JP2009073222A - 駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを駆動軸に実質的に直結できる走行モードを多様化できる駆動制御装置を提供する。
【解決手段】第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第５クラッチＣ５とをトルク伝達可能に係合させるとともに、第４クラッチＣ４をトルクを伝達しないように解放させることにより、内燃機関１と駆動軸１６とを、これら内燃機関１の回転数と駆動軸１６の回転数との比である変速比が固定された所定の値となるように連結する固定変速比モードを設定する固定変速比モード設定手段３３を備えている駆動制御装置。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関とモータ・ジェネレータなどの少なくとも二つの電動機とを動力源として備えた駆動装置を制御する制御装置に関し、特に運転モードもしくは変速状態を設定する制御を行う制御装置に関するものである。

内燃機関と併せて電動機を駆動力源として備えた駆動装置は、車両の全体としての燃費を向上させ、また排ガスを低減することを主たる目的として開発された装置であって、内燃機関を可及的に燃費の良い状態で運転、またエネルギー回生を行うように構成されている。この種の駆動装置では、内燃機関の回転数を最適燃費点もしくはそれに近い回転数に維持するために、電動機を発電機として機能させ、その起電力をアシスト用の電動機に供給してこれをモータとして機能させるのが一般的であるが、車速が増大した場合には、内燃機関の回転数の上昇を抑制するために、電動機を逆転力行させる状態が生じる。このような駆動状態では、アシスト用の電動機を発電機として機能させ、その起電力を、内燃機関の回転数を制御する電動機の供給することになるので、いわゆる動力循環が生じ、動力の伝達効率が低下する。

このような動力循環を回避もしくは抑制するために、特許文献１に記載された発明では、内燃機関の動力を電動機側と出力側とに分配する差動機構において反力要素となる回転要素を、クラッチによって変更するように構成している。すなわち、特許文献１に記載された装置は、エンジンが連結された入力要素、および第１のモータ・ジェネレータが連結された反力要素、ならびに第２のモータ・ジェネレータが連結された出力要素を備えた差動作用のある動力分割機構と、出力部材を前記出力要素と反力要素とに選択的に連結する二つのクラッチとを有している。したがって、特許文献１に記載されている装置は、動力分割機構によってエンジントルクを増幅して出力部材に出力し、また変速比を連続的に変化させるモードと、いずれかのモータ・ジェネレータを動力源として走行するモードとが可能である。

上述したハイブリッド形式の駆動装置では、自動変速機や手動変速機を備えた従来の駆動装置に比較して、内燃機関の他に電動機を備え、また動力分割機構などの機構を追加して搭載することになるので、動力損失の要因が増える場合がある。そのため、例えば特許文献２に記載された発明では、運転点に応じて変速比を切り替えることにより動力損失を低減するように構成しており、また併せて車載性を向上させるように構成している。

上述したように内燃機関の動力を電動機に分配することにより、発電に伴うトルクを反力トルクとして作用させることができ、その反力トルクによって内燃機関の回転数を燃費の良い回転数に制御できる。しかしながら、その場合には、内燃機関の動力の一部が発電のために消費され、あるいは電力変換を伴って駆動軸（もしくは出力部材）に伝達されるので、動力損失が不可避的に発生する。したがって、上述したハイブリッド形式の駆動装置を搭載した車両の燃費を更に向上させるためには、電力変換を伴わない動力伝達の可能性を増大し、あるいは動力の伝達経路を可及的に簡素化することが望まれ、この点での開発の余地が未だ存在している。

特開２００５−１２５８７６号公報 特開２００５−１５５８９１号公報

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、動力の伝達に伴う損失が少ない、より多様な駆動状態を設定できる駆動制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、原動機と、該原動機から動力が伝達される入力軸と、該入力軸から入力された動力を第１出力軸および第２出力軸に分配する動力分割機構と、前記第２出力軸と一体に回転する第３出力軸と、前記第１出力軸との間で動力を授受可能な第１電動機と、前記第２出力軸との間で動力の授受を行う第２電動機と、変速機入力軸と変速機出力軸とを備えるとともにこれら変速機入力軸と変速機出力軸との回転数比を所定値に設定する変速機構と、該変速機構と前記第３出力軸との少なくとも一方から動力が伝達される駆動軸と、前記第３出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第１クラッチと、前記第１電動機の出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第２クラッチと、前記第３出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第３クラッチと、前記変速機出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第４クラッチと、前記第１出力軸と前記第１電動機の出力軸とを接続可能な第５クラッチとを備えた駆動機構を制御する駆動制御装置であって、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチと第５クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記内燃機関と前記駆動軸とを、これら内燃機関の回転数と駆動軸の回転数との比である変速比が固定された所定の値となるように連結する固定変速比モードを設定する固定変速比モード設定手段を備えていることを特徴とする駆動制御装置である。

この発明は、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を更に備えていることが好ましい。

また、この発明は、前記固定変速比モード設定手段に替えて、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を備えていることが好ましい。

さらに、この発明は、好ましくは、前記第１電動機の出力軸を固定可能なブレーキを更に備えている。

この発明においては、固定変速比モードが設定された場合、第１出力軸および第２出力軸ならびに第３出力軸のそれぞれが、第１クラッチおよび第２クラッチならびに第５クラッチによって互いに連結されるので、内燃機関もしくは内燃機関から動力が伝達される入力軸が第３出力軸に実質的に直結される。そして、その第３出力軸が第３クラッチによって駆動軸に接続されるので、結局、内燃機関もしくは入力軸が駆動軸に直結される。したがって、電力変換を伴わずに、また特に相対回転を増大させずに、内燃機関から駆動軸に動力を伝達でき、その結果、動力の伝達効率を向上させることができる。また、上記の固定変速比モードを、内燃機関の回転数が最適燃費回転数もしくはそれに近い回転数になる車速で設定することにより、動力損失の低減と併せて燃焼効率を向上させ、車両の全体としての燃費を向上させることができる。

つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明で対象とする駆動装置はハイブリッド形式のものであって、動力源として内燃機関と、発電機能のある少なくとも二台の電動機とを備えている。その内燃機関は、要は、燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する熱機関であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいはガスを燃料とするガスエンジンなどである。また前記電動機は、電力が供給されて回転することによりトルクなどの機械的エネルギを出力する以外に、外力によって強制的に回転させられて起電力を生じるように構成されたものであり、永久磁石式の同期電動機がその一例である。

