JP2005081930A - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関からの動力を二つの電動機を用いてトルク変換して駆動軸に出力すると共に内燃機関からの動力を用いて逆回転する動力を駆動軸に出力する。
【解決手段】 動力分配統合機構３０の第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１にモータＭＧ１およびクラッチＣ２を介してエンジン２２のクランクシャフト２６を、ピニオンギヤ３３に連結されるキャリア３４にクラッチＣ１を介してエンジン２２のクランクシャフト２６を、リングギヤ３２にギヤ機構６６およびモータＭＧ２を、それぞれ接続すると共にキャリア３４をブレーキＢ１を介してケースに接続する。クラッチＣ１をオン，クラッチＣ２をオフ，ブレーキＢ１をオフすればエンジン２２からの動力をモータＭＧ１，ＭＧ２によりトルク変換して駆動軸６５に出力でき、クラッチＣ１をオフ，クラッチＣ２をオン，ブレーキＢ１をオンすればエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸に直接出力できる。
【選択図】 図１

Description

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し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。

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，リングギヤ，キャリアに第１モータ，出力軸と第２モータ，エンジンがそれぞれ接続されたものや（例えば、特許文献１参照）、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すると共に第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接続されたもの（例えば、特許文献２参照）など種々提案されている。
特開２０００−３３３３０４号公報（図１） 特開２００２−２８１６０７号公報（図１）

上述の動力出力装置では、駆動軸を逆回転させて後進走行させる際には、エンジンからの動力を用いることができず、第２モータの定格値よりも大きなトルクを出力軸に出力することができない。特に、エンジンを運転しているとき、プラネタリギヤの各回転要素のバランスを図る必要上、駆動軸を逆回転させる第２モータから出力されるトルクはその一部がエンジンから出力軸に直接伝達されるトルクにより打ち消されて出力軸に出力される。このため、駆動軸を逆回転させるために駆動軸に出力できるトルクは第２モータの定格値よりも小さくなってしまう。専用のバックギヤを設置すれば、エンジンから出力される動力を逆回転させて出力軸に直接出力することができるが、設置のためのスペースが必要となり、装置全体が大型化してしまう。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、こうした問題を解決し、内燃機関からの動力を用いて逆回転の動力を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。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は、電動機の小型化を図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は、装置をコンパクト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は、装置のエネルギ効率をより向上させることを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、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。

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、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と前記第２の電動機の回転軸とが連結される３軸以上の複数の軸を有し該複数の軸のうちの２軸の回転数が決定されると残余の軸の回転数が決定されると共に該複数の軸のうちの所定の第１の軸の回転を停止させることにより残余の軸のうちの少なくとも２軸の回転数を逆転させ、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記第１の電動機と前記第２の電動機とによりトルク変換させて前記駆動軸に出力させるための第１の出力態様と前記内燃機関からの動力を逆回転させて前記駆動軸に出力させるための第２の出力態様とを切り替えて前記複数の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させる多軸式動力入出力手段と
を備えることを要旨とする。

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、駆動軸と内燃機関の出力軸と第１の電動機の回転軸と第２の電動機の回転軸とが連結される３軸以上の複数の軸を有し複数の軸のうちの２軸の回転数が決定されると残余の軸の回転数が決定されると共に複数の軸のうちの所定の第１の軸の回転を停止させることにより残余の軸のうちの少なくとも２軸の回転数を逆転させ、内燃機関からの動力の少なくとも一部を第１の電動機と第２の電動機とによりトルク変換させて駆動軸に出力させるための第１の出力態様と内燃機関からの動力を逆回転させて駆動軸に出力させるための第２の出力態様とを切り替えて複数の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させる。したがって、内燃機関からの動力を逆回転させて駆動軸に直接出力させることができる。また、内燃機関からの動力を用いた逆回転の動力の出力は、多軸式動力出力手段が有する複数の軸のうち第１の軸の回転を停止させることにより行なうから、専用の逆転ギヤを用いるものに比して装置全体を小型化できる。さらに、内燃機関からの動力の少なくとも一部を第１の電動機と第２の電動機とによりトルク変換させて駆動軸に出力させる第１の出力態様と内燃機関からの動力を逆回転させて駆動軸に直接出力させる第２の出力態様とを必要に応じて切り替えることにより装置全体の効率をより向上させることができる。

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、前記複数の軸として前記第１の軸と前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうちの一方の軸に連結された第２の軸と前記第１の電動機の回転軸に連結された第３の軸の３軸を有し前記第２の電動機の回転軸に該第１の軸および該第２の軸のうちの一方の軸が連結され前記３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力が入出力される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の前記第２の軸に連結されていない他方の軸と前記第１の軸との連結および該連結の解除を行なう第１連結解除手段と、前記他方の軸と前記第３の軸との連結および該連結の解除を行なう第２連結解除手段と、前記第１の軸の回転の停止および該停止の解除とを行なう停止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、第１連結解除手段と第２連結解除手段と停止解除手段とを用いて第１の出力態様と第２の出力態様とを切り替えて駆動軸に動力を出力させることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記多軸式動力入出力手段は、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸とを連結すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸との連結を解除し前記停止解除手段により前記第１の軸の回転の停止を解除することにより前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させ、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸との連結を解除すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸とを連結し前記停止解除手段により前記第１の軸の回転を停止することにより前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させる手段であるものとすることもできる。この場合、前記第１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。

また、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、前記複数の軸として前記第１の軸と前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうちの一方の軸に連結された第２の軸と前記第１の電動機の回転軸に連結された第３の軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４の軸の４軸以上を有し、前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうちの前記第２の軸に連結されていない他方の軸と前記第１の軸との連結および該連結の解除を行なう第１連結解除手段と、前記他方の軸と前記第３の軸との連結および該連結の解除を行なう第２連結解除手段と、前記第１の軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止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、第１連結解除手段と第２連結解除手段と停止解除手段とを用いて第１の出力態様と第２の出力態様とを切り替えて駆動軸に動力を出力させることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記多軸式動力入出力手段は、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸とを連結すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸との連結を解除し前記停止解除手段により前記第１の回転の停止を解除することにより前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させ、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸との連結を解除すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸とを連結し前記停止解除手段により前記第１の軸の回転を停止することにより前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させる手段であるものとすることもできる。これらの態様の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の軸と前記第２の軸と前記第３の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第１の３軸式動力入出力手段と、前記第４の軸と前記１の軸に連結された第５の軸と前記第２の軸に連結された第６の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第２の３軸式動力入出力手段とを備える手段であるものとすることもできる。この場合、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ものとすることもできる。

