(57)【要約】【課題】入力部材からのトルクが出力部材へ伝達される際のトルク変換比が異なる複数のモードを切り替え可能に備えることによりエネルギ効率の向上を図ることができるとともに、反力受けとなる回転電機の大型化を抑制することができるハイブリッド駆動装置を提供する。【解決手段】第一回転電機ＭＧ１からのトルクを反力トルクとして入力トルクを出力回転要素Ｅｏに伝達する無段変速モードであって、反力トルクを伝達する回転要素が異なるとともにトルク変換比が互いに異なる第一無段変速モードと第二無段変速モードとを切り替え可能に備え、第二無段変速モードは、第一無段変速モードに対してトルク変換比がトルク減衰側の値に設定されているとともに、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が減速されるとともに第一回転電機ＭＧ１のトルクが増幅されて差動歯車装置Ｇに伝達される。【選択図】図１
2010235069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置であって、
前記差動歯車装置の少なくとも４つの回転要素に関して、回転速度の順で中間の回転要素が前記入力部材に駆動連結された入力回転要素とされ、当該入力回転要素に対して回転速度の順で一方側の回転要素が前記出力部材及び前記第二回転電機に駆動連結された出力回転要素とされ、
前記入力回転要素に対して回転速度の順で他方側のいずれかの回転要素に前記第一回転電機からのトルクを伝達し、当該第一回転電機からのトルクを反力トルクとして前記入力部材から前記入力回転要素に伝達される入力トルクを前記出力回転要素に伝達する無段変速モードであって、前記第一回転電機からのトルクを伝達する回転要素が異なるとともに前記入力トルクが前記出力部材に伝達される際のトルク変換比が互いに異なる第一無段変速モードと第二無段変速モードとを切り替え可能に備え、
前記第二無段変速モードは、前記第一無段変速モードに対して前記トルク変換比がトルク減衰側の値に設定されているとともに、前記第一回転電機の回転速度が減速されるとともに前記第一回転電機のトルクが増幅されて前記差動歯車装置の前記他方側の回転要素に伝達されるように構成されているハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記第一無段変速モードでは、前記第一回転電機の回転速度及びトルクがそのまま前記他方側の回転要素に伝達される請求項１に記載のハイブリッド装置。
【請求項３】
前記第二無段変速モードでは、前記第一回転電機の回転速度及びトルクが向きを反転して前記他方側の回転要素に伝達される請求項１又は２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記第一回転電機は、前記第一無段変速モードでは、前記入力トルクに対する反力として負方向のトルクを出力し、前記第二無段変速モードでは、前記入力トルクに対する反力として正方向のトルクを出力する請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
前記第一無段変速モードと前記第二無段変速モードとの間の切り替えに際して、切り替えの際に係合する摩擦係合要素の両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替が可能に構成され、
前記第一回転電機は、前記第一無段変速モードで、前記出力部材の回転速度がゼロの状態から上昇するのに伴い回転速度が正の状態からゼロの状態を経て負の状態になり、
前記第一無段変速モードと前記第二無段変速モードとの同期切替点が、前記第一回転電機の回転速度が負となる動作状態に設定されている請求項４に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
前記第一無段変速モードにおいて前記第一回転電機が前記入力トルクに対する反力トルクとして出力するトルクの大きさと当該入力トルクの大きさとの比と、前記第二無段変速モードにおいて前記第一回転電機が前記入力トルクに対する反力トルクとして出力するトルクの大きさと当該入力トルクの大きさとの比とが互いに等しくなるように構成されている請求項４又は５に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項７】
前記入力部材の回転速度を一定の変速比で変速して前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な固定変速比モードを更に切り替え可能に備える請求項１から６のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項８】
前記第一無段変速モードと前記第二無段変速モードとの間の切り替えが、前記固定変速比モードを介して行われるように構成されている請求項７に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項９】
前記差動歯車装置は、前記入力トルクを所定のトルク変換比で前記出力回転要素に伝達するための第一差動歯車装置と、前記第一回転電機のトルクを前記入力トルクに対する反力トルクとして前記第一差動歯車装置のいずれかの回転要素に伝達するための第二差動歯車装置とを備える請求項１から８のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１０】
前記第二差動歯車装置は、前記第二無段変速モードで、前記第一回転電機の回転速度の向きを反転するとともに、前記第一回転電機の回転速度を減速して前記第一回転電機のトルクを増幅するための差動歯車装置である請求項９に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１１】
前記第一差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素を備え、前記第二差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、
前記第一差動歯車装置の第一回転要素に前記出力部材及び前記第二回転電機が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第二回転要素に前記入力部材が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第三回転要素が前記第二差動歯車装置の第一回転要素に駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第四回転要素が前記第二差動歯車装置の第二回転要素又は第三回転要素にクラッチを介して選択的に駆動連結され、
前記第二差動歯車装置の第二回転要素はブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、前記第二差動歯車装置の第三回転要素に前記第一回転電機が駆動連結されている請求項９又は１０に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１２】
エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、第一差動歯車装置と、第二差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置であって、
前記第一差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素を備え、前記第二差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、
前記第一差動歯車装置の第一回転要素に前記出力部材及び前記第二回転電機が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第二回転要素に前記入力部材が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第三回転要素が前記第二差動歯車装置の第一回転要素に駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第四回転要素が前記第二差動歯車装置の第二回転要素又は第三回転要素にクラッチを介して選択的に駆動連結され、
前記第二差動歯車装置の第二回転要素はブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、前記第二差動歯車装置の第三回転要素に前記第一回転電機が駆動連結され、
前記ブレーキによる前記第二差動歯車装置の第二回転要素の固定状態で、前記第二差動歯車装置の第三回転要素の回転速度が減速されて前記第二差動歯車装置の第一回転要素に伝達されるように、前記第二差動歯車装置が構成されているハイブリッド駆動装置。
【請求項１３】
前記第一差動歯車装置の第四回転要素は、前記第二差動歯車装置の第二回転要素に前記クラッチを介して選択的に駆動連結される請求項１２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１４】
前記クラッチを係合状態とすると共に前記ブレーキを解放状態とし、前記第一回転電機に負方向のトルクを出力させつつ前記第一回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達する第一無段変速モードを実行可能に備える請求項１２又は１３に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１５】
前記ブレーキを係合状態とすると共に前記クラッチを解放状態とし、前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させつつ前記第一回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達する第二無段変速モードを実行可能に備える請求項１２から１４のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１６】
前記ブレーキ及び前記クラッチの双方を係合状態とし、前記入力部材の回転速度を一定の変速比で変速して前記出力部材に正方向のトルクを伝達する固定変速比モードを実行可能に備える請求項１２から１５のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置として、例えば、下記の特許文献１に記載の装置が既に知られている。このハイブリッド駆動装置では、４つの回転要素を有する差動歯車装置を用い、エンジン、出力部材としての出力軸、及びエンジントルクの反力受けとなるいずれか一方の回転電機を、それぞれ異なる回転要素に駆動連結し、当該一方の回転電機のトルクを反力としてエンジンのトルクを出力軸に伝達する構成となっている。この際、反力受けとならない他方の回転電機は、差動歯車装置のいずれかの回転要素に駆動連結され、基本的にはエンジンのトルクを補助する機能を果たす。そして、このハイブリッド駆動装置は、反力受けとなる回転電機の回転速度を変化させることにより、エンジンの回転速度を無段階に変速して出力軸に伝達する。また、このハイブリッド駆動装置は、反力受けとなる一方の回転電機が駆動連結される回転要素を切り替えることにより、エンジンのトルクが出力軸に伝達される際のトルク変換比が異なる２つのモードを切り替えることができるように構成されている。
【０００３】
より具体的には、このハイブリッド駆動装置では、差動歯車装置は回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素の４つの回転要素を備えており、低速側のモードでは第一回転要素に出力軸及び第二回転電機、第二回転要素にエンジン、第四回転要素に第一回転電機が駆動連結される。また、高速側のモードでは、第一回転要素に出力軸及び第二回転電機、第二回転要素にエンジン、第三回転要素に第一回転電機が駆動連結される。そして、いずれのモードにおいても第一回転電機が反力受けとなり、エンジンのトルクが出力軸に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３８８０３号公報（段落００１７〜００３３、図１〜３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなハイブリッド駆動装置では、エンジンから差動歯車装置の第二回転要素に伝達される入力トルクの大きさに対する第一回転電機の反力トルクの大きさの割合は、高速側のモードの方が低速側のモードよりも大きくなる。そのため、高速側のモードにおいて必要となる反力トルクの大きさに合わせて第一回転電機を設計する必要があり、第一回転電機の体格が大きくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力部材からのトルクが出力部材へ伝達される際のトルク変換比が異なる複数のモードを切り替え可能に備えることによりエネルギ効率の向上を図ることができるとともに、反力受けとなる回転電機の大型化を抑制することができるハイブリッド駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置の特徴構成は、前記差動歯車装置の少なくとも４つの回転要素に関して、回転速度の順で中間の回転要素が前記入力部材に駆動連結された入力回転要素とされ、当該入力回転要素に対して回転速度の順で一方側の回転要素が前記出力部材及び前記第二回転電機に駆動連結された出力回転要素とされ、前記入力回転要素に対して回転速度の順で他方側のいずれかの回転要素に前記第一回転電機からのトルクを伝達し、当該第一回転電機からのトルクを反力トルクとして前記入力部材から前記入力回転要素に伝達される入力トルクを前記出力回転要素に伝達する無段変速モードであって、前記第一回転電機からのトルクを伝達する回転要素が異なるとともに前記入力トルクが前記出力部材に伝達される際のトルク変換比が互いに異なる第一無段変速モードと第二無段変速モードとを切り替え可能に備え、前記第二無段変速モードは、前記第一無段変速モードに対して前記トルク変換比がトルク減衰側の値に設定されているとともに、前記第一回転電機の回転速度が減速されるとともに前記第一回転電機のトルクが増幅されて前記差動歯車装置の前記他方側の回転要素に伝達されるように構成されている点にある。
【０００８】
なお、本願において「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該２つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該２つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。但し、各差動歯車機構の各回転要素について「駆動連結」という場合には、当該差動歯車機構が備える３つの回転要素に関して互いに他の回転要素を介することなく駆動連結されている状態を指すものとする。
【０００９】
本願では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。本願では、「回転速度の順」は、高速側から低速側に向かう順、又は低速側から高速側に向かう順のいずれかであり、各差動歯車機構の回転状態によりいずれともなり得るが、いずれの場合にも回転要素の順は変わらない。
【００１０】
また、本願において「トルク変換比」は、一の回転要素のトルクが他の回転要素に伝達される際にトルクが変換される比であり、ここでは、出力回転要素に伝達されたトルクを入力回転要素のトルクにより除算した値とする。本願において「回転速度の順で中間の回転要素」は、回転速度の順で一方側端部に位置する回転要素と他方側端部に位置する回転要素とを除外した全ての回転要素を含む概念であり、必ずしも回転速度の順で中央に位置する回転要素を意味するものではない。
【００１１】
上記の特徴構成によれば、トルク変換比が互いに異なる第一無段変速モードと第二無段変速モードとが切り替え可能に備えられている。よって、車両の運転状態に応じて適切なモードを選択することができ、ハイブリッド駆動装置の効率を高めることができる。
【００１２】
また、トルク変換比がトルク減衰側の値に設定されている第二無段変速モードでは、第一無段変速モードに比べより大きな反力トルクを必要とする。そのため、反力受けとなる第一回転電機としては、第二無段変速モードにおいて必要となる反力トルクを出力できるようなものを備える必要がある。上記の特徴構成によれば、このような第二無段変速モードにおいて、反力受けとなる第一回転電機のトルクが増幅されて差動歯車装置に伝達されるため、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで第一回転電機の反力トルクの大きさの差を小さくすることができる。よって、第一回転電機の体格の大型化を抑制することができる。
【００１３】
ここで、前記第一無段変速モードでは、前記第一回転電機の回転速度及びトルクがそのまま前記他方側の回転要素に伝達されると好適である。
【００１４】
この構成によれば、第一無段変速モードにおける第一回転電機と差動歯車装置の回転要素との間の駆動連結を簡素な構成で行うことができる。例えば、第一回転電機と差動歯車装置の回転要素とを、他の伝動部材を介さず一体的に回転するように連結することができる。
【００１５】
また、前記第二無段変速モードでは、前記第一回転電機の回転速度及びトルクが向きを反転して前記他方側の回転要素に伝達されると好適である。
【００１６】
この構成によれば、第一無段変速モードでは、第一回転電機の回転速度及びトルクがそのまま他方側の回転要素に伝達される構成とした場合に、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで、出力部材の回転速度の上昇に伴う第一回転電機の回転速度の変化の方向を反転させることができる。これにより、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで、反力受けとなる第一回転電機の回転速度の変化する方向が同じである場合に比べ、第一回転電機の回転速度の絶対値が大きくなることを抑制することができる。よって、入力部材（エンジン）の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置のエネルギ効率を高めることができる。
【００１７】
また、前記第一回転電機は、前記第一無段変速モードでは、前記入力トルクに対する反力として負方向のトルクを出力し、前記第二無段変速モードでは、前記入力トルクに対する反力として正方向のトルクを出力すると好適である。
【００１８】
この構成によれば、第一無段変速モードでは、第一回転電機の回転速度及びトルクがそのまま差動歯車装置の回転要素に伝達され、第二無段変速モードでは、第一回転電機の回転速度及びトルクが向きを反転して差動歯車装置の回転要素に伝達される場合に、第一無段変速モード及び第二無段変速モードの双方において、第一回転電機を反力受けとして適切に機能させることができる。
【００１９】
また、前記第一無段変速モードと前記第二無段変速モードとの間の切り替えに際して、切り替えの際に係合する摩擦係合要素の両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替が可能に構成され、前記第一回転電機は、前記第一無段変速モードで、前記出力部材の回転速度がゼロの状態から上昇するのに伴い回転速度が正の状態からゼロの状態を経て負の状態になり、前記第一無段変速モードと前記第二無段変速モードとの同期切替点が、前記第一回転電機の回転速度が負となる動作状態に設定されていると好適である。
【００２０】
この構成によれば、第一無段変速モードと第二無段変速モードとの切り替えを同期切替とすることができるため、モード切替時にクラッチやブレーキの係合ショックが発生することを抑制できるとともに出力部材に伝達される駆動力が途切れることも抑制できる。よって、モード切替時に出力部材に伝達される駆動力の状態が不連続となることを抑制することができる。
また、第一無段変速モードと第二無段変速モードとの同期切替点が、第一回転電機の回転速度が負となる動作状態に設定されているため、第一無段変速モードに第一回転電機の回転速度がゼロになる動作点を含ませることができる。すなわち、第一無段変速モードに、入力部材（エンジン）の仕事が電力に変換されない、すなわち電気変換が行われない動作点を含ませることができ、第一回転電機の回転速度の絶対値が大きくなることを抑制することができる。よって、ハイブリッド駆動装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００２１】
また、前記第一無段変速モードにおいて前記第一回転電機が前記入力トルクに対する反力トルクとして出力するトルクの大きさと当該入力トルクの大きさとの比と、前記第二無段変速モードにおいて前記第一回転電機が前記入力トルクに対する反力トルクとして出力するトルクの大きさと当該入力トルクの大きさとの比とが互いに等しくなるように構成されていると好適である。
【００２２】
この構成によれば、第一無段変速モードにおいて必要となる反力トルク及び第二無段変速モードにおいて必要となる反力トルクのいずれか大きい方の反力トルクに合わせて第一回転電機を設定する必要がないので、第一回転電機の体格の大型化をより確実に抑制することができる。
【００２３】
また、前記入力部材の回転速度を一定の変速比で変速して前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な固定変速比モードを更に切り替え可能に備えると好適である。
【００２４】
この構成によれば、第一回転電機の反力トルクを必要とせずに、入力部材（エンジン）のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転を一定の変速比で変速して出力部材に伝達することができる。これにより、出力部材に作用する車輪からの負荷が大きく回転電機の発熱が大きくなる可能性がある場合や入力部材（エンジン）の仕事を回転電機によって電力に変換することによる損失を抑制したい場合等に、基本的にエンジンの駆動力のみによって出力部材を駆動することができる。そして、第一無段変速モード及び第二無段変速モードに加えこの固定変速比モードをハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて切り替え可能に備えることにより、ハイブリッド駆動装置のエネルギ効率を更に高めることが可能となる。
【００２５】
また、前記第一無段変速モードと前記第二無段変速モードとの間の切り替えが、前記固定変速比モードを介して行われるように構成されていると好適である。
【００２６】
この構成によれば、第一無段変速モード、第二無段変速モード、及び固定変速比モード間のモードの切り替えの全てを同期切り替えとすることができる。よって、何れのモードに切り替えるかにかかわらず、モード切替時にクラッチやブレーキの係合ショックが発生することを抑制できるとともに出力部材に伝達される駆動力が途切れることも抑制できる。よって、モード切替時に出力部材に伝達される駆動力の状態が不連続となることをより確実に抑制することができる。
【００２７】
