(57)【要約】【課題】複数のモードを切り替え可能に備えるハイブリッド駆動装置において、モード切替時に差動歯車装置の各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することによるギヤのがた打ちが発生することを抑制できると共に、いずれのモードにおいても少なくとも一方の回転電機が出力部材に駆動連結されており適切に回生制動を行うことが可能なハイブリッド駆動装置を提供する。【解決手段】入力部材Ｉと、出力部材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、を備えたハイブリッド駆動装置Ｈであって、入力部材Ｉのトルクに対する反力トルクを出力する回転電機のトルクの向きがモード切替に際して反転しないように構成されているとともに、いずれのモードにおいても一方の回転電機が出力部材Ｏに駆動連結されるように構成されている。【選択図】図１
2010234903.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、
前記差動歯車装置は、それぞれ３つの回転要素を有する第一差動歯車機構、第二差動歯車機構、及び第三差動歯車機構を備え、
前記第一差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第二回転電機に駆動連結される第二回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記出力部材に駆動連結される出力回転要素とされ、残りの一つの回転要素がブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、
前記第二差動歯車機構は、一つの回転要素が前記入力部材に駆動連結される入力部材連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記第三差動歯車機構のいずれかの回転要素に駆動連結される連結回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記第一差動歯車機構の前記第二回転電機連結要素又は前記出力回転要素が駆動連結され、
前記第三差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第一回転電機に駆動連結される第一回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される固定回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記連結回転要素が駆動連結され、
前記出力回転要素と前記第一回転電機連結要素とがクラッチを介して選択的に駆動連結され、
各差動歯車機構の３つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの回転要素種別に関して、前記第二差動歯車機構における前記入力部材連結要素の前記回転要素種別と前記第三差動歯車機構における前記固定回転要素の前記回転要素種別とが同じであるハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記第一回転電機連結要素が前記第三差動歯車機構の前記端回転要素とされている請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記第一差動歯車機構は、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、前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素とされ、前記第二回転要素が前記出力回転要素とされ、前記第三回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される請求項１又は２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ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、
前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、
前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記固定回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素に駆動連結されている請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ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、
前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記出力回転要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、
前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記連結回転要素に駆動連結され、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記固定回転要素とされている請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
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可能な第一無段変速モードを実行する請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項７】
前記第一無段変速モードにおいて、前記第一回転電機の回転速度が負のときには前記第二回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度が正のときには前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度がゼロのときには前記第二回転電機のトルクをゼロとする請求項６に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項８】
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、前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させつつ前記第二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可能な第二無段変速モードを実行する請求項１から７のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項９】
前記第二無段変速モードにおいて、前記第二回転電機の回転速度が正のときには前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度が負のときには前記第一回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度がゼロのときには前記第一回転電機のトルクをゼロとする請求項８に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１０】
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可能な固定変速比モードを実行する請求項１から９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は、少なくとも３つの回転要素を有する差動歯車装置を用い、エンジン、出力部材としての駆動軸、及び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、当該回転電機のトルクを反力としてエンジンのトルクを駆動軸に伝達する構成となっている。この際、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部材に伝達する。また、このハイブリッド駆動装置は、反力受けとなる回転電機が駆動連結された回転要素に対してエンジンと駆動軸とのそれぞれ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駆動軸に伝達される割合が異なる複数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、及び第三回転要素の３つの回転要素を備えており、第一モードでは第一回転要素に第一回転電機、第二回転要素にエンジン、第三回転要素に駆動軸及び第二回転電機が駆動連結される。また、第二モードでは、第一回転要素に第一回転電機、第二回転要素に駆動軸、第三回転要素にエンジン及び第二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駆動軸に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９７５９０号公報（段落００３４〜００３６、図１〜３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のハイブリッド駆動装置では、反力受けとなる第一回転電機のトルクの向きが、第一モードでは負方向となり、第二モードでは正方向となっているため、モード切替時に第一回転電機のトルクの向きが反転する。このため、モード切替時に、差動歯車装置の各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転し、ギヤのがた打ちが発生し易いという問題がある。また、上記のハイブリッド駆動装置では、第二モードにおいて２つの回転電機の双方ともが駆動軸に駆動連結されておらず、車両の減速時に回生制動を適切に行うことができないという問題もある。
【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、複数のモードを切り替え可能に備えるハイブリッド駆動装置において、モード切替時に差動歯車装置の各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することによるギヤのがた打ちが発生することを抑制できると共に、いずれのモードにおいても少なくとも一方の回転電機が出力部材に駆動連結されており適切に回生制動を行うことが可能な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、前記差動歯車装置は、それぞれ３つの回転要素を有する第一差動歯車機構、第二差動歯車機構、及び第三差動歯車機構を備え、前記第一差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第二回転電機に駆動連結される第二回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記出力部材に駆動連結される出力回転要素とされ、残りの一つの回転要素がブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、前記第二差動歯車機構は、一つの回転要素が前記入力部材に駆動連結される入力部材連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記第三差動歯車機構のいずれかの回転要素に駆動連結される連結回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記第一差動歯車機構の前記第二回転電機連結要素又は前記出力回転要素が駆動連結され、前記第三差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第一回転電機に駆動連結される第一回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される固定回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記連結回転要素が駆動連結され、前記出力回転要素と前記第一回転電機連結要素とがクラッチを介して選択的に駆動連結され、各差動歯車機構の３つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの回転要素種別に関して、前記第二差動歯車機構における前記入力部材連結要素の前記回転要素種別と前記第三差動歯車機構における前記固定回転要素の前記回転要素種別とが同じである点にある。
【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。また、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。また、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。
【０００９】
この特徴構成によれば、前記ブレーキを係合して前記クラッチを解放した状態では、第一回転電機のトルクを反力として入力部材（エンジン）のトルクを出力部材に伝達しつつ、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て出力部材に伝達する第一無段変速モードを実現することができる。また、前記クラッチを係合して前記ブレーキを解放した状態では、第二回転電機のトルクを反力として入力部材（エンジン）のトルクを出力部材に伝達しつつ、第二回転電機の回転を変化させることにより入力部材の回転を無段階に変速して出力部材に伝達する第二無段変速モードを実現することができる。
【００１０】
ここで、第二差動歯車機構における入力部材連結要素の回転要素種別と第三差動歯車機構における固定回転要素の回転要素種別とが同じであるので、第一無段変速モードでは、第一回転電機は正方向のトルクを入力部材のトルクに対する反力として出力する。また、第二無段変速モードでは、第一回転電機は出力部材に駆動連結された状態で正方向のトルクを出力して入力部材のトルクを補助する機能を果たす。よって、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る際にも第一回転電機のトルクの向きは正方向のまま変化しない。更に、第二回転電機は、第一無段変速モードでは基本的に正方向のトルクを出力して入力部材のトルクを補助する機能を果たすが、当該第一無段変速モードの途中で第一回転電機が発電状態から力行状態に移行するのに応じて正方向のトルクを出力する状態から負方向のトルクを出力する状態に移行する。そして、第二無段変速モードでは、第二回転電機は負方向のトルクを入力部材のトルクに対する反力として出力する。よって、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る際にも第二回転電機のトルクの向きは負方向のまま変化しない。以上より、第一回転電機及び第二回転電機のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置の各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。
【００１１】
また、第一無段変速モードにおいて出力部材の回転速度をゼロから次第に上昇させる際には、反力受けとなる第一回転電機の回転速度は負からゼロを通過して正となるまで正方向に変化する。そして、第一回転電機連結要素と出力回転要素との回転速度が同速となったときにこれらの間のクラッチを係合させることにより、係合ショックを生じさせることなく第二無段変速モードへの切り替えを行うことができる。また、第二無段変速モードにおいて出力部材の回転速度を上昇させる際には、反力受けとなる第二回転電機の回転速度は正の状態から負方向に変化する過程でゼロを通過する。このように、各モードにおいて反力受けとなる回転電機の回転速度がゼロとなる点を通過するように構成されているため、当該反力受けとなる回転電機の回転速度の絶対値を比較的低く抑えることができる。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、装置のエネルギー効率を高めることができる。
【００１２】
また、この特徴構成によれば、前記クラッチ及び前記ブレーキの双方を係合することにより、第一回転電機及び第二回転電機の双方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可能な固定変速比モードを実現することもできる。更に、この特徴構成によれば、第一無段変速モード及び第二無段変速モードの双方、更には固定変速比モードにおいても、反力受けとして機能しない少なくとも一方の回転電機が、出力部材に対して一定の回転速度比で回転するように駆動連結されているので、車両の減速時に回生制動を効率的に行うことができる。
【００１３】
