JP2008290602A - 動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車、および動力出力装置の制御方法 - Google Patents

動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車、および動力出力装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】動力分配統合機構の第１および第２要素と駆動軸との連結状態をより適正に切り替えて、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させる。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、変速機６０によりキャリア４５と駆動軸６７とが連結されているときに所定の変速状態切替条件が成立すると、モータＭＧ１の回転数を変速機６０のギヤ比と駆動軸６７の回転数とに基づく目標回転数Ｎｍ１＊に一致させる回転数調整処理と、変速機６０の目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列によるサンギヤ４１と駆動軸６７との連結と、同時係合状態でモータＭＧ１，ＭＧ２間でトルクを移し換えてモータＭＧ１，ＭＧ２が目標変速段数ｎ＊に対応した変速後状態において出力すべきトルクをそれぞれ出力するようにする動力移換処理と、キャリア４５と駆動軸６７との連結の解除とが実行される。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車、および動力出力装置の制御方法に関する。
従来から、この種の動力出力装置として、内燃機関と、２体の電動機と、いわゆるラビニヨ型の遊星歯車機構と、それぞれ電動機に接続される遊星歯車機構の２つの出力要素を選択的に出力部材に連結可能な平行軸式変速機とを備えた動力出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来から、内燃機関に接続される入力要素およびそれぞれ電動機に接続される２つの出力要素を含む遊星歯車機構と、当該遊星歯車機構の対応する出力要素にそれぞれ接続されると共に出力シャフトに連結される２本のカウンタシャフトを含む平行軸式変速機とを備えた動力出力装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。これらの動力出力装置では、平行軸式変速機により出力部材や出力シャフトに連結する遊星歯車機構の出力要素を切り替えることが可能である。更に、従来から、内燃機関に接続された入力要素と、第１モータ・ジェネレータに接続された反力要素と、第２モータ・ジェネレータに接続された出力要素とを含む動力分配機構と、出力部材としてのアクスル軸を動力分配機構の出力要素と反力要素とに選択的に接続させるための２つのクラッチとを備えたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００５−１５５８９１号公報 特開２００３−１０６３８９号公報 特開２００５−１２５８７６号公報
上述の従来の各動力出力装置は、出力軸等に連結する遊星歯車機構の出力要素を切り替え可能とするものであるが、上記各特許文献は、出力軸等に連結する遊星歯車機構の出力要素の切り替え手順を何ら具体的に開示してはいない。
そこで、本発明は、動力分配統合機構の第１および第２要素を選択的に駆動軸に連結可能な動力出力装置において、動力分配統合機構の第１および第２要素と駆動軸との連結状態をより適正に切り替えて、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることを主目的とする。
本発明による動力出力装置、それを備えたハイブリッド自動車、および動力出力装置の制御方法は、上述の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、
内燃機関と、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素のうちの何れか２つに入出力される動力に基づく動力を残余の１つに入出力する動力分配統合機構と、
前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１要素からの動力と前記第２要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能な変速伝達手段と、
前記駆動軸に要求される動力である要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸とが連結された状態で前記内燃機関が運転されると共に前記第１および第２電動機が駆動制御されている最中に所定の変速状態切替条件が成立したときに、前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結を解除すると共に前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結する場合には、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結できるように該第１および第２要素の他方に対応した前記第１または第２電動機の回転数を調整する回転数調整処理と、前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の他方と前記駆動軸との連結と、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方を前記駆動軸に連結した状態で前記第１および第２電動機間で動力を移し換えて前記第１および第２電動機が前記第１および第２要素の他方のみを前記駆動軸に連結したときに出力すべき動力をそれぞれ出力するようにする動力移換処理と、前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結の解除とを伴って、前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
この動力出力装置は、動力分配統合機構の第１および第２要素の何れか一方または双方を駆動軸に選択的に連結可能であると共に、第１要素からの動力と第２要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で駆動軸に伝達可能な変速伝達手段を備える。そして、この動力出力装置では、変速伝達手段により第１および第２要素の一方と駆動軸とが連結された状態で内燃機関が運転されると共に第１および第２電動機が駆動制御されている最中に所定の変速状態切替条件が成立したときに、第１および第２要素の一方と駆動軸との連結を解除すると共に第１および第２要素の他方を駆動軸に連結する場合には、設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるようにしながら、第１および第２要素の他方を駆動軸に連結できるように当該第１および第２要素の他方に対応した第１または第２電動機の回転数を調整する回転数調整処理を実行した上で変速伝達手段により第１および第２要素の他方と駆動軸とを連結する。更に、設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるようにしながら、変速伝達手段により第１および第２要素の双方を駆動軸に連結した状態で第１および第２電動機間で動力を移し換えて第１および第２電動機が第１および第２要素の他方のみを駆動軸に連結したときに出力すべき動力をそれぞれ出力するようにする動力移換処理を実行した上で変速伝達手段による第１および第２要素の一方と駆動軸との連結を解除する。このように、変速伝達手段により第１および第２要素の一方と駆動軸とが連結されているときに、上記回転数調整処理を実行した上で第１および第２要素の双方を駆動軸に一旦連結し、更に上記動力移換処理を実行した上で第１および第２要素の他方と駆動軸との連結を解除すれば、駆動軸に出力される動力の変動に伴うショックの発生を抑制しつつ動力分配統合機構の第１要素と駆動軸とが連結される状態と第２要素と駆動軸とが連結される状態とをより適正に切り替えることができる。従って、この動力出力装置では、動力分配統合機構の第１および第２要素と駆動軸との連結状態とをより適正に切り替えて、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることが可能となる。
また、前記動力移換処理は、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方と前記駆動軸とが連結される前の変速前状態にあるものとして所定のタイミングにおける要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを始点トルクとして設定すると共に、前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結が解除された後の変速後状態にあるものとして所定のタイミングにおける要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを終点トルクとして設定し、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御する処理であってもよい。これにより、第１および第２電動機のそれぞれに第１および第２要素の他方のみを駆動軸に連結したときに出力すべき動力を出力させるための動力移換処理をより適正なものとすることができる。
この場合、前記制御手段は、前記動力移換処理の実行中、前記要求動力が設定されるたびに、該設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて前記第１および第２電動機についての前記始点トルクと前記終点トルクとを設定すると共に、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと徐々に変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御するものであってもよい。このように、動力移換処理の実行中、要求動力が設定されるたびに第１および第２電動機の始点および終点トルクを逐一設定して第１および第２電動機により出力されるトルクをそれぞれ始点トルクから終点トルクへと徐々に変化させれば、駆動軸に出力されるトルクの変動に伴うショックの発生を抑制すると共に要求動力の変動に対処しながら第１および第２電動機間で動力を移換することができる。また、要求動力が設定されるたびに始点および終点トルクを逐一設定しておけば、仮に変速後状態への移行が中断されてもトルクの変動に伴うショックの発生を抑制すると共に要求動力の変動に対処しながら変速前状態へと戻すことが可能となる。
また、前記制御手段は、前記動力移換処理の実行開始に際して前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方が前記駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを前記始点トルクとして設定し、前記動力移換処理の実行中、前記要求動力が設定されるたびに、該設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて前記第１および第２電動機についての前記終点トルクを設定すると共に、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと徐々に変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御するものであってもよい。このように、変速伝達手段により第１および第２要素の双方が駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく要求機関トルクとに基づいて始点トルクを設定すると共に、要求動力が設定されるたびに第１および第２電動機の終点トルクを逐一設定して第１および第２電動機により出力されるトルクをそれぞれ始点トルクから終点トルクへと徐々に変化させても、駆動軸に出力されるトルクの変動に伴うショックの発生を抑制すると共に要求動力の変動に対処しながら第１および第２電動機間で動力を移換することができる。また、このように始点トルクの設定を動力移換処理の開始直後にのみ実行すれば、動力移換処理に伴う演算負荷を軽減することが可能となる。
更に、前記制御手段は、前記動力移換処理の実行開始に際して、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方が前記駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを前記始点トルクとして設定すると共に、前記設定された始点トルクと前記変速前状態および前記変速後状態のもとでの前記変速伝達手段による前記第１または第２要素と前記駆動軸との間の変速比とに基づいて前記第１および第２電動機についての前記終点トルクを設定し、前記要求動力が設定されるたびに前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと徐々に変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御するものであってもよい。このように、変速伝達手段により第１および第２要素の双方が駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく要求機関トルクとに基づいて始点トルクと終点トルクとの双方を設定し、第１および第２電動機により出力されるトルクをそれぞれ始点トルクから終点トルクへと徐々に変化させれば、動力移換処理に伴う演算負荷をより軽減すると共に駆動軸に出力されるトルクの変動に伴うショックの発生を抑制しながら第１および第２電動機間で動力を移換することができる。
また、前記制御手段は、前記動力移換処理の実行に際して、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方が前記駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを前記始点トルクとして設定すると共に、前記設定された始点トルクと前記変速前状態および前記変速後状態のもとでの前記変速伝達手段による前記第１または第２要素と前記駆動軸との間の変速比とに基づいて前記第１および第２電動機についての前記終点トルクを設定し、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機が前記終点トルクに基づくトルクを出力するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御するものであってもよい。これにより、第１および第２電動機の出力トルクの変動により多少のショックを発生させる可能性があるものの、動力分配統合機構の第１要素と駆動軸とが連結される状態と第２要素と駆動軸とが連結される状態とを演算負荷をより一層軽減しつつ速やかに切り替えることが可能となる。
更に、前記回転数調整処理は、前記第１および第２要素の他方に対応した前記第１または第２電動機の回転数を前記変速伝達手段による前記動力分配統合機構の前記第１要素と前記駆動軸との間の変速比および前記第２要素と前記駆動軸との間の変速比と前記駆動軸の回転数とに基づく目標回転数に一致させる処理であってもよい。これにより、それまで駆動軸に連結されていなかった第１および第２要素の他方を駆動軸にショックの発生を抑制しながらより適正に連結して、動力分配統合機構の第１および第２要素の双方と駆動軸とが連結される状態を実現することができる。
また、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を前記駆動軸に連結可能な少なくとも１組の平行軸式ギヤ列を有する第１変速機構と、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結可能な少なくとも１組の平行軸式ギヤ列を有する第２変速機構とを含む平行軸式変速機であってもよい。
更に、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第１要素を前記駆動軸に連結可能な第１遊星歯車機構と、前記動力分配統合機構の前記第２要素を前記駆動軸に連結可能な第２遊星歯車機構とを含む遊星歯車式変速機であってもよい。
また、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を前記駆動軸に連結可能な遊星歯車機構と、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結可能な連結機構とを含む遊星歯車式変速機であってもよい。
本発明によるハイブリッド自動車は、上記何れかの動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むものである。このハイブリッド自動車に備えられる動力出力装置は、動力分配統合機構の第１および第２要素と駆動軸との連結状態をより適正に切り替えてより広範な運転領域において動力の伝達効率を向上可能なものであるから、このハイブリッド自動車では燃費と走行性能とを良好に向上させることができる。
本発明による動力出力装置の制御方法は、
駆動軸と、内燃機関と、それぞれ動力を入出力可能な第１および第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素のうちの何れか２つに入出力される動力に基づく動力を残余の１つに入出力する動力分配統合機構と、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１要素からの動力と前記第２要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能な変速伝達手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸とが連結された状態で前記内燃機関が運転されると共に前記第１および第２電動機が駆動制御されている最中に所定の変速状態切替条件が成立したときに、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結できるように該第１および第２要素の他方に対応した前記第１または第２電動機の回転数を調整するステップと、
（ｂ）前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の他方と前記駆動軸とを連結するステップと、
（ｃ）前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方を前記駆動軸に連結した状態で前記第１および第２電動機間で動力を移し換えて前記第１および第２電動機が前記第１および第２要素の他方のみを前記駆動軸に連結したときに出力すべき動力をそれぞれ出力するようにするステップと、
（ｄ）前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結を解除するステップと、
を含むものである。
この方法のように、変速伝達手段により第１および第２要素の一方と駆動軸とが連結されているときに、ステップ（ａ）の回転数調整処理を実行した上でステップ（ｂ）にて第１および第２要素の双方を駆動軸に一旦連結し、更にステップ（ｃ）の動力移換処理を実行した上でステップ（ｄ）にて第１および第２要素の他方と駆動軸との連結を解除すれば、駆動軸に出力される動力の変動に伴うショックの発生を抑制しつつ動力分配統合機構の第１要素と駆動軸とが連結される状態と第２要素と駆動軸とが連結される状態とをより適正に切り替えることができる。従って、この方法によれば、動力分配統合機構の第１および第２要素と駆動軸との連結状態とをより適正に切り替えて、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることが可能となる。また、この方法において、ステップ（ａ）〜（ｄ）の実行中に、駆動軸に要求される要求動力に基づく動力が当該駆動軸に出力されるように内燃機関と第１および第２電動機とに対するトルク指令を設定してもよい。
