JP5104368B2 - 動力出力装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置および駆動軸に連結された駆動輪を有する車両に関する。

従来から、無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせて構成される無限変速機（ＩＶＴ：Infinitely Variable Transmission）を利用した動力出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置は、エンジンに連結されるハイブリッド車用の駆動装置として用いられるものであり、モータと、無段変速機と、第１の入力要素としてのサンギヤと第２の入力要素としてのキャリアと出力要素としてのリングギヤとを有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤを装置の出力軸に係脱連結するハイクラッチと、遊星歯車機構のリングギヤを装置の出力軸に係脱連結するロークラッチとを備える。この場合、無段変速機の入力軸は、エンジンに連結されると共に遊星歯車機構のキャリアに平行軸式のギヤ列を介して連結される。また、無段変速機の出力軸は、遊星歯車機構のサンギヤに連結されると共にモータに連結される。

この動力出力装置では、ハイクラッチを解放すると共にロークラッチを係合することにより無段変速機にトルク循環を生じさせるトルク循環モードが設定される。かかるトルク循環モードのもとでは、無段変速機の変速状態を増速状態から減速状態まで変化させることにより、サンギヤを入力速度比Ａｉの高速（オーバドライブ）回転状態から入力速度比Ｂｉの低速（アンダドライブ）回転状態に変化させ、それにより装置の出力軸に連結されるリングギヤの速度比を負速度比Ａｏ（逆転状態）から、ある程度の増速速度比Ｂｏまで変化させることが可能となる。また、トルク循環モードのもとでは、モータからのトルクが無段変速機により増幅されるため、出力軸により大きなトルクを出力することが可能となると共に、装置の出力軸側の回転速度よりもモータの回転速度が高くなるので、回生効率のよい回転領域でモータによるエネルギ回生を実行することが可能となる。更に、この動力出力装置では、サンギヤとリングギヤとが回転同期した時点でロークラッチを解放すると共にハイクラッチを係合することにより直接トルク伝達モードが設定される。かかる直接トルク伝達モードのもとでは、無段変速機の変速状態を等速状態から増速状態へと変化させることにより、出力要素としてのサンギヤすなわち装置の出力軸の速度比を等速速度比Ｃｉから高速速度比Ｄｉへと変化させることが可能となる。また、直接トルク伝達モードのもとでは、モータからのトルクを無段変速機構を介すことなく出力軸へと伝達することができるため、モータトルクの伝達効率を向上させることが可能となると共に、無段変速機における損失を生じさせることなく、モータによるエネルギ回生を実行することができる。
特開２００４−１７５３２０号公報

上記従来の動力出力装置では、トルク循環モードを設定することにより、低速域において大きなトルクを出力軸に効率よく出力することが可能となるが、直接トルク伝達モードのもとでは、無段変速機により変速されるエンジンからの動力とモータからの動力との少なくとも何れか一方を出力軸に出力することができるだけである。従って、変速比幅をより大きくして低速域から高速域までの広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させるという観点からみれば、従来の動力出力装置には、なお改善の余地がある。

そこで、本発明は、より広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることができる動力出力装置およびそれを備えた車両の提供を主目的とする。

本発明による動力出力装置および車両は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明による動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
所定の回転要素に動力を出力可能な内燃機関と、
入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
前記無段変速装置の前記出力軸に接続される第１の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素とは逆方向に回転可能な第２の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続および該接続の解除を実行する接続断接手段と、
前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な第１の電動機と、
前記回転要素に少なくとも動力を出力可能な第２の電動機と、
前記第１および第２の電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
を備えるものである。

この動力出力装置において、回転要素、無段変速装置および遊星歯車機構は、接続断接手段により回転要素と無段変速装置の入力軸とが接続されているときに、互いに協働して、いわゆる無限変速機（ＩＶＴ）を構成し、内燃機関と第１および第２の電動機との少なくとも何れかからの動力を回転要素と無段変速装置とから分割して遊星歯車機構に出力することでトルク循環を生じさせ、回転要素と遊星歯車機構の出力要素（駆動軸）との間の変速比を理論上無限大に設定可能とする。すなわち、この動力出力装置では、無段変速装置を用いて回転要素と遊星歯車機構の出力要素との間の変速比を実質的に無限大に設定することにより、回転要素に接続された内燃機関等が例えば効率を向上させることができる任意の回転速度で運転されていても出力要素および駆動軸の回転を停止させておくことができる。そして、このような変速比が実質的に無限大である状態から無段変速装置の変速状態を変更すれば、出力要素と駆動軸とを正転側または逆転側に回転させることが可能となり、特に駆動軸の回転速度が低いときに内燃機関と第１および第２の電動機との少なくとも何れかからのトルクを増幅して駆動軸に大きなトルクを効率よく出力することができる。また、接続断接手段により回転要素と無段変速装置の入力軸との接続が解除されれば、第１の電動機により無段変速装置の入力軸を回転要素の回転とは無関係に回転させることが可能となる。従って、この動力出力装置では、回転要素と無段変速装置の入力軸との接続が解除されると共に内燃機関および第２の電動機の少なくとも何れか一方が動力を出力している状態で、無段変速装置の入力軸に接続された第１の電動機の回転を制御し、更には無段変速装置の変速状態を適宜変化させることにより、回転要素すなわち内燃機関や第１および第２の電動機と遊星歯車機構の出力要素（駆動軸）との間の変速比をより小さく（増速比をより大きく）することが可能となる。この結果、この動力出力装置では、内燃機関や第１および第２の電動機と駆動軸との間の変速比幅をより大きくして、駆動軸の回転速度が低い低速域から当該回転速度が高まる高速域までの極めて広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることが可能となる。

また、前記駆動軸は、前記遊星歯車機構の前記出力要素が前記回転要素とは逆方向に回転するときに正転するものであってもよい。かかる構成のもとでは、駆動軸が正転する際、遊星歯車機構の第２の入力要素および出力要素の双方が上記回転要素とは逆方向に回転することになる。従って、この場合には、回転要素と遊星歯車機構の出力要素との間の変速比が実質的に無限大に設定されている状態から無段変速装置の変速状態を増速側へと変化させれば、無段変速装置の出力軸に接続された遊星歯車機構の第１の入力要素の回転速度が高まり、それに伴って遊星歯車機構の出力要素に大きなトルクを出力しつつ当該出力要素を上記回転要素の回転方向と同方向に回転させること、すなわち駆動軸に大きなトルクを出力しつつ駆動軸を逆転させることが可能となる。また、回転要素と遊星歯車機構の出力要素との間の変速比が実質的に無限大に設定されている状態から無段変速装置の変速状態を減速側へと変化させれば、無段変速装置の出力軸に接続された遊星歯車機構の第１の入力要素の回転速度が低下し、それに伴って遊星歯車機構の出力要素に大きなトルクを出力しつつ当該出力要素を上記回転要素の回転方向とは逆方向に回転させると共にその回転速度を高くすること、すなわち駆動軸に大きなトルクを出力しつつ駆動軸を正転側に回転させると共にその回転速度を高くすることが可能となる。更に、接続断接手段により回転要素と無段変速装置の入力軸との接続が解除された状態で、無段変速装置の入力軸に接続された第１の電動機の回転速度を低下させると共に当該第１の電動機を一旦停止させれば、無段変速装置の出力軸に接続された遊星歯車機構の第１の入力要素の回転速度を値０にすることができる。この状態から、第１の電動機の回転速度をそれまでとは逆方向に高くしていけば、無段変速装置の出力軸に接続された遊星歯車機構の第１の入力要素を上記回転要素とは逆方向すなわち第２の入力要素や出力要素と同方向に回転させると共にその回転速度を高くしていくことができる。この際に、更に無段変速装置の変速状態を増速側に変化させていけば、第１の入力要素の回転速度をより一層高くすることができる。そして、遊星歯車機構の第１の入力要素の上記回転要素とは逆方向における回転速度が高くなればなるほど、回転要素と遊星歯車機構の出力要素（駆動軸）との間の変速比をより小さく（増速比をより大きく）して駆動軸の正転側における回転速度をより高くすることが可能となる。このように、遊星歯車機構の出力要素が上記回転要素とは逆方向に回転するときに駆動軸が正転することにすれば、第１の入力要素の回転速度を値０を含む範囲内で連続的に変化させることで遊星歯車機構の各要素（特に第１の入力要素）の回転速度が過大になることを抑制しながら、駆動軸の正転および逆転を可能とすると共に、内燃機関や第１および第２の電動機と駆動軸との間の変速比幅をより大きくして駆動軸の正転側の広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることが可能となる。

従って、上記動力出力装置は、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸とが接続された状態では、前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置とを制御すると共に、前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除された状態では、前記第１の電動機が減速するか、または前記第１の電動機が前記回転要素とは逆方向に回転すると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置とを制御する制御手段とを更に備えてもよい。

この場合、前記制御手段は、前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除された状態で、前記第２の電動機が前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電すると共に前記第１の電動機が前記回転要素とは逆方向に回転し、かつ前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置とを制御可能なものであってもよい。これにより、第２の電動機の発電により得られた電力を用いて第１の電動機を駆動したり、蓄電手段を充電したりすることが可能となるので、回転要素（内燃機関や第２の電動機）と駆動軸との間の変速比をより小さくして駆動軸の正転側における回転速度をより高くする際のエネルギ効率をより向上させることが可能となる。