ここで、前記第一回転電機連結要素が前記第三差動歯車機構の前記端回転要素とされていると好適である。この構成によれば、上記のようなハイブリッド駆動装置の構成を適切に実現することができる。
【００１４】
また、前記第一差動歯車機構は、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、前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素とされ、前記第二回転要素が前記出力回転要素とされ、前記第三回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される構成とすると好適である。
【００１５】
この構成によれば、前記ブレーキを係合した状態で第二回転電機の回転速度を減速するとともにトルクを増幅して出力部材に伝達することができる。従って、第二回転電機から出力部材に対して大きなトルクを伝達することが可能となり、或いは同じトルクを伝達可能としながら第二回転電機の小型化を図ることができる。
【００１６】
また、前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構の具体的構成としては、例えば、以下のような構成とすると好適である。すなわち、前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ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、前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記固定回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素に駆動連結されている構成とすると好適である。
【００１７】
この構成によれば、上記の本願発明に係るハイブリッド駆動装置の構成を適切に実現することができ、上述した各種効果を奏することができる。更に、この構成によれば、前記ブレーキを係合して前記クラッチを解放した状態で実現される第一無段変速モードにおいて、反力受けとして機能する第一回転電機の回転を第三差動歯車機構の歯数比に応じて適切に減速又は増速して前記連結回転要素に伝達することができる。
【００１８】
或いは、前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ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、前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記出力回転要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記連結回転要素に駆動連結され、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記固定回転要素とされている構成とすると好適である。
【００１９】
この構成によれば、上記の本願発明に係るハイブリッド駆動装置の構成を適切に実現することができ、上述した各種効果を奏することができる。更に、この構成によれば、前記ブレーキを係合して前記クラッチを解放した状態で実現される第一無段変速モードにおいて、反力受けとして機能する第一回転電機の回転を第三差動歯車機構により減速して前記連結回転要素に伝達することができる。この際、入力部材（エンジン）のトルクも増幅されて出力部材に伝達されるので、より大きいトルクを出力部材に伝達することが可能となっている。
【００２０】
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可能な第一無段変速モードを実行すると好適である。
【００２１】
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。
【００２２】
また、前記第一無段変速モードにおいて、前記第一回転電機の回転速度が負のときには前記第二回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度が正のときには前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度がゼロのときには前記第二回転電機のトルクをゼロとすると好適である。
【００２３】
この構成によれば、第一無段変速モードにおいて反力受けとして機能する第一回転電機の動作状態に応じて、第一回転電機が発電する状態では当該発電した電力を第二回転電機が消費して力行し、第一回転電機が力行する状態では当該力行により消費する電力を第二回転電機により発電し、第一回転電機の回転速度がゼロとなって発電も力行もしない状態では第二回転電機も発電も力行もしない状態とすることができる。このように、第一回転電機及び第二回転電機の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、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、装置のエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機及び第二回転電機が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、ハイブリッド駆動装置の全体での電力収支を基本的にゼロとし、バッテリ等の蓄電装置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。よって、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。
【００２４】
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、前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させつつ前記第二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可能な第二無段変速モードを実行すると好適である。
【００２５】
この構成によれば、第二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。
【００２６】
また、前記第二無段変速モードにおいて、前記第二回転電機の回転速度が正のときには前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度が負のときには前記第一回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度がゼロのときには前記第一回転電機のトルクをゼロとすると好適である。
【００２７】
この構成によれば、第二無段変速モードにおいて反力受けとして機能する第二回転電機の動作状態に応じて、第二回転電機が発電する状態では当該発電した電力を第一回転電機が消費して力行し、第二回転電機が力行する状態では当該力行により消費する電力を第一回転電機により発電し、第二回転電機の回転速度がゼロとなって発電も力行もしない状態では第一回転電機も発電も力行もしない状態とすることができる。このように、第一回転電機及び第二回転電機の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、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、装置のエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機及び第二回転電機が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、ハイブリッド駆動装置の全体での電力収支を基本的にゼロとし、バッテリ等の蓄電装置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。よって、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。
【００２８】
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可能な固定変速比モードを実行すると好適である。
【００２９】
この構成によれば、第一回転電機及び第二回転電機の双方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効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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無段低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無段低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無段低速モードで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パラレル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無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図９】第一の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１０】第一の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１１】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１２】第二の実施形態に係る無段低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無段低速モードで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無段低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パラレルモードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１６】第二の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１７】第二の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１８】第二の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図１９】第三の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図２０】第三の実施形態に係るパラレルモードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図２１】第三の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図２２】第四の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図２３】第四の実施形態に係るパラレルモードでの差動歯車装置の速度線図である。
【図２４】第四の実施形態に係る無段高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】
【００３１】
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に示すように、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、二重の実線は駆動力の伝達経路を示し、二重の破線は電力の伝達経路を示し、白抜きの矢印は作動油の流れを示し、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示している。これらの図１及び図２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。また、このハイブリッド駆動装置Ｈでは、差動歯車装置Ｇは、それぞれ３つの回転要素を有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を組み合わせて構成されている。そして、これらの構成は、車体に固定される非回転部材としての駆動装置ケースＤｃ（以下、単に「ケースＤｃ」という。）内に収納されている。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。また、第一遊星歯車機構ＰＧ１が本発明における「第二差動歯車機構Ｇ２」に相当し、第二遊星歯車機構ＰＧ２が本発明における「第三差動歯車機構Ｇ３」に相当し、第三遊星歯車機構ＰＧ３が本発明における「第一差動歯車機構Ｇ１」に相当する。
【００３２】
１−１．ハイブリッド駆動装置の各部の構成
図１及び図２に示すように、入力軸Ｉは、エンジンＥに駆動連結されている。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、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジン等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的に駆動連結されている。なお、入力軸Ｉが、エンジンＥの出力回転軸との間にダンパやクラッチ等を介して駆動連結された構成としても好適である。図２に示すように、出力軸Ｏは、ディファレンシャル装置１７等を介して車輪Ｗに駆動力を伝達可能に駆動連結されている。本例では、出力軸Ｏは入力軸Ｉと同軸上に配置されている。
【００３３】
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。この第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１は、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。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。この第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一キャリヤｃａ１と一体回転するように駆動連結されている。第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、図２に示すように、それぞれインバータ１２を介して蓄電装置としてのバッテリ１１に電気的に接続されている。なお、バッテリ１１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。
【００３４】
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。ここで、ジェネレータとして機能する方の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２は、エンジンＥの駆動力により発電を行い、バッテリ１１を充電し、或いはモータとして機能する方の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための電力を供給する。一方、モータとして機能する方の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２は、主に車両の走行用の駆動力を補助するために力行するが、車両の減速のための回生制動時等にはジェネレータとして機能する。これら第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の動作は、制御装置ＥＣＵから制御指令に従ってインバータ１２を介して行われる。
【００３５】
差動歯車装置Ｇは、３つの回転要素をそれぞれ有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を組み合わせて構成されている。これにより、差動歯車装置Ｇは独立して回転可能な６つの回転要素を備えており、互いに異なる４つの回転要素に、それぞれ入力軸Ｉ、出力軸Ｏ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２が駆動連結され、残りの２つの回転要素のうちの一方がブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される構成となっている。ここでは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）側に配置されている遊星歯車機構から順に、第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、第三遊星歯車機構ＰＧ３としている。以下、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。
