(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記駆動軸に機械的に接続されて動力を入出力する駆動軸用電動機と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力する回転軸用電動機と、
前記回転軸を固定して回転を停止可能な回転停止手段と、
前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的に接続および接続の解除を行なう電動機接続解除手段と、
第１の所定条件が成立したときに前記回転軸が回転停止するよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的な接続が解除されるよう前記電動機接続解除手段を制御する第１制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記第１の所定条件は、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が第１の切替回転数以上となる条件である
動力出力装置。
【請求項３】
第２の所定条件が成立したときに前記回転軸の回転停止が解除されるよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよう前記電動機接続解除手段を制御する第２制御手段を備える請求項１または２記載の動力出力装置。
【請求項４】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記駆動軸に機械的に接続されて動力を入出力する駆動軸用電動機と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力する回転軸用電動機と、
前記回転軸を固定して回転を停止可能な回転停止手段と、
前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的に接続および接続の解除を行なう電動機接続解除手段と、
第２の所定条件が成立したときに前記回転軸の回転停止が解除されるよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよう前記電動機接続解除手段を制御する第２制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記第２の所定条件は、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が第２の切替回転数以下となる条件である
動力出力装置。
【請求項６】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記駆動軸に機械的に接続されて動力を入出力する駆動軸用電動機と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力する回転軸用電動機と、
前記回転軸を固定して回転を停止可能な回転停止手段と、
前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的に接続および接続の解除を行なう電動機接続解除手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が所定の切替回転数領域を上回る第１の切替条件が成立したときに前記回転軸が回転停止するよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的な接続が解除されるよう前記電動機接続解除手段を制御し、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が所定の切替回転数領域を下回る第２の切替条件が成立したときに前記回転軸の回転停止が解除されるよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよう前記電動機接続解除手段を制御する接続解除制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項７】
前記３軸式動力入出力手段は、通常の要求動力に対して前記駆動軸が前記所定の切替回転数領域内で回転し、該通常の要求動力に見合う動力が前記内燃機関から効率よく出力されるよう該内燃機関を運転し、前記通常の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記回転軸用電動機と駆動軸用電動機を駆動したとき、前記回転軸の回転数が値０を含む所定の回転数領域内となるよう調整されてなる請求項６記載の動力出力装置。
【請求項８】
前記３軸式動力入出力手段は、通常の要求動力に対して前記駆動軸が前記所定の切替回転数領域内で回転し、前記内燃機関から出力される前記通常の要求動力に見合う動力が前記通常の要求動力として前記駆動軸に出力されると共に前記回転軸が値０を含む所定の回転数領域内で回転するよう前記回転軸用電動機と前記駆動軸用電動機とを駆動したとき、前記内燃機関が効率のよい所定の運転領域内で運転されるよう調整されてなる請求項６記載の動力出力装置。
【請求項９】
前記駆動軸用電動機と前記駆動軸との間に介在し回転数を変速して出力する変速機を備える請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置を備える自動車。
【請求項１１】
請求項６ないし８のいずれかに係る請求項１０記載の自動車であって、
前記回転数検出手段に代えて車速を検出する車速検出手段を備え、
前記第１の切替条件は、前記車速検出手段により検出された車速が所定の切替車速領域を上回る条件であり、
前記第２の切替条件は、前記車速検出手段により検出された車速が前記所定の切替車速領域を下回る条件である