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、本発明の実施例に係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、後輪駆動車両として構成されており、車両前部に配置されるエンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト（機関軸）２６に接続された動力分配統合機構４０と、動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、このモータＭＧ１と同軸に配置されると共に動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ２と、動力分配統合機構４０からの動力を変速して駆動軸６７に伝達可能な変速機６０と、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等とを備えるものである。
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２６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の何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数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数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に取り付けられた温度センサ３７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。
動力分配統合機構４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２、変速機６０と共に図示しないトランスミッションケースに収容され、エンジン２２から所定距離を隔ててクランクシャフト２６と同軸に配置される。実施例の動力分配統合機構４０は、外歯歯車のサンギヤ４１と、このサンギヤ４１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ４２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ４１と他方がリングギヤ４２と噛合する２つのピニオンギヤ４３，４４の組を自転かつ公転自在に少なくとも１組保持するキャリア４５とを有するダブルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ４１（第２要素）とリングギヤ４２（第３要素）とキャリア４５（第１要素）とは互いに差動回転可能である。また、実施例において、動力分配統合機構４０は、そのギヤ比ρ（サンギヤ４１の歯数をリングギヤ４２の歯数で除した値）がρ＝０．５となるように構成されている。これにより、サンギヤ４１とキャリア４５とでエンジン２２からのトルクの分配比率が同一になることから、減速ギヤ機構等を用いることなくモータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を同一のものとすることが可能となり、動力出力装置のコンパクト化、生産性の向上、低コスト化を図ることができる。ただし、動力分配統合機構４０のギヤ比ρは、例えば値０．４〜０．６程度の範囲内から選択されてもよい。かかる動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１には、当該サンギヤ４１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に延びる中空のサンギヤ軸４１ａおよび中空の第１モータ軸４６を介して第２電動機としてのモータＭＧ１（中空のロータ）が接続されている。また、第１要素であるキャリア４５には、エンジン２２に向けて延びる中空の第２モータ軸５５を介して第１電動機としてのモータＭＧ２（中空のロータ）が接続されている。更に、第３要素であるリングギヤ４２には、第２モータ軸５５およびモータＭＧ２を通って延びるリングギヤ軸４２ａおよびダンパ２８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。
また、図１に示すように、サンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との間には、両者の接続（駆動源要素接続）および当該接続の解除を実行するクラッチＣ０（接続断接手段）が設けられている。実施例において、クラッチＣ０は、例えばサンギヤ軸４１ａに固定された係合部と第１モータ軸４６に固定された係合部との双方と係合可能であると共に電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９０によりサンギヤ軸４１ａや第１モータ軸４６等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。クラッチＣ０によりサンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との接続を解除した際には、第２電動機としてのモータＭＧ１と動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１との接続が解除されることになり、動力分配統合機構４０の機能によりエンジン２２を実質的にモータＭＧ１，ＭＧ２や変速機６０から切り離すことが可能となる。そして、このように動力分配統合機構４０のサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して連結され得る第１モータ軸４６は、モータＭＧ１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に更に延出され、変速機６０に接続される。また、動力分配統合機構４０のキャリア４５からは、中空のサンギヤ軸４１ａや第１モータ軸４６を通してエンジン２２とは反対側（車両後方）にキャリア軸（連結軸）４５ａが延出されており、このキャリア軸４５ａも変速機６０に接続される。これにより、実施例において、動力分配統合機構４０は互いに同軸に配置されたモータＭＧ１およびモータＭＧ２の間に両モータＭＧ１，ＭＧ２と同軸に配置され、エンジン２２はモータＭＧ２に同軸に並設されると共に動力分配統合機構４０を挟んで変速機６０と対向することになる。すなわち、実施例では、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構４０および変速機６０という動力出力装置の構成要素が、車両前方から、エンジン２２、モータＭＧ２、動力分配統合機構４０、モータＭＧ１、変速機６０という順番で配置されることになる。これにより、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行するハイブリッド自動車２０に好適なものとすることができる。
変速機６０は、複数段階に変速状態（変速比）を設定可能とする平行軸式自動変速機として構成されており、１速ギヤ列を構成する第１カウンタドライブギヤ６１ａおよび第１カウンタドリブンギヤ６１ｂ、２速ギヤ列を構成する第２カウンタドライブギヤ６２ａおよび第２カウンタドリブンギヤ６２ｂ、３速ギヤ列を構成する第３カウンタドライブギヤ６３ａおよび第３カウンタドリブンギヤ６３ｂ、４速ギヤ列を構成する第４カウンタドライブギヤ６４ａおよび第４カウンタドリブンギヤ６４ｂ、各カウンタドリブンギヤ６１ｂ〜６４ｂおよびギヤ６５ｂが固定されたカウンタシャフト６５、クラッチＣ１，Ｃ２、駆動軸６７に取り付けられたギヤ６６ａ、更に図示しないリバースギヤ列等を含む（以下、適宜「１速から４速ギヤ列」を単に「ギヤ列」といい、「カウンタドライブギヤ」および「カウンタドリブンギヤ」を単に「ギヤ」という）。なお、実施例の変速機６０において、１速ギヤ列のギヤ比（変速比）Ｇ（１）が最も大きく、２速ギヤ列、３速ギヤ列、４速ギヤ列へと移行するにつれてギヤ比Ｇ（ｎ）が小さくなる。
図１に示すように、１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａは、動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５から延出されたキャリア軸４５ａに回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第１ギヤ６１ｂと常時噛合している。同様に、３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａもキャリア軸４５ａに回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第３ギヤ６３ｂと常時噛合している。そして、実施例ではキャリア軸４５ａ側（カウンタドライブギヤ側）に、第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）と第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）との何れか一方をキャリア軸４５ａに対して選択的に固定すると共に、第１ギヤ６１ａおよび第３ギヤ６３ａの双方をキャリア軸４５ａに対して回転自在に（解放）することができるクラッチＣ１が配置されている。実施例において、クラッチＣ１は、例えばキャリア軸４５ａに固定された係合部と第１ギヤ６１ａに固定された係合部および第３ギヤ６３ａに固定された係合部との何れか一方とを連結するように電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９１によりサンギヤ軸４１ａ等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。これら１速ギヤ列のギヤ６１ａ，６１ｂ、３速ギヤ列のギヤ６３ａ，６３ｂおよびクラッチＣ１は、変速機６０の第１変速機構を構成する。また、２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａは、動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して連結され得る第１モータ軸４６に回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第２ギヤ６２ｂと常時噛合している。同様に、４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａも第１モータ軸４６に回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト６５に固定された第４ギヤ６４ｂと常時噛合している。そして、実施例では第１モータ軸４６側（カウンタドライブギヤ側）に、第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）と第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）との何れか一方を第１モータ軸４６に対して選択的に固定すると共に、第２ギヤ６２ａおよび第４ギヤ６４ａの双方を第１モータ軸４６に対して回転自在に（解放）することができるクラッチＣ２が配置されている。実施例において、クラッチＣ２は、例えば第１モータ軸４６に固定された係合部と第２ギヤ６２ａに固定された係合部および第４ギヤ６４ａに固定された係合部との何れか一方とを連結するように電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９２により第１モータ軸４６等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。これら２速ギヤ列のギヤ６２ａ，６２ｂ、４速ギヤ列のギヤ６４ａ，６４ｂおよびクラッチＣ２は、変速機６０の第２変速機構を構成する。
そして、キャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６からカウンタシャフト６５に伝達された動力は、ギヤ６５ｂ，６６ａ（実施例では、ギヤ６５ａおよび６６ａ間のギヤ比が１：１であるものとする。）を介して駆動軸６７に伝達され、デファレンシャルギヤ６８を介して最終的に駆動輪としての後輪６９ａ，６９ｂに出力されることになる。なお、実施例の変速機６０のように、クラッチＣ１，Ｃ２をキャリア軸４５ａ、第１モータ軸４６側に設けることにより、クラッチＣ１，Ｃ２によりギヤ６１ａ〜６４ａをキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６に固定する際の損失を低減することが可能となる。すなわち、各ギヤ列における歯数の比にもよるが、特に減速比が小さい４速ギヤ列を含む第２変速機構に関しては、クラッチＣ２により第１モータ軸４６に固定される前に空転しているギヤ６４ａの回転数は、それぞれに対応するカウンタシャフト６５側のギヤ６４ｂの回転数よりも低くなるので、少なくともクラッチＣ２を第１モータ軸４６側に設ければ、ギヤ６４ａのドグと第１モータ軸４６のドグとをより少ない損失で係合させることが可能となる。なお、減速比が大きい１速ギヤ列を含む第１変速機構については、クラッチＣ１をカウンタシャフト６５側に設けてもよい。
このように構成された変速機６０によれば、クラッチＣ２を解放状態とすると共に、クラッチＣ１により第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）と第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）との何れか一方をキャリア軸４５ａに固定すれば、キャリア軸４５ａからの動力を第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）または第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）とカウンタシャフト６５とを介して駆動軸６７に伝達することができる。また、クラッチＣ０を繋ぐと共にクラッチＣ１を解放状態とし、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）と第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）との何れか一方を第１モータ軸４６に固定すれば、第１モータ軸４６からの動力を第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）または第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）とカウンタシャフト６５とを介して駆動軸６７に伝達することができる。以下、適宜、１速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第１変速状態（１速）」と、２速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第２変速状態（２速）」と、３速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第３変速状態（３速）」と、４速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第４変速状態（４速）」という。
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の他に各種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、計時指令に応じて計時処理を実行するタイマ７８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。また、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８７からの車速Ｖが入力ポートを介して入力される。更に、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と各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。また、クラッチＣ０や変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２のアクチュエータ９０〜９２もハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。
次に、図２から図１１を参照しながら、上記ハイブリッド自動車２０の動作の概要について説明する。なお、図２から図８において、Ｓ軸は動力分配統合機構４０のサンギヤ４１の回転数（モータＭＧ１すなわち第１モータ軸４６の回転数Ｎｍ１）を、Ｒ軸は動力分配統合機構４０のリングギヤ４２の回転数（エンジン２２の回転数Ｎｅ）を、Ｃ軸は動力分配統合機構４０のキャリア４５（キャリア軸４５ａ）の回転数をそれぞれ示す。また、６１ａ軸〜６４ａ軸，６５軸および６７軸は、変速機６０の第１ギヤ６１ａ〜第４ギヤ６４ａ、カウンタシャフト６５および駆動軸６７の回転数をそれぞれ示す。
上述のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴う走行時に、クラッチＣ２を解放状態とすると共にクラッチＣ１により第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定すれば、図２に示すように、第１変速状態（１速）のもとでキャリア軸４５ａからの動力を１速ギヤ列（第１ギヤ６１ａ，６１ｂ）のギヤ比Ｇ（１）に基づいて変速（減速）して駆動軸６７へと出力することができる。また、第１変速状態のもとで、車速Ｖ（駆動軸６７の回転数）の変化に応じて、第１モータ軸４６（サンギヤ４１）とカウンタシャフト６５に固定された第２ギヤ６２ｂと常時噛合している第２ギヤ６２ａとを回転同期させれば、図３に示すように、クラッチＣ１により第１ギヤ６１ａ（１速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定したまま、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）を第１モータ軸４６に固定することが可能となる。以下、このように動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５を変速機６０の１速ギヤ列により、第２要素であるサンギヤ４１を変速機６０の２速ギヤ列により駆動軸６７に連結する状態（図３）を「１−２速同時係合状態」または「第１同時係合状態」という。かかる１−２速同時係合状態のもとで、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換無しに１速ギヤ列のギヤ比Ｇ（１）と２速ギヤ列のギヤ比Ｇ（２）との間の値である第１固定変速比γ１（＝（1−ρ）・Ｇ（１）＋ρ・Ｇ（２））で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができる。また、かかる１−２速同時係合状態が実現されるときの動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（モータＭＧ１）、リングギヤ４２（エンジン２２）およびキャリア４５（モータＭＧ２）の回転数は、駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）ごとに、変速機６０のギヤ比Ｇ（１），Ｇ（２）と動力分配統合機構４０のギヤ比ρとに基づいて定まることになる。そして、図３に示す１−２速同時係合状態のもとでクラッチＣ１を解放状態とすれば、図４において二点鎖線で示すように、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）のみが第１モータ軸４６（サンギヤ４１）に固定されることになり、第２変速状態（２速）のもとで第１モータ軸４６からの動力を２速ギヤ列（第２ギヤ６２ａ，６２ｂ）のギヤ比Ｇ（２）に基づいて変速して駆動軸６７へと出力することができる。
