特許 7025164 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】2022-02-15

(45)【発行日】2022-02-24

(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 10/10 20120101AFI20220216BHJP

   B60K 6/52 20071001ALI20220216BHJP

   B60K 6/36 20071001ALI20220216BHJP

   B60K 6/383 20071001ALI20220216BHJP

   B60K 6/38 20071001ALI20220216BHJP

   B60W 10/02 20060101ALI20220216BHJP

   B60W 20/40 20160101ALI20220216BHJP

   B60W 20/20 20160101ALI20220216BHJP

   B60W 20/13 20160101ALI20220216BHJP

   B60K 6/442 20071001ALI20220216BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20220216BHJP

   B60K 17/02 20060101ALI20220216BHJP

   B60K 17/04 20060101ALI20220216BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20220216BHJP

【ＦＩ】

B60W10/10 900

B60K6/52 ZHV

B60K6/36

B60K6/383

B60K6/38

B60W10/02 900

B60W20/40

B60W20/20

B60W20/13

B60K6/442

B60W10/08 900

B60K17/02 F

B60K17/04 G

B60L50/16

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2017184945

(22)【出願日】2017-09-26

(65)【公開番号】P2019059324

(43)【公開日】2019-04-18

【審査請求日】2020-08-17

(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２０１６－０８８３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５６８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５６９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５９７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１００４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０７４２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１１７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５４９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１２０５８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１８０６８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／００－２０／５０

Ｂ６０Ｋ ６／２０－ ６／５４７

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とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、
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２スプラインと、
前記第２モータ・ジェネレータの回転軸、及び、駆動輪との間でトルクを伝達する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り替えるスリーブと、
前記スリーブを摺動させるアクチュエータと、
シリーズＨＥＶ走行モード時に前記第１スプラインと前記第２スプラインとを接続し、パラレルＨＥＶ走行モード時に前記第１スプライン、前記第２スプライン、及び前記第３スプラインを接続し、ＥＶ走行モード時に前記第２スプラインと前記第３スプラインとを接続するように、前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータに電力を供給する高電圧バッテリの充電量を検知するＳＯＣ検知手段と、を備え、
前記制御手段は、車両が停止する直前に、前記高電圧バッテリの充電量が所定のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、前記高電圧バッテリの充電量が前記所定のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするように前記アクチュエータを制御し、
かつ、前記制御手段は、シリーズＨＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに切替える場合に、前記車軸の回転数変化が所定回転数以上であるときには、前記車軸の回転数変化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、アクセルペダルの踏込みが解除されており、かつ、車速が所定速度以下、及び／又は、エンジン回転数が所定回転数以下の場合に、車両が停止直前であると判断する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】

走行路の状況を検知する走行路状況検知手段と、
車両に搭載されている電装品の稼働状態を検出する稼働状態検出手段と、
前記走行路の状況、及び／又は、前記電装品の稼働状態に応じて、前記所定のしきい値を補正する補正手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、車両が停止する直前に、前記高電圧バッテリの充電量が補正後のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、前記高電圧バッテリの充電量が前記補正後のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするように前記アクチュエータを制御する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１～３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スプラインそれぞれは、互いに相対回転可能な軸の外周に形成された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１～４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２モータ・ジェネレータから前記駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、前記第１スプライン、前記スリーブ、前記第３スプラインを介して、前記エンジンから前記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】

前記駆動輪と前記第３スプラインとの間に配設され、前記前記第３スプラインからのトルクを前記駆動輪に伝達し、かつ、前記駆動輪からのトルクを前記第３スプラインには伝達しないワンウェイ・クラッチをさらに備え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。

【請求項8】

前記制御手段は、ＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してシリーズＨＥＶ走行モードに切替える場合、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まで低下させた後、前記アクチュエータを駆動して、第１スプラインと第２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７に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

【請求項9】

前記第１スプラインと前記第２スプラインとの間に、前記第１スプラインと前記スリーブの回転を同期させるシンクロ機構が設けられていることを特徴とする請求項１～８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10】

前記制御手段は、シリーズＨＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに切替える際に、前記エンジンの回転数を、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た後、前記アクチュエータを駆動して、前記第１スプライン及び前記第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すことを特徴とする請求項１～９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やパラレルＨＥＶ、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】

ここで、特許文献１には、エンジンと２個のモータ及びジェネレータとを備え、エンジン（ジェネレータ）で発電した電力でモータを駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行機能、エンジンとモータと双方を用いて車両を駆動するパラレルＨＥＶ走行機能、エンジンを停止してモータのみで走行するＥＶ走行機能を有するハイブリッド車両が開示されている。

【0004】

より詳細には、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジン及びモータ（電動機）の動力を個別に駆動輪側の出力軸に伝達するとともに、エンジンの動力をジェネレータ（発電機）にも伝達するトランスアクスルを備えている。このトランスアクスルには、エンジンから駆動輪への動力伝達に係る第一経路と、モータから駆動輪への動力伝達に係る第二経路と、エンジンからジェネレータへの動力伝達に係る第三経路とが設けられている。駆動輪には、トランスアクスルを介してエンジン及びモータが並列に接続される。また、エンジンには、トランスアクスルを介してジェネレータ及び駆動輪が並列に接続される。