また、上記動力出力装置は、前記遊星歯車機構の前記第１の入力要素を回転不能に固定可能な第１要素固定手段を更に備えてもよい。これにより、接続断接手段により回転要素と無段変速装置の入力軸との接続が解除された状態で、例えば無段変速装置の入力軸に接続された第１の電動機の回転速度を低下させると共に第１の電動機を一旦停止させ、無段変速装置の出力軸に接続された遊星歯車機構の第１の入力要素の回転速度を値０とすれば、第１要素固定手段により当該第１の入力要素を回転不能に固定することができる。そして、このように遊星歯車機構の第１の入力要素を回転不能に固定すれば、無段変速装置を用いることなく、内燃機関と第２の電動機との少なくと何れかからの動力を回転要素および遊星歯車機構を介して駆動軸に伝達することが可能となる。これにより、無段変速装置での損失を無くしながら内燃機関や第２の電動機からの動力を効率よく駆動軸に伝達することができるので、動力出力装置におけるエネルギ効率をより一層向上させることが可能となる。

従って、前記制御手段は、前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除されると共に前記第１要素固定手段により前記遊星歯車機構の前記第１の入力要素が回転不能に固定された状態で、前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第２の電動機との少なくとも何れか一方を制御するものであってもよい。

更に、上記動力出力装置は、前記回転要素と前記内燃機関の機関軸との接続および該接続の解除を実行する第２の接続断接手段を更に備えてもよい。これにより、第２の接続断接手段により回転要素と内燃機関の機関軸との接続を解除すれば、内燃機関を連れ回すことなく第１の電動機や第２の電動機からの動力を駆動軸に出力することが可能となる。この場合、回転要素と無段変速装置の入力軸とは、接続断接手段により互いに接続されてもよく、接続断接手段により両者の接続が解除されてもよい。

従って、前記制御手段は、前記第２の接続断接手段により前記回転要素と前記内燃機関の前記機関軸との接続が解除された状態で、前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置と前記接続断接手段とを制御するものであってもよい。

そして、前記遊星歯車機構は、前記第１の入力要素としてのサンギヤと、前記第２の入力要素としてのリングギヤと、前記サンギヤと前記リングギヤとの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを含むシングルピニオン式遊星歯車機構であってもよい。これにより、部品点数の増加を抑制しつつ動力出力装置をコンパクトに構成することが可能となる。

本発明による車両は、
駆動軸に連結された駆動輪を有する車両であって、
所定の回転要素に動力を出力可能な内燃機関と、
入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
前記無段変速装置の前記出力軸に接続される第１の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素とは逆方向に回転可能な第２の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続および該接続の解除を実行する接続断接手段と、
前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な第１の電動機と、
前記回転要素に少なくとも動力を出力可能な第２の電動機と、
前記第１および第２の電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
を備えるものである。

この車両において、回転要素、無段変速装置および遊星歯車機構は、接続断接手段により回転要素と無段変速装置の入力軸とが接続されているときに、互いに協働して、いわゆる無限変速機（ＩＶＴ）を構成し、内燃機関と第１および第２の電動機との少なくとも何れかからの動力を回転要素と無段変速装置とから分割して遊星歯車機構に出力することでトルク循環を生じさせ、回転要素と遊星歯車機構の出力要素（駆動軸）との間の変速比を理論上無限大に設定可能とする。すなわち、この車両では、無段変速装置を用いて回転要素と遊星歯車機構の出力要素との間の変速比を実質的に無限大に設定することにより、回転要素に接続された内燃機関等が例えば効率を向上させることができる任意の回転速度で運転されていても出力要素および駆動軸の回転を停止させて車両を停止させておくことができる。そして、このような変速比が実質的に無限大である状態から無段変速装置の変速状態を変更すれば、出力要素と駆動軸とを正転側または逆転側に回転させて車両を前進方向または後進方向に走行させることが可能となり、特に駆動軸の回転速度すなわち車速が低いときに内燃機関と第１および第２の電動機との少なくとも何れかからのトルクを増幅して駆動軸に大きなトルクを効率よく出力することができる。また、接続断接手段により回転要素と無段変速装置の入力軸との接続が解除されれば、第１の電動機により無段変速装置の入力軸を回転要素の回転とは無関係に回転させることが可能となる。従って、この車両では、回転要素と無段変速装置の入力軸との接続が解除されると共に内燃機関および第２の電動機の少なくとも何れか一方が動力を出力している状態で、無段変速装置の入力軸に接続された第１の電動機の回転を制御し、更には無段変速装置の変速状態を適宜変化させることにより、回転要素すなわち内燃機関や第１および第２の電動機と遊星歯車機構の出力要素（駆動軸）との間の変速比をより小さく（増速比をより大きく）することが可能となる。この結果、この車両では、内燃機関や第１および第２の電動機と駆動軸との間の変速比幅をより大きくして、駆動軸の回転速度が低い低車速域から当該回転速度が高まる高車速域までの極めて広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることが可能となる。

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、本発明の一実施例に係る車両であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２や、２体のモータＭＧ１およびＭＧ２、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ３５、いわゆる無限変速機を構成するドライブギヤ（回転要素）２５とベルト式の無段変速ユニット（以下「ＣＶＴ」という）４０と３要素式の遊星歯車機構５０、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等を含むものである。

エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系燃料の供給を受けて基本的に一方向に回転することにより動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、例えばクランクシャフト２３に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサといったエンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な実施例では同一諸元の同期発電電動機であり、インバータ３１，３２を介して二次電池であるバッテリ３５と電力のやり取りを行なう。インバータ３１，３２とバッテリ３５とを接続する電力ライン３９は、各インバータ３１，３２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ３５は、モータＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも何れか一方により消費または発電される電力に応じて充放電されることになり、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）３０により駆動制御される。モータＥＣＵ３０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３３，３４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ３０からは、インバータ３１，３２へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータＥＣＵ３０は、回転位置検出センサ３３，３４から入力した信号に基づいて図示しない回転速度算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転速度Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。更に、モータＥＣＵ３０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

バッテリ３５は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）３６によって管理されている。バッテリＥＣＵ３６には、バッテリ３５を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ３５の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ３５の出力端子に接続された電力ライン３９に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ３５に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。また、バッテリＥＣＵ３６は、必要に応じてバッテリ３５の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。そして、実施例のバッテリＥＣＵ３６は、バッテリ３５を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ３５の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３５の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ３５の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ３５の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。

ＣＶＴ４０は、モータＭＧ１（その回転子）に接続される駆動側回転軸（入力軸）としてのプライマリシャフト４１と、プライマリシャフト４１と平行に延在すると共に遊星歯車機構５０に接続される従動側回転軸（出力軸）としてのセカンダリシャフト４２と、プライマリシャフト４１に対して設けられたプライマリプーリ４３と、セカンダリシャフト４２に対して設けられたセカンダリプーリ４４と、プライマリプーリ４３とセカンダリプーリ４４に対して巻き掛けられたベルト４７とを含む。プライマリプーリ４３は、プライマリシャフト４１と一体に形成された固定シーブと、プライマリシャフト４１にボールスプライン等を介して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブとにより構成される。プライマリプーリ４３の可動シーブの背後には、プライマリプーリ４３の溝幅を変更するための油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）４５が形成される。また、セカンダリプーリ４４は、セカンダリシャフト４２と一体に形成された固定シーブと、セカンダリシャフト４２にボールスプラインやリターンスプリング等を介して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブとにより構成される。セカンダリプーリ４４の可動シーブの背後には、セカンダリプーリ４４の溝幅を変更するための油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）４６が形成される。更に、実施例のＣＶＴ４０では、セカンダリプーリ４４に対して、油圧シリンダ４６の背後にキャンセル室を画成する図示しないキャンセルプレートが設けられている。このキャンセルプレート等により画成されるキャンセル室に作動流体を導入することで、油圧シリンダ４６に作用する遠心油圧をキャンセル室内の作動流体に作用する遠心油圧によりキャンセルすることが可能となる。そして、プライマリプーリ４３側の油圧シリンダ４５やセカンダリプーリ４４側の油圧シリンダ４６、キャンセル室に対しては、図示しない電動オイルポンプにより昇圧された作動流体が複数の制御弁を含む油圧回路４８により調圧された上で供給され、それにより、プライマリプーリ４３およびセカンダリプーリ４４の溝幅を変更して、プライマリシャフト４１に入力される動力を無段階に変速しながらセカンダリシャフト４２に出力することが可能となる。油圧回路４８は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下「ＣＶＴＥＣＵ」という）４９により制御される。ＣＶＴＥＣＵ４９は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信すると共に、図示しない回転位置検出センサにより検出されるプライマリシャフト４１の回転速度Ｎｉやセカンダリシャフト４２の回転速度Ｎｏ等を受け取り、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や回転速度Ｎｉ，Ｎｏ等に基づいてＣＶＴ４０による変速比γが目標値に設定されるように油圧回路４８への駆動信号を生成・出力する。また、ＣＶＴＥＣＵ４９は、必要に応じてＣＶＴ４０に関連するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。なお、ＣＶＴ４０は、油圧回路４８を駆動源とするものに限られず、例えば電動アクチュエータといった油圧回路４８以外の他のアクチュエータにより駆動されるものであってもよい。

