(57)【要約】【課題】  回転停止状態としたときに内燃機関からの動力をトルクを増幅して駆動軸に出力する際の回転ポイントを変更可能なものにすると共に内燃機関からの動力を直接駆動軸に出力できるようにする。【解決手段】  クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２をオフとして動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能する接続状態とし、モータＭＧ１とモータＭＧ２とからの動力を自由な配分としてエンジン２２からの動力をトルク変換して駆動軸６５に出力したり、クラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオンとして動力分配統合機構３０をエンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸６５とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸とを一体の回転体として機能する接続状態とし、エンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力したりする。適当に切り替えることにより、エネルギ効率を向上させることができる。【選択図】        図１
2005297729.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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、回転停止状態のときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅して前記駆動軸に出力することが可能な複数の回転ポイントに電力の入出力を伴って選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なうトルク増幅動作と、前記内燃機関からの動力を直接前記駆動軸に伝達すると共に該駆動軸に電力の入出力を伴って動力を入出力するトルク伝達動作とを切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する動力増幅伝達切替手段と、
該動力増幅伝達切替手段と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記動力増幅伝達切替手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転軸と前記駆動軸に接続された第２の回転軸と該２軸の回転数に対して異なる回転数比で回転し前記複数の回転ポイントとして作用する複数の回転軸とからなる多軸を有し、該多軸のうち２軸の回転数に基づいて比例的に残余の軸を回転させる比例回転機構と前記多軸を一体の回転体として回転させる一体回転機構との切り替えが可能な回転機構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】
前記回転機構は、第１の遊星歯車と、該第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素に三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素が接続された第２の遊星歯車と、前記第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれかの回転要素と該回転要素に接続されていない前記第２の遊星歯車の回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構とを有し、該第１接続解除機構により接続が解除された状態のときに前記第１の遊星歯車と前記第２の遊星歯車との接続により構成される四つの回転要素に接続された四つの回転軸を前記多軸とする機構である請求項２記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記動力増幅伝達切替手段は、前記複数の回転軸の各々に接続された複数の電動機を備える手段である請求項２または３記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記動力増幅伝達切替手段は、前記四つの回転軸のうち前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸のうち前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とに対する回転数比が大きい方の回転軸に接続された第１電動機と、第２電動機と、前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸の他方の回転軸と前記第２電動機との接続および接続の解除を行なう第２接続解除機構と、を備える手段である請求項３記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記動力増幅伝達切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有する第１の遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し前記第１の遊星歯車の第２回転要素と前記第６回転要素とが接続された第２の遊星歯車と、該第２の遊星歯車の第４回転要素に接続された第１電動機と、前記第２の遊星歯車の第５回転要素に接続された第２電動機と、前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、前記第１の遊星歯車の第１回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備え、前記第１の遊星歯車の第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され、前記第１の遊星歯車の第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる、手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記動力増幅伝達切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有する第１の遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５
回転要素と第６回転要素とを有し前記第１の遊星歯車の第２回転要素と前記第６回転要素とが接続されると共に前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第５回転要素とが接続された第２の遊星歯車と、電動機と、前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、前記第２の遊星歯車の第４回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備え、前記第１の遊星歯車の第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され、前記第１の遊星歯車の第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる、手段である請求項１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
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前記内燃機関と前記動力増幅伝達切替手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記複数の回転ポイントのうち回転数が小さくなる傾向の回転ポイントへの動力の入出力が多く行なわれるよう前記動力増幅伝達切替手段を制御する手段である請求項８記載の動力出力装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記内燃機関の同一のパワーを出力可能な運転ポイントのうち効率がよくなる傾向の運転ポイントで該内燃機関を運転制御する手段である請求項８または９記載の動力出力装置。
【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連結されてなる自動車。
【請求項１２】
内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続された駆動装置であって、
回転停止状態のときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅して前記駆動軸に出力することが可能な複数の回転ポイントに電力の入出力を伴って選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なうトルク増幅動作と、前記内燃機関からの動力を直接前記駆動軸に伝達すると共に該駆動軸に電力の入出力を伴って動力を入出力するトルク伝達動作とを切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力することを特徴とする駆動装置。
【請求項１３】
前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転軸と前記駆動軸に接続された第２の回転軸と該２軸の回転数に対して異なる回転数比で回転し前記複数の回転ポイントとして作用する複数の回転軸とからなる多軸を有し、該多軸のうち２軸の回転数に基づいて比例的に残余の軸を回転させる比例回転機構と前記多軸を一体の回転体として回転させる一体回転機構との切り替えが可能な回転機構を備える請求項１２記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記回転機構は、第１の遊星歯車と、該第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素に三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素が接続された第２の遊星歯車と、前記第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれかの回転要素と該回転要素に接続されていない前記第２の遊星歯車の回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構とを有し、該第１接続解除機構により接続が解除された状態のときに前記第１の遊星歯車と前記第２の遊星歯車との接続により構成される四つの回転要素に接続された四つの回転軸を前記多軸とする機構である請求項１３記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記複数の回転軸の各々に接続された複数の電動機を備える手段である請求項１３また
