特許 6997584 ハイブリッド車両のパワーユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-21

(45)【発行日】2022-01-17

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両のパワーユニット

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/20 20160101AFI20220107BHJP

   B60K 6/387 20071001ALI20220107BHJP

   B60K 6/40 20071001ALI20220107BHJP

   B60K 6/442 20071001ALI20220107BHJP

   B60K 6/52 20071001ALI20220107BHJP

   B60W 10/02 20060101ALI20220107BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20220107BHJP

   B60K 23/08 20060101ALI20220107BHJP

   B60K 17/348 20060101ALI20220107BHJP

   B60K 17/356 20060101ALI20220107BHJP

   B60K 17/04 20060101ALI20220107BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20220107BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20220107BHJP

【ＦＩ】

B60W20/20

B60K6/387 ZHV

B60K6/40

B60K6/442

B60K6/52

B60W10/02 900

B60W10/08 900

B60K23/08 C

B60K17/348 B

B60K17/356 B

B60K17/04 G

B60L50/16

B60L15/20 T

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2017203207

(22)【出願日】2017-10-20

(65)【公開番号】P2019077212

(43)【公開日】2019-05-23

【審査請求日】2020-09-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100122770

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】井上 諭

(72)【発明者】

【氏名】青木 光夫

(72)【発明者】

【氏名】篤 幸太郎

(72)【発明者】

【氏名】湯澤 芳明

(72)【発明者】

【氏名】新沼 俊輝

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０６５４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０９５１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８７８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４８９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／００－２０／５０

Ｂ６０Ｋ ６／２０－ ６／５４７

Ｂ６０Ｋ ２３／０８

Ｂ６０Ｋ １７／３４８

Ｂ６０Ｋ １７／３５６

Ｂ６０Ｋ １７／０４

Ｂ６０Ｌ １／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、
前記エンジンの出力軸、及び前記第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、
前輪との間でトルクの伝達を行う前輪車軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、
前記第２モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続され、後輪との間でトルクの伝達を行う後輪車軸とトルク伝達可能に接続された第３スプラインと、
前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインの接続状態を切替えるスリーブと、
前記スリーブを摺動させるアクチュエータと、
前記後輪車軸に介装され、後輪側に伝達されるトルクを調節するトランスファクラッチと、
前記アクチュエータの駆動、及び前記トランスファクラッチの締結力を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、車両の走行状態に基づいて、
前記第１スプラインと前記第２スプラインとを接続し、前記第３スプラインを解放し、前記トランスファクラッチを解放するとともに、前記エンジン、前記第１モータ・ジェネレータを稼働して前記前輪車軸を駆動し、前記第２モータ・ジェネレータを停止する第１モードと、
前記第１スプラインと前記第２スプラインとを接続し、前記第３スプラインを解放し、前記トランスファクラッチを締結するとともに、前記エンジン、前記第１モータ・ジェネレータを稼働して前記前輪車軸を駆動し、前記第２モータ・ジェネレータを稼働して前記後輪車軸を駆動する第２モードと、
前記第２スプラインと前記第３スプラインとを接続し、前記第１スプラインを解放し、前記トランスファクラッチを締結するとともに、前記エンジン、前記第１モータ・ジェネレータを停止し、前記第２モータ・ジェネレータを稼働して前記前輪車軸及び後輪車軸を駆動する第３モードと、
前記第２スプラインと前記第３スプラインとを接続し、前記第１スプラインを解放し、前記トランスファクラッチを締結するとともに、前記エンジンで前記第１モータ・ジェネレータを駆動して発電し、前記第２モータ・ジェネレータを稼働して前記前輪車軸及び後輪車軸を駆動する第４モードと、
前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインを接続し、前記トランスファクラッチを締結するとともに、前記エンジン、前記第１モータ・ジェネレータ、前記第２モータ・ジェネレータを稼働して前記前輪車軸及び後輪車軸を駆動する第５モードと、
を切替えるように、前記アクチュエータ及び前記トランスファクラッチを制御することを特徴とするハイブリッド車両のパワーユニット。

【請求項2】

前記制御手段は、
前記第１モード、前記第２モードから、前記第５モード又は前記第５モードを介して前記第３モード、前記第４モードに切替える際に、前記第２モータ・ジェネレータの回転数を、前記スリーブと前記第３スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、前記アクチュエータを駆動して、前記第１スプライン、前記第２スプラインと前記第３スプラインとが接続されるように前記スリーブを動かし、
前記第３モード、前記第４モードから、前記第５モード又は前記第５モードを介して前記第１モード、前記第２モードに切替える際に、前記第１モータ・ジェネレータの回転数を、前記スリーブと前記第１スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、前記アクチュエータを駆動して、前記第２スプライン、前記第３スプラインと前記第１スプラインとが接続されるように前記スリーブを動かすことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記第１モード、前記第２モードから、前記第５モード又は前記第５モードを介して前記第３モード、前記第４モードに切替える際に、前記第１モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行い、
前記第３モード、前記第４モードから、前記第５モード又は前記第５モードを介して前記第１モード、前記第２モードに切替える際に、前記第２モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

【請求項4】

前記制御手段は、
前記第１モード、前記第２モードから、前記第５モード又は前記第５モードを介して前記第３モード、前記第４モードに切替える際に、前記後輪車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、前記後輪車軸の回転数変動を抑制するように前記第２モータ・ジェネレータを制御することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

【請求項5】

前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプライン、及び、前記スリーブは、同軸上に配設されており、
前記スリーブは、前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

【請求項6】

前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインは、互いに相対回転可能な外スプラインであり、
前記スリーブは、前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

【請求項7】

前記第２モータ・ジェネレータから前記前輪車軸／後輪車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、前記エンジンから前記前輪車軸／後輪車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動力源としてエンジンとモータ・ジェネレータ（電動モータ）とを備えるハイブリッド車両のパワーユニットに関し、特に、全輪駆動（以下「ＡＷＤ」ともいう）のハイブリッド車両のパワーユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エンジンとモータ・ジェネレータ（電動モータ）とを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が広く実用化されている。ところで、このようなハイブリッド自動車としては、従来から、例えば、モータ・ジェネレータの数、エンジンとモータ・ジェネレータとの組合せ方や切替え方などにより、シリーズＨＥＶ（以下「ＳＨＥＶ」ともいう）やパラレルＨＥＶ（以下「ＰＨＥＶ」ともいう）、ストロングＨＥＶやマイルドＨＥＶなど様々な形式のものが提案・開発されている。

