(57)【要約】【課題】  エネルギ効率の向上を図ると共に電動機の小型化を図る。【解決手段】  ３つのプラネタリギヤＰ１〜Ｐ３とクラッチＣ１とブレーキＢ１とにより構成した動力分配統合機構３０にエンジン２２と、二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と駆動輪６９ａ，６９ｂに連結された駆動軸６５とを接続し、通常時は、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとして動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させ、動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させるとモータＭＧ２が逆回転するときには、クラッチＣ１をオンとすると共にブレーキＢ１をオフとしてモータＭＧ２を正回転させる。この結果、モータＭＧ２を逆回転させることにより生じ得るエネルギ効率の低下を抑止することができる。また、通常時に４要素タイプとして機能させることにより３要素タイプに比してモータＭＧ１，ＭＧ２の小型化を図ることができる。【選択図】        図１
2005086877.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、
内燃機関と、
発電可能な第１の電動機と、
発電可能な第２の電動機と、
前記駆動軸に連結された第１軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第２軸と前記第１の電動機の回転軸に連結された第３軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４軸とを含む複数軸を有し、前記第１軸と前記第２軸と前記第３軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸が回転させ、前記第１軸の回転数および前記第２軸の回転数に対して少なくとも２つの異なる関係比をもって切り替えて前記第４軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記多軸式動力入出力手段は、前記第１軸と前記第２軸と前記第３軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第４軸と前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸の一方の軸に連結された第５軸と第６軸との３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第２の３軸式動力入出力手段と、前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうち前記第５軸に連結されていない他方の軸と前記第６軸とを少なくとも２段の変速比をもって切り替えて連結する連結手段と、を備える手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記連結手段は、前記第６軸の回転数と前記他方の軸の回転数とが同一となる変速比と前記第６軸の回転数が前記他方の軸の回転数より大きくなる変速比とを前記少なくとも２つの変速比として該第６軸と該他方の軸とを連結可能な手段である請求項２記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記連結手段は、前記第６軸と前記他方の軸との連結を解除可能な手段である請求項２または３記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記連結手段は、前記第６軸と前記他方の軸と第７軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第３の３軸式動力入出力手段と、前記第７軸の回転停止と該回転停止の解除とを行なう停止解除手段と、前記第６軸と前記他方の軸との連結と該連結の解除とを行なう連結解除手段と、を備える手段である請求項２ないし４いずれか記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記第３の３軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなる請求項５記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記第１の３軸式動力入出力手段および／または前記第２の３軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなる請求項２ないし６いずれか記載の動力出力装置。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置であって、
前記多軸式動力入出力手段は、通常の関係比をもって前記第４軸を回転させる通常関係比運転と、該通常関係比運転により前記第４軸を回転させると該第４軸が負の回転数となる場合であっても該第４軸を正の回転数で回転させる関係比をもって該第４軸を回転させる正回転関係比運転とを切り替え可能な手段であり、
前記通常関係比運転により前記第４軸を回転させると該第４軸が正の回転数で回転するときには該通常関係比運転により該第４軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御し、前記通常関係比運転により前記第４軸を回転させると該第４軸が負の回転数で回転するときには前記正回転関係比運転により該第４軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御する切替制御手段を備える
動力出力装置。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置であって、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
該設定された目標動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記多軸式動力入出力手段と前記第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項１０】
請求項９記載の動力出力装置であって、
前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電すべき要求電力を設定する要求電力設定手段と、
を備え、
前記目標動力設定手段は、前記設定された要求動力と前記設定された要求電力とに基づいて前記目標動力を設定する手段である
動力出力装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が機械的に連結されてなる自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載すると共に駆動軸に車軸が機械的に連結されてなる自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、第１プラネタリギヤのサンギヤ，リングギヤ，キャリアに第１モータ，出力軸，エンジンをそれぞれ接続し、第２プラネタリギヤのサンギヤ，リングギヤ，キャリアに第１プラネタリギヤのキャリア，第２モータ，第１プラネタリギヤのリングギヤがそれぞれ接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンから出力される動力をトルク変換して効率よく出力軸に出力することができる、とされている。