は１４記載の駆動装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の駆動装置であって、
前記四つの回転軸のうち前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸のうち前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とに対する回転数比が大きい方の回転軸に接続された第１電動機と、
第２電動機と、
前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸の他方の回転軸と前記第２電動機との接続および接続の解除を行なう第２接続解除機構と、
を備える駆動装置。
【請求項１７】
内燃機関の出力軸と発電可能な第１電動機の回転軸と発電可能な第２電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該第１電動機と該第２電動機とから出力された動力をトルク変換して該駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、該第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され、該第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる第１の遊星歯車と、
共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、該第６回転要素に前記第１の遊星歯車の第２回転要素が接続され、該第４回転要素に前記第１電動機が接続され、前記第５回転要素に前記第２電動機が接続されてなる第２の遊星歯車と、
前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、
前記第１の遊星歯車の第１回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
を備える動力伝達装置。
【請求項１８】
内燃機関の出力軸と発電可能な電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該電動機とから出力された動力をトルク変換して該駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、該第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続されると共に該第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる第１の遊星歯車と、
共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、前記第１の遊星歯車の第２回転要素と前記第６回転要素とが接続されると共に前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第５回転要素とが接続されてなる第２の遊星歯車と、
前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、
前記第２の遊星歯車の第４回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
を備える動力伝達装置。
【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，駆動装置並びに動力伝達装置に関し、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自動車，内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続された駆動装置並びに駆動軸に動力を伝達する動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、自動車に搭載され、プラネタリギヤのサンギヤにエンジンと第２モータ、リングギヤに第１モータ、キャリアに出力軸を各々接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、この接続関係は、第１モータ（リングギヤ）の回転を停止すれば、エンジンからの動力をトルクを増幅して出力軸に出力することができるものとなっている。そして、この装置では、効率のよい運転ポイントで運転されたエンジンからの動力をプラネタリギヤと二つのモータによりトルク変換して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】特開平７−１３５７０１（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の動力出力装置では、プラネタリギヤのギヤ比が一定であることから、エンジンと出力軸と第１モータの回転数の関係が一義的に定まり、出力軸に出力すべき動力の範囲とエンジンの運転範囲とにより第１モータに必要とされる性能が定まり、第１モータとして用いる電動機に高性能なものが要求されてしまう。こうした高性能な電動機は体格が大きかったり、高価なものとなる。また、上述の動力出力装置では、エンジンからの動力は第１モータの駆動なしに出力軸に出力することができないから、出力軸に要求される動力をエンジンから効率よく出力できる場合であっても、エンジンからの動力を直接出力軸に出力することができない。さらに、上述の動力出力装置では、出力軸に高回転低トルクの動力が要求されたときには、プラネタリギヤの特性上、リングギヤを高回転で回転させなければならず、第１モータとして最大回転数の大きな電動機を使用しなければならない。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車，駆動装置並びに動力伝達装置は、回転停止状態としたときに内燃機関からの動力をトルクを増幅して駆動軸に出力する際の回転ポイントを変更可能なものにす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搭載する自動車，駆動装置並びに動力伝達装置は、内燃機関からの動力を直接駆動軸に出力できるようにすることを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車，駆動装置並びに動力伝達装置は、駆動軸の広範な運転範囲に対して性能の低い電動機を用いて対処することを目的の一つとする。加えて、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車，駆動装置並びに動力伝達装置は、装置あるいは自動車全体のエネルギ効率を向上させ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搭載する自動車，駆動装置並びに動力伝達装置は、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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、回転停止状態のときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅して前記駆動軸に出力することが可能な複数の回転ポイントに電力の入出力を伴って選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なうトルク増幅動作と、前記内燃機関からの動力を直接前記駆動軸に伝達すると共に該駆動軸に電力の入出力を伴って動力を入出力するトルク伝達動作とを切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する動力増幅伝達切替手段と、
該動力増幅伝達切替手段と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
本発明の動力出力装置では、回転停止状態のときに内燃機関からの動力をトルク増幅して駆動軸に出力する複数の回転ポイントに電力の入出力を伴って選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なうトルク増幅動作と、内燃機関からの動力を直接駆動軸に伝達すると共に駆動軸に電力の入出力を伴って電力を入出力するトルク伝達動作とを切り替えて内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力することができる。したがって、複数の回転ポイントから選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なって駆動軸に動力を出力することができるから、回転ポイントに入出力する動力における回転数やトルクを変更することができ、動力増幅伝達切替手段に組み込まれる電動機などの動力機器の性能をある程度の範囲内にすることができる。この結果、装置の小型化を図ることができると共に装置のエネルギ効率を向上させることができる。また、内燃機関からの動力を直接駆動軸に出力することができるから、装置のエネルギ効率を向上させることができる。これらのことに加えて、駆動軸に必要な動力に応じて動作を切り替えることにより、装置全体のエネルギ効率を更に向上させることができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記動力増幅伝達切替手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転軸と前記駆動軸に接続された第２の回転軸と該２軸の回転数に対して異なる回転数比で回転し前記複数の回転ポイントとして作用する複数の回転軸とからなる多軸を有し、該多軸のうち２軸の回転数に基づいて比例的に残余の軸を回転させる比例回転機構と前記多軸を一体の回転体として回転させる一体回転機構との切り替えが可能な回転機構を備える手段であるものとすることもできる。ここで、前記動力増幅伝達切替手段は、前記複数の回転軸の各々に接続された複数の電動機を備える手段であるものとすることもできる。
【０００９】