自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびこれを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、内燃機関の出力軸と発電機の回転軸と電動機の回転軸としての駆動軸とにプラネタリギヤを接続すると共に発電機の回転軸の回転を停止するブレーキ機構を備えるものが提案されている（例えば特開平９−１１７０１０号公報など）。この装置では、内燃機関から出力されプラネタリギヤのキャリアに入力された動力をサンギヤに接続された発電機によって反力をとることによりその一部をリングギヤに接続された駆動軸に出力すると共に残余を電力として取り出し、この取り出した電力を用いて電動機から駆動軸にトルク出力する。こうした制御により、効率のよい運転ポイントで運転された内燃機関から出力される動力をトルク変換して駆動軸に出力できるものとしている。また、必要に応じてブレーキ機構により発電機の回転を停止させることにより、発電機によるエネルギ損失を抑え、装置のエネルギ効率の向上を図るものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした動力出力装置では、ブレーキ機構により発電機の回転を停止させて発電機によるエネルギ損失を抑えることができるものの、電動機によるエネルギ損失は抑えることができない。また、ブレーキ機構により発電機の回転を停止すると、プラネタリギヤのサンギヤが固定されるから、内燃機関の運転ポイントを自由に設定できず、効率のあまりよくない運転領域で運転しなければならない場合も生じる。こうした問題に対して、内燃機関を効率よく運転できる運転領域内となるような条件のときだけブレーキ機構により発電機の回転を停止するものとすることもできるが、この場合、発電機の回転を停止させる機会が少なくなり、装置全体のエネルギ効率の向上を図る機会が少なくなってしまう。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、装置全体あるいは自動車全体のエネルギ効率の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記駆動軸に機械的に接続されて動力を入出力する駆動軸用電動機と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力を決定したとき、該決定された動力に基づいて残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力する回転軸用電動機と、
前記回転軸を固定して回転を停止可能な回転停止手段と、
前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的に接続および接続の解除を行なう電動機接続解除手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、回転停止手段が作動しておらず電動機接続解除手段により駆動軸と駆動軸用電動機とが機械的に接続された状態のときには、内燃機関から出力された動力は３軸式動力出力手段と駆動軸用電動機と回転軸用電動機とによりトルク変換されて駆動軸に出力される。この状態から回転停止手段を作動させて回転軸の回転を固定して停止すると、内燃機関からの動力は駆動軸に直接出力されるようになる。このときには回転軸用電動機は停止できるから、そのエネルギ損失の減少を図ることができる。さらに電動機接続解除手段により駆動軸と駆動軸用電動機との機械的な接続を解除すると、駆動軸用電動機を停止することができる。これにより、駆動軸用電動機のエネルギ損失の減少も図ることができる。これらの結果、装置全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、第１の所定条件が成立したときに前記回転軸が回転停止するよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的な接続が解除されるよう前記電動機接続解除手段を制御する第１制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、第１の所定の条件が成立したときに回転軸の回転を停止すると共に駆動軸用電動機を駆動軸から切り離すことができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記第１の所定条件は、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が第１の切替回転数以上となる条件であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸が第１の切換回転数以上のときに回転軸の回転を停止すると共に駆動軸用電動機を駆動軸から切り離すことにより、駆動軸用電動機の銅損などを削減することができ、装置全体の効率を向上させることができる。
【０００９】
本発明の動力出力装置において、第２の所定条件が成立したときに前記回転軸の回転停止が解除されるよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよう前記電動機接続解除手段を制御する第２制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、第２の所定の条件が成立したときに回転軸の回転を開始すると共に駆動軸用電動機を駆動軸に接続することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記第２の所定条件は、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が第２の切替回転数以下となる条件であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の回転数が第２の切替回転数以下となるときに回転軸の回転を開始すると共に駆動軸用電動機を駆動軸に接続することができる。
【００１０】
本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が所定の切替回転数領域を上回る第１の切替条件が成立したときに前記回転軸が回転停止するよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的な接続が解除されるよう前記電動機接続解除手段を制御し、前記回転数検出手段により検出された前記駆動軸の回転数が所定の切替回転数領域を下回る第２の切替条件が成立したときに前記回転軸の回転停止が解除されるよう前記回転停止手段を制御すると共に前記駆動軸と前記駆動軸用電動機とが機械的に接続されるよう前記電動機接続解除手段を制御する接続解除制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、所定の切替回転数領域によりヒステリシスを持たすことができ、頻繁な切替を防止することができる。また、駆動軸が所定の切換回転数領域を上回るときに回転軸の回転を停止すると共に駆動軸用電動機を駆動軸から切り離すことにより、駆動軸用電動機の銅損などを削減することができ、装置全体の効率を向上させることができる。