また、前記差動歯車装置は、前記入力トルクを所定のトルク変換比で前記出力回転要素に伝達するための第一差動歯車装置と、前記第一回転電機のトルクを前記入力トルクに対する反力トルクとして前記第一差動歯車装置のいずれかの回転要素に伝達するための第二差動歯車装置とを備えると好適である。
【００２８】
この構成によれば、第二差動歯車装置により、第一回転電機が出力するトルクを反力トルクとして第一差動歯車装置の反力受けとなる回転要素に伝達することができる。そして、第一差動歯車装置により、当該反力受けとなる回転要素に伝達された第一回転電機のトルクを反力トルクとして、入力部材（エンジン）から伝達される入力トルクを出力部材に伝達する構成とすることができる。従って、これらの第一差動歯車装置及び第二差動歯車装置の２つの差動歯車装置の組み合わせにより、２つの無段変速モードを備えるハイブリッド駆動装置を適切に構成することができる。
【００２９】
また、このような第一差動歯車装置及び第二差動歯車装置を備える構成において、前記第二差動歯車装置は、前記第二無段変速モードで、前記第一回転電機の回転速度の向きを反転するとともに、前記第一回転電機の回転速度を減速して前記第一回転電機のトルクを増幅するための差動歯車装置であると好適である。
【００３０】
この構成によれば、第二差動歯車装置により、第一回転電機が出力するトルクを増幅して第一差動歯車装置の反力受けとなる回転要素に伝達することができる。よって、これらの第一差動歯車装置及び第二差動歯車装置の２つの差動歯車装置の組み合わせにより、第一無段変速モード及び第二無段変速モードを備え、第二無段変速モードが第一無段変速モードに対してトルク変換比がトルク減衰側の値に設定されているハイブリッド駆動装置を適切に構成することができる。
【００３１】
また、このような第一差動歯車装置及び第二差動歯車装置を備えるハイブリッド駆動装置の具体的な構成としては、例えば、前記第一差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素を備え、前記第二差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、前記第一差動歯車装置の第一回転要素に前記出力部材及び前記第二回転電機が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第二回転要素に前記入力部材が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第三回転要素が前記第二差動歯車装置の第一回転要素に駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第四回転要素が前記第二差動歯車装置の第二回転要素又は第三回転要素にクラッチを介して選択的に駆動連結され、前記第二差動歯車装置の第二回転要素はブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、前記第二差動歯車装置の第三回転要素に前記第一回転電機が駆動連結されている構成とすると好適である。
【００３２】
この構成によれば、クラッチ及びブレーキの係合状態を切り替えることで、上記の第一無段変速モード、第二無段変速モード、及び固定変速比モードを切り替えることが可能なハイブリッド駆動装置を実現することができる。具体的には、クラッチを係合状態とすると共にブレーキを解放状態とすることで、第一無段変速モードが実現される。また、ブレーキを係合状態とすると共にクラッチを解放状態とすることで、第二無段変速モードが実現される。さらに、ブレーキ及びクラッチの双方を係合状態とすることにより、固定変速比モードが実現される。そして、これらのモード間の切り替えを同期切り替えとすることができる。このモードの同期切替ポイントにおいては、第一回転電機の回転速度は負となる。そのため、第一無段変速モードに第一回転電機の回転速度がゼロになる動作点を含ませることができる。従って、この構成によれば、上記の作用効果を奏することができるハイブリッド駆動装置を実現することができる。
【００３３】
本発明に係る、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、第一差動歯車装置と、第二差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置のもう一つの特徴構成は、前記第一差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素を備え、前記第二差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、前記第一差動歯車装置の第一回転要素に前記出力部材及び前記第二回転電機が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第二回転要素に前記入力部材が駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第三回転要素が前記第二差動歯車装置の第一回転要素に駆動連結され、前記第一差動歯車装置の第四回転要素が前記第二差動歯車装置の第二回転要素又は第三回転要素にクラッチを介して選択的に駆動連結され、前記第二差動歯車装置の第二回転要素はブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、前記第二差動歯車装置の第三回転要素に前記第一回転電機が駆動連結され、前記ブレーキによる前記第二差動歯車装置の第二回転要素の固定状態で、前記第二差動歯車装置の第三回転要素の回転速度が減速されて前記第二差動歯車装置の第一回転要素に伝達されるように、前記第二差動歯車装置が構成されている点にある。
【００３４】
この特徴構成によれば、クラッチを係合状態とするとともにブレーキを解放状態とすると、第一差動歯車装置と第二差動歯車装置とが一体的に、入力部材に入力される入力トルクを第一回転電機と出力部材とに分配するトルク分配機構として動作する。この一体的に動作する差動歯車装置においては、回転速度の順で中間の回転要素に入力部材が駆動連結され、当該中間の回転要素に対して回転速度の順で一方側の回転要素に出力部材及び第二回転電機が駆動連結され、当該中間の回転要素に対して回転速度の順で他方側の回転要素に第一回転電機が駆動連結された状態となる。そして、第一回転電機に負方向の反力トルクを出力させつつ第一回転電機の回転速度を変化させることにより、入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ出力部材に正方向のトルクを伝達することができる。このモードは第一無段変速モードとなる。
【００３５】
また、ブレーキを係合状態とするとともにクラッチを解放状態とすると、第一差動歯車装置と第二差動歯車装置とは、それぞれの一つの回転要素同士のみが一体回転するように連結され、互いに独立に動作する状態となる。この状態では、第一差動歯車装置が入力部材に入力される入力トルクを第一回転電機と出力部材とに分配するトルク分配機構として動作し、第二差動歯車装置が第一回転電機のトルクを増幅して第一差動歯車装置に伝達するトルク増幅機構として動作する。具体的には、第一差動歯車装置において、回転速度の順で中間の回転要素に入力部材が駆動連結され、当該中間の回転要素に対して回転速度の順で一方側の回転要素に出力部材及び第二回転電機が駆動連結され、当該中間の回転要素に対して回転速度の順で他方側の回転要素に第一回転電機が第二差動歯車装置を介して駆動連結された状態となる。そして、第一回転電機に正方向の反力トルクを出力させつつ第一回転電機の回転速度を変化させることにより、入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ出力部材に正方向のトルクを伝達することができる。このモードは第二無段変速モードとなる。
【００３６】
ところで、上記の第一無段変速モードと第二無段変速モードとでは、トルク分配機構として動作する差動歯車装置の構成が異なるため、トルク変換比が異なる。具体的には、第二無段変速モードが、第一無段変速モードに対してトルク変換比がトルク減衰側の値となる。そして、このようにトルク変換比が互いに異なる第一無段変速モードと第二無段変速モードとを切り替え可能に備えることができるため、車両の運転状態に応じて適切なモードを選択することができ、ハイブリッド駆動装置のエネルギ効率を高めることができる。
【００３７】
また、トルク変換比がトルク減衰側の値となる第二無段変速モードにおいては、第一無段変速モードに比べより大きな反力トルクが必要となる。上記の特徴構成によれば、このような第二無段変速モードにおいて、第一回転電機の回転速度を第二差動歯車装置により減速して第一差動歯車装置において反力受けとして機能する回転要素に伝達することができる。すなわち、第一回転電機の反力トルクを増幅して反力受けとして機能する回転要素に伝達することができる。よって、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで第一回転電機の反力トルクの大きさの差を小さくすることができ、第一回転電機の体格の大型化を抑制することができる。
【００３８】
さらに、上記の特徴構成によれば、第一無段変速モードにおいては、第一回転電機の回転速度は、出力部材の回転速度の上昇に伴い負の方向に向かって下降する。一方、第二無段変速モードにおいては、第一回転電機の回転速度は、出力部材の回転速度の上昇に伴い正の方向に向かって上昇する。これにより、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで、反力受けとなる第一回転電機の回転速度の変化する方向が同じである場合に比べ、第一回転電機の回転速度の絶対値が大きくなることを抑制することができる。よって、入力部材（エンジン）の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置のエネルギ効率を高めることができる。
【００３９】
また、上記の特徴構成によれば、第一無段変速モードと第二無段変速モードとの切り替えを同期切り替えとすることができる。よって、モード切替時にクラッチやブレーキの係合ショックが発生することを抑制できるとともに出力部材に伝達される駆動力が途切れることも抑制できる。従って、モード切替時に出力部材に伝達される駆動力の状態が不連続となることを抑制することができる。
【００４０】
ここで、前記第一差動歯車装置の第四回転要素は、前記第二差動歯車装置の第二回転要素に前記クラッチを介して選択的に駆動連結されると好適である。
【００４１】
第一差動歯車装置の第四回転要素は、第二無段変速モードにおいて、入力部材や出力部材の回転速度に応じて定まる回転速度で空転し、出力部材の回転速度の上昇に伴い当該第四回転要素の回転速度も大きくなる。そして、当該第四回転要素は、速度線図上における第一差動歯車装置の第三回転要素との間の距離が大きいほど、高速で回転することになる。この構成によれば、第一差動歯車装置の第四回転要素を、速度線図上において当該第一差動歯車装置の第三回転要素に近づくように配置することができる。よって、第一差動歯車装置の第四回転要素の回転速度の増加を抑制することができ、当該第四回転要素の空転により生じるエネルギ損失を抑制することができる。
【００４２】
また、前記クラッチを係合状態とすると共に前記ブレーキを解放状態とし、前記第一回転電機に負方向のトルクを出力させつつ前記第一回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達する第一無段変速モードを実行可能に備えると好適である。
【００４３】
この構成によれば、第一回転電機のトルクを反力として用い、入力部材（エンジン）のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転速度を無段階に変速して出力部材に伝達することができる。これにより、エンジンを効率的に動作させつつ出力部材の回転速度を次第に上昇させることができる。そして、この第一無段変速モードをハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて切り替え可能に備えることにより、ハイブリッド駆動装置の効率を高めることが可能となる。
【００４４】
また、前記ブレーキを係合状態とすると共に前記クラッチを解放状態とし、前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させつつ前記第一回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達する第二無段変速モードを実行可能に備えると好適である。
【００４５】
この構成によれば、第一回転電機のトルクを反力として用い、入力部材（エンジン）のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転速度を無段階に変速して出力部材に伝達することができる。これにより、エンジンを効率的に動作させつつ出力部材の回転速度を次第に上昇させることができる。そして、この第二無段変速モードをハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて切り替え可能に備えることにより、ハイブリッド駆動装置の効率を高めることが可能となる。なお、この第二無段変速モードでは、上記の第一無段変速モードにおける第一トルク変換比に対してトルク減衰側の値である第二トルク変換比に基づいて、入力部材から伝達される入力トルクが変換され出力部材に伝達される。
【００４６】
また、前記ブレーキ及び前記クラッチの双方を係合状態とし、前記入力部材の回転速度を一定の変速比で変速して前記出力部材に正方向のトルクを伝達する固定変速比モードを実行可能に備えると好適である。
【００４７】
この構成によれば、第一回転電機の反力トルクを必要とせずに、入力部材（エンジン）のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転を一定の変速比で変速して出力部材に伝達することができる。これにより、出力部材に作用する車輪からの負荷が大きく回転電機の発熱が大きくなる可能性がある場合や入力部材（エンジン）の仕事を回転電機によって電力に変換することによる損失を抑制したい場合等に、基本的にエンジンの駆動力のみによって出力部材を駆動することができる。そして、この固定変速比モードをハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて切り替え可能に備えることにより、ハイブリッド駆動装置のエネルギ効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図である。
【図２】本発明に係るハイブリッド駆動装置のシステム構成を示す模式図である。
【図３】各モードでのクラッチ及びブレーキの作動状態を示す作動表である。
【図４】第一の実施形態に係る第一無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図５】第一の実施形態に係る第一無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図６】第一の実施形態に係る第一無段変速モードから固定変速比モードに切り替えられた際の差動歯車装置の速度線図である。
【図７】第一の実施形態に係る第二無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図８】第一の実施形態に係る第二無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図９】理論伝達効率と入出力回転速度比との関係を示したグラフである。
【図１０】本発明の第二の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図である。
【図１１】第二の実施形態に係る第一無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１２】第二の実施形態に係る第一無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１３】第二の実施形態に係る第一無段変速モードから固定変速比モードに切り替えられた際の差動歯車装置の速度線図である。
【図１４】第二の実施形態に係る第二無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１５】第二の実施形態に係る第二無段変速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
１．第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図であるが、この図では中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。また、図２に示すハイブリッド駆動装置Ｈのシステム構成を示す模式図では、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示し、破線は電力の伝達経路を示し、白抜きの矢印は油圧の伝達経路を示している。
【００５０】
図１に示すように、このハイブリッド駆動装置Ｈは、エンジンＥに駆動連結される入力軸Ｉと、車輪Ｗ（図２参照）に駆動連結される出力軸Ｏと、第一回転電機ＭＧ１と、第二回転電機ＭＧ２と、差動歯車装置Ｇと、を備えている。本実施形態においては、差動歯車装置Ｇは、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とを備えている。第二回転電機ＭＧ２は、差動歯車装置Ｇを介さずに出力軸Ｏに駆動連結されている。また、本実施形態においては、第一差動歯車装置Ｇ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２と第三遊星歯車機構ＰＧ３とを組み合わせて構成されており、第二差動歯車装置Ｇ２は第一遊星歯車機構ＰＧ１により構成されている。これらのハイブリッド駆動装置Ｈの各構成は、車両に固定される非回転部材としてのケースＤｃ内に収納されている。そして、このハイブリッド駆動装置Ｈは、トルク分配機構として動作する差動歯車装置における第一回転電機ＭＧ１からのトルクが伝達される回転要素を異ならせることで、入力軸Ｉから伝達される入力トルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比が互いに異なる第一無段変速モードと第二無段変速モードとの２つのモードが実行可能に備えている。なお、本実施形態においては、入力軸Ｉが本発明における「入力部材」に相当し、出力軸Ｏが本発明における「出力部材」に相当する。以下、このハイブリッド駆動装置Ｈの各部の構成について詳細に説明する。
【００５１】
１−１．ハイブリッド駆動装置の機械的構成
まず、ハイブリッド駆動装置Ｈの各部の機械的構成について説明する。図１に示すように、入力軸Ｉは、エンジンＥに駆動連結される。ここで、エンジンＥは、燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本例では、入力軸Ｉは、エンジンＥのクランクシャフト等の出力回転軸と一体回転するように駆動連結されている。なお、入力軸Ｉが、エンジンＥの出力回転軸に対して、ダンパ、クラッチ、トルクコンバータ等の他の部材を介して駆動連結された構成としても好適である。本実施形態においては、入力軸ＩはエンジンＥの出力回転軸と一体的に回転するため、入力軸Ｉの回転はエンジンＥの回転と同じであり、エンジンＥのトルクが入力軸Ｉのトルクとなる。
【００５２】
出力軸Ｏは、図２に示すように、出力用差動歯車装置ＤＦを介して車輪Ｗ（駆動輪）に駆動連結されている。本実施形態においては、出力軸Ｏは、入力軸Ｉと同軸上に配置されている。更には、このハイブリッド駆動装置Ｈは、エンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、第一差動歯車装置Ｇ１、及び第二差動歯車装置Ｇ２が、入力軸Ｉと同軸上に配置されており、全体が同軸配置された一軸構成とされている。
【００５３】
図１に示すように、第一回転電機ＭＧ１は、ケースＤｃに固定されたステータＳｔ１と、このステータＳｔ１の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ１と、を有している。第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１は、第二差動歯車装置Ｇ２を構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１と一体回転するように駆動連結されている。また、第二回転電機ＭＧ２は、ケースＤｃに固定されたステータＳｔ２と、このステータＳｔ２の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ２と、を有している。第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されているとともに、第一差動歯車装置Ｇ１を構成する第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３と一体回転するように駆動連結されている。
【００５４】
図２に示すように、第一回転電機ＭＧ１は第一インバータ２２を介して、第二回転電機ＭＧ２は第二インバータ２３を介して、それぞれバッテリ２１に電気的に接続されている。そして、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能を果すことが可能とされている。後述するように、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、それぞれ回転方向とトルクの向きとの関係に応じてモータ又はジェネレータとして機能する。そして、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、ジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリ２１に供給して充電し、或いは当該電力をモータとして機能する他方の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２に供給して力行させる。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、モータとして機能する場合には、バッテリ２１に充電され、或いはジェネレータとして機能する他方の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２により発電された電力の供給を受けて力行する。そして、第一回転電機ＭＧ１の動作制御は、主制御ユニット３１からの制御指令に従って第一回転電機制御ユニット３３及び第一インバータ２２を介して行われ、第二回転電機ＭＧ２の動作制御は、主制御ユニット３１からの制御指令に従って第二回転電機制御ユニット３４及び第二インバータ２３を介して行われる。なお、バッテリ２１は、蓄電装置の一例であり、キャパシタなどの他の蓄電装置を用い、或いは複数種類の蓄電装置を併用することも可能である。
