하이브리드 차량용 구동 장치의 제어 장치(CONTROL APPARATUS FOR A HYBRID VEHICLE DRIVE SYSTEM)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2017년02월07일
(11) 등록번호 10-1704173
(24) 등록일자 2017년02월01일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B60W 20/00 (2016.01) B60W 10/06 (2006.01)
B60W 10/10 (2006.01) B60W 10/12 (2006.01)
(52) CPC특허분류
B60W 20/00 (2013.01)
B60W 10/06 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2015-0033570
(22) 출원일자 2015년03월11일
심사청구일자 2015년03월11일
(65) 공개번호 10-2015-0107637
(43) 공개일자 2015년09월23일
(30) 우선권주장
JP-P-2014-052642 2014년03월14일 일본(JP)
(56) 선행기술조사문헌
JP2007069632 A*
KR1020110050894 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
도요타 지도샤（주）
일본국 아이치켄 도요타시 도요타쵸 1반지
(72) 발명자
시라토리 히로타카
일본국 아이치켄 도요타시 도요타쵸 1반지 도요타
지도샤 (주) 나이
(74) 대리인
특허법인코리아나
전체 청구항 수 : 총 1 항 심사관 : 오현철
(54) 발명의 명칭 하이브리드 차량용 구동 장치의 제어 장치
(57) 요 약
(과제) 배터리의 전력을 충분히 활용하는 주행을 실현하는 하이브리드 차량용 구동 장치의 제어 장치를
제공한다.
(해결 수단) 크랭크축 (12a) 을 하우징 (26) 에 고정함과 함께, 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 적
(뒷면에 계속)
대 표 도 - 도9
등록특허 10-1704173
- 1 -
어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드에서의 주행 중에, 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기
(MG2) 의 회전 속도 (NMG1, NMG2) 가 규정의 임계값에 도달한 경우에는, 클러치 (CL1) 또는 브레이크 (BK1) 를 걸
어맞춤시켜 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 한 상태에 있어서, 제 1 전동기
(MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드를 성립시키는 것인 것
이기 때문에, 보다 낮은 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG1, NMG2) 에 의해 원하는 출
력 회전 속도 (N0UT) 를 실현할 수 있고, 배터리 (48) 의 전력을 적극적으로 사용할 수 있다.
(52) CPC특허분류
B60W 10/10 (2013.01)
B60W 10/12 (2013.01)
등록특허 10-1704173
- 2 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
전체적으로 4 개의 회전 요소를 갖는 제 1 차동 기구 및 제 2 차동 기구와,
상기 4 개의 회전 요소에 각각 연결된 엔진, 제 1 전동기, 제 2 전동기, 및 출력 부재와,
걸어맞춤됨으로써, 상기 제 1 차동 기구 또는 상기 제 2 차동 기구에 있어서의, 상기 엔진으로부터의 입력 회전
에 관련된 변속비를 고정 변속비로 하는 걸어맞춤 요소
를 구비하고, 상기 4 개의 회전 요소 중의 하나는 상기 제 1 차동 기구의 회전 요소와 상기 제 2 차동 기구의
회전 요소가 상기 걸어맞춤 요소와 상이한 다른 걸어맞춤 요소를 통하여 연결된 것인 하이브리드 차량용 구동
장치에 있어서,
상기 엔진의 출력축을 비회전 부재에 고정함과 함께, 상기 제 1 전동기 및 상기 제 2 전동기 중 적어도 일방의
구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드에서의 주행 중에, 상기 제 1 전동기 또는 상기 제 2 전동기의 회전
속도가 규정의 임계값에 도달한 경우에는, 상기 걸어맞춤 요소를 걸어맞춤시켜 상기 엔진으로부터의 입력 회전
에 관련된 변속비를 고정 변속비로 한 상태로 이동하는 때에, 상기 걸어맞춤 요소를 걸어맞춤 하는 것과 동시에
상기 엔진의 출력축을 상기 비회전 부재로부터 해방하고, 상기 제 1 전동기 및 상기 제 2 전동기 중 적어도 일
방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드를 성립시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
청구항 2
삭제
청구항 3
삭제
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 하이브리드 차량용 구동 장치의 제어 장치의 개량에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
전체적으로 4 개의 회전 요소를 갖는 제 1 차동 기구 및 제 2 차동 기구와, 상기 4 개의 회전 요소에 각각 연결[0002]
된 엔진, 제 1 전동기, 제 2 전동기, 및 출력 부재와, 복수의 걸어맞춤 요소를 구비한 하이브리드 차량용 구동
장치가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 하이브리드 차량 변속기가 그 일례이다. 이 기
술에 의하면, 상기 복수의 걸어맞춤 요소의 걸어맞춤 내지 해방의 조합에 따라, 상기 하이브리드 차량용 구동
장치에 있어서 복수의 주행 모드를 선택적으로 성립시킬 수 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 일본 공개특허공보 2011-98712호 [0003]
발명의 내용
해결하려는 과제
등록특허 10-1704173
- 3 -
그러나, 상기 종래의 기술에 있어서, 상기 엔진의 출력축을 비회전 부재에 고정함과 함께, 상기 제 1 전동기 및[0004]
상기 제 2 전동기 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 EV 주행 모드에서의 주행 중에, 상기 제 1
전동기 또는 상기 제 2 전동기의 회전 속도가 제한값에 도달한 경우, 배터리의 축전량에 여유가 있는 경우에도
상기 EV 주행 모드에서의 주행을 계속할 수 없어, 배터리의 전력을 충분히 활용할 수 없게 될 우려가 있었다.
이와 같은 과제는, 하이브리드 차량의 성능 향상을 의도하여 본 발명자가 예의 연구를 계속하는 과정에 있어
서 새롭게 알아낸 것이다.
본 발명은, 이상의 사정을 배경으로 하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 배터리의 전력을 충분히 활[0005]
용하는 주행을 실현하는 하이브리드 차량용 구동 장치의 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
과제의 해결 수단
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 제 1 발명의 요지로 하는 바는, 전체적으로 4 개의 회전 요소를 갖는 제 1[0006]
차동 기구 및 제 2 차동 기구와, 상기 4 개의 회전 요소에 각각 연결된 엔진, 제 1 전동기, 제 2 전동기, 및 출
력 부재와 걸어맞춤됨으로써, 상기 제 1 차동 기구 또는 상기 제 2 차동 기구에 있어서의, 상기 엔진으로부터의
입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 하는 걸어맞춤 요소를 구비한 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어
서, 상기 엔진의 출력축을 비회전 부재에 고정함과 함께, 상기 제 1 전동기 및 상기 제 2 전동기 중 적어도 일
방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드에서의 주행 중에, 상기 제 1 전동기 또는 상기 제 2 전동기의
회전 속도가 규정의 임계값에 도달한 경우에는, 상기 걸어맞춤 요소를 걸어맞춤시켜 상기 엔진으로부터의 입력
회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 한 상태에 있어서, 상기 제 1 전동기 및 상기 제 2 전동기 중 적어도 일
방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드를 성립시키는 것을 특징으로 하는 제어 장치이다.
발명의 효과
상기 제 1 발명에 의하면, 상기 엔진의 출력축을 비회전 부재에 고정함과 함께, 상기 제 1 전동기 및 상기 제 2[0007]
전동기 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드에서의 주행 중에, 상기 제 1 전동기 또는
상기 제 2 전동기의 회전 속도가 규정의 임계값에 도달한 경우에는, 상기 걸어맞춤 요소를 걸어맞춤시켜 상기
엔진으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 한 상태에 있어서, 상기 제 1 전동기 및 상기 제 2
전동기 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드를 성립시키는 것인 것이기 때문에, 예를 들
어 배터리의 축전량에 여유가 있는 상태로 상기 제 1 전동기 또는 상기 제 2 전동기의 회전 속도가 제한값에 도
달한 경우, 상기 걸어맞춤 요소의 걸어맞춤에 의해 고정 변속비 모드로 이행함으로써, 보다 낮은 상기 제 1 전
동기 또는 상기 제 2 전동기의 회전 속도에 의해 원하는 출력 회전 속도를 실현할 수 있고, 배터리의 전력을 적
극적으로 사용할 수 있다. 즉, 배터리의 전력을 충분히 활용하는 주행을 실현하는 하이브리드 차량용 구동
장치의 제어 장치를 제공할 수 있다.
상기 제 1 발명에 종속되는 본 제 2 발명의 요지로 하는 바는, 상기 하이브리드 차량용 구동 장치는, 제 1 회전[0008]
요소, 제 2 회전 요소, 및 제 3 회전 요소를 구비한 상기 제 1 차동 기구와, 제 1 회전 요소, 제 2 회전 요소,
및 제 3 회전 요소를 구비한 상기 제 2 차동 기구를 구비하고, 상기 제 1 차동 기구의 제 1 회전 요소에 상기
제 1 전동기가 연결되고, 상기 제 1 차동 기구의 제 2 회전 요소에 상기 엔진이 연결되고, 상기 제 1 차동 기구
의 제 3 회전 요소와 상기 제 2 차동 기구의 제 3 회전 요소가 상호 연결되고, 상기 제 2 차동 기구의 제 2 회
전 요소에 상기 출력 부재가 연결되고, 상기 제 2 차동 기구의 제 3 회전 요소에 상기 제 2 전동기가 연결된 것
이다. 이와 같이 하면, 실용적인 양태의 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어서, 배터리의 전력을 충분히
활용하는 주행을 실현할 수 있다.
상기 제 2 발명에 종속되는 본 제 3 발명의 요지로 하는 바는, 상기 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어서, 상[0009]
기 걸어맞춤 요소는, 상기 제 1 차동 기구의 제 1 회전 요소와 제 2 회전 요소를 선택적으로 연결하는 클러치,
또는, 상기 제 1 차동 기구의 제 1 회전 요소와 상기 비회전 부재를 선택적으로 연결하는 브레이크이다. 이
와 같이 하면, 실용적인 양태의 하이브리드 차량용 구동 장치에 있어서, 배터리의 전력을 충분히 활용하는 주행
을 실현할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은, 본 발명이 바람직하게 적용되는 구동 장치의 구성을 설명하는 골자도 (骨子圖) 이다. [0010]
도 2 는, 도 1 의 구동 장치에 구비된 제어 계통의 주요부를 설명하는 도면이다.