【００３６】
第二差動歯車機構Ｇ２として機能する第一遊星歯車機構ＰＧ１は、ダブ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、複数対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。第一キャリヤｃａ１は、第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２及び第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３（第二回転電機連結要素Ｅｍ２）と一体回転するように駆動連結されている。第一リングギヤｒ１は、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されている。従って、この第一リングギヤｒ１が入力部材連結要素Ｅｉとなっている。第一サンギヤｓ１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。本実施形態では、第二遊星歯車機構ＰＧ２が第三差動歯車機構Ｇ３として機能する。従って、この第一サンギヤｓ１が連結回転要素Ｅｃとなっている。図４〜図１０に示すように、第一遊星歯車機構ＰＧ１のこれら３つの回転要素は、回転速度の順に、第一キャリヤｃａ１、第一リングギヤｒ１、第一サンギヤｓ１となっている。従って、本実施形態では、これらの第一キャリヤｃａ１、第一リングギヤｒ１、第一サンギヤｓ１が、それぞれ第二差動歯車機構Ｇ２の「第一回転要素ｅ１」、「第二回転要素ｅ２」、「第三回転要素ｅ３」に相当する。
【００３７】
第三差動歯車機構Ｇ３として機能する第二遊星歯車機構ＰＧ２は、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。第二リングギヤｒ２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を介して第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三キャリヤｃａ３（出力回転要素Ｅｏ）及び出力軸Ｏと選択的に駆動連結される。従って、この第二リングギヤｒ２が第一回転電機連結要素Ｅｍ１となっている。第二キャリヤｃａ２は、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とともに、ブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。従って、この第二キャリヤｃａ２が固定回転要素Ｅｆとなっている。第二サンギヤｓ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１（連結回転要素Ｅｃ）と一体回転するように駆動連結されている。図４〜図１０に示すように、第二遊星歯車機構ＰＧ２のこれら３つの回転要素は、回転速度の順に、第二リングギヤｒ２、第二キャリヤｃａ２、第二サンギヤｓ２となっている。従って、本実施形態では、これらの第二リングギヤｒ２、第二キャリヤｃａ２、第二サンギヤｓ２が、それぞれ第三差動歯車機構Ｇ３の「第一回転要素ｅ１」、「第二回転要素ｅ２」、「第三回転要素ｅ３」に相当する。
【００３８】
第一差動歯車機構Ｇ１として機能する第三遊星歯車機構ＰＧ３は、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、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一キャリヤｃａ１及び第二回転電機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。従って、この第三サンギヤｓ３が第二回転電機連結要素Ｅｍ２となっている。第三キャリヤｃａ３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、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及び第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と選択的に駆動連結される。従って、この第三キャリヤｃａ３が出力回転要素Ｅｏとなっている。第三リングギヤｒ３は、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二キャリヤｃａ２（固定回転要素Ｅｆ）と一体回転するように駆動連結されているとともに、ブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。図４〜図１０に示すように、第三遊星歯車機構ＰＧ３のこれら３つの回転要素は、回転速度の順に、第三サンギヤｓ３、第三キャリヤｃａ３、第三リングギヤｒ３となっている。従って、本実施形態では、これらの第三サンギヤｓ３、第三キャリヤｃａ３、第三リングギヤｒ３が、それぞれ第一差動歯車機構Ｇ１の「第一回転要素ｅ１」、「第二回転要素ｅ２」、「第三回転要素ｅ３」に相当する。
【００３９】
そして、このハイブリッド駆動装置Ｈでは、第一遊星歯車機構ＰＧ１（第二差動歯車機構Ｇ２）における入力部材連結要素Ｅｉとしての第一リングギヤｒ１の回転要素種別と第二遊星歯車機構ＰＧ２（第三差動歯車機構Ｇ３）における固定回転要素Ｅｆとしての第二キャリヤｃａ２の回転要素種別とが同じとなるように設定されている。ここでの回転要素種別は、各遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３の３つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの種別であり、中間回転要素には第二回転要素ｅ２が相当し、端回転要素には第一回転要素ｅ１及び第三回転要素ｅ３の双方が相当する。本実施形態においては、入力部材連結要素Ｅｉとしての第一リングギヤｒ１が中間回転要素（第二回転要素ｅ２）であるため、固定回転要素Ｅｆとしての第二キャリヤｃａ２も中間回転要素（第二回転要素ｅ２）とされている。また、第二遊星歯車機構ＰＧ２（第三差動歯車機構Ｇ３）の第一回転電機連結要素Ｅｍ１としての第二リングギヤｒ２は、当該第二遊星歯車機構ＰＧ２の端回転要素（ここでは第一回転要素ｅ１）とされている。
【００４０】
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では、各係合要素は差動歯車装置Ｇに含まれることとして図示を省略しているが、この図に示すように、これらの係合要素（すなわち差動歯車装置Ｇ）に供給される油圧は、制御装置ＥＣＵからの制御指令により動作する油圧制御装置１３により制御される。この油圧制御装置１３への作動油の供給は、エンジンＥの動作中は機械式オイルポンプ１４により行われ、エンジンＥの停止中は電動オイルポンプ１５により行われる。ここで、機械式オイルポンプ１４は、入力軸Ｉの駆動力により駆動される。また、電動オイルポンプ１５は、電動オイルポンプ用インバータ１６を介して供給されるバッテリ１１からの電力（供給経路は図示省略）により駆動される。
【００４１】
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、制御装置ＥＣＵは、車両の各部に設けられたセンサＳｅ１〜Ｓｅ７で取得される情報を用いて、エンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、油圧制御装置１３を介して差動歯車装置Ｇの各係合要素Ｃ、Ｂ（図１参照）、並びに電動オイルポンプ１５等の動作制御を行う。これらのセンサとして、本例では、第一回転電機回転センサＳｅ１、第二回転電機回転センサＳｅ２、エンジン回転センサＳｅ３、バッテリ状態検出センサＳｅ４、車速センサＳｅ５、アクセル操作検出センサＳｅ６、及びブレーキ操作検出センサＳｅ７が設けられている。
【００４２】
ここで、第一回転電機回転センサＳｅ１は、第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１の回転速度を検出するためのセンサである。第二回転電機回転センサＳｅ２は、第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２の回転速度を検出するためのセンサである。エンジン回転センサＳｅ３は、エンジンＥの出力回転軸の回転速度を検出するためのセンサである。ここで、入力軸ＩはエンジンＥの出力回転軸と一体回転するので、このエンジン回転センサＳｅ３により検出されるエンジンＥの回転速度は入力軸Ｉの回転速度と一致する。バッテリ状態検出センサＳｅ４は、バッテリ１１の充電量等の状態を検出するためのセンサである。車速センサＳｅ５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Ｓｅ６は、アクセルペダル１８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Ｓｅ７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１９の操作量を検出するためのセンサである。
【００４３】
また、制御装置ＥＣＵは、エンジン制御手段３１、回転電機制御手段３２、バッテリ状態検出手段３３、回転電機回転検出手段３４、車速検出手段３５、切替制御手段３６、電動オイルポンプ制御手段３７、エンジン回転検出手段３８、モード選択手段３９、及び要求駆動力検出手段４０を備えている。制御装置ＥＣＵにおけ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。
【００４４】
エンジン制御手段３１は、エンジンＥの動作開始、停止、回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。回転電機制御手段３２は、インバータ１２を介して、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。バッテリ状態検出手段３３は、バッテリ状態検出センサＳｅ４の出力に基づいて、バッテリ１１の充電量等の状態を検出する。回転電機回転検出手段３４は、第一回転電機回転センサＳｅ１、及び第二回転電機回転センサＳｅ２の出力に基づいて、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度を検出する。車速検出手段３５は、車速センサＳｅ５からの出力に基づいて車速を検出する。切替制御手段３６は、油圧制御装置１３の動作を制御することにより、ハイブリッド駆動装置Ｈの各係合要素Ｃ、Ｂ（図１参照）のそれぞれの係合又は解放（係合解除）を行い、ハイブリッド駆動装置Ｈのモードを切り替える制御を行う。電動オイルポンプ制御手段３７は、電動オイルポンプ用インバータ１６を介して電動オイルポンプ１５の動作制御を行う。エンジン回転検出手段３８は、エンジン回転センサＳｅ３からの出力に基づいて、エンジンＥの出力回転軸及び入力軸Ｉの回転速度を検出する。
【００４５】
モード選択手段３９は、車速及び要求駆動力などの走行条件に応じて、所定の制御マップに従い適切なモードの選択を行う。すなわち、モード選択手段３９は、車速の情報を車速検出手段３５から取得するとともに、要求駆動力の情報を要求駆動力検出手段４０から取得する。そして、モード選択手段３９は、所定の制御マップに従って、取得された車速及び要求駆動力に応じて規定されたモードを選択する。ここで、選択されるモードとしては、後述するように、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの３つのモードがある。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。要求駆動力検出手段４０は、アクセル操作検出センサＳｅ６及びブレーキ操作検出センサＳｅ７からの出力に基づいて、運転者による要求駆動力を演算して取得する。
【００４６】
１−３．ハイブリッド駆動装置のモード
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、各モードでのクラッチＣ及びブレーキＢの作動状態を示す作動表である。この図において、「ＣＶＴ−Ｌｏ」は無段低速モード、「ＣＶＴ−Ｈｉ」は無段高速モード、「パラレル」はパラレルモードをそれぞれ示している。そして、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。本実施形態においては、無段低速モードが本発明における「第一無段変速モード」に相当し、無段高速モードが本発明における「第二無段変速モード」に相当し、パラレルモードが本発明における「固定変速比モード」に相当する。
【００４７】
図４〜図１０は、差動歯車装置Ｇの速度線図を示しており、図４〜図６は無段低速モードでの速度線図、図７はパラレルモードでの速度線図、図８〜図１０は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。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、下側が負である。そして、並列配置された複数本の縦線のそれぞれが、差動歯車装置Ｇ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の各回転要素に対応している。
【００４８】
また、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。図４、図７、及び図８の下部には、各遊星歯車機構ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の歯数比（サンギヤとリングギヤとの歯数比＝〔サンギヤの歯数〕／〔リングギヤの歯数〕）をλ１、λ２、λ３として示している。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。そして、図４〜図１０において、破線で示される直線ＰＧ１（Ｇ２）は第一遊星歯車機構ＰＧ１（第二差動歯車機構Ｇ２）の動作状態を示し、一点鎖線で示される直線ＰＧ２（Ｇ３）は第二遊星歯車機構ＰＧ２（第三差動歯車機構Ｇ３）の動作状態を示し、直線ＰＧ３（Ｇ１）は第三遊星歯車機構ＰＧ３（第一差動歯車機構Ｇ１）の動作状態を示している。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、「□」は第二回転電機ＭＧ２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。
【００４９】
図３に示すように、このハイブリッド駆動装置Ｈは、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの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。ここで、無段低速モード及び無段高速モードは、いずれも、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２のいずれか一方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及び第二回転電機ＭＧ２のいずれか一方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、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクは、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及び第二回転電機ＭＧ２のいずれか一方とに分配される。そして、無段低速モードと無段高速モードとで反力受けとなる回転電機が交代する。具体的には、無段低速モードでは第一回転電機ＭＧ１が反力受けとなり、無段高速モードでは第二回転電機ＭＧ２が反力受けとなる。また、無段低速モードと無段高速モードとは、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っている。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〕）。一方、パラレルモードは、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。このパラレルモードでは、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。
【００５０】
これらのモードは、モード選択手段３９により選択され、選択されたモードへの切り替えは、制御装置ＥＣＵからの制御指令により各係合要素Ｃ、Ｂが係合又は解放されることにより行われる。なお、この際、制御装置ＥＣＵは、回転電機制御手段３２による第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の回転速度及び出力トルクの制御、エンジン制御手段３１によるエンジンＥの回転速度及び出力トルクの制御等も行う。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。
