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JP2009248767A - Power output apparatus and vehicle - Google Patents

Power output apparatus and vehicle Download PDF

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JP2009248767A JP2008099532A JP2008099532A JP2009248767A JP 2009248767 A JP2009248767 A JP 2009248767A JP 2008099532 A JP2008099532 A JP 2008099532A JP 2008099532 A JP2008099532 A JP 2008099532A JP 2009248767 A JP2009248767 A JP 2009248767A
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Abstract

【課題】より広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることができる動力出力装置および車両の提供。
【解決手段】ハイブリッド自動車20は、動力を出力可能なエンジン22と、モータMG1およびMG2と、CVT40と、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されるドライブギヤ55と、エンジン22やモータMG1,MG2、CVT40のプライマリシャフト41に接続されるキャリア54、ドライブギヤ55と連動して当該ドライブギヤ55とは同方向に回転可能なリングギヤ52および駆動軸としてのサンギヤ軸51aに接続されるサンギヤ51とを含む遊星歯車機構50と、CVT40のプライマリシャフト41と遊星歯車機構のキャリア54との接続および当該接続の解除を実行可能なクラッチC1,C2とを含む。
【選択図】図1
A power output device and a vehicle capable of improving energy efficiency and torque characteristics in a wider driving range.
A hybrid vehicle 20 includes an engine 22 capable of outputting power, motors MG1 and MG2, a CVT 40, a drive gear 55 connected to a secondary shaft 42 of the CVT 40, an engine 22, motors MG1, MG2, and CVT 40. The planet 54 includes a carrier 54 connected to the primary shaft 41, a ring gear 52 rotatable in the same direction as the drive gear 55 and a sun gear 51 connected to a sun gear shaft 51a as a drive shaft. It includes a gear mechanism 50, and clutches C1 and C2 capable of executing connection and release of the primary shaft 41 of the CVT 40 and the carrier 54 of the planetary gear mechanism.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置および駆動軸に連結された駆動輪を有する車両に関する。   The present invention relates to a power output device that outputs power to a drive shaft, and a vehicle having drive wheels connected to the drive shaft.

従来から、無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせて構成される無限変速機(IVT:Infinitely Variable Transmission)を利用した動力出力装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この動力出力装置は、エンジンに連結されるハイブリッド車用の駆動装置として用いられるものであり、モータと、無段変速機と、第1の入力要素としてのサンギヤと第2の入力要素としてのキャリアと出力要素としてのリングギヤとを有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤを装置の出力軸に係脱連結するハイクラッチと、遊星歯車機構のリングギヤを装置の出力軸に係脱連結するロークラッチとを備える。この場合、無段変速機の入力軸は、エンジンに連結されると共に遊星歯車機構のキャリアに平行軸式のギヤ列を介して連結される。また、無段変速機の出力軸は、遊星歯車機構のサンギヤに連結されると共にモータに連結される。   Conventionally, a power output apparatus using an infinitely variable transmission (IVT) configured by combining a continuously variable transmission and a planetary gear mechanism is known (for example, see Patent Document 1). This power output device is used as a drive device for a hybrid vehicle connected to an engine, and includes a motor, a continuously variable transmission, a sun gear as a first input element, and a carrier as a second input element. And a planetary gear mechanism having a ring gear as an output element, a high clutch that engages and disengages the sun gear of the planetary gear mechanism with the output shaft of the device, and a low clutch that engages and disengages the ring gear of the planetary gear mechanism with the output shaft of the device. With. In this case, the input shaft of the continuously variable transmission is connected to the engine and to the carrier of the planetary gear mechanism through a parallel shaft type gear train. The output shaft of the continuously variable transmission is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism and to the motor.

この動力出力装置では、ハイクラッチを解放すると共にロークラッチを係合することにより無段変速機にトルク循環を生じさせるトルク循環モードが設定される。かかるトルク循環モードのもとでは、無段変速機の変速状態を増速状態から減速状態まで変化させることにより、サンギヤを入力速度比Aiの高速(オーバードライブ)回転状態から入力速度比Biの低速(アンダードライブ)回転状態に変化させ、それにより装置の出力軸に連結されるリングギヤの速度比を負速度比Ao(逆転状態)から、ある程度の増速速度比Boまで変化させることが可能となる。また、トルク循環モードのもとでは、モータからのトルクが無段変速機により増幅されるため、出力軸により大きなトルクを出力することが可能となると共に、装置の出力軸側の回転速度よりもモータの回転速度が高くなるので、回生効率のよい回転領域でモータによるエネルギ回生を実行することが可能となる。更に、この動力出力装置では、サンギヤとリングギヤとが回転同期した時点でロークラッチを解放すると共にハイクラッチを係合することにより直接トルク伝達モードが設定される。かかる直接トルク伝達モードのもとでは、無段変速機の変速状態を等速状態から増速状態へと変化させることにより、出力要素としてのサンギヤすなわち装置の出力軸の速度比を等速速度比Ciから高速速度比Diへと変化させることが可能となる。また、直接トルク伝達モードのもとでは、モータからのトルクを無段変速機を介すことなく出力軸へと伝達することができるため、モータトルクの伝達効率を向上させることが可能となると共に、無段変速機における損失を生じさせることなく、モータによるエネルギ回生を実行することができる。
特開2004−175320号公報
In this power output apparatus, a torque circulation mode is set in which torque circulation is generated in the continuously variable transmission by releasing the high clutch and engaging the low clutch. Under such a torque circulation mode, the sun gear is changed from a high speed (overdrive) rotation state of the input speed ratio Ai to a low speed of the input speed ratio Bi by changing the speed change state of the continuously variable transmission from the acceleration state to the deceleration state. It is possible to change the speed ratio of the ring gear connected to the output shaft of the device from the negative speed ratio Ao (reverse rotation state) to a certain speed increase speed ratio Bo by changing to the (underdrive) rotation state. . In addition, under the torque circulation mode, the torque from the motor is amplified by the continuously variable transmission, so that a large torque can be output to the output shaft, and the rotational speed on the output shaft side of the device is higher than that. Since the rotation speed of the motor becomes high, it becomes possible to execute energy regeneration by the motor in a rotation region with good regeneration efficiency. Further, in this power output device, the direct torque transmission mode is set by releasing the low clutch and engaging the high clutch when the sun gear and the ring gear are synchronized in rotation. Under this direct torque transmission mode, the speed ratio of the sun gear as an output element, that is, the output shaft of the device is changed to the constant speed ratio by changing the speed change state of the continuously variable transmission from the constant speed state to the speed increase state. It is possible to change from Ci to the high speed ratio Di. Further, under the direct torque transmission mode, the torque from the motor can be transmitted to the output shaft without going through the continuously variable transmission, so that it is possible to improve the transmission efficiency of the motor torque. The energy regeneration by the motor can be executed without causing a loss in the continuously variable transmission.
JP 2004-175320 A

上記従来の動力出力装置では、トルク循環モードを設定することにより、低速域において大きなトルクを出力軸に効率よく出力することが可能となるが、直接トルク伝達モードのもとでは、無段変速機により変速されるエンジンからの動力とモータからの動力との少なくとも何れか一方を出力軸に出力することができるだけである。従って、変速比幅をより大きくして低速域から高速域までの広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させるという観点からみれば、従来の動力出力装置には、なお改善の余地がある。   In the conventional power output device, it is possible to efficiently output a large torque to the output shaft in the low speed range by setting the torque circulation mode. However, under the direct torque transmission mode, the continuously variable transmission It is only possible to output at least one of the power from the engine and the power from the motor, which are shifted by the motor, to the output shaft. Therefore, from the viewpoint of increasing the gear ratio range and improving the energy efficiency and torque characteristics in a wide range of operation from the low speed range to the high speed range, the conventional power output apparatus still has room for improvement. .

そこで、本発明は、より広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることができる動力出力装置およびそれを備えた車両の提供を主目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a power output apparatus capable of improving energy efficiency and torque characteristics in a wider driving range and a vehicle including the same.

本発明による動力出力装置および車両は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。   The power output apparatus and the vehicle according to the present invention employ the following means in order to achieve the main object.

本発明による動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を出力可能な動力発生源と、
入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
前記無段変速装置の前記出力軸に接続される回転要素と、
前記動力発生源に接続される第1の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素と同方向に回転可能な第2の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
前記無段変速装置の前記入力軸と前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素との接続および該接続の解除を実行可能な接続断接手段と、
前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
を備えるものである。
The power output device according to the present invention is:
A power output device that outputs power to a drive shaft,
A power generation source capable of outputting power;
A continuously variable transmission capable of continuously changing the power input to the input shaft and outputting it to the output shaft;
A rotating element connected to the output shaft of the continuously variable transmission;
A first input element connected to the power generation source, a second input element rotatable in the same direction as the rotation element in conjunction with the rotation element, and an output element connected to the drive shaft Including a planetary gear mechanism,
Connection / disconnection means capable of executing connection and release of the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism;
An electric motor capable of outputting at least power to the input shaft of the continuously variable transmission;
Power storage means capable of exchanging power with the motor;
Is provided.

この動力出力装置において、無段変速装置、遊星歯車機構および回転要素は、接続断接手段により無段変速装置の入力軸と遊星歯車機構の第1の入力要素とが接続されているときに、互いに協働して、いわゆる無限変速機(IVT)を構成し、動力発生源と電動機との少なくとも何れかからの動力を遊星歯車機構の第1の入力要素に付与すると共に無段変速装置および回転要素を介して遊星歯車機構の第2の入力要素に付与することでトルク循環を生じさせ、それにより遊星歯車機構の第1の入力要素と出力要素(駆動軸)との間の変速比を理論上無限大に設定可能とする。すなわち、この動力出力装置では、無段変速装置を用いて遊星歯車機構の第1の入力要素と出力要素との間の変速比を実質的に無限大に設定することにより、当該第1の入力要素に接続された動力発生源等が例えば効率を向上させることができる任意の回転速度で運転されていても出力要素および駆動軸の回転を停止させておくことができる。そして、この状態で無段変速装置の変速状態を変更すれば、出力要素と駆動軸とを正転側または逆転側に回転させることが可能となり、特に駆動軸の回転速度が低いときに動力発生源と電動機との少なくとも何れかからのトルクを増幅して駆動軸に大きなトルクを効率よく出力することができる。遊星歯車機構の第1の入力要素と出力要素との間の変速比が実質的に無限大である状態で無段変速装置の変速状態を増速側へと変化させれば、無段変速装置の出力軸に接続された回転要素と遊星歯車機構の第2の入力要素との回転速度が高まり、それに伴って遊星歯車機構の出力要素に大きなトルクを出力しつつ当該出力要素を上記回転要素や第2の入力要素の回転方向とは逆方向に回転させること、すなわち駆動軸に大きなトルクを出力しつつ駆動軸を逆転させることが可能となる。また、上記変速比が実質的に無限大に設定されている状態で無段変速装置の変速状態を減速側へと変化させれば、無段変速装置の出力軸に接続された回転要素と遊星歯車機構の第2の入力要素との回転速度を低下させ、それに伴って遊星歯車機構の出力要素に大きなトルクを出力しつつ当該出力要素を上記回転要素や第2の入力要素の回転方向と同方向に回転させると共にその回転速度を高くすること、すなわち駆動軸に大きなトルクを出力しつつ駆動軸を正転側に回転させると共にその回転速度を高くすることが可能となる。更に、接続断接手段により無段変速装置の入力軸と遊星歯車機構の第1の入力要素との接続が解除されれば、電動機により無段変速装置の入力軸を介して出力軸や回転要素を遊星歯車機構の第1の入力要素とは無関係に回転させることが可能となる。そして、この状態で、無段変速装置の入力軸に接続された電動機の回転を制御し、更には無段変速装置の変速状態を適宜変化させることにより、遊星歯車機構の第1の入力要素すなわち動力発生源や電動機と遊星歯車機構の出力要素(駆動軸)との間の変速比をより小さく(増速比をより大きく)することが可能となる。すなわち、無段変速装置の入力軸と遊星歯車機構の第1の入力要素との接続が解除された状態で電動機を減速させたり、電動機の回転速度をそれまでとは逆方向すなわち遊星歯車機構の第1の入力要素とは逆方向に高くしたりすれば、無段変速装置の出力軸に接続された回転要素や遊星歯車機構の第2の入力要素を第1の入力要素とは逆方向に回転させると共にその回転速度を高くしていくことができる。この際に、更に無段変速装置の変速状態を増速側に変化させていけば、回転要素や第2の入力要素の回転速度を第1の入力要素とは逆方向により一層高くすることができる。そして、回転要素や第2の入力要素の第1の入力要素とは逆方向における回転速度が高くなればなるほど、遊星歯車機構の第1の入力要素と出力要素(駆動軸)との間の変速比をより小さく(増速比をより大きく)して駆動軸の正転側における回転速度をより高くすることが可能となる。この結果、この動力出力装置では、動力発生源や電動機と駆動軸との間の変速比幅をより大きくして、駆動軸の回転速度が低い低速域から当該回転速度が高まる高速域までの極めて広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることができる。   In this power output device, the continuously variable transmission, the planetary gear mechanism, and the rotating element are connected when the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism are connected by connection / disconnection means. In cooperation with each other, a so-called infinite transmission (IVT) is configured, and power from at least one of a power generation source and an electric motor is applied to the first input element of the planetary gear mechanism, and the continuously variable transmission and rotation The torque is circulated by applying to the second input element of the planetary gear mechanism via the element, and thereby the gear ratio between the first input element and the output element (drive shaft) of the planetary gear mechanism is theoretically calculated. Can be set to upper infinity. That is, in this power output device, the first input is achieved by setting the transmission ratio between the first input element and the output element of the planetary gear mechanism to substantially infinite using the continuously variable transmission. Even if the power generation source or the like connected to the element is operated at an arbitrary rotation speed capable of improving the efficiency, for example, the rotation of the output element and the drive shaft can be stopped. If the speed change state of the continuously variable transmission is changed in this state, the output element and the drive shaft can be rotated to the forward rotation side or the reverse rotation side, particularly when the rotation speed of the drive shaft is low. A large torque can be efficiently output to the drive shaft by amplifying the torque from at least one of the source and the electric motor. If the speed change state of the continuously variable transmission is changed to the speed increasing side in a state where the speed ratio between the first input element and the output element of the planetary gear mechanism is substantially infinite, the continuously variable transmission The rotational speed of the rotating element connected to the output shaft of the planetary gear mechanism and the second input element of the planetary gear mechanism is increased, and accordingly, the output element is output to the rotating element or the output element while outputting a large torque to the output element of the planetary gear mechanism. It is possible to rotate the second input element in the direction opposite to the rotation direction, that is, to reverse the drive shaft while outputting a large torque to the drive shaft. Further, if the speed change state of the continuously variable transmission is changed to the deceleration side while the gear ratio is set to substantially infinite, the rotating element connected to the output shaft of the continuously variable transmission and the planet The rotational speed of the gear mechanism with the second input element is reduced, and accordingly, a large torque is output to the output element of the planetary gear mechanism, and the output element is made the same as the rotational direction of the rotating element and the second input element. It is possible to rotate in the direction and increase the rotation speed, that is, to rotate the drive shaft to the normal rotation side while outputting a large torque to the drive shaft and to increase the rotation speed. Furthermore, if the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism is released by the connection / disconnection means, the output shaft and the rotating element are connected via the input shaft of the continuously variable transmission by the motor. Can be rotated independently of the first input element of the planetary gear mechanism. In this state, the first input element of the planetary gear mechanism, that is, the rotation of the electric motor connected to the input shaft of the continuously variable transmission is controlled, and the speed change state of the continuously variable transmission is changed as appropriate. It becomes possible to make the gear ratio between the power generation source or the electric motor and the output element (drive shaft) of the planetary gear mechanism smaller (increase the speed increasing ratio). That is, the motor is decelerated while the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism is released, or the rotation speed of the motor is reversed in the direction opposite to that of the planetary gear mechanism. If the height of the first input element is increased in the opposite direction, the rotating element connected to the output shaft of the continuously variable transmission or the second input element of the planetary gear mechanism is set in the opposite direction to the first input element. The rotation speed can be increased while rotating. At this time, if the speed change state of the continuously variable transmission is further changed to the speed increasing side, the rotational speed of the rotating element or the second input element can be further increased in the direction opposite to that of the first input element. it can. The higher the rotational speed in the direction opposite to the first input element of the rotating element or the second input element, the higher the speed change between the first input element and the output element (drive shaft) of the planetary gear mechanism. It is possible to increase the rotational speed on the forward rotation side of the drive shaft by reducing the ratio (increasing the speed increasing ratio). As a result, in this power output device, the speed ratio width between the power generation source or the electric motor and the drive shaft is further increased, so that the rotation speed of the drive shaft is extremely low to a high speed where the rotation speed is high. Energy efficiency and torque characteristics can be improved in a wide range of operation.

また、前記遊星歯車機構は、前記動力発生源と前記無段変速装置との間に配置されてもよく、前記無段変速装置の前記入力軸、前記電動機の回転軸および前記接続断接手段は、それぞれ中空に形成されてもよく、前記駆動軸は、前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機の回転軸と前記接続断接手段とを貫通するものであってもよい。これにより、遊星歯車機構の第1の入力要素および駆動軸を動力発生源や無段変速装置の入力軸、電動機等と同軸に配置することが可能となる。従って、この動力出力装置は、主に後輪を駆動して走行する車両に好適なものとなる。   The planetary gear mechanism may be disposed between the power generation source and the continuously variable transmission. The input shaft of the continuously variable transmission, the rotating shaft of the electric motor, and the connection / disconnection means include Each of the drive shafts may pass through the input shaft of the continuously variable transmission, the rotating shaft of the electric motor, and the connection / disconnection means. Thereby, it becomes possible to arrange | position the 1st input element and drive shaft of a planetary gear mechanism coaxially with a power generation source, the input shaft of a continuously variable transmission, an electric motor, etc. Therefore, this power output device is suitable for a vehicle that travels mainly by driving the rear wheels.

この場合、前記遊星歯車機構は、前記第1の入力要素としてのプラネタリキャリアと、前記プラネタリキャリアにより保持されたピニオンギヤと噛合する前記第2の入力要素としてのリングギヤと、前記ピニオンギヤまたは前記プラネタリキャリアにより保持された他のピニオンギヤと噛合する前記出力要素としてのサンギヤとを含むものであってもよい。なお、遊星歯車機構は、シングルピニオン式のものであってもよく、ダブルピニオン式のものであってもよい。   In this case, the planetary gear mechanism includes a planetary carrier as the first input element, a ring gear as the second input element meshing with a pinion gear held by the planetary carrier, and the pinion gear or the planetary carrier. It may include a sun gear as the output element that meshes with another held pinion gear. The planetary gear mechanism may be a single pinion type or a double pinion type.

更に、前記動力出力装置は、前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に前記動力発生源と前記無段変速装置の前記入力軸とが接続されているときには、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記動力発生源と前記電動機と前記無段変速装置とを制御すると共に、前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に前記動力発生源が接続されると共に該第1の入力要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除されているときには、前記電動機が減速するか、または前記電動機が前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素とは逆方向に回転すると共に前記要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記動力発生源と前記電動機と前記無段変速装置とを制御する制御手段を更に備えてもよい。   Further, the power output device is a request required for the drive shaft when the power generation source and the input shaft of the continuously variable transmission are connected to the first input element of the planetary gear mechanism. The power generation source, the electric motor, and the continuously variable transmission are controlled so that power based on the driving force is output to the drive shaft, and the power generation source is connected to the first input element of the planetary gear mechanism. Is connected and the connection between the first input element and the input shaft of the continuously variable transmission is released, the motor is decelerated or the motor is the first gear of the planetary gear mechanism. And a control means for controlling the power generation source, the electric motor, and the continuously variable transmission so that power based on the required driving force is output to the drive shaft while rotating in a direction opposite to the input element of the motor. May be.