遊星歯車機構５０は、外歯歯車のサンギヤ（第１の入力要素）５１と、このサンギヤ５１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ（第２の入力要素）５２と、サンギヤ５１と噛合すると共にリングギヤ５２と噛合する複数のピニオンギヤ５３と、複数のピニオンギヤ５３を自転かつ公転自在に保持するキャリア（出力要素）５４とを有し、サンギヤ５１とリングギヤ５２とキャリア５４とを回転要素として差動作用を行うものである。そして、遊星歯車機構５０の第１の入力要素であるサンギヤ５１には、上述のＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２が接続され、遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４には、駆動軸としてのキャリア軸５５が接続される。そして、キャリア軸５５に出力された動力は、当該キャリア軸５５からギヤ列５６およびデファレンシャルギヤ５７を介して最終的に駆動輪である左右の車輪ＤＷに出力されることになる。また、実施例では、遊星歯車機構５０の第２の入力要素であるリングギヤ５２の外周に外歯（実施例ではドライブギヤ２５と同数の歯数）が形成されており、リングギヤ５２は、当該外歯を介して外歯歯車であるドライブギヤ２５と噛合する。これにより、ドライブギヤ２５と連動して当該ドライブギヤ２５とは逆方向に回転することができる。なお、リングギヤ５２は、複数のギヤを含むギヤ列やベルトを介してドライブギヤ２５と連結されてもよい。

上述のＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０と共に無限変速機を構成するドライブギヤ２５は、図１に示すように、ドライブギヤ軸２６に固定されており、このドライブギヤ軸２６は、モータＭＧ２（その回転子）に接続されている。また、ドライブギヤ軸２６は、ＣＶＴ４０側に延出されてクラッチＣ１によりプライマリシャフト４１と接続可能とされると共に、エンジン２２側に延出されてクラッチＣ２によりクランクシャフト２３と接続可能とされている。実施例において、クラッチＣ１は、ドライブギヤ軸２６の一端（図中左端）に設けられた係合部とプライマリシャフト４１の一端（図中右端）に設けられた係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータによりドライブギヤ軸２６やプライマリシャフト４１の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、クラッチＣ１をオンすればドライブギヤ軸２６（ドライブギヤ２５）とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とを接続することが可能となり、クラッチＣ１をオフすればドライブギヤ軸２６とプライマリシャフト４１との接続を解除することができる。また、実施例において、クラッチＣ２は、ドライブギヤ軸２６の一端（図中右端）に設けられた係合部とクランクシャフト２３の一端（図中左端）に設けられた係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータによりドライブギヤ軸２６やクランクシャフト２３の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、クラッチＣ２をオンすれば、ドライブギヤ軸２６（ドライブギヤ２５）とエンジン２２のクランクシャフト２３とを接続することが可能となり、クラッチＣ２をオフすれば、ドライブギヤ軸２６とクランクシャフト２３との接続を解除することができる。

これらのクラッチＣ１およびＣ２に加えて、実施例のハイブリッド自動車２０には、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２を介して遊星歯車機構５０の第１の入力要素であるサンギヤ５１を回転不能に固定するためのブレーキＢ１が設けられている。実施例において、ブレーキＢ１は、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２の一端（図中左端）に設けられた係合部と図示しないトランスミッションケースに固定された係合部との双方と係合可能であると共に図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータによりプライマリシャフト４１の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これにより、ブレーキＢ１をオンして可動係合部材をセカンダリシャフト４２の係合部とトランスミッションケース側の係合部との双方と係合させることにより、セカンダリシャフト４２およびサンギヤ５１を回転不能に固定すると共にＣＶＴ４０をロックすることができる。なお、上述のように、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１をドグクラッチとして構成すれば、対象となる部材同士をより少ない損失で接続または切離することが可能となる。ただし、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１を油圧駆動される多板クラッチといった一般的な圧着式のクラッチまたはブレーキとして構成してもよいことはいうまでもない。

ここで、図２を参照しながら、無限変速機としてのドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０により無限大変速比を設定する手順について説明する。なお、図２において、２５軸は、エンジン２２の回転速度ＮｅやモータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２と一致するドライブギヤ２５やドライブギヤ軸２６の回転速度Ｎｄを、４１軸は、モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１と一致するＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１の回転速度Ｎｉを、Ｒ軸は、遊星歯車機構５０のリングギヤ５２の回転速度Ｎｒを、Ｃ，５５軸は、キャリア軸５５の回転速度と一致する遊星歯車機構５０のキャリア５４の回転速度Ｎｃを、Ｓ，４２軸は、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２の回転速度Ｎｏと一致する遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓをそれぞれ示す。また、これらの図面におけるρは、遊星歯車機構５０のギヤ比（サンギヤ５１の歯数／リングギヤ５２の歯数）を示す。

図２に示すように、クラッチＣ１がオンされてドライブギヤ軸２６（ドライブギヤ２５）とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが接続されると共に、クラッチＣ２がオンされてドライブギヤ軸２６（ドライブギヤ２５）とエンジン２２のクランクシャフト２３とが接続されているときに、ドライブギヤ軸２６にトルクＴｄが、サンギヤ５１にトルクＴｓが、リングギヤ５２にトルクＴｒが、キャリア５４にトルクＴｃがそれぞれ作用していると仮定する。更に、ＣＶＴ４０による変速比をγ（＝Ｎｉ／Ｎｓ＝Ｎｍ１／Ｎｓ）とすれば、次式（１）〜（３）のトルクの釣合に関する関係式が成立すると共に次式（４）〜（６）の回転速度に関する関係式が成立し、これらの式（１）〜（６）を整理すれば、次式（７）〜（１０）の関係式が得られる。そして、式（７）は、回転要素としてのドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４（キャリア軸５５）との間の変速比αを示すものであり、かかる変速比αは、ＣＶＴ４０による変速比γが遊星歯車機構５０のギヤ比ρと一致するときに（γ＝ρ）無限大となり、このときには、ドライブギヤ２５が如何なる回転速度で回転していてもキャリア５４は回転することなく停止し、式（８）〜（１０）からわかるように、遊星歯車機構５０の各要素に作用するトルクは理論上無限大となる。従って、クラッチＣ１およびＣ２によりドライブギヤ軸２６がエンジン２２のクランクシャフト２３とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との双方と接続されている状態では、エンジン２２等からの動力によりドライブギヤ２５が回転していても、ＣＶＴ４０による変速比γが遊星歯車機構５０のギヤ比ρと一致するようにＣＶＴ４０を制御すれば、駆動軸としてのキャリア軸５５の回転を停止させてハイブリッド自動車２０を停止状態に維持することができる。

Tr = Tc /(1+ρ) …（１）
Ts = ρ・Tc / (1+ρ) …（２）
Td = Ts /γ-Tr …（３）

Nr = (1+ρ)・Nc-ρ・Ns …（４）
Nd = γ・Ns …（５）
Nr = -Nd …（６）

Nd / Nc = (1+ρ) / (ρ/γ-1) = α …（７）
Tc = Td・(1+ρ) / (ρ/γ-1) …（８）
Ts = Td・ρ / (ρ/γ-1) …（９）
Tr = Td / (ρ/γ-1) …（１０）

また、図２からわかるように、クラッチＣ２によりエンジン２２のクランクシャフト２３とドライブギヤ軸２６とが接続されている状態でエンジン２２を作動させれば、回転要素としてのドライブギヤ２５は、エンジン２２のクランクシャフト２３と同方向に回転し、ドライブギヤ２５と噛合する遊星歯車機構５０のリングギヤ５２は、ドライブギヤ２５と逆方向に回転することになる。この際、遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４は、遊星歯車機構５０の第１の入力要素であるサンギヤ５１の回転方向に応じてドライブギヤ２５と同方向にも逆方向にも回転し得ることになるが、実施例では、遊星歯車機構５０の各要素（特にサンギヤ５１）の回転速度が過大になることを抑制する観点から、遊星歯車機構５０のキャリア５４がドライブギヤ２５と逆方向（リングギヤ５２と同方向）に回転するときに、出力要素としてのキャリア５４に接続（直結）された駆動軸としてのキャリア軸５５が正転すると共に、キャリア軸５５にギヤ列５６やデファレンシャルギヤ５７等を介して連結された駆動輪である車輪ＤＷがハイブリッド自動車２０を前進させる方向に回転するようにしている。

そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等とを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量（ストローク）を検出するブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖが入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６、ＣＶＴＥＣＵ４９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６、ＣＶＴＥＣＵ４９と各種制御信号やデータのやり取りを行なう。また、クラッチＣ１およびＣ２、ブレーキＢ１の図示しないアクチュエータもハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。