【0003】

一方、従来から、急坂路や、凸凹の多い悪路、滑りやすい路面（例えば雪道や泥路）などでの走破性が優れている全輪駆動（ＡＷＤ）車（又は４輪駆動（４ＷＤ）車）が広く実用化されている。

【0004】

ここで、特許文献１には、四輪駆動用に用いるハイブリッド車両の動力伝達装置が開示されている。より詳細には、このハイブリッド車両の動力伝達装置では、エンジンと発電機とが直結されるとともに、クラッチを介して前輪出力軸（前輪車軸）に接続されている。また、電動モータが前輪出力軸及び後輪出力軸（後輪車軸）に直結されており、後輪出力軸にはトランスファクラッチが介装されている。

【0005】

上述したように、この動力伝達装置が搭載されたハイブリッド車両は、エンジンと電動モータ（第２のモータ・ジェネレータ）と発電機（第１のモータ・ジェネレータ）を有し、車両の駆動が、走行状態に応じて、エンジンと電動モータのいずれか一方による駆動（エンジン走行／ＥＶ走行）と、両方による駆動（ＰＨＥＶ走行）とのいずれかに切り換えられる。例えば、駆動トルクが要求される発進時には電動モータを用いて車両が駆動（ＥＶ走行）され、車速が上昇するとエンジンによって車両が駆動（エンジン走行）され、登坂時などの高負荷時には電動モータとエンジンとによって車両が駆動（ＰＨＥＶ走行）される。また、エンジンの低負荷時には走行しながら発電機により発電し、発電された電力エネルギをバッテリに充電（又は第２のモータ・ジェネレータに供給（ＳＨＥＶ走行））することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－３５３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述したように、特許文献１に記載の動力伝達装置が搭載されたハイブリッド車両では、高速走行時にクラッチが係合されるとともにエンジンが稼働され、エンジンの駆動力と電動モータの駆動力とによってＰＨＥＶ走行を行う。しかしながら、このハイブリッド車両では、電動モータが前輪出力軸及び後輪出力軸に直結されているため、電動モータを車両の駆動に利用する必要がないとき（エンジンのみで駆動するとき）に、例えば、電動モータのゼロトルク制御に伴う電気ロスや連れ回りによるフリクションロスが発生する。

【0008】

また、上記動力伝達装置が搭載されたＡＷＤ車では、例えば、発進時や低速走行時にステアリングホイールを大きく操舵した状態でアクセルペダルを踏込むと、駆動トルクによって駆動輪が滑らないように前後輪へのトルク（駆動力）配分を均等にするように、すなわちトランスファクラッチの締結力を強めるように制御が行われることにより、前後輪の差動を吸収し難くなり、その結果、所謂タイトコーナブレーキング現象が生じることがある。

【0009】

さらに、上記動力伝達装置が搭載されたＡＷＤ車では、例えば軸重や車輪の空気圧等の関係で前輪と後輪の回転速度が同じにならない場合がある。その場合、前輪と後輪との回転差に応じて、内部循環トルクが発生し、不要な抵抗（フリクション）となり、燃料消費率（燃費）が悪化するおそれがある。

【0010】

しかしながら、上述したような電動モータ（第２のモータ・ジェネレータ）に起因するロス（損失）の発生、及び、ＡＷＤに起因するタイトコーナブレーキング現象や内部循環トルクによるロスを解消するため、前輪車軸側（エンジン、第１のモータ・ジェネレータ）と後輪車軸側（第２のモータ・ジェネレータ）とを切離すクラッチを別途設けると（追加すると）、システムが複雑になって重量が増大し、コストも増大する。

【0011】

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備えるＡＷＤのハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、シンプルかつ低コストに、ＡＷＤでのＳＨＥＶ走行モード、ＰＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることができ、モータ・ジェネレータを車両の駆動に利用しないときに、当該モータ・ジェネレータに起因するロスを低減することができ、かつ、ＡＷＤに起因するタイトコーナブレーキング現象や内部循環トルクによるロスを解消することが可能なハイブリッド車両のパワーユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジンの出力軸及び第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、前輪との間でトルクの伝達を行う前輪車軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、第２モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続され、後輪との間でトルクの伝達を行う後輪車軸とトルク伝達可能に接続された第３スプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインの接続状態を切替えるスリーブと、スリーブを摺動させるアクチュエータと、後輪車軸に介装され、後輪側に伝達されるトルクを調節するトランスファクラッチと、アクチュエータの駆動及びトランスファクラッチの締結力を制御する制御手段とを備え、制御手段が、車両の走行状態に基づいて、
第１スプラインと第２スプラインとを接続し、第３スプラインを解放し、トランスファクラッチを解放するとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータを稼働して前輪車軸を駆動し、第２モータ・ジェネレータを停止する第１モードと、
第１スプラインと第２スプラインとを接続し、第３スプラインを解放し、トランスファクラッチを締結するとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータを稼働して前輪車軸を駆動し、第２モータ・ジェネレータを稼働して後輪車軸を駆動する第２モードと、
第２スプラインと第３スプラインとを接続し、第１スプラインを解放し、トランスファクラッチを締結するとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータを停止し、第２モータ・ジェネレータを稼働して前輪車軸及び後輪車軸を駆動する第３モードと、
第２スプラインと第３スプラインとを接続し、第１スプラインを解放し、トランスファクラッチを締結するとともに、エンジンで第１モータ・ジェネレータを駆動して発電し、第２モータ・ジェネレータを稼働して前輪車軸及び後輪車軸を駆動する第４モードと、
第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインを接続し、トランスファクラッチを締結するとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータ、第２モータ・ジェネレータを稼働して前輪車軸及び後輪車軸を駆動する第５モードと、を切替えるように、アクチュエータ及びトランスファクラッチを制御することを特徴とする。