【００５５】
本実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Ｈは、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２の２つの差動歯車装置を備えている。第一差動歯車装置Ｇ１は第二遊星歯車機構ＰＧ２と第三遊星歯車機構ＰＧ３とを組み合わせて構成され、４つの回転要素を備えている。そして、第一差動歯車装置Ｇ１は、第一無段変速モードでは、第二差動歯車装置Ｇ２と一体的に動作するとともに、入力軸Ｉから伝達される入力トルクＴＥを第一回転電機ＭＧ１と出力軸Ｏとに分配し、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１を反力として入力トルクＴＥに対して所定のトルク変換比で減衰したトルクを出力回転要素Ｅｏ（出力軸Ｏ）に伝達するトルク分配機構として機能する。また、第一差動歯車装置Ｇ１は、第二無段変速モードでは、単独で、第二差動歯車装置Ｇ２により増幅された後の第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１を反力として、入力トルクＴＥに対して所定のトルク変換比で減衰したトルクを出力軸Ｏに伝達するトルク分配機構として機能する。また、第二差動歯車装置Ｇ２は第一遊星歯車機構ＰＧ１により構成され、３つの回転要素を備えている。そして、第二差動歯車装置Ｇ２は、第一無段変速モードでは、上記のように第一差動歯車装置Ｇ１と一体的に動作し、トルク分配機構の一部として機能する。また、第二差動歯車装置Ｇ２は、第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１の反力トルク（ＭＧ１トルクＴ１）を増幅して中間トルクＴＭを生成し、当該中間トルクＴＭをトルク分配機構として機能する第一差動歯車装置Ｇ１に伝達するトルク増幅機構として機能する。なお、本実施形態においては、第二回転電機ＭＧ２は、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２の双方を介することなく出力軸Ｏに駆動連結されている。なお、第二回転電機ＭＧ２が増速機や減速機等の変速機を介して出力軸Ｏに駆動連結されている構成としても好適である。以下、各差動歯車装置Ｇ１、Ｇ２を構成する各遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３のそれぞれの構成について図１に基づいて詳細に説明する。
【００５６】
第一差動歯車装置Ｇ１を構成する第二遊星歯車機構ＰＧ２は、３つの回転要素を備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、複数のピニオンギヤを支持する第二キャリヤｃａ２と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第二サンギヤｓ２及び第二リングギヤｒ２とを回転要素として有している。第二サンギヤｓ２は、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されているとともに、第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三リングギヤｒ３と一体回転するように駆動連結されている。第二キャリヤｃａ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一リングギヤｒ１と一体回転するように駆動連結されているとともに、第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三キャリヤｃａ３と一体回転するように駆動連結されている。第二リングギヤｒ２は、クラッチＣを介して第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一キャリヤｃａ１と選択的に駆動連結される。
【００５７】
第一差動歯車装置Ｇ１を構成する第三遊星歯車機構ＰＧ３は、３つの回転要素を備えたダブルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、複数対のピニオンギヤを支持する第三キャリヤｃａ３と、一対のピニオンギヤの一方に噛み合う第三サンギヤｓ３と、一対のピニオンギヤの他方に噛み合う第三リングギヤｒ３とを回転要素として有している。第三サンギヤｓ３は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されているとともに、第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２と一体回転するように駆動連結されている。第三リングギヤｒ３は、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されているとともに、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二サンギヤｓ２と一体回転するように駆動連結されている。第三キャリヤｃａ３は、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二キャリヤｃａ２と一体回転するように駆動連結されているとともに、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一リングギヤｒ１と一体回転するように駆動連結されている。
【００５８】
第一差動歯車装置Ｇ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２及び第三遊星歯車機構ＰＧ３がそれぞれの有する３つの回転要素のうち、２つずつを互いに一体回転するように接続することにより、全体として４つの回転要素を備えて一体的に動作するように構成されている。これら４つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４とする。本実施形態においては、第三サンギヤｓ３が第一回転要素ｅ１に相当し、互いに一体回転する第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３が第二回転要素ｅ２に相当し、互いに一体回転する第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３が第三回転要素ｅ３に相当し、第二リングギヤｒ２が第四回転要素ｅ４に相当する。また、第二回転要素ｅ２としての第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３が入力軸Ｉに駆動連結された入力回転要素Ｅｉとなっている。そして、第一回転要素ｅ１としての第三サンギヤｓ３が出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２に駆動連結された出力回転要素Ｅｏとなっている。
【００５９】
第二差動歯車装置Ｇ２としての第一遊星歯車機構ＰＧ１は、３つの回転要素を備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、複数のピニオンギヤを支持する第一キャリヤｃａ１と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第一サンギヤｓ１及び第一リングギヤｒ１とを回転要素として有している。第一サンギヤｓ１は、第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と一体回転するように駆動連結されている。第一キャリヤｃａ１は、クラッチＣを介して第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二リングギヤｒ２と選択的に駆動連結されるとともに、ブレーキＢにより非回転部材としてのケースＤｃに選択的に固定される。第一リングギヤｒ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二キャリヤｃａ２と一体回転するように駆動連結されているとともに、第三遊星歯車機構ＰＧ１の第三キャリヤｃａ３と一体回転するように駆動連結されている。これらの第一遊星歯車機構ＰＧ１の３つの回転要素は、回転速度の順に、第一リングギヤｒ１、第一キャリヤｃａ１、第一サンギヤｓ１となっている。従って、本実施形態においては、第一リングギヤｒ１、第一キャリヤｃａ１、第一サンギヤｓ１が、それぞれ第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３となっている。なお、詳細は後述するが、ブレーキＢによる第一キャリヤｃａ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２）の固定状態で、第一サンギヤｓ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３）の回転速度が減速されて第一リングギヤｒ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１）に伝達されるように、第二差動歯車装置Ｇ２が構成されている。すなわち、本実施形態においては、第二差動歯車装置Ｇ２は、第二無段変速モードで、第一回転電機ＭＧ１の回転速度の向きを反転するとともに、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を減速して第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１を増幅するための差動歯車装置として機能する。
【００６０】
以上のように、本実施形態では、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１に出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２が駆動連結され、第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２に入力軸Ｉが駆動連結され、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３が第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１に駆動連結され、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４が第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２にクラッチＣを介して選択的に駆動連結される構成となっている。また、第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２はブレーキＢにより非回転部材としてのケースＤｃに選択的に固定され、第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３に第一回転電機ＭＧ１が駆動連結されている。
【００６１】
また、上記のとおり、このハイブリッド駆動装置Ｈは、係合要素として、クラッチＣ及びブレーキＢを備えている。これらの係合要素としては、いずれも油圧により動作する多板式クラッチや多板式ブレーキ等の摩擦係合要素を用いることができる。図２に示すように、これらの係合要素Ｃ、Ｂへは、主制御ユニット３１からの制御指令により動作する油圧制御装置３５から油圧が供給され、当該油圧により各係合要素Ｃ、Ｂの係合又は解放が制御される。この油圧制御装置３５へは、図示しないオイルポンプにより発生した油圧が供給される。
【００６２】
１−２．ハイブリッド駆動装置の制御システムの構成
図２に示すように、ハイブリッド駆動装置Ｈは、装置の各部を制御するための主制御ユニット３１を備えている。主制御ユニット３１は、エンジン制御ユニット３２、第一回転電機制御ユニット３３、第二回転電機制御ユニット３４、及び油圧制御装置３５との間で、相互に情報伝達が可能な状態で接続されている。エンジン制御ユニット３２は、エンジンＥの各部を制御することにより、エンジンＥが所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。第一回転電機制御ユニット３３は、第一インバータ２２を制御することにより、第一回転電機ＭＧ１が所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。第二回転電機制御ユニット３４は、第二インバータ２３を制御することにより、第二回転電機ＭＧ２が所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。油圧制御装置３５は、図示しないオイルポンプから供給される油圧を調整し、各係合要素Ｃ、Ｂに分配供給することにより、各係合要素の係合又は解放を制御する。このような各係合要素の係合又は解放は、主制御ユニット３１からの制御指令に基づいて行われる。
【００６３】
また、主制御ユニット３１は、ハイブリッド駆動装置Ｈを搭載する車両の各部の情報を取得するために、車両の各部に設けられたセンサ等からの情報を取得可能に構成されている。図示の例では、主制御ユニット３１は、バッテリ状態検出センサＳｅ１、車速センサＳｅ２、アクセル操作検出センサＳｅ３、及びブレーキ操作検出センサＳｅ４からの情報を取得可能に構成されている。バッテリ状態検出センサＳｅ１は、バッテリ２１の充電量等の状態を検出するためのセンサであり、例えば電圧センサや電流センサ等により構成される。車速センサＳｅ２は、車速を検出するために出力軸Ｏの回転速度を検出するためのセンサである。アクセル操作検出センサＳｅ３は、アクセルペダル２４の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサＳｅ４は、図示しないホイールブレーキに連動するブレーキペダル２５の操作量を検出するためのセンサである。
【００６４】
主制御ユニット３１は、各センサＳｅ１〜Ｓｅ４で取得される情報を用いて、後述する複数の動作モードの選択を行う。そして、主制御ユニット３１は、油圧制御装置３５を介して、クラッチＣ及びブレーキＢの係合状態を制御することにより、動作モードの切り替えを行う。また、主制御ユニット３１は、エンジン制御ユニット３２、第一回転電機制御ユニット３３、及び第二回転電機制御ユニット３４を介して、エンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２の動作状態を協調制御することにより、選択された動作モードに応じて適切な車両の走行が行われるようにする。
【００６５】
本実施形態では、主制御ユニット３１は、各種制御を実行するための機能部として、バッテリ状態検出部４１、モード選択部４２、切替制御部４３を備えている。主制御ユニット３１が備えるこれらの各手段は、ＣＰＵ等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア（プログラム）或いはその両方により実装されて構成されている。また、主制御ユニット３１は、記憶部４４を備えており、この記憶部４４内には、車速及び要求駆動力に応じて動作モードを決定するために用いられる制御マップ４５が格納されている。
【００６６】
バッテリ状態検出部４１は、バッテリ状態検出センサＳｅ１から出力される電圧値や電流値等の情報に基づいて、バッテリ２１の充電量等のバッテリ状態を推定して検出する。ここで、バッテリ充電量は、一般にＳＯＣ（state of charge：充電状態）と呼ばれるものであり、例えば、バッテリ２１の充電容量に対する充電残量の比率として求められる。
【００６７】
モード選択部４２は、車両の各部の状態に応じて、所定の制御マップに従い適切な動作モードの選択を行う。本実施形態においては、モード選択部４２は、車速及び要求駆動力などの走行条件に応じて、後述する３つの動作モードの中から適切な動作モードを選択する。各動作モードの内容については、後で詳細に説明する。ここで、要求駆動力は、運転者が車両に対して要求する駆動力を表す値であり、アクセル操作検出センサＳｅ３及びブレーキ操作検出センサＳｅ４からの出力に基づいて、モード選択部４２が演算して取得する。車速は、車速センサＳｅ２により検出する。なお、モード選択の際に参照される走行条件としては、車速及び要求駆動力の他にも、バッテリ充電量、冷却水温度、油温等の各種条件を用いても好適である。
【００６８】
切替制御部４３は、モード選択部４２により選択された動作モードに応じて油圧制御装置３５の動作を制御することにより、クラッチＣ及びブレーキＢのそれぞれの係合又は解放を行う。これにより、切替制御部４３は、ハイブリッド駆動装置Ｈの動作モードを切り替える制御を行う。
【００６９】
１−３．切り替え可能に備えられる複数のモード
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈにより実現可能なモードについて説明する。図３は、各モードでの各係合要素Ｃ、Ｂの作動状態を示す作動表である。この図において、「○」は各係合要素が係合状態にあることを示しており、「無印」は、各係合要素が解放（係合解除）状態にあることを示している。図３に示すように、このハイブリッド駆動装置Ｈは、第一無段変速モード、固定変速比モード、及び第二無段変速モードの３つのモードを切り替え可能に備えた構成となっている。また、本実施形態では、第一無段変速モードと第二無段変速モードとの間の切り替えが、固定変速比モードを介して行われるように構成されているとともに、第一無段変速モード、固定変速比モード、及び第二無段変速モードの間で同期切替が可能に構成されている。なお、第一無段変速モードと第二無段変速モードとの間の切り替えが、固定変速比モードを介さずに行われるように構成しても良い。
【００７０】
図４〜図８は、各モードでの第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２の動作状態を表す速度線図である。これらの速度線図において、縦軸は、各回転要素の回転速度に対応している。すなわち、縦軸に対応して記載している「０」は回転速度がゼロであることを示しており、上側が正回転（回転速度が正）、下側が負回転（回転速度が負）である。また、並列配置された複数本の縦線のそれぞれが、第一差動歯車装置Ｇ１を構成する第二遊星歯車機構ＰＧ２及び第三遊星歯車機構ＰＧ３、並びに第二差動歯車装置Ｇ２を構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１の各回転要素に対応している。そして、これらの図において、実線で示される直線が第二遊星歯車機構ＰＧ２の動作状態を示し、一点鎖線で示される直線が第三遊星歯車機構ＰＧ３の動作状態を示す。すなわち、実線で示される直線と一点鎖線で示される直線とにより第一差動歯車装置Ｇ１の動作状態が示されている。また、破線で示される直線が第一遊星歯車機構ＰＧ１の動作状態を示す。すなわち、破線で示される直線により第二差動歯車装置Ｇ２の動作状態が示されている。これらの速度線図上において、「○」は第一回転電機ＭＧ１の回転速度、「△」は入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度、「☆」は出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度、「×」はブレーキＢによるケースＤｃへの固定状態をそれぞれ示している。なお、各縦線の上側に記載されている四角形で囲まれた「Ｅｍ」、「Ｅｉ」、「Ｅｏ」は、それぞれ、各モードにおける反力伝達要素Ｅｍ、入力回転要素Ｅｉ、出力回転要素Ｅｏを示している。
【００７１】
図４〜図８において、各回転要素の回転速度を示す点に隣接配置された矢印は、各動作モードでの通常の走行時に各回転要素に作用するトルクの向きを示しており、上向き矢印が正方向のトルクを表し、下向き矢印が負方向のトルクを表している。そして、「ＴＥ」はエンジンＥから入力軸Ｉを介して入力回転要素Ｅｉとしての第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３に伝達される入力トルクＴＥ、「Ｔ１」は第一回転電機ＭＧ１から第一サンギヤｓ１に伝達されるＭＧ１トルクＴ１、「Ｔ２」は第二回転電機ＭＧ２から出力軸Ｏに伝達されるＭＧ２トルクＴ２、「ＴＯ」は車輪Ｗ側から出力軸Ｏに伝達される走行抵抗ＴＯを示している。また、「ＴＭ」は、第二無段変速モードにおいて、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１により第二差動歯車装置Ｇ２を介して反力伝達要素Ｅｍに作用する中間トルクＴＭを示している。後述するように、この中間トルクＴＭは、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１に対して増幅されたものとなっている。
【００７２】
第一無段変速モード及び第二無段変速モードは、いずれも、第一回転電機ＭＧ１のトルクを反力として入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（入力トルクＴＥ）を出力軸Ｏに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度を変化させることにより入力軸Ｉの回転速度を無段階に変速して出力軸Ｏに伝達する電気的無段変速モードである。これらの電気的無段変速モードでは、入力トルクＴＥは、差動歯車装置Ｇを介して出力軸Ｏと反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１とに分配される。そして、第一無段変速モードと第二無段変速モードとは、電気的無段変速モードを実現するためのトルク分配機構の構成が異なる。具体的には、トルク分配機構として動作する差動歯車装置における第一回転電機ＭＧ１の反力トルクが伝達される回転要素（以下単に「反力伝達要素Ｅｍ」という。）が異なる。
【００７３】
図４及び図５に示すように、第一無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２がそれぞれ有する回転要素のうち、２つずつを互いに一体回転するように駆動連結することにより、差動歯車装置Ｇが全体として５つの回転要素を備えて一体的にトルク分配機構として動作する。具体的には、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３と第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１とが駆動連結されるとともに、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４と第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２とが駆動連結される。そして、入力軸Ｉは第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２に駆動連結され、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２が第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１に駆動連結され、第一回転電機ＭＧ１が第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３に駆動連結されている。よって、このモードでは、第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）が反力伝達要素Ｅｍとなっている。