同様に、第２変速状態のもとで、車速Ｖの変化に応じて、キャリア軸４５ａ（キャリア４５）とカウンタシャフト６５に固定された第３ギヤ６３ｂと常時噛合している第３ギヤ６３ａとを回転同期させれば、図５に示すように、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａ（２速ギヤ列）を第１モータ軸４６に固定したまま、クラッチＣ１により第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定することが可能となる。以下、このように動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１を変速機６０の２速ギヤ列により、第１要素であるキャリア４５を変速機６０の３速ギヤ列により駆動軸６７に連結する状態（図５）を「２−３速同時係合状態」または「第２同時係合状態」という。かかる２−３速同時係合状態のもとでも、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換無しに２速ギヤ列のギヤ比Ｇ（２）と２速ギヤ列のギヤ比Ｇ（３）との間の値である第２固定変速比γ２（＝ρ・Ｇ（２）＋（１−ρ）・Ｇ（３））で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができる。また、かかる２−３速同時係合状態が実現されるときの動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（モータＭＧ１）、リングギヤ４２（エンジン２２）およびキャリア４５（モータＭＧ２）の回転数は、駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）ごとに、変速機６０のギヤ比Ｇ（２），Ｇ（３）と動力分配統合機構４０のギヤ比ρとに基づいて定まることになる。そして、図５に示す２−３速同時係合状態のもとでクラッチＣ２を解放状態とすれば、図６において一点鎖線で示すように、クラッチＣ１により第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）のみがキャリア軸４５ａ（キャリア４５）に固定されることになり、第３変速状態（３速）のもとでキャリア軸４５ａからの動力を３速ギヤ列（第３ギヤ６３ａ，６３ｂ）のギヤ比Ｇ（３）に基づいて変速して駆動軸６７へと出力することができる。
更に、第３変速状態のもとで、車速Ｖの変化に応じて、第１モータ軸４６（サンギヤ４１）とカウンタシャフト６５に固定された第４ギヤ６４ｂと常時噛合している第４ギヤ６４ａとを回転同期させれば、図７に示すように、クラッチＣ１により第３ギヤ６３ａ（３速ギヤ列）をキャリア軸４５ａに固定したまま、クラッチＣ２により第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）を第１モータ軸４６に固定することが可能となる。以下、このように動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５を変速機６０の３速ギヤ列により、第２要素であるサンギヤ４１を変速機６０の４速ギヤ列により駆動軸６７に連結する状態（図７）を「３−４速同時係合状態」または「第３同時係合状態」という。かかる３−４速同時係合状態のもとでも、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換無しに３速ギヤ列のギヤ比Ｇ（３）と４速ギヤ列のギヤ比Ｇ（４）との間の値である第３固定変速比γ３（＝（1−ρ）・Ｇ（３）＋ρ・Ｇ（４））で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができる。また、かかる３−４速同時係合状態が実現されるときの動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（モータＭＧ１）、リングギヤ４２（エンジン２２）およびキャリア４５（モータＭＧ２）の回転数は、駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）ごとに、変速機６０のギヤ比Ｇ（３），Ｇ（４）と動力分配統合機構４０のギヤ比ρとに基づいて定まることになる。そして、図７に示す３−４速同時係合状態のもとでクラッチＣ１を解放状態とすれば、図８において二点鎖線で示すように、クラッチＣ２により第４ギヤ６４ａ（４速ギヤ列）のみが第１モータ軸４６（サンギヤ４１）に固定されることになり、第４変速状態（４速）のもとで第１モータ軸４６からの動力を４速ギヤ列（第４ギヤ６４ａ，６４ｂ）のギヤ比Ｇ（４）に基づいて変速して駆動軸６７へと出力することができる。
上述のようにエンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に、変速機６０が第１または第３変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のキャリア４５が出力要素となって当該キャリア４５に接続されたモータＭＧ２が電動機として機能し、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ２からの動力とを統合してキャリア４５側に出力する。以下、モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するモードを「第１トルク変換モード」という。かかる第１トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてキャリア４５に出力され、モータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素であるキャリア４５の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図９に第１トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。図９においてＳ軸、Ｒ軸、Ｃ軸は、図２から図８と同様のものをそれぞれ示し、ρは動力分配統合機構４０のギヤ比（サンギヤ４１の歯数／リングギヤ４２の歯数）を、各軸上の太線矢印は対応する要素に作用するトルクをそれぞれ示す。更に、図９において、Ｓ軸、Ｒ軸およびＣ軸における回転数は０軸（水平軸）よりも上側で正の値となると共に下側で負の値となるものとする。更に、図９において、太線矢印は、各要素に作用するトルクを示し、矢印が図中上向きである場合にはトルクの値が正であり、矢印が図中下向きである場合にはトルクの値が負であるものとする（図２から図８、図１０および図１１も同様）。
また、エンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に、変速機６０が第２または第４変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１が出力要素となって当該サンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が電動機として機能し、かつ反力要素となるキャリア４５に接続されたモータＭＧ２が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ１からの動力とを統合してサンギヤ４１側に出力する。以下、モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するモードを「第２トルク変換モード」という。かかる第２トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてサンギヤ４１に出力され、モータＭＧ２の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素であるサンギヤ４１の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図１０に第２トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。
このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速状態（変速比）の変更に伴って第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとが交互に切り替えられるので、特に電動機として機能するモータＭＧ２またはＭＧ１の回転数Ｎｍ２またはＮｍ１が高まったときに、発電機として機能するモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２が負の値にならないようにすることができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、第１トルク変換モードのもとでモータＭＧ１の回転数が負になることに伴いキャリア軸４５ａに出力される動力の一部を用いてモータＭＧ２が発電すると共にモータＭＧ２により発電された電力をモータＭＧ１が消費して動力を出力するという動力循環や、第２トルク変換モードのもとでモータＭＧ２の回転数が負になることに伴い第１モータ軸４６に出力される動力の一部を用いてモータＭＧ１が発電すると共にモータＭＧ１により発電された電力をモータＭＧ２が消費して動力を出力するという動力循環の発生を抑制することが可能となり、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる。また、このような動力循環の抑制に伴いモータＭＧ１，ＭＧ２の最高回転数を抑えることができるので、それによりモータＭＧ１，ＭＧ２を小型化することも可能となる。更に、ハイブリッド自動車２０では、上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態および３−４速同時係合状態のそれぞれに固有の変速比（固定変速比γ（１）〜γ（３））でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することができるので、電気エネルギへの変換を伴うことなくエンジン２２から駆動軸６７に動力を機械的に出力する機会を増やして、より広範な運転領域において動力の伝達効率をより一層向上させることができる。一般に、エンジンと２体の電動機と遊星歯車機構のような差動回転機構とを用いた動力出力装置では、エンジンと駆動軸との間の減速比が比較的大きいときにエンジンの動力が電気エネルギにより多く変換されるので動力の伝達効率が悪化すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の発熱を招く傾向にあることから、上述の同時係合モードは、特にエンジン２２と駆動軸との間の減速比が比較的大きい場合に有利なものとなる。
続いて、図１１等を参照しながら、エンジン２２を停止させた状態でバッテリ３５からの電力を用いてモータＭＧ１やモータＭＧ２に動力を出力させ、それによりハイブリッド自動車２０を走行させるモータ走行モードの概要について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０において、モータ走行モードは、クラッチ係合１モータ走行モードと、クラッチ解放１モータ走行モードと、２モータ走行モードとに大別される。クラッチ係合１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を繋いだ上で、変速機６０の１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａまたは３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａをキャリア軸４５ａに固定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０の２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａまたは４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａを第１モータ軸４６に固定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。クラッチ係合１モータ走行モードのもとでは、クラッチＣ０により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第１モータ軸４６とが接続されることから、動力を出力していないモータＭＧ１またはＭＧ２は、動力を出力しているモータＭＧ２またはＭＧ１に連れ回されて空転する（図１１における破線参照）。また、クラッチ解放１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とした上で、変速機６０の１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａまたは３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａをキャリア軸４５ａに固定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０の２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａまたは４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａを第１モータ軸４６に固定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。クラッチ解放１モータ走行モードのもとでは、図１１において一点鎖線および二点鎖線で示すように、クラッチＣ０が解放状態とされてサンギヤ４１と第１モータ軸４６との接続が解除されることから動力分配統合機構４０の機能により停止されたエンジン２２のクランクシャフト２６の連れ回しが回避されると共に、クラッチＣ２またはＣ１が解放状態とされることにより停止しているモータＭＧ１またはＭＧ２の連れ回しが回避され、それにより動力の伝達効率の低下を抑制することができる。更に、２モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とすると共にクラッチＣ１およびＣ２を用いて変速機６０を上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態あるいは３−４速同時係合状態に設定した上でモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方を駆動制御する。これにより、エンジン２２の連れ回しを回避しながらモータＭＧ１およびＭＧ２の双方から動力を出力させ、モータ走行モードのもとで大きな動力を駆動軸６７に伝達することが可能となるので、いわゆる坂道発進を良好に実行したり、モータ走行時におけるトーイング性能等を良好に確保したりすることができる。
そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチ解放１モータ走行モードが選択されると、動力が効率よく駆動軸６７に伝達されるように変速機６０の変速状態（変速比）を容易に変更することができる。例えば、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで、変速機６０の１速ギヤ列の第１ギヤ６１ａまたは３速ギヤ列の第３ギヤ６３ａをキャリア軸４５ａに固定すると共にモータＭＧ２のみに動力を出力させているときに、停止していたモータＭＧ１の回転数を２速ギヤ列の第２ギヤ６２ａあるいは４速ギヤ列の第４ギヤ６４ａの回転数に同期させると共に、クラッチＣ２により第２ギヤ６２ａあるいは第４ギヤ６４ａを第１モータ軸４６に固定すれば、上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態および３−４速同時係合状態の何れか、すなわち２モータ走行モードへと移行することができる。そして、この状態で変速機６０のクラッチＣ１を解放状態とすると共にモータＭＧ１のみに動力を出力させれば、モータＭＧ１により出力される動力を変速機６０の２速ギヤ列あるいは４速ギヤ列を介して駆動軸６７に伝達することが可能となる。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ走行モードのもとでも、変速機６０を用いてキャリア軸４５ａや第１モータ軸４６の回転数を変速してトルクを増幅等することができるので、モータＭＧ１，ＭＧ２に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータＭＧ１，ＭＧ２の小型化を図ることができる。また、このようなモータ走行中における変速機６０の変速比の変更に際しても、一旦変速機６０の同時係合状態すなわち２モータ走行モードが実行されることから、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更を極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。なお、これらのモータ走行モードのもとで要求動力が高まったり、バッテリ３５の残容量ＳＯＣが低下したりしたような場合には、変速機６０の変速比に応じて動力を出力しないことになるモータＭＧ１またはＭＧ２によるエンジン２２のクランキングを実行し、それによりエンジン２２を始動させる。
引き続き、図１２から図１６を参照しながら、クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に変速機６０の変速状態（変速比）を変更するときの動作について具体的に説明する。図１２および図１３は、クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に、ハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間ごとに（例えば、数ｍｓｅｃごとに）実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図１２および図１３の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、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８７からの車速Ｖ、エンジン２２（クランクシャフト２６）の回転数Ｎｅ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、変速機６０の現変速段数ｎ（ただし、実施例ではｎ＝１，２，３および４の何れかである。）および目標変速段数ｎ＊（同様に、実施例ではｎ＊＝１，２，３および４の何れかである。）、シフトチェンジフラグＦｓｃの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとし、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ３０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊（実施例では、放電時に正の値となる）やバッテリ３５の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ３６から通信により入力するものとした。更に、現変速段数ｎは、変速機６０の１速から４速ギヤ列のうちのキャリア軸４５ａや第１モータ軸４６と駆動軸６７との連結に供されているものを示すものであり、１速から４速ギヤ列の何れかを介してキャリア軸４５ａや第１モータ軸４６と駆動軸６７との連結がなされた時点でＲＡＭ７６の所定領域に記憶されるものである。また、目標変速段数ｎ＊とシフトチェンジフラグＦｓｃとは、ハイブリッドＥＣＵ７０により別途実行される図示しない変速判定ルーチンを経て設定されるものである。変速判定ルーチンの実行に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０は、例えばエンジン２２と駆動軸６７との間の伝達効率、モータＭＧ１，ＭＧ２の性能や発熱状態、変速機６０のギヤ比Ｇ（１）〜Ｇ（４）等を考慮して予め定められた車速Ｖ（駆動軸６７の回転数）やアクセル開度Ａｃｃ等に関連した所定の変速状態切替条件が成立すると、変速機６０の変速状態（変速比）を保持するときに値０とされるシフトチェンジフラグＦｓｃを値１に設定すると共に、車速Ｖやアクセル開度Ａｃｃの状態等に応じて、ハイブリッド自動車２０が加速状態にあれば現変速段数ｎに値１を加算した値を目標変速段数ｎ＊として設定し、ハイブリッド自動車２０が減速状態にあれば現変速段数ｎから値１を減じた値を目標変速段数ｎ＊として設定する。
