JP2005297590A - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関と二つの電動機とを有する装置やこれを搭載する自動車におけるエネルギ効率を向上させる。
【解決手段】 動力分配統合機構３０をプラネタリギヤＰ１と４つのクラッチＣ１〜Ｃ４により構成し、車両の走行状態に応じてクラッチＣ１，Ｃ４をオン、クラッチＣ２，Ｃ３をオフとしてモータＭＧ１の回転数が値０のときにはエンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力することができる接続状態と、クラッチＣ１〜Ｃ４をオンとして動力分配統合機構３０を一体の回転体とする接続状態と、クラッチＣ１，Ｃ４をオフ、クラッチＣ２，Ｃ３をオンとしてモータＭＧ１の回転数が値０のときにはエンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力することができる接続状態とを切り替えて駆動する。これにより、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載する自動車に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、シングルピニオンのプラネタリギヤのキャリアにエンジンのクランクシャフトを接続すると共にサンギヤに第１モータを接続し、リングギヤに車軸に接続された駆動軸と第２モータとを接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、効率のよい運転ポイントで運転されたエンジンからの動力をプラネタリギヤと二つのモータによりトルク変換して駆動軸に出力することにより、装置全体の効率を向上させている。

また、他の動力出力装置としては、シングルピニオンのプラネタリギヤのサンギヤにエンジンのクランクシャフトを接続すると共にリングギヤに第１モータを接続し、キャリアに車軸に接続された駆動軸と第２モータとを接続したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、エンジンからの動力をプラネタリギヤと二つのモータによりトルク変換して駆動軸に出力すると共に電動走行をも可能としている。
特開平９−３０８０１２号公報（図１） 特開昭４８−４９１１５号公報（第１図）

しかしながら、上述の前者の動力出力装置では、駆動軸に要求される動力が高回転低トルクの場合には、エンジンと第１モータとから出力された動力の一部を第２モータによって発電して第１モータに供給するという動力−電力−動力のエネルギ循環（いわゆる動力循環）が生じ、装置全体のエネルギ効率を低下させる場合が生じる。一方、後者の動力出力装置では、駆動軸に要求される動力が低回転高トルクの場合には、エンジンからの高トルクを第１モータによってバランスをとる必要から、第１モータが大型化してしまう。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、内燃機関と二つの電動機とを有する装置やこれを搭載する自動車におけるエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、小型の電動機を用いることにより装置の小型化を図ることを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
発電可能な第１電動機と
発電可能な第２電動機と、
前記駆動軸に接続された第１軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第２軸と前記第１電動機に接続された第３軸と前記第２電動機に接続された第４軸を含む多数軸を有し、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または第２軸に連結するトルク増幅連結と、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを減少させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または前記第２軸に連結するトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な連結切替手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、第１電動機に接続された第３軸と第２電動機に接続された第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに内燃機関からの動力をトルクを増幅させて駆動軸に出力するようこの一方の軸と駆動軸に接続された第１軸と内燃機関の出力軸に接続された第２軸とを連結すると共に第３軸と第４軸のうちの他方の軸を第１軸か第２軸に連結するトルク増幅連結と、第３軸と第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに内燃機関からの動力をトルクを減少させて駆動軸に出力するようこの一方の軸と第１軸と第２軸とを連結すると共に第３軸と第４軸のうちの他方の軸を第１軸か第２軸に連結するトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力することができる。即ち、トルク増幅連結とトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて内燃機関からの動力をトルク変換して駆動軸に出力することができるのである。したがって、駆動軸に必要な動力に応じて連結を切り替えることにより、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。また、このように連結を切り替えることにより、第１電動機や第２電動機の小型化を図ることができ、これにより装置の小型化を図ることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、前記複数の連結の一つとして少なくとも前記第１軸と前記第２軸とが一体回転するよう該第１軸と該第２軸とを連結する直接連結を含む手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の出力軸と駆動軸とを一体回転させることができる。したがって、駆動軸に必要な動力が内燃機関を効率よく運転することができる動力であるときにこの直接連結を用いることにより、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記直接連結は、前記第３軸と前記第４軸の少なくとも一方についても前記第１軸および前記第２軸と一体回転するよう連結する連結であるものとすることもできる。こうすれば、直接連結時に第１電動機や第２電動機により動力を出力したり発電したりすることができる。この場合、第３軸と第４軸のうちの一方だけを第１軸および第２軸と一体回転するよう連結するものとしてもよいし、第３軸と第４軸の双方を第１軸および第２軸と一体回転するよう連結するものとしてもよい。

また、本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、前記複数の連結の一つとして前記第３軸と前記第４軸のうちの少なくとも一方の軸と前記第１軸とを所定の回転比をもって連結すると共に前記第２軸を自由回転可能に連結する電動連結を含む手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を停止した状態で第１電動機や第２電動機からの動力だけを駆動軸に出力することができる。この場合、第３軸と第４軸のうちの一方だけを第１軸に連結するものとしてもよいし、第３軸と第４軸の双方を第１軸に連結するものとしてもよい。第３軸と第４軸の双方を第１軸に連結する場合、第３軸と第１軸との回転数比と第４軸と第１軸との回転数比は、同一のものとしてもよいし、異なるものとしてもよい。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、前記複数の連結の一つとして前記第１軸と前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸の４軸のうちいずれか２軸の回転数に基づいて残余の２軸を回転させるよう該４軸を連結する４要素連結を含む手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルク増幅連結やトルク減少連結に加えて４要素連結を選択することができる。したがって、これらをエネルギ効率の観点で切り替えることにより、装置全体のエネルギ効率をより向上させることができる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、前記第２軸と前記第４軸とが一体の手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルク増幅連結とトルク減少連結との切り替えを３軸により実現することができる。この結果、装置の小型化を図ることができる。

本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記第３軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第４軸に接続された遊星歯車と、前記第１軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第１軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第２軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第２軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続し、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素とを接続することによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素との接続を解除し、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素とを接続し、第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素との接続を解除することによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続すると共に第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結することができる。この場合、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素とを接続するかのいずれかにより第１電動機と第２電動機の双方を駆動軸に直接接続することができる。また、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続すると共に第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結すると共に第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続するか第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。さらに、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素との接続を解除し、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素との接続を解除することにより、第２電動機と駆動軸とを直接連結することができる。この場合、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続することにより、さらに第１電動機を遊星歯車のギヤ比をもって駆動軸に連結することができる。

本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第４回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第５回転要素が前記第１軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第４軸と前記第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第４軸と前記第６回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素との接続を解除し、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続し、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続し、第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素との接続を解除することによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結すると共に第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。さらに、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続すると共に第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結すると共に第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素とを接続することにより、さらに第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続し、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することにより、第１軸と第２軸と第３軸と第４軸の４軸のうちいずれか２軸の回転数に基づいて残余の２軸を回転させるよう４軸を連結する４要素連結とすることができる。

本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素との接続を解除することによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素との接続を解除すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続することによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続することにより内燃機関の出力軸を駆動軸に直接連結すると共に第１電動機と第２電動機とを駆動軸に直接連結することができる。

