(57)【要約】【課題】２体の電動機と変速伝達手段とを備えた動力出力装置において、当該２体の電動機の双方を変速伝達手段により駆動軸に連結して比較的大きなトルクを連続的に得る。【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、変速機６０によりモータＭＧ１およびＭＧ２の双方が駆動軸６７に連結される２モータ走行モードのもとでの走行に際し、２体のモータＭＧ１およびＭＧ２のうちの一方が優先的に動力を出力させる主電動機として定められ（ステップＳ１３０）、主電動機としてのモータＭＧ２またはＭＧ１が副電動機としての他方のモータＭＧ１またはＭＧ２に優先して動力を出力すると共に駆動軸６７に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが出力されるようにモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が設定される（ステップＳ１４０〜Ｓ１５０またはステップＳ１８０〜Ｓ２００）。【選択図】図１２
2008126895.tif 000002
【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、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記第１電動機の回転軸と前記第２電動機の回転軸との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１電動機からの動力と前記第２電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達することができる変速伝達手段と、
前記駆動軸に要求される動力である要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記変速伝達手段により前記第１および第２電動機の双方が前記駆動軸に連結された状態で、前記第１および第２電動機の何れか一方である主電動機が該第１および第２電動機の他方である副電動機に優先して動力を出力すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記第１および第２電動機を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記主電動機は、前記第１および第２電動機のうち、前記変速伝達手段による前記駆動軸との間の変速比がより大きい一方である請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記設定された要求動力に基づいて前記主電動機に出力させるべき目標トルクを少なくとも該主電動機の定格トルクを超えないように設定すると共に、前記設定された要求動力と前記設定された前記主電動機の目標トルクとに基づいて前記副電動機に出力させるべき目標トルクを設定する請求項１または２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記主電動機に出力させるべき目標トルクを該主電動機の定格トルク未満かつ該定格トルクより小さい所定の最低出力以上になるように設定する請求項３に記載の動力出力装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の動力出力装置において、
内燃機関と、
前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、
前記第１電動機と前記第１要素との接続、前記第２電動機と前記第２要素との接続および前記内燃機関と前記第３要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備え、
前記変速伝達手段により前記第１および第２電動機の双方が前記駆動軸に連結されるときには、前記接続断接手段による前記駆動源要素接続が解除されると共に前記内燃機関が停止される動力出力装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含む自動車。
【請求項７】
駆動軸と、それぞれ動力を入出力可能な第１電動機および第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記第１電動機の回転軸と前記第２電動機の回転軸との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１電動機からの動力と前記第２電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達することができる変速伝達手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記変速伝達手段により前記第１および第２電動機の双方を前記駆動軸に連結し、（ｂ）前記第１および第２電動機の何れか一方である主電動機が該第１および第２電動機の他方である副電動機に優先して動力を出力すると共に前記駆動軸に要求される要求動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記第１および第２電動機を制御する、
動力出力装置の制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の動力出力装置の制御方法において、
前記動力出力装置は、
内燃機関と、
前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、
前記第１電動機と前記第１要素との接続、前記第２電動機と前記第２要素との接続および前記内燃機関と前記第３要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備え、
前記ステップ（ａ）では、前記接続断接手段による前記駆動源要素接続を解除すると共に前記内燃機関を停止させる、
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置、それを備えた自動車、および動力出力装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の動力出力装置として、内燃機関と、２体の電動機と、いわゆるラビニヨ型の遊星歯車機構と、遊星歯車機構の２つの出力要素を選択的に出力軸に連結可能な平行軸式変速機とを備えた動力出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来から、内燃機関に接続される入力要素および２つの出力要素を含む遊星歯車装置と、当該遊星歯車機構の対応する出力要素にそれぞれ接続されるカウンタシャフトを含む平行軸式変速機とを備えたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１５５８９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記各特許文献に記載された動力出力装置は、内燃機関を停止させると共に何れか１体の電動機により出力された動力を変速機により変速して出力軸に伝達することを可能とするものである。ただし、１体の電動機のみを用いて比較的大きなトルクを連続的に得ることは電動機等の発熱や効率等の面から困難である。
【０００４】
そこで、本発明は、２体の電動機と変速伝達手段とを備えた動力出力装置において、当該２体の電動機の双方を変速伝達手段により駆動軸に連結して比較的大きなトルクを連続的に得ることを目的の一つとする。また、本発明は、２体の電動機の双方を変速伝達手段により駆動軸に連結した際に、当該２体の電動機をより適正に制御することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による動力出力装置およびハイブリッド自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明による動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記第１電動機の回転軸と前記第２電動機の回転軸との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１電動機からの動力と前記第２電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達することができる変速伝達手段と、
前記駆動軸に要求される動力である要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記変速伝達手段により前記第１および第２電動機の双方が前記駆動軸に連結された状態で、前記第１および第２電動機の何れか一方である主電動機が該第１および第２電動機の他方である副電動機に優先して動力を出力すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記第１および第２電動機を制御する制御手段と、
を備えるものである。
【０００７】
この動力出力装置では、変速伝達手段により第１および第２電動機の双方を駆動軸に連結して当該駆動軸に動力を出力する際に、第１および第２電動機の何れか一方が主電動機として定められる。そして、主電動機が第１および第２電動機の他方である副電動機に優先して動力を出力すると共に駆動軸に要求された要求動力に基づく動力が当該駆動軸に出力されるように第１および第２電動機が制御される。これにより、第１および第２電動機の一方である主電動機が主体となって要求動力をまかなうように動力を出力すると共に不足分の動力を第１および第２電動機の他方である副電動機が出力することになるので、第１および第２電動機の発熱やそれぞれのモータ効率の悪化を抑制しつつ、比較的大きなトルクを連続的に得ることが可能となる。また、このように主電動機が副電動機に優先して動力を出力するようにすれば、第１電動機と第２電動機との間における指令値に対する応答性の相違等に起因して駆動軸に出力される動力が変動することや振動の発生を抑制することができるので、２体の電動機の双方を変速伝達手段により駆動軸に連結した際に、当該２体の電動機をより適正に制御することが可能となる。
【０００８】
また、前記主電動機は、前記第１および第２電動機のうち、前記変速伝達手段による前記駆動軸との間の変速比がより大きい一方とされてもよい。これにより、２体の電動機の双方を変速伝達手段により駆動軸に連結して当該駆動軸に動力を出力する際に、主電動機から優先的に動力を出力させると共に不足する動力を副電動機に出力させることによる比較的大きいトルクの連続的な出力を安定かつスムースに実現することが可能となる。
【０００９】
更に、前記制御手段は、前記設定された要求動力に基づいて前記主電動機に出力させるべき目標トルクを少なくとも該主電動機の定格トルクを超えないように設定すると共に、前記設定された要求動力と前記設定された前記主電動機の目標トルクとに基づいて前記副電動機に出力させるべき目標トルクを設定するものであってもよい。また、この場合、前記制御手段は、前記主電動機に出力させるべき目標トルクを該主電動機の定格トルク未満かつ該定格トルクより小さい所定の最低出力以上になるように設定するものであってもよい。これにより、主電動機に出力させるトルクと副電動機に出力させるトルクとをより適正に設定することが可能となる。
【００１０】
そして、本発明による動力出力装置は、内燃機関と、前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、前記第１電動機と前記第１要素との接続、前記第２電動機と前記第２要素との接続および前記内燃機関と前記第３要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備えてもよく、前記変速伝達手段により前記第１および第２電動機の双方が前記駆動軸に連結されるときには、前記接続断接手段による前記駆動源要素接続が解除されると共に前記内燃機関が停止されてもよい。これにより、この動力出力装置では、内燃機関の運転を伴って駆動軸に動力を出力して走行する状態と、第１および第２電動機の少なくとも何れか一方からの動力を変速伝達手段により駆動軸に伝達して走行する状態とを適宜切り換えることにより、エネルギ効率や動力の伝達効率等をより向上させることが可能となる。