【００１１】
このヒステリシスを持たせて切り替える態様の本発明の動力出力装置において、前記３軸式動力入出力手段は、通常の要求動力に対して前記駆動軸が前記所定の切替回転数領域内で回転し、該通常の要求動力に見合う動力が前記内燃機関から効率よく出力されるよう該内燃機関を運転し、前記通常の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記回転軸用電動機と駆動軸用電動機を駆動したとき、前記回転軸の回転数が値０を含む所定の回転数領域内となるよう調整されてなるものとすることもできる。このように調整することにより、回転停止手段による回転軸の固定停止とその解除とをスムースに行なうことができると共に内燃機関の運転ポイントを効率のよい運転領域内で維持することができる。
【００１２】
また、ヒステリシスを持たせて切り替える態様の本発明の動力出力装置において、前記３軸式動力入出力手段は、通常の要求動力に対して前記駆動軸が前記所定の切替回転数領域内で回転し、前記内燃機関から出力される前記通常の要求動力に見合う動力が前記通常の要求動力として前記駆動軸に出力されると共に前記回転軸が値０を含む所定の回転数領域内で回転するよう前記回転軸用電動機と前記駆動軸用電動機とを駆動したとき、前記内燃機関が効率のよい所定の運転領域内で運転されるよう調整されてなるものとすることもできる。このように調整することにより、回転停止手段による回転軸の固定停止とその解除とをスムースに行なうことができると共に内燃機関の運転ポイントを効率のよい運転領域内で維持することができる。
【００１３】
また、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸用電動機と前記駆動軸との間に介在し回転数を変速して出力する変速機を備えるものとすることもできる。
【００１４】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えること、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と前記駆動軸に機械的に接続されて動力を入出力する駆動軸用電動機と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸の内のいずれか２軸に入出力される動力を決定したとき該決定された動力に基づいて残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する回転軸用電動機と前記回転軸を固定して回転を停止可能な回転停止手段と、前記駆動軸と前記駆動軸用電動機との機械的に接続および接続の解除を行なう電動機接続解除手段とを備える動力出力装置を備えることを要旨とする。
【００１５】
この本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、回転軸の回転を停止することに基づく回転軸電動機によるエネルギ損失の減少を図ることができる効果や、駆動軸と駆動軸用電動機との機械的な接続を解除することに基づく駆動軸用電動機によるエネルギ損失の減少を図ることができる効果などを奏することができる。これらの結果、自動車全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００１６】
動力出力装置がヒステリシスを持たせて切り替える態様の本発明の自動車において、前記回転数検出手段に代えて車速を検出する車速検出手段を備え、前記第１の切替条件は前記車速検出手段により検出された車速が所定の切替車速領域を上回る条件であり、前記第２の切替条件は前記車速検出手段により検出された車速が前記所定の切替車速領域を下回る条件であるとすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、同じく動力分配統合機構３０に機械的に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１８】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００１９】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円状に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２には駆動軸３６がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、駆動軸３６とデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、動力出力装置として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されたモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続された駆動軸３６からなる。また、サンギヤ軸３１ａにはサンギヤ軸３１ａの回転を油圧駆動により停止させるブレーキ６２が取り付けられており、その作動はハイブリッド用電子制御ユニット７０により駆動制御されている。
【００２０】
駆動軸３６には、油圧駆動によるクラッチ６４と減速ギヤ機構６６を介してモータＭＧ２が接続されており、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６に出力できるようになっている。なお、クラッチ６４の作動はハイブリッド用電子制御ユニット７０により駆動制御されている。