【0013】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットによれば、車両の走行状態に基づいて、
第１スプラインと第２スプラインとが接続され、第３スプラインが解放され、トランスファクラッチが解放されるとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータが稼働されて前輪車軸が駆動され、第２モータ・ジェネレータが停止される第１モード（ＦＦ（前輪駆動） ＰＨＥＶ走行モード）と、
第２スプラインと第３スプラインとが接続され、第３スプラインが解放され、トランスファクラッチが締結されるとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータが稼働されて前輪車軸が駆動され、第２モータ・ジェネレータが稼働されて後輪車軸が駆動される第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）と、
第２スプラインと第３スプラインとが接続され、第１スプラインが解放され、トランスファクラッチが締結されるとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータが停止され、第２モータ・ジェネレータが稼働されて前輪車軸及び後輪車軸が駆動される第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）と、
第２スプラインと第３スプラインとが接続され、第１スプラインが解放され、トランスファクラッチが締結されるとともに、エンジンで第１モータ・ジェネレータが駆動されて発電され、その電力によって第２モータ・ジェネレータが稼働されて前輪車軸及び後輪車軸が駆動される第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）と、
第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインが接続され、トランスファクラッチが締結されるとともに、エンジン、第１モータ・ジェネレータ、第２モータ・ジェネレータが稼働されて前輪車軸及び後輪車軸が駆動される第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）と、が切替えられる。

【0014】

そのため、ＡＷＤでのＥＶ走行（第３モード）、ＳＨＥＶ走行（第４モード）、ＰＨＥＶ走行（第２、第５モード）が可能となる。また、第２モータ・ジェネレータによる駆動力が不要な場合に、第１モード又は第２モードに切替えて、前輪車軸と後輪車軸とを切離すこと、すなわち第２モータ・ジェネレータを切離すことにより、第２モータ・ジェネレータに起因するロスを低減することができる。さらに、第２モードに切替えることにより前輪車軸と後輪車軸とが切離されるため、ＡＷＤでのタイトコーナブレーキング現象、及び、内部循環トルクによるロスを解消することができる。さらに、この構成によれば、第１スプライン、第２スプライン、第３スプライン、及びスリーブを有して構成されるドグクラッチの締結／解放とトランスファクラッチの締結／解放の組み合わせによって上記５つのモードを切替えて実現すことができる。なお、ＡＷＤ車であればトランスファクラッチを元々備えている。その結果、シンプルかつ低コストに、ＡＷＤでのＳＨＥＶ走行モード、ＰＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることができ、モータ・ジェネレータを車両の駆動に利用しないときに、当該モータ・ジェネレータに起因するロスを低減することができ、かつ、ＡＷＤに起因するタイトコーナブレーキング現象や内部循環トルクによるロスを解消することが可能となる。

【0015】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記制御手段が、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータの回転数を、スリーブと第３スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータを駆動して、１スプライン、第２スプラインと第３スプラインとが接続されるようにスリーブを動かし、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータの回転数を、スリーブと第１スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータを駆動して、第２スプライン、第３スプラインと第１スプラインとが接続されるようにスリーブを動かすことが好ましい。

【0016】

この場合、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替えられる際に、第２モータ・ジェネレータの回転数が、スリーブと第３スプラインとを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータが駆動されて、１スプライン、第２スプラインと第３スプラインとが接続されるようにスリーブが動かされる。すなわち、第１、第２スプライン（前輪車軸）と第３スプライン（後輪車軸）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第１、第２スプラインと第３スプラインとが接続される。同様に、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替えられる際に、第１モータ・ジェネレータの回転数が、スリーブと第１スプラインとを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータが駆動されて、第２スプライン、第３スプラインと第１スプラインとが接続されるようにスリーブが動かされる。すなわち、第２、第３スプライン（前輪車軸、後輪車軸）と第１スプライン（エンジン、第１モータ・ジェネレータ）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第２、第３スプラインと第１スプラインとが接続される。よって、ショックを抑制しつつよりスムーズにモードを切替えることが可能となる。

【0017】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記制御手段が、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行い、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行うことが好ましい。

【0018】

この場合、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替えられる際に、第１モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われ、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータの出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われる。その結果、モードが切替えられる際に、スリーブが抜かれる側のスプラインに付与される駆動トルクが低減されるため、モードの切替えをよりスムーズに行うことが可能となる。

【0019】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記制御手段が、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替える際に、後輪車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、後輪車軸の回転数変動を抑制するように前記第２モータ・ジェネレータを制御することが好ましい。

【0020】

この場合、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替えられる際に、後輪車軸の回転数変動が所定回転数以上であるときには、後輪車軸の回転数変動を抑制するように第２モータ・ジェネレータが制御される。そのため、モードが切替えられる際に、ドグクラッチを構成する各要素が異なった回転数で接触・嵌合されることを抑制することが可能となる。

【0021】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第１スプライン、第２スプライン、第３スプライン、及び、スリーブが、同軸上に配設されており、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されていることが好ましい。

【0022】

この場合、第１スプライン、第２スプライン、第３スプライン及びスリーブが同軸上に配設されており、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとによりドグクラッチが構成され、スリーブを軸方向に動かすことにより、ドグクラッチの締結・解放状態（すなわち、第１スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとの嵌合状態）を切替えることができる。

【0023】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることが好ましい。

【0024】

この場合、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインそれぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプラインが形成されている。そのため、円筒状のスリーブに形成された内スプラインと、外スプラインからなる第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとによって（すなわち比較的シンプル構成によって）ドグクラッチを構成することができる。

【0025】

また、本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第２モータ・ジェネレータから前輪車軸／後輪車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジンから前輪車軸／後輪車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されていることが好ましい。

【0026】

一般的に、電動モータはエンジンよりも高回転で使用できる。この場合、第２モータ・ジェネレータから前輪車軸／後輪車軸（駆動輪）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジンから前輪車軸／後輪車軸（駆動輪）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン及び第２モータ・ジェネレータそれぞれを効率よく運転することができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備えるＡＷＤのハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、シンプルかつ低コストに、ＡＷＤでのＳＨＥＶ走行モード、ＰＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることができ、モータ・ジェネレータを車両の駆動に利用しないときに、当該モータ・ジェネレータに起因するロスを低減することができ、かつ、ＡＷＤに起因するタイトコーナブレーキング現象や内部循環トルクによるロスを解消することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施形態に係るＡＷＤのハイブリッド車両のパワーユニットの構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。