【００１１】
本発明による自動車は、上記何れかの動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むものである。この自動車に搭載される動力出力装置は、上述のように、２体の電動機の双方を変速伝達手段により駆動軸に連結して比較的大きなトルクを連続的に得ることが可能なものである。従って、この自動車では、電動機を用いたモータ走行時の例えば登坂性能やトーイング性能等をより向上させることができる。
【００１２】
本発明による動力出力装置の制御方法は、駆動軸と、それぞれ動力を入出力可能な第１電動機および第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記第１電動機の回転軸と前記第２電動機の回転軸との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１電動機からの動力と前記第２電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達することができる変速伝達手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記変速伝達手段により前記第１および第２電動機の双方を前記駆動軸に連結し、（ｂ）前記第１および第２電動機の何れか一方である主電動機が該第１および第２電動機の他方である副電動機に優先して動力を出力すると共に前記駆動軸に要求される要求動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記第１および第２電動機を制御する、ものである。
【００１３】
この方法のように、変速伝達手段により第１および第２電動機の双方を駆動軸に連結して当該駆動軸に動力を出力する際に、第１および第２電動機の一方である主電動機から優先的に動力を出力させると共に不足する動力を第１および第２電動機の他方である副電動機に出力させるようにすれば、第１および第２電動機の発熱やそれぞれのモータ効率の悪化を抑制しつつ、比較的大きなトルクを連続的に得ることが可能となる。また、この方法によれば、第１電動機と第２電動機との間における指令値に対する応答性の相違等に起因して駆動軸に出力される動力が変動することや振動の発生を抑制することができるので、２体の電動機の双方を変速伝達手段により駆動軸に連結した際に、当該２体の電動機をより適正に制御することが可能となる。
【００１４】
この場合、前記動力出力装置は、内燃機関と、前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、前記第１電動機と前記第１要素との接続、前記第２電動機と前記第２要素との接続および前記内燃機関と前記第３要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備えてもよく、前記ステップ（ａ）では、前記接続断接手段による前記駆動源要素接続を解除すると共に前記内燃機関を停止させてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、後輪駆動車両として構成されており、車両前部に配置されるエンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６に接続された動力分配統合機構（差動回転機構）４０と、動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、このモータＭＧ１と同軸に配置されると共に減速ギヤ機構５０を介して動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ２と、動力分配統合機構４０からの動力を変速して駆動軸６７に伝達可能な変速機６０と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。
【００１７】
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４から燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１８】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な同一諸元の同期発電電動機であり、インバータ３１，３２を介して二次電池であるバッテリ３５と電力のやり取りを行なう。インバータ３１，３２とバッテリ３５とを接続する電力ライン３９は、各インバータ３１，３２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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ３５は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）３０により駆動制御される。モータＥＣＵ３０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３３，３４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等が入力されており、モータＥＣＵ３０からは、インバータ３１，３２へのスイッチング制御信号等が出力される。モータＥＣＵ３０は、回転位置検出センサ３３，３４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ３０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１９】
バッテリ３５は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）３６によって管理されている。バッテリＥＣＵ３６には、バッテリ３５を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ３５の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ３５の出力端子に接続された電力ライン３９に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ３５に取り付けられた温度センサ３７からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。バッテリＥＣＵ３６は、必要に応じてバッテリ３５の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。更に、バッテリＥＣＵ３６は、バッテリ３５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も算出している。
【００２０】
動力分配統合機構４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２、減速ギヤ機構５０、変速機６０と共に図示しないトランスミッションケースに収容され、エンジン２２から所定距離を隔ててクランクシャフト２６と同軸に配置される。実施例の動力分配統合機構４０は、外歯歯車のサンギヤ４１と、このサンギヤ４１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ４２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ４１と他方がリングギヤ４２と噛合する２つのピニオンギヤ４３，４４の組を自転かつ公転自在に少なくとも１組保持するキャリア４５とを有するダブルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ４１（第２要素）とリングギヤ４２（第３要素）とキャリア４５（第１要素）とは互いに差動回転可能である。また、実施例において、動力分配統合機構４０は、そのギヤ比ρ（サンギヤ４１の歯数をリングギヤ４２の歯数で除した値）がρ＜０．５となるように構成されている。かかる動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１には、当該サンギヤ４１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に延びる中空のサンギヤ軸４１ａおよび中空の第１モータ軸４６を介して第２電動機としてのモータＭＧ１（中空のロータ）が接続されている。また、第１要素たるキャリア４５には、動力分配統合機構４０とエンジン２２との間に配置される減速ギヤ機構５０および当該減速ギヤ機構５０（サンギヤ５１）からエンジン２２に向けて延びる中空の第２モータ軸５５を介して第１電動機としてのモータＭＧ２（中空のロータ）が接続されている。更に、第３要素たるリングギヤ４２には、第２モータ軸５５およびモータＭＧ２を通って延びるリングギヤ軸４２ａおよびダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
【００２１】
また、図１に示すように、サンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との間には、両者の接続（駆動源要素接続）および当該接続の解除を実行するクラッチＣ０（接続断接手段）が設けられている。実施例において、クラッチＣ０は、例えば、サンギヤ軸４１ａの先端に固定されたドグと第１モータ軸４６の先端に固定されたドグとをより少ない損失で噛み合わせると共に両者の噛み合いを解除することができるドグクラッチとして構成されており、電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータ８８により駆動される。クラッチＣ０によりサンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との接続を解除した際には、第２電動機としてのモータＭＧ１と動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１との接続が解除されることになり、動力分配統合機構４０の機能によりエンジン２２を実質的にモータＭＧ１，ＭＧ２や変速機６０から切り離すことが可能となる。そして、このように動力分配統合機構４０のサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して連結され得る第１モータ軸４６は、モータＭＧ１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に更に延出され、変速機６０に接続される。また、動力分配統合機構４０のキャリア４５からは、中空のサンギヤ軸４１ａや第１モータ軸４６を通してエンジン２２とは反対側（車両後方）にキャリア軸（連結軸）４５ａが延出されており、このキャリア軸４５ａも変速機６０に接続される。これにより、実施例において、動力分配統合機構４０は互いに同軸に配置されたモータＭＧ１およびモータＭＧ２の間に両モータＭＧ１，ＭＧ２と同軸に配置され、エンジン２２はモータＭＧ２に同軸に並設されると共に動力分配統合機構４０を挟んで変速機６０と対向することになる。すなわち、実施例では、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構４０および変速機６０という動力出力装置の構成要素が、車両前方から、エンジン２２、モータＭＧ２、（減速ギヤ機構５０）、動力分配統合機構４０、モータＭＧ１、変速機６０という順番で配置されることになる。これにより、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行するハイブリッド自動車２０に好適なものとすることができる。
【００２２】