本発明の動力出力装置において、前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第４軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第４軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素との接続を解除すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続することとにより、内燃機関の出力軸を駆動軸に直接連結すると共に第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。あるいは、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続すると共に第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸を駆動軸に直接連結すると共に第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続するか第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。

本発明の動力出力装置において、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の動力を用いて蓄電手段を充電したり、蓄電手段からの電力により第１電動機や第２電動機を駆動することができる。即ち、動力の過不足を蓄電手段の充放電により賄うことができる。

本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記連結切替手段とを制御する制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者の操作に基づく要求動力に応じた動力を駆動軸に出力することができる。

この制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された要求動力が比較的低回転高トルクの領域として設定された低回転高トルク領域のときには前記トルク減少連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段であるものとしたり、逆に、前記設定された要求動力が比較的低回転高トルクの領域として設定された低回転高トルク領域のときには前記トルク増幅連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段であるものとすることもできる。

また、制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された要求動力が比較的高回転低トルクの領域として設定された高回転低トルク領域のときには前記トルク増幅連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段であるものとしたり、逆に、前記設定された要求動力が比較的高回転低トルクの領域として設定された高回転低トルク領域のときには前記トルク減少連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段であるものとすることもできる。

あるいは、制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記内燃機関に対しては同一のパワーを出力可能な運転ポイントのうち効率がよくなる傾向の運転ポイントで運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、発電可能な第１電動機と、発電可能な第２電動機と、前記駆動軸に接続された第１軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第２軸と前記第１電動機に接続された第３軸と前記第２電動機に接続された第４軸を含む多数軸を有し、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または第２軸に連結するトルク増幅連結と、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを減少させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または前記第２軸に連結するトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な連結切替手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が連結されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、駆動軸に必要な動力に応じて連結を切り替えることにより装置全体のエネルギ効率を向上させることができる効果や第１電動機や第２電動機の小型化を図ることにより装置の小型化を図ることができる効果などと同様な効果を奏することができる。

本発明の動力伝達装置は、
内燃機関と発電可能な第１電動機と発電可能な第２電動機とから出力された動力を駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
前記駆動軸に接続された第１軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第２軸と前記第１電動機に接続された第３軸と前記第２電動機に接続された第４軸を含む多数軸を有し、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または第２軸に連結するトルク増幅連結と、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを減少させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または前記第２軸に連結するトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とから出力された動力を前記駆動軸に伝達する
ことを要旨とする。

この本発明の動力伝達装置では、第１電動機に接続された第３軸と第２電動機に接続された第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに内燃機関からの動力をトルクを増幅させて駆動軸に出力するようこの一方の軸と駆動軸に接続された第１軸と内燃機関の出力軸に接続された第２軸とを連結すると共に第３軸と第４軸のうちの他方の軸を第１軸か第２軸に連結するトルク増幅連結と、第３軸と第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに内燃機関からの動力をトルクを減少させて駆動軸に出力するようこの一方の軸と第１軸と第２軸とを連結すると共に第３軸と第４軸のうちの他方の軸を第１軸か第２軸に連結するトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて内燃機関と第１電動機と第２電動機とから出力された動力を駆動軸に伝達することができる。即ち、トルク増幅連結とトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて内燃機関からの動力をトルク変換して駆動軸に伝達することができるのである。したがって、駆動軸に必要な動力に応じて連結を切り替えることにより、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。また、このように連結を切り替えることにより、第１電動機や第２電動機の小型化を図ることができ、これにより装置の小型化を図ることができる。

こうした本発明の動力伝達装置において、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記第３軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第４軸に接続された遊星歯車と、前記第１軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第１軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第２軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第２軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続し、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素とを接続することによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素との接続を解除し、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素とを接続し、第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素との接続を解除することによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続すると共に第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結することができる。この場合、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素とを接続するかのいずれかにより第１電動機と第２電動機の双方を駆動軸に直接接続することができる。また、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続すると共に第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結すると共に第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続するか第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。さらに、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素との接続を解除し、第２接続解除手段により第１軸と第３回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第２軸と第２回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第２軸と第３回転要素との接続を解除することにより、第２電動機と駆動軸とを直接連結することができる。この場合、第１接続解除手段により第１軸と第２回転要素とを接続することにより、さらに第１電動機を遊星歯車のギヤ比をもって駆動軸に連結することができる。

また、本発明の動力伝達装置において、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第４回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第５回転要素が前記第１軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第４軸と前記第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第４軸と前記第６回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素との接続を解除し、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続し、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続し、第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素との接続を解除することによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結すると共に第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。さらに、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続すると共に第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸と駆動軸とを直接連結すると共に第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素とを接続することにより、さらに第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続し、第２接続解除手段により第３軸と第２回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素との接続を解除し、第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することにより、第１軸と第２軸と第３軸と第４軸の４軸のうちいずれか２軸の回転数に基づいて残余の２軸を回転させるよう４軸を連結する４要素連結とすることができる。

さらに、本発明の動力伝達装置において、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素との接続を解除することによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素との接続を解除すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続することによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続することにより内燃機関の出力軸を駆動軸に直接連結すると共に第１電動機と第２電動機とを駆動軸に直接連結することができる。

あるいは、本発明の動力伝達装置において、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第４軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第４軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素との接続を解除すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかによりトルク増幅連結を行ない、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素との接続を解除し、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかによりトルク減少連結を行なうことができる。また、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続すると共に第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続することとにより、内燃機関の出力軸を駆動軸に直接連結すると共に第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続するか第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。あるいは、第３接続解除手段により第４軸と第５回転要素とを接続すると共に第４接続解除手段により第４軸と第６回転要素とを接続することにより、内燃機関の出力軸を駆動軸に直接連結すると共に第２電動機を駆動軸に直接連結することができる。この場合、第１接続解除手段により第３軸と第１回転要素とを接続するか第２接続解除手段により第３軸と第４回転要素とを接続するかのいずれかにより、さらに第１電動機を駆動軸に直接連結することができる。

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。

図１は、本発明の実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されると共に駆動輪６９ａ，６９ｂにデファレンシャルギヤ６８やギヤ機構６６，駆動軸６５を介して接続された動力分配統合機構３０と、この動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、同じく動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ２と、動力出力装置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７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン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用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、プラネタリギヤＰ１と４つのクラッチＣ１〜Ｃ４とにより構成されている。プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１にはモータＭＧ１の回転軸が接続されており、リングギヤ３２にはモータＭＧ２の回転軸が接続されている。プラネタリギヤＰ１のピニオンギヤ３３を連結するキャリア３４にはクラッチＣ１を介してギヤ機構６６が連結された駆動軸６５に接続されていると共にクラッチＣ３を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。また、プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２にはクラッチＣ２を介して駆動軸６５が接続されていると共にクラッチＣ４を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