また、前記動力出力装置は、前記遊星歯車機構の前記第2の入力要素を回転不能に固定可能な要素固定手段を更に備えてもよい。すなわち、接続断接手段により無段変速装置の入力軸と遊星歯車機構の第1の入力要素との接続が解除された状態で電動機の回転速度を低下させると共に当該電動機を一旦停止させれば、無段変速装置の出力軸に接続された回転要素や遊星歯車機構の第2の入力要素の回転速度を値0にすることができる。そして、この状態で、要素固定手段により遊星歯車機構の第2の入力要素を回転不能に固定すれば、動力発生源からの動力を遊星歯車機構を介して駆動軸に伝達することが可能となる。これにより、無段変速装置での損失を無くしながら動力発生源からの動力を効率よく駆動軸に伝達することが可能となるので、動力出力装置におけるエネルギ効率をより一層向上させることができる。   The power output device may further include an element fixing means capable of fixing the second input element of the planetary gear mechanism in a non-rotatable manner. That is, if the rotation speed of the motor is reduced and the motor is temporarily stopped while the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism is released by the connection / disconnection means, The rotational speed of the rotating element connected to the output shaft of the continuously variable transmission or the second input element of the planetary gear mechanism can be set to zero. In this state, if the second input element of the planetary gear mechanism is fixed to be non-rotatable by the element fixing means, the power from the power generation source can be transmitted to the drive shaft via the planetary gear mechanism. . As a result, the power from the power generation source can be efficiently transmitted to the drive shaft while eliminating the loss in the continuously variable transmission, and the energy efficiency in the power output device can be further improved.

この場合、前記動力出力装置は、前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に前記動力発生源が接続され、該第1の入力要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除され、かつ前記遊星歯車機構の前記第2の入力要素が回転不能に固定されているときに、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記動力発生源を制御する制御手段を更に備えてもよい。   In this case, in the power output device, the power generation source is connected to the first input element of the planetary gear mechanism, and the connection between the first input element and the input shaft of the continuously variable transmission is released. And when the second input element of the planetary gear mechanism is fixed in a non-rotatable manner, the power based on the required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft. Control means for controlling the generation source may be further provided.

更に、前記接続断接手段は、前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機の回転軸との接続および該接続の解除を実行する第1の接続断接手段と、前記電動機の回転軸と前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素との接続および該接続の解除を実行する第2の接続断接手段とを含むものであってもよい。これにより、第2の接続断接手段により電動機の回転軸と第1の入力要素との接続を解除すれば、無段変速装置の入力軸と遊星歯車機構の第1の入力要素との接続を解除することができる。また、第1の接続断接手段により無段変速装置の入力軸と電動機の回転軸とが接続されると共に第2の接続断接手段により電動機の回転軸と遊星歯車機構の第1の入力要素との接続が解除された状態で、電動機を減速させて無段変速装置の出力軸の回転を停止させれば、要素固定手段により遊星歯車機構の第2の入力要素を回転不能に固定することができる。そして、遊星歯車機構の第2の入力要素が回転不能に固定された状態で、第2の接続断接手段により電動機の回転軸と遊星歯車機構の第2の入力要素とが接続されれば、動力発生源と電動機との双方からの動力を遊星歯車機構を介して駆動軸に伝達することが可能となる。これにより、無段変速装置での損失を無くしながら動力発生源や電動機からの動力を効率よく駆動軸に伝達することができるので、動力出力装置の性能をより一層向上させることが可能となる。   Further, the connection / disconnection means includes a first connection / disconnection means for connecting and releasing the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the rotating shaft of the electric motor, and a rotating shaft of the electric motor. The planetary gear mechanism may include a second connection / disconnection unit that performs connection with the first input element and release of the connection. Thus, if the connection between the rotating shaft of the motor and the first input element is released by the second connection / disconnection means, the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism is established. It can be canceled. The first connecting / disconnecting means connects the input shaft of the continuously variable transmission and the rotating shaft of the motor, and the second connecting / disconnecting means connects the rotating shaft of the motor and the first input element of the planetary gear mechanism. If the motor is decelerated and the output shaft of the continuously variable transmission is stopped rotating in a state in which the connection to is released, the second input element of the planetary gear mechanism is fixed to be non-rotatable by the element fixing means. Can do. If the second input element of the planetary gear mechanism is connected by the second connection / disconnection means with the second input element of the planetary gear mechanism fixed in a non-rotatable manner, Power from both the power generation source and the electric motor can be transmitted to the drive shaft via the planetary gear mechanism. As a result, the power from the power generation source and the electric motor can be efficiently transmitted to the drive shaft while eliminating the loss in the continuously variable transmission, so that the performance of the power output device can be further improved.

この場合、動力出力装置は、前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機の回転軸との接続が解除され、前記電動機の回転軸と前記遊星歯車機構の第1の入力要素とが接続され、かつ前記要素固定手段により前記遊星歯車機構の前記第2の入力要素が回転不能に固定されているときに、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記動力発生源と前記電動機との少なくとも何れか一方を制御する制御手段を更に備えてもよい。   In this case, in the power output device, the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the rotating shaft of the electric motor is released, and the rotating shaft of the electric motor and the first input element of the planetary gear mechanism are connected. And when the second input element of the planetary gear mechanism is fixed to be non-rotatable by the element fixing means, power based on the required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft. As described above, control means for controlling at least one of the power generation source and the electric motor may be further provided.

また、前記動力出力装置は、前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素と前記動力発生源との接続および該接続の解除を実行する他の接続断接手段を更に備えてもよい。これにより、接続断接手段により無段変速装置の入力軸と遊星歯車機構の第1の入力要素とが接続されると共に他の接続断接手段により第1の入力要素と動力発生源との接続が解除された状態では、電動機のみからの動力を第1の入力要素に付与すると共に無段変速装置および回転要素を介して第2の入力要素に付与して駆動軸に伝達することが可能となる。   The power output device may further include other connection / disconnection means for performing connection between the first input element of the planetary gear mechanism and the power generation source and release of the connection. Thereby, the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism are connected by the connecting / disconnecting means, and the first input element and the power generation source are connected by the other connecting / disconnecting means. In a state in which is released, power from only the electric motor can be applied to the first input element and can be applied to the second input element via the continuously variable transmission and the rotating element and transmitted to the drive shaft. Become.

この場合、前記動力出力装置は、前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機とが前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に接続されると共に前記第1の入力要素と前記動力発生源との接続が解除されているときに、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記電動機と前記無段変速装置とを制御する制御手段を更に備えてもよい。   In this case, the power output device is configured such that the input shaft of the continuously variable transmission and the electric motor are connected to the first input element of the planetary gear mechanism, and the first input element and the power generation source. Control means for controlling the electric motor and the continuously variable transmission so that power based on a required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft when the connection to the drive shaft is released. You may prepare.

更に、前記動力発生源は、前記電動機とは異なる第2の電動機であってもよい。すなわち、本発明による動力出力装置は、いわゆる2モータ式の動力出力装置として構成されてもよい。   Further, the power generation source may be a second electric motor different from the electric motor. That is, the power output apparatus according to the present invention may be configured as a so-called two-motor power output apparatus.

また、前記動力発生源は、内燃機関であってもよい。すなわち、本発明による動力出力装置は、内燃機関と1体の電動機とを組み合わせた、いわゆる1モータ−1エンジン式の動力出力装置として構成されてもよい。   The power generation source may be an internal combustion engine. In other words, the power output apparatus according to the present invention may be configured as a so-called 1 motor-1 engine type power output apparatus in which an internal combustion engine and a single electric motor are combined.

更に、前記動力発生源は、前記電動機とは異なる第2の電動機と内燃機関とからなるものであってもよい。すなわち、本発明による動力出力装置は、いわゆる2モータ−1エンジン式の動力出力装置として構成されてもよい。   Further, the power generation source may include a second electric motor different from the electric motor and an internal combustion engine. That is, the power output apparatus according to the present invention may be configured as a so-called 2-motor-1 engine power output apparatus.

このように動力発生源として内燃機関と第2の電動機とを含む動力出力装置は、前記第2の電動機と前記内燃機関との接続および該接続の解除を実行する機関用接続断接手段を更に備えてもよい。これにより、機関用接続断接手段により第2電動機と内燃機関との接続を解除することで、内燃機関の運転を停止したときに当該内燃機関の連れ回しを回避可能となる。   As described above, the power output apparatus including the internal combustion engine and the second electric motor as the power generation source further includes connection / disconnection means for the engine that executes connection and release of the connection between the second electric motor and the internal combustion engine. You may prepare. Accordingly, by releasing the connection between the second electric motor and the internal combustion engine by the connection / disconnection means for the engine, it is possible to avoid the rotation of the internal combustion engine when the operation of the internal combustion engine is stopped.

本発明による車両は、
駆動軸に連結された駆動輪を有する車両であって、
動力を出力可能な動力発生源と、
入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
前記無段変速装置の前記出力軸に接続される回転要素と、
前記動力発生源に接続される第1の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素と同方向に回転可能な第2の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
前記無段変速装置の前記入力軸と前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素との接続および該接続の解除を実行可能な接続断接手段と、
前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
を備える車両。
The vehicle according to the present invention is
A vehicle having drive wheels coupled to a drive shaft,
A power generation source capable of outputting power;
A continuously variable transmission capable of continuously changing the power input to the input shaft and outputting it to the output shaft;
A rotating element connected to the output shaft of the continuously variable transmission;
A first input element connected to the power generation source, a second input element rotatable in the same direction as the rotation element in conjunction with the rotation element, and an output element connected to the drive shaft Including a planetary gear mechanism,
Connection / disconnection means capable of executing connection and release of the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism;
An electric motor capable of outputting at least power to the input shaft of the continuously variable transmission;
Power storage means capable of exchanging power with the motor;
A vehicle comprising:

この車両では、動力発生源や電動機と駆動軸との間の変速比幅をより大きくして、駆動軸の回転速度が低い低車速域から当該回転速度が高まる高車速域までの極めて広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることが可能となる。   In this vehicle, the gear ratio width between the power generation source or the electric motor and the drive shaft is increased, and a very wide driving range from a low vehicle speed range where the rotational speed of the drive shaft is low to a high vehicle speed range where the rotational speed is high. Energy efficiency and torque characteristics can be improved in the region.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は、本発明の一実施例に係る車両であるハイブリッド自動車20の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車20は後輪駆動車両として構成されており、車両前部に配置されるエンジン22と、2体のモータMG1およびMG2、モータMG1およびMG2と電力をやり取り可能なバッテリ35、いわゆる無限変速機を構成するベルト式の無段変速ユニット(以下「CVT」という)40と3要素式の遊星歯車機構50とドライブギヤ(回転要素)55、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」という)70等を含むものである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle 20 that is a vehicle according to an embodiment of the present invention. The hybrid vehicle 20 shown in the figure is configured as a rear-wheel drive vehicle, and includes an engine 22 disposed in the front portion of the vehicle, a battery 35 capable of exchanging electric power with the two motors MG1 and MG2, and the motors MG1 and MG2. A belt-type continuously variable transmission unit (hereinafter referred to as “CVT”) 40, a three-element planetary gear mechanism 50, a drive gear (rotating element) 55, and a hybrid vehicle 20 that controls the entire hybrid vehicle 20 constituting a so-called infinite transmission. An electronic control unit (hereinafter referred to as “hybrid ECU”) 70 and the like are included.

エンジン22は、ガソリンや軽油といった炭化水素系燃料の供給を受けて基本的に一方向に回転することにより動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンECU24には、例えば機関軸としてのクランクシャフト23に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサといったエンジン22に対して設けられて当該エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンECU24は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。   The engine 22 is an internal combustion engine that receives a supply of hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil and outputs power by rotating in one direction basically, and is an engine electronic control unit (hereinafter referred to as “engine ECU”). The fuel injection amount, ignition timing, intake air amount, and the like are controlled by 24. The engine ECU 24 receives signals from various sensors that are provided for the engine 22 such as a crank position sensor (not shown) attached to a crankshaft 23 serving as an engine shaft and detect the operating state of the engine 22. The engine ECU 24 communicates with the hybrid ECU 70 to control the operation of the engine 22 based on a control signal from the hybrid ECU 70, a signal from the sensor, and the like, and to transmit data on the operation state of the engine 22 as necessary. It outputs to ECU70.

モータMG1およびモータMG2は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な実施例では同一諸元の同期発電電動機であり、インバータ31,32を介して二次電池であるバッテリ35と電力のやり取りを行なう。インバータ31,32とバッテリ35とを接続する電力ライン39は、各インバータ31,32が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ35は、モータMG1,MG2の少なくとも何れか一方により消費または発電される電力に応じて充放電されることになり、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば充放電されないことになる。モータMG1,MG2は、何れもモータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)30により駆動制御される。モータECU30には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ33,34からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流等が入力されており、モータECU30からは、インバータ31,32へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータECU30は、回転位置検出センサ33,34から入力した信号に基づいて図示しない回転速度算出ルーチンを実行し、モータMG1,MG2の回転子の回転速度Nm1,Nm2を計算している。更に、モータECU30は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号等に基づいてモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。   The motor MG1 and the motor MG2 both operate as generators and are synchronous generator motors of the same specifications in an embodiment that can operate as an electric motor, and are connected to a battery 35 that is a secondary battery via an inverter 31 and 32 and electric power. Communicate. The power line 39 connecting the inverters 31 and 32 and the battery 35 is configured as a positive electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 31 and 32, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 is supplied to the other. It can be consumed with the motor. Therefore, the battery 35 is charged / discharged according to the electric power consumed or generated by at least one of the motors MG1, MG2, and charging / discharging is performed if the balance of electric power is balanced by the motors MG1, MG2. Will not be. The motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as “motor ECU”) 30. The motor ECU 30 receives signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational position detection sensors 33 and 34 for detecting the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and current sensors (not shown). The detected phase current applied to the motors MG1 and MG2 is input, and the motor ECU 30 outputs switching control signals and the like to the inverters 31 and 32. Further, the motor ECU 30 executes a rotational speed calculation routine (not shown) based on signals input from the rotational position detection sensors 33 and 34, and calculates rotational speeds Nm1 and Nm2 of the rotors of the motors MG1 and MG2. Further, the motor ECU 30 communicates with the hybrid ECU 70, and controls the drive of the motors MG1 and MG2 based on a control signal from the hybrid ECU 70 and the hybrid ECU 70 receives data on the operation state of the motors MG1 and MG2 as necessary. Output.

バッテリ35は、実施例ではニッケル水素二次電池あるいはリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)36によって管理されている。バッテリECU36には、バッテリ35を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ35の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ35の出力端子に接続された電力ライン39に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ35に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ温度Tb等が入力されている。また、バッテリECU36は、必要に応じてバッテリ35の状態に関するデータを通信によりハイブリッドECU70やエンジンECU24に出力する。そして、実施例のバッテリECU36は、バッテリ35を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量SOCを算出したり、当該残容量SOCに基づいてバッテリ35の充放電要求パワーPb*を算出したり、残容量SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ35の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Winとバッテリ35の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Woutとを算出したりする。なお、バッテリ35の入出力制限Win,Woutは、バッテリ温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定すると共に、バッテリ35の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。   The battery 35 is configured as a nickel hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery in the embodiment, and is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as “battery ECU”) 36. The battery ECU 36 receives signals necessary for managing the battery 35, for example, a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) installed between terminals of the battery 35, and a power line 39 connected to the output terminal of the battery 35. A charging / discharging current from an attached current sensor (not shown), a battery temperature Tb from a temperature sensor (not shown) attached to the battery 35, and the like are input. Further, the battery ECU 36 outputs data related to the state of the battery 35 to the hybrid ECU 70 and the engine ECU 24 by communication as necessary. Then, in order to manage the battery 35, the battery ECU 36 of the embodiment calculates the remaining capacity SOC based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor, or determines the battery 35 based on the remaining capacity SOC. The charge / discharge required power Pb * is calculated, or the input limit Win as the charge allowable power that is the power allowed for charging the battery 35 based on the remaining capacity SOC and the battery temperature Tb, and the battery 35 is allowed to discharge. The output limit Wout as discharge allowable power, which is power, is calculated. The input / output limits Win and Wout of the battery 35 set basic values of the input / output limits Win and Wout based on the battery temperature Tb, and output correction correction coefficients based on the remaining capacity (SOC) of the battery 35. It can be set by setting a correction coefficient for input restriction and multiplying the basic value of the set input / output restrictions Win and Wout by the correction coefficient.

CVT40は、駆動側回転軸(入力軸)としての中空のプライマリシャフト41と、プライマリシャフト41と平行に延在すると共に遊星歯車機構50に接続される従動側回転軸(出力軸)としてのセカンダリシャフト42と、プライマリシャフト41に対して設けられたプライマリプーリ43と、セカンダリシャフト42に対して設けられたセカンダリプーリ44と、プライマリプーリ43とセカンダリプーリ44に対して巻き掛けられたベルト47とを含む。プライマリプーリ43は、プライマリシャフト41と一体に形成された固定シーブと、プライマリシャフト41にボールスプライン等を介して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブとにより構成される。プライマリプーリ43の可動シーブの背後には、プライマリプーリ43の溝幅を変更するための油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)45が形成される。実施例において、油圧シリンダ45は、中空に形成されており、プライマリシャフト41の中心の孔部と連通すると共に後方に開口する孔部を有する。また、セカンダリプーリ44は、セカンダリシャフト42と一体に形成された固定シーブと、セカンダリシャフト42にボールスプラインやリターンスプリング等を介して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブとにより構成される。セカンダリプーリ44の可動シーブの背後には、セカンダリプーリ44の溝幅を変更するための油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)46が形成される。更に、実施例のCVT40では、セカンダリプーリ44に対して、油圧シリンダ46の背後にキャンセル室を画成する図示しないキャンセルプレートが設けられている。このキャンセルプレート等により画成されるキャンセル室に作動流体を導入することで、油圧シリンダ46に作用する遠心油圧をキャンセル室内の作動流体に作用する遠心油圧によりキャンセルすることが可能となる。そして、プライマリプーリ43側の油圧シリンダ45やセカンダリプーリ44側の油圧シリンダ46、キャンセル室に対しては、図示しない電動オイルポンプにより昇圧された作動流体が複数の制御弁を含む油圧回路48により調圧された上で供給され、それにより、プライマリプーリ43およびセカンダリプーリ44の溝幅を変更して、プライマリシャフト41に入力される動力を無段階に変速しながらセカンダリシャフト42に出力することが可能となる。油圧回路48は、CVT用電子制御ユニット(以下「CVTECU」という)49により制御される。CVTECU49は、ハイブリッドECU70と通信すると共に、図示しない回転位置検出センサにより検出されるプライマリシャフト41の回転速度Niやセカンダリシャフト42の回転速度No等を受け取り、ハイブリッドECU70からの制御信号や回転速度Ni,No等に基づいてCVT40による変速比γが目標値に設定されるように油圧回路48への駆動信号を生成・出力する。また、CVTECU49は、必要に応じてCVT40に関連するデータをハイブリッドECU70に出力する。なお、CVT40は、油圧回路48を駆動源とするものに限られず、例えば電動アクチュエータといった油圧回路48以外の他のアクチュエータにより駆動されるものであってもよい。   The CVT 40 includes a hollow primary shaft 41 as a drive side rotation shaft (input shaft) and a secondary shaft as a driven side rotation shaft (output shaft) that extends in parallel with the primary shaft 41 and is connected to the planetary gear mechanism 50. 42, a primary pulley 43 provided for the primary shaft 41, a secondary pulley 44 provided for the secondary shaft 42, and a belt 47 wound around the primary pulley 43 and the secondary pulley 44. . The primary pulley 43 includes a fixed sheave formed integrally with the primary shaft 41 and a movable sheave supported on the primary shaft 41 through a ball spline or the like so as to be slidable in the axial direction. A hydraulic cylinder (hydraulic actuator) 45 for changing the groove width of the primary pulley 43 is formed behind the movable sheave of the primary pulley 43. In the embodiment, the hydraulic cylinder 45 is formed in a hollow shape, and has a hole portion that communicates with the central hole portion of the primary shaft 41 and opens rearward. The secondary pulley 44 includes a fixed sheave formed integrally with the secondary shaft 42 and a movable sheave supported by the secondary shaft 42 slidably in the axial direction via a ball spline, a return spring, or the like. . A hydraulic cylinder (hydraulic actuator) 46 for changing the groove width of the secondary pulley 44 is formed behind the movable sheave of the secondary pulley 44. Further, in the CVT 40 of the embodiment, a cancel plate (not shown) that defines a cancel chamber is provided behind the hydraulic cylinder 46 with respect to the secondary pulley 44. By introducing the working fluid into the cancel chamber defined by the cancel plate or the like, the centrifugal oil pressure acting on the hydraulic cylinder 46 can be canceled by the centrifugal oil pressure acting on the working fluid in the cancel chamber. Then, for the hydraulic cylinder 45 on the primary pulley 43 side, the hydraulic cylinder 46 on the secondary pulley 44 side, and the cancel chamber, the working fluid boosted by an electric oil pump (not shown) is adjusted by a hydraulic circuit 48 including a plurality of control valves. Supplied after being pressurized, thereby changing the groove widths of the primary pulley 43 and the secondary pulley 44 and allowing the power input to the primary shaft 41 to be output to the secondary shaft 42 while continuously shifting the power. It becomes. The hydraulic circuit 48 is controlled by an electronic control unit for CVT (hereinafter referred to as “CVTECU”) 49. The CVT ECU 49 communicates with the hybrid ECU 70 and receives the rotational speed Ni of the primary shaft 41 and the rotational speed No of the secondary shaft 42 detected by a rotational position detection sensor (not shown), and receives control signals and rotational speeds Ni, A drive signal to the hydraulic circuit 48 is generated and output so that the speed ratio γ by the CVT 40 is set to a target value based on No or the like. Further, the CVT ECU 49 outputs data related to the CVT 40 to the hybrid ECU 70 as necessary. The CVT 40 is not limited to the hydraulic circuit 48 as a drive source, and may be driven by an actuator other than the hydraulic circuit 48 such as an electric actuator.

