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JP2010234903A - Hybrid drive device - Google Patents

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JP2010234903A JP2009083519A JP2009083519A JP2010234903A JP 2010234903 A JP2010234903 A JP 2010234903A JP 2009083519 A JP2009083519 A JP 2009083519A JP 2009083519 A JP2009083519 A JP 2009083519A JP 2010234903 A JP2010234903 A JP 2010234903A
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rotating
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rotating electrical
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torque
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Makoto Iwanaka
誠 岩中
重樹 ▲高▼見
Shigeki Takami
Yoshika Kawaguchi
美嘉 河口
Yukihiko Ideshio
幸彦 出塩
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Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid drive device having a plurality of modes so as to be switchable which can suppress the generation of wobbling collisions of gears due to the inversion of a direction of torque which acts on the gears constituting respective rotary elements of a differential gear device at the time of switching the mode, and can appropriately perform regenerative braking by coupling at least one of rotary electric machines to an output member in one of the modes so as to be drivable. <P>SOLUTION: The hybrid drive device H includes an input member I, an output member O, a first rotary electric machine MG1, a second rotary electric machine MG2, and a differential gear device G. The drive device is configured so that the torque direction of the rotary electric machine which outputs reaction torque against the torque of the input member I is not inverted at the time of switching the mode, and so that one of the rotary electric machines is coupled to the output member O in one of the modes so as to be drivable. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置に関する。   The present invention relates to a hybrid drive device including an input member drivingly connected to an engine, an output member drivingly connected to a wheel, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, and a differential gear device.

エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置として、例えば、下記の特許文献1に記載の装置が既に知られている。このハイブリッド駆動装置は、少なくとも3つの回転要素を有する差動歯車装置を用い、エンジン、出力部材としての駆動軸、及びいずれか一方の回転電機をそれぞれ異なる回転要素に駆動連結し、当該回転電機のトルクを反力としてエンジンのトルクを駆動軸に伝達する構成となっている。この際、ハイブリッド駆動装置は、反力受けとなる回転電機の回転速度を変化させることにより、エンジンの回転速度を無段階に変速して出力部材に伝達する。また、このハイブリッド駆動装置は、反力受けとなる回転電機が駆動連結された回転要素に対してエンジンと駆動軸とのそれぞれが駆動連結される回転要素を切り替えることにより、エンジンのトルクが駆動軸に伝達される割合が異なる複数のモードを切り替えることができるように構成されている。   As a hybrid drive device including an input member that is drive-coupled to an engine, an output member that is drive-coupled to a wheel, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, and a differential gear device, for example, The device described in Patent Document 1 is already known. This hybrid drive device uses a differential gear device having at least three rotating elements, and drives and connects an engine, a drive shaft as an output member, and any one rotating electric machine to different rotating elements. The engine torque is transmitted to the drive shaft using the torque as a reaction force. At this time, the hybrid drive device changes the rotation speed of the engine steplessly and transmits it to the output member by changing the rotation speed of the rotating electrical machine that receives the reaction force. In addition, the hybrid drive device switches the rotation element to which the engine and the drive shaft are drivingly connected to the rotation element to which the rotating electrical machine that is a reaction force receiver is drivingly connected, whereby the torque of the engine is driven to the driving shaft. It is configured to be able to switch between a plurality of modes with different ratios transmitted to.

より具体的には、このハイブリッド駆動装置では、差動歯車装置は回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素の3つの回転要素を備えており、第一モードでは第一回転要素に第一回転電機、第二回転要素にエンジン、第三回転要素に駆動軸及び第二回転電機が駆動連結される。また、第二モードでは、第一回転要素に第一回転電機、第二回転要素に駆動軸、第三回転要素にエンジン及び第二回転電機が駆動連結される。そして、いずれのモードにおいても第一回転電機が反力受けとなり、エンジンのトルクが駆動軸に伝達される。   More specifically, in this hybrid drive device, the differential gear device includes three rotating elements of a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element in order of rotational speed. A first rotating electrical machine is connected to the first rotating element, an engine is connected to the second rotating element, and a drive shaft and the second rotating electrical machine are drivingly connected to the third rotating element. In the second mode, the first rotating electrical machine is drivingly connected to the first rotating element, the driving shaft is connected to the second rotating element, and the engine and the second rotating electrical machine are drivingly connected to the third rotating element. In any mode, the first rotating electrical machine receives a reaction force, and the engine torque is transmitted to the drive shaft.

特開2005−297590号公報(段落0034〜0036、図1〜3)JP-A-2005-297590 (paragraphs 0034 to 0036, FIGS. 1 to 3)

しかし、上記のハイブリッド駆動装置では、反力受けとなる第一回転電機のトルクの向きが、第一モードでは負方向となり、第二モードでは正方向となっているため、モード切替時に第一回転電機のトルクの向きが反転する。このため、モード切替時に、差動歯車装置の各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転し、ギヤのがた打ちが発生し易いという問題がある。また、上記のハイブリッド駆動装置では、第二モードにおいて2つの回転電機の双方ともが駆動軸に駆動連結されておらず、車両の減速時に回生制動を適切に行うことができないという問題もある。   However, in the above hybrid drive device, the direction of the torque of the first rotating electrical machine that receives the reaction force is negative in the first mode and positive in the second mode. The direction of the torque of the electric machine is reversed. For this reason, at the time of mode switching, there is a problem that the direction of the torque acting on the gears constituting each rotating element of the differential gear device is reversed and gear rattling is likely to occur. Moreover, in the hybrid drive device described above, in the second mode, both of the two rotating electric machines are not drivingly connected to the drive shaft, and there is a problem that regenerative braking cannot be performed properly when the vehicle is decelerated.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のモードを切り替え可能に備えるハイブリッド駆動装置において、モード切替時に差動歯車装置の各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することによるギヤのがた打ちが発生することを抑制できると共に、いずれのモードにおいても少なくとも一方の回転電機が出力部材に駆動連結されており適切に回生制動を行うことが可能なハイブリッド駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to act on a gear constituting each rotating element of a differential gear device at the time of mode switching in a hybrid drive device that is capable of switching between a plurality of modes. The occurrence of rattling of the gear due to the reverse direction of the torque to be generated can be suppressed, and in any mode, at least one of the rotating electrical machines is drivingly connected to the output member and can appropriately perform regenerative braking. The object is to provide a possible hybrid drive.

上記目的を達成するための本発明に係る、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置の特徴構成は、前記差動歯車装置は、それぞれ3つの回転要素を有する第一差動歯車機構、第二差動歯車機構、及び第三差動歯車機構を備え、前記第一差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第二回転電機に駆動連結される第二回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記出力部材に駆動連結される出力回転要素とされ、残りの一つの回転要素がブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、前記第二差動歯車機構は、一つの回転要素が前記入力部材に駆動連結される入力部材連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記第三差動歯車機構のいずれかの回転要素に駆動連結される連結回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記第一差動歯車機構の前記第二回転電機連結要素又は前記出力回転要素が駆動連結され、前記第三差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第一回転電機に駆動連結される第一回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される固定回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記連結回転要素が駆動連結され、前記出力回転要素と前記第一回転電機連結要素とがクラッチを介して選択的に駆動連結され、各差動歯車機構の3つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの回転要素種別に関して、前記第二差動歯車機構における前記入力部材連結要素の前記回転要素種別と前記第三差動歯車機構における前記固定回転要素の前記回転要素種別とが同じである点にある。   To achieve the above object, according to the present invention, an input member that is drivingly connected to an engine, an output member that is drivingly connected to a wheel, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, a differential gear device, The differential gear device includes a first differential gear mechanism, a second differential gear mechanism, and a third differential gear mechanism each having three rotating elements, The first differential gear mechanism is an output rotating element in which one rotating element is driven and connected to the second rotating electric machine, and the other rotating element is drivingly connected to the output member. The remaining one rotating element is selectively fixed to the non-rotating member by a brake, and the second differential gear mechanism is an input member connecting element in which one rotating element is drivingly connected to the input member. , The other one rotating element is the third difference The rotary element is connected to one of the rotating elements of the gear mechanism, and the second rotating electric machine connecting element or the output rotating element of the first differential gear mechanism is connected to the remaining one rotating element. The third differential gear mechanism is a first rotating electric machine connecting element in which one rotating element is drivingly connected to the first rotating electric machine, and the other one rotating element is selectively used as a non-rotating member by the brake. A fixed rotating element fixed to the other rotating element, the connected rotating element is drivingly connected to the remaining one rotating element, and the output rotating element and the first rotating electrical machine connecting element are selectively driven and connected via a clutch. And the second differential element with respect to any one of the three rotational elements of each differential gear mechanism, the intermediate rotational element that is intermediate in the order of rotational speed and the end rotational element other than the intermediate rotational element. In gear mechanism Wherein the rotating element type of the fixed rotation element and is in point is the same in the rotating element type and the third differential gear mechanism of entry force member coupling element.

なお、本願において「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。但し、各差動歯車機構の各回転要素について「駆動連結」という場合には、当該差動歯車機構が備える3つの回転要素に関して互いに他の回転要素を介することなく駆動連結されている状態を指すものとする。また、本願では、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。また、本願では、「回転速度の順」は、高速側から低速側に向かう順、又は低速側から高速側に向かう順のいずれかであり、各差動歯車機構の回転状態によりいずれともなり得るが、いずれの場合にも回転要素の順は変わらない。   In the present application, “driving connection” refers to a state where two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force, and the two rotating elements are connected so as to rotate integrally, or the two This is used as a concept including a state in which two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force via one or more transmission members. Examples of such a transmission member include various members that transmit rotation at the same speed or a variable speed, and include, for example, a shaft, a gear mechanism, a belt, a chain, and the like. However, the term “drive connection” for each rotation element of each differential gear mechanism refers to a state in which the three rotation elements included in the differential gear mechanism are connected to each other without intervening other rotation elements. Shall. In the present application, the “rotary electric machine” is used as a concept including any of a motor (electric motor), a generator (generator), and a motor / generator functioning as both a motor and a generator as necessary. In the present application, the “order of rotational speed” is either the order from the high speed side to the low speed side, or the order from the low speed side to the high speed side, and can be any depending on the rotational state of each differential gear mechanism. However, the order of the rotating elements does not change in either case.

この特徴構成によれば、前記ブレーキを係合して前記クラッチを解放した状態では、第一回転電機のトルクを反力として入力部材(エンジン)のトルクを出力部材に伝達しつつ、第一回転電機の回転速度を変化させることにより入力部材の回転速度を無段階に変速して出力部材に伝達する第一無段変速モードを実現することができる。また、前記クラッチを係合して前記ブレーキを解放した状態では、第二回転電機のトルクを反力として入力部材(エンジン)のトルクを出力部材に伝達しつつ、第二回転電機の回転を変化させることにより入力部材の回転を無段階に変速して出力部材に伝達する第二無段変速モードを実現することができる。   According to this characteristic configuration, in a state where the brake is engaged and the clutch is released, the torque of the first rotating electrical machine is used as a reaction force and the torque of the input member (engine) is transmitted to the output member while performing the first rotation. By changing the rotation speed of the electric machine, it is possible to realize the first continuously variable transmission mode in which the rotation speed of the input member is steplessly changed and transmitted to the output member. When the clutch is engaged and the brake is released, the rotation of the second rotating electrical machine is changed while transmitting the torque of the input member (engine) to the output member using the torque of the second rotating electrical machine as a reaction force. By doing so, it is possible to realize the second continuously variable transmission mode in which the rotation of the input member is steplessly changed and transmitted to the output member.

ここで、第二差動歯車機構における入力部材連結要素の回転要素種別と第三差動歯車機構における固定回転要素の回転要素種別とが同じであるので、第一無段変速モードでは、第一回転電機は正方向のトルクを入力部材のトルクに対する反力として出力する。また、第二無段変速モードでは、第一回転電機は出力部材に駆動連結された状態で正方向のトルクを出力して入力部材のトルクを補助する機能を果たす。よって、第一無段変速モードから第二無段変速モードに切り替える際にも第一回転電機のトルクの向きは正方向のまま変化しない。更に、第二回転電機は、第一無段変速モードでは基本的に正方向のトルクを出力して入力部材のトルクを補助する機能を果たすが、当該第一無段変速モードの途中で第一回転電機が発電状態から力行状態に移行するのに応じて正方向のトルクを出力する状態から負方向のトルクを出力する状態に移行する。そして、第二無段変速モードでは、第二回転電機は負方向のトルクを入力部材のトルクに対する反力として出力する。よって、第一無段変速モードから第二無段変速モードに切り替える際にも第二回転電機のトルクの向きは負方向のまま変化しない。以上より、第一回転電機及び第二回転電機のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置の各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。   Here, since the rotation element type of the input member coupling element in the second differential gear mechanism and the rotation element type of the fixed rotation element in the third differential gear mechanism are the same, in the first continuously variable transmission mode, The rotating electrical machine outputs a positive torque as a reaction force against the torque of the input member. In the second continuously variable transmission mode, the first rotating electrical machine functions to assist the torque of the input member by outputting the torque in the positive direction while drivingly connected to the output member. Therefore, even when switching from the first continuously variable transmission mode to the second continuously variable transmission mode, the direction of the torque of the first rotating electrical machine remains positive. Further, the second rotating electrical machine basically serves to assist the torque of the input member by outputting the torque in the positive direction in the first continuously variable transmission mode. As the rotating electrical machine shifts from the power generation state to the power running state, the state shifts from a state of outputting positive torque to a state of outputting negative torque. In the second continuously variable transmission mode, the second rotating electrical machine outputs torque in the negative direction as a reaction force against the torque of the input member. Therefore, even when switching from the first continuously variable transmission mode to the second continuously variable transmission mode, the direction of the torque of the second rotating electrical machine remains negative. From the above, due to the torque of the first rotating electric machine and the second rotating electric machine, the direction of the torque acting on the gear constituting each rotating element of the differential gear device at the time of mode switching is not reversed, and the gear is The occurrence of hitting can be suppressed.

また、第一無段変速モードにおいて出力部材の回転速度をゼロから次第に上昇させる際には、反力受けとなる第一回転電機の回転速度は負からゼロを通過して正となるまで正方向に変化する。そして、第一回転電機連結要素と出力回転要素との回転速度が同速となったときにこれらの間のクラッチを係合させることにより、係合ショックを生じさせることなく第二無段変速モードへの切り替えを行うことができる。また、第二無段変速モードにおいて出力部材の回転速度を上昇させる際には、反力受けとなる第二回転電機の回転速度は正の状態から負方向に変化する過程でゼロを通過する。このように、各モードにおいて反力受けとなる回転電機の回転速度がゼロとなる点を通過するように構成されているため、当該反力受けとなる回転電機の回転速度の絶対値を比較的低く抑えることができる。よって、入力部材(エンジン)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、装置のエネルギー効率を高めることができる。   Further, when the rotation speed of the output member is gradually increased from zero in the first continuously variable transmission mode, the rotation speed of the first rotating electrical machine that receives the reaction force is positive until the rotation speed of the first rotating electric machine passes from zero to positive. To change. Then, when the rotational speeds of the first rotating electrical machine connecting element and the output rotating element become the same speed, the second continuously variable transmission mode is generated without causing an engagement shock by engaging the clutch between them. Can be switched to. Further, when the rotation speed of the output member is increased in the second continuously variable transmission mode, the rotation speed of the second rotating electrical machine that receives the reaction force passes zero in the process of changing from the positive state to the negative direction. As described above, since the configuration is such that the rotational speed of the rotating electrical machine that receives the reaction force in each mode passes through a point where the rotational speed becomes zero, the absolute value of the rotational speed of the rotating electrical machine that receives the reaction force is relatively small. It can be kept low. Therefore, the loss at the time of converting the work of an input member (engine) into electric power can be suppressed little, and the energy efficiency of an apparatus can be improved.

また、この特徴構成によれば、前記クラッチ及び前記ブレーキの双方を係合することにより、第一回転電機及び第二回転電機の双方の反力トルクを必要とせずに入力部材(エンジン)のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転を一定の変速比で変速して出力部材に伝達することが可能な固定変速比モードを実現することもできる。更に、この特徴構成によれば、第一無段変速モード及び第二無段変速モードの双方、更には固定変速比モードにおいても、反力受けとして機能しない少なくとも一方の回転電機が、出力部材に対して一定の回転速度比で回転するように駆動連結されているので、車両の減速時に回生制動を効率的に行うことができる。   Further, according to this characteristic configuration, by engaging both the clutch and the brake, the torque of the input member (engine) can be obtained without requiring the reaction torque of both the first rotating electric machine and the second rotating electric machine. It is also possible to realize a fixed gear ratio mode in which the rotation of the input member can be shifted at a constant gear ratio and transmitted to the output member while being transmitted to the output member. Furthermore, according to this characteristic configuration, at least one rotating electric machine that does not function as a reaction force receiver is provided in the output member in both the first continuously variable transmission mode and the second continuously variable transmission mode, and also in the fixed transmission ratio mode. On the other hand, since it is drive-coupled so as to rotate at a constant rotational speed ratio, regenerative braking can be performed efficiently when the vehicle is decelerated.

ここで、前記第一回転電機連結要素が前記第三差動歯車機構の前記端回転要素とされていると好適である。この構成によれば、上記のようなハイブリッド駆動装置の構成を適切に実現することができる。   Here, it is preferable that the first rotating electrical machine connecting element is the end rotating element of the third differential gear mechanism. According to this configuration, the configuration of the hybrid drive device as described above can be appropriately realized.

また、前記第一差動歯車機構は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素とされ、前記第二回転要素が前記出力回転要素とされ、前記第三回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される構成とすると好適である。   The first differential gear mechanism includes a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element in order of rotational speed, and the first rotating element is the second rotating electrical machine connecting element, It is preferable that the second rotating element is the output rotating element and the third rotating element is selectively fixed to the non-rotating member by the brake.

この構成によれば、前記ブレーキを係合した状態で第二回転電機の回転速度を減速するとともにトルクを増幅して出力部材に伝達することができる。従って、第二回転電機から出力部材に対して大きなトルクを伝達することが可能となり、或いは同じトルクを伝達可能としながら第二回転電機の小型化を図ることができる。   According to this configuration, the rotational speed of the second rotating electrical machine can be reduced while the brake is engaged, and the torque can be amplified and transmitted to the output member. Accordingly, a large torque can be transmitted from the second rotating electrical machine to the output member, or the second rotating electrical machine can be reduced in size while being able to transmit the same torque.

また、前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構の具体的構成としては、例えば、以下のような構成とすると好適である。すなわち、前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記固定回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素に駆動連結されている構成とすると好適である。   As specific configurations of the second differential gear mechanism and the third differential gear mechanism, for example, the following configurations are preferable. That is, the second differential gear mechanism and the third differential gear mechanism each include a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element in order of rotational speed, The first rotating element is drivingly connected to the second rotating electrical machine connecting element, the second rotating element of the second differential gear mechanism is the input member connecting element, and the second differential gear mechanism is Three rotating elements are the connected rotating elements, the first rotating element of the third differential gear mechanism is the first rotating electrical machine connecting element, and the second rotating element of the third differential gear mechanism is the It is preferable that the third rotary element of the third differential gear mechanism is driven and connected to the connected rotary element.

この構成によれば、上記の本願発明に係るハイブリッド駆動装置の構成を適切に実現することができ、上述した各種効果を奏することができる。更に、この構成によれば、前記ブレーキを係合して前記クラッチを解放した状態で実現される第一無段変速モードにおいて、反力受けとして機能する第一回転電機の回転を第三差動歯車機構の歯数比に応じて適切に減速又は増速して前記連結回転要素に伝達することができる。   According to this configuration, the configuration of the hybrid drive device according to the present invention can be appropriately realized, and the various effects described above can be achieved. Further, according to this configuration, the rotation of the first rotating electrical machine functioning as a reaction force receiver is made to be the third differential in the first continuously variable transmission mode realized with the brake engaged and the clutch released. According to the gear ratio of the gear mechanism, it can be appropriately decelerated or increased and transmitted to the connected rotating element.

或いは、前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記出力回転要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記連結回転要素に駆動連結され、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記固定回転要素とされている構成とすると好適である。   Alternatively, each of the second differential gear mechanism and the third differential gear mechanism includes a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element in order of rotational speed, The first rotating element is the input member connecting element, the second rotating element of the second differential gear mechanism is drivingly connected to the output rotating element, and the third rotating element of the second differential gear mechanism is Is the connected rotating element, the first rotating element of the third differential gear mechanism is the first rotating electrical machine connecting element, and the second rotating element of the third differential gear mechanism is the connected rotating element. It is preferable that the third rotating element of the third differential gear mechanism is the fixed rotating element.

この構成によれば、上記の本願発明に係るハイブリッド駆動装置の構成を適切に実現することができ、上述した各種効果を奏することができる。更に、この構成によれば、前記ブレーキを係合して前記クラッチを解放した状態で実現される第一無段変速モードにおいて、反力受けとして機能する第一回転電機の回転を第三差動歯車機構により減速して前記連結回転要素に伝達することができる。この際、入力部材(エンジン)のトルクも増幅されて出力部材に伝達されるので、より大きいトルクを出力部材に伝達することが可能となっている。   According to this configuration, the configuration of the hybrid drive device according to the present invention can be appropriately realized, and the various effects described above can be achieved. Further, according to this configuration, the rotation of the first rotating electrical machine functioning as a reaction force receiver is made to be the third differential in the first continuously variable transmission mode realized with the brake engaged and the clutch released. The speed can be reduced by the gear mechanism and transmitted to the connected rotating element. At this time, the torque of the input member (engine) is also amplified and transmitted to the output member, so that a larger torque can be transmitted to the output member.

また、前記ブレーキを係合状態とすると共に前記クラッチを解放状態とし、前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させつつ前記第一回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な第一無段変速モードを実行すると好適である。   Further, the brake is engaged and the clutch is disengaged, and the rotational speed of the first rotating electrical machine is changed while outputting a positive torque to the first rotating electrical machine. It is preferable to execute the first continuously variable transmission mode capable of transmitting a torque in the positive direction to the output member while continuously changing the rotation speed.

この構成によれば、第一回転電機のトルクを反力として用い、入力部材(エンジン)のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転速度を無段階に変速して出力部材に伝達することができる。これにより、エンジンを効率的に動作させつつ出力部材の回転速度を次第に上昇させることができる。そして、この第一無段変速モードをハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて切り替え可能に備えることにより、ハイブリッド駆動装置の効率を高めることが可能となる。   According to this configuration, the torque of the first rotating electrical machine is used as a reaction force, and the torque of the input member (engine) is transmitted to the output member while the rotational speed of the input member is steplessly transmitted to the output member. Can do. Thereby, the rotational speed of the output member can be gradually increased while operating the engine efficiently. The first continuously variable transmission mode can be switched according to the operation state of the hybrid drive device, whereby the efficiency of the hybrid drive device can be increased.

また、前記第一無段変速モードにおいて、前記第一回転電機の回転速度が負のときには前記第二回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度が正のときには前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度がゼロのときには前記第二回転電機のトルクをゼロとすると好適である。   In the first continuously variable transmission mode, when the rotational speed of the first rotating electrical machine is negative, the second rotating electrical machine outputs a torque in the positive direction, and when the rotational speed of the first rotating electrical machine is positive, It is preferable to cause the second rotating electrical machine to output a torque in the negative direction and to set the torque of the second rotating electrical machine to zero when the rotational speed of the first rotating electrical machine is zero.

この構成によれば、第一無段変速モードにおいて反力受けとして機能する第一回転電機の動作状態に応じて、第一回転電機が発電する状態では当該発電した電力を第二回転電機が消費して力行し、第一回転電機が力行する状態では当該力行により消費する電力を第二回転電機により発電し、第一回転電機の回転速度がゼロとなって発電も力行もしない状態では第二回転電機も発電も力行もしない状態とすることができる。このように、第一回転電機及び第二回転電機の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力部材(エンジン)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、装置のエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機及び第二回転電機が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、ハイブリッド駆動装置の全体での電力収支を基本的にゼロとし、バッテリ等の蓄電装置の充電状態が大きく変動しない状態とすることができる。よって、長時間にわたって第一無段変速モードを実行することが可能となる。   According to this configuration, in accordance with the operating state of the first rotating electrical machine that functions as a reaction force receiver in the first continuously variable transmission mode, the second rotating electrical machine consumes the generated power when the first rotating electrical machine generates power. In the state where the first rotating electrical machine is powered, the second rotating electrical machine generates power that is consumed by the first rotating electrical machine. In the state where the rotational speed of the first rotating electrical machine is zero and neither power generation nor power running is performed. It can be in a state where neither the rotating electrical machine nor the power generation or power running is performed. As described above, since both the first rotating electric machine and the second rotating electric machine have a state in which neither power generation nor power running is performed, the loss in converting work of the input member (engine) into electric power is reduced, and the energy efficiency of the apparatus Can be increased. In addition, when the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine generate power or power, the other one consumes the generated power and powers it, so the power balance of the entire hybrid drive system is basically zero. In addition, the state of charge of a power storage device such as a battery can be kept from changing significantly. Therefore, it is possible to execute the first continuously variable transmission mode for a long time.

また、前記クラッチを係合状態とすると共に前記ブレーキを解放状態とし、前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させつつ前記第二回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な第二無段変速モードを実行すると好適である。   In addition, the clutch is engaged, the brake is released, and the second rotating electrical machine changes the rotation speed of the second rotating electrical machine while outputting a negative torque to the second rotating electrical machine. It is preferable to execute the second continuously variable transmission mode capable of transmitting torque in the positive direction to the output member while changing the rotation speed steplessly.

この構成によれば、第二回転電機のトルクを反力として用い、入力部材(エンジン)のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転速度を無段階に変速して出力部材に伝達することができる。これにより、エンジンを効率的に動作させつつ出力部材の回転速度を次第に上昇させることができる。そして、この第二無段変速モードをハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて切り替え可能に備えることにより、ハイブリッド駆動装置の効率を高めることが可能となる。   According to this configuration, the torque of the second rotating electrical machine is used as a reaction force, the input member (engine) torque is transmitted to the output member, and the rotational speed of the input member is steplessly transmitted to the output member Can do. Thereby, the rotational speed of the output member can be gradually increased while operating the engine efficiently. The second continuously variable transmission mode can be switched according to the operating state of the hybrid drive device, whereby the efficiency of the hybrid drive device can be increased.