등록특허 10-1704173
- 4 -
도 3 은, 도 1 의 구동 장치에 있어서 성립되는 주행 모드 각각에 있어서의 클러치 및 브레이크의 걸어맞춤 상
태를 나타내는 걸어맞춤표이다.
도 4 는, 도 1 의 구동 장치에 있어서 각 회전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는 공
선도 (共線圖) 이며, 도 3 의 「HV1」, 「EV1」 에 대응하는 도면이다.
도 5 는, 도 1 의 구동 장치에 있어서 각 회전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는 공
선도이며, 도 3 의 「HV2」 에 대응하는 도면에다.
도 6 은, 도 1 의 구동 장치에 있어서 각 회전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는 공
선도이며, 도 3 의 「EV2」 에 대응하는 도면이다.
도 7 은, 도 1 의 구동 장치에 있어서 각 회전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는 공
선도이며, 도 3 의 「1 속 (速)」 에 대응하는 도면이다.
도 8 은, 도 1 의 구동 장치에 있어서 각 회전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는 공
선도이며, 도 3 의 「2 속」 에 대응하는 도면이다.
도 9 는, 도 1 의 구동 장치에 있어서 각 회전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는 공
선도이며, 도 3 의 「3 속」 에 대응하는 도면이다.
도 10 은, 도 1 의 구동 장치에 있어서 각 회전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는
공선도이며, 도 3 의 「4 속」 에 대응하는 도면이다.
도 11 은, 도 1 의 구동 장치의 전자 제어 장치에 구비된 제어 기능의 주요부를 설명하는 기능 블록선도이다.
도 12 는, 도 1 의 구동 장치의 전자 제어 장치에 의해 실행되는 본 실시예의 주행 모드 전환 제어의 일례의 주
요부를 설명하는 플로우 차트이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 발명에 있어서, 상기 제 1 차동 기구 및 제 2 차동 기구는, 상기 제 1 차동 기구의 회전 요소와 상기 제 2[0011]
차동 기구의 회전 요소 사이에 형성된 클러치가 걸어맞춤된 상태에 있어서 전체적으로 4 개의 회전 요소를 구성
하는 것이다. 바람직하게는, 상기 제 1 차동 기구의 제 2 회전 요소와 상기 제 2 차동 기구의 제 1 회전 요
소 사이에 형성된 클러치가 걸어맞춤된 상태에 있어서 전체적으로 4 개의 회전 요소를 구성하는 것이다. 바
꾸어 말하면, 본 발명은, 가로축 방향에 있어서 상기 제 1 차동 기구 및 제 2 차동 기구의 기어비의 상대 관계
를 나타내고, 세로축 방향에 있어서 상대적 회전 속도를 나타내는 2 차원 좌표인 공선도 상에 있어서 4 개의 회
전 요소로서 나타내는 제 1 차동 기구 및 제 2 차동 기구와, 그들 4 개의 회전 요소에 각각 연결된 엔진, 제 1
전동기, 제 2 전동기, 및 출력 부재를 구비하고, 상기 4 개의 회전 요소 중 하나는, 상기 제 1 차동 기구의 회
전 요소와 상기 제 2 차동 기구의 회전 요소가 클러치를 통해서 선택적으로 연결되고, 그 클러치에 의한 걸어맞
춤 대상이 되는 상기 제 1 차동 기구 또는 상기 제 2 차동 기구의 회전 요소가, 비회전 부재에 대해 브레이크를
통해서 선택적으로 연결되는 하이브리드 차량용 구동 장치에 바람직하게 적용되는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 사용하는 도면에[0012]
있어서, 각 부의 치수비 등은 반드시 정확하게 그려져 있지는 않다.
실시예[0013]
도 1 은, 본 발명이 바람직하게 적용되는 하이브리드 차량용 구동 장치 (10) (이하, 간단히 구동 장치 (10) 라[0014]
고 한다) 의 구성을 설명하는 골자도이다. 이 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 구동 장치 (10)
는, 예를 들어 FF (전치 (前置) 엔진 전륜 구동) 형 차량 등에 바람직하게 사용되는 횡치용 (橫置用) 장치이며,
주동력원인 엔진 (12), 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 제 1 차동 기구로서의 제 1 유성 기어 장치
(14), 및 제 2 차동 기구로서의 제 2 유성 기어 장치 (16) 를 공통의 중심축 (CE) 상에 구비하여 구성되어
있다. 이하의 실시예에 있어서, 특별히 구별하지 않는 경우에는, 이 중심축 (CE) 의 축심의 방향을 축 방향
(축심 방향) 이라고 한다. 상기 구동 장치 (10) 는 중심축 (CE) 에 대해 대략 대칭적으로 구성되어 있고,
도 1 에 있어서는 중심선의 하반분을 생략하여 도시하고 있다. 이하의 각 실시예에 대해서도 동일하다.
상기 엔진 (12) 은, 예를 들어, 기통 내 분사되는 가솔린 등의 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 가솔린[0015]
엔진 등의 내연 기관이다. 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 는, 바람직하게는, 모두 구동력을
등록특허 10-1704173
- 5 -
발생시키는 모터 (발동기) 및 반력을 발생시키는 제너레이터 (발전기) 로서의 기능을 갖는 소위 모터 제너레이
터이며, 각각의 스테이터 (고정자) (18, 22) 가 비회전 부재인 하우징 (케이스) (26) 에 고정 형성됨과 함께,
각 스테이터 (18, 22) 의 내주측에 로터 (회전자) (20, 24) 를 구비하여 구성되어 있다.
상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 는 기어비가 ρ1 인 싱글 피니언형의 유성 기어 장치이며, 제 1 회전 요소로서[0016]
의 링 기어 (R1), 피니언 기어 (P1) 를 자전 및 공전 가능하게 지지하는 제 2 회전 요소로서의 캐리어 (C1), 및
피니언 기어 (P1) 를 통해서 링 기어 (R1) 와 맞물리는 제 3 회전 요소로서의 선 기어 (S1) 를 회전 요소
(요소) 로서 구비하고 있다. 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 는, 기어비가 ρ2 인 싱글 피니언형의 유성 기
어 장치이며, 제 1 회전 요소로서의 링 기어 (R2), 피니언 기어 (P2) 를 자전 및 공전 가능하게 지지하는 제 2
회전 요소로서의 캐리어 (C2), 및 피니언 기어 (P2) 를 통해서 링 기어 (R2) 와 맞물리는 제 3 회전 요소로서의
선 기어 (S2) 를 회전 요소 (요소) 로서 구비하고 있다.
상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 링 기어 (R1) 는 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 로터 (20) 에 연결되어 있다.[0017]
상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 는, 클러치 (CL0) 를 통해서 상기 엔진 (12) 의 출력축인 크
랭크축 (12a) 에 연결되어 있다. 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 선 기어 (S1) 는, 상기 제 2 유성 기어
장치 (16) 의 선 기어 (S2) 와 상호 연결됨과 함께, 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 로터 (24) 에 연결되어 있다.
상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 캐리어 (C2) 는, 출력 부재 (출력 회전 부재) 인 출력 기어 (28) 에 연결
되어 있다. 상기 출력 기어 (28) 로부터 출력된 구동력은, 예를 들어, 도시되지 않은 차동 기어 장치 및 차
축 등을 통해서 도시되지 않은 좌우 1 쌍의 구동륜으로 전달된다. 한편, 차량의 주행 노면으로부터 구동륜
에 대해 입력되는 토크는, 상기 차동 기어 장치 및 차축 등을 통해서 상기 출력 기어 (28) 로부터 상기 구동 장
치 (10) 로 전달 (입력) 된다.
상기 엔진 (12) 의 크랭크축 (12a) 과 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 사이에는, 그들 크랭크축[0018]
(12a) 과 캐리어 (C1) 사이를 선택적으로 걸어맞춤시키는 (크랭크축 (12a) 과 캐리어 (C1) 사이를 단접 (斷接)
한다) 클러치 (CL0) 가 형성되어 있다. 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 링 기어 (R1) 사
이에는, 그들 캐리어 (C1) 와 링 기어 (R1) 사이를 선택적으로 걸어맞춤시키는 (캐리어 (C1) 와 링 기어 (R1)
사이를 단접한다) 클러치 (CL1) 가 형성되어 있다. 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 상기
제 2 유성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 사이에는, 그들 캐리어 (C1) 와 링 기어 (R2) 사이를 선택적으로 걸
어맞춤시키는 (캐리어 (C1) 와 링 기어 (R2) 사이를 단접한다) 클러치 (CL2) 가 형성되어 있다. 상기 제 1
유성 기어 장치 (14) 의 링 기어 (R1) 와 비회전 부재인 상기 하우징 (26) 사이에는, 그 하우징 (26) 에 대해
상기 링 기어 (R1) 를 선택적으로 걸어맞춤 (고정) 시키는 브레이크 (BK1) 가 형성되어 있다. 상기 제 2 유
성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 와 비회전 부재인 상기 하우징 (26) 사이에는, 그 하우징 (26) 에 대해 상
기 링 기어 (R2) 를 선택적으로 걸어맞춤 (고정) 시키는 브레이크 (BK2) 가 형성되어 있다.
