成してい ダブルピニオン型遊星歯車機構と変速機構1 4を構成しているシングルピニオン型遊星歯 機構との両者が複合した遊星歯車機構もし は変速機構を構成し、そのいわゆる複合遊 歯車機構を介してエンジン1と出力部材15と 連結されることになる。そのため、エンジ 1の回転数は、出力部材15の回転数と、複合 星歯車機構による変速比とで決まる回転数 規制される。言い換えれば、エンジン1が機 的な構成である複合遊星歯車機構を介して 力部材15に直結されることになり、これは の発明における内燃機関直達状態である。 たがって、この状態では、第1モータ・ジェ レータ2および第2モータ・ジェネレータ3の 気的制御が中止され、これらは空転状態と る。すなわち、エンジン1が出力した動力は 、電力変換を伴わずに出力部材15に伝達され 。

 「2+3速固定」モードから第4クラッチC4を 放し、あるいは第4クラッチC4に加えて第2ク ラッチC2を解放し、かつ第1モータ・ジェネレ ータ2を発電機として機能するように制御す とともに、第2モータ・ジェネレータ3をモー タとして機能するように制御することにより 、「3速CVT」モードになる。その状態を図10に 示してあり、動力分割機構4ではリングギヤRm にエンジン1が出力した動力が入力された状 で、サンギヤSmに第1モータ・ジェネレータ2 よる反力トルクが作用し、キャリヤCmから ルクが出力されるとともに、そのトルクに 2モータ・ジェネレータ3のトルクが付加され る。そのキャリヤCmから出力されたトルクは 第3クラッチC3を介して出力部材15に伝達さ る。したがって、第1モータ・ジェネレータ2 の回転数を変化させることによりエンジン1 回転数を変化させることができ、こうする とによりハイブリッド駆動装置の全体とし の変速比が連続的に(すなわち無段階)に変化 させられる。

 図10に示す「3速CVT」モードで車速が増大 ると、キャリヤCmおよびこれに連結されて る第2モータ・ジェネレータ3の回転数が次第 に増大し、またサンギヤSmおよびこれに連結 れている第1モータ・ジェネレータ2の回転 が次第に低下する。そして、ついにはサン ヤSmおよびこれに連結されている第1モータ ジェネレータ2の回転が止まり、その回転数 ゼロになる。その状態を図11に示してあり この状態では第5クラッチC5が係合している とによりサンギヤSmと共にロータ軸10の回転 止まるので、ブレーキB1の回転が止まって わゆる同期した状態とになる。したがって ブレーキB1を係合状態に切り替えても、回転 数の変化が生じない。こうしてブレーキB1を 第3および第5のクラッチC3,C5に加えて係合さ せた状態が、図5に示すエンジン走行モード の「3速MG1ロック」モードである。

 この「3速MG1ロック」モードでは、動力分 割機構4のサンギヤSmが固定され、かつリング ギヤRmにエンジン1の動力が入力されるから、 エンジン1から入力された動力を増速してキ リヤCmから出力する増速機として機能する。 そして、そのキャリヤCmから出力された動力 第3クラッチC3を介して出力部材15に伝達さ る。したがってエンジン1は、動力分割機構4 および第3クラッチC3を介して出力部材15に機 的に直結される。そのため、このモードで 全体としての変速比が「1」より小さいオー バードライブ段となり、また電力変換を伴わ ずにエンジン1から出力部材15に動力が伝達さ れる。

 上述したように、各モータ・ジェネレー 2,3は、エンジン1が動力を出力して走行して いる状態で運転モードが切り替わる毎に、発 電機として機能する反力手段と、モータとし て機能するトルクアシスト手段とに交互に切 り替わる。その結果、車速が増大してもいず れかのモータ・ジェネレータ2,3の回転数が過 剰に増大することが回避もしくは抑制される 。

 つぎに「EV走行」モードでの各モードに いて説明すると、「1速」モードは、第1クラ ッチC1と第4クラッチC4とが係合させられる。 なわち、動力分割機構4のキャリヤCmに一体 中間軸8と変速機構14のサンギヤSrとが連結 れ、かつその変速機構14のキャリヤCrと出力 材15とが連結される。したがって、第2モー ・ジェネレータ3が減速機構6および変速機 14を介して出力部材15に機械的に連結される この状態で第2モータ・ジェネレータ3を蓄 装置30の電力でモータとして機能させること により、その動力で出力部材15を回転させ、 両が走行する。なお、その場合の第2モータ ・ジェネレータ3と出力部材15との間の変速比 は、減速機構6での変速比と変速機構14での変 速比とを合わせたものとなる。