減速ギヤ機構５０は、外歯歯車のサンギヤ５１と、このサンギヤ５１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ５２と、サンギヤ５１およびリングギヤ５２の双方と噛合する複数のピニオンギヤ５３と、複数のピニオンギヤ５３を自転かつ公転自在に保持するキャリア５４とを備えるシングルピニオン式遊星歯車機構である。この減速ギヤ機構５０のサンギヤ５１は、上述の第２モータ軸５５を介してモータＭＧ２のロータに接続されている。また、減速ギヤ機構５０のリングギヤ５２は、動力分配統合機構４０のキャリア４５に固定され、これにより減速ギヤ機構５０は動力分配統合機構４０と実質的に一体化される。そして、減速ギヤ機構５０のキャリア５４は、トランスミッションケースに対して固定されている。従って、減速ギヤ機構５０の作用により、モータＭＧ２からの動力が減速されて動力分配統合機構４０のキャリア４５に入力されると共に、キャリア４５からの動力が増速されてモータＭＧ２に入力されることになる。上述のように、ギヤ比ρが値０．５未満とされるダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０を採用した場合、サンギヤ４１に比べてキャリア４５に対するエンジン２２からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、動力分配統合機構４０のキャリア４５とモータＭＧ２との間に減速ギヤ機構５０を配置することにより、モータＭＧ２の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、実施例のように、減速ギヤ機構５０をモータＭＧ２と動力分配統合機構４０との間に配置して動力分配統合機構４０と一体化させれば、動力出力装置をより一層コンパクト化することができる。更に、実施例において、減速ギヤ機構５０は、その減速比（サンギヤ５１の歯数／リングギヤ５２の歯数）が動力分配統合機構４０のギヤ比をρとしたときに、ρ／（１−ρ）近傍の値となるように構成されている。これにより、モータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を同一のものとすることが可能となるので、ハイブリッド自動車２０や動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ることができる。
【００２３】
変速機６０は、複数段階に変速状態（変速比）を設定可能な平行軸式自動変速機として構成されており、１速ギヤ列を構成する第１カウンタドライブギヤ６１ａおよび第１カウンタドリブンギヤ６１ｂ、２速ギヤ列を構成する第２カウンタドライブギヤ６２ａおよび第２カウンタドリブンギヤ６２ｂ、３速ギヤ列を構成する第３カウンタドライブギヤ６３ａおよび第３カウンタドリブンギヤ６３ｂ、４速ギヤ列を構成する第４カウンタドライブギヤ６４ａおよび第４カウンタドリブンギヤ６４ｂ、各カウンタドリブンギヤ６１ｂ〜６４ｂおよびギヤ６５ｂが固定されたカウンタシャフト６５、クラッチＣ１，Ｃ２、駆動軸６７に取り付けられたギヤ６６ａ、更に図示しないリバースギヤ列等を含む（以下、適宜「カウンタドライブギヤ」および「カウンタドリブンギヤ」を単に「ギヤ」という）。なお、変速機６０において、１速ギヤ列の変速比が最も大きく、２速ギヤ列、３速ギヤ列、４速ギヤ列へと移行するにつれて変速比が小さくなる。
【００２４】
図１に示すように、１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａは、動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５から延出されたキャリア軸４５ａに回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第１ギヤ６１ｂと常時噛合している。同様に、３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａもキャリア軸４５ａに回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第３ギヤ６３ｂと常時噛合している。そして、実施例ではキャリア軸４５ａ側（カウンタドライブギヤ側）に、第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）と第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）との何れか一方をキャリア軸４５ａに対して選択的に固定すると共に、第１ギヤ６１ａおよび第３ギヤ６３ａの双方をキャリア軸４５ａに対して回転自在に（解放）することができるクラッチＣ１が配置されている。実施例において、クラッチＣ１は、例えば、キャリア軸４５ａに回転不能かつ軸方向に移動自在に保持されたドグを第１ギヤ６１ａに固定されたドグと第３ギヤ６３ａに固定されたドグとの何れか一方により少ない損失で噛み合わせると共に両者の噛み合いを解除することができるドグクラッチとして構成されており、上述のアクチュエータ８８により駆動される。これら１速ギヤ列のギヤ６１ａ，６１ｂ、３速ギヤ列のギヤ６３ａ，６３ｂおよびクラッチＣ１は、変速機６０の第１変速機構を構成する。また、２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａは、動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して連結され得る第１モータ軸４６に回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第２ギヤ６２ｂと常時噛合している。同様に、４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａも第１モータ軸４６に回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第４ギヤ６４ｂと常時噛合している。そして、実施例では第１モータ軸４６側（カウンタドライブギヤ側）に、第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）と第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）との何れか一方を第１モータ軸４６に対して選択的に固定すると共に、第２ギヤ６２ａおよび第４ギヤ６４ａの双方を第１モータ軸４６に対して回転自在に（解放）することができるクラッチＣ２が配置されている。実施例において、クラッチＣ２も、例えば、第１モータ軸４６に回転不能かつ軸方向に移動自在に保持されたドグを第２ギヤ６２ａに固定されたドグと第４ギヤ６４ａに固定されたドグとの何れか一方により少ない損失で噛み合わせると共に両者の噛み合いを解除することができるドグクラッチとして構成されており、上述のアクチュエータ８８により駆動される。これら２速ギヤ列のギヤ６２ａ，６２ｂ、４速ギヤ列のギヤ６４ａ，６４ｂおよびクラッチＣ２は、変速機６０の第２変速機構を構成する。
【００２５】
そして、キャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６からカウンタシャフト６５に伝達された動力は、ギヤ６５ｂ，６６ａを介して駆動軸６７に伝達され、デファレンシャルギヤ６８を介して最終的に駆動輪としての後輪６９ａ，６９ｂに出力されることになる。なお、実施例の変速機６０のように、クラッチＣ１，Ｃ２をキャリア軸４５ａ、第１モータ軸４６側に設けることにより、クラッチＣ１，Ｃ２によりギヤ６１ａ〜６４ａをキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６に固定する際の損失を低減することが可能となる。すなわち、各ギヤ列における歯数の比にもよるが、特に減速比が小さい４速ギヤ列を含む第２変速機構に関しては、クラッチＣ２により第１モータ軸４６に固定される前に空転しているギヤ６４ａの回転数は、それぞれに対応するカウンタシャフト６５側のギヤ６４ｂの回転数よりも低くなるので、少なくともクラッチＣ２を第１モータ軸４６側に設ければ、ギヤ６４ａのドグと第１モータ軸４６のドグとをより少ない損失で係合させることが可能となる。なお、減速比が大きい１速ギヤ列を含む第１変速機構については、クラッチＣ１をカウンタシャフト６５側に設けてもよい。
【００２６】
このように構成された変速機６０によれば、クラッチＣ２を解放状態とすると共に、クラッチＣ１により第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）と第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）との何れか一方をキャリア軸４５ａに固定すれば、キャリア軸４５ａからの動力を第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）または第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）とカウンタシャフト６５とを介して駆動軸６７に伝達することができる。また、クラッチＣ０を繋ぐと共にクラッチＣ１を解放状態とし、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）と第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）との何れか一方を第１モータ軸４６に固定すれば、第１モータ軸４６からの動力を第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）または第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）とカウンタシャフト６５とを介して駆動軸６７に伝達することができる。以下、適宜、１速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第１変速状態（１速）」と、２速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第２変速状態（２速）」と、３速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第３変速状態（３速）」と、４速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第４変速状態（４速）」という。また、実施例の変速機６０では、クラッチＣ１，Ｃ２がキャリア軸４５ａ、第１モータ軸４６側に設けられているので、クラッチＣ１，Ｃ２によりギヤ６１ａ〜６４ａをキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６に固定する際の損失を低減することが可能となる。すなわち、各ギヤ列における歯数の比にもよるが、特に減速比が小さい４速ギヤ列を含む第２変速機構に関しては、クラッチＣ２により第１モータ軸４６に固定される前に空転しているギヤ６４ａの回転数は、それぞれに対応するカウンタシャフト６５側のギヤ６４ｂの回転数よりも低くなるので、少なくともクラッチＣ２を第１モータ軸４６側に設ければ、ギヤ６４ａのドグと第１モータ軸４６のドグとをより少ない損失で係合させることが可能となる。なお、減速比が大きい１速ギヤ列を含む第１変速機構については、クラッチＣ１をカウンタシャフト６５側に設けてもよい。
【００２７】
そして、ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖが入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６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ＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６と各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。また、クラッチＣ０や変速機６０のクラッチＣ１およびＣ２を駆動するアクチュエータ８８もハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。
【００２８】
次に、図２から図８を参照しながら、上記ハイブリッド自動車２０の動作の概要について説明する。なお、図２から図８において、Ｓ軸は動力分配統合機構４０のサンギヤ４１の回転数（モータＭＧ１すなわち第１モータ軸４６の回転数Ｎｍ１）を、Ｒ軸は動力分配統合機構４０のリングギヤ４２の回転数（エンジン２２の回転数Ｎｅ）を、Ｃ軸は動力分配統合機構４０のキャリア４５（キャリア軸４５ａおよび減速ギヤ機構５０のリングギヤ５２）の回転数をそれぞれ示す。また、６１ａ軸〜６４ａ軸，６５軸および６７軸は、変速機６０の第１ギヤ６１ａ〜第４ギヤ６４ａ、カウンタシャフト６５および駆動軸６７の回転数をそれぞれ示す。