상기 클러치 (CL0, CL1, CL2) (이하, 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단히 클러치 (CL) 라고 한다), 및 상기[0019]
브레이크 (BK1, BK2) (이하, 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단히 브레이크 (BK) 라고 한다) 는, 바람직하게
는, 모두 유압 제어 회로 (54) 로부터 공급되는 유압에 따라 걸어맞춤 상태가 제어되는 (걸어맞춤 내지 해방된
다) 유압식 걸어맞춤 장치이다. 예를 들어, 습식 다판형의 유압식 마찰 걸어맞춤 장치 등이 바람직하게 사
용되지만, 맞물림식의 걸어맞춤 장치 즉 소위 도그 클러치 (맞물림 클러치) 여도 된다. 나아가서는, 전자식
클러치나 자분식 클러치 등, 전자 제어 장치 (30) 로부터 공급되는 전기적인 지령에 따라 걸어맞춤 상태가 제어
되는 (걸어맞춤 내지 해방된다) 것이어도 된다.
전술한 바와 같이 구성된 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 클러치 (CL1) 가 걸어맞춤되면, 상기 제 1 유성 기어[0020]
장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 링 기어 (R1) 의 사이가 연결된다. 이에 따라, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입
력 회전에 관하여, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 는 일체적으로 회전되고, 그 제 1 유성 기어 장치 (14) 에
있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비는 고정 변속비가 된다. 상기 브레이크
(BK1) 가 걸어맞춤되면, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 링 기어 (R1) 가 상기 하우징 (26) 에 대해 연결된
다. 이에 따라, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련
된 변속비는 고정 변속비가 된다. 바꾸어 말하면, 상기 클러치 (CL1) 또는 상기 브레이크 (BK1) 의 걸어맞
춤에 의해, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 차동 작용이 제
한되고, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 입출력 회전에 관련된 변속비가 소정의 고정 변속비로 정해진다.
즉, 본 실시예에 있어서는, 상기 클러치 (CL1), 상기 브레이크 (BK1) 가, 걸어맞춤됨으로써, 상기 제 1 유성
기어 장치 (14) 에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 하는 걸
등록특허 10-1704173
- 6 -
어맞춤 요소에 상당한다.
상기 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 제 2 유성 기어 장치 (16) 는, 상기 클러치[0021]
(CL2) 가 걸어맞춤된 상태에 있어서 전체적으로 4 개의 회전 요소를 구성하는 것이다. 바꿔 말하면, 도 4
∼ 도 10 에 나타내는 바와 같이, 가로축 방향에 있어서 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 제 2 유성 기어 장
치 (16) 의 기어비의 상대 관계를 나타내고, 세로축 방향에 있어서 상대적 회전 속도를 나타내는 2 차원 좌표인
공선도 상에 있어서 4 개의 회전 요소로서 나타내는 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 제 2 유성 기어 장치 (16)
와, 4 개의 회전 요소에 각각 연결된 엔진 (12), 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 및 출력 기어 (28)
를, 구비하고, 상기 4 개의 회전 요소 중 하나는, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 상기 제 2
유성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 가 클러치 (CL2) 를 통해서 선택적으로 연결되고, 그 클러치 (CL2) 에 의
한 걸어맞춤 대상이 되는 상기 링 기어 (R2) 가, 상기 하우징 (26) 에 대해 브레이크 (BK2) 를 통해서 선택적으
로 연결되는 것이다.
상기 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 클러치 (CL0) 는 반드시 형성되지는 않아도 된다. 즉, 상기 엔진[0022]
(12) 의 크랭크축 (12a) 과 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 는, 상기 클러치 (CL0) 를 통하는
일 없이 댐퍼 등을 통해서 직접 내지 간접적으로 연결된 것이어도 된다.
도 2 는, 상기 구동 장치 (10) 의 구동을 제어하기 위해서 그 구동 장치 (10) 에 구비된 제어 계통의 주요부를[0023]
설명하는 도면이다. 이 도 2 에 나타내는 전자 제어 장치 (30) 는, CPU, ROM, RAM, 및 입출력 인터페이스
등을 포함하여 구성되고, RAM 의 일시 기억 기능을 이용하면서 ROM 에 미리 기억된 프로그램에 따라 신호 처리
를 실행하는 소위 마이크로 컴퓨터이며, 상기 엔진 (12) 의 구동 제어나, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동
기 (MG2) 에 관한 하이브리드 구동 제어를 비롯한 상기 구동 장치 (10) 의 구동에 관련된 각종 제어를
실행한다. 즉, 본 실시예에 있어서는, 상기 전자 제어 장치 (30) 가 상기 구동 장치 (10) 의 제어 장치에
상당한다. 이 전자 제어 장치 (30) 는, 상기 엔진 (12) 의 출력 제어용이나 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제
2 전동기 (MG2) 의 작동 제어용과 같이, 필요에 따라 각 제어마다 개별 제어 장치로서 구성된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 전자 제어 장치 (30) 에는, 상기 구동 장치 (10) 의 각 부에 형성된 센서나[0024]
스위치 등으로부터 각종 신호가 공급되도록 구성되어 있다. 즉, 액셀 개도 센서 (32) 에 의해 운전자의 출
력 요구량에 대응하는 도시되지 않은 액셀 페달의 조작량인 액셀 개도 (ACC) 를 나타내는 신호, 엔진 회전 속도
센서 (34) 에 의해 상기 엔진 (12) 의 회전 속도인 엔진 회전 속도 (NE) 를 나타내는 신호, MG1 회전 속도 센서
(36) 에 의해 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 회전 속도 (NMG1) 를 나타내는 신호, MG2 회전 속도 센서 (38) 에 의해
상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG2) 를 나타내는 신호, 차속 검출부로서의 출력 회전 속도 센서 (40)
에 의해 차속 (V) 에 대응하는 상기 출력 기어 (28) 의 회전 속도 (NOUT) 를 나타내는 신호, 배터리 SOC 센서
(42) 에 의해 배터리 (48) 의 충전 용량 (충전 상태) (SOC) 을 나타내는 신호 등이, 각각 상기 전자 제어 장치
(30) 에 공급된다.
상기 전자 제어 장치 (30) 로부터는, 상기 구동 장치 (10) 의 각 부에 작동 지령이 출력되도록 구성되어 있다.[0025]
즉, 상기 엔진 (12) 의 출력을 제어하는 엔진 출력 제어 지령으로서, 연료 분사 장치에 의한 흡기 배관 등으
로의 연료 공급량을 제어하는 연료 분사량 신호, 점화 장치에 의한 상기 엔진 (12) 의 점화 시기 (점화 타이밍)
를 지령하는 점화 신호, 및 전자 스로틀 밸브의 스로틀 밸브 개도 (θTH) 를 조작하기 위해서 스로틀 액츄에이터
로 공급되는 전자 스로틀 밸브 구동 신호 등이, 그 엔진 (12) 의 출력을 제어하는 엔진 제어 장치 (52) 로 출력
된다. 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 의 작동을 지령하는 지령 신호가 인버터 (50) 로 출력
되고, 그 인버터 (50) 를 통해서 상기 배터리 (48) 로부터 그 지령 신호에 따른 전기 에너지가 상기 제 1 전동
기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 에 공급되어 그들 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 의 출력 (토크) 이
제어된다. 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 에 의해 발전된 전기 에너지가 상기 인버터 (50)
를 통해서 상기 배터리 (48) 에 공급되고, 그 배터리 (48) 에 축적되도록 되어 있다. 상기 클러치 (CL), 브
레이크 (BK) 의 걸어맞춤 상태를 제어하는 지령 신호가 유압 제어 회로 (54) 에 구비된 전자 제어 밸브로 공급
되고, 그들 전자 제어 밸브로부터 출력되는 유압이 제어됨으로써 상기 클러치 (CL), 브레이크 (BK) 의 걸어맞춤
상태가 제어되도록 되어 있다.
상기 구동 장치 (10) 는, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 를 통해서 운전 상태가 제어됨으로써,[0026]
입력 회전 속도와 출력 회전 속도의 차동 상태가 제어되는 전기식 차동부로서 기능한다. 예를 들어, 상기
제 1 전동기 (MG1) 에 의해 발전된 전기 에너지를 상기 인버터 (50) 를 통해서 배터리 (48) 나 제 2 전동기
등록특허 10-1704173
- 7 -
(MG2) 로 공급한다. 이에 따라, 상기 엔진 (12) 의 동력 주요부는 기계적으로 상기 출력 기어 (28) 로 전달
되는 한편, 그 동력의 일부는 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 발전을 위해서 소비되어 거기서 전기 에너지로 변환되
고, 상기 인버터 (50) 를 통과하여 그 전기 에너지가 상기 제 2 전동기 (MG2) 로 공급된다. 그리고, 그 제
2 전동기 (MG2) 가 구동되어 제 2 전동기 (MG2) 로부터 출력된 동력이 상기 출력 기어 (28) 로 전달된다.
이 전기 에너지의 발생으로부터 제 2 전동기 (MG2) 에서 소비될 때까지 관련하는 기기에 의해, 상기 엔진 (12)
의 동력 일부를 전기 에너지로 변환하고, 그 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환할 때까지의 전기 패스가 구성
된다.
이상과 같이 구성된 구동 장치 (10) 가 적용된 하이브리드 차량에 있어서는, 상기 엔진 (12), 제 1 전동기[0027]
(MG1), 및 제 2 전동기 (MG2) 의 구동 상태, 및 상기 클러치 (CL), 브레이크 (BK) 의 걸어맞춤 상태 등에 따라,
복수의 주행 모드 중 어느 것이 선택적으로 성립된다. 도 3 은, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 성립되는 8
종류의 주행 모드 각각에 있어서의 상기 클러치 (CL1, CL2), 상기 브레이크 (BK1, BK2) 의 걸어맞춤 상태를 나
타내는 걸어맞춤표이며, 걸어맞춤을 「○」 로, 해방을 공란으로 각각 나타내고 있다. 이 도 3 에 나타내는
주행 모드 「HV1」, 「HV2」 는, 모두 상기 엔진 (12) 을 예를 들어 주행용 구동원으로서 구동시킴과 함께, 상
기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 에 의해 필요에 따라 구동 내지 발전 등을 실시하는 하이브리드 주
행 모드이다. 이 하이브리드 주행 모드에 있어서, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도
일방에 의해 반력을 발생시키는 것이어도 되고, 무부하 상태로 공전 (空轉) 시키는 것이어도 된다. 주행 모
드 「EV1」, 「EV2」 는, 모두 상기 엔진 (12) 의 운전이 정지됨과 함께, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동
기 (MG2) 중 적어도 일방을 주행용 구동원으로서 사용하는 EV 주행 모드이다. 주행 모드 「1 속」 ∼ 「4
속」 은, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 차동 작용을 제한함으로써 실현
하는, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 하는 고정 변속비 모드이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서는, 상기 엔진 (12) 을 예를 들어 주행용 구동원으[0028]
로서 구동시킴과 함께, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 에 의해 필요에 따라 구동 내지 발전 등
을 실시하는 하이브리드 주행 모드에 있어서, 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 는 함께 해방되고, 상
기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 차동 작용이 허가된
다. 상기 브레이크 (BK2) 가 걸어맞춤됨과 함께 상기 클러치 (CL2) 가 해방됨으로써 「HV1」 이 성립된다.