さらに、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、前記複数の軸として前記第１の軸と前記駆動軸に連結された第２の軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第３の軸と前記第１の電動機に連結された第４の軸の４軸以上を有し、前記第２の電動機の回転軸に前記第２の軸および前記第３の軸の一方の軸が連結され、前記第１の軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段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、停止解除手段を用いて第１の出力態様と第２の出力態様とを切り替えて駆動軸に動力を出力させることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記多軸式動力入出力手段は、前記停止解除手段により前記第１の回転の停止を解除することにより前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させ、前記停止解除手段により前記第１の軸の回転を停止することにより前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させる手段であるものとすることもできる。これらの態様の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の軸と前記第２の軸と前記第３の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第１の３軸式動力入出力手段と、前記第４の軸と前記１の軸に連結された第５の軸と前記第２の軸に連結された第６の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第２の３軸式動力入出力手段とを備える手段であるものとすることもできる。この場合、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ものとすることもできる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、通常時には前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記多軸式動力入出力手段を制御し、前記駆動軸に要求される動力が該駆動軸を逆回転させる動力であると共に所定の出力条件が成立したときには前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記多軸式動力入出力手段を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。ここで、「所定の出力条件」とは、装置が備える蓄電手段の残容量に基づいて設定するなど、要求動力以外の要素に基づいて設定されるものなどが考えられる。

また、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、該設定された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に見合う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、操作者の操作に基づいて設定される要求動力に基づく動力を要求動力に効率よく出力することができる。

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、蓄電手段を用いて装置のエネルギ効率をより向上させることができる。

本発明の自動車は、
上述の各態様のいずれかの動力出力装置、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、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と前記第２の電動機の回転軸とが連結される３軸以上の複数の軸を有し該複数の軸のうちの２軸の回転数が決定されると残余の軸の回転数が決定されると共に該複数の軸のうちの所定の第１の軸の回転を停止させることにより残余の軸のうちの少なくとも２軸の回転数を逆転させ、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記第１の電動機と前記第２の電動機とによりトルク変換させて前記駆動軸に出力させるための第１の出力態様と前記内燃機関からの動力を逆回転させて前記駆動軸に出力させるための第２の出力態様とを切り替えて前記複数の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させる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。

この本発明の自動車では、上述の各態様のいずれか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、内燃機関からの動力を逆回転させて駆動軸に直接出力させることができる効果や電動機を小型化できる効果、装置全体のエネルギ効率をより向上させることができる効果などを奏することができる。

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。

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。

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。

動力分配統合機構３０は、第１プラネタリギヤＰ１とクラッチＣ１，Ｃ２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の回転軸が、リングギヤ３２にはギヤ機構６６とモータＭＧ２の回転軸とが、ピニオンギヤ３３を連結するキャリア３４にはクラッチＣ１を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が、それぞれ接続されている。また、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１には、クラッチＣ２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。さらに、第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４にはブレーキＢ１を介してケースに接続されている。ギヤ機構６６に接続された第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２は、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。

こうして構成された動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオフとすると共にブレーキＢ１をオフとすることによりエンジン２２やモータＭＧ１を切り離すことができる。また、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２をオフとしブレーキ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に接続された駆動軸６５およびモータＭＧ２の回転軸と、第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４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、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ることができる。この３要素タイプの動力分配統合機構として機能させたときの回転要素におけるトルクと回転数との力学的な関係を説明するための共線図を図２に示す。図中、左端のＲ１軸は駆動軸６５の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転軸の回転数Ｎｍ２）である第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２の回転数を示し、Ｃ１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と呼ぶ）である第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４の回転数を示し、Ｓ１軸はモータＭＧ１の回転軸の回転数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、各回転要素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）である。

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クラッチＣ２をオンとしブレーキＢ１をオンとすることにより、前述の３要素タイプにおけるエンジン２２のクランクシャフト２６の連結位置を第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４からサンギヤ３１に変更すると共にキャリア３４の回転を固定して、エンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸６５に出力させることができる。この場合の共線図を図３に示す。図示するように、エンジン２２からの動力は、第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４を支点として逆回転して駆動軸６５に出力される。

さらに、動力分配統合機構３０は、クラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオンとすると共にブレーキＢ１をオフとすることにより駆動軸６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを同一の回転数で回転、即ち、一体回転させることもできるし、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２をオフとしブレーキＢ１を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の回転を固定してモータＭＧ１のみ，モータＭＧ２のみ或いはモータＭＧ１とモータＭＧ２の両方を用いて駆動軸６５に動力を入出力させることもできるし、クラッチＣ１をオフとすると共にクラッチＣ２をオンとしブレーキＢ１をオフとすることによりエンジン２２の動力のすべてを用いてモータＭＧ１により発電させてバッテリ６０やモータＭＧ２に供給させることもできる。このように、クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１のオンオフの切り替えを必要に応じて行なうことにより装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、こうしたクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１は、ハイブリッド電子制御ユニット７０により駆動制御されている。

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。

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。

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おり、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，ブレーキＢ１への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータ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。

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効率よく駆動軸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。

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，Ｃ２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。

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＊，シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ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。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とが与えられたときに記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊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。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。なお、車速Ｖについては、後述するステップＳ１３０によりシフトポジションＳＰが後進走行可能なポジションにあると判定されたときには後進方向を正として扱うものとし、これに伴って駆動要求トルクＴｄ＊も後進走行中には後進方向を正として扱うと共にモータＭＧ１やモータＭＧ２のトルクも逆回転の方向を正として扱う。