これら内燃機関および各電動機は、動力分割機構に連結されている。この発明における動力分割機構は、内燃機関が出力した動力をいずれか一方の電動機と出力側とに分割する作用をなすものであり、相互に差動回転する少なくとも三つの回転要素を備えた差動機構によって構成することができる。その差動機構としては、ダブルピニオン型あるいはシングルピニオン型の遊星歯車機構や遊星ローラ機構を採用することができ、その第１の回転要素に入力軸を介して内燃機関が連結されている。なお、その連結の形態は、要は、内燃機関から第１の回転要素に動力を伝達できる形態であればよいので、両者が直接連結されていてもよく、あるいはクラッチや流体継手などの伝動機構を介して連結されていてもよい。前記回転要素のうち、第２の回転要素と第３の回転要素とに、それぞれ前記電動機が連結されている。その連結の形態は、前記内燃機関と第１の回転要素との連結の形態と同様に、直接連結してもよく、あるいはクラッチなどの伝動機構を介して連結してもよい。なお、この発明では、第１出力軸および第２出力軸が設けられ、これらの出力軸を介して各電動機との間で動力を伝達するように構成されている。さらに、いずれかの電動機と第２もしくは第３の回転要素との間に減速機構を介在させることもできる。このように構成した場合には、その電動機を出力トルクの小さい小型のものとすることができる。

さらに、この発明で対象とする駆動装置は、変速機構を備えている。その変速機構は、上記の動力分割機構と駆動軸との間に介在させられて、入力された動力を変速して、もしくは変速せずにそのまま駆動軸に出力する機構であり、少なくとも二つの変速状態を設定できるように構成されている。すなわち、前記第２回転要素と第３回転要素とのいずれか一方から入力された動力を変速して、もしくは変速せずに出力部材に出力する変速状態と、他方から入力された動力をそのままもしくは変速して出力部材に出力する変速状態とを設定できるように構成されている。

そして、内燃機関から駆動軸への動力伝達経路を切り替えるための複数の係合機構が設けられている。すなわち、第２電動機に連結される第２出力軸と一体の第３出力軸を、変速機入力軸に接続する第１クラッチと、第１電動機の出力軸を変速機入力軸に接続する第２クラッチと、前記第３出力軸を駆動軸に接続する第３クラッチと、変速機出力軸を駆動軸に接続する第４クラッチと、動力分割機構によって分割された動力が伝達される第１出力軸と第１電動機の出力軸とを接続する第５クラッチとが設けられている。これらのクラッチは、係合することによりトルクを伝達し、かつ解放することによりトルクを遮断する機構であり、多板クラッチなどの摩擦式の係合機構やドグクラッチなどの噛み合い式の係合機構によって構成することができる。図には、噛み合い式の係合機構を採用した例を示してある。

上記の駆動装置によれば、各クラッチを適宜に係合・解放させることにより、多様な動力伝達状態を設定することができる。この発明に係る制御装置は、特に、固定変速比モードを設定する手段を備えている。この固定変速比モードは、第１ないし第３のクラッチおよび第５クラッチをそれぞれ係合させ、かつ第４クラッチを解放させて設定される走行モードである。この固定変速比モードでは、第１出力軸および第２出力軸ならびに第３出力軸のそれぞれが互いに連結されるので、内燃機関もしくは内燃機関から動力が伝達される入力軸が第３出力軸に実質的に直結される。そして、その第３出力軸が第３クラッチによって駆動軸に接続されるので、結局、内燃機関もしくは入力軸が駆動軸に直結される。したがって、この発明に係る制御装置では、電力変換を伴わずに、また特に相対回転を増大させずに、内燃機関から駆動軸に動力を伝達できる固定変速比モードを設定することができるので、燃費の良好な走行モードの選択の幅が広がり、全体としての燃費を向上させることができる。

この発明の好ましい実施の形態によれば、ＥＶ走行モードを設定することができる。このＥＶ走行モードは、第１クラッチおよび第２クラッチならびに第３クラッチを係合させ、かつ第４クラッチおよび第５クラッチを解放させて設定される走行モードである。このＥＶ走行モードでは、第１電動機の出力軸が第１クラッチおよび第２クラッチを介して第３出力軸に連結され、その第３出力軸が第３クラッチを介して駆動軸に連結されるので、結局、第１電動機の出力軸が駆動軸に直結される。したがって、第１電動機で走行する場合、あるいは第１電動機でエネルギー回生する場合の動力伝達経路が簡素化され、また相対回転する部材の数を少なくでき、その結果、動力伝達効率が良好になる。この発明に係る制御装置では、電力変換を伴わずに、また特に相対回転を増大させずに、第１電動機から駆動軸に動力を伝達できる上記のＥＶ走行モードを設定することができるので、燃費の良好な走行モードの選択の幅が広がり、全体としての燃費を向上させることができる。また、一方の電動機の熱負荷が大きい時や故障時にも他方の電動機でＥＶ走行することが可能となる。

そして、この発明の好ましい実施の形態では、第１電動機の出力軸を固定するブレーキを備えている。このブレーキを係合させた場合、動力分割機構を増速機として機能させることができるので、駆動軸の回転数を増大させる運転状態であっても内燃機関の回転数を相対的に低く抑えることができ、また内燃機関を駆動軸に実質的に直結できるので、燃費を向上させることができる。また、動力損失の少ない走行モードの選択の幅が広くなる。

上述した各好ましい実施の形態を含む具体例を以下に示す。図１はこの発明の一具体例を概略的に示す図であって、内燃機関（以下、エンジンと記す）１とこの発明の電動機に相当する二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力装置として設けられている。そのエンジン１は、動力分割機構４に連結され、また二つのモータ・ジェネレータ２，３は、その動力分割機構４に対して反力を与え、あるいは出力するトルクをアシストするように、動力分割機構４との間でトルクを伝達するようになっている。なお、エンジン１と動力分割機構４との間に、ダンパーやトルクコンバータ（それぞれ図示せず）を介在させてもよい。

動力分割機構４は、図１に示す例では、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構４は、外歯歯車であるサンギヤＳｍと、このサンギヤＳｍに対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤＲｍと、サンギヤＳｍに噛み合っているピニオンギヤおよび該ピニオンギヤとリングギヤＲｍとに噛み合っている他のピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持するキャリヤＣｍとを回転要素とし、これら三つの回転要素が相互に差動回転するよう構成された差動歯車機構である。そのリングギヤＲｍにエンジン１から入力軸５を介して動力が伝達されるようになっている。また、サンギヤＳｍがこれと一体の第１出力軸６を介して一方のモータ・ジェネレータ（以下、第１モータ・ジェネレータと記す）２に連結されるように構成されている。さらに、キャリヤＣｍには第２出力軸７が一体化されており、この第２出力軸７を介して他方のモータ・ジェネレータ（以下、第２モータ・ジェネレータと記す）３との間でトルクを伝達するように構成されている。