また、前記第二無段変速モードにおいて、前記第二回転電機の回転速度が正のときには前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度が負のときには前記第一回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度がゼロのときには前記第一回転電機のトルクをゼロとすると好適である。   In the second continuously variable transmission mode, when the rotational speed of the second rotating electrical machine is positive, the first rotating electrical machine outputs a torque in the positive direction, and when the rotational speed of the second rotating electrical machine is negative, It is preferable to cause the first rotating electrical machine to output a negative torque, and to set the torque of the first rotating electrical machine to zero when the rotational speed of the second rotating electrical machine is zero.

この構成によれば、第二無段変速モードにおいて反力受けとして機能する第二回転電機の動作状態に応じて、第二回転電機が発電する状態では当該発電した電力を第一回転電機が消費して力行し、第二回転電機が力行する状態では当該力行により消費する電力を第一回転電機により発電し、第二回転電機の回転速度がゼロとなって発電も力行もしない状態では第一回転電機も発電も力行もしない状態とすることができる。このように、第一回転電機及び第二回転電機の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力部材(エンジン)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、装置のエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機及び第二回転電機が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、ハイブリッド駆動装置の全体での電力収支を基本的にゼロとし、バッテリ等の蓄電装置の充電状態が大きく変動しない状態とすることができる。よって、長時間にわたって第二無段変速モードを実行することが可能となる。   According to this configuration, the first rotating electrical machine consumes the generated electric power when the second rotating electrical machine generates power in accordance with the operating state of the second rotating electrical machine that functions as a reaction force receiver in the second continuously variable transmission mode. In the state where the second rotating electrical machine is powered, the first rotating electrical machine generates power that is consumed by the second rotating electrical machine. In the state where the rotational speed of the second rotating electrical machine is zero and neither power generation nor power running is performed. It can be in a state where neither the rotating electrical machine nor the power generation or power running is performed. As described above, since both the first rotating electric machine and the second rotating electric machine have a state in which neither power generation nor power running is performed, the loss in converting work of the input member (engine) into electric power is reduced, and the energy efficiency of the apparatus Can be increased. In addition, when the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine generate power or power, the other one consumes the generated power and powers it, so the power balance of the entire hybrid drive system is basically zero. In addition, the state of charge of a power storage device such as a battery can be kept from changing significantly. Therefore, the second continuously variable transmission mode can be executed for a long time.

また、前記ブレーキ及び前記クラッチの双方を係合状態とし、前記入力部材の回転速度を一定の変速比で変速して前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な固定変速比モードを実行すると好適である。   Preferably, both the brake and the clutch are engaged, and a fixed gear ratio mode is executed in which the rotational speed of the input member is changed at a constant gear ratio and torque in the positive direction can be transmitted to the output member. It is.

この構成によれば、第一回転電機及び第二回転電機の双方の反力トルクを必要とせずに、入力部材(エンジン)のトルクを出力部材に伝達しつつ入力部材の回転を一定の変速比で変速して出力部材に伝達することができる。これにより、出力部材に作用する車輪からの負荷が大きく回転電機の発熱が大きくなる可能性がある場合や入力部材(エンジン)の仕事を回転電機によって電力に変換することによる損失を抑制したい場合等に、基本的にエンジンの駆動力のみによって出力部材を駆動することができる。そして、この固定変速比モードをハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて切り替え可能に備えることにより、ハイブリッド駆動装置の効率を高めることが可能となる。   According to this configuration, the rotation of the input member is transmitted at a constant speed ratio while transmitting the torque of the input member (engine) to the output member without requiring the reaction torque of both the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine. The gear can be shifted and transmitted to the output member. Thereby, when there is a possibility that the load from the wheel acting on the output member is large and the heat generation of the rotating electrical machine may increase, or when it is desired to suppress the loss caused by converting the work of the input member (engine) into electric power by the rotating electrical machine. In addition, basically, the output member can be driven only by the driving force of the engine. And it becomes possible to raise the efficiency of a hybrid drive device by providing this fixed gear ratio mode so that change is possible according to the operation state of a hybrid drive device.

本発明の第一の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図である。It is a skeleton figure of the hybrid drive device concerning a first embodiment of the present invention. 本発明に係るハイブリッド駆動装置のシステム構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the system configuration | structure of the hybrid drive device which concerns on this invention. 各モードでのクラッチ及びブレーキの作動状態を示す作動表である。It is an operation | movement table | surface which shows the operation state of the clutch and brake in each mode. 第一の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るパラレルモードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a velocity diagram of the differential gear device in the parallel mode according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the first embodiment. 本発明の第二の実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図である。It is a skeleton figure of the hybrid drive device concerning a second embodiment of the present invention. 第二の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the second embodiment. 第二の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the second embodiment. 第二の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the second embodiment. 第二の実施形態に係るパラレルモードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the parallel mode according to the second embodiment. 第二の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the second embodiment. 第二の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the second embodiment. 第二の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the second embodiment. 第三の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the third embodiment. 第三の実施形態に係るパラレルモードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a velocity diagram of the differential gear device in the parallel mode according to the third embodiment. 第三の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the third embodiment. 第四の実施形態に係る無段低速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable low speed mode according to the fourth embodiment. 第四の実施形態に係るパラレルモードでの差動歯車装置の速度線図である。FIG. 10 is a velocity diagram of a differential gear device in a parallel mode according to a fourth embodiment. 第四の実施形態に係る無段高速モードでの差動歯車装置の速度線図である。It is a speed diagram of the differential gear device in the continuously variable high speed mode according to the fourth embodiment.

1.第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hの構成を示すスケルトン図であるが、この図では中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。また、図2に示すように、ハイブリッド駆動装置Hのシステム構成を示す模式図では、二重の実線は駆動力の伝達経路を示し、二重の破線は電力の伝達経路を示し、白抜きの矢印は作動油の流れを示し、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示している。これらの図1及び図2に示すように、このハイブリッド駆動装置Hは、エンジンEに駆動連結される入力軸Iと、車輪Wに駆動連結される出力軸Oと、第一回転電機MG1と、第二回転電機MG2と、差動歯車装置Gと、を備えている。また、このハイブリッド駆動装置Hでは、差動歯車装置Gは、それぞれ3つの回転要素を有する第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3を組み合わせて構成されている。そして、これらの構成は、車体に固定される非回転部材としての駆動装置ケースDc(以下、単に「ケースDc」という。)内に収納されている。なお、本実施形態においては、入力軸Iが本発明における「入力部材」に相当し、出力軸Oが本発明における「出力部材」に相当する。また、第一遊星歯車機構PG1が本発明における「第二差動歯車機構G2」に相当し、第二遊星歯車機構PG2が本発明における「第三差動歯車機構G3」に相当し、第三遊星歯車機構PG3が本発明における「第一差動歯車機構G1」に相当する。
1. First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a skeleton diagram showing the configuration of the hybrid drive device H according to the present embodiment. In this drawing, the configuration of the lower half symmetrical to the central axis is omitted. Further, as shown in FIG. 2, in the schematic diagram showing the system configuration of the hybrid drive device H, the double solid line shows the driving force transmission path, the double broken line shows the power transmission path, Arrows indicate the flow of hydraulic oil, and solid arrows indicate transmission paths for various information. As shown in FIGS. 1 and 2, the hybrid drive device H includes an input shaft I that is drivingly connected to the engine E, an output shaft O that is drivingly connected to the wheels W, a first rotating electrical machine MG1, A second rotating electrical machine MG2 and a differential gear device G are provided. Further, in this hybrid drive device H, the differential gear device G is configured by combining a first planetary gear mechanism PG1, a second planetary gear mechanism PG2, and a third planetary gear mechanism PG3 each having three rotating elements. Yes. These components are housed in a drive device case Dc (hereinafter simply referred to as “case Dc”) as a non-rotating member fixed to the vehicle body. In the present embodiment, the input shaft I corresponds to the “input member” in the present invention, and the output shaft O corresponds to the “output member” in the present invention. The first planetary gear mechanism PG1 corresponds to the “second differential gear mechanism G2” in the present invention, the second planetary gear mechanism PG2 corresponds to the “third differential gear mechanism G3” in the present invention, and the third planetary gear mechanism PG1 corresponds to the “third differential gear mechanism G3” in the present invention. The planetary gear mechanism PG3 corresponds to the “first differential gear mechanism G1” in the present invention.

1−1.ハイブリッド駆動装置の各部の構成
図1及び図2に示すように、入力軸Iは、エンジンEに駆動連結されている。ここで、エンジンEは、燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジン等の公知の各種エンジンを用いることができる。本例では、入力軸IはエンジンEのクランクシャフト等の出力回転軸と一体的に駆動連結されている。なお、入力軸Iが、エンジンEの出力回転軸との間にダンパやクラッチ等を介して駆動連結された構成としても好適である。図2に示すように、出力軸Oは、ディファレンシャル装置17等を介して車輪Wに駆動力を伝達可能に駆動連結されている。本例では、出力軸Oは入力軸Iと同軸上に配置されている。
1-1. Configuration of Each Part of Hybrid Drive Device As shown in FIGS. 1 and 2, the input shaft I is drivingly connected to the engine E. Here, the engine E is an internal combustion engine that is driven by the combustion of fuel. For example, various known engines such as a gasoline engine, a diesel engine, and a gas turbine engine can be used. In this example, the input shaft I is integrally connected to an output rotation shaft such as a crankshaft of the engine E. It is also preferable that the input shaft I is drivingly connected to the output rotation shaft of the engine E via a damper, a clutch, or the like. As shown in FIG. 2, the output shaft O is drivingly connected to the wheels W through the differential device 17 or the like so as to be able to transmit a driving force. In this example, the output shaft O is disposed coaxially with the input shaft I.

図1に示すように、第一回転電機MG1は、ケースDcに固定されたステータSt1と、このステータSt1の径方向内側に回転自在に支持されたロータRo1と、を有している。この第一回転電機MG1のロータRo1は、第二遊星歯車機構PG2の第二リングギヤr2と一体回転するように駆動連結されている。また、第二回転電機MG2は、ケースDcに固定されたステータSt2と、このステータSt2の径方向内側に回転自在に支持されたロータRo2と、を有している。この第二回転電機MG2のロータRo2は、第一遊星歯車機構PG1の第一キャリヤca1と一体回転するように駆動連結されている。第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、図2に示すように、それぞれインバータ12を介して蓄電装置としてのバッテリ11に電気的に接続されている。なお、バッテリ11は蓄電装置の一例であり、キャパシタなどの他の蓄電装置を用い、或いは複数種類の蓄電装置を併用することも可能である。   As shown in FIG. 1, the first rotating electrical machine MG1 includes a stator St1 fixed to the case Dc, and a rotor Ro1 that is rotatably supported on the radially inner side of the stator St1. The rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the second ring gear r2 of the second planetary gear mechanism PG2. The second rotating electrical machine MG2 includes a stator St2 fixed to the case Dc, and a rotor Ro2 that is rotatably supported on the radially inner side of the stator St2. The rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the first carrier ca1 of the first planetary gear mechanism PG1. As shown in FIG. 2, the first rotating electrical machine MG <b> 1 and the second rotating electrical machine MG <b> 2 are each electrically connected to a battery 11 as a power storage device via an inverter 12. Note that the battery 11 is an example of a power storage device, and other power storage devices such as capacitors may be used, or a plurality of types of power storage devices may be used in combination.

そして、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能を果すことが可能とされている。ここで、ジェネレータとして機能する方の回転電機MG1、MG2は、エンジンEの駆動力により発電を行い、バッテリ11を充電し、或いはモータとして機能する方の回転電機MG1、MG2を駆動するための電力を供給する。一方、モータとして機能する方の回転電機MG1、MG2は、主に車両の走行用の駆動力を補助するために力行するが、車両の減速のための回生制動時等にはジェネレータとして機能する。これら第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の動作は、制御装置ECUから制御指令に従ってインバータ12を介して行われる。   The first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 each have a function as a motor (electric motor) that generates power by receiving power supply, and a generator (generator) that generates power by receiving power supply. It is possible to perform the function as. Here, the rotating electrical machines MG1 and MG2 that function as generators generate electric power by the driving force of the engine E, charge the battery 11, or drive the rotating electrical machines MG1 and MG2 that function as motors. Supply. On the other hand, the rotary electric machines MG1 and MG2 that function as motors mainly operate to assist driving force for driving the vehicle, but function as generators during regenerative braking for deceleration of the vehicle. The operations of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 are performed via the inverter 12 in accordance with a control command from the control device ECU.

差動歯車装置Gは、3つの回転要素をそれぞれ有する第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3を組み合わせて構成されている。これにより、差動歯車装置Gは独立して回転可能な6つの回転要素を備えており、互いに異なる4つの回転要素に、それぞれ入力軸I、出力軸O、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2が駆動連結され、残りの2つの回転要素のうちの一方がブレーキBによりケースDcに選択的に固定される構成となっている。ここでは、入力軸I(エンジンE)側に配置されている遊星歯車機構から順に、第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、第三遊星歯車機構PG3としている。以下、各遊星歯車機構PG1〜PG3のそれぞれの構成について図1に基づいて詳細に説明する。   The differential gear device G is configured by combining a first planetary gear mechanism PG1, a second planetary gear mechanism PG2, and a third planetary gear mechanism PG3 each having three rotating elements. As a result, the differential gear device G includes six rotating elements that can rotate independently. The four rotating elements that are different from each other include an input shaft I, an output shaft O, a first rotating electrical machine MG1, and a second rotating device. The rotating electrical machine MG2 is drivingly connected, and one of the remaining two rotating elements is selectively fixed to the case Dc by the brake B. Here, the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 are sequentially arranged from the planetary gear mechanism arranged on the input shaft I (engine E) side. Hereinafter, each structure of each planetary gear mechanism PG1-PG3 is demonstrated in detail based on FIG.

第二差動歯車機構G2として機能する第一遊星歯車機構PG1は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第一遊星歯車機構PG1は、複数対のピニオンギヤを支持する第一キャリヤca1と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第一サンギヤs1及び第一リングギヤr1とを回転要素として有している。第一キャリヤca1は、第二回転電機MG2のロータRo2及び第三遊星歯車機構PG3の第三サンギヤs3(第二回転電機連結要素Em2)と一体回転するように駆動連結されている。第一リングギヤr1は、入力軸Iと一体回転するように駆動連結されている。従って、この第一リングギヤr1が入力部材連結要素Eiとなっている。第一サンギヤs1は、第二遊星歯車機構PG2の第二サンギヤs2と一体回転するように駆動連結されている。本実施形態では、第二遊星歯車機構PG2が第三差動歯車機構G3として機能する。従って、この第一サンギヤs1が連結回転要素Ecとなっている。図4〜図10に示すように、第一遊星歯車機構PG1のこれら3つの回転要素は、回転速度の順に、第一キャリヤca1、第一リングギヤr1、第一サンギヤs1となっている。従って、本実施形態では、これらの第一キャリヤca1、第一リングギヤr1、第一サンギヤs1が、それぞれ第二差動歯車機構G2の「第一回転要素e1」、「第二回転要素e2」、「第三回転要素e3」に相当する。   The first planetary gear mechanism PG1 functioning as the second differential gear mechanism G2 is a double pinion type planetary gear mechanism. That is, the first planetary gear mechanism PG1 includes a first carrier ca1 that supports a plurality of pairs of pinion gears, and a first sun gear s1 and a first ring gear r1 that mesh with the pinion gears, respectively, as rotating elements. The first carrier ca1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2 and the third sun gear s3 (second rotating electrical machine connecting element Em2) of the third planetary gear mechanism PG3. The first ring gear r1 is drivingly coupled so as to rotate integrally with the input shaft I. Accordingly, the first ring gear r1 serves as the input member connecting element Ei. The first sun gear s1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the second sun gear s2 of the second planetary gear mechanism PG2. In the present embodiment, the second planetary gear mechanism PG2 functions as the third differential gear mechanism G3. Accordingly, the first sun gear s1 serves as the connecting rotary element Ec. As shown in FIGS. 4 to 10, these three rotating elements of the first planetary gear mechanism PG1 are a first carrier ca1, a first ring gear r1, and a first sun gear s1 in order of rotational speed. Accordingly, in the present embodiment, the first carrier ca1, the first ring gear r1, and the first sun gear s1 are respectively referred to as the “first rotating element e1”, “second rotating element e2” of the second differential gear mechanism G2. This corresponds to “third rotation element e3”.

第三差動歯車機構G3として機能する第二遊星歯車機構PG2は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第二遊星歯車機構PG2は、複数のピニオンギヤを支持する第二キャリヤca2と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第二サンギヤs2及び第二リングギヤr2とを回転要素として有している。第二リングギヤr2は、第一回転電機MG1のロータRo1と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第三遊星歯車機構PG3の第三キャリヤca3(出力回転要素Eo)及び出力軸Oと選択的に駆動連結される。従って、この第二リングギヤr2が第一回転電機連結要素Em1となっている。第二キャリヤca2は、第三遊星歯車機構PG3の第三リングギヤr3と一体回転するように駆動連結されているとともに、ブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。従って、この第二キャリヤca2が固定回転要素Efとなっている。第二サンギヤs2は、第一遊星歯車機構PG1の第一サンギヤs1(連結回転要素Ec)と一体回転するように駆動連結されている。図4〜図10に示すように、第二遊星歯車機構PG2のこれら3つの回転要素は、回転速度の順に、第二リングギヤr2、第二キャリヤca2、第二サンギヤs2となっている。従って、本実施形態では、これらの第二リングギヤr2、第二キャリヤca2、第二サンギヤs2が、それぞれ第三差動歯車機構G3の「第一回転要素e1」、「第二回転要素e2」、「第三回転要素e3」に相当する。   The second planetary gear mechanism PG2 functioning as the third differential gear mechanism G3 is a single pinion type planetary gear mechanism. That is, the second planetary gear mechanism PG2 includes, as rotating elements, a second carrier ca2 that supports a plurality of pinion gears, and a second sun gear s2 and a second ring gear r2 that mesh with the pinion gears. The second ring gear r2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1, and via the clutch C, the third carrier ca3 (output rotation element Eo) of the third planetary gear mechanism PG3 and The drive shaft is selectively connected to the output shaft O. Accordingly, the second ring gear r2 is the first rotating electrical machine connecting element Em1. The second carrier ca2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the third ring gear r3 of the third planetary gear mechanism PG3, and is selectively fixed to the case Dc by the brake B. Therefore, the second carrier ca2 is a fixed rotation element Ef. The second sun gear s2 is drive-coupled so as to rotate integrally with the first sun gear s1 (connection rotation element Ec) of the first planetary gear mechanism PG1. As shown in FIGS. 4 to 10, these three rotating elements of the second planetary gear mechanism PG <b> 2 are a second ring gear r <b> 2, a second carrier ca <b> 2, and a second sun gear s <b> 2 in order of rotational speed. Therefore, in the present embodiment, the second ring gear r2, the second carrier ca2, and the second sun gear s2 are respectively referred to as the “first rotating element e1”, the “second rotating element e2” of the third differential gear mechanism G3, This corresponds to “third rotation element e3”.

第一差動歯車機構G1として機能する第三遊星歯車機構PG3は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第三遊星歯車機構PG3は、複数のピニオンギヤを支持する第三キャリヤca3と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第三サンギヤs3及び第三リングギヤr3とを回転要素として有している。第三サンギヤs3は、第一遊星歯車機構PG1の第一キャリヤca1及び第二回転電機MG2のロータRo2と一体回転するように駆動連結されている。従って、この第三サンギヤs3が第二回転電機連結要素Em2となっている。第三キャリヤca3は、出力軸Oと一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第二遊星歯車機構PG2の第二リングギヤr2及び第一回転電機MG1のロータRo1と選択的に駆動連結される。従って、この第三キャリヤca3が出力回転要素Eoとなっている。第三リングギヤr3は、第二遊星歯車機構PG2の第二キャリヤca2(固定回転要素Ef)と一体回転するように駆動連結されているとともに、ブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。図4〜図10に示すように、第三遊星歯車機構PG3のこれら3つの回転要素は、回転速度の順に、第三サンギヤs3、第三キャリヤca3、第三リングギヤr3となっている。従って、本実施形態では、これらの第三サンギヤs3、第三キャリヤca3、第三リングギヤr3が、それぞれ第一差動歯車機構G1の「第一回転要素e1」、「第二回転要素e2」、「第三回転要素e3」に相当する。   The third planetary gear mechanism PG3 functioning as the first differential gear mechanism G1 is a single pinion type planetary gear mechanism. That is, the third planetary gear mechanism PG3 includes, as rotating elements, a third carrier ca3 that supports a plurality of pinion gears, and a third sun gear s3 and a third ring gear r3 that respectively mesh with the pinion gears. The third sun gear s3 is drivingly coupled so as to rotate integrally with the first carrier ca1 of the first planetary gear mechanism PG1 and the rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2. Accordingly, the third sun gear s3 is the second rotating electrical machine connecting element Em2. The third carrier ca3 is drive-coupled to rotate integrally with the output shaft O, and is selectively connected to the second ring gear r2 of the second planetary gear mechanism PG2 and the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1 via the clutch C. Is connected to the drive. Therefore, the third carrier ca3 is an output rotation element Eo. The third ring gear r3 is drivingly connected so as to rotate integrally with the second carrier ca2 (fixed rotating element Ef) of the second planetary gear mechanism PG2, and is selectively fixed to the case Dc by the brake B. As shown in FIGS. 4 to 10, these three rotating elements of the third planetary gear mechanism PG3 are a third sun gear s3, a third carrier ca3, and a third ring gear r3 in the order of the rotational speed. Therefore, in the present embodiment, the third sun gear s3, the third carrier ca3, and the third ring gear r3 are respectively referred to as “first rotating element e1”, “second rotating element e2” of the first differential gear mechanism G1, This corresponds to “third rotation element e3”.

そして、このハイブリッド駆動装置Hでは、第一遊星歯車機構PG1(第二差動歯車機構G2)における入力部材連結要素Eiとしての第一リングギヤr1の回転要素種別と第二遊星歯車機構PG2(第三差動歯車機構G3)における固定回転要素Efとしての第二キャリヤca2の回転要素種別とが同じとなるように設定されている。ここでの回転要素種別は、各遊星歯車機構PG1〜PG3の3つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの種別であり、中間回転要素には第二回転要素e2が相当し、端回転要素には第一回転要素e1及び第三回転要素e3の双方が相当する。本実施形態においては、入力部材連結要素Eiとしての第一リングギヤr1が中間回転要素(第二回転要素e2)であるため、固定回転要素Efとしての第二キャリヤca2も中間回転要素(第二回転要素e2)とされている。また、第二遊星歯車機構PG2(第三差動歯車機構G3)の第一回転電機連結要素Em1としての第二リングギヤr2は、当該第二遊星歯車機構PG2の端回転要素(ここでは第一回転要素e1)とされている。   In the hybrid drive device H, the rotation element type of the first ring gear r1 as the input member coupling element Ei in the first planetary gear mechanism PG1 (second differential gear mechanism G2) and the second planetary gear mechanism PG2 (third The rotation element type of the second carrier ca2 as the fixed rotation element Ef in the differential gear mechanism G3) is set to be the same. The rotation element type here is one of the intermediate rotation element that is intermediate in order of the rotation speed among the three rotation elements of each planetary gear mechanism PG1 to PG3 and the end rotation element other than the intermediate rotation element. The intermediate rotation element corresponds to the second rotation element e2, and the end rotation element corresponds to both the first rotation element e1 and the third rotation element e3. In the present embodiment, since the first ring gear r1 as the input member coupling element Ei is the intermediate rotation element (second rotation element e2), the second carrier ca2 as the fixed rotation element Ef is also the intermediate rotation element (second rotation). Element e2). The second ring gear r2 as the first rotating electrical machine connecting element Em1 of the second planetary gear mechanism PG2 (third differential gear mechanism G3) is an end rotating element (here, the first rotation) of the second planetary gear mechanism PG2. Element e1).

上記のとおり、このハイブリッド駆動装置Hは、係合要素として、クラッチC及びブレーキBを備えている。これらの係合要素としては、いずれも油圧により動作する多板式クラッチや多板式ブレーキ等の摩擦係合要素を用いることができる。図2では、各係合要素は差動歯車装置Gに含まれることとして図示を省略しているが、この図に示すように、これらの係合要素(すなわち差動歯車装置G)に供給される油圧は、制御装置ECUからの制御指令により動作する油圧制御装置13により制御される。この油圧制御装置13への作動油の供給は、エンジンEの動作中は機械式オイルポンプ14により行われ、エンジンEの停止中は電動オイルポンプ15により行われる。ここで、機械式オイルポンプ14は、入力軸Iの駆動力により駆動される。また、電動オイルポンプ15は、電動オイルポンプ用インバータ16を介して供給されるバッテリ11からの電力(供給経路は図示省略)により駆動される。   As described above, the hybrid drive device H includes the clutch C and the brake B as engagement elements. As these engagement elements, friction engagement elements such as a multi-plate clutch and a multi-plate brake that operate by hydraulic pressure can be used. In FIG. 2, each engagement element is omitted from illustration as being included in the differential gear device G, but as shown in this figure, the engagement elements (that is, the differential gear device G) are supplied. The hydraulic pressure is controlled by a hydraulic control device 13 that operates according to a control command from the control device ECU. The hydraulic oil is supplied to the hydraulic control device 13 by the mechanical oil pump 14 while the engine E is operating, and by the electric oil pump 15 while the engine E is stopped. Here, the mechanical oil pump 14 is driven by the driving force of the input shaft I. The electric oil pump 15 is driven by electric power (supply path is not shown) from the battery 11 supplied via the electric oil pump inverter 16.

1−2.ハイブリッド駆動装置の制御システムの構成
図2に示すように、制御装置ECUは、車両の各部に設けられたセンサSe1〜Se7で取得される情報を用いて、エンジンE、第一回転電機MG1、第二回転電機MG2、油圧制御装置13を介して差動歯車装置Gの各係合要素C、B(図1参照)、並びに電動オイルポンプ15等の動作制御を行う。これらのセンサとして、本例では、第一回転電機回転センサSe1、第二回転電機回転センサSe2、エンジン回転センサSe3、バッテリ状態検出センサSe4、車速センサSe5、アクセル操作検出センサSe6、及びブレーキ操作検出センサSe7が設けられている。
1-2. Configuration of Control System for Hybrid Drive Device As shown in FIG. 2, the control device ECU uses information acquired by sensors Se1 to Se7 provided in each part of the vehicle, and uses the information obtained from the engine E, the first rotating electrical machine MG1, Operation control of the engagement elements C and B (see FIG. 1) of the differential gear device G, the electric oil pump 15 and the like is performed via the two-rotary electric machine MG2 and the hydraulic control device 13. As these sensors, in this example, the first rotating electrical machine rotation sensor Se1, the second rotating electrical machine rotation sensor Se2, the engine rotation sensor Se3, the battery state detection sensor Se4, the vehicle speed sensor Se5, the accelerator operation detection sensor Se6, and the brake operation detection. A sensor Se7 is provided.