【００５１】
１−４．無段低速モード
無段低速モードは、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に伝達するモードである。図３に示すように、無段低速モードは、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。この無段低速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は全域において基本的に正方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段低速モードでは、第一回転電機ＭＧ１が入力軸Ｉのトルクに対する反力受けとして機能する。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。この無段低速モードでは、後述する無段高速モードよりも大きいトルク変換比で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【００５２】
無段低速モードでは、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、図４〜図６に直線ＰＧ１として示すように、回転速度の順で中間となる第一リングギヤｒ１が入力軸Ｉに駆動連結され、この第一リングギヤｒ１に伝達された入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（エンジントルクＴＥ）が回転速度の順で一方端となる第一サンギヤｓ１及び他方端となる第一キャリヤｃａ１に分配される。よって、無段低速モードでは、第一遊星歯車機構ＰＧ１が、入力軸Ｉの駆動力（トルク）を分配する駆動力分配機構として機能する。そして、第一サンギヤｓ１には、当該第一サンギヤｓ１に分配された入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクに対する反力トルクとなる第一回転電機ＭＧ１のトルクが、第二遊星歯車機構ＰＧ２を介して伝達される。一方、第一キャリヤｃａ１に分配されたトルクは、第二回転電機ＭＧ２に伝達されるとともに、第三遊星歯車機構ＰＧ３を介して出力軸Ｏに伝達される。この際、エンジンＥは、高い効率で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正方向のエンジントルクＴＥを出力する。
【００５３】
また、無段低速モードでは、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、第一回転電機ＭＧ１のトルクの向きを反転させて第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１に伝達する。この際、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。第二遊星歯車機構ＰＧ２は、この正方向のＭＧ１トルクＴ１の向きを反転させて第一サンギヤｓ１に伝達する。この際、図４〜図６に直線ＰＧ２として示すように、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、回転速度の順で中間となる第二キャリヤｃａ２がブレーキＢによりケースＤｃに固定され、一方端となる第二リングギヤｒ２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二サンギヤｓ２に、ＭＧ１トルクＴ１の向きが反転して伝達される。すなわち、第二サンギヤｓ２と一体回転する第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一サンギヤｓ１には、第一回転電機ＭＧ１からの負方向のトルクが伝達される。このように向きが反転された第一回転電機ＭＧ１からのトルクが、入力軸Ｉのトルクに対する反力となる。またこの際、第二サンギヤｓ２には、第二遊星歯車機構ＰＧ２の歯数比に応じて変速されて伝達される。本実施形態では、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、第一回転電機ＭＧ１の回転速度を増速して第二サンギヤｓ２に伝達する。ここで、第二遊星歯車機構ＰＧ２の歯数比がλ２（λ２＜１）であるので、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は、１／λ２倍に増速されて第二サンギヤｓ２に伝達される。
【００５４】
無段低速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は、基本的に正方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する。そして、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、図４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、図５に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロとなる点を通過し、図６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、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。本実施形態では、この点を便宜上「無電気変換点」という。
【００５５】
また、この無段低速モードでは、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、入力軸Ｉ及び第二回転電機ＭＧ２の回転を減速して出力軸Ｏに伝達するとともに、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（エンジントルクＴＥ）及び第二回転電機ＭＧ２のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を増幅して出力軸Ｏに伝達する。この際、第二回転電機ＭＧ２は、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、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一キャリヤｃａ１から第三遊星歯車機構ＰＧ３を介して出力軸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。図４〜図６に直線ＰＧ３として示すように、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、回転速度の順で一方端となる第三サンギヤｓ３に第二回転電機ＭＧ２及び第一キャリヤｃａ１が駆動連結され、他方端となる第三リングギヤｒ３がブレーキＢによりケースＤｃに固定される。このため、回転速度の順で中間となる第三キャリヤｃａ３に駆動連結された出力軸Ｏには、第三サンギヤｓ３の回転速度が減速されて伝達される。したがって、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、第一遊星歯車機構ＰＧ１を介して第三サンギヤｓ３に伝達された入力軸Ｉのトルク及び第二回転電機ＭＧ２のトルクを、増幅して出力軸Ｏに伝達する。ここで、第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比がλ３（λ３＜１）であるので、第三サンギヤｓ３のトルクは、（１＋λ３）／λ３倍に増幅されて出力軸Ｏに伝達される。このようにＭＧ２トルクＴ２を増幅して出力軸Ｏに伝達する構成としたことにより、第二回転電機ＭＧ２の小型化を図ることが容易となる。この無段低速モードでは、補助回転電機として機能する第二回転電機ＭＧ２が、出力軸Ｏに対して一定の回転速度比で回転するように駆動連結されている。従って、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。
【００５６】
無段低速モードでは、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。また、図６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。一方、図５に示すように、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。このように、無段低速モード中に第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）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Ｈのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段低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１１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、長時間にわたって無段低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の回転速度がゼロの状態から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。従って、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。
【００５７】
無段低速モードでは、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は、以下のようになる。すなわち、出力軸Ｏに伝達される入力軸ＩのトルクをＴＩｏとすると、トルクＴＩｏは以下の式（１）により求まる。
ＴＩｏ＝ＴＥ×｛（１−λ１）（１＋λ３）｝／λ３・・・（１）
よって、無段低速モードでは、入力軸Ｉのトルクは、増幅されて出力軸Ｏに伝達される。例えば、λ１＝０．４、λ３＝０．４であった場合、ＴＩｏは２．１ＴＥとなる。すなわち、この場合、無段低速モードでのトルク変換比（＝〔出力軸Ｏのトルク〕／〔入力軸Ｉのトルク〕）は２．１となり、入力軸ＩのトルクＴＥは、２．１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、第三遊星歯車機構ＰＧ３によって（１＋λ３）／λ３倍に増幅されて伝達される。
【００５８】
以上に説明したように、無段低速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク、すなわちエンジントルクＴＥを増幅して出力軸Ｏに伝達することができるため、車速が比較的低い状態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、無段低速モードは、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態（車両の発進時）から、第一回転電機ＭＧ１（第二リングギヤｒ２）の回転速度が、出力軸Ｏ（第三キャリヤｃａ３）の回転速度に一致する状態となるまでの間で使用される。すなわち、無段低速モードでは、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及び第二回転電機ＭＧ２の双方の回転速度を上昇させることにより、出力軸Ｏ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、第一回転電機ＭＧ１の回転速度と出力軸Ｏの回転速度とが一致した際にクラッチＣを係合すれば、無段低速モードからパラレル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、無段低速モードから無段高速モードに切り替えられる。こ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。
【００５９】
１−５．パラレルモード
パラレルモードは、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、パラレルモードは、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。このパラレルモードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより出力軸Ｏ及び第三キャリヤｃａ３と第一回転電機ＭＧ１及び第二リングギヤｒ２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が一体的に動作する状態となり、図７に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜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、第二リングギヤｒ２及び第三リングギヤｒ３がケースＤｃに固定される。これにより、パラレルモードでは、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、パラレルモードでは、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の回転速度は減速して出力軸Ｏに伝達される。
【００６０】
パラレルモードでは、図７に直線ＰＧ１、ＰＧ２、及びＰＧ３として示すように、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が一体的に動作する状態となる。そして、このパラレルモードでは、差動歯車装置Ｇは、全部で５個の回転要素を有する状態となる。この差動歯車装置Ｇの５個の回転要素は、図７における右側から回転速度の順に、第二回転電機ＭＧ２と一体回転する第一キャリヤｃａ１及び第三サンギヤｓ３、入力軸Ｉ（エンジンＥ）と一体回転する第一リングギヤｒ１、出力軸Ｏ及び第一回転電機ＭＧ１と一体回転する第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３、ブレーキＢによりケースＤｃに固定された第二キャリヤｃａ２及び第三リングギヤｒ３、連結回転要素Ｅｃとしての第一サンギヤｓ１及び第二サンギヤｓ２、となっている。このように、差動歯車装置Ｇの全体が一体的に動作する状態で、一つの回転要素を構成する第二キャリヤｃａ２及び第三リングギヤｒ３がケースＤｃに固定されていることにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度に応じて、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。また、回転速度の順で、ブレーキＢによりケースＤｃに固定される回転要素と入力軸Ｉに駆動連結された回転要素との間に、出力軸Ｏに駆動連結された回転要素が設けられていることにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度が減速して出力軸Ｏに伝達される。
【００６１】
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（エンジントルク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、このパラレルモードでは、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１１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。
【００６２】
以上に説明したように、パラレルモードは、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）の回転速度が減速されて出力軸Ｏに伝達されるモードである。このため、パラレルモードでは、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。更にこの際、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度を減速するとともにエンジントルクＴＥを増幅して出力軸Ｏに伝達するため、比較的大きい駆動力を車輪Ｗに伝達することができる。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、このパラレルモードは、ブレーキＢが係合状態とされて実現される無段低速モードから更にクラッチＣを係合状態とすることにより、或いはクラッチＣが係合状態とされて実現される無段高速モードから更にブレーキＢを係合することにより実現される。従って、このパラレルモードは、無段低速モードから無段高速モードへの切り替え、又は無段高速モードから無段低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。
