JP2008087684A

JP2008087684A - 車両および駆動装置並びにこれらの制御方法

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Publication number: JP2008087684A
Application number: JP2006272434A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Muta; 浩一郎牟田; Masakazu Nomura; 誠和野村; Daisuke Suyama; 大介寿山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-10-04
Also published as: US7749130B2; US20080083292A1; JP4111233B2

Abstract

【課題】遊星歯車機構にエンジンと第１モータと動力軸とを接続すると共に動力軸に第２モータを接続し、動力軸と駆動輪との接続やその解除が可能な変速機を備える車両において、第１モータが過回転となるのを抑制する。
【解決手段】シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに（Ｓ２２０）、変速機を１速の状態にすると第１モータが過回転となるおそれのある車速範囲の上限よりも若干高い車速などが設定される閾値Ｖｒｅｆ１以上の車速Ｖのときには動力軸と駆動軸との接続を伴って変速機を１速の状態とし（Ｓ２３０，Ｓ２４０）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より低いときには動力軸と駆動軸を接続しない（Ｓ２３０）。これにより、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より低いときに変速機を１速の状態にすることにより生じる第１モータの過回転を抑制することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両および駆動装置並びにこれらの制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続された動力分配機構と、動力分配機構のサンギヤに接続された第１電動機と、動力分配機構のリングギヤに連結された伝達部材に接続された第２電動機と、伝達部材の動力を変速して駆動輪に連結された出力軸に伝達する自動変速部と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、所定車速以上の車両前進走行時にシフトレバーがリバースポジションに操作されたときには、二つの電動機を空転させることにより、自動変速部のギヤ段がシフトレバーに連動して切り替えられたとしても、後進走行しないようにしている。
特開２００６−２９４３９号公報

ところで、こうした車両では、シフトレバーがニュートラルポジションのときには、通常、伝達部材と出力軸との接続が解除される。この状態から、例えば、登坂路で車両がずり下がりを生じているときなど後進している最中にシフトレバーがニュートラルポジションからドライブポジションに変更されたときなどには、伝達部材と出力軸とが所定の回転数比（例えば、第１速ギヤ段におけるギヤ比など）で接続される状態に自動変速部をしようとすると、車速やエンジンの回転数によってはリングギヤの回転数が大きく変動し、これに伴って第１電動機が過回転してしまうおそれがある。

本発明の車両および駆動装置並びにこれらの制御方法は、内燃機関の出力軸に接続されると共に出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され出力軸の回転数と動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って出力軸および動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力機器を備えるものにおいて、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに電力動力入出力機器が過回転となるのを抑制することを目的とする。

本発明の車両および駆動装置並びにこれらの制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され、該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、
該電力動力入出力手段と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段と、
前記検出されたシフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定する目標状態設定手段と、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記検出された車速が所定車速範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、前記検出された車速が前記所定車速範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに、車速が所定車速範囲内のときには動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段がシフトポジションに基づく目標状態となるよう変速手段を制御し、車速が所定車速範囲外のときにはシフト変更に拘わらず動力軸と駆動軸とが接続されないよう変速手段を制御する。したがって、所定車速範囲が、少なくとも内燃機関が停止している状態で動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にすると電力動力入出力手段の回転数がその許容回転数以下となる車速範囲であるときには、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに車速が所定車速範囲外のときには動力軸と駆動軸とを接続しないことにより、車速に拘わらず動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にするものに比して電力動力入出力手段が過回転となるのを抑制することができる。ここで、変速手段の目標状態には、シフトポジションが前進走行用のドライブポジションのときの動力軸の回転数を比較的大きな減速比で減速して駆動軸に伝達するための状態や、シフトポジションが後進走行用のリバースポジションのときの動力軸の回転数を反転且つ減速して駆動軸に伝達するための状態，シフトポジションがニュートラルポジションのときの動力軸と駆動軸との接続を解除する状態などが含まれる。