상기 브레이크 (BK2) 가 해방됨과 함께 상기 클러치 (CL2) 가 걸어맞춤됨으로써 「HV2」 가 성립된다.
상기 엔진 (12) 의 운전이 정지됨과 함께, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일방을 주[0029]
행용 구동원으로서 사용하는 EV 주행 모드에 있어서, 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 는 함께 해방
되고, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 차동 작용
이 허가된다. 상기 브레이크 (BK2) 가 걸어맞춤됨과 함께 상기 클러치 (CL2) 가 해방됨으로써 「EV1」 이
성립된다. 상기 클러치 (CL2) 및 브레이크 (BK2) 가 함께 걸어맞춤됨으로써 「EV2」 가 성립된다.
상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 하는 고정 변속비 모드에 있어서, 상기[0030]
클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 중 어느 일방이 걸어맞춤되고, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서
의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 차동 작용이 제한된다. 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브
레이크 (BK2) 가 걸어맞춤됨과 함께, 상기 클러치 (CL2) 및 상기 브레이크 (BK1) 가 해방됨으로써, 고정 변속비
모드에 있어서 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비가 가장 큰 제 1 변속단인 「1 속」 이 성
립된다. 상기 클러치 (CL1 및 CL2) 가 해방됨과 함께, 상기 브레이크 (BK1 및 BK2) 가 걸어맞춤됨으로써,
「1 속」 보다 변속비가 작은 제 2 변속단인 「2 속」 이 성립된다. 상기 클러치 (CL1 및 CL2) 가 걸어맞춤
됨과 함께, 상기 브레이크 (BK1 및 BK2) 가 해방됨으로써, 「2 속」 보다 변속비가 작은 제 3 변속단인 「3 속
」 이 성립된다. 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK2) 가 해방됨과 함께, 상기 클러치 (CL2) 및 상기
브레이크 (BK1) 가 걸어맞춤됨으로써, 고정 변속비 모드에 있어서 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련
된 변속비가 가장 작은 제 4 변속단인 「4 속」 이 성립된다.
도 4 ∼ 도 10 은, 상기 구동 장치 (10) (제 1 유성 기어 장치 (14) 및 제 2 유성 기어 장치 (16)) 에 있어서,[0031]
상기 클러치 (CL1, CL2), 및 상기 브레이크 (BK1, BK2) 각각의 걸어맞춤 상태에 따라 연결 상태가 상이한 각 회
전 요소의 회전 속도의 상대 관계를 직선 상에서 나타낼 수 있는 공선도를 나타내고 있으며, 가로축 방향에 있
어서 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 기어비 (ρ) 의 상대 관계를 나타내고,
세로축 방향에 있어서 상대적 회전 속도를 나타내는 2 차원 좌표이다. 차량 전진시에 있어서의 상기 출력
기어 (28) 의 회전 방향을 정 (正) 의 방향 (정회전) 으로 하여 각 회전 속도를 나타내고 있다. 가로선
(X1) 은 회전 속도 영을 나타내고 있다. 세로선 (Y1 ∼ Y4 (Y4a, Y4b)) 은, 왼쪽으로부터 순서로 실선 Y1
등록특허 10-1704173
- 8 -
이 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 링 기어 (R1) (제 1 전동기 (MG1)), 실선 Y2a 가 상기 제 1 유성 기어
장치 (14) 의 캐리어 (C1) (엔진 (12)), 파선 Y2b 가 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2), 파선
Y3 이 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 캐리어 (C2) (출력 기어 (28)), 실선 Y4a 가 상기 제 1 유성 기어 장
치 (14) 의 선 기어 (S1), 파선 Y4b 가 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 선 기어 (S2) (제 2 전동기 (MG2))
각각의 상대 회전 속도를 나타내고 있다. 도 4 ∼ 도 10 에 있어서는, 세로선 Y2a 및 Y2b, 세로선 Y4a 및
Y4b 를 각각 겹쳐 나타내고 있다. 여기서, 상기 선 기어 (S1 및 S2) 는 상호 연결되어 있기 때문에, 세로선
(Y4a, Y4b) 에 각각 나타내는 선 기어 (S1 및 S2) 의 상대 회전 속도는 동등하다.
도 4 ∼ 도 10 에 있어서는, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서의 3 개의 회전 요소의 상대적인 회전 속[0032]
도를 실선 (L1) 으로, 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서의 3 개의 회전 요소의 상대적인 회전 속도를
파선 (L2) 으로 각각 나타내고 있다. 상기 세로선 (Y1 ∼ Y4 (Y2b ∼ Y4b)) 의 간격은, 상기 제 1 유성 기
어 장치 (14) 및 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 각 기어비 (ρ1, ρ2) 에 따라 정해져 있다. 즉, 상기 제 1
유성 기어 장치 (14) 에 있어서의 3 개의 회전 요소에 대응하는 세로선 (Y1, Y2a, Y4a) 에 관하여, 선 기어
(S1) 와 캐리어 (C1) 사이가 1 에 대응하는 것이 되고, 캐리어 (C1) 와 링 기어 (R1) 사이가 ρ1 에 대응하는
것이 된다. 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서의 3 개의 회전 요소에 대응하는 세로선 (Y2b, Y3,
Y4b) 에 관하여, 선 기어 (S2) 와 캐리어 (C2) 사이가 1 에 대응하는 것이 되고, 캐리어 (C2) 와 링 기어 (R2)
사이가 ρ2 에 대응하는 것이 된다. 이하, 도 4 ∼ 도 10 을 이용하여 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 각
주행 모드에 대하여 설명한다.
도 4 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「HV1」 에 대응하는 것이며, 바람직[0033]
하게는, 상기 엔진 (12) 이 구동되어 주행용 구동원으로서 사용됨과 함께, 필요에 따라 상기 제 1 전동기 (MG1)
및 제 2 전동기 (MG2) 에 의한 구동 내지 발전이 실시되는 하이브리드 주행 모드이다. 도 4 의 공선도를 이
용하여 설명하면, 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 가 해방됨으로써, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14)
에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 차동 작용이 허가되어 있다. 상기 클러치
(CL2) 가 해방됨으로써 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의
링 기어 (R2) 의 상대 회전이 가능하게 되어 있다. 상기 브레이크 (BK2) 가 걸어맞춤됨으로써 상기 제 2 유
성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 가 비회전 부재인 상기 하우징 (26) 에 대해 연결 (고정) 되고, 그 회전 속
도가 영으로 되어 있다. 이 주행 모드 「HV1」 에 있어서는, 상기 엔진 (12) 이 구동되고, 그 출력 토크에
의해 상기 출력 기어 (28) 가 회전된다. 이 때, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서, 상기 제 1 전동
기 (MG1) 에 의해 반력 토크를 출력시킴으로써, 상기 엔진 (12) 으로부터의 출력의 상기 출력 기어 (28) 로의
전달이 가능해진다. 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서는, 상기 브레이크 (BK2) 가 걸어맞춤되어 있
음으로써, 상기 제 2 전동기 (MG2) 에 의해 정의 토크 (정의 방향의 토크) 가 출력되면, 그 토크에 의해 상기
캐리어 (C2) 즉 출력 기어 (28) 는 정의 방향으로 회전된다.
도 5 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「HV2」 에 대응하는 것이며, 바람직[0034]
하게는, 상기 엔진 (12) 이 구동되어 주행용 구동원으로서 사용됨과 함께, 필요에 따라 상기 제 1 전동기 (MG1)
및 제 2 전동기 (MG2) 에 의한 구동 내지 발전이 실시되는 하이브리드 주행 모드이다. 도 5 의 공선도를 이
용하여 설명하면, 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 가 해방됨으로써, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14)
에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 차동 작용이 허가되어 있다. 상기 클러치
(CL2) 가 걸어맞춤됨으로써 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 상기 제 2 유성 기어 장치 (16)
의 링 기어 (R2) 의 상대 회전이 불가능하게 되어 있고, 상기 캐리어 (C1) 및 링 기어 (R2) 가 일체적으로 회전
되는 1 개의 회전 요소로서 동작한다. 상기 선 기어 (S1 및 S2) 는 상호 연결되어 있음으로써, 그들 선 기
어 (S1 및 S2) 는 일체적으로 회전되는 1 개의 회전 요소로서 동작한다. 즉, 주행 모드 「HV2」 에 있어서,
상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서의 회
전 요소는, 전체적으로 4 개의 회전 요소를 구비한 차동 기구로서 기능한다. 즉, 도 5 에 있어서 지면을 향
해 왼쪽으로부터 순서로 나타내는 4 개의 회전 요소인 링 기어 (R1) (제 1 전동기 (MG1)), 상호 연결된 캐리어
(C1) 및 링 기어 (R2) (엔진 (12)), 캐리어 (C2) (출력 기어 (28)), 상호 연결된 선 기어 (S1 및 S2) (제 2 전
동기 (MG2)) 의 순서로 결합한 복합 스플릿 모드가 된다.