【特許文献１】特開２００２−２８１６０７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の動力出力装置は、通常、第１モータは発電機として機能し、第２モータは電動機として機能するため、この状態のときにエネルギ効率がよくなるよう設計される。しかし、出力軸を高回転低トルクで運転する場合、第１モータが逆回転する状態が生じ、第１モータが電動機として機能すると共に第２モータが発電機として機能することにより、エネルギ効率が低下する。また、出力軸を低回転高トルクで運転する場合、第２モータが逆回転する状態が生じ、同様に第１モータが電動機として機能すると共に第２モータが発電機として機能することにより、エネルギ効率が低下する。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、エネルギ効率の向上を図ることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、電動機の小型化を図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、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【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、
発電可能な第１の電動機と、
発電可能な第２の電動機と、
前記駆動軸に連結された第１軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第２軸と前記第１の電動機の回転軸に連結された第３軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４軸とを含む複数軸を有し、前記第１軸と前記第２軸と前記第３軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸が回転させ、前記第１軸の回転数および前記第２軸の回転数に対して少なくとも２つの異なる関係比をもって切り替えて前記第４軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
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、多軸式動力入出力手段は、駆動軸に連結された第１軸と内燃機関の出力軸に連結された第２軸と第１の電動機の回転軸に連結された第３軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸が回転させると共に第１軸の回転数および第２軸の回転数に対して少なくとも２つの異なる関係比をもって切り替えて第２の電動機の回転軸に連結された第４軸を回転させ、更に第１ないし第４軸を含む複数軸に入出力される動力の収支をもって駆動軸に動力を出力する。ここで、適当な２つの関係比を設定すれば、一方の関係比では第２の電動機が逆回転するときでも他方の関係比とすることにより第２の電動機を正回転させることができる。したがって、一方の関係比では第２の電動機が逆回転するときに他方の関係比として第２の電動機を正回転させることにより、第２の電動機が逆回転することにより生じるエネルギ効率の低下を抑止することができる。即ち、装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。また、このように関係比を切り替えることができるから、関係比を切り替えることができないものに比して、第２の電動機の小型化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、前記多軸式動力入出力手段は、前記第１軸と前記第２軸と前記第３軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第１の３軸式動力入出力手段と、前記第４軸と前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸の一方の軸に連結された第５軸と第６軸との３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第２の３軸式動力入出力手段と、前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうち前記第５軸に連結されていない他方の軸と前記第６軸とを少なくとも２段の変速比をもって切り替えて連結する連結手段と、を備える手段であるものとすることもできる。こうすれば、他方の軸と第６軸とを少なくとも２段の変速比をもって切り替えて連結することにより、少なくとも２つの異なる関係比をもって切り替えて第２の電動機の回転軸に連結された第４軸を回転させることができる。この場合、第１の３軸式動力入出力手段や第２の３軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなるものとすることもできる。
【０００９】
この多軸式動力入出力手段が第１および第２の３軸式動力入出力手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第６軸の回転数と前記他方の軸の回転数とが同一となる変速比と前記第６軸の回転数が前記他方の軸の回転数より大きくなる変速比とを前記少なくとも２つの変速比として該第６軸と該他方の軸とを連結可能な手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、多軸式動力入出力手段が第１および第２の３軸式動力入出力手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第６軸と前記他方の軸との連結を解除可能な手段であるものとすることもできる。こうすれば、第６軸と他方の軸との連結を一旦解除してから解除前の関係比とは異なる関係比となるよう連結することができるから、関係比の切り替えを容易に行なうことができる。
【００１１】
また、多軸式動力入出力手段が第１および第２の３軸式動力入出力手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第６軸と前記他方の軸と第７軸の３軸に接続され該３軸のいずれかの２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する第３の３軸式動力入出力手段と、前記第７軸の回転停止と該回転停止の解除とを行なう停止解除手段と、前記第６軸と前記他方の軸との連結と該連結の解除とを行なう連結解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。こうすれば、停止解除手段による回転停止とその解除と連結解除手段による連結とその解除とにより、２つの異なる関係比をもって切り替えて第２の電動機の回転軸に連結された第４軸を回転させることができる。