上述のように構成されるハイブリッド自動車２０の走行時には、ハイブリッドＥＣＵ７０によって運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのキャリア軸５５に出力すべき要求トルクが設定されると共に、要求トルクに基づくトルク（例えば、要求トルクをバッテリ３５の入出力制限により制限した値であって基本的には要求トルクと一致する値）が駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ１およびモータＭＧ２に対するトルク指令、ＣＶＴ４０の目標変速比が設定される。こうして設定されるエンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ１およびモータＭＧ２に対するトルク指令、目標変速比を示す制御信号は、ハイブリッドＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、ＣＶＴＥＣＵ４９へと送信される。各ＥＣＵは、それぞれハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号に従ってエンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２、ＣＶＴ４０を個別に制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、必要に応じてクラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１をオンオフ制御する。そして、ハイブリッド自動車２０における運転制御モードには、図３に示すように、後進走行モード、低速前進走行モード、中速移行モード、巡航走行モードおよび高速走行モード等が含まれ、その他にエンジン２２を停止させると共にモータＭＧ１およびＭＧ２を用いて駆動軸としてのキャリア軸５５に動力を出力するモータ走行モードが含まれる。

次に、上記ハイブリッド自動車２０の動作について具体的に説明する。ここでは、図４から図１１を参照しながら、まず、エンジン２２の運転を伴ってハイブリッド自動車２０が走行するときの動作の一例について説明する。

さて、ハイブリッド自動車２０が停止している状態で運転者によりイグニッションスイッチ８０がオンされると、モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車２０を発進させる場合を除き、ハイブリッドＥＣＵ７０の統括的な制御のもとエンジン２２の始動処理が実行される。ここで、ハイブリッド自動車２０の停止時には、クラッチＣ２がオンされてドライブギヤ軸２６すなわちモータＭＧ２とエンジン２２のクランクシャフト２３とが接続されていれば、クラッチＣ１がオフされた状態と、クラッチＣ１がオンされた状態との双方の状態でエンジン２２を始動させることができる。

クラッチＣ１がオフされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除された状態でエンジン２２を始動させる場合には、バッテリ３５からの電力を利用してエンジン２２をクランキングするようにモータＭＧ２が制御されると共に、モータＭＧ２によるエンジン２２のクランキングに伴って出力要素としてのキャリア５４に作用するトルクをキャンセルしてキャリア軸５５が停止状態に維持されるように少なくともモータＭＧ１が制御される。そして、モータＭＧ２によるクランキングの開始後の所定のタイミングで燃料噴射制御や点火制御が開始され、エンジン２２の完爆が確認された時点でエンジン２２の始動処理が完了する。図４に、クラッチＣ１をオフすると共にクラッチＣ２をオンした状態でエンジン２２を始動させるときのドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各回転要素の回転速度やトルクの力学的な関係を表す共線図を例示する。図４からわかるように、クラッチＣ１をオフしてエンジン２２を始動させる際、モータＭＧ２は、バッテリ３５からの電力を利用してエンジン２２をクランキングするための正のトルクを出力し（力行し）、モータＭＧ１も、キャリア５４に作用するトルクをキャンセルすべく、図４において上向き（正）のトルクを出力（力行）する。この際、ＣＶＴ４０の変速比γは、所定値に固定されてもよく、モータＭＧ１の出力トルクに応じて調整されてもよい。

また、クラッチＣ１がオンされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが接続された状態でエンジン２２を始動させる場合には、バッテリ３５からの電力を利用してエンジン２２をクランキングするようにモータＭＧ２が制御されると共に、モータＭＧ２によるエンジン２２のクランキングに伴ってＣＶＴ４０を介して遊星歯車機構５０のサンギヤ５１に出力されるトルクに基づいて出力要素としてのキャリア５４に作用するトルクがキャンセルされるようにＣＶＴ４０が制御される。この場合も、モータＭＧ２によるクランキングの開始後の所定のタイミングで燃料噴射制御や点火制御が開始され、エンジン２２の完爆が確認された時点でエンジン２２の始動処理が完了する。図５に、クラッチＣ１およびＣ２をオンした状態でエンジン２２を始動させるときのドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各回転要素の回転速度やトルクの力学的な関係を表す共線図を例示する。図５に示すように、クラッチＣ１をオンした状態でエンジン２２を始動させる際には、モータＭＧ２によるクランキングの間、プライマリシャフト４１（ドライブギヤ２５）と遊星歯車機構５０のサンギヤ５１との間の変速比すなわちＣＶＴ４０の変速比γが遊星歯車機構５０のギヤ比ρと常時一致するようにＣＶＴ４０を制御し、ドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０のキャリア５４（キャリア軸５５）との間の変速比αを実質的に無限大に設定すればよい。

こうしてエンジン２２が始動されると、クラッチＣ１がオフされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除されている場合には、例えばドライブギヤ２５やドライブギヤ軸２６の回転速度Ｎｄ（回転速度Ｎｅ，Ｎｍ２）が予め定められた発進時の回転速度になるようにエンジン２２およびモータＭＧ２が制御されると共に、プライマリシャフト４１の回転速度Ｎｉがドライブギヤ軸２６の回転速度Ｎｄと一致すると共に駆動軸としてのキャリア軸５５が停止状態に維持されるようにモータＭＧ１とＣＶＴ４０とが制御され、ドライブギヤ軸２６とプライマリシャフト４１とが回転同期した時点でクラッチＣ１がオンされて両者が接続される。また、クラッチＣ１がオンされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが接続されている場合には、ドライブギヤ軸２６やプライマリシャフト４１の回転速度Ｎｉが予め定められた発進時の回転速度になると共に駆動軸としてのキャリア軸５５が停止状態に維持されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とＣＶＴ４０とが制御される。なお、ドライブギヤ軸２６（エンジン２２やモータＭＧ２）の発進時における回転速度は、エンジン２２を効率（燃費）よく運転して比較的大きなトルクを得ることができる回転速度とされると好ましい。以下、図６に示すように、クラッチＣ１およびＣ２の双方がオンされてドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０のキャリア５４（キャリア軸５５）との間の変速比αが実質的に無限大に設定されると共に、ドライブギヤ２５の回転速度Ｎｄ（回転速度Ｎｅ，Ｎｍ２）が発進時における回転速度に設定される状態を「ニュートラル状態」という。また、図７に、ニュートラル状態におけるドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各回転要素の主に回転速度の力学的な関係を表す共線図の一例を太い実線で示す。同図からわかるように、ニュートラル状態では、遊星歯車機構５０の第２の入力要素であるリングギヤ５２がドライブギヤ２５とは逆方向に回転すると共に出力要素であるキャリア５４（キャリア軸５５）の回転速度Ｎｃが値０となることから、遊星歯車機構５０の第１の入力要素であるリングギヤ５２はドライブギヤ２５と同方向に回転することになる。なお、ニュートラル状態では、必ずしもモータＭＧ１およびＭＧ２の双方にトルクを出力させる必要がないことから、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方に対するトルク指令を値０に設定してモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方がエンジン２２に連れ回されるようにしてもよい。

上述のようにしてエンジン２２が始動されると共にニュートラル状態が設定されると、運転者は、シフトポジションを通常走行用のＤポジションに設定すると共にアクセルペダル８３を踏み込むことによりハイブリッド自動車２０を「低速前進走行モード」のもとで前進方向に発進させることができる。また、運転者は、上記ニュートラル状態のもとでシフトポジションを後進走行用のＲポジションに設定すると共にアクセルペダル８３を踏み込むことによりハイブリッド自動車２０を「後進走行モード」のもとで後進方向に発進させることができる。そこで、以下、「後進走行モード」について説明した後、「低速前進走行モード」、「中速移行モード」、「巡航走行モード」および「高速走行モード」について順番に説明する。

〔後進走行モード〕
ニュートラル状態のもとで運転者によりＲポジションが設定されてアクセルペダル８３が踏み込まれた場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＶＴ４０による変速比γが遊星歯車機構５０のギヤ比ρよりも小さくなるように、すなわちＣＶＴ４０によってセカンダリシャフト４２および遊星歯車機構５０のサンギヤ５１がより増速されるようにＣＶＴＥＣＵ４９に制御信号を与える。ＣＶＴＥＣＵ４９は、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号に従ってＣＶＴ４０のセカンダリプーリ４４の溝幅が大きく（径が小さく）なったり、プライマリプーリ４３の溝幅が小さく（径が大きく）なったりするように油圧回路４８を制御する。これにより、図７において二点鎖線で示すように、ドライブギヤ２５の回転方向と同方向におけるサンギヤ５１の回転速度Ｎｓが高まり、遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４（キャリア軸５５）は、ドライブギヤ２５の回転方向と同方向に回転することになるので、駆動軸としてのキャリア軸５５を逆転させてハイブリッド自動車２０を後進方向に走行させることが可能となる。そして、この際には、上記式（８）からわかるように、エンジン２２等からドライブギヤ軸２６に出力されるトルク（Ｔｄ）が増幅されて駆動軸としてのキャリア軸５５に図７おいて上向きに出力されることになる。このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、その後進走行に際して、効率よくエンジン２２を運転しながら駆動軸としてのキャリア軸５５に大きなトルクを出力することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、後進走行時のエネルギ効率やトルク特性をより向上させることができる。もちろん、後進走行モードのもとでも、例えば運転者によりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれて大きなトルクが要求されたような場合等には、エンジン２２をアシストするようにモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れかに駆動トルクを出力させてもよい。