こうした本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。

この電力動力入出力手段が３軸式動力入出力手段と発電機とを備える態様の本発明の車両において、前記制御手段は、少なくとも前記内燃機関が停止している状態で前記動力軸と前記駆動軸とを接続すると前記発電機の回転数が該発電機の許容回転数以下になると予測されるときを前記検出された車速が前記所定車速範囲内のときとして制御し、前記動力軸と前記駆動軸とを接続すると前記内燃機関の状態に拘わらず前記発電機の回転数が該発電機の許容回転数を超えると予測されるときを前記検出された車速が前記所定車速範囲外のときとして制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、発電機が過回転となるのを抑制することができる。

また、電力動力入出力手段が３軸式動力入出力手段と発電機とを備える態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記車速または前記駆動軸の回転数と前記変速手段の所定変速段の変速比と前記発電機の許容回転数とに基づいて設定される前記内燃機関の上限回転数が所定回転数未満のときであって、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションから前記走行用ポジションにシフト変更されたときに前記検出された車速が前記所定車速範囲内のときには、前記内燃機関が停止された状態で前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記内燃機関と前記変速手段とを制御する手段であるものとすることもできる。ここで、所定回転数には、アイドル回転数などが含まれる。この場合、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションのときに前記内燃機関の上限回転数が前記所定回転数未満のときには前記内燃機関が停止されるよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されてから内燃機関を停止するものに比してより迅速に変速手段を目標状態にすることができる。また、前記制御手段は、前記車両が後進しているときには該車両を前進させるための変速段を前記所定変速段として用いて前記内燃機関の上限回転数を設定し、前記車両が前進しているときには該車両を後進させるための変速段を前記所定変速段として用いて前記内燃機関の上限回転数を設定する手段であるものとすることもできる。

本発明の車両において、前記変速手段は、複数のクラッチを有し、該複数のクラッチの接続や接続の解除を伴って前記動力軸と前記駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除を行なう手段であるものとすることもできる。ここで、「クラッチ」には、二つの回転系を接続する通常のクラッチが含まれる他、一つの回転系をケースなどの非回転系に固定するブレーキも含まれる。

また、本発明の車両において、前記動力軸に動力を入出力可能で、前記蓄電手段と電力をやりとり可能な電動機を備えるものとすることもできる。

本発明の駆動装置は、
内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され、前記蓄電手段と電力をやりとり可能で、該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
シフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定する目標状態設定手段と、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記検出された駆動軸の回転数が所定回転数範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、前記検出された駆動軸の回転数が前記所定回転数範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに、駆動軸の回転数が所定回転数範囲内のときには動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段がシフトポジションに基づく目標状態となるよう変速手段を制御し、駆動軸の回転数が所定回転数範囲外のときにはシフト変更に拘わらず動力軸と駆動軸とが接続されないよう変速手段を制御する。したがって、所定回転数範囲が、少なくとも内燃機関が停止している状態で動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にすると電力動力入出力手段の回転数がその許容回転数以下となる回転数範囲であるときには、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに駆動軸の回転数が所定回転数範囲外のときには動力軸と駆動軸とを接続しないことにより、駆動軸の回転数に拘わらず動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にするものに比して電力動力入出力手段が過回転となるのを抑制することができる。ここで、変速手段の目標状態には、シフトポジションが前進走行用のドライブポジションのときに動力軸の回転数を比較的大きな減速比で減速して駆動軸に伝達するための変速手段の状態や、シフトポジションが後進走行用のリバースポジションのときに動力軸の回転数を反転且つ減速して駆動軸に伝達するための状態などが含まれる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、該電力動力入出力手段と電力をやりとり可能な蓄電手段と、前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
シフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定し、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、車速が所定車速範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、車速が前記所定車速範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法では、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに、車速が所定車速範囲内のときには動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段がシフトポジションに基づく目標状態となるよう変速手段を制御し、車速が所定車速範囲外のときにはシフト変更に拘わらず動力軸と駆動軸とが接続されないよう変速手段を制御する。したがって、所定車速範囲が、少なくとも内燃機関が停止している状態で動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にすると電力動力入出力手段の回転数がその許容回転数以下となる車速範囲であるときには、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに車速が所定車速範囲外のときには動力軸と駆動軸とを接続しないことにより、車速に拘わらず動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にするものに比して電力動力入出力手段が過回転となるのを抑制することができる。ここで、変速手段の目標状態には、シフトポジションが前進走行用のドライブポジションのときに動力軸の回転数を比較的大きな減速比で減速して駆動軸に伝達するための変速手段の状態や、シフトポジションが後進走行用のリバースポジションのときに動力軸の回転数を反転且つ減速して駆動軸に伝達するための状態などが含まれる。