この場合、第３の３軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、前記多軸式動力入出力手段は、通常の関係比をもって前記第４軸を回転させる通常関係比運転と、該通常関係比運転により前記第４軸を回転させると該第４軸が負の回転数となる場合であっても該第４軸を正の回転数で回転させる関係比をもって該第４軸を回転させる正回転関係比運転とを切り替え可能な手段であり、更に、前記通常関係比運転により前記第４軸を回転させると該第４軸が正の回転数で回転するときには該通常関係比運転により該第４軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御し、前記通常関係比運転により前記第４軸を回転させると該第４軸が負の回転数で回転するときには前記正回転関係比運転により該第４軸が回転するよう前記多軸式動力入出力手段を切替制御する切替制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、通常関係比運転と正回転関係比運転とを第４軸の回転数の回転方向により切り替えることができる。この結果、第２の電動機が逆回転することにより生じるエネルギ効率の低下をより適正に抑止することができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、該要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、該設定された目標動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記多軸式動力入出力手段と前記第１の電動機と前記第２の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者に操作に基づく動力を内燃機関から出力して駆動軸出力することができる。
【００１４】
この駆動制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、該蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電すべき要求電力を設定する要求電力設定手段と、を備え、前記目標動力設定手段は、前記設定された要求動力と前記設定された要求電力とに基づいて前記目標動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段を効率よく用いることにより装置のエネルギ効率を更に向上させることができる。
【００１５】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、発電可能な第１の電動機と、発電可能な第２の電動機と、前記駆動軸に連結された第１軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第２軸と前記第１の電動機の回転軸に連結された第３軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４軸とを含む複数軸を有し、前記第１軸と前記第２軸と前記第３軸の３軸のうちのいずれか２軸の回転数に基づいて残余の軸が回転させ、前記第１軸の回転数および前記第２軸の回転数に対して少なくとも２つの異なる関係比をもって切り替えて前記第４軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が機械的に連結されてなることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、第２の電動機が逆回転することにより生じるエネルギ効率の低下を抑止することができる効果や第２の電動機の小型化を図ることができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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１】
【００１８】
図１は、本発明の第１実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されると共に駆動輪６９ａ，６９ｂにデファレンシャルギヤ６８とギヤ機構６６とを介して接続された４軸式の動力分配統合機構３０と、この動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、同じく動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１９】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２０】
動力分配統合機構３０は、３つのプラネタリギヤＰ１，Ｐ２，Ｐ３とクラッチＣ１とブレーキＢ１とにより構成されている。第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはギヤ機構６６が、ピニオンギヤ３３を連結するキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、それぞれ接続されている。リングギヤ３２は、上述したようにギヤ機構６６に接続され、最終的には駆動輪６９ａ，６９ｂに接続されているから、その回転軸を説明の都合上、「駆動軸」６５と呼ぶことにする。第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６には第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４（エンジン２２のクランクシャフト２６）が、リングギヤ３７にはモータＭＧ２が、それぞれ接続されている。第２プラネタリギヤＰ２のピニオンギヤ３８を連結するキャリア３９は、第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ４１に接続されていると共にクラッチＣ１を介して第３プラネタリギヤＰ３のピニオンギヤ４３を連結するキャリヤ４４が接続されている。また、この第３プラネタリギヤＰ３のキャリア４４は駆動軸６５としての第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２にも接続されている。第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ４２は、ブレーキＢ１を介してケースに接続されている。
【００２１】
こうして構成された動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１とブレーキＢ１とを共にオフとすることによりモータＭＧ２を切り離すことができる。また、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオンとすると共にブレーキＢ１をオフとすることにより、第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２の回転軸である駆動軸６５と、第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４と第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６とに接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６と、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１に接続されたモータＭＧ１の回転軸と、第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７に接続されたモータＭＧ２の回転軸と、の４軸を回転要素とするいわゆる４要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。