【００７４】
一方、図７及び図８に示すように、第二無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とは、それぞれの一つの回転要素同士のみが一体回転するように駆動連結され、互いに独立に動作する。具体的には、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３と第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１とが駆動連結されるのみで、その他の回転要素同士は駆動連結されない。この状態では、第一差動歯車装置Ｇ１はトルク分配機構として動作し、第二差動歯車装置Ｇ２はトルク増幅機構として動作する。そして、入力軸Ｉが第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２に駆動連結され、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２が第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１に駆動連結されている点では上記の第一無段変速モードと同様であるが、第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は第二差動歯車装置Ｇ２を介して第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３に駆動連結されている。よって、このモードでは、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３）が反力伝達要素Ｅｍとなっている。
【００７５】
上記のように、第一無段変速モードと第二無段変速モードとでは、トルク分配機構を構成する差動歯車装置における反力伝達要素Ｅｍが異なるため、入力軸Ｉのトルクが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比が互いに異なる。ここで、トルク変換比とは、入力軸Ｉのトルクを分母とし、入力軸Ｉのトルクのうちで出力軸Ｏに伝達されるトルク（以下単に「出力軸Ｏのトルク」という。）を分子とするトルクの比である（トルク変換比＝〔出力軸Ｏのトルク〕／〔入力軸Ｉのトルク〕）。詳細は後述するが、具体的には、第二無段変速モードが、第一無段変速モードに対してトルク変換比がトルク減衰側の値に設定されている。
【００７６】
固定変速比モードは、図６に示すように、入力軸Ｉの回転速度を一定の変速比で変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達可能なモードである。この固定変速比モードでは、入力軸Ｉの回転速度に比例して、出力軸Ｏ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度が定まる。そして、第一無段変速モード、第二無段変速モード、及び固定変速比モードのいずれのモードにおいても、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されており、出力軸ＯにＭＧ２トルクＴ２を常時伝達可能に構成されている。この第二回転電機ＭＧ２は、基本的には、第一差動歯車装置Ｇ１側から出力軸Ｏへ伝達されるトルクを補助する補助回転電機として機能する。また、車両の減速時には第二回転電機ＭＧ２は回生制動を行うが、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されているので、当該回生制動も効率的に行うことができる。
【００７７】
図４〜図８において、各回転要素に対応する縦線の間隔は、第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３のそれぞれの歯数比に対応している。ここで、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１と第一リングギヤｒ１との歯数比（＝〔第一サンギヤｓ１の歯数〕／〔第一リングギヤｒ１の歯数〕）をλ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二サンギヤｓ２と第二リングギヤｒ２との歯数比（＝〔第二サンギヤｓ２の歯数〕／〔第二リングギヤｒ２の歯数〕）をλ２、第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３と第三リングギヤｒ３との歯数比（＝〔第三サンギヤｓ３の歯数〕／〔第三リングギヤｒ３の歯数〕）をλ３とする。なお、これらの歯数比λ１、λ２、λ３は、エンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の特性や車両重量等を考慮して適宜設定される。
【００７８】
ところで、上記のとおり、第一無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２が一体的に動作し、全体として５つの回転要素を備えたトルク分配機構として機能する。また、第二無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とが別々に動作するように構成される。この状態では、上記の通り、第一差動歯車装置Ｇ１はトルク分配機構として機能し、第二差動歯車装置Ｇ２はトルク増幅機構として機能する。そこで、図４〜図８の下部には、これらの機能を実現するための差動歯車装置Ｇの歯数比として、第一無段変速モード用歯数比λｓ、第二無段変速モード用歯数比λｔ、並びにトルク増幅用歯数比λｕを示している。なお、これらの歯数比λｓ、λｔ、λｕは、後述するように上記の歯数比λ１、λ２、λ３に応じて定まる。
【００７９】
第一無段変速モード用歯数比λｓは、第一無段変速モードを実現した状態で、トルク分配機構として機能する差動歯車装置Ｇにおいて入力トルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比（以下単に「第一トルク変換比Ｒｔ１」という。）を決定する歯数比である。この第一トルク変換比Ｒｔ１は、速度線図上における、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１（第三サンギヤｓ３）と第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３）との間の距離、及び第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３）と第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）との間の距離に応じて定まる。本例では、第一無段変速モード用歯数比λｓは、第一遊星歯車機構ＰＧ１の歯数比λ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２の歯数比λ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比λ３を用いて、以下の式（１）で表される。
λｓ＝｛λ１・（１−λ３）｝／｛λ３・（λ１＋λ２＋λ１・λ２）｝
・・・（１）
【００８０】
第二無段変速モード用歯数比λｔは、第二無段変速モードを実現した状態で、トルク分配機構として機能する第一差動歯車装置Ｇ１において入力トルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比（以下単に「第二トルク変換比Ｒｔ２」という。）を決定する歯数比である。この第二トルク変換比Ｒｔ２は、速度線図上における、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１（第三サンギヤｓ３）と第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３）との間の距離、及び第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３）と第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３）との間の距離に応じて定まる。本例では、第二無段変速モード用歯数比λｔは、第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比λ３を用いて、以下の式（２）で表される。
λｔ＝（１−λ３）／λ３・・・（２）
【００８１】
トルク増幅用歯数比λｕは、第二無段変速モードを実現した状態で、トルク増幅機構として機能する第二差動歯車装置Ｇ２において第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１が増幅される際の増幅率Ａを決定する歯数比である。この増幅率Ａは、速度線図上における、第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１（第一リングギヤｒ１）と第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）との間の距離、及び第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）と第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）との間の距離に応じて定まる。本例では、トルク増幅用歯数比λｕは、第一遊星歯車機構ＰＧ１の歯数比λ１と等しい値となる。そして、増幅率Ａは、トルク増幅用歯数比λｕの逆数として表される。
【００８２】
これらの歯数比は、上述した３つのモードを適切に実現できるように、各モードを実現した状態で所定のトルク変換比を実現するように設定される。本実施形態では、一例として、第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比λ１、λ２、λ３は、λ１＝０．５、λ２＝０．６７、λ３＝０．５に設定されている。このとき、第一無段変速モード用歯数比λｓ、第二無段変速モード用歯数比λｔ、及びトルク増幅用歯数比λｕは、λｓ＝０．３３、λｔ＝１．０、λｕ＝０．５となる。
【００８３】
ここで、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とを一体的に動作させ、第一無段変速モードを実現した状態における、入力トルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比である第一トルク変換比Ｒｔ１は、トルク分配機構として機能する差動歯車装置Ｇにおいて、反力伝達要素Ｅｍである第一サンギヤｓ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３）を支点とし、入力回転要素Ｅｉとしての第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２）に伝達された入力トルクＴＥが、出力軸Ｏと一体回転する出力回転要素Ｅｏとしての第三サンギヤｓ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１）に伝達される際のトルク変換比である。図４及び図５に示す速度線図から明らかなように、このとき入力トルクＴＥは、１／（１＋λｓ）倍されて出力回転要素Ｅｏとしての第三サンギヤｓ３に伝達される。従って、第一トルク変換比Ｒｔ１は、
Ｒｔ１＝１／（１＋λｓ）・・・（３）
となる。
【００８４】
また、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とを別々に動作させ、第二無段変速モードを実現した状態における、入力トルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比である第二トルク変換比Ｒｔ２は、トルク分配機構として機能する第一差動歯車装置Ｇ１において、反力伝達要素Ｅｍである第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３）を支点とし、入力回転要素Ｅｉとしての第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２）に伝達された入力トルクＴＥが、出力軸Ｏと一体回転する出力回転要素Ｅｏとしての第三サンギヤｓ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１）に伝達される際のトルク変換比である。図７及び図８に示す速度線図から明らかなように、このとき入力トルクＴＥは、１／（１＋λｔ）倍されて出力回転要素Ｅｏとしての第三サンギヤｓ３に伝達される。従って、第二トルク変換比Ｒｔ２は、
Ｒｔ２＝１／（１＋λｔ）・・・（４）
となる。
以下、各モードでのハイブリッド駆動装置Ｈの動作状態について詳細に説明する。
【００８５】
１−４．第一無段変速モード
第一無段変速モードは、第一回転電機ＭＧ１のトルクを反力として入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度を変化させることにより入力軸Ｉの回転速度を無段階に変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達するモードである。図３に示すように、第一無段変速モードは、クラッチＣを係合状態とすると共にブレーキＢを解放状態とすることにより実現される。この第一無段変速モードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二リングギヤｒ２）と第二差動歯車装置の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２が一体的に動作する状態となり、図４及び図５に示すように、速度線図上の全ての第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３を表す線が同一直線状となる。そして、この第一無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は全域において負方向のＭＧ１トルクＴ１を反力トルクとして出力する。一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏへ伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この第一無段変速モードでは、後述する第二無段変速モードよりも大きいトルク変換比（第一トルク変換比Ｒｔ１）で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【００８６】
第一無段変速モードでは、図４及び図５に示すように、速度線図上で第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３のそれぞれを表す線が同一直線状となり、差動歯車装置Ｇを構成する全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３が一体的にトルク分配機構として動作する状態となる。従って、差動歯車装置Ｇは、全部で５つの回転要素を有する状態となる。但し、第一無段変速モードでは、差動歯車装置Ｇの５つの回転要素のうち、実質的に、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１、第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２、及び第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３の３つの回転要素のみを用いて当該モードを実現している。そして、これら３つの回転要素のうち、回転速度の順で中間となる第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２）が入力軸Ｉに駆動連結された入力回転要素Ｅｉとなっている。更に、この入力回転要素Ｅｉに対して、回転速度の順で一方側となる第三サンギヤｓ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１）が出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２に駆動連結された出力回転要素Ｅｏとなり、回転速度の順で他方側となる第一サンギヤｓ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３）が第一回転電機ＭＧ１に駆動連結された反力伝達要素Ｅｍとなっている。なお、第一無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１と反力伝達要素Ｅｍである第一サンギヤｓ１とは一体回転するように駆動連結されているため、第一回転電機ＭＧ１の回転速度及びトルクはそのまま反力伝達要素Ｅｍに伝達される。そして、この際、エンジンＥは、効率が高く排ガスの少ない状態に（一般に最適燃費特性に沿うように）維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクを出力し、このエンジントルクが入力軸Ｉを介して入力トルクＴＥとして入力回転要素Ｅｉに伝達される。また、第一回転電機ＭＧ１は、第一無段変速モードの全域で負方向のＭＧ１トルクＴ１を発生させ、入力トルクＴＥの反力受けとして機能する。これにより、差動歯車装置Ｇは、入力トルクＴＥを出力回転要素Ｅｏと第一回転電機ＭＧ１とに分配し、ＭＧ１トルクＴ１を反力として入力トルクＴＥに対して減衰したトルクを出力回転要素Ｅｏに伝達する。
【００８７】
第一無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は、負方向のＭＧ１トルクＴ１を常に出力する。そして、図４に示すように、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態（車両の発進時）を含む低速走行時には、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正となっている。その後、出力軸Ｏの回転速度（車速）が次第に上昇するに従って、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は下降する。そして、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点を通過した後、図５に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負となる。第一回転電機ＭＧ１は、回転速度が正の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が負の状態ではモータとして機能して力行する。なお、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点は、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の仕事が電力に変換されない、すなわち電気変換が行われない点となっている。よって、本実施形態では、この点を便宜上「無電気変換点」という。
【００８８】
一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されており、基本的に正方向のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力することにより、出力軸Ｏに伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じて負方向のＭＧ２トルクＴ２を出力する場合もある。また、第二回転電機ＭＧ２が出力軸Ｏに一体回転するように駆動連結されているため、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。
【００８９】
第一無段変速モードでは、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は常に正となる。そして、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じた向きのトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力する。すなわち、図４に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正であって第一回転電機ＭＧ１が発電しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。一方、図５に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負であって第一回転電機ＭＧ１が力行しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。また、図示は省略するが、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第二回転電機ＭＧ２が出力するＭＧ２トルクＴ２をゼロとする。これにより、第一無段変速モードにおけるハイブリッド制御装置Ｈの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ２１の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって第一無段変速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Ｏの回転速度が次第に上昇する際には、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は正からゼロを経て負に変化する。そして、第二回転電機ＭＧ２は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。
【００９０】
上記のとおり、第一無段変速モードにおいて、第一差動歯車装置Ｇ１は、入力トルクＴＥを１／（１＋λｓ）倍（＝第一トルク変換比Ｒｔ１）に減衰して出力回転要素Ｅｏに伝達する。そして、本実施形態ではλｓ＝０．３３であるため、入力軸Ｉの入力トルクＴＥは、約０．７５倍されて出力軸Ｏに伝達される。また、出力軸Ｏには、第二回転電機ＭＧ２が出力するＭＧ２トルクＴ２も伝達される。
【００９１】
また、反力受けとして機能する第一回転電機ＭＧ１が出力するＭＧ１トルクＴ１の入力トルクＴＥに対する比（＝〔ＭＧ１トルクＴ１〕／〔入力トルクＴＥ〕）を反力トルク比とすると、第一無段変速モードにおける反力トルク比（以下、単に「第一反力トルク比Ｒｒ１」という。）は、第一トルク変換比Ｒｔ１と同様、第一無段変速モード用歯数比λｓにより次式のように表される。すなわち、第一反力トルク比Ｒｒ１は、