【0005】

上述した第一経路の中途には、その動力伝達を断接する油圧クラッチが介装されている。油圧クラッチは、車両の走行速度が所定車速以上であるとき（高速走行時）に接続される。なお、エンジンはクラッチの係合時に駆動され、その駆動力が第一経路を介して駆動輪に伝達される。一方、車両の走行速度が所定車速未満のとき（中・低速走行時）にはクラッチが切断され、エンジンが切り離される。

【0006】

モータは、エンジンの駆動力をアシストする機能（パラレルＨＥＶ走行機能）と電力走行機能（ＥＶ走行機能）とを兼ね備えている。車両の発進時やクラッチが切断されている低速走行時には、モータの駆動力のみで車両が走行する（ＥＶ走行）。また、車両の走行速度が所定車速以上（高速走行時）になると、走行状態に応じてモータの駆動力がエンジンの駆動力に加算される（パラレルＨＥＶ走行）。なお、上述したように、第三経路は、エンジンのクランクシャフトとジェネレータの回転軸との間を繋ぐ動力伝達経路であり、エンジン始動時の動力及びエンジンによる発電時（シリーズＨＥＶ）の動力伝達を担う。

【0007】

このように、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジンの機関出力を利用してジェネレータに発電させつつモータを駆動力源として走行するシリーズＨＥＶ走行機能、エンジンおよびモータの両者を駆動力源として走行するパラレルＨＥＶ走行機能、及び、エンジンを停止させた状態でモータを駆動力源として走行するＥＶ走行機能を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１３－１８０６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、上述した構成のハイブリッド車両では、中・低速走行時に、油圧クラッチを解放しエンジンを切離してモータで走行する際（シリーズＨＥＶ走行時又はＥＶ走行時）に油圧クラッチの引きずり損失が発生する。

【0010】

ここで、例えば、油圧クラッチに代えて（油圧を用いることなく）機械的に各要素を断続するクラッチを用いた場合、上述した引きずり損失を解消することができる。しかし、このようなクラッチを用いた場合には、クラッチを切替える（締結する）際に各要素の回転数を同期させる必要がある。また、停車時（すなわち、クラッチの各要素の回転が停止しているとき）には、各要素の位相がずれているとクラッチを切替える（締結する）ことができない（すなわち、走行モードを切替えることができない）。そのため、車両が停止したときの走行モードによっては、次の発進に適した走行モードとならないことが起こり得る。

【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、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、及びＥＶ走行モードを有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、停車後の発進時に最適な走行モードで発進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、エンジンの出力軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、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２スプラインと、第２モータ・ジェネレータの回転軸、及び、駆動輪との間でトルクを伝達する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り替えるスリーブと、スリーブを摺動させるアクチュエータと、シリーズＨＥＶ走行モード時に第１スプラインと第２スプラインとを接続し、パラレルＨＥＶ走行モード時に第１スプライン、第２スプライン、及び第３スプラインを接続し、ＥＶ走行モード時に第２スプラインと第３スプラインとを接続するように、アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、第１モータ・ジェネレータ及び第２モータ・ジェネレータに電力を供給する高電圧バッテリの充電量を検知するＳＯＣ検知手段とを備え、制御手段が、車両が停止する直前に、高電圧バッテリの充電量が所定のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、高電圧バッテリの充電量が所定のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするようにアクチュエータ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、エンジンの出力軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、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２スプラインと、第２モータ・ジェネレータの回転軸及び駆動輪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り替えるスリーブとを備え、シリーズＨＥＶ走行モード時に第１スプラインと第２スプラインとが接続され、パラレルＨＥＶ走行モード時に第１スプライン、第２スプライン、及び第３スプラインが接続され、ＥＶ走行モード時に第２スプラインと第３スプラインとが接続されるようにクチュエータが制御されてスリーブが動かされる。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、当該ドグクラッチの締結・解放状態（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スプラインとの嵌合状態）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードが切替えられる。そのため、エンジンを切離して（第１スプラインを切離して）走行するＥＶ走行時に、例えば油圧クラッチのような引きずり損失が生じない。

【0014】

また、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、車両が停止する直前に、高電圧バッテリの充電量が所定のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、高電圧バッテリの充電量が上記所定のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするようにアクチュエータが制御される。そのため、高電圧バッテリの充電量／充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が高い場合には、ＥＶ走行モードとされ、２つのモータ・ジェネレータによって力強い発進が可能となり、高電圧バッテリの充電量（ＳＯＣ）が低い場合には、シリーズＨＥＶ走行モードとされ、第１モータ・ジェネレータで発電しつつ第２モータ・ジェネレータで発進することが可能となる。すなわち、停車直前に、高電圧バッテリの充電量（ＳＯＣ）に応じて、次の発進に適した走行モードとされるため、停車後の発進時に、発進に適した走行モードで発進することができる。その結果、エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、停車後の発進時に最適な走行モードで発進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、アクセルペダルの踏込みが解除されており、かつ、車速が所定速度以下、及び／又は、エンジン回転数が所定回転数以下の場合に、車両が停止直前であると判断することが好ましい。