本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載され、前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され前記蓄電手段と電力をやりとり可能で該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
シフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定し、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記駆動軸の回転数が所定回転数範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、前記駆動軸の回転数が前記所定回転数範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置の制御方法では、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに、駆動軸の回転数が所定回転数範囲内のときには動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段がシフトポジションに基づく目標状態となるよう変速手段を制御し、駆動軸の回転数が所定回転数範囲外のときにはシフト変更に拘わらず動力軸と駆動軸とが接続されないよう変速手段を制御する。したがって、所定回転数範囲が、少なくとも内燃機関が停止している状態で動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にすると電力動力入出力手段の回転数がその許容回転数以下となる回転数範囲であるときには、シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたときに駆動軸の回転数が所定回転数範囲外のときには動力軸と駆動軸とを接続しないことにより、駆動軸の回転数に拘わらず動力軸と駆動軸との接続を伴って変速手段を目標状態にするものに比して電力動力入出力手段が過回転となるのを抑制することができる。ここで、変速手段の目標状態には、シフトポジションが前進走行用のドライブポジションのときに動力軸の回転数を比較的大きな減速比で減速して駆動軸に伝達するための変速手段の状態や、シフトポジションが後進走行用のリバースポジションのときに動力軸の回転数を反転且つ減速して駆動軸に伝達するための状態などが含まれる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａの動力を変速して駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に出力する変速機６０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２には回転軸としてのリングギヤ軸３２ａがそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａから変速機６０，駆動軸３６，デファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

変速機６０は、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続の解除を行なうことができるように構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。図示するように、変速機６０は、シングルピニオンの遊星歯車機構６２，６４，６６と二つのクラッチＣ１，Ｃ２と三つのブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とにより構成されている。遊星歯車機構６２は、外歯歯車のサンギヤ６２ｓと、このサンギヤ６２ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２ｒと、サンギヤ６２ｓに噛合すると共にリングギヤ６２ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６２ｐと、複数のピニオンギヤ６２ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６２ｃとを備えており、サンギヤ６２ｓはクラッチＣ２のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続または接続の解除ができるようになっていると共にブレーキＢ１のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６２ｃはブレーキＢ２のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっている。遊星歯車機構６４は、外歯歯車のサンギヤ６４ｓと、このサンギヤ６４ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６４ｒと、サンギヤ６４ｓに噛合すると共にリングギヤ６４ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６４ｐと、複数のピニオンギヤ６４ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６４ｃとを備えており、サンギヤ６４ｓは遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓに接続され、リングギヤ６４ｒはクラッチＣ１のオンオフによりリングギヤ軸３２ａに接続またはその解除ができるようになっており、キャリア６４ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒに接続されている。遊星歯車機構６６は、外歯歯車のサンギヤ６６ｓと、このサンギヤ６６ｓと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６ｒと、サンギヤ６６ｓに噛合すると共にリングギヤ６６ｒに噛合する複数のピニオンギヤ６６ｐと、複数のピニオンギヤ６６ｐを自転かつ公転自在に保持するキャリア６６ｃとを備えており、サンギヤ６６ｓは遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒに接続され、リングギヤ６６ｒはブレーキＢ３のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア６６ｃは遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒと遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃと駆動軸３６とに接続されている。変速機６０は、クラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３とを全てオフにすることによりリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを切り離すことができ、クラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を１速の状態という）、クラッチＣ１とブレーキＢ２とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を１速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を２速の状態という）、クラッチＣ１とクラッチＢ１とをオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ２，Ｂ３とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を２速より小さな減速比で減速して駆動軸３６に伝達し（以下、この状態を３速の状態という）、クラッチＣ１，Ｃ２をオンとすると共にクラッチＢ１，Ｂ２，Ｂ３をオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転をそのまま駆動軸３６に伝達する（以下、この状態を４速の状態という）。また、この変速機６０は、クラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることによりリングギヤ軸３２ａの回転を反転かつ減速して駆動軸３６に伝達する（以下、この状態をリバースの状態という）。クラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のオンオフは、実施例では、図示しない油圧式のアクチュエータの駆動によりクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３に対して作用させる油圧を調節することより行なわれる。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、駆動軸３６の回転数を検出する回転数センサ３７からの駆動軸３６の回転数Ｎｏ，イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車両の前後方向の車速を検出する車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，ブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションやＲポジションにシフト変更されたときの動作について説明する。まず、シフトポジションＳＰがＮポジションのときの動作について説明し、その後、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションやＲポジションにシフト変更されたときの動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるＮポジション時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトポジションＳＰがＮポジションのときに所定時間毎に繰り返し実行される。なお、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、変速機６０のクラッチＣ１，Ｃ２やブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３は全てオフされている。