ここで、第一回転電機回転センサSe1は、第一回転電機MG1のロータRo1の回転速度を検出するためのセンサである。第二回転電機回転センサSe2は、第二回転電機MG2のロータRo2の回転速度を検出するためのセンサである。エンジン回転センサSe3は、エンジンEの出力回転軸の回転速度を検出するためのセンサである。ここで、入力軸IはエンジンEの出力回転軸と一体回転するので、このエンジン回転センサSe3により検出されるエンジンEの回転速度は入力軸Iの回転速度と一致する。バッテリ状態検出センサSe4は、バッテリ11の充電量等の状態を検出するためのセンサである。車速センサSe5は、車速を検出するために出力軸Oの回転速度を検出するためのセンサである。アクセル操作検出センサSe6は、アクセルペダル18の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサSe7は、図示しないホイールブレーキに連動するブレーキペダル19の操作量を検出するためのセンサである。   Here, the first rotating electrical machine rotation sensor Se1 is a sensor for detecting the rotational speed of the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1. The second rotating electrical machine rotation sensor Se2 is a sensor for detecting the rotational speed of the rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2. The engine rotation sensor Se3 is a sensor for detecting the rotation speed of the output rotation shaft of the engine E. Here, since the input shaft I rotates integrally with the output rotation shaft of the engine E, the rotation speed of the engine E detected by the engine rotation sensor Se3 matches the rotation speed of the input shaft I. The battery state detection sensor Se4 is a sensor for detecting a state such as a charge amount of the battery 11. The vehicle speed sensor Se5 is a sensor for detecting the rotational speed of the output shaft O in order to detect the vehicle speed. The accelerator operation detection sensor Se6 is a sensor for detecting the operation amount of the accelerator pedal 18. The brake operation detection sensor Se7 is a sensor for detecting the operation amount of the brake pedal 19 interlocked with a wheel brake (not shown).

また、制御装置ECUは、エンジン制御手段31、回転電機制御手段32、バッテリ状態検出手段33、回転電機回転検出手段34、車速検出手段35、切替制御手段36、電動オイルポンプ制御手段37、エンジン回転検出手段38、モード選択手段39、及び要求駆動力検出手段40を備えている。制御装置ECUにおけるこれらの各手段は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア(プログラム)或いはその両方により実装されて構成されている。   Further, the control device ECU includes an engine control means 31, a rotating electrical machine control means 32, a battery state detection means 33, a rotating electrical machine rotation detection means 34, a vehicle speed detection means 35, a switching control means 36, an electric oil pump control means 37, an engine rotation. A detection means 38, a mode selection means 39, and a required driving force detection means 40 are provided. Each of these means in the control unit ECU includes an arithmetic processing unit such as a CPU as a core member, and a functional unit for performing various processes on input data is performed by hardware or software (program) or both. Implemented and configured.

エンジン制御手段31は、エンジンEの動作開始、停止、回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。回転電機制御手段32は、インバータ12を介して、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。バッテリ状態検出手段33は、バッテリ状態検出センサSe4の出力に基づいて、バッテリ11の充電量等の状態を検出する。回転電機回転検出手段34は、第一回転電機回転センサSe1、及び第二回転電機回転センサSe2の出力に基づいて、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の回転速度を検出する。車速検出手段35は、車速センサSe5からの出力に基づいて車速を検出する。切替制御手段36は、油圧制御装置13の動作を制御することにより、ハイブリッド駆動装置Hの各係合要素C、B(図1参照)のそれぞれの係合又は解放(係合解除)を行い、ハイブリッド駆動装置Hのモードを切り替える制御を行う。電動オイルポンプ制御手段37は、電動オイルポンプ用インバータ16を介して電動オイルポンプ15の動作制御を行う。エンジン回転検出手段38は、エンジン回転センサSe3からの出力に基づいて、エンジンEの出力回転軸及び入力軸Iの回転速度を検出する。   The engine control means 31 performs operation control such as operation start, stop, rotation speed control, and output torque control of the engine E. The rotating electrical machine control means 32 performs operation control such as rotational speed control and output torque control of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 via the inverter 12. The battery state detection unit 33 detects the state of the battery 11 such as a charge amount based on the output of the battery state detection sensor Se4. The rotating electrical machine rotation detection means 34 detects the rotational speeds of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 based on the outputs of the first rotating electrical machine rotation sensor Se1 and the second rotating electrical machine rotation sensor Se2. The vehicle speed detection means 35 detects the vehicle speed based on the output from the vehicle speed sensor Se5. The switching control means 36 controls the operation of the hydraulic control device 13 to engage or release (disengage) each engagement element C, B (see FIG. 1) of the hybrid drive device H, Control which switches the mode of the hybrid drive device H is performed. The electric oil pump control means 37 controls the operation of the electric oil pump 15 via the electric oil pump inverter 16. The engine rotation detection means 38 detects the rotation speed of the output rotation shaft of the engine E and the input shaft I based on the output from the engine rotation sensor Se3.

モード選択手段39は、車速及び要求駆動力などの走行条件に応じて、所定の制御マップに従い適切なモードの選択を行う。すなわち、モード選択手段39は、車速の情報を車速検出手段35から取得するとともに、要求駆動力の情報を要求駆動力検出手段40から取得する。そして、モード選択手段39は、所定の制御マップに従って、取得された車速及び要求駆動力に応じて規定されたモードを選択する。ここで、選択されるモードとしては、後述するように、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの3つのモードがある。なお、モード選択の際に参照される走行条件としては、車速及び要求駆動力の他にも、バッテリ充電量、冷却水温度、油温等の各種条件を用いても好適である。要求駆動力検出手段40は、アクセル操作検出センサSe6及びブレーキ操作検出センサSe7からの出力に基づいて、運転者による要求駆動力を演算して取得する。   The mode selection means 39 selects an appropriate mode according to a predetermined control map in accordance with traveling conditions such as vehicle speed and required driving force. That is, the mode selection unit 39 acquires information on the vehicle speed from the vehicle speed detection unit 35 and also acquires information on the required driving force from the required driving force detection unit 40. And the mode selection means 39 selects the mode prescribed | regulated according to the acquired vehicle speed and the request | requirement driving force according to a predetermined control map. Here, as described later, there are three modes, a stepless low speed mode, a stepless high speed mode, and a parallel mode, as will be described later. In addition to the vehicle speed and the required driving force, it is also preferable to use various conditions such as the battery charge amount, the cooling water temperature, and the oil temperature as the running conditions referred to when selecting the mode. The required driving force detection means 40 calculates and acquires the required driving force by the driver based on the outputs from the accelerator operation detection sensor Se6 and the brake operation detection sensor Se7.

1−3.ハイブリッド駆動装置のモード
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hにより実現可能なモードについて説明する。図3は、各モードでのクラッチC及びブレーキBの作動状態を示す作動表である。この図において、「CVT−Lo」は無段低速モード、「CVT−Hi」は無段高速モード、「パラレル」はパラレルモードをそれぞれ示している。そして、この図において、「○」は各係合要素が係合状態にあることを示しており、「無印」は、各係合要素が解放(係合解除)状態にあることを示している。本実施形態においては、無段低速モードが本発明における「第一無段変速モード」に相当し、無段高速モードが本発明における「第二無段変速モード」に相当し、パラレルモードが本発明における「固定変速比モード」に相当する。
1-3. Mode of Hybrid Drive Device Next, modes that can be realized by the hybrid drive device H according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is an operation table showing operation states of the clutch C and the brake B in each mode. In this figure, “CVT-Lo” indicates a continuously variable low speed mode, “CVT-Hi” indicates a continuously variable high speed mode, and “parallel” indicates a parallel mode. In this figure, “◯” indicates that each engaging element is in an engaged state, and “No mark” indicates that each engaging element is in a released (disengaged) state. . In this embodiment, the continuously variable low speed mode corresponds to the “first continuously variable transmission mode” in the present invention, the continuously variable high speed mode corresponds to the “second continuously variable transmission mode” in the present invention, and the parallel mode corresponds to the present This corresponds to the “fixed gear ratio mode” in the invention.

図4〜図10は、差動歯車装置Gの速度線図を示しており、図4〜図6は無段低速モードでの速度線図、図7はパラレルモードでの速度線図、図8〜図10は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図において、縦軸は、各回転要素の回転速度に対応している。すなわち、縦軸に対応して記載している「0」は回転速度がゼロであることを示しており、上側が正、下側が負である。そして、並列配置された複数本の縦線のそれぞれが、差動歯車装置Gを構成する第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3の各回転要素に対応している。   4 to 10 show velocity diagrams of the differential gear device G, FIGS. 4 to 6 are velocity diagrams in the continuously variable low speed mode, FIG. 7 is a velocity diagram in the parallel mode, and FIG. FIG. 10 shows velocity diagrams in the continuously variable high speed mode. In these velocity diagrams, the vertical axis corresponds to the rotational speed of each rotating element. That is, “0” described corresponding to the vertical axis indicates that the rotational speed is zero, with the upper side being positive and the lower side being negative. Each of the plurality of vertical lines arranged in parallel corresponds to each rotation element of the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 constituting the differential gear device G. is doing.

また、各回転要素に対応する縦線の間隔は、第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3のそれぞれの歯数比に対応している。図4、図7、及び図8の下部には、各遊星歯車機構PG1、PG2、PG3の歯数比(サンギヤとリングギヤとの歯数比=〔サンギヤの歯数〕/〔リングギヤの歯数〕)をλ1、λ2、λ3として示している。なお、これらの歯数比λ1、λ2、λ3は、エンジンE、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の特性や車両重量等を考慮して適宜設定される。そして、図4〜図10において、破線で示される直線PG1(G2)は第一遊星歯車機構PG1(第二差動歯車機構G2)の動作状態を示し、一点鎖線で示される直線PG2(G3)は第二遊星歯車機構PG2(第三差動歯車機構G3)の動作状態を示し、直線PG3(G1)は第三遊星歯車機構PG3(第一差動歯車機構G1)の動作状態を示している。これらの速度線図上において、「○」は第一回転電機MG1の回転速度、「□」は第二回転電機MG2の回転速度、「△」は入力軸I(エンジンE)の回転速度、「☆」は出力軸Oの回転速度、「×」はブレーキBによるケースDcへの固定状態をそれぞれ示している。   Further, the interval between the vertical lines corresponding to each rotating element corresponds to the respective gear ratios of the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3. 4, 7, and 8, the gear ratio of each planetary gear mechanism PG 1, PG 2, and PG 3 (the gear ratio of the sun gear to the ring gear = [the number of teeth of the sun gear] / [the number of teeth of the ring gear]) ) Are shown as λ1, λ2, and λ3. These tooth ratios λ1, λ2, and λ3 are appropriately set in consideration of the characteristics of the engine E, the first rotating electrical machine MG1, and the second rotating electrical machine MG2, the vehicle weight, and the like. 4 to 10, a straight line PG1 (G2) indicated by a broken line indicates an operating state of the first planetary gear mechanism PG1 (second differential gear mechanism G2), and a straight line PG2 (G3) indicated by a one-dot chain line. Indicates the operating state of the second planetary gear mechanism PG2 (third differential gear mechanism G3), and the straight line PG3 (G1) indicates the operating state of the third planetary gear mechanism PG3 (first differential gear mechanism G1). . In these speed diagrams, “◯” represents the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1, “□” represents the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2, “Δ” represents the rotational speed of the input shaft I (engine E), “ “☆” indicates the rotational speed of the output shaft O, and “×” indicates the state in which the brake B is fixed to the case Dc.

図3に示すように、このハイブリッド駆動装置Hは、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの3つのモードを切り替え可能に備えた構成となっている。ここで、無段低速モード及び無段高速モードは、いずれも、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2のいずれか一方のトルクを反力として入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2のいずれか一方の回転速度を変化させることにより入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力軸Oに伝達する電気的無段変速モードである。これらの電気的無段変速モードでは、入力軸I(エンジンE)のトルクは、差動歯車装置Gを介して出力軸Oと反力受けとなる第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2のいずれか一方とに分配される。そして、無段低速モードと無段高速モードとで反力受けとなる回転電機が交代する。具体的には、無段低速モードでは第一回転電機MG1が反力受けとなり、無段高速モードでは第二回転電機MG2が反力受けとなる。また、無段低速モードと無段高速モードとは、入力軸Iのトルクが出力軸Oに伝達される際のトルク変換比が互いに異なっている。ここで、トルク変換比とは、入力軸Iのトルクを分母とし、入力軸Iのトルクのうちで出力軸Oに伝達されるトルク(以下単に「出力軸Oのトルク」という。)を分子とするトルクの比である(トルク変換比=〔出力軸Oのトルク〕/〔入力軸Iのトルク〕)。一方、パラレルモードは、入力軸Iの回転速度を一定の変速比で変速して出力軸Oに正方向のトルクを伝達可能なモードである。このパラレルモードでは、入力軸Iの回転速度に比例して、出力軸O、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の回転速度が定まる。   As shown in FIG. 3, the hybrid drive device H is configured to be able to switch between three modes of a continuously variable low speed mode, a continuously variable high speed mode, and a parallel mode. Here, in both the continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode, the torque of the input shaft I (engine E) is output as the output shaft using the torque of either the first rotating electrical machine MG1 or the second rotating electrical machine MG2 as a reaction force. The rotational speed of the input shaft I is steplessly changed by changing the rotational speed of one of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 that receives the reaction force while transmitting to the output shaft O. This is an electric continuously variable transmission mode. In these electric continuously variable transmission modes, the torque of the input shaft I (engine E) is generated by the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 that receive a reaction force with the output shaft O via the differential gear device G. It is distributed to either one. Then, the rotating electrical machine that receives the reaction force is switched between the continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode. Specifically, in the continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 receives a reaction force, and in the continuously variable high speed mode, the second rotating electrical machine MG2 receives a reaction force. The continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode have different torque conversion ratios when the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O. Here, the torque conversion ratio uses the torque of the input shaft I as the denominator, and the torque transmitted to the output shaft O among the torque of the input shaft I (hereinafter simply referred to as “torque of the output shaft O”) is a numerator. (Torque conversion ratio = [torque of output shaft O] / [torque of input shaft I]). On the other hand, the parallel mode is a mode in which the rotational speed of the input shaft I can be changed at a constant speed ratio and the torque in the positive direction can be transmitted to the output shaft O. In this parallel mode, the rotational speeds of the output shaft O, the first rotating electrical machine MG1, and the second rotating electrical machine MG2 are determined in proportion to the rotational speed of the input shaft I.

これらのモードは、モード選択手段39により選択され、選択されたモードへの切り替えは、制御装置ECUからの制御指令により各係合要素C、Bが係合又は解放されることにより行われる。なお、この際、制御装置ECUは、回転電機制御手段32による第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の回転速度及び出力トルクの制御、エンジン制御手段31によるエンジンEの回転速度及び出力トルクの制御等も行う。以下、各モードでのハイブリッド駆動装置Hの動作状態について詳細に説明する。   These modes are selected by the mode selection means 39, and switching to the selected mode is performed by engaging or releasing the engagement elements C and B according to a control command from the control unit ECU. At this time, the control unit ECU controls the rotational speed and output torque of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 by the rotating electrical machine control means 32, and controls the rotational speed and output torque of the engine E by the engine control means 31. Control is also performed. Hereinafter, the operation state of the hybrid drive device H in each mode will be described in detail.

1−4.無段低速モード
無段低速モードは、第一回転電機MG1のトルクを反力として入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機MG1の回転速度を変化させることにより入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力軸Oに伝達するモードである。図3に示すように、無段低速モードは、ブレーキBを係合状態とすると共にクラッチCを解放状態とすることにより実現される。この無段低速モードでは、第一回転電機MG1は全域において基本的に正方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段低速モードでは、第一回転電機MG1が入力軸Iのトルクに対する反力受けとして機能する。一方、第二回転電機MG2は、出力軸Oへ伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この無段低速モードでは、後述する無段高速モードよりも大きいトルク変換比で入力軸Iのトルクを出力軸Oに伝達する。
1-4. Infinitely low speed mode In the infinitely low speed mode, the torque of the first rotating electrical machine MG1 is transmitted to the output shaft O while the torque of the first rotating electrical machine MG1 is used as the reaction force, and the first rotating electrical machine MG1 that receives the reaction force is transmitted. In this mode, the rotational speed of the input shaft I is changed steplessly by changing the rotational speed and transmitted to the output shaft O. As shown in FIG. 3, the continuously variable low speed mode is realized by setting the brake B to the engaged state and the clutch C to the released state. In the continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 basically outputs a positive torque as a reaction torque across the entire region. Therefore, in this continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 functions as a reaction force receiver for the torque of the input shaft I. On the other hand, the second rotating electrical machine MG2 functions as an auxiliary rotating electrical machine that assists the torque of the input shaft I (engine E) transmitted to the output shaft O. In the continuously variable low speed mode, the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O with a torque conversion ratio larger than that of the continuously variable high speed mode described later.

無段低速モードでは、第一遊星歯車機構PG1は、図4〜図6に直線PG1として示すように、回転速度の順で中間となる第一リングギヤr1が入力軸Iに駆動連結され、この第一リングギヤr1に伝達された入力軸I(エンジンE)のトルク(エンジントルクTE)が回転速度の順で一方端となる第一サンギヤs1及び他方端となる第一キャリヤca1に分配される。よって、無段低速モードでは、第一遊星歯車機構PG1が、入力軸Iの駆動力(トルク)を分配する駆動力分配機構として機能する。そして、第一サンギヤs1には、当該第一サンギヤs1に分配された入力軸I(エンジンE)のトルクに対する反力トルクとなる第一回転電機MG1のトルクが、第二遊星歯車機構PG2を介して伝達される。一方、第一キャリヤca1に分配されたトルクは、第二回転電機MG2に伝達されるとともに、第三遊星歯車機構PG3を介して出力軸Oに伝達される。この際、エンジンEは、高い効率で排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ正方向のエンジントルクTEを出力する。   In the continuously variable low speed mode, the first planetary gear mechanism PG1 is driven and connected to the input shaft I by the first ring gear r1 that is intermediate in the order of rotational speed, as shown as a straight line PG1 in FIGS. The torque (engine torque TE) of the input shaft I (engine E) transmitted to the one ring gear r1 is distributed in the order of rotational speed to the first sun gear s1 serving as one end and the first carrier ca1 serving as the other end. Therefore, in the continuously variable low speed mode, the first planetary gear mechanism PG1 functions as a driving force distribution mechanism that distributes the driving force (torque) of the input shaft I. The first sun gear s1 receives a torque of the first rotating electrical machine MG1 as a reaction torque against the torque of the input shaft I (engine E) distributed to the first sun gear s1, via the second planetary gear mechanism PG2. Is transmitted. On the other hand, the torque distributed to the first carrier ca1 is transmitted to the second rotating electrical machine MG2 and is also transmitted to the output shaft O via the third planetary gear mechanism PG3. At this time, the engine E outputs the engine torque TE in the forward direction while being controlled so as to be maintained in a state of high efficiency and low exhaust gas (generally along the optimum fuel consumption characteristics).

また、無段低速モードでは、第二遊星歯車機構PG2は、第一回転電機MG1のトルクの向きを反転させて第一遊星歯車機構PG1の第一サンギヤs1に伝達する。この際、第一回転電機MG1は、正方向のトルク(MG1トルクT1)を出力する。第二遊星歯車機構PG2は、この正方向のMG1トルクT1の向きを反転させて第一サンギヤs1に伝達する。この際、図4〜図6に直線PG2として示すように、第二遊星歯車機構PG2は、回転速度の順で中間となる第二キャリヤca2がブレーキBによりケースDcに固定され、一方端となる第二リングギヤr2に第一回転電機MG1が駆動連結されている。このため、回転速度の順で他方端となる第二サンギヤs2に、MG1トルクT1の向きが反転して伝達される。すなわち、第二サンギヤs2と一体回転する第一遊星歯車機構PG1の第一サンギヤs1には、第一回転電機MG1からの負方向のトルクが伝達される。このように向きが反転された第一回転電機MG1からのトルクが、入力軸Iのトルクに対する反力となる。またこの際、第二サンギヤs2には、第二遊星歯車機構PG2の歯数比に応じて変速されて伝達される。本実施形態では、第二遊星歯車機構PG2は、第一回転電機MG1の回転速度を増速して第二サンギヤs2に伝達する。ここで、第二遊星歯車機構PG2の歯数比がλ2(λ2<1)であるので、第一回転電機MG1の回転速度は、1/λ2倍に増速されて第二サンギヤs2に伝達される。   Further, in the continuously variable low speed mode, the second planetary gear mechanism PG2 reverses the direction of the torque of the first rotating electrical machine MG1 and transmits it to the first sun gear s1 of the first planetary gear mechanism PG1. At this time, the first rotating electrical machine MG1 outputs a torque in the positive direction (MG1 torque T1). The second planetary gear mechanism PG2 inverts the direction of the positive MG1 torque T1 and transmits it to the first sun gear s1. At this time, as shown as a straight line PG2 in FIGS. 4 to 6, the second planetary gear mechanism PG2 is fixed to the case Dc by the brake B with the second carrier ca2 being in the middle in the order of the rotation speed, and becomes one end. The first rotary electric machine MG1 is drivingly connected to the second ring gear r2. For this reason, the direction of the MG1 torque T1 is reversed and transmitted to the second sun gear s2, which is the other end in the order of the rotational speed. That is, the negative torque from the first rotating electrical machine MG1 is transmitted to the first sun gear s1 of the first planetary gear mechanism PG1 that rotates integrally with the second sun gear s2. The torque from the first rotating electrical machine MG1 whose direction is reversed in this way becomes a reaction force against the torque of the input shaft I. At this time, the second sun gear s2 is shifted and transmitted according to the gear ratio of the second planetary gear mechanism PG2. In the present embodiment, the second planetary gear mechanism PG2 increases the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 and transmits it to the second sun gear s2. Here, since the gear ratio of the second planetary gear mechanism PG2 is λ2 (λ2 <1), the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is increased by 1 / λ2 times and transmitted to the second sun gear s2. The

無段低速モードでは、第一回転電機MG1は、基本的に正方向のMG1トルクT1を出力する。そして、出力軸Oの回転速度がゼロの状態(車両の発進時)を含む低速走行時には、図4に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が負となっている。その後、出力軸Oの回転速度(車速)が次第に上昇するに従って、第一回転電機MG1の回転速度は上昇する。そして、図5に示すように、第一回転電機MG1の回転速度がゼロとなる点を通過し、図6に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が正となる。第一回転電機MG1は、回転速度が負の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が正の状態ではモータとして機能して力行する。なお、第一回転電機MG1の回転速度がゼロとなる点は、入力軸I(エンジンE)の仕事が電力に変換されない、すなわち電気変換が行われない点となっている。本実施形態では、この点を便宜上「無電気変換点」という。   In the continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 basically outputs the MG1 torque T1 in the positive direction. When the vehicle travels at a low speed including the state where the rotational speed of the output shaft O is zero (when the vehicle starts), the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is negative as shown in FIG. Thereafter, as the rotational speed (vehicle speed) of the output shaft O gradually increases, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 increases. Then, as shown in FIG. 5, it passes through a point where the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 becomes zero, and as shown in FIG. 6, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 becomes positive. The first rotating electrical machine MG1 functions as a generator to generate electric power when the rotational speed is negative, and functions as a motor and powers when the rotational speed is positive. The point at which the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 becomes zero is that the work of the input shaft I (engine E) is not converted into electric power, that is, electric conversion is not performed. In this embodiment, this point is referred to as “non-electric conversion point” for convenience.

また、この無段低速モードでは、第三遊星歯車機構PG3は、入力軸I及び第二回転電機MG2の回転を減速して出力軸Oに伝達するとともに、入力軸I(エンジンE)のトルク(エンジントルクTE)及び第二回転電機MG2のトルク(MG2トルクT2)を増幅して出力軸Oに伝達する。この際、第二回転電機MG2は、基本的に正方向のトルク(MG2トルクT2)を出力することにより、第一遊星歯車機構PG1の第一キャリヤca1から第三遊星歯車機構PG3を介して出力軸Oに伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第二回転電機MG2は、第一回転電機MG1の動作状態に応じて負方向のMG2トルクT2を出力する場合もある。図4〜図6に直線PG3として示すように、第三遊星歯車機構PG3は、回転速度の順で一方端となる第三サンギヤs3に第二回転電機MG2及び第一キャリヤca1が駆動連結され、他方端となる第三リングギヤr3がブレーキBによりケースDcに固定される。このため、回転速度の順で中間となる第三キャリヤca3に駆動連結された出力軸Oには、第三サンギヤs3の回転速度が減速されて伝達される。したがって、第三遊星歯車機構PG3は、第一遊星歯車機構PG1を介して第三サンギヤs3に伝達された入力軸Iのトルク及び第二回転電機MG2のトルクを、増幅して出力軸Oに伝達する。ここで、第三遊星歯車機構PG3の歯数比がλ3(λ3<1)であるので、第三サンギヤs3のトルクは、(1+λ3)/λ3倍に増幅されて出力軸Oに伝達される。このようにMG2トルクT2を増幅して出力軸Oに伝達する構成としたことにより、第二回転電機MG2の小型化を図ることが容易となる。この無段低速モードでは、補助回転電機として機能する第二回転電機MG2が、出力軸Oに対して一定の回転速度比で回転するように駆動連結されている。従って、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。   Further, in the continuously variable low speed mode, the third planetary gear mechanism PG3 decelerates the rotation of the input shaft I and the second rotary electric machine MG2 and transmits it to the output shaft O, and also the torque of the input shaft I (engine E) ( The engine torque TE) and the torque of the second rotating electrical machine MG2 (MG2 torque T2) are amplified and transmitted to the output shaft O. At this time, the second rotating electrical machine MG2 outputs a torque in the positive direction (MG2 torque T2) basically, thereby outputting from the first carrier ca1 of the first planetary gear mechanism PG1 via the third planetary gear mechanism PG3. Assist with respect to the torque of the input shaft I (engine E) transmitted to the shaft O is performed. However, as will be described later, the second rotating electrical machine MG2 may output a negative MG2 torque T2 in accordance with the operating state of the first rotating electrical machine MG1. As shown in FIGS. 4 to 6 as a straight line PG3, in the third planetary gear mechanism PG3, the second rotary electric machine MG2 and the first carrier ca1 are drivingly connected to the third sun gear s3 that is one end in the order of rotational speed, The third ring gear r3 which is the other end is fixed to the case Dc by the brake B. Therefore, the rotational speed of the third sun gear s3 is decelerated and transmitted to the output shaft O that is drivingly connected to the third carrier ca3 that is intermediate in the order of the rotational speed. Therefore, the third planetary gear mechanism PG3 amplifies the torque of the input shaft I and the torque of the second rotating electrical machine MG2 transmitted to the third sun gear s3 via the first planetary gear mechanism PG1, and transmits them to the output shaft O. To do. Here, since the gear ratio of the third planetary gear mechanism PG3 is λ3 (λ3 <1), the torque of the third sun gear s3 is amplified by (1 + λ3) / λ3 and transmitted to the output shaft O. By thus amplifying the MG2 torque T2 and transmitting it to the output shaft O, it is easy to reduce the size of the second rotating electrical machine MG2. In this continuously variable low speed mode, the second rotating electrical machine MG2 that functions as an auxiliary rotating electrical machine is drivingly connected to the output shaft O so as to rotate at a constant rotational speed ratio. Therefore, regenerative braking can be performed efficiently even when the vehicle is decelerated.