【0016】

この場合、アクセルペダルの踏込みが解除されており、かつ、車速が所定速度以下、及び／又は、エンジン回転数が所定回転数以下の場合に、車両が停止直前であると判断される。そのため、車両が停止直前であるか否かを的確に判断す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は、走行路の状況を検知する走行路状況検知手段と、車両に搭載されている電装品の稼働状態を検出する稼働状態検出手段と、走行路の状況、及び／又は、電装品の稼働状態に応じて、上記所定しきい値を補正する補正手段とをさらに備え、制御手段が、車両が停止する直前に、高電圧バッテリの充電量が補正後のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、高電圧バッテリの充電量が補正後のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするようにアクチュエータを制御することが好ましい。

【0018】

この場合、走行路の状況、及び／又は、電装品の稼働状態に応じて、上記しきい値が補正される。そして、車両が停止する直前に、高電圧バッテリの充電量が補正後のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、高電圧バッテリの充電量が前記補正後のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするようにアクチュエータが制御される。すなわち、高電圧バッテリの充電量（ＳＯＣ）に影響を与え得るパラメータである走行路の状況、及び／又は、電装品の稼働状態によってしきい値が補正され、補正後のしきい値に応じて停車後の発進時の走行モードが選択される。そのため、走行路の状況、及び／又は、電装品の稼働状態を考慮して（すなわち、高電圧バッテリの充電量（ＳＯＣ）の将来的な変化をも考慮して）、より適した発進時の走行モードを選択することが可能となる。

【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、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。

【0020】

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、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）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることが可能となる。

【0021】

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軸の外周に形成された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。

【0022】

特に、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軸の外周に形成された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）３要素を断続可能なドグクラッチを構成することができる。

【0023】

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・ジェネレータから駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、第１スプライン、スリーブ、第３スプラインを介して、エンジンから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ことが好ましい。

【0024】

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。

【0025】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、駆動輪と第３スプラインとの間に配設され、第３スプラインからのトルクを駆動輪に伝達し、かつ、駆動輪からのトルクを第３スプラインには伝達しないワンウェイ・クラッチをさらに備えることが好ましい。

【0026】

この場合、駆動輪と第３スプラインとの間にワンウェイ・クラッチが配設され、第３スプラインからのトルクが駆動輪に伝達される一方、駆動輪からのトルクは第３スプラインには伝達されることなく遮断される。そのため、第３スプラインと第２スプラインとが接続された状態（ＥＶ走行モード）であっても、駆動輪から入力されるトルクによって第１モータ・ジェネレータが強制的に回されることがない。よって、第１モータ・ジェネレータの回転数を任意に調節（制御）することができる。すなわち、エンジン（第１スプライン）の回転数と第１モータ・ジェネレータ（第２スプライン）の回転数とを合わせることができる。その結果、スリーブを動かして第１スプラインと第２スプラインとを接続することにより、ＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードに（又はパラレルＨＥＶ走行モードを経由してシリーズＨＥＶ走行モードに）切替えることが可能となる。なお、第２モータ・ジェネレータには駆動輪からのトルクが伝達されるため、回生動作は第２モータ・ジェネレータによって行うことができる。

【0027】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、ＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してシリーズＨＥＶ走行モードに切替える場合、制御手段が、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まで低下させた後、アクチュエータを駆動して、第１スプラインと第２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。

【0028】

この場合、ＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してシリーズＨＥＶ走行モードに切替える場合、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まで低下された後、アクチュエータが駆動されて、第１スプラインと第２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スプライン（エンジン）と第２スプライン及びスリーブ（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１スプラインと第２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。よって、ショックを抑制しつつ走行モードを切替えることができる。

【0029】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、１スプラインと第２スプラインとの間に、第１スプラインとスリーブの回転を同期させるシンクロ機構が設けられていることが好ましい。

【0030】

この場合、第１スプラインと第２スプラインとの間に、第１スプラインとスリーブの回転を同期させるシンクロ機構が設けられているため、スリーブを第１スプラインと嵌合させるときに、スリーブと第１スプラインの回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズにスリーブと第１スプラインとを接続することができる。

【0031】

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、シリーズＨＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに切替える場合に、車軸の回転数変化が所定回転数以上であるときには、制御手段が、車軸の回転数変化を抑制するように第２モータ・ジェネレータを制御することが好ましい。

【0032】

この場合、シリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに走行モードが切替えられるときに、車軸の回転数変化が所定回転数以上である場合には、車軸の回転数変化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、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。

【0033】

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、シリーズＨＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに切替える際に、制御手段が、エンジンの回転数を、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た後、アクチュエータを駆動して、第１スプライン及び第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すことが好ましい。

【0034】

この場合、シリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに走行モードが切替えられる際に、エンジンの回転数が、スリーブ（第１スプライン及び第２スプライン）と第３スプラインとを嵌合可能な回転数に調節された後、アクチュエータが駆動されて、第１スプライン及び第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３スプライン（車軸）とスリーブ（第１スプライン及び第２スプライン（エンジン及び第１モータ・ジェネレータ））との回転数合わせが行われた後、第１スプライン及び第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。よって、ショックを抑制しつつ走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードに切替えることが可能となる。

【発明の効果】

【0035】

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、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、及びＥＶ走行モードを有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、停車後の発進時に最適な走行モードで発進することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】実施形態に係る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】シリーズＨＥＶ走行モードにおけるドグ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】パラレルＨＥＶ走行モードにおけるドグ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】ＥＶ走行モードにおけるドグ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】実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニットによる発進時走行モード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0037】