遊星歯車機構50は、外歯歯車のサンギヤ(出力要素)51と、このサンギヤ51と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ(第2の入力要素)52と、サンギヤ51と噛合すると共にリングギヤ52と噛合する複数のピニオンギヤ53と、複数のピニオンギヤ53を自転かつ公転自在に保持するプラネタリキャリア(第1の入力要素、以下、単に「キャリア」という)54とを有し、サンギヤ51とリングギヤ52とキャリア54とを回転要素として差動作用を行うものである。実施例において、遊星歯車機構50の第1の入力要素であるキャリア54には、車両後方(図中左側)に向けて延びる中空の第1キャリア軸54aと、車両前方(図中右側)に向けて延びる第2キャリア軸54bとが固定されている。また、遊星歯車機構50の第2の入力要素であるリングギヤ52の外周には外歯が形成されている。リングギヤ52の外歯は、カウンタギヤ56と噛合し、このカウンタギヤ56は、外歯歯車である回転要素としてのドライブギヤ55と噛合する。ドライブギヤ55は、実施例では、リングギヤ52と同数(同一モジュール)の外歯を有し、ドライブギヤ軸55aに固定されると共に当該ドライブギヤ軸55aを介してCVT40の出力軸であるセカンダリシャフト42に接続されている。これにより、遊星歯車機構50のリングギヤ52は、ドライブギヤ55と連動して当該ドライブギヤ55やCVT40のセカンダリシャフト42と同方向かつ同一の回転速度で回転可能となる。なお、リングギヤ52は、ベルトやチェーン等の無端要素を介してドライブギヤ55と連結されてもよく、これによりカウンタギヤ56を省略することができる。そして、遊星歯車機構50の出力要素であるサンギヤ51には、車両後方(図中左側)に向けて延びる駆動軸としてのサンギヤ軸51aが固定される。   The planetary gear mechanism 50 meshes with a sun gear (output element) 51 as an external gear, a ring gear (second input element) 52 as an internal gear disposed concentrically with the sun gear 51, and a ring gear. And a planetary carrier (first input element, hereinafter simply referred to as “carrier”) 54 that holds the plurality of pinion gears 53 so as to rotate and revolve freely. And the carrier 54 are used as rotating elements to perform a differential action. In the embodiment, the carrier 54 which is the first input element of the planetary gear mechanism 50 includes a hollow first carrier shaft 54a extending toward the rear of the vehicle (left side in the figure) and the front of the vehicle (right side in the figure). The second carrier shaft 54b extending in the direction is fixed. In addition, external teeth are formed on the outer periphery of the ring gear 52 that is the second input element of the planetary gear mechanism 50. The external teeth of the ring gear 52 mesh with a counter gear 56, and the counter gear 56 meshes with a drive gear 55 as a rotating element that is an external gear. In the embodiment, the drive gear 55 has the same number of external teeth as the ring gear 52 (the same module), is fixed to the drive gear shaft 55a, and is a secondary shaft 42 that is an output shaft of the CVT 40 via the drive gear shaft 55a. It is connected to the. Thereby, the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 can rotate in the same direction and at the same rotational speed as the drive gear 55 and the secondary shaft 42 of the CVT 40 in conjunction with the drive gear 55. The ring gear 52 may be connected to the drive gear 55 via an endless element such as a belt or a chain, whereby the counter gear 56 can be omitted. A sun gear shaft 51 a as a drive shaft extending toward the rear of the vehicle (left side in the figure) is fixed to the sun gear 51 that is an output element of the planetary gear mechanism 50.

図1に示すように、CVT40の中空のプライマリシャフト41は、クラッチC1を介してモータMG1のロータに固定された中空の回転軸MS1の一端(図中左端)と接続される。また、モータMG1の中空の回転軸MS1の他端(図中右端)は、クラッチC2を介して遊星歯車機構50の第2の入力要素であるキャリア54に固定された中空の第1キャリア軸54aと接続される。そして、遊星歯車機構50の第1の入力要素であるサンギヤ51に固定された駆動軸としてのサンギヤ軸51aは、第1キャリア軸54a、クラッチC2、モータMG1の回転軸MS1、クラッチC1、CVT40のプライマリシャフト41および油圧シリンダ45をこれらと同軸に貫通し、その先端はデファレンシャルギヤ57の入力要素に接続される。これにより、サンギヤ軸51aに出力された動力は、デファレンシャルギヤ57を介して最終的に駆動輪である左右の車輪(後輪)DWに出力されることになる。更に、遊星歯車機構50の第2の入力要素であるキャリア54に固定された第2キャリア軸54bは、クラッチC3を介してモータMG2のロータに固定された回転軸MS2の一端(図中左端)と接続され、モータMG2の回転軸MS2の他端(図中右端)は、クラッチC4およびダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト23と接続される。このように、実施例のハイブリッド自動車20では、車両前方から順番に、エンジン22、モータMG2、遊星歯車機構50(サンギヤ51)、モータMG1およびCVT40(プライマリシャフト41)が同軸に配置されることになる。   As shown in FIG. 1, the hollow primary shaft 41 of the CVT 40 is connected to one end (left end in the figure) of the hollow rotary shaft MS1 fixed to the rotor of the motor MG1 via the clutch C1. The other end (right end in the figure) of the hollow rotation shaft MS1 of the motor MG1 is a hollow first carrier shaft 54a fixed to the carrier 54 that is the second input element of the planetary gear mechanism 50 via the clutch C2. Connected. A sun gear shaft 51a as a drive shaft fixed to the sun gear 51, which is the first input element of the planetary gear mechanism 50, includes a first carrier shaft 54a, a clutch C2, a rotation shaft MS1 of the motor MG1, a clutch C1, and a CVT 40. The primary shaft 41 and the hydraulic cylinder 45 are passed through coaxially therewith, and their tips are connected to the input element of the differential gear 57. As a result, the power output to the sun gear shaft 51 a is finally output to the left and right wheels (rear wheels) DW, which are drive wheels, via the differential gear 57. Further, the second carrier shaft 54b fixed to the carrier 54, which is the second input element of the planetary gear mechanism 50, is one end (left end in the figure) of the rotation shaft MS2 fixed to the rotor of the motor MG2 via the clutch C3. The other end (right end in the figure) of the rotation shaft MS2 of the motor MG2 is connected to the crankshaft 23 of the engine 22 via the clutch C4 and the damper 28. Thus, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the engine 22, the motor MG2, the planetary gear mechanism 50 (sun gear 51), the motor MG1 and the CVT 40 (primary shaft 41) are arranged coaxially in order from the front of the vehicle. Become.

実施例のクラッチC1は、中空のプライマリシャフト41の端部(図中右端)に設けられた係合部とモータMG1の中空の回転軸MS1の一端(図中左端)に設けられた係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータによりプライマリシャフト41やサンギヤ軸51aの軸方向に進退移動させられる環状の可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、クラッチC1をオンすればCVT40のプライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1とを接続することが可能となり、クラッチC1をオフすればプライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1との接続を解除することができる。また、実施例のクラッチC2は、モータMG1の中空の回転軸MS1の他端(図中右端)に設けられた係合部と遊星歯車機構50のキャリア54から延びる中空の第1キャリア軸54aの一端(図中左端)に設けられた係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータによりプライマリシャフト41や第1キャリア軸54aの軸方向に進退移動させられる環状の可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、クラッチC2をオンすればモータMG1の回転軸MS1と第1キャリア軸54a(キャリア54)とを接続することが可能となり、クラッチC2をオフすればモータMG1の回転軸MS1と第1キャリア軸54aとの接続を解除することができる。更に、実施例のクラッチC3は、遊星歯車機構50のキャリア54から延びる第2キャリア軸54bの一端(図中右端)に設けられた係合部とモータMG2の回転軸MS2の一端(図中左端)に設けられた係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより第2キャリア軸54bや回転軸MS2の軸方向に進退移動させられる環状の可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、クラッチC3をオンすれば第2キャリア軸54b(キャリア54)とモータMG2の回転軸MS2とを接続することが可能となり、クラッチC3をオフすれば第2キャリア軸54bとモータMG2の回転軸MS2との接続を解除することができる。そして、実施例のクラッチC4は、モータMG2の回転軸MS2の他端(図中右端)に設けられた係合部とダンパ28に固定された軸の一端(図中左端)に設けられた係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより回転軸MS2やクランクシャフト23の軸方向に進退移動させられる環状の可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、クラッチC4をオンすれば、モータMG2の回転軸MS2とエンジン22のクランクシャフト23とを接続することが可能となり、クラッチC2をオフすれば、モータMG2の回転軸MS2とクランクシャフト23との接続を解除することができる。   The clutch C1 of the embodiment includes an engagement portion provided at an end portion (right end in the drawing) of the hollow primary shaft 41 and an engagement portion provided at one end (left end in the drawing) of the hollow rotation shaft MS1 of the motor MG1. And a dog clutch that includes an annular movable engaging member that can be moved back and forth in the axial direction of the primary shaft 41 and the sun gear shaft 51a by an electromagnetic, electric, or hydraulic actuator (not shown). ing. Accordingly, when the clutch C1 is turned on, the primary shaft 41 of the CVT 40 and the rotation shaft MS1 of the motor MG1 can be connected. When the clutch C1 is turned off, the connection between the primary shaft 41 and the rotation shaft MS1 of the motor MG1 can be connected. It can be canceled. The clutch C2 of the embodiment includes an engagement portion provided at the other end (right end in the drawing) of the hollow rotation shaft MS1 of the motor MG1 and a hollow first carrier shaft 54a extending from the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50. It can be engaged with both engaging portions provided at one end (the left end in the figure) and is advanced and retracted in the axial direction of the primary shaft 41 and the first carrier shaft 54a by an electromagnetic, electric or hydraulic actuator (not shown). The dog clutch includes an annular movable engagement member that is moved. Accordingly, when the clutch C2 is turned on, the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the first carrier shaft 54a (carrier 54) can be connected, and when the clutch C2 is turned off, the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the first carrier The connection with the shaft 54a can be released. Further, the clutch C3 of the embodiment includes an engaging portion provided at one end (right end in the drawing) of the second carrier shaft 54b extending from the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and one end (left end in the drawing) of the rotation shaft MS2 of the motor MG2. And an engaging portion provided on the second carrier shaft 54b and the rotary shaft MS2 by an electromagnetic, electric or hydraulic actuator (not shown). The dog clutch includes a movable engagement member. Accordingly, when the clutch C3 is turned on, the second carrier shaft 54b (carrier 54) and the rotation shaft MS2 of the motor MG2 can be connected, and when the clutch C3 is turned off, the rotation of the second carrier shaft 54b and the motor MG2 is achieved. The connection with the axis MS2 can be released. The clutch C4 of the embodiment is an engagement portion provided at the other end (right end in the figure) of the rotation shaft MS2 of the motor MG2 and an engagement provided at one end (left end in the figure) of the shaft fixed to the damper 28. As a dog clutch including an annular movable engagement member that can be engaged with both of the joint portions and can be moved back and forth in the axial direction of the rotary shaft MS2 and the crankshaft 23 by an electromagnetic, electric or hydraulic actuator (not shown). It is configured. Thus, if the clutch C4 is turned on, the rotation shaft MS2 of the motor MG2 and the crankshaft 23 of the engine 22 can be connected, and if the clutch C2 is turned off, the rotation shaft MS2 and the crankshaft 23 of the motor MG2 are connected. Can be disconnected.

これらのクラッチC1〜C4に加えて、実施例のハイブリッド自動車20には、CVT40のセカンダリシャフト42等を介して遊星歯車機構50の第2の入力要素であるリングギヤ52を回転不能に固定するためのブレーキB1が設けられている。実施例において、ブレーキB1は、ドライブギヤ軸55aの端部(図中右端)に設けられた係合部と図示しないトランスミッションケースに固定された係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータによりセカンダリシャフト42の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、ブレーキB1をオンして可動係合部材をドライブギヤ軸55aの係合部とトランスミッションケース側の係合部との双方と係合させることにより、セカンダリシャフト42およびリングギヤ52を回転不能に固定すると共にCVT40をロックすることができる。なお、上述のように、クラッチC1〜C4およびブレーキB1をドグクラッチとして構成すれば、対象となる部材同士をより少ない損失で接続または切離することが可能となる。ただし、クラッチC1〜C4およびブレーキB1を油圧駆動される多板クラッチといった一般的な圧着式のクラッチまたはブレーキとして構成してもよいことはいうまでもない。   In addition to these clutches C1 to C4, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the ring gear 52, which is the second input element of the planetary gear mechanism 50, is fixed to be non-rotatable via the secondary shaft 42 of the CVT 40 or the like. A brake B1 is provided. In the embodiment, the brake B1 is engageable with both an engagement portion provided at an end portion (right end in the drawing) of the drive gear shaft 55a and an engagement portion fixed to a transmission case (not shown). The dog clutch is configured to include a movable engagement member that is moved back and forth in the axial direction of the secondary shaft 42 by an electromagnetic, electric, or hydraulic actuator that does not. As a result, the brake B1 is turned on to engage the movable engagement member with both the engagement portion of the drive gear shaft 55a and the engagement portion on the transmission case side, thereby making the secondary shaft 42 and the ring gear 52 non-rotatable. The CVT 40 can be locked while being fixed. As described above, if the clutches C1 to C4 and the brake B1 are configured as dog clutches, it becomes possible to connect or disconnect the target members with less loss. However, it goes without saying that the clutches C1 to C4 and the brake B1 may be configured as a general pressure-bonding clutch or brake such as a hydraulically driven multi-plate clutch.

そして、ハイブリッドECU70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74、データを一時的に記憶するRAM76、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドECU70には、イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置であるシフトポジションSPを検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダル85の踏み込み量(ストローク)を検出するブレーキペダルストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBS、車速センサ87からの車速Vが入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU30、バッテリECU36、CVTECU49と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU30、バッテリECU36、CVTECU49と各種制御信号やデータのやり取りを行なう。また、クラッチC1〜C4やブレーキB1の図示しないアクチュエータもハイブリッドECU70により制御される。   The hybrid ECU 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72, and includes a ROM 74 for storing a processing program, a RAM 76 for temporarily storing data, an input / output port and a communication port (not shown), etc. in addition to the CPU 72. . The hybrid ECU 70 detects the ignition signal from the ignition switch (start switch) 80, the shift position SP from the shift position sensor 82 that detects the shift position SP that is the operation position of the shift lever 81, and the depression amount of the accelerator pedal 83. The accelerator pedal position Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the brake pedal stroke BS from the brake pedal stroke sensor 86 for detecting the depression amount (stroke) of the brake pedal 85, and the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 87 are input via the input port. Is done. As described above, the hybrid ECU 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 30, the battery ECU 36, and the CVTECU 49 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 30, the battery ECU 36, and the CVTECU 49. To do. The hybrid ECU 70 also controls actuators (not shown) of the clutches C1 to C4 and the brake B1.

ここで、図2を参照しながら、無限変速機としてのCVT40、遊星歯車機構50およびドライブギヤ55により無限大変速比を設定する手順について説明する。なお、図2において、42,55軸は、CVT40のセカンダリシャフト42の回転速度Noおよびドライブギヤ55の回転速度Ndを、56軸は、カウンタギヤ56の回転速度を、R軸は、遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転速度Nrを、C軸は、遊星歯車機構50のキャリア54の回転速度Ncを、S,51a軸は、遊星歯車機構50のサンギヤ51および駆動軸としてのサンギヤ軸51aの回転速度Nsをそれぞれ示す。また、これらの図面におけるρは、遊星歯車機構50のギヤ比(サンギヤ51の歯数/リングギヤ52の歯数)を示し、CVT40による変速比をγ(=Ni/Ns=Nc/Nd)とする。図2からわかるように、クラッチC1およびC2がオンされてCVT40のプライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1と第1キャリア軸54a(キャリア54)とが接続されると共に、クラッチC3およびC4がオンされて第2キャリア軸54b(キャリア54)とモータMG2の回転軸MS2とエンジン22のクランクシャフト23とが接続されているときには、次式(1)〜(3)の回転速度に関する関係式が成立し、これらの式(1)〜(3)を整理すれば、次式(4)の関係式が得られる。式(4)は、遊星歯車機構50の第1の入力要素であるキャリア54と出力要素であるサンギヤ51(サンギヤ軸51a)との間の変速比αを示すものであり、かかる変速比αは、CVT40による変速比γが値1/(1+ρ)となるときに無限大となり、このときには、キャリア54が如何なる回転速度で回転していてもサンギヤ51は回転することなく停止し、遊星歯車機構50の各要素に作用するトルクは理論上無限大となる。従って、クラッチC1〜C4により遊星歯車機構50のキャリア54がCVT40のプライマリシャフト41とモータMG1とモータMG2とエンジン22(クランクシャフト23)とに接続されている状態では、エンジン22等からの動力によりキャリア54が回転していても、CVT40による変速比γが値1/(1+ρ)となるようにCVT40を制御すれば、駆動軸としてのサンギヤ軸51aの回転を停止させてハイブリッド自動車20を停止状態に維持することができる。   Here, a procedure for setting an infinite gear ratio using the CVT 40 as an infinite transmission, the planetary gear mechanism 50, and the drive gear 55 will be described with reference to FIG. 2, 42 and 55 axes indicate the rotational speed No of the secondary shaft 42 and the rotational speed Nd of the drive gear 55 of the CVT 40, 56 axes indicate the rotational speed of the counter gear 56, and R axis indicates the planetary gear mechanism. 50, the rotation speed Nr of the ring gear 52, the C axis the rotation speed Nc of the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50, the S and 51a axes the rotation of the sun gear 51 of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear shaft 51a as the drive shaft. The speed Ns is shown respectively. In these drawings, ρ indicates the gear ratio of the planetary gear mechanism 50 (the number of teeth of the sun gear 51 / the number of teeth of the ring gear 52), and the transmission ratio by the CVT 40 is γ (= Ni / Ns = Nc / Nd). . As can be seen from FIG. 2, the clutches C1 and C2 are turned on to connect the primary shaft 41 of the CVT 40, the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the first carrier shaft 54a (carrier 54), and the clutches C3 and C4 are turned on. Then, when the second carrier shaft 54b (carrier 54), the rotation shaft MS2 of the motor MG2 and the crankshaft 23 of the engine 22 are connected, the relational expressions relating to the rotational speeds of the following equations (1) to (3) are established. If these equations (1) to (3) are rearranged, a relational expression of the following equation (4) can be obtained. Expression (4) represents a transmission gear ratio α between the carrier 54 as the first input element of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear 51 (sun gear shaft 51a) as the output element. , When the gear ratio γ by the CVT 40 becomes 1 / (1 + ρ), the sun gear 51 stops without rotating at any rotational speed, and the planetary gear mechanism 50 The torque acting on each element is theoretically infinite. Accordingly, when the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 is connected to the primary shaft 41, the motor MG1, the motor MG2, and the engine 22 (crankshaft 23) of the CVT 40 by the clutches C1 to C4, the power from the engine 22 and the like is used. Even if the carrier 54 is rotating, if the CVT 40 is controlled so that the gear ratio γ by the CVT 40 becomes the value 1 / (1 + ρ), the rotation of the sun gear shaft 51a as the drive shaft is stopped and the hybrid vehicle 20 is stopped. Can be maintained.