こうした動力増幅伝達切替手段が回転機構を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記回転機構は、第１の遊星歯車と、該第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素に三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素が接続された第２の遊星歯車と、前記第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれかの回転要素と該回転要素に接続されていない前記第２の遊星歯車の回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構とを有し、該第１接続解除機構により接続が解除された状態のときに前記第１の遊星歯車と前記第２の遊星歯車との接続により構成される四つの回転要素に接続された四つの回転軸を前記多軸とする機構であるものとすることもできる。この場合、動力増幅伝達切替手段は、第１接続解除機構による接続を解除した状態のときにトルク増幅動作として動作し、第１接続解除機構により接続した状態のときにトルク伝達動作として動作する。この態様の本発明の動力出力装置において、前記動力増幅伝達切替手段は、前記四つの回転軸のうち前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸のうち前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とに対する回転数比が大きい方の回転軸に接続された第１電動機と、第２電動機と、前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸の他方の回転軸と前記第２電動機との接続および接続の解除を行なう第２接続解除機構と、を備える手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の動力出力装置において、前記動力増幅伝達切替手段は、共線図において順に並
ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有する第１の遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し前記第１の遊星歯車の第２回転要素と前記第６回転要素とが接続された第２の遊星歯車と、該第２の遊星歯車の第４回転要素に接続された第１電動機と、前記第２の遊星歯車の第５回転要素に接続された第２電動機と、前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、前記第１の遊星歯車の第１回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備え、前記第１の遊星歯車の第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され、前記第１の遊星歯車の第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる、手段であるものとすることができる。この場合、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続すると共に第２接続解除機構により第１の遊星歯車の第１回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素との接続を解除することにより、第１の遊星歯車と第２の遊星歯車からなる機構を第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素と第４回転要素の四つの回転要素のいわゆる４要素タイプとして機能させて第１電動機と第２電動機とからの動力を自由な配分で出力することができるトルク増幅動作を実現し、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続すると共に第２接続解除機構により第１の遊星歯車の第１回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続することにより、第１の遊星歯車と第２の遊星歯車とを一体の回転体として回転するものとしてトルク伝達動作を実現する。さらに、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素との接続を解除すると共に第２接続解除機構により第１の遊星歯車の第１回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続することにより、第１電動機の回転を停止したときに内燃機関からの動力をトルクを減少して駆動軸に出力することができるよう動作することができる。この場合、駆動軸に高回転低トルクを出力する際には上述の４要素タイプとして機能させたときより第２電動機の回転数を小さくすることができるから、装置のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１１】
本発明の動力出力装置において、前記動力増幅伝達切替手段は、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有する第１の遊星歯車と、共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し前記第１の遊星歯車の第２回転要素と前記第６回転要素とが接続されると共に前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第５回転要素とが接続された第２の遊星歯車と、電動機と、前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、前記第２の遊星歯車の第４回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、を備え、前記第１の遊星歯車の第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され、前記第１の遊星歯車の第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる、手段であるものとすることもできる。この場合、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と電動機の回転軸とを接続すると共に第２接続解除機構により第２の遊星歯車の第４回転要素と電動機の回転軸との接続を解除したり第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と電動機の回転軸との接続を解除すると共に第２接続解除機構により第２の遊星歯車の第４回転要素と電動機の回転軸とを接続したりすることにより選択的に回転ポイントを変更するトルク増幅動作を実現し、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と電動機の回転軸とを接続すると共に第２接続解除機構により第２の遊星歯車の第４回転要素と電動機の回転軸とを接続することによりトルク伝達動作を実現することができる。
【００１２】
本発明の動力出力装置は、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前記内燃機関と前記動力増幅伝達切替手段とを制御する制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者の操作に応じた動力を駆動軸に出力すること
ができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記複数の回転ポイントのうち回転数が小さくなる傾向の回転ポイントへの動力の入出力が多く行なわれるよう前記動力増幅伝達切替手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、低回転高トルクの動力を入出力することにより高回転低トルクの動力を入出力する場合に比してエネルギ効率を向上させることができる。また、前記制御手段は、前記内燃機関の同一のパワーを出力可能な運転ポイントのうち効率がよくなる傾向の運転ポイントで該内燃機関を運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１３】
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、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、回転停止状態のときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅して前記駆動軸に出力することが可能な複数の回転ポイントに電力の入出力を伴って選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なうトルク増幅動作と、前記内燃機関からの動力を直接前記駆動軸に伝達すると共に該駆動軸に電力の入出力を伴って動力を入出力するトルク伝達動作とを切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な動力増幅伝達切替手段と、該動力増幅伝達切替手段と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、を備えることを要旨とする。
【００１４】
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、複数の回転ポイントから選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なって駆動軸に動力を出力することができる効果や動力増幅伝達切替手段に組み込まれる電動機などの動力機器の性能をある程度の範囲内にすることができる効果、内燃機関からの動力を直接駆動軸に出力することによる装置のエネルギ効率を向上させることができる効果、駆動軸に必要な動力に応じて動作を切り替えることにより、装置全体のエネルギ効率を更に向上させ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。
【００１５】
本発明の駆動装置は、
内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続された駆動装置であって、
回転停止状態のときに前記内燃機関からの動力をトルクを増幅して前記駆動軸に出力することが可能な複数の回転ポイントに電力の入出力を伴って選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なうトルク増幅動作と、前記内燃機関からの動力を直接前記駆動軸に伝達すると共に該駆動軸に電力の入出力を伴って動力を入出力するトルク伝達動作とを切り替えて前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力することを特徴とする。
【００１６】