【００２９】
上述のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴う走行時に、クラッチＣ２を解放状態とすると共にクラッチＣ１により第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定すれば、図２に示すように、キャリア軸４５ａからの動力を１速ギヤ列（第１ギヤ６１ａ，６１ｂ）の変速比に基づいて変速（減速）して駆動軸６７へと出力することができる。また、車速Ｖの変化に応じて、図３に示すように、クラッチＣ１により第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定した第１変速状態のもとでクラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）を第１モータ軸４６に固定すると共に、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換無しに固定された（一定の）変速比（１速ギヤ列の変速比と２速ギヤ列の変速比との間の値）で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができる。以下、このように動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５を変速機６０の１速ギヤ列により、第２要素たるサンギヤ４１を変速機６０の２速ギヤ列により駆動軸６７に連結する状態（図３）を「１−２速同時係合状態」という。更に、図３に示す１−２速同時係合状態のもとでクラッチＣ１を解放状態とすれば、図４において二点鎖線で示すように、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）のみが第１モータ軸４６（サンギヤ４１）に固定され、第１モータ軸４６からの動力を２速ギヤ列（第２ギヤ６２ａ，６２ｂ）の変速比に基づいて変速して駆動軸６７へと出力することができる。また、車速Ｖの変化に応じて、図５に示すようにクラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）を第１モータ軸４６に固定した第２変速状態のもとでクラッチＣ１により第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定すると共に、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換無しに１−２速同時係合状態とは異なる固定された（一定の）変速比（２速ギヤ列の変速比と３速ギヤ列の変速比との間の値）で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができる。以下、このように動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１を変速機６０の２速ギヤ列により、第１要素たるキャリア４５を変速機６０の３速ギヤ列により駆動軸６７に連結する状態（図５）を「２−３速同時係合状態」という。そして、図５に示す２−３速同時係合状態のもとでクラッチＣ２を解放状態とすれば、図６において一点鎖線で示すように、クラッチＣ１により第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）のみがキャリア軸４５ａ（キャリア４５）に固定され、キャリア軸４５ａからの動力を３速ギヤ列（第３ギヤ６３ａ，６３ｂ）の変速比に基づいて変速して駆動軸６７へと出力することができる。更に、車速Ｖの変化に応じて、図７に示すようにクラッチＣ１により第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定した第３変速状態のもとでクラッチＣ２により第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）を第１モータ軸４６に固定すると共に、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換無しに１−２速同時係合状態や２−３速同時係合状態とは異なる固定された（一定の）変速比（３速ギヤ列の変速比と４速ギヤ列の変速比との間の値）で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができる。以下、このように動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５を変速機６０の３速ギヤ列により、第２要素たるサンギヤ４１を変速機６０の４速ギヤ列により駆動軸６７に連結する状態（図７）を「３−４速同時係合状態」という。その後、図７に示す３−４速同時係合状態のもとでクラッチＣ１を解放状態とすれば、図８において二点鎖線で示すように、クラッチＣ２により第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）のみが第１モータ軸４６（サンギヤ４１）に固定され、第１モータ軸４６からの動力を４速ギヤ列（第４ギヤ６４ａ，６４ｂ）の変速比に基づいて変速して駆動軸６７へと出力することができる。
【００３０】
上述のようにエンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に、変速機６０が第１または第３変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のキャリア４５が出力要素となって当該キャリア４５に接続されたモータＭＧ２が電動機として機能し、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ２からの動力とを統合してキャリア４５側に出力する。以下、モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するモードを「第１トルク変換モード」という。かかる第１トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてキャリア４５に出力され、モータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素たるキャリア４５の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図９に第１トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素と減速ギヤ機構５０の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。図９においてＳ軸、Ｒ軸、Ｃ軸は、図２から図８と同様のものを示すと共に、５４軸は減速ギヤ機構５０のキャリア５４の回転数を、５１軸は減速ギヤ機構５０のサンギヤ５１の回転数（モータＭＧ２すなわち第２モータ軸５５の回転数Ｎｍ２）をそれぞれ示し、ρは動力分配統合機構４０のギヤ比（サンギヤ４１の歯数／リングギヤ４２の歯数）を、ρｒは減速ギヤ機構５０の減速比（サンギヤ５１の歯数／リングギヤ５２の歯数）を、各軸上の太線矢印は対応する要素に作用するトルクをそれぞれ示す。また、図９において、Ｓ軸、Ｒ軸およびＣ軸における回転数は０軸（水平軸）よりも上側で正の値となると共に下側で負の値となり、Ｓ軸、Ｒ軸およびＣ軸におけるトルクは矢印が図中上向きである場合に正の値となると共に矢印が図中下向きである場合に負の値となるものとする。一方、５１軸における回転数は０軸（水平軸）よりも下側で正の値となると共に上側で負の値となり、５１軸におけるトルクは矢印が図中下向きである場合に正の値となると共に矢印が図中上向きである場合に負の値となるものとする。なお、図９において回転数やトルクを示す符号は、何れもスカラ値であるものとする（これらは、図２から図８、図１０および図１１も同様）。
【００３１】
また、エンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に、変速機６０が第２または第４変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１が出力要素となって当該サンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が電動機として機能し、かつ反力要素となるキャリア４５に接続されたモータＭＧ２が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ１からの動力とを統合してサンギヤ４１側に出力する。以下、モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するモードを「第２トルク変換モード」という。かかる第２トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてサンギヤ４１に出力され、モータＭＧ２の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素たるサンギヤ４１の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図１０に第２トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素と減速ギヤ機構５０の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。
【００３２】
このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速比（変速状態）の変更に伴って第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとが交互に切り換えられるので、特に電動機として機能するモータＭＧ２またはＭＧ１の回転数Ｎｍ２またはＮｍ１が高まったときに、発電機として機能するモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２が負の値にならないようにすることができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、第１トルク変換モードのもとで、モータＭＧ１の回転数が負になることに伴いキャリア軸４５ａに出力される動力の一部を用いてモータＭＧ２が発電すると共にモータＭＧ２により発電された電力をモータＭＧ１が消費して動力を出力するという動力循環や、第２トルク変換モードのもとで、モータＭＧ２の回転数が負になることに伴い第１モータ軸４６に出力される動力の一部を用いてモータＭＧ１が発電すると共にモータＭＧ１により発電された電力をモータＭＧ２が消費して動力を出力するという動力循環の発生を抑制することが可能となり、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる。また、このような動力循環の抑制に伴いモータＭＧ１，ＭＧ２の最高回転数を抑えることができるので、それによりモータＭＧ１，ＭＧ２を小型化することも可能となる。更に、ハイブリッド自動車２０では、上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態および３−４速同時係合状態のそれぞれに固有の変速比でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができるので、電気エネルギへの変換を伴うことなくエンジン２２から駆動軸６７に動力を機械的に出力する機会を増やして、より広範な運転領域において動力の伝達効率をより一層向上させることができる。一般に、エンジンと２体の電動機と遊星歯車機構のような差動回転機構とを用いた動力出力装置では、エンジンと駆動軸との間の減速比が比較的大きいときにエンジンの動力が電気エネルギにより多く変換されるので動力の伝達効率が悪化すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の発熱を招く傾向にあることから、上述の同時係合モードは、特にエンジン２２と駆動軸との間の減速比が比較的大きい場合に有利なものとなる。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速状態（変速比）を変更する際に、第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとの間で一旦同時係合モードが実行されることから、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更すなわち第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとの切り換えを極めてスムースかつショック無く実行することができる。