Nr = (1+ρ)・Nc-ρ・Ns …(1)
Nd = 1/γ・Nc …(2)
Nd = Nr …(3)
Nc / Ns =ρ・γ/[γ・(1+ρ)-1] = α …(4)
Nr = (1 + ρ) ・ Nc-ρ ・ Ns (1)
Nd = 1 / γ · Nc (2)
Nd = Nr (3)
Nc / Ns = ρ · γ / [γ · (1 + ρ) -1] = α (4)

さて、上述のように構成されるハイブリッド自動車20の走行時には、ハイブリッドECU70によって運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力すべき要求トルクが設定されると共に、要求トルクに基づくトルク(例えば、要求トルクをバッテリ35の入出力制限により制限した値であって基本的には要求トルクと一致する値)が駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびモータMG2に対するトルク指令、CVT40の目標変速比が設定される。こうして設定されるエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびモータMG2に対するトルク指令、目標変速比を示す制御信号は、ハイブリッドECU70からエンジンECU24やモータECU30、CVTECU49へと送信される。各ECUは、それぞれハイブリッドECU70からの制御信号に従ってエンジン22やモータMG1およびMG2、CVT40を個別に制御する。また、ハイブリッドECU70は、必要に応じてクラッチC1〜C4およびブレーキB1をオンオフ制御する。そして、ハイブリッド自動車20における運転制御モードには、図3に示すように、後進走行モード、低速前進走行モード、中速移行モード、巡航走行モードおよび高速走行モード等が含まれ、その他に、高出力走行モードや、エンジン22を停止させると共にモータMG1およびMG2を用いて駆動軸としてのサンギヤ軸51aに動力を出力するモータ走行モードが含まれる。   When the hybrid vehicle 20 configured as described above is traveling, the hybrid ECU 70 causes the sun gear shaft 51a as the drive shaft to be driven based on the accelerator opening degree Acc corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 83 by the driver and the vehicle speed V. A requested torque to be output is set, and a torque based on the requested torque (for example, a value obtained by limiting the requested torque by the input / output limitation of the battery 35 and basically matching the requested torque) is used as the drive shaft. The operating point of the engine 22, the torque command for the motor MG1 and the motor MG2, and the target gear ratio of the CVT 40 are set so as to be output to the sun gear shaft 51a. The engine 22 operating point, the torque command for the motor MG1 and the motor MG2, and the control signal indicating the target gear ratio are transmitted from the hybrid ECU 70 to the engine ECU 24, the motor ECU 30, and the CVT ECU 49. Each ECU individually controls engine 22, motors MG1 and MG2, and CVT 40 according to control signals from hybrid ECU 70, respectively. Further, the hybrid ECU 70 performs on / off control of the clutches C1 to C4 and the brake B1 as necessary. The operation control mode in the hybrid vehicle 20 includes a reverse travel mode, a low speed forward travel mode, a medium speed transition mode, a cruise travel mode, a high speed travel mode, etc., as shown in FIG. A traveling mode and a motor traveling mode in which the engine 22 is stopped and the MG1 and MG2 are used to output power to the sun gear shaft 51a as a drive shaft are included.

次に、上記ハイブリッド自動車20の動作について具体的に説明する。ここでは、図4から図11を参照しながら、まず、エンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行するときの動作の一例について説明する。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20 will be specifically described. Here, with reference to FIGS. 4 to 11, first, an example of an operation when the hybrid vehicle 20 travels with the operation of the engine 22 will be described.

ハイブリッド自動車20が停車している状態で運転者によりイグニッションスイッチ80がオンされると、モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20を発進させる場合を除き、ハイブリッドECU70の統括的な制御のもとエンジン22の始動処理が実行される。ここで、ハイブリッド自動車20の停車時には、図4に示すように、少なくともクラッチC3をオフすると共にクラッチC4をオンして互いに接続されたモータMG2およびエンジン22を第1キャリア軸54aから切り離すことにより、モータMG2によりエンジン22をクランキングして当該エンジン22を始動させることができる。こうしてエンジン22が始動されると、モータMG2の回転速度Nm2(およびエンジン22の回転速度Ne)が予め定められた発進時の回転速度になるようにモータMG2およびエンジン22が制御されると共に、クラッチC1およびC2がオンされた状態でキャリア54(第1および第2キャリア軸54a,54b)の回転速度Nc(プライマリシャフト41の回転速度NiおよびモータMG1の回転速度Nm1)が当該発進時の回転速度に一致すると共に駆動軸としてのサンギヤ軸51aが停止状態に維持されるようにモータMG1とCVT40とが制御される。そして、キャリア54とモータMG2とが回転同期した時点でクラッチC3がオンされて両者が接続される。なお、モータMG2やエンジン22の発進時における回転速度は、エンジン22を効率(燃費)よく運転して比較的大きなトルクを得ることができる回転速度とされると好ましい。以下、図5に示すように、クラッチC1〜C4のすべてがオンされて遊星歯車機構50の第1の入力要素としてのキャリア54と出力要素としてのサンギヤ51との間の変速比αが実質的に無限大に設定されると共に、キャリア54の回転速度Nc(回転速度Ne,Nm2)が発進時における回転速度に設定される状態をエンジン22の運転時における「ニュートラル状態」という。また、図6に、上記ニュートラル状態におけるCVT40、遊星歯車機構50およびドライブギヤ55の各回転要素の主に回転速度の力学的な関係を表す共線図の一例を太い実線で示す。同図からわかるように、エンジン22の運転時におけるニュートラル状態では、遊星歯車機構50の第2の入力要素であるリングギヤ52がドライブギヤ55と同方向に回転すると共に出力要素であるサンギヤ51(サンギヤ軸51a)の回転速度Nsが値0となることから、遊星歯車機構50の第1の入力要素であるキャリア54もドライブギヤ55やリングギヤ52と同方向に回転することになる。なお、ニュートラル状態では、必ずしもモータMG1およびMG2の双方にトルクを出力させる必要がないことから、モータMG1およびMG2の少なくとも何れか一方に対するトルク指令を値0に設定してモータMG1およびMG2の少なくとも何れか一方がエンジン22に連れ回されるようにしてもよい。   When the ignition switch 80 is turned on by the driver while the hybrid vehicle 20 is stopped, the engine is controlled under the overall control of the hybrid ECU 70 except when the hybrid vehicle 20 is started under the motor travel mode. 22 start-up processing is executed. Here, when the hybrid vehicle 20 stops, as shown in FIG. 4, at least the clutch C3 is turned off and the clutch C4 is turned on to disconnect the motor MG2 and the engine 22 connected to each other from the first carrier shaft 54a. The engine 22 can be cranked by the motor MG2 to start the engine 22. When the engine 22 is started in this way, the motor MG2 and the engine 22 are controlled so that the rotational speed Nm2 of the motor MG2 (and the rotational speed Ne of the engine 22) becomes a predetermined rotational speed at the start, and the clutch The rotational speed Nc (the rotational speed Ni of the primary shaft 41 and the rotational speed Nm1 of the motor MG1) of the carrier 54 (first and second carrier shafts 54a and 54b) is the rotational speed at the time of starting in the state where C1 and C2 are turned on. And the motor MG1 and the CVT 40 are controlled so that the sun gear shaft 51a as the drive shaft is maintained in a stopped state. Then, when the carrier 54 and the motor MG2 are rotationally synchronized, the clutch C3 is turned on and both are connected. It should be noted that the rotational speed at the start of motor MG2 and engine 22 is preferably a rotational speed at which engine 22 can be operated efficiently (fuel consumption) and a relatively large torque can be obtained. Hereinafter, as shown in FIG. 5, all of the clutches C1 to C4 are turned on, and the gear ratio α between the carrier 54 as the first input element of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear 51 as the output element is substantially reduced. The state where the rotational speed Nc (rotational speed Ne, Nm2) of the carrier 54 is set to the rotational speed at the start is referred to as a “neutral state” when the engine 22 is operating. FIG. 6 shows an example of a collinear diagram representing a dynamic relationship of rotational speeds of the rotational elements of the CVT 40, the planetary gear mechanism 50, and the drive gear 55 in the neutral state with a thick solid line. As can be seen from the figure, in the neutral state during operation of the engine 22, the ring gear 52, which is the second input element of the planetary gear mechanism 50, rotates in the same direction as the drive gear 55 and the sun gear 51 (sun gear), which is the output element. Since the rotation speed Ns of the shaft 51a) is 0, the carrier 54, which is the first input element of the planetary gear mechanism 50, also rotates in the same direction as the drive gear 55 and the ring gear 52. In the neutral state, it is not always necessary to output torque to both the motors MG1 and MG2. Therefore, a torque command for at least one of the motors MG1 and MG2 is set to a value 0, and at least any of the motors MG1 and MG2 is set. One of them may be driven by the engine 22.

上述のようにしてエンジン22が始動されると共にニュートラル状態が設定されると、運転者は、シフトポジションを通常走行用のDポジションに設定すると共にアクセルペダル83を踏み込むことによりハイブリッド自動車20を「低速前進走行モード」のもとで前進方向に発進させることができる。また、運転者は、上記ニュートラル状態のもとでシフトポジションを後進走行用のRポジションに設定すると共にアクセルペダル83を踏み込むことによりハイブリッド自動車20を「後進走行モード」のもとで後進方向に発進させることができる。そこで、以下、「後進走行モード」について説明した後、「低速前進走行モード」、「中速移行モード」、「巡航走行モード」、「高速走行モード」および「高出力走行モード」について順番に説明する。   When the engine 22 is started and the neutral state is set as described above, the driver sets the shift position to the D position for normal driving and depresses the accelerator pedal 83 to set the hybrid vehicle 20 to “low speed”. It is possible to start in the forward direction under the “forward travel mode”. In addition, the driver sets the shift position to the R position for reverse travel under the neutral state and depresses the accelerator pedal 83 to start the hybrid vehicle 20 in the reverse direction under the “reverse travel mode”. Can be made. Therefore, after describing the “reverse travel mode”, the “low speed forward travel mode”, “medium speed transition mode”, “cruising travel mode”, “high speed travel mode” and “high output travel mode” will be described in order. To do.

〔後進走行モード〕
ニュートラル状態のもとで運転者によりRポジションが設定されてアクセルペダル83が踏み込まれた場合、ハイブリッドECU70は、CVT40による変速比γが値1/(1+ρ)よりも小さくなるように、すなわちCVT40によってセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55と遊星歯車機構50のリングギヤ52とがより増速されるようにCVTECU49に制御信号を与える。CVTECU49は、ハイブリッドECU70からの制御信号に従ってCVT40のセカンダリプーリ44の溝幅が大きく(径が小さく)なったり、プライマリプーリ43の溝幅が小さく(径が大きく)なったりするように油圧回路48を制御する。これにより、図6において破線で示すように、ドライブギヤ55やリングギヤ52の回転速度Nd,Nrが高まり、遊星歯車機構50の出力要素であるサンギヤ51(サンギヤ軸51a)は、ドライブギヤ55やリングギヤ52の回転方向と逆方向に回転することになるので、駆動軸としてのサンギヤ軸51aを逆転させてハイブリッド自動車20を後進方向に走行させることが可能となる。そして、この際には、エンジン22等からキャリア54に出力されるトルクが増幅されて駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されることになる。このように、実施例のハイブリッド自動車20では、その後進走行に際して、効率よくエンジン22を運転しながら駆動軸としてのサンギヤ軸51aに大きなトルクを出力することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車20では、後進走行時のエネルギ効率やトルク特性をより向上させることができる。もちろん、後進走行モードのもとでも、例えば運転者によりアクセルペダル83が大きく踏み込まれて大きなトルクが要求されたような場合等には、エンジン22をアシストするようにモータMG1およびMG2の少なくとも何れかに駆動トルクを出力させてもよい。
[Reverse drive mode]
When the R position is set by the driver under the neutral state and the accelerator pedal 83 is depressed, the hybrid ECU 70 makes the gear ratio γ by the CVT 40 smaller than the value 1 / (1 + ρ), that is, by the CVT 40. A control signal is given to the CVTECU 49 so that the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 are further accelerated. The CVT ECU 49 controls the hydraulic circuit 48 so that the groove width of the secondary pulley 44 of the CVT 40 is increased (the diameter is decreased) or the groove width of the primary pulley 43 is decreased (the diameter is increased) according to a control signal from the hybrid ECU 70. Control. As a result, as indicated by broken lines in FIG. 6, the rotational speeds Nd and Nr of the drive gear 55 and the ring gear 52 increase, and the sun gear 51 (sun gear shaft 51a) that is the output element of the planetary gear mechanism 50 is connected to the drive gear 55 and the ring gear. Thus, the hybrid vehicle 20 can be driven in the reverse direction by reversing the sun gear shaft 51a as the drive shaft. At this time, the torque output from the engine 22 or the like to the carrier 54 is amplified and output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. Thus, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, it is possible to output a large torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft while operating the engine 22 efficiently during backward travel. Therefore, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, it is possible to further improve the energy efficiency and torque characteristics during reverse travel. Of course, even in the reverse travel mode, for example, when the driver depresses the accelerator pedal 83 to request a large torque, at least one of the motors MG1 and MG2 is assisted to assist the engine 22. Alternatively, the drive torque may be output.

〔低速前進走行モード〕
ニュートラル状態のもとで運転者によりDポジションが設定されてアクセルペダル83が踏み込まれた場合、ハイブリッドECU70は、CVT40による変速比γが値1/(1+ρ)よりも大きくなるように、すなわちCVT40によってセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55と遊星歯車機構50のリングギヤ52とがより減速されるようにCVTECU49に制御信号を与える。CVTECU49は、ハイブリッドECU70からの制御信号に従ってCVT40のセカンダリプーリ44の溝幅が小さく(径が大きく)なったり、プライマリプーリ43の溝幅が大きく(径が小さく)なったりするように(図5における白抜矢印参照)油圧回路48を制御する。これにより、図6において細い実線で示すように、ドライブギヤ55やリングギヤ52の回転速度Nd,Nrが低下する一方、遊星歯車機構50の出力要素であるサンギヤ51(サンギヤ軸51a)のドライブギヤ55やリングギヤ52と同方向における回転速度Nsが高まることになるので、駆動軸としてのサンギヤ軸51aを正転させてハイブリッド自動車20を前進方向に発進させることが可能となる。そして、この際には、エンジン22等からキャリア54に出力されるトルクが増幅されて駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されることになる。このように、実施例のハイブリッド自動車20では、前進方向への発進に際して、効率よくエンジン22を運転しながら駆動軸としてのサンギヤ軸51aに大きなトルクを出力することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車20では、発進時のエネルギ効率やトルク特性をより向上させることができる。また、発進後には、変速比γがより大きくなるようにCVT40を制御することにより、駆動軸としてのサンギヤ軸51aに大きなトルクを出力しながらハイブリッド自動車20を前進方向に加速させていくことができる。更に、低速前進走行モードのもと、CVT40の変速比γを調整しつつエンジン22の運転ポイントを変更してエンジン22からのトルクを増加させたり、モータMG1およびMG2の少なくとも何れかにエンジン22をアシストするように駆動トルクを出力させたりすれば、低速前進走行モードにおけるトルク特性をより一層向上させることができる。このような低速前進走行モードは、例えばCVT40による変速比γが所定値まで低下したことを含む第1の移行条件が成立するまで継続され、当該移行条件が成立すると、ハイブリッド自動車20の運転モードは、低速前進走行モードから中速移行モードへと移行する。
[Low-speed forward travel mode]
When the driver sets the D position under the neutral state and the accelerator pedal 83 is depressed, the hybrid ECU 70 makes the gear ratio γ by the CVT 40 larger than the value 1 / (1 + ρ), that is, by the CVT 40. A control signal is given to the CVTECU 49 so that the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 are further decelerated. The CVT ECU 49 reduces the groove width of the secondary pulley 44 of the CVT 40 according to the control signal from the hybrid ECU 70 (the diameter increases) or increases the groove width of the primary pulley 43 (the diameter decreases) (in FIG. 5). The hydraulic circuit 48 is controlled. As a result, as indicated by thin solid lines in FIG. 6, the rotational speeds Nd and Nr of the drive gear 55 and the ring gear 52 are reduced, while the drive gear 55 of the sun gear 51 (sun gear shaft 51a) that is the output element of the planetary gear mechanism 50. As a result, the rotational speed Ns in the same direction as that of the ring gear 52 is increased, so that the hybrid vehicle 20 can be started in the forward direction by causing the sun gear shaft 51a as the drive shaft to rotate forward. At this time, the torque output from the engine 22 or the like to the carrier 54 is amplified and output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. Thus, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when starting in the forward direction, it is possible to output a large torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft while operating the engine 22 efficiently. Therefore, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, it is possible to further improve the energy efficiency and torque characteristics at the start. Further, after starting, the hybrid vehicle 20 can be accelerated in the forward direction while outputting a large torque to the sun gear shaft 51a as a drive shaft by controlling the CVT 40 so that the speed ratio γ becomes larger. . Further, under the low speed forward travel mode, the operating point of the engine 22 is changed while adjusting the speed ratio γ of the CVT 40 to increase the torque from the engine 22, or the engine 22 is connected to at least one of the motors MG1 and MG2. If the drive torque is output so as to assist, the torque characteristics in the low-speed forward travel mode can be further improved. Such a low-speed forward traveling mode is continued until the first transition condition including, for example, that the speed ratio γ by the CVT 40 has decreased to a predetermined value is satisfied, and when the transition condition is satisfied, the operation mode of the hybrid vehicle 20 is Transition from the low-speed forward travel mode to the medium-speed transition mode.

〔中速移行モード〕
運転者によるアクセルペダル83の操作等に応じて上記第1の移行条件が成立すると、ハイブリッドECU70は、モータMG1とキャリア54(第1キャリア軸54a)との接続が解除されるようにクラッチC2のアクチュエータに制御信号を与える。こうしてクラッチC2がオフされてモータMG1とキャリア54との接続が解除されれば、モータMG1によりプライマリシャフト41をキャリア54とは独立に回転させることが可能となり、ハイブリッドECU70は、CVT40による変速比γが上記所定値に保たれると共にモータMG1の回転速度Nm1(回転速度Ni)が低下し、かつ要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびモータMG2のトルク指令、CVT40の目標変速比を設定する。また、エンジンECU24やモータECU30、CVTECU49は、それぞれハイブリッドECU70からの制御信号に従ってエンジン22やモータMG1およびMG2、CVT40を制御する。これにより、図7において破線で示すようにモータMG1の減速に伴って、CVT40を介してモータMG1に接続されたドライブギヤ55や遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転速度Nd,Nrが低下していくことから、サンギヤ51(サンギヤ軸51a)の回転速度Ns(車速V)を正転側(前進側)に増加させながら、同図において実線で示すようにモータMG1を一旦停止させることによりCVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55や遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転速度Nd,Nrを値0にすることができる。なお、かかる中速移行モードのもとでは、モータMG1は、図7において下向きのトルクを出力することから発電を実行し、モータMG1により発電された電力は、主にバッテリ35の充電に供され、必要に応じてモータMG2の駆動用に供される。また、中速移行モードのもとでハイブリッド自動車20を減速させる場合、ハイブリッドECU70は、CVT40による変速比γが上記所定値に保たれると共にモータMG1の回転速度Nm1(回転速度Ni)が高まり(加速され)、かつ要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびモータMG2のトルク指令、CVT40の目標変速比を設定する。
[Medium speed transition mode]
When the first transition condition is satisfied according to the operation of the accelerator pedal 83 by the driver, etc., the hybrid ECU 70 sets the clutch C2 so that the connection between the motor MG1 and the carrier 54 (first carrier shaft 54a) is released. A control signal is given to the actuator. If the clutch C2 is thus turned off and the connection between the motor MG1 and the carrier 54 is released, the primary shaft 41 can be rotated independently of the carrier 54 by the motor MG1, and the hybrid ECU 70 can change the speed ratio γ by the CVT 40. Is maintained at the predetermined value, the rotational speed Nm1 (rotational speed Ni) of the motor MG1 is decreased, and the operating point of the engine 22 is set so that torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. Torque commands for motor MG1 and motor MG2 and a target gear ratio for CVT 40 are set. Engine ECU 24, motor ECU 30, and CVTECU 49 control engine 22, motors MG1, MG2, and CVT 40 in accordance with control signals from hybrid ECU 70, respectively. As a result, as shown by the broken line in FIG. 7, the rotational speeds Nd and Nr of the drive gear 55 connected to the motor MG1 via the CVT 40 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 decrease as the motor MG1 decelerates. Therefore, while increasing the rotational speed Ns (vehicle speed V) of the sun gear 51 (sun gear shaft 51a) to the forward rotation side (forward movement side), the motor MG1 is temporarily stopped as indicated by the solid line in FIG. The rotational speeds Nd and Nr of the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 can be set to zero. Note that, under the medium speed transition mode, the motor MG1 generates power because it outputs a downward torque in FIG. 7, and the electric power generated by the motor MG1 is mainly used for charging the battery 35. If necessary, it is used for driving the motor MG2. When the hybrid vehicle 20 is decelerated under the medium speed transition mode, the hybrid ECU 70 maintains the speed ratio γ by the CVT 40 at the predetermined value and increases the rotational speed Nm1 (rotational speed Ni) of the motor MG1 ( The operation point of the engine 22, the torque commands of the motor MG1 and the motor MG2, and the target gear ratio of the CVT 40 are set so that the torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft.