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。

【0038】

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、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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

エンジン１０のクランクシャフト１０ａ（特許請求の範囲に記載の出力軸に相当）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、その端部の外周面に第１スプライン３１が形成されている。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及び出力軸１２を介して第１スプライン３１とトルク伝達可能に接続されている。

【0042】

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。

【0043】

第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸（入出力軸）２１ａ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、出力軸２４に接続されている。出力軸２４には、その端部の外周面に第２スプライン３２が形成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸２１ａは、ギヤ２３及び出力軸２４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。

【0044】

第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸（入出力軸）２２ａは、一対のギヤ２５（ドライブギヤ２５ａ及びドリブンギヤ２５ｂ）を介して、フロントドライブシャフト４０（前輪出力軸）に接続されている。フロントドライブシャフト４０は、一対のギヤ２６（ドライブギヤ２６ａ及びドリブンギヤ２６ｂ）を介して、中空に形成された出力軸２７が接続されている。出力軸２７には、その端部の外周面に第３スプライン３３が形成されている。なお、出力軸２７の中空部（内部空間）には、上述した出力軸２４が回転可能に配設されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸２２ａは、ギヤ２５、フロントドライブシャフト４０、ギヤ２６、及び出力軸２７を介して第３スプライン３３とトルク伝達可能に接続されている。

【0045】

ここで、ギヤ２６を構成するドライブギヤ２６ａ（すなわち、駆動輪と第３スプライン３３との間）には、第３スプライン３３からのトルクを駆動輪に伝達する一方、駆動輪からのトルクを第３スプライン３３（すなわちエンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１側）には伝達することなく遮断するワンウェイ・クラッチ５０が配設されている。そのため、第３スプライン３３と第２スプライン３２とが接続された状態（ＥＶ走行モード）であっても、駆動輪から入力されるトルクは第１モータ・ジェネレータ２１側に伝達されない。なお、駆動輪からのトルクは、第２モータ・ジェネレータ２２には伝達可能とされているため、例えば減速時などでは、第２モータ・ジェネレータ２２により回生する（回生電力を取る）ことができる。

【0046】

フロントドライブシャフト４０は、前輪（特許請求の範囲に記載の駆動輪に相当）と接続されるフロントデファレンシャル（フロントデフ）４２との間でトルクを伝達する。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るとともに、フロントドライブシャフト４０、ギヤ２６、及び出力軸２７を介して第３スプライン３３とトルク伝達可能に接続されている。

【0047】

よって、フロントドライブシャフト４０に伝達された第２モータ・ジェネレータ２２などのトルクは、フロントデファレンシャル（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。

【0048】

また、フロントドライブシャフト４０には、一対のギヤ２８（ドライブギヤ２８ａ及びドリブンギヤ２８ｂ）を介して、プロペラシャフト（後輪出力軸）６０が接続されている。プロペラシャフト６０は、後輪（駆動輪に相当）と接続されるリヤデファレンシャル（リヤデフ）６２との間でトルクを伝達する。

【0049】

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に伝達された第２モータ・ジェネレータ２２などのトルクは、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。

【0050】

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、リヤデファレンシャル（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。

【0051】

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（出力軸１２、出力軸２４、出力軸２７）の外周面に形成された外スプラインである。第１スプライン３１（出力軸１２）、第２スプライン３２（出力軸２４）、第３スプライン３３（出力軸２７）は、同軸上に並べて配設されている。

【0052】

また、第１スプライン３１と第２スプライン３２との間には、第１スプライン３１とスリーブ３４との回転を同期させるシンクロ機構３７が設けられている。なお、第２スプライン３２と第３スプライン３３との間に、第３スプライン３３とスリーブ３４との回転を同期させるシンクロ機構を設けてもよい。

【0053】

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３４ａを有し、当該スプライン３４ａ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３４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３４によりドグクラッチ３０が構成される。

【0054】

ここで、スリーブ３４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３４ａが形成されている。すなわち、スリーブ３４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。

【0055】

スリーブ３４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は、スリーブ３４を動かして、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の接続状態を切り替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モードと、パラレルＨＥＶ走行モードと、ＥＶ走行モードとを切替える。アクチュエータ７５は、スリーブ３４を動かして、シリーズＨＥＶ走行モードのときには第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、パラレルＨＥＶ走行モードのときには第１スプライン３１と第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続し、ＥＶ走行モードのときには第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続する。

【0056】

より詳細には、スリーブ３４はシフトフォーク３６に把持されており、シフトフォーク３６の移動に伴って軸方向に摺動する。このシフトフォーク３６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３６（すなわちスリーブ３４）が軸方向に動かされ、上述したように走行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。

【0057】

ここで、第２モータ・ジェネレータ２２から前輪（フロントデフ４２）又は後輪（リヤデフ６２）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、第１スプライン３１、スリーブ３４、第３スプライン３３を介して、エンジン１０から前輪（フロントデフ４２）又は後輪（リヤデフ６２）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。