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸６７に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、エンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めた要求トルク設定用マップがＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられたアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図１４に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、要求パワーＰｅ＊は、ステップＳ１１０にて設定した要求トルクＴｒ＊と駆動軸６７の回転数を示す車速Ｖに換算係数ｋを乗じた値との積と充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓ（動力分配統合機構４０によるトルク変換における機械損失とモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に伴う電気的損失との和）との総和として計算される。なお、駆動軸６７に対してその回転数を検出する回転数センサを設け、要求パワーＰｅ＊の設定に際して、車速Ｖに換算係数ｋを乗じた値の代わりに実測される駆動軸６７の回転数を用いてもよい。次いで、ステップＳ１００にて入力したシフトチェンジフラグＦｓｃが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。シフトチェンジフラグＦｓｃが値０であって変速機６０の変速状態（変速比）を変更する必要がない場合（変速状態切替条件が成立していない場合）には、ステップＳ１１０にて設定された要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。ここでは、エンジン２２を効率よく動作させて燃費をより向上させることができるように予め定められた動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとした。図１５に、エンジン２２の動作ラインとエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとの相関曲線（等パワーライン）とを例示する。同図に示すように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とは、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ×Ｔｅ）が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。
こうして目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した現変速段数ｎが値１から４の何れか（１〜４速ギヤ列の何れか）であるかを判定する（ステップＳ１４０）。現変速段数ｎが値１または３である場合には、キャリア軸４５ａが変速機６０により駆動軸６７に連結されていることから、ステップＳ１３０にて設定した目標回転数Ｎｅ＊とキャリア軸４５ａ（キャリア４５）の回転数（Ｎｍ２）と動力分配統合機構４０のギヤ比ρとを用いて次式（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づく式（２）の計算を実行してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構４０の回転要素に対する力学的な関係式であり、図９の共線図から容易に導出することができる。そして、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ１２」は積分項のゲインである。次いで、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと、ステップＳ１５０にて設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との積として得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除することによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを計算する（ステップＳ１６０）。更に、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と動力分配統合機構４０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（３）に従い計算する（ステップＳ１７０）。なお、式（３）は、図９の共線図から容易に導出することができる。そして、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをステップＳ１６０にて計算したトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１８０）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、キャリア軸４５ａに出力するトルクをバッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ３０にそれぞれ送信し（ステップＳ１９０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ３０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ３１，３２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Nm1* = 1/ρ・(Ne*-(1-ρ)・Nm2) …（１）
Tm1* = -ρ・Te* + k11・(Nm1*-Nm1) + k12・∫(Nm1*-Nm1)dt …（２）
Tm2tmp = Tr*/G(n)+(1-ρ)/ρ・Tm1* …（３）
また、現変速段数ｎが値２または４である場合には、第１モータ軸４６が変速機６０により駆動軸６７に連結されていることから、ステップＳ１３０にて設定した目標回転数Ｎｅ＊と第１モータ軸４６（サンギヤ４１）の回転数に一致するモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と動力分配統合機構４０のギヤ比ρとを用いて次式（４）に従いモータＭＧ２の目標回転数Ｎｍ２＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ２＊と現在の回転数Ｎｍ２とに基づく式（５）の計算を実行してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。ここで、式（４）も動力分配統合機構４０の回転要素に対する力学的な関係式であり、図１０の共線図から容易に導出することができる。そして、式（５）は、モータＭＧ２を目標回転数Ｎｍ２＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（５）中、右辺第２項の「ｋ２１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２２」は積分項のゲインである。次いで、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと、ステップＳ２００にて設定したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊と現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２との積として得られるモータＭＧ２の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１で除することによりモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを計算する（ステップＳ２１０）。更に、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ２＊と現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と動力分配統合機構４０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを式（６）に従い計算する（ステップＳ２２０）。なお、式（６）は、図１０の共線図から容易に導出することができる。そして、計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐをステップＳ２１０にて計算したトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２３０）。このようにしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、第１モータ軸４６に出力するトルクをバッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ３０にそれぞれ送信し（ステップＳ１９０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
Nm2* = (Ne*-ρ・Nm1)/(1-ρ) …（４）
Tm2* = -(1-ρ)・Te* + k21・(Nm2*-Nm2) + k22・∫(Nm2*-Nm2)dt …（５）
Tm1tmp = Tr*/G(n)+ρ/(1-ρ)・Tm2* …（６）
一方、ステップＳ１２０にてシフトチェンジフラグＦｓｃが値１であって変速機６０の変速状態（変速比）を変更すべきと判断された場合（変速状態切替条件が成立している場合）には、図１３に示すように、ステップＳ１００にて入力した現変速段数ｎが値１から４の何れか（１〜４速ギヤ列の何れか）であるかを判定する（ステップＳ２４０）。現変速段数ｎが値１または３である場合には、所定のフラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ２５０）、フラグＦが値０であれば、フラグＦを値１に設定した上で（ステップＳ２６０）、図示するように動力分配統合機構４０のギヤ比ρと現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいて第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）を計算する（ステップＳ２７０）。ここで、値“Ｎ”は、実施例において現変速段数ｎと目標変速段数ｎ＊とから定まる値１〜３の何れかであり、例えばｎ＝１，ｎ＊＝２であれば、Ｎ＝１となり、例えばｎ＝４，ｎ＊＝３であれば、Ｎ＝３となる。なお、ステップＳ２７０にて第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）が計算される場合、ステップＳ２６０にてフラグＦが値１に設定されることから、本ルーチンの次回実行時以降は、ステップＳ２５０にて否定判断がなされてステップＳ２６０およびＳ２７０の処理がスキップされる。そして、ステップＳ２７０またはＳ２５０の処理の後、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Ｓ２８０）。ステップＳ２８０では、現変速段数ｎが値１または３であって変速機６０によりモータＭＧ２に対応したキャリア４５（キャリア軸４５）と駆動軸６７とが連結されていることを踏まえて駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）に対応した第Ｎ同時係合状態のもとでのエンジン２２の回転数を目標回転数Ｎｅ＊として設定する。すなわち、ステップＳ２８０では、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数を現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）で除した値（駆動軸６７の回転数）とステップＳ２７０にて計算された第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）との積値をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する。更に、ステップＳ２８０では、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除した値と、エンジン２２の定格トルクＴｅｍａｘとの小さい方をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定する。
次いで、駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）に対応した第Ｎ同時係合状態のもとでのモータＭＧ１の回転数を目標回転数Ｎｍ１＊として計算した上で、第１モータ軸４６（サンギヤ４１）と目標変速段数ｎ＊に対応した２速または４速ギヤ列の第２または第４ギヤ６２ａまたは６４ａとを回転同期させるべく、上記式（２）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２９０）。なお、目標回転数Ｎｍ１＊は、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数を現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）で除した値（駆動軸６７の回転数）に目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）を乗じることにより得ることができる。更に、上述のステップＳ１６０〜Ｓ１８０と同様の処理であるステップＳ３００〜Ｓ３２０の処理を実行してモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ３０にそれぞれ送信する（ステップＳ３３０）。そして、ステップＳ３３０のデータ送信処理を実行したならば、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と目標回転数Ｎｍ１＊との偏差の絶対値が所定値α以下であるか否かを判定し（ステップＳ３４０）、当該偏差の絶対値が所定値αを上回っていれば、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。これに対して、当該偏差の絶対値が所定値α以下であれば、第１モータ軸４６（サンギヤ４１）と目標変速段数ｎ＊に対応した２速または４速ギヤ列の第２または第４ギヤ６２ａまたは６４ａとが回転同期したとみなして、第２または第４ギヤ６２ａまたは６４ａ（２速ギヤ列または４速ギヤ列）が第１モータ軸４６に固定（係合）されるようにクラッチＣ２のアクチュエータ９２に指令信号を送信すると共にフラグＦを値０に設定し（ステップＳ３５０）、本ルーチンを終了させる。なお、所定値αは、回転数Ｎｍ１と目標回転数Ｎｍ１＊とが実質的に一致したとみなせる程度に小さな値として予め定められる。
また、現変速段数ｎが値２または４である場合には、所定のフラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ３６０）、フラグＦが値０であれば、フラグＦを値１に設定した上で（ステップＳ３７０）、図示するように動力分配統合機構４０のギヤ比ρと現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいて第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）を計算する（ステップＳ３８０）。そして、ステップＳ３６０またはＳ３８０の処理の後、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Ｓ３９０）。ステップＳ３９０では、現変速段数ｎが値２または４であって変速機６０によりモータＭＧ１に対応したサンギヤ４１（第１モータ軸４６）と駆動軸６７とが連結されていることを踏まえて駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）に対応した第Ｎ同時係合状態のもとでのエンジン２２の回転数を目標回転数Ｎｅ＊として設定する。すなわち、ステップＳ３９０では、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ１の回転数を現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）で除した値（駆動軸６７の回転数）とステップＳ３８０にて計算された第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）との積値をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する。更に、ステップＳ３９０では、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除した値と、エンジン２２の定格トルクＴｅｍａｘとの小さい方をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定する。
次いで、駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）に対応した第Ｎ同時係合状態のもとでのモータＭＧ２の回転数を目標回転数Ｎｍ２＊として計算した上で、キャリア軸４５ａ（キャリア４５）と目標変速段数ｎ＊に対応した１速または３速ギヤ列の第１または第３ギヤ６１ａまたは６３ａとを回転同期させるべく、上記式（５）に従いモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ４００）。なお、目標回転数Ｎｍ２＊は、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ１の回転数を現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）で除した値（駆動軸６７の回転数）に目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）を乗じることにより得ることができる。更に、上述のステップＳ２１０〜Ｓ２３０と同様の処理であるステップＳ４１０〜Ｓ４３０の処理を実行してモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ３０にそれぞれ送信する（ステップＳ４４０）。そして、ステップＳ４４０のデータ送信処理を実行したならば、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と目標回転数Ｎｍ２＊との偏差の絶対値が所定値α以下であるか否かを判定し（ステップＳ４５０）、当該偏差の絶対値が所定値αを上回っていれば、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。また、当該偏差の絶対値が所定値α以下であれば、キャリア軸４５ａ（キャリア４５）と目標変速段数ｎ＊に対応した１速または３速ギヤ列の第１または第３ギヤ６１ａまたは６３ａとが回転同期したとみなして、第１または第３ギヤ６１ａまたは６３ａ（１速ギヤ列または３速ギヤ列）が第１モータ軸４６に固定（係合）されるようにクラッチＣ１のアクチュエータ９１に指令信号を送信すると共にフラグＦを値０に設定し（ステップＳ３５０）、本ルーチンを終了させる。