〔巡航走行モード〕
上述の中速移行モードのもとで、CVT40のプライマリシャフト41に接続されたモータMG1が停止されると共にCVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55と遊星歯車機構50のリングギヤ52との回転が停止されると、図8に示すように、ブレーキB1をオンしてセカンダリシャフト42およびリングギヤ52を回転不能に固定すると共にCVT40をロックすることができる。そして、このように遊星歯車機構50のリングギヤ52を回転不能に固定すれば、図7において実線で示すように、CVT40を用いることなくエンジン22等によりキャリア54に出力されるトルクを遊星歯車機構50のサンギヤ51すなわち駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することが可能となる。このため、実施例のハイブリッド自動車20では、中速移行モードのもとでモータMG1の回転が停止される前の走行状態や運転者の要求(例えばアクセル開度Accやその変動度合等)が第2の移行条件を満たしている場合、モータMG1が停止されたままハイブリッドECU70によりブレーキB1がオンされてCVT40がロックされ、運転モードが中速移行モードから巡航移行モードへと移行する。かかる巡航移行モードのもとで、ハイブリッドECU70は、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG2に対するトルク指令を設定し、エンジンECU24やモータECU30は、それぞれハイブリッドECU70からの制御信号に従ってエンジン22やモータMG2を制御する。これにより、巡航走行モードのもとでは、CVT40での損失を無くしながらエンジン22等によりキャリア54に出力される動力を比較的効率よく駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することができるので、エネルギ効率をより向上させることが可能となる。なお、かかる巡航走行モードでは、バッテリ35の残容量を確保する観点から、基本的にはエンジン22を効率よく運転可能な運転ポイントで運転して当該エンジン22のみに動力を出力させてもよく、必要に応じてエンジン22をアシストするようにモータMG2に駆動トルクを出力させてもよい。また、モータMG2にエンジン22からの動力の一部(あるいはすべて)を用いた発電を実行させてモータMG2により発電された電力でバッテリ35を充電してもよい。
[Cruising mode]
The motor MG1 connected to the primary shaft 41 of the CVT 40 is stopped and the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 are rotated under the above-described medium speed transition mode. 8 is stopped, the brake B1 can be turned on to fix the secondary shaft 42 and the ring gear 52 so that they cannot rotate, and the CVT 40 can be locked. If the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 is fixed in a non-rotatable manner as described above, the torque output to the carrier 54 by the engine 22 or the like without using the CVT 40 is used as shown in FIG. Can be transmitted to the sun gear 51, that is, the sun gear shaft 51a as a drive shaft. For this reason, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the driving state and the driver's request (for example, the accelerator opening degree Acc and the degree of variation thereof) before the rotation of the motor MG1 is stopped under the medium speed transition mode are the first. When the transition condition 2 is satisfied, the brake B1 is turned on by the hybrid ECU 70 while the motor MG1 is stopped, the CVT 40 is locked, and the operation mode is shifted from the medium speed transition mode to the cruise transition mode. Under this cruise transition mode, the hybrid ECU 70 sets a torque command for the operating point of the engine 22 and the motor MG2 so that torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft, and the engine ECU 24 The motor ECU 30 controls the engine 22 and the motor MG2 in accordance with control signals from the hybrid ECU 70, respectively. Thus, under the cruise traveling mode, the power output to the carrier 54 by the engine 22 or the like can be transmitted to the sun gear shaft 51a as the drive shaft relatively efficiently while eliminating the loss in the CVT 40. Efficiency can be further improved. In this cruise travel mode, from the viewpoint of securing the remaining capacity of the battery 35, the engine 22 may be basically operated at an operation point at which the engine 22 can be efficiently operated and power may be output only to the engine 22. The drive torque may be output to the motor MG2 so as to assist the engine 22 as necessary. Further, the battery 35 may be charged with the electric power generated by the motor MG2 by causing the motor MG2 to generate electric power using a part (or all) of the power from the engine 22.

〔高速走行モード〕
上述の中速移行モードのもとでモータMG1が停止されると共に遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転が停止された際に上記第2の移行条件とは異なる第3の移行条件が成立している場合や、巡航走行モードのもとで運転者により緩やかな加速要求がなされたような場合、ハイブリッド自動車20の運転モードは、中速移行モードまたは巡航走行モードから高速走行モードへと移行する。ハイブリッド自動車20の運転モードを高速走行モードへと移行させる場合、ハイブリッドECU70は、ブレーキB1がオンされていれば遊星歯車機構50のリングギヤ52やCVT40のロックが解除されるようにブレーキB1のアクチュエータに制御信号を与える。こうしてブレーキB1(およびクラッチC2)がオフされた状態で(図9参照)、ハイブリッドECU70は、モータMG1が上述の低速前進走行モード等の実行時とは逆方向すなわち遊星歯車機構50のキャリア54とは逆方向に回転すると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびMG2に対するトルク指令、CVT40の目標変速比を設定する。また、エンジンECU24やモータECU30、CVTECU49は、それぞれハイブリッドECU70からの制御信号に従ってエンジン22やモータMG1およびMG2、CVT40を制御する。すなわち、クラッチC2によりモータMG1とキャリア54との接続が解除されている状態では、モータMG1によりプライマリシャフト41をキャリア54とは逆方向に回転させることが可能であり、図10において実線で示すように、モータMG1の回転速度Nm1(回転速度Ni)をキャリア54とは逆方向(負側)に高くしていけば、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55および遊星歯車機構50のリングギヤ52をキャリア54とは逆方向に回転させると共にその回転速度NNd,Nr等を負側に高くしていくことができる。加えて、図9において白抜矢印で示すように、CVT40のプライマリプーリ43の溝幅を小さくしたり、セカンダリプーリ44の溝幅を大きくしたりしてCVT40による変速比γをより小さくしていけば、図10において二点鎖線で示すように、ドライブギヤ55や遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転速度Nd,Nrをより一層負側に高くすることができる。そして、ドライブギヤ55や遊星歯車機構50のリングギヤ52のキャリア54とは逆方向における回転速度Nd,Nrが高くなればなるほど、遊星歯車機構50の第1の入力要素であるキャリア54と出力要素であるサンギヤ51すなわち駆動軸としてのサンギヤ軸51aとの間の変速比αをより小さく(増速比をより大きく)してサンギヤ軸51aの正転側における回転速度すなわち車速Vをより高くすることが可能となる。かかる高速走行モードのもとでは、特に非常に高い速度で巡航する場合のように駆動軸としてのサンギヤ軸51aに大きなトルクを出力する必要が少ないとき等に、バッテリ35の残容量を確保する観点から、モータMG2にエンジン22からの動力の一部(あるいはすべて)を用いた発電を実行させてモータMG2により発電された電力でモータMG1を駆動したり、バッテリ35を充電したりしてもよい。もちろん、高速走行モードのもとでも、バッテリ35の残容量に余裕があるような場合には、バッテリ35からの電力によりモータMG1を駆動すると共に、エンジン22を効率よく運転可能な運転ポイントで運転し、常時あるいは必要に応じてエンジン22をアシストするようにモータMG2に駆動トルクを出力させてもよい。
[High-speed driving mode]
When the motor MG1 is stopped and the rotation of the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 is stopped under the above-described medium speed transition mode, a third transition condition different from the second transition condition is satisfied. When the vehicle is in a cruising mode, or when the driver requests a gentle acceleration, the driving mode of the hybrid vehicle 20 shifts from the medium speed transition mode or the cruising mode to the high speed mode. When shifting the operation mode of the hybrid vehicle 20 to the high-speed driving mode, the hybrid ECU 70 uses the brake B1 actuator so that the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 and the lock of the CVT 40 are released if the brake B1 is turned on. Give a control signal. With the brake B1 (and the clutch C2) turned off in this way (see FIG. 9), the hybrid ECU 70 operates in a direction opposite to that when the motor MG1 executes the low-speed forward travel mode or the like, that is, the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50. Is set in the engine 22 operating point, the torque command for the motors MG1 and MG2, and the target gear ratio of the CVT 40 so that the torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. Engine ECU 24, motor ECU 30, and CVTECU 49 control engine 22, motors MG1, MG2, and CVT 40 in accordance with control signals from hybrid ECU 70, respectively. That is, in the state where the connection between the motor MG1 and the carrier 54 is released by the clutch C2, the primary shaft 41 can be rotated in the opposite direction to the carrier 54 by the motor MG1, and as shown by a solid line in FIG. In addition, if the rotational speed Nm1 (rotational speed Ni) of the motor MG1 is increased in the direction opposite to the carrier 54 (negative side), the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40 and the ring gear of the planetary gear mechanism 50 are used. 52 can be rotated in the opposite direction to the carrier 54, and its rotational speed NNd, Nr, etc. can be increased to the negative side. In addition, as indicated by the white arrow in FIG. 9, the gear ratio γ by the CVT 40 can be further reduced by reducing the groove width of the primary pulley 43 of the CVT 40 or increasing the groove width of the secondary pulley 44. For example, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 10, the rotational speeds Nd and Nr of the drive gear 55 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 can be further increased to the negative side. The higher the rotational speeds Nd and Nr in the direction opposite to the carrier 54 of the drive gear 55 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50, the higher the carrier 54 and the output element that are the first input elements of the planetary gear mechanism 50. The gear ratio α between the sun gear 51, that is, the sun gear shaft 51a as a drive shaft, is made smaller (the speed increasing ratio is made larger) to increase the rotational speed on the forward rotation side of the sun gear shaft 51a, that is, the vehicle speed V. It becomes possible. Under such a high-speed traveling mode, the viewpoint of securing the remaining capacity of the battery 35 when there is little need to output a large torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft, especially when cruising at a very high speed. Then, the motor MG2 may be caused to generate power using part (or all) of the power from the engine 22, and the motor MG1 may be driven by the power generated by the motor MG2, or the battery 35 may be charged. . Of course, even in the high-speed driving mode, when the remaining capacity of the battery 35 is sufficient, the motor MG1 is driven by the power from the battery 35 and the engine 22 is operated at an operating point at which the engine 22 can be efficiently operated. However, the drive torque may be output to the motor MG2 so as to assist the engine 22 constantly or as necessary.

〔高出力走行モード〕
上述の中速移行モードのもとでモータMG1が停止されると共に遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転が停止された際に上記第2および第3の移行条件とは異なる第4の移行条件が成立した場合や、巡航走行モードのもとで運転者により急峻な加速要求がなされたような場合、ハイブリッド自動車20の運転モードは、中速移行モードまたは巡航走行モードから高出力走行モードへと移行する。ハイブリッド自動車20の運転モードを高出力走行モードへと移行させる場合、ハイブリッドECU70は、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびMG2に対するトルク指令を設定しつつ、ブレーキB1がオンされていなければ遊星歯車機構50のリングギヤ52やCVT40がロックされるようにブレーキB1のアクチュエータに制御信号を与え、ブレーキB1がオンされた状態で更にモータMG1がCVT40から切り離されるようにクラッチC1に制御信号を与える。こうしてブレーキB1がオンされると共にクラッチC1がオフされると、ハイブリッドECU70は、モータMG1がキャリア54と回転同期すると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびMG2に対するトルク指令を設定する。そして、ハイブリッドECU70は、モータMG1がキャリア54と回転同期した段階でモータMG1の回転軸MS1と第1キャリア軸54aとが接続されるようにクラッチC2に制御信号を与え、図11に示すようにクラッチC2がオンされた後には、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22の運転ポイントやモータMG1およびMG2に対するトルク指令を設定する。この間、エンジンECU24やモータECU30は、それぞれハイブリッドECU70からの制御信号に従ってエンジン22やモータMG1およびMG2を制御する。これにより、高出力走行モードのもとでは、CVT40での損失を無くしながらエンジン22とモータMG1およびMG2とのすべてからキャリア54に出力される動力を遊星歯車機構50を介して駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することができるので、ハイブリッド自動車20の高速走行時における加速性能をより向上させることが可能となる。なお、図11に示すようにクラッチC1がオフされると共にクラッチC2〜C4がオンされた状態では、上述のようにモータMG1およびMG2の双方にエンジン22をアシストするように駆動トルクを出力させる代わり、モータMG2にエンジン22からの動力の一部を用いた発電を実行させてモータMG2により発電された電力でモータMG1を駆動してもよい。
[High power running mode]
When the motor MG1 is stopped and the rotation of the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 is stopped under the medium speed transition mode, the fourth transition condition different from the second and third transition conditions is satisfied. When established or when the driver makes a steep acceleration request under the cruise driving mode, the driving mode of the hybrid vehicle 20 shifts from the medium speed transition mode or the cruise driving mode to the high output driving mode. To do. When the operation mode of the hybrid vehicle 20 is shifted to the high-power travel mode, the hybrid ECU 70 operates the engine 22 operation point and the motors MG1 and MG2 so that torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. If the brake B1 is not turned on, a control signal is given to the actuator of the brake B1 so that the ring gear 52 and the CVT 40 of the planetary gear mechanism 50 are locked while the brake B1 is turned on. A control signal is applied to the clutch C1 so that the motor MG1 is disconnected from the CVT 40. When the brake B1 is turned on and the clutch C1 is turned off, the hybrid ECU 70 synchronizes the rotation of the motor MG1 with the carrier 54 and outputs the torque based on the required torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. A torque command for 22 operation points and motors MG1 and MG2 is set. Then, the hybrid ECU 70 gives a control signal to the clutch C2 so that the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the first carrier shaft 54a are connected when the motor MG1 is rotationally synchronized with the carrier 54, as shown in FIG. After the clutch C2 is turned on, a torque command for the operating point of the engine 22 and the motors MG1 and MG2 is set so that torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. During this time, the engine ECU 24 and the motor ECU 30 control the engine 22 and the motors MG1 and MG2 in accordance with control signals from the hybrid ECU 70, respectively. As a result, under the high-power traveling mode, the power output from all of the engine 22 and the motors MG1 and MG2 to the carrier 54 is eliminated via the planetary gear mechanism 50 while eliminating the loss in the CVT 40. Since it can transmit to the axis | shaft 51a, it becomes possible to improve the acceleration performance at the time of the high-speed driving | running | working of the hybrid vehicle 20 more. In the state where the clutch C1 is turned off and the clutches C2 to C4 are turned on as shown in FIG. 11, instead of outputting drive torque to assist the engine 22 to both the motors MG1 and MG2 as described above. The motor MG1 may be driven by the electric power generated by the motor MG2 by causing the motor MG2 to generate power using a part of the power from the engine 22.

上述のように、実施例のハイブリッド自動車20では、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55や遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転速度Nd,Nrを値0を含む範囲内で連続的に変化させることで、駆動軸としてのサンギヤ軸51aの正転および逆転すなわちハイブリッド自動車20の前進方向および後進方向への走行を可能とすると共に、前進走行時におけるキャリア54すなわちエンジン22やモータMG1およびMG2と駆動軸としてのサンギヤ軸51aとの間の変速比幅をより大きくとることができる。なお、ここまで、図4〜図11を参照しながらハイブリッド自動車20を前進方向に増速させていく時の動作を説明したが、高速走行しているハイブリッド自動車20を減速させていくときには、基本的に上記手順とは逆の手順に従ってエンジン22やモータMG1,MG2、CVT40、クラッチC1〜C4およびブレーキB1を制御すればよい。   As described above, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the rotational speeds Nd and Nr of the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 are continuously within a range including the value 0. By changing the speed, the forward and reverse rotation of the sun gear shaft 51a as the drive shaft, that is, the hybrid vehicle 20 can travel in the forward direction and the reverse direction, and the carrier 54, that is, the engine 22 and the motors MG1 and MG2 during forward travel. And the sun gear shaft 51a as the drive shaft can be made larger. The operation when the hybrid vehicle 20 is accelerated in the forward direction has been described so far with reference to FIGS. 4 to 11. However, when the hybrid vehicle 20 that is traveling at high speed is decelerated, the basic operation is as follows. Therefore, the engine 22, the motors MG1, MG2, CVT 40, the clutches C1 to C4, and the brake B1 may be controlled according to a procedure reverse to the above procedure.

〔モータ走行モード〕
続いて、エンジン22を停止した状態で駆動軸としてのサンギヤ軸51aにモータMG1およびMG2の少なくとも何れか一方から動力を出力しながらハイブリッド自動車20を走行させるモータ走行モードについて説明する。
[Motor drive mode]
Next, a motor travel mode in which the hybrid vehicle 20 travels while outputting power from at least one of the motors MG1 and MG2 to the sun gear shaft 51a as a drive shaft in a state where the engine 22 is stopped will be described.

実施例のハイブリッド自動車20では、図12に示すようにクラッチC1〜C3がオンされると共にクラッチC4がオフされてモータMG2とエンジン22のクランクシャフト23との接続が解除された状態で、モータMG1およびMG2の少なくとも何れか一方がキャリア54に動力を出力するようにしてキャリア54の回転速度Ncを所定値に設定すると共に、CVT40を用いてキャリア54と遊星歯車機構50のサンギヤ51(サンギヤ軸51a)との間の変速比αを実質的に無限大に設定することにより、モータ運転モードにおける「ニュートラル状態」を設定することができる。そして、かかるニュートラル状態のもとで変速比γが値1/(1+ρ)よりも小さくなるようにCVT40を制御すれば、駆動軸としてのサンギヤ軸51aを逆転させてハイブリッド自動車20を後進方向に走行させることが可能となる(後進モータ走行モード)。そして、この際には、モータMG1およびMG2の少なくとも何れかからキャリア54に出力されるトルクが増幅されて駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されることになり、モータMG1およびMG2の双方がキャリア54に動力を出力するようにすれば、モータ走行モードのもとでの後進方向への走行に際して、駆動軸としてのサンギヤ軸51aにより大きなトルクを出力することが可能となる。また、当該ニュートラル状態のもとで変速比γが値1/(1+ρ)よりも大きくなるようにCVT40を制御すれば、駆動軸としてのサンギヤ軸51aを正転させてハイブリッド自動車20を前進方向に走行させることが可能となる(低速前進モータ走行モード)。そして、この際には、モータMG1およびMG2の少なくとも何れかからキャリア54に出力されるトルクが増幅されて駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されることになり、モータMG1およびMG2の双方がキャリア54に動力を出力するようにすれば、モータ走行モードのもとでの前進方向への走行(発進)に際して、駆動軸としてのサンギヤ軸51aにより大きなトルクを出力することが可能となる。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, as shown in FIG. 12, the clutches C1 to C3 are turned on and the clutch C4 is turned off so that the connection between the motor MG2 and the crankshaft 23 of the engine 22 is released. The rotation speed Nc of the carrier 54 is set to a predetermined value so that at least one of MG2 outputs power to the carrier 54, and the sun gear 51 (sun gear shaft 51a of the carrier 54 and the planetary gear mechanism 50 is set using the CVT 40. ), The “neutral state” in the motor operation mode can be set. If the CVT 40 is controlled so that the gear ratio γ is smaller than the value 1 / (1 + ρ) under such a neutral state, the hybrid vehicle 20 travels in the reverse direction by reversing the sun gear shaft 51a as the drive shaft. (Reverse motor travel mode). At this time, torque output from at least one of the motors MG1 and MG2 to the carrier 54 is amplified and output to the sun gear shaft 51a as a drive shaft, and both the motors MG1 and MG2 are connected to the carrier. If power is output to 54, it is possible to output a large torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft when traveling in the reverse direction under the motor travel mode. Also, if the CVT 40 is controlled so that the gear ratio γ is greater than the value 1 / (1 + ρ) under the neutral state, the sun gear shaft 51a as the drive shaft is rotated forward to move the hybrid vehicle 20 in the forward direction. It is possible to run (low speed forward motor running mode). At this time, torque output from at least one of the motors MG1 and MG2 to the carrier 54 is amplified and output to the sun gear shaft 51a as a drive shaft, and both the motors MG1 and MG2 are connected to the carrier. If power is output to 54, it is possible to output a large torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft when traveling (starting) in the forward direction under the motor traveling mode.