〔低速前進走行モード〕
ニュートラル状態のもとで運転者によりＤポジションが設定されてアクセルペダル８３が踏み込まれた場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＶＴ４０による変速比γが遊星歯車機構５０のギヤ比ρよりも大きくなるように、すなわちＣＶＴ４０によってセカンダリシャフト４２および遊星歯車機構５０のサンギヤ５１がより減速されるようにＣＶＴＥＣＵ４９に制御信号を与える。ＣＶＴＥＣＵ４９は、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号に従ってＣＶＴ４０のセカンダリプーリ４４の溝幅が小さく（径が大きく）なったり、プライマリプーリ４３の溝幅が大きく（径が小さく）なったりするように（図６における白抜矢印参照）油圧回路４８を制御する。これにより、図７において破線で示すように、ドライブギヤ２５の回転方向と同方向におけるサンギヤ５１の回転速度Ｎｓが低下し、遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４（キャリア軸５５）は、ドライブギヤ２５とは逆方向に回転することになるので、駆動軸としてのキャリア軸５５を正転させてハイブリッド自動車２０を前進方向に発進させることが可能となる。そして、この際には、上記式（８）からわかるように、エンジン２２等からドライブギヤ軸２６に出力されるトルク（Ｔｄ）が増幅されて駆動軸としてのキャリア軸５５に図７において下向きに出力されることになる。このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、前進方向への発進に際して、効率よくエンジン２２を運転しながら駆動軸としてのキャリア軸５５に大きなトルクを出力することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時のエネルギ効率やトルク特性をより向上させることができる。そして、発進後には、変速比γがより大きくなるようにＣＶＴ４０を制御することで、駆動軸としてのキャリア軸５５に大きなトルクを出力しながら、図６において細い実線で示すようにハイブリッド自動車２０を前進方向に加速させていくことができる。更に、低速前進走行モードのもと、ＣＶＴ４０の変速比γを調整しつつエンジン２２の運転ポイントを変更してエンジン２２からのトルクを増加させたり、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れかからエンジン２２をアシストするように駆動トルクを出力させたりすれば、低速前進走行モードにおけるトルク特性をより一層向上させることができる。このような低速前進走行モードは、例えばＣＶＴ４０による変速比γが所定値（例えば最大変速比）まで低下したことを含む第１の移行条件が成立するまで継続され、当該移行条件が成立すると、ハイブリッド自動車２０の運転モードは、低速前進走行モードから中速移行モードへと移行する。

〔中速移行モード〕
運転者によるアクセルペダル８３の操作等に応じて上記移行条件が成立すると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除されるようにクラッチＣ１のアクチュエータに制御信号を与える。こうして、クラッチＣ１がオフされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除されれば、プライマリシャフト４１をドライブギヤ軸２６とは独立に回転させることが可能となり、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＶＴ４０による変速比γが上記所定値に保たれると共にモータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１（回転速度Ｎｉ）が低下し、かつ要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク指令、ＣＶＴ４０の目標変速比を設定する。また、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、ＣＶＴＥＣＵ４９は、それぞれハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号に従ってエンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２，ＣＶＴ４０を制御する。これにより、図８において破線で示すようにモータＭＧ１の減速に伴って、ＣＶＴ４０を介してモータＭＧ１に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓが低下していくことから、キャリア軸５５の回転速度（車速Ｖ）を正転側（前進側）に増加させながら、同図において実線で示すようにモータＭＧ１を一旦停止させることによりＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓを値０にすることができる。なお、かかる中速移行モードのもとでは、モータＭＧ１は、図８において下向きのトルクを出力することから発電を実行し、モータＭＧ１により発電された電力は、主にバッテリ３５の充電に供され、必要に応じてモータＭＧ２の駆動用に供される。また、中速移行モードのもとでハイブリッド自動車２０を減速させる場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＶＴ４０による変速比γが上記所定値に保たれると共にモータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１（回転速度Ｎｉ）が高まり（加速され）、かつ要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク指令、ＣＶＴ４０の目標変速比を設定する。

〔巡航走行モード〕
上述の中速移行モードのもとで、ＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１に接続されたモータＭＧ１が停止されると共にＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転が停止されると、図９に示すように、ブレーキＢ１をオンしてセカンダリシャフト４２およびサンギヤ５１を回転不能に固定すると共にＣＶＴ４０をロックすることができる。そして、このように遊星歯車機構５０のサンギヤ５１を回転不能に固定すれば、図８において実線で示すように、ＣＶＴ４０を用いることなくエンジン２２等によりドライブギヤ軸２６に出力されるトルクをドライブギヤ２５および遊星歯車機構５０を介して駆動軸としてのキャリア軸５５に伝達することが可能となる。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、中速移行モードのもとでモータＭＧ１と遊星歯車機構５０のサンギヤ５１との回転が停止された際の走行状態や運転者の要求（例えばアクセル開度Ａｃｃやその変動度合等）が第２の移行条件を満たしている場合、モータＭＧ１が停止されたままハイブリッドＥＣＵ７０によりブレーキＢ１がオンされてＣＶＴ４０がロックされ、運転モードが中速移行モードから巡航移行モードへと移行する。かかる巡航移行モードのもとでは、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ２に対するトルク指令を設定し、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０は、それぞれハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号に従ってエンジン２２やモータＭＧ２を制御する。これにより、巡航走行モードのもとでは、ＣＶＴ４０での損失を無くしながらエンジン２２等によりドライブギヤ軸２６に出力される動力を比較的効率よく駆動軸としてのキャリア軸５５に伝達することができるので、エネルギ効率をより向上させることが可能となる。なお、かかる巡航走行モードでは、バッテリ３５の残容量を確保する観点から、基本的にはエンジン２２を効率よく運転可能な運転ポイントで運転して当該エンジン２２のみから動力を出力させてもよく、必要に応じてエンジン２２をアシストするようにモータＭＧ２に駆動トルクを出力させてもよい。またモータＭＧ２にエンジン２２からの動力の一部（あるいはすべて）を用いた発電を実行させてモータＭＧ２により発電された電力でバッテリ３５を充電してもよい。

〔高速走行モード〕
上述の中速移行モードのもとでモータＭＧ１が停止されると共に遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転が停止された際に上記第２の移行条件とは異なる第３の移行条件が成立した場合や、巡航走行モードのもとで運転者により加速要求がなされたような場合、ハイブリッド自動車２０の運転モードは、中速移行モードまたは巡航走行モードから高速走行モードへと移行する。ハイブリッド自動車２０の運転モードを高速走行モードへと移行させる場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ブレーキＢ１がオンされていれば遊星歯車機構５０のサンギヤ５１やＣＶＴ４０のロックが解除されるようにブレーキＢ１のアクチュエータに制御信号を与える。こうしてブレーキＢ１がオフされた状態で（図１０参照）、ハイブリッドＥＣＵ７０は、モータＭＧ１が上述の低速前進走行モード等とは逆方向すなわち遊星歯車機構５０のリングギヤ５２やキャリア５４と同方向に回転すると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令、ＣＶＴ４０の目標変速比を設定する。また、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、ＣＶＴＥＣＵ４９は、それぞれハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号に従ってエンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２、ＣＶＴ４０を制御する。すなわち、クラッチＣ１によりドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除されている状態では、モータＭＧ１によりプライマリシャフト４１をドライブギヤ軸２６とは逆方向に回転させることが可能であり、図１１において実線で示すように、モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１（回転速度Ｎｉ）をドライブギヤ２５とは逆方向すなわち遊星歯車機構５０のリングギヤ５２等と同方向に高くしていけば、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１をドライブギヤ２５とは逆方向すなわちリングギヤ５２やキャリア５４と同方向に回転させると共にその回転速度Ｎｓを高くしていくことができる。加えて、図１０において白抜矢印で示すように、ＣＶＴ４０のプライマリプーリ４３の溝幅を小さくしたり、セカンダリプーリ４４の溝幅を大きくしたりしてＣＶＴ４０による変速比γをより小さくしていけば、図１１において二点鎖線で示すように、遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓをドライブギヤ２５の回転方向とは逆方向により一層高くすることができる。そして、遊星歯車機構５０のサンギヤ５１のドライブギヤ２５とは逆方向における回転速度Ｎｓが高くなればなるほど、ドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４すなわち駆動軸としてのキャリア軸５５との間の変速比αをより小さく（増速比をより大きく）してキャリア軸５５の正転側における回転速度すなわち車速Ｖをより高くすることが可能となる。また、かかる高速走行モードのもとでは、特に非常に高い速度で巡航する場合のように駆動軸としてのキャリア軸５５に大きなトルクを出力する必要が少ないとき等に、バッテリ３５の残容量を確保する観点から、モータＭＧ２にエンジン２２からの動力の一部（あるいはすべて）を用いた発電を実行させてモータＭＧ２により発電された電力でモータＭＧ１を駆動したり、バッテリ３５を充電したりしてもよい。もちろん、高速走行モードのもとでも、バッテリ３５の残容量に余裕があるような場合には、バッテリ３５からの電力によりモータＭＧ１を駆動すると共に、エンジン２２を効率よく運転可能な運転ポイントで運転し、常時あるいは必要に応じてエンジン２２をアシストするようにモータＭＧ２に駆動トルクを出力させてもよい。