【００３３】
続いて、図１１等を参照しながら、エンジン２２を停止させた状態でバッテリ３５からの電力を用いてモータＭＧ１やモータＭＧ２に動力を出力させ、それによりハイブリッド自動車２０を走行させるモータ走行モードの概要について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０において、モータ走行モードは、クラッチＣ０を繋いだままモータＭＧ１およびＭＧ２の何れか一方に動力を出力させるクラッチ係合１モータ走行モードと、クラッチＣ０を解放状態としてモータＭＧ１およびＭＧ２の何れか一方に動力を出力させるクラッチ解放１モータ走行モードと、クラッチＣ０を解放状態としてモータＭＧ１およびＭＧ２の双方からの動力を利用できるようにする２モータ走行モードとに大別される。
【００３４】
クラッチ係合１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を繋いだまま、変速機６０のクラッチＣ２を解放状態とすると共にクラッチＣ１により１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａまたは３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａをキャリア軸４５ａに固定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０のクラッチＣ１を解放状態とすると共にクラッチＣ２により２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａまたは４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａを第１モータ軸４６に固定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。かかるクラッチ係合１モータ走行モードのもとでは、クラッチＣ０により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第１モータ軸４６とが接続されていることから、動力を出力していないモータＭＧ１またはＭＧ２は、動力を出力しているモータＭＧ２またはＭＧ１に連れ回されて空転することになる（図１１における破線参照）。また、クラッチ解放１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とした上で、変速機６０のクラッチＣ２を解放状態とすると共にクラッチＣ１により１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａまたは３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａをキャリア軸４５ａに固定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０のクラッチＣ１を解放状態とすると共にクラッチＣ２により２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａまたは４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａを第１モータ軸４６に固定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。かかるクラッチ解放１モータ走行モードのもとでは、図１１において一点鎖線および二点鎖線で示すように、クラッチＣ０が解放状態とされてサンギヤ４１と第１モータ軸４６との接続が解除されることから動力分配統合機構４０の機能により停止されたエンジン２２のクランクシャフト２６の連れ回しが回避されると共に、クラッチＣ２またはＣ１が解放状態とされることにより停止しているモータＭＧ１またはＭＧ２の連れ回しが回避され、それにより動力の伝達効率の低下を抑制することができる。更に、２モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とすると共にクラッチＣ１およびＣ２を用いて変速機６０を上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態あるいは３−４速同時係合状態に設定した上でモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方を駆動制御する。これにより、エンジン２２の連れ回しを回避しながらモータＭＧ１およびＭＧ２の双方から動力を出力させ、モータ走行モードのもとで大きな動力を駆動軸６７に伝達することが可能となるので、いわゆる坂道発進を良好に実行したり、モータ走行時におけるトーイング性能等を良好に確保したりすることができる。
【００３５】
そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチ解放１モータ走行モードが選択されると、動力が効率よく駆動軸６７に伝達されるように変速機６０の変速比（変速状態）を容易に変更することができる。例えば、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで、変速機６０のクラッチＣ１により１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａまたは３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａをキャリア軸４５ａに固定すると共にモータＭＧ２のみに動力を出力させているときに、停止していたモータＭＧ１の回転数を２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａあるいは４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａの回転数に同期させると共に、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａあるいは第４ギヤ６４ａを第１モータ軸４６に固定すれば、上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態および３−４速同時係合状態の何れか、すなわち２モータ走行モードへと移行することができる。そして、この状態で変速機６０のクラッチＣ１を解放状態とすると共にモータＭＧ１のみに動力を出力させれば、モータＭＧ１により出力される動力を変速機６０の２速ギヤ列あるいは４速ギヤ列を介して駆動軸６７に伝達することが可能となる。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ走行モードのもとでも、変速機６０を用いてキャリア軸４５ａや第１モータ軸４６の回転数を変速してトルクを増幅等することができるので、モータＭＧ１，ＭＧ２に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータＭＧ１，ＭＧ２の小型化を図ることができる。また、このようなモータ走行中における変速機６０の変速比の変更に際しても、一旦変速機６０の同時係合状態すなわち２モータ走行モードが実行されることから、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更を極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。なお、これらのモータ走行モードのもとで要求駆動力が高まったり、バッテリ３５の残容量ＳＯＣが低下したりしたような場合には、変速機６０の変速比に応じて動力を出力しないことになるモータＭＧ１またはＭＧ２によるエンジン２２のクランキングを実行し、それによりエンジン２２を始動させる。
【００３６】
引き続き、図１２を参照しながら、クラッチＣ０を解放状態としてモータＭＧ１およびＭＧ２の双方からの動力を利用できるようにする２モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車２０を走行させるときの制御手順について具体的に説明する。図１２は、２モータ走行モードが選択されたときにハイブリッドＥＣＵ７０により実行される２モータ走行時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、クラッチＣ０が解放状態とされると共に変速機６０が上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態あるいは３−４速同時係合状態に設定されると、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行される。なお、２モータ走行モードが選択されるケースの例としては、登坂路でハイブリッド自動車２０を発進（坂道発進）させる場合や所定の牽引対象と連結された状態のハイブリッド自動車２０を発進させる場合等が挙げられる。
【００３７】
図１２の２モータ走行時駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、変速機６０の第１および第２変速機構の現変速比γ１およびγ２、充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、現変速比γ１は変速機６０の第１変速機構を構成する１速ギヤ列および３速ギヤ列のうちの２モータ走行モードの実行中にキャリア軸４５ａと駆動軸６７とを連結している一方に対応したものであり、現変速比γ２は変速機６０の第２変速機構を構成する２速ギヤ列および４速ギヤ列のうちの２モータ走行モードの実行中に第１モータ軸４６と駆動軸６７とを連結している一方に対応したものであって、それぞれキャリア軸４５ａや第１モータ軸４６と駆動軸６７との連結がなされた時点でＲＡＭ７６の所定領域に記憶されるものである。更に、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ３５の残容量ＳＯＣ等に基づいてバッテリＥＣＵ３６によってバッテリ３５を充放電すべき電力として設定されるものをバッテリＥＣＵ３６から通信により入力するものとした。また、バッテリ３５の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎと、その放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとは、温度センサ３７により検出されたバッテリ３５のバッテリ温度Ｔｂとバッテリ３５の残容量ＳＯＣとに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ３６から通信により入力するものとした。なお、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ３５の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。