상기 주행 모드 「HV2」 에 있어서는, 상기 클러치 (CL2) 가 걸어맞춤됨으로써 상기 제 1 유성 기어 장치 (14)[0035]
의 캐리어 (C1) 와 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 가 연결되어 있고, 상기 캐리어 (C1) 및 링
기어 (R2) 가 일체적으로 회전된다. 이 때문에, 상기 엔진 (12) 의 출력에 대해, 상기 제 1 전동기 (MG1)
및 제 2 전동기 (MG2) 중 어느 것에 의해서도 반력을 받을 수 있다. 즉, 상기 엔진 (12) 의 구동시에, 그
등록특허 10-1704173
- 9 -
반력을 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 의 일방 내지 양방에서 분담하여 받는 것이 가능해지고,
효율이 좋은 동작점에서 동작시키거나, 열에 의한 토크 제한 등의 제약을 완화하는 주행 등이 가능해진다.
도 4 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「EV1」 에 대응하는 것이기도 하고,[0036]
바람직하게는, 상기 엔진 (12) 의 운전이 정지됨과 함께, 상기 제 2 전동기 (NG2) 가 주행용 구동원으로서 사용
되는 EV 주행 모드이다. 도 4 의 공선도를 이용하여 설명하면, 상기 클러치 (CL2) 가 해방됨으로써 상기 제
1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 차동 작용이 허가되어 있
다. 상기 클러치 (CL2) 가 해방됨으로써 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 상기 제 2 유성
기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 의 상대 회전이 가능하게 되어 있다. 상기 브레이크 (BK2) 가 걸어맞춤됨
으로써 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 가 비회전 부재인 상기 하우징 (26) 에 대해 연결 (고
정) 되고, 그 회전 속도가 영으로 되어 있다. 이 주행 모드 「EV1」 에 있어서는, 상기 제 2 유성 기어 장
치 (16) 에 있어서, 상기 제 2 전동기 (MG2) 에 의해 정의 토크 (정의 방향의 토크) 가 출력되면, 그 토크에 의
해 상기 캐리어 (C2) 즉 출력 기어 (28) 는 정의 방향으로 회전된다. 즉, 상기 제 2 전동기 (MG2) 에 의해
정의 토크를 출력시킴으로써, 상기 구동 장치 (10) 가 적용된 하이브리드 차량을 전진 주행시킬 수 있다.
이 경우에 있어서, 바람직하게는 상기 제 1 전동기 (MG1) 는 공전된다.
도 6 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「EV2」 에 대응하는 것이며, 바람직[0037]
하게는, 상기 엔진 (12) 의 운전이 정지됨과 함께, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일
방이 주행용 구동원으로서 사용되는 EV 주행 모드이다. 도 6 의 공선도를 이용하여 설명하면, 상기 클러치
(CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 가 해방됨으로써, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서의, 상기 엔진 (12)
으로부터의 입력 회전에 관련된 차동 작용이 허가되어 있다. 상기 클러치 (CL2) 가 걸어맞춤됨으로써 상기
제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 와 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (2) 의 상대 회전이
불가능하게 되어 있다. 또한, 상기 브레이크 (BK2) 가 걸어맞춤됨으로써 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의
링 기어 (R2) 및 그 링 기어 (R2) 에 걸어맞춤된 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 가 비회전 부
재인 상기 하우징 (26) 에 대해 연결 (고정) 되고, 그 회전 속도가 영으로 되어 있다. 이 주행 모드 「EV2
」 에 있어서는, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서, 상기 링 기어 (R1) 의 회전 방향과 상기 선 기어
(S1) 의 회전 방향이 역방향이 된다. 즉, 상기 제 1 전동기 (MG1) 에 의해 부 (負) 의 토크 (부의 방향의
토크) 가 출력되면, 그 토크에 의해 상기 캐리어 (C2) 즉 출력 기어 (28) 는 정의 방향으로 회전된다. 상기
제 2 전동기 (MG2) 에 의해 정의 토크 (정의 방향의 토크) 가 출력되면, 그 토크에 의해 상기 캐리어 (C2) 즉
출력 기어 (28) 는 정의 방향으로 회전된다. 즉, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도
일방에 의해 토크를 출력시킴으로써, 상기 구동 장치 (10) 가 적용된 하이브리드 차량을 전진 주행시킬 수
있다.
상기 주행 모드 「EV2」 에 있어서는, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일방에 의해 발[0038]
전을 실시하는 형태를 성립시킬 수도 있다. 이 형태에 있어서는, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기
(MG2) 의 일방 혹은 양방에 의해 주행용 구동력 (토크) 을 분담하여 발생시키는 것이 가능해지고, 각 전동기를
효율이 좋은 동작점에서 동작시키거나, 열에 의한 토크 제한 등의 제약을 완화하는 주행 등이 가능해진다.
또한, 상기 배터리 (48) 의 충전 상태가 만충전인 경우 등, 회생에 의한 발전이 허용되지 않는 경우에, 상기 제
1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 중 일방 혹은 양방을 공전시키는 것도 가능하다. 즉, 상기 주행 모드
「EV2」 에 있어서는, 폭넓은 주행 조건에 있어서 EV 주행을 실시하는 것이나, 장시간 계속해서 EV 주행을 실시
하는 것이 가능해진다. 따라서, 상기 주행 모드 「EV2」 는, 플러그 인 하이브리드 차량 등, EV 주행을 실
시하는 비율이 높은 하이브리드 차량에 있어서 바람직하게 채용된다.
도 3 에 나타내는 주행 모드 「1 속」 ∼ 「4 속」 은, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 상기 제 2 유성 기어[0039]
장치 (16) 의 차동 작용을 제한함으로써 실현하는, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고
정 변속비로 하는 고정 변속비 모드이다. 이들 주행 모드 「1 속」 ∼ 「4 속」 에 있어서는, 제 1 걸어맞
춤 요소인 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 중 어느 일방이 걸어맞춤됨으로써, 상기 제 1 유성 기어
장치 (14) 에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비가 고정 변속비로 되어 있다.
도 7 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「1 속」 에 대응하는 것이다. 도[0040]
7 의 공선도를 이용하여 설명하면, 상기 클러치 (CL1) 의 걸어맞춤에 의해, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 는
일체적으로 회전되는 1 개의 회전 요소가 된다. 즉, 상기 링 기어 (R1) 에 연결된 상기 제 1 전동기 (MG1),
상기 캐리어 (C1) 에 연결된 상기 엔진 (12), 및 상기 선 기어 (S1) (선 기어 (S2)) 에 연결된 상기 제 2 전동
기 (MG2) 의 회전 속도가 동일해진다. 이에 따라, 상기 엔진 (12) 으로부터 입력된 구동력은, 일체적으로
등록특허 10-1704173
- 10 -
회전되는 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 를 통해서 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 선 기어 (S2) 로 전달된
다. 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서는, 상기 브레이크 (BK2) 의 걸어맞춤에 의해 링 기어 (R2)
가 상기 하우징 (26) 에 고정되어 있기 때문에, 상기 엔진 (12) 측으로부터 선 기어 (S2) 로 입력된 회전 속도
는, 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서 감속되어 캐리어 (C2) 로부터 상기 출력 기어 (28) 로 전달된다.
이 주행 모드 「1 속」 에 있어서는, 상기 엔진 (12) 으로부터 출력된 회전 속도가, 제 1 변속단에 대응하는
고정 변속비로 변속되어 상기 출력 기어 (28) 로 전달된다. 또한, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기
(MG2) 중 적어도 일방으로부터 출력된 구동력을 상기 출력 기어 (28) 로 전달하는 것도 가능해진다.
도 8 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「2 속」 에 대응하는 것이다. 도[0041]
8 의 공선도를 이용하여 설명하면, 상기 브레이크 (BK1) 의 걸어맞춤에 의해 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의
링 기어 (R1) 가 상기 하우징 (26) 에 고정되어 있기 때문에, 상기 엔진 (12) 으로부터 캐리어 (C1) 로 입력된
회전 속도는, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서 증속되어 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 선 기어
(S2) 로 전달된다. 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서는, 상기 브레이크 (BK2) 의 걸어맞춤에 의해
링 기어 (R2) 가 상기 하우징 (26) 에 고정되어 있기 때문에, 상기 엔진 (12) 측으로부터 선 기어 (S2) 로 입력
된 회전 속도는, 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서 감속되어 캐리어 (C2) 로부터 상기 출력 기어 (28)
로 전달된다. 이 주행 모드 「2 속」 에 있어서는, 상기 엔진 (12) 으로부터 출력된 회전 속도가, 제 2 변
속단에 대응하는 고정 변속비로 변속되어 상기 출력 기어 (28) 로 전달된다. 또한, 상기 제 2 전동기 (MG2)
로부터 출력된 구동력을 상기 출력 기어 (28) 로 전달하는 것도 가능해진다.
도 9 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「3 속」 에 대응하는 것이다. 도[0042]
9 의 공선도를 이용하여 설명하면, 상기 클러치 (CL1) 의 걸어맞춤에 의해, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 는
일체적으로 회전되는 1 개의 회전 요소가 된다. 즉, 상기 링 기어 (R1) 에 연결된 상기 제 1 전동기 (MG1),
상기 캐리어 (C1) 에 연결된 상기 엔진 (12), 및 상기 선 기어 (S1) (선 기어 (S2)) 에 연결된 상기 제 2 전동
기 (MG2) 의 회전 속도가 동일해진다. 또한, 상기 클러치 (CL2) 의 걸어맞춤에 의해, 상기 제 1 유성 기어
장치 (14) 및 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 는 일체적으로 회전되는 1 개의 회전 요소가 된다. 이에
따라, 상기 엔진 (12) 으로부터 캐리어 (C1) 로 입력된 구동력은, 일체적으로 회전되는 상기 제 1 유성 기어 장
치 (14) 및 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 를 통해서 캐리어 (C2) 로부터 상기 출력 기어 (28) 로 전달된다.