Ｎポジション時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、回転数センサ３７からの駆動軸３６の回転数Ｎｏや計算用ギヤ比Ｇｃａｌを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、計算用ギヤ比Ｇｃａｌは、実施例では、車両が後進しているときには変速機６０が１速の状態のときのギヤ比Ｇ１を入力するものとし、車両が前進しているときには変速機６０がリバースの状態のときのギヤ比Ｇｒｅｖを入力するものとした。これは、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、運転者によりＤポジションとＲポジションとのうちの何れにシフト変更されるか予測することができないという理由に基づくものであるが、詳細については後述する。

続いて、動力分配統合機構３０のギヤ比ρ０と駆動軸の回転数Ｎｏと計算用ギヤ比ＧｃａｌとモータＭＧ１の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを超えない範囲で運転可能なエンジン２２の回転数の上限としての上限回転数Ｎｅｍａｘを計算すると共に（ステップＳ１１０）、計算した上限回転数Ｎｅｍａｘを所定回転数Ｎ１と比較する（ステップＳ１２０）。ここで、所定回転数Ｎ１は、実施例では、アイドル回転数Ｎｉｄｌやそれよりも若干大きい回転数などが設定されるものとした。いま、シフトポジションＳＰがＮポジションの状態で、登坂路で車両がずり下がりを生じているときなど車両が後進しているときを考える。図４および図５は、動力分配統合機構３０や変速機６０の回転要素における回転数の関係の一例を示す共線図である。図４および図５中左側は変速機６０の共線図であり、６２ｓ，６４ｓ軸は遊星歯車機構６２のサンギヤ６２ｓおよび遊星歯車機構６４のサンギヤ６４ｓの回転数を示し、６２ｃ軸は遊星歯車機構６２のキャリア６２ｃの回転数を示し、６６ｒ軸は遊星歯車機構６６のリングギヤ６６ｒの回転数を示し、６２ｒ，６４ｃ，６６ｃ軸は駆動軸３６の回転数Ｎｏである遊星歯車機構６２のリングギヤ６２ｒおよび遊星歯車機構６４のキャリア６４ｃおよび遊星歯車機構６６のキャリア６６ｃの回転数を示し、６４ｒ，６６ｓ軸は遊星歯車機構６４のリングギヤ６４ｒおよび遊星歯車機構６６のサンギヤ６６ｓの回転数を示す。また、図４および図５中右側は動力分配統合機構３０の共線図であり、３２軸はモータＭＧ２の回転数であるリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数を示し、３４軸はエンジン２２の回転数であるキャリア３４の回転数を示し、３１軸はモータＭＧ１の回転数であるサンギヤ３１の回転数を示す。図４中実線はシフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されて変速機６０が１速の状態となるようクラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンしたときにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘとなる場合の回転数の関係を示し、図５中実線はシフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されて変速機６０がリバースの状態となるようクラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンしたときにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘとなる場合の回転数の関係を示し、図４および図５中破線はシフト変更されたときに接続される回転要素（シフトポジションＳＰがＤポジションのときには６４ｒ，６６ｓ軸と３２軸，Ｒポジションのときには６２ｓ，６４ｓ軸と３２軸）を示す。エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘは、図４および図５の共線図から容易に導き出すことができる。車両が後進しているときにシフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションやＲポジションにシフト変更されたときを考えると、図４や図５の実線から導き出すことができる上限回転数Ｎｅｍａｘ以下でエンジン２２が回転しているときには、変速機６０を１速の状態やリバースの状態にしたとしてもモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１以下になると考えられる。したがって、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１より小さいときには、エンジン２２を所定回転数Ｎ１などで自立運転しながら変速機６０が１速の状態やリバースの状態にすると、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が上限回転数Ｎｍ１を超えることになる。ステップＳ１２０の上限回転数Ｎｅｍａｘと所定回転数Ｎ１とを比較する処理は、エンジン２２を所定回転数Ｎ１で自立運転しながら変速機６０を１速の状態やリバースの状態にしたときにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ以下となるか否か、即ちモータＭＧ１が過回転となるおそれがないか否かを判定する処理となる。また、図４と図５とを比較すると、車両が後進しているときには、シフトポジションＳＰがＲポジションにシフト変更されるときよりもＤポジションにシフト変更されるときの方がエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが小さくなると言え、同様に考えると、車両が前進しているときには、シフトポジションＳＰがＤポジションにシフト変更されるときよりもＲポジションにシフト変更されるときの方がエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが小さくなると言える。シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、運転者によりＤポジションとＲポジションとのうちの何れにシフト変更されるか予測することはできないため、実施例では、ステップＳ１１０でエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘを計算する際に、車両が後進しているときには変速機６０の１速の状態のギヤ比Ｇ１を計算用ギヤ比Ｇｃａｌとして用い、車両が前進しているときには変速機６０のリバースの状態のギヤ比Ｇｒｅｖを計算用ギヤ比Ｇｃａｌとして用いるものとした。これにより、より適正に上限回転数Ｎｅｍａｘを計算することができる。なお、図４および図５中の所定回転数Ｎｏｍｉｎ，Ｎｏｍａｘは、式（１）により計算される上限回転数Ｎｅｍａｘが値０になるときの駆動軸３６の回転数Ｎｏの下限値と上限値である。所定回転数Ｎｏｍｉｎは、車両が後進しているときにシフトポジションＳＰがＤポジションにシフト変更されて変速機６０が１速の状態となるようクラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンしたときにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘとなるときの回転数であり、所定回転数Ｎｏｍａｘは、車両が前進しているときにシフトポジションＳＰがＲポジションにシフト変更されてクラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンしたときにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘとなるときの回転数である。