上述のように、実施例のハイブリッド自動車２０では、遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓを値０を含む範囲内で連続的に変化させることで遊星歯車機構５０の各要素（特に第１の入力要素であるサンギヤ５１）の回転速度が過大になることを抑制しながら、駆動軸としてのキャリア軸５５の正転および逆転すなわちハイブリッド自動車２０の前進方向および後進方向への走行を可能とすると共に、前進走行時におけるドライブギヤ２５すなわちエンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２と駆動軸としてのキャリア軸５５との間の変速比幅をより大きくとることができる。なお、ここまで、図４〜図１１を参照しながらハイブリッド自動車２０を前進方向に増速させていく時の動作を説明したが、高速走行しているハイブリッド自動車２０を減速させていくときには、基本的に上記手順とは逆の手順に従ってエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２、ＣＶＴ４０、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１を制御すればよい。

〔モータ走行モード〕
続いて、エンジン２２を停止した状態で駆動軸としてのキャリア軸５５にモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方から動力を出力しながらハイブリッド自動車２０を走行させるモータ走行モードについて説明する。

実施例のハイブリッド自動車２０をモータ走行モードのもとで走行させる場合には、基本的に、図１２に示すように、クラッチＣ２がオフされてドライブギヤ軸２６とエンジン２２のクランクシャフト２３との接続が解除される。これにより、エンジン２２を連れ回すことなく、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れかからの動力を駆動軸としてのキャリア軸５５に出力することが可能となる。そして、このようにクラッチＣ２がオフされている場合には、クラッチＣ１がオンされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが接続された状態と、クラッチＣ１がオフされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除された状態の何れにおいてもハイブリッド自動車２０のモータ走行を実行することができる。

クラッチＣ２がオフされると共にクラッチＣ１がオンされた状態では、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からドライブギヤ軸２６に動力を出力させてドライブギヤ軸２６の回転速度Ｎｄを所定値に設定すると共に、ＣＶＴ４０を用いてドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０のキャリア５４（キャリア軸５５）との間の変速比αを実質的に無限大に設定することにより、上述のものと同様の「ニュートラル状態」を設定することができる。そして、かかるニュートラル状態のもとで変速比γが遊星歯車機構５０のギヤ比ρよりも小さくなるようにＣＶＴ４０を制御すれば、駆動軸としてのキャリア軸５５を逆転させてハイブリッド自動車２０を後進方向に走行させることが可能となる。そして、この際には、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れかからドライブギヤ軸２６に出力されるトルク（Ｔｄ）が増幅されて駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されることになり、モータＭＧ１およびＭＧ２の双方からドライブギヤ軸２６に動力を出力させれば、モータ走行モードのもとでの後進方向への走行に際して、駆動軸としてのキャリア軸５５により大きなトルクを出力することが可能となる。また、当該ニュートラル状態のもとで変速比γが遊星歯車機構５０のギヤ比ρよりも大きくなるようにＣＶＴ４０を制御すれば、駆動軸としてのキャリア軸５５を正転させてハイブリッド自動車２０を前進方向に走行させることが可能となる。そして、この際には、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れかからドライブギヤ軸２６に出力されるトルク（Ｔｄ）が増幅されて駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されることになり、モータＭＧ１およびＭＧ２の双方からドライブギヤ軸２６に動力を出力させれば、モータ走行モードのもとでの前進方向への走行（発進）に際して、駆動軸としてのキャリア軸５５により大きなトルクを出力することが可能となる。

また、クラッチＣ１およびＣ２の双方がオフされた状態では、モータＭＧ１を停止させると共にＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓを値０にした上で、ブレーキＢ１をオンしてセカンダリシャフト４２およびサンギヤ５１を回転不能に固定すると共にＣＶＴ４０をロックすることができる。そして、このように遊星歯車機構５０のサンギヤ５１を回転不能に固定すれば、ＣＶＴ４０を用いることなくモータＭＧ２によりドライブギヤ軸２６に出力されるトルクをドライブギヤ２５および遊星歯車機構５０を介して駆動軸としてのキャリア軸５５に伝達してハイブリッド自動車２０を走行させることが可能となる。更に、クラッチＣ１がオフされると共にブレーキＢ１がオフされていれば、モータＭＧ１とモータＭＧ２とをそれぞれ独立に回転駆動することが可能である。従って、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１のすべてがオフされた状態では、モータＭＧ１とモータＭＧ２との双方を力行させて駆動軸としてのキャリア軸５５に比較的大きなトルクを出力することも可能となる。また、クラッチＣ１およびＣ２の双方がオフされた状態では、上述の高速走行モードと同様に、モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１（回転速度Ｎｉ）をドライブギヤ２５の回転方向とは逆方向に高くし、更にＣＶＴ４０の変速比γを適宜変化させていくことにより、ドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４すなわち駆動軸としてのキャリア軸５５との間の変速比αをより小さく（増速比をより大きく）してキャリア軸５５の正転側における回転速度すなわち車速Ｖをより高くすることも可能である。

なお、モータ走行モードのもとで停止されているエンジン２２を始動させる際には、クラッチＣ１がオンされていれば、当該クラッチＣ１がオフされてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除され、ブレーキＢ１がオンされていれば、当該ブレーキＢ１がオフされてセカンダリシャフト４２およびサンギヤ５１のロックが解除される。そして、駆動軸としてのキャリア軸５５に要求トルクに基づくトルクが出力されるようにモータＭＧ１およびＣＶＴ４０が制御されると共に回転速度Ｎｍ２が低下するようにモータＭＧ２が制御され、図１３において破線で示すように一旦モータＭＧ２が停止させられる。次いで、クラッチＣ２がオンされてドライブギヤ軸２６すなわちモータＭＧ２とエンジン２２のクランクシャフト２３とが接続され、図１３において実線で示すように、バッテリ３５からの電力を利用してエンジン２２をクランキングするようにモータＭＧ２が制御されると共に、モータＭＧ２によるエンジン２２のクランキングに伴って出力要素としてのキャリア５４に作用するトルクをキャンセルしつつ駆動軸としてのキャリア軸５５に要求トルクに基づくトルクが出力されるようにモータＭＧ１およびＣＶＴ４０が制御される。更に、モータＭＧ２によるクランキングの開始後の所定のタイミングで燃料噴射制御や点火制御が開始され、エンジン２２の完爆が確認されると、駆動軸としてのキャリア軸５５に要求トルクに基づくトルクが出力されると共にドライブギヤ軸２６（クランクシャフト２３およびモータＭＧ２）とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが回転同期するようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とＣＶＴ４０とが制御され、ドライブギヤ軸２６とプライマリシャフト４１とが回転同期した時点でクラッチＣ１がオンされる。こうしてクラッチＣ１がオンされると、エンジン２２の運転を伴ってハイブリッド自動車２０を走行させるための制御が開始されることになる。

〔その他の動作〕
実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ１およびＭＧ２を備えるものであるから、走行中に運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれたときには、モータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れかの回生により運動エネルギを電気エネルギに変換することで駆動軸としてのキャリア軸５５に制動力（制動トルク）を出力することができる。そして、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれたときにクラッチＣ１をオフしてドライブギヤ軸２６とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続を解除すれば、モータＭＧ１とモータＭＧ２とを独立に制御して両モータＭＧ１およびＭＧ２により効率よくエネルギを回収することが可能となる。すなわち、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれたときにクラッチＣ１をオフすると共にＣＶＴ４０を用いてモータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１を高く保つことで、通常であれば回生制動が実行し得なくなる程度にまでキャリア軸５５の回転速度すなわち車速Ｖが低下した時点においてもモータＭＧ１によるエネルギ回収を続行し、それによりハイブリッド自動車２０のエネルギ効率を向上させることが可能となる。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０において、ドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０は、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが接続されているときに、互いに協働して無限変速機（ＩＶＴ）を構成し、エンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２との少なくとも何れかからの動力をドライブギヤ２５とＣＶＴ４０とから分割して遊星歯車機構５０に出力することでトルク循環を生じさせ、ドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４（駆動軸としてのキャリア軸５５）との間の変速比αを理論上無限大に設定可能とする。従って、ハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ４０の変速比γを遊星歯車機構５０のギヤ比ρと一致させてドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０のキャリア５４との間の変速比αを実質的に無限大に設定することにより、ドライブギヤ２５に接続されたエンジン２２等が例えば効率を向上させることができる任意の回転速度で運転されていてもキャリア５４およびキャリア軸５５の回転を停止させておくことができる。そして、このような変速比αが実質的に無限大である状態からＣＶＴ４０の変速状態すなわち変速比γを変更すれば、キャリア５４とキャリア軸５５とを正転側または逆転側に回転させることが可能となり、特にキャリア軸５５の回転速度すなわち車速Ｖが低いときにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２との少なくとも何れかからのトルクを増幅して駆動軸としてのキャリア軸５５に大きなトルクを効率よく出力することができる。また、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除されれば、モータＭＧ１によりＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１をドライブギヤ２５の回転とは無関係に回転させることが可能となる。従って、このハイブリッド自動車２０では、ドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除されると共にエンジン２２およびモータＭＧ２の少なくとも何れか一方が動力を出力している状態で、ＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１に接続されたモータＭＧ１の回転を制御し、更にはＣＶＴ４０の変速比γを適宜変化させることにより、ドライブギヤ２５すなわちエンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２と遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４すなわち駆動軸としてのキャリア軸５５との間の変速比αをより小さく（増速比をより大きく）することが可能となる。この結果、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２と駆動軸としてのキャリア軸５５との間の変速比幅をより大きくして、キャリア軸５５の回転速度が低い低車速域から当該回転速度が高まる高車速域までの極めて広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることが可能となる。