この本発明の駆動装置では、回転停止状態のときに内燃機関からの動力をトルク増幅して駆動軸に出力する複数の回転ポイントに電力の入出力を伴って選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なうトルク増幅動作と、内燃機関からの動力を直接駆動軸に伝達すると共に駆動軸に電力の入出力を伴って電力を入出力するトルク伝達動作とを切り替えて内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力することができる。したがって、複数の回転ポイントから選択的に又は自由な配分で動力の入出力を行なって駆動軸に動力を出力することができるから、回転ポイントに入出力する動力における回転数やトルクを変更することができ、動力増幅伝達切替手段に組み込まれる電動機などの動力機器の性能をある程度の範囲内にすることができる。この結果、装置の小型化を図ることができると共に装置のエネルギ効率を向上させることができる。また、内燃機関からの動力を直接駆動軸に出力することができるから、装置のエネルギ効率を向上させることができる。これらのことに加えて、駆動軸に必要な動力に応じて動作を切り替えることにより、装置全体のエネルギ効率を更に向上させることができる。
【００１７】
こうした本発明の駆動装置において、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転軸と前記駆動軸に接続された第２の回転軸と該２軸の回転数に対して異なる回転数比で回転し前記複数の回転ポイントとして作用する複数の回転軸とからなる多軸を有し、該多軸のうち２軸の回転数に基づいて比例的に残余の軸を回転させる比例回転機構と前記多軸を一体の回転体として回転させる一体回転機構との切り替えが可能な回転機構を備えるものとすることもできる。ここで、駆動装置は、前記複数の回転軸の各々に接続された複数の電動機を備える手段であるものとすることもできる。
【００１８】
こうした回転機構を備える態様の本発明の駆動装置において、前記回転機構は、第１の遊星歯車と、該第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素に三つの回転要素のうちのいずれか二つの回転要素が接続された第２の遊星歯車と、前記第１の遊星歯車の三つの回転要素のうちのいずれかの回転要素と該回転要素に接続されていない前記第２の遊星歯車の回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構とを有し、該第１接続解除機構により接続が解除された状態のときに前記第１の遊星歯車と前記第２の遊星歯車との接続により構成される四つの回転要素に接続された四つの回転軸を前記多軸とする機構であるものとすることもできる。この場合、前記四つの回転軸のうち前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸のうち前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とに対する回転数比が大きい方の回転軸に接続された第１電動機と、第２電動機と、前記回転ポイントとして作用する二つの回転軸の他方の回転軸と前記第２電動機との接続および接続の解除を行なう第２接続解除機構と、を備えるものとすることもできる。
【００１９】
本発明の第１の動力伝達装置は、
内燃機関の出力軸と発電可能な第１電動機の回転軸と発電可能な第２電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該第１電動機と該第２電動機とから出力された動力をトルク変換して該駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、該第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続され、該第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる第１の遊星歯車と、
共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、該第６回転要素に前記第１の遊星歯車の第２回転要素が接続され、該第４回転要素に前記第１電動機が接続され、前記第５回転要素に前記第２電動機が接続されてなる第２の遊星歯車と、
前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、
前記第１の遊星歯車の第１回転要素と前記第２の遊星歯車の第５回転要素との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
を備えることを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第１の動力伝達装置では、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続すると共に第２接続解除機構により第１の遊星歯車の第１回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素との接続を解除することにより、第１の遊星歯車と第２の遊星歯車からなる機構を第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素と第４回転要素の四つの回転要素のいわゆる４要素タイプとして機能させて第１電動機と第２電動機とからの動力を自由な配分で出力することができ、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続すると共に第２接続解除機構により第１の遊星歯車の第１回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続することにより、第１の遊星歯車と第２の遊星歯車とを一体の回転体として回転するものとすることができる。さらに、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素との接続を解除すると共に第２接続解除機構
により第１の遊星歯車の第１回転要素と第２の遊星歯車の第５回転要素とを接続することにより、第１電動機の回転を停止したときに内燃機関からの動力をトルクを減少して駆動軸に出力することができる。この場合、駆動軸に高回転低トルクを出力する際には上述の４要素タイプとして機能させたときより第２電動機の回転数を小さくすることができるから、装置のエネルギ効率を向上させることができる。
【００２１】
本発明の第２の動力伝達装置は、
内燃機関の出力軸と発電可能な電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該電動機とから出力された動力をトルク変換して該駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、該第１回転要素に前記内燃機関の出力軸が接続されると共に該第２回転要素に前記駆動軸が接続されてなる第１の遊星歯車と、
共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、前記第１の遊星歯車の第２回転要素と前記第６回転要素とが接続されると共に前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記第５回転要素とが接続されてなる第２の遊星歯車と、
前記第１の遊星歯車の第３回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第１接続解除機構と、
前記第２の遊星歯車の第４回転要素と前記電動機の回転軸との接続および接続の解除を行なう第２接続解除手段と、
を備えることを要旨とする。
【００２２】
この本発明の第２の動力伝達装置では、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と電動機の回転軸とを接続すると共に第２接続解除機構により第２の遊星歯車の第４回転要素と電動機の回転軸との接続を解除したり第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と電動機の回転軸との接続を解除すると共に第２接続解除機構により第２の遊星歯車の第４回転要素と電動機の回転軸とを接続したりすることにより、電動機から入出力する動力の入出力ポイントを選択的に変更することができる。また、第１接続解除機構により第１の遊星歯車の第３回転要素と電動機の回転軸とを接続すると共に第２接続解除機構により第２の遊星歯車の第４回転要素と電動機の回転軸とを接続することにより、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸と駆動軸とを一体の回転体として回転させることができる。このため、内燃機関からの動力を直接駆動軸に伝達することができると共に電動機からの動力をこれに付加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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】
【００２４】
図１は、本発明の一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を介して接続された駆動軸６５に連結された動力分配統合機構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。
【００２５】
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。
【００２６】
動力分配統合機構３０は、２つのプラネタリギヤＰ１，Ｐ２と２つのクラッチＣ１，Ｃ２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にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、ピニオンギヤ３３を連結するキャリア３４には駆動軸６５が、それぞれ接続されている。第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６にはモータＭＧ２の回転軸が、リングギヤ３７には駆動軸６５（第１プラネタリギヤのキャリア３４）が、ピニオンギヤ３８を連結するキャリア３９にはモータＭＧ１の回転軸が、それぞれ接続されている。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（モータＭＧ１の回転軸）はクラッチＣ１を介して接続されている。また、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１と第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９（モータＭＧ１の回転軸）はクラッチＣ２を介して接続されている。