【００６３】
１−６．無段高速モード
無段高速モードは、第二回転電機ＭＧ２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、反力受けとなる第二回転電機ＭＧ２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に伝達するモードである。図３に示すように、無段高速モードは、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。この無段高速モードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより出力軸Ｏ及び第三キャリヤｃａ３と第一回転電機ＭＧ１及び第二リングギヤｒ２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が一体的に動作する状態となり、図８〜図１０に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３を表す線が同一直線状となる。そして、無段高速モードでは、第二回転電機ＭＧ２は全域において基本的に負方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段高速モードでは、第二回転電機ＭＧ２が入力軸Ｉのトルクに対する反力受けとして機能する。一方、第一回転電機ＭＧ１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。この無段高速モードでは、上述した無段低速モードよりも小さいトルク変換比で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【００６４】
無段高速モードでは、パラレルモードと同様に、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が一体的に動作する状態となる。従って、この無段高速モードでも、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、無段高速モードでは、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一リングギヤｒ１は入力軸Ｉ（エンジンＥ）と一体的に回転するように駆動連結されている。３つの回転要素のうち回転速度の順で一方端となる第一キャリヤｃａ１及び第三サンギヤｓ３は第二回転電機ＭＧ２と一体回転するように駆動連結されている。３つの回転要素のうち回転速度の順で他方端となる第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３は出力軸Ｏ及び第一回転電機ＭＧ１と一体回転するように駆動連結されている。そして、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のエンジントルクＴＥに対する反力トルクとして、第二回転電機ＭＧ２が負方向のトルクを出力することにより、エンジントルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される。また、反力受けとなる第二回転電機ＭＧ２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に伝達することができる。この際、エンジンＥは、高い効率で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正方向のエンジントルクＴＥを出力する。
【００６５】
無段高速モードでは、第二回転電機ＭＧ２は、基本的に負方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する。そして、図８に示すように、出力軸Ｏの回転速度が比較的低速の状態では、第二回転電機ＭＧ２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、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は下降する。そして、図９に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度がゼロとなる点を通過し、図１０に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が負となる。第二回転電機ＭＧ２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、第二回転電機ＭＧ２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、第一回転電機ＭＧ１と同様に、この点を便宜上「無電気変換点」という。
【００６６】
一方、第一回転電機ＭＧ１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（ＭＧ１トルクＴ１）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、第一回転電機ＭＧ１は、第二回転電機ＭＧ２の動作状態に応じて負方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する場合もある。この無段高速モードでは、補助回転電機として機能する第一回転電機ＭＧ１が、出力軸Ｏに一体回転するように駆動連結されている。従って、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。このように、無段低速モードと無段高速モードとでは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクの反力受けとなる回転電機ＭＧ１、ＭＧ２が交替する。そして、反力受けとなる回転電機ＭＧ１、ＭＧ２以外の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２が補助回転電機として機能する。
【００６７】
無段高速モードでは、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は常に正となる。そして、第一回転電機ＭＧ１は、第二回転電機ＭＧ２の動作状態に応じた向きのトルク（ＭＧ１トルクＴ１）を出力する。すなわち、図８に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が正であって第二回転電機ＭＧ２が発電しているときには、第一回転電機ＭＧ１は当該第二回転電機ＭＧ２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。また、図１０に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が負であって第二回転電機ＭＧ２が力行しているときには、第一回転電機ＭＧ１は当該第二回転電機ＭＧ２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。一方、図９に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第一回転電機ＭＧ１が出力するＭＧ１トルクＴ１をゼロとする。このように、無段高速モード中に第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）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Ｈのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段高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１１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、長時間にわたって無段高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、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は正からゼロを経て負に変化する。従って、第一回転電機ＭＧ１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。
【００６８】
無段高速モードでは、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は、以下のようになる。すなわち、出力軸Ｏに伝達される入力軸ＩのトルクをＴＩｏとすると、トルクＴＩｏは以下の式（２）により求まる。
ＴＩｏ＝ＴＥ×｛λ１（λ２＋λ３＋λ２×λ３）｝／λ２・・・（２）
よって、無段高速モードでは、入力軸Ｉのトルクは、減衰されて出力軸Ｏに伝達される。例えば、λ１＝０．４、λ２＝０．７、λ３＝０．４であった場合、ＴＩｏは約０．８ＴＥとなる。すなわち、この場合、無段高速モードでのトルク変換比（＝〔出力軸Ｏのトルク〕／〔入力軸Ｉのトルク〕）は約０．８となり、入力軸ＩのトルクＴＥは、約０．８倍されて出力軸Ｏに伝達される。また、出力軸Ｏには、第一回転電機ＭＧ１が出力するＭＧ１トルクＴ１も伝達される。
【００６９】
以上に説明したように、無段高速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク、すなわちエンジントルクＴＥを減衰させて出力軸Ｏに伝達するモードであるため、車速が比較的高い状態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、無段高速モードは、無段低速モードにおいて、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の回転速度が上昇し、第一回転電機ＭＧ１（第二リングギヤｒ２）の回転速度と出力軸Ｏ（第三キャリヤｃａ３）の回転速度とが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。すなわち、無段高速モードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、第一回転電機ＭＧ１の回転速度と出力軸Ｏの回転速度とが一致した状態から、第二回転電機ＭＧ２の回転速度を低下させるとともに、出力軸Ｏ及び第一回転電機ＭＧ１の回転速度を上昇させることにより車両を加速させる。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及び第一回転電機ＭＧ１の回転速度を下降させることにより、第二キャリヤｃａ２及び第三リングギヤｒ３の回転速度をゼロとしてブレーキＢを係合すれば、無段高速モードからパラレル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、無段高速モードから無段低速モードに切り替えられる。こ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。なお、第二キャリヤｃａ２及び第三リングギヤｒ３の回転速度をゼロとする制御を行わずにブレーキＢを係合してモード切替を行うことも可能である。
【００７０】
１−７．異なるモード間にわたる回転電機の動作
上記のとおり、第一回転電機ＭＧ１は、無段低速モードでは、図４〜図６に示すように、正方向のＭＧ１トルクＴ１をエンジントルクＴＥに対する反力として出力する。また、無段高速モードでは、図８に示すように、第一回転電機ＭＧ１は出力軸Ｏに駆動連結された状態で、基本的に正方向のＭＧ１トルクＴ１を出力してエンジントルクＴＥを補助する機能を果たす。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１の向きは正方向のまま変化しない。従って、第一回転電機ＭＧ１のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。なお、第一回転電機ＭＧ１は、図１０に示すように、無段高速モードにおいて第二回転電機ＭＧ２の回転速度が負となって第二回転電機ＭＧ２が力行する状態となったときには、当該第二回転電機ＭＧ２が消費する電力を発電するために負方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する。但し、この場合にも、図９に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、ＭＧ１トルクＴ１も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。
【００７１】
また、第二回転電機ＭＧ２は、無段低速モードでは、図４に示すように、第三遊星歯車機構ＰＧ３を介して出力軸Ｏに駆動連結された状態で、基本的に正方向のＭＧ２トルクＴ２を出力してエンジントルクＴＥを補助する機能を果たす。但し、第二回転電機ＭＧ２は、図６に示すように、無段低速モードの途中で第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正となって第一回転電機ＭＧ１が力行する状態となったときには、当該第一回転電機ＭＧ１が消費する電力を発電するために負方向のＭＧ２トルクＴ２を出力する。この場合にも、図５に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、ＭＧ２トルクＴ２も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。また、無段高速モードでは、図８〜図１０に示すように、第二回転電機ＭＧ２は、負方向のＭＧ２トルクＴ２をエンジントルクＴＥに対する反力として出力する。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第二回転電機ＭＧ２のＭＧ２トルクＴ２の向きは負方向のまま変化しない。従って、第二回転電機ＭＧ２のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。
【００７２】
また、無段低速モードにおいて出力軸Ｏの回転速度をゼロから次第に上昇させる際には、反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度は負からゼロを通過して正となるまで正方向に変化する。そして、第一回転電機ＭＧ１（第二リングギヤｒ２）と出力軸Ｏ（第三キャリヤｃａ３）との回転速度が同速となったときにこれらの間のクラッチＣを係合させることにより、係合ショックを生じさせることなく無段高速モードへの切り替えを行う。また、無段高速モードにおいて出力軸Ｏの回転速度を上昇させる際には、反力受けとなる第二回転電機ＭＧ２の回転速度は正の状態から負方向に変化する過程でゼロを通過する。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、無段低速モード及び無段高速モードの双方において、反力受けとなるいずれかの回転電機ＭＧ１、ＭＧ２が、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。従って、当該反力受けとなる回転電機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度の絶対値を比較的低く抑えることができる。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を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Ｈのエネルギー効率を高めることが可能となっている。
【００７３】
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１１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、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの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。
【００７４】
２−１．ハイブリッド駆動装置の各部の構成
図１１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の具体的構成が、上記第一の実施形態と異なっている。本実施形態においては、第一遊星歯車機構ＰＧ１が本発明における「第一差動歯車機構Ｇ１」に相当し、第二遊星歯車機構ＰＧ２が本発明における「第二差動歯車機構Ｇ２」に相当し、第三遊星歯車機構ＰＧ３が本発明における「第三差動歯車機構Ｇ３」に相当する。以下、各遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３のそれぞれの構成について詳細に説明する。
【００７５】