すなわち、上記ハイブリッド自動車２０において、駆動軸としてのキャリア軸５５は、遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４がドライブギヤ２５とは逆方向に回転するときに正転することから、キャリア軸５５が正転する際、遊星歯車機構５０のリングギヤ５２（第２の入力要素）およびキャリア５４（出力要素）の双方がドライブギヤ２５とは逆方向に回転することになる。従って、ハイブリッド自動車２０では、ドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０のキャリア５４（キャリア軸５５）との間の変速比αが実質的に無限大に設定されている状態からＣＶＴ４０の変速比γを遊星歯車機構５０のギヤ比ρよりも小さくすれば（ＣＶＴ４０の変速状態を増速側へと変化させれば）、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓが高まり、それに伴って遊星歯車機構５０のキャリア５４に大きなトルクを出力しつつキャリア５４をドライブギヤ２５の回転方向と同方向に回転させること、すなわち駆動軸としてのキャリア軸５５に大きなトルクを出力しつつ当該キャリア軸５５を逆転させてハイブリッド自動車２０を後進方向に走行させることが可能となる（後進走行モード）。また、ドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０のキャリア５４との間の変速比αが実質的に無限大に設定されている状態からＣＶＴ４０の変速比γを遊星歯車機構５０のギヤ比ρよりも大きくすれば（ＣＶＴ４０の変速状態を減速側へと変化させれば）、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓが低下し、それに伴って遊星歯車機構５０のキャリア５４に大きなトルクを出力しつつ当該キャリア５４の回転速度Ｎｃをドライブギヤ２５の回転方向とは逆方向に高くすること、すなわち駆動軸としてのキャリア軸５５に大きなトルクを出力しつつ当該キャリア軸５５を正転側に回転させると共にその回転速度（車速Ｖ）を高くしながらハイブリッド自動車２０を前進方向に走行させることが可能となる（低速前進走行モード）。更に、クラッチＣ１によりドライブギヤ軸２６（ドライブギヤ２５）とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除された状態で、ＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１に接続されたモータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１を低下させると共に当該モータＭＧ１を一旦停止させれば（中速移行モード）、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓを値０にすることができる。この状態から、モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１（回転速度Ｎｉ）をそれまでとは逆方向（リングギヤ５２と同方向）に高くしていけば、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１をドライブギヤ２５とは逆方向すなわちリングギヤ５２やキャリア５４と同方向に回転させると共にその回転速度Ｎｓを高くしていくことができる。この際に、更にＣＶＴ４０の変速比γをより小さくすれば（ＣＶＴ４０の変速状態を増速側に変化させていけば）、サンギヤ５１の回転速度Ｎｓをより一層高くすることができる。そして、遊星歯車機構５０のサンギヤ５１のドライブギヤ２５とは逆方向における回転速度が高くなればなるほど、ドライブギヤ２５と遊星歯車機構５０の出力要素であるキャリア５４すなわち駆動軸としてのキャリア軸５５との間の変速比αをより小さく（増速比をより大きく）して駆動軸としてのキャリア軸５５の正転側における回転速度すなわち車速Ｖをより高くすることが可能となる（高速走行モード）。

このように、遊星歯車機構５０のキャリア５４がドライブギヤ２５とは逆方向に回転するときに駆動軸としてのキャリア軸５５が正転してハイブリッド自動車２０が前進することにすれば、遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓを値０を含む範囲内で連続的に変化させることで遊星歯車機構５０の各要素（特にサンギヤ５１）の回転速度が過大になることを抑制しながら、駆動軸としてのキャリア軸５５の正転および逆転すなわちハイブリッド自動車２０の前進および後進を可能とすると共に、エンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２とキャリア軸５５との間の変速比幅をより大きくして駆動軸としてのキャリア軸５５の正転側すなわちハイブリッド自動車２０の前進方向における広範な運転領域においてエネルギ効率やトルク特性を向上させることが可能となる。従って、上記実施例のように、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づいて要求トルクが設定される場合、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが接続される後進走行モードや低速前進走行モードのもとでは、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とＣＶＴ４０とを制御すればよい。また、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除される中速移行モードまたは高速走行モードのもとでは、モータＭＧ１が減速するか、またはモータＭＧ１がドライブギヤ２５とは逆方向に回転すると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とＣＶＴ４０とを制御すればよい。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除される高速走行モードのもとで、モータＭＧ２がエンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて発電すると共にモータＭＧ１がドライブギヤ２５とは逆方向に回転し、かつ要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とＣＶＴ４０とを制御することができる。これにより、モータＭＧ２の発電により得られた電力を用いてモータＭＧ１を駆動したり、バッテリ３５を充電したりすることが可能となるので、ドライブギヤ２５（エンジン２２やモータＭＧ２）とキャリア軸５５との間の変速比αをより小さくしてキャリア軸５５の正転側における回転速度すなわち車速Ｖをより高くする高速走行モードのもとでのエネルギ効率をより向上させることが可能となる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０は、遊星歯車機構５０の第１の入力要素であるサンギヤ５１を回転不能に固定可能なブレーキＢ１（第１要素固定手段）を有している。これにより、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除された状態で、ＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１に接続されたモータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１を低下させると共にモータＭＧ１を一旦停止させ、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続された遊星歯車機構５０のサンギヤ５１の回転速度Ｎｓを値０とすれば、ブレーキＢ１により当該サンギヤ５１を回転不能に固定することができる。そして、このように遊星歯車機構５０のサンギヤ５１（ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２）を回転不能に固定すれば、巡航走行モードのもとでＣＶＴ４０を用いることなく、エンジン２２とモータＭＧ２との少なくと何れかからのトルクをドライブギヤ２５および遊星歯車機構５０を介して駆動軸としてのキャリア軸５５に伝達することが可能となる。これにより、ＣＶＴ４０での損失を無くしながらエンジン２２やモータＭＧ２からの動力を比較的効率よくキャリア軸５５に伝達することができるので、ハイブリッド自動車２０におけるエネルギ効率をより一層向上させることが可能となる。従って、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続が解除されると共にブレーキＢ１により遊星歯車機構５０のサンギヤ５１が回転不能に固定される巡航走行モードのもとでは、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ２との少なくとも何れか一方が制御されると好ましい。

更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、ドライブギヤ２５とエンジン２２のクランクシャフト２３との接続および当該接続の解除を実行するクラッチＣ２を有している。これにより、クラッチＣ２によりドライブギヤ２５とエンジン２２のクランクシャフト２３との接続を解除すれば、クラッチＣ１によりドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１とが接続された状態またはクラッチＣ１により両者の接続が解除された状態で、エンジン２２を連れ回すことなくモータＭＧ１やモータＭＧ２からのトルクを駆動軸としてのキャリア軸５５に出力することが可能となる（モータ走行モード）。従って、クラッチＣ２によりドライブギヤ２５とエンジン２２のクランクシャフト２３との接続が解除されるモータ走行モードのもとでは、要求トルクに基づくトルクが駆動軸としてのキャリア軸５５に出力されるようにモータＭＧ１およびＭＧ２とＣＶＴ４０とクラッチＣ１が制御されると好ましい。

そして、遊星歯車機構５０として、第１の入力要素としてのサンギヤ５１と、第２の入力要素としてのリングギヤ５２と、サンギヤ５１とリングギヤ５２との双方と噛合するピニオンギヤ５３を保持する出力要素としてのキャリア５４とを含むシングルピニオン式遊星歯車機構を用いれば、部品点数の増加を抑制しつつハイブリッド自動車２０をコンパクトに構成することが可能となる。また、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１およびＭＧ２の一方の負荷が他方に比べて過大になることがないことからモータＭＧ１およびＭＧ２として同一諸元（同一サイズ）のものを採用可能であり、それによりハイブリッド自動車２０の生産性を向上させることができる。