こうして構成された動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１とクラッチＣ４とをオンとすると共にクラッチＣ２とクラッチＣ３とをオフとすることにより、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。この状態における動力分配統合機構３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図２に示す。図中、左からＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるプラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数ＮｅであるプラネタリギヤＰ１のキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸は駆動軸６５の回転数ＮｄやモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるプラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２の回転数を示す。なお、図中「ρ１」はプラネタリギヤＰ１のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。この共線図は、各回転要素（各軸）に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。この接続状態では、Ｓ軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｓ軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きく駆動軸６５の回転数が値０近傍のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなる。したがって、駆動軸６５に低回転高トルクの動力を出力する際には都合のよい接続状態となる。なお、駆動軸６５に高回転低トルクの動力を出力する際には、場合によってはＳ軸のモータＭＧ１が負の回転数で回転し、エンジン２２から出力した動力に動力分配統合機構３０でモータＭＧ１からの動力を加えて駆動軸６５に出力し、駆動軸６５の動力の一部を用いてモータＭＧ１により発電し、この発電した電力をモータＭＧ１に供給することとなり、エンジン２２から出力された動力が動力−電力−動力−電力のように循環するいわゆる動力循環が生じ、エネルギ効率が低下する場合も生じる。

また、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１〜Ｃ４のいずれか３つ以上のクラッチをオンとすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とを一体の回転体とすることができる。このときには、エンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができると共にこれに加えてモータＭＧ１やモータＭＧ２から駆動軸６５への動力の入出力も行なうことができる。この接続関係では、エンジン２２が効率よく運転できる運転領域で運転可能なときには、エンジン２２から出力された動力が直接駆動軸６５に出力されるから、エンジン２２からの動力の一部を一旦電力に変換してから動力に再変換する場合に比して効率のよいものとなる。

さらに、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１とクラッチＣ４とをオフとすると共にクラッチＣ２とクラッチＣ３とをオンとすることにより、共線図上におけるエンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸６５とを入れ替えた接続とすることができる。この状態における動力分配統合機構３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図３に示す。この接続状態では、Ｓ軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｓ軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きくエンジン２２の回転数Ｎｅが小さいときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなる。なお、この接続状態でも、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。

この他、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２〜Ｃ４をオフとすることにより、モータＭＧ２だけを駆動軸６５に接続してモータＭＧ２からの動力だけで走行する接続状態としたり、クラッチＣ１とクラッチＣ２をオンとすると共にクラッチＣ３とクラッチＣ４とをオフとすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２６を切り離した状態でモータＭＧ１とモータＭＧ２とを駆動軸６５に接続してモータＭＧ１やモータＭＧ２からの動力により走行する接続状態とするなど種々の接続状態とすることもできる。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ５１，５２を介してバッテリ６０と電力のやりとりを行なう。インバータ５１，５２とバッテリ６０とを接続する電力ライン６４は、各インバータ５１，５２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のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ６０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、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、バッテリ６０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）５０により駆動制御されている。モータＥＣＵ５０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５３，５４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などが入力されており、モータＥＣＵ５０からは、インバータ５１，５２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ５０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータ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用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ６０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）６２によって管理されている。バッテリＥＣＵ６２には、バッテリ６０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ６０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６０の出力端子に接続された電力ライン６４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６０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ６０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ６２では、バッテリ６０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く残容量（ＳＯＣ）やこの残容量（ＳＯＣ）と電池温度とに基づく入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなども演算または設定している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０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と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ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の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣ１〜Ｃ４への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。更に、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ５０，バッテリＥＣＵ６２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ＥＣＵ５０，バッテリＥＣＵ６２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸６５に出力すべき駆動要求トルクＴｒ＊を計算し、この駆動要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が効率よく駆動軸６５に出力されるように、クラッチＣ１〜Ｃ４がオンオフ制御されると共にこれに伴ってエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ６０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ６０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ１やモータＭＧ２から要求動力に見合う動力を駆動軸６５に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードはバッテリ６０の充放電を行なうか否かの差があるだけで実質的な制御における差違はない。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ６０を充放電するための要求充放電パワーＰｂ＊など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、図示しないクランクポジションセンサにより検出されたクランクシャフト２６の回転位置に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ５３，５４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ５０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ６０を充放電するための要求充放電パワーＰｂ＊は、残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ６２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸６５に出力すべき駆動要求トルクＴ＊と車両に要求される車両要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。駆動要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと駆動要求トルクＴ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する駆動要求トルクＴ＊を導出して設定するものとした。図５に駆動要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーＰ＊は、設定した駆動要求トルクＴ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ６０が要求する要求充放電パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、駆動軸６５の回転数Ｎｄは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。

駆動要求トルクＴ＊と車両要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した車両要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。エンジン要求パワーＰｅ＊の設定は、エンジン２２の応答性がモータＭＧ１，ＭＧ２などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーＰｅ＊と今回設定された車両要求パワーＰ＊とを用いて車両要求パワーＰ＊がいずれエンジン要求パワーＰｅ＊として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。続いて、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２は、車両全体の効率をよくするクラッチＣ１〜Ｃ４の接続状態を決定するために用いるものであり、閾値Ｖｒｅｆ１は比較的低速（例えば３０ｋｍ／ｈや４０ｋｍ／ｈなど）に設定されており、閾値Ｖｒｅｆ２は比較的高速（例えば、８０ｋｍ／ｈや９０ｋｍ／ｈなど）に設定されている。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、低回転高トルクの動力を出力するのに有利なものとなるようクラッチＣ１とクラッチＣ４をオンとすると共にクラッチＣ２とクラッチＣ３とをオフとして動力分配統合機構３０を図２の共線図に示した接続状態とし（ステップＳ１５０）、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を次式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ１６０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（２）により計算して設定する（ステップＳ１７０）。ここで、式（１）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算するためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。また、式（２）は、上述した図２の共線図における力学的関係から容易に求めることができる。

Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Ne*−Ne)＋k2∫(Ne*−Ne)dt (1)
Tm2*＝T*−Tm1*/ρ1 (2)

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ５０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ５１，５２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、比較的低速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

ステップＳ１４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速であると判定されると、比較的中速で効率がよくなるようクラッチＣ１〜Ｃ４のいずれか３つをオンとして動力分配統合機構３０の接続状態をエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する状態とし（ステップＳ１８０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｄ（ｋ・Ｖ）を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ１９０）、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２００）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊は、目標トルクＴｅ＊とを含めた和が駆動要求トルクＴ＊となれば如何なる配分により設定してもよい。こうした制御により、比較的中速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

ステップＳ１４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上であると判定されると、クラッチＣ２とクラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ１とクラッチＣ４をオフとして動力分配統合機構３０の接続状態を図３の共線図に示した状態とし（ステップＳ２１０）、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を上述した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ２２０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を次式（３）により計算して設定し（ステップＳ２３０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的高速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。ここで、式（３）中の右辺第３項は、回転数Ｎｅで回転するエンジン２２から出力されるトルクＴｅを演算するものであり、例えば、図６に例示した動作ラインを用いて求めることができる。なお、高速走行時に動力分配統合機構３０をこの図３の共線図の状態とするのは、動力分配統合機構３０を図２の共線図の状態とすると、動力循環が生じてエネルギ効率が低下する場合が生じるためである。

Tm2*＝T*−Tm1*−f(Ne) (3)