この４要素タイプの動力分配統合機構として機能する際の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図２に示す。図中、左のＲ２軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７の回転数を示し、Ｒ１，Ｃ２軸は駆動軸６５の回転数Ｎｄである第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２の回転数を示すと共に第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９の回転数を示す。また、Ｃ１，Ｓ２軸は、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅ（以下、エンジン２２の回転数Ｎｅという）である第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４の回転数を示すと共に第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６の回転数を示す。右端のＳ１軸は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１の回転数を示す。この共線図は、各回転要素（各軸）に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクを、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ１は第１プラネタリギヤＰ１のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）であり、ρ２は第２プラネタリギヤＰ２のギヤ比（サンギヤ３６の歯数／リングギヤ３７の歯数）である。
【００２２】
また、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより、上述した４要素タイプの動力分配統合機構における駆動軸６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸との接続関係はそのままに、モータＭＧ２の回転軸の接続関係だけを異なるものにすることができる。この場合の共線図の一例を図３に示す。こうした接続関係とすることにより、図示するように、モータＭＧ２の回転数は、動力統合分配機構３０を４要素タイプとして機能させていれば負の値となるが、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすれば正の値となる。即ち、動力統合分配機構３０を４要素タイプとして機能させているときにモータＭＧ２が逆回転する場合には、クラッチＣ１とブレーキＢ１を操作することにより、モータＭＧ２を正回転させることができるのである。いま、動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させてモータＭＧ２を逆回転させている状態（図３における破線の状態）を考える。このとき、共線図における釣り合いを考えれば、モータＭＧ２は図中上向きのトルクを出力する駆動（発電機としての駆動）が必要となり、モータＭＧ１は電力収支を考えればモータＭＧ２による発電電力を消費するよう図中上向きのトルクを出力する駆動（電動機としての駆動）が必要となる。この状態は、通常、発電機として機能するモータＭＧ１を電動機として機能させ、通常、電動機として機能するモータＭＧ２を発電機として機能させることになるため、エネルギ効率が低下する。特に、実施例では、この状態は、エンジン２２からの動力にモータＭＧ１から動力を付加し、これをモータＭＧ２により電力に変換してモータＭＧ１に供給するという動力−電力−動力の循環（以下、動力循環という。）が生じる状態となり、こうした循環を生じない状態に比してエネルギ効率が低くなる。実施例の動力分配統合機構３０では、こうしたモータＭＧ２が逆回転して動力循環が生じるようなときには、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより、モータＭＧ２を正回転させて動力循環が生じないようにすることができるのである。なお、こうしたクラッチＣ１やブレーキＢ１のオンオフ制御はハイブリッド用電子制御ユニット７０により行なわれている。
【００２３】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ５１，５２を介してバッテリ６０と電力のやりとりを行なう。インバータ５１，５２とバッテリ６０とを接続する電力ライン６４は、各インバータ５１，５２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ６０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ６０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）５０により駆動制御されている。モータＥＣＵ５０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ５３，５４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ５０からは、インバータ５１，５２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ５０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２４】
バッテリ６０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）６２によって管理されている。バッテリＥＣＵ６２には、バッテリ６０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ６０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ６０の出力端子に接続された電力ライン６４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ６０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ６０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ６２では、バッテリ６０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づく残容量（ＳＯＣ）やこの残容量（ＳＯＣ）と電池温度とに基づく入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなども演算または設定している。
【００２５】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ５０，バッテリＥＣＵ６２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ５０，バッテリＥＣＵ６２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２６】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸６５に出力すべき駆動要求トルクＴｄ＊を計算し、この駆動要求トルクＴｄ＊に対応する要求動力が駆動軸６５に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ６０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ６０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ１やモータＭＧ２から要求動力に見合う動力を駆動軸６５に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードはバッテリ６０の充放電を行なうか否かの差があるだけで実質的な制御における差違はない。