【００３８】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸６７に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、ハイブリッド自動車２０の全体に要求される要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めた図示しない要求トルク設定用マップがＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられたアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。また、実施例において、要求パワーＰ＊は、ステップＳ１１０にて設定した要求トルクＴｒ＊と駆動軸６７の回転数を示す車速Ｖに換算係数ｋを乗じた値との積と充放電要求パワーＰｂ＊（ただし、充電要求側を正とする）とロスＬｏｓｓとの和として計算される。続いて、例えばステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰ＊やステップＳ１００にて入力した出力制限Ｗｏｕｔ（あるいは残容量ＳＯＣ）等に基づいてエンジン２２を停止させたままとするか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０にてエンジン２２を停止させたままにすると判断された場合には、ステップＳ１００にて入力した変速機６０の第１変速機構の現変速比γ１と第２変速機構の現変速比γ２とを比較する（ステップＳ１３０）。現変速比γ１の値が現変速比γ２の値よりも大きい場合には、変速機６０が上述の１−２速同時係合状態あるいは３−４速同時係合状態に設定されており、第２変速機構に対応したモータＭＧ１よりも、第１変速機構に対応したモータＭＧ２の方が変速機６０による駆動軸６７との間の変速比が大きいことになる。このため、ステップＳ１３０にて肯定判断がなされた場合には、ステップＳ１１０にて設定した要求トルクＴｒ＊と現変速比γ１と減速ギヤ機構５０の減速比ρrとを用いて変速機６０の第１変速機構に対応したモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（１）に従って計算する（ステップＳ１４０）。式（１）を用いて計算される仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐは、ステップＳ１１０にて設定された要求トルクＴｒ＊のすべてを仮にモータＭＧ２に出力させるものとした場合のモータＭＧ２のトルク値である。なお、式（１）は、図１１の共線図を用いて容易に導出可能である。続いて、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をモータＭＧ２の最大定格トルクＴｍ２ｒａｔと予め定められた最低出力トルクＴｍ２ｓｅｔ（Ｔｍ２ｓｅｔ＜Ｔｍ２ｒａｔ）とで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値として設定する（ステップＳ１５０）。更に、要求トルクＴｒ＊、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊、現変速比γ1，γ２および減速ギヤ機構５０の減速比ρrに基づく次式（２）の計算を実行してモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。式（２）は、図１１の共線図を用いて容易に導出可能なものであって、モータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊に応じたトルクを出力したときの要求トルクＴｒ＊に対するモータＭＧ１のトルク負担分を求めるためのものである。従って、ステップＳ１６０にて設定されるトルク指令Ｔｍ１＊は、基本的に、モータＭＧ２にトルク指令Ｔｍ２＊に応じたトルクを出力させても要求トルクＴｒ＊を満たすことができない場合の不足分のトルクを示すことになる。こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１７０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようにインバータ３１，３２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３９】
Tm2tmp = Tr*/γ1・ρr  …（１）
Tm1* = (Tr*-Tm2*/ρr・γ1)/γ2  …（２）
【００４０】
一方、ステップＳ１３０にて現変速比γ２の値が現変速比γ１の値よりも大きいと判断された場合には、変速機６０が上述の２−３速同時係合状態に設定されており、第１変速機構に対応したモータＭＧ２よりも、第２変速機構に対応したモータＭＧ１の方が変速機６０による駆動軸６７との間の変速比が大きいことになる。このため、ステップＳ１３０にて否定判断がなされた場合には、ステップＳ１１０にて設定した要求トルクＴｒ＊と現変速比γ２とを用いて変速機６０の第２変速機構に対応したモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを次式（３）に従って計算する（ステップＳ１８０）。式（３）を用いて計算される仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐは、ステップＳ１１０にて設定された要求トルクＴｒ＊のすべてを仮にモータＭＧ１に出力させるものとした場合のモータＭＧ１のトルク値である。なお、式（３）も、図１１の共線図を用いて容易に導出可能である。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をモータＭＧ１の最大定格トルクＴｍ１ｒａｔ（実施例では、Ｔｍ２ｒａｔと等値）と予め定められた最低出力トルクＴｍ１ｓｅｔ（Ｔｍ１ｓｅｔ＜Ｔｍ１ｒａｔ、実施例ではＴｍ１ｓｅｔと等値）とで仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを制限した値として設定する（ステップＳ１９０）。更に、要求トルクＴｒ＊、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊、現変速比γ1，γ２および減速ギヤ機構５０の減速比ρrに基づく次式（４）の計算を実行してモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。式（４）も、図１１の共線図を用いて容易に導出可能なものであって、モータＭＧ１がトルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルクを出力したときの要求トルクＴｒ＊に対するモータＭＧ２のトルク負担分を求めるためのものである。従って、ステップＳ１９０にて設定されるトルク指令Ｔｍ２＊は、基本的に、モータＭＧ１にトルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルクを出力させても要求トルクＴｒ＊を満たすことができない場合の不足分のトルクを示すことになる。こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１７０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。この場合も、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようにインバータ３１，３２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００４１】
Tm1tmp = Tr*/γ２…（３）
Tm2* = (Tr*-Tm1*・γ2)・ρr/γ1  …（４）
【００４２】
なお、ステップＳ１２０にてエンジン２２を始動させるべきと判断された場合には、本ルーチンはそこで終了され、モータＭＧ１およびＭＧ２の一方を用いてエンジン２２のクランキングを実行することができるように、その後の変速機６０の目標変速比に対応していないモータＭＧ１およびＭＧ２の一方から他方へと動力を移し換えるための図示しないトルク移換ルーチンを実行する。トルク移換の完了後、変速機６０の目標変速比に対応していないモータＭＧ１またはＭＧ２と駆動軸６７の連結を解除し、クラッチＣ０を繋ぐことができるように、駆動軸６７との連結が解除されたモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２を駆動軸６７に連結されているモータＭＧ２またはＭＧ１の回転数Ｎｍ２またはＮｍ１に基づく駆動源要素接続時におけるサンギヤ４１またはキャリア４５の回転数に一致させる図示しない回転数同期ルーチンを実行する。そして、クラッチＣ０を係合させた後、モータＭＧ１およびＭＧ２の一方によりエンジン２２をクランキングして始動させるべく、図示しないエンジン始動時駆動制御ルーチンの実行を開始する。
【００４３】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０によりモータＭＧ１およびＭＧ２の双方が駆動軸６７に連結される２モータ走行モードのもとでの走行に際し、変速機６０の現変速比γ１，γ２に基づいて２体のモータＭＧ１およびＭＧ２のうちの変速機６０による駆動軸６７との間の変速比がより大きい一方が優先的に動力を出力させる主電動機として定められる（ステップＳ１３０）。そして、主電動機としてのモータＭＧ２またはＭＧ１が副電動機としての他方のモータＭＧ１またはＭＧ２に優先して動力を出力すると共に駆動軸６７に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが出力されるようにモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が設定される（ステップＳ１４０〜Ｓ１５０またはステップＳ１８０〜Ｓ２００）。これにより、ハイブリッド自動車２０の２モータ走行モードのもとでは、主電動機となるモータＭＧ２またはＭＧ１が主体となって要求トルクＴｒ＊をまかなうように動力を出力すると共に要求トルクＴｒ＊に対する不足分の動力を副電動機となるモータＭＧ１またはＭＧ２が出力することになるので、モータＭＧ１およびＭＧ２やインバータ３１，３２等の発熱やそれぞれのモータ効率の悪化を抑制しつつ、比較的大きなトルクを連続的に得ることが可能となる。また、このように主電動機が副電動機に優先して動力を出力するようにすれば、モータＭＧ１とモータＭＧ２との間におけるトルク指令に対する応答性の相違等に起因して駆動軸６７に出力されるトルクが変動することや、振動の発生、更にはインバータ３１，３２のキャリア音に起因した騒音の発生を抑制することができる。これにより、ハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１およびＭＧ２の双方を変速機６０により駆動軸６７に連結する２モータ走行モードの選択時に、２体のモータＭＧ１およびＭＧ２をより適正に制御することが可能となる。
【００４４】
更に、実施例のように、変速機６０の現変速比γ１，γ２に基づいて２体のモータＭＧ１およびＭＧ２のうちの変速機６０による駆動軸６７との間の変速比がより大きい一方を主電動機として定めれば、２モータ走行モードのもとで、主電動機であるモータＭＧ２またはＭＧ１から優先的に動力を出力させると共に不足する動力を副電動機としてのモータＭＧ１またはＭＧ２に出力させることによる比較的大きいトルクの連続的な出力を安定かつスムースに実現することが可能となる。また、実施例のように、要求トルクＴｒ＊に基づいて主電動機としてのモータＭＧ２またはＭＧ１に対するトルク指令（目標トルク）Ｔｍ２＊またはＴｍ１＊をモータＭＧ２，ＭＧ１の定格トルクＴｍ２ｒａｔ，Ｔｍ１ｒａｔ未満かつ所定の最低出力Ｔｍ２ｓｅｔ，Ｔｍ１ｓｅｔ以上になるように設定すれば、主電動機に出力させるトルクと副電動機に出力させるトルクとをより適正に設定することが可能となる。更に、実施例のようにエンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構４０および変速機６０等を備えた動力出力装置では、エンジン２２の運転を伴って駆動軸６７に動力を出力して走行する状態と、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を変速機６０により駆動軸６７に伝達して走行する状態とを適宜切り換えることにより、エネルギ効率や動力の伝達効率等をより向上させることが可能となる。ただし、図１２の２モータ走行時駆動制御ルーチンは、上述の動力出力装置からエンジン２２や動力分配統合機構４０を省略した電気自動車に対して適用され得ることはいうまでもない。そして、実施例のハイブリッド自動車２０に搭載される動力出力装置は、上述のように、２体のモータＭＧ１およびＭＧ２の双方を変速機６０により駆動軸６７に連結して比較的大きなトルクを連続的に得ることが可能なものである。従って、ハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１、ＭＧ２を用いたモータ走行時の登坂性能やトーイング性能等をより向上させることができる。