また、図12に示す状態で(低速前進モータ走行モードのもとで)走行している最中に、モータMG2が要求トルクに基づくトルクを駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力するようにすれば、クラッチC2をオフしてモータMG1と第1キャリア軸54a(キャリア54)との接続を解除すると共にモータMG1の回転速度Nm1(回転速度Ni)を低下させてCVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55と遊星歯車機構50のリングギヤ52との回転を停止させることができる。そして、モータMG1が停止すると共にドライブギヤ55や遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転が停止した時点で、図13に示すようにブレーキB1をオンしてセカンダリシャフト42およびリングギヤ52を回転不能に固定すると共にCVT40をロックすれば、CVT40での損失を無くしながらモータMG2によりキャリア54に出力される動力を比較的効率よく駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することが可能となる(巡航モータ走行モード)。また、図13に示す状態で(巡航モータ走行モードのもとで)走行している最中に、モータMG2が要求トルクに基づくトルクを駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力するようにしながら、クラッチC1をオフしてモータMG1をCVT40から切り離すと共にモータMG1をキャリア54と回転同期させれば、図14に示すように、クラッチC2をオンしてモータMG1とキャリア54(第1キャリア軸54a)とを接続することが可能となる。これにより、クラッチC2がオンされた後には、CVT40での損失を無くしながらモータMG1およびMG2の双方からキャリア54に出力される動力を駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することが可能となり、モータ走行モードにおけるハイブリッド自動車20の加速性能や高速走行性能を向上させることができる(高出力モータ走行モード)。更に、クラッチC1およびC3がオンされると共にクラッチC2,C4およびブレーキB1がオフされた状態(図示省略)では、エンジン22の運転時における高速走行モードと同様に、モータMG1の回転速度Nm1(回転速度Ni)をキャリア54の回転方向とは逆方向に高くすると共にCVT40の変速比γを適宜変化させていくことにより、遊星歯車機構50のキャリア54と出力要素であるサンギヤ51すなわち駆動軸としてのサンギヤ軸51aとの間の変速比αをより小さく(増速比をより大きく)してサンギヤ軸51aの正転側における回転速度すなわち車速Vをより高くすることも可能である(高速モータ走行モード)。そして、このようなモータ走行モードが実行される間、常にクラッチC4がオフされてモータMG2とエンジン22のクランクシャフト23との接続が解除されることから、エンジン22を連れ回すことなく、モータMG1およびMG2の少なくとも何れかからの動力を駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力することが可能となる。   If the motor MG2 outputs torque based on the required torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft while traveling in the state shown in FIG. 12 (under the low-speed forward motor travel mode). The clutch C2 is turned off to release the connection between the motor MG1 and the first carrier shaft 54a (carrier 54), and the rotational speed Nm1 (rotational speed Ni) of the motor MG1 is reduced and connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40. The rotation of the drive gear 55 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 can be stopped. When the motor MG1 is stopped and the rotation of the drive gear 55 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 is stopped, the brake B1 is turned on to fix the secondary shaft 42 and the ring gear 52 so as not to rotate as shown in FIG. In addition, if the CVT 40 is locked, the power output to the carrier 54 by the motor MG2 can be transmitted to the sun gear shaft 51a as a drive shaft relatively efficiently while losing the loss in the CVT 40 (cruising motor travel mode). ). While the vehicle is traveling in the state shown in FIG. 13 (under the cruise motor traveling mode), the motor MG2 outputs torque based on the required torque to the sun gear shaft 51a as the drive shaft, If C1 is turned off and motor MG1 is disconnected from CVT 40 and motor MG1 is rotationally synchronized with carrier 54, clutch C2 is turned on and motor MG1 and carrier 54 (first carrier shaft 54a) are turned on as shown in FIG. Can be connected. Thereby, after the clutch C2 is turned on, it becomes possible to transmit the power output from both the motors MG1 and MG2 to the carrier 54 to the sun gear shaft 51a as the drive shaft while eliminating the loss in the CVT 40. The acceleration performance and high-speed traveling performance of the hybrid vehicle 20 in the traveling mode can be improved (high output motor traveling mode). Further, when the clutches C1 and C3 are turned on and the clutches C2 and C4 and the brake B1 are turned off (not shown), the rotational speed Nm1 (rotation) of the motor MG1 is rotated in the same manner as in the high-speed traveling mode during operation of the engine 22. The speed Ni) is increased in the direction opposite to the rotation direction of the carrier 54, and the gear ratio γ of the CVT 40 is appropriately changed, so that the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear 51 that is the output element, that is, the drive shaft It is also possible to increase the rotational speed on the forward rotation side of the sun gear shaft 51a, that is, the vehicle speed V by decreasing the gear ratio α with the sun gear shaft 51a (increasing the speed increasing ratio) (high speed motor traveling mode). ). While such a motor travel mode is executed, the clutch C4 is always turned off and the connection between the motor MG2 and the crankshaft 23 of the engine 22 is released, so that the motor MG1 and the engine MG1 It becomes possible to output power from at least one of the MGs 2 to the sun gear shaft 51a as a drive shaft.

加えて、実施例のハイブリッド自動車20では、図15および図16に示すようにクラッチC3をオフしてキャリア54(第2キャリア軸54b)とモータMG2との接続を解除すれば、エンジン22およびモータMG2を同時にモータMG1やCVT40等から切り離すことができる。これにより、クラッチC3がオフされてキャリア54とモータMG2との接続が解除されるときに、図15に示すように、クラッチC1およびC2がオンされると共にブレーキB1がオフされていれば、モータMG1のみからの動力を遊星歯車機構50のキャリア54に付与すると共にCVT40およびドライブギヤ55を介して遊星歯車機構50のリングギヤ52に付与してサンギヤ51すなわち駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することが可能となる。また、クラッチC3がオフされてキャリア54とモータMG2との接続が解除されるときに、図16に示すように、クラッチC1がオフされると共にクラッチC2およびブレーキB1がオンされていれば、モータMG1のみからキャリア54に出力される動力を遊星歯車機構50を介して駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することが可能となる。そして、クラッチC3がオフされると共にクラッチC4がオンされた状態でモータMG2にエンジン22からの動力のすべてを用いて発電させ、得られた電力を用いてモータMG1を駆動したり、得られた電力を用いてバッテリ35を充電して当該バッテリ35からの電力によりモータMG1を駆動したりすることにより、ハイブリッド自動車20をいわゆるシリーズ式のハイブリッド自動車として機能させることが可能となる。   In addition, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, if the clutch C3 is turned off to disconnect the carrier 54 (second carrier shaft 54b) and the motor MG2, the engine 22 and the motor MG2 can be disconnected from the motor MG1, the CVT 40, etc. at the same time. Thus, when the clutch C3 is turned off and the connection between the carrier 54 and the motor MG2 is released, as shown in FIG. 15, if the clutches C1 and C2 are turned on and the brake B1 is turned off, the motor Power from only MG1 is applied to the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and also applied to the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 via the CVT 40 and the drive gear 55 to be transmitted to the sun gear 51, that is, the sun gear shaft 51a as the drive shaft. Is possible. When the clutch C3 is turned off and the connection between the carrier 54 and the motor MG2 is released, as shown in FIG. 16, if the clutch C1 is turned off and the clutch C2 and the brake B1 are turned on, the motor It becomes possible to transmit the power output from only MG1 to the carrier 54 to the sun gear shaft 51a as the drive shaft via the planetary gear mechanism 50. Then, with the clutch C3 turned off and the clutch C4 turned on, the motor MG2 generates power using all of the power from the engine 22, and the obtained power is used to drive the motor MG1. By charging the battery 35 with electric power and driving the motor MG1 with the electric power from the battery 35, the hybrid vehicle 20 can function as a so-called series type hybrid vehicle.

なお、モータ走行モードのもとで停止されているエンジン22を始動させる際には、クラッチC3がオンされていれば、当該クラッチC3がオフされてキャリア54(第1キャリア軸54a)とモータMG2との接続が解除される。更に、モータMG2が運転されていれば、回転速度Nm2が低下するようにモータMG2が制御され、一旦モータMG2が停止させられる。次いで、モータMG2が停止した段階でクラッチC4がオンされてモータMG2とエンジン22のクランクシャフト23とが接続され、駆動軸としてのサンギヤ軸51aに要求トルクに基づくトルクが出力されるようにモータMG1(およびCVT40)が制御されると共にバッテリ35からの電力を利用してエンジン22をクランキングするようにモータMG2が制御される。そして、モータMG2によるクランキングの開始後の所定のタイミングで燃料噴射制御や点火制御が開始され、エンジン22の完爆が確認されると、駆動軸としてのサンギヤ軸51aに要求トルクに基づくトルクが出力されると共にキャリア54とモータMG2(クランクシャフト23)とが回転同期するようにエンジン22とモータMG1およびMG2と(CVT40と)が制御される。その後、キャリア54とモータMG2とが回転同期した時点でクラッチC3がオンされ、こうしてクラッチC3がオンされると、エンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20を走行させるための制御が開始されることになる。   When starting the engine 22 that is stopped under the motor travel mode, if the clutch C3 is turned on, the clutch C3 is turned off and the carrier 54 (first carrier shaft 54a) and the motor MG2 are turned on. Is disconnected. Furthermore, if the motor MG2 is operated, the motor MG2 is controlled so that the rotational speed Nm2 is decreased, and the motor MG2 is once stopped. Next, when the motor MG2 is stopped, the clutch C4 is turned on, the motor MG2 and the crankshaft 23 of the engine 22 are connected, and the motor MG1 is output such that torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. (And CVT 40) are controlled, and motor MG2 is controlled to crank engine 22 using the electric power from battery 35. When fuel injection control and ignition control are started at a predetermined timing after the start of cranking by the motor MG2, and complete explosion of the engine 22 is confirmed, torque based on the required torque is applied to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. The engine 22 and the motors MG1 and MG2 (CVT 40) are controlled so that the carrier 54 and the motor MG2 (crankshaft 23) are rotationally synchronized with each other. Thereafter, when the carrier 54 and the motor MG2 are rotationally synchronized, the clutch C3 is turned on. When the clutch C3 is turned on, the control for running the hybrid vehicle 20 with the operation of the engine 22 is started. become.

〔その他の動作〕
実施例のハイブリッド自動車20は、2体のモータMG1およびMG2を有するものであるから、走行中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれたときには、モータMG1およびMG2の少なくとも何れかの回生により運動エネルギを電気エネルギに変換することで駆動軸としてのサンギヤ軸51aに制動力(制動トルク)を出力することができる。そして、少なくともクラッチC1〜C3がオンされた状態で運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれたときにクラッチC2をオフしてモータMG1とキャリア54(第1キャリア軸54a)との接続を解除すれば、モータMG1とモータMG2とを独立に制御して両モータMG1およびMG2により効率よくエネルギを回収することが可能となる。すなわち、運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれたときにクラッチC2をオフすると共にCVT40を用いてモータMG1の回転速度Nm1を高く保つことで、通常であれば回生制動が実行し得なくなる程度にまでサンギヤ軸51aの回転速度Nsすなわち車速Vが低下した時点においてもモータMG1によるエネルギ回収を続行し、それによりハイブリッド自動車20のエネルギ効率を向上させることが可能となる。なお、クラッチC4によりモータMG2とエンジン22のクランクシャフト23とが接続された状態で運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれたときには、クラッチC4をオフしてモータMG2とエンジン22のクランクシャフト23との接続を解除してもよく、クラッチC4をオンしたままでエンジン22のフリクションによる制動トルク(エンジンブレーキ)を利用してもよい。
[Other operations]
Since the hybrid vehicle 20 of the embodiment has two motors MG1 and MG2, when the brake pedal 85 is depressed by the driver during traveling, the kinetic energy is generated by regeneration of at least one of the motors MG1 and MG2. Can be output to the sun gear shaft 51a as a drive shaft by converting the power into electric energy. When the driver depresses the brake pedal 85 with at least the clutches C1 to C3 turned on, the clutch C2 is turned off and the connection between the motor MG1 and the carrier 54 (first carrier shaft 54a) is released. The motor MG1 and the motor MG2 can be controlled independently and energy can be efficiently recovered by both the motors MG1 and MG2. That is, when the brake pedal 85 is depressed by the driver, the clutch C2 is turned off and the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is kept high by using the CVT 40, so that regenerative braking cannot be executed normally. Even when the rotational speed Ns of the sun gear shaft 51a, that is, the vehicle speed V decreases, the energy recovery by the motor MG1 is continued, whereby the energy efficiency of the hybrid vehicle 20 can be improved. When the driver depresses the brake pedal 85 while the motor MG2 and the crankshaft 23 of the engine 22 are connected by the clutch C4, the clutch C4 is turned off and the motor MG2 and the crankshaft 23 of the engine 22 are not connected. The connection may be released, and braking torque (engine braking) due to friction of the engine 22 may be used while the clutch C4 is kept on.

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車20において、CVT40、遊星歯車機構50およびドライブギヤ55は、クラッチC1およびC2によりCVT40のプライマリシャフト41と遊星歯車機構50の第1の入力要素であるキャリア54とが接続されているときに、互いに協働して、いわゆる無限変速機(IVT)を構成し、エンジン22とモータMG1およびMG2との少なくとも何れかからの動力をキャリア54に付与すると共にCVT40およびドライブギヤ55を介して遊星歯車機構50の第2の入力要素であるリングギヤ52に付与することでトルク循環を生じさせ、それにより遊星歯車機構50のキャリア54と出力要素であるサンギヤ51すなわち駆動軸としてのサンギヤ軸51aとの間の変速比αを理論上無限大に設定可能とする。このように、CVT40を用いて遊星歯車機構50のキャリア54とサンギヤ51との間の変速比αを実質的に無限大に設定することにより、当該キャリア54に接続されたエンジン22等が例えば効率を向上させることができる任意の回転速度で運転されていてもサンギヤ51およびサンギヤ軸51aの回転を停止させておくことができる。そして、この状態でCVT40の変速状態を変更すれば、サンギヤ51およびサンギヤ軸51aを正転側または逆転側に回転させることが可能となり、特に駆動軸としてのサンギヤ軸51aの回転速度Nsすなわち車速Vが低いときにエンジン22とモータMG1およびMG2との少なくとも何れかからのトルクを増幅してサンギヤ軸51aに大きなトルクを効率よく出力することができる。すなわち、遊星歯車機構50のキャリア54とサンギヤ51との間の変速比αが実質的に無限大である状態でCVT40の変速状態を増速側へと変化させれば、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55と遊星歯車機構50のリングギヤ52との回転速度Nd,Nrが高まり、それに伴って遊星歯車機構50のサンギヤ51に大きなトルクを出力しつつ当該サンギヤ51をドライブギヤ55やリングギヤ52の回転方向とは逆方向に回転させること、すなわち駆動軸としてのサンギヤ軸51aに大きなトルクを出力しつつサンギヤ軸51aを逆転させてハイブリッド自動車20を後進方向に走行させることが可能となる(後進走行モード、後進モータ走行モード)。また、上記変速比αが実質的に無限大に設定されている状態でCVT40の変速状態を減速側へと変化させれば、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55と遊星歯車機構50のリングギヤ52との回転速度Nd,Nrを低下させ、それに伴って遊星歯車機構50のサンギヤ51に大きなトルクを出力しつつ当該サンギヤ51を上記ドライブギヤ55やリングギヤ52の回転方向と同方向に回転させると共にその回転速度Nsを高くすること、すなわち駆動軸としてのサンギヤ軸51aに大きなトルクを出力しつつサンギヤ軸51aを正転側に回転させると共にその車速Vを高くしながらハイブリッド自動車20を前進方向に走行させることが可能となる(低速前進走行モード、低速前進モータ走行モード)。更に、クラッチC2がオフされてCVT40のプライマリシャフト41とキャリア54との接続が解除されれば、モータMG1によりCVT40のプライマリシャフト41を介してセカンダリシャフト42やドライブギヤ55を遊星歯車機構50のキャリア54とは無関係に回転させることが可能となる。そして、この状態で、CVT40のプライマリシャフト41に接続されたモータMG1の回転を制御し、更にはCVT40の変速状態を適宜変化させることにより、遊星歯車機構50のキャリア54すなわちエンジン22やモータMG1等と遊星歯車機構50のサンギヤ51およびサンギヤ軸51aとの間の変速比をより小さく(増速比をより大きく)することが可能となる。すなわち、CVT40のプライマリシャフト41と遊星歯車機構50のキャリア54との接続が解除された状態でモータMG1を減速させたり、モータMG1の回転速度Nm1をそれまでとは逆方向すなわち遊星歯車機構50のキャリア54とは逆方向に高くしたりすれば、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55や遊星歯車機構50のリングギヤ52をキャリア54とは逆方向に回転させると共にそれぞれの回転速度Nd,Nrを高くしていくことができる(中速移行モード、高速走行モード、高速モータ走行モード)。この際に、更にCVT40の変速状態を増速側に変化させていけば、ドライブギヤ55やリングギヤ52の回転速度Nd,Nrをキャリア54とは逆方向より一層高くすることができる。そして、ドライブギヤ55やリングギヤ52のキャリア54とは逆方向における回転速度Nd,Nrが高くなればなるほど、遊星歯車機構50のキャリア54とサンギヤ51(サンギヤ軸51a)との間の変速比αをより小さく(増速比をより大きく)して駆動軸としてのサンギヤ軸51aの正転側における回転速度Nsすなわち車速Vをより高くすることが可能となる。このように、実施例のハイブリッド自動車20では、遊星歯車機構50のキャリア54にエンジン22とモータMG1およびMG2とCVT40のプライマリシャフト41とが接続されているときには、駆動軸としてのサンギヤ軸51aに要求トルクに基づくトルクが出力されるようにエンジン22とモータMG1およびMG2とCVT40とが制御される。また、遊星歯車機構50のキャリア54にエンジン22およびモータMG2が接続されると共にキャリア54とCVT40のプライマリシャフト41との接続が解除されているときには、モータMG1が減速するか、またはモータMG1が遊星歯車機構50のキャリア54とは逆方向に回転すると共に駆動軸としてのサンギヤ軸51aに要求トルクに基づくトルクが出力されるようにエンジン22とモータMG1およびMG2とCVT40とが制御される。この結果、ハイブリッド自動車20では、エンジン22やモータMG1,MG2と駆動軸としてのサンギヤ軸51aとの間の変速比幅をより大きくして、サンギヤ軸51aの回転速度Nsが低い低速域から当該回転速度が高まる高速域までの極めて広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることができる。   As described above, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the CVT 40, the planetary gear mechanism 50, and the drive gear 55 are carriers that are the first input elements of the primary shaft 41 of the CVT 40 and the planetary gear mechanism 50 by the clutches C1 and C2. 54 are connected to each other to form a so-called infinite transmission (IVT), and power from at least one of the engine 22 and the motors MG1 and MG2 is applied to the carrier 54 and the CVT 40 Torque circulation is applied to the ring gear 52 which is the second input element of the planetary gear mechanism 50 via the drive gear 55 and thereby the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear 51 which is the output element, that is, the drive The speed ratio α with the sun gear shaft 51a as a shaft is theoretically determined. And it can be set to limit large. In this way, by setting the transmission ratio α between the carrier 54 and the sun gear 51 of the planetary gear mechanism 50 to substantially infinite using the CVT 40, the engine 22 or the like connected to the carrier 54 can be made efficient, for example. The rotation of the sun gear 51 and the sun gear shaft 51a can be stopped even when the vehicle is operated at an arbitrary rotational speed capable of improving the speed. If the speed change state of the CVT 40 is changed in this state, the sun gear 51 and the sun gear shaft 51a can be rotated to the forward rotation side or the reverse rotation side. In particular, the rotation speed Ns of the sun gear shaft 51a as the drive shaft, that is, the vehicle speed V When the engine speed is low, it is possible to amplify torque from at least one of the engine 22 and the motors MG1 and MG2 and efficiently output large torque to the sun gear shaft 51a. That is, if the speed change state of the CVT 40 is changed to the speed increasing side while the speed change ratio α between the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear 51 is substantially infinite, the secondary shaft 42 of the CVT 40 The rotational speeds Nd and Nr between the connected drive gear 55 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 are increased, and accordingly, the sun gear 51 is output to the sun gear 51 of the planetary gear mechanism 50 while the drive gear 55 or the ring gear. It is possible to drive the hybrid vehicle 20 in the reverse direction by rotating in the direction opposite to the rotation direction of 52, that is, by rotating the sun gear shaft 51a in reverse while outputting a large torque to the sun gear shaft 51a as a drive shaft. Reverse drive mode, reverse motor drive mode). Further, if the speed change state of the CVT 40 is changed to the deceleration side while the speed ratio α is set to be substantially infinite, the drive gear 55 and the planetary gear mechanism 50 connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40 are used. The rotational speeds Nd and Nr with the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 are reduced, and a large torque is output to the sun gear 51 of the planetary gear mechanism 50, and the sun gear 51 rotates in the same direction as the drive gear 55 and the ring gear 52. The rotational speed Ns is increased, that is, the sun gear shaft 51a is rotated in the forward direction while outputting a large torque to the sun gear shaft 51a as a drive shaft, and the hybrid vehicle 20 is moved forward while the vehicle speed V is increased. (Low speed forward travel mode, low speed forward motor travel mode). Further, when the clutch C2 is turned off and the connection between the primary shaft 41 of the CVT 40 and the carrier 54 is released, the secondary shaft 42 and the drive gear 55 are connected to the carrier of the planetary gear mechanism 50 via the primary shaft 41 of the CVT 40 by the motor MG1. It can be rotated independently of 54. In this state, the rotation of the motor MG1 connected to the primary shaft 41 of the CVT 40 is controlled, and further the speed change state of the CVT 40 is appropriately changed, so that the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50, that is, the engine 22, the motor MG1, etc. And the sun gear 51 and the sun gear shaft 51a of the planetary gear mechanism 50 can be made smaller (the speed increasing ratio can be made smaller). That is, the motor MG1 is decelerated while the connection between the primary shaft 41 of the CVT 40 and the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 is released, or the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is set in the opposite direction, that is, the planetary gear mechanism 50 If the height is increased in the direction opposite to the carrier 54, the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 are rotated in the direction opposite to the carrier 54 and the respective rotational speeds Nd, Nr can be increased (medium speed transition mode, high speed travel mode, high speed motor travel mode). At this time, if the speed change state of the CVT 40 is further changed to the speed increasing side, the rotational speeds Nd and Nr of the drive gear 55 and the ring gear 52 can be made higher than the direction opposite to the carrier 54. The higher the rotational speeds Nd and Nr in the direction opposite to the carrier 54 of the drive gear 55 and the ring gear 52, the higher the gear ratio α between the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear 51 (sun gear shaft 51a). The rotational speed Ns on the forward rotation side of the sun gear shaft 51a as the drive shaft, that is, the vehicle speed V can be increased by making it smaller (increase the speed increasing ratio). Thus, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the engine 22, the motors MG1 and MG2, and the primary shaft 41 of the CVT 40 are connected to the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50, the sun gear shaft 51a as a drive shaft is required. Engine 22, motors MG <b> 1 and MG <b> 2, and CVT 40 are controlled so that torque based on the torque is output. When the engine 22 and the motor MG2 are connected to the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and the connection between the carrier 54 and the primary shaft 41 of the CVT 40 is released, the motor MG1 is decelerated or the motor MG1 is Engine 22, motors MG 1, MG 2, and CVT 40 are controlled such that torque based on the required torque is output to sun gear shaft 51 a as a drive shaft while rotating in the opposite direction to carrier 54 of gear mechanism 50. As a result, in the hybrid vehicle 20, the speed ratio width between the engine 22 and the motors MG1, MG2 and the sun gear shaft 51a as the drive shaft is increased, and the rotation speed Ns of the sun gear shaft 51a is rotated from the low speed range. Energy efficiency and torque characteristics can be improved in a very wide operating range up to a high speed range where the speed increases.