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。

次に、シフトポジションＳＰを調べる（ステップＳ１３０）。シフトポジションＳＰが前進走行可能なポジション、即ち、ＤレンジやＢレンジであると判定されると、動力分配統合機構３０を３要素タイプの動力分配統合機構（図２に例示する共線図の状態）として機能させるようクラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２をオフしブレーキＢ１をオフとして（ステップＳ１４０）、ステップＳ１２０で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Ｓ１５０）。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。続いて、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊と駆動要求トルクＴｄ＊とに基づいて動力分配統合機構３０を３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，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊をそれぞれ次式（１），（２）により計算する（ステップＳ１６０）。ここで、式（１）中の「Ｋｐ」は比例項におけるゲインを示し、「Ｋｉ」は積分項におけるゲインを示す。なお、シフトポジションＳＰが前進走行可能なポジションにあるときには、常に動力分配統合機構３０を３要素タイプの動力分割統合機構として機能させる場合に限定されず、必要に応じて、例えば、車両が比較的低車速で走行あるいは停車しているときに比較的低トルクが要求されたときにクラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオフとすると共にブレーキＢ１をオフとしてエンジン２２やモータＭＧ１を切り離し、モータＭＧ２のみを用いて要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力させるものとしてもよい。また、クラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオンとすると共にブレーキＢ１をオフとして駆動軸６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを一体回転させてエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を用いて要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力させるものとしてもよい。このときのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊の設定は、前者の場合、エンジン２２の運転を停止させるよう目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に値０を設定すると共にモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊に値０を設定しモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に要求駆動トルクＴｄ＊を設定することにより行なわれ、後者の場合、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊との和が駆動要求トルクＴｄ＊となる関係を満たすよう目標トルクＴｅ＊と目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊とを設定することにより行なわれる。

一方、シフトポジションＳＰが後進走行可能なポジション、即ち、Ｒレンジと判定されると、動力分配統合機構３０を図３に例示する共線図の状態として機能させるようクラッチＣ１をオフとすると共にクラッチＣ２をオンとしブレーキＢ１をオンとする（ステップＳ１７０）。ここで、シフトレバー８１が他のレンジからＲレンジに切り替えられたときのクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１の切替動作は、例えば、エンジン２２が運転停止の状態にあるときにはクラッチＣ２を係合してエンジン２２を始動し、その後ブレーキＢ２を滑りを伴って摩擦係合させることにより行なわれ、エンジン２２が運転中の状態にありクラッチＣ１が係合の状態にあるときにはクラッチＣ１を開放してサンギヤ３１の回転数（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）を調整した後にクラッチＣ２を係合し、その後ブレーキＢ１を滑りを伴って摩擦係合させることにより行なわれる。この他、エンジン２２の運転中には、クラッチＣ１を開放した後にモータＭＧ１の駆動制御により第１プラネタリギヤＰ１のキャリア３４の回転数を調整してブレーキＢ１を係合し、その後クラッチＣ２を滑りを伴って摩擦係合させることにより行なうものとしてもよいし、クラッチＣ１を開放した後にクラッチＣ２とブレーキＢ１とを共に滑りを伴って摩擦係合させることにより行なうものとしてもよい。なお、ステップＳ１７０の処理は、クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１の切替動作が完了しているときには、切り替え時の係合状態を保持する処理となる。このようにしてクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１のオンオフが行われると、エンジン２２の回転数Ｎｅ＊としてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１（第１プラネタリギヤＰ１の回転数）を設定すると共に（ステップＳ１８０）、エンジン要求パワーＰｅ＊を回転数Ｎｅ＊で割った値をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１９０）、次式（３）の関係式を満たすようモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。なお、シフトポジションＳＰが後進走行可能なポジションにあるときには、常に動力分配統合機構３０を図３の共線図の状態として機能させる場合に限定されず、必要に応じて、例えば、比較的低トルクが要求されているときにはクラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオフとすると共にブレーキＢ１をオフとしてエンジン２２やモータＭＧ１を切り離してモータＭＧ２のみを用いて逆回転の要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力させるものとしてもよいし、クラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオフとすると共にブレーキＢ１をオンとしてモータＭＧ１，ＭＧ２の一方またはモータＭＧ１，ＭＧ２の両方を用いて逆回転の要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力させるものとしてもよい。このときのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊の設定は、前者の場合、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に値０を設定すると共にモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊に値０を設定しモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊に要求駆動トルクＴｄ＊を設定することにより行なわれ、後者の場合、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に値０を設定すると共に次式（４）の関係式を満たすようモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定することにより行なわれる。

こうしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ５０にそれぞれ送信して（ステップＳ２１０）、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から目標トルクＴｅ＊に見合うトルクが出力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、目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ５０は、目標トルクＴｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共に目標トルク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。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、前進走行時には、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２をオフとしブレーキＢ１をオフとすることにより動力分配統合機構３０を３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からの動力をバッテリ６０への充電なしに或いは充放電を伴ってトルク変換して駆動軸６５に出力して走行することができ、後進走行時には、クラッチＣ１をオフとすると共にクラッチＣ２をオンとしブレーキＢ１をオンとすることによりエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸６５の出力して走行することができる。したがって、後進走行時にモータＭＧ２だけの動力により走行するものに比して、モータＭＧ２の負荷を小さくすることができる。この結果、モータＭＧ２の定格値の小さなものを用いることができる。しかも、クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１のオンオフにより行なうから、後進走行の際に専用のギヤを用いるものに比して装置全体を小型化することができる。また、クラッチＣ１とクラッチＣ２とブレーキＢ１とをいずれもオフとすることによりエンジン２２やモータＭＧ１を切り離してモータＭＧ２からの動力のみを用いて走行でき、クラッチＣ１とクラッチＣ２とを共にオンとすると共にブレーキＢ１をオフとすることにより駆動軸６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを一体回転させた状態で走行することもできる。このように、クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１のオンオフを切り替えて種々の形態で駆動軸６５に動力を出力できるから、車両の状態や運転者の操作に応じて適当にクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１のオンオフを切り替えることにより、車両全体のエネルギ効率をより向上させることができる。