【００４５】
また、実施例の変速機６０は、動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５を駆動軸６７に連結可能な平行軸式ギヤ列である１速ギヤ列および３速ギヤ列を有する第１変速機構と、モータＭＧ１の第１モータ軸４６を駆動軸６７に連結可能な平行軸式ギヤ列である２速ギヤ列および４速ギヤ列を有する第２変速機構とを含む平行軸式変速機である。従って、上記変速機６０によれば、モータＭＧ１の第１モータ軸４６とキャリア４５（モータＭＧ２）との何れか一方あるいは双方を駆動軸６７に選択的に連結することが可能となる。ただし、実施例のハイブリッド自動車２０において、平行軸式の変速機６０の代わりに遊星歯車式の変速機が採用されてもよい。
【００４６】
図１３は、実施例のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な遊星歯車式の変速機１００を示す概略構成図である。同図に示す変速機１００も、複数段階に変速比（変速状態）を設定可能なものであり、動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５（キャリア軸４５ａ）を駆動軸６７に連結可能な第１変速用遊星歯車機構１１０、モータＭＧ１の第１モータ軸４６を駆動軸６７に連結可能な第２変速用遊星歯車機構１２０、第１変速用遊星歯車機構１１０に対して設けられたブレーキＢ１（第１固定機構）、第２変速用遊星歯車機構１２０に対して設けられたブレーキＢ２（第２固定機構）、ブレーキＢ３（第３固定機構）およびクラッチＣ１（変速用接続断接機構）等を含む。第１変速用遊星歯車機構１１０とブレーキＢ１とは変速機１００の第１変速機構を構成し、第２変速用遊星歯車機構１２０とブレーキＢ２とは変速機１００の第２変速機構を構成する。図１３に示すように、第１変速用遊星歯車機構１１０は、キャリア軸４５ａに接続されたサンギヤ１１１と、このサンギヤ１１１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ１１２と、サンギヤ（入力要素）１１１およびリングギヤ（固定可能要素）１１２の双方と噛合するピニオンギヤ１１３を複数保持すると共に駆動軸６７に接続されたキャリア１１４（出力要素）とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。また、第２変速用遊星歯車機構１２０は、第１モータ軸４６に接続されたサンギヤ（入力要素）１２１と、このサンギヤ１２１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ（固定可能要素）１２２と、サンギヤ１２１およびリングギヤ１２２の双方と噛合するピニオンギヤ１２３を複数保持する第１変速用遊星歯車機構１１０と共通のキャリア（出力要素）１１４とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。図１３の例では、第２変速用遊星歯車機構１２０が、第１変速用遊星歯車機構１１０に対して同軸かつそれよりも車両前方に位置するように並設されており、第２変速用遊星歯車機構１２０のギヤ比ρ２（サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２２の歯数）は、第１変速用遊星歯車機構１１０のギヤ比（サンギヤ１１１の歯数／リングギヤ１１２の歯数）ρ１よりも多少大きく設定されている。
【００４７】
ブレーキＢ１は、第１変速用遊星歯車機構１１０のリングギヤ１１２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に当該リングギヤ１１２を解放して回転自在にすることができるものであり、図示しない電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動される。また、ブレーキＢ２は、第２変速用遊星歯車機構１２０のリングギヤ１２２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に当該リングギヤ１２２を解放して回転自在にすることができるものであり、図示しない電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動される。更に、ブレーキＢ３は、第１モータ軸４６に固定された固定子１３０を介して第１モータ軸４６すなわち動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に固定子１３０を解放して第１モータ軸４６を回転自在にすることができるものであり、図示しない電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動される。また、クラッチＣ１は、第１変速用遊星歯車機構１１０の出力要素であるキャリア１１４と固定可能要素であるリングギヤ１１２との接続および当該接続の解除を実行可能なものであり、図示しない電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動される。このように構成される変速機１００は、例えば平行軸式の変速機に比べて軸方向および径方向の寸法を小さくすることが可能なものである。また、第１変速用遊星歯車機構１１０および第２変速用遊星歯車機構１２０は、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２および動力分配統合機構４０の下流側にこれらと同軸に配置可能であるから、変速機１００を用いれば、軸受を簡素化すると共に軸受の数を減らすことができる。
【００４８】
そして、この変速機１００では、次のようにして変速状態を複数段階に設定することができる。すなわち、ブレーキＢ１により第１変速用遊星歯車機構１１０のリングギヤ１１２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、キャリア軸４５ａからの動力を第１変速用遊星歯車機構１１０のギヤ比ρ１に基づく変速比（ρ１／（１＋ρ１））で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第１変速状態（１速）」という）。また、ブレーキＢ２により第２変速用遊星歯車機構１２０のリングギヤ１２２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、第１モータ軸４６からの動力を第２変速用遊星歯車機構１２０のギヤ比ρ２に基づく変速比（ρ２／（１＋ρ２））で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第２変速状態（２速）」という）。更に、クラッチＣ１により第１変速用遊星歯車機構１１０のキャリア１１４とリングギヤ１１２とを接続すれば、第１変速用遊星歯車機構１１０を構成するサンギヤ１１１、リングギヤ１１２およびキャリア１１４が実質的にロックされて一体に回転することになるので、キャリア軸４５ａからの動力を変速比１で駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第３変速状態（３速）」という）。加えて、変速機１００では、上記第１変速状態のもとで、第２変速機構を構成するブレーキＢ２によりリングギヤ１２２を固定すれば、キャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との双方を駆動軸６７に連結してエンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を固定変速比で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「１−２速同時係合状態」という）。また、上記第２変速状態のもとでクラッチＣ１に対応した第１変速用遊星歯車機構１１０のキャリア１１４とリングギヤ１１２とをクラッチＣ１により接続しても、キャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との双方を駆動軸６７に連結可能となり、上記１−２速同時係合状態とは異なる固定変速比でエンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「２−３速同時係合状態」という）。更に、上記第３変速状態のもとで、ブレーキＢ３により第１モータ軸４６に固定された固定子１３０を介して第１モータ軸４６すなわち動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、上記１−２速同時係合状態や２−３速同時係合状態とは異なる固定変速比でエンジン２２やモータＭＧ２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「３速固定状態」という）。このように、遊星歯車式の変速機１００を採用しても、平行軸式の変速機６０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
図１４は、実施例のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な他の遊星歯車式の変速機２００を示す概略構成図である。同図に示す変速機２００も、複数段階に変速比（変速状態）を設定可能なものであり、変速用差動回転機構（減速手段）２０１、クラッチＣ１１およびＣ１２を含む。変速用差動回転機構２０１は、入力要素たるサンギヤ２０２と、トランスミッションケースに対して回転不能に固定されてサンギヤ２０２と同心円上に配置される固定要素たるリングギヤ２０３と、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０３の双方と噛合するピニオンギヤ２０４を複数保持する出力要素たるキャリア２０５とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。クラッチＣ１１は、第１モータ軸４６の先端に設けられた第１係合部２１１と、キャリア軸４５ａに設けられた第２係合部２１２と、変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に接続された中空のサンギヤ軸２０２ａに設けられた第３係合部２１３と、第１係合部２１１と第３係合部２１３との双方と係合可能であると共に第１モータ軸４６やキャリア軸４５ａ等の軸方向に移動可能に配置される第１可動係合部材２１４と、第２係合部２１２と第３係合部２１３との双方と係合可能であると共に軸方向に移動可能に配置される第２可動係合部材２１５とを含む。第１可動係合部材２１４と第２可動係合部材２１５とは、それぞれ図示しない電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動され、第１可動係合部材２１４と第２可動係合部材２１５とを適宜駆動することにより、第１モータ軸４６とキャリア軸４５ａとの何れか一方または双方を変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に選択的に連結することが可能となる。また、クラッチＣ１２は、変速用差動回転機構２０１の出力要素たるキャリア２０５には接続されて車両後方に向け延びる中空のキャリア軸２０５ａの先端に設けられた第１係合部２２１と、サンギヤ軸２０２ａやキャリア軸２０５ａを通って延びるキャリア軸４５ａに設けられた第２係合部２２２と、駆動軸６７に設けられた第３係合部２２３と、第１係合部２２１と第３係合部２２３との双方と係合可能であると共に第１モータ軸４６やキャリア軸４５ａ等の軸方向に移動可能に配置される第１可動係合部材２２４と、第２係合部２２２と第３係合部２２３との双方と係合可能であると共に軸方向に移動可能に配置される第２可動係合部材２２５とを含む。第１可動係合部材２２４と第２可動係合部材２２５とは、それぞれ図示しない電気式、電磁式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動され、第１可動係合部材２２４と第２可動係合部材２２５とを適宜駆動することにより、キャリア軸２０５ａとキャリア軸４５ａとの何れか一方または双方を駆動軸６７に選択的に連結することが可能となる。