Ｒｒ１＝λｓ／（１＋λｓ）・・・（５）
となる。本実施形態ではλｓ＝０．３３であるため、第一反力トルク比Ｒｒ１は「０．２５」となる。
【００９２】
以上に説明したように、第一無段変速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）から入力回転要素Ｅｉに伝達される入力トルクＴＥを第一トルク変換比Ｒｔ１で減衰させて出力軸Ｏに伝達するモードである。そして、第一トルク変換比Ｒｔ１は、後述する第二無段変速モードにおけるトルク変換比（第二トルク変換比Ｒｔ２）より大きな値となっている。よって、第一無段変速モードは、車速が最も低い領域で使用される低速用のモードとして適している。本実施形態では、第一無段変速モードは、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態（車両の発進時）から、ブレーキＢにより非回転部材としてのケースＤｃに選択的に固定されるように構成されている第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）の回転速度がゼロの状態となるまでの間で使用される。具体的には、第一無段変速モードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態から、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を低下させることにより、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度を次第に上昇させて車両を発進させる。そして、出力軸Ｏの回転速度が上昇し、第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）の回転速度がゼロに一致した際にブレーキＢを係合すれば、第一無段変速モードから固定変速比モードに切り替えられる。また、ブレーキＢの係合と同時にクラッチＣの解放を行えば、第一無段変速モードから第二無段変速モードに切り替えられる。これらのモード切り替えは、この際に係合するブレーキＢの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。すなわち、本実施形態では、第一回転電機ＭＧ１は、第一無段変速モードで、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態から上昇するのに伴い回転速度が正の状態からゼロの状態を経て負の状態になり、第一無段変速モードと第二無段変速モードとの同期切替点が、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負となる動作状態に設定されている。なお、第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）の回転速度がゼロと一致しない状態でブレーキＢを係合してモード切り替えを行うことも可能である。
【００９３】
１−５．固定変速比モード
固定変速比モードは、入力軸Ｉの回転速度を一定の変速比で変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達可能なモードである。図３に示すように、固定変速比モードは、ブレーキＢ及びクラッチＣの双方を係合状態とすることにより実現される。この固定変速比モードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二リングギヤｒ２）と第二差動歯車装置の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２が一体的に動作する状態となり、図６に示すように、速度線図上の全ての第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３を表す線が同一直線状となる。そして、ブレーキＢが係合状態とされることにより、第一キャリヤｃａ１及び第二リングギヤｒ２がケースＤｃに固定される。これにより、固定変速比モードでは、入力軸Ｉの回転速度に比例して、出力軸Ｏ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度が定まる状態となる。従って、固定変速比モードでは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方又は双方を動作させずに、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達して走行することが可能となる。なお、ここでは、入力軸Ｉの回転速度は増速して出力軸Ｏに伝達される。また、このモードにおけるトルク変換比は、第一トルク変換比Ｒｔ１と第二トルク変換比Ｒｔ２の間の値となる。
【００９４】
この際、エンジンＥは、車速及び要求駆動力に応じて、適切な回転速度及びトルク（入力トルクＴＥ）を出力するように制御される。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、基本的には、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度に応じて定まる回転速度で回転しつつ、トルクを出力しない状態に制御される。すなわち、この固定変速比モードでは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、基本的には、モータ及びジェネレータのいずれとしても機能せず、力行も発電も行わない。但し、要求駆動力に対して、エンジンＥのトルクが不足する場合などには、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方又は双方をモータとして力行させることも可能である。また、バッテリ２１の充電量が不足した場合などには、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方又は双方をジェネレータとして発電させることも可能である。或いは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方をジェネレータとして発電させ、当該発電により得た電力を用いて他方をモータとして力行させることも可能である。
【００９５】
以上に説明したように、固定変速比モードは、差動歯車装置Ｇを構成する全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３が一体的に動作することにより、入力軸Ｉの回転速度に比例して、出力軸Ｏ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度が定まる状態になるとともに、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度が増速されて出力軸Ｏに伝達されるモードである。このため、固定変速比モードでは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２を動作させずに入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達して走行することができる。従って、出力軸Ｏに作用する車輪Ｗからの負荷が大きい場合に、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の発熱が大きくなることを抑制できるので、登坂時や牽引時等に適したモードとなっている。また、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の仕事を回転電機によって電力に変換すること（電気変換）による損失を抑制することができるので、要求駆動力の変化が少ない一定車速での巡航時等にも適したモードとなっている。また、この固定変速比モードは、クラッチＣが係合状態とされて実現される第一無段変速モードから更にブレーキＢを係合状態とすることにより、或いはブレーキＢが係合状態とされて実現される第二無段変速モードから更にクラッチＣを係合することにより実現される。従って、この固定変速比モードは、第一無段変速モードから第二無段変速モードへの切り替え、又は第二無段変速モードから第一無段変速モードへの切り替えに際しての同期切り替えの際に一時的に実行される中間のモードとしても用いられる。
【００９６】
１−６．第二無段変速モード
第二無段変速モードは、第一回転電機ＭＧ１のトルクを反力として入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度を変化させることにより入力軸Ｉの回転速度を無段階に変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達するモードである。図３に示すように、第二無段変速モードは、ブレーキＢを係合状態とすると共にクラッチＣを解放状態とすることにより実現される。この第二無段変速モードでは、ブレーキＢが係合状態とされることにより第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）がケースＤｃに固定される。一方、クラッチＣは解放状態とされるため、上記の第一無段変速モードや固定変速比モードとは異なり、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とは別々に動作する状態となる。よって、図７及び図８に示すように、速度線図上の第一差動歯車装置Ｇ１（第二遊星歯車機構ＰＧ２及び第三遊星歯車機構ＰＧ３）を表す線と、第二差動歯車装置Ｇ２（第一遊星歯車機構ＰＧ１）を表す線とは基本的に同一直線状とはならない。そして、この第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は全域において正方向のＭＧ１トルクＴ１を反力トルクとして出力する。一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏへ伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この第二無段変速モードでは、第一無段変速モードよりも小さいトルク変換比（第二トルク変換比Ｒｔ２）で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【００９７】
第二無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１は、図７及び図８に直線Ｇ１として示すように、第二遊星歯車機構ＰＧ２と第三遊星歯車機構ＰＧ３とが一体的にトルク分配機構として動作する状態となる。そして、回転速度の順で中間となる第二サンギヤｓ２及び第三リングギヤｒ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２）が入力軸Ｉに駆動連結された入力回転要素Ｅｉとなっている。更に、この入力回転要素Ｅｉに対して、回転速度の順で一方側となる第三サンギヤｓ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１）が出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２に駆動連結された出力回転要素Ｅｏとなり、回転速度の順で他方側となる第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３）が第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１が第二差動歯車装置Ｇ２を介して伝達される反力伝達要素Ｅｍとなっている。このように、第二無段変速モードでは、反力受けとして機能する反力伝達要素Ｅｍが、第一無段変速モードの場合と異なる回転要素となっている。言い換えれば、第二無段変速モードにおいてトルク分配機構として機能する差動歯車装置（第一差動歯車装置Ｇ１）は、少なくとも４つの回転要素（本例では４つ）を有する差動歯車装置である。一方、第一無段変速モードにおいてトルク分配機構として機能する差動歯車装置（差動歯車装置Ｇ）も、少なくとも４つ（本例では５つ）の回転要素を有する差動歯車装置である。そして、これらの第一無段変速モード及び第二無段変速モードにおける差動歯車装置（トルク分配機構として機能する差動歯車装置）を比較すると、入力回転要素Ｅｉと出力回転要素Ｅｏは同一の回転要素であるが、第一回転電機ＭＧ１からのトルクを伝達する回転要素（反力伝達要素Ｅｍ）は、互いに異なっている。
【００９８】
この際、エンジンＥは、効率が高く排ガスの少ない状態に（一般に最適燃費特性に沿うように）維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクを出力し、このエンジントルクが入力軸Ｉを介して入力トルクＴＥとして入力回転要素Ｅｉに伝達される。また、第一回転電機ＭＧ１は、第二無段変速モードの全域で正方向のＭＧ１トルクＴ１を発生させ、入力トルクＴＥの反力受けとして機能する。これにより、差動歯車装置Ｇは、入力トルクＴＥを出力回転要素Ｅｏと第一回転電機ＭＧ１とに分配し、ＭＧ１トルクＴ１を反力として入力トルクＴＥに対して減衰したトルクを出力回転要素Ｅｏに伝達する。
【００９９】
また、第二無段変速モードでは、第二差動歯車装置Ｇ２は、第一回転電機ＭＧ１のトルクの向きを反転させるとともに第一回転電機ＭＧ１のトルクを増幅して第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３）に伝達する。すなわち、第二差動歯車装置Ｇ２は、トルク増幅機構として動作する。上記のように、第一回転電機ＭＧ１は正方向のトルク（ＭＧ１トルクＴ１）を出力するため、第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３には負方向のトルクが伝達される。図７及び図８に直線ＰＧ１（Ｇ２）として示すように、第二差動歯車装置Ｇ２は、回転速度の順で中間となる第一キャリヤｃａ１がブレーキＢによりケースＤｃに固定され、一方端となる第一サンギヤｓ１に第一回転電機ＭＧ１が駆動連結されている。このため、回転速度の順で他方端となる第一リングギヤｒ１に、向きが反転されたＭＧ１トルクＴ１が伝達される。すなわち、第一リングギヤｒ１と一体回転する第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３）には、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１により生成された負方向の中間トルクＴＭが伝達されることになり、この中間トルクＴＭが入力軸Ｉのトルクに対する反力となる。本実施形態では、第二差動歯車装置Ｇ２は、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を減速するとともに第一回転電機ＭＧ１のトルクを増幅して第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３に伝達するように構成されている。具体的には、上記の増幅率Ａを用いて、ＭＧ１トルクＴ１はＡ倍に増幅されて、第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３に伝達される。上記のように、本実施形態ではλｕ＝０．５であるため、増幅率Ａは「２」となる。よって、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１は２倍に増幅され第二キャリヤｃａ２及び第三キャリヤｃａ３に伝達される。すなわち、本実施形態では、中間トルクＴＭは、ＭＧ１トルクＴ１の２倍の大きさを有する負方向のトルクとなっている。
【０１００】
第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は、正方向のＭＧ１トルクＴ１を常に出力する。そして、出力軸Ｏの回転速度が比較的低速の状態では、図７に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負となっている。その後、出力軸Ｏの回転速度（車速）が次第に上昇するに従って、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は上昇する。そして、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点を通過した後、図８に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正となる。第一回転電機ＭＧ１は、回転速度が負の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が正の状態ではモータとして機能して力行する。なお、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点は、第一無段変速モードと同様、電気変換が行われない無電気変換点である。
【０１０１】
ところで、上記のように第一無段変速モードでは、出力軸Ｏの回転速度の上昇に伴い、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は正の状態からゼロの状態を経て負の状態となる。また第二無段変速モードでは、出力軸Ｏの回転速度の上昇に伴い、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は負の状態からゼロの状態を経て正の状態となる。このように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、第一無段変速モード及び第二無段変速モードの双方において、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過するように構成されているとともに、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで、出力軸Ｏの回転速度の上昇に伴う第一回転電機ＭＧ１の回転速度の変化の方向が反転している。これにより、反力受けとして機能する第一回転電機ＭＧ１の回転速度の絶対値が大きくなることが抑制されている。よって、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の仕事を電力に変換する際の損失が少なく抑えられ、ハイブリッド駆動装置Ｈのエネルギ効率を高めることが可能となっている。
【０１０２】
一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されており、基本的に正方向のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力することにより、出力軸Ｏに伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じて負方向のＭＧ２トルクＴ２を出力する場合もある。また、第二回転電機ＭＧ２が出力軸Ｏに一体回転するように駆動連結されているため、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。
【０１０３】
第二無段変速モードでは、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は常に正となる。そして、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じた向きのトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力する。すなわち、図７に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負であって第一回転電機ＭＧ１が発電しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。一方、図８に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正であって第一回転電機ＭＧ１が力行しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。また、図示は省略するが、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第二回転電機ＭＧ２が出力するＭＧ２トルクＴ２をゼロとする。これにより、第一無段変速モードにおけるハイブリッド制御装置Ｈの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ２１の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって第二無段変速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Ｏの回転速度が次第に上昇する際には、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は負からゼロを経て正に変化する。そして、第二回転電機ＭＧ２は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。
【０１０４】
上記のとおり、第二無段変速モードにおいて、第一差動歯車装置Ｇ１は、入力トルクＴＥを１／（１＋λｔ）倍（＝第二トルク変換比Ｒｔ２）に減衰して出力回転要素Ｅｏに伝達する。本実施形態ではλｔ＝１．０であるため、入力軸Ｉの入力トルクＴＥは、約０．５倍されて出力軸Ｏに伝達される。また、出力軸Ｏには、第二回転電機ＭＧ２が出力するＭＧ２トルクＴ２も伝達される。
【０１０５】
ここで、第二無段変速モードにおける反力トルク比（以下単に「第二反力トルク比Ｒｒ２」という。）について述べる。第二差動歯車装置Ｇ２によりＭＧ１トルクＴ１が増幅されたトルクである中間トルクＴＭの入力トルクＴＥに対する比は、上記の第二無段変速モード用歯数比λｔを用いると、λｔ／（１＋λｔ）となる。また、中間トルクＴＭは、上記の増幅率Ａを用いると、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１をＡ倍したものである。なお、上記のように、増幅率Ａは、トルク増幅用歯数比λｕの逆数である。よって、第二反力トルク比Ｒｒ２は、
Ｒｒ２＝λｔ／｛Ａ・（１＋λｔ）｝＝λｔ・λｕ／（１＋λｔ）・・・（６）
となる。上記のように、本実施形態ではλｔ＝１．０、λｕ＝０．５であり、第二反力トルク比Ｒｒ２は「０．２５」となる。
【０１０６】
上記のように、本実施形態では、第一反力トルク比Ｒｒ１も「０．２５」である。つまり、本実施形態においては、第一反力トルク比Ｒｒ１と第二反力トルク比Ｒｒ２とが略同一の値となるように、第一無段変速モード用歯数比λｓ、第二無段変速モード用歯数比λｔ、及びトルク増幅用歯数比λｕが設定されている。言い換えれば、本実施形態では、第一無段変速モードにおいて第一回転電機ＭＧ１が入力トルクＴＥに対する反力トルクとして出力するＭＧ１トルクＴ１の大きさと当該入力トルクＴＥの大きさとの比と、第二無段変速モードにおいて第一回転電機ＭＧ１が入力トルクＴＥに対する反力トルクとして出力するＭＧ１トルクＴ１の大きさと当該入力トルクＴＥの大きさとの比とが互いに等しくなるように構成されている。よって、第一無段変速モードにおいて必要となる反力トルク及び第二無段変速モードにおいて必要となる反力トルクのいずれか大きい方の反力トルクに合わせて第一回転電機ＭＧ１を設定する必要がないので、第一回転電機ＭＧ１の体格の大型化が抑制されている。