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の回転軸とクラッチＣ２を介してエンジン２２のクランクシャフト２６とを接続し、リングギヤ３２に駆動軸６５とモータＭＧ２の回転軸とを接続し、キャリア３４にクラッチＣ１を介してエンジン２２のクランクシャフト２６を接続すると共にブレーキＢ１を介してケースに接続したが、接続関係はこれに限定されるものではなく、動力分配統合機構３０を、エンジンからの動力をモータＭＧ１，ＭＧ２によりトルク変換して駆動軸６５に出力できるものとして機能させることができると共にエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸６５に出力できるものとして機能させることができるものであれば、如何なる接続関係としてもよい。例えば、上述の接続関係においてモータＭＧ２の回転軸の連結位置を第１プラネタリギヤＰ１のリングギヤ３２からキャリア３４に入れ替えるものとしてもよい。また、図７に例示する変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの部分構成図に示すように、第１プラネタリギヤＰ１のサンギヤ３１にエンジン２２のクランクシャフト２６を接続すると共にモータＭＧ１の回転軸を接続し、キャリア３４にクラッチＣ１を介して駆動軸６５を接続すると共にブレーキＢ１を介してケースに接続し、リングギヤ３２にモータＭＧ２の回転軸を接続すると共にクラッチＣ２を介して駆動軸６５に接続したものとして動力分配統合機構３０Ｂを構成するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ１の回転軸の連結位置をサンギヤ３１からキャリア３４に入れ替えるものとしてもよい。

図８は、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とを備える。第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、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。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の同一の符号を付し、その説明は省略する。

動力分配統合機構１３０は、二つのプラネタリギヤＰ２，Ｐ３とクラッチＣ３，Ｃ４とブレーキＢ２とにより構成されている。第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１にはモータＭＧ１の回転軸が、リングギヤ１３２にはギヤ機構６６が、ピニオンギヤ１３３を連結するキャリア１３４にはクラッチＣ３を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が、それぞれ接続されている。エンジン２２のクランクシャフト２６は、また、クラッチＣ４を介してモータＭＧ１の回転軸にも接続されている。また、第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１４１には第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４（クラッチＣ３を介してエンジン２２のクランクシャフト２６）が、リングギヤ１４２にはモータＭＧ２の回転軸が、ピニオンギヤ１４３を連結するキャリア１４４には第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２（ギヤ機構６６）が、それぞれ接続されている。また、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４はブレーキＢ２を介してケースに接続されている。ギヤ機構６６に接続された第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２（第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１４４）は、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」１６５と呼ぶことにする。

こうして構成された動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオフとすることによりエンジン２２を切り離すことができる。この場合、ブレーキＢ２をオンとすることによりモータＭＧ１，ＭＧ２の一方または両方を用いて駆動軸１６５にトルクを出力することができ、ブレーキＢ２をオフとすることによりモータＭＧ１とモータＭＧ２の両方を用いて駆動軸１６５にトルクを出力することができる。

また、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をオフとしブレーキＢ２をオフとすることにより、第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２と第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１４４とに接続された駆動軸１６５と、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４と第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１４１と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１３１に接続されたモータＭＧ１の回転軸と、第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１４２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とを示す共線図を図９に示す。図中、左端のＲ３軸は、モータＭＧ２の回転軸の回転数Ｎｍ２である第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１４２の回転数を示し、Ｒ２，Ｃ３軸は、駆動軸１６５の回転数Ｎｄである第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２の回転数を示すと共に第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１４４の回転数を示し、Ｃ２，Ｓ３軸は、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅ（エンジン２２の回転数Ｎｅ）である第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４の回転数を示すと共に第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１４１の回転数を示す。そして、右端のＳ２軸は、モータＭＧ１の回転軸の回転数である第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１の回転数を示す。この共線図は、各回転要素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、各回転要素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、ρ２は第２プラネタリギヤＰ２のギヤ比（サンギヤ１３１の歯数／リングギヤ１３２の歯数）であり、ρ３は第３プラネタリギヤＰ３のギヤ比（サンギヤ１４１の歯数／リングギヤ１４２の歯数）である。

さらに、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をオンとしブレーキＢ２をオンとすることにより、前述の４要素タイプにおけるエンジン２２のクランクシャフト２６の連結位置を第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４からサンギヤ１３１（モータＭＧ１の回転軸）に変更すると共にキャリア１３４の回転を固定して、エンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸６５に直接出力させるものとして機能させることができる。この場合の共線図を図１０に示す。図示するように、エンジン２２からの動力は、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４（第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１４１）を支点として逆回転して駆動軸１６５に直接出力される。

また、動力分配統合機構１３０は、クラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオンとしブレーキＢ２をオフとすることにより、駆動軸１６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸とを同一の回転数で回転、即ち、一体回転させることもできるし、クラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ４をオフとしブレーキＢ２を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をケースに固定しモータＭＧ１，ＭＧ２の一方または両方を用いて動力を駆動軸６５に出力することができる。なお、こうしたクラッチＣ３，Ｃ４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。

このように、クラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ４をオフとしブレーキＢ２をオフとすることにより動力分配統合機構１３０をエンジン２２からの動力をモータＭＧ１，ＭＧ２によりトルク変換して駆動軸１６５に出力するいわゆる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、クラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとしブレーキＢ２をオンとすることにより動力分配統合機構１３０をエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸６５に出力させることができるものとして機能させることができる。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車１２０においても実施例のハイブリッド自動車２０と同様のパターンで走行させることができる。この第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１１に示す。

この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、図４のステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理と同様に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，要求充放電パワーＰｂ＊，シフトポジションＳＰなどの制御に必要なデータを入力し（ステップＳ３００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸１６５に要求される駆動要求トルクＴｄ＊を設定すると共に設定した駆動要求トルクＴｄ＊と要求充放電パワーＰｂ＊とに基づいて車両要求パワーＰ＊を設定し（ステップＳ３１０）、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Ｓ３２０）。ここで、車速Ｖについては、後述するステップＳ３３０によりシフトポジションＳＰが後進走行可能なポジションにあると判定されたときには後進方向を正として扱うものとし、これに伴って駆動要求トルクＴｄ＊も後進走行中には後進方向を正として扱うと共にモータＭＧ１やモータＭＧ２のトルクも逆回転の方向を正として扱う。