【図2】第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ、トランスファクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。

【図3】第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ、トランスファクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。

【図4】第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ、トランスファクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。

【図5】第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ、トランスファクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。

【図6】第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ、トランスファクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0030】

まず、図１を用いて、実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット１の構成について説明する。図１は、ＡＷＤのハイブリッド車両のパワーユニット１の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。

【0031】

ハイブリッド車両は、車両の駆動力源として、エンジン１０と、第１モータ・ジェネレータ２１と、第２モータ・ジェネレータ２２とを備えている。エンジン１０は、どのような形式のものでもよいが、例えば、高膨張比サイクルによって圧縮比を高めることにより、熱効率の向上を図ったエンジンなどが好適に用いられる。エンジン１０は、エンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８１によって制御される。

【0032】

ＥＣＵ８１には、クランクシャフトの回転位置（エンジン回転数）を検出するクランク角センサ９６等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ８１は、取得したこれらの各種情報、及び後述するハイブリッド車・コントロールユニット（以下「ＨＥＶ－ＣＵ」という）８０からの制御情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を制御する。また、ＥＣＵ８１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン回転数などの各種情報をＨＥＶ－ＣＵ８０に送信する。

【0033】

エンジン１０のクランクシャフト１０ａ（出力軸に相当）には、エンジン１０の回転変動を吸収するフライホイールダンパ１１を介して、出力軸１２が接続されている。出力軸１２には、一対のギヤ２３（ドライブギヤ２３ａ及びドリブンギヤ２３ｂ）を介して、第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸（入出力軸）２１ａに接続されている。より具体的には、ギヤ対（歯車列）２３を構成するドライブギヤ２３ａが、出力軸１２の端部に取り付けられており、該ドライブギヤ２３ａと歯合するドリブンギヤ２３ｂが第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸２１ａが取り付けられている。すなわち、エンジン１０のクランクシャフト１０ａは、フライホイールダンパ１１、出力軸１２、ギヤ対（歯車列）２３、回転軸２１ａを介して、第１モータ・ジェネレータ２１及び後述する第１スプライン３１とトルク伝達可能に接続されている。

【0034】

第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第１モータ・ジェネレータ２１は、主にジェネレータとして動作し、第２モータ・ジェネレータ２２は、主にモータとして動作する。

【0035】

第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸（入出力軸）２１ａには、その端部（又は該端部に取り付けられたハブ）の外周面に第１スプライン３１が形成されている。上述したように、回転軸２１ａにはドリブンギヤ２３ｂが取り付けられている。すなわち、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１とが、ギヤ対（歯車列）２３を介してトルク伝達可能に接続されるとともに、第１スプライン３１とトルク伝達可能に接続されている。なお、回転軸２１ａは中空に形成されており、その中空部（内部空間）には、フロントドライブシャフト４０（前輪車軸に相当、以下「前輪車軸４０」ということもある）が回転可能に配設されている。

【0036】

第１スプライン３１と同軸上に並べて、第２スプライン３２が配設されている。第２スプライン３２は、フロントドライブシャフト４０の一方の端部（又は該端部に取り付けられたハブ）の外周面に形成されている。すなわち、第２スプライン３２は、フロントドライブシャフト４０とトルク伝達可能に接続されている。

【0037】

第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸（入出力軸）２２ａには、プラネタリギヤ（モータ・リダクションギヤ）２５が取り付けられている。プラネタリギヤ２５は、サンギヤ２５ａ、リングギヤ２５ｂ、ピニオンギヤ２５ｃ、及びプラネタリキャリア２５ｄから構成される遊星歯車機構を有している。プラネタリギヤ２５は、第２モータ・ジェネレータ２２がモータとして機能するときには、第２モータ・ジェネレータ２２から伝達された回転を減速して（トルクを増大して）プラネタリキャリア２５ｄから出力する。一方、プラネタリギヤ２５は、プラネタリキャリア２５ｄに入力されたトルク（駆動力）による回転を加速して（トルクを低減させて）サンギヤ２５ａから出力することにより、第２モータ・ジェネレータ２２をジェネレータとして機能させる。

【0038】

プラネタリギヤ２５を構成するプラネタリキャリア２５ｄは、プロペラシャフト６０（後輪車軸に相当、以下「後輪車軸６０」ということもある）と接続されている。プロペラシャフト６０の一方の端部には、一対のギヤ２８（ドライブギヤ２８ａ及びドリブンギヤ２８ｂ）が取り付けられている。より具体的には、ギヤ対（歯車列）２８を構成するドライブギヤ２８ａが、プロペラシャフト６０の端部に取り付けられている。

【0039】

ドライブギヤ２８ａと歯合するドリブンギヤ２８ｂ（又はそのギヤコーン）には第３スプライン３３が設けられている。すなわち、第３スプライン３３は、ギヤ対２８及びプラネタリギヤ２５を介して、第２モータ・ジェネレータ２２とトルク伝達可能に接続されている。また、第３スプライン３３は、ギヤ対２８を介して、プロペラシャフト６０とトルク伝達可能に接続されている。なお、プラネタリギヤ２５（サンギヤ２５ａ）は中空に形成されており、その中空部（内部空間）には、プロペラシャフト６０が回転可能に配設されている。

【0040】

フロントドライブシャフト４０は、前輪（駆動輪）と接続されるフロントデファレンシャル（以下「フロントデフ」という）４２との間でトルクを伝達する。フロントドライブシャフト４０には、一対のギヤ２６（ドライブギヤ２６ａ及びドリブンギヤ２６ｂ）が介装されている。すなわち、前輪は、フロントドライブシャフト４０及びギヤ対（歯車列）２６を介して第２スプライン３２とトルク伝達可能に接続されている。

【0041】

よって、フロントドライブシャフト４０に伝達されたトルクは、フロントデフ４２に伝達される。フロントデフ４２は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ４２からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪（図示省略）に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪（図示省略）に伝達される。