無段低速モードでは、第二回転電機MG2の回転速度は常に正となる。そして、第二回転電機MG2は、第一回転電機MG1の動作状態に応じた向きのトルク(MG2トルクT2)を出力する。すなわち、図4に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が負であって第一回転電機MG1が発電しているときには、第二回転電機MG2は当該第一回転電機MG1により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。また、図6に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が正であって第一回転電機MG1が力行しているときには、第二回転電機MG2は当該第一回転電機MG1により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。一方、図5に示すように、第一回転電機MG1の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第二回転電機MG2が出力するMG2トルクT2をゼロとする。このように、無段低速モード中に第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸I(エンジンE)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Hのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段低速モードにおけるハイブリッド制御装置Hの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ11の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって無段低速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Oの回転速度がゼロの状態から次第に上昇する際には、第一回転電機MG1の回転速度は負からゼロを経て正に変化する。従って、第二回転電機MG2は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。   In the continuously variable low speed mode, the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is always positive. Then, the second rotating electrical machine MG2 outputs a torque (MG2 torque T2) having a direction corresponding to the operating state of the first rotating electrical machine MG1. That is, as shown in FIG. 4, when the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 is negative and the first rotating electrical machine MG1 is generating power, the second rotating electrical machine MG2 is generated by the first rotating electrical machine MG1. It consumes electric power and functions as a motor to power and output torque in the positive direction. Further, as shown in FIG. 6, when the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 is positive and the first rotating electrical machine MG1 is powering, the second rotating electrical machine MG2 consumes power consumed by the first rotating electrical machine MG1. To generate electric power by generating a negative torque. On the other hand, as shown in FIG. 5, the MG2 torque T2 output by the second rotating electrical machine MG2 is set to zero at the non-electric conversion point where the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 becomes zero. As described above, when the first rotary electric machine MG1 and the second rotary electric machine MG2 have neither power generation nor power running during the continuously variable low speed mode, the work of the input shaft I (engine E) is converted into electric power. Loss can be reduced, and the energy efficiency of the hybrid drive device H can be increased. Further, when the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 generate or power run, one of them consumes the generated power and power runs, so the entire hybrid controller H in the continuously variable low speed mode The power balance can be basically zero. Therefore, since the state of charge of the battery 11 as the power storage device can be made not to fluctuate greatly, the continuously variable low speed mode can be executed for a long time. As described above, when the rotational speed of the output shaft O gradually increases from the zero state, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 changes from negative to positive through zero. Accordingly, the second rotating electrical machine MG2 changes from a state in which a positive torque is output to a state in which a negative torque is output through a zero torque state.

無段低速モードでは、入力軸Iのトルクが出力軸Oに伝達される際のトルク変換比は、以下のようになる。すなわち、出力軸Oに伝達される入力軸IのトルクをTIoとすると、トルクTIoは以下の式(1)により求まる。
TIo=TE×{(1−λ1)(1+λ3)}/λ3・・・(1)
よって、無段低速モードでは、入力軸Iのトルクは、増幅されて出力軸Oに伝達される。例えば、λ1=0.4、λ3=0.4であった場合、TIoは2.1TEとなる。すなわち、この場合、無段低速モードでのトルク変換比(=〔出力軸Oのトルク〕/〔入力軸Iのトルク〕)は2.1となり、入力軸IのトルクTEは、2.1倍されて出力軸Oに伝達される。また、出力軸Oには、第二回転電機MG2が出力するMG2トルクT2も、第三遊星歯車機構PG3によって(1+λ3)/λ3倍に増幅されて伝達される。
In the continuously variable low speed mode, the torque conversion ratio when the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O is as follows. That is, assuming that the torque of the input shaft I transmitted to the output shaft O is TIo, the torque TIo is obtained by the following equation (1).
TIo = TE × {(1−λ1) (1 + λ3)} / λ3 (1)
Therefore, in the continuously variable low speed mode, the torque of the input shaft I is amplified and transmitted to the output shaft O. For example, when λ1 = 0.4 and λ3 = 0.4, TIo is 2.1TE. That is, in this case, the torque conversion ratio (= [torque of output shaft O] / [torque of input shaft I]) in the continuously variable low speed mode is 2.1, and the torque TE of the input shaft I is 2.1 times. And transmitted to the output shaft O. Further, the MG2 torque T2 output from the second rotating electrical machine MG2 is also amplified and transmitted to the output shaft O by (1 + λ3) / λ3 times by the third planetary gear mechanism PG3.

以上に説明したように、無段低速モードは、入力軸I(エンジンE)のトルク、すなわちエンジントルクTEを増幅して出力軸Oに伝達することができるため、車速が比較的低い状態で使用される低速用のモードとして適している。本実施形態では、無段低速モードは、出力軸Oの回転速度がゼロの状態(車両の発進時)から、第一回転電機MG1(第二リングギヤr2)の回転速度が、出力軸O(第三キャリヤca3)の回転速度に一致する状態となるまでの間で使用される。すなわち、無段低速モードでは、エンジンEの回転速度を一定とした場合、出力軸Oの回転速度がゼロの状態から、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の双方の回転速度を上昇させることにより、出力軸Oの回転速度を次第に上昇させて車両を発進させる。そして、出力軸Oの回転速度が上昇し、第一回転電機MG1の回転速度と出力軸Oの回転速度とが一致した際にクラッチCを係合すれば、無段低速モードからパラレルモードに切り替えられる。また、クラッチCの係合と同時にブレーキBの解放を行えば、無段低速モードから無段高速モードに切り替えられる。このモード切り替えは、この際に係合するクラッチCの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。   As described above, the continuously variable low speed mode is used in a state where the vehicle speed is relatively low because the torque of the input shaft I (engine E), that is, the engine torque TE can be amplified and transmitted to the output shaft O. Suitable as a low speed mode. In this embodiment, in the continuously variable low speed mode, the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 (second ring gear r2) is changed from the state where the rotation speed of the output shaft O is zero (when the vehicle starts) to the output shaft O (second The three carriers ca3) are used until they coincide with the rotational speed. That is, in the continuously variable low speed mode, when the rotational speed of the engine E is constant, the rotational speeds of both the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 are increased from the state where the rotational speed of the output shaft O is zero. Thus, the rotational speed of the output shaft O is gradually increased to start the vehicle. Then, if the rotational speed of the output shaft O increases and the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 matches the rotational speed of the output shaft O, the clutch C is engaged to switch from the continuously variable low speed mode to the parallel mode. It is done. If the brake B is released simultaneously with the engagement of the clutch C, the continuously variable low speed mode is switched to the continuously variable high speed mode. This mode switching is a synchronous switching in which the rotational speeds of the engaging members on both sides of the clutch C engaged at this time are engaged in the same state.

1−5.パラレルモード
パラレルモードは、入力軸Iの回転速度を一定の変速比で変速して出力軸Oに正方向のトルクを伝達可能なモードである。図3に示すように、パラレルモードは、ブレーキB及びクラッチCの双方を係合状態とすることにより実現される。このパラレルモードでは、クラッチCが係合状態とされることにより出力軸O及び第三キャリヤca3と第一回転電機MG1及び第二リングギヤr2とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3が一体的に動作する状態となり、図7に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構PG1〜PG3を表す線が同一直線状となる。そして、ブレーキBが係合状態とされることにより、第二リングギヤr2及び第三リングギヤr3がケースDcに固定される。これにより、パラレルモードでは、入力軸Iの回転速度に比例して、出力軸O、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の回転速度が定まる状態となる。従って、パラレルモードでは、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の一方又は双方を動作させずに、入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達して走行することが可能となる。なお、ここでは、入力軸Iの回転速度は減速して出力軸Oに伝達される。
1-5. Parallel Mode The parallel mode is a mode in which the rotational speed of the input shaft I can be changed at a constant gear ratio and the torque in the positive direction can be transmitted to the output shaft O. As shown in FIG. 3, the parallel mode is realized by bringing both the brake B and the clutch C into an engaged state. In this parallel mode, when the clutch C is engaged, the output shaft O, the third carrier ca3, the first rotating electrical machine MG1, and the second ring gear r2 are drivingly connected so as to rotate integrally. As a result, the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 are integrally operated. As shown in FIG. 7, all the planetary gear mechanisms are shown on the velocity diagram. The lines representing PG1 to PG3 are the same straight line. Then, when the brake B is engaged, the second ring gear r2 and the third ring gear r3 are fixed to the case Dc. Thereby, in the parallel mode, the rotational speeds of the output shaft O, the first rotating electrical machine MG1, and the second rotating electrical machine MG2 are determined in proportion to the rotational speed of the input shaft I. Therefore, in the parallel mode, it is possible to travel by transmitting the torque of the input shaft I (engine E) to the output shaft O without operating one or both of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2. Become. Here, the rotational speed of the input shaft I is decelerated and transmitted to the output shaft O.

パラレルモードでは、図7に直線PG1、PG2、及びPG3として示すように、速度線図上で第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3のそれぞれを表す線が同一直線状となり、差動歯車装置Gを構成する全ての遊星歯車機構PG1〜PG3が一体的に動作する状態となる。そして、このパラレルモードでは、差動歯車装置Gは、全部で5個の回転要素を有する状態となる。この差動歯車装置Gの5個の回転要素は、図7における右側から回転速度の順に、第二回転電機MG2と一体回転する第一キャリヤca1及び第三サンギヤs3、入力軸I(エンジンE)と一体回転する第一リングギヤr1、出力軸O及び第一回転電機MG1と一体回転する第二リングギヤr2及び第三キャリヤca3、ブレーキBによりケースDcに固定された第二キャリヤca2及び第三リングギヤr3、連結回転要素Ecとしての第一サンギヤs1及び第二サンギヤs2、となっている。このように、差動歯車装置Gの全体が一体的に動作する状態で、一つの回転要素を構成する第二キャリヤca2及び第三リングギヤr3がケースDcに固定されていることにより、入力軸I(エンジンE)の回転速度に応じて、出力軸O、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の回転速度が定まる状態となる。また、回転速度の順で、ブレーキBによりケースDcに固定される回転要素と入力軸Iに駆動連結された回転要素との間に、出力軸Oに駆動連結された回転要素が設けられていることにより、入力軸I(エンジンE)の回転速度が減速して出力軸Oに伝達される。   In the parallel mode, as shown as straight lines PG1, PG2, and PG3 in FIG. 7, lines representing the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 on the velocity diagram. Are in a straight line, and all the planetary gear mechanisms PG1 to PG3 constituting the differential gear device G are in a state of operating integrally. In the parallel mode, the differential gear device G has a total of five rotating elements. The five rotating elements of the differential gear unit G are composed of a first carrier ca1 and a third sun gear s3 that rotate integrally with the second rotating electrical machine MG2, and an input shaft I (engine E) in order of rotational speed from the right side in FIG. A first ring gear r1 that rotates integrally with the output shaft O, a second ring gear r2 that rotates integrally with the first rotating electrical machine MG1, and a third carrier ca3. A second carrier ca2 and a third ring gear r3 that are fixed to the case Dc by the brake B. The first sun gear s1 and the second sun gear s2 serve as the connecting rotary element Ec. As described above, the second carrier ca2 and the third ring gear r3 constituting one rotating element are fixed to the case Dc in a state where the entire differential gear device G operates integrally, whereby the input shaft I According to the rotational speed of (engine E), the rotational speeds of output shaft O, first rotating electrical machine MG1, and second rotating electrical machine MG2 are determined. In addition, in the order of the rotational speed, a rotating element that is drivingly connected to the output shaft O is provided between the rotating element that is fixed to the case Dc by the brake B and the rotating element that is drivingly connected to the input shaft I. As a result, the rotational speed of the input shaft I (engine E) is reduced and transmitted to the output shaft O.

この際、エンジンEは、車速及び要求駆動力に応じて、適切な回転速度及びトルク(エンジントルクTE)を出力するように制御される。また、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、基本的には、入力軸I(エンジンE)の回転速度に応じて定まる回転速度で回転しつつ、トルクを出力しない状態に制御される。すなわち、このパラレルモードでは、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、基本的には、モータ及びジェネレータのいずれとしても機能せず、力行も発電も行わない。但し、要求駆動力に対して、エンジンEのトルクが不足する場合などには、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の一方又は双方をモータとして力行させることも可能である。また、バッテリ11の充電量が不足した場合などには、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の一方又は双方をジェネレータとして発電させることも可能である。   At this time, the engine E is controlled to output an appropriate rotation speed and torque (engine torque TE) according to the vehicle speed and the required driving force. Further, the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 are basically controlled to rotate at a rotational speed determined according to the rotational speed of the input shaft I (engine E) but not to output torque. . That is, in this parallel mode, the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 basically do not function as either a motor or a generator, and neither power running nor power generation is performed. However, when the torque of the engine E is insufficient with respect to the required driving force, one or both of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 can be powered as a motor. In addition, when the amount of charge of the battery 11 is insufficient, it is possible to generate power using one or both of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 as a generator.

以上に説明したように、パラレルモードは、差動歯車装置Gを構成する全ての遊星歯車機構PG1〜PG3が一体的に動作することにより、入力軸Iの回転速度に比例して、出力軸O、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の回転速度が定まる状態になるとともに、入力軸I(エンジンE)の回転速度が減速されて出力軸Oに伝達されるモードである。このため、パラレルモードでは、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2を動作させずに入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達して走行することができる。従って、出力軸Oに作用する車輪Wからの負荷が大きい場合に、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の発熱が大きくなることを抑制できるので、登坂時や牽引時等に適したモードとなっている。更にこの際、入力軸I(エンジンE)の回転速度を減速するとともにエンジントルクTEを増幅して出力軸Oに伝達するため、比較的大きい駆動力を車輪Wに伝達することができる。また、入力軸I(エンジンE)の仕事を回転電機によって電力に変換すること(電気変換)による損失を抑制することができるので、要求駆動力の変化が少ない一定車速での巡航時等にも適したモードとなっている。また、このパラレルモードは、ブレーキBが係合状態とされて実現される無段低速モードから更にクラッチCを係合状態とすることにより、或いはクラッチCが係合状態とされて実現される無段高速モードから更にブレーキBを係合することにより実現される。従って、このパラレルモードは、無段低速モードから無段高速モードへの切り替え、又は無段高速モードから無段低速モードへの切り替えに際しての同期切り替えの際に一時的に実行される中間のモードとしても用いられる。   As described above, in the parallel mode, all the planetary gear mechanisms PG1 to PG3 constituting the differential gear device G operate integrally, so that the output shaft O is proportional to the rotational speed of the input shaft I. In this mode, the rotational speeds of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 are determined, and the rotational speed of the input shaft I (engine E) is decelerated and transmitted to the output shaft O. For this reason, in the parallel mode, it is possible to travel by transmitting the torque of the input shaft I (engine E) to the output shaft O without operating the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2. Therefore, when the load from the wheel W acting on the output shaft O is large, it is possible to suppress the heat generation of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2, so that this mode is suitable for climbing and traction. It has become. Further, at this time, since the rotational speed of the input shaft I (engine E) is reduced and the engine torque TE is amplified and transmitted to the output shaft O, a relatively large driving force can be transmitted to the wheels W. In addition, since loss due to conversion of the work of the input shaft I (engine E) into electric power (electric conversion) by a rotating electrical machine can be suppressed, it is also possible for cruising at a constant vehicle speed with little change in required driving force. It is a suitable mode. Further, this parallel mode is realized when the clutch C is further engaged from the continuously variable low speed mode realized by the brake B being engaged or when the clutch C is engaged. This is realized by further engaging the brake B from the step high speed mode. Therefore, this parallel mode is an intermediate mode that is temporarily executed at the time of switching from the continuously variable low speed mode to the continuously variable high speed mode or when switching from the continuously variable high speed mode to the continuously variable low speed mode. Is also used.

1−6.無段高速モード
無段高速モードは、第二回転電機MG2のトルクを反力として入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達しつつ、反力受けとなる第二回転電機MG2の回転速度を変化させることにより入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力軸Oに伝達するモードである。図3に示すように、無段高速モードは、クラッチCを係合状態とすると共にブレーキBを解放状態とすることにより実現される。この無段高速モードでは、クラッチCが係合状態とされることにより出力軸O及び第三キャリヤca3と第一回転電機MG1及び第二リングギヤr2とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3が一体的に動作する状態となり、図8〜図10に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構PG1〜PG3を表す線が同一直線状となる。そして、無段高速モードでは、第二回転電機MG2は全域において基本的に負方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段高速モードでは、第二回転電機MG2が入力軸Iのトルクに対する反力受けとして機能する。一方、第一回転電機MG1は、出力軸Oへ伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この無段高速モードでは、上述した無段低速モードよりも小さいトルク変換比で入力軸Iのトルクを出力軸Oに伝達する。
1-6. Continuously high-speed mode In the continuously variable high-speed mode, the torque of the second rotating electrical machine MG2 is transmitted to the output shaft O using the torque of the second rotating electrical machine MG2 as a reaction force, and the second rotating electrical machine MG2 that receives the reaction force is transmitted. In this mode, the rotational speed of the input shaft I is changed steplessly by changing the rotational speed and transmitted to the output shaft O. As shown in FIG. 3, the continuously variable high speed mode is realized by setting the clutch C to the engaged state and the brake B to the released state. In this continuously variable high-speed mode, when the clutch C is engaged, the output shaft O, the third carrier ca3, the first rotating electrical machine MG1, and the second ring gear r2 are drivingly connected so as to rotate integrally. As a result, the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 are in a state of operating in an integrated manner, and as shown in FIGS. The lines representing the planetary gear mechanisms PG1 to PG3 are collinear. In the continuously variable high-speed mode, the second rotating electrical machine MG2 basically outputs a negative torque as a reaction torque across the entire area. Therefore, in this continuously variable high speed mode, the second rotating electrical machine MG2 functions as a reaction force receiver for the torque of the input shaft I. On the other hand, the first rotating electrical machine MG1 functions as an auxiliary rotating electrical machine that assists the torque of the input shaft I (engine E) transmitted to the output shaft O. In the continuously variable high speed mode, the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O with a torque conversion ratio smaller than that of the continuously variable low speed mode.

無段高速モードでは、パラレルモードと同様に、速度線図上で第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3のそれぞれを表す線が同一直線状となり、差動歯車装置Gを構成する全ての遊星歯車機構PG1〜PG3が一体的に動作する状態となる。従って、この無段高速モードでも、差動歯車装置Gは、全部で5つの回転要素を有する状態となる。但し、無段高速モードでは、差動歯車装置Gの5つの回転要素のうち、実質的に3つの回転要素のみを用いて当該モードを実現している。そして、これら3つの回転要素のうち、回転速度の順で中間となる第一リングギヤr1は入力軸I(エンジンE)と一体的に回転するように駆動連結されている。3つの回転要素のうち回転速度の順で一方端となる第一キャリヤca1及び第三サンギヤs3は第二回転電機MG2と一体回転するように駆動連結されている。3つの回転要素のうち回転速度の順で他方端となる第二リングギヤr2及び第三キャリヤca3は出力軸O及び第一回転電機MG1と一体回転するように駆動連結されている。そして、入力軸I(エンジンE)のエンジントルクTEに対する反力トルクとして、第二回転電機MG2が負方向のトルクを出力することにより、エンジントルクTEが出力軸Oに伝達される。また、反力受けとなる第二回転電機MG2の回転速度を変化させることにより入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力軸Oに伝達することができる。この際、エンジンEは、高い効率で排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うよう)に維持されるよう制御されつつ正方向のエンジントルクTEを出力する。   In the continuously variable high-speed mode, as in the parallel mode, the lines representing the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 on the velocity diagram are the same straight line, All the planetary gear mechanisms PG <b> 1 to PG <b> 3 constituting the dynamic gear device G are in a state of operating integrally. Therefore, even in this continuously variable high speed mode, the differential gear device G has a total of five rotating elements. However, in the continuously variable high-speed mode, the mode is realized using substantially only three rotating elements among the five rotating elements of the differential gear device G. Of these three rotating elements, the first ring gear r1 that is intermediate in the order of the rotational speed is drivingly coupled so as to rotate integrally with the input shaft I (engine E). Of the three rotating elements, the first carrier ca1 and the third sun gear s3, which are at one end in the order of the rotation speed, are drivingly connected so as to rotate integrally with the second rotating electrical machine MG2. Of the three rotating elements, the second ring gear r2 and the third carrier ca3, which are the other ends in the order of the rotational speed, are drivingly connected so as to rotate integrally with the output shaft O and the first rotating electrical machine MG1. Then, the second rotating electrical machine MG2 outputs a torque in the negative direction as a reaction torque against the engine torque TE of the input shaft I (engine E), whereby the engine torque TE is transmitted to the output shaft O. In addition, the rotational speed of the input shaft I can be steplessly changed and transmitted to the output shaft O by changing the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 serving as a reaction force receiver. At this time, the engine E outputs the engine torque TE in the forward direction while being controlled so as to be maintained in a state of high efficiency and low exhaust gas (generally along optimal fuel consumption characteristics).

無段高速モードでは、第二回転電機MG2は、基本的に負方向のMG1トルクT1を出力する。そして、図8に示すように、出力軸Oの回転速度が比較的低速の状態では、第二回転電機MG2の回転速度が正となっている。その後、出力軸Oの回転速度(車速)が次第に上昇するに従って、第二回転電機MG2の回転速度は下降する。そして、図9に示すように、第二回転電機MG2の回転速度がゼロとなる点を通過し、図10に示すように、第二回転電機MG2の回転速度が負となる。第二回転電機MG2は、回転速度が正の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が負の状態ではモータとして機能して力行する。なお、第二回転電機MG2の回転速度がゼロとなる点は、入力軸I(エンジンE)の仕事が電力に変換されない、すなわち電気変換が行われない点となっている。よって、本実施形態では、第一回転電機MG1と同様に、この点を便宜上「無電気変換点」という。   In the continuously variable high speed mode, the second rotating electrical machine MG2 basically outputs the MG1 torque T1 in the negative direction. As shown in FIG. 8, when the rotation speed of the output shaft O is relatively low, the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is positive. Thereafter, as the rotational speed (vehicle speed) of the output shaft O gradually increases, the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 decreases. 9 passes through a point where the rotation speed of the second rotary electric machine MG2 becomes zero, and as shown in FIG. 10, the rotation speed of the second rotary electric machine MG2 becomes negative. The second rotating electrical machine MG2 functions as a generator to generate electric power when the rotational speed is positive, and functions as a motor and powers when the rotational speed is negative. The point where the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 becomes zero is that the work of the input shaft I (engine E) is not converted into electric power, that is, electric conversion is not performed. Therefore, in the present embodiment, this point is referred to as “non-electric conversion point” for convenience as in the case of the first rotating electrical machine MG1.

一方、第一回転電機MG1は、出力軸Oと一体回転するように駆動連結されており、基本的に正方向のトルク(MG1トルクT1)を出力することにより、出力軸Oに伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第一回転電機MG1は、第二回転電機MG2の動作状態に応じて負方向のMG1トルクT1を出力する場合もある。この無段高速モードでは、補助回転電機として機能する第一回転電機MG1が、出力軸Oに一体回転するように駆動連結されている。従って、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。このように、無段低速モードと無段高速モードとでは、入力軸I(エンジンE)のトルクの反力受けとなる回転電機MG1、MG2が交替する。そして、反力受けとなる回転電機MG1、MG2以外の回転電機MG1、MG2が補助回転電機として機能する。   On the other hand, the first rotating electrical machine MG1 is drive-coupled so as to rotate integrally with the output shaft O, and basically transmits input torque to the output shaft O by outputting a positive torque (MG1 torque T1). Assist the torque of the shaft I (engine E). However, as will be described later, the first rotating electrical machine MG1 may output a negative MG1 torque T1 in accordance with the operating state of the second rotating electrical machine MG2. In the continuously variable high speed mode, the first rotating electrical machine MG1 that functions as an auxiliary rotating electrical machine is drivingly connected to the output shaft O so as to rotate integrally therewith. Therefore, regenerative braking can be performed efficiently even when the vehicle is decelerated. Thus, in the continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode, the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force of the torque of the input shaft I (engine E) are alternated. The rotating electrical machines MG1 and MG2 other than the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force function as auxiliary rotating electrical machines.