また、実施例のハイブリッド自動車20では、遊星歯車機構50がエンジン22とCVT40との間に配置されると共に、CVT40のプライマリシャフト41、モータMG1回転軸MS1、クラッチC1およびC2がそれぞれ中空に形成され、駆動軸としてのサンギヤ軸51aは、プライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1とクラッチC1およびC2とを貫通するように配置される。これにより、遊星歯車機構50のキャリア54および駆動軸としてのサンギヤ軸51aをエンジン22やCVT40のプライマリシャフト41、モータMG1,MG2等と同軸に配置することが可能となるので、エンジン22、モータMG1およびMG2、CVT40、遊星歯車機構50、ドライブギヤ55等からなる動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行するハイブリッド自動車20に好適なものとすることができる。そして、遊星歯車機構50は、第1の入力要素としてのキャリア54と、当該キャリア54により保持されたピニオンギヤ53と噛合する第2の入力要素としてのリングギヤ52と、キャリア54により保持されたピニオンギヤ53と噛合する出力要素としてのサンギヤ51とを含むシングルピニオン式遊星歯車機構を用いれば、部品点数の増加を抑制しつつハイブリッド自動車20をコンパクトに構成することが可能となる。ただし、遊星歯車機構50は、ダブルピニオン式のものであってもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the planetary gear mechanism 50 is disposed between the engine 22 and the CVT 40, and the primary shaft 41 of the CVT 40, the motor MG1 rotation shaft MS1, and the clutches C1 and C2 are formed hollow. The sun gear shaft 51a as the drive shaft is disposed so as to penetrate the primary shaft 41, the rotation shaft MS1 of the motor MG1, and the clutches C1 and C2. As a result, the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and the sun gear shaft 51a as the drive shaft can be arranged coaxially with the engine 22, the primary shaft 41 of the CVT 40, the motors MG1, MG2, and the like. In addition, the power output device including the MG2, the CVT 40, the planetary gear mechanism 50, the drive gear 55, and the like can be made compact and excellent in mountability and suitable for the hybrid vehicle 20 that travels mainly by driving the rear wheels. The planetary gear mechanism 50 includes a carrier 54 as a first input element, a ring gear 52 as a second input element that meshes with a pinion gear 53 held by the carrier 54, and a pinion gear 53 held by the carrier 54. If a single pinion planetary gear mechanism including a sun gear 51 as an output element that meshes with the hybrid vehicle 20 can be made compact while suppressing an increase in the number of parts. However, the planetary gear mechanism 50 may be of a double pinion type.

更に、実施例のハイブリッド自動車20は、遊星歯車機構50のリングギヤ52を回転不能に固定可能なブレーキB1を有しており、クラッチC3およびC4により遊星歯車機構50のキャリア54にエンジン22およびモータMG2等が接続され、クラッチC2によりキャリア54とCVT40のプライマリシャフト41との接続が解除され、かつブレーキB1により遊星歯車機構50のリングギヤ52が回転不能に固定されているときに、駆動軸としてのサンギヤ軸51aに要求トルクに基づくトルクが出力されるようにエンジン22とモータMG2との少なくとも何れか一方が制御される(巡航走行モード、巡航モータ走行モード)。このように、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されたドライブギヤ55と遊星歯車機構50のリングギヤ52の回転速度Nsを値0にすると共に、ブレーキB1により遊星歯車機構50のリングギヤ52(CVT40のセカンダリシャフト42)を回転不能に固定すれば、CVT40を用いることなく、エンジン22とモータMG2との少なくと何れかからのトルクをドライブギヤ55および遊星歯車機構50を介して駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することが可能となる(巡航走行モード、巡航モータ走行モード)。これにより、CVT40での損失を無くしながらエンジン22やモータMG2からの動力を効率よく駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することができるので、ハイブリッド自動車20におけるエネルギ効率をより向上させることが可能となる。   Further, the hybrid vehicle 20 of the embodiment has a brake B1 that can fix the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 in a non-rotatable manner, and the engine 22 and the motor MG2 are connected to the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 by the clutches C3 and C4. And the like, the connection between the carrier 54 and the primary shaft 41 of the CVT 40 is released by the clutch C2, and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 is fixed non-rotatably by the brake B1. At least one of the engine 22 and the motor MG2 is controlled so that a torque based on the required torque is output to the shaft 51a (cruising traveling mode, cruising motor traveling mode). In this way, the rotational speed Ns of the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40 and the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 is set to 0, and the ring gear 52 (secondary shaft of the CVT 40) of the planetary gear mechanism 50 is set by the brake B1. 42) is fixed to be non-rotatable, the torque from at least one of the engine 22 and the motor MG2 is applied to the sun gear shaft 51a as the drive shaft via the drive gear 55 and the planetary gear mechanism 50 without using the CVT 40. It is possible to transmit (cruising traveling mode, cruise motor traveling mode). As a result, the power from the engine 22 and the motor MG2 can be efficiently transmitted to the sun gear shaft 51a as the drive shaft while eliminating the loss in the CVT 40, so that the energy efficiency in the hybrid vehicle 20 can be further improved. Become.

また、実施例のハイブリッド自動車20は、CVT40のプライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1との接続および当該接続の解除を実行するクラッチC1と、モータMG1の回転軸MS1と遊星歯車機構50のキャリア54との接続および当該接続の解除を実行するクラッチC2とを含む。これにより、クラッチC2によりモータMG1の回転軸MS1とキャリア54との接続を解除すれば、CVT40のプライマリシャフト41と遊星歯車機構50のキャリア54との接続を解除することができる。更に、クラッチC1によりCVT40のプライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1とが接続されると共にクラッチC2によりモータMG1の回転軸MS1と遊星歯車機構50のキャリア54との接続が解除された状態で、モータMG1を減速させてCVT40のセカンダリシャフト42の回転を停止させれば、ブレーキB1により遊星歯車機構50のリングギヤ52を回転不能に固定することができる。そして、クラッチC1によりCVT40のプライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1との接続が解除され、クラッチC2によりモータMG1の回転軸MS1と遊星歯車機構50のキャリア54とが接続され、かつブレーキB1により遊星歯車機構50のリングギヤ52が回転不能に固定された状態で、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのサンギヤ軸51aに出力されるようにエンジン22とモータMG1およびMG2とを、あるいはモータMG1およびMG2を制御すれば、エンジン22とモータMG1およびMG2とのすべて、あるいはモータMG1およびMG2の双方からの動力を遊星歯車機構50を介して駆動軸に伝達することが可能となる。これにより、CVT40での損失を無くしながらエンジン22やモータMG1,MG2からの動力を効率よくサンギヤ軸51aに伝達すると共に、ハイブリッド自動車20における性能、特に高速走行時の加速性能等をより一層向上させることが可能となる。   In addition, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes a clutch C1 that executes connection / release of the primary shaft 41 of the CVT 40 and the rotation shaft MS1 of the motor MG1, and a carrier of the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the planetary gear mechanism 50. 54 and a clutch C2 for executing the release of the connection. Thus, if the connection between the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the carrier 54 is released by the clutch C2, the connection between the primary shaft 41 of the CVT 40 and the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 can be released. Furthermore, the primary shaft 41 of the CVT 40 and the rotation shaft MS1 of the motor MG1 are connected by the clutch C1, and the connection between the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 is released by the clutch C2. If the motor MG1 is decelerated to stop the rotation of the secondary shaft 42 of the CVT 40, the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 can be fixed to be non-rotatable by the brake B1. Then, the clutch C1 releases the connection between the primary shaft 41 of the CVT 40 and the rotation shaft MS1 of the motor MG1, the clutch C2 connects the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50, and the brake B1. In a state where the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 is fixed in a non-rotatable manner, the engine 22 and the motors MG1 and MG2 or the motor MG1 and the motor MG1 and so that torque based on the required torque is output to the sun gear shaft 51a as the drive shaft If MG2 is controlled, it becomes possible to transmit power from all of engine 22 and motors MG1 and MG2 or from both motors MG1 and MG2 to the drive shaft via planetary gear mechanism 50. As a result, the power from the engine 22 and the motors MG1, MG2 is efficiently transmitted to the sun gear shaft 51a while eliminating the loss in the CVT 40, and the performance in the hybrid vehicle 20, particularly the acceleration performance during high-speed driving, is further improved. It becomes possible.

更に、実施例のハイブリッド自動車20は、遊星歯車機構50のキャリア54とモータMG2の回転軸MS2との接続および当該接続の解除を実行するクラッチC3を有している。これにより、クラッチC1およびC2によりCVT40のプライマリシャフト41と遊星歯車機構50のキャリア54とが接続されると共にクラッチC2により遊星歯車機構50のキャリア54とモータMG2およびエンジン22との接続が解除された状態では、モータMG1のみからの動力をキャリア54に付与すると共にCVT40およびドライブギヤ55を介して遊星歯車機構50のリングギヤ52に付与して、要求トルクに基づくトルクを駆動軸としてのサンギヤ軸51aに伝達することが可能となる。また、いわゆる2モータ−1エンジン式の動力出力装置を含む実施例のハイブリッド自動車20は、モータMG2とエンジン22との接続および当該接続の解除を実行するクラッチC4を有している。これにより、クラッチC4によりモータMG2とエンジン22との接続を解除することで、エンジン22の運転を停止したときに当該エンジン22の連れ回しを回避することが可能となる。また、上記実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1およびMG2の一方の負荷が他方に比べて過大になることがないことからモータMG1およびMG2として同一諸元(同一サイズ)のものを採用可能であり、それによりハイブリッド自動車20の生産性を向上させることができる。   Furthermore, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes a clutch C3 that executes connection and release of the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 and the rotation shaft MS2 of the motor MG2. Thus, the primary shaft 41 of the CVT 40 and the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50 are connected by the clutches C1 and C2, and the connection of the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50, the motor MG2, and the engine 22 is released by the clutch C2. In the state, power from only the motor MG1 is applied to the carrier 54 and also applied to the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 via the CVT 40 and the drive gear 55, and torque based on the required torque is applied to the sun gear shaft 51a as the drive shaft. It is possible to communicate. In addition, the hybrid vehicle 20 of the embodiment including a so-called 2-motor-1 engine type power output device has a clutch C4 that performs connection between the motor MG2 and the engine 22 and release of the connection. Thus, by releasing the connection between the motor MG2 and the engine 22 by the clutch C4, it becomes possible to avoid the engine 22 from being rotated when the operation of the engine 22 is stopped. Further, in the hybrid vehicle 20 of the above-described embodiment, one of the motors MG1 and MG2 does not become excessively larger than the other, so that the motors MG1 and MG2 having the same specifications (same size) can be adopted. Thus, the productivity of the hybrid vehicle 20 can be improved.

図17は、本発明の変形例に係る車両であるハイブリッド自動車20Bの概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車20Bは、動力発生源としてのエンジン22や、1体のモータMG、モータMGと電力をやり取り可能なバッテリ35、いわゆるベルト式の無段変速ユニット(以下「CVT」という)40と3要素式の遊星歯車機構50と無限変速機を構成するドライブギヤ(回転要素)55、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」という)70等を含むものである。すなわち、ハイブリッド自動車20Bは、図1に示すハイブリッド20のモータMG1をモータMGとすると共にハイブリッド自動車20からモータMG2とクラッチC4とを省略したものに相当する。また、ハイブリッド自動車20Bでは、クラッチC3が第2キャリア軸54b(キャリア54)とエンジン22のクランクシャフト23との接続および当該接続の解除を実行する。更に、ハイブリッド自動車20Bでは、エンジン22のクランクシャフト23にギヤ列を介してエンジンECU24により制御されるスタータモータ29が接続されている。このように構成される1モータ−1エンジン式のハイブリッド自動車20Bにおいても、上述のハイブリッド自動車20における後進走行モード(後進モータ走行モード)、低速前進走行モード(低速前進モータ走行モード)、中速移行モード、巡航走行モード(巡航モータ走行モード)、高速走行モード、高出力走行モードと同様の走行モードのもとでの走行を実現することができる。   FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle 20B that is a vehicle according to a modification of the present invention. The hybrid vehicle 20B shown in the figure includes an engine 22 as a power generation source, a single motor MG, a battery 35 that can exchange electric power with the motor MG, a so-called belt-type continuously variable transmission unit (hereinafter referred to as “CVT”). 40, a three-element planetary gear mechanism 50, a drive gear (rotating element) 55 constituting an infinite transmission, a hybrid electronic control unit (hereinafter referred to as “hybrid ECU”) 70 for controlling the entire hybrid vehicle 20, and the like Is included. That is, the hybrid vehicle 20B corresponds to a motor in which the motor MG1 of the hybrid 20 shown in FIG. 1 is used as the motor MG and the motor MG2 and the clutch C4 are omitted from the hybrid vehicle 20. Further, in the hybrid vehicle 20B, the clutch C3 executes connection between the second carrier shaft 54b (carrier 54) and the crankshaft 23 of the engine 22 and release of the connection. Further, in the hybrid vehicle 20B, a starter motor 29 controlled by the engine ECU 24 is connected to the crankshaft 23 of the engine 22 via a gear train. Also in the 1 motor-1 engine type hybrid vehicle 20B configured as described above, the reverse travel mode (reverse motor travel mode), the low speed forward travel mode (low speed forward motor travel mode), and the medium speed transition in the hybrid vehicle 20 described above. It is possible to realize traveling under the same traveling mode as the mode, cruise traveling mode (cruising motor traveling mode), high-speed traveling mode, and high-power traveling mode.

図18は、本発明の変形例に係る車両である電気自動車200の概略構成図である。同図に示す電気自動車200は、上述のハイブリッド自動車20からエンジン22とクラッチC3およびC4を省略し、モータMG2の回転軸MS2を遊星歯車機構50のキャリア54に直結させたものに相当する。このように構成される2モータ式の電気自動車200においても、上述のハイブリッド自動車20における後進モータ走行モード、低速前進モータ走行モード、中速移行モード、巡航モータ走行モード、高速モータ走行モードおよび高出力モータ走行モードと同様の走行モードのもとでの走行を実現することができる。また、電気自動車200に対して、キャリア54とモータMG2との接続および当該接続の解除を実行するクラッチを設けてもよい。   FIG. 18 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 200 that is a vehicle according to a modification of the present invention. The electric vehicle 200 shown in the figure corresponds to the hybrid vehicle 20 in which the engine 22 and the clutches C3 and C4 are omitted, and the rotation shaft MS2 of the motor MG2 is directly connected to the carrier 54 of the planetary gear mechanism 50. Also in the two-motor electric vehicle 200 configured as described above, the reverse motor traveling mode, the low speed forward motor traveling mode, the medium speed transition mode, the cruise motor traveling mode, the high speed motor traveling mode, and the high output in the hybrid vehicle 20 described above. Travel under a travel mode similar to the motor travel mode can be realized. Further, for electric vehicle 200, a clutch for executing connection between carrier 54 and motor MG2 and release of the connection may be provided.