各モータ・ジェネレータ２，３および動力分割機構４は、エンジン１の動力を前記リングギヤＲｍに入力する入力軸５と同一の軸線上に配列されており、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３は動力分割機構４よりもエンジン１側に配置されている。そして、第２モータ・ジェネレータ３と動力分割機構４との間に、減速機構８が設けられている。この減速機構８は、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクを増幅して動力分割機構４に伝達するためのものであり、したがって変速比もしくは減速比が“１”より大きい歯車機構もしくはローラ機構などによって構成されている。図１に示す例では、減速機構８は入力軸５の外周側に入力軸５と同一軸線上に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。このシングルピニオン型の遊星歯車機構は、外歯歯車であるサンギヤＳｆと、そのサンギヤＳｆに対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤＲｆと、これらサンギヤＳｆおよびリングギヤＲｆに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤＣｆとを回転要素とし、これら三つの回転要素が相互に差動回転する歯車機構である。なお、これらのギヤをローラに置き換えた機構が遊星ローラ機構である。

第２モータ・ジェネレータ３のステータ３Ｓがケーシング（図示せず）などの固定部９に固定され、そのステータ３Ｓの内周側に配置されたロータ３ＲがサンギヤＳｆに連結されている。なお、第２モータ・ジェネレータ３はそのロータ３Ｒの位相を検出して信号を出力するレゾルバーなどのセンサ（図示せず）を備えている。したがってサンギヤＳｆが入力要素となっている。また、キャリヤＣｆは、固定部９に連結されて固定されている。したがってキャリヤＣｆが固定要素となっている。さらにリングギヤＲｆが、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍに第２出力軸７を介して連結され、出力要素となっている。したがって、サンギヤＳｆの歯数とリングギヤＲｆの歯数との比であるギヤ比を“ρ”（＜１）とすると、リングギヤＲｆはそのギヤ比に応じて減速されて回転し、そのトルクはサンギヤＳｆに入力されたトルクをギヤ比ρに応じて増大させたものとなる。

前述した動力分割機構４の中心部を貫通しかつ前記入力軸５と同一軸線上に配置された第３出力軸１０が設けられている。この第３出力軸１０は動力分割機構４から動力を出力するためのものであって、前記キャリヤＣｍもしくは第２出力軸７と一体化され、かつ入力軸５の延長軸線上に配置されており、その外周側に第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が同軸上に配置されている。その第１モータ・ジェネレータ２のステータ２Ｓは固定部９に固定され、その内周側に配置されたロータ２Ｒと動力分割機構４における第１要素であるサンギヤＳｍに一体の第１出力軸６とを選択的に連結するクラッチ（以下、仮に第５クラッチと記す）Ｃ５が設けられている。この第５クラッチＣ５は、摩擦クラッチや噛み合い式のクラッチなど適宜の構成のものであってよく、図１にはドグクラッチの例を示してある。

この第５クラッチＣ５の構成を具体的に説明すると、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍが取り付けられもしくは形成されている第１出力軸６が第３出力軸１０の外周側に相対回転可能に配置されており、その第１出力軸６と同一軸線上に、第１モータ・ジェネレータ２におけるロータ２Ｒが一体化されているロータ軸（第１モータ・ジェネレータ２の出力軸）１１が配置されている。その第１出力軸６とロータ軸１１との互いに対向している端部のそれぞれに、軸線方向で互いに隣接するハブ１２，１３が一体に設けられており、それぞれのハブ１２，１３の外周面にスプラインが形成されている。さらに、これらのハブ１２，１３にスプライン嵌合するスリーブ１４が、図示しないアクチュエータによって軸線方向に前後動するように配置されている。

したがって第５クラッチＣ５は、そのスリーブ１４を、各ハブ１２，１３にスプライン嵌合する位置に移動させることにより、サンギヤＳｍに一体の第１出力軸６と第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに一体のロータ軸１１とをトルク伝達可能に連結し、またスリーブ１４をそのいわゆる係合位置から軸線方向に移動させていずれか一方のハブ１２（または１３）のみにスプライン嵌合させることにより、サンギヤＳｍに一体の第１出力軸６と第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに一体のロータ軸１１との連結を解くように構成されている。なお、第５クラッチＣ５がいわゆる解放状態に制御されてサンギヤＳｍに一体の第１出力軸６と第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに一体のロータ軸１１とが非連結状態になっている場合には、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍがいずれの部材にも連結されていないいわゆるフリー状態となり、したがってリングギヤＲｍにエンジン１のトルクを入力しても、サンギヤＳｍが空転するために、キャリヤＣｍにエンジン１からのトルクが現れないようになっている。

上記の第１モータ・ジェネレータ２を挟んで動力分割機構４とは軸線方向で反対側に、変速機構１５が同一軸線上に配置されている。この変速機構１５は、前記第３出力軸１０の延長軸線上に配置されている出力部材である駆動軸１６に出力する動力を変速するためのものであって、変速機入力軸１７と変速機出力軸１８とを有し、その入力回転数と出力回転数との比を複数に変化させることができるように構成されている。したがって変速機構１５は遊星歯車機構や遊星ローラ機構などの差動作用のある機構によって構成することができ、図１にはシングルピニオン型は遊星歯車機構によって構成した例を示してある。

シングルピニオン型遊星歯車機構は従来知られている構成のものであって、前述した減速機構８を構成しているものと同様に、サンギヤＳｒと、リングギヤＲｒと、キャリヤＣｒとを回転要素とし、これらの回転要素が相互に差動回転するように構成されている。そして、リングギヤＲｒがケーシングなどの固定部９に取り付けられていて固定要素となっている。また、キャリヤＣｒに変速機出力軸１８が一体化され、したがってキャリヤＣｒが出力要素となっている。そして、サンギヤＳｒに変速機入力軸１７が一体化され、したがってサンギヤＳｒが入力要素となっている。

この変速機構１５による複数の変速状態あるいは入出力状態を設定するための複数のクラッチが設けられている。具体的には、入力を切り替えるための第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２と、駆動軸１６に対する出力を切り替えるための第３クラッチＣ３および第４クラッチＣ４とが設けられている。その第１クラッチＣ１は、変速機入力軸１７と第３出力軸１０とを選択的に連結するように構成され、また第２クラッチＣ２は変速機入力軸１７と第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸１１とを選択的に連結するように構成されている。これらのクラッチＣ１，〜Ｃ４は、要は、トルクの伝達と遮断とを選択的に行うものであって、摩擦クラッチや噛み合い式のクラッチなど適宜の構成のものであってよく、図１にはドグクラッチの例を示してある。

すなわち、変速機構１５を構成している遊星歯車機構のサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７には、内周面にスプラインが形成された円筒部１７ａが一体化されており、その内周側には、第３出力軸１０に一体化されているハブ１９と、第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸１１に一体化されているハブ２０とが軸線方向に並んで配置されている。これらのハブ１９，２０の外周面にはスプラインが形成されている。そして、第３出力軸１０に一体化されているハブ１９の外周面と前記円筒部１７ａの内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ１９と円筒部１７ａとにスプライン嵌合するスリーブ２１が配置されている。このスリーブ２１は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ１９と円筒部１７ａとの両方にスプライン嵌合することにより第３出力軸１０とサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７とをトルク伝達可能に連結し、またハブ１９と円筒部１７ａとのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、第３出力軸１０と変速機入力軸１７との連結を解除するように構成されている。