上述のように、変速機６０によりキャリア軸４５ａおよび第１モータ軸４６の一方と駆動軸６７とが連結された状態でエンジン２２が運転されると共にモータＭＧ１およびＭＧ２が駆動制御されている最中にシフトチェンジフラグＦｓｃが値１に設定されたときには、それまで変速機６０により駆動軸６７に連結されていなかったサンギヤ４１（第１モータ軸４６）およびキャリア４５（キャリア軸４５ａ）の他方に対応したモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２を変速機６０のギヤ比Ｇ（１）〜Ｇ（４）と駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）とに基づく目標回転数Ｎｍ１＊またはＮｍ２＊に一致させる回転数調整処理（ステップＳ２４０〜Ｓ３４０，またはＳ２４０およびＳ３６０〜Ｓ４４０）が実行された上で、変速機６０によるキャリア軸４５ａおよび第１モータ軸４６の他方と駆動軸６７との連結（ステップＳ３５０）が実行される。これにより、現変速段数ｎに対応したギヤ列によりキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６と駆動軸６７とを連結したまま、目標段数ｎ＊に対応したギヤ列により第１モータ軸４６またはキャリア軸４５ａと駆動軸６７とをショックの発生を抑制しながらより適正に連結して、現変速段数ｎと目標変速段数ｎ＊とに対応した第Ｎ同時係合状態を実現することが可能となる。そして、ステップＳ３５０の処理を経て図１２および図１３の駆動制御ルーチンが終了した後には、図１６に示す同時係合時駆動制御ルーチンがハイブリッドＥＣＵ７０により実行されることになる。
引き続き、図１６の同時係合時駆動制御ルーチンについて説明する。かかる同時係合時駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図１２のステップＳ１００と同様にして、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８７からの車速Ｖ、エンジン２２の回転数Ｎｅ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、現変速段数ｎ、目標変速段数ｎ＊といった制御に必要なデータの入力処理を実行し（ステップＳ５００）、図１２のステップＳ１１０と同様にして要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ５１０）。更に、ステップＳ５００にて入力したエンジン２２の回転数Ｎｅをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に、ステップＳ５１０にて設定した要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊（＝Ｎｅ）で除した値と、エンジン２２の定格トルクＴｅｍａｘとの小さい方をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ５２０）。次いで、所定のフラグＦｘが値０であるか否かを判定し（ステップＳ５３０）、フラグＦｘが値０であれば、タイマ７８をオンすると共にフラグＦｘを値１に設定する（ステップＳ５４０）。なお、ステップＳ５４０にてフラグＦｘが値１に設定されると、本ルーチンの次回実行時以降は、ステップＳ５３０にて否定判断がなされてステップＳ５４０の処理はスキップされる。
ステップＳ５４０またはＳ５３０の処理の後、ステップＳ５００にて入力した目標変速段数ｎ＊が値１から４の何れか（１〜４速ギヤ列の何れか）であるかを判定する（ステップＳ５５０）。目標変速段数ｎ＊が値２または４である場合には、変速機６０によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６の双方と駆動軸６７とが連結される第Ｎ同時係合状態前の変速前状態、すなわち現変速段数ｎに対応した１速ギヤ列または３速ギヤ列を介してキャリア軸４５ａのみが駆動軸６７に連結された状態にあるものとして、次式（７）に示すようにステップＳ５２０にて設定されたエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に基づいて定まるモータＭＧ１に対する要求モータトルクを始点トルクＴｍ１ａとして計算すると共に、次式（８）に示すように当該始点トルクＴｍ１ａ（目標トルクＴｅ＊）とステップＳ５１０にて設定された要求トルクＴｒ＊と現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）とに基づいて定まるモータＭＧ２に対する要求モータトルクを始点トルクＴｍ２ａとして計算する（ステップＳ５６０）。更に、変速機６０によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６の双方と駆動軸６７とが連結される第Ｎ同時係合状態後の変速後状態、すなわち目標変速段数ｎ＊に対応した２速ギヤ列または４速ギヤ列を介して第１モータ軸４６のみが駆動軸６７に連結された状態にあるものとして、次式（９）に示すようにステップＳ５２０にて設定されたエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に基づいて定まるモータＭＧ２に対する要求モータトルクを終点トルクＴｍ２ｂとして計算すると共に、次式（１０）に示すように当該終点トルクＴｍ２ｂ（目標トルクＴｅ＊）とステップＳ５１０にて設定された要求トルクＴｒ＊と目標変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいて定まるモータＭＧ１に対する要求モータトルクを終点トルクＴｍ１ｂとして計算する（ステップＳ５７０）。
Tm1a = -ρ・Te* …（７）
Tm2a = Tr*/G(n)+(1-ρ)/ρ・Tm1a …（８）
Tm2b = -(1-ρ)・Te* …（９）
Tm1b = Tr*/G(n*)+ρ/(1-ρ)・Tm2a …（１０）
また、目標変速段数ｎ＊が値１または３である場合には、変速機６０によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６の双方と駆動軸６７とが連結される第Ｎ同時係合状態前の変速前状態、すなわち現変速段数ｎに対応した２速ギヤ列または４速ギヤ列を介して第１モータ軸４６のみが駆動軸６７に連結された状態にあるものとして、次式（１１）に示すようにステップＳ５２０にて設定されたエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に基づいて定まるモータＭＧ２に対する要求モータトルクを始点トルクＴｍ２ａとして計算すると共に、次式（１２）に示すように当該始点トルクＴｍ２ａ（目標トルクＴｅ＊）とステップＳ５１０にて設定された要求トルクＴｒ＊と現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）とに基づいて定まるモータＭＧ１に対する要求モータトルクを始点トルクＴｍ１ａとして計算する（ステップＳ５８０）。更に、変速機６０によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６の双方と駆動軸６７とが連結される第Ｎ同時係合状態後の変速後状態、すなわち目標変速段数ｎ＊に対応した１速ギヤ列または３速ギヤ列を介してキャリア軸４５ａのみが駆動軸６７に連結された状態にあるものとして、次式（１３）に示すようにステップＳ５２０にて設定されたエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に基づいて定まるモータＭＧ１に対する要求モータトルクを終点トルクＴｍ１ｂとして計算すると共に、次式（１４）に示すように当該終点トルクＴｍ１ｂ（目標トルクＴｅ＊）とステップＳ５１０にて設定された要求トルクＴｒ＊と目標変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいて定まるモータＭＧ２に対する要求モータトルクを終点トルクＴｍ２ｂとして計算する（ステップＳ５９０）。
Tm2a = -(1-ρ)・Te* …（１１）
Tm1a = Tr*/G(n)+ρ/(1-ρ)・Tm2a …（１２）
Tm1b = -ρ・Te* …（１３）
Tm2b = Tr*/G(n*)+(1-ρ)/ρ・Tm1a …（１４）
こうして、ステップＳ５６０およびＳ５７０あるいはＳ５８０およびＳ５９０にて始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａおよび終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂを計算したならば、計算した始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａおよび終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂとタイマ７８により計時される経過時間ｔと所定のトルク移換時間ｔｓとに基づく次式（１５）および（１６）の計算を実行してモータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ６００）。かかるステップＳ６００の処理は、トルク移換時間ｔｓ内にモータＭＧ１，ＭＧ２により出力されるトルクがそれぞれ始点トルクから終点トルクへと徐々に変化するようにモータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する処理である。ここで、トルク移換時間ｔｓは、モータＭＧ１，ＭＧ２の特性や駆動軸６７におけるトルクショック等を踏まえてできるだけ短い時間として予め定められる。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ３０にそれぞれ送信する（ステップＳ６１０）。更に、ステップＳ６１０のデータ送信処理を実行したならば、タイマ７８により計時される経過時間ｔがトルク移換時間ｔｓ以上であるか否かを判定し（ステップＳ６２０）、経過時間ｔがトルク移換時間ｔｓ未満であれば、再度ステップＳ５００以降の処理を実行する。このようにしてステップＳ５００〜Ｓ６１０の処理が繰り返し実行されることにより、ステップＳ５１０にて要求トルクＴｒ＊等が設定されるたびに、モータＭＧ１，ＭＧ２に対する変速前状態での要求モータトルクである始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａと、モータＭＧ１，ＭＧ２に対する変速後状態での要求モータトルクである終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂとが逐一計算され、実質的に本ルーチンの開始からトルク移換時間ｔｓが経過した段階でモータＭＧ１，ＭＧ２が目標変速段数ｎ＊に対応した変速後状態のもとで要求されるトルクを出力するように始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａおよび終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂに基づくモータＭＧ１，ＭＧ２間でのトルクの移し換えが実行されることになる。そして、ステップＳ６２０にて経過時間ｔがトルク移換時間ｔｓ以上であると判断されると、現変速段数ｎに対応したギヤ列とキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６との固定（係合）が解除されるようにクラッチＣ１またはＣ２のアクチュエータ９１または９２に指令信号を送信すると共に、目標変速段数ｎ＊を現変速段数ｎとして設定し、更にタイマ７８をオフすると共にフラグＦｘおよびシフトチェンジフラグＦｓｃをそれぞれ値０に設定し（ステップＳ６３０）、本ルーチンを終了させる。これにより、動力分配統合機構４０のキャリア４５（キャリア軸４５ａ）と駆動軸６７とが連結される状態と、サンギヤ４１（第１モータ軸４６）と駆動軸６７とが連結される状態とを切り替えて、変速機６０の変速状態（変速比）を目標変速段数ｎ＊に対応した状態へと変更することが可能となる。なお、こうして変速機６０の変速状態（変速比）が変更された後には、再度図１２および図１３の駆動制御ルーチンが実行されることになる。
Tm1* = ((ts-t)・Tm1a + t・Tm1b)/ts …（１５）
Tm2* = ((ts-t)・Tm2a + t・Tm2b)/ts …（１６）
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０は、動力分配統合機構４０のキャリア（第１要素）およびサンギヤ４１（第２要素）の何れか一方または双方を駆動軸６７に選択的に連結可能であると共に、キャリア４５からの動力とサンギヤ４１からの動力とをそれぞれ所定のギヤ比Ｇ（１），Ｇ（３）またはＧ（２），Ｇ（３）で駆動軸６７に伝達可能な変速機６０を備えている。そして、ハイブリッド自動車２０では、変速機６０の現変速段数ｎに対応したギヤ列によりキャリア４５およびサンギヤ４１の一方と駆動軸６７とが連結された状態でエンジン２２が運転されると共にモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御されている最中にシフトチェンジフラグＦｓｃが値１に設定され（変速状態切替条件が成立し）、キャリア４５およびサンギヤ４１の一方と駆動軸６７との連結を解除すると共に変速機６０の目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列によりキャリア４５およびサンギヤ４１の他方を駆動軸６７に連結する場合には、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸６７に出力されるようにしながら、それまで変速機６０により駆動軸６７に連結されていなかったサンギヤ４１（第１モータ軸４６）およびキャリア４５（キャリア軸４５ａ）の他方に対応したモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２を変速機６０のギヤ比Ｇ（１）〜Ｇ（４）と駆動軸６７の回転数（車速Ｖ）とに基づく目標回転数Ｎｍ１＊またはＮｍ２＊に一致させる回転数調整処理（図１３のステップＳ２４０〜Ｓ３４０，またはＳ２４０およびＳ３６０〜Ｓ４５０等）を実行した上で変速機６０の目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列によりキャリア４５およびサンギヤ４１の他方と駆動軸６７とを連結する（図１３のステップＳ３５０）。更に、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸６７に出力されるようにしながら、変速機６０の現変速段数ｎに対応したギヤ列と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列とによりキャリア４５およびサンギヤ４１の双方を駆動軸６７に連結した状態でモータＭＧ１，ＭＧ２間でトルクを移し換えてモータＭＧ１，ＭＧ２がキャリア４５およびサンギヤ４１の他方のみを駆動軸６７に連結する変速後状態において出力すべきトルクをそれぞれ出力するようにする動力移換処理（図１６のステップＳ５００〜Ｓ６２０）を実行した上で変速機６０の現変速段数ｎに対応したギヤ列によるキャリア４５およびサンギヤ４１の一方と駆動軸６７との連結を解除する（図１６のステップＳ６３０）。このように、変速機６０により動力分配統合機構４０のキャリア４５およびサンギヤ４１の一方と駆動軸６７とが連結されているときに、上記回転数調整処理を実行すれば、それまで駆動軸６７に連結されていなかったサンギヤ４１（第１モータ軸４６）およびキャリア４５（キャリア軸４５ａ）の他方を駆動軸６７にショックの発生を抑制しながらより適正に連結してキャリア４５およびサンギヤ４１の双方が駆動軸６７に連結される第Ｎ同時係合状態を実現することができる。そして、第Ｎ同時係合状態のもとで上記動力移換処理を実行した上でキャリア４５およびサンギヤ４１の他方と駆動軸６７との連結を解除すれば、駆動軸６７に出力されるトルクの変動に伴うショックの発生を抑制すると共にクラッチＣ１，Ｃ２に無理なトルクが加わらないようにしつつ動力分配統合機構４０のキャリア４５（キャリア軸４５ａ）と駆動軸６７とが連結される状態とサンギヤ４１（第１モータ軸４６）と駆動軸６７とが連結される状態とをより適正に切り替えることができる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、動力分配統合機構４０のキャリア４５およびサンギヤ４１と駆動軸６７との連結状態とをより適正に切り替えて、より広範な運転領域において動力の伝達効率を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における動力移換処理は、変速機６０によりキャリア４５およびサンギヤ４１の双方と駆動軸６７とが連結される前の変速前状態にあるものとして要求トルクＴｒ＊が設定されたタイミングで当該要求トルクＴｒ＊と要求トルクＴｒ＊に基づくエンジン２２の目標トルク（要求機関トルク）Ｔｅ＊とに基づいて定まるモータＭＧ１，ＭＧ２に対する要求モータトルクを始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａとして設定すると共に（図１６のステップＳ５６０またはＳ５８０）、変速機６０によるキャリア４５およびサンギヤ４１の一方と駆動軸６７との連結が解除された後の変速後状態にあるものとして要求トルクＴｒ＊が設定されたタイミングで当該要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標トルク（要求機関トルク）Ｔｅ＊とに基づいて定まるモータＭＧ１，ＭＧ２に対する要求モータトルクを終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂとして設定し（図１６のステップＳ５７０またはＳ５９０）、エンジン２２が目標トルクＴｅ＊に基づくトルクを出力すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２により出力されるトルクがそれぞれ始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａから終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂへと変化するようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御するものである。このように、動力移換処理の実行に際して、所定のタイミングにおける要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とに基づく変速前状態のもとでの要求モータトルクを始点とすると共に、所定のタイミングにおける要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とに基づく変速後状態のもとでの要求モータトルクを終点としてモータＭＧ１，ＭＧ２により出力されるトルクを変化させれば、モータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれにキャリア４５およびサンギヤ４１の他方のみを駆動軸６７に連結する変速後状態において出力すべきトルクを出力させるための動力移換処理をより適正なものとすることができる。更に、上記実施例のように、動力移換処理の実行中、要求トルクＴｒ＊が設定されるたびにモータＭＧ１，ＭＧ２の始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ｂおよび終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂを逐一計算し、モータＭＧ１，ＭＧ２により出力されるトルクをそれぞれ始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ｂから終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂへとトルク移換時間ｔｓ内に徐々に変化させれば、駆動軸６７に出力されるトルクの変動に伴うショックの発生を抑制すると共に要求トルクＴｒ＊の変動に対処しながらモータＭＧ１，ＭＧ２間でトルクを移し換えることができる。また、要求トルクＴｒ＊が設定されるたびに始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ｂおよび終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂを逐一計算しておけば、仮に変速後状態への移行が中断されてもトルクの変動に伴うショックの発生を抑制すると共に要求トルクＴｒ＊の変動に対処しながら変速前状態へと容易に戻すことが可能となる。