【0042】

プロペラシャフト６０は、後輪（駆動輪）と接続されるリヤデファレンシャル（以下「リヤデフ」という）６２との間でトルクを伝達する。プロペラシャフト６０には、後輪側に伝達されるトルクを調節するトランスファクラッチ６１が介装されている。トランスファクラッチ６１は、４輪の駆動状態（例えば前輪のスリップ状態等）や駆動トルクなどに応じて締結力（すなわち後輪へのトルク分配率）を制御する。よって、プロペラシャフト６０に伝達されたトルクは、トランスファクラッチ６１の締結力に応じて分配され、後輪側にも伝達される。なお、トランスファクラッチ６１としては、例えば、油圧式や電磁式のものを用いることができる。また、トランスファクラッチ６１は、後述するＨＥＶ－ＣＵ８０によって締結力（締結・解放）が制御される。

【0043】

プロペラシャフト６０に伝達され、トランスファクラッチ６１によって調節（分配）されたトルクは、リヤデフ６２に伝達される。リヤデフ６２には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフト（図示省略）が接続されている。リヤデフ６２からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪（図示省略）に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪（図示省略）に伝達される。

【0044】

上述したように、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３それぞれは、互いに相対回転可能な軸（回転軸２１ａ、フロントドライブシャフト４０）やドリブンギヤ２８ｂ（又はそのギヤコーン）の外周に形成された外スプラインである。第１スプライン３１（回転軸２１ａ）、第２スプライン３２（フロントドライブシャフト４０）、第３スプライン３３（ドリブンギヤ２８ｂ）は、同軸上に並べて配設されている。

【0045】

そして、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の外周上（外側）には、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３と嵌合可能に形成されたスプライン３７ａを有し、当該スプライン３７ａの位置に応じて、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の接続状態を切り替えるスリーブ３７が設けられている。すなわち、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３、及びスリーブ３７によりドグクラッチ３０が構成される。

【0046】

ここで、スリーブ３７は、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３に外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプライン３７ａが形成されている。すなわち、スリーブ３７は、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の外周上を、軸方向に摺動自在（移動可能）に設けられている。

【0047】

スリーブ３７は、アクチュエータ７５によって摺動される。アクチュエータ７５により、スリーブ３７が動かされて、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の接続状態（接続・切離し）が切替えられることと、トランスファクラッチ６１の締結・解放の組合せとにより、モード（走行モード）が、第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行モード）と、第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）と、第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）と、第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）と、第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）との間で切替えられる。

【0048】

アクチュエータ７５により、スリーブ３７が動かされて、第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行）のときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３が解放される。また、トランスファクラッチ６１が解放される。
第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行）のときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３が解放される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。
第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行）のときには、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続され、第１スプライン３１が解放される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。
第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行）のときには、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続され、第１スプライン３１が解放される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。
第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行）のときには、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３が接続される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。
なお、第１モード、第２モードと第３モード、第４モードとの間でモードを切替える際には、第５モードを経由する。第１モード、第２モード、第３モード、第４モード、第５モードの詳細については後述する。

【0049】

上述したスリーブ３７は、その外周に形成された環状溝に、軸方向の断面がコの字状に形成されたシフトフォーク３９が係合されており（把持されており）、シフトフォーク３９の移動に伴って軸方向に移動する。このシフトフォーク３９に上記アクチュエータ７５が連結されており、アクチュエータ７５によってシフトフォーク３９（すなわちスリーブ３７）が軸方向に動かされ、上述したようにモードが切替えられる。なお、アクチュエータ７５としては、例えば電動モータ（ステッピングモータなど）が好適に用いられる。アクチュエータ７５は、後述するＨＥＶ－ＣＵ８０によって駆動制御される。

【0050】

ここで、第２モータ・ジェネレータ２２からフロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０（前輪車軸／後輪車軸）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、エンジン１０からフロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。

【0051】

また、アクチュエータ７５に電力を供給する電源系は、２重系とされている。より具体的には、上記電源系は、第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２に電力を供給する数百Ｖ程度の高電圧バッテリ７０からＤＣ／ＤＣコンバータ７１を介して１２Ｖに降圧された電力を供給する第１電力供給経路７３と、高電圧バッテリ７０よりも出力端子電圧が低い（例えば１２Ｖ）低電圧バッテリ７２から電力を供給する第２電力供給経路７４とを有する２重系とされている。そして、第１電力供給経路７３及び第２電力供給経路７４のうちいずれか一方の電力供給経路（例えば第２電力供給経路７４）に異常（フェイル）が発生した場合（例えば断線などが生じた場合）に、他方の電力供給経路（例えば第１電力供給経路７３）から電力が供給されるように（すなわち、電力供給経路が切替えられるように）構成されている。

【0052】

車両の駆動力源であるエンジン１０、第２モータ・ジェネレータ２２、及び第１モータ・ジェネレータ２１は、ＨＥＶ－ＣＵ８０によって総合的に制御される。また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、アクチュエータ７５（スリーブ３７）の駆動、及び、トランスファクラッチ６１の締結・解放も制御する。

【0053】

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

【0054】

ＨＥＶ－ＣＵ８０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ９１、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ９２、車両の前後・左右の加速度を検出するＧセンサ（加速度センサ）９３、車輪の速度を検出する車速センサ９４、及び、フロントドライブシャフト４０の回転数を検出する回転数センサ９５、第１モータ・ジェネレータ２１の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９７、第２モータ・ジェネレータ２２の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９８、プロペラシャフト６０の回転数を検出する回転数センサ９９などを含む各種センサが接続されている。また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、エンジン１０を制御するＥＣＵ８１や、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミック・コントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）８５等と相互に通信可能に接続されている。ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８１やＶＤＣＵ８５から、例えば、エンジン回転数や、ブレーキ操作量、ステアリングホイールの操舵角等の各種情報を受信する。