また、ロータ軸１１に一体化されているハブ２０の外周面と前記円筒部１７ａの内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２０と円筒部１７ａとにスプライン嵌合するスリーブ２２が配置されている。このスリーブ２２は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２０と円筒部１７ａとの両方にスプライン嵌合することによりロータ軸１１とサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２０と円筒部１７ａとのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、ロータ軸１１と変速機入力軸１７との連結を解除するように構成されている。

さらに、駆動軸１６は、変速機構１５を構成している遊星歯車機構側に延びた円筒部２３を備えており、その内周側には、第３出力軸１０の先端部に設けられているハブ２４と、変速機構１５を構成している遊星歯車機構におけるキャリヤＣｒに一体化されている変速機出力軸１８のハブ２５とが軸線方向に並んで配置されている。これらのハブ２４，２５の外周面にはスプラインが形成されている。そして、第３出力軸１０に一体化されているハブ２４の外周面と前記円筒部２３の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２４と円筒部２３とにスプライン嵌合するスリーブ２６が配置されている。このスリーブ２６は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２４と円筒部２３との両方にスプライン嵌合することにより第３出力軸１０と駆動軸１６とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２４と円筒部２３とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、第３出力軸１０と駆動軸１６との連結を解除するように構成されている。

また、変速機出力軸１８に一体化されているハブ２５の外周面と前記円筒部２３の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２５と円筒部２３とにスプライン嵌合するスリーブ２７が配置されている。このスリーブ２７は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２５と円筒部２３との両方にスプライン嵌合することにより変速機出力軸１８と駆動軸１６とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２５と円筒部２３とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、変速機出力軸１８と駆動軸１６との連結を解除するように構成されている。

さらに、動力分割機構４を増速機構として機能させるためにそのサンギヤＳｍを選択的に固定するブレーキＢ１が設けられている。このブレーキＢ１は、係合状態でロータ軸１１の回転を阻止し、解放状態でロータ軸１１の固定を解くように構成された係合機構であり、摩擦式あるいは噛み合い式などの適宜の構成のブレーキ機構を採用することができる。図１には、噛み合い式のブレーキを示してあり、前記ロータ軸１１に一体化されたハブ２８とケーシングなどの固定部９に取り付けられたハブ２９とが、軸線方向に並びかつ互いに接近して配置されている。これらのハブ２８，２９の外周面にはスプラインが形成されており、そのスプラインに嵌合するスリーブ３０が図示しないアクチュエータによって軸線方向に往復動するように配置されている。すなわち、ブレーキＢ１は、スリーブ３０が各ハブ２８，２９にスプライン嵌合することによりロータ軸１１を固定し、その場合に前述した第５クラッチＣ５が係合していることになり、サンギヤＳｍを実質的に固定するようになっている。また、スリーブ３０がいずれか一方のハブ２８（もしくは２９）のみにスプライン嵌合している状態では、ロータ軸１１が固定されず、したがってロータ軸１１に第５クラッチＣ５を介して連結されるサンギヤＳｍの固定が解除されるようになっている。

前述した各モータ・ジェネレータ２，３はインバータなどのコントローラ３１を介してバッテリーなどの蓄電装置３２に接続されており、そのコントローラ３１によって制御されて電動機あるいは発電機として動作するように構成されている。さらに、これらのモータ・ジェネレータ２，３の出力トルクや発電量（すなわち反力トルク）の制御、各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１を動作させることによる変速状態もしくは駆動モードの制御などを行うための電子制御装置（ＥＣＵ）３３が設けられている。この電子制御装置３３はマイクロコンピュータを主体にして構成されたものであって、車速や要求駆動力、蓄電装置３２の充電量（ＳＯＣ）などの入力データおよび予め記憶しているデータを利用して演算を行い、その演算の結果を各モータ・ジェネレータ２，３を制御するための指令信号として前記コントローラ３１に出力し、またいずれかのクラッチＣ１，〜Ｃ５もしくはブレーキＢ１を動作させて所定の運転モードあるいは変速段を設定する指令信号を出力するように構成されている。

上記の駆動装置は、車両に搭載することにより、各種の駆動モードあるいは変速段を設定することができる。図２は前述した各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１の動作状態と、それに応じて設定される運転モードあるいは変速段をまとめて示している。図２において、「ＥＮＧ走行」は、エンジン１が出力する動力を利用して車両が走行するモードであることを示し、「ＥＶ走行」は、エンジン１は動力を出力せずに電動機２，３が出力する動力で走行するモードを示している。

さらにＥＮＧ走行モードにおいて、「１速ＣＶＴ」は、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍと一体の第３出力軸１０から前記変速機構１５に動力が入力され、かつ第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御し、したがって全体としての変速比が連続的（無段階）に変化するモードを示し、「２速ＣＶＴ」は、同様に、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍに一体の第１出力軸６から前記変速機構１５に動力が入力され、かつ第２モータ・ジェネレータ３によってエンジン回転数を制御し、したがって全体としての変速比が連続的（無段階）に変化するモードを示し、「３速ＣＶＴ」は、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御している状態でキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０から出力される動力を直接駆動軸１６に伝達し、したがって全体としての変速比を連続的に変化させるモードを示している。

また一方、「１＋２速固定」は、１速ＣＶＴモードと２速ＣＶＴモードとに共通する運転状態であって、換言すれば、１速ＣＶＴモードと２速ＣＶＴモードとの同期状態を示す。同様に、「２＋３速固定」は、２速ＣＶＴモードと３速ＣＶＴモードとに共通する運転状態であり、換言すれば、２速ＣＶＴモードと３速ＣＶＴモードとの同期状態を示す。さらに、「固定変速比モード」は、エンジン１を駆動軸１６に実質的に直結する運転状態を示す。そして、「３速ＭＧ１ロック」は、第１モータ・ジェネレータ２およびこれに連結されるサンギヤＳｍをブレーキＢ１で固定した状態でキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０から出力される動力を駆動軸１６に直接伝達するモードを示している。

一方、ＥＶ走行モードでの「１速」は第２モータ・ジェネレータ３を変速機構１５に連結してその第２モータ・ジェネレータ３によって走行するモード、「２速」は第１モータ・ジェネレータ２を変速機構に連結してその第１モータ・ジェネレータ２によって走行するモード、「３速」は第２モータ・ジェネレータ３を駆動軸１６に直接連結して第２モータ・ジェネレータ３によって走行するモード、「３速固定」は第１モータ・ジェネレータ２を駆動軸１６に実質的に直結して走行するモードをそれぞれ示している。そして、各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１についての「〇」印はトルク伝達するように係合していることを示し、「×」印はトルクの伝達を遮断するように解放していることを示し、括弧を付してある「○」印は係合状態および解放状態のいずれでもよいことを示している。