無段高速モードでは、第一回転電機MG1の回転速度は常に正となる。そして、第一回転電機MG1は、第二回転電機MG2の動作状態に応じた向きのトルク(MG1トルクT1)を出力する。すなわち、図8に示すように、第二回転電機MG2の回転速度が正であって第二回転電機MG2が発電しているときには、第一回転電機MG1は当該第二回転電機MG2により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。また、図10に示すように、第二回転電機MG2の回転速度が負であって第二回転電機MG2が力行しているときには、第一回転電機MG1は当該第二回転電機MG2により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。一方、図9に示すように、第二回転電機MG2の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第一回転電機MG1が出力するMG1トルクT1をゼロとする。このように、無段高速モード中に第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸I(エンジンE)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Hのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段高速モードにおけるハイブリッド制御装置Hの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ11の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって無段高速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Oの回転速度が次第に上昇する際には、第二回転電機MG2の回転速度は正からゼロを経て負に変化する。従って、第一回転電機MG1は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。   In the continuously variable high speed mode, the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 is always positive. And 1st rotary electric machine MG1 outputs the torque (MG1 torque T1) of the direction according to the operation state of 2nd rotary electric machine MG2. That is, as shown in FIG. 8, when the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is positive and the second rotating electrical machine MG2 is generating power, the first rotating electrical machine MG1 is generated by the second rotating electrical machine MG2. It consumes electric power and functions as a motor to power and output torque in the positive direction. As shown in FIG. 10, when the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is negative and the second rotating electrical machine MG2 is powering, the first rotating electrical machine MG1 consumes power consumed by the second rotating electrical machine MG2. To generate electric power by generating a negative torque. On the other hand, as shown in FIG. 9, the MG1 torque T1 output from the first rotating electrical machine MG1 is set to zero at the non-electric conversion point where the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 becomes zero. As described above, when the first rotary electric machine MG1 and the second rotary electric machine MG2 have neither power generation nor power running during the continuously variable high-speed mode, the work of the input shaft I (engine E) is converted into electric power. Loss can be reduced, and the energy efficiency of the hybrid drive device H can be increased. Further, when the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 generate or power run, the other consumes the generated power and powers the other, so the hybrid controller H in the continuously variable high-speed mode The power balance can be basically zero. Therefore, since the state of charge of the battery 11 as the power storage device can be made not to fluctuate greatly, the continuously variable high-speed mode can be executed for a long time. As described above, when the rotation speed of the output shaft O gradually increases, the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 changes from positive to negative through zero. Therefore, the first rotating electrical machine MG1 changes from a state in which a positive torque is output to a state in which a negative torque is output through a zero torque state.

無段高速モードでは、入力軸Iのトルクが出力軸Oに伝達される際のトルク変換比は、以下のようになる。すなわち、出力軸Oに伝達される入力軸IのトルクをTIoとすると、トルクTIoは以下の式(2)により求まる。
TIo=TE×{λ1(λ2+λ3+λ2×λ3)}/λ2・・・(2)
よって、無段高速モードでは、入力軸Iのトルクは、減衰されて出力軸Oに伝達される。例えば、λ1=0.4、λ2=0.7、λ3=0.4であった場合、TIoは約0.8TEとなる。すなわち、この場合、無段高速モードでのトルク変換比(=〔出力軸Oのトルク〕/〔入力軸Iのトルク〕)は約0.8となり、入力軸IのトルクTEは、約0.8倍されて出力軸Oに伝達される。また、出力軸Oには、第一回転電機MG1が出力するMG1トルクT1も伝達される。
In the continuously variable high speed mode, the torque conversion ratio when the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O is as follows. That is, assuming that the torque of the input shaft I transmitted to the output shaft O is TIo, the torque TIo is obtained by the following equation (2).
TIo = TE × {λ1 (λ2 + λ3 + λ2 × λ3)} / λ2 (2)
Therefore, in the continuously variable high speed mode, the torque of the input shaft I is attenuated and transmitted to the output shaft O. For example, when λ1 = 0.4, λ2 = 0.7, and λ3 = 0.4, TIo is about 0.8 TE. That is, in this case, the torque conversion ratio (= [torque of output shaft O] / [torque of input shaft I]) in the continuously variable high-speed mode is about 0.8, and the torque TE of the input shaft I is about 0. 0. The signal is multiplied by 8 and transmitted to the output shaft O. Further, MG1 torque T1 output from the first rotating electrical machine MG1 is also transmitted to the output shaft O.

以上に説明したように、無段高速モードは、入力軸I(エンジンE)のトルク、すなわちエンジントルクTEを減衰させて出力軸Oに伝達するモードであるため、車速が比較的高い状態で使用される高速用のモードとして適している。本実施形態では、無段高速モードは、無段低速モードにおいて、出力軸Oの回転速度を次第に上昇させるように第一回転電機MG1の回転速度が上昇し、第一回転電機MG1(第二リングギヤr2)の回転速度と出力軸O(第三キャリヤca3)の回転速度とが一致した状態よりも出力軸Oの回転速度が高い状態で使用される。すなわち、無段高速モードでは、エンジンEの回転速度を一定とした場合、第一回転電機MG1の回転速度と出力軸Oの回転速度とが一致した状態から、第二回転電機MG2の回転速度を低下させるとともに、出力軸O及び第一回転電機MG1の回転速度を上昇させることにより車両を加速させる。また、入力軸I(エンジンE)の回転速度を上昇させ、或いは出力軸O及び第一回転電機MG1の回転速度を下降させることにより、第二キャリヤca2及び第三リングギヤr3の回転速度をゼロとしてブレーキBを係合すれば、無段高速モードからパラレルモードに切り替えられる。また、ブレーキBの係合と同時にクラッチCの解放を行えば、無段高速モードから無段低速モードに切り替えられる。このモード切り替えは、この際に係合するブレーキBの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。なお、第二キャリヤca2及び第三リングギヤr3の回転速度をゼロとする制御を行わずにブレーキBを係合してモード切替を行うことも可能である。   As described above, the continuously variable high-speed mode is a mode in which the torque of the input shaft I (engine E), that is, the engine torque TE is attenuated and transmitted to the output shaft O, so that it is used at a relatively high vehicle speed. Suitable for high speed mode. In the present embodiment, in the continuously variable high speed mode, in the continuously variable low speed mode, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 increases so as to gradually increase the rotational speed of the output shaft O, and the first rotating electrical machine MG1 (second ring gear) The rotation speed of the output shaft O is higher than that in which the rotation speed of r2) and the rotation speed of the output shaft O (third carrier ca3) coincide. That is, in the continuously variable high speed mode, when the rotation speed of the engine E is constant, the rotation speed of the second rotary electric machine MG2 is changed from the state in which the rotation speed of the first rotary electric machine MG1 matches the rotation speed of the output shaft O. The vehicle is accelerated by lowering and increasing the rotation speed of the output shaft O and the first rotating electrical machine MG1. Further, the rotational speed of the second carrier ca2 and the third ring gear r3 is made zero by increasing the rotational speed of the input shaft I (engine E) or decreasing the rotational speed of the output shaft O and the first rotating electrical machine MG1. If the brake B is engaged, the stepless high speed mode can be switched to the parallel mode. If the clutch C is released simultaneously with the engagement of the brake B, the continuously variable high speed mode is switched to the continuously variable low speed mode. This mode switching is a synchronous switching in which the engaging members on both sides of the brake B engaged at this time are engaged in the same rotational speed. It is also possible to switch the mode by engaging the brake B without performing the control to make the rotation speeds of the second carrier ca2 and the third ring gear r3 zero.

1−7.異なるモード間にわたる回転電機の動作
上記のとおり、第一回転電機MG1は、無段低速モードでは、図4〜図6に示すように、正方向のMG1トルクT1をエンジントルクTEに対する反力として出力する。また、無段高速モードでは、図8に示すように、第一回転電機MG1は出力軸Oに駆動連結された状態で、基本的に正方向のMG1トルクT1を出力してエンジントルクTEを補助する機能を果たす。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第一回転電機MG1のMG1トルクT1の向きは正方向のまま変化しない。従って、第一回転電機MG1のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。なお、第一回転電機MG1は、図10に示すように、無段高速モードにおいて第二回転電機MG2の回転速度が負となって第二回転電機MG2が力行する状態となったときには、当該第二回転電機MG2が消費する電力を発電するために負方向のMG1トルクT1を出力する。但し、この場合にも、図9に示すように、第二回転電機MG2の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、MG1トルクT1も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。
1-7. As described above, in the continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 outputs the MG1 torque T1 in the positive direction as a reaction force with respect to the engine torque TE, as shown in FIGS. To do. Further, in the continuously variable high-speed mode, as shown in FIG. 8, the first rotating electrical machine MG1 is basically coupled to the output shaft O to output the positive MG1 torque T1 to assist the engine torque TE. Fulfills the function of Therefore, when switching from the continuously variable low speed mode to the continuously variable high speed mode, the direction of the MG1 torque T1 of the first rotating electrical machine MG1 remains in the positive direction. Therefore, due to the torque of the first rotating electrical machine MG1, the direction of the torque acting on the gears constituting each rotating element of the differential gear device G is not reversed at the time of mode switching, and the rattling of the gear occurs. Can be suppressed. As shown in FIG. 10, the first rotating electrical machine MG1 is in a state where the second rotating electrical machine MG2 is in a state where the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 is negative and the second rotating electrical machine MG2 is in a power running state in the continuously variable high speed mode. In order to generate electric power consumed by the two-rotary electric machine MG2, a negative MG1 torque T1 is output. However, also in this case, as shown in FIG. 9, the direction of the torque is reversed after the MG1 torque T1 once becomes zero as the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 passes through zero. Therefore, also in this case, the direction of the torque acting on the gear constituting each rotating element of the differential gear device G is not suddenly reversed, and the rattling of the gear can be suppressed.

また、第二回転電機MG2は、無段低速モードでは、図4に示すように、第三遊星歯車機構PG3を介して出力軸Oに駆動連結された状態で、基本的に正方向のMG2トルクT2を出力してエンジントルクTEを補助する機能を果たす。但し、第二回転電機MG2は、図6に示すように、無段低速モードの途中で第一回転電機MG1の回転速度が正となって第一回転電機MG1が力行する状態となったときには、当該第一回転電機MG1が消費する電力を発電するために負方向のMG2トルクT2を出力する。この場合にも、図5に示すように、第一回転電機MG1の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、MG2トルクT2も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。また、無段高速モードでは、図8〜図10に示すように、第二回転電機MG2は、負方向のMG2トルクT2をエンジントルクTEに対する反力として出力する。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第二回転電機MG2のMG2トルクT2の向きは負方向のまま変化しない。従って、第二回転電機MG2のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。   Further, in the continuously variable low speed mode, the second rotating electrical machine MG2 is basically MG2 torque in the positive direction in a state where it is drivingly connected to the output shaft O via the third planetary gear mechanism PG3 as shown in FIG. It fulfills the function of assisting the engine torque TE by outputting T2. However, as shown in FIG. 6, when the second rotating electrical machine MG2 is in a state where the first rotating electrical machine MG1 is in a state where the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is positive and the first rotating electrical machine MG1 is in the middle of the continuously variable low speed mode, In order to generate electric power consumed by the first rotating electrical machine MG1, a negative MG2 torque T2 is output. Also in this case, as shown in FIG. 5, as the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 passes through zero, the direction of the torque is reversed after the MG2 torque T2 once becomes zero. Therefore, also in this case, the direction of the torque acting on the gear constituting each rotating element of the differential gear device G is not suddenly reversed, and the rattling of the gear can be suppressed. Further, in the continuously variable high speed mode, as shown in FIGS. 8 to 10, the second rotating electrical machine MG2 outputs the negative MG2 torque T2 as a reaction force against the engine torque TE. Therefore, when switching from the continuously variable low speed mode to the continuously variable high speed mode, the direction of the MG2 torque T2 of the second rotating electrical machine MG2 remains in the negative direction. Therefore, due to the torque of the second rotating electrical machine MG2, the direction of the torque acting on the gears constituting each rotating element of the differential gear device G is not reversed at the time of mode switching, and the rattling of the gear occurs. Can be suppressed.

また、無段低速モードにおいて出力軸Oの回転速度をゼロから次第に上昇させる際には、反力受けとなる第一回転電機MG1の回転速度は負からゼロを通過して正となるまで正方向に変化する。そして、第一回転電機MG1(第二リングギヤr2)と出力軸O(第三キャリヤca3)との回転速度が同速となったときにこれらの間のクラッチCを係合させることにより、係合ショックを生じさせることなく無段高速モードへの切り替えを行う。また、無段高速モードにおいて出力軸Oの回転速度を上昇させる際には、反力受けとなる第二回転電機MG2の回転速度は正の状態から負方向に変化する過程でゼロを通過する。このように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、無段低速モード及び無段高速モードの双方において、反力受けとなるいずれかの回転電機MG1、MG2が、回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過するように構成されている。従って、当該反力受けとなる回転電機MG1、MG2の回転速度の絶対値を比較的低く抑えることができる。よって、入力軸I(エンジンE)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Hのエネルギー効率を高めることが可能となっている。   Further, when the rotational speed of the output shaft O is gradually increased from zero in the continuously variable low speed mode, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 that receives the reaction force is positive until it passes from zero to zero and becomes positive. To change. Then, when the rotational speeds of the first rotating electrical machine MG1 (second ring gear r2) and the output shaft O (third carrier ca3) become the same speed, the clutch C between them is engaged, thereby engaging the clutch. Switch to continuously variable high-speed mode without causing a shock. Further, when the rotational speed of the output shaft O is increased in the continuously variable high-speed mode, the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 that receives the reaction force passes through zero in the process of changing from the positive state to the negative direction. As described above, in the hybrid drive device H according to the present embodiment, in both the continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode, any of the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force has no rotation speed. It is configured to pass through the electrical conversion point. Therefore, the absolute value of the rotational speed of the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force can be kept relatively low. Therefore, it is possible to suppress the loss when converting the work of the input shaft I (engine E) into electric power and to increase the energy efficiency of the hybrid drive device H.

2.第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図11は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hの構成を示すスケルトン図であり、図1と同様に、中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Hは、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの3つのモードを切り替え可能に備える点、並びに各モードにおける第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の動作に関する点で、上記第一の実施形態と同様であるが、これらの各モードを実現可能とするための装置の具体的構成が異なっている。以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hについて、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hのシステム構成は図2と同様であるのでその点についての説明は省略する。また、その他の構成についても、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a skeleton diagram showing the configuration of the hybrid drive device H according to the present embodiment, and the lower half configuration symmetrical to the central axis is omitted as in FIG. The hybrid drive device H is provided with a switchable mode between a continuously variable low-speed mode, a continuously variable high-speed mode, and a parallel mode, and also relates to operations of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 in each mode. Thus, although the same as in the first embodiment, the specific configuration of the apparatus for enabling each of these modes is different. Hereinafter, the hybrid drive device H according to the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. Since the system configuration of the hybrid drive apparatus H according to this embodiment is the same as that shown in FIG. 2, the description thereof is omitted. Other configurations are also the same as those in the first embodiment unless otherwise described.

2−1.ハイブリッド駆動装置の各部の構成
図11に示すように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、差動歯車装置Gを構成する第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3の具体的構成が、上記第一の実施形態と異なっている。本実施形態においては、第一遊星歯車機構PG1が本発明における「第一差動歯車機構G1」に相当し、第二遊星歯車機構PG2が本発明における「第二差動歯車機構G2」に相当し、第三遊星歯車機構PG3が本発明における「第三差動歯車機構G3」に相当する。以下、各遊星歯車機構PG1〜PG3のそれぞれの構成について詳細に説明する。
2-1. Configuration of Each Part of Hybrid Drive Device As shown in FIG. 11, the hybrid drive device H according to this embodiment includes a first planetary gear mechanism PG1, a second planetary gear mechanism PG2, and a third planetary gear mechanism PG that constitute the differential gear device G. The specific configuration of the planetary gear mechanism PG3 is different from that of the first embodiment. In the present embodiment, the first planetary gear mechanism PG1 corresponds to the “first differential gear mechanism G1” in the present invention, and the second planetary gear mechanism PG2 corresponds to the “second differential gear mechanism G2” in the present invention. The third planetary gear mechanism PG3 corresponds to the “third differential gear mechanism G3” in the present invention. Hereinafter, each structure of each planetary gear mechanism PG1-PG3 is demonstrated in detail.

第一差動歯車機構G1として機能する第一遊星歯車機構PG1は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第一遊星歯車機構PG1は、複数のピニオンギヤを支持する第一キャリヤca1と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第一サンギヤs1及び第一リングギヤr1とを回転要素として有している。第一サンギヤs1は、第二回転電機MG2のロータRo2と一体回転するように駆動連結されている。従って、この第一サンギヤs1が第二回転電機連結要素Em2となっている。第一キャリヤca1は、第二遊星歯車機構PG2の第二キャリヤca2及び出力軸Oと一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第三遊星歯車機構PG3の第三サンギヤs3及び第一回転電機MG1のロータRo1と選択的に駆動連結される。従って、この第一キャリヤca1が出力回転要素Eoとなっている。第一リングギヤr1は、第三遊星歯車機構PG3の第三リングギヤr3(固定回転要素Ef)と一体回転するように駆動連結されているとともに、ブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。図12〜図18に示すように、第一遊星歯車機構PG1のこれら3つの回転要素は、回転速度の順に、第一サンギヤs1、第一キャリヤca1、第一リングギヤr1となっている。従って、本実施形態では、これらの第一サンギヤs1、第一キャリヤca1、第一リングギヤr1が、それぞれ第一差動歯車機構G1の「第一回転要素e1」、「第二回転要素e2」、「第三回転要素e3」に相当する。   The first planetary gear mechanism PG1 functioning as the first differential gear mechanism G1 is a single pinion type planetary gear mechanism. That is, the first planetary gear mechanism PG1 includes a first carrier ca1 that supports a plurality of pinion gears, and a first sun gear s1 and a first ring gear r1 that mesh with the pinion gears, respectively, as rotating elements. The first sun gear s1 is drivingly coupled so as to rotate integrally with the rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2. Accordingly, the first sun gear s1 serves as the second rotating electrical machine connecting element Em2. The first carrier ca1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the second carrier ca2 of the second planetary gear mechanism PG2 and the output shaft O, and the third sun gear s3 of the third planetary gear mechanism PG3 via the clutch C. And selectively coupled to the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1. Therefore, the first carrier ca1 is the output rotation element Eo. The first ring gear r1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the third ring gear r3 (fixed rotating element Ef) of the third planetary gear mechanism PG3, and is selectively fixed to the case Dc by the brake B. As shown in FIGS. 12 to 18, these three rotating elements of the first planetary gear mechanism PG <b> 1 are a first sun gear s <b> 1, a first carrier ca <b> 1, and a first ring gear r <b> 1 in order of rotational speed. Therefore, in the present embodiment, the first sun gear s1, the first carrier ca1, and the first ring gear r1 are respectively referred to as “first rotating element e1”, “second rotating element e2” of the first differential gear mechanism G1, This corresponds to “third rotation element e3”.

第二差動歯車機構G2として機能する第二遊星歯車機構PG2は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第二遊星歯車機構PG2は、複数のピニオンギヤを支持する第二キャリヤca2と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第二サンギヤs2及び第二リングギヤr2とを回転要素として有している。第二サンギヤs2は、入力軸Iと一体回転するように駆動連結されている。従って、この第二サンギヤs2が入力部材連結要素Eiとなっている。第二キャリヤca2は、第一遊星歯車機構PG1の第一キャリヤca1(出力回転要素Eo)及び出力軸Oと一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第三遊星歯車機構PG3の第三サンギヤs3及び第一回転電機MG1のロータRo1と選択的に駆動連結される。第二リングギヤr2は、第三遊星歯車機構PG3の第三キャリヤca3と一体回転するように駆動連結されている。本実施形態では、第三遊星歯車機構PG3が第三差動歯車機構G3として機能する。従って、この第二リングギヤr2が連結回転要素Ecとなっている。図12〜図18に示すように、第二遊星歯車機構PG2のこれら3つの回転要素は、回転速度の順に、第二サンギヤs2、第二キャリヤca2、第二リングギヤr2となっている。従って、本実施形態では、これらの第二サンギヤs2、第二キャリヤca2、第二リングギヤr2が、それぞれ第二差動歯車機構G2の「第一回転要素e1」、「第二回転要素e2」、「第三回転要素e3」に相当する。   The second planetary gear mechanism PG2 functioning as the second differential gear mechanism G2 is a single pinion type planetary gear mechanism. That is, the second planetary gear mechanism PG2 includes, as rotating elements, a second carrier ca2 that supports a plurality of pinion gears, and a second sun gear s2 and a second ring gear r2 that mesh with the pinion gears. The second sun gear s2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the input shaft I. Accordingly, the second sun gear s2 serves as the input member connecting element Ei. The second carrier ca2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the first carrier ca1 (output rotation element Eo) and the output shaft O of the first planetary gear mechanism PG1, and via the clutch C, the third planetary gear mechanism. It is selectively drive-coupled to the third sun gear s3 of PG3 and the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1. The second ring gear r2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the third carrier ca3 of the third planetary gear mechanism PG3. In the present embodiment, the third planetary gear mechanism PG3 functions as the third differential gear mechanism G3. Accordingly, the second ring gear r2 serves as the connecting rotation element Ec. As shown in FIGS. 12 to 18, these three rotating elements of the second planetary gear mechanism PG <b> 2 are a second sun gear s <b> 2, a second carrier ca <b> 2, and a second ring gear r <b> 2 in order of rotational speed. Therefore, in the present embodiment, the second sun gear s2, the second carrier ca2, and the second ring gear r2 are respectively connected to the “first rotating element e1”, the “second rotating element e2” of the second differential gear mechanism G2, This corresponds to “third rotation element e3”.

第三差動歯車機構G3として機能する第三遊星歯車機構PG3は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第三遊星歯車機構PG3は、複数のピニオンギヤを支持する第三キャリヤca3と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合う第三サンギヤs3及び第三リングギヤr3とを回転要素として有している。第三サンギヤs3は、第一回転電機MG1のロータRo1と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第一遊星歯車機構PG1の第一キャリヤca1(出力回転要素Eo)、第二遊星歯車機構PG2の第二キャリヤca2、及び出力軸Oと選択的に駆動連結される。従って、この第三サンギヤs3が第一回転電機連結要素Em1となっている。第三キャリヤca3は、第二遊星歯車機構PG2の第二リングギヤr2(連結回転要素Ec)と一体回転するように駆動連結されている。第三リングギヤr3は、第一遊星歯車機構PG1の第一リングギヤr1と一体回転するように駆動連結されているとともに、ブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。従って、この第三リングギヤr3が固定回転要素Efとなっている。図12〜図18に示すように、第三遊星歯車機構PG3のこれら3つの回転要素は、回転速度の順に、第三サンギヤs3、第三キャリヤca3、第三リングギヤr3となっている。従って、本実施形態では、これらの第三サンギヤs3、第三キャリヤca3、第三リングギヤr3が、それぞれ第三差動歯車機構G3の「第一回転要素e1」、「第二回転要素e2」、「第三回転要素e3」に相当する。   The third planetary gear mechanism PG3 functioning as the third differential gear mechanism G3 is a single pinion type planetary gear mechanism. That is, the third planetary gear mechanism PG3 includes, as rotating elements, a third carrier ca3 that supports a plurality of pinion gears, and a third sun gear s3 and a third ring gear r3 that respectively mesh with the pinion gears. The third sun gear s3 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1, and is connected to the first carrier ca1 (output rotating element Eo) of the first planetary gear mechanism PG1 via the clutch C. The second planetary gear mechanism PG2 is selectively driven and connected to the second carrier ca2 and the output shaft O. Accordingly, the third sun gear s3 is the first rotating electrical machine connecting element Em1. The third carrier ca3 is drivably coupled so as to rotate integrally with the second ring gear r2 (coupled rotation element Ec) of the second planetary gear mechanism PG2. The third ring gear r3 is drivingly connected so as to rotate integrally with the first ring gear r1 of the first planetary gear mechanism PG1, and is selectively fixed to the case Dc by the brake B. Therefore, the third ring gear r3 is a fixed rotation element Ef. As shown in FIGS. 12 to 18, these three rotating elements of the third planetary gear mechanism PG <b> 3 are a third sun gear s <b> 3, a third carrier ca <b> 3, and a third ring gear r <b> 3 in order of rotational speed. Therefore, in the present embodiment, the third sun gear s3, the third carrier ca3, and the third ring gear r3 are respectively connected to the “first rotation element e1”, “second rotation element e2”, and the third differential gear mechanism G3. This corresponds to “third rotation element e3”.

そして、このハイブリッド駆動装置Hでは、第二遊星歯車機構PG2(第二差動歯車機構G2)における入力部材連結要素Eiとしての第二サンギヤs2の回転要素種別と第三遊星歯車機構PG3(第三差動歯車機構G3)における固定回転要素Efとしての第三リングギヤr3の回転要素種別とが同じとなるように設定されている。ここでの回転要素種別は、各遊星歯車機構PG1〜PG3の3つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの種別であり、中間回転要素には第二回転要素e2が相当し、端回転要素には第一回転要素e1及び第三回転要素e3の双方が相当する。本実施形態においては、入力部材連結要素Eiとしての第二サンギヤs2が端回転要素(ここでは第一回転要素e1)であるため、固定回転要素Efとしての第三リングギヤr3も端回転要素(ここでは第三回転要素e3)とされている。なお、本願においては、入力部材連結要素Ei及び固定回転要素Efの一方が第一回転要素e1であり、他方が第三回転要素e3である場合、並びに入力部材連結要素Ei及び固定回転要素Efの双方が第一回転要素e1又は第三回転要素e3のいずれかである場合、のいずれの場合であっても、回転要素種別が端回転要素で同じであると考える。また、第三遊星歯車機構PG3(第三差動歯車機構G3)の第一回転電機連結要素Em1としての第三サンギヤs3は、当該第三遊星歯車機構PG3の端回転要素(ここでは第一回転要素e1)とされている。   In this hybrid drive device H, the rotational element type of the second sun gear s2 as the input member coupling element Ei in the second planetary gear mechanism PG2 (second differential gear mechanism G2) and the third planetary gear mechanism PG3 (third The rotation element type of the third ring gear r3 as the fixed rotation element Ef in the differential gear mechanism G3) is set to be the same. The rotation element type here is one of the intermediate rotation element that is intermediate in order of the rotation speed among the three rotation elements of each planetary gear mechanism PG1 to PG3 and the end rotation element other than the intermediate rotation element. The intermediate rotation element corresponds to the second rotation element e2, and the end rotation element corresponds to both the first rotation element e1 and the third rotation element e3. In the present embodiment, since the second sun gear s2 as the input member coupling element Ei is an end rotation element (here, the first rotation element e1), the third ring gear r3 as the fixed rotation element Ef is also an end rotation element (here The third rotation element e3). In the present application, when one of the input member connecting element Ei and the fixed rotating element Ef is the first rotating element e1 and the other is the third rotating element e3, the input member connecting element Ei and the fixed rotating element Ef When both are either the first rotation element e1 or the third rotation element e3, the rotation element type is considered to be the same for the end rotation element in any case. The third sun gear s3 as the first rotating electrical machine connecting element Em1 of the third planetary gear mechanism PG3 (third differential gear mechanism G3) is an end rotating element (here, the first rotation) of the third planetary gear mechanism PG3. Element e1).