【００２７】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にクラッチＣ１やブレーキＢ１の切り替えを含む基本的な動作について説明する。図４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２８】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ６０を充放電するための要求充放電パワーＰｂ＊など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ５３，５４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ５０から通信により入力するものとした。また、バッテリ６０を充放電するための要求充放電パワーＰｂ＊は、残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ６２から通信により入力するものとした。
【００２９】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸６５に出力すべき駆動要求トルクＴｄ＊と車両に要求される車両要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。駆動要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと駆動要求トルクＴｄ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーＰ＊は、設定した駆動要求トルクＴｄ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｄを乗じたものとバッテリ６０が要求する要求充放電パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、駆動軸６５の回転数Ｎｄは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。
【００３０】
こうして駆動要求トルクＴｄ＊と車両要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した車両要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。エンジン要求パワーＰｅ＊の設定は、エンジン２２の応答性がモータＭＧ１，ＭＧ２などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーＰｅ＊と今回設定された車両要求パワーＰ＊とを用いて車両要求パワーＰ＊がいずれエンジン要求パワーＰｅ＊として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。これによりエンジン２２は無理なくエンジン要求パワーＰｅ＊を出力することができる。
【００３１】
こうしてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００３２】
次に、車速Ｖと設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させているものとしたときのモータＭＧ２の回転数Ｎｍ＊を次式（１）により計算する（ステップＳ１４０）。ここで、式（１）は、図２に例示した共線図から容易に求めることができる。
【００３３】
【数１】
2005086877.tif 000003
【００３４】
続いて、計算したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ＊の値を調べる（ステップＳ１５０）。回転数Ｎｍ＊が値０以上のときには、動力分配統合機構３０が４要素タイプとして機能するようクラッチＣ１をオンとすると共にブレーキＢ１をオフとして（ステップＳ１６０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして４要素タイプにおける釣り合いの関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ１７０）。一方、回転数Ｎｍ＊が値０未満のときには、モータＭＧ２が正回転するようクラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとして（ステップＳ１８０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして４要素タイプにおける釣り合いの関係式に第３プラネタリギヤＰ３のギヤ比ρ３（サンギヤ４１の歯数／リングギヤ４２の歯数）を考慮した関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ１９０）。ここで、クラッチＣ１およびブレーキＢ１における切替操作は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を一旦共にオフの状態にし、モータＭＧ２の回転数を調整した後にクラッチＣ１またはブレーキＢ１のいずれかをオンとすることにより行なわれる。これにより、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の切り替えをスムーズに行なうことができる。なお、ステップＳ１７０で用いる関係式（２），（３）およびステップＳ１９０で用いる関係式（４），（５）を以下に示す。
【００３５】
【数２】
2005086877.tif 000004
【００３６】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ５０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ５１，５２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３７】
以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０によれば、クラッチＣ１をオンとすると共にブレーキＢ１をオフとすることにより動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させてエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。また、動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるとモータＭＧ２が逆回転するときには、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより、エンジン２２や駆動軸６５，モータＭＧ１の回転数はそのままに、モータＭＧ２を正回転させてエンジン２２からの動力を駆動軸６５に出力することができる。この結果、モータＭＧ２を逆回転させることにより生じ得るエネルギ効率の低下を抑止することができる。即ち、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、基本的には、動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるから、いわゆる３要素タイプの動力分配統合機構に比して、モータＭＧ１やモータＭＧ２として定格値の小さなものを用いることができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができると共に小型化を図ることができる。