【００２７】
こうして構成された動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオンすると共にクラッチＣ２をオフすることにより、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のリングギヤ３７とに接続された駆動軸６５と、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１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のリングギヤ３２と第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９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のサンギヤ３６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、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をモータＭＧ１とモータＭＧ２と動力分配統合機構３０とによりトルク変換して駆動軸６５に出力する。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、左端のＳ２軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６の回転数を示し、Ｒ１，Ｃ２軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２および第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，Ｒ２軸は、駆動軸６５の回転数Ｎｄである第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４および第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７の回転数を示す。右端のＳ１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のサンギヤ３１の回転数を示す。これらの共線図は、各要素（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。動力分配統合機構３０は、この接続状態では、Ｓ２軸のモータＭＧ２をその回転数Ｎｍ２が値０となるよう駆動制御すると共にモータＭＧ１から何らのトルク出力が行なわれていないようモータＭＧ１を駆動制御しているときを考えれば、エンジン２２からの動力を共線図中の「ＭＧ２−駆動軸」に対する「ＭＧ２−エンジン」の比でトルクを増加して駆動軸６５に出力することができる。また、Ｒ１，Ｃ２軸のモータＭＧ１をその回転数Ｎｍ１が値０となるよう駆動制御すると共にモータＭＧ２から何らのトルク出力が行なわれていないようモータＭＧ２を駆動制御しているときを考えれば、エンジン２２からの動力を共線図中の「ＭＧ１−駆動軸」に対する「ＭＧ１−エンジン」の比でトルクを増加して駆動軸６５に出力することができる。このようにＳ２軸のモータＭＧ２とＲ１，Ｃ２軸のモータＭＧ１とのいずれを駆動するかによってエンジン２２からの動力のトルク増幅率を変更することができる。しかも、モータＭＧ１とモータＭＧ２とから出力する動力は自由に変更することができるから、Ｓ
２軸のモータＭＧ２とＲ１，Ｃ２軸のモータＭＧ１とを切り替えて動力を出力するだけでなく、Ｓ２軸のモータＭＧ２とＲ１，Ｃ２軸のモータＭＧ１とから自由な配分の動力を出力することができる。
【００２８】
また、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を共にオンすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸６５とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸とを一体の回転体として回転させることができる。この場合の共線図の一例を図３に示す。このときには、エンジン２２の動力を直接駆動軸６５に出力することができると共にこれに加えてモータＭＧ１やモータＭＧ２から動力の入出力も行なうことができる。この接続状態では、エンジン２２を効率よく運転できる運転領域で運転したときには、エンジン２２から出力された動力が直接駆動軸６５に出力されるから、装置全体のエネルギ効率がよい状態になっている。
【００２９】
さらに、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオフすると共にクラッチＣ２をオンすることにより、第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ３７に接続された駆動軸６５と、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア３９に接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６と、第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ３６に接続されたモータＭＧ２の回転軸と、の３軸を回転要素とするいわゆる３要素タイプの動力分配統合機構として機能させ、効率よく運転したエンジン２２からの動力をモータＭＧ１とモータＭＧ２と動力分配統合機構３０とによりトルク変換して駆動軸６５に出力する。なお、この接続状態では、クラッチＣ１がオフされてリングギヤ３２が開放されていることから、第１プラネタリギヤＰ１はフリーとなる。この３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４に示す。図中、実線は動力分配統合機構３０を３要素タイプとして機能させたときの共線図であり、一点鎖線は動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させたときの共線図である。なお、動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させたときには、図２に示すようにエンジン２２のクランクシャフト２６はＳ１軸に接続されることになる。この接続状態では、駆動軸６５に比較的高回転低トルクの動力を出力するときにはエンジン２２の回転数Ｎｅが小さくなることから、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２も小さくなる。一方、動力分配統合機構３０を４要素タイプとして機能させて同様に駆動軸６５に比較的高回転低トルクの動力を出力するときには、図中一点鎖線で示すようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は大きくなる。一般にモータは低回転高トルクで駆動する方が高回転低トルクで駆動するより効率がよい。また、モータを高回転で駆動する場合、モータの性能として回転数上限の高いことが要求される。実施例の動力分配統合機構３０では、３要素タイプとして機能させる接続状態とすることにより、モータＭＧ２を低回転で駆動することができるようにしているのである。したがって、この接続状態は、駆動軸６５が高回転で回転しているときに有利なものとなる。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣ１やクラッチＣ２への駆動信号が出力ポートを介して出力されている。なお、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。
【００３３】
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Ｔ＊を計算し、この駆動要求トルクＴ＊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。
【００３４】
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の動作について説明する。図５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。
【００３５】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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、エンジン２２の回転数Ｎｅは、図示しないクランクポジションセンサにより検出されたクランクシャフト２６の回転位置に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、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。さらに、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。
【００３６】
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Ｔ＊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Ｔ＊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Ｔ＊との関係を予め定めて駆動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駆動要求トルクＴ＊を導出して設定するものとした。図６に駆動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Ｔ＊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。
【００３７】
駆動要求トルクＴ＊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。続いて、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７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。
【００３８】
次に、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２は、車両全体の効率をよくするクラッチＣ１，Ｃ２の接続状態を決定するために用いるものであり、閾値Ｖｒｅｆ１は比較的低速（例えば３０ｋｍ／ｈや４０ｋｍ／ｈなど）に設定されており、閾値Ｖｒｅｆ２は比較的高速（例えば、８０ｋｍ／ｈや９０ｋｍ／ｈなど）に設定されている。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未