第一差動歯車機構Ｇ１として機能する第一遊星歯車機構ＰＧ１は、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。従って、この第一サンギヤｓ１が第二回転電機連結要素Ｅｍ２となっている。第一キャリヤｃａ１は、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二キャリヤｃａ２及び出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチＣを介して第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３及び第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と選択的に駆動連結される。従って、この第一キャリヤｃａ１が出力回転要素Ｅｏとなっている。第一リングギヤｒ１は、第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三リングギヤｒ３（固定回転要素Ｅｆ）と一体回転するように駆動連結されているとともに、ブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。図１２〜図１８に示すように、第一遊星歯車機構ＰＧ１のこれら３つの回転要素は、回転速度の順に、第一サンギヤｓ１、第一キャリヤｃａ１、第一リングギヤｒ１となっている。従って、本実施形態では、これらの第一サンギヤｓ１、第一キャリヤｃａ１、第一リングギヤｒ１が、それぞれ第一差動歯車機構Ｇ１の「第一回転要素ｅ１」、「第二回転要素ｅ２」、「第三回転要素ｅ３」に相当する。
【００７６】
第二差動歯車機構Ｇ２として機能する第二遊星歯車機構ＰＧ２は、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。従って、この第二サンギヤｓ２が入力部材連結要素Ｅｉとなっている。第二キャリヤｃａ２は、第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一キャリヤｃａ１（出力回転要素Ｅｏ）及び出力軸Ｏと一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチＣを介して第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤｓ３及び第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と選択的に駆動連結される。第二リングギヤｒ２は、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。本実施形態では、第三遊星歯車機構ＰＧ３が第三差動歯車機構Ｇ３として機能する。従って、この第二リングギヤｒ２が連結回転要素Ｅｃとなっている。図１２〜図１８に示すように、第二遊星歯車機構ＰＧ２のこれら３つの回転要素は、回転速度の順に、第二サンギヤｓ２、第二キャリヤｃａ２、第二リングギヤｒ２となっている。従って、本実施形態では、これらの第二サンギヤｓ２、第二キャリヤｃａ２、第二リングギヤｒ２が、それぞれ第二差動歯車機構Ｇ２の「第一回転要素ｅ１」、「第二回転要素ｅ２」、「第三回転要素ｅ３」に相当する。
【００７７】
第三差動歯車機構Ｇ３として機能する第三遊星歯車機構ＰＧ３は、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を介して第一遊星歯車機構ＰＧ１の第一キャリヤｃａ１（出力回転要素Ｅｏ）、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二キャリヤｃａ２、及び出力軸Ｏと選択的に駆動連結される。従って、この第三サンギヤｓ３が第一回転電機連結要素Ｅｍ１となっている。第三キャリヤｃａ３は、第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二リングギヤｒ２（連結回転要素Ｅｃ）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、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、ブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。従って、この第三リングギヤｒ３が固定回転要素Ｅｆとなっている。図１２〜図１８に示すように、第三遊星歯車機構ＰＧ３のこれら３つの回転要素は、回転速度の順に、第三サンギヤｓ３、第三キャリヤｃａ３、第三リングギヤｒ３となっている。従って、本実施形態では、これらの第三サンギヤｓ３、第三キャリヤｃａ３、第三リングギヤｒ３が、それぞれ第三差動歯車機構Ｇ３の「第一回転要素ｅ１」、「第二回転要素ｅ２」、「第三回転要素ｅ３」に相当する。
【００７８】
そして、このハイブリッド駆動装置Ｈでは、第二遊星歯車機構ＰＧ２（第二差動歯車機構Ｇ２）における入力部材連結要素Ｅｉとしての第二サンギヤｓ２の回転要素種別と第三遊星歯車機構ＰＧ３（第三差動歯車機構Ｇ３）における固定回転要素Ｅｆとしての第三リングギヤｒ３の回転要素種別とが同じとなるように設定されている。ここでの回転要素種別は、各遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３の３つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの種別であり、中間回転要素には第二回転要素ｅ２が相当し、端回転要素には第一回転要素ｅ１及び第三回転要素ｅ３の双方が相当する。本実施形態においては、入力部材連結要素Ｅｉとしての第二サンギヤｓ２が端回転要素（ここでは第一回転要素ｅ１）であるため、固定回転要素Ｅｆとしての第三リングギヤｒ３も端回転要素（ここでは第三回転要素ｅ３）とされている。なお、本願においては、入力部材連結要素Ｅｉ及び固定回転要素Ｅｆの一方が第一回転要素ｅ１であり、他方が第三回転要素ｅ３である場合、並びに入力部材連結要素Ｅｉ及び固定回転要素Ｅｆの双方が第一回転要素ｅ１又は第三回転要素ｅ３のいずれかである場合、のいずれの場合であっても、回転要素種別が端回転要素で同じであると考える。また、第三遊星歯車機構ＰＧ３（第三差動歯車機構Ｇ３）の第一回転電機連結要素Ｅｍ１としての第三サンギヤｓ３は、当該第三遊星歯車機構ＰＧ３の端回転要素（ここでは第一回転要素ｅ１）とされている。
【００７９】
２−２．ハイブリッド駆動装置のモード
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１２〜図１８は、差動歯車装置Ｇの速度線図を示しており、図１２〜図１４は無段低速モードでの速度線図、図１５はパラレルモードでの速度線図、図１６〜図１８は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。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１０と同様である。
【００８０】
図３及び図１２〜図１８に示すように、このハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第一の実施形態と同様に、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの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。但し、本実施形態においては、特に無段低速モードにおける、反力受けとしての第一回転電機ＭＧ１の駆動力の伝達状態、及び入力軸Ｉ（エンジンＥ）から出力軸Ｏへの駆動力の伝達状態が、上記第一の実施形態とは異なっている。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。
【００８１】
２−３．無段低速モード
無段低速モードは、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に伝達するモードである。図３に示すように、無段低速モードは、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。この無段低速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は全域において基本的に正方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段低速モードでは、第一回転電機ＭＧ１が入力軸Ｉのトルクに対する反力受けとして機能する。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。この無段低速モードでは、後述する無段高速モードよりも大きいトルク変換比で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【００８２】
無段低速モードでは、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、図１２〜図１４に直線ＰＧ２として示すように、回転速度の順で一方端となる第二サンギヤｓ２に入力軸Ｉが駆動連結され、他方端となる第二リングギヤｒ２に第一回転電機ＭＧ１からの反力トルクが第三遊星歯車機構ＰＧ３を介して伝達される。これにより、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（エンジントルクＴＥ）と第一回転電機ＭＧ１のトルク（ＭＧ１トルクＴ１）とを合成し、エンジントルクＴＥに対して増幅したトルクを出力軸Ｏに伝達する。ここで、第二遊星歯車機構ＰＧ２の歯数比がλ２（λ２＜１）であるので、エンジントルクＴＥは、（１＋λ２）／λ２倍に増幅されて出力軸Ｏに伝達される。この際、エンジンＥは、高い効率で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正方向のエンジントルクＴＥを出力する。
【００８３】
また、無段低速モードでは、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、第一回転電機ＭＧ１のトルクの向きを反転させることなく増幅して、第二リングギヤｒ２と一体回転する第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三キャリヤｃａ３に伝達する。この際、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。この際、図１２〜図１４に直線ＰＧ３として示すように、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、回転速度の順で一方端となる第三サンギヤｓ３に第一回転電機ＭＧ１が駆動連結され、他方端となる第三リングギヤｒ３がブレーキＢによりケースＤｃに固定される。このため、回転速度の順で中間となる第三キャリヤｃａ３に駆動連結された第二遊星歯車機構ＰＧ２の第二リングギヤｒ２には、第三サンギヤｓ３の回転速度が減速されて伝達される。したがって、第三遊星歯車機構ＰＧ３は、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１を、増幅して第二リングギヤｒ２に伝達する。ここで、第三遊星歯車機構ＰＧ３の歯数比がλ３（λ３＜１）であるので、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１は、（１＋λ３）／λ３倍に増幅されて出力軸Ｏに伝達される。本実施形態では、このように増幅された第一回転電機ＭＧ１からのトルクが、入力軸Ｉのトルクに対する反力となる。このようにＭＧ１トルクＴ１を増幅して出力軸Ｏに伝達する構成としたことにより、第一回転電機ＭＧ１の小型化を図ることが容易となる
【００８４】
無段低速モードでは、第一回転電機ＭＧ１は、基本的に正方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する。そして、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、図１２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、図１３に示すように、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し、図１４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。
【００８５】
また、この無段低速モードでは、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、第二回転電機ＭＧ２の回転を減速して出力軸Ｏに伝達するとともに、第二回転電機ＭＧ２のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）を増幅して出力軸Ｏに伝達する。この際、第二回転電機ＭＧ２は、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、第二遊星歯車機構ＰＧ２を介して出力軸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。図１２〜図１４に直線ＰＧ１として示すように、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、回転速度の順で一方端となる第一サンギヤｓ１に第二回転電機ＭＧ２が駆動連結され、他方端となる第一リングギヤｒ１がブレーキＢによりケースＤｃに固定される。このため、回転速度の順で中間となる第一キャリヤｃａ１に駆動連結された出力軸Ｏには、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が減速されて伝達される。したがって、第一遊星歯車機構ＰＧ１は、第二回転電機ＭＧ２のトルクを増幅して出力軸Ｏに伝達する。ここで、第一遊星歯車機構ＰＧ１の歯数比がλ１（λ１＜１）であるので、第二回転電機ＭＧ２のトルクは、（１＋λ１）／λ１倍に増幅されて出力軸Ｏに伝達される。このようにＭＧ２トルクＴ２を増幅して出力軸Ｏに伝達する構成としたことにより、第二回転電機ＭＧ２の小型化を図ることが容易となる。この無段低速モードでは、補助回転電機として機能する第二回転電機ＭＧ２が、出力軸Ｏに対して一定の回転速度比で回転するように駆動連結されている。従って、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。
【００８６】
無段低速モードでは、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。また、図１４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。一方、図１３に示すように、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。このように、無段低速モード中に第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）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Ｈのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段低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１１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、長時間にわたって無段低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の回転速度がゼロの状態から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。従って、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。
【００８７】
無段低速モードでは、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は、以下のようになる。すなわち、出力軸Ｏに伝達される入力軸ＩのトルクをＴＩｏとすると、トルクＴＩｏは以下の式（３）により求まる。
ＴＩｏ＝ＴＥ×｛（１＋λ２）／λ２｝・・・（３）
よって、無段低速モードでは、入力軸Ｉのトルクは、増幅されて出力軸Ｏに伝達される。例えば、λ２＝０．５であった場合、ＴＩｏは３ＴＥとなる。すなわち、この場合、無段低速モードでのトルク変換比（＝〔出力軸Ｏのトルク〕／〔入力軸Ｉのトルク〕）は３となり、入力軸ＩのトルクＴＥは、３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、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって（１＋λ１）／λ１倍に増幅されて伝達される。
【００８８】