 「EV走行」モードでの「2速」モードは、 2クラッチC2と第4クラッチC4とを係合させて 定される。すなわち、第1モータ・ジェネレ ータ2のロータと一体のロータ軸10と変速機構 14のサンギヤSrとが連結され、かつその変速 構14のキャリヤCrと出力部材15とが連結され 。したがって、第1モータ・ジェネレータ2が 変速機構14を介して出力部材15に機械的に連 される。この状態で第1モータ・ジェネレー 2を蓄電装置30の電力でモータとして機能さ ることにより、その動力で出力部材15を回 させ、車両が走行する。なお、その場合の 1モータ・ジェネレータ2と出力部材15との間 変速比は、変速機構14での変速比となる。

 「EV走行」モードでの「3速」モードは、 3クラッチC3のみを係合させ、あるいは第3ク ラッチC3と第2クラッチC2とを係合させて設定 れる。すなわち、動力分割機構4のキャリヤ Cmに一体の中間軸8と出力部材15とが直接連結 れる。したがって、第2モータ・ジェネレー タ3が減速機構6を介して出力部材15に機械的 連結される。この状態で第2モータ・ジェネ ータ3を蓄電装置30の電力でモータとして機 させることにより、その動力で出力部材15 回転させ、車両が走行する。なお、その場 の第2モータ・ジェネレータ3と出力部材15と 間の変速比は、減速機構6での変速比となる 。

 これらの「EV走行」モードでの各運転モ ドでは、第5クラッチC5が解放させられる。 のため、動力分割機構4のサンギヤSmがいわ る空転状態となるので、エンジン1と中間軸8 やロータ軸10あるいは出力部材15との間では ルクの伝達が生じない。すなわち、エンジ 1は出力部材15に対して非動作状態となり、 るいは非連結状態となる。したがって、こ らの運転モードでは、エンジン1が停止し、 るいはアイドリング回転などの適宜の動作 態にあっても、出力部材15の回転や走行状 にエンジン1の動作状態が影響することはな 。

 この発明で対象とするハイブリッド駆動 置は、上述したように、車速の変化に伴う ードの切り替えの際に、「1+2速固定」モー や「2+3速固定」モードなどのいわゆる固定 速比モードを経由するように構成されてい 。その固定変速比モードでは、前述したよ にエンジン1が出力部材15に機械的に直結さ る内燃機関直達状態となるから、エンジン1 の回転数が車速および全体としての変速比に よって決まる回転数になり、そのため、走行 状態によってエンジン1の回転数が許容回転 (許容領域)を外れることが考えられる。この 発明に係る制御装置は、そのような事態を回 避するように構成されている。

 図1はその制御の一例を説明するためのフ ローチャートであって、先ず、固定変速比モ ードを介して無段変速比モードに切り替える 変速要求があるか否かが判断される(ステッ S1)。ここで、無段変速比モードとは、エン ン1と出力部材15との間の変速比を無段階に すなわち連続的に変化させることができる ードであり、前述したエンジン走行モード の「1速CVT」、「2速CVT」、「3速CVT」の各モ ドが無段変速比モードに相当する。上記の 運転モードは、エンジン1や各モータ・ジェ レータ2,3の回転数、車速、あるいは駆動力 求量などの車両の運転状態に応じて選択し 設定するように構成されており、したがっ ステップS1の判断は、前述した電子制御装 31によって行うことができる。

 変速要求があることによりステップS1で 定的に判断された場合には、エンジン1がON 否か、すなわちエンジン1が駆動状態か否か 判断される(ステップS2)。これは、エンジン 回転数や燃料の供給制御信号、点火制御信号 などに基づいて判断することができる。エン ジン1が駆動状態であることによりステップS2 で肯定的に判断された場合には、駆動力要求 量や車速に関する情報あるいは蓄電装置30で 充電容量(SOC)などの車両の運転状態が取得 れる(読み込まれる)(ステップS3)。そして、 ずれかのモータ・ジェネレータ2,3による走 (EV走行)が可能か否かが判断される(ステップ S4)。このステップS4での判断は、取得された 報に基づいて行われ、例えば車速が極端に 速である場合や蓄電装置30での充電容量が め定めた閾値より少ない場合、また何らか フェールが検出された場合などにはステッ S4で否定的に判断され、そうでない場合には 肯定的に判断される。

 EV走行が可能であることによりステップS4 で肯定的に判断された場合には、現在の運転 状態で変速過渡の固定変速比モードを設定し た場合におけるエンジン1の動作点が予測(算 )される(ステップS5)。変速過渡の固定変速 モードは、現在の運転状態からのアップシ トかダウンシフトかによって容易に決定す ことができ、例えば「1速CVT」モードからの ップシフトであれば、固定変速比モードは 1+2速固定」モードであり、また「3速CVT」モ ードからのダウンシフトであれば、固定変速 比モードは「2+3速固定」モードである。こう して決定される固定変速比モードでの変速比 は、上述したように、動力分割機構4を構成 ている遊星歯車機構のギヤ比(サンギヤの歯 とリングギヤの歯数との比)や変速機構14で 変速比によって決まる。したがって、その 速比と、出力部材15の回転数もしくは車速 によってエンジン1の回転数あるいは動作点 算出することができる。