【0055】

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１０、第２モータ・ジェネレータ２２、及び第１モータ・ジェネレータ２１の駆動を総合的に制御するとともに、アクチュエータ７５（スリーブ３７）及びトランスファクラッチ６１を駆動して、モードを、上述した第１モード～第５モードの間で切替える。ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、アクセルペダル開度（運転者の要求駆動力）、車両の運転状態（例えば車速や操舵角など）、高電圧バッテリ７０の充電状態（ＳＯＣ）、及びエンジン１０のＢＳＦＣなどに基づいて、エンジン１０の要求出力、及び第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１のトルク指令値を求めて出力するとともに、アクチュエータ７５の駆動指令値（制御目標値）やトランスファクラッチ６１の締結力（締結・解放）を制御する制御信号（例えばデューティ信号）を出力する。

【0056】

ＥＣＵ８１は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。また、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）８２は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１を駆動する。ここで、インバータ８２ａは、高電圧バッテリ７０の直流電力を三相交流の電力に変換して第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１に供給する。一方、インバータ８２ａは、回生時などに、第２モータ・ジェネレータ２２及び／又は第１モータ・ジェネレータ２１で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高電圧バッテリ７０を充電する。

【0057】

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、アクチュエータ７５（スリーブ３７）を駆動するとともに、トランスファクラッチ６１を駆動して、モードを、第１モード、第２モード、第３モード、第４モード、第５モードの間で切替えるために、モード切替制御部（以下、単に「切替制御部」という）８０ａを機能的に有している。ＨＥＶ－ＣＵ８０では、ＲＯＭなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、切替制御部８０ａの機能が実現される。切替制御部８０ａは、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。

【0058】

切替制御部８０ａは、主として要求駆動力や車速など（車両の走行状態）に基づいて、モードの切替え制御を行う。より具体的には、切替制御部８０ａは、例えば、発進時には、第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行）、第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行）を選択し、低・中速走行時には、第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行）、第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行）、又は第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行）を選択する。なお、第３モード、第４モード、第２モードの選択は、例えば、要求駆動力やＳＯＣ、操舵角などに基づいて行われる。また、切替制御部８０ａは、高負荷走行時（急加速時）などでは、第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行）、又は第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行）を選択する。さらに、切替制御部８０ａは、高速走行時などでは、第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行）を選択する。

【0059】

第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行モード）を選択するときに、切替制御部８０ａは、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３を解放するとともに、トランスファクラッチ６１を解放する。また、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１を稼働（駆動）する一方、第２モータ・ジェネレータ２２を停止する。
第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）を選択するときに、切替制御部８０ａは、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、第３スプライン３３を解放するとともに、トランスファクラッチ６１を締結する。また、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１を稼働（駆動／回生）するとともに、第２モータ・ジェネレータ２２を稼働（駆動／回生）する。
第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）を選択するときに、切替制御部８０ａは、第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続し、第１スプライン３１を解放するとともに、トランスファクラッチ６１を締結する。また、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１を停止する一方、第２モータ・ジェネレータ２２を稼働（駆動）する。
第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）を選択するときに、切替制御部８０ａは、第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続し、第１スプライン３１を解放するとともに、トランスファクラッチ６１を締結する。また、エンジン１０で第１モータ・ジェネレータ２１を駆動して発電し、その電力によって第２モータ・ジェネレータ２２を駆動する。
第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）を選択するときに、切替制御部８０ａは、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３を接続するとともに、トランスファクラッチ６１を締結する。また、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２を稼働（駆動）する。

【0060】

上述したように構成されることにより、
第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行モード）では、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１によりフロントドライブシャフト４０が駆動される。
第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）では、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１によりフロントドライブシャフト４０が駆動されるとともに、第２モータ・ジェネレータ２２によりプロペラシャフト６０が駆動される。
第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）では、第２モータ・ジェネレータ２２によりフロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０が駆動される。
第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）では、エンジン１０で第１モータ・ジェネレータ２１が駆動されて発電が行われ、その電力を用いて第２モータ・ジェネレータ２２が駆動されてフロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０が駆動される。
第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）では、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２によりフロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０が駆動される。

【0061】

このように、ハイブリッド車両のパワーユニット１は、ＡＷＤでのＥＶ走行機能、ＳＨＥＶ走行機能、ＰＨＥＶ走行機能を発揮する。また、ＡＷＤが不要な場合には、ＦＦ走行（前輪走行）でのＰＨＥＶ走行も可能とされている。

【0062】

また、切替制御部８０ａは、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータ２２の回転数を、スリーブ３７と第３スプライン３３とを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータ７５を駆動して、１スプライン３１、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続されるようにスリーブ３７を動かす。同様に、切替制御部８０ａは、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数を、スリーブ３７と第１スプライン３１とを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータ７５を駆動して、第２スプライン３２、第３スプライン３３と第１スプライン３１とが接続されるようにスリーブ３７を動かす。

【0063】

さらに、切替制御部８０ａは、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替える際に、第１モータ・ジェネレータ２１の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行うことが好ましい。同様に、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータ２２の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御を行うことが好ましい。

【0064】

なお、切替制御部８０ａは、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替える際に、プロペラシャフト６０の回転数変動が所定回転数以上であるときには、プロペラシャフト６０の回転数変動を抑制するように第２モータ・ジェネレータ２２を制御することが好ましい。

【0065】

ここで、第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ３０、トランスファクラッチ６１を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図２に示す。同様に、第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ３０、トランスファクラッチ６１を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図３に示す。また、第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ３０、トランスファクラッチ６１を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図４に示す。さらに、第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ３０、トランスファクラッチ６１を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図５に示し、第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）における、ドグクラッチ３０、トランスファクラッチ６１を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図６に示す。

【0066】

図２に太線で示されるように、第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行モード）では、スリーブ３７が（中央の位置から）図面左側方向に摺動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３が解放される。また、トランスファクラッチ６１が解放される。すなわち、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１が、フロントドライブシャフト４０と接続されるとともに、第２モータ・ジェネレータ２２及びプロペラシャフト６０と切離される。そして、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１が稼働（駆動）されてフロントドライブシャフト４０が駆動される一方、第２モータ・ジェネレータ２２の稼働が停止される。よって、この第１モードでは、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１とによって前輪が駆動される、ＦＦ（前輪駆動）のＰＨＥＶ走行が行われる。