【0058】

また、フェイル・セーフ対応として、ドグクラッチ３０（又はアクチュエータ７５）には、スリーブ３４を駆動するアクチュエータ７５に異常（フェイル）が発生したときに、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続されたＥＶ走行モード状態から、第１スプライン３１と第２スプライ３２とが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態となる方向に、スリーブ３４を付勢する（すなわち、スリーブ３４を戻す）リターンスプリング３５が設けられている。

【0059】

よって、アクチュエータ７５に異常（フェイル）が発生したときには、スリーブ３４が、自動的に、第１スプライン３１と第２スプライ３２とが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態（デフォルトの位置）に戻される。なお、ここで、アクチュエータ７５の異常とは、アクチュエータ７５が駆動力を出せない状態であり、例えば、断線、ショート、駆動回路故障などが挙げられる。また、アクチュエータ７５の異常は、例えば、指示値（制御値）と実値（実電流値や実動作量など）との偏差に基づいて判断することができる。

【0060】

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。

【0061】

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３４）の駆動も制御する。

【0062】

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。

【0063】

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、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、及び、第１，第２モータ・ジェネレータ２１，２２の温度を検出する温度センサ９９などを含む各種センサが接続されている。また、ＨＥＶ－ＣＵ８０には、電装品（電気負荷）の稼働状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態や消費電力など）を検出する稼働状態検出手段（本実施形態の例では、エア・コンディショナのＯＮ／ＯＦＦスイッチ９０）なども接続されている。なお、稼働状態検出手段としては、エア・コンディショナのＯＮ／ＯＦＦスイッチ９０に限られることなく、他の電源スイッチやセンサ（電流・電圧センサなど）も含まれる。

【0064】

また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、エンジン１０を制御するＥＣＵ８１、第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１を駆動するパワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）８２、車両の外部環境（例えば車両前方の走行環境）を検知して前方障害物に対する警報や自動制動（自動ブレーキ）を行う運転支援装置８３、自車位置情報や道路情報を提示するカーナビゲーションシステム８４、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、及び、高電圧バッテリ７０の電圧値・電流値を読込み、例えば電流積分法などを用いて高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）を検出するバッテリコントロールユニット（以下「ＢＣＵ」という）８６等と相互に通信可能に接続されている。

【0065】

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等の各種情報を受信する。また、ＨＥＶ－ＥＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、運転支援装置８３やカーナビゲーションシステム８４から、例えば、車両の外部環境（例えば車両前方の走行環境）や自車両が走行している道路（走行路）の道路情報（例えば、登坂路、降坂路、渋滞状況などの高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）に影響を与えるパラメータの情報）などを受信する。さらに、ＨＥＶ－ＥＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＢＣＵ８６から高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）を受信する。すなわち、運転支援装置８３及びカーナビゲーションシステム８４は、特許請求の範囲に記載の走行路状況検知手段として機能する。

【0066】

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３４）を駆動して、走行モードを、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行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、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）を出力する。

【0067】

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、ＰＣＵ８２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。

【0068】

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、アクチュエータ７５（スリーブ３４）を駆動して、走行モードを、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードの間で切替えるために、切替制御部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。

【0069】

切替制御部８０ａは、主として要求駆動力及び車速に基づいて、走行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、発進時などでは、エンジンを停止して第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力で走行するＥＶ走行モードを選択する。また、切替制御部８０ａは、低速走行時（低負荷走行時）や高電圧バッテリ７０のＳＯＣが低下している場合などでは、第１モータ・ジェネレータ２１で発電した電力を用いて第２モータ・ジェネレータ２２を駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行モードを選択する。さらに、切替制御部８０ａは、車速が所定車速以上の高速走行時などでは、第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とエンジン１０の駆動力とにより走行するパラレルＨＥＶ走行モードを選択する。

【0070】

切替制御部８０ａは、シリーズＨＥＶ走行モードを選択するときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続するようにアクチュエータ７５（スリーブ３４）を制御（駆動）する。また、切替制御部８０ａは、パラレルＨＥＶ走行モードを選択するときには、第１スプライン３１、第２スプライン３２、及び第３スプライン３３を接続するようにアクチュエータ７５（スリーブ３４）を制御（駆動）する。さらに、切替制御部８０ａは、ＥＶ走行モードを選択するときには、第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続するようにアクチュエータ７５（スリーブ３４）を制御（駆動）する。

【0071】

上述したように構成されることにより、本実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット１は、エンジンを停止して第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力で走行するＥＶ走行機能、第１モータ・ジェネレータ２１で発電した電力を用いて第２モータ・ジェネレータ２２を駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行機能、第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とエンジン１０の駆動力とにより走行するパラレルＨＥＶ走行機能を発揮する。

【0072】

ここで、シリーズＨＥＶ走行モードにおけるドグクラッチ３０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、パラレルＨＥＶ走行モードにおけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図３に示す。また、ＥＶ走行モードにおけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図４に示す。

【0073】

図２に太線で示されるように、シリーズＨＥＶ走行モードでは、スリーブ３４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とが接続される。すなわち、第１スプライン３１、スリーブ３４、第２スプライン３２を介して、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１が接続される。一方、第２モータ・ジェネレータ２２は、車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）に接続されている。よって、エンジン１０によって第１モータ・ジェネレータ２１が駆動されて発電機として稼働し、その第１モータ・ジェネレータ２１によって発電された電力によって第２モータ・ジェネレータ２２が駆動されて、駆動輪（車両）が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなく車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）を遮断しているため、クラッチの引きずりロスが発生しない。