なお、図１３の駆動制御ルーチンでは、ステップＳ３４０またはＳ４５０にてモータＭＧ１またはＭＧ２の実際の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２と目標回転数Ｎｍ１＊またはＮｍ２＊との偏差の絶対値が所定値α以下となったと判断された時点でステップＳ３５０の処理が実行されるが、これに限られるものではない。すなわち、ステップＳ３４０やＳ４５０の処理は、上記偏差の絶対値が所定範囲内に含まれる状態が所定時間継続したか否かを判定する処理とされてもよい。これにより、動力分配統合機構４０のキャリア４５（キャリア軸４５ａ）またはサンギヤ４１（第１モータ軸４６）と、目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤとをより確実に回転同期させた上で、キャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列とを固定することが可能となる。
図１７は、上述のハイブリッド自動車２０において実行され得る他の同時係合時駆動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、図１３のステップＳ３５０にて現変速段数ｎに対応したギヤ列によりキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６と駆動軸６７とを連結したまま目標段数ｎ＊に対応したギヤ列により第１モータ軸４６またはキャリア軸４５ａと駆動軸６７とが連結されると、ハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるものである。図１７に示す同時係合時駆動制御ルーチンは、図１６のルーチンと同様に、ステップＳ５００〜Ｓ５４０，Ｓ５５０，Ｓ５７０，Ｓ５９０，Ｓ６００〜Ｓ６３０の処理を含むものであるが、図１６のステップＳ５６０，Ｓ５８０の処理の代わりに、トルク指令Ｔｍ１＊の前回値をモータＭＧ１についての始点トルクＴｍ１ａとして保持すると共にトルク指令Ｔｍ２＊の前回値をモータＭＧ２についての始点トルクＴｍ２ａとして設定・保持するステップＳ５４５の処理をステップＳ５４０の後に含むものである。図１７からわかるように、ステップＳ５４０にてフラグＦｘが値１に設定されると、本ルーチンの次回実行時以降は、ステップＳ５３０にて否定判断がなされてステップＳ５４０およびＳ５４５の処理はスキップされる。従って、ステップＳ５４５の処理は、本ルーチンの開始直後に１回だけ実行される。これにより、図１７の同時係合時駆動制御ルーチンが開始されると、ステップＳ５００〜Ｓ５４０の処理を経た後、トルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２＊の前回値、すなわち変速機６０によりキャリア４５（キャリア軸４５）およびサンギヤ４１（第１モータ軸４６）の双方が駆動軸６７に連結される直前に設定された要求トルクＴｒ＊と当該要求トルクＴｒ＊に基づくエンジン２２の目標トルク（要求機関トルク）Ｔｅ＊とに基づいて定まるモータＭＧ１，ＭＧ２に対する要求モータトルクが始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａとして設定・保持される（ステップＳ５４５）。そして、動力移換処理の実行中、すなわち本ルーチンが繰り返し実行される間、要求トルクＴｒ＊が設定されるたびに当該要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とに基づいて変速後状態のもとでのモータＭＧ１，ＭＧ２の終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂが計算され（ステップＳ５７０またはＳ５９０）、エンジン２２が目標トルクＴｅ＊に基づくトルクを出力すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２により出力されるトルクが本ルーチンの開始直後に１回だけ実行されるステップＳ５４５にて設定・保持された始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａから逐一計算される終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂへとトルク移換時間ｔｓ内に徐々に変化するようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される（ステップＳ６００〜Ｓ６２０）。このような図１７の同時係合時駆動制御ルーチンを採用しても、駆動軸６７に出力されるトルクの変動に伴うショックの発生を抑制すると共に要求トルクＴｒ＊の変動に対処しながらモータＭＧ１，ＭＧ２間でトルクを移し換えることができる。また、このように始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａの設定を同時係合時駆動制御ルーチン（動力移換処理）の開始直後にのみ実行すれば、動力移換処理に伴う演算負荷を軽減することが可能となる。
図１８は、上述のハイブリッド自動車２０において実行され得る更に他の同時係合時駆動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、図１３のステップＳ３５０にて現変速段数ｎに対応したギヤ列によりキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６と駆動軸６７とを連結したまま目標段数ｎ＊に対応したギヤ列により第１モータ軸４６またはキャリア軸４５ａと駆動軸６７とが連結されると、ハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるものである。図１８に示す同時係合時駆動制御ルーチンは、図１７のルーチンと同様に、ステップＳ５００〜Ｓ５４５，Ｓ６００〜Ｓ６３０の処理を含むものであるが、図１７のステップＳ５５０，Ｓ５７０およびＳ５９０の処理の代わりに、目標変速段数ｎ＊の判別処理（ステップＳ５５５）と、ステップＳ５４５にて設定・保持した始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａと変速前状態および変速後状態のもとでの変速機６０によるキャリア４５（キャリア軸４５ａ）またはサンギヤ４１（第１モータ軸４６）と駆動軸６７との間の変速比（現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）および目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊））とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２についての終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂを設定するステップＳ５７５，Ｓ５９５の処理とをステップＳ５４５とステップＳ６００との間に含むものである。図１８からわかるように、ステップＳ５４０にてフラグＦｘが値１に設定されると、本ルーチンの次回実行時以降は、ステップＳ５３０にて否定判断がなされてステップＳ５４０〜Ｓ５５５およびＳ５７５またはＳ５９５の処理はスキップされる。従って、ステップＳ５４０〜Ｓ５５５およびステップＳ５７５またはＳ５９５の処理は、本ルーチンの開始直後に１回だけ実行される。これにより、図１８の同時係合時駆動制御ルーチンが開始されると、ステップＳ５００〜Ｓ５４０の処理を経た後、トルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２＊の前回値、すなわち変速機６０によりキャリア４５（キャリア軸４５）およびサンギヤ４１（第１モータ軸４６）の双方が駆動軸６７に連結される直前に設定された要求トルクＴｒ＊と当該要求トルクＴｒ＊に基づくエンジン２２の目標トルク（要求機関トルク）Ｔｅ＊とに基づいて定まるモータＭＧ１，ＭＧ２に対する要求モータトルクが始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａとして設定・保持される（ステップＳ５４５）。更に、目標変速段数ｎ＊の値に応じて、ステップＳ５４５にて設定された始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａと現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２についての終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂが設定される（ステップＳ５７５またはＳ５９５）。そして、動力移換処理の実行中、すなわち本ルーチンが繰り返し実行される間、エンジン２２がステップＳ５２０にて逐一設定される目標トルクＴｅ＊に基づくトルクを出力すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２により出力されるトルクが本ルーチンの開始直後に１回だけ実行されるステップＳ５４５およびＳ５７５またはＳ５９５にて設定・保持された始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａから終点トルクＴｍ１ｂ，Ｔｍ２ｂへとトルク移換時間ｔｓ内に徐々に変化するようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される（ステップＳ６００〜Ｓ６２０）。このような図１８の同時係合時駆動制御ルーチンを採用すれば、要求トルクＴｒ＊の変動への対処が若干悪くなるものの、動力移換処理に伴う演算負荷をより軽減すると共に駆動軸６７に出力されるトルクの変動に伴うショックの発生を抑制しながらモータＭＧ１，ＭＧ２間でトルクを移し換えることができる。
図１９は、上述のハイブリッド自動車２０において実行され得る他の同時係合時駆動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、図１３のステップＳ３５０にて現変速段数ｎに対応したギヤ列によりキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６と駆動軸６７とを連結したまま目標段数ｎ＊に対応したギヤ列により第１モータ軸４６またはキャリア軸４５ａと駆動軸６７とが連結されると、ハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるものである。図１９に示す同時係合時駆動制御ルーチンを実行する場合、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、図１６のステップＳ５００〜Ｓ５２０と同様にして制御に必要なデータの入力処理（ステップＳ７００）と、要求トルクＴｒ＊および要求パワーＰｅ＊の設定（ステップＳ７１０）と、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の設定（ステップＳ７２０）とを実行した上で、図１７のステップＳ５４５と同様にしてモータＭＧ１，ＭＧ２についての始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａを設定すると共に（ステップＳ７３０）、ステップＳ７００にて入力した目標変速段数ｎ＊が値１から４の何れかであるかを判定する（ステップＳ７４０）。目標変速段数ｎ＊が値２または４である場合には、ステップＳ７３０にて設定した始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａと現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を次式（１７）および（１８）に従って設定すると共に（ステップＳ７５０）、動力分配統合機構４０のギヤ比ρと現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいて第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）を計算する（ステップＳ７６０）。更に、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とギヤ比Ｇ（ｎ）およびＧ（ｎ＊）と計算した第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）とに基づいて駆動軸６７に出力されるトルクの推定値である推定出力トルクＴｅｓｔを計算し（ステップＳ７７０）、ステップＳ７１０にて設定した要求トルクＴｒ＊が推定出力トルクＴｅｓｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ７８０）。そして、要求トルクＴｒ＊が推定出力トルクＴｅｓｔ未満であれば、駆動軸６７に過剰なトルクが出力されないように次式（１９）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を再設定する（ステップＳ７９０）。なお、要求トルクＴｒ＊が推定出力トルクＴｅｓｔ以上である場合、ステップＳ７９０の処理はスキップされる。また、目標変速段数ｎ＊が値１または３である場合には、ステップＳ７３０にて設定した始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａと現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を次式（２０）および（２１）に従って設定すると共に（ステップＳ８００）、動力分配統合機構４０のギヤ比ρと現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）と目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊）とに基づいて第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）を計算する（ステップＳ８１０）。更に、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とギヤ比Ｇ（ｎ）およびＧ（ｎ＊）と計算した第Ｎ固定変速比γ（Ｎ）とに基づいて駆動軸６７に出力されるトルクの推定値である推定出力トルクＴｅｓｔを計算し（ステップＳ８２０）、ステップＳ７１０にて設定した要求トルクＴｒ＊が推定出力トルクＴｅｓｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ８３０）。そして、要求トルクＴｒ＊が推定出力トルクＴｅｓｔ未満であれば、駆動軸６７に過剰なトルクが出力されないように次式（２２）に従いモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を再設定する（ステップＳ８４０）。なお、要求トルクＴｒ＊が推定出力トルクＴｅｓｔ以上である場合、ステップＳ８４０の処理はスキップされる。こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ３０にそれぞれ送信する（ステップＳ８５０）。そして、ステップＳ８５０のデータ送信処理の後、現変速段数ｎに対応したギヤ列とキャリア軸４５ａまたは第１モータ軸４６との固定（係合）が解除されるようにクラッチＣ１またはＣ２のアクチュエータ９１または９２に指令信号を送信すると共に目標変速段数ｎ＊を現変速段数ｎとして設定し、シフトチェンジフラグＦｓｃを値０に設定して（ステップＳ８６０）、本ルーチンを終了させる。このように、変速機６０により第Ｎ同時係合状態が実現される直前に設定された要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とに基づく要求モータトルク（トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の前回値）を始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａとして設定すると共に、設定された始点トルクＴｍ１ａ，Ｔｍ２ａと変速前状態および変速後状態のもとでの変速機６０によるキャリア４５（キャリア軸４５ａ）またはサンギヤ４１（第１モータ軸４６）と駆動軸６７との間の変速比（現変速段数ｎに対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ）および目標変速段数ｎ＊に対応したギヤ列のギヤ比Ｇ（ｎ＊））とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊（終点トルク）を設定し、エンジン２２が目標トルクＴｅ＊に基づくトルクを出力すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令（終点トルク）Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づくトルクを出力するようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御してもよい。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクの変動により多少のショックを発生させる可能性があるものの、動力分配統合機構４０のキャリア４５と駆動軸６７とが連結される状態とサンギヤ４１と駆動軸６７とが連結される状態とを演算負荷をより一層軽減しつつ速やかに切り替えることが可能となる。
Tm1* = G(n)/G(n*)・Tm2a …（１７）
Tm2* = G(n*)/G(n)・Tm1a …（１８）
Tm1* = (Tr*-Tm2*・G(n)-Te*・γ(N))/G(n*) …（１９）
Tm1* = G(n*)/G(n)・Tm2a …（２０）
Tm2* = G(n)/G(n*)・Tm1a …（２１）
Tm2* = (Tr*-Tm1*・G(n)-Te*・γ(N))/G(n*) …（２２）