【０１０７】
ところで、上記のように、第一反力トルク比Ｒｒ１は式（５）で表される。一方、第二反力トルク比Ｒｒ２は式（６）で表される。これらの式より、第一反力トルク比Ｒｒ１と第二反力トルク比Ｒｒ２とを同一にするためには、第一無段変速モード用歯数比λｓ、第二無段変速モード用歯数比λｔ、及びトルク増幅用歯数比λｕを、下記の関係式を満たすように設定すればよいことが分かる。
λｕ＝｛λｓ・（１＋λｔ）｝／｛λｔ・（１＋λｓ）｝・・・（７）
本実施形態では式（７）の関係を満たす第一無段変速モード用歯数比λｓ、第二無段変速モード用歯数比λｔ、及びトルク増幅用歯数比λｕの一例として、λｓ＝０．３３、λｔ＝１．０、λｕ＝０．５とされている。
【０１０８】
以上に説明したように、第二無段変速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）から入力回転要素Ｅｉに伝達される入力トルクＴＥを第二トルク変換比Ｒｔ２で減衰させて出力軸Ｏに伝達するモードである。そして、第二トルク変換比Ｒｔ２は、第一無段変速モードにおけるトルク変換比（第一トルク変換比Ｒｔ１）より小さな値となっている。よって、第二無段変速モードは、車速が比較的高い領域で使用される高速用のモードとして適している。本実施形態では、第二無段変速モードは、第一無段変速モードにおいて、出力軸Ｏの回転速度を次第に上昇させるように第一回転電機ＭＧ１の回転速度が下降し、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４である第二リングギヤｒ２の回転速度がゼロと一致した状態よりも出力軸Ｏの回転速度が高い状態で使用される。具体的には、第二無段変速モードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、第二リングギヤｒ２の回転速度がゼロに一致した状態から、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を上昇させることにより、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度を上昇させることで車両を加速させる。また、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度を上昇させ、或いは出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度を下降させることにより、第二リングギヤｒ２の回転速度をゼロとしてクラッチＣを係合すれば、第二無段変速モードから固定変速比モードに切り替えられる。また、クラッチＣの係合と同時にブレーキＢの解放を行えば、第二無段変速モードから第一無段変速モードに切り替えられる。これらのモード切り替えは、この際に係合するクラッチＣの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。なお、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二リングギヤｒ２）の回転速度がゼロと一致しない状態でクラッチＣを係合してモード切り替えを行うことも可能である。
【０１０９】
１−７．ハイブリッド駆動装置の理論伝達効率について
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈにおける理論伝達効率について説明する。図９は、このハイブリッド駆動装置Ｈにおける理論伝達効率（縦軸）と入出力回転速度比（横軸）との関係を示したグラフである。入出力回転速度比は、出力軸Ｏの回転速度と入力軸Ｉの回転速度との比であり、ここでは、入力軸Ｉの回転速度を出力軸Ｏの回転速度で除算した値としている。なお、図９の横軸に記載した入出力回転速度比の値は一例である。上述したように、本実施形態では、λｓ＝０．３３、λｔ＝１．０、λｕ＝０．５であり、第一トルク変換比Ｒｔ１が約「０．７５」、第二トルク変換比Ｒｔ２が約「０．５」となっている。ここで、理論伝達効率は、エンジンＥ（入力軸Ｉ）の出力（仕事率）が出力軸Ｏに伝達されるまでの伝達効率に関し、歯車等の機械的な伝動部材を介して機械的に伝達される際の伝達効率を１００％と仮定し、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２により一旦電力に変換されて伝達される際の伝達効率を９０％と仮定して計算した伝達効率としている。従って、入力トルクＴＥに対する反力受けとして機能する第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなり、電気変換が行われない無電気変換点において、理論伝達効率は１００％となる。そして、第一回転電機ＭＧ１又は第二回転電機ＭＧ２の回転速度の絶対値が大きくなり、エンジンＥ（入力軸Ｉ）の出力（仕事率）が電力に変換される割合が高くなるに従って理論伝達効率は低くなる。
【０１１０】
そして、図９に示される山形の２つの線が各モードの理論伝達効率を表しており、実線が第一無段変速モード、破線が第二無段変速モードを表している。また、この図において、各モードの理論伝達効率を表す線の内、太線部分が使用される領域であり、細線部分は他のモードに切り替えられて使用されない領域である。この図に示すように、本実施形態では、入出力回転速度比の値に応じて複数（本例では２つ）のモードの中で最も理論伝達効率が高いモードを選択して使用する。各モードが隣接する他のモードに切り替えられる切替点の入出力回転速度比は、上記のとおり、当該モード切替の際に係合する係合要素（クラッチＣ又はブレーキＢ）の両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替点に対応している。
【０１１１】
上記のとおり、このハイブリッド駆動装置Ｈでは、入力軸Ｉの回転速度に対する出力軸Ｏの回転速度の上昇（入出力回転速度比の下降）に伴って第一無段変速モードから第二無段変速モードにモードを切り替えた際に、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１の向きは負方向から正方向に切り替えられ、それによって第一回転電機ＭＧ１の回転速度の変化方向は下降から上昇に切り替わる。これにより、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、切り替え可能に備えられる第一無段変速モードと第二無段変速モードの双方について、隣接する他のモードとの切替点（同期切替点）までの間に、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過するように構成されている。これにより、図９に示すように、切り替え可能に備えられる第一無段変速モードと第二無段変速モードの双方において、車両を加速又は減速させる（入出力回転速度比を変化させる）過程において、必ず一度は理論伝達効率が１００％となる点を通過することになる。これにより、入力トルクＴＥに対する反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度の絶対値を相対的に低く抑えることが可能となるので、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の仕事を電力を変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Ｈのエネルギ効率を高めることができる。
【０１１２】
２．第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成を示すスケルトン図であり、図１と同様に、中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Ｈは、第一無段変速モード、第二無段変速モード、及び固定変速比モードの３つのモードを切り替え可能に備える点、並びに各モードにおける第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の動作に関する点で、上記第一の実施形態と同様であるが、これらの各モードを実現可能とするための装置の具体的構成が異なっている。以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈについて、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈのシステム構成は図２と同様であるのでその点についての説明は省略する。また、その他の構成についても、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
【０１１３】
２−１．ハイブリッド駆動装置の機械的構成
図１０に示すように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、差動歯車装置Ｇを構成する第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２の具体的構成が上記第一の実施形態と異なっている。以下、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２のそれぞれの構成について詳細に説明する。
【０１１４】
本実施形態においては、上記第一の実施形態と同様、ハイブリッド駆動装置Ｈは、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２の２つの差動歯車装置を備えている。第一差動歯車装置Ｇ１は第二遊星歯車機構ＰＧ２と第三遊星歯車機構ＰＧ３とを組み合わせて構成され、４つの回転要素を備えている。そして、第一差動歯車装置Ｇ１は、第一無段変速モードでは、第二差動歯車装置Ｇ２と一体的に動作するとともに、入力軸Ｉから伝達される入力トルクＴＥを第一回転電機ＭＧ１と出力軸Ｏとに分配し、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１を反力として入力トルクＴＥに対して所定のトルク変換比で減衰したトルクを出力回転要素Ｅｏ（出力軸Ｏ）に伝達するトルク分配機構として機能する。また、第一差動歯車装置Ｇ１は、第二無段変速モードでは、単独で、第二差動歯車装置Ｇ２により増幅された後の第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１を反力として、入力トルクＴＥに対して所定のトルク変換比で減衰したトルクを出力軸Ｏに伝達するトルク分配機構として機能する。また、第二差動歯車装置Ｇ２は第一遊星歯車機構ＰＧ１により構成され、３つの回転要素を備えている。そして、第二差動歯車装置Ｇ２は、第一無段変速モードでは、上記のように第一差動歯車装置Ｇ１と一体的に動作し、トルク分配機構の一部として機能する。また、第二差動歯車装置Ｇ２は、第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１の反力トルク（ＭＧ１トルクＴ１）を増幅して中間トルクＴＭを生成し、当該中間トルクＴＭをトルク分配機構として機能する第一差動歯車装置Ｇ１に伝達するトルク増幅機構として機能する。なお、本実施形態においては、第二回転電機ＭＧ２は、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２の双方を介することなく出力軸Ｏに駆動連結されている。なお、第二回転電機ＭＧ２が増速機や減速機等の変速機を介して出力軸Ｏに駆動連結されている構成としても好適である。以下、各差動歯車装置Ｇ１、Ｇ２を構成する各遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３のそれぞれの構成について図１０に基づいて詳細に説明する。
【０１１５】
第一差動歯車装置Ｇ１を構成する第二遊星歯車機構ＰＧ２は、３つの回転要素を備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、複数のピニオンギヤを支持する第二キャリヤｃａ２と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第二サンギヤｓ２及び第二リングギヤｒ２とを回転要素として有している。第二サンギヤｓ２は、第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチＣを介して第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１と選択的に駆動連結される。第二キャリヤｃａ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一リングギヤｒ１と一体回転するように駆動連結されている。第二リングギヤｒ２は、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されているとともに、第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三キャリヤｃａ３と一体回転するように駆動連結されている。
【０１１６】
第一差動歯車装置Ｇ１を構成する第三遊星歯車機構ＰＧ３は、３つの回転要素を備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、複数のピニオンギヤを支持する第三キャリヤｃａ３と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第三サンギヤｓ３及び第三リングギヤｒ３とを回転要素として有している。第三サンギヤｓ３は、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二サンギヤｓ２と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチＣを介して第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１と選択的に駆動連結される。第三キャリヤｃａ３は、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されているとともに、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二リングギヤｒ２と一体回転するように駆動連結されている。第三リングギヤｒ３は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されているとともに、第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２と一体回転するように駆動連結されている。
【０１１７】
第一差動歯車装置Ｇ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２及び第三遊星歯車機構ＰＧ３がそれぞれの有する３つの回転要素のうち、２つずつを互いに一体回転するように接続することにより、全体として４つの回転要素を備えて一体的に動作するように構成されている。これら４つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３、及び第四回転要素ｅ４とする。本実施形態においては、第三リングギヤｒ３が第一回転要素ｅ１に相当し、互いに一体回転する第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３が第二回転要素ｅ２に相当し、第二キャリヤｃａ２が第三回転要素ｅ３に相当し、互いに一体回転する第二サンギヤｓ２及び第三サンギヤｓ３が第四回転要素ｅ４に相当する。また、第二回転要素ｅ２としての第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３が入力軸Ｉに駆動連結された入力回転要素Ｅｉとなっている。そして、第一回転要素ｅ１としての第三リングギヤｒ３が出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２に駆動連結された出力回転要素Ｅｏとなっている。
【０１１８】
第二差動歯車装置Ｇ２としての第一遊星歯車機構ＰＧ１は、３つの回転要素を備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、複数のピニオンギヤを支持する第一キャリヤｃａ１と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第一サンギヤｓ１及び第一リングギヤｒ１とを回転要素として有している。第一サンギヤｓ１は、第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチＣを介して第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二サンギヤｓ２及び第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３と選択的に駆動連結される。第一キャリヤｃａ１は、ブレーキＢにより非回転部材としてのケースＤｃに選択的に固定される。第一リングギヤｒ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二キャリヤｃａ２と一体回転するように駆動連結されている。これらの第一遊星歯車機構ＰＧ１の３つの回転要素は、回転速度の順に、第一リングギヤｒ１、第一キャリヤｃａ１、第一サンギヤｓ１となっている。従って、本実施形態においては、第一リングギヤｒ１、第一キャリヤｃａ１、第一サンギヤｓ１が、それぞれ第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１、第二回転要素ｅ２、第三回転要素ｅ３となっている。なお、詳細は後述するが、ブレーキＢによる第一キャリヤｃａ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２）の固定状態で、第一サンギヤｓ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３）の回転速度が減速されて第一リングギヤｒ１（第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１）に伝達されるように、第二差動歯車装置Ｇ２が構成されている。すなわち、本実施形態においては、第二差動歯車装置Ｇ２は、第二無段変速モードで、第一回転電機ＭＧ１の回転速度の向きを反転するとともに、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を減速して第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１を増幅するための差動歯車装置として機能する。
【０１１９】
以上のように、本実施形態では、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１に出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２が駆動連結され、第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２に入力軸Ｉが駆動連結され、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３が第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１に駆動連結されている点では上記第一の実施形態と同様であるが、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４が第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３にクラッチＣを介して選択的に駆動連結される構成となっている点で上記第一の実施形態と異なる。また、上記第一の実施形態と同様、第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２はブレーキＢにより非回転部材としてのケースＤｃに選択的に固定され、第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３に第一回転電機ＭＧ１が駆動連結されている。
【０１２０】
２−２．切り替え可能に備えられる複数のモード
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈにより実現可能なモードについて説明する。このハイブリッド駆動装置Ｈにおける、各モードでのクラッチＣ及びブレーキＢの作動状態を示す作動表は、図３と同一であるためこれを援用する。図１１〜図１５は、各モードでの第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２の動作状態を表す速度線図である。これらの速度線図の記載方式は、上記第一の実施形態に係る図４〜図８と同様である。
【０１２１】
図１１及び図１２に示すように、第一無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２がそれぞれ有する回転要素のうち、２つずつを互いに一体回転するように接続することにより、差動歯車装置Ｇが全体として５つの回転要素を備えて一体的にトルク分配機構として動作する。具体的には、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３と第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１とが駆動連結されるとともに、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４と第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３とが駆動連結される。そして、入力軸Ｉは第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２に駆動連結され、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２が第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１に駆動連結され、第一回転電機ＭＧ１が第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３及び第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４に駆動連結されている。よって、このモードでは、第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）及び第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二サンギヤｓ２及び第三サンギヤｓ３）が反力伝達要素Ｅｍとなっている。