2−2.ハイブリッド駆動装置のモード
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hにより実現可能なモードについて説明する。このハイブリッド駆動装置Hにおける、各モードでのクラッチC及びブレーキBの作動状態を示す作動表は、図3と同一であるためこれを援用する。図12〜図18は、差動歯車装置Gの速度線図を示しており、図12〜図14は無段低速モードでの速度線図、図15はパラレルモードでの速度線図、図16〜図18は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図の記載方式は、上記第一の実施形態に係る図4〜図10と同様である。
2-2. Mode of Hybrid Drive Device Next, modes that can be realized by the hybrid drive device H according to the present embodiment will be described. The operation table showing the operation states of the clutch C and the brake B in each mode in the hybrid drive device H is the same as FIG. 12 to 18 show velocity diagrams of the differential gear device G. FIGS. 12 to 14 are velocity diagrams in the continuously variable low speed mode, FIG. 15 is a velocity diagram in the parallel mode, and FIG. To FIG. 18 respectively show velocity diagrams in the continuously variable high speed mode. The description method of these velocity diagrams is the same as that in FIGS. 4 to 10 according to the first embodiment.

図3及び図12〜図18に示すように、このハイブリッド駆動装置Hは、上記第一の実施形態と同様に、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの3つのモードを切り替え可能に備えた構成となっている。但し、本実施形態においては、特に無段低速モードにおける、反力受けとしての第一回転電機MG1の駆動力の伝達状態、及び入力軸I(エンジンE)から出力軸Oへの駆動力の伝達状態が、上記第一の実施形態とは異なっている。以下、各モードでのハイブリッド駆動装置Hの動作状態について詳細に説明する。   As shown in FIG. 3 and FIGS. 12 to 18, the hybrid drive device H can switch between three modes: a continuously variable low speed mode, a continuously variable high speed mode, and a parallel mode, as in the first embodiment. It is the composition in preparation for. However, in this embodiment, the transmission state of the driving force of the first rotating electrical machine MG1 as a reaction force receiver and the transmission of the driving force from the input shaft I (engine E) to the output shaft O, particularly in the continuously variable low speed mode. The state is different from that of the first embodiment. Hereinafter, the operation state of the hybrid drive device H in each mode will be described in detail.

2−3.無段低速モード
無段低速モードは、第一回転電機MG1のトルクを反力として入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達しつつ、反力受けとなる第一回転電機MG1の回転速度を変化させることにより入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力軸Oに伝達するモードである。図3に示すように、無段低速モードは、ブレーキBを係合状態とすると共にクラッチCを解放状態とすることにより実現される。この無段低速モードでは、第一回転電機MG1は全域において基本的に正方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段低速モードでは、第一回転電機MG1が入力軸Iのトルクに対する反力受けとして機能する。一方、第二回転電機MG2は、出力軸Oへ伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この無段低速モードでは、後述する無段高速モードよりも大きいトルク変換比で入力軸Iのトルクを出力軸Oに伝達する。
2-3. Infinitely low speed mode In the infinitely low speed mode, the torque of the first rotating electrical machine MG1 is transmitted to the output shaft O while the torque of the first rotating electrical machine MG1 is used as the reaction force, and the first rotating electrical machine MG1 that receives the reaction force is transmitted. In this mode, the rotational speed of the input shaft I is changed steplessly by changing the rotational speed and transmitted to the output shaft O. As shown in FIG. 3, the continuously variable low speed mode is realized by setting the brake B to the engaged state and the clutch C to the released state. In the continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 basically outputs a positive torque as a reaction torque across the entire region. Therefore, in this continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 functions as a reaction force receiver for the torque of the input shaft I. On the other hand, the second rotating electrical machine MG2 functions as an auxiliary rotating electrical machine that assists the torque of the input shaft I (engine E) transmitted to the output shaft O. In the continuously variable low speed mode, the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O with a torque conversion ratio larger than that of the continuously variable high speed mode described later.

無段低速モードでは、第二遊星歯車機構PG2は、図12〜図14に直線PG2として示すように、回転速度の順で一方端となる第二サンギヤs2に入力軸Iが駆動連結され、他方端となる第二リングギヤr2に第一回転電機MG1からの反力トルクが第三遊星歯車機構PG3を介して伝達される。これにより、第二遊星歯車機構PG2は、入力軸I(エンジンE)のトルク(エンジントルクTE)と第一回転電機MG1のトルク(MG1トルクT1)とを合成し、エンジントルクTEに対して増幅したトルクを出力軸Oに伝達する。ここで、第二遊星歯車機構PG2の歯数比がλ2(λ2<1)であるので、エンジントルクTEは、(1+λ2)/λ2倍に増幅されて出力軸Oに伝達される。この際、エンジンEは、高い効率で排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ正方向のエンジントルクTEを出力する。   In the continuously variable low speed mode, the second planetary gear mechanism PG2 has the input shaft I drivingly connected to the second sun gear s2, which is one end in the order of rotational speed, as shown as a straight line PG2 in FIGS. The reaction torque from the first rotating electrical machine MG1 is transmitted to the second ring gear r2 at the end via the third planetary gear mechanism PG3. As a result, the second planetary gear mechanism PG2 synthesizes the torque of the input shaft I (engine E) (engine torque TE) and the torque of the first rotating electrical machine MG1 (MG1 torque T1), and amplifies the engine torque TE. Torque is transmitted to the output shaft O. Here, since the gear ratio of the second planetary gear mechanism PG2 is λ2 (λ2 <1), the engine torque TE is amplified by (1 + λ2) / λ2 times and transmitted to the output shaft O. At this time, the engine E outputs the engine torque TE in the forward direction while being controlled so as to be maintained in a state of high efficiency and low exhaust gas (generally along the optimum fuel consumption characteristics).

また、無段低速モードでは、第三遊星歯車機構PG3は、第一回転電機MG1のトルクの向きを反転させることなく増幅して、第二リングギヤr2と一体回転する第三遊星歯車機構PG3の第三キャリヤca3に伝達する。この際、第一回転電機MG1は、正方向のトルク(MG1トルクT1)を出力する。この際、図12〜図14に直線PG3として示すように、第三遊星歯車機構PG3は、回転速度の順で一方端となる第三サンギヤs3に第一回転電機MG1が駆動連結され、他方端となる第三リングギヤr3がブレーキBによりケースDcに固定される。このため、回転速度の順で中間となる第三キャリヤca3に駆動連結された第二遊星歯車機構PG2の第二リングギヤr2には、第三サンギヤs3の回転速度が減速されて伝達される。したがって、第三遊星歯車機構PG3は、第一回転電機MG1のMG1トルクT1を、増幅して第二リングギヤr2に伝達する。ここで、第三遊星歯車機構PG3の歯数比がλ3(λ3<1)であるので、第一回転電機MG1のMG1トルクT1は、(1+λ3)/λ3倍に増幅されて出力軸Oに伝達される。本実施形態では、このように増幅された第一回転電機MG1からのトルクが、入力軸Iのトルクに対する反力となる。このようにMG1トルクT1を増幅して出力軸Oに伝達する構成としたことにより、第一回転電機MG1の小型化を図ることが容易となる   In the continuously variable low-speed mode, the third planetary gear mechanism PG3 amplifies the first rotating electrical machine MG1 without reversing the direction of the torque, and the third planetary gear mechanism PG3 rotates integrally with the second ring gear r2. It is transmitted to the three carriers ca3. At this time, the first rotating electrical machine MG1 outputs a torque in the positive direction (MG1 torque T1). At this time, as shown as a straight line PG3 in FIGS. 12 to 14, in the third planetary gear mechanism PG3, the first rotating electrical machine MG1 is drivingly connected to the third sun gear s3 that is one end in order of the rotational speed, and the other end The third ring gear r3 is fixed to the case Dc by the brake B. Therefore, the rotational speed of the third sun gear s3 is reduced and transmitted to the second ring gear r2 of the second planetary gear mechanism PG2 that is drivingly connected to the third carrier ca3 that is intermediate in the order of rotational speed. Therefore, the third planetary gear mechanism PG3 amplifies and transmits the MG1 torque T1 of the first rotating electrical machine MG1 to the second ring gear r2. Here, since the gear ratio of the third planetary gear mechanism PG3 is λ3 (λ3 <1), the MG1 torque T1 of the first rotating electrical machine MG1 is amplified to (1 + λ3) / λ3 times and transmitted to the output shaft O. Is done. In the present embodiment, the torque from the first rotating electrical machine MG1 thus amplified becomes a reaction force against the torque of the input shaft I. Since the MG1 torque T1 is amplified and transmitted to the output shaft O in this way, it is easy to reduce the size of the first rotating electrical machine MG1.

無段低速モードでは、第一回転電機MG1は、基本的に正方向のMG1トルクT1を出力する。そして、出力軸Oの回転速度がゼロの状態(車両の発進時)を含む低速走行時には、図12に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が負となっている。その後、出力軸Oの回転速度(車速)が次第に上昇するに従って、第一回転電機MG1の回転速度は上昇する。そして、図13に示すように、第一回転電機MG1の回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過し、図14に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が正となる。第一回転電機MG1は、回転速度が負の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が正の状態ではモータとして機能して力行する。   In the continuously variable low speed mode, the first rotating electrical machine MG1 basically outputs the MG1 torque T1 in the positive direction. When the vehicle travels at a low speed including a state where the rotational speed of the output shaft O is zero (when the vehicle starts), the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is negative as shown in FIG. Thereafter, as the rotational speed (vehicle speed) of the output shaft O gradually increases, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 increases. Then, as shown in FIG. 13, the first electrical rotating machine MG1 passes through the non-electric conversion point where the rotational speed becomes zero, and as shown in FIG. 14, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 becomes positive. The first rotating electrical machine MG1 functions as a generator to generate electric power when the rotational speed is negative, and functions as a motor and powers when the rotational speed is positive.

また、この無段低速モードでは、第一遊星歯車機構PG1は、第二回転電機MG2の回転を減速して出力軸Oに伝達するとともに、第二回転電機MG2のトルク(MG2トルクT2)を増幅して出力軸Oに伝達する。この際、第二回転電機MG2は、基本的に正方向のトルク(MG2トルクT2)を出力することにより、第二遊星歯車機構PG2を介して出力軸Oに伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第二回転電機MG2は、第一回転電機MG1の動作状態に応じて負方向のMG2トルクT2を出力する場合もある。図12〜図14に直線PG1として示すように、第一遊星歯車機構PG1は、回転速度の順で一方端となる第一サンギヤs1に第二回転電機MG2が駆動連結され、他方端となる第一リングギヤr1がブレーキBによりケースDcに固定される。このため、回転速度の順で中間となる第一キャリヤca1に駆動連結された出力軸Oには、第二回転電機MG2の回転速度が減速されて伝達される。したがって、第一遊星歯車機構PG1は、第二回転電機MG2のトルクを増幅して出力軸Oに伝達する。ここで、第一遊星歯車機構PG1の歯数比がλ1(λ1<1)であるので、第二回転電機MG2のトルクは、(1+λ1)/λ1倍に増幅されて出力軸Oに伝達される。このようにMG2トルクT2を増幅して出力軸Oに伝達する構成としたことにより、第二回転電機MG2の小型化を図ることが容易となる。この無段低速モードでは、補助回転電機として機能する第二回転電機MG2が、出力軸Oに対して一定の回転速度比で回転するように駆動連結されている。従って、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。   In the continuously variable low speed mode, the first planetary gear mechanism PG1 decelerates the rotation of the second rotating electrical machine MG2 and transmits it to the output shaft O, and amplifies the torque of the second rotating electrical machine MG2 (MG2 torque T2). And transmitted to the output shaft O. At this time, the second rotating electrical machine MG2 basically outputs a torque in the positive direction (MG2 torque T2), thereby transmitting the input shaft I (engine E) transmitted to the output shaft O via the second planetary gear mechanism PG2. ) To assist the torque. However, as will be described later, the second rotating electrical machine MG2 may output a negative MG2 torque T2 in accordance with the operating state of the first rotating electrical machine MG1. As shown in FIGS. 12 to 14 as a straight line PG1, the first planetary gear mechanism PG1 has a second rotating electrical machine MG2 drivingly connected to the first sun gear s1 that is one end in order of rotational speed, and the second planetary gear mechanism PG1 that is the other end. One ring gear r1 is fixed to the case Dc by the brake B. Therefore, the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 is decelerated and transmitted to the output shaft O that is drivingly connected to the first carrier ca1 that is intermediate in the order of the rotational speed. Therefore, the first planetary gear mechanism PG1 amplifies the torque of the second rotating electrical machine MG2 and transmits it to the output shaft O. Here, since the gear ratio of the first planetary gear mechanism PG1 is λ1 (λ1 <1), the torque of the second rotating electrical machine MG2 is amplified by (1 + λ1) / λ1 and transmitted to the output shaft O. . By thus amplifying the MG2 torque T2 and transmitting it to the output shaft O, it is easy to reduce the size of the second rotating electrical machine MG2. In this continuously variable low speed mode, the second rotating electrical machine MG2 that functions as an auxiliary rotating electrical machine is drivingly connected to the output shaft O so as to rotate at a constant rotational speed ratio. Therefore, regenerative braking can be performed efficiently even when the vehicle is decelerated.

無段低速モードでは、第二回転電機MG2の回転速度は常に正となる。そして、第二回転電機MG2は、第一回転電機MG1の動作状態に応じた向きのトルク(MG2トルクT2)を出力する。すなわち、図12に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が負であって第一回転電機MG1が発電しているときには、第二回転電機MG2は当該第一回転電機MG1により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。また、図14に示すように、第一回転電機MG1の回転速度が正であって第一回転電機MG1が力行しているときには、第二回転電機MG2は当該第一回転電機MG1により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。一方、図13に示すように、第一回転電機MG1の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第二回転電機MG2が出力するMG2トルクT2をゼロとする。このように、無段低速モード中に第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸I(エンジンE)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Hのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段低速モードにおけるハイブリッド制御装置Hの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ11の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって無段低速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Oの回転速度がゼロの状態から次第に上昇する際には、第一回転電機MG1の回転速度は負からゼロを経て正に変化する。従って、第二回転電機MG2は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。   In the continuously variable low speed mode, the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is always positive. Then, the second rotating electrical machine MG2 outputs a torque (MG2 torque T2) having a direction corresponding to the operating state of the first rotating electrical machine MG1. That is, as shown in FIG. 12, when the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 is negative and the first rotating electrical machine MG1 is generating power, the second rotating electrical machine MG2 is generated by the first rotating electrical machine MG1. It consumes electric power and functions as a motor to power and output torque in the positive direction. As shown in FIG. 14, when the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 is positive and the first rotating electrical machine MG1 is powering, the second rotating electrical machine MG2 consumes power consumed by the first rotating electrical machine MG1. To generate electric power by generating a negative torque. On the other hand, as shown in FIG. 13, the MG2 torque T2 output by the second rotating electrical machine MG2 is set to zero at the non-electric conversion point where the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 becomes zero. As described above, when the first rotary electric machine MG1 and the second rotary electric machine MG2 have neither power generation nor power running during the continuously variable low speed mode, the work of the input shaft I (engine E) is converted into electric power. Loss can be reduced, and the energy efficiency of the hybrid drive device H can be increased. Further, when the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 generate or power run, one of them consumes the generated power and power runs, so the entire hybrid controller H in the continuously variable low speed mode The power balance can be basically zero. Therefore, since the state of charge of the battery 11 as the power storage device can be made not to fluctuate greatly, the continuously variable low speed mode can be executed for a long time. As described above, when the rotational speed of the output shaft O gradually increases from the zero state, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 changes from negative to positive through zero. Accordingly, the second rotating electrical machine MG2 changes from a state in which a positive torque is output to a state in which a negative torque is output through a zero torque state.

無段低速モードでは、入力軸Iのトルクが出力軸Oに伝達される際のトルク変換比は、以下のようになる。すなわち、出力軸Oに伝達される入力軸IのトルクをTIoとすると、トルクTIoは以下の式(3)により求まる。
TIo=TE×{(1+λ2)/λ2}・・・(3)
よって、無段低速モードでは、入力軸Iのトルクは、増幅されて出力軸Oに伝達される。例えば、λ2=0.5であった場合、TIoは3TEとなる。すなわち、この場合、無段低速モードでのトルク変換比(=〔出力軸Oのトルク〕/〔入力軸Iのトルク〕)は3となり、入力軸IのトルクTEは、3倍されて出力軸Oに伝達される。また、出力軸Oには、第二回転電機MG2が出力するMG2トルクT2も、第一遊星歯車機構PG1によって(1+λ1)/λ1倍に増幅されて伝達される。
In the continuously variable low speed mode, the torque conversion ratio when the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O is as follows. That is, when the torque of the input shaft I transmitted to the output shaft O is TIo, the torque TIo is obtained by the following equation (3).
TIo = TE × {(1 + λ2) / λ2} (3)
Therefore, in the continuously variable low speed mode, the torque of the input shaft I is amplified and transmitted to the output shaft O. For example, when λ2 = 0.5, TIo is 3TE. That is, in this case, the torque conversion ratio (= [torque of the output shaft O] / [torque of the input shaft I]) in the continuously variable low speed mode is 3, and the torque TE of the input shaft I is tripled to the output shaft. To O. Further, the MG2 torque T2 output from the second rotating electrical machine MG2 is also amplified and transmitted to the output shaft O by (1 + λ1) / λ1 times by the first planetary gear mechanism PG1.

以上に説明したように、無段低速モードは、入力軸I(エンジンE)のトルク、すなわちエンジントルクTEを増幅して出力軸Oに伝達することができるため、車速が比較的低い状態で使用される低速用のモードとして適している。本実施形態では、無段低速モードは、出力軸Oの回転速度がゼロの状態(車両の発進時)から、第一回転電機MG1(第三サンギヤs3)の回転速度が、出力軸O(第一キャリヤca1及び第二キャリヤca2)の回転速度に一致する状態となるまでの間で使用される。すなわち、無段低速モードでは、エンジンEの回転速度を一定とした場合、出力軸Oの回転速度がゼロの状態から、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の双方の回転速度を上昇させることにより、出力軸Oの回転速度を次第に上昇させて車両を発進させる。そして、出力軸Oの回転速度が上昇し、第一回転電機MG1の回転速度と出力軸Oの回転速度とが一致した際にクラッチCを係合すれば、無段低速モードからパラレルモードに切り替えられる。また、クラッチCの係合と同時にブレーキBの解放を行えば、無段低速モードから無段高速モードに切り替えられる。このモード切り替えは、この際に係合するクラッチCの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。   As described above, the continuously variable low speed mode is used in a state where the vehicle speed is relatively low because the torque of the input shaft I (engine E), that is, the engine torque TE can be amplified and transmitted to the output shaft O. Suitable as a low speed mode. In the present embodiment, in the continuously variable low speed mode, the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 (third sun gear s3) is changed from the state where the rotation speed of the output shaft O is zero (when the vehicle starts) to the output shaft O (first sun gear s3). The first carrier ca1 and the second carrier ca2) are used until they coincide with the rotational speed. That is, in the continuously variable low speed mode, when the rotational speed of the engine E is constant, the rotational speeds of both the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 are increased from the state where the rotational speed of the output shaft O is zero. Thus, the rotational speed of the output shaft O is gradually increased to start the vehicle. Then, if the rotational speed of the output shaft O increases and the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 matches the rotational speed of the output shaft O, the clutch C is engaged to switch from the continuously variable low speed mode to the parallel mode. It is done. If the brake B is released simultaneously with the engagement of the clutch C, the continuously variable low speed mode is switched to the continuously variable high speed mode. This mode switching is a synchronous switching in which the rotational speeds of the engaging members on both sides of the clutch C engaged at this time are engaged in the same state.

2−4.パラレルモード
パラレルモードは、入力軸Iの回転速度を一定の変速比で変速して出力軸Oに正方向のトルクを伝達可能なモードである。図3に示すように、パラレルモードは、ブレーキB及びクラッチCの双方を係合状態とすることにより実現される。このパラレルモードでは、クラッチCが係合状態とされることにより出力軸O、第一キャリヤca1、及び第二キャリヤca2と、第一回転電機MG1及び第三サンギヤs3とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3が一体的に動作する状態となり、図15に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構PG1〜PG3を表す線が同一直線状となる。そして、ブレーキBが係合状態とされることにより、第一リングギヤr1及び第三リングギヤr3がケースDcに固定される。これにより、パラレルモードでは、入力軸Iの回転速度に比例して、出力軸O、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の回転速度が定まる状態となる。従って、パラレルモードでは、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の一方又は双方を動作させずに、入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達して走行することが可能となる。なお、ここでは、入力軸Iの回転速度は減速して出力軸Oに伝達される。
2-4. Parallel Mode The parallel mode is a mode in which the rotational speed of the input shaft I can be changed at a constant gear ratio and the torque in the positive direction can be transmitted to the output shaft O. As shown in FIG. 3, the parallel mode is realized by bringing both the brake B and the clutch C into an engaged state. In this parallel mode, when the clutch C is engaged, the output shaft O, the first carrier ca1, and the second carrier ca2, and the first rotating electrical machine MG1 and the third sun gear s3 are driven to rotate integrally. Connected. As a result, the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 are integrally operated. As shown in FIG. 15, all the planetary gear mechanisms are shown on the velocity diagram. The lines representing PG1 to PG3 are the same straight line. When the brake B is engaged, the first ring gear r1 and the third ring gear r3 are fixed to the case Dc. Thereby, in the parallel mode, the rotational speeds of the output shaft O, the first rotating electrical machine MG1, and the second rotating electrical machine MG2 are determined in proportion to the rotational speed of the input shaft I. Therefore, in the parallel mode, it is possible to travel by transmitting the torque of the input shaft I (engine E) to the output shaft O without operating one or both of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2. Become. Here, the rotational speed of the input shaft I is decelerated and transmitted to the output shaft O.

パラレルモードでは、図15に直線PG1、PG2、及びPG3として示すように、速度線図上で第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3のそれぞれを表す線が同一直線状となり、差動歯車装置Gを構成する全ての遊星歯車機構PG1〜PG3が一体的に動作する状態となる。そして、このパラレルモードでは、差動歯車装置Gは、全部で5個の回転要素を有する状態となる。この差動歯車装置Gの5個の回転要素は、図15における左側から回転速度の順に、第二回転電機MG2と一体回転する第一サンギヤs1、入力軸I(エンジンE)と一体回転する第二サンギヤs2、出力軸O及び第一回転電機MG1と一体回転する第一キャリヤca1、第二キャリヤca2、及び第三サンギヤs3、連結回転要素Ecとしての第二リングギヤr2及び第三キャリヤca3、ブレーキBによりケースDcに固定された第一リングギヤr1及び第三リングギヤr3、となっている。このように、差動歯車装置Gの全体が一体的に動作する状態で、一つの回転要素を構成する第一リングギヤr1及び第三リングギヤr3がケースDcに固定されていることにより、入力軸I(エンジンE)の回転速度に応じて、出力軸O、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の回転速度が定まる状態となる。また、回転速度の順で、ブレーキBによりケースDcに固定される回転要素と入力軸Iに駆動連結された回転要素との間に、出力軸Oに駆動連結された回転要素が設けられていることにより、入力軸I(エンジンE)の回転速度が減速して出力軸Oに伝達される。   In the parallel mode, as shown as straight lines PG1, PG2, and PG3 in FIG. 15, lines representing the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 on the velocity diagram. Are in a straight line, and all the planetary gear mechanisms PG1 to PG3 constituting the differential gear device G are in a state of operating integrally. In the parallel mode, the differential gear device G has a total of five rotating elements. The five rotating elements of the differential gear unit G are the first sun gear s1 that rotates together with the second rotating electrical machine MG2 and the first shaft that rotates together with the input shaft I (engine E) in the order of rotation speed from the left side in FIG. The second sun gear s2, the output shaft O, the first carrier ca1, the second carrier ca2, and the third sun gear s3 that rotate integrally with the first rotating electrical machine MG1, the second ring gear r2 and the third carrier ca3 as the connecting rotary element Ec, the brake A first ring gear r1 and a third ring gear r3 fixed to the case Dc by B. As described above, the first ring gear r1 and the third ring gear r3 constituting one rotating element are fixed to the case Dc in a state where the entire differential gear device G operates integrally, whereby the input shaft I According to the rotational speed of (engine E), the rotational speeds of output shaft O, first rotating electrical machine MG1, and second rotating electrical machine MG2 are determined. In addition, in the order of the rotational speed, a rotating element that is drivingly connected to the output shaft O is provided between the rotating element that is fixed to the case Dc by the brake B and the rotating element that is drivingly connected to the input shaft I. As a result, the rotational speed of the input shaft I (engine E) is reduced and transmitted to the output shaft O.

このパラレルモードにおけるエンジンE、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の制御、並びに、このパラレルモードの使用方法及び他のモードとの間での切り替え方法等については、既に説明した第一の実施形態と同様である。   The control of the engine E, the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 in this parallel mode, the method of using this parallel mode, the method of switching between other modes, and the like have already been described. This is the same as the embodiment.

2−5.無段高速モード
無段高速モードは、第二回転電機MG2のトルクを反力として入力軸I(エンジンE)のトルクを出力軸Oに伝達しつつ、反力受けとなる第二回転電機MG2の回転速度を変化させることにより入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力軸Oに伝達するモードである。図3に示すように、無段高速モードは、クラッチCを係合状態とすると共にブレーキBを解放状態とすることにより実現される。この無段高速モードでは、クラッチCが係合状態とされることにより出力軸O、第一キャリヤca1、及び第二キャリヤca2と、第一回転電機MG1及び第三サンギヤs3とが一体回転するように駆動連結される。これにより、第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3が一体的に動作する状態となり、図16〜図18に示すように、速度線図上で全ての遊星歯車機構PG1〜PG3を表す線が同一直線状となる。そして、無段高速モードでは、第二回転電機MG2は全域において基本的に負方向のトルクを反力トルクとして出力する。よって、この無段高速モードでは、第二回転電機MG2が入力軸Iのトルクに対する反力受けとして機能する。一方、第一回転電機MG1は、出力軸Oへ伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクを補助する補助回転電機として機能する。この無段高速モードでは、上述した無段低速モードよりも小さいトルク変換比で入力軸Iのトルクを出力軸Oに伝達する。
2-5. Continuously high-speed mode In the continuously variable high-speed mode, the torque of the second rotating electrical machine MG2 is transmitted to the output shaft O using the torque of the second rotating electrical machine MG2 as a reaction force, and the second rotating electrical machine MG2 that receives the reaction force is transmitted. In this mode, the rotational speed of the input shaft I is changed steplessly by changing the rotational speed and transmitted to the output shaft O. As shown in FIG. 3, the continuously variable high speed mode is realized by setting the clutch C to the engaged state and the brake B to the released state. In this continuously variable high speed mode, the output shaft O, the first carrier ca1, and the second carrier ca2, the first rotating electrical machine MG1, and the third sun gear s3 are rotated together by the clutch C being engaged. Is connected to the drive. As a result, the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 are integrally operated. As shown in FIGS. The lines representing the planetary gear mechanisms PG1 to PG3 are collinear. In the continuously variable high-speed mode, the second rotating electrical machine MG2 basically outputs a negative torque as a reaction torque across the entire area. Therefore, in this continuously variable high speed mode, the second rotating electrical machine MG2 functions as a reaction force receiver for the torque of the input shaft I. On the other hand, the first rotating electrical machine MG1 functions as an auxiliary rotating electrical machine that assists the torque of the input shaft I (engine E) transmitted to the output shaft O. In the continuously variable high speed mode, the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O with a torque conversion ratio smaller than that of the continuously variable low speed mode.