【0074】

パラレルＨＥＶ走行モードでは、図３に太線で示されるように、スリーブ３４が中央の位置に摺動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続される。すなわち、エンジン１０、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と車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）とが接続される。よって、エンジン１０と第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によって駆動輪（車両）が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなく３要素（第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３）を締結しているため、油圧によるロス（オイルポンプ・ロスやシーリング・フリクションなど）が発生しない。

【0075】

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３４が（中央の位置から）図面右側方向に摺動されて、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続される。すなわち、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と車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）が接続される。よって、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によって駆動輪（車両）が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなくエンジン１０を遮断しているため、クラッチの引きずりロスが発生しない。また、第２モータ・ジェネレータ２２に加えて、第１モータ・ジェネレータ２１もＥＶ駆動に使用することができるため、力強いＥＶ走行が可能となる。

【0076】

また、ＨＥＶ－ＣＵ８０（切替制御部８０ａ）は、停車直前に次の発進に適した走行モードを選択することにより、停車後の発進時に最適な走行モードで発進することを可能とする機能を有している。そのため、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、切替制御部８０ａに加えて、補正部８０ｂを備えている。補正部８０ｂは、運転支援装置８３やカーナビゲーションシステム８４、Ｇセンサ９３などから取得した走行路の状況（例えば、登坂路、降坂路、渋滞状況などの高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）に影響を与えるパラメータの情報）、及び／又は、電装品の稼働状態（エア・コンディショナのＯＮ／ＯＦＦスイッチ９０の状態や消費電力など）に応じて、予め設定されているＳＯＣのしきい値（詳細は後述する）を補正する。なお、当該しきい値を補正する際には、運転者のアクセル操作やブレーキ操作などをさらに考慮してもよい。補正部８０ｂは、特許請求の範囲に記載の補正手段として機能する。なお、補正部８０ｂにより補正された補正後のしきい値は、切替制御部８０ａに出力される。

【0077】

切替制御部８０ａは、車両が停止する直前に、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が補正後のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が補正後のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするようにアクチュエータ７５を制御する。その際に、切替制御部８０ａは、アクセルペダルの踏込みが解除（オフ）されており、かつ、車速が所定速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下、及び／又は、エンジン回転数が所定回転数（エンジン回転を保持できなくなる回転数（例えば７００ｒｐｍ）よりも高い回転数、例えば１０００ｒｐｍ）以下の場合に、車両が停止直前であると判断する。

【0078】

ここで、切替制御部８０ａは、停車直前に走行モードをＥＶ走行モードとする場合、次のように制御を行う。
（１）シリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに切替える場合には、まず、エンジン１０（又は第１モータ・ジェネレータ２１）の回転数を、スリーブ３４（第１スプライ３１ン及び第２スプライン３２）と第３スプライン３３とを嵌合可能な回転数に調節した後（回転数合わせを行った後）、アクチュエータ７５を駆動して、第１スプライン３１及び第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続するようにスリーブ３４を動かし、シリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードに切替える。なお、その際に、車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）の回転数変動が大きい場合には、当該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（駆動）することが好ましい。より具体的には、例えば、登坂路や降坂路、或は、凸凹した路面など、車軸（車輪）の回転数が変化（変動）するような状況において、走行モードを切替える際に、車軸の回転数変動が所定回転数以上である場合には、車軸（車輪）の回転数変化（変動）に応じて第２モータ・ジェネレータ２２の駆動トルクを調節（増減）し、車軸（フロントドライブシャフト４０／プロペラシャフト６０）の回転数変化を抑制することが好ましい。そして、パラレルＨＥＶ走行モードに切替えた後、さらにスリーブ３４を軸方向（図面右側方向）に摺動させて第１スプライン３１を切離す（解放する）ことによりＥＶ走行モードに切替える。
（２）パラレルＨＥＶ走行モードからＥＶ走行モードに切替える場合には、既にドグクラッチ３０を構成する各要素の回転が合っているので、スリーブ３４を軸方向（図面右側方向）に摺動させて第１スプライン３１を切離す（解放する）ことによりＥＶ走行モードに切替える。
（３）なお、ＥＶ走行モードで走行している場合には、そのまま（切替え動作を行うことなく）停車する。

【0079】

一方、切替制御部８０ａは、停車直前に走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとする場合、次のように制御を行う。
（１）ＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードを経由してシリーズＨＥＶ走行モードに切替える場合には、まず、第１モータ・ジェネレータ２１（第２スプライン３２）の回転数を、スリーブ３４と第１スプライン３１とを嵌合可能な回転数まで低下させた後、アクチュエータ７５を駆動して、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるようにスリーブ３４を動かし、パラレルＨＥＶ走行モードとする。そして、さらに、スリーブ３４を軸方向（図面左側方向）に摺動させて第３スプライン３３を切離す（解放する）ことによりシリーズＨＥＶ走行モードに切替える。
（２）パラレルＨＥＶ走行モードからシリーズＨＥＶ走行モードに切替える場合には、既にドグクラッチ３０を構成する各要素の回転が合っているので、スリーブ３４を軸方向（図面左側方向）に摺動させて第３スプライン３３を切離す（解放する）ことによりシリーズＨＥＶ走行モードに切替える。
（３）なお、シリーズＨＥＶ走行モードで走行している場合には、そのまま（切替え動作を行うことなく）停車する。