次に、シフトポジションＳＰを調べる（ステップＳ３３０）。シフトポジションＳＰが前進走行可能なポジション、即ち、ＤレンジやＢレンジであると判定されると、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（図９に例示する共線図の状態）として機能させるようクラッチＣ３をオンとすると共にクラッチＣ４をオフとしブレーキＢ２をオフとして（ステップＳ３４０）、エンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイントのうち効率よく運転できるポイントをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ３５０）。そして、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊と駆動要求トルクＴｄ＊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たとき次式（５），（６）に示す釣り合いの関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ３６０）。ここで、式（５）および式（６）は、前述の図９の共線図を用いて容易に導き出すことができる。なお、シフトポジションＳＰが前進走行可能なポジションにあるときには、常に動力分配統合機構３０を４要素タイプの動力分割統合機構として機能させる場合に限定されず、必要に応じて、例えば、車両が比較的低車速で走行あるいは停車しているときに比較的低トルクが要求されたときにクラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオフとすると共にブレーキＢ１をオンとしてエンジン２２を切り離してモータＭＧ１，ＭＧ２の一方または両方を用いて要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力させるものとしてもよい。このときのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊の設定は、エンジン２２の運転を停止するよう目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に値０を設定すると共に次式（７）の関係式を満たすようモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定することにより行なわれる。また、クラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオフとすると共にブレーキＢ１をオフとしてエンジン２２を切り離してモータＭＧ１，ＭＧ２の両方を用いて要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力させるものとしても構わない。

一方、シフトポジションＳＰがＲレンジであると判定されると、動力分配統合機構１３０を図１０に例示する共線図の状態として機能させるようクラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとしブレーキＢ２をオンとして（ステップＳ３７０）、エンジン２２の回転数Ｎｅ＊としてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１（第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１の回転数）を設定して（ステップＳ３８０）、エンジン要求パワーＰｅ＊をエンジン２２の回転数Ｎｅ＊で割った値をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定すると共に（ステップＳ３９０）、次式（８）の関係式を満たすようモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ４００）。ここで、シフトレバー１８１が他のレンジからＲレンジに切り替えられたときのクラッチＣ３，Ｃ４とブレーキＢ２の切替動作は、クラッチＣ３，Ｃ４とブレーキＢ２にそれぞれ対応する実施例のハイブリッド自動車２０のクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１の切替動作と同様の動作として行なうことができる。なお、シフトポジションＳＰが後進走行可能なポジションにあるときには、常に動力分配統合機構１３０を図１０の共線図の状態として機能させる場合に限定されず、必要に応じて、例えば、比較的低トルクが要求されているときにはクラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてエンジン２２を切り離してモータＭＧ１，ＭＧ２の一方または両方を用いて逆回転の要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力させるものとしてもよい。このときのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊の設定は、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に値０を設定すると共に上述の式（７）の関係式を満たすようモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定することにより行なわれる。

こうしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ５０にそれぞれ送信して（ステップＳ４１０）、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から目標トルクＴｅ＊に見合うトルクが出力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、目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ５０は、目標トルクＴｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共に目標トルク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。

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、前進走行時には、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からの動力をバッテリ６０への充放電なしに或いは充放電を伴ってトルク変換して駆動軸１６５に出力して走行することができ、後進走行時には、クラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとしブレーキＢ２をオンとすることによりエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸１６５の出力して走行することができる。したがって、後進走行時にモータＭＧ２だけの動力により走行するものに比して、モータＭＧ２の負荷を小さくすることができる。この結果、モータＭＧ２の定格値の小さなものを用いることができる。しかも、クラッチＣ３，Ｃ４やブレーキＢ２のオンオフにより行なうから、後進走行の際に専用のギヤを用いるものに比して装置全体を小型化することができる。また、クラッチＣ３とクラッチＣ４を共にオフとすることによりエンジン２２を切り離してモータＭＧ１，ＭＧ２の一方または両方を用いて動力を駆動軸１６５に出力して走行でき、クラッチＣ３とクラッチＣ４とを共にオンとしブレーキＢ２をオフとすることにより駆動軸１６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸と一体回転させた状態で走行することもできる。このように、クラッチＣ３，Ｃ４やブレーキＢ２のオンオフを切り替えて種々の形態で駆動軸１６５に動力を出力できるから、車両の状態や運転者の操作に応じて適当にクラッチＣ３，Ｃ４やブレーキＢ２のオンオフを切り替えることにより、車両全体のエネルギ効率をより向上させることができる。

第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、第２プラネタリギヤＰ２のサンギヤ１３１にモータＭＧ１とクラッチＣ４を介してエンジン２２のクランクシャフト２６とを接続し、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア１３４と第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１３１とにクラッチＣ３を介してエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、第２プラネタリギヤＰ２のリングギヤ１３２と第３プラネタリギヤＰ３のキャリア１４４とに駆動軸１６５を接続し、第３プラネタリギヤＰ３のリングギヤ１４２にモータＭＧ２の回転軸を接続し、第２プラネタリギヤＰ２のキャリア２３４（第３プラネタリギヤＰ３のサンギヤ１４１）をブレーキＢ２を介してケースに接続するものとしたが、接続関係はこれに限定されるものではなく、動力分配統合機構３０を、エンジン２２からの動力をモータＭＧ１，ＭＧ２によりトルク変換して駆動軸２６５に出力できるものとして機能させることができると共にエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸２６５に出力できるものとして機能させることができるものであれば、如何なる接続関係としてもよい。例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の連結位置と駆動軸１６５の連結位置とを入れ替えるものとしてもよい。

図１２は、第３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２２０の構成の概略を示す構成図である。第３実施例のハイブリッド自動車２２０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２３０と、この動力分配統合機構２３０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２３０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。第３実施例のハイブリッド自動車２２０でも、動力分配統合機構２３０の構成が異なる点を除いて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３実施例のハイブリッド自動車２２０の構成のうち実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成についての同一の符号を付し、その説明は省略する。