【０１２２】
一方、図１４及び図１５に示すように、第二無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とは、それぞれの一つの回転要素同士のみが一体回転するように連結され、互いに独立に動作する。具体的には、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３と第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１とが駆動連結されるのみで、その他の回転要素同士は駆動連結されない。この状態では、第一差動歯車装置Ｇ１はトルク分配機構として動作し、第二差動歯車装置Ｇ２はトルク増幅機構として動作する。そして、入力軸Ｉが第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２に駆動連結され、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２が第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１に駆動連結されている点では上記の第一無段変速モードと同様であるが、第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は第二差動歯車装置Ｇ２を介して第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３に駆動連結されている。よって、このモードでは、第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２）が反力伝達要素Ｅｍとなっている。
【０１２３】
固定変速比モードは、図１３に示すように、入力軸Ｉの回転速度を一定の変速比で変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達可能なモードである。この固定変速比モードでは、入力軸Ｉの回転速度に比例して、出力軸Ｏ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度が定まる。そして、第一無段変速モード、第二無段変速モード、及び固定変速比モードのいずれのモードにおいても、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されており、出力軸ＯにＭＧ２トルクＴ２を常時伝達可能に構成されている。この第二回転電機ＭＧ２は、基本的には、第一差動歯車装置Ｇ１側から出力軸Ｏへ伝達されるトルクを補助する補助回転電機として機能する。また、車両の減速時には第二回転電機ＭＧ２は回生制動を行うが、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されているので、当該回生制動も効率的に行うことができる。
【０１２４】
図１１〜図１５において、各回転要素に対応する縦線の間隔は、第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３のそれぞれの歯数比に対応している。ここで、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１と第一リングギヤｒ１との歯数比（＝〔第一サンギヤｓ１の歯数〕／〔第一リングギヤｒ１の歯数〕）をλ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二サンギヤｓ２と第二リングギヤｒ２との歯数比（＝〔第二サンギヤｓ２の歯数〕／〔第二リングギヤｒ２の歯数〕）をλ２、第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３と第三リングギヤｒ３との歯数比（＝〔第三サンギヤｓ３の歯数〕／〔第三リングギヤｒ３の歯数〕）をλ３とする。なお、これらの歯数比λ１、λ２、λ３は、エンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の特性や車両重量等を考慮して適宜設定される。
【０１２５】
ところで、上記のとおり、第一無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２が一体的に動作し、全体として５つの回転要素を備えたトルク分配機構として機能する。また、第二無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とが別々に動作するように構成される。この状態では、上記の通り、第一差動歯車装置Ｇ１はトルク分配機構として機能し、第二差動歯車装置Ｇ２はトルク増幅機構として機能する。そこで、図１１〜図１５の下部には、これらの機能を実現するための差動歯車装置Ｇの歯数比として、第一無段変速モード用歯数比λｓ、第二無段変速モード用歯数比λｔ、並びにトルク増幅用歯数比λｕを示している。なお、これらの歯数比λｓ、λｔ、λｕは、後述するように上記の歯数比λ１、λ２、λ３に応じて定まる。
【０１２６】
第一無段変速モード用歯数比λｓは、第一無段変速モードを実現した状態で、トルク分配機構として機能する差動歯車装置Ｇにおいて入力トルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比（第一トルク変換比Ｒｔ１）を決定する歯数比である。この第一トルク変換比Ｒｔ１は、速度線図上における、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１（第三リングギヤｒ３）と第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３）との間の距離、及び第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３）と第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二サンギヤｓ１及び第三サンギヤｓ３）との間の距離に応じて定まる。本例では、第一無段変速モード用歯数比λｓは、第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比λ３と等しい値となる。
【０１２７】
第二無段変速モード用歯数比λｔは、第二無段変速モードを実現した状態で、トルク分配機構として機能する第一差動歯車装置Ｇ１において入力トルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される際のトルク変換比（第二トルク変換比Ｒｔ２）を決定する歯数比である。この第二トルク変換比Ｒｔ２は、速度線図上における、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１（第三リングギヤｒ３）と第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３）との間の距離、及び第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２（第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３）と第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２）との間の距離に応じて定まる。本例では、第二無段変速モード用歯数比λｔは、第一遊星歯車機構ＰＧ１の歯数比λ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２の歯数比λ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比λ３を用いて、以下の式（８）で表される。
λｔ＝｛λ３・（１＋λ１＋λ２＋λ１・λ２）｝／｛λ２・（１＋λ１）｝
・・・（８）
【０１２８】
トルク増幅用歯数比λｕは、第二無段変速モードを実現した状態で、トルク増幅機構として機能する第二差動歯車装置Ｇ２において第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１が増幅される際の増幅率Ａを決定する歯数比である。この増幅率Ａは、速度線図上における、第二差動歯車装置Ｇ２の第一回転要素ｅ１（第一リングギヤｒ１）と第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）との間の距離、及び第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）と第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）との間の距離に応じて定まる。本例では、トルク増幅用歯数比λｕは、第一遊星歯車機構ＰＧ１の歯数比λ１と等しい値となる。そして、増幅率Ａは、トルク増幅用歯数比λｕの逆数として表される。
【０１２９】
これらの歯数比は、上述した３つのモードを適切に実現できるように、各モードを実現した状態で所定のトルク変換比を実現するように設定される。本実施形態では、一例として、第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比λ１、λ２、λ３は、λ１＝０．５、λ２＝０．５、λ３＝０．３３に設定されている。このとき、第一無段変速モード用歯数比λｓ、第二無段変速モード用歯数比λｔ、及びトルク増幅用歯数比λｕは、λｓ＝０．３３、λｔ＝１．０、λｕ＝０．５となる。すなわち、λｓ、λｔ、λｕは、上記第一の実施形態と同じ値に設定されている。そのため、本実施形態においても、第一トルク変換比Ｒｔ１及び第二トルク変換比Ｒｔ２が、それぞれ、上記第一の実施形態における第一トルク変換比Ｒｔ１及び第二トルク変換比Ｒｔ２と同様の値となる。また、本実施形態においても、第一反力トルク比Ｒｒ１と第二反力トルク比Ｒｒ２とが略同一の値となるように構成されている。そのため、以下の各モードの説明においては、トルク変換比や反力トルク比に関する説明は省略している。
【０１３０】
２−３．第一無段変速モード
第一無段変速モードは、第一回転電機ＭＧ１のトルクを反力として入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度を変化させることにより入力軸Ｉの回転速度を無段階に変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達するモードである。図３に示すように、第一無段変速モードは、クラッチＣを係合状態とすると共にブレーキＢを解放状態とすることにより実現される。この第一無段変速モードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二サンギヤｓ２及び第三サンギヤｓ３）と第二差動歯車装置の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２が一体的に動作する状態となり、図１１及び図１２に示すように、速度線図上の全ての第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３を表す線が同一直線状となる。そして、この第一無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は全域において負方向のＭＧ１トルクＴ１を反力トルクとして出力する。一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏへ伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この第一無段変速モードでは、後述する第二無段変速モードよりも大きいトルク変換比（第一トルク変換比Ｒｔ１）で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【０１３１】
第一無段変速モードでは、図１１及び図１２に示すように、速度線図上で第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３のそれぞれを表す線が同一直線状となり、差動歯車装置Ｇを構成する全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３が一体的にトルク分配機構として動作する状態となる。従って、差動歯車装置Ｇは、全部で５つの回転要素を有する状態となる。但し、第一無段変速モードでは、差動歯車装置Ｇの５つの回転要素のうち、実質的に、第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１、第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２、及び第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３）の３つの回転要素のみを用いて当該モードを実現している。そして、これら３つの回転要素のうち、回転速度の順で中間となる第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２）が入力軸Ｉに駆動連結された入力回転要素Ｅｉとなっている。更に、この入力回転要素Ｅｉに対して、回転速度の順で一方側となる第三リングギヤｒ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１）が出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２に駆動連結された出力回転要素Ｅｏとなり、回転速度の順で他方側となる第一サンギヤｓ１、第二サンギヤｓ２、及び第三サンギヤｓ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４及び第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３）が第一回転電機ＭＧ１に駆動連結された反力伝達要素Ｅｍとなっている。なお、第一無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１と、反力伝達要素Ｅｍである第一サンギヤｓ１、第二サンギヤｓ２、及び第三サンギヤｓ３とは一体回転するように駆動連結されているため、第一回転電機ＭＧ１の回転速度及びトルクはそのまま反力伝達要素Ｅｍに伝達される。そして、この際、エンジンＥは、効率が高く排ガスの少ない状態に（一般に最適燃費特性に沿うように）維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクを出力し、このエンジントルクが入力軸Ｉを介して入力トルクＴＥとして入力回転要素Ｅｉに伝達される。また、第一回転電機ＭＧ１は、第一無段変速モードの全域で負方向のＭＧ１トルクＴ１を発生させ、入力トルクＴＥの反力受けとして機能する。これにより、差動歯車装置Ｇは、入力トルクＴＥを出力回転要素Ｅｏと第一回転電機ＭＧ１とに分配し、ＭＧ１トルクＴ１を反力として入力トルクＴＥに対して減衰したトルクを出力回転要素Ｅｏに伝達する。
【０１３２】
第一無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は、負方向のＭＧ１トルクＴ１を常に出力する。そして、図１１に示すように、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態（車両の発進時）を含む低速走行時には、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正となっている。その後、出力軸Ｏの回転速度（車速）が次第に上昇するに従って、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は下降する。そして、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点を通過した後、図１２に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負となる。第一回転電機ＭＧ１は、回転速度が正の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が負の状態ではモータとして機能して力行する。なお、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点は、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の仕事が電力に変換されない、すなわち電気変換が行われない点となっている。よって、本実施形態では、この点を便宜上「無電気変換点」という。
【０１３３】
一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されており、基本的に正方向のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力することにより、出力軸Ｏに伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じて負方向のＭＧ２トルクＴ２を出力する場合もある。また、第二回転電機ＭＧ２が出力軸Ｏに一体回転するように駆動連結されているため、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。
【０１３４】
第一無段変速モードでは、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は常に正となる。そして、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じた向きのトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力する。すなわち、図１１に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正であって第一回転電機ＭＧ１が発電しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。一方、図１２に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負であって第一回転電機ＭＧ１が力行しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。また、図示は省略するが、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第二回転電機ＭＧ２が出力するＭＧ２トルクＴ２をゼロとする。これにより、第一無段変速モードにおけるハイブリッド制御装置Ｈの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ２１の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって第一無段変速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Ｏの回転速度が次第に上昇する際には、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は正からゼロを経て負に変化する。そして、第二回転電機ＭＧ２は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。
【０１３５】
以上に説明したように、第一無段変速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）から入力回転要素Ｅｉに伝達される入力トルクＴＥを第一トルク変換比Ｒｔ１で減衰させて出力軸Ｏに伝達するモードである。そして、第一トルク変換比Ｒｔ１は、後述する第二無段変速モードにおけるトルク変換比（第二トルク変換比Ｒｔ２）より大きな値となっている。よって、第一無段変速モードは、車速が最も低い領域で使用される低速用のモードとして適している。本実施形態では、第一無段変速モードは、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態（車両の発進時）から、ブレーキＢにより非回転部材としてのケースＤｃに選択的に固定されるように構成されている第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）の回転速度がゼロの状態となるまでの間で使用される。具体的には、第一無段変速モードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態から、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を低下させることにより、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度を次第に上昇させて車両を発進させる。そして、出力軸Ｏの回転速度が上昇し、第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）の回転速度がゼロに一致した際にブレーキＢを係合すれば、第一無段変速モードから固定変速比モードに切り替えられる。また、ブレーキＢの係合と同時にクラッチＣの解放を行えば、第一無段変速モードから第二無段変速モードに切り替えられる。これらのモード切り替えは、この際に係合するブレーキＢの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。すなわち、本実施形態では、第一回転電機ＭＧ１は、第一無段変速モードで、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態から上昇するのに伴い回転速度が正の状態からゼロの状態を経て負の状態になり、第一無段変速モードと第二無段変速モードとの同期切替点が、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負となる動作状態に設定されている。なお、第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）の回転速度がゼロと一致しない状態でブレーキＢを係合してモード切り替えを行うことも可能である。
【０１３６】
２−４．固定変速比モード