各モードについて説明すると、エンジン１が動力を出力している状態での１速ＣＶＴモードは、図２に示すように、第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４ならびに第５クラッチＣ５が係合させられる。また、第１モータ・ジェネレータ２は発電機として機能するように制御され、その起電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されてこれがモータとして機能するように制御される。この状態を図３に共線図で示してある。図３に示すように、リングギヤＲｍにエンジン１からのトルクがいわゆる正方向に作用し、これに対してサンギヤＳｍには、第５クラッチＣ５を介して連結されている第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクがいわゆる負方向に作用している。したがって、キャリヤＣｍにはこれらのトルクを合成したトルクと、第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能することによるトルクとを合成したトルクが現れる。すなわち、エンジン１が出力した動力がサンギヤＳｍを介して第１モータ・ジェネレータ２側と、キャリヤＣｍを介して第３出力軸１０側とに分割され、第１モータ・ジェネレータ２側に分配された動力は電力に変換された後、第２モータ・ジェネレータ３で機械的な動力に再度変換され、第３出力軸１０に合成される。キャリヤＣｍから第３出力軸１０を介して変速機構１５のサンギヤＳｒに伝達された動力は、変速機構１５の変速比に応じて変速されてキャリヤＣｒから駆動軸１６に出力される。この変速機構１５は図３に示すように減速機として機能するから、駆動軸１６には変速比に応じて増幅されたトルクが現れる。

図３はエンジン１の出力する動力で加速している状態すなわちパワーオン状態を示しており、車速の増大に伴ってキャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に増大し、またサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に低下する。その過程で、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍおよびキャリヤＣｍならびにリングギヤＲｍの三つの回転要素の回転数が一致する状態が生じる。その状態を図４に示してあり、この状態では動力分割機構４の全体が一体となって回転するので、キャリヤＣｍに連結されている第１クラッチＣ１の回転数と、サンギヤＳｍに第５クラッチＣ５を介して連結されている第２クラッチＣ２の回転数とが等しくなる。すなわち、回転同期する。したがって、第２クラッチＣ２を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして、第１および第４ならびに第５のクラッチＣ１，Ｃ４，Ｃ５に加えて第２クラッチＣ２を係合させた状態が、図２に示すエンジン走行モードでの「１＋２速固定」モードである。

第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合させると、第５クラッチＣ５が係合状態であることによって、動力分割機構４における二つの回転要素すなわちキャリヤＣｍとサンギヤＳｍとが連結されるので、動力分割機構４の全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１が出力した動力がそのまま変速機構１５に伝達されるので、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の電気的制御が中止され、これらは空転状態となる。すなわち、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに変速機構１５に伝達される。そして、変速機構１５では、サンギヤＳｒに入力されたエンジン１からの動力が、その変速比（ギヤ比）に応じて変速されて駆動軸１６に出力される。したがって、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに機械的な手段もしくは機構を介して駆動軸１６に伝達され、これはいわゆる内燃機関直達状態である。

「１＋２速固定」モードから第１クラッチＣ１を解放し、かつ第２モータ・ジェネレータ３を発電機として機能するように制御するとともに、第１モータ・ジェネレータ２をモータとして機能するように制御することにより、「２速ＣＶＴ」モードになる。その状態を図５に示してあり、動力分割機構４ではリングギヤＲｍにエンジン１が出力した動力が入力された状態で、キャリヤＣｍに第２モータ・ジェネレータ３による反力トルクが作用し、サンギヤＳｍからトルクが出力されるとともに第１モータ・ジェネレータ２のトルクが付加される。そのサンギヤＳｍから出力されたトルクは、第５クラッチＣ５および第２クラッチＣ２を介して変速機構１５におけるサンギヤＳｒに伝達される。この変速機構１５は、前述した「１速ＣＶＴ」モードの場合と同様に、サンギヤＳｒに入力されたトルクを変速比に応じて増幅してキャリヤＣｒから駆動軸１６に出力する。したがって、第２モータ・ジェネレータ３の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数を変化させることができ、こうすることによりハイブリッド駆動装置の全体としての変速比が連続的に（すなわち無段階）に変化させられる。

図５に示す「２速ＣＶＴ」モードで車速が増大すると、サンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に増大し、またキャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に低下する。その過程で、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍの回転数が駆動軸１６の回転数と一致する状態が生じる。その状態を図６に示してあり、この状態では第３クラッチＣ３によって連結される第３出力軸１０と駆動軸１６とが回転同期する。したがって、第３クラッチＣ３を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして、第２および第４ならびに第５のクラッチＣ２，Ｃ４，Ｃ５に加えて第３クラッチＣ３を係合させた状態が、図２に示すエンジン走行モードでの「２＋３速固定」モードである。

この「２＋３速固定」モードでは、実質上、動力分割機構４のキャリヤＣｍが変速機構１５のキャリヤＣｒに連結され、かつ動力分割機構４のサンギヤＳｍが変速機構１５のサンギヤＳｒに連結される。したがって、動力分割機構４を構成しているダブルピニオン型遊星歯車機構と変速機構１５を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構との両者が複合した遊星歯車機構もしくは変速機構を構成し、そのいわゆる複合遊星歯車機構を介してエンジン１と駆動軸１６とが連結されることになる。そのため、エンジン１の回転数は、駆動軸１６の回転数と、複合遊星歯車機構による変速比とで決まる回転数に規制される。言い換えれば、エンジン１が機械的な構成である複合遊星歯車機構を介して駆動軸１６に直結されることになり、これは内燃機関直達状態である。したがって、この状態では、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の電気的制御が中止され、これらは空転状態となる。すなわち、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに駆動軸１６に伝達される。

「２＋３速固定」モードから第４クラッチＣ４を解放し、あるいは第４クラッチＣ４に加えて第２クラッチＣ２を解放し、かつ第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能するように制御するとともに、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能するように制御することにより、「３速ＣＶＴ」モードになる。その状態を図７に示してあり、動力分割機構４ではリングギヤＲｍにエンジン１が出力した動力が入力された状態で、サンギヤＳｍに第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクが作用し、キャリヤＣｍからトルクが出力されるとともに、そのトルクに第２モータ・ジェネレータ３のトルクが付加される。そのキャリヤＣｍから出力されたトルクは、第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に伝達される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数を変化させることができ、こうすることによりハイブリッド駆動装置の全体としての変速比が連続的に（すなわち無段階）に変化させられる。

図７に示す「３速ＣＶＴ」モードで車速が増大すると、キャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に増大し、またサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に低下する。そして、ついにはサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転が止まり、その回転数がゼロになる。その状態を図８に示してあり、この状態では第５クラッチＣ５が係合していることによりサンギヤＳｍと共にロータ軸１１の回転が止まるので、ブレーキＢ１の回転が止まっていわゆる同期した状態とになる。したがって、ブレーキＢ１を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうしてブレーキＢ１を、第３および第５のクラッチＣ３，Ｃ５に加えて係合させた状態が、図２に示すエンジン走行モードでの「３速ＭＧ１ロック」モードである。