이 주행 모드 「3 속」 에 있어서는, 상기 엔진 (12) 으로부터 출력된 회전 속도가, 제 3 변속단에 대응하는
고정 변속비 (=1) 로 변속되어 상기 출력 기어 (28) 로 전달된다. 또한, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2
전동기 (MG2) 중 적어도 일방으로부터 출력된 구동력을 상기 출력 기어 (28) 로 전달하는 것도 가능해진다
도 10 에 나타내는 공선도는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의 주행 모드 「4 속」 에 대응하는 것이다.[0043]
도 10 의 공선도를 이용하여 설명하면, 상기 클러치 (CL2) 의 걸어맞춤에 의해, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14)
의 캐리어 (C1) 와 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 링 기어 (R2) 가 상호 결합되어, 일체적으로 회전되는 1
개의 회전 요소가 된다. 즉, 상호 연결된 캐리어 (C1) 및 링 기어 (R2) 의 회전 속도와 상기 엔진 (12) 의
회전 속도가 동등한 상태가 된다. 또한, 상기 브레이크 (BK1) 의 걸어맞춤에 의해, 상기 제 1 유성 기어 장
치 (14) 의 링 기어 (R1) 가 상기 하우징 (26) 에 고정되어 있기 때문에, 상기 엔진 (12) 으로부터 상호 연결된
캐리어 (C1) 및 링 기어 (R2) 로 입력된 회전 속도는 증속되어 캐리어 (C2) 로부터 상기 출력 기어 (28) 로 전
달된다. 이 주행 모드 「4 속」 에 있어서는, 상기 엔진 (12) 으로부터 출력된 회전 속도가, 제 4 변속단에
대응하는 고정 변속비로 변속되어 상기 출력 기어 (28) 로 전달된다. 또한, 상기 제 2 전동기 (MG2) 로부터
출력된 구동력을 상기 출력 기어 (28) 로 전달하는 것도 가능해진다.
이상과 같이, 도 3 에 나타내는 주행 모드 「1 속」 ∼ 「4 속」 에 있어서는, 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레[0044]
이크 (BK1) 중 어느 일방이 걸어맞춤되어 있어, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 상기 제 2 유성 기어 장치
(16) 의 차동 작용이 제한되고, 상기 엔진 (12) 으로부터 출력된 회전 속도가 소정의 고정 변속비로 변속되어
상기 출력 기어 (28) 로 전달되는 상태가 된다. 한편, 상기 클러치 (CL1) 및 상기 브레이크 (BK1) 가 함께
해방된 상태에 있어서는, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 차동 작용이 허
가된다.
도 11 은, 상기 전자 제어 장치 (30) 에 구비된 제어 기능의 주요부를 설명하는 기능 블록선도이다. 이 도[0045]
11 에 나타내는 주행 모드 전환부 (60) 는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 성립되는 주행 모드를 판정한다.
즉, 미리 정해진 관계로부터, 상기 액셀 개도 센서 (32) 에 의해 검출되는 액셀 개도 (ACC), 상기 출력 회전
속도 센서 (40) 에 의해 검출되는 출력 회전 속도에 상당하는 차속 (V), 및 상기 배터리 SOC 센서 (42) 에 의해
등록특허 10-1704173
- 11 -
검출되는 상기 배터리 (48) 의 충전 용량 (SOC) 등에 기초하여, 예를 들어 전술한 도 3 에 나타내는 주행 모드
중 어느 것이 성립되어야 할 상태인지를 판정한다. 즉, 기본적으로는, 미리 정해진 관계로부터, 상기 액셀
개도 센서 (32) 에 의해 검출되는 액셀 개도 (ACC), 상기 출력 회전 속도 센서 (40) 에 의해 검출되는 출력 회전
속도에 상당하는 차속 (V), 및 상기 배터리 SOC 센서 (42) 에 의해 검출되는 상기 배터리 (48) 의 충전 용량
(SOC) 등에 기초하여, 상기 주행 모드 「HV1」, 「HV2」, 「EV1」, 「EV2」, 「1 속」, 「2 속」, 「3 속」, 「
4 속」 중 어느 것의 주행 모드가 성립되어야 할 상태인지를 판정한다.
클러치 걸어맞춤 제어부 (62) 는, 상기 유압 제어 회로 (54) 를 통해서 상기 클러치 (CL1, CL2) 의 걸어맞춤 상[0046]
태를 제어한다. 구체적으로는, 상기 유압 제어 회로 (54) 에 구비된, 상기 클러치 (CL1, CL2) 에 대응하는
전자 제어 밸브로부터의 출력압을 제어함으로써, 상기 클러치 (CL1, CL2) 의 걸어맞춤 상태 (토크 용량) 를 정
하는 유압 ((PCL1, PCL2) 을 제어한다. 바람직하게는, 상기 주행 모드 전환부 (60) 에 의해 판정되는 주행 모
드에 따라 상기 클러치 (CL1, CL2) 의 걸어맞춤 상태를 제어한다. 즉, 기본적으로는, 상기 구동 장치 (10)
에 있어서 상기 주행 모드 「1 속」, 「3 속」 이 성립된다고 판정된 경우에는, 상기 클러치 (CL1) 를 걸어맞춤
시키도록 그 토크 용량을 제어한다. 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「HV1」, 「HV2」, 「
EV1」, 「EV2」, 「2 속」, 「4 속」 이 성립된다고 판정된 경우에는, 상기 클러치 (CL1) 를 해방시키도록 그
토크 용량을 제어한다. 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「HV2」, 「EV2」, 「3 속」, 「4
속」 이 성립된다고 판정된 경우에는, 상기 클러치 (CL2) 를 걸어맞춤시키도록 그 토크 용량을 제어한다.
상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「HV1」, 「EV1」, 「1 속」, 「2 속」 이 성립된다고 판정된
경우에는, 상기 클러치 (CL2) 를 해방시키도록 그 토크 용량을 제어한다.
브레이크 걸어맞춤 제어부 (64) 는, 상기 유압 제어 회로 (54) 를 통해서 상기 브레이크 (BK1, BK2) 의 걸어맞[0047]
춤 상태를 제어한다. 구체적으로는, 상기 유압 제어 회로 (54) 에 구비된, 상기 브레이크 (BK1, BK2) 에 대
응하는 전자 제어 밸브로부터의 출력압을 제어함으로써, 상기 브레이크 (BK1, BK2) 의 걸어맞춤 상태 (토크 용
량) 를 정하는 유압 (PBK1, PBK2) 을 제어한다. 바람직하게는, 상기 주행 모드 전환부 (60) 에 의해 판정되는
주행 모드에 따라 상기 브레이크 (BK1, BK2) 의 걸어맞춤 상태를 제어한다. 즉, 기본적으로는, 상기 구동
장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「2 속」, 「4 속」 이 성립된다고 판정된 경우에는, 상기 브레이크 (BK1)
를 걸어맞춤시키도록 그 토크 용량을 제어한다. 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「HV1」,
「HV2」, 「EV1」, 「EV2」, 「1 속」, 「3 속」 이 성립된다고 판정된 경우에는, 상기 브레이크 (BK1) 를 해방
시키도록 그 토크 용량을 제어한다. 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「HV1」, 「EV1」, 「
EV2」, 「1 속」, 「2 속」 이 성립된다고 판정된 경우에는, 상기 브레이크 (BK2) 를 걸어맞춤시키도록 그 토크
용량을 제어한다. 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「HV2」, 「3 속」, 「4 속」 이 성립된
다고 판정된 경우에는, 상기 브레이크 (BK2) 를 해방시키도록 그 토크 용량을 제어한다.
엔진 구동 제어부 (66) 는, 상기 엔진 제어 장치 (52) 를 통해서 상기 엔진 (12) 의 구동을 제어한다. 예를[0048]
들어, 상기 엔진 제어 장치 (52) 를 통해서 상기 엔진 (12) 의 연료 분사 장치에 의한 흡기 배관 등으로의 연료
공급량, 점화 장치에 의한 상기 엔진 (12) 의 점화 시기 (점화 타이밍), 및 전자 스로틀 밸브의 스로틀 밸브 개
도 (θTH) 등을 제어함으로써, 상기 엔진 (12) 에 의해 필요한 출력 즉 목표 토크 (목표 엔진 출력) 가 얻어지도
록 제어한다.
MG1 구동 제어부 (68) 는, 상기 인버터 (50) 를 통해서 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 구동을 제어한다. 예를[0049]
들어, 상기 인버터 (50) 를 통해서 상기 배터리 (48) 로부터 상기 제 1 전동기 (MG1) 로 공급되는 전기 에너지
등을 제어함으로써, 상기 제 1 전동기 (MG1) 에 의해 필요한 출력 즉 목표 토크 (목표 MG1 출력) 가 얻어지도록
제어한다. MG2 구동 제어부 (70) 는, 상기 인버터 (50) 를 통해서 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 구동을 제어
한다. 예를 들면, 상기 인버터 (50) 를 통해서 상기 배터리 (48) 로부터 상기 제 2 전동기 (MG2) 로 공급되
는 전기 에너지 등을 제어함으로써, 상기 제 2 전동기 (MG2) 에 의해 필요한 출력 즉 목표 토크 (목표 MG2
출력) 가 얻어지도록 제어한다.
상기 엔진 (12) 을 구동시킴과 함께 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 를 주행용 구동원으로서 사[0050]
용하는 하이브리드 주행 모드에서는, 상기 액셀 개도 센서 (32) 에 의해 검출되는 액셀 개도 (ACC) 및 상기 출력
회전 속도 센서 (40) 에 의해 검출되는 출력 회전 속도 (NOUT) 에 대응하는 차속 (V) 등에 기초하여 상기 구동
장치 (10) (출력 기어 (28)) 로부터 출력되어야 할 요구 구동력이 산출된다. 상기 엔진 (12) 의 출력 토크
및 상기 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2) 의 출력 토크에 의해 이러한 요구 구동력이 실현되도록, 상기
등록특허 10-1704173
- 12 -
MG1 구동 제어부 (68) 및 MG2 구동 제어부 (70) 를 통해서 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 의
작동이 제어됨과 함께, 상기 엔진 구동 제어부 (66) 를 통해서 상기 엔진 (12) 의 구동이 제어된다.