動力分配統合機構２３０は、二つのプラネタリギヤＰ４，Ｐ５とクラッチＣ５，Ｃ６とブレーキＢ３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２３１にはモータＭＧ１の回転軸が、ピニオンギヤ２３３を連結するキャリア２３４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。また、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２はブレーキＢ３を介してケースに接続されている。第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２４１には第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４（エンジン２２のクランクシャフト２６）が、リングギヤ２４２にはモータＭＧ２の回転軸が、ピニオンギヤ２４３を連結するキャリア２４４には第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２が、それぞれ接続されている。また、第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２４４にはクラッチＣ５を介して駆動軸２６５が接続されると共にリングギヤ２４２にはクラッチＣ６を介して駆動軸２６５が接続されている。この駆動軸２６５はデファレンシャルギヤ６８を介して駆動輪６９ａ，６９ｂに機械的に連結されているから、駆動軸２６５に出力された動力は最終的には駆動輪６９ａ，６９ｂに出力されることになる。

こうして構成された動力分配統合機構２３０は、クラッチＣ５をオンとすると共にクラッチＣ６をオフとしブレーキＢ３をオフとすることにより、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２と第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２４４とに接続された駆動軸２６５と、第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４と第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２４１と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のサンギヤ２３１に接続されたモータＭＧ１の回転軸と、第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２４２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とを示す共線図を図１３に示す。図中、左端のＲ５軸は、モータＭＧ２の回転軸の回転数Ｎｍ２である第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２４２の回転数を示し、Ｒ４，Ｃ５軸は、駆動軸２６５の回転数Ｎｄである第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２４２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２３４の回転数を示し、Ｃ４，Ｓ５軸は、エンジン２２の回転数Ｎｅである第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４の回転数を示すと共に第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２４１の回転数を示す。そして、右端のＳ４軸は、モータＭＧ１の回転軸の回転数Ｎｍ１である第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ２３１の回転数を示す。この共線図は、各回転要素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、各回転要素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２３１の歯数／リングギヤ２３２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２４１の歯数／リングギヤ２４２の歯数）である。

また、動力分配統合機構２３０は、クラッチＣ５をオフとすると共にクラッチＣ６をオンとしブレーキＢ３をオフとすることにより、第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２４２に接続された駆動軸２６５およびモータＭＧ２の回転軸と、第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４と第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２４１と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のサンギヤ２３１に接続されたモータＭＧ１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ることができる。この場合の共線図を図１４に示す。

さらに、動力分配統合機構２３０は、クラッチＣ５をオフとすると共にクラッチＣ６をオンとしブレーキＢ３をオンとすることにより、前述の４要素タイプにおける駆動軸２６５の連結位置を第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２４４から第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２４２に変更すると共にキャリア２４４の回転を固定するものとして、エンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸２６５に直接出力させるものとして機能させることができる。この場合の共線図を図１５に示す。図示するように、エンジン２２からの動力は、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２（第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２４４）を支点として逆回転して駆動軸２６５に直接出力される。

この他、動力分配統合機構２３０は、クラッチＣ５とクラッチＣ６とを共にオンとしブレーキＢ３をオフとすることにより、駆動軸２６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸とを同一の回転数で回転、即ち、一体回転させることもできる。なお、こうしたクラッチＣ５，Ｃ６やブレーキＢ３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。

このように、クラッチＣ５をオンとすると共にクラッチＣ６をオフとしブレーキＢ３をオフとしたりクラッチＣ５をオフとすると共にクラッチＣ６をオンとしブレーキＢ３をオフとすることにより動力分配統合機構２３０をエンジン２２からの動力をモータＭＧ１，ＭＧ２によりトルク変換して駆動軸２６５に出力する４要素タイプの動力分配統合機構や３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、クラッチＣ３をオフとすると共にクラッチＣ４をオンとしブレーキＢ２をオンとすることにより動力分配統合機構１３０をエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸６５に直接出力させることができるものとして機能させることができる。したがって、第３実施例のハイブリッド自動車２２０においても実施例のハイブリッド自動車２０と同様のパターンで走行させることができる。この第３実施例のハイブリッド自動車２２０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１６に示す。

この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、図４のステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理と同様に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，要求充放電パワーＰｂ＊，シフトポジションＳＰなどの制御に必要なデータを入力し（ステップＳ５００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸１６５に要求される駆動要求トルクＴｄ＊を設定すると共に設定した駆動要求トルクＴｄ＊と要求充放電パワーＰｂ＊とに基づいて車両要求パワーＰ＊を設定し（ステップＳ５１０）、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Ｓ５２０）。ここで、車速Ｖについては、後述するステップＳ５３０によりシフトポジションＳＰが後進走行可能なポジションにあると判定されたときには後進方向を正として扱うものとし、これに伴って駆動要求トルクＴｄ＊も後進走行中には後進方向を正として扱うと共にモータＭＧ１やモータＭＧ２のトルクも逆回転の方向を正として扱う。

次に、シフトポジションＳＰを調べる（ステップＳ５３０）。シフトポジションＳＰが前進走行可能なポジション、即ち、ＤレンジやＢレンジと判定されると、動力分配統合機構２３０を４要素タイプの動力分配統合機構（図１３の共線図の状態）として機能させるようクラッチＣ５をオンとすると共にクラッチＣ６をオフとしブレーキＢ３をオフとして（ステップＳ５４０）、エンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイントのうち効率よく運転できるポイントをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定すると共に（ステップＳ５５０）、動力分配統合機構２３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させたときの、上述の第２実施例のハイブリッド自動車１２０における式（５），（６）の関係式の第２プラネタリギヤＰ２のギヤ比ρ２を第４プラネタリギヤＰ４のギヤ比ρ４に置き換えると共に第３プラネタリギヤＰ３のギヤ比ρ３を第５プラネタリギヤＰ５のギヤ比ρ５に置き換えた関係式を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ５６０）。なお、シフトポジションＳＰが前進走行可能なポジションにあるときには、常に動力分配統合機構２３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させる場合に限定されず、必要に応じて、クラッチＣ５をオフとすると共にクラッチＣ６をオンとしブレーキＢ３をオフとして動力分配統合機構２３０を３要素タイプの動力分配統合機構として機能させるものとしてもよい。このとき、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊の設定は、実施例のハイブリッド自動車２０における図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１５０，Ｓ１６０と同様の処理により行なうことができる。また、例えば、車両が比較的低車速で走行あるいは停車しているときに比較的低トルクが要求されたときには、エンジン２２の運転を停止し、動力分配統合機構２３０を４要素タイプの動力分配統合機構として機能させているときにはモータＭＧ１，ＭＧ２の両方を用いて要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸６５に出力し、動力分配統合機構２３０を３要素タイプの動力分配統合機構として機能させているときにはモータＭＧ２のみを用いて要求駆動トルクＴｄ＊を駆動軸２６５に出力するものとしてもよい。