この「３速ＭＧ１ロック」モードでは、動力分割機構４のサンギヤＳｍが固定され、かつリングギヤＲｍにエンジン１の動力が入力されるから、エンジン１から入力された動力を増速してキャリヤＣｍから出力する増速機として機能する。そして、そのキャリヤＣｍから出力された動力は第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に伝達される。したがってエンジン１は、動力分割機構４および第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に機械的に直結される。そのため、このモードでは全体としての変速比が「１」より小さいオーバードライブ段となり、また電力変換を伴わずにエンジン１から駆動軸１６に動力が伝達される。これはいわゆる内燃機関直達状態である。

さらに、変速比が「１」の固定変速比モードについて説明すると、この固定変速比モードは、前記第２クラッチＣ２を係合させている第３速ＣＶＴモードから、第１クラッチＣ１を更に係合させて設定される。すなわち、第１ないし第３のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と第５クラッチＣ５とを係合させ、かつ第４クラッチＣ４およびブレーキＢ１を解放させて設定される。第５クラッチＣ５が係合させられることにより、動力分割機構４のサンギヤＳｍがロータ軸１１に連結される。また、第２クラッチＣ２が係合させられることにより、ロータ軸１１が変速機入力軸１７に連結される。さらに、第１クラッチＣ１が係合させられることにより、変速機入力軸１７が動力分割機構４のキャリヤＣｍに連結される。したがって、固定変速比モードでは、動力分割機構４を構成している遊星歯車機構のサンギヤＳｍとキャリヤＣｍとが連結されるので、動力分割機構４の全体が一体となって回転する。その状態を図９に共線図で示してある。すなわち、入力軸５から動力分割機構４に伝達された動力がそのまま第３出力軸１０に出力される。その第３出力軸１０は第３クラッチＣ３が係合していることにより駆動軸１６に連結されているから、結局、エンジン１は駆動軸１６に実質的に直結される。言い換えれば、駆動軸１６がエンジン１と一体となって回転するので、変速比は「１」となる。

したがって、固定変速比モードは、前述した「１＋２速固定」モードや「２＋３速固定」モードと同様に、いわゆる内燃機関直達状態となり、電力変換を伴わずにエンジン１から駆動軸１６に動力を伝達できるので、動力の伝達効率が良好になる。また、変速比が「１」であって相対回転する部材が少なくなるから、摺動摩擦などによる動力損失が低減され、この点でも動力の伝達効率が良好になる。このように、この発明に係る駆動制御装置は、いわゆる内燃機関直達状態として「１＋２速固定」モード、「２＋３速固定」モード、「３速ＭＧ１ロック」モードに加えて、「固定変速比モード」を設定でき、これらの各内燃機関直達状態では電力変換を伴わずに効率よく動力を伝達できるので、車両の走行状態に応じてこれらの内燃機関直達状態を適宜に設定することにより、車両の燃費を向上させることができる。言い換えれば、内燃機関直達状態の選択の幅が広がるので、車両の全体としての燃費性能を向上させることができる。

なお、エンジン１を動力源とする上記の各走行モードは、駆動力要求量や車速などの車両の走行の状態に応じて選択され、前述した電子制御装置３３からの制御指令信号によって設定される。したがって、上記の電子制御装置３３あるいは「固定変速比モード」を設定する制御を行う機能的手段が、この発明の固定変速比モード設定手段に相当する。

上述したように、各モータ・ジェネレータ２，３は、エンジン１が動力を出力して走行している状態で運転モードが切り替わる毎に、発電機として機能する反力手段と、モータとして機能するトルクアシスト手段とに交互に切り替わる。その結果、車速が増大してもいずれかのモータ・ジェネレータ２，３の回転数が過剰に増大することが回避もしくは抑制される。

つぎに「ＥＶ走行」モードでの各モードについて説明すると、「１速」モードでは、第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４とが係合させられる。すなわち、動力分割機構４のキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０と変速機構１５のサンギヤＳｒに一体の変速機入力軸１７とが連結され、かつその変速機構１５のキャリヤＣｒに一体の変速機出力軸１８と駆動軸１６とが連結される。したがって、第２モータ・ジェネレータ３が減速機構８および変速機構１５を介して駆動軸１６に機械的に連結される。この状態で第２モータ・ジェネレータ３を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第２モータ・ジェネレータ３と駆動軸１６との間の変速比は、減速機構８での変速比と変速機構１５での変速比とを合わせたものとなる。

「ＥＶ走行」モードでの「２速」モードは、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを係合させて設定される。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２のロータと一体のロータ軸１１と変速機構１５のサンギヤＳｒとが連結され、かつその変速機構１５のキャリヤＣｒと駆動軸１６とが連結される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２が変速機構１５を介して駆動軸１６に機械的に連結される。この状態で第１モータ・ジェネレータ２を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第１モータ・ジェネレータ２と駆動軸１６との間の変速比は、変速機構１５での変速比となる。

「ＥＶ走行」モードでの「３速」モードは、第３クラッチＣ３のみを係合させ、あるいは第３クラッチＣ３と第２クラッチＣ２とを係合させて設定される。すなわち、動力分割機構４のキャリヤＣｍに一体の第３出力軸１０と駆動軸１６とが直接連結される。したがって、第２モータ・ジェネレータ３が減速機構８を介して駆動軸１６に機械的に連結される。この状態で第２モータ・ジェネレータ３を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第２モータ・ジェネレータ３と駆動軸１６との間の変速比は、減速機構８での変速比となる。

「ＥＶ走行」モードでの「３速固定」モードは、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３に加えて、第１クラッチＣ１を係合させて設定される。したがって、第２クラッチＣ２によって第１モータ・ジェネレータ２が変速機入力軸１７に連結され、その変速機入力軸１７が第１クラッチＣ１によって第３出力軸１０に連結される。さらに、その第３出力軸１０が第３クラッチＣ３によって駆動軸１６に連結されるので、結局、第１モータ・ジェネレータ２が駆動軸１６に実質的に直結される。したがって、この状態で第１モータ・ジェネレータ２を蓄電装置３２の電力でモータとして機能させることにより、その動力で駆動軸１６を回転させ、車両が走行する。そして、この場合の変速比は「１」となって加減速作用が生じないので、動力伝達に介在する回転部材が「３速」モードよりも少ないことと相まって、効率良く動力を伝達することができる。言い換えれば、動力の伝達経路を簡素化してエネルギー効率の良い走行を行うことができる。