【００３８】
第１実施例のハイブリッド自動車２０では、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１にモータＭＧ１を接続し、第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４と第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６とにエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２と第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９とに駆動軸６５を接続し、第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７にモータＭＧ２を接続したが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１の接続関係とリングギヤ３２の接続関係とを入れ替えるものとしたり、第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６の接続関係とリングギヤ３７の接続関係とを入れ替えるものとしたり、駆動軸６５の接続位置とエンジン２２のクランクシャフト２６の接続位置とを入れ替えるなど、種々の接続としてもよい。
【００３９】
第１実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回転数を変更するために第３プラネタリギヤＰ３とクラッチＣ１とブレーキＢ１とを用いるものとしたが、他の手法によりモータＭＧ２の回転数を変更するものとしてもよい。
【実施例２】
【００４０】
図７は、本発明の第２実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例のハイブリッド自動車１２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されると共に駆動輪６９ａ，６９ｂにデファレンシャルギヤ６８とギヤ機構６６とを介して接続された４軸式の動力分配統合機構１３０と、この動力分配統合機構１３０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１３０に接続された発電可能なモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備え、動力分配統合機構１３０の構成が異なる点を除いて第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、説明の容易のために、図１に例示した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成については同一の符号を付した。したがって、重複した説明を避けるため、同一の符号を付した構成についての詳細な説明は省略する。
【００４１】
第２実施例のハイブリッド自動車１２０が備える動力分配統合機構１３０は、３つのプラネタリギヤＰ４，Ｐ５，Ｐ６とクラッチＣ２とブレーキＢ２とにより構成されている。第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３１にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、リングギヤ１３２にはモータＭＧ２が、ピニオンギヤ１３３を連結するキャリア１３４にはギヤ機構６６およびデファレンシャルギヤ６８を介して駆動輪６９ａ，６９ｂが、それぞれ接続されている。この駆動輪６９ａ，６９ｂに接続されたキャリア１３４の回転軸を説明の都合上、「駆動軸」１６５と呼ぶことにする。第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ１３６にはモータＭＧ１が、リングギヤ１３７には第４プラネタリギヤＰ４のキャリア１３４（駆動軸１６５）が、それぞれ接続されている。第５プラネタリギヤＰ５のピニオンギヤ１３８を連結するキャリア１３９は、第６プラネタリギヤＰ６のリングギヤ１４２に接続されていると共にクラッチＣ２を介して第６プラネタリギヤＰ６のピニオンギヤ１４３を連結するキャリヤ１４４が接続されている。また、この第６プラネタリギヤＰ６のキャリア１４４はエンジン２２のクランクシャフト２６にも接続されている。第６プラネタリギヤＰ６のサンギヤ１４１は、ブレーキＢ２を介してケースに接続されている。
【００４２】
こうして構成された第２実施例の動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２とブレーキＢ２とを共にオフとすることによりモータＭＧ１を切り離すことができる。また、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２をオンとすると共にブレーキＢ２をオフとすることにより、第４プラネタリギヤＰ４のキャリア１３４と第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ１３７の回転軸である駆動軸１６５と、第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３１に接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６と、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ１３２に接続されたモータＭＧ２の回転軸と、第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ１３６に接続されたモータＭＧ１の回転軸と、の４軸を回転要素とするいわゆる４要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。この４要素タイプの動力分配統合機構として機能する際の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図８に示す。図中、左のＲ４軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ１３２の回転数を示し、Ｃ４，Ｒ５軸は駆動軸１６５の回転数Ｎｄである第４プラネタリギヤＰ４のキャリア１３４の回転数を示すと共に第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ１３７の回転数を示す。また、Ｓ４，Ｃ５軸は、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅ（以下、エンジン２２の回転数Ｎｅという）である第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３１の回転数を示すと共に第５プラネタリギヤＰ５のキャリア１３９の回転数を示す。右端のＳ５軸は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ１３６の回転数を示す。この共線図も、第１実施例の場合と同様に、各回転要素（各軸）に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクを、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ４は第４プラネタリギヤＰ４のギヤ比（サンギヤ１３１の歯数／リングギヤ１３２の歯数）であり、ρ５は第５プラネタリギヤＰ５のギヤ比（サンギヤ１３６の歯数／リングギヤ１３７の歯数）である。