一方、シフトポジションＳＰが後進走行可能なポジション、即ち、Ｒレンジと判定されると、動力分配統合機構２３０をエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸２６５に直接出力させるものとして機能させるようクラッチＣ５をオフとすると共にクラッチＣ６をオンとしブレーキＢ３をオンとする（ステップＳ５７０）。クラッチＣ５，Ｃ６とブレーキＢ３のオンオフの切替動作は、例えば、エンジン２２が運転停止の状態にあるときにはブレーキＢ３を係合した後にエンジン２２を始動し、その後にクラッチＣ６を滑りを伴って摩擦係合することにより行なわれ、エンジン２２が運転中の状態にあるときにはクラッチＣ６を係合した後にブレーキＢ３を滑りを伴って摩擦係合またはクラッチＣ６とブレーキＢ３とを同時に摩擦係合することにより行なわれる。その後、エンジン２２の回転数Ｎｅ＊を、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と第５プラネタリギヤＰ５のギヤ比ρ５（或いはモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と第４プラネタリギヤＰ４のギヤ比ρ４）とを用いて計算された値（Ｎｍ２／ρ５）に設定すると共に（ステップＳ５８０）、エンジン要求パワーＰｅ＊を回転数Ｎｅ＊で割った値をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ５９０）、次式（９）の関係式を満たすようモータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ６００）。

こうしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ５０にそれぞれ送信して（ステップＳ６１０）、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から目標トルクＴｅ＊に見合うトルクが出力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、目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ５０は、目標トルクＴｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共に目標トルク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。

以上説明した第３実施例のハイブリッド自動車２２０によれば、クラッチＣ５をオンとすると共にクラッチＣ６をオフとしブレーキＢ３をオフとすることにより動力分配統合機構２３０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からの動力をバッテリ６０への充放電なしに或いは充放電を伴ってトルク変換して駆動軸２６５に出力して走行することができ、後進走行時には、クラッチＣ５をオフとすると共にクラッチＣ６をオンとしクラッチＣ３をオンとすることによりエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸２６５に出力して走行することができる。したがって、後進走行時にモータＭＧ２だけの動力により走行するものに比して、モータＭＧ２の負荷を小さくすることができる。この結果、モータＭＧ２の定格値の小さなものを用いることができる。しかも、クラッチＣ５，Ｃ６やブレーキＢ３のオンオフにより行なうから、後進走行の際に専用のギヤを用いるものに比して装置全体を小型化することができる。また、クラッチＣ５をオフとすると共にクラッチＣ６をオンとしブレーキＢ３をオフとすることにより動力分配統合機構２３０を３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２６５に出力して走行することができ、クラッチＣ５とクラッチＣ６とを共にオンとしブレーキＢ３をオフとすることにより駆動軸２６５とエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸と一体回転させた状態で走行することもできる。このように、クラッチＣ５，Ｃ６やブレーキＢ３のオンオフを切り替えて種々の形態で駆動軸１６５に動力を出力できるから、車両の状態や運転者の操作に応じて適当にクラッチＣ５，Ｃ６やブレーキＢ３のオンオフを切り替えることにより、車両全体のエネルギ効率をより向上させることができる。

第３実施例のハイブリッド自動車２２０では、第４プラネタリギヤＰ４のサンギヤ２３１にモータＭＧ１を接続し、第４プラネタリギヤＰ４のキャリア２３４と第５プラネタリギヤＰ５のサンギヤ２３１とにエンジン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のリングギヤ２３２と第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２４４とにクラッチＣ５を介して駆動軸２６５を接続し、第５プラネタリギヤＰ５のリングギヤ２４２にクラッチＣ６を介して駆動軸２６５を接続し、第４プラネタリギヤＰ４のリングギヤ２３２（第５プラネタリギヤＰ５のキャリア２４４）をブレーキＢ３を介してケースに接続するものとしたが、接続関係はこれに限定されるものではなく、動力分配統合機構２３０を、エンジン２２からの動力をモータＭＧ１，ＭＧ２によりトルク変換して駆動軸２６５に出力できるものとして機能させることができると共にエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸２６５に出力できるものとして機能させることができるものであれば、如何なる接続関係としてもよい。例えば、駆動軸２６５の連結位置とエンジン２２のクランクシャフト２６の連結位置とを入れ替えるものとしてもよい。また、図１７の変形例のハイブリッド自動車２２０Ｂの部分構成図に示すように、第４プラネタリギヤＰ４ｂのサンギヤ２３１にモータＭＧ１の回転軸を接続し、キャリア２３４にエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、リングギヤ２３２にブレーキＢ３ｂを介してケースに接続し、第５プラネタリギヤＰ５ｂのサンギヤ２４１に第４プラネタリギヤＰ４ｂのキャリア２３４を接続すると共にエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、キャリア２４４に第４プラネタリギヤＰ４ｂのリングギヤ２３２を接続し、リングギヤ２４２にモータＭＧ２の回転軸を接続すると共にギヤ機構６６を接続した動力分配統合機構２３０Ｂを備えるものとしてもよい。この動力分配統合機構２３０Ｂは、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はできないが、３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と共にエンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸２６５に直接出力させるものとして機能させることはできる。

上述した各実施例やその変形例では、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２と動力分配統合機構３０，１３０，２３０とを備え駆動軸６５，１６５，２６５に動力を出力する動力出力装置を自動車に搭載するものとしたが、こうした動力出力装置を自動車以外の列車などの車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしてもよいし、建設機器などの移動しない設備の動力源として用いるものとしてもよい。