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行状態に応じた接続状態に動力分配統合機構３０を切り替えて走行することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、動力分配統合機構３０を図２の共線図に示した接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。また、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速のときには、動力分配統合機構３０をエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができる。さらに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速のときには、動力分配統合機構３０を図３の共線図に示した接続状態として駆動するから、エネルギ効率の悪い動力循環を回避することができると共に効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。したがって、いずれの車速Ｖでもエネルギ効率が高い状態で走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖに応じて動力分配統合機構３０を図２の共線図の接続状態や図３の共線図の接続状態、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態のうちから切り替えるものとしたが、こうした３つの接続状態の他に図７に例示するように他の接続状態を用いて切り替えるものとしてもよい。他の接続状態としては、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２〜Ｃ４をオフとしてモータＭＧ２だけを駆動軸６５に接続する接続状態、クラッチＣ１とクラッチＣ２とをオンとすると共にクラッチＣ３とクラッチＣ４とをオフとしてエンジン２２のクランクシャフト２６を切り離してモータＭＧ１とモータＭＧ２とを駆動軸６５に接続する接続状態、クラッチＣ１とクラッチＣ３とをオンとすると共にクラッチＣ２とクラッチＣ４とをオフとしてモータＭＧ１を切り離してエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸とを駆動軸６５に直接接続する接続状態、クラッチＣ２とクラッチＣ４とをオンとする共にクラッチＣ１とクラッチＣ３とをオフとしてエンジン２２のクランクシャフト２６だけを駆動軸６５に直接接続する接続状態がある。なお、動力分配統合機構３０から駆動軸６５を切り離した接続状態として、クラッチＣ１とクラッチＣ２とクラッチＣ４とをオフとすると共にクラッチＣ３をオンとしてモータＭＧ２の回転軸とエンジン２２のクランクシャフト２６を直接接続する接続状態やクラッチＣ１とクラッチＣ２とをオフとすると共にクラッチＣ３とクラッチＣ４とをオンとしてモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸とをエンジン２２のクランクシャフト２６に直接接続する接続状態もある。

次に、本発明の第２の実施例としてのハイブリッド自動車１２０について説明する。図８は、第２実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、第２実施例のハイブリッド自動車１２０は、動力分配統合機構１３０の構成が異なる点を除いて第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車１２０の構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２実施例のハイブリッド自動車１２０が備える動力分配統合機構１３０は、図８に示すように、二つのプラネタリギヤＰ２，Ｐ３と４つのクラッチＣ５〜Ｃ８とにより構成されている。第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２にはギヤ機構６６が連結された駆動軸６５が、ピニオンギヤ１３３を連結するキャリア１３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６がそれぞれ接続されている。第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３６にはエンジン２２のクランクシャフト２６（第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４）が、ピニオンギヤ１３８を連結するキャリア１３９には駆動軸６５（第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２）がそれぞれ接続されている。また、第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１にはクラッチＣ５を介してモータＭＧ１の回転軸が接続されており、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４にはクラッチＣ６を介してモータＭＧ１の回転軸が接続されている。さらに、第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３７にはクラッチＣ８を介してモータＭＧ２の回転軸が接続されており、第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３９にはクラッチＣ７を介してモータＭＧ２の回転軸が接続されている。

こうして構成された動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ５とクラッチＣ８とをオンとすると共にクラッチＣ６とクラッチＣ７とをオフとすることにより、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構１３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。この状態における動力分配統合機構１３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図９に示す。図中、左からＳ２軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１の回転数を示し、Ｃ２，Ｓ３軸はエンジン２２の回転数Ｎｅである第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４と第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３６の回転数を示し、Ｒ２，Ｃ３軸は駆動軸６５の回転数ＮｄやモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２と第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３９の回転数を示す。なお、右端のＲ３軸は第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３７の回転数を示すが、この接続状態ではフリーになっている。図中「ρ２」は第２プラネタリギヤＰ２のギヤ比（サンギヤ１３１の歯数／リングギヤ１３２の歯数）である。動力分配統合機構１３０の接続状態は、Ｓ２軸（第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１）にモータＭＧ１の回転軸、Ｃ２，Ｓ３軸（第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４および第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３６）にエンジン２２のクランクシャフト２６、Ｒ２，Ｃ３軸（第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２および第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３９）に駆動軸６５とモータＭＧ２の回転軸、がそれぞれ接続されており、Ｒ３軸（第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３７）はフリーとなっている。この接続状態は、第１実施例で説明した図２の共線図における接続状態と同じである。したがって、Ｓ２軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｓ２軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きく駆動軸６５の回転数が値０近傍のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなる。この結果、駆動軸６５に低回転高トルクの動力を出力する際には都合のよい接続状態となるが、駆動軸６５に高回転低トルクの動力を出力する際には動力循環を生じる場合もある。

また、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ５とクラッチＣ７とをオンとすると共にクラッチＣ６とクラッチＣ８とをオフとすることにより、Ｓ２軸（第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１）にモータＭＧ１の回転軸、Ｃ２，Ｓ３軸（第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４および第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３６）にエンジン２２のクランクシャフト２６、Ｒ２，Ｃ３軸（プラネタリギヤＰ１のリングギヤ１３２および第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３９）に駆動軸６５、Ｓ３軸（第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３７）にモータＭＧ２の回転軸、をそれぞれ接続した状態とし、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構１３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力する。この接続状態は、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５の４軸についていずれか２軸の回転数が定まるとこの２軸の回転数に基づいて残余の２軸を回転させると共に４軸に入出力される動力の収支をとる、いわゆる４要素タイプとして機能するものである。この４要素タイプとして機能する際の動力分配統合機構１３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図１０に示す。図中「ρ３」は第３プラネタリギヤＰ３のギヤ比（サンギヤ１３６の歯数／リングギヤ１３７の歯数）である。この４要素タイプでは、中速回転領域では図９の３要素タイプなどに比してモータＭＧ１やモータＭＧ２からの動力を小さくすることができる結果、エネルギ効率を向上させることができる。

さらに、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ５とクラッチＣ８とをオフとすると共にクラッチＣ６とクラッチＣ７とをオンとすることにより、Ｓ２軸（第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１）をフリー、Ｃ２，Ｓ３軸（第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４および第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３６）にエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸、Ｒ２，Ｃ３軸（プラネタリギヤＰ１のリングギヤ１３２および第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３９）に駆動軸６５、Ｓ３軸（第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３７）にモータＭＧ２の回転軸、をそれぞれ接続した状態とし、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構１３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換してギヤ機構６６に出力する。この状態における動力分配統合機構１３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図１１に示す。この接続状態では、Ｒ３軸のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０のときを考えれば、エンジン２２とモータＭＧ１からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｒ３軸のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が大きくエンジン２２の回転数Ｎｅが小さいときを考えれば、エンジン２２とモータＭＧ１からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなる。

次に、こうして構成された第２実施例のハイブリッド自動車１２０の動作について説明する。図１２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。この駆動制御ルーチンのステップＳ３００〜Ｓ３４０までの処理とステップＳ４４０の処理は、図４に例示した駆動制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１４０までの処理とステップＳ２４０の処理と同一である。したがって、以下、第１実施例のハイブリッド自動車２０の動作と異なる点を中心に説明する。