以上に説明したように、無段低速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク、すなわちエンジントルクＴＥを増幅して出力軸Ｏに伝達することができるため、車速が比較的低い状態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、無段低速モードは、出力軸Ｏの回転速度がゼロの状態（車両の発進時）から、第一回転電機ＭＧ１（第三サンギヤｓ３）の回転速度が、出力軸Ｏ（第一キャリヤｃａ１及び第二キャリヤｃａ２）の回転速度に一致する状態となるまでの間で使用される。すなわち、無段低速モードでは、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及び第二回転電機ＭＧ２の双方の回転速度を上昇させることにより、出力軸Ｏ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、第一回転電機ＭＧ１の回転速度と出力軸Ｏの回転速度とが一致した際にクラッチＣを係合すれば、無段低速モードからパラレル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、無段低速モードから無段高速モードに切り替えられる。こ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。
【００８９】
２−４．パラレルモード
パラレルモードは、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、パラレルモードは、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。このパラレルモードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより出力軸Ｏ、第一キャリヤｃａ１、及び第二キャリヤｃａ２と、第一回転電機ＭＧ１及び第三サンギヤｓ３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が一体的に動作する状態となり、図１５に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜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、第一リングギヤｒ１及び第三リングギヤｒ３がケースＤｃに固定される。これにより、パラレルモードでは、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、パラレルモードでは、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の回転速度は減速して出力軸Ｏに伝達される。
【００９０】
パラレルモードでは、図１５に直線ＰＧ１、ＰＧ２、及びＰＧ３として示すように、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が一体的に動作する状態となる。そして、このパラレルモードでは、差動歯車装置Ｇは、全部で５個の回転要素を有する状態となる。この差動歯車装置Ｇの５個の回転要素は、図１５における左側から回転速度の順に、第二回転電機ＭＧ２と一体回転する第一サンギヤｓ１、入力軸Ｉ（エンジンＥ）と一体回転する第二サンギヤｓ２、出力軸Ｏ及び第一回転電機ＭＧ１と一体回転する第一キャリヤｃａ１、第二キャリヤｃａ２、及び第三サンギヤｓ３、連結回転要素Ｅｃとしての第二リングギヤｒ２及び第三キャリヤｃａ３、ブレーキＢによりケースＤｃに固定された第一リングギヤｒ１及び第三リングギヤｒ３、となっている。このように、差動歯車装置Ｇの全体が一体的に動作する状態で、一つの回転要素を構成する第一リングギヤｒ１及び第三リングギヤｒ３がケースＤｃに固定されていることにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度に応じて、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。また、回転速度の順で、ブレーキＢによりケースＤｃに固定される回転要素と入力軸Ｉに駆動連結された回転要素との間に、出力軸Ｏに駆動連結された回転要素が設けられていることにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度が減速して出力軸Ｏに伝達される。
【００９１】
このパラレルモードにおけるエンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の制御、並びに、このパラレルモードの使用方法及び他のモードとの間での切り替え方法等については、既に説明した第一の実施形態と同様である。
【００９２】
２−５．無段高速モード
無段高速モードは、第二回転電機ＭＧ２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、反力受けとなる第二回転電機ＭＧ２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に伝達するモードである。図３に示すように、無段高速モードは、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。この無段高速モードでは、クラッチＣが係合状態とされることにより出力軸Ｏ、第一キャリヤｃａ１、及び第二キャリヤｃａ２と、第一回転電機ＭＧ１及び第三サンギヤｓ３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が一体的に動作する状態となり、図１６〜図１８に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ３を表す線が同一直線状となる。そして、無段高速モードでは、第二回転電機ＭＧ２は全域において基本的に負方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段高速モードでは、第二回転電機ＭＧ２が入力軸Ｉのトルクに対する反力受けとして機能する。一方、第一回転電機ＭＧ１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。この無段高速モードでは、上述した無段低速モードよりも小さいトルク変換比で入力軸Ｉのトルクを出力軸Ｏに伝達する。
【００９３】
無段高速モードでは、パラレルモードと同様に、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が一体的に動作する状態となる。従って、この無段高速モードでも、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、無段高速モードでは、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は入力軸Ｉ（エンジンＥ）と一体的に回転するように駆動連結されている。３つの回転要素のうち回転速度の順で一方端となる第一サンギヤｓ１は第二回転電機ＭＧ２と一体回転するように駆動連結されている。３つの回転要素のうち回転速度の順で他方端となる第一キャリヤｃａ１、第二キャリヤｃａ２、及び第三サンギヤｓ３は出力軸Ｏ及び第一回転電機ＭＧ１と一体回転するように駆動連結されている。そして、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のエンジントルクＴＥに対する反力トルクとして、第二回転電機ＭＧ２が負方向のトルクを出力することにより、エンジントルクＴＥが出力軸Ｏに伝達される。また、反力受けとなる第二回転電機ＭＧ２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に伝達することができる。この際、エンジンＥは、高い効率で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正方向のエンジントルクＴＥを出力する。
【００９４】
無段高速モードでは、第二回転電機ＭＧ２は、基本的に負方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する。そして、図１６に示すように、出力軸Ｏの回転速度が比較的低速の状態では、第二回転電機ＭＧ２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、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は下降する。そして、図１７に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過し、図１８に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が負となる。第二回転電機ＭＧ２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。
【００９５】
一方、第一回転電機ＭＧ１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（ＭＧ１トルクＴ１）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、第一回転電機ＭＧ１は、第二回転電機ＭＧ２の動作状態に応じて負方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する場合もある。この無段高速モードでは、補助回転電機として機能する第一回転電機ＭＧ１が、出力軸Ｏに一体回転するように駆動連結されている。従って、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。このように、無段低速モードと無段高速モードとでは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルクの反力受けとなる回転電機ＭＧ１、ＭＧ２が交替する。そして、反力受けとなる回転電機ＭＧ１、ＭＧ２以外の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２が補助回転電機として機能する。
【００９６】
無段高速モードでは、第一回転電機ＭＧ１の回転速度は常に正となる。そして、第一回転電機ＭＧ１は、第二回転電機ＭＧ２の動作状態に応じた向きのトルク（ＭＧ１トルクＴ１）を出力する。すなわち、図１６に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が正であって第二回転電機ＭＧ２が発電しているときには、第一回転電機ＭＧ１は当該第二回転電機ＭＧ２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。また、図１８に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が負であって第二回転電機ＭＧ２が力行しているときには、第一回転電機ＭＧ１は当該第二回転電機ＭＧ２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。一方、図１７に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第一回転電機ＭＧ１が出力するＭＧ１トルクＴ１をゼロとする。このように、無段高速モード中に第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸Ｉ（エンジンＥ）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Ｈのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段高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１１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、長時間にわたって無段高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、第二回転電機ＭＧ２の回転速度は正からゼロを経て負に変化する。従って、第一回転電機ＭＧ１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。
【００９７】
無段高速モードでは、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は、以下のようになる。すなわち、出力軸Ｏに伝達される入力軸ＩのトルクをＴＩｏとすると、トルクＴＩｏは以下の式（４）により求まる。
ＴＩｏ＝ＴＥ×〔{λ２（１＋λ３）−λ１}／λ２（１＋λ３）〕・・・（４）
よって、無段高速モードでは、入力軸Ｉのトルクは、減衰されて出力軸Ｏに伝達される。例えば、λ１＝０．４、λ２＝０．５、λ３＝０．６であった場合、ＴＩｏは０．５ＴＥとなる。すなわち、この場合、無段高速モードでのトルク変換比（＝〔出力軸Ｏのトルク〕／〔入力軸Ｉのトルク〕）は０．５となり、入力軸ＩのトルクＴＥは、０．５倍されて出力軸Ｏに伝達される。また、出力軸Ｏには、第一回転電機ＭＧ１が出力するＭＧ１トルクＴ１も伝達される。
【００９８】
以上に説明したように、無段高速モードは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク、すなわちエンジントルクＴＥを減衰させて出力軸Ｏに伝達するモードであるため、車速が比較的高い状態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、無段高速モードは、無段低速モードにおいて、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の回転速度が上昇し、第一回転電機ＭＧ１（第三サンギヤｓ３）の回転速度と出力軸Ｏ（第一キャリヤｃａ１及び第二キャリヤｃａ２）の回転速度とが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。すなわち、無段高速モードでは、エンジンＥの回転速度を一定とした場合、第一回転電機ＭＧ１の回転速度と出力軸Ｏの回転速度とが一致した状態から、第二回転電機ＭＧ２の回転速度を低下させるとともに、出力軸Ｏ及び第一回転電機ＭＧ１の回転速度を上昇させることにより車両を加速させる。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及び第一回転電機ＭＧ１の回転速度を下降させることにより、第一リングギヤｒ１及び第三リングギヤｒ３の回転速度をゼロとしてブレーキＢを係合すれば、無段高速モードからパラレル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、無段高速モードから無段低速モードに切り替えられる。こ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。なお、第一リングギヤｒ１及び第三リングギヤｒ３の回転速度をゼロとする制御を行わずにブレーキＢを係合してモード切替を行うことも可能である。
【００９９】
２−６．異なるモード間にわたる回転電機の動作
上記のとおり、第一回転電機ＭＧ１は、無段低速モードでは、図１２〜図１４に示すように、正方向のＭＧ１トルクＴ１をエンジントルクＴＥに対する反力として出力する。また、無段高速モードでは、図１６に示すように、第一回転電機ＭＧ１は出力軸Ｏに駆動連結された状態で、基本的に正方向のＭＧ１トルクＴ１を出力してエンジントルクＴＥを補助する機能を果たす。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第一回転電機ＭＧ１のＭＧ１トルクＴ１の向きは正方向のまま変化しない。従って、第一回転電機ＭＧ１のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。なお、第一回転電機ＭＧ１は、図１８に示すように、無段高速モードにおいて第二回転電機ＭＧ２の回転速度が負となって第二回転電機ＭＧ２が力行する状態となったときには、当該第二回転電機ＭＧ２が消費する電力を発電するために負方向のＭＧ１トルクＴ１を出力する。但し、この場合にも、図１７に示すように、第二回転電機ＭＧ２の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、ＭＧ１トルクＴ１も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。
【０１００】