なお、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、回転要素としてのドライブギヤ２５とエンジン２２のクランクシャフト２３との接続および当該接続の解除を実行するクラッチＣ２がエンジン２２とモータＭＧ２との間に配置されているが、図１４に示す変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂのように、モータＭＧ２とドライブギヤ２５との間に両者の接続および当該接続の解除を実行するクラッチＣ３が配置されてもよい。このようなハイブリッド自動車２０Ｂでは、クラッチＣ３をオフすればエンジン２２およびモータＭＧ２を同時にモータＭＧ１，ＣＶＴ４０等から切り離すことが可能となるので、停止時やモータ走行モードのもとでエンジン２２の始動処理を容易かつスムースに実行することができる。そして、ハイブリッド自動車２０Ｂでは、エンジン２２の連れ回しを回避すべく、基本的にモータ走行モードのもとではクラッチＣ３をオフしてモータＭＧ１のみから動力を出力することになる。この際、ハイブリッド自動車２０Ｂでは、クラッチＣ３をオフすることでエンジン２２およびモータＭＧ２を同時にモータＭＧ１等から切り離すことができることから、クラッチＣ３をオフした状態でモータＭＧ２にエンジン２２からの動力のすべてを用いて発電させ、得られた電力でモータＭＧ１を駆動したり、バッテリ３５を充電したりすることにより、ハイブリッド自動車２０Ｂをいわゆるシリーズ式のハイブリッド自動車として機能させることが可能となる。また、図１５に示す他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｃは、上記ハイブリッド自動車２０に対して、モータＭＧ２とドライブギヤ２５との間に両者の接続および当該接続の解除を実行するクラッチＣ３が追設されたものに相当する。このようなハイブリッド自動車２０Ｃでは、図１４のハイブリッド自動車２０Ｂが奏する作用効果と同様の作用効果を得ることが可能であり、更にクラッチＣ２をオフしてモータＭＧ２からエンジン２２を切り離せば、モータ走行モードのもとでエンジン２２の連れ回しを回避しつつモータＭＧ１およびＭＧ２の走行から動力を出力させることができる。加えて、上記ハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃにおいて、ブレーキＢ１は省略されてもよい。更に、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２によりエンジン２２をクランキングして始動させるものとして説明されたが、ハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃに対してエンジン２２を始動させるためのスタータ（スタータモータ）を備えてもよいことはいうまでもない。また、上記ハイブリッド自動車２０，２０Ｂ，２０Ｃは、運転席を含むキャビン全体を回転させる形式の車両として構成されてもよい。そして、上記実施例や変形例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車２０等に搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載されるものであってもよく、建設設備などの固定設備に組み込まれるものであってもよい。

ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、ドライブギヤ２５に動力を出力可能なエンジン２２が「内燃機関」に相当し、プライマリシャフト４１に入力される動力を無段階に変速してセカンダリシャフト４２に出力可能なＣＶＴ４０が「無段変速装置」に相当し、ＣＶＴ４０のセカンダリシャフト４２に接続されるサンギヤ５１と、ドライブギヤ２５と連動して当該ドライブギヤ２５とは逆方向に回転可能なリングギヤ５２と、駆動軸としてのキャリア軸５５に接続されるキャリア５４とを含む遊星歯車機構５０が「遊星歯車機構」に相当し、ドライブギヤ２５とＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１との接続および当該接続の解除を実行するクラッチＣ１が「接続断接手段」に相当し、ＣＶＴ４０のプライマリシャフト４１に少なくとも動力を出力可能なモータＭＧ１が「第１の電動機」に相当し、ドライブギヤ２５に少なくとも動力を出力可能なモータＭＧ２が「第２の電動機」に相当し、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ３５が「蓄電手段」に相当する。また、アクセル開度Ａｃｃ等に基づいて要求トルクを設定するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、ハイブリッドＥＣＵ７０とエンジン２２、モータＥＣＵ３０、ＣＶＴＥＣＵ４９との組み合わせが「制御手段」に相当し、遊星歯車機構５０のサンギヤ５１を回転不能に固定可能なブレーキＢ１が「第１要素固定手段」に相当し、ドライブギヤ２５とエンジン２２のクランクシャフト２３との接続および当該接続の解除を実行するクラッチＣ２が「第２の接続断接手段」に相当する。

なお、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「無段変速装置」は、ベルト式のＣＶＴ４０に限られず、入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能なものであればトロイダル式無段変速機や対回転子電動機からなる電気式無段変速装置といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「遊星歯車機構」は、無段変速装置の出力軸に接続される第１の入力要素と、回転要素と連動して当該回転要素とは逆方向に回転可能な第２の入力要素と、駆動軸に接続される出力要素とを含むものであればシングルピニオン式の遊星歯車機構５０以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「接続断接手段」、「第２の接続断接手段」および「第１要素固定手段」は、それぞれに対応した要素同士の接続および当該接続の解除を実行するものであればドグクラッチであるクラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１以外の圧着式クラッチといった他の如何なる形式のものであっても構わない。「第１の電動機」および「第２の電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ３５のような二次電池に限られず、第１および第２の電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、ハイブリッドＥＣＵ７０とエンジン２２、モータＥＣＵ３０、ＣＶＴＥＣＵ４９との組み合わせ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、動力出力装置や車両の製造産業等において利用可能である。

本発明の一実施例に係る車両であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 ドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。 実施例のハイブリッド自動車２０の動作モードを例示する説明図である。 実施例のハイブリッド自動車２０においてエンジン２２を始動させるときのドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。 実施例のハイブリッド自動車２０においてエンジン２２を始動させるときのドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各要素における回転速度等の関係を表す共線図の他の例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド自動車２０の後進走行モードや低速前進走行モードを説明するための説明図である。 後進走行モードや低速前進走行モードにおけるドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。 中速移行モードや巡航走行モードにおけるドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。 実施例のハイブリッド自動車２０の巡航走行モードを説明するための説明図である。 実施例のハイブリッド自動車２０の高速走行モードを説明するための説明図である。 高速走行モードにおけるドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。 実施例のハイブリッド自動車２０のモータ走行モードを説明するための説明図である。 モータ走行モードのもとでエンジン２２を始動させるときのドライブギヤ２５、ＣＶＴ４０および遊星歯車機構５０の各要素における回転速度等の関係を表す共線図を例示する説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。 他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｃの概略構成図である。

符号の説明

２０，２０Ｂ，２０Ｃ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２５ ドライブギヤ、２６ ドライブギヤ軸、３０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、３１，３２ インバータ、３３，３４ 回転位置検出センサ、３５ バッテリ、３６ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、３９ 電力ライン、４０ 無段変速ユニット（ＣＶＴ）、４１ プライマリシャフト、４２ セカンダリシャフト、４３ プライマリプーリ、４４ セカンダリプーリ、４５，４６ 油圧シリンダ、４７ ベルト、４８ 油圧回路、４９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、５０ 遊星歯車機構、５１ サンギヤ、５２ リングギヤ、５３ ピニオンギヤ、５４ キャリア、５５ キャリア軸（駆動軸）、５６ ギヤ列、５７ デファレンシャルギヤ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ、ＤＷ 車輪、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (10)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   所定の回転要素に動力を出力可能な内燃機関と、
   入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
   前記無段変速装置の前記出力軸に接続される第１の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素とは逆方向に回転可能な第２の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
   前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続および該接続の解除を実行する接続断接手段と、
   前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な第１の電動機と、
   前記回転要素に少なくとも動力を出力可能な第２の電動機と、
   前記第１および第２の電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 請求項１に記載の動力出力装置において、
   前記駆動軸は、前記遊星歯車機構の前記出力要素が前記回転要素とは逆方向に回転するときに正転する動力出力装置。
3. 請求項２に記載の動力出力装置において、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸とが接続された状態では、前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置とを制御すると共に、前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除された状態では、前記第１の電動機が減速するか、または前記第１の電動機が前記回転要素とは逆方向に回転すると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置とを制御する制御手段と、
   を更に備える動力出力装置。
4. 請求項３に記載の動力出力装置において、
   前記制御手段は、前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除された状態で、前記第２の電動機が前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電すると共に前記第１の電動機が前記回転要素とは逆方向に回転し、かつ前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置とを制御可能である動力出力装置。
5. 請求項３または４に記載の動力出力装置において、
   前記遊星歯車機構の前記第１の入力要素を回転不能に固定可能な第１要素固定手段を更に備える動力出力装置。
6. 請求項５に記載の動力出力装置において、
   前記制御手段は、前記接続断接手段により前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続が解除されると共に前記第１要素固定手段により前記遊星歯車機構の前記第１の入力要素が回転不能に固定された状態で、前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第２の電動機との少なくとも何れか一方を制御する動力出力装置。
7. 請求項３から６の何れか一項に記載の動力出力装置において、
   前記回転要素と前記内燃機関の機関軸との接続および該接続の解除を実行する第２の接続断接手段を更に備える動力出力装置。
8. 請求項７に記載の動力出力装置において、
   前記制御手段は、前記第２の接続断接手段により前記回転要素と前記内燃機関の前記機関軸との接続が解除された状態で、前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記第１および第２の電動機と前記無段変速装置と前記接続断接手段とを制御する動力出力装置。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載の動力出力装置において、
   前記遊星歯車機構は、前記第１の入力要素としてのサンギヤと、前記第２の入力要素としてのリングギヤと、前記サンギヤと前記リングギヤとの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを含むシングルピニオン式遊星歯車機構である動力出力装置。
10. 駆動軸に連結された駆動輪を有する車両であって、
    所定の回転要素に動力を出力可能な内燃機関と、
    入力軸に入力される動力を無段階に変速して出力軸に出力可能な無段変速装置と、
    前記無段変速装置の前記出力軸に接続される第１の入力要素と、前記回転要素と連動して該回転要素とは逆方向に回転可能な第２の入力要素と、前記駆動軸に接続される出力要素とを含む遊星歯車機構と、
    前記回転要素と前記無段変速装置の前記入力軸との接続および該接続の解除を実行する接続断接手段と、
    前記無段変速装置の前記入力軸に少なくとも動力を出力可能な第１の電動機と、
    前記回転要素に少なくとも動力を出力可能な第２の電動機と、
    前記第１および第２の電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
    を備える車両。

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