制御に必要なデータを入力して駆動要求トルクＴ＊や車両要求パワーＰ＊を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定して（ステップＳ３００〜Ｓ３３０）、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ３４０）。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、低回転高トルクの動力を出力するのに有利なものとなるようクラッチＣ５とクラッチＣ８とをオンとすると共にクラッチＣ６とクラッチＣ７とをオフとして（ステップＳ３５０）、動力分配統合機構１３０を図９に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゲインを調整した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ３６０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を「ρ１」に代えて「ρ２」を用いた式（２）により計算して設定し（ステップＳ３７０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的低速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

ステップＳ３４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速であると判定されたときには、比較的中速で効率がよくなるようクラッチＣ５とクラッチＣ７とをオンとすると共にクラッチＣ６とクラッチＣ８とをオフとして（ステップＳ３８０）、動力分配統合機構１３０を図１０の共線図に示した４要素タイプとして機能する接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゲインを調整した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ３９０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算して設定し（ステップＳ４００）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的中速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

また、ステップＳ３４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速であると判定されたときには、クラッチＣ５とクラッチＣ８とをオフとすると共にクラッチＣ６とクラッチＣ７とをオンとして（ステップＳ４１０）、動力分配統合機構１３０を図１１に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゲインを調整した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ４２０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算して設定し（ステップＳ４３０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的高速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車１２０によれば、走行状態に応じた接続状態に動力分配統合機構１３０を切り替えて走行することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、動力分配統合機構１３０を図９の共線図に示した接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。また、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速のときには、動力分配統合機構１３０を図１０の共線図に示した４要素タイプとして機能する接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。さらに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速のときには、動力分配統合機構１３０を図１１の共線図に示した接続状態として駆動するから、エネルギ効率の悪い動力循環を回避することができると共に効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。したがって、いずれの車速Ｖでもエネルギ効率が高い状態で走行することができる。

第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、車速Ｖに応じて動力分配統合機構１３０を図９の共線図の接続状態や図１０の共線図の接続状態、図１１の共線図の接続状態のうちから切り替えるものとしたが、こうした３つの接続状態の他に図１３に例示するように他の接続状態を用いて切り替えるものとしてもよい。他の接続状態としては、クラッチＣ５とクラッチＣ６とをオンとすると共にクラッチＣ７とクラッチＣ８とをオフとしてモータＭＧ１の回転軸とエンジン２２のクランクシャフト２６を駆動軸６５に直接接続する接続状態、クラッチＣ５とクラッチＣ６とをオフとすると共にクラッチＣ７とクラッチＣ８とをオンとしてモータＭＧ２の回転軸とエンジン２２のクランクシャフト２６とを駆動軸６５に直接接続する接続状態、クラッチＣ５〜Ｃ８のいずれもをオンとしてエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸とを駆動軸６５に直接接続する接続状態がある。

次に、本発明の第３の実施例としてのハイブリッド自動車２２０について説明する。図１４は、第３実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、第３実施例のハイブリッド自動車２２０は、動力分配統合機構２３０の構成が異なる点を除いて第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。したがって、第３実施例のハイブリッド自動車２２０の構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３実施例のハイブリッド自動車２２０が備える動力分配統合機構２３０は、図１４に示すように、二つのプラネタリギヤＰ４，Ｐ５と二つのクラッチＣ９，Ｃ１０とにより構成されている。第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２にはギヤ機構６６が連結された駆動軸６５が、ピニオンギヤ２３３を連結するキャリア２３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６がそれぞれ接続されている。第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２３７にはエンジン２２のクランクシャフト２６（第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４）が、ピニオンギヤ２３８を連結するキャリア２３９には駆動軸６５（第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２）がそれぞれ接続されている。また、第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ２３１にはクラッチＣ９を介してモータＭＧ１の回転軸が接続されており、第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２３６にはクラッチＣ１０を介してモータＭＧ１の回転軸が接続されている。

こうして構成された動力分配統合機構２３０は、クラッチＣ９をオンとすると共にクラッチＣ１０をオフとすることにより、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構２３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。この状態における動力分配統合機構２３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図１５に示す。図中、左からＳ５軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２３６の回転数を示し、Ｒ４，Ｃ５軸は駆動軸６５の回転数Ｎｄである第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２と第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２３９の回転数を示し、Ｃ４，Ｒ５軸はエンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４と第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２３７の回転数を示す。なお、右端のＳ４軸は第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ２３１の回転数を示すが、この接続状態ではフリーになっている。なお、図中「ρ５」は第５プラネタリギヤＰ５のギヤ比（サンギヤ２３６の歯数／リングギヤ２３７の歯数）である。動力分配統合機構２３０の接続状態は、Ｓ５軸（第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２３６）にモータＭＧ１の回転軸、Ｒ４，Ｃ５軸（第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４および第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２３７）に駆動軸６５、Ｃ４，Ｒ５軸（第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４および第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２３７）にエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸、がそれぞれ接続されており、Ｓ４軸（第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ２３１）はフリーとなっている。この接続状態は、第１実施例で説明した図３の共線図における接続状態と同一である。したがって、この接続状態では、Ｓ５軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｓ５軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きくエンジン２２の回転数Ｎｅが小さいときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなる。

また、動力分配統合機構２３０は、クラッチＣ９，Ｃ１０の双方をオンとすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とを一体の回転体とすることができる。上述したように、このときには、エンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができると共にこれに加えてモータＭＧ１やモータＭＧ２から駆動軸６５への動力の入出力も行なうことができる。

さらに、動力分配統合機構２３０は、クラッチＣ９をオフとすると共にクラッチＣ１０をオンとすることにより、Ｓ５軸（第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２３６）をフリー、Ｒ４，Ｃ５軸（第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２および第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２３９）に駆動軸６５、Ｃ４，Ｒ５軸（第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４および第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２３７）にエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸、Ｓ４軸（第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ２３１）にモータＭＧ２の回転軸、をそれぞれ接続した状態とし、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構２３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力する。この状態における動力分配統合機構２３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図１６に示す。図中「ρ４」は第４プラネタリギヤＰ４のギヤ比（サンギヤ２３１の歯数／リングギヤ２３２の歯数）である。この接続状態は、第１実施例で説明した図２の共線図における接続状態におけるモータＭＧ２の回転軸をエンジン２２のクランクシャフト２６から切り離して駆動軸６５に接続したものとなる。したがって、この接続状態では、Ｓ４軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｓ４軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きくエンジン２２の回転数Ｎｅが小さいときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなる。ただし、図２の共線図の接続状態の動力分配統合機構３０と異なる点として、モータＭＧ２がエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されているから、駆動軸６５が高回転しているときに生じ得る動力循環は動力分配統合機構２３０のこの接続状態では生じない。このため、駆動軸６５に高回転低トルクの動力を出力する際には都合のよい接続状態となる。

次に、こうして構成された第３実施例のハイブリッド自動車２２０の動作について説明する。図１７は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。この駆動制御ルーチンのステップＳ５００〜Ｓ５４０までの処理とステップＳ６４０の処理は、図４に例示した駆動制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１４０までの処理とステップＳ２４０の処理と同一である。したがって、以下、第１実施例のハイブリッド自動車２０の動作と異なる点を中心に説明する。