また、第二回転電機ＭＧ２は、無段低速モードでは、図１２に示すように、第一遊星歯車機構ＰＧ１を介して出力軸Ｏに駆動連結された状態で、基本的に正方向のＭＧ２トルクＴ２を出力してエンジントルクＴＥを補助する機能を果たす。但し、第二回転電機ＭＧ２は、図１４に示すように、無段低速モードの途中で第一回転電機ＭＧ１の回転速度が正となって第一回転電機ＭＧ１が力行する状態となったときには、当該第一回転電機ＭＧ１が消費する電力を発電するために負方向のＭＧ２トルクＴ２を出力する。この場合にも、図１３に示すように、第一回転電機ＭＧ１の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、ＭＧ２トルクＴ２も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。また、無段高速モードでは、図１６〜図１８に示すように、第二回転電機ＭＧ２は、負方向のＭＧ２トルクＴ２をエンジントルクＴＥに対する反力として出力する。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第二回転電機ＭＧ２のＭＧ２トルクＴ２の向きは負方向のまま変化しない。従って、第二回転電機ＭＧ２のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Ｇの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。
【０１０１】
また、無段低速モードにおいて出力軸Ｏの回転速度をゼロから次第に上昇させる際には、反力受けとなる第一回転電機ＭＧ１の回転速度は負からゼロを通過して正となるまで正方向に変化する。そして、第一回転電機ＭＧ１（第三サンギヤｓ３）と出力軸Ｏ（第一キャリヤｃａ１及び第二キャリヤｃａ２）との回転速度が同速となったときにこれらの間のクラッチＣを係合させることにより、係合ショックを生じさせることなく無段高速モードへの切り替えを行う。また、無段高速モードにおいて出力軸Ｏの回転速度を上昇させる際には、反力受けとなる第二回転電機ＭＧ２の回転速度は正の状態から負方向に変化する過程でゼロを通過する。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、無段低速モード及び無段高速モードの双方において、反力受けとなるいずれかの回転電機ＭＧ１、ＭＧ２が、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。従って、当該反力受けとなる回転電機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度の絶対値を比較的低く抑えることができる。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を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Ｈのエネルギー効率を高めることが可能となっている。
【０１０２】
３．第三の実施形態
次に、本発明の第三の実施形態について速度線図のみを用いて説明する。図１９〜図２１は、本実施形態に係る差動歯車装置Ｇの速度線図を示しており、図１９は無段低速モードでの速度線図、図２０はパラレルモードでの速度線図、図２１は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。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１０とほぼ同様である。但し、本実施形態においては、差動歯車装置Ｇの具体的構成を限定していないので、３つの差動歯車機構Ｇ１〜Ｇ３の各回転要素をａ〜ｃで表している。具体的には、第一差動歯車機構Ｇ１の３つの回転要素を回転速度の順にａ１、ｂ１、ｃ１、第二差動歯車機構Ｇ２の３つの回転要素を回転速度の順にａ２、ｂ２、ｃ２、第三差動歯車機構Ｇ３の３つの回転要素を回転速度の順にａ３、ｂ３、ｃ３として表している。従って、ａ１、ａ２、ａ３が各差動歯車機構Ｇ１〜Ｇ３の「第一回転要素ｅ１」に相当し、ｂ１、ｂ２、ｂ３が各差動歯車機構Ｇ１〜Ｇ３の「第二回転要素ｅ２」に相当し、ｃ１、ｃ２、ｃ３が各差動歯車機構Ｇ１〜Ｇ３の「第三回転要素ｅ３」に相当する。
【０１０３】
本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第一の実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成に類似しているが、第一差動歯車機構Ｇ１おける出力軸Ｏに駆動連結される回転要素と第二回転電機ＭＧ２に駆動連結される回転要素とを入れ替えた構成となっている。またこれに伴い、第三差動歯車機構Ｇ３における第一回転電機ＭＧ１に駆動連結される回転要素の位置及びクラッチＣが設けられる位置も上記第一の実施形態とは異なっている。
【０１０４】
具体的には、第一差動歯車機構Ｇ１の第一回転要素ｅ１（ａ１）は、出力軸Ｏ及び第二差動歯車機構Ｇ２の第一回転要素ｅ１（ａ２）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を介して第三差動歯車機構Ｇ３の第一回転要素ｅ１（ａ３）及び第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と選択的に駆動連結される。第一差動歯車機構Ｇ１の第二回転要素ｅ２（ｂ１）は、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。第一差動歯車機構Ｇ１の第三回転要素ｅ３（ｃ１）は、第三差動歯車機構Ｇ３の第二回転要素ｅ２（ｂ３）と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。よって、第一差動歯車機構Ｇ１の第一回転要素ｅ１（ａ１）が出力回転要素Ｅｏであり、第一差動歯車機構Ｇ１の第二回転要素ｅ２（ｂ１）が第二回転電機連結要素Ｅｍ２である。
【０１０５】
第二差動歯車機構Ｇ２の第一回転要素ｅ１（ａ２）は、出力軸Ｏ及び第一差動歯車機構Ｇ１の第一回転要素ｅ１（ａ１）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を介して第三差動歯車機構Ｇ３の第一回転要素ｅ１（ａ３）及び第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と選択的に駆動連結される。第二差動歯車機構Ｇ２の第二回転要素ｅ２（ｂ２）は、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されている。第二差動歯車機構Ｇ２の第三回転要素ｅ３（ｃ２）は、第三差動歯車機構Ｇ３の第三回転要素ｅ３（ｃ３）と一体回転するように駆動連結されている。よって、第二差動歯車機構Ｇ２の第二回転要素ｅ２（ｂ２）が入力部材連結要素Ｅｉであり、第二差動歯車機構Ｇ２の第三回転要素ｅ３（ｃ３）が連結回転要素Ｅｃである。
【０１０６】
第三差動歯車機構Ｇ３の第一回転要素ｅ１（ａ３）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を介して出力軸Ｏ、第一差動歯車機構Ｇ１の第一回転要素ｅ１（ａ１）、及び第二差動歯車機構Ｇ２の第一回転要素ｅ１（ａ２）と選択的に駆動連結される。第三差動歯車機構Ｇ３の第二回転要素ｅ２（ｂ３）は、第一差動歯車機構Ｇ１の第三回転要素ｅ３（ｃ１）と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。第三差動歯車機構Ｇ３の第三回転要素ｅ３（ｃ３）は、第二差動歯車機構Ｇ２の第三回転要素ｅ３（ｃ２）と一体回転するように駆動連結されている。よって、第三差動歯車機構Ｇ３の第一回転要素ｅ１（ａ３）が第一回転電機連結要素Ｅｍ１であり、第三差動歯車機構Ｇ３の第二回転要素ｅ２（ｂ３）が固定回転要素Ｅｆである。
【０１０７】
そして、本実施形態においても、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と同一であり、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無段低速モードが実現され、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パラレルモードが実現され、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無段高速モードが実現される。各モードにおけるエンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の制御、並びに、このパラレルモードの使用方法及び他のモードとの間での切り替え方法等については、既に説明した第一の実施形態とほぼ同様である。但し、本実施形態においては、図１９に示すように、無段低速モードでは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（エンジントルクＴＥ）が減衰されて出力軸Ｏに伝達されるとともに、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が増速され、第二回転電機ＭＧ２のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）が減衰されて出力軸Ｏに伝達される。また、パラレルモードでは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度が増速され、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（エンジントルクＴＥ）が減衰されて出力軸Ｏに伝達される。
【０１０８】
４．第四の実施形態
次に、本発明の第四の実施形態について速度線図のみを用いて説明する。図２２〜図２４は、本実施形態に係る差動歯車装置Ｇの速度線図を示しており、図２２は無段低速モードでの速度線図、図２３はパラレルモードでの速度線図、図２４は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図の記載方式は、上記第三の実施形態と同様である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈは、上記第二の実施形態に係るハイブリッド駆動装置Ｈの構成に類似しているが、第一差動歯車機構Ｇ１おける出力軸Ｏに駆動連結される回転要素と第二回転電機ＭＧ２に駆動連結される回転要素とを入れ替えた構成となっている。またこれに伴い、第三差動歯車機構Ｇ３における第一回転電機ＭＧ１に駆動連結される回転要素の位置及びクラッチＣが設けられる位置も上記第二の実施形態とは異なっている。
【０１０９】
具体的には、第一差動歯車機構Ｇ１の第一回転要素ｅ１（ａ１）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、クラッチＣを介して第三差動歯車機構Ｇ３の第一回転要素ｅ１（ａ３）及び第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１と選択的に駆動連結される。第一差動歯車機構Ｇ１の第二回転要素ｅ２（ｂ１）は、第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２及び第二差動歯車機構Ｇ２の第二回転要素ｅ２（ｂ２）と一体回転するように駆動連結されている。第一差動歯車機構Ｇ１の第三回転要素ｅ３（ｃ１）は、第三差動歯車機構Ｇ３の第三回転要素ｅ３（ｃ３）と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。よって、第一差動歯車機構Ｇ１の第一回転要素ｅ１（ａ１）が出力回転要素Ｅｏであり、第一差動歯車機構Ｇ１の第二回転要素ｅ２（ｂ１）が第二回転電機連結要素Ｅｍ２である。
【０１１０】
第二差動歯車機構Ｇ２の第一回転要素ｅ１（ａ２）は、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されている。第二差動歯車機構Ｇ２の第二回転要素ｅ２（ｂ２）は、第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２及び第一差動歯車機構Ｇ１の第二回転要素ｅ２（ｂ１）と一体回転するように駆動連結されている。第二差動歯車機構Ｇ２の第三回転要素ｅ３（ｃ２）は、第三差動歯車機構Ｇ３の第二回転要素ｅ２（ｂ３）と一体回転するように駆動連結されている。よって、第二差動歯車機構Ｇ２の第一回転要素ｅ１（ａ２）が入力部材連結要素Ｅｉであり、第二差動歯車機構Ｇ２の第三回転要素ｅ３（ｃ３）が連結回転要素Ｅｃである。
【０１１１】
第三差動歯車機構Ｇ３の第一回転要素ｅ１（ａ３）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を介して出力軸Ｏ及び第一差動歯車機構Ｇ１の第一回転要素ｅ１（ａ１）と選択的に駆動連結される。第三差動歯車機構Ｇ３の第二回転要素ｅ２（ｂ３）は、第二差動歯車機構Ｇ２の第三回転要素ｅ３（ｃ２）と一体回転するように駆動連結されている。第三差動歯車機構Ｇ３の第三回転要素ｅ３（ｃ３）は、第一差動歯車機構Ｇ１の第三回転要素ｅ３（ｃ１）と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキＢによりケースＤｃに選択的に固定される。よって、第三差動歯車機構Ｇ３の第一回転要素ｅ１（ａ３）が第一回転電機連結要素Ｅｍ１であり、第三差動歯車機構Ｇ３の第三回転要素ｅ３（ｃ３）が固定回転要素Ｅｆである。
【０１１２】
そして、本実施形態においても、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と同一であり、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無段低速モードが実現され、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パラレルモードが実現され、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無段高速モードが実現される。各モードにおけるエンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１、及び第二回転電機ＭＧ２の制御、並びに、このパラレルモードの使用方法及び他のモードとの間での切り替え方法等については、既に説明した第二の実施形態とほぼ同様である。但し、本実施形態においては、図２２に示すように、無段低速モードでは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（エンジントルクＴＥ）が第二差動歯車機構Ｇ２により増幅された後、第一差動歯車機構Ｇ１により減衰されて出力軸Ｏに伝達されるとともに、第二回転電機ＭＧ２の回転速度が増速され、第二回転電機ＭＧ２のトルク（ＭＧ２トルクＴ２）が減衰されて出力軸Ｏに伝達される。また、パラレルモードでは、入力軸Ｉ（エンジンＥ）の回転速度が増速され、入力軸Ｉ（エンジンＥ）のトルク（エンジントルクＴＥ）が減衰されて出力軸Ｏに伝達される。
【０１１３】
５．その他の実施形態
（１）上記の各実施形態では、ハイブリッド駆動装置Ｈが、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの３つのモードを切り替え可能に備えた構成について説明した。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、パラレルモードを備えず、無段低速モード及び無段高速モードの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。
【０１１４】
（２）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、及びこれを構成する第一差動歯車機構Ｇ１、第二差動歯車機構Ｇ２、及び第三差動歯車機構Ｇ３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、本発明の適用範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
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可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
Ｈ：ハイブリッド駆動装置
Ｅ：エンジン
Ｉ：入力軸（入力部材）
Ｗ：車輪
Ｏ：出力軸（出力部材）
ＭＧ１：第一回転電機
ＭＧ２：第二回転電機
Ｇ：差動歯車装置
Ｇ１：第一差動歯車機構
Ｅｍ２：第二回転電機連結要素
Ｅｏ：出力回転要素
Ｇ２：第二差動歯車機構
Ｅｉ：入力部材連結要素
Ｅｃ：連結回転要素
Ｇ３：第三差動歯車機構
Ｅｍ１：第一回転電機連結要素
Ｅｆ：固定回転要素
ｅ１：第一回転要素
ｅ２：第二回転要素
ｅ３：第三回転要素
Ｂ：ブレーキ
Ｃ：クラッチ
Ｄｃ：ケース（非回転部材）
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010234903.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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