無段高速モードでは、パラレルモードと同様に、速度線図上で第一遊星歯車機構PG1、第二遊星歯車機構PG2、及び第三遊星歯車機構PG3のそれぞれを表す線が同一直線状となり、差動歯車装置Gを構成する全ての遊星歯車機構PG1〜PG3が一体的に動作する状態となる。従って、この無段高速モードでも、差動歯車装置Gは、全部で5つの回転要素を有する状態となる。但し、無段高速モードでは、差動歯車装置Gの5つの回転要素のうち、実質的に3つの回転要素のみを用いて当該モードを実現している。そして、これら3つの回転要素のうち、回転速度の順で中間となる第二サンギヤs2は入力軸I(エンジンE)と一体的に回転するように駆動連結されている。3つの回転要素のうち回転速度の順で一方端となる第一サンギヤs1は第二回転電機MG2と一体回転するように駆動連結されている。3つの回転要素のうち回転速度の順で他方端となる第一キャリヤca1、第二キャリヤca2、及び第三サンギヤs3は出力軸O及び第一回転電機MG1と一体回転するように駆動連結されている。そして、入力軸I(エンジンE)のエンジントルクTEに対する反力トルクとして、第二回転電機MG2が負方向のトルクを出力することにより、エンジントルクTEが出力軸Oに伝達される。また、反力受けとなる第二回転電機MG2の回転速度を変化させることにより入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力軸Oに伝達することができる。この際、エンジンEは、高い効率で排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ正方向のエンジントルクTEを出力する。   In the continuously variable high-speed mode, as in the parallel mode, the lines representing the first planetary gear mechanism PG1, the second planetary gear mechanism PG2, and the third planetary gear mechanism PG3 on the velocity diagram are the same straight line, All the planetary gear mechanisms PG <b> 1 to PG <b> 3 constituting the dynamic gear device G are in a state of operating integrally. Therefore, even in this continuously variable high speed mode, the differential gear device G has a total of five rotating elements. However, in the continuously variable high-speed mode, the mode is realized using substantially only three rotating elements among the five rotating elements of the differential gear device G. Of these three rotating elements, the second sun gear s2 that is intermediate in the order of rotational speed is drivingly connected so as to rotate integrally with the input shaft I (engine E). The first sun gear s1, which is one end in the order of the rotation speed among the three rotation elements, is drivingly connected so as to rotate integrally with the second rotating electrical machine MG2. Of the three rotating elements, the first carrier ca1, the second carrier ca2, and the third sun gear s3, which are the other ends in the order of the rotational speed, are drivingly connected so as to rotate integrally with the output shaft O and the first rotating electrical machine MG1. Yes. Then, the second rotating electrical machine MG2 outputs a torque in the negative direction as a reaction torque against the engine torque TE of the input shaft I (engine E), whereby the engine torque TE is transmitted to the output shaft O. In addition, the rotational speed of the input shaft I can be steplessly changed and transmitted to the output shaft O by changing the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 serving as a reaction force receiver. At this time, the engine E outputs the engine torque TE in the forward direction while being controlled so as to be maintained in a state of high efficiency and low exhaust gas (generally along the optimum fuel consumption characteristics).

無段高速モードでは、第二回転電機MG2は、基本的に負方向のMG1トルクT1を出力する。そして、図16に示すように、出力軸Oの回転速度が比較的低速の状態では、第二回転電機MG2の回転速度が正となっている。その後、出力軸Oの回転速度(車速)が次第に上昇するに従って、第二回転電機MG2の回転速度は下降する。そして、図17に示すように、第二回転電機MG2の回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過し、図18に示すように、第二回転電機MG2の回転速度が負となる。第二回転電機MG2は、回転速度が正の状態ではジェネレータとして機能して発電を行い、回転速度が負の状態ではモータとして機能して力行する。   In the continuously variable high speed mode, the second rotating electrical machine MG2 basically outputs the MG1 torque T1 in the negative direction. As shown in FIG. 16, when the rotation speed of the output shaft O is relatively low, the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is positive. Thereafter, as the rotational speed (vehicle speed) of the output shaft O gradually increases, the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 decreases. Then, as shown in FIG. 17, it passes through the non-electric conversion point where the rotation speed of the second rotary electric machine MG2 becomes zero, and as shown in FIG. 18, the rotation speed of the second rotary electric machine MG2 becomes negative. The second rotating electrical machine MG2 functions as a generator to generate electric power when the rotational speed is positive, and functions as a motor and powers when the rotational speed is negative.

一方、第一回転電機MG1は、出力軸Oと一体回転するように駆動連結されており、基本的に正方向のトルク(MG1トルクT1)を出力することにより、出力軸Oに伝達される入力軸I(エンジンE)のトルクに対するアシストを行う。但し、後述するように、第一回転電機MG1は、第二回転電機MG2の動作状態に応じて負方向のMG1トルクT1を出力する場合もある。この無段高速モードでは、補助回転電機として機能する第一回転電機MG1が、出力軸Oに一体回転するように駆動連結されている。従って、車両の減速時にも回生制動を効率的に行うことができる。このように、無段低速モードと無段高速モードとでは、入力軸I(エンジンE)のトルクの反力受けとなる回転電機MG1、MG2が交替する。そして、反力受けとなる回転電機MG1、MG2以外の回転電機MG1、MG2が補助回転電機として機能する。   On the other hand, the first rotating electrical machine MG1 is drive-coupled so as to rotate integrally with the output shaft O, and basically transmits input torque to the output shaft O by outputting a positive torque (MG1 torque T1). Assist the torque of the shaft I (engine E). However, as will be described later, the first rotating electrical machine MG1 may output a negative MG1 torque T1 in accordance with the operating state of the second rotating electrical machine MG2. In the continuously variable high speed mode, the first rotating electrical machine MG1 that functions as an auxiliary rotating electrical machine is drivingly connected to the output shaft O so as to rotate integrally therewith. Therefore, regenerative braking can be performed efficiently even when the vehicle is decelerated. Thus, in the continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode, the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force of the torque of the input shaft I (engine E) are alternated. The rotating electrical machines MG1 and MG2 other than the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force function as auxiliary rotating electrical machines.

無段高速モードでは、第一回転電機MG1の回転速度は常に正となる。そして、第一回転電機MG1は、第二回転電機MG2の動作状態に応じた向きのトルク(MG1トルクT1)を出力する。すなわち、図16に示すように、第二回転電機MG2の回転速度が正であって第二回転電機MG2が発電しているときには、第一回転電機MG1は当該第二回転電機MG2により発電された電力を消費してモータとして機能して力行し、正方向のトルクを出力する。また、図18に示すように、第二回転電機MG2の回転速度が負であって第二回転電機MG2が力行しているときには、第一回転電機MG1は当該第二回転電機MG2により消費する電力を生成するためにジェネレータとして機能して発電を行い、負方向のトルクを出力する。一方、図17に示すように、第二回転電機MG2の回転速度がゼロとなる無電気変換点では、第一回転電機MG1が出力するMG1トルクT1をゼロとする。このように、無段高速モード中に第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の双方が発電も力行もしない状態を有することにより、入力軸I(エンジンE)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Hのエネルギー効率を高めることができる。また、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2が発電又は力行する際には、一方が発電した電力を他方が消費して力行するので、無段高速モードにおけるハイブリッド制御装置Hの全体での電力収支を基本的にゼロとすることができる。よって、蓄電装置としてのバッテリ11の充電状態が大きく変動しない状態とすることができるので、長時間にわたって無段高速モードを実行することが可能となる。上記のとおり、出力軸Oの回転速度が次第に上昇する際には、第二回転電機MG2の回転速度は正からゼロを経て負に変化する。従って、第一回転電機MG1は、正方向のトルクを出力する状態からトルクゼロの状態を経て負方向のトルクを出力する状態に変化する。   In the continuously variable high speed mode, the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 is always positive. And 1st rotary electric machine MG1 outputs the torque (MG1 torque T1) of the direction according to the operation state of 2nd rotary electric machine MG2. That is, as shown in FIG. 16, when the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is positive and the second rotating electrical machine MG2 is generating power, the first rotating electrical machine MG1 is generated by the second rotating electrical machine MG2. It consumes electric power and functions as a motor to power and output torque in the positive direction. As shown in FIG. 18, when the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 is negative and the second rotating electrical machine MG2 is powering, the first rotating electrical machine MG1 consumes power consumed by the second rotating electrical machine MG2. To generate electric power by generating a negative torque. On the other hand, as shown in FIG. 17, the MG1 torque T1 output from the first rotating electrical machine MG1 is set to zero at the non-electric conversion point where the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 becomes zero. As described above, when the first rotary electric machine MG1 and the second rotary electric machine MG2 have neither power generation nor power running during the continuously variable high-speed mode, the work of the input shaft I (engine E) is converted into electric power. Loss can be reduced, and the energy efficiency of the hybrid drive device H can be increased. Further, when the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 generate or power run, the other consumes the generated power and powers the other, so the hybrid controller H in the continuously variable high-speed mode The power balance can be basically zero. Therefore, since the state of charge of the battery 11 as the power storage device can be made not to fluctuate greatly, the continuously variable high-speed mode can be executed for a long time. As described above, when the rotation speed of the output shaft O gradually increases, the rotation speed of the second rotating electrical machine MG2 changes from positive to negative through zero. Therefore, the first rotating electrical machine MG1 changes from a state in which a positive torque is output to a state in which a negative torque is output through a zero torque state.

無段高速モードでは、入力軸Iのトルクが出力軸Oに伝達される際のトルク変換比は、以下のようになる。すなわち、出力軸Oに伝達される入力軸IのトルクをTIoとすると、トルクTIoは以下の式(4)により求まる。
TIo=TE×〔{λ2(1+λ3)−λ1}/λ2(1+λ3)〕・・・(4)
よって、無段高速モードでは、入力軸Iのトルクは、減衰されて出力軸Oに伝達される。例えば、λ1=0.4、λ2=0.5、λ3=0.6であった場合、TIoは0.5TEとなる。すなわち、この場合、無段高速モードでのトルク変換比(=〔出力軸Oのトルク〕/〔入力軸Iのトルク〕)は0.5となり、入力軸IのトルクTEは、0.5倍されて出力軸Oに伝達される。また、出力軸Oには、第一回転電機MG1が出力するMG1トルクT1も伝達される。
In the continuously variable high speed mode, the torque conversion ratio when the torque of the input shaft I is transmitted to the output shaft O is as follows. That is, when the torque of the input shaft I transmitted to the output shaft O is TIo, the torque TIo is obtained by the following equation (4).
TIo = TE × [{λ2 (1 + λ3) −λ1} / λ2 (1 + λ3)] (4)
Therefore, in the continuously variable high speed mode, the torque of the input shaft I is attenuated and transmitted to the output shaft O. For example, when λ1 = 0.4, λ2 = 0.5, and λ3 = 0.6, TIo is 0.5TE. That is, in this case, the torque conversion ratio (= [torque of output shaft O] / [torque of input shaft I]) in the continuously variable high-speed mode is 0.5, and the torque TE of the input shaft I is 0.5 times. And transmitted to the output shaft O. Further, MG1 torque T1 output from the first rotating electrical machine MG1 is also transmitted to the output shaft O.

以上に説明したように、無段高速モードは、入力軸I(エンジンE)のトルク、すなわちエンジントルクTEを減衰させて出力軸Oに伝達するモードであるため、車速が比較的高い状態で使用される高速用のモードとして適している。本実施形態では、無段高速モードは、無段低速モードにおいて、出力軸Oの回転速度を次第に上昇させるように第一回転電機MG1の回転速度が上昇し、第一回転電機MG1(第三サンギヤs3)の回転速度と出力軸O(第一キャリヤca1及び第二キャリヤca2)の回転速度とが一致した状態よりも出力軸Oの回転速度が高い状態で使用される。すなわち、無段高速モードでは、エンジンEの回転速度を一定とした場合、第一回転電機MG1の回転速度と出力軸Oの回転速度とが一致した状態から、第二回転電機MG2の回転速度を低下させるとともに、出力軸O及び第一回転電機MG1の回転速度を上昇させることにより車両を加速させる。また、入力軸I(エンジンE)の回転速度を上昇させ、或いは出力軸O及び第一回転電機MG1の回転速度を下降させることにより、第一リングギヤr1及び第三リングギヤr3の回転速度をゼロとしてブレーキBを係合すれば、無段高速モードからパラレルモードに切り替えられる。また、ブレーキBの係合と同時にクラッチCの解放を行えば、無段高速モードから無段低速モードに切り替えられる。このモード切り替えは、この際に係合するブレーキBの両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。なお、第一リングギヤr1及び第三リングギヤr3の回転速度をゼロとする制御を行わずにブレーキBを係合してモード切替を行うことも可能である。   As described above, the continuously variable high-speed mode is a mode in which the torque of the input shaft I (engine E), that is, the engine torque TE is attenuated and transmitted to the output shaft O, so that it is used at a relatively high vehicle speed. Suitable for high speed mode. In the present embodiment, in the continuously variable high speed mode, in the continuously variable low speed mode, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 increases so as to gradually increase the rotational speed of the output shaft O, and the first rotating electrical machine MG1 (third sun gear) It is used in a state where the rotational speed of the output shaft O is higher than the state where the rotational speed of s3) and the rotational speed of the output shaft O (the first carrier ca1 and the second carrier ca2) coincide. That is, in the continuously variable high speed mode, when the rotation speed of the engine E is constant, the rotation speed of the second rotary electric machine MG2 is changed from the state in which the rotation speed of the first rotary electric machine MG1 matches the rotation speed of the output shaft O. The vehicle is accelerated by lowering and increasing the rotation speed of the output shaft O and the first rotating electrical machine MG1. Further, the rotational speed of the first ring gear r1 and the third ring gear r3 is made zero by increasing the rotational speed of the input shaft I (engine E) or decreasing the rotational speed of the output shaft O and the first rotating electrical machine MG1. If the brake B is engaged, the stepless high speed mode can be switched to the parallel mode. If the clutch C is released simultaneously with the engagement of the brake B, the continuously variable high speed mode is switched to the continuously variable low speed mode. This mode switching is a synchronous switching in which the engaging members on both sides of the brake B engaged at this time are engaged in the same rotational speed. Note that it is also possible to switch the mode by engaging the brake B without performing the control to make the rotation speeds of the first ring gear r1 and the third ring gear r3 zero.

2−6.異なるモード間にわたる回転電機の動作
上記のとおり、第一回転電機MG1は、無段低速モードでは、図12〜図14に示すように、正方向のMG1トルクT1をエンジントルクTEに対する反力として出力する。また、無段高速モードでは、図16に示すように、第一回転電機MG1は出力軸Oに駆動連結された状態で、基本的に正方向のMG1トルクT1を出力してエンジントルクTEを補助する機能を果たす。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第一回転電機MG1のMG1トルクT1の向きは正方向のまま変化しない。従って、第一回転電機MG1のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。なお、第一回転電機MG1は、図18に示すように、無段高速モードにおいて第二回転電機MG2の回転速度が負となって第二回転電機MG2が力行する状態となったときには、当該第二回転電機MG2が消費する電力を発電するために負方向のMG1トルクT1を出力する。但し、この場合にも、図17に示すように、第二回転電機MG2の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、MG1トルクT1も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。
2-6. Operation of the rotating electrical machine over different modes As described above, the first rotating electrical machine MG1 outputs the MG1 torque T1 in the positive direction as a reaction force against the engine torque TE in the continuously variable low speed mode, as shown in FIGS. To do. Further, in the continuously variable high speed mode, as shown in FIG. 16, the first rotating electrical machine MG1 is basically connected to the output shaft O and outputs the MG1 torque T1 in the positive direction to assist the engine torque TE. Fulfills the function of Therefore, when switching from the continuously variable low speed mode to the continuously variable high speed mode, the direction of the MG1 torque T1 of the first rotating electrical machine MG1 remains in the positive direction. Therefore, due to the torque of the first rotating electrical machine MG1, the direction of the torque acting on the gears constituting each rotating element of the differential gear device G is not reversed at the time of mode switching, and the rattling of the gear occurs. Can be suppressed. As shown in FIG. 18, the first rotating electrical machine MG1 is in a state where the second rotating electrical machine MG2 is in a state where the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 is negative and the second rotating electrical machine MG2 is in a power running state in the continuously variable high speed mode. In order to generate electric power consumed by the two-rotary electric machine MG2, a negative MG1 torque T1 is output. However, also in this case, as shown in FIG. 17, the direction of the torque is reversed after the MG1 torque T1 once becomes zero as the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 passes through zero. Therefore, also in this case, the direction of the torque acting on the gear constituting each rotating element of the differential gear device G is not suddenly reversed, and the rattling of the gear can be suppressed.

また、第二回転電機MG2は、無段低速モードでは、図12に示すように、第一遊星歯車機構PG1を介して出力軸Oに駆動連結された状態で、基本的に正方向のMG2トルクT2を出力してエンジントルクTEを補助する機能を果たす。但し、第二回転電機MG2は、図14に示すように、無段低速モードの途中で第一回転電機MG1の回転速度が正となって第一回転電機MG1が力行する状態となったときには、当該第一回転電機MG1が消費する電力を発電するために負方向のMG2トルクT2を出力する。この場合にも、図13に示すように、第一回転電機MG1の回転速度がゼロを通過するのに合わせて、MG2トルクT2も一旦ゼロとなってからトルクの向きが反転する。従って、この際にも差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが急激に反転することはなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。また、無段高速モードでは、図16〜図18に示すように、第二回転電機MG2は、負方向のMG2トルクT2をエンジントルクTEに対する反力として出力する。よって、無段低速モードから無段高速モードに切り替える際に、第二回転電機MG2のMG2トルクT2の向きは負方向のまま変化しない。従って、第二回転電機MG2のトルクに起因して、モード切替時に差動歯車装置Gの各回転要素を構成するギヤに作用するトルクの向きが反転することがなく、ギヤのがた打ちが発生することを抑制できる。   Further, in the continuously variable low speed mode, the second rotating electrical machine MG2 is basically MG2 torque in the positive direction while being connected to the output shaft O via the first planetary gear mechanism PG1 as shown in FIG. It fulfills the function of assisting the engine torque TE by outputting T2. However, as shown in FIG. 14, when the second rotating electrical machine MG2 is in a state where the first rotating electrical machine MG1 is in a state where the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is positive and the first rotating electrical machine MG1 is in a power running state during the continuously variable low speed mode. In order to generate electric power consumed by the first rotating electrical machine MG1, a negative MG2 torque T2 is output. Also in this case, as shown in FIG. 13, as the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 passes through zero, the direction of the torque is reversed after the MG2 torque T2 once becomes zero. Therefore, also in this case, the direction of the torque acting on the gear constituting each rotating element of the differential gear device G is not suddenly reversed, and the rattling of the gear can be suppressed. Further, in the continuously variable high speed mode, as shown in FIGS. 16 to 18, the second rotating electrical machine MG2 outputs the negative MG2 torque T2 as a reaction force against the engine torque TE. Therefore, when switching from the continuously variable low speed mode to the continuously variable high speed mode, the direction of the MG2 torque T2 of the second rotating electrical machine MG2 remains in the negative direction. Therefore, due to the torque of the second rotating electrical machine MG2, the direction of the torque acting on the gears constituting each rotating element of the differential gear device G is not reversed at the time of mode switching, and the rattling of the gear occurs. Can be suppressed.

また、無段低速モードにおいて出力軸Oの回転速度をゼロから次第に上昇させる際には、反力受けとなる第一回転電機MG1の回転速度は負からゼロを通過して正となるまで正方向に変化する。そして、第一回転電機MG1(第三サンギヤs3)と出力軸O(第一キャリヤca1及び第二キャリヤca2)との回転速度が同速となったときにこれらの間のクラッチCを係合させることにより、係合ショックを生じさせることなく無段高速モードへの切り替えを行う。また、無段高速モードにおいて出力軸Oの回転速度を上昇させる際には、反力受けとなる第二回転電機MG2の回転速度は正の状態から負方向に変化する過程でゼロを通過する。このように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、無段低速モード及び無段高速モードの双方において、反力受けとなるいずれかの回転電機MG1、MG2が、回転速度がゼロとなる無電気変換点を通過するように構成されている。従って、当該反力受けとなる回転電機MG1、MG2の回転速度の絶対値を比較的低く抑えることができる。よって、入力軸I(エンジンE)の仕事を電力に変換する際の損失を少なく抑え、ハイブリッド駆動装置Hのエネルギー効率を高めることが可能となっている。   Further, when the rotational speed of the output shaft O is gradually increased from zero in the continuously variable low speed mode, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 that receives the reaction force is positive until it passes from zero to zero and becomes positive. To change. Then, when the rotational speeds of the first rotating electrical machine MG1 (third sun gear s3) and the output shaft O (first carrier ca1 and second carrier ca2) become the same speed, the clutch C between them is engaged. Thus, switching to the continuously variable high speed mode is performed without causing an engagement shock. Further, when the rotational speed of the output shaft O is increased in the continuously variable high-speed mode, the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 that receives the reaction force passes through zero in the process of changing from the positive state to the negative direction. As described above, in the hybrid drive device H according to the present embodiment, in both the continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode, any of the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force has no rotation speed. It is configured to pass through the electrical conversion point. Therefore, the absolute value of the rotational speed of the rotating electrical machines MG1 and MG2 that receive the reaction force can be kept relatively low. Therefore, it is possible to suppress the loss when converting the work of the input shaft I (engine E) into electric power and to increase the energy efficiency of the hybrid drive device H.

3.第三の実施形態
次に、本発明の第三の実施形態について速度線図のみを用いて説明する。図19〜図21は、本実施形態に係る差動歯車装置Gの速度線図を示しており、図19は無段低速モードでの速度線図、図20はパラレルモードでの速度線図、図21は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図の記載方式は、上記第一の実施形態に係る図4〜図10とほぼ同様である。但し、本実施形態においては、差動歯車装置Gの具体的構成を限定していないので、3つの差動歯車機構G1〜G3の各回転要素をa〜cで表している。具体的には、第一差動歯車機構G1の3つの回転要素を回転速度の順にa1、b1、c1、第二差動歯車機構G2の3つの回転要素を回転速度の順にa2、b2、c2、第三差動歯車機構G3の3つの回転要素を回転速度の順にa3、b3、c3として表している。従って、a1、a2、a3が各差動歯車機構G1〜G3の「第一回転要素e1」に相当し、b1、b2、b3が各差動歯車機構G1〜G3の「第二回転要素e2」に相当し、c1、c2、c3が各差動歯車機構G1〜G3の「第三回転要素e3」に相当する。
3. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described using only a velocity diagram. 19 to 21 show speed diagrams of the differential gear device G according to the present embodiment, FIG. 19 is a speed diagram in the continuously variable low speed mode, and FIG. 20 is a speed diagram in the parallel mode. FIG. 21 shows velocity diagrams in the continuously variable high speed mode. The description method of these velocity diagrams is almost the same as that in FIGS. 4 to 10 according to the first embodiment. However, in this embodiment, since the specific structure of the differential gear apparatus G is not limited, each rotation element of the three differential gear mechanisms G1-G3 is represented by ac. Specifically, the three rotation elements of the first differential gear mechanism G1 are a1, b1, c1 in the order of rotation speed, and the three rotation elements of the second differential gear mechanism G2 are a2, b2, c2 in the order of rotation speed. The three rotational elements of the third differential gear mechanism G3 are represented as a3, b3, and c3 in the order of rotational speed. Accordingly, a1, a2, and a3 correspond to the “first rotating element e1” of each differential gear mechanism G1 to G3, and b1, b2, and b3 correspond to the “second rotating element e2” of each differential gear mechanism G1 to G3. And c1, c2, and c3 correspond to the “third rotating element e3” of each of the differential gear mechanisms G1 to G3.

本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、上記第一の実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hの構成に類似しているが、第一差動歯車機構G1おける出力軸Oに駆動連結される回転要素と第二回転電機MG2に駆動連結される回転要素とを入れ替えた構成となっている。またこれに伴い、第三差動歯車機構G3における第一回転電機MG1に駆動連結される回転要素の位置及びクラッチCが設けられる位置も上記第一の実施形態とは異なっている。   The hybrid drive device H according to this embodiment is similar to the configuration of the hybrid drive device H according to the first embodiment, but is a rotating element that is drivingly connected to the output shaft O in the first differential gear mechanism G1. And a rotating element that is drivingly connected to the second rotating electrical machine MG2. Accordingly, the position of the rotating element that is drivingly connected to the first rotating electrical machine MG1 and the position where the clutch C is provided in the third differential gear mechanism G3 are also different from those in the first embodiment.