【0067】

なお、例えば高速走行時などでは、第１モータ・ジェネレータ２１の駆動を停止して、エンジン１０のみによる走行を行うこともできる。なお、このモードの場合、第２モータ・ジェネレータ２２が切離されるため、第２モータ・ジェネレータ２２のゼロトルク制御に伴う電気ロスや連れ回りによるフリクションロスが低減される。また、その際に、油圧クラッチを用いることなく第２モータ・ジェネレータ２２が切離されるため、クラッチの引きずりロスが発生しない。

【0068】

第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）では、図３に太線で示されるように、スリーブ３７が（中央の位置から）図面左側方向に摺動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３が解放される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。すなわち、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１が、フロントドライブシャフト４０と接続されるとともに、第２モータ・ジェネレータ２２及びプロペラシャフト６０と切離される。一方、第２モータ・ジェネレータ２２は、プロペラシャフト６０と接続されている。そして、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２が稼働される。よって、この第２モードでは、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１によって前輪が駆動されるとともに、第２モータ・ジェネレータ２２によって後輪が駆動される、ＡＷＤ（前後独立）のＰＨＥＶ走行が行われる。

【0069】

なお、このモードの場合、前輪の回生エネルギは第１モータ・ジェネレータ２１で回生し、後輪の回生エネルギは第２モータ・ジェネレータ２２で回生することができる。よって、トランスファクラッチ６１の差回転を発生させることなく、回生することができる。また、このモードでは、前後独立とされているのでタイトコーナブレーキング現象が発生しない。そのため、タイトコーナブレーキング現象による振動発生や操縦性における失速感、抵抗感の発生を解消することができる。また、従来のトランスファクラッチ制御では旋回時のタイトコーナブレーキング現象を抑制するために、舵角が大きい場合は後輪側（リヤ側）への駆動力配分を下げているため、リヤ挙動が不安定になる傾向があるが、このモードでは、後輪側への駆動力配分を下げる必要がないため、旋回時の挙動安定性（旋回性能）が向上する。さらに、このモードでは、前後独立で制御することにより、前後輪の回転差が解消され、内部循環トルクの発生が防止される。なお、第２モードでは、エンジン出力の一部を用いて第１モータ・ジェネレータ２１で発電しつつ、エンジン出力の残りと第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とにより車両を駆動することもできる。

【0070】

第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）では、図４に太線で示されるように、スリーブ３７が（中央の位置から）図面右側方向に摺動され、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続され、第１スプライン３１が解放される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。すなわち、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１が、フロントドライブシャフト４０から切離されるとともに、第２モータ・ジェネレータ２２が、プロペラシャフト６０及びフロントドライブシャフト４０と接続される。そして、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１の稼働が停止され、第２モータ・ジェネレータ２２が稼働（駆動）される。よって、この第３モードでは、第２モータ・ジェネレータ２２によって前輪及び後輪が駆動される、ＡＷＤのＥＶ走行が行われる。

【0071】

第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）では、図５に太線で示されるように、スリーブ３７が（中央の位置から）図面右側方向に摺動され、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続され、第１スプライン３１が解放される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。すなわち、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１が、フロントドライブシャフト４０から切離されるとともに、第２モータ・ジェネレータ２２が、プロペラシャフト６０及びフロントドライブシャフト４０と接続される。そして、エンジン１０及び第２モータ・ジェネレータ２２が稼働（駆動）される。よって、この第４モードでは、エンジン１０の出力で第１モータ・ジェネレータ２１が駆動されて発電が行われ、そこで生じた電力が第２モータ・ジェネレータ２２に供給される。そして、第２モータ・ジェネレータ２２によって前輪及び後輪が駆動される、ＡＷＤのＳＨＥＶ走行が行われる。

【0072】

第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）では、図６に太線で示されるように、スリーブ３７が中央の位置に摺動され、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３が接続される。また、トランスファクラッチ６１が締結される。すなわち、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２が、フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０と接続される。そして、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２が稼働（駆動）される。よって、この第５モードでは、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２によって前輪及び後輪が駆動される、ＡＷＤのＰＨＥＶ走行が行われる。なお、このモードの場合、油圧クラッチを用いることなく３つの要素を締結しているため、油圧によるロスが発生しない。また、この場合、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２をすべて用いて車両を駆動できるため、力強い走行ができる。なお、エンジン出力の一部を用いて第１モータ・ジェネレータ２１で発電しつつ、エンジン出力の残りと第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とにより車両を駆動してもよい。

【0073】

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、車両の走行状態に基づいて、
第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、第３スプライン３３が解放され、トランスファクラッチ６１が解放されるとともに、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１が稼働されて前輪車軸４０が駆動される一方、第２モータ・ジェネレータ２２が停止される第１モード（ＦＦ ＰＨＥＶ走行モード）と、
第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続され、第３スプライン３１が解放され、トランスファクラッチ６１が締結されるとともに、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１が稼働されて前輪車軸４０が駆動され、第２モータ・ジェネレータ２２が稼働されて後輪車軸６０が駆動される第２モード（ＡＷＤ（前後独立） ＰＨＥＶ走行モード）と、
第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続され、第１スプライン３１が解放され、トランスファクラッチ６１が締結されるとともに、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１が停止され、第２モータ・ジェネレータ２２が稼働されて前輪車軸４０及び後輪車軸６０が駆動される第３モード（ＡＷＤ ＥＶ走行モード）と、
第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続され、第１スプライン３１が解放され、トランスファクラッチ６１が締結されるとともに、エンジン１０の出力で第１モータ・ジェネレータ２１が駆動されて発電され、その電力によって第２モータ・ジェネレータ２２が駆動されて前輪車軸４０及び後輪車軸６０が駆動される第４モード（ＡＷＤ ＳＨＥＶ走行モード）と、
第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３が接続され、トランスファクラッチ６１が締結されるとともに、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、第２モータ・ジェネレータ２２が稼働されて前輪車軸４０及び後輪車軸６０が駆動される第５モード（ＡＷＤ ＰＨＥＶ走行モード）と、が切替えられる。