 こうして予測されたエンジン1の動作点が NV領域に入るか否か、あるいは最小回転数以 になるか否かが判断される(ステップS6)。こ のNV領域とは、エンジン1の共振などによって 騒音(Noise)や振動(Vibration)が悪化する領域であ り、車両に要求される品質などに基づいて、 設計上、予め定めてある領域である。

 その一例を図2に模式的に示してある。図 2は縦軸にエンジントルク、横軸にエンジン 転数をとってエンジン1の動作点を示す図で って、この図2において線L1は、等パワーラ ンを示し、線L2はエンジン動作線を示し、 のエンジン動作線L2は、最小回転数となる動 作点、騒音や振動が許容できる最低回転数の 動作点、最適燃費となる動作点とを結んだ線 である。そのエンジン動作線よりも低回転数 側もしくは高トルク側にNV領域Anvが設定され いる。なお、このNV領域Anvは、最小回転数 り高回転数側に設定されている。したがっ 、エンジン1はエンジン動作線L2上、もしく それより高回転数側あるいは低トルク側の 作点で運転される。

 ステップS6の判断は、上記の図2に示すマ プに基づいて行うことができ、スロットル 度もしくはアクセル開度から推定されるエ ジントルクと予測される固定変速比モード のエンジン回転数とから決まる動作点が、 2のエンジン動作線L2より低回転数側あるい 高トルク側にあるか否かが判断される。

 ステップS6で肯定的に判断された場合、 なわちエンジン1の回転数が変速過渡時の固 変速比モードでは許容回転数領域を外れる 合には、その時点の運転モードでEV走行に り替える(ステップS7)。具体的には、「1速CVT 」モードの状態でステップS6の肯定判断が成 した場合には、EV走行モードでの「1速」モ ドに切り替え、また「2速CVT」モードの状態 でステップS6の肯定判断が成立した場合には EV走行モードでの「2速」モードに切り替え 「3速CVT」モードの状態でステップS6の肯定 断が成立した場合には、EV走行モードでの 3速」モードに切り替える。これらいずれの 合であっても、前述したように、第5クラッ チC5が解放させられてエンジン1が出力部材15 対して切り離され、非動作状態となる。

 その状態で変速が実行される(ステップS8) 。すなわち、ハイブリッド駆動装置の動作状 態であるモードが変更される。このステップ S8での変速は、前述した固定変速比モードに 旦設定し、その固定変速比モードで所定の ラッチの係合・解放状態を切り替えること より実行される。その場合、出力部材15に 結されている中間軸8あるいはロータ軸10の 転数が、出力部材15の回転数および変速比に よって決まる回転数に制限されるが、エンジ ン1はこれらに対して連結されていないので エンジン1の動作点がNV領域Anvに入ったり、 小回転数以下になったりすることが回避さ る。言い換えれば、エンジン1がこのような 作状態になることを避けるために変速が制 されることがない。

 なお、上述したステップS1で否定的に判 された場合には、通常の変速制御が実行す ステップ9に進む。なお、この場合、変速要 がないのであるから、ステップ9に進んでも 変速が実行されることはない。また、エンジ ン1で停止しているなどのことによってステ プS2で否定的に判断された場合には、ステッ プS9に進んで通常の変速制御すなわち運転モ ドの切り替えが行われる。EV走行状態であ からである。さらに、ステップS4で否定的に 判断された場合、すなわちEV走行できない場 には、ステップS9に進んで通常の変速制御 なわち運転モードの切り替えが行われる。 の場合、変速要求があって、変速が可能な 態であれば変速を実行する。そして、ステ プS6で否定的に判断された場合、すなわちエ ンジン1の動作点がNV領域Anvに入らず、また最 小回転数以下にならないなどの判断が成立し た場合には、ステップS9に進んで通常の変速 御すなわち運転モードの切り替えが行われ 。

 図1に示す制御を、エンジン1を駆動して 行している状態で「2速CVT」モードから「1速 CVT」モードに変速する際に実行した場合の動 力分割機構4の挙動の変化を図3に共線図で示 てある。図3の「2速エンジンON走行」の状態 では、エンジン1からのトルクがリングギヤRm に入力されており、また第2モータ・ジェネ ータ3が発電機として機能することによるい ゆる反力トルクがキャリヤCmに作用し、か 第2モータ・ジェネレータ3から電力が供給さ れてモータとして機能している第1モータ・ ェネレータ2のトルクがサンギヤSmに作用し いる。