具体的には、第一差動歯車機構G1の第一回転要素e1(a1)は、出力軸O及び第二差動歯車機構G2の第一回転要素e1(a2)と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第三差動歯車機構G3の第一回転要素e1(a3)及び第一回転電機MG1のロータRo1と選択的に駆動連結される。第一差動歯車機構G1の第二回転要素e2(b1)は、第二回転電機MG2のロータRo2と一体回転するように駆動連結されている。第一差動歯車機構G1の第三回転要素e3(c1)は、第三差動歯車機構G3の第二回転要素e2(b3)と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。よって、第一差動歯車機構G1の第一回転要素e1(a1)が出力回転要素Eoであり、第一差動歯車機構G1の第二回転要素e2(b1)が第二回転電機連結要素Em2である。   Specifically, the first rotating element e1 (a1) of the first differential gear mechanism G1 is driven to rotate integrally with the output shaft O and the first rotating element e1 (a2) of the second differential gear mechanism G2. In addition, the first rotary element e1 (a3) of the third differential gear mechanism G3 and the rotor Ro1 of the first rotary electric machine MG1 are selectively driven and connected via the clutch C. The second rotating element e2 (b1) of the first differential gear mechanism G1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2. The third rotating element e3 (c1) of the first differential gear mechanism G1 is drive-coupled so as to rotate integrally with the second rotating element e2 (b3) of the third differential gear mechanism G3, and the case by the brake B. It is selectively fixed to Dc. Therefore, the first rotating element e1 (a1) of the first differential gear mechanism G1 is the output rotating element Eo, and the second rotating element e2 (b1) of the first differential gear mechanism G1 is the second rotating electrical machine connecting element Em2. It is.

第二差動歯車機構G2の第一回転要素e1(a2)は、出力軸O及び第一差動歯車機構G1の第一回転要素e1(a1)と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第三差動歯車機構G3の第一回転要素e1(a3)及び第一回転電機MG1のロータRo1と選択的に駆動連結される。第二差動歯車機構G2の第二回転要素e2(b2)は、入力軸Iと一体回転するように駆動連結されている。第二差動歯車機構G2の第三回転要素e3(c2)は、第三差動歯車機構G3の第三回転要素e3(c3)と一体回転するように駆動連結されている。よって、第二差動歯車機構G2の第二回転要素e2(b2)が入力部材連結要素Eiであり、第二差動歯車機構G2の第三回転要素e3(c3)が連結回転要素Ecである。   The first rotary element e1 (a2) of the second differential gear mechanism G2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the output shaft O and the first rotary element e1 (a1) of the first differential gear mechanism G1. The first rotary element e1 (a3) of the third differential gear mechanism G3 and the rotor Ro1 of the first rotary electric machine MG1 are selectively driven and connected via the clutch C. The second rotating element e2 (b2) of the second differential gear mechanism G2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the input shaft I. The third rotating element e3 (c2) of the second differential gear mechanism G2 is drivingly connected to rotate integrally with the third rotating element e3 (c3) of the third differential gear mechanism G3. Therefore, the second rotation element e2 (b2) of the second differential gear mechanism G2 is the input member connection element Ei, and the third rotation element e3 (c3) of the second differential gear mechanism G2 is the connection rotation element Ec. .

第三差動歯車機構G3の第一回転要素e1(a3)は、第一回転電機MG1のロータRo1と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して出力軸O、第一差動歯車機構G1の第一回転要素e1(a1)、及び第二差動歯車機構G2の第一回転要素e1(a2)と選択的に駆動連結される。第三差動歯車機構G3の第二回転要素e2(b3)は、第一差動歯車機構G1の第三回転要素e3(c1)と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。第三差動歯車機構G3の第三回転要素e3(c3)は、第二差動歯車機構G2の第三回転要素e3(c2)と一体回転するように駆動連結されている。よって、第三差動歯車機構G3の第一回転要素e1(a3)が第一回転電機連結要素Em1であり、第三差動歯車機構G3の第二回転要素e2(b3)が固定回転要素Efである。   The first rotating element e1 (a3) of the third differential gear mechanism G3 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1, and the output shaft O, first through the clutch C. The first rotary element e1 (a1) of the differential gear mechanism G1 and the first rotary element e1 (a2) of the second differential gear mechanism G2 are selectively driven and connected. The second rotating element e2 (b3) of the third differential gear mechanism G3 is drivingly connected so as to rotate integrally with the third rotating element e3 (c1) of the first differential gear mechanism G1, and the case by the brake B. It is selectively fixed to Dc. The third rotating element e3 (c3) of the third differential gear mechanism G3 is drivably coupled to rotate integrally with the third rotating element e3 (c2) of the second differential gear mechanism G2. Therefore, the first rotating element e1 (a3) of the third differential gear mechanism G3 is the first rotating electrical machine connecting element Em1, and the second rotating element e2 (b3) of the third differential gear mechanism G3 is the fixed rotating element Ef. It is.

そして、本実施形態においても、各モードでのクラッチC及びブレーキBの作動状態を示す作動表は図3と同一であり、ブレーキBを係合状態とすると共にクラッチCを解放状態とすることにより無段低速モードが実現され、ブレーキB及びクラッチCの双方を係合状態とすることによりパラレルモードが実現され、クラッチCを係合状態とすると共にブレーキBを解放状態とすることにより無段高速モードが実現される。各モードにおけるエンジンE、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の制御、並びに、このパラレルモードの使用方法及び他のモードとの間での切り替え方法等については、既に説明した第一の実施形態とほぼ同様である。但し、本実施形態においては、図19に示すように、無段低速モードでは、入力軸I(エンジンE)のトルク(エンジントルクTE)が減衰されて出力軸Oに伝達されるとともに、第二回転電機MG2の回転速度が増速され、第二回転電機MG2のトルク(MG2トルクT2)が減衰されて出力軸Oに伝達される。また、パラレルモードでは、入力軸I(エンジンE)の回転速度が増速され、入力軸I(エンジンE)のトルク(エンジントルクTE)が減衰されて出力軸Oに伝達される。   Also in the present embodiment, the operation table showing the operation states of the clutch C and the brake B in each mode is the same as that in FIG. 3, and the brake B is engaged and the clutch C is disengaged. The continuously variable low speed mode is realized, and the parallel mode is realized by engaging both the brake B and the clutch C, and the continuously variable high speed is achieved by setting the clutch C to the engaged state and releasing the brake B. The mode is realized. The control of the engine E, the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 in each mode, the usage method of this parallel mode, the switching method between other modes, and the like have already been described. This is almost the same as the embodiment. However, in this embodiment, as shown in FIG. 19, in the continuously variable low speed mode, the torque (engine torque TE) of the input shaft I (engine E) is attenuated and transmitted to the output shaft O, and the second The rotational speed of the rotating electrical machine MG2 is increased, and the torque (MG2 torque T2) of the second rotating electrical machine MG2 is attenuated and transmitted to the output shaft O. In the parallel mode, the rotational speed of the input shaft I (engine E) is increased, and the torque (engine torque TE) of the input shaft I (engine E) is attenuated and transmitted to the output shaft O.

4.第四の実施形態
次に、本発明の第四の実施形態について速度線図のみを用いて説明する。図22〜図24は、本実施形態に係る差動歯車装置Gの速度線図を示しており、図22は無段低速モードでの速度線図、図23はパラレルモードでの速度線図、図24は無段高速モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図の記載方式は、上記第三の実施形態と同様である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、上記第二の実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hの構成に類似しているが、第一差動歯車機構G1おける出力軸Oに駆動連結される回転要素と第二回転電機MG2に駆動連結される回転要素とを入れ替えた構成となっている。またこれに伴い、第三差動歯車機構G3における第一回転電機MG1に駆動連結される回転要素の位置及びクラッチCが設けられる位置も上記第二の実施形態とは異なっている。
4). Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described using only a velocity diagram. 22 to 24 show speed diagrams of the differential gear device G according to the present embodiment, FIG. 22 is a speed diagram in the continuously variable low speed mode, FIG. 23 is a speed diagram in the parallel mode, FIG. 24 shows velocity diagrams in the continuously variable high speed mode. The description method of these velocity diagrams is the same as that of the third embodiment. The hybrid drive device H according to the present embodiment is similar to the configuration of the hybrid drive device H according to the second embodiment, but is a rotary element that is drivingly connected to the output shaft O in the first differential gear mechanism G1. And a rotating element that is drivingly connected to the second rotating electrical machine MG2. Accordingly, the position of the rotary element that is drivingly connected to the first rotating electrical machine MG1 and the position where the clutch C is provided in the third differential gear mechanism G3 are also different from those in the second embodiment.

具体的には、第一差動歯車機構G1の第一回転要素e1(a1)は、出力軸Oと一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して第三差動歯車機構G3の第一回転要素e1(a3)及び第一回転電機MG1のロータRo1と選択的に駆動連結される。第一差動歯車機構G1の第二回転要素e2(b1)は、第二回転電機MG2のロータRo2及び第二差動歯車機構G2の第二回転要素e2(b2)と一体回転するように駆動連結されている。第一差動歯車機構G1の第三回転要素e3(c1)は、第三差動歯車機構G3の第三回転要素e3(c3)と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。よって、第一差動歯車機構G1の第一回転要素e1(a1)が出力回転要素Eoであり、第一差動歯車機構G1の第二回転要素e2(b1)が第二回転電機連結要素Em2である。   Specifically, the first rotary element e1 (a1) of the first differential gear mechanism G1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the output shaft O, and the third differential gear mechanism via the clutch C. The first rotary element e1 (a3) of G3 and the rotor Ro1 of the first rotary electric machine MG1 are selectively driven and connected. The second rotating element e2 (b1) of the first differential gear mechanism G1 is driven to rotate integrally with the rotor Ro2 of the second rotating electric machine MG2 and the second rotating element e2 (b2) of the second differential gear mechanism G2. It is connected. The third rotating element e3 (c1) of the first differential gear mechanism G1 is drive-coupled so as to rotate integrally with the third rotating element e3 (c3) of the third differential gear mechanism G3, and the case by the brake B. It is selectively fixed to Dc. Therefore, the first rotating element e1 (a1) of the first differential gear mechanism G1 is the output rotating element Eo, and the second rotating element e2 (b1) of the first differential gear mechanism G1 is the second rotating electrical machine connecting element Em2. It is.

第二差動歯車機構G2の第一回転要素e1(a2)は、入力軸Iと一体回転するように駆動連結されている。第二差動歯車機構G2の第二回転要素e2(b2)は、第二回転電機MG2のロータRo2及び第一差動歯車機構G1の第二回転要素e2(b1)と一体回転するように駆動連結されている。第二差動歯車機構G2の第三回転要素e3(c2)は、第三差動歯車機構G3の第二回転要素e2(b3)と一体回転するように駆動連結されている。よって、第二差動歯車機構G2の第一回転要素e1(a2)が入力部材連結要素Eiであり、第二差動歯車機構G2の第三回転要素e3(c3)が連結回転要素Ecである。   The first rotating element e1 (a2) of the second differential gear mechanism G2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the input shaft I. The second rotating element e2 (b2) of the second differential gear mechanism G2 is driven to rotate integrally with the rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2 and the second rotating element e2 (b1) of the first differential gear mechanism G1. It is connected. The third rotary element e3 (c2) of the second differential gear mechanism G2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the second rotary element e2 (b3) of the third differential gear mechanism G3. Therefore, the first rotation element e1 (a2) of the second differential gear mechanism G2 is the input member connection element Ei, and the third rotation element e3 (c3) of the second differential gear mechanism G2 is the connection rotation element Ec. .

第三差動歯車機構G3の第一回転要素e1(a3)は、第一回転電機MG1のロータRo1と一体回転するように駆動連結されているとともに、クラッチCを介して出力軸O及び第一差動歯車機構G1の第一回転要素e1(a1)と選択的に駆動連結される。第三差動歯車機構G3の第二回転要素e2(b3)は、第二差動歯車機構G2の第三回転要素e3(c2)と一体回転するように駆動連結されている。第三差動歯車機構G3の第三回転要素e3(c3)は、第一差動歯車機構G1の第三回転要素e3(c1)と一体回転するように駆動連結されているとともにブレーキBによりケースDcに選択的に固定される。よって、第三差動歯車機構G3の第一回転要素e1(a3)が第一回転電機連結要素Em1であり、第三差動歯車機構G3の第三回転要素e3(c3)が固定回転要素Efである。   The first rotating element e1 (a3) of the third differential gear mechanism G3 is drive-coupled so as to rotate integrally with the rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1, and is connected to the output shaft O and the first through the clutch C. It is selectively drive-coupled to the first rotating element e1 (a1) of the differential gear mechanism G1. The second rotating element e2 (b3) of the third differential gear mechanism G3 is drivably coupled to rotate integrally with the third rotating element e3 (c2) of the second differential gear mechanism G2. The third rotating element e3 (c3) of the third differential gear mechanism G3 is drivingly connected so as to rotate integrally with the third rotating element e3 (c1) of the first differential gear mechanism G1, and the case by the brake B. It is selectively fixed to Dc. Therefore, the first rotating element e1 (a3) of the third differential gear mechanism G3 is the first rotating electrical machine connecting element Em1, and the third rotating element e3 (c3) of the third differential gear mechanism G3 is the fixed rotating element Ef. It is.

そして、本実施形態においても、各モードでのクラッチC及びブレーキBの作動状態を示す作動表は図3と同一であり、ブレーキBを係合状態とすると共にクラッチCを解放状態とすることにより無段低速モードが実現され、ブレーキB及びクラッチCの双方を係合状態とすることによりパラレルモードが実現され、クラッチCを係合状態とすると共にブレーキBを解放状態とすることにより無段高速モードが実現される。各モードにおけるエンジンE、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の制御、並びに、このパラレルモードの使用方法及び他のモードとの間での切り替え方法等については、既に説明した第二の実施形態とほぼ同様である。但し、本実施形態においては、図22に示すように、無段低速モードでは、入力軸I(エンジンE)のトルク(エンジントルクTE)が第二差動歯車機構G2により増幅された後、第一差動歯車機構G1により減衰されて出力軸Oに伝達されるとともに、第二回転電機MG2の回転速度が増速され、第二回転電機MG2のトルク(MG2トルクT2)が減衰されて出力軸Oに伝達される。また、パラレルモードでは、入力軸I(エンジンE)の回転速度が増速され、入力軸I(エンジンE)のトルク(エンジントルクTE)が減衰されて出力軸Oに伝達される。   Also in the present embodiment, the operation table showing the operation states of the clutch C and the brake B in each mode is the same as that in FIG. 3, and the brake B is engaged and the clutch C is disengaged. The continuously variable low speed mode is realized, and the parallel mode is realized by engaging both the brake B and the clutch C, and the continuously variable high speed is achieved by setting the clutch C to the engaged state and releasing the brake B. The mode is realized. Regarding the control of the engine E, the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 in each mode, the usage method of this parallel mode, the switching method between other modes, etc., the second already described. This is almost the same as the embodiment. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 22, in the continuously variable low speed mode, the torque (engine torque TE) of the input shaft I (engine E) is amplified by the second differential gear mechanism G2, and then While being attenuated by one differential gear mechanism G1 and transmitted to the output shaft O, the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 is increased, and the torque of the second rotating electrical machine MG2 (MG2 torque T2) is attenuated and output shaft To O. In the parallel mode, the rotational speed of the input shaft I (engine E) is increased, and the torque (engine torque TE) of the input shaft I (engine E) is attenuated and transmitted to the output shaft O.

5.その他の実施形態
(1)上記の各実施形態では、ハイブリッド駆動装置Hが、無段低速モード、無段高速モード、及びパラレルモードの3つのモードを切り替え可能に備えた構成について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、前記3つのモードに加えて、更に他のモードを切り替え可能に備えた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、ハイブリッド駆動装置Hが、パラレルモードを備えず、無段低速モード及び無段高速モードの2つを切り替え可能に備えた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
5). Other Embodiments (1) In each of the above embodiments, the configuration in which the hybrid drive device H is provided with the three-stage switching between the continuously variable low-speed mode, the continuously variable high-speed mode, and the parallel mode has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and in addition to the above three modes, another mode may be provided so as to be switchable. One. In addition, it is also one of preferred embodiments of the present invention that the hybrid drive device H has a configuration in which the parallel mode is not provided and the continuously variable low speed mode and the continuously variable high speed mode are switchable. .

(2)また、上記の各実施形態において説明した差動歯車装置G、及びこれを構成する第一差動歯車機構G1、第二差動歯車機構G2、及び第三差動歯車機構G3の構成、並びにこれらの各回転要素に対する係合要素の配置構成は単なる例示であり、上記以外の構成によっても本発明の構成を実現することが可能な全ての構成が、本発明の適用範囲に含まれる。 (2) Configurations of the differential gear device G described in the above embodiments, and the first differential gear mechanism G1, the second differential gear mechanism G2, and the third differential gear mechanism G3 constituting the differential gear device G In addition, the arrangement configuration of the engaging elements with respect to each of these rotating elements is merely an example, and all configurations capable of realizing the configuration of the present invention by configurations other than those described above are included in the scope of the present invention. .

本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置に好適に利用可能である。   The present invention is suitable for a hybrid drive device including an input member that is drivingly connected to an engine, an output member that is drivingly connected to a wheel, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, and a differential gear device. Is available.

H:ハイブリッド駆動装置
E:エンジン
I:入力軸(入力部材)
W:車輪
O:出力軸(出力部材)
MG1:第一回転電機
MG2:第二回転電機
G:差動歯車装置
G1:第一差動歯車機構
Em2:第二回転電機連結要素
Eo:出力回転要素
G2:第二差動歯車機構
Ei:入力部材連結要素
Ec:連結回転要素
G3:第三差動歯車機構
Em1:第一回転電機連結要素
Ef:固定回転要素
e1:第一回転要素
e2:第二回転要素
e3:第三回転要素
B:ブレーキ
C:クラッチ
Dc:ケース(非回転部材)
H: Hybrid drive device E: Engine I: Input shaft (input member)
W: Wheel O: Output shaft (output member)
MG1: first rotating electrical machine MG2: second rotating electrical machine G: differential gear device G1: first differential gear mechanism Em2: second rotating electrical machine connecting element Eo: output rotating element G2: second differential gear mechanism Ei: input Member connection element Ec: Connection rotation element G3: Third differential gear mechanism Em1: First rotary electric machine connection element Ef: Fixed rotation element e1: First rotation element e2: Second rotation element e3: Third rotation element B: Brake C: Clutch Dc: Case (non-rotating member)

Claims (10)

エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、第一回転電機と、第二回転電機と、差動歯車装置と、を備えたハイブリッド駆動装置であって、
前記差動歯車装置は、それぞれ3つの回転要素を有する第一差動歯車機構、第二差動歯車機構、及び第三差動歯車機構を備え、
前記第一差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第二回転電機に駆動連結される第二回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記出力部材に駆動連結される出力回転要素とされ、残りの一つの回転要素がブレーキにより非回転部材に選択的に固定され、
前記第二差動歯車機構は、一つの回転要素が前記入力部材に駆動連結される入力部材連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記第三差動歯車機構のいずれかの回転要素に駆動連結される連結回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記第一差動歯車機構の前記第二回転電機連結要素又は前記出力回転要素が駆動連結され、
前記第三差動歯車機構は、一つの回転要素が前記第一回転電機に駆動連結される第一回転電機連結要素とされ、他の一つの回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される固定回転要素とされ、残りの一つの回転要素に前記連結回転要素が駆動連結され、
前記出力回転要素と前記第一回転電機連結要素とがクラッチを介して選択的に駆動連結され、
各差動歯車機構の3つの回転要素の中で回転速度の順で中間となる中間回転要素と当該中間回転要素以外の端回転要素とのいずれかの回転要素種別に関して、前記第二差動歯車機構における前記入力部材連結要素の前記回転要素種別と前記第三差動歯車機構における前記固定回転要素の前記回転要素種別とが同じであるハイブリッド駆動装置。
An input member that is drivingly connected to an engine, an output member that is drivingly connected to a wheel, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, and a differential gear device,
The differential gear device includes a first differential gear mechanism, a second differential gear mechanism, and a third differential gear mechanism each having three rotating elements,
The first differential gear mechanism is an output rotation in which one rotating element is a second rotating electric machine connecting element that is drivingly connected to the second rotating electric machine, and the other one rotating element is drivingly connected to the output member. The remaining one rotating element is selectively fixed to the non-rotating member by a brake,
The second differential gear mechanism is an input member connecting element in which one rotating element is drivingly connected to the input member, and the other one rotating element is one of the rotating elements of the third differential gear mechanism. The second rotating electrical machine connecting element or the output rotating element of the first differential gear mechanism is drivingly connected to the remaining one rotating element;
The third differential gear mechanism is a first rotating electrical machine connecting element in which one rotating element is drivingly connected to the first rotating electrical machine, and the other one rotating element is selectively selected as a non-rotating member by the brake. The fixed rotating element is fixed, and the connected rotating element is drivingly connected to the remaining one rotating element,
The output rotating element and the first rotating electrical machine connecting element are selectively driven and connected via a clutch,
Of the three rotary elements of each differential gear mechanism, the second differential gear with respect to any one of the rotary element types of the intermediate rotary element that is intermediate in the order of the rotational speed and the end rotary element other than the intermediate rotary element The hybrid drive device in which the rotation element type of the input member coupling element in the mechanism and the rotation element type of the fixed rotation element in the third differential gear mechanism are the same.
前記第一回転電機連結要素が前記第三差動歯車機構の前記端回転要素とされている請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。   The hybrid drive device according to claim 1, wherein the first rotating electrical machine connecting element is the end rotating element of the third differential gear mechanism. 前記第一差動歯車機構は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素とされ、前記第二回転要素が前記出力回転要素とされ、前記第三回転要素が前記ブレーキにより非回転部材に選択的に固定される請求項1又は2に記載のハイブリッド駆動装置。   The first differential gear mechanism includes a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element in order of rotational speed, wherein the first rotating element is the second rotating electrical machine connecting element, The hybrid drive device according to claim 1, wherein a rotation element is the output rotation element, and the third rotation element is selectively fixed to a non-rotation member by the brake. 前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、
前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第二回転電機連結要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、
前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記固定回転要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素に駆動連結されている請求項3に記載のハイブリッド駆動装置。
The second differential gear mechanism and the third differential gear mechanism each include a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element in order of rotational speed,
The first rotating element of the second differential gear mechanism is drivingly connected to the second rotating electrical machine connecting element, the second rotating element of the second differential gear mechanism is used as the input member connecting element, The third rotating element of the two differential gear mechanism is the connected rotating element;
The first rotating element of the third differential gear mechanism is the first rotating electrical machine connecting element, the second rotating element of the third differential gear mechanism is the fixed rotating element, and the third differential The hybrid drive device according to claim 3, wherein the third rotating element of the gear mechanism is drivingly connected to the connected rotating element.
前記第二差動歯車機構及び前記第三差動歯車機構は、それぞれ回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素を備え、
前記第二差動歯車機構の前記第一回転要素が前記入力部材連結要素とされ、前記第二差動歯車機構の前記第二回転要素が前記出力回転要素に駆動連結され、前記第二差動歯車機構の前記第三回転要素が前記連結回転要素とされ、
前記第三差動歯車機構の前記第一回転要素が前記第一回転電機連結要素とされ、前記第三差動歯車機構の前記第二回転要素が前記連結回転要素に駆動連結され、前記第三差動歯車機構の前記第三回転要素が前記固定回転要素とされている請求項3に記載のハイブリッド駆動装置。
The second differential gear mechanism and the third differential gear mechanism each include a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element in order of rotational speed,
The first rotating element of the second differential gear mechanism is the input member connecting element, the second rotating element of the second differential gear mechanism is drivingly connected to the output rotating element, and the second differential The third rotating element of the gear mechanism is the connected rotating element;
The first rotating element of the third differential gear mechanism is the first rotating electrical machine connecting element; the second rotating element of the third differential gear mechanism is drivingly connected to the connecting rotating element; The hybrid drive device according to claim 3, wherein the third rotating element of the differential gear mechanism is the fixed rotating element.
前記ブレーキを係合状態とすると共に前記クラッチを解放状態とし、前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させつつ前記第一回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な第一無段変速モードを実行する請求項1から5のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。   The rotation speed of the input member is changed by changing the rotation speed of the first rotating electric machine while the brake is engaged and the clutch is released and the first rotating electric machine outputs a positive torque. The hybrid drive apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a first continuously variable transmission mode capable of transmitting a torque in a positive direction to the output member while performing a stepless shift is executed. 前記第一無段変速モードにおいて、前記第一回転電機の回転速度が負のときには前記第二回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度が正のときには前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第一回転電機の回転速度がゼロのときには前記第二回転電機のトルクをゼロとする請求項6に記載のハイブリッド駆動装置。   In the first continuously variable transmission mode, when the rotational speed of the first rotating electrical machine is negative, the second rotating electrical machine outputs a torque in the positive direction, and when the rotational speed of the first rotating electrical machine is positive, the second rotating electrical machine The hybrid drive device according to claim 6, wherein the rotating electric machine outputs a negative torque, and when the rotation speed of the first rotating electric machine is zero, the torque of the second rotating electric machine is zero. 前記クラッチを係合状態とすると共に前記ブレーキを解放状態とし、前記第二回転電機に負方向のトルクを出力させつつ前記第二回転電機の回転速度を変化させることにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速しつつ前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な第二無段変速モードを実行する請求項1から7のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。   The rotational speed of the input member is changed by bringing the clutch into an engaged state and releasing the brake and changing the rotational speed of the second rotating electrical machine while outputting a negative torque to the second rotating electrical machine. The hybrid drive apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a second continuously variable transmission mode capable of transmitting a torque in a positive direction to the output member while performing a stepless change is executed. 前記第二無段変速モードにおいて、前記第二回転電機の回転速度が正のときには前記第一回転電機に正方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度が負のときには前記第一回転電機に負方向のトルクを出力させ、前記第二回転電機の回転速度がゼロのときには前記第一回転電機のトルクをゼロとする請求項8に記載のハイブリッド駆動装置。   In the second continuously variable transmission mode, when the rotational speed of the second rotating electrical machine is positive, the first rotating electrical machine outputs a torque in the positive direction, and when the rotational speed of the second rotating electrical machine is negative, the first rotating electrical machine The hybrid drive device according to claim 8, wherein a negative electric torque is output to the rotating electric machine, and the torque of the first rotating electric machine is set to zero when the rotation speed of the second rotating electric machine is zero. 前記ブレーキ及び前記クラッチの双方を係合状態とし、前記入力部材の回転速度を一定の変速比で変速して前記出力部材に正方向のトルクを伝達可能な固定変速比モードを実行する請求項1から9のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。   2. A fixed gear ratio mode in which both the brake and the clutch are engaged, and the rotational speed of the input member is changed at a constant gear ratio to transmit a positive torque to the output member is executed. The hybrid drive device according to any one of 1 to 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013116664A (en) * 2011-12-02 2013-06-13 Toyota Motor Corp Driving device for hybrid vehicle
US10464576B2 (en) * 2016-09-29 2019-11-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for hybrid vehicle

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