満の比較的低速のときには、低回転高トルクの動力を出力するのに有利なものとなるようクラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２をオフして（ステップＳ１５０）、動力分配統合機構３０を図２の共線図に示す４要素タイプとして機能させる接続状態とする。このとき、モータＭＧ１とモータＭＧ２とからの動力の分配は前述したように自由に分配することができるから、モータＭＧ１やモータＭＧ２の効率がよくなるよう動力を分配し（ステップＳ１６０）、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転すると共に駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ１とモータＭＧ２とのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１７０）。
【００３９】
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したエンジン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に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、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。こうした制御により、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をモータＭＧ１とモータＭＧ２との自由な動力配分をもって駆動軸６５に出力することができる。
【００４０】
一方、ステップＳ１４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速であると判定されると、比較的中速で効率がよくなるようクラッチＣ１，Ｃ２を共にオンとして（ステップＳ１８０）、動力分配統合機構３０を図３の共線図に示すようにエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態とし、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｄ（ｋ・Ｖ）を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で割って目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ１９０）、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２００）、設定したエンジン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に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊は、目標トルクＴｅ＊とを含めた和が駆動要求トルクＴ＊となれば如何なる配分により設定してもよい。こうした制御により、効率よく運転しているエンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができ、比較的中速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。
【００４１】
ステップＳ１４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上であると判定されると、クラッチＣ１をオフすると共にクラッチＣ２をオンとして（ステップＳ２１０）、動力分配統合機構３０を図４の共線図に示す３要素タイプとして機能させる接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を次式（１）により計算して設定すると共に（ステップＳ２２０）、駆動要求トルクＴ＊が駆動軸６５に出力されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を式（２）により計算して設定し（ステップＳ２３０）、設定したエンジン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に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、式（２）中の右辺第３項は、回転数Ｎｅで回転するエンジン２２から出力されるトルクＴｅを演算するものであり、例えば、図７に例示した動作ラインを用いて
求めることができる。こうした制御により、車両が高速で走行しているときでもモータＭＧ２を低回転数で駆動することができ、モータＭＧ２を高回転で駆動させる場合に比してエネルギ効率を向上させることができる。
【００４２】
Tm2*＝前回Tm2*+k1・(Ne*-Ne)+k2∫(Ne*-Ne)dt  (1)
Tm1*＝T*−Tm2*−f(Ne)  (2)
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行状態に応じた接続状態に動力分配統合機構３０を切り替えて走行することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、動力分配統合機構３０を図２の共線図に示す４要素タイプとして機能する接続状態とすると共にモータＭＧ１とモータＭＧ２とからの動力を自由な配分としてモータＭＧ１とモータＭＧ２とを駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力を効率よく駆動軸６５に出力することができる。また、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速のときには、動力分配統合機構３０を図３の共線図に示すようにエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とモータＭＧ２の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができる。さらに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速のときには、動力分配統合機構３０を図４の共線図に示す３要素タイプとして機能する接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力をモータＭＧ２を低回転数で駆動させて駆動軸６５に出力することができる。この結果、モータＭＧ２を高速回転数で駆動するものに比してエネルギ効率を向上させることができる。
【００４３】
こうした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の上述した図２の共線図に示す４要素タイプとして機能する接続状態や図４の共線図に示す３要素タイプとして機能する接続状態では、エンジン２２の運転を停止し、その回転数を値０とした状態でモータＭＧ１とモータＭＧ２とからの動力により駆動軸６５に動力を出力して走行することもできる。
【実施例２】
【００４４】
次に、本発明の第２の実施例としてのハイブリッド自動車１２０について説明する。図８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。図示するように、第２実施例のハイブリッド自動車１２０は、インバータ５１，５２により駆動する二つのモータＭＧ１，ＭＧ２に代えてインバータ５５により駆動する一つのモータＭＧ３しか備えない点と動力分配統合機構１３０の構成が異なる点とを除いて、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。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車１２０の構成のうち第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、その説明は省略する。なお、モータＭＧ３にはその回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ５６が取り付けられていると共にインバータ５５には図示しない電流センサが取り付けられており、回転位置検出センサ５６により検出されるモータＭＧ３の回転子の回転位置や電流センサにより検出されるモータＭＧ３に印加される相電流は通信ラインによりモータＥＣＵ５０に入力されている。
【００４５】
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、２つのプラネタリギヤＰ３、Ｐ４と２つのクラッチＣ３，Ｃ４とにより構成されている。第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３１にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、ピニオンギヤ１３３を連結するキャリア１３４には駆動軸６５が、それぞれ接続されている。第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ１３７には駆動軸６５（第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３４）が接続されている。第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３２は第４プラ
ネタリギヤＰ４のピニオンギヤ１３８を連結するキャリア１３９と接続していると共にクラッチＣ３を介してモータＭＧ３の回転軸と接続している。また、第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３６はクラッチＣ４を介してモータＭＧ３と接続している。
【００４６】