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。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

本発明の一実施例である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。 ３要素タイプの動力分配統合機構として機能させた際の動力分配統合機構３０における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 エンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸６５に出力させる際の動力分配統合機構３０における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 実施例のハイブリッド自動車２０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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例とエンジン要求パワーＰｅ＊とにより目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの部分的な構成の概略を示す部分構成図である。 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。 ４要素タイプとして機能させた際の動力分配統合機構１３０における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 エンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸１６５に出力させる際の動力分配統合機構１３０における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 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。 第３実施例の動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 ４要素タイプとして機能させた際の動力分配統合機構２３０における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 ３要素タイプとして機能させた際の動力分配統合機構２３０における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 エンジン２２からの動力を逆回転させて駆動軸２６５に出力させる際の動力分配統合機構２３０における回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 第３実施例のハイブリッド自動車２２０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。 変形例の動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２２０Ｂの部分的な構成の概略を示す部分構成図である。

符号の説明

２０，２０Ｂ，１２０，２２０，２２０Ｂ 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、３１，４１，１３１，１４１，２３１，２４１ サンギヤ、３２，４２，１３２，１４２，２３２，２４２ リングギヤ、３３，４３，１３３，１４３，２３３，２４３ ピニオンギヤ、３４，４４，１３４，１４４，２３４，２４４ 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、６５，１６５，２６５ 駆動軸、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〜Ｐ５ プラネタリギヤ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６ クラッチ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ ブレーキ。

Claims (16)

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、
   前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と前記第２の電動機の回転軸とが連結される３軸以上の複数の軸を有し該複数の軸のうちの２軸の回転数が決定されると残余の軸の回転数が決定されると共に該複数の軸のうちの所定の第１の軸の回転を停止させることにより残余の軸のうちの少なくとも２軸の回転数を逆転させ、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記第１の電動機と前記第２の電動機とによりトルク変換させて前記駆動軸に出力させるための第１の出力態様と前記内燃機関からの動力を逆回転させて前記駆動軸に出力させるための第２の出力態様とを切り替えて前記複数の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させる多軸式動力入出力手段と
   を備える動力出力装置。
2. 前記多軸式動力入出力手段は、前記複数の軸として前記第１の軸と前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうちの一方の軸に連結された第２の軸と前記第１の電動機の回転軸に連結された第３の軸の３軸を有し前記第２の電動機の回転軸に該第１の軸および該第２の軸のうちの一方の軸が連結され前記３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力が入出力される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の前記第２の軸に連結されていない他方の軸と前記第１の軸との連結および該連結の解除を行なう第１連結解除手段と、前記他方の軸と前記第３の軸との連結および該連結の解除を行なう第２連結解除手段と、前記第１の軸の回転の停止および該停止の解除とを行なう停止解除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。
3. 前記多軸式動力入出力手段は、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸とを連結すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸との連結を解除し前記停止解除手段により前記第１の軸の回転の停止を解除することにより前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させ、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸との連結を解除すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸とを連結し前記停止解除手段により前記第１の軸の回転を停止することにより前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させる手段である請求項２記載の動力出力装置。
4. 前記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または３記載の動力出力装置。
5. 前記多軸式動力入出力手段は、前記複数の軸として前記第１の軸と前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうちの一方の軸に連結された第２の軸と前記第１の電動機の回転軸に連結された第３の軸と前記第２の電動機の回転軸に連結された第４の軸の４軸以上を有し、前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸のうちの前記第２の軸に連結されていない他方の軸と前記第１の軸との連結および該連結の解除を行なう第１連結解除手段と、前記他方の軸と前記第３の軸との連結および該連結の解除を行なう第２連結解除手段と、前記第１の軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除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。
6. 前記多軸式動力入出力手段は、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸とを連結すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸との連結を解除し前記停止解除手段により前記第１の回転の停止を解除することにより前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させ、前記第１連結解除手段により前記他方の軸と前記第１の軸との連結を解除すると共に前記第２連結解除手段により前記他方の軸と前記第３の軸とを連結し前記停止解除手段により前記第１の軸の回転を停止することにより前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させる手段である請求項５記載の動力出力装置。
7. 前記多軸式動力入出力手段は、前記第１の軸と前記第２の軸と前記第３の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第１の３軸式動力入出力手段と、前記第４の軸と前記１の軸に連結された第５の軸と前記第２の軸に連結された第６の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第２の３軸式動力入出力手段とを備える手段である請求項５または６記載の動力出力装置。
8. 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７記載の動力出力装置。
9. 前記多軸式動力入出力手段は、前記複数の軸として前記第１の軸と前記駆動軸に連結された第２の軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第３の軸と前記第１の電動機に連結された第４の軸の４軸以上を有し、前記第２の電動機の回転軸に前記第２の軸および前記第３の軸の一方の軸が連結され、前記第１の軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段を備える手段である請求項１記載の動力出力装置。
10. 前記多軸式動力入出力手段は、前記停止解除手段により前記第１の回転の停止を解除することにより前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させ、前記停止解除手段により前記第１の軸の回転を停止することにより前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力を出力させる手段である請求項９記載の動力出力装置。
11. 前記多軸式動力入出力手段は、前記第１の軸と前記第２の軸と前記第３の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第１の３軸式動力入出力手段と、前記第４の軸と前記１の軸に連結された第５の軸と前記第２の軸に連結された第６の軸の３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される第２の３軸式動力入出力手段とを備える手段である請求項９または１０記載の動力出力装置。
12. 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１１記載の動力出力装置。
13. 通常時には前記第１の出力態様で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記多軸式動力入出力手段を制御し、前記駆動軸に要求される動力が該駆動軸を逆回転させる動力であると共に所定の出力条件が成立したときには前記第２の出力態様で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記多軸式動力入出力手段を制御する切替制御手段を備える請求項１ないし１２いずれか記載の動力出力装置。
14. 請求項１ないし１３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に見合う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。
15. 請求項１４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。
16. 請求項１ないし１５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。

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