【００５０】
そして、この変速機２００では、次のようにして変速状態を複数段階に設定することができる。すなわち、クラッチＣ１１によりキャリア軸４５ａを変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に接続すると共にクラッチＣ１２によりキャリア軸２０５ａを駆動軸６７に連結すれば、キャリア軸４５ａからの動力を変速用差動回転機構２０１のギヤ比に基づく変速比で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第１変速状態（１速）」という）。また、クラッチＣ１１により第１モータ軸４６を変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に接続すると共に、クラッチＣ１２によりキャリア軸２０５ａを駆動軸６７に連結すれば、第１モータ軸４６からの動力を変速用差動回転機構２０１のギヤ比に基づく変速比で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第２変速状態（２速）」という）。更に、キャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との何れもがサンギヤ軸２０２ａに連結されないようにクラッチＣ１１を解放状態としてクラッチＣ１２によりキャリア軸４５ａを駆動軸６７に連結すれば、キャリア軸４５ａからの動力を変速比１で駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第３変速状態（３速）」という）。加えて、変速機２００では、クラッチＣ１１によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との双方を駆動軸６７に連結すると共にクラッチＣ１２によりキャリア軸２０５ａを駆動軸６７に連結すれば、エンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を固定変速比で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「１−２速同時係合状態」という）。また、クラッチＣ１１によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との双方を駆動軸６７に連結すると共にクラッチＣ１２によりキャリア軸４５ａを駆動軸６７に連結すれば、上記１−２速同時係合状態とは異なる固定変速比でエンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「２−３速同時係合状態」という）。更に、上記第３変速状態のもとで、図示しないブレーキにより第１モータ軸４６すなわち動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、上記１−２速同時係合状態や２−３速同時係合状態とは異なる固定変速比でエンジン２２やモータＭＧ２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「３速固定状態」という）。このように、遊星歯車式の変速機２００を採用しても、平行軸式の変速機６０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
図１５は、変形例のハイブリッド自動車２０Ａを示す概略構成図である。上述のハイブリッド自動車２０が後輪駆動車両として構成されるのに対して、変形例のハイブリッド自動車２０Ａは、前輪駆動車両として構成されたものである。ハイブリッド自動車２０Ａは、図１５に示すように、サンギヤ１１と、このサンギヤ１１と同心円上に配置されるリングギヤ１２と、サンギヤ１１およびリングギヤ１２の双方と噛合するピニオンギヤ１３を複数保持するキャリア１４とを含むシングルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構１０を備えている。この場合、エンジン２２は横置きに配置され、エンジン２２のクランクシャフト２６が動力分配統合機構１０の第３要素たるキャリア１４に接続される。また、動力分配統合機構１０の第１要素たるリングギヤ１２には中空のリングギヤ軸１２ａが接続され、このリングギヤ軸１２ａには、平行軸式ギヤ列である減速ギヤ機構５０Ａおよび第１モータ軸４６と平行に延びる第２モータ軸５５を介してモータＭＧ２が接続される。そして、リングギヤ軸１２ａには、クラッチＣ１により変速機６０の第１変速機構を構成する１速ギヤ列（ギヤ６１ａ）および３速ギヤ列（ギヤ６３ａ）の何れか一方を選択的に固定することができる。更に、動力分配統合機構１０の第２要素たるサンギヤ１１にはサンギヤ軸１１ａが接続されており、このサンギヤ軸１１ａは、中空のリングギヤ軸１２ａを通してクラッチＣ０に接続されており、当該クラッチＣ０により第１モータ軸４６すなわちモータＭＧ１と接続され得る。そして、第１モータ軸４６には、クラッチＣ２を用いて変速機６０の第２変速機構を構成する２速ギヤ列（ギヤ６２ａ）および４速ギヤ列（ギヤ６４ａ）との何れか一方を選択的に固定することができる。このように、本発明によるハイブリッド自動車は、前輪駆動車両として構成されてもよい。
【００５２】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【００５３】
すなわち、ダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０は、そのギヤ比がρ＞０．５となるように構成されてもよく、この場合、減速ギヤ機構５０は、その減速比が（１−ρ）／ρ近傍の値となるように構成されると共にサンギヤ４１とモータＭＧ１またはＭＧ２との間に配置されてもよい。また、上記ハイブリッド自動車２０に備えられる動力分配統合機構は、互いに異なる歯数をもった第１サンギヤおよび第２サンギヤと、第１サンギヤと噛合する第１ピニオンギヤと第２サンギヤと噛合する第２ピニオンギヤとを連結してなる段付ギヤを少なくとも１つ保持するキャリアとを含む遊星歯車機構であってもよい。更に、上記実施例において、クラッチＣ０は、動力分配統合機構４０の第２要素たるサンギヤ４１と第２電動機としてのモータＭＧ１との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものとされたが、動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５と第１電動機としてのモータＭＧ２との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものであってもよく、動力分配統合機構４０の第３要素たるリングギヤ４２とエンジン２２のクランクシャフト２６との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものであってもよい。また、上記ハイブリッド自動車２０，２０Ａは、何れも後輪駆動ベースあるいは前輪駆動ベースの４輪駆動車両として構成されてもよい。そして、上記実施例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車２０，２０Ａに搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載されるものであってもよく、建設設備などの固定設備に組み込まれるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド自動車２０をエンジン２２の運転を伴って走行させる場合に車速変化に応じて変速機６０の変速状態を変化させていくときの動力分配統合機構４０および変速機６０の主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図である。
【図３】図２と同様の説明図である。
【図４】図２と同様の説明図である。
【図５】図２と同様の説明図である。
【図６】図２と同様の説明図である。
【図７】図２と同様の説明図である。
【図８】図２と同様の説明図である。
【図９】モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素と減速ギヤ機構５０の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。
【図１０】モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素と減速ギヤ機構５０の各要素とにおける回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。
【図１１】実施例のハイブリッド自動車２０におけるモータ走行モードを説明するための説明図である。
【図１２】実施例のハイブリッド自動車２０において２モータ走行モードが選択されたときにハイブリッドＥＣＵ７０により実行される２モータ走行時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１３】実施例のハイブリッド自動車２０に適用可能な他の変速機１００を示す概略構成図である。
【図１４】実施例のハイブリッド自動車２０に適用可能な他の変速機２００を示す概略構成図である。
【図１５】変形例のハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
２０，２０Ａ  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  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、３１，３２  インバータ、３３，３４  回転位置検出センサ、３５  バッテリ、３６  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、３７  温度センサ、３９  電力ライン、４０，１０  動力分配統合機構、４１，５１，１１，１１１，１２１，２０２  サンギヤ、４１ａ，１１ａ，２０２ａ  サンギヤ軸、４２，５２，１２，１１２，１２２，２０３  リングギヤ、４２ａ，１２ａ  リングギヤ軸、４３，４４，５３，１３，１１３，１２３，２０４  ピニオンギヤ、４５，５４，１４，１１４，２０５  キャリア、４５ａ，２０５ａ  キャリア軸、４６  第１モータ軸、５０，５０Ａ  減速ギヤ機構、５５  第２モータ軸、６０，１００，２００  変速機、６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ  カウンタドライブギヤ、６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ  カウンタドリブンギヤ、６５  カウンタシャフト、６５ｂ，６６ａ  ギヤ、６７  駆動軸、６８  デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ  後輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８７  車速センサ、８８  アクチュエータ、１１０  第１変速用遊星歯車機構、１２０  第２変速用遊星歯車機構、１３０  固定子、２０１  変速用差動回転機構、２１１，２２１  第１係合部、２１２，２２２  第２係合部、２１３，２２３  第３係合部、２１４，２２４  第１可動係合部材、２１５，２２５  第２可動係合部材、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３  ブレーキ、Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２  クラッチ、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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【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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