なお、上述のハイブリッド自動車２０は、ギヤ比ρが値０．５となるように構成された動力分配統合機構４０を備えているが、これに限られるものではなく、動力分配統合機構は、ギヤ比ρが値０．５以外の値となるように構成されてもよい。図２０に、ギヤ比ρが値０．５未満であるダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０Ａを備えたハイブリッド自動車２０Ａを示す。このハイブリッド自動車２０Ａは、動力分配統合機構４０Ａとエンジン２２との間に配置される減速ギヤ機構５０を備える。減速ギヤ機構５０は、第２モータ軸５５を介してモータＭＧ２のロータに接続された外歯歯車のサンギヤ５１と、サンギヤ５１と同心円上に配置されると共に動力分配統合機構４０Ａのキャリア４５に固定された内歯歯車のリングギヤ５２と、サンギヤ５１およびリングギヤ５２の双方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と共にトランスミッションケースに対して固定されたキャリア５４とを備えるシングルピニオン式遊星歯車機構として構成されている。このような減速ギヤ機構５０の作用により、モータＭＧ２からの動力が減速されて動力分配統合機構４０Ａのキャリア４５に入力されると共に、キャリア４５からの動力が増速されてモータＭＧ２に入力されることになる。このように、ギヤ比ρが値０．５未満とされるダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０Ａを採用した場合、サンギヤ４１に比べてキャリア４５に対するエンジン２２からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、動力分配統合機構４０Ａのキャリア４５とモータＭＧ２との間に減速ギヤ機構５０を配置することにより、モータＭＧ２の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、実施例のように、減速ギヤ機構５０をモータＭＧ２と動力分配統合機構４０Ａとの間に配置して動力分配統合機構４０Ａと一体化させれば、動力出力装置をより一層コンパクト化することができる。そして、図２０の例において、動力分配統合機構４０Ａのギヤ比をρとしたときに、減速比（サンギヤ５１の歯数／リングギヤ５２の歯数）がρ／（１−ρ）近傍の値となるように減速ギヤ機構５０を構成すれば、モータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を同一のものとすることが可能となるので、ハイブリッド自動車２０Ａやそれに搭載される動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ることができる。
更に、上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａは、動力分配統合機構４０，４０Ａの代わりに、互いに異なる歯数をもった第１サンギヤおよび第２サンギヤと、第１サンギヤと噛合する第１ピニオンギヤと第２サンギヤと噛合する第２ピニオンギヤとを連結してなる段付ギヤを少なくとも１つ保持するキャリアとを含む遊星歯車機構として構成された動力分配統合機構を備えてもよい。また、上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａでは、クラッチＣ０が動力分配統合機構４０，４０Ａの第２要素であるサンギヤ４１と第２電動機としてのモータＭＧ１との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものとされたが、これに限られるものではない。すなわち、クラッチＣ０は、動力分配統合機構４０，４０Ａの第１要素であるキャリア４５と第１電動機としてのモータＭＧ２との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものであってもよく、動力分配統合機構４０，４０Ａの第３要素であるリングギヤ４２とエンジン２２のクランクシャフト２６との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものであってもよい。
加えて、実施例の変速機６０は、動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５を駆動軸６７に連結可能な平行軸式ギヤ列である１速ギヤ列および３速ギヤ列を有する第１変速機構と、モータＭＧ１の第１モータ軸４６を駆動軸６７に連結可能な平行軸式ギヤ列である２速ギヤ列および４速ギヤ列を有する第２変速機構とを含む平行軸式変速機であるが、実施例のハイブリッド自動車２０において、平行軸式の変速機６０の代わりに遊星歯車式の変速機が採用されてもよい。
図２１は、上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａに対して適用可能な遊星歯車式の変速機１００を示す概略構成図である。同図に示す変速機１００も、複数段階に変速状態（変速比）を設定可能とするものであり、動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５（キャリア軸４５ａ）を駆動軸６７に連結可能な第１変速用遊星歯車機構１１０、モータＭＧ１の第１モータ軸４６（サンギヤ４１）を駆動軸６７に連結可能な第２変速用遊星歯車機構１２０、第１変速用遊星歯車機構１１０に対して設けられたブレーキＢ１（第１固定機構）、第２変速用遊星歯車機構１２０に対して設けられたブレーキＢ２（第２固定機構）、ブレーキＢ３（第３固定機構）およびクラッチＣ１（変速用接続断接機構）等を含む。第１変速用遊星歯車機構１１０とブレーキＢ１とは変速機１００の第１変速機構を構成し、第２変速用遊星歯車機構１２０とブレーキＢ２とは変速機１００の第２変速機構を構成する。図２１に示すように、第１変速用遊星歯車機構１１０は、キャリア軸４５ａに接続されたサンギヤ（入力要素）１１１と、このサンギヤ１１１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ（固定可能要素）１１２と、サンギヤ１１１およびリングギヤ１１２の双方と噛合するピニオンギヤ１１３を複数保持すると共に駆動軸６７に接続されたキャリア１１４（出力要素）とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。また、第２変速用遊星歯車機構１２０は、第１モータ軸４６に接続されたサンギヤ（入力要素）１２１と、このサンギヤ１２１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ（固定可能要素）１２２と、サンギヤ１２１およびリングギヤ１２２の双方と噛合するピニオンギヤ１２３を複数保持する第１変速用遊星歯車機構１１０と共通のキャリア（出力要素）１１４とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。図２１の例では、第２変速用遊星歯車機構１２０が、第１変速用遊星歯車機構１１０に対して同軸かつそれよりも車両前方に位置するように並設されており、第２変速用遊星歯車機構１２０のギヤ比ρ２（サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２２の歯数）は、第１変速用遊星歯車機構１１０のギヤ比（サンギヤ１１１の歯数／リングギヤ１１２の歯数）ρ１よりも多少大きく設定されている。ブレーキＢ１は、第１変速用遊星歯車機構１１０のリングギヤ１１２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に当該リングギヤ１１２を解放して回転自在にすることができるものである。また、ブレーキＢ２は、第２変速用遊星歯車機構１２０のリングギヤ１２２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に当該リングギヤ１２２を解放して回転自在にすることができるものである。更に、ブレーキＢ３は、第１モータ軸４６に固定された固定子１３０を介して第１モータ軸４６すなわち動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に固定子１３０を解放して第１モータ軸４６を回転自在にすることができるものである。また、クラッチＣ１は、第１変速用遊星歯車機構１１０の出力要素であるキャリア１１４と固定可能要素であるリングギヤ１１２との接続および当該接続の解除を実行可能なものである。これらのブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３およびクラッチＣ１は、それぞれ図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動される。このように構成される変速機１００は、平行軸式の変速機に比べて軸方向および径方向の寸法を小さくすることが可能なものである。また、第１変速用遊星歯車機構１１０および第２変速用遊星歯車機構１２０は、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２および動力分配統合機構４０の下流側にこれらと同軸に配置可能であるから、変速機１００を用いれば、軸受を簡素化すると共に軸受の数を減らすことができる。
そして、この変速機１００では、次のようにして変速状態（変速比）を複数段階に設定することができる。すなわち、ブレーキＢ１により第１変速用遊星歯車機構１１０のリングギヤ１１２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、キャリア軸４５ａからの動力を第１変速用遊星歯車機構１１０のギヤ比ρ１に基づく変速比（ρ１／（１＋ρ１））で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第１変速状態（１速）」という）。また、ブレーキＢ２により第２変速用遊星歯車機構１２０のリングギヤ１２２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、第１モータ軸４６からの動力を第２変速用遊星歯車機構１２０のギヤ比ρ２に基づく変速比（ρ２／（１＋ρ２））で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第２変速状態（２速）」という）。更に、クラッチＣ１により第１変速用遊星歯車機構１１０のキャリア１１４とリングギヤ１１２とを接続すれば、第１変速用遊星歯車機構１１０を構成するサンギヤ１１１、リングギヤ１１２およびキャリア１１４が実質的にロックされて一体に回転することになるので、キャリア軸４５ａからの動力を変速比１で駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第３変速状態（３速）」という）。加えて、変速機１００では、上記第１変速状態のもとで、第２変速機構を構成するブレーキＢ２によりリングギヤ１２２を固定すれば、キャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との双方を駆動軸６７に連結してエンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を固定変速比（第１固定変速比）で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「１−２速同時係合状態」または「第１同時係合状態」という）。また、上記第２変速状態のもとでクラッチＣ１に対応した第１変速用遊星歯車機構１１０のキャリア１１４とリングギヤ１１２とをクラッチＣ１により接続しても、第１モータ軸４６とキャリア４５との双方を駆動軸６７に連結可能となり、上記１−２速同時係合状態とは異なる固定変速比（第２固定変速比）でエンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「２−３速同時係合状態」または「第２同時係合状態」という）。更に、上記第３変速状態のもとで、ブレーキＢ３により第１モータ軸４６に固定された固定子１３０を介して第１モータ軸４６すなわち動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、上記１−２速同時係合状態や２−３速同時係合状態とは異なる値１未満の固定変速比（１／１−ρ）でエンジン２２やモータＭＧ２からの動力を増速して機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態も、同時係合状態の一態様であり「３速ＯＤ（オーバードライブ）状態」という）。このように、遊星歯車式の変速機１００を採用しても、平行軸式の変速機６０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、図２２は、上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａに対して適用可能な他の遊星歯車式の変速機２００を示す概略構成図である。同図に示す変速機２００も、複数段階に変速状態（変速比）を設定可能とするものであり、変速用差動回転機構（減速手段）２０１、クラッチＣ１１およびＣ１２を含む。変速用差動回転機構２０１は、入力要素であるサンギヤ２０２と、トランスミッションケースに対して回転不能に固定されてサンギヤ２０２と同心円上に配置される固定要素であるリングギヤ２０３と、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０３の双方と噛合するピニオンギヤ２０４を複数保持する出力要素であるキャリア２０５とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。クラッチＣ１１は、第１モータ軸４６の先端に設けられた第１係合部２１１と、キャリア軸４５ａに設けられた第２係合部２１２と、変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に接続された中空のサンギヤ軸２０２ａに設けられた第３係合部２１３と、第１係合部２１１と第３係合部２１３との双方と係合可能であると共に第１モータ軸４６やキャリア軸４５ａ等の軸方向に移動可能に配置される第１可動係合部材２１４と、第２係合部２１２と第３係合部２１３との双方と係合可能であると共に軸方向に移動可能に配置される第２可動係合部材２１５とを含む。第１可動係合部材２１４と第２可動係合部材２１５とは、それぞれ図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動され、第１可動係合部材２１４と第２可動係合部材２１５とを適宜駆動することにより、第１モータ軸４６とキャリア軸４５ａとの何れか一方または双方を変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に選択的に連結することが可能となる。また、クラッチＣ１２は、変速用差動回転機構２０１の出力要素であるキャリア２０５に接続されて車両後方に向け延びる中空のキャリア軸２０５ａの先端に設けられた第１係合部２２１と、サンギヤ軸２０２ａやキャリア軸２０５ａを通って延びるキャリア軸４５ａに設けられた第２係合部２２２と、駆動軸６７に設けられた第３係合部２２３と、第１係合部２２１と第３係合部２２３との双方と係合可能であると共に第１モータ軸４６やキャリア軸４５ａ等の軸方向に移動可能に配置される第１可動係合部材２２４と、第２係合部２２２と第３係合部２２３との双方と係合可能であると共に軸方向に移動可能に配置される第２可動係合部材２２５とを含む。第１可動係合部材２２４と第２可動係合部材２２５とは、それぞれ図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動され、第１可動係合部材２２４と第２可動係合部材２２５とを適宜駆動することにより、キャリア軸２０５ａとキャリア軸４５ａとの何れか一方または双方を駆動軸６７に選択的に連結することが可能となる。
そして、この変速機２００では、次のようにして変速状態（変速比）を複数段階に設定することができる。すなわち、クラッチＣ１１によりキャリア軸４５ａを変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に接続すると共にクラッチＣ１２によりキャリア軸２０５ａを駆動軸６７に連結すれば、キャリア軸４５ａからの動力を変速用差動回転機構２０１のギヤ比に基づく変速比で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第１変速状態（１速）」という）。また、クラッチＣ１１により第１モータ軸４６を変速用差動回転機構２０１のサンギヤ２０２に接続すると共に、クラッチＣ１２によりキャリア軸２０５ａを駆動軸６７に連結すれば、第１モータ軸４６からの動力を変速用差動回転機構２０１のギヤ比に基づく変速比で変速して駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第２変速状態（２速）」という）。更に、キャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との何れもがサンギヤ軸２０２ａに連結されないようにクラッチＣ１１を解放状態としてクラッチＣ１２によりキャリア軸４５ａを駆動軸６７に連結すれば、キャリア軸４５ａからの動力を変速比１で駆動軸６７に伝達することができる（この状態を「第３変速状態（３速）」という）。加えて、変速機２００では、クラッチＣ１１によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との双方を駆動軸６７に連結すると共にクラッチＣ１２によりキャリア軸２０５ａを駆動軸６７に連結すれば、エンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を固定変速比（第１固定変速比）で機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「１−２速同時係合状態」または「第１同時係合状態」という）。また、クラッチＣ１１によりキャリア軸４５ａと第１モータ軸４６との双方を駆動軸６７に連結すると共にクラッチＣ１２によりキャリア軸４５ａを駆動軸６７に連結すれば、上記１−２速同時係合状態とは異なる固定変速比（第２固定変速比）でエンジン２２からの動力またはモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態を「２−３速同時係合状態」または「第２同時係合状態」という）。更に、上記第３変速状態のもとで、図示しないブレーキにより第１モータ軸４６すなわち動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すれば、上記１−２速同時係合状態や２−３速同時係合状態とは異なる固定変速比でエンジン２２やモータＭＧ２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６７へと伝達することが可能となる（この状態も、同時係合状態の一態様であり「３速固定状態」という）。このように、遊星歯車式の変速機２００を採用しても、平行軸式の変速機６０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
図２３は、変形例のハイブリッド自動車２０Ｂを示す概略構成図である。上述のハイブリッド自動車２０，２０Ａが後輪駆動車両として構成されるのに対して、変形例のハイブリッド自動車２０Ｂは、前輪６９ｃ，６９ｄを駆動する前輪駆動車両として構成されている。ハイブリッド自動車２０Ｂは、図２３に示すように、サンギヤ１１と、このサンギヤ１１と同心円上に配置されるリングギヤ１２と、サンギヤ１１およびリングギヤ１２の双方と噛合するピニオンギヤ１３を複数保持するキャリア１４とを含むシングルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構１０を備えている。この場合、エンジン２２は横置きに配置され、エンジン２２のクランクシャフト２６が動力分配統合機構１０の第３要素であるキャリア１４に接続される。また、動力分配統合機構１０の第１要素であるリングギヤ１２には中空のリングギヤ軸１２ａが接続され、このリングギヤ軸１２ａには、平行軸式ギヤ列である減速ギヤ機構５０Ｂおよび第１モータ軸４６と平行に延びる第２モータ軸５５を介してモータＭＧ２が接続される。そして、リングギヤ軸１２ａには、クラッチＣ１により変速機６０の第１変速機構を構成する１速ギヤ列（ギヤ６１ａ）および３速ギヤ列（ギヤ６３ａ）の何れか一方を選択的に固定することができる。更に、動力分配統合機構１０の第２要素であるサンギヤ１１にはサンギヤ軸１１ａが接続されており、このサンギヤ軸１１ａは、中空のリングギヤ軸１２ａを通してクラッチＣ０に接続されており、当該クラッチＣ０により第１モータ軸４６すなわちモータＭＧ１と接続され得る。そして、第１モータ軸４６には、クラッチＣ２を用いて変速機６０の第２変速機構を構成する２速ギヤ列（ギヤ６２ａ）および４速ギヤ列（ギヤ６４ａ）との何れか一方を選択的に固定することができる。このように、本発明によるハイブリッド自動車は、前輪駆動車両として構成されてもよい。