MG1 회전 속도 판정부 (72) 는, 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 회전 속도 (NMG1) 가 규정의 임계값에 도달하였는지[0051]
여부를 판정한다. 바람직하게는, 상기 MG1 회전 속도 센서 (36) 에 의해 검출되는 상기 제 1 전동기 (MG1)
의 회전 속도 (NMG1) 가, 미리 정해진 제한값 (NMG1_max) 이상이 되었는지 여부를 판정한다. 이 제한값
(NMG1_max) 은, 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 사양 등에 따라 정해지는 상한 속도이며, 예를 들어 상기 제 1 전동기
(MG1) 의 회전 속도 (NMG1) 가 그 제한값 (NMG1_max) 을 초과한 경우, 상기 제 1 전동기 (MG1) 등의 장치의 내구성
에 영향을 끼칠 우려가 있는 값이다. 따라서, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서는, 상기 제 1 전동기 (MG1)
의 회전 속도 (NMG1) 가 이러한 제한값 (NMG1_max) 이상이 되는 것이 억제된다. 상기 제한값 (NMG1_max) 은, 미리
정해진 일정값이어도 되지만, 바람직하게는, 미리 정해진 관계로부터 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 토크에
따라 정해지는 값이다.
MG2 회전 속도 판정부 (74) 는, 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG2) 가 규정의 임계값에 도달하였는지[0052]
여부를 판정한다. 바람직하게는, 상기 MG2 회전 속도 센서 (38) 에 의해 검출되는 상기 제 2 전동기 (MG2)
의 회전 속도 (NMG2) 가, 미리 정해진 제한값 (NMG2_max) 이상이 되었는지 여부를 판정한다. 이 제한값
(NMG2_max) 은, 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 사양 등에 따라 정해지는 상한 속도이며, 예를 들어 상기 제 2 전동기
(MG2) 의 회전 속도 (NMG2) 가 그 제한값 (NMG2_max) 을 초과한 경우, 상기 제 2 전동기 (MG2) 등의 장치의 내구성
에 영향을 끼칠 우려가 있는 값이다. 따라서, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서는, 상기 제 2 전동기 (MG2)
의 회전 속도 (NMG2) 가 이러한 제한값 (NMG2_max) 이 되는 것이 억제된다. 상기 제한값 (NMG2_max) 은, 미리 정
해진 일정값이어도 되지만, 바람직하게는, 미리 정해진 관계로부터 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 출력 토크에 따
라 정해지는 값이다.
상기 주행 모드 전환부 (60) 는, 상기 엔진 (12) 의 크랭크축 (12a) 을 상기 하우징 (26) 에 고정함과 함께, 상[0053]
기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드
에서의 주행 중에, 상기 제 1 전동기 (MG1) 또는 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도가 규정의 임계값에 도달
한 경우에는, 상기 클러치 (CL1) 또는 상기 브레이크 (BK1) 를 걸어맞춤시켜 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력
회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 한 상태에 있어서, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2)
중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드를 성립시킨다. 즉, 상기 구동 장치 (10) 에 있
어서 전술한 도 3 에 나타내는 주행 모드 「EV2」 가 성립된 상태에서의 주행 중에, 상기 MG1 회전 속도 판정부
(72) 및 상기 MG2 회전 속도 판정부 (74) 중 적어도 일방의 판정이 긍정되는 경우에는, 상기 구동 장치 (10) 에
있어서 전술한 고정 변속비 모드인 주행 모드 「1 속」 ∼ 「4 속」 중 어느 것을 성립시킨 다음에, 상기 제 1
전동기 (MG1) 또는 상기 제 2 전동기 (MG2) 에 의해 주행용 구동력을 발생시키는 EV 주행을 계속시킨다. 바
람직하게는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 전술한 주행 모드 「3 속」 또는 「4 속」 을 성립시키고, 상기 제
1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 EV 주행을 계속시
킨다. 이 경우, 바람직하게는, 상기 엔진 (12) 의 운전은 실시되지 않는다 (예를 들어, 공회전으로 한다).
도 9 의 공선도에 있어서는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 주행 모드 「3 속」 이 성립되어 있는 경우의 각[0054]
요소의 회전 속도를 나타내는 직선 (L1, L2) 에 더하여, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 주행 모드 「EV2」 가
성립되어 있는 경우의 각 요소의 회전 속도 즉 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 에 있어서의 3 개의 회전 요소
및 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서의 3 개의 회전 요소의 상대적인 회전 속도를 나타내는 직선 (L3)
을 가는 일점 쇄선으로 나타내고 있다. 즉, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 출력 기어 (28) 의 회전
속도를 나타내는 세로선 (Y3) 에 있어서 별표로 나타내는 출력 회전 속도를 실현하기 위해서, 상기 구동 장치
(10) 에 있어서 주행 모드 「3 속」 이 성립되어 있는 경우와 주행 모드 「EV2」 가 성립되어 있는 경우를 대비
하여 나타내고 있다. 이 도 9 의 공선도에 나타내는 바와 같이, 고정 변속비 모드인 주행 모드 「3 속」 에
있어서는, 상기 주행 모드 「EV2」 에 비해, 보다 낮은 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 의
회전 속도 (NMG1, NMG2) 에 의해, 세로선 (Y3) 에 별표로 나타내는 원하는 출력 회전 속도 (NOUT) 를 실현할 수 있
다. 바꾸어 말하면, 상기 주행 모드 「3 속」 에 있어서는, 상기 주행 모드 「EV2」 에 비해, 소정의 출력
회전 속도 (NOUT) 를 실현하는 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG1, NMG2) 를
낮게 억제할 수 있다. 상기 배터리 (48) 의 축전량이 충분하고, 그 배터리 (48) 의 전력을 적극적으로 사용
등록특허 10-1704173
- 13 -
하고자 하는 경우 (적극적으로 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 에 의한 구동을 실시하고자 하는 경
우) 에, 상기 주행 모드 「3 속」 으로 전환함으로써, 상기 출력 회전 속도 (NOUT) 의 상승에 수반하는 상기 제
1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG1, NMG2) 의 상승을 억제하여, 상기 배터리 (48) 의
전력을 충분히 활용하는 주행을 실현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 주행 모드 「3 속」 에 있어서는, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 를 함[0055]
께 주행용 구동원으로서 사용할 수 있기 때문에, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 파워가 요구되는 경우, 상기
주행 모드 「3 속」 으로의 전환을 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주행 모드 전환부 (60) 는, 바람직
하게는, 상기 주행 모드 「EV2」 가 성립된 상태에서의 주행 중에, 상기 MG1 회전 속도 판정부 (72) 및 상기
MG2 회전 속도 판정부 (74) 중 적어도 일방의 판정이 긍정되는 경우로서, 요구 구동력이 미리 정해진 임계값 이
상인 경우에는, 상기 브레이크 걸어맞춤 제어부 (64) 를 통해서 상기 브레이크 (BK2) 를 해방시킴과 함께, 상기
클러치 걸어맞춤 제어부 (62) 를 통해서 상기 클러치 (CL1) 를 걸어맞춤시킴으로써, 상기 구동 장치 (10) 에 있
어서 상기 주행 모드 「3 속」 을 성립시킨다.
도 10 의 공선도에 있어서는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 주행 모드 「4 속」 이 성립되어 있는 경우의 각[0056]
요소의 회전 속도를 나타내는 직선 (L1, L2) 에 더하여, 도 9 에 나타내는 공선도와 마찬가지로, 상기 구동 장
치 (10) 에 있어서 주행 모드 「EV2」 가 성립되어 있는 경우의 각 요소의 회전 속도 즉 상기 제 1 유성 기어
장치 (14) 에 있어서의 3 개의 회전 요소 및 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 에 있어서의 3 개의 회전 요소의
상대적인 회전 속도를 나타내는 직선 (L3) 을 가는 2 점 쇄선으로 나타내고 있다. 즉, 상기 구동 장치 (10)
에 있어서, 상기 출력 기어 (28) 의 회전 속도를 나타내는 세로선 (Y3) 에 있어서 별표로 나타내는 출력 회전
속도를 실현하기 위해서, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 주행 모드 「4 속」 이 성립되어 있는 경우와 주행 모
드 「EV2」 가 성립되어 있는 경우를 대비하여 나타내고 있다. 이 도 10 의 공선도에 나타내는 바와 같이,
고정 변속비 모드인 주행 모드 「4 속」 에 있어서는, 상기 주행 모드 「EV2」 에 비해, 보다 낮은 상기 제 2
전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG2) 에 의해, 세로선 (Y3) 에 별표로 나타내는 원하는 출력 회전 속도 (NOUT) 를
실현할 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 주행 모드 「4 속」 에 있어서는, 상기 주행 모드 「EV2」 에 비해,
소정의 출력 회전 속도 (NOUT) 를 실현하는 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG2) 를 낮게 억제할 수
있다. 따라서, 상기 배터리 (48) 의 축전량이 충분하고, 그 배터리 (48) 의 전력을 적극적으로 사용하고자
하는 경우 (적극적으로 제 2 전동기 (MG2) 에 의한 구동을 실시하고자 하는 경우) 에, 상기 주행 모드 「4 속」
으로 전환함으로써, 상기 출력 회전 속도 (NOUT) 의 상승에 수반하는 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도
(NMG2) 의 상승을 억제하여, 상기 배터리 (48) 의 전력을 충분히 활용하는 주행을 실현할 수 있다.
상기 주행 모드 「4 속」 에 있어서는, 상기 브레이크 (BK1) 의 걸어맞춤에 의해, 상기 제 1 전동기 (MG1) 는[0057]
주행용 구동원으로서 사용할 수는 없지만, 상기 제 2 전동기 (MG2) 는 주행용 구동원으로서 사용할 수 있다.