【0080】

次に、図５を参照しつつ、ハイブリッド車両のパワーユニット１の動作について説明する。図５は、ハイブリッド車両のパワーユニット１による、発進時走行モード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、主としてＨＥＶ－ＣＵ８０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

【0081】

まず、ステップＳ１００では、停車直前か否かについての判断が行われる。より具体的には、アクセルペダルの踏込みが解除（オフ）されており、かつ、車速が所定速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下、及び／又は、エンジン回転数（例えば１０００ｒｐｍ）が所定回転数以下であるか否かに基づいて、停車直前か否かについての判断が行われる。ここで、停車直前ではないと判断された場合には、本処理から一旦抜ける。一方、停車直前であると判断された場合には、ステップＳ１０２に処理が移行する。

【0082】

ステップＳ１０２では、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が読み込まれる。また、ステップＳ１０４では、走行路の状況、及び／又は、電装品（例えばエア・コンディショナなど）の稼働状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態や消費電力など）が読み込まれる。

【0083】

次に、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で読み込まれた走行路の状況、及び／又は、電装品（例えばエア・コンディショナなど）の稼働状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態や消費電力など）に基づいて、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）のしきい値が補正される。

【0084】

続いて、ステップＳ１０８では、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が補正後のしきい値以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が補正後のしきい値以上である場合には、ステップＳ１１０に処理が移行する。一方、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が補正後のしきい値未満であるときには、ステップＳ１１２に処理が移行する。

【0085】

ステップＳ１１０では、走行モードがＥＶ走行モードとされる。なお、ＥＶ走行モードの選択動作については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。その後、本処理から一旦抜ける。

【0086】

一方、ステップＳ１１２では、走行モードがシリーズＨＥＶ走行モードとされる。なお、シリーズＨＥＶ走行モードの選択動作については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。その後、本処理から一旦抜ける。

【0087】

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン１０の出力軸１０ａとトルク伝達可能に接続された第１スプライン３１と、第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸２１ａとトルク伝達可能に接続された第２スプライン３２と、第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸２２ａ及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプライン３３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と嵌合可能に形成されたスプライン３４ａを有し、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３４とを備えている。そして、シリーズＨＥＶ走行モード時に第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、パラレルＨＥＶ走行モード時に第１スプライン３１、第２スプライン３２、及び第３スプライン３３が接続され、ＥＶ走行モード時に第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アクチュエータ７５が制御されてスリーブ３４が動かされる。すなわち、スリーブ３４に形成されたスプライン３４ａ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、当該ドグクラッチ３０の締結・解放状態（すなわち、スリーブ３４に形成されたスプライン３４ａ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）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードが切替えられる。そのため、エンジン１０を切離して（第１スプライン３１を切離して）走行するＥＶ走行時に、例えば油圧クラッチのような引きずり損失が生じない。

【0088】

また、本実施形態によれば、車両が停止する直前に、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）がしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が上記しきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするようにアクチュエータ７５が制御される。そのため、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が高い場合には、ＥＶ走行モードとされ、２つのモータ・ジェネレータ２１，２２によって力強い発進が可能となり、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が低い場合には、シリーズＨＥＶ走行モードとされ、第１モータ・ジェネレータ２１で発電しつつ第２モータ・ジェネレータ２２で発進することが可能となる。すなわち、停車直前に、高電圧バッテリの充電量（ＳＯＣ）に応じて、次の発進に適した走行モードとされるため、停車後の発進時に、発進に適した走行モードで発進することができる。その結果、エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、停車後の発進時に最適な走行モードで発進することが可能となる。

【0089】

なお、本実施形態によれば、アクセルペダルの踏込みが解除（オフ）されており、かつ、車速が所定速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下、及び／又は、エンジン回転数が所定回転数（例えば１０００ｒｐｍ）以下の場合に、車両が停止直前であると判断される。そのため、車両が停止直前であるか否かを的確に判断することが可能となる。

【0090】

また、本実施形態によれば、走行路の状況、及び／又は、電装品（例えばエア・コンディショナ）の稼働状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態や消費電力など）に応じて、上記しきい値が補正される。そして、車両が停止する直前に、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が補正後のしきい値以上の場合には、走行モードをＥＶ走行モードとし、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）が補正後のしきい値未満の場合には、走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードとするようにアクチュエータ７５が制御される。すなわち、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）に影響を与え得るパラメータである走行路の状況、及び／又は、電装品の稼働状態によってしきい値が補正され、補正後のしきい値に応じて停車後の発進時の走行モードが選択される。そのため、走行路の状況、及び／又は、電装品の稼働状態を考慮して（すなわち、高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）の将来的な変化をも考慮して）、より適した発進時の走行モードを選択することが可能となる。

【0091】

本実施形態によれば、第１スプライ３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３、及びスリーブ３４が、同軸上に配設されており、スリーブ３４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３４に形成されたスプライン３４ａ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３４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３４に形成されたスプライン３４ａ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）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることが可能となる。