Nemax=1/(1+ρ0)・No・Gcal+ρ0/(1+ρ0)Nm1max (1)

エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１以上のときには、エンジン２２を所定回転数Ｎ１で自立運転しながら変速機６０を１速の状態またはリバースの状態にする際に何れの状態にしたときでもモータＭＧ１が過回転となるおそれはないと判断し、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘや、エンジン２２の運転状態を維持するための運転状態維持指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ１３０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のインバータ４１，４２がゲート遮断されるようゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１４０）、Ｎポジション時制御ルーチンを終了する。エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘや運転状態維持指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジンＥＣＵ２４が自立運転されているときにはエンジン２２が上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の回転数で自立運転されるようエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行ない、エンジン２２が停止しているときにはその状態を維持する。なお、実施例では、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、エンジン２２を所定回転数Ｎ１で自立運転または停止するものとした。このため、ステップＳ１３０の処理では、上限回転数ＮｅｍａｘをエンジンＥＣＵ２４に送信しないものとしてもよい。

一方、ステップＳ１２０でエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１より小さいときには、エンジン２２を自立運転しながら変速機６０を１速の状態またはリバースの状態にする際に後進している最中に１速の状態にしたとき又は前進している最中にリバースの状態にしたときにはモータＭＧ１が過回転となるおそれがあると判断し、エンジン２２が停止されるよう停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１５０）、Ｎポジション時制御ルーチンを終了する。

以上、Ｎポジション時制御について説明した。Ｎポジション時制御では、前述したように、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１以上のときにはエンジン２２を自立運転または停止し、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１より小さいときにはエンジン２２を停止する。

次に、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションやＲポジションにシフト変更されたときの処理について説明する。図６は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるシフト変更時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトポジションＳＰがＤポジションやＲポジションにシフト変更されてから変速機６０が１速の状態またはリバースの状態になるまで、即ち動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とが所定のギヤ比（１速の状態のときのギヤ比Ｇ１またはリバースの状態のときのギヤ比Ｇｒｅｖ）で接続されるまで所定時間毎に繰り返し実行される。なお、シフトポジションＳＰが変更されたか否かは、実施例では、シフトポジションセンサ８２からの信号に基づいて判定するものとした。