【００２１】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、ともに発電機として駆動することができると供に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやり取りを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとれるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流値などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧値、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流値、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度の値などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度ＡＰ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６０からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、ブレーキ６２の図示しないアクチュエータへの駆動信号やクラッチ６４の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０バッテイＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
【００２３】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが比較的低いときにブレーキ６２をオフとすると共にクラッチ６４をオンとした状態で効率のよい運転ポイントで運転されたエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３６に出力して走行する低速モードと、車速Ｖが比較的高いときにブレーキ６２をオンとすると共にクラッチ６４をオフとしてモータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転を停止した状態でエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０で固定した変速比で変速して直接に駆動軸３６に出力して走行する高速モードとを切り替えて走行する。以下に、こうした走行モードの切替処理について説明する。
【００２４】
図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される走行モード切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。走行モード切替処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速センサ６０からの車速Ｖやブレーキ６２およびクラッチ６４の係合状態を読み込み（ステップＳ１００）、読み込んだブレーキ６２およびクラッチ６４の係合状態から走行モードを判定する処理を実行する（ステップＳ１０２）。実施例では、ブレーキ６２やクラッチ６４をオンオフする毎にその状態をハイブリッド用電子制御ユニット７０のＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込むものとし、この所定アドレスをアクセスすることによりブレーキ６２およびクラッチ６４の係合状態を読み込むものとした。
【００２５】
ブレーキ６２がオフでクラッチ６４がオンの低速モードであるときには、車速Ｖを閾値ＶＲ１と比較し（ステップＳ１０４）、車速Ｖが閾値ＶＲ１より大きいときにブレーキ６２をオンとすると共にクラッチ６４をオフとして高速モードに切り替え（ステップＳ１０６）、ブレーキ６２がオンでクラッチ６４がオフの高速モードであるときには、車速Ｖを閾値ＶＲ１より小さな値の閾値ＶＲ２と比較し（ステップＳ１０８）、車速Ｖが閾値ＶＲ２より小さいときにブレーキ６２をオフとすると共にクラッチ６４をオンとして低速モードに切り替える（ステップＳ１１０）。ここで、閾値ＶＲ１と閾値ＶＲ２は、低速モードと高速モードを切り替える車速Ｖとして設定されるものであり、車両を走行モードの切り替え車速近傍で走行させたときに頻繁に切り替えが行なわれないようにヒステリシスを持つように設定されている。例えば、閾値ＶＲ１が８０ｋｍ／ｈで閾値ＶＲ２が７０ｋｍ／ｈのように設定することができる。なお、閾値ＶＲ１および閾値ＶＲ２は車両の使用の仕方などにより設定することができる。
【００２６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、こうした走行モードを切り替えるときにサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓが値０を含む所定の回転数範囲（Ｎｓ１〜Ｎｓ２）となるように動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）が調節されている。いま、ハイブリッド自動車２０が閾値ＶＲ１や閾値ＶＲ２の近傍の速度で平坦な道路を走行しているときを考える。このときのリングギヤ３２の回転数をＮｒとし、こうした走行状態のときに運転者から要求される通常の動力を効率よく出力できるエンジン２２の運転領域の回転数範囲をＮｅ１〜Ｎｅ２としたときに、サンギヤ軸３１ａが回転数Ｎｓ１と回転数Ｎｓ２とにより設定される回転数範囲で回転するように動力分配統合機構３０のギヤ比ρを調節すればよい。この状態の共線図を図３に示す。このような条件でサンギヤ軸３１ａが回転するためには、キャリア３４は少なくとも横軸上のポイントＣ１からポイントＣ２の範囲である必要がある。即ち、動力分配統合機構３０のギヤ比がρ２〜ρ１の範囲であればよい。実施例のハイブリッド自動車２０では、動力分配統合機構３０のギヤ比ρは、リングギヤ３２が回転数Ｎｒで回転し、この走行状態で通常の動力を出力するためにエンジン２２が回転数Ｎｅ１と回転数Ｎｅ２との中央の回転数で回転したときに、サンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓが値０となる値に設定されている。図３中では、横軸上のポイントＣがキャリア軸となるように設定されているのである。
【００２７】