制御に必要なデータを入力して駆動要求トルクＴ＊や車両要求パワーＰ＊を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定して（ステップＳ５００〜Ｓ５３０）、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ５４０）。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、低回転高トルクの動力を出力するのに有利なものとなるようクラッチＣ９をオンとすると共にクラッチＣ１０をオフとして（ステップＳ５５０）、動力分配統合機構２３０を図１５に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゲインを調整した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ５６０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算して設定し（ステップＳ５７０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ６４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的低速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

ステップＳ５４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速であると判定されたときには、比較的中速で効率がよくなるようクラッチＣ９とクラッチＣ１０とをオンとして（ステップＳ５８０）、動力分配統合機構２３０をエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態とし、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｄ（ｋ・Ｖ）を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ５９０）、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ６００）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ６４０）、駆動制御ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊については、図４の駆動制御ルーチンのステップＳ２００で説明したように、目標トルクＴｅ＊とを含めた和が駆動要求トルクＴ＊となれば如何なる配分により設定してもよい。こうした制御により、比較的中速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

また、ステップＳ５４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速であると判定されたときには、クラッチＣ９をオフとすると共にクラッチＣ１０をオンとして（ステップＳ６１０）、動力分配統合機構２３０を図１６に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゲインを調整した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ６２０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算して設定し（ステップＳ６３０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ６４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的高速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

以上説明した第３実施例のハイブリッド自動車２２０によれば、走行状態に応じた接続状態に動力分配統合機構２３０を切り替えて走行することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、動力分配統合機構２３０を図１５の共線図に示した接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。また、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速のときには、動力分配統合機構２３０をエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体となる接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができる。さらに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速のときには、動力分配統合機構２３０を図１６の共線図に示した接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。したがって、いずれの車速Ｖでもエネルギ効率が高い状態で走行することができる。

次に、本発明の第４の実施例としてのハイブリッド自動車３２０について説明する。図１８は、第４実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、第４実施例のハイブリッド自動車３２０は、動力分配統合機構３３０の構成が異なる点を除いて第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。したがって、第４実施例のハイブリッド自動車３２０の構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第４実施例のハイブリッド自動車３２０が備える動力分配統合機構３３０は、図１８に示すように、二つのプラネタリギヤＰ６，Ｐ７と四つのクラッチＣ１１〜Ｃ１４とにより構成されている。第６プラネタリギヤＰ６のリングギヤ３３２にはギヤ機構６６が連結された駆動軸６５が、ピニオンギヤ３３３を連結するキャリア３３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６がそれぞれ接続されている。第７プラネタリギヤＰ７のリングギヤ３３７にはエンジン２２のクランクシャフト２６（第６プラネタリギヤＰ６のキャリア３３４）が、ピニオンギヤ３３８を連結するキャリア３３９には駆動軸６５（第６プラネタリギヤＰ６のリングギヤ３３２）がそれぞれ接続されている。また、第６プラネタリギヤＰ６のサンギヤ３３１にはクラッチＣ１１を介してモータＭＧ１の回転軸が接続されており、第６プラネタリギヤＰ６のリングギヤ３３２（第７プラネタリギヤＰ７のキャリア３３９）にはクラッチＣ１４を介してモータＭＧ２の回転軸が接続されている。また、第６プラネタリギヤＰ６のキャリア３３４（第７プラネタリギヤＰ７のリングギヤ３３７）にはクラッチＣ１３を介してモータＭＧ２の回転軸が接続されており、第７プラネタリギヤＰ７のサンギヤ３３６にはクラッチＣ１２を介してモータＭＧ１の回転軸が接続されている。

こうして構成された動力分配統合機構３３０は、クラッチＣ１１とクラッチＣ１４をオンとすると共にクラッチＣ１２とクラッチＣ１３とをオフとすることにより、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。この状態における動力分配統合機構３３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図１９に示す。図中、左からＳ７軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である第７プラネタリギヤＰ７のサンギヤ３３６の回転数を示し、Ｒ６，Ｃ７軸は駆動軸６５の回転数ＮｄやモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である第６プラネタリギヤＰ６のリングギヤ３３２と第７プラネタリギヤＰ７のキャリア３３９の回転数を示し、Ｃ６，Ｒ７軸はエンジン２２の回転数Ｎｅである第６プラネタリギヤＰ６のキャリア３３４と第７プラネタリギヤＰ７のリングギヤ３３７の回転数を示す。なお、右端のＳ６軸は第６プラネタリギヤＰ６のサンギヤ３３１の回転数を示すが、この接続状態ではフリーになっている。なお、図中「ρ７」は第７プラネタリギヤＰ７のギヤ比（サンギヤ３３６の歯数／リングギヤ３３７の歯数）である。動力分配統合機構３３０の接続状態は、Ｓ７軸（第７プラネタリギヤＰ７のサンギヤ３３６）にモータＭＧ１の回転軸、Ｒ６，Ｃ７軸（第６プラネタリギヤＰ６のキャリア３３４および第７プラネタリギヤＰ７のリングギヤ３３７）に駆動軸６５とモータＭＧ２の回転軸、Ｃ６，Ｒ７軸（第６プラネタリギヤＰ６のキャリア３３４および第７プラネタリギヤＰ７のリングギヤ３３７）にエンジン２２のクランクシャフト２６、がそれぞれ接続されており、Ｓ６軸（第６プラネタリギヤＰ６のサンギヤ３３１）はフリーとなっている。この接続状態は、第１実施例で説明した図３の共線図における接続状態におけるモータＭＧ２の回転軸をエンジン２２のクランクシャフト２６から切り離して駆動軸６５に接続したものとなる。したがって、この接続状態では、Ｓ７軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｓ７軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きくエンジン２２の回転数Ｎｅが小さいときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなる。図３の共線図における接続状態に比して、モータＭＧ２が駆動軸６５に直接接続されているから、モータＭＧ２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができる。このため、駆動軸６５に低回転高トルクの動力を出力する際には特に都合のよい接続状態となる。

また、動力分配統合機構３３０は、クラッチＣ１１〜Ｃ１４のうちいずれか３つのクラッチをオンとすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とを一体の回転体とすることができる。上述したように、このときには、エンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができると共にこれに加えてモータＭＧ１やモータＭＧ２から駆動軸６５への動力の入出力も行なうことができる。