シフト変更時処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰや車速センサ８８からの車速Ｖを入力すると共に（ステップＳ２００）、入力したシフトポジションＳＰに基づいて変速機６０の目標状態を設定する（ステップＳ２１０）。変速機６０の目標状態は、実施例では、シフトポジションＳＰがＤポジションのときには１速の状態を設定し、シフトポジションＳＰがＲポジションのときにはリバースの状態を設定するものとした。

続いて、シフトポジションＳＰを調べ（ステップＳ２２０）、シフトポジションＳＰがＤポジションのときには、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１と比較する（ステップＳ２３０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ１は、変速機６０を１速の状態にすると、即ちリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との回転数比が変速機６０の１速の状態のギヤ比Ｇ１となるようリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続するとエンジン２２が自立運転されているか停止されているかに拘わらずモータＭＧ１が過回転となるおそれのある車速範囲の上限よりも若干高い車速（値０に近い車速）などに設定することができ、例えば、前述の所定回転数Ｎｏｍｉｎに対応する車速やそれよりも若干高い車速などに設定することができる。この閾値Ｖｒｅｆ１には、通常、負の車速（後進方向の車速）が設定される。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上のとき（後進方向の車速が閾値Ｖｒｅｆ１の大きさ以下のとき）には、図示しないアクチュエータを駆動することにより、変速機６０が１速の状態となるようクラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとして（ステップＳ２４０）、シフト変更時処理ルーチンを終了する。一方、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より低いとき（後進方向の車速が閾値Ｖｒｅｆ１の大きさより高いとき）には、変速機６０を１速の状態にする際にエンジン２２が自立運転されているか停止されているかに拘わらずモータＭＧ１が過回転となるおそれがあると判断し、クラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンすることなく、シフト変更時処理ルーチンを終了する。このように、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より低いときには、シフト変更に拘わらずリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続しない即ち変速機６０を１速の状態にしないことにより、モータＭＧ１が過回転となるのを抑制することができる。また、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２の上限回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１より小さく、シフトポジションＳＰがＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上のときには、エンジン２２が停止されている状態で変速機６０を１速の状態にするから、エンジン２２を自立運転しながら変速機６０を１速の状態にすることができる車速Ｖ（駆動軸３６の回転数Ｎｏ）の範囲内のときにだけ１速の変速機６０を１速の状態にするものに比してより広範囲で変速機６０を１速の状態にすることができる。しかも、この際には、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２を停止するから、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されてからエンジン２２を停止するものに比して変速機６０をより迅速に１速の状態にすることができる。