【００４３】
また、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとすることにより、上述した４要素タイプの動力分配統合機構における駆動軸６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ２の回転軸との接続関係はそのままに、モータＭＧ１の回転軸の接続関係だけを異なるものにすることができる。この場合の共線図の一例を図９に示す。こうした接続関係とすることにより、図示するように、モータＭＧ１の回転数は、動力統合分配機構１３０を４要素タイプとして機能させていれば負の値となるが、クラッチＣ２をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとすれば正の値となる。即ち、動力統合分配機構１３０を４要素タイプとして機能させているときにモータＭＧ１が逆回転する場合には、クラッチＣ２とブレーキＢ２を操作することにより、モータＭＧ１を正回転させることができるのである。いま、動力分配統合機構１３０を４要素タイプとして機能させてモータＭＧ１を逆回転させている状態（図９における破線の状態）を考える。このとき、共線図における釣り合いを考えれば、モータＭＧ２は図中下向きのトルクを出力する駆動（発電機としての駆動）が必要となり、モータＭＧ１は電力収支を考えればモータＭＧ２による発電電力を賄うよう図中下向のトルクを出力する駆動（電動機としての駆動）が必要となる。この状態は、通常、発電機として機能するモータＭＧ１を電動機として機能させ、通常、電動機として機能するモータＭＧ２を発電機として機能させることになるため、エネルギ効率が低下する。また、第１実施例と同様に、この状態は、エンジン２２からの動力にモータＭＧ１から動力を付加し、これをモータＭＧ２により電力に変換してモータＭＧ１に供給するという動力−電力−動力の循環（動力循環）が生じる状態であり、こうした循環を生じない状態に比してエネルギ効率が低くなる。第２実施例の動力分配統合機構１３０では、こうしたモータＭＧ１が逆回転して動力循環が生じるようなときには、クラッチＣ１をオフとすると共にブレーキＢ１をオンとすることにより、モータＭＧ１を正回転させて動力循環が生じないようにすることができるのである。なお、こうしたクラッチＣ２やブレーキＢ２のオンオフ制御はハイブリッド用電子制御ユニット７０により行なわれている。
【００４４】
このように第２実施例の動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ２をオンとすると共にブレーキＢ２をオフとすることにより動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させ、動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるとモータＭＧ１が逆回転するときには、クラッチＣ２をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとすることにより、エンジン２２や駆動軸１６５，モータＭＧ２の回転数はそのままに、モータＭＧ１を正回転させることができる。この関係は、第１実施例のハイブリッド自動車２０におけるモータＭＧ２をモータＭＧ１に置き換えたものとなる。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車１２０でも図４に例示した駆動制御ルーチンと同様のルーチンにより駆動することができる。第２実施例のハイブリッド自動車１２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０で実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートを図１０に示す。この駆動制御ルーチンにおけるステップＳ３００〜Ｓ３３０の処理は図４に例示する駆動制御ルーチンにおけるステップＳ１００〜Ｓ１３０の処理と同一である。
【００４５】
第２実施例では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と車速Ｖとに基づいて動力分配統合機構１３０を４要素タイプとして機能させているものとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊を次式（６）により計算する（ステップＳ３４０）。ここで、式（６）は、図８に例示した共線図から容易に求めることができる。
【００４６】
【数３】
2005086877.tif 000005
【００４７】
続いて、計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ＊の値を調べる（ステップＳ３５０）。回転数Ｎｍ＊が値０以上のときには、動力分配統合機構１３０が４要素タイプとして機能するようクラッチＣ２をオンとすると共にブレーキＢ２をオフとして（ステップＳ３６０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸１６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして４要素タイプにおける釣り合いの関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ３７０）。一方、回転数Ｎｍ＊が値０未満のときには、モータＭＧ１が正回転するようクラッチＣ２をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとして（ステップＳ３８０）、駆動要求トルクＴｄ＊を駆動軸１６５に出力すると共にエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転させるものとして４要素タイプにおける釣り合いの関係式に第６プラネタリギヤＰ６のギヤ比ρ６（サンギヤ１４１の歯数／リングギヤ１４２の歯数）を考慮した関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ３９０）。ここで、クラッチＣ２およびブレーキＢ２における切替操作は、第１実施例と同様に、クラッチＣ２およびブレーキＢ２を一旦共にオフの状態にし、モータＭＧ１の回転数を調整した後にクラッチＣ２またはブレーキＢ２のいずれかをオンとすることにより行なわれる。これにより、クラッチＣ２およびブレーキＢ２の切り替えをスムーズに行なうことができる。なお、ステップＳ３７０で用いる関係式（７），（８）およびステップＳ３９０で用いる関係式（９），（１０）を以下に示す。
【００４８】
【数４】
2005086877.tif 000006