こうして構成された動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ４をオフとすることにより、エンジン２２からの動力をモータＭＧ３で反力をとることによりその一部をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。この接続状態における動力分配統合機構１３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図９に示す。図中、Ｒ３，Ｃ４軸はモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３である第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１３２および第４プラネタリギヤＰ４のキャリア１３９の回転数を示し、Ｃ３，Ｒ４軸は駆動軸６５の回転数Ｎｄである第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１３４および第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ１３７の回転数を示し、Ｓ３軸はエンジン２２の回転数Ｎｅである第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３１を示す。なお、左端のＳ４軸は第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ１３６の回転数を示すが、クラッチＣ４がオフしていることにより何も接続されていない状態となっている。なお、図中「ρ３」は第３プラネタリギヤＰ３のギヤ比（サンギヤ１３１の歯数／リングギヤ１３２の歯数）であり、「ρ４」は第４プラネタリギヤＰ４のギヤ比（サンギヤ１３６の歯数／リングギヤ１３７の歯数）である。動力分配統合機構３０は、この接続状態では、クラッチＣ４がオフして第４プラネタリギヤＰ４がフリーとなっているから、第３プラネタリギヤＰ３により動力の分配や統合を行なう。即ち、動力分配統合機構３０はエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されたサンギヤ１３１と駆動軸６５が接続されたキャリア１３４とモータＭＧ３の回転軸が接続されたリングギヤ１３２とを３つの回転要素とする第３プラネタリギヤＰ３のみにより構成されたものと考えることができる。この接続状態では、Ｒ３，Ｃ４軸のモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力を共線図中の「ＭＧ３−駆動軸」に対する「ＭＧ３−エンジン」の比でトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなる。
【００４７】
また、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとすることによっても、エンジン２２からの動力をモータＭＧ３で反力をとることによりその一部をトルク変換して駆動軸６５に出力することができる。この接続状態における動力分配統合機構１３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図１０に示す。動力分配統合機構３０は、この接続状態は、前述の接続状態におけるＲ３，Ｃ４軸のモータＭＧ３を切り離してＳ４軸に取り付けたものとなる。回転要素としては、左からＳ４軸、Ｒ３，Ｃ４軸、Ｃ３，Ｒ４軸、Ｓ３軸の４つの軸を有し、いわゆる４要素タイプとして機能するが、Ｒ３，Ｃ４軸に何も取り付けられていないため、この軸に入出力される動力は値０として取り扱えばよいことになる。この接続状態では、Ｓ４軸のモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３が値０のときを考えれば、エンジン２２からの動力を共線図中の「ＭＧ３−駆動軸」に対する「ＭＧ３−エンジン」の比でトルクを増幅して駆動軸６５に出力するものとなる。図９と図１０の共線図を比較すれば解るように、モータＭＧ３をＲ３，Ｃ４軸に取り付けたときとＳ４軸に取り付けたときでは、駆動軸６５やエンジン２２の回転数に対するモータＭＧ３の回転数の比が異なるだけで、同一の機能をもってモータＭＧ３を駆動制御することができる。したがって、モータＭＧ３をＲ３，Ｃ４軸に取り付けたりＳ４軸に取り付けたりすることにより、エンジン２２からの動力のトルク増幅率を切り替えることができると言える。
【００４８】
クラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ４をオフとしてモータＭＧ３をＲ３，Ｃ４軸に取り付けた接続状態のときと、クラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとしてモータＭＧ３をＳ４軸に取り付けたときとを比較すると、トルク増幅率は「ＭＧ３−駆動軸」が小さい方が大きくなるから、モータＭＧ３をＲ３，Ｃ４軸に取り付けたときの方がモータＭＧ３をＳ４軸に取り付けたときより大きくなる。このため、モータＭＧ３
をＲ３，Ｃ４軸に取り付けた接続状態は駆動軸６５に高トルクが必要な発進時などに有利なものとなる。一方、モータＭＧ３に要求されるトルクは、ギヤ比が大きい方が小さくなるから、モータＭＧ３をＳ４軸に取り付けた方がＲ３，Ｃ４軸に取り付けたときより小さくなる。このため、モータＭＧ３をＳ４軸に取り付けた接続状態は通常時に有利なものとなる。
【００４９】
さらに、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオンとすることにより、エンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸６５とモータＭＧ３の回転軸とを一体の回転体として回転させることができる。この接続状態における動力分配統合機構１３０の回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図１１に示す。この場合、動力分配統合機構１３０では、エンジン２２の動力を直接駆動軸６５に出力することができると共にこれに加えてモータＭＧ３から動力の入出力も行なうことができる。この接続状態では、エンジン２２を効率よく運転できる運転領域で運転したときには、エンジン２２から出力された動力が直接駆動軸６５に出力されるから、装置全体のエネルギ効率がよい状態になっている。
【００５０】
次に、こうして構成された第２実施例のハイブリッド自動車１２０の動作について説明する。図１２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。この駆動制御ルーチンのステップＳ３００〜Ｓ３４０までの処理とステップＳ４４０の処理は、図５に例示した駆動制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１４０までの処理とステップＳ２４０の処理と同一である。したがって、以下、第１実施例のハイブリッド自動車２０の動作と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
制御に必要なデータを入力して駆動要求トルクＴ＊や車両要求パワーＰ＊を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ３００〜Ｓ３３０）、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１や閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ３４０）。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、低回転高トルクの動力を出力するのに有利なものとなるようクラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ４をオフとして（ステップＳ３５０）、動力分配統合機構１３０を図９に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊による運転ポイントで運転されると共に駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定し（ステップＳ３６０）、設定したエンジン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に送信すると共にモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４４０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、モータＭＧ３の制御は、エンジン２２を目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）で運転することを優先するものとすれば、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるよう回転数制御すればよいことになるが、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊を出力することを優先するものとすれば、エンジン２２から現在出力されているトルクＴｅを考慮して駆動要求トルクＴ＊との差分を計算して出力する制御となる。実施例の図１２のステップＳ３６０では、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊を出力することを優先するものとして記載した。なお、エンジン２２を目標運転ポイントで運転することと駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊を出力することの双方を考慮してモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定するものとしてもよい。こうした制御により、比較的低速時に駆動軸６５に高トルクが必要なときでも対処することができる。
【００５２】
ステップＳ３４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速であると判定されたときには、比較的中速で効率がよくなるようクラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオンとして（ステップＳ３８０）、動力分配統合機構３０を図１１に示したエ
ンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ３の回転軸と駆動軸６５とが一体の回転体として回転する接続状態とし、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に駆動軸６５の回転数Ｎｄ（ｋ・Ｖ）を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で割って目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ３９０）、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定し（ステップＳ４００）、設定したエンジン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に送信すると共にモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４４０）、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、効率よく運転しているエンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができ、比較的中速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５３】