図４にモータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転状態とハイブリッド自動車２０における伝達系の損失パワーとの関係を示し、図５にモータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転状態とエンジン２２の効率とハイブリッド自動車２０全体の効率（システム効率）との関係を示す。図４に示すように、モータＭＧ１やモータＭＧ２を停止すれば、その分だけ伝達系の損失パワーは減少する。図５に示すように、ブレーキ６２によりサンギヤ軸３１ａを固定してモータＭＧ１の運転を停止すると、エンジン２２は最適な運転ポイントから若干ずれた運転ポイントで運転されることになるから、エンジン２２の効率は低下するが、モータＭＧ１の損失を値０にすることができるから、ハイブリッド自動車２０全体の効率（システム効率）は向上する。この状態からクラッチ６４をオフとしてモータＭＧ２を切り離し、モータＭＧ２の運転を停止すると、モータＭＧ２の損失も値０とすることができるから、ハイブリッド自動車２０全体の効率は更に向上する。
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、ブレーキ６２によりサンギヤ軸３１ａを固定してモータＭＧ１の運転を停止することにより、自動車全体の効率を向上させることができる。また、クラッチ６４によりモータＭＧ２を切り離してその運転を停止することにより、更に自動車全体の効率を向上させることができる。さらに、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行モードを切り替えるときのサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓが値０を含む所定の回転数範囲となるように動力分配統合機構３０のギヤ比ρが調節されているから、ブレーキ６２のオンオフの際にエンジン２２の運転ポイントが大きくずれるのを防止することができると共にブレーキ６２の負荷を小さくすることができる。もとより、効率のよい運転ポイントで運転されたエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３６に出力することができる。
【００２９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、走行モードを切り替えるときにエンジン２２を運転者から要求される通常の動力を効率よく出力できる運転領域で運転したときに、サンギヤ軸３１ａが値０を含む所定の回転数範囲で回転するよう動力分配統合機構３０のギヤ比ρを設定した。言い方を変えれば、走行モードを切り替えるときにサンギヤ軸３１ａを値０を含む所定の回転数範囲で回転させると共にエンジン２２から運転者から要求される通常の動力を出力したときに、エンジン２２を効率のよい運転領域の回転数範囲で運転できるようギヤ比ρを設定しているのである。このように動力分配統合機構３０のギヤ比ρを設定することにより、より効率を向上させることができるのである。なお、動力分配統合機構３０のギヤ比ρの設定は、エンジン２２の特性や車両の使用の仕方などにより設定すればよい。
【００３０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、閾値ＶＲ１と閾値ＶＲ２とを用いることにより低速モードと高速モードとを切り替える際にヒステリシスが生じるようにしたが、ヒステリシスを持たずに低速モードと高速モードとを切り替えるものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車では、車速Ｖが閾値ＶＲ１より大きくなったときに低速モードから高速モードに切り替え、車速Ｖが閾値ＶＲ２より小さくなったときに高速モードから低速モードに切り替えるものとしたが、高速モードから低速モードへの切り替えは車速Ｖとは別の要因で行なうものとしてもよい。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキ６２をオフとすると共にクラッチ６４をオンとした状態でエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換して駆動軸３６に出力して走行する低速モードと、ブレーキ６２をオンとすると共にクラッチ６４をオフとした状態でエンジン２２からの動力を直接駆動軸３６に出力して走行する高速モードとを切り替えて走行するものとしたが、この２つの走行モードの他に、ブレーキ６２とクラッチ６４とを共にオフとした状態で走行するモードやブレーキ６２とクラッチ６４とを共にオンとした状態で走行するモードを用いて走行するものとしてもよい。
【００３２】
実施例では、動力出力装置を自動車に搭載するものとして説明したが、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしてもよく、建設機械などの移動体以外の機器の動力源として設置するものとしてもよい。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０で実行される走行モード切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】共線図を用いて実施例の動力分配統合機構３０のギヤ比ρの設定の様子を説明する説明図である。
【図４】モータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転状態とハイブリッド自動車２０における伝達系の損失パワーとの関係の一例を示す説明図である。
【図５】モータＭＧ１およびモータＭＧ２の運転状態とエンジン２２の効率とハイブリッド自動車２０全体の効率（システム効率）との関係の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３１ａ  サンギヤ軸、３２  リングギヤ、３３ピニオンギヤ、３４  キャリア、３６  駆動軸、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  駆動輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  車速センサ、６２  ブレーキ、６４  クラッチ、６６  減速ギヤ機構、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジション、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジション、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【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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