 この状態で「1速CVT」モードへのダウンシ フトの判断が成立し、かつエンジン1の動作 が例えばNV領域Anvに入ることの判断が成立す ると、「2速EV走行」の状態に切り替えられる 。具体的には、図4に示す第5クラッチC5が解 状態に制御される。また、エンジン1は燃料 供給を遮断するなどのことによって非動作 態に制御される。その結果、第2モータ・ジ ェネレータ3には発電のための負荷が掛かる のの発電のための動力が入力されないので 止状態となり、したがってキャリヤCmの回転 も止まる。また同様に、リングギヤRmおよび ンギヤSmの回転が止まる。そして、モータ して機能する第1モータ・ジェネレータ2のト ルクが変速機構14のサンギヤSrに伝達され、 の変速機構14を介して出力部材15にトルクが 力されるので、第1モータ・ジェネレータ2 動力で車両が走行する。図3の「2速EV走行」 共線図には、第1モータ・ジェネレータ2の 転数を示してある。

 このようにしてエンジン1を非作動状態に したEV走行モードで「1+2速固定ギヤEV走行」 ードが設定される。すなわち、第2クラッチC 2および第4クラッチC4に加えて第1クラッチC1 係合させられる。この第1クラッチC1を係合 せる場合、第2モータ・ジェネレータ2の回転 数を制御して第1クラッチC1を同期させ、その 状態で第1クラッチC1を係合させることが好ま しく、このようにすることによりショックを 防止もしくは抑制することができる。

 このように「1+2速固定ギヤEV走行」モー では、変速機構14の入力要素であるサンギヤ Srに第1モータ・ジェネレータ2および第2モー ・ジェネレータ3の両方が連結されるので、 第1モータ・ジェネレータ2から入力されるト クを次第に低下させ、その低下分を補うよ に第2モータ・ジェネレータ3からのトルク 次第に増大させることにより、ついには、 1モータ・ジェネレータ2に替わって第2モー ・ジェネレータ3の動力で走行する「1速EV走 」モードに切り替わる。

 その後、エンジン1を駆動している状態で 、第1モータ・ジェネレータ2の回転数を制御 て第5クラッチC5を同期状態に設定するとと に、第5クラッチC5を係合させて第1モータ・ ジェネレータ2によりエンジン回転数を制御 る。これは、エンジン走行モードでの「1速C VT」モード(「1速エンジンON走行」モード)で る。

 このように、この発明に係る制御装置に れば、変速過渡の固定変速モードでエンジ 1を出力部材15に対して非連結状態とするこ ができるので、例えば「2速CVT」から「1速CV T」モードに切り替える場合に、図2のP1点で すように、エンジン1の動作点を2速CVT動作点 に維持することができる。これに対してエン ジン1を出力部材15に連結したまま変速すると 、低車速の場合にはエンジン回転数が引き下 げられて図2にP2点で示すように、エンジン1 動作点がNV領域Anvに入ってしまうことになる 。したがって、この発明に係る制御装置によ れば、エンジン1の動作点の制約を受けるこ なく運転モードの切り替えすなわち変速を 行することができる。

 なお、エンジン1の回転数が許容回転数領 域を外れない場合には、図1を参照して説明 たように、通常の変速制御が実行され、変 過渡時にエンジン1を出力部材15に対してい ゆる非動作状態とすることがないので、変 制御が容易になるとともに、変速応答性が 好になる。

 ここで、上述した具体例とこの発明との 係を簡単に説明すると、図1に示すステップ S7およびステップS8を実行する機能的手段が この発明の第1変速制御手段に相当し、ステ プS9を実行する機能的手段が、この発明の 2変速制御手段に相当する。また、ステップS 6を実行する機能的手段が、この発明の選択 段に相当し、さらにステップS5を実行する機 能的手段が、この発明の検出手段に相当する 。

 なお、この発明は上述した具体例に限定 れないのであって、対象とするハイブリッ 駆動装置は図1に示す構成以外のものであっ てもよい。例えば、変速機構は、複数の変速 比を選択的に設定できる構成であってよく、 複数組の遊星歯車機構を組み合わせた複合遊 星歯車機構からなるのものであってもよく、 あるいはラビニョ型の遊星歯車機構や複数対 のギヤ対をクラッチ機構で選択する構成の変 速機構などであってもよい。また、この発明 では、内燃機関の出力側に発進クラッチを設 けることも可能であり、その場合には、変速 の過渡状態として固定変速比モードを設定す る際に発進クラッチを解放して内燃機関を出 力部材に対して非連結状態としてもよい。