또한, 상기 주행 모드 「4 속」 에 있어서는, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 주행 모드 「3 속」 보다
낮은 변속비가 실현되기 때문에, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 비교적 부하가 작고 또한 높은 출력 회전 속도
(NOUT) 가 요구되는 경우, 상기 주행 모드 「4 속」 으로의 전환을 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주
행 모드 전환부 (60) 는, 바람직하게는, 상기 주행 모드 「EV2」 가 성립된 상태에서의 주행 중에, 상기 MG1 회
전 속도 판정부 (72) 및 상기 MG2 회전 속도 판정부 (74) 중 적어도 일방의 판정이 긍정되는 경우로서, 요구 구
동력이 미리 정해진 임계값 미만이고 또한 요구 출력 회전 속도가 미리 정해진 임계값 이상인 경우에는, 상기
브레이크 걸어맞춤 제어부 (64) 를 통해서 상기 브레이크 (BK2) 를 해방시킴과 함께, 상기 브레이크 (BK1) 를
걸어맞춤으로써, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「4 속」 을 성립시킨다.
상기 주행 모드 전환부 (60) 는, 상기 주행 모드 「EV2」 가 성립된 상태에서의 주행 중에, 상기 MG1 회전 속도[0058]
판정부 (72) 및 상기 MG2 회전 속도 판정부 (74) 중 적어도 일방의 판정이 긍정되는 경우에는, 상기 클러치 걸
어맞춤 제어부 (62) 를 통해서 상기 클러치 (CL2) 를 해방시킴과 동시에, 상기 클러치 (CL1) 를 걸어맞춤시킴으
로써, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 상기 주행 모드 「1 속」 을 성립시키는 것이어도 된다. 상기 주행
모드 「1 속」 에 있어서는, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 를 함께 주행용 구동원으로서 사용
할 수 있다. 상기 주행 모드 「1 속」 에 있어서는, 소정의 출력 회전 속도 (NOUT) 에 대응하는 상기 제 2
전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG2) 는 상기 주행 모드 「EV2」 와 동일하지만, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서의
기어비에 따라서는 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 회전 속도 (NMG1) 를 상기 주행 모드 「EV2」 에 비해 낮게 억제
등록특허 10-1704173
- 14 -
할 수 있다. 특히, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서 파워가 요구되고 또한 요구 차속이 낮은 경우, 상기 주
행 모드 「1 속」 으로의 전환을 실시하는 것이 바람직하다.
도 12 는, 상기 전자 제어 장치 (30) 에 의해 실행되는 본 실시예의 주행 모드 전환 제어의 일례의 주요부를 설[0059]
명하는 플로우 차트이며, 소정의 주기로 반복 실행되는 것이다
먼저, 단계 (이하, 단계를 생략한다) ST1 에 있어서, 상기 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 엔진 (12) 의 크랭[0060]
크축 (12a) 을 상기 하우징 (26) 에 고정함과 함께, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 중 적
어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드인 상기 주행 모드 「EV2」 가 성립되어 있는지 여부가
판단된다. 이 ST1 의 판단이 부정되는 경우에는, 그것으로써 본 루틴이 종료되지만, ST1 판단이 긍정되는
경우에는, ST2 에 있어서, 상기 MG1 회전 속도 센서 (36) 에 의해 검출되는 상기 제 1 전동기 (MG1) 의 회전 속
도 (NMG1) 또는 상기 MG2 회전 속도 센서 (38) 에 의해 검출되는 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG2) 가 규정
의 제한값 (NMG1_max, NMG2_max) 에 도달하였는지 여부가 판단된다. 이 ST2 의 판단이 부정되는 경우에는, 그것
으로써 본 루틴이 종료되지만, ST2 의 판단이 긍정되는 경우에는, ST3 에 있어서, 상기 클러치 (CL1) 또는 브레
이크 (BK1) 를 걸어맞춤시켜 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 한 상태에
있어서, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는
주행 모드인 상기 주행 모드 「3 속」 또는 「4 속」 이 성립된 후, 본 루틴이 종료된다. 이상의 제어에 있
어서, ST1 및 ST3 이 상기 주행 모드 전환부 (60) 의 동작에, ST2 가 상기 MG1 회전 속도 판정부 (72) 및 상기
MG2 회전 속도 판정부 (74) 의 동작에, ST3 이 상기 클러치 걸어맞춤 제어부 (62) 및 상기 브레이크 걸어맞춤
제어부 (64) 의 동작에, 각각 대응한다.
본 실시예에 의하면, 전체적으로 4 개의 회전 요소를 갖는 (공선도 상에 있어서 4 개의 회전 요소로서[0061]
나타낸다) 제 1 차동 기구로서의 제 1 유성 기어 장치 (14) 및 제 2 차동 기구로서의 제 2 유성 기어 장치 (16)
와, 상기 4 개의 회전 요소에 각각 연결된 엔진 (12), 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 및 출력 부재로
서의 출력 기어 (28) 와 걸어맞춤됨으로써, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) (또는 상기 제 2 유성 기어 장치
(16)) 에 있어서의, 상기 엔진 (12) 으로부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 하는 걸어맞춤 요
소를 구비한 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 엔진 (12) 의 출력축인 크랭크축 (12a) 을 비회전 부재인 하우징
(26) 에 고정함과 함께, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2 전동기 (MG2) 중 적어도 일방의 구동력에 의해
주행을 실시하는 주행 모드에서의 주행 중에, 상기 제 1 전동기 (MG1) 또는 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속
도 (NMG1, NMG2) 가 규정의 임계값에 도달한 경우에는, 상기 걸어맞춤 요소를 걸어맞춤시켜 상기 엔진 (12) 으로
부터의 입력 회전에 관련된 변속비를 고정 변속비로 한 상태에 있어서, 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 상기 제 2
전동기 (MG2) 중 적어도 일방의 구동력에 의해 주행을 실시하는 주행 모드를 성립시키는 것인 것이기 때문에,
예를 들어 배터리 (48) 의 축전량에 여유가 있는 상태로 상기 제 1 전동기 (MG1) 또는 상기 제 2 전동기 (MG2)
의 회전 속도 (NMG1, NMG2) 가 제한값에 도달한 경우, 상기 걸어맞춤 요소의 걸어맞춤에 의해 고정 변속비 모드로
이행함으로써, 보다 낮은 상기 제 1 전동기 (MG1) 또는 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG1, NMG2) 에 의
해 원하는 출력 회전 속도 (NOUT) 를 실현할 수 있고, 배터리 (48) 의 전력을 적극적으로 사용할 수 있다.
특히, 상기 구동 장치 (10) 가 소위 플러그 인 하이브리드 차량에 탑재된 것인 경우에 유효하다. 즉, 배터
리 (48) 의 전력을 충분히 활용하는 주행을 실현하는 구동 장치 (10) 의 전자 제어 장치 (30) 를 제공할 수 있
다.
상기 구동 장치 (10) 는, 제 1 회전 요소로서의 링 기어 (R1), 제 2 회전 요소로서의 캐리어 (C1), 및 제 3 회[0062]
전 요소로서의 선 기어 (S1) 를 구비한 제 1 차동 기구로서의 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 와, 제 1 회전 요
소로서의 링 기어 (R2), 제 2 회전 요소로서의 캐리어 (C2), 및 제 3 회전 요소로서의 선 기어 (S2) 를 구비한
제 2 차동 기구로서의 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 를 구비하고, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 링 기어
(R1) 에 상기 제 1 전동기 (MG1) 가 연결되고, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 캐리어 (C1) 에 상기 엔진
(12) 이 연결되고, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 선 기어 (S1) 와 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 선
기어 (S2) 가 상호 연결되고, 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 캐리어 (C2) 에 출력 부재로서의 상기 출력 기
어 (28) 가 연결되고, 상기 제 2 유성 기어 장치 (16) 의 선 기어 (S2) 에 상기 제 2 전동기 (MG2) 가 연결된
것이기 때문에, 실용적인 양태의 구동 장치 (10) 에 있어서, 배터리 (48) 의 전력을 충분히 활용하는 주행을 실
현할 수 있다.
상기 구동 장치 (10) 에 있어서, 상기 걸어맞춤 요소는, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 링 기어 (R1) 와 캐[0063]
등록특허 10-1704173
- 15 -
리어 (C1) 를 선택적으로 연결하는 클러치 (CL1), 또는, 상기 제 1 유성 기어 장치 (14) 의 링 기어 (R1) 와 상
기 하우징 (26) 을 선택적으로 연결하는 브레이크 (BK1) 이기 때문에, 실용적인 양태의 구동 장치 (10) 에 있어
서, 배터리 (48) 의 전력을 충분히 활용하는 주행을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아[0064]
니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경이 더해져 실시되는 것이다.
부호의 설명
10 : 하이브리드 차량용 구동 장치[0065]
12 : 엔진
12a : 크랭크축 (출력축)
14 : 제 1 유성 기어 장치 (제 1 차동 기구)
16 : 제 2 유성 기어 장치 (제 2 차동 기구)
26 : 하우징 (비회전 부재)
28 : 출력 기어 (출력 부재)
30 : 전자 제어 장치
BK1 : 브레이크 (걸어맞춤 요소)
C1 : 캐리어 (제 2 회전 요소)
C2 : 캐리어 (제 2 회전 요소)
CL1 : 클러치 (걸어맞춤 요소)
MG1 : 제 1 전동기
MG2 : 제 2 전동기
R1 : 링 기어 (제 1 회전 요소)
R2 : 링 기어 (제 1 회전 요소)
S1 : 선 기어 (제 3 회전 요소)
S2 : 선 기어 (제 3 회전 요소)
도면
도면1
등록특허 10-1704173
- 16 -
도면2
도면3
도면4
등록특허 10-1704173
- 17 -
도면5
도면6
도면7
등록특허 10-1704173
- 18 -
도면8
도면9
도면10
등록특허 10-1704173
- 19 -
도면11
도면12
등록특허 10-1704173
- 20 -