なお、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３を動力源とする上記の各ＥＶ走行モードは、駆動力要求量や車速などの車両の走行の状態に応じて選択され、前述した電子制御装置３３からの制御指令信号によって設定される。したがって、上記の電子制御装置３３あるいは「ＥＶ走行」モードでの「３速固定」モードを設定する制御を行う機能的手段が、この発明のＥＶ走行モード設定手段に相当する。

上述した「固定変速比モード」は、前述した「３速ＣＶＴ」モードを設定している状態から切り替えて設定することにより、その切り替え制御が容易になり、また「ＥＶ走行」モードでの「３速固定」モードは、「ＥＶ走行」モードでの「３速」モードから切り替えて設定することによりその切り替え制御が容易になる。先ず、「３速ＣＶＴ」モードと「固定変速比モード」との間の切り替えについて説明すると、図１０は動力分割機構４および減速機構８ならびに変速機構１５をそれぞれ構成している遊星歯車機構についての共線図をまとめて示しており、「３速ＣＶＴ」モードおよび「固定変速比モード」ならびにそれらの中間の状態における動作状態を示してある。「３速ＣＶＴ」モードでは、エンジン１が動力を出力している状態で第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能するように制御され、その反力トルクが動力分割機構４のサンギヤＳｍに作用し、その結果、エンジン１から伝達されたトルクと第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクとを合成したトルクがキャリヤＣｍから第３出力軸１０に出力される。この「３速ＣＶＴ」モードは、比較的高車速軽負荷の状態で設定されるので、図１０の（ａ）に示すように、出力要素であるキャリヤＣｍの回転数よりも、入力要素であるリングギヤＲｍの回転数が低回転数となっており、また反力要素であるサンギヤＳｍの回転数がリングギヤＲｍの回転数よりも低回転数になっている。

一方、第１モータ・ジェネレータ２による起電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されてこれがモータとして機能するように制御されている。その回転方向はエンジン１や第１モータ・ジェネレータ２の回転方向とは反対の方向である。その第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクは、減速機構８および第２出力軸７を介して第３出力軸１０に加えられる。なお、減速機構８は、キャリヤＣｆを固定したシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されているので、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクは反転増幅されて第３出力軸１０に伝達される。

また、第２クラッチＣ２を係合させている場合には、変速機構１５におけるサンギヤＳｒが第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒと共に回転するので、キャリヤＣｒがそれより低速で回転する。しかしながら、そのキャリヤＣｒは他の回転部材に連結されていないので、変速機構１５は駆動軸１６に対するトルクの伝達には関与しない。

この状態から第１クラッチＣ１を係合させるためには、先ず、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を、出力要素であるキャリヤＣｍの回転数まで次第に増大させる。駆動軸１６に掛かっている車両の慣性モーメントはエンジン１などのいわゆる入力系の慣性モーメントより遙かに大きいので、第１モータ・ジェネレータ２の回転数の増大に伴ってエンジン１の回転数が増大する。また、第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒに連結されている変速機構１５のサンギヤＳｒの回転数も次第に増大する。

このように回転数を制御することにより、ついには図１０の（ｂ）に示すように、動力分割機構４を構成している遊星歯車機構のサンギヤＳｍおよびキャリヤＣｍならびにリングギヤＲｍの回転数が一致し、また変速機構１５におけるサンギヤＳｒの回転数が動力分割機構４のキャリヤＣｍの回転数すなわち第３出力軸１０の回転数に一致する。この状態では、第１クラッチＣ１によって連結される変速機入力軸１７と第３出力軸１０とが回転同期している。したがって、この状態で第１クラッチＣ１を係合状態に切り替えると、回転数の変化を生じさせることなく、すなわち慣性力によるショックを生じさせることなく、動力分割機構４の全体が一体化され、エンジン１が駆動軸１６に直結される。その状態を図１０の（ｃ）に示してある。

つぎに「固定変速比モード」から「３速ＣＶＴ」モードに切り替える場合の制御について説明すると、この切り替えは第１クラッチＣ１を解放させることにより実行されるので、第１クラッチＣ１をスムースに解放させるとともに第１クラッチＣ１の解放に伴うトルク変化を生じさせないように、トルクの制御が行われる。すなわち、図１１は前述した図１０と同様の共線図であって、その（ａ）に示すように、「固定変速比モード」では、エンジン１のみが動力を出力しており、それに伴うトルクが係合状態の各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５に作用している。この状態で第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させてサンギヤＳｍに反力トルクを付与し、また第１モータ・ジェネレータ２で得られた電力で第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させることにより、これらのトルクによって動力分割機構４の全体が一体回転させられる。すなわち、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に作用しているトルクを各モータ・ジェネレータ２，３で受け持つ状態となる。その結果、第１クラッチＣ１にはトルクが掛からなくなるので、そのスリーブ２３を移動させて解放することが可能になる。こうして第１クラッチＣ１を解放させることにより、「３速ＣＶＴ」モードに切り替えられる。その状態を図１１の（ｃ）に示してある。

つぎに、ＥＶ走行モードにおける「３速」モード（以下、仮に３速ＥＶモードと記す）と「３速固定」モード（以下、３速固定ＥＶモードと記す）との間の切り替え制御について説明する。３速ＥＶモードは、前述したように、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させ、その動力を駆動軸１６に伝達して走行するモードであり、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とが係合させられている。その状態を図１２の（ａ）に示してある。なお、図１２は前述した図１０あるいは図１１と同様の共線図である。したがって、第２モータ・ジェネレータ３は逆回転させられ、その出力したトルクが減速機構８によって反転増幅された後、第２出力軸７を介して第３出力軸１０に伝達される。その場合、エンジン１が停止していることにより、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍは逆回転する。しかしながら、第５クラッチＣ５は解放状態になっているので、第１モータ・ジェネレータ２は回転せずに停止している。したがって、変速機構１５の全体も停止している。言い換えれば、第１モータ・ジェネレータ２や変速機構１５は、動力分割機構４や第３出力軸１０あるいは駆動軸１６から遮断されている。

したがって、３速固定ＥＶモードに切り替えるためには、先ず、第１モータ・ジェネレータ２を正回転させてこれに連結されている変速機入力軸１７の回転数を次第に増大させる。それに伴って変速機構１５におけるサンギヤＳｒの回転数が次第に増大するが、キャリヤＣｒに一体の変速機出力軸１８は駆動軸１６に連結されていないので、変速機構１５は駆動軸１６に対するトルクの伝達には関与しない。第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に増大すると、第１モータ・ジェネレータ２に第２クラッチＣ２によって連結されている変速機入力軸１７の回転数がついには第３出力軸１０の回転数（すなわち動力分割機構４におけるキャリヤＣｍの回転数）に一致する。その状態を図１２の（ｂ）に示してある。この状態では、第１クラッチＣ１によって接続される第３出力軸１０の回転数と変速機入力軸１７の回転数（すなわち第１モータ・ジェネレータ２の回転数）とが同期するので、第１クラッチＣ１を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして、第１クラッチＣ１を、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３に加えて係合させた状態が、３速固定ＥＶモードであり、これを図１２の（ｃ）に示してある。