ステップＳ２２０でシフトポジションＳＰがＲポジションのときには、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ２５０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ２は、変速機６０をリバースの状態にすると、即ちリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との回転数比が変速機６０のリバースの状態のギヤ比Ｇｒｅｖとなるようリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続するとエンジン２２が自立運転されているか停止されているかに拘わらずモータＭＧ１が過回転となるおそれのある車速範囲の下限よりも若干低い車速などに設定することができ、例えば、前述の所定回転数Ｎｏｍａｘに対応する車速やそれよりも若干低い車速などに設定することができる。この閾値Ｖｒｅｆ２には、通常、正の車速（前進方向の車速）が設定される。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下のときには、図示しないアクチュエータを駆動することにより、変速機６０がリバースの状態となるようクラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとして（ステップＳ２４０）、シフト変更時処理ルーチンを終了する。一方、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２より高いときには、変速機６０をリバースの状態にする際にエンジン２２が自立運転されているか停止されているかに拘わらずモータＭＧ１が過回転となるおそれがあると判断し、クラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンすることなく、シフト変更時処理ルーチンを終了する。このように、シフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されたときに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２より高いときには、シフト変更に拘わらずリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続しない即ち変速機６０をリバースの状態にしないことにより、モータＭＧ１が過回転となるのを抑制することができる。また、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２の上限回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１より小さく、シフトポジションＳＰがＲポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下のときには、エンジン２２が停止されている状態で変速機６０をリバースの状態にするから、エンジン２２を自立運転しながら変速機６０をリバースの状態にすることができる車速Ｖ（駆動軸３６の回転数Ｎｏ）の範囲内のときにだけ変速機６０をリバースの状態にするものに比してより広範囲で変速機６０をリバースの状態にすることができる。しかも、この際には、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２を停止するから、シフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されてからエンジン２２を停止するものに比して変速機６０をより迅速にリバースの状態にすることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より低いときや、シフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２より高いときには、シフト変更に拘わらずリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続しない即ち変速機６０を１速の状態やリバースの状態にしないから、モータＭＧ１が過回転となるのを抑制することができる。また、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１より小さく、且つ、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上またはシフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下のときには、エンジン２２が停止されている状態で変速機６０を１速の状態やリバースの状態にするから、より広範囲でシフト変更に応じて変速機６０を１速の状態やリバースの状態にすることができる。これにより、運転者のシフト変更に対応できる車速Ｖ（駆動軸３６の回転数Ｎｏ）の範囲を拡大することができる。しかも、この際には、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２を停止しておくから、シフトポジションＳＰがＤポジションやＲポジションにシフト変更されてからエンジン２２を停止するものに比してより迅速に変速機６０を１速の状態やリバースの状態にすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１より小さく、且つ、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上またはシフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下のときには、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２を停止しておくものとしたが、シフトポジションＳＰがＤポジションやＲポジションにシフト変更されたときに、エンジン２２を停止し、その後に変速機６０を１速の状態やリバースの状態にするものとしてもよい。この場合、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘを計算することなく、即ち上限回転数Ｎｅｍａｘに拘わらず、エンジン２２を自立運転または停止し、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションやＲポジションにシフト変更されたときに、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘを計算すると共に計算した上限回転数Ｎｅｍａｘを用いてエンジン２２が停止または自立運転されている状態で変速機６０を１速の状態やリバースの状態にするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにエンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘが所定回転数Ｎ１より小さく、且つ、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上またはシフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下のときには、エンジン２２が停止されている状態で変速機６０を１速の状態やリバースの状態にするものとしたが、エンジン２２を自立運転しながら変速機６０を１速の状態やリバースの状態にするとモータＭＧ１が過回転となるおそれがあるときには、変速機６０を１速の状態やリバースの状態にしないものとしてもよい。この場合、変速機６０を１速の状態にするか否かを判定するための閾値Ｖｒｅｆ１は、エンジン２２を自立運転しながら変速機６０が１速の状態にするとモータＭＧ１が過回転となるおそれがある車速の上限よりも若干高い車速などに設定することができ、変速機６０をリバースの状態にするか否かを判定するための閾値Ｖｒｅｆ２は、エンジン２２を自立運転しながら変速機６０がリバースの状態にするとモータＭＧ１が過回転となるおそれがある車速の下限よりも若干低い車速などに設定することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘを計算する際に、計算用ギヤ比Ｇｃａｌは、車両が後進しているときには変速機６０が１速の状態のときのギヤ比Ｇ１を用い、車両が前進しているときには変速機６０がリバースの状態のときのギヤ比Ｇｒｅｖを用いるものとしたが、車両が後進しているか前進しているか否かに拘わらず、変速機６０が１速の状態のときのギヤ比Ｇ１を用いるものとしてもよいし、変速機６０がリバースの状態のときのギヤ比Ｇｒｅｖを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の上限回転数Ｎｅｍａｘを計算する際に、駆動軸３６の回転数Ｎｏを用いるものとしたが、駆動軸３６の回転数Ｎｏを検出する回転数センサ３７を有しないときなどには、駆動軸３６の回転数Ｎｏに代えて、車速Ｖに換算係数ｋを乗じたものを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションやＲポジションにシフト変更されたときには、車速Ｖを用いて、変速機６０を１速の状態やリバースの状態にするか否か即ちリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との回転数比が変速機６０の１速の状態のギヤ比Ｇ１やリバースの状態のギヤ比Ｇｒｅｖとなるようリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６とを接続するか否かを判定するものとしたが、車速Ｖに代えて、駆動軸３６の回転数Ｎｏを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ１以上のときには、車速