【0092】

また、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軸（出力軸１２、出力軸２４、出力軸２７）の外周に形成された外スプラインであり、スリーブ３４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、内周面に軸方向に沿って内スプライン３４ａが形成されている。そのため、円筒状のスリーブ３４に形成された内スプライン３４ａ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な構成によって）３要素を断続可能なドグクラッチ３０を構成することができる。

【0093】

本実施形態によれば、第２モータ・ジェネレータ２２から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１０から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。

【0094】

本実施形態によれば、ギヤ２６を構成するドライブギヤ２６ａ、すなわち、駆動輪と第３スプライン３３との間にワンウェイ・クラッチ５０が配設され、第３スプライン３３からのトルクが駆動輪に伝達される一方、駆動輪からのトルクは第３スプライン３３（すなわちエンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１側）に伝達されることなく遮断される。そのため、第３スプライン３３と第２スプライン３２とが接続された状態（ＥＶ走行モード）であっても、駆動輪から入力されるトルクによって第１モータ・ジェネレータ２１が強制的に回されることがない。よって、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数を任意に調節（制御）することができる。すなわち、第１スプライン３１（エンジン１０）の回転数と第２スプライン３２（第１モータ・ジェネレータ２１）の回転数とを合わせることができる。その結果、スリーブ３４を動かして第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続することにより、ＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードに（又はパラレルＨＥＶ走行モードを経由してシリーズＨＥＶ走行モードに）切替えることが可能となる。なお、第２モータ・ジェネレータ２２には駆動輪からのトルクが伝達されるため、回生動作は第２モータ・ジェネレータ２２によって行うことができる。

【0095】

また、本実施形態によれば、ＥＶ走行モード時に、走行モードを、パラレルＨＥＶ走行モードを経由してシリーズＨＥＶ走行モードに切替える場合、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数が、スリーブ３４と第１スプライン３１とを嵌合可能な回転数まで低下された後、アクチュエータ７５が駆動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるようにスリーブ３４が動かされる。すなわち、第１スプライン３１（エンジン１０）と第２スプライン３２及びスリーブ３４（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（回転偏差が低減された後）、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるようにスリーブ３４が動かされる。よって、ショックを抑制しつつ走行モードを切替えることができる。

【0096】

また、本実施形態によれば、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３４の回転を同期させるシンクロ機構３７が設けられているため、第２スプライン３２と嵌合されているスリーブ３４を第１スプライン３１と嵌合させるときに、スリーブ３４と第１スプライン３１の回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズにスリーブ３４と第１スプライン３１とを接続することができる。

【0097】

また、本実施形態によれば、シリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに走行モードが切替えられるときに、車軸の回転数変化が所定回転数以上である場合には、車軸の回転数変化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、ドグクラッチ３０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。

【0098】

さらに、本実施形態によれば、シリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードを経由してＥＶ走行モードに走行モードが切替えられる際に、エンジン１０の回転数が、スリーブ３４（第１スプライン３１及び第２スプライ３２ン）と第３スプライン３３とを嵌合可能な回転数に調節された後、アクチュエータ７５が駆動されて、第１スプライン３１及び第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３４が動かされる。すなわち、第３スプライン３３（車軸）とスリーブ３４（第１スプライン３１及び第２スプライン３２（エンジン１０及び第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、第１スプライン３１及び第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３４が動かされる。よって、ショックを抑制しつつ走行モードをシリーズＨＥＶ走行モードからパラレルＨＥＶ走行モードに切替えることが可能となる。

【0099】

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、上記実施形態では、第１モータ・ジェネレータ２１でエンジン１０を始動する構成としたが、エンジン１０を始動するためのスタータ（又はスタータ・ジェネレータ）を別に備える構成としてもよい。なお、スタータ（又はスタータ・ジェネレータ）を備える場合には、ワンウェイ・クラッチ５０は備えていなくてもよい。また、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。

【0100】

上記実施形態では、発進時の走行モードを選択する際に用いる高電圧バッテリ７０の充電量（ＳＯＣ）のしきい値を走行路の状況などに応じて補正したが、補正を行わない構成としてもよい。

【0101】

上記実施形態では、スリーブ３４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３４）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。

【0102】

上記実施形態では、本発明をＡＷＤ車（全輪駆動車）に適用した場合を例にして説明したが、本発明は、例えば２ＷＤ車（ＦＦ車やＦＲ車）にも適用することもできる。

【符号の説明】

【0103】

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
３４ スリーブ
３４ａ スプライン
３５ リターンスプリング
３７ シンクロ機構
４０ フロントドライブシャフト（前輪出力軸）
４２ フロントデファレンシャル
５０ ワンウェイ・クラッチ
６０ プロペラシャフト（後輪出力軸）
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
７３ 第１電力供給経路
７４ 第２電力供給経路
７５ アクチュエータ
８０ ＨＥＶ－ＣＵ
８０ａ 切替制御部
８０ｂ 補正部
８１ ＥＣＵ
８２ ＰＣＵ
８３ 運転支援装置
８４ カーナビゲーションシステム
８５ ＶＤＣＵ
８６ ＢＣＵ
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 回転数センサ
１００ ＣＡＮ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】