固定変速比モードは、入力軸Ｉの回転速度を一定の変速比で変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達可能なモードである。図３に示すように、固定変速比モードは、ブレーキＢ及びクラッチＣの双方を係合状態とすることにより実現される。この固定変速比モードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二サンギヤｓ２及び第三サンギヤｓ３）と第二差動歯車装置の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２が一体的に動作する状態となり、図１３に示すように、速度線図上の全ての第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３を表す線が同一直線状となる。そして、ブレーキＢが係合状態とされることにより、第一キャリヤｃａ１がケースＤｃに固定される。これにより、固定変速比モードでは、入力軸Ｉの回転速度に比例して、出力軸Ｏ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度が定まる状態となる。従って、固定変速比モードでは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方又は双方を動作させずに、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達して走行することが可能となる。なお、ここでは、入力軸Ｉの回転速度は増速して出力軸Ｏに伝達される。また、このモードにおけるトルク変換比は、第一トルク変換比Ｒｔ１と第二トルク変換比Ｒｔ２の間の値となる。
【０１３７】
この際、エンジンＥは、車速及び要求駆動力に応じて、適切な回転速度及びトルク（入力トルクＴＥ）を出力するように制御される。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、基本的には、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度に応じて定まる回転速度で回転しつつ、トルクを出力しない状態に制御される。すなわち、この固定変速比モードでは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、基本的には、モータ及びジェネレータのいずれとしても機能せず、力行も発電も行わない。但し、要求駆動力に対して、エンジンＥのトルクが不足する場合などには、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方又は双方をモータとして力行させることも可能である。また、バッテリ２１の充電量が不足した場合などには、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方又は双方をジェネレータとして発電させることも可能である。或いは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の一方をジェネレータとして発電させ、当該発電により得た電力を用いて他方をモータとして力行させることも可能である。
【０１３８】
以上に説明したように、固定変速比モードは、差動歯車装置Ｇを構成する全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３が一体的に動作することにより、入力軸Ｉの回転速度に比例して、出力軸Ｏ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度が定まる状態になるとともに、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度が増速されて出力軸Ｏに伝達されるモードである。このため、固定変速比モードでは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２を動作させずに入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達して走行することができる。従って、出力軸Ｏに作用する車輪Ｗからの負荷が大きい場合に、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の発熱が大きくなることを抑制できるので、登坂時や牽引時等に適したモードとなっている。また、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の仕事を回転電機によって電力に変換すること（電気変換）による損失を抑制することができるので、要求駆動力の変化が少ない一定車速での巡航時等にも適したモードとなっている。また、この固定変速比モードは、クラッチＣが係合状態とされて実現される第一無段変速モードから更にブレーキＢを係合状態とすることにより、或いはブレーキＢが係合状態とされて実現される第二無段変速モードから更にクラッチＣを係合することにより実現される。従って、この固定変速比モードは、第一無段変速モードから第二無段変速モードへの切り替え、又は第二無段変速モードから第一無段変速モードへの切り替えに際しての同期切り替えの際に一時的に実行される中間のモードとしても用いられる。
【０１３９】
２−５．第二無段変速モード
第二無段変速モードは、第一回転電機ＭＧ１のトルクを反力として入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを出力軸Ｏに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度を変化させることにより入力軸Ｉの回転速度を無段階に変速して出力軸Ｏに正方向のトルクを伝達するモードである。図３に示すように、第二無段変速モードは、ブレーキＢを係合状態とすると共にクラッチＣを解放状態とすることにより実現される。この第二無段変速モードでは、ブレーキＢが係合状態とされることにより第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２（第一キャリヤｃａ１）がケースＤｃに固定される。一方、クラッチＣは解放状態とされるため、上記の第一無段変速モードや固定変速比モードとは異なり、第一差動歯車装置Ｇ１と第二差動歯車装置Ｇ２とは別々に動作する状態となる。よって、図１４及び図１５に示すように、速度線図上の第一差動歯車装置Ｇ１（第二遊星歯車機構ＰＧ２及び第三遊星歯車機構ＰＧ３）を表す線と、第二差動歯車装置Ｇ２（第一遊星歯車機構ＰＧ１）を表す線とは基本的に同一直線状とはならない。そして、この第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は全域において正方向のＭＧ１トルクＴ１を反力トルクとして出力する。一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏへ伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この第二無段変速モードでは、第一無段変速モードよりも小さいトルク変換比（第二トルク変換比Ｒｔ２）で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【０１４０】
第二無段変速モードでは、第一差動歯車装置Ｇ１は、図１４及び図１５に直線Ｇ１として示すように、第二遊星歯車機構ＰＧ２と第三遊星歯車機構ＰＧ３とが一体的にトルク分配機構として動作する状態となる。そして、回転速度の順で中間となる第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第二回転要素ｅ２）が入力軸Ｉに駆動連結された入力回転要素Ｅｉとなっている。更に、この入力回転要素Ｅｉに対して、回転速度の順で一方側となる第三リングギヤｒ３（第一差動歯車装置Ｇ１の第一回転要素ｅ１）が出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２に駆動連結された出力回転要素Ｅｏとなり、回転速度の順で他方側となる第二キャリヤｃａ２（第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３）が第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１が第二差動歯車装置Ｇ２を介して伝達される反力伝達要素Ｅｍとなっている。このように、第二無段変速モードでは、反力受けとして機能する反力伝達要素Ｅｍが、第一無段変速モードの場合と異なる回転要素となっている。言い換えれば、第二無段変速モードにおいてトルク分配機構として機能する差動歯車装置（第一差動歯車装置Ｇ１）は、少なくとも４つ（本例では４つ）の回転要素を有する差動歯車装置である。一方、第一無段変速モードにおいてトルク分配機構として機能する差動歯車装置（差動歯車装置Ｇ）も、少なくとも４つ（本例では５つ）の回転要素を有する差動歯車装置である。そして、これらの第一無段変速モード及び第二無段変速モードにおける差動歯車装置（トルク分配機構として機能する差動歯車装置）を比較すると、入力回転要素Ｅｉと出力回転要素Ｅｏは同一の回転要素であるが、第一回転電機ＭＧ１からのトルクを伝達する回転要素（反力伝達要素Ｅｍ）は、互いに異なっている。
【０１４１】
この際、エンジンＥは、効率が高く排ガスの少ない状態に（一般に最適燃費特性に沿うように）維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクを出力し、このエンジントルクが入力軸Ｉを介して入力トルクＴＥとして入力回転要素Ｅｉに伝達される。また、第一回転電機ＭＧ１は、第二無段変速モードの全域で正方向のＭＧ１トルクＴ１を発生させ、入力トルクＴＥの反力受けとして機能する。これにより、差動歯車装置Ｇは、入力トルクＴＥを出力回転要素Ｅｏと第一回転電機ＭＧ１とに分配し、ＭＧ１トルクＴ１を反力として入力トルクＴＥに対して減衰したトルクを出力回転要素Ｅｏに伝達する。
【０１４２】
また、第二無段変速モードでは、第二差動歯車装置Ｇ２は、第一回転電機ＭＧ１のトルクの向きを反転させるとともに第一回転電機ＭＧ１のトルクを増幅して第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２）に伝達する。すなわち、第二差動歯車装置Ｇ２は、トルク増幅機構として動作する。上記のように、第一回転電機ＭＧ１は正方向のトルク（ＭＧ１トルクＴ１）を出力するため、第二キャリヤｃａ２には負方向のトルクが伝達される。図１４及び１５に直線ＰＧ１（Ｇ２）として示すように、第二差動歯車装置Ｇ２は、回転速度の順で中間となる第一キャリヤｃａ１がブレーキＢによりケースＤｃに固定され、一方端となる第一サンギヤｓ１に第一回転電機ＭＧ１が駆動連結されている。このため、回転速度の順で他方端となる第一リングギヤｒ１に、向きが反転されたＭＧ１トルクＴ１が伝達される。すなわち、第一リングギヤｒ１と一体回転する第一差動歯車装置Ｇ１の第三回転要素ｅ３（第二キャリヤｃａ２）には、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１により生成された負方向の中間トルクＴＭが伝達されることになり、この中間トルクＴＭが入力軸Ｉのトルクに対する反力となる。本実施形態では、第二差動歯車装置Ｇ２は、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を減速するとともに第一回転電機ＭＧ１のトルクを増幅して第二キャリヤｃａ２に伝達するように構成されている。具体的には、上記の増幅率Ａを用いて、ＭＧ１トルクＴ１はＡ倍に増幅されて、第二キャリヤｃａ２に伝達される。上記のように、本実施形態ではλｕ＝０．５であるため、増幅率Ａは「２」となる。よって、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１は２倍に増幅され第二キャリヤｃａ２に伝達される。すなわち、本実施形態では、中間トルクＴＭは、ＭＧ１トルクＴ１の２倍の大きさを有する負方向のトルクとなっている。
【０１４３】
第二無段変速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は、正方向のＭＧ１トルクＴ１を常に出力する。そして、出力軸Ｏの回転速度が比較的低速の状態では、図１４に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負となっている。その後、出力軸Ｏの回転速度（車速）が次第に上昇するに従って、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は上昇する。そして、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点を通過した後、図１５に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正となる。第一回転電機ＭＧ１は、回転速度が負の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が正の状態ではモータとして機能して力行する。なお、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点は、第一無段変速モードと同様、電気変換が行われない無電気変換点である。
【０１４４】
ところで、上記のように第一無段変速モードでは、出力軸Ｏの回転速度の上昇に伴い、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は正の状態からゼロの状態を経て負の状態となる。また第二無段変速モードでは、出力軸Ｏの回転速度の上昇に伴い、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は負の状態からゼロの状態を経て正の状態となる。このように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、第一無段変速モード及び第二無段変速モードの双方において、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過するように構成されているとともに、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで、出力軸Ｏの回転速度の上昇に伴う第一回転電機ＭＧ１の回転速度の変化の方向が反転している。これにより、反力受けとして機能する第一回転電機ＭＧ１の回転速度の絶対値が大きくなることが抑制されている。よって、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の仕事を電力に変換する際の損失が少なく抑えられ、ハイブリッド駆動装置Ｈのエネルギ効率を高めることが可能となっている。
【０１４５】
一方、第二回転電機ＭＧ２は、出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されており、基本的に正方向のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力することにより、出力軸Ｏに伝達される入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じて負方向のＭＧ２トルクＴ２を出力する場合もある。また、第二回転電機ＭＧ２が出力軸Ｏに一体回転するように駆動連結されているため、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。
【０１４６】
第二無段変速モードでは、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は常に正となる。そして、第二回転電機ＭＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の動作状態に応じた向きのトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を出力する。すなわち、図１４に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が負であって第一回転電機ＭＧ１が発電しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。一方、図１５に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正であって第一回転電機ＭＧ１が力行しているときには、第二回転電機ＭＧ２は当該第一回転電機ＭＧ１により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。また、図示は省略するが、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第二回転電機ＭＧ２が出力するＭＧ２トルクＴ２をゼロとする。これにより、第一無段変速モードにおけるハイブリッド制御装置Ｈの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ２１の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって第二無段変速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Ｏの回転速度が次第に上昇する際には、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は負からゼロを経て正に変化する。そして、第二回転電機ＭＧ２は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。
【０１４７】
以上に説明したように、第二無段変速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）から入力回転要素Ｅｉに伝達される入力トルクＴＥを第二トルク変換比Ｒｔ２で減衰させて出力軸Ｏに伝達するモードである。そして、第二トルク変換比Ｒｔ２は、第一無段変速モードにおけるトルク変換比（第一トルク変換比Ｒｔ１）より小さな値となっている。よって、第二無段変速モードは、車速が比較的高い領域で使用される高速用のモードとして適している。本実施形態では、第二無段変速モードは、第一無段変速モードにおいて、出力軸Ｏの回転速度を次第に上昇させるように第一回転電機ＭＧ１の回転速度が下降し、第二差動歯車装置Ｇ２の第二回転要素ｅ２である第一キャリヤｃａ１の回転速度がゼロと一致した状態よりも出力軸Ｏの回転速度が高い状態で使用される。具体的には、第二無段変速モードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、第一キャリヤｃａ１の回転速度がゼロに一致した状態から、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を上昇させることにより、出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度を上昇させることで車両を加速させる。また、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度を上昇させ、或いは出力軸Ｏ及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度を下降させることにより、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二サンギヤｓ２及び第三サンギヤｓ３）の回転速度と、第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）との回転速度とを一致させてクラッチＣを係合すれば、第二無段変速モードから固定変速比モードに切り替えられる。また、クラッチＣの係合と同時にブレーキＢの解放を行えば、第二無段変速モードから第一無段変速モードに切り替えられる。これらのモード切り替えは、この際に係合するクラッチＣの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。なお、第一差動歯車装置Ｇ１の第四回転要素ｅ４（第二サンギヤｓ２及び第三サンギヤｓ３）の回転速度と、第二差動歯車装置Ｇ２の第三回転要素ｅ３（第一サンギヤｓ１）との回転速度とが一致しない状態でクラッチＣを係合してモード切り替えを行うことも可能である。
【０１４８】
３．その他の実施形態
（１）上記の実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Ｈが、第一無段変速モード、第二無段変速モード、及び固定変速比モードの３つのモードを切り替え可能に備える場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、前記３つのモードに加えて、更に他のモードを切り替え可能に備えた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、ハイブリッド駆動装置Ｈが、固定変速比モードを備えず、第一無段変速モード及び第二無段変速モードの２つを切り替え可能に備えた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１４９】
（２）上記の実施形態においては、第一無段変速モードにおいて第一回転電機ＭＧ１が入力トルクＴＥに対する反力トルクとして出力するトルクの大きさと当該入力トルクＴＥの大きさとの比（第一反力トルク比Ｒｒ１）と、第二無段変速モードにおいて第一回転電機ＭＧ１が入力トルクＴＥに対する反力トルクとして出力するトルクの大きさと当該入力トルクＴＥの大きさとの比（第二反力トルク比Ｒｒ２）とが互いに等しくなるように構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、第一反力トルク比Ｒｒ１と第二反力トルク比Ｒｒ２とが互いに異なる値となるように差動歯車装置Ｇの各歯数比が設定されている構成としても良い。この場合においても、第一無段変速モードと第二無段変速モードとで第一回転電機の反力トルクの大きさの差を小さくすることができ、第一回転電機の体格の大型化を抑制することができる。
【０１５０】
（３）また、上記の各実施形態において説明した差動歯車装置Ｇ（第一差動歯車装置Ｇ１及び第二差動歯車装置Ｇ２）、これらを構成する第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、及び第三遊星歯車機構ＰＧ３の構成、並びにこれらの各回転要素に対する係合要素の配置構成は単なる例示であり、上記以外の構成によっても本発明の構成を実現することが可能な全ての構成が、本発明の範囲に含まれる。例えば、上記の第一の実施形態において、第一差動歯車装置Ｇ１を構成する第三遊星歯車機構ＰＧ３をシングルピニオン型の遊星歯車機構とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１５２】
Ｂ：ブレーキ（摩擦係合要素）
Ｃ：クラッチ（摩擦係合要素）
Ｄｃ：ケース（非回転部材）
Ｅ：エンジン
Ｅｉ：入力回転要素
Ｅｏ：出力回転要素
Ｇ：差動歯車装置
Ｇ１：第一差動歯車装置
Ｇ２：第二差動歯車装置
Ｈ：ハイブリッド駆動装置
Ｉ：入力軸（入力部材）
ＭＧ１：第一回転電機
ＭＧ２：第二回転電機
Ｏ：出力軸（出力部材）
ＴＥ：入力トルク
Ｗ：車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010235069.tif 000014
【図１３】
2010235069.tif 000015
【図１４】
2010235069.tif 000016
【図１５】
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