【0074】

そのため、ＡＷＤでのＥＶ走行（第３モード）、ＳＨＥＶ走行（第４モード）、ＰＨＥＶ走行（第２、第５モード）が可能となる。また、第２モータ・ジェネレータ２２による駆動力が不要な場合に、第１モード又は第２モードに切替えて、前輪車軸４０と後輪車軸６０とを切離すこと、すなわち第２モータ・ジェネレータ２２を切離すことにより、第２モータ・ジェネレータ２２に起因するロスを低減することができる。さらに、第２モードに切替えることにより前輪車軸４０と後輪車軸６０とが切離されるため、ＡＷＤでのタイトコーナブレーキング現象、及び、内部循環トルクによるロスを解消することができる。さらに、この構成によれば、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３、及びスリーブ３７を有して構成されるドグクラッチ３０の締結／解放とトランスファクラッチ６１の締結／解放の組み合わせによって上記５つのモードを切替えて実現すことができる。なお、ＡＷＤ車であればトランスファクラッチを元々備えている。その結果、シンプルかつ低コストに、ＡＷＤでのＳＨＥＶ走行モード、ＰＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることができ、第２モータ・ジェネレータ２２を車両の駆動に利用しないときに、当該第２モータ・ジェネレータ２２に起因するロスを低減することができ、かつ、ＡＷＤに起因するタイトコーナブレーキング現象や内部循環トルクによるロスを解消することが可能となる。

【0075】

本実施形態によれば、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替えられる際に、第２モータ・ジェネレータ２２の回転数が、スリーブ３７と第３スプライン３３とを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータ７５が駆動されて、１スプライン３１、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続されるようにスリーブ３７が動かされる。すなわち、第１，第２スプライン３１，３２（前輪車軸４０）と第３スプライン３３（後輪車軸６０）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第１，第２スプライン３１，３２と第３スプライン３３とが接続される。同様に、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替えられる際に、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数が、スリーブ３７と第１スプライン３１とを嵌合可能な回転数に調節され、その後、アクチュエータ７５が駆動されて、第２スプライン３２、第３スプライン３３と第１スプライン３１とが接続されるようにスリーブ３７が動かされる。すなわち、第２，第３スプライン３２，３３（前輪車軸４０、後輪車軸６０）と第１スプライン３１（エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第２，第３スプライン３２，３３と第１スプライン３１とが接続される。よって、ショックを抑制しつつよりスムーズにモードを切替えることが可能となる。

【0076】

本実施形態によれば、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替えられる際に、第１モータ・ジェネレータ２１の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われ、第３モード、第４モードから、第５モード又は第５モードを介して第１モード、第２モードに切替える際に、第２モータ・ジェネレータ２２の出力トルクがゼロとなるようにゼロトルク制御が行われる。その結果、モードが切替えられる際に、スリーブ３７が抜かれる側のスプラインに付与される駆動トルクが低減されるため、モードの切替えをよりスムーズに行うことが可能となる。

【0077】

本実施形態によれば、第１モード、第２モードから、第５モード又は第５モードを介して第３モード、第４モードに切替えられる際に、後輪車軸６０の回転数変動が所定回転数以上であるときには、後輪車軸６０の回転数変動を抑制するように第２モータ・ジェネレータ２２が制御される。そのため、モードが切替えられる際に、ドグクラッチを構成する各要素が異なった回転数で接触・嵌合されることを防止することが可能となる。

【0078】

本実施形態によれば、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３及びスリーブ３７が同軸上に配設されており、スリーブ３７が、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、スリーブ３７に形成されたスプライン３７ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３とによりドグクラッチ３０が構成され、スリーブ３７を軸方向に動かすことにより、ドグクラッチ３０の締結・解放状態（すなわち、スリーブ３７形成されたスプライン３７ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３との嵌合状態）を切替えることが可能となる。

【0079】

本実施形態によれば、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３それぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、スリーブ３７が、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３に外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプライン３７ａが形成されている。そのため、円筒状のスリーブ３７に形成された内スプライン３７ａと、外スプラインからなる第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３とによって（すなわち比較的シンプル構成によって）ドグクラッチ３０を構成することができる。

【0080】

本実施形態によれば、第２モータ・ジェネレータ２２から前輪車軸４０／後輪車軸６０（駆動輪）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジン１９から前輪車軸４０／後輪車軸６０（駆動輪）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン１０及び第２モータ・ジェネレータ２２それぞれを効率よく運転することができる。

【0081】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、複数のギヤやシャフトから構成される駆動系の構成は、上記実施形態には限られない。例えば、プラネタリギヤ２５に代えて、ヘリカルギヤなどを用いることもできる。

【0082】

上記実施形態では、スリーブ３７を動かすアクチュエータ７５として電動式のアクチュエータを用いたが、電動式のものに代えて、例えば油圧式のアクチュエータを用いてもよい。また、アクチュエータ７５（スリーブ３７）の駆動制御を、ＨＥＶ－ＣＵ８０ではなく、他のＥＣＵで行う構成としてもよい。

【0083】

また、第１スプライン３１と第２スプライン３２との間に、第１スプライン３１とスリーブ３７との回転を同期させるシンクロ機構を設けてもよい。同様に、第３スプライン３３と第２スプライン３２との間に、第３スプライン３３とスリーブ３７との回転を同期させるシンクロ機構を設けてもよい。

【符号の説明】

【0084】

１ ハイブリッド車両のパワーユニット
１０ エンジン
２１ 第１モータ・ジェネレータ
２２ 第２モータ・ジェネレータ
３０ ドグクラッチ
３１ 第１スプライン
３２ 第２スプライン
３３ 第３スプライン
３７ スリーブ
３７ａ スプライン
３９ シフトフォーク
４０ フロントドライブシャフト（前輪車軸）
６０ プロペラシャフト（後輪車軸）
６１ トランスファクラッチ
７０ 高電圧バッテリ
７１ ＤＣ－ＤＣコンバータ
７２ 低電圧バッテリ
７５ アクチュエータ
８０ ＨＥＶ－ＣＵ
８０ａ 切替制御部
８１ ＥＣＵ
８２ ＰＣＵ
８５ ＶＤＣＵ
９１ アクセルペダルセンサ
９２ スロットル開度センサ
９３ Ｇセンサ（加速度センサ）
９４ 車速センサ（車輪速センサ）
９５，９９ 回転数センサ
１００ ＣＡＮ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】