なお、図１６から図１９の同時係合時駆動制御ルーチンを走行状態等に応じて使い分けし得ることはいうまでもない。また、上記ハイブリッド自動車２０，２０Ａ，２０Ｂは、何れも後輪駆動ベースあるいは前輪駆動ベースの４輪駆動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２０，２０Ａ，２０Ｂ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、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ２が「第１電動機」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ１が「第２電動機」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ３５が「蓄電手段」に相当し、動力分配統合機構４０，４０Ａ，１０が「動力分配統合機構」に相当し、変速機６０，１００，２００が「変速伝達手段」に相当し、図１２のステップＳ１１０，図１６〜図１８のステップＳ５１０、図１９のステップＳ７１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求動力設定手段」に相当し、図１２および図１３の駆動制御ルーチンと図１６〜図１９の何れかの同時係合時駆動制御ルーチンを実行するハイブリッドＥＣＵ７０と、ハイブリッドＥＣＵ７０からの指令に従ってエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、ハイブリッドＥＣＵ７０からの指令に従ってモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ３０との組み合わせが「制御手段」に相当する。
ただし、「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。「第１電動機」および「第２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、電力動力入出力手段や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。「動力分配統合機構」は、第１電動機の回転軸に接続される第１要素と第２電動機の回転軸に接続される第２要素と内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素のうちの何れか２つに入出力される動力に基づく動力を残余の１つに入出力するものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。「変速伝達手段」は、動力分配統合機構の第１および第２要素の何れか一方または双方を駆動軸に選択的に連結可能であると共に、第１要素からの動力と第２要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で駆動軸に伝達可能なものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求動力設定手段」は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴ＊を設定するものに限られず、運転者の駆動力要求操作に応じて要求動力を設定するものであれば、アクセル開度Ａｃｃのみに基づいて要求トルクを設定するもの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、変速伝達手段により第１および第２要素の一方と駆動軸とが連結された状態で内燃機関が運転されると共に第１および第２電動機が駆動制御されている最中に所定の変速状態切替条件が成立したときに、回転数調整処理と、第１および第２要素の他方と駆動軸との連結と、動力移換処理と、第１および第２要素の一方と駆動軸との連結の解除とを伴って、要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と第１および第２電動機と変速伝達手段とを制御するものであれば、単一の電子制御ユニットのような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。
本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０をクラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴って走行させる場合に変速機６０の変速状態を変化させていくときの動力分配統合機構４０および変速機６０の主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図である。 図２と同様の説明図である。 図２と同様の説明図である。 図２と同様の説明図である。 図２と同様の説明図である。 図２と同様の説明図である。 図２と同様の説明図である。 モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。 モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。 ハイブリッド自動車２０におけるモータ走行モードを説明するための説明図である。 クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に、ハイブリッドＥＣＵ７０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。 クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に、ハイブリッドＥＣＵ７０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の動作ラインとエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとの相関曲線（等パワーライン）とを例示する説明図である。 ハイブリッドＥＣＵ７０により実行される同時係合時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 同時係合時駆動制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。 同時係合時駆動制御ルーチンの更に他の例を示すフローチャートである。 同時係合時駆動制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。 変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０等に適用可能な他の変速機１００の概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０等に適用可能な他の変速機２００の概略構成図である。 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。
符号の説明
２０，２０Ａ，２０Ｂ 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 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）、３７ 温度センサ、３９ 電力ライン、４０，４０Ａ，１０ 動力分配統合機構、４１，５１，１１，１１１，１２１，２０２ サンギヤ、４１ａ，１１ａ，２０２ａ サンギヤ軸、４２，５２，１２，１１２，１２２，２０３ リングギヤ、４２ａ，１２ａ リングギヤ軸、４３，４４，５３，１３，１１３，１２３，２０４ ピニオンギヤ、４５，５４，１４，１１４，２０５ キャリア、４５ａ，２０５ａ キャリア軸、４６ 第１モータ軸、５０，５０Ｂ 減速ギヤ機構、５５ 第２モータ軸、６０，１００，２００ 変速機、６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ カウンタドライブギヤ、６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ カウンタドリブンギヤ、６５ カウンタシャフト、６５ｂ，６６ａ ギヤ、６７ 駆動軸、６８ デファレンシャルギヤ、６９ａ，６９ｂ 後輪、６９ｃ，６９ｄ 前輪、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、７８ タイマ、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、８７ 車速センサ、９０，９１，９２ アクチュエータ、１１０ 第１変速用遊星歯車機構、１２０ 第２変速用遊星歯車機構、１３０ 固定子、２０１ 変速用差動回転機構、２１１，２２１ 第１係合部、２１２，２２２ 第２係合部、２１３，２２３ 第３係合部、２１４，２２４ 第１可動係合部材、２１５，２２５ 第２可動係合部材、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ ブレーキ、Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２ クラッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (12)

  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、
    動力を入出力可能な第１電動機と、
    動力を入出力可能な第２電動機と、
    前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
    前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素のうちの何れか２つに入出力される動力に基づく動力を残余の１つに入出力する動力分配統合機構と、
    前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１要素からの動力と前記第２要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能な変速伝達手段と、
    前記駆動軸に要求される動力である要求動力を設定する要求動力設定手段と、
    前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸とが連結された状態で前記内燃機関が運転されると共に前記第１および第２電動機が駆動制御されている最中に所定の変速状態切替条件が成立したときに、前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結を解除すると共に前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結する場合には、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結できるように該第１および第２要素の他方に対応した前記第１または第２電動機の回転数を調整する回転数調整処理と、前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の他方と前記駆動軸との連結と、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方を前記駆動軸に連結した状態で前記第１および第２電動機間で動力を移し換えて前記第１および第２電動機が前記第１および第２要素の他方のみを前記駆動軸に連結したときに出力すべき動力をそれぞれ出力するようにする動力移換処理と、前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結の解除とを伴って、前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記第１および第２電動機と前記変速伝達手段とを制御する制御手段と、
    を備える動力出力装置。
  2. 前記動力移換処理は、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方と前記駆動軸とが連結される前の変速前状態にあるものとして所定のタイミングにおける要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを始点トルクとして設定すると共に、前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結が解除された後の変速後状態にあるものとして所定のタイミングにおける要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを終点トルクとして設定し、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御する処理である請求項１に記載の動力出力装置。
  3. 前記制御手段は、前記動力移換処理の実行中、前記要求動力が設定されるたびに、該設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて前記第１および第２電動機についての前記始点トルクと前記終点トルクとを設定すると共に、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと徐々に変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御する請求項２に記載の動力出力装置。
  4. 前記制御手段は、前記動力移換処理の実行開始に際して前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方が前記駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを前記始点トルクとして設定し、前記動力移換処理の実行中、前記要求動力が設定されるたびに、該設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて前記第１および第２電動機についての前記終点トルクを設定すると共に、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと徐々に変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御する請求項２に記載の動力出力装置。
  5. 前記制御手段は、前記動力移換処理の実行開始に際して、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方が前記駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを前記始点トルクとして設定すると共に、前記設定された始点トルクと前記変速前状態および前記変速後状態のもとでの前記変速伝達手段による前記第１または第２要素と前記駆動軸との間の変速比とに基づいて前記第１および第２電動機についての前記終点トルクを設定し、前記要求動力が設定されるたびに前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機により出力されるトルクがそれぞれ前記始点トルクから前記終点トルクへと徐々に変化するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御する請求項２に記載の動力出力装置。
  6. 前記制御手段は、前記動力移換処理の実行に際して、前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方が前記駆動軸に連結される直前に設定された要求動力と該要求動力に基づく前記内燃機関に対する要求機関トルクとに基づいて定まる前記第１および第２電動機に対する要求電動機トルクを前記始点トルクとして設定すると共に、前記設定された始点トルクと前記変速前状態および前記変速後状態のもとでの前記変速伝達手段による前記第１または第２要素と前記駆動軸との間の変速比とに基づいて前記第１および第２電動機についての前記終点トルクを設定し、前記内燃機関が前記要求機関トルクに基づくトルクを出力すると共に前記第１および第２電動機が前記終点トルクに基づくトルクを出力するように前記内燃機関と前記第１および第２電動機とを制御する請求項２に記載の動力出力装置。
  7. 前記回転数調整処理は、前記第１および第２要素の他方に対応した前記第１または第２電動機の回転数を前記変速伝達手段による前記動力分配統合機構の前記第１要素と前記駆動軸との間の変速比および前記第２要素と前記駆動軸との間の変速比と前記駆動軸の回転数とに基づく目標回転数に一致させる処理である請求項１から６の何れかに記載の動力出力装置。
  8. 前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を前記駆動軸に連結可能な少なくとも１組の平行軸式ギヤ列を有する第１変速機構と、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結可能な少なくとも１組の平行軸式ギヤ列を有する第２変速機構とを含む平行軸式変速機である請求項１から７の何れかに記載の動力出力装置。
  9. 前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第１要素を前記駆動軸に連結可能な第１遊星歯車機構と、前記動力分配統合機構の前記第２要素を前記駆動軸に連結可能な第２遊星歯車機構とを含む遊星歯車式変速機である請求項１から７の何れかに記載の動力出力装置。
  10. 前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を前記駆動軸に連結可能な遊星歯車機構と、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結可能な連結機構とを含む遊星歯車式変速機である請求項１から７の何れかに記載の動力出力装置。
  11. 請求項１から１０の何れかに記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むハイブリッド自動車。
  12. 駆動軸と、内燃機関と、それぞれ動力を入出力可能な第１および第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素のうちの何れか２つに入出力される動力に基づく動力を残余の１つに入出力する動力分配統合機構と、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第１要素からの動力と前記第２要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能な変速伝達手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸とが連結された状態で前記内燃機関が運転されると共に前記第１および第２電動機が駆動制御されている最中に所定の変速状態切替条件が成立したときに、前記第１および第２要素の他方を前記駆動軸に連結できるように該第１および第２要素の他方に対応した前記第１または第２電動機の回転数を調整するステップと、
    （ｂ）前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の他方と前記駆動軸とを連結するステップと、
    （ｃ）前記変速伝達手段により前記第１および第２要素の双方を前記駆動軸に連結した状態で前記第１および第２電動機間で動力を移し換えて前記第１および第２電動機が前記第１および第２要素の他方のみを前記駆動軸に連結したときに出力すべき動力をそれぞれ出力するようにするステップと、
    （ｄ）前記変速伝達手段による前記第１および第２要素の一方と前記駆動軸との連結を解除するステップと、
    を含む動力出力装置の制御方法。
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