なお、上記ハイブリッド自動車20および20Bや電気自動車200において、ブレーキB1は省略されてもよい。更に、上記実施例のハイブリッド自動車20は、モータMG2によりエンジン22をクランキングして始動させるものとして説明されたが、ハイブリッド自動車20に対してエンジン22を始動させるためのスタータ(スタータモータ)を備えてもよいことはいうまでもない。また、上記ハイブリッド自動車20および20Bや電気自動車200は、運転席を含むキャビン全体を回転させる形式の車両として構成されてもよい。そして、上記実施例や変形例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車20等に搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載されるものであってもよく、建設設備などの固定設備に組み込まれるものであってもよい。   In the hybrid vehicles 20 and 20B and the electric vehicle 200, the brake B1 may be omitted. Furthermore, although the hybrid vehicle 20 of the above embodiment has been described as starting the engine 22 by cranking the motor 22 with the motor MG2, the hybrid vehicle 20 includes a starter (starter motor) for starting the engine 22 with respect to the hybrid vehicle 20. Needless to say, it may be. Moreover, the hybrid vehicles 20 and 20B and the electric vehicle 200 may be configured as vehicles of a type that rotates the entire cabin including the driver's seat. In the embodiments and modifications described above, the power output device is described as being mounted on the hybrid vehicle 20 or the like. However, the power output device according to the present invention can be applied to a moving body such as a vehicle other than an automobile, a ship, and an aircraft. It may be mounted, or may be incorporated in a fixed facility such as a construction facility.

ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、「内燃機関」としてのエンジン22や「第2の電動機」としてのモータMG2が「動力発生源」に相当し、プライマリシャフト41に入力される動力を無段階に変速してセカンダリシャフト42に出力可能なCVT40が「無段変速装置」に相当し、CVT40のセカンダリシャフト42に接続されるドライブギヤ55が「回転要素」に相当し、モータMG2やエンジン22、CVT40のセカンダリシャフト42に接続され得るキャリア54と、ドライブギヤ55と連動して当該ドライブギヤ55と同方向に回転可能なリングギヤ52と、駆動軸としてのサンギヤ軸51aに接続されるサンギヤ51とを含む遊星歯車機構50が「遊星歯車機構」に相当し、クラッチC1およびC2が「接続断接手段」に相当し、モータMGおよびMG1が「電動機」に相当し、バッテリ35が「蓄電手段」に相当する。また、ハイブリッドECU70とエンジン22、モータECU30、CVTECU49との組み合わせが「制御手段」に相当し、遊星歯車機構50のリングギヤ52を回転不能に固定可能なブレーキB1が「要素固定手段」に相当し、CVT40のプライマリシャフト41とモータMG1の回転軸MS1との接続および当該接続の解除を実行するクラッチC1が「第1の接続断接手段」に相当し、モータMG1の回転軸MS1と第1キャリア軸54aとの接続および当該接続の解除を実行するクラッチC2が「第2の接続断接手段」に相当し、第2キャリア軸54bとモータMG2の回転軸MS2との接続および当該接続の解除を実行するクラッチC3が「他の接続断接手段」に相当し、モータMG2が「第2の電動機」に相当し、モータMG2とエンジン22のクランクシャフト23との接続および当該接続の解除を実行するクラッチC4が「機関用接続断接手段」に相当する。ただし、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン22に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「無段変速装置」は、ベルト式のCVT40に限られず、入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能なものであればトロイダル式無段変速機や対回転子電動機からなる電気式無段変速装置といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「遊星歯車機構」は、少なくとも動力発生源に接続される第1の入力要素と、回転要素と連動して当該回転要素と同方向に回転可能な第2の入力要素と、駆動軸に接続される出力要素とを含むものであればシングルピニオン式の遊星歯車機構50以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「第1、第2、第3および機関用接続断接手段」や「要素固定手段」は、それぞれに対応した要素同士の接続および当該接続の解除を実行するものであればドグクラッチであるクラッチC1〜C4やブレーキB1以外の圧着式クラッチといった他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」および「第2の電動機」は、モータMG,MG1,MG2のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ35のような二次電池に限られず、電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、ハイブリッドECU70とエンジンECU24、モータECU30、CVTECU49との組み合わせ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。   Here, the correspondence between the main elements of the above-described embodiments and modifications and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. That is, in the above-described embodiment and modification, the engine 22 as the “internal combustion engine” and the motor MG2 as the “second electric motor” correspond to the “power generation source”, and the power input to the primary shaft 41 is continuously variable. The CVT 40 that can be output to the secondary shaft 42 corresponds to a “continuously variable transmission”, the drive gear 55 connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40 corresponds to a “rotating element”, and the motor MG 2, the engine 22, A carrier 54 that can be connected to the secondary shaft 42 of the CVT 40, a ring gear 52 that can rotate in the same direction as the drive gear 55 in conjunction with the drive gear 55, and a sun gear 51 that is connected to a sun gear shaft 51a as a drive shaft. Including the planetary gear mechanism 50 corresponds to a “planetary gear mechanism”, and the clutches C1 and C2 are connected and disconnected. It corresponds to "motor MG and MG1 corresponds to a" motor ", the battery 35 corresponds to" accumulator ". Further, the combination of the hybrid ECU 70, the engine 22, the motor ECU 30, and the CVTECU 49 corresponds to “control means”, and the brake B1 that can fix the ring gear 52 of the planetary gear mechanism 50 in a non-rotatable manner corresponds to “element fixing means”. The clutch C1 that executes the connection between the primary shaft 41 of the CVT 40 and the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the release of the connection corresponds to the “first connection / disconnection means”, and the rotation shaft MS1 of the motor MG1 and the first carrier shaft The clutch C2 that executes the connection with the connection 54a and the release of the connection corresponds to the “second connection / disconnection means”, and performs the connection between the second carrier shaft 54b and the rotation shaft MS2 of the motor MG2 and the release of the connection. The clutch C3 to be operated corresponds to “another connection / disconnection means”, the motor MG2 corresponds to a “second electric motor”, and the motor M Clutch C4 to perform a connection and a release of the connection between the crankshaft 23 of the 2 and the engine 22 corresponds to "engine connection disconnection device". However, the “internal combustion engine” is not limited to the engine 22 that outputs power by receiving a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and may be of any other type such as a hydrogen engine. The “continuously variable transmission” is not limited to the belt-type CVT 40, and any toroidal continuously variable transmission or counter rotor can be used as long as it can continuously change the power input to the input shaft and output it to the output shaft. Any other type such as an electric continuously variable transmission including an electric motor may be used. The “planetary gear mechanism” is connected to at least a first input element connected to a power generation source, a second input element that can rotate in the same direction as the rotation element in conjunction with the rotation element, and a drive shaft. Any type other than the single pinion type planetary gear mechanism 50 may be used. The "first, second, third and engine connection / disconnection means" and the "element fixing means" are clutches C1 that are dog clutches as long as they perform connection between the corresponding elements and release of the connection. Any other type such as a crimp clutch other than C4 and brake B1 may be used. The “motor” and “second motor” are not limited to synchronous generator motors such as motors MG, MG1, and MG2, but may be of any other type such as an induction motor. The “storage means” is not limited to the secondary battery such as the battery 35, and may be any other type such as a capacitor as long as it can exchange electric power with the motor. The “control means” may be of any type other than the combination of the hybrid ECU 70, the engine ECU 24, the motor ECU 30, and the CVTECU 49. In any case, the correspondence between the main elements of the embodiments and the modified examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems is the same as the means for the embodiments to solve the problems. Since this is an example for specifically explaining the best mode for carrying out the invention described in the column, the elements of the invention described in the column for means for solving the problems are not limited. In other words, the examples are merely specific examples of the invention described in the column of means for solving the problem, and the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem is described in the description of that column. Should be done on the basis.

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。   The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.

本発明は、動力出力装置や車両の製造産業等において利用可能である。   The present invention can be used in a power output apparatus, a vehicle manufacturing industry, and the like.

本発明の一実施例に係る車両であるハイブリッド自動車20の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle 20 that is a vehicle according to an embodiment of the present invention. CVT40、遊星歯車機構50およびドライブギヤ55の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the alignment chart showing the relationship of the rotational speed etc. in each element of CVT40, the planetary gear mechanism 50, and the drive gear 55. 実施例のハイブリッド自動車20の動作モードを例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the operation mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20のエンジン始動時の状態を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the state at the time of engine starting of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20の後進走行モードや低速前進走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the reverse drive mode and the low speed forward drive mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 後進走行モードや低速前進走行モードにおけるCVT40、遊星歯車機構50およびドライブギヤ55の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the alignment chart showing the relationship of the rotational speed etc. in each element of CVT40, the planetary gear mechanism 50, and the drive gear 55 in reverse drive mode and low speed forward drive mode. 中速移行モードや巡航走行モードにおけるCVT40、遊星歯車機構50およびドライブギヤ55の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the alignment chart showing the relationship of the rotational speed etc. in each element of CVT40, the planetary gear mechanism 50, and the drive gear 55 in medium speed transfer mode or cruise driving mode. 実施例のハイブリッド自動車20の巡航走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the cruise driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20の高速走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the high-speed driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 高速走行モードにおけるCVT40、遊星歯車機構50およびドライブギヤ55の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the collinear diagram showing the relationship of the rotational speed etc. in each element of CVT40, the planetary gear mechanism 50, and the drive gear 55 in high-speed driving mode. 実施例のハイブリッド自動車20の高出力走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the high output driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20のモータ走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the motor driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20のモータ走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the motor driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20のモータ走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the motor driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20のモータ走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the motor driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 実施例のハイブリッド自動車20のモータ走行モードを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the motor driving mode of the hybrid vehicle 20 of an Example. 変形例に係るハイブリッド自動車20Bの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hybrid vehicle 20B which concerns on a modification. 他の変形例に係る電気自動車200の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle 200 which concerns on another modification.

符号の説明Explanation of symbols

20,20B ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクシャフト、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、28 ダンパ、29 スタータモータ、30 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、31,32 インバータ、33,34 回転位置検出センサ、35 バッテリ、36 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、39 電力ライン、40 無段変速ユニット(CVT)、41 プライマリシャフト、42 セカンダリシャフト、43 プライマリプーリ、44 セカンダリプーリ、45,46 油圧シリンダ、47 ベルト、48 油圧回路、49 CVT用電子制御ユニット(CVTECU)、50 遊星歯車機構、51 サンギヤ、51a サンギヤ軸(駆動軸)、52 リングギヤ、53 ピニオンギヤ、54 キャリア、54a 第1キャリア軸、54b 第2キャリア軸、55 ドライブギヤ、55a ドライブギヤ軸、56 カウンタギヤ、57 デファレンシャルギヤ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルストロークセンサ、87 車速センサ、200 電気自動車、B1 ブレーキ、C1〜C4 クラッチ、DW 車輪、MG,MG1,MG2 モータ。   20, 20B Hybrid vehicle, 22 engine, 23 crankshaft, 24 electronic control unit for engine (engine ECU), 28 damper, 29 starter motor, 30 electronic control unit for motor (motor ECU), 31, 32 inverter, 33, 34 Rotation position detection sensor, 35 battery, 36 battery electronic control unit (battery ECU), 39 power line, 40 continuously variable transmission unit (CVT), 41 primary shaft, 42 secondary shaft, 43 primary pulley, 44 secondary pulley, 45, 46 Hydraulic cylinder, 47 belt, 48 hydraulic circuit, 49 CVT electronic control unit (CVTECU), 50 planetary gear mechanism, 51 sun gear, 51a sun gear shaft (drive shaft), 52 ring gear, 53 pini On gear, 54 carrier, 54a 1st carrier shaft, 54b 2nd carrier shaft, 55 drive gear, 55a drive gear shaft, 56 counter gear, 57 differential gear, 70 electronic control unit for hybrid (hybrid ECU), 72 CPU, 74 ROM , 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal stroke sensor, 87 vehicle speed sensor, 200 electric vehicle, B1 brake, C1 C4 Clutch, DW wheel, MG, MG1, MG2 motor.

Claims (15)

駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を出力可能な動力発生源と、
入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
前記無段変速装置の前記出力軸に接続される回転要素と、
前記動力発生源に接続される第1の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素と同方向に回転可能な第2の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
前記無段変速装置の前記入力軸と前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素との接続および該接続の解除を実行可能な接続断接手段と、
前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
を備える動力出力装置。
A power output device that outputs power to a drive shaft,
A power generation source capable of outputting power;
A continuously variable transmission capable of continuously changing the power input to the input shaft and outputting it to the output shaft;
A rotating element connected to the output shaft of the continuously variable transmission;
A first input element connected to the power generation source, a second input element rotatable in the same direction as the rotation element in conjunction with the rotation element, and an output element connected to the drive shaft Including a planetary gear mechanism,
Connection / disconnection means capable of executing connection and release of the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism;
An electric motor capable of outputting at least power to the input shaft of the continuously variable transmission;
Power storage means capable of exchanging power with the motor;
A power output device comprising:
請求項1に記載の動力出力装置において、
前記遊星歯車機構は、前記動力発生源と前記無段変速装置との間に配置されており、
前記無段変速装置の前記入力軸、前記電動機の回転軸および前記接続断接手段は、それぞれ中空に形成されており、
前記駆動軸は、前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機の回転軸と前記接続断接手段とを貫通する動力出力装置。
The power output apparatus according to claim 1, wherein
The planetary gear mechanism is disposed between the power generation source and the continuously variable transmission,
The input shaft of the continuously variable transmission, the rotating shaft of the electric motor, and the connection / disconnection means are each formed hollow,
The drive shaft is a power output device that passes through the input shaft of the continuously variable transmission, the rotating shaft of the motor, and the connection / disconnection means.
請求項2に記載の動力出力装置において、
前記遊星歯車機構は、前記第1の入力要素としてのプラネタリキャリアと、前記プラネタリキャリアにより保持されたピニオンギヤと噛合する前記第2の入力要素としてのリングギヤと、前記ピニオンギヤまたは前記プラネタリキャリアにより保持された他のピニオンギヤと噛合する前記出力要素としてのサンギヤとを含む動力出力装置。
The power output apparatus according to claim 2,
The planetary gear mechanism is held by the planetary carrier as the first input element, the ring gear as the second input element meshing with the pinion gear held by the planetary carrier, and the pinion gear or the planetary carrier. A power output device including a sun gear as the output element meshing with another pinion gear.
請求項1から3の何れか一項に記載の動力出力装置において、
前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に前記動力発生源と前記無段変速装置の前記入力軸とが接続されているときには、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記動力発生源と前記電動機と前記無段変速装置とを制御すると共に、前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に前記動力発生源が接続されると共に該第1の入力要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除されているときには、前記電動機が減速するか、または前記電動機が前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素とは逆方向に回転すると共に前記要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記動力発生源と前記電動機と前記無段変速装置とを制御する制御手段を更に備える動力出力装置。
In the power output device according to any one of claims 1 to 3,
When the power generation source and the input shaft of the continuously variable transmission are connected to the first input element of the planetary gear mechanism, power based on a required driving force required for the drive shaft is The power generation source, the electric motor, and the continuously variable transmission are controlled so as to be output to a shaft, and the power generation source is connected to the first input element of the planetary gear mechanism and the first When the connection between the input element and the input shaft of the continuously variable transmission is released, the electric motor decelerates or the electric motor is in a direction opposite to the first input element of the planetary gear mechanism. A power output device further comprising control means for controlling the power generation source, the electric motor, and the continuously variable transmission so that the power based on the required driving force is output to the drive shaft while rotating.
請求項1から4の何れか一項に記載の動力出力装置において、
前記遊星歯車機構の前記第2の入力要素を回転不能に固定可能な要素固定手段を更に備える動力出力装置。
In the power output device according to any one of claims 1 to 4,
A power output apparatus further comprising element fixing means capable of fixing the second input element of the planetary gear mechanism so as not to rotate.
請求項5に記載の動力出力装置において、
前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に前記動力発生源が接続され、該第1の入力要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除され、かつ前記遊星歯車機構の前記第2の入力要素が回転不能に固定されているときに、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記動力発生源を制御する制御手段を更に備える動力出力装置。
The power output device according to claim 5,
The power generation source is connected to the first input element of the planetary gear mechanism, the connection between the first input element and the input shaft of the continuously variable transmission is released, and the planetary gear mechanism Control means for controlling the power generation source so that power based on a required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft when the second input element is fixed to be non-rotatable. Power output device provided.
請求項5または6に記載の動力出力装置において、
前記接続断接手段は、
前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機の回転軸との接続および該接続の解除を実行する第1の接続断接手段と、
前記電動機の回転軸と前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素との接続および該接続の解除を実行する第2の接続断接手段とを含む動力出力装置。
The power output apparatus according to claim 5 or 6,
The connection / disconnection means includes:
First connection / disconnection means for executing connection and release of the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the rotating shaft of the electric motor;
A power output device including a second connection / disconnection means for connecting and releasing the connection between the rotating shaft of the electric motor and the first input element of the planetary gear mechanism.
請求項7に記載の動力出力装置において、
前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機の回転軸との接続が解除され、前記電動機の回転軸と前記遊星歯車機構の第1の入力要素とが接続され、かつ前記要素固定手段により前記遊星歯車機構の前記第2の入力要素が回転不能に固定されているときに、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記動力発生源と前記電動機との少なくとも何れか一方を制御する制御手段を更に備える動力出力装置。
The power output apparatus according to claim 7,
The connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the rotating shaft of the electric motor is released, the rotating shaft of the electric motor and the first input element of the planetary gear mechanism are connected, and the element fixing means When the second input element of the planetary gear mechanism is fixed to be non-rotatable, the power generation source and the power source are configured so that power based on the required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft. A power output apparatus further comprising control means for controlling at least one of the electric motor.
請求項1から8の何れか一項に記載の動力出力装置において、
前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素と前記動力発生源との接続および該接続の解除を実行する他の接続断接手段を更に備える動力出力装置。
The power output apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A power output device further comprising another connection / disconnection means for performing connection between the first input element of the planetary gear mechanism and the power generation source and release of the connection.
請求項9に記載の動力出力装置において、
前記無段変速装置の前記入力軸と前記電動機とが前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素に接続されると共に前記第1の入力要素と前記動力発生源との接続が解除されているときに、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記電動機と前記無段変速装置とを制御する制御手段を更に備える動力出力装置。
The power output apparatus according to claim 9, wherein
When the input shaft of the continuously variable transmission and the electric motor are connected to the first input element of the planetary gear mechanism and the connection between the first input element and the power generation source is released And a power output device further comprising control means for controlling the electric motor and the continuously variable transmission so that power based on a required drive force required for the drive shaft is output to the drive shaft.
請求項1から10の何れか一項に記載の動力出力装置において、前記動力発生源は、前記電動機とは異なる第2の電動機である動力出力装置。   11. The power output apparatus according to claim 1, wherein the power generation source is a second electric motor different from the electric motor. 請求項1から10の何れか一項に記載の動力出力装置において、前記動力発生源は、内燃機関である動力出力装置。   The power output apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the power generation source is an internal combustion engine. 請求項1から10の何れか一項に記載の動力出力装置において、前記動力発生源は、前記電動機とは異なる第2の電動機と内燃機関とからなる動力出力装置。   11. The power output apparatus according to claim 1, wherein the power generation source includes a second electric motor different from the electric motor and an internal combustion engine. 請求項13に記載の動力出力装置において、
前記第2の電動機と前記内燃機関との接続および該接続の解除を実行する機関用接続断接手段を更に備える動力出力装置。
The power output apparatus according to claim 13,
A power output apparatus further comprising an engine connection / disconnection means for executing connection / disconnection of the second electric motor and the internal combustion engine.
駆動軸に連結された駆動輪を有する車両であって、
動力を出力可能な動力発生源と、
入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
前記無段変速装置の前記出力軸に接続される回転要素と、
前記動力発生源に接続される第1の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素と同方向に回転可能な第2の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
前記無段変速装置の前記入力軸と前記遊星歯車機構の前記第1の入力要素との接続および該接続の解除を実行可能な接続断接手段と、
前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
を備える車両。
A vehicle having drive wheels coupled to a drive shaft,
A power generation source capable of outputting power;
A continuously variable transmission capable of continuously changing the power input to the input shaft and outputting it to the output shaft;
A rotating element connected to the output shaft of the continuously variable transmission;
A first input element connected to the power generation source, a second input element rotatable in the same direction as the rotation element in conjunction with the rotation element, and an output element connected to the drive shaft Including a planetary gear mechanism,
Connection / disconnection means capable of executing connection and release of the connection between the input shaft of the continuously variable transmission and the first input element of the planetary gear mechanism;
An electric motor capable of outputting at least power to the input shaft of the continuously variable transmission;
Power storage means capable of exchanging power with the motor;
A vehicle comprising:
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