さらに、動力分配統合機構３３０は、クラッチＣ１１とクラッチＣ１４とをオフとすると共にクラッチＣ１２とクラッチＣ１３とをオンとすることにより、Ｓ７軸（第７プラネタリギヤＰ７のサンギヤ３３６）をフリー、Ｒ６，Ｃ７軸（第６プラネタリギヤＰ６のリングギヤ３３２および第７プラネタリギヤＰ７のキャリア３３９）に駆動軸６５、Ｃ６，Ｒ７軸（第６プラネタリギヤＰ６のキャリア３３４および第７プラネタリギヤＰ７のリングギヤ３３７）にエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸、Ｓ６軸（第６プラネタリギヤＰ６のサンギヤ３３１）にモータＭＧ２の回転軸、をそれぞれ接続した状態とし、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸６５に出力する。この状態における動力分配統合機構３３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図２０に示す。図中「ρ６」は第６プラネタリギヤＰ６のギヤ比（サンギヤ３３１の歯数／リングギヤ３３２の歯数）である。この接続状態は、第３実施例で説明した図１６の共線図における接続状態と同一である。したがって、この接続状態では、Ｓ４軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力するものとなり、逆に、Ｓ４軸のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きくエンジン２２の回転数Ｎｅが小さいときを考えれば、エンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなる。また、モータＭＧ２がエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されているから、駆動軸６５が高回転しているときに生じ得る動力循環は動力分配統合機構３３０のこの接続状態では生じない。このため、駆動軸６５に高回転低トルクの動力を出力する際には都合のよい接続状態となる。

次に、こうして構成された第４実施例のハイブリッド自動車３２０の動作について説明する。図２１は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。この駆動制御ルーチンのステップＳ７００〜Ｓ７４０までの処理とステップＳ８４０の処理は、図４に例示した駆動制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１４０までの処理とステップＳ２４０の処理と同一である。したがって、以下、第１実施例のハイブリッド自動車２０の動作と異なる点を中心に説明する。

制御に必要なデータを入力して駆動要求トルクＴ＊や車両要求パワーＰ＊を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定して（ステップＳ７００〜Ｓ７３０）、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ７４０）。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、低回転高トルクの動力を出力するのに有利なものとなるようクラッチＣ１１とクラッチＣ１４とをオンとすると共にクラッチＣ１２とクラッチＣ１３とをオフとして（ステップＳ７５０）、動力分配統合機構２３０を図１９に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゲインを調整した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ７６０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算して設定し（ステップＳ７７０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ８４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的低速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

ステップＳ７４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速であると判定されたときには、比較的中速で効率がよくなるようクラッチＣ１１〜Ｃ１４をオンとして（ステップＳ７８０）、動力分配統合機構２３０をエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態とし、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｄ（ｋ・Ｖ）を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で割って目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ７９０）、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ８００）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ８４０）、駆動制御ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊については、図４の駆動制御ルーチンのステップＳ２００で説明したように、目標トルクＴｅ＊とを含めた和が駆動要求トルクＴ＊となれば如何なる配分により設定してもよい。こうした制御により、比較的中速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

また、ステップＳ７４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速であると判定されたときには、クラッチＣ１１とクラッチＣ１４とをオフとすると共にクラッチＣ１２とクラッチＣ１３とをオンとして（ステップＳ８１０）、動力分配統合機構２３０を図２０に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゲインを調整した式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ８２０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算して設定し（ステップＳ８３０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ８４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、比較的高速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。

以上説明した第４実施例のハイブリッド自動車３２０によれば、走行状態に応じた接続状態に動力分配統合機構３３０を切り替えて走行することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、動力分配統合機構３３０を図１９の共線図に示した接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。また、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速のときには、動力分配統合機構３３０をエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体となる接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができる。さらに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速のときには、動力分配統合機構３３０を図２０の共線図に示した接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。したがって、いずれの車速Ｖでもエネルギ効率が高い状態で走行することができる。

第４実施例のハイブリッド自動車３２０では、車速Ｖに応じて動力分配統合機構３３０を図１９の共線図の接続状態や図２０の共線図の接続状態、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態のうちから切り替えるものとしたが、こうした３つの接続状態の他に図２２に例示するように他の接続状態を用いて切り替えるものとしてもよい。他の接続状態としては、クラッチＣ１１〜Ｃ１３をオフとすると共にクラッチＣ１４をオンとしてモータＭＧ２だけを駆動軸６５に接続する接続状態、クラッチＣ１１とクラッチＣ１２とをオンとすると共にクラッチＣ１３とクラッチＣ１４とをオフとしてエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とを駆動軸６５に直接接続する接続状態、クラッチＣ１１とクラッチＣ１２とをオフとすると共にクラッチＣ１３とクラッチＣ１４とをオンとしてエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸とを駆動軸６５に直接接続する接続状態、クラッチＣ１１とクラッチＣ１３とをオンとすると共にクラッチＣ１２とクラッチＣ１４とをオフとして図１９の共線図の接続状態におけるモータＭＧ２を駆動軸６５から切り離してエンジン２２のクランクシャフト２６に接続した接続状態、クラッチＣ１１とクラッチＣ１３とをオフとすると共にクラッチＣ１２とクラッチＣ１４とをオンとして図２０の共線図の接続状態におけるモータＭＧ２をエンジン２２のクランクシャフト２６から切り離して駆動軸６５に接続した接続状態がある。

上述の第１ないし第４の実施例のハイブリッド自動車２０，１２０，２２０，３２０では、シングルピニオンのプラネタリギヤを用いて動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０を構成したが、ダブルピニオンのプラネタリギヤを用いて動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０を構成するものとしてもよい。

また、第１ないし第４に実施例のハイブリッド自動車２０，１２０，２２０，３２０では、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１および閾値Ｖｒｅｆ２と比較し、車速Ｖを３段階に区分して動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０の接続状態を切り替えるものとしたが、車速Ｖを４段階以上に区分して動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０の接続状態を切り替えるものとしてもよい。また、ハイブリッド自動車２０，１２０，２２０，３２０のエネルギ効率が高くなるように動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０の接続状態を切り替えればよいから、車速Ｖ以外のパラメータを用いて動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０の接続状態を切り替えるものとしてもよい。

さらに、第１ないし第４の実施例のハイブリッド自動車２０，１２０，２２０，３２０では、プラネタリギヤを用いて動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０を構成したが、モータＭＧ１とモータＭＧ２のうち一方のモータの回転数が値０のときにエンジン２２からの動力をトルクを減少して駆動軸６５に出力することができる接続状態とモータＭＧ１とモータＭＧ２のうち一方のモータの回転数が値０のときにエンジン２２からの動力をトルクを増幅して駆動軸６５に出力することができる接続状態とを切り替えることができるものであれば、プラネタリギヤを用いずに動力分配統合機構３０，１３０，２３０，３３０を構成してもよい。