３速ＥＶモードから３速固定ＥＶモードに切り替える場合には、上記のように回転同期制御を行うが、これとは反対に３速固定ＥＶモードから３速ＥＶモードに切り替える場合には、第１クラッチＣ１を解放させるために、また駆動軸１６のトルク変化を防止もしくは抑制するために、トルク制御が実行される。具体的に説明すると、図１３は、前述した図１０ないし図１２と同様の共線図であって、この図１３の（ａ）に示すように、３速固定ＥＶモードでは、第１モータ・ジェネレータ２が第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を介して第３出力軸１０に連結されるとともに、第３出力軸１０が第３クラッチＣ３を介して駆動軸１６に連結されていることにより、第１モータ・ジェネレータ２と駆動軸１６とが実質的に直結されているので、動力分割機構４ではそのキャリヤＣｍが正回転し、リングギヤＲｍがエンジン１と共に停止していることにより、いわゆるフリー状態のサンギヤＳｍが逆回転している。また、キャリヤＣｍに減速機構８を介して連結されている第２モータ・ジェネレータ３は、減速機構８が反転作用を行うので逆回転している。なおこの場合、第２モータ・ジェネレータ３は通電してトルクを出力していてもよく、あるいは電流を遮断して空転していてもよい。さらに、変速機構１５は、そのキャリヤＣｒおよびこれと一体の変速機出力軸１８が他の回転部材に対して連結されていないので、空転状態となってトルクの伝達に関与しない。

この状態では第１クラッチＣ１には第１モータ・ジェネレータ２が出力した動力を第３出力軸１０に伝達することによりトルクが掛かっている。そこで、第３速ＥＶモードに切り替えるにあたって、先ず、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させて逆回転方向の出力トルクを増大させる。こうすることにより、減速機構８および第２出力軸７を介して第３出力軸１０に掛かる正回転方向のトルクが増大する。そして、その第３出力軸１０のトルクが第１モータ・ジェネレータ２が出力するトルク（より正確には第１モータ・ジェネレータ２から伝達された変速機入力軸１７のトルク）に等しくなると、第１クラッチＣ１にはトルクが掛からなくなる。その状態を図１３の（ｂ）に示してある。したがって、第１クラッチＣ１が噛み合い式の係合機構によって構成されているとしても、トルクが掛かっていないことにより解放させることができる。

第１クラッチＣ１を解放させると、第１モータ・ジェネレータ２は駆動軸１６に対して遮断されるので、第１モータ・ジェネレータ２の電流を遮断してこれを停止させる。これに対して第２モータ・ジェネレータ３はモータとして機能させることにより、第１モータ・ジェネレータ２に替わって第２モータ・ジェネレータ３から駆動軸１６に走行のための動力が伝達される。この状態が３速ＥＶモードであり、その動作状態を図１３の（ｃ）に示してある。このように、３速固定ＥＶモードから３速ＥＶモードに切り替える場合であっても、トルクを出力していた第１モータ・ジェネレータ２を駆動軸１６から遮断するのに先立って、駆動軸１６に伝達するべきトルクを第２モータ・ジェネレータ３によって受け持たせるから、第１クラッチＣ１を解放させることができるとともに、駆動軸１６のトルクの変化を防止もしくは抑制することができる。

なお、上述した具体例では、エンジン走行モードで固定変速比モードをも設定でき、かつＥＶ走行モードで３速固定ＥＶモードをも設定できるように構成したが、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、エンジン走行モードで固定変速比モードをも設定できる構成、あるいはＥＶ走行モードで３速固定ＥＶモードをも設定できる構成のいずれかであってもよい。

この発明に係る動力出力装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。 各モードを設定するためのクラッチおよびブレーキの動作状態をまとめて示す図表である。 １速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。 １＋２速固定モードにおける動作状態を説明するための共線図である。 ２速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。 ２＋３速固定モードにおける動作状態を説明するための共線図である。 ３速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。 ３速ＭＧ１ロックモードにおける動作状態を説明するための共線図である。 固定変速比モードにおける動作状態を説明するための共線図である。 ３速ＣＶＴモードから固定変速比モードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。 固定変速比モードから３速ＣＶＴモードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。 ３速ＥＶモードから３速固定ＥＶモードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。 ３速固定ＥＶモードから３速ＥＶモードに切り替える過程における動作状態の変化を説明するための共線図である。

符号の説明

１…エンジン、 ２，３…モータ・ジェネレータ、 ４…動力分割機構、 ５…入力軸、 ６…第１出力軸、 ７…第２出力軸、 ８…減速機構、 ９…固定部、 １０…第３出力軸、 １１…ロータ軸、 １５…変速機構、 １６…駆動軸、１７…変速機入力軸、 １８…変速機出力軸、 ３１…コントローラ、 ３３…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…クラッチ、 Ｂ１…ブレーキ。

Claims (4)

1. 原動機と、該原動機から動力が伝達される入力軸と、該入力軸から入力された動力を第１出力軸および第２出力軸に分配する動力分割機構と、前記第２出力軸と一体に回転する第３出力軸と、前記第１出力軸との間で動力を授受可能な第１電動機と、前記第２出力軸との間で動力の授受を行う第２電動機と、変速機入力軸と変速機出力軸とを備えるとともにこれら変速機入力軸と変速機出力軸との回転数比を所定値に設定する変速機構と、該変速機構と前記第３出力軸との少なくとも一方から動力が伝達される駆動軸と、前記第３出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第１クラッチと、前記第１電動機の出力軸と前記変速機入力軸とを接続可能な第２クラッチと、前記第３出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第３クラッチと、前記変速機出力軸と前記駆動軸とを接続可能な第４クラッチと、前記第１出力軸と前記第１電動機の出力軸とを接続可能な第５クラッチとを備えた駆動機構を制御する駆動制御装置であって、
   前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチと第５クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記内燃機関と前記駆動軸とを、これら内燃機関の回転数と駆動軸の回転数との比である変速比が固定された所定の値となるように連結する固定変速比モードを設定する固定変速比モード設定手段を備えていることを特徴とする駆動制御装置。
2. 前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を更に備えている請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 前記固定変速比モード設定手段に替えて、前記第１クラッチと第２クラッチと第３クラッチとをトルク伝達可能に係合させるとともに、前記第４クラッチおよび第５クラッチをトルクを伝達しないように解放させることにより、前記第１電動機および第２電動機を前記駆動軸に一体となって回転するように連結するＥＶ走行モードを設定するＥＶ走行モード設定手段を備えている請求項１に記載の駆動制御装置。
4. 前記第１電動機の出力軸を固定可能なブレーキを更に備えている請求項１ないし３のいずれかに記載の駆動制御装置。

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