また、ステップＳ３４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速であると判定されたときには、クラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとして（ステップＳ４１０）、動力分配統合機構１３０を図１０に示した共線図における接続状態とし、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊による運転ポイントで運転されると共に駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊が出力されるようモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定し（ステップＳ４２０）、設定したエンジン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に送信すると共にモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４４０）、駆動制御ルーチンを終了する。モータＭＧ３の制御については前述した。こうした制御により、比較的高速時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５４】
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、走行状態に応じた接続状態に動力分配統合機構１３０を切り替えて走行することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の比較的低速のときには、動力分配統合機構１３０を図９の共線図に示した接続状態として駆動するから、高トルクを駆動軸６５に出力することができる。また、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速のときには、動力分配統合機構１３０を図１１の共線図に示した一体の回転体とする接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン２２からの動力を直接駆動軸６５に出力することができる。さらに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上の比較的高速のときには、動力分配統合機構１３０を図１０の共線図に示した接続状態として駆動するから、効率よく運転されたエンジン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。
【００５５】
第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上で閾値Ｖｒｅｆ２未満の比較的中速のときには、動力分配統合機構１３０を図１１の共線図に示した一体の回転体とする接続状態として駆動するものとしたが、この車速の領域でも動力分配統合機構１３０を図１０の共線図に示した接続状態として駆動するものとしてもよい。この場合、駆動軸６５とエンジン２２とモータＭＧ３との回転数が略同一になるときにだけ動力分配統合機構１３０を図１１の共線図の接続状態とするものとしてもよい。こうすれば、さらにエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００５６】
第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、クラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ４をオフとした接続状態のときと、クラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとした接続状態のときには、駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊を出力することを優先するものとしてモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を計算して設定したが、これらの接続状態のときにエンジン２２を目標運転ポイントで運転することを優先してモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を計算して設定するものとしてもよいし、エンジン２２を目標運転ポイントで運転することと駆動軸６５に駆動要求トルクＴ＊を出力することの双方を考慮してモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を計算して設定するものとしてもよい。
【００５７】
上述の第１または第２の実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、シングルピニオンのプラネタリギヤを用いて動力分配統合機構３０，１３０を構成したが、ダブルピニオンのプラネタリギヤを用いて動力分配統合機構３０，１３０を構成するものとしてもよい。
【００５８】
また、第１または第２に実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１および閾値Ｖｒｅｆ２と比較し、車速Ｖを３段階に区分して動力分配統合機構３０，１３０の接続状態を切り替えるものとしたが、車速Ｖを４段階以上に区分して動力分配統合機構３０，１３０の接続状態を切り替えるものとしてもよい。また、ハイブリッド自動車２０，１２０のエネルギ効率が高くなるように動力分配統合機構３０，１３０の接続状態を切り替えればよいから、車速Ｖ以外のパラメータを用いて動力分配統合機構３０，１３０の接続状態を切り替えるものとしてもよい。
【００５９】
さらに、第１または第２の実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、プラネタリギヤを用いて動力分配統合機構３０，１３０を構成したが、プラネタリギヤを用いずに動力分配統合機構３０，１３０を構成してもよい。
【００６０】
第１または第２の実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０，１２０として説明したが、駆動軸６５までの動力出力装置として適用してもよいし、エンジン２２やバッテリ６０を備えずに動力分配統合機構３０，１３０とモータＭＧ１やモータＭＧ２，モータＭＧ３とを備える駆動装置として適用してもよいし、エンジン２２やモータＭＧ１やモータＭＧ２，モータＭＧ３などを備えない動力伝達装置として適用してもよい。この場合、動力出力装置や駆動装置，動力伝達装置は、自動車以外の列車などの車両に搭載されるものとしてもよいし、船舶や航空機に搭載されるものとしてもよい。また、建設機械などに組み込まれるものとしても構わない。
【００６１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一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】クラッチＣ１がオンでクラッチＣ２がオフの状態の動力分配統合機構３０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の一例を示す説明図である。
【図３】クラッチＣ１とクラッチＣ２とが共にオンの状態の動力分配統合機構３０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の一例を示す説明図である。
【図４】クラッチＣがオフでクラッチＣ２がオンの状態の動力分配統合機構３０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の一例を示す説明図である。
【図５】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６】駆動要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】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８】第２実施例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９】クラッチＣ３がオンでクラッチＣ４がオフの状態の動力分配統合機構１３０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の一例を示す説明図である。
【図１０】クラッチＣ３がオンでクラッチＣ４がオフの状態の動力分配統合機構１３０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の一例を示す説明図である。
【図１１】クラッチＣ３とクラッチＣ４とが共にオンの状態の動力分配統合機構１３０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の一例を示す説明図である。
【図１２】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】
【００６３】
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、３０，１３０  動力分配統合機構、３１，３６，１３１  サンギヤ、３２，３７，１３２，１３７  リングギヤ、３３，３８，１３３，１３８  ピニオンギヤ、３４，３９，１３４，１３９  キャリア、５０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５１，５２，５５  インバータ、５３，５４，５６  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、６５  駆動軸、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〜Ｐ４  プラネタリギヤ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３  モータ、Ｃ１〜Ｃ４  クラッチ。
【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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