【００４９】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ４００）、駆動制御ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ５０における処理については説明した。
【００５０】
以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車１２０によれば、クラッチＣ２をオンとすると共にブレーキＢ２をオフとすることにより動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させてエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸１６５に出力することができる。また、動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるとモータＭＧ１が逆回転するときには、クラッチＣ２をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとすることにより、エンジン２２や駆動軸１６５，モータＭＧ２の回転数はそのままに、モータＭＧ１を正回転させてエンジン２２からの動力を駆動軸１６５に出力することができる。この結果、モータＭＧ１を逆回転させることにより生じ得るエネルギ効率の低下を抑止することができる。即ち、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、基本的には、動力分配統合機構１３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させるから、いわゆる３要素タイプの動力分配統合機構に比して、モータＭＧ１やモータＭＧ２として定格値の小さなものを用いることができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができると共に小型化を図ることができる。
【００５１】
第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３１にエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、第４プラネタリギヤＰ４のキャリア３４１と第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ１３７とに駆動軸１６５を接続し、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ３２にモータＭＧ２を接続し、第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ１３６にモータＭＧ１を接続したが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３１の接続関係とリングギヤ１３２の接続関係とを入れ替えるものとしたり、第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ１３６の接続関係とリングギヤ１３７の接続関係とを入れ替えるものとしたり、駆動軸１６５の接続位置とエンジン２２のクランクシャフト２６の接続位置とを入れ替えるなど、種々の接続としてもよい。
【００５２】
第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、モータＭＧ１の回転数を変更するために第６プラネタリギヤＰ６とクラッチＣ２とブレーキＢ２とを用いるものとしたが、他の手法によりモータＭＧ１の回転数を変更するものとしてもよい。
【００５３】
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、動力分配統合機構３０，１３０をそれぞれ３つのプラネタリギヤとクラッチとブレーキとにより構成したが、異なる要素を用いて同様に構成するものとしても差し支えない。
【００５４】
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、４軸式の動力分配統合機構３０，１３０を備えるものとしたが、モータＭＧ１またはモータＭＧ２が逆回転するときにクラッチやブレーキを操作することにより、エンジン２２や駆動軸６５，１６５，他方のモータの回転数はそのままに、モータＭＧ１またはモータＭＧ２を正回転させてエンジン２２からの動力を駆動軸６５，１６５に出力することができるものであれば、５軸式あるいはそれ以上の複数軸式の動力分配統合機構を備えるものとしてもよい。
【００５５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、機械産業や自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図３】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図４】第１実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図７】第２実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図８】動力分配統合機構１３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図９】動力分配統合機構１３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図１０】第２実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
２０，１２０  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、３１，３６，４１，１３１，１３６，１４１  サンギヤ、３２，３７，４２，１３２，１３７，１４２  リングギヤ、３３，３８，４３，１３３，１３８，１４３  ピニオンギヤ、３４，３９，４４，１３４，１３９，１４４  キャリア、５０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５１，５２  インバータ、５３，５４  回転位置検出センサ、６０  バッテリ、６２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６４  電力ライン、６６  ギヤ機構、６８  デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ  駆動輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、Ｐ１〜Ｐ６  プラネタリギヤ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ、Ｃ１，Ｃ２  クラッチ、Ｂ１，Ｂ２  ブレーキ。
【図１】
2005086877.tif 000007
【図２】
2005086877.tif 000008
【図３】
2005086877.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005086877.tif 000013
【図８】
2005086877.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2005086877.tif 000016