第１ないし第４の実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０，１２０，２２０，３２０として説明したが、駆動軸６５までの動力出力装置として適用してもよいし、エンジン２２やモータＭＧ１やモータＭＧ２などを備えない動力伝達装置として適用してもよい。この場合、動力出力装置や動力伝達装置は、自動車以外の列車などの車両に搭載されるものとしてもよいし、船舶や航空機に搭載されるものとしてもよい。また、建設機械などに組み込まれるものとしても構わない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 クラッチＣ１，Ｃ４がオンでクラッチＣ２，Ｃ３がオフの状態の動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 クラッチＣ１，Ｃ４がオフでクラッチＣ２，Ｃ３がオンの状態の動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 駆動要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の接続状態の一覧を示す説明図である。 第２実施例の動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 クラッチＣ５，Ｃ８がオンでクラッチＣ６，Ｃ７がオフの状態の動力分配統合機構１３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 クラッチＣ５，Ｃ７がオンでクラッチＣ６，Ｃ８がオフの状態の動力分配統合機構１３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 クラッチＣ５，Ｃ８がオフでクラッチＣ６，Ｃ７がオンの状態の動力分配統合機構１３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 第２実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 動力分配統合機構１３０の接続状態の一覧を示す説明図である。 第３実施例の動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 クラッチＣ９がオンでクラッチＣ１０がオフの状態の動力分配統合機構２３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 クラッチＣ９がオフでクラッチＣ１０がオンの状態の動力分配統合機構２３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 第３実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第４実施例の動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。 クラッチＣ１１，Ｃ１４がオンでクラッチＣ１２，Ｃ１３がオフの状態の動力分配統合機構３３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 クラッチＣ１１，Ｃ１４がオフでクラッチＣ１２，Ｃ１３がオンの状態の動力分配統合機構３３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 第４実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 動力分配統合機構３３０の接続状態の一覧を示す説明図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０，１３０，２３０，３３０ 動力分配統合機構、３１，１３１，１３６，２３１，２３６，３３１，３３６ サンギヤ、３２，１３２，１３７，２３２，２３７，３３２，３３７ リングギヤ、３３，１３３，１３８，２３３，２３８，３３３，３３３８ ピニオンギヤ、３４，１３４，１３９，２３４，２３９，３３４，３３９ キャリア、５０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５１，５２ インバータ、５３，５４ 回転位置検出センサ、６０ バッテリ、６２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６４ 電力ライン、６５ 駆動軸、６６ ギヤ機構、６８ デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、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 ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、Ｐ１〜Ｐ７ プラネタリギヤ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｃ１〜Ｃ１４ クラッチ。

Claims (23)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   発電可能な第１電動機と
   発電可能な第２電動機と、
   前記駆動軸に接続された第１軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第２軸と前記第１電動機に接続された第３軸と前記第２電動機に接続された第４軸を含む多数軸を有し、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または第２軸に連結するトルク増幅連結と、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを減少させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または前記第２軸に連結するトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な連結切替手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記連結切替手段は、前記複数の連結の一つとして少なくとも前記第１軸と前記第２軸とが一体回転するよう該第１軸と該第２軸とを連結する直接連結を含む手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記直接連結は、前記第３軸と前記第４軸の少なくとも一方についても前記第１軸および前記第２軸と一体回転するよう連結する連結である請求項２記載の動力出力装置。
4. 前記連結切替手段は、前記複数の連結の一つとして前記第３軸と前記第４軸のうちの少なくとも一方の軸と前記第１軸とを所定の回転比をもって連結すると共に前記第２軸を自由回転可能に連結する電動連結を含む手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
5. 前記連結切替手段は、前記複数の連結の一つとして前記第１軸と前記第２軸と前記第３軸と前記第４軸の４軸のうちいずれか２軸の回転数に基づいて残余の２軸を回転させるよう該４軸を連結する４要素連結を含む手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
6. 前記連結切替手段は、前記第２軸と前記第４軸とが一体の手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
7. 前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記第３軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第４軸に接続された遊星歯車と、前記第１軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第１軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第２軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第２軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備える手段である請求項１記載の動力出力装置。
8. 前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第４回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第５回転要素が前記第１軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第４軸と前記第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第４軸と前記第６回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備える手段である請求項１記載の動力出力装置。
9. 前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備える手段である請求項１記載の動力出力装置。
10. 前記連結切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸に接続された第２遊星歯車と、前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、前記第４軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、前記第４軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、を備える手段である請求項１記載の動力出力装置。
11. 前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段を備える請求項１ないし１０いずれか記載の動力出力装置。
12. 請求項１ないし１１いずれか記載の動力出力装置であって
    操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
    該設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機と前記連結切替手段とを制御する制御手段と、
    を備える動力出力装置。
13. 前記制御手段は、前記設定された要求動力が比較的低回転高トルクの領域として設定された低回転高トルク領域のときには前記トルク減少連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段である請求項１２記載の動力出力装置。
14. 前記制御手段は、前記設定された要求動力が比較的低回転高トルクの領域として設定された低回転高トルク領域のときには前記トルク増幅連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段である請求項１２記載の動力出力装置。
15. 前記制御手段は、前記設定された要求動力が比較的高回転低トルクの領域として設定された高回転低トルク領域のときには前記トルク増幅連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段である請求項１２または１３記載の動力出力装置。
16. 前記制御手段は、前記設定された要求動力が比較的高回転低トルクの領域として設定された高回転低トルク領域のときには前記トルク減少連結となるよう前記連結切替手段を制御する手段である請求項１２または１４記載の動力出力装置。
17. 前記制御手段は、前記内燃機関に対しては同一のパワーを出力可能な運転ポイントのうち効率がよくなる傾向の運転ポイントで運転制御する手段である請求項１２ないし１６いずれか記載の動力出力装置。
18. 請求項１ないし１７いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が連結されてなる自動車。
19. 内燃機関と発電可能な第１電動機と発電可能な第２電動機とから出力された動力を駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
    前記駆動軸に接続された第１軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第２軸と前記第１電動機に接続された第３軸と前記第２電動機に接続された第４軸を含む多数軸を有し、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または第２軸に連結するトルク増幅連結と、前記第３軸と前記第４軸のうちの一方の軸を回転停止状態としたときに前記内燃機関からの動力をトルクを減少させて前記駆動軸に出力するよう該一方の軸と前記第１軸と前記第２軸とを連結すると共に前記第３軸と前記第４軸のうちの他方の軸を前記第１軸または前記第２軸に連結するトルク減少連結とを含む複数の連結を切り替えて前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とから出力された動力を前記駆動軸に伝達する
    動力伝達装置。
20. 請求項１９記載の動力伝達装置であって、
    共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記第３軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第４軸に接続された遊星歯車と、
    前記第１軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、
    前記第１軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
    前記第２軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、
    前記第２軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、
    を備える動力伝達装置。
21. 請求項１９記載の動力伝達装置であって、
    共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、
    共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第４回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第５回転要素が前記第１軸に接続された第２遊星歯車と、
    前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、
    前記第３軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
    前記第４軸と前記第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、
    前記第４軸と前記第６回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、
    を備える動力伝達装置。
22. 請求項１９記載の動力伝達装置であって、
    共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、
    共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸および前記第４軸に接続された第２遊星歯車と、
    前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、
    前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
    を備える動力伝達装置。
23. 請求項１９記載の動力伝達装置であって、
    共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第２回転要素が前記第２軸に接続されると共に該第３回転要素が前記第１軸に接続された第１遊星歯車と、
    共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し該第５回転要素が前記第１軸に接続されると共に該第６回転要素が前記第２軸に接続された第２遊星歯車と、
    前記第３軸と前記第１回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除手段と、
    前記第３軸と前記第４回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
    前記第４軸と前記第２回転要素との接続および接続の解除を行なう第３接続解除手段と、
    前記第４軸と前記第３回転要素との接続および接続の解除を行なう第４接続解除手段と、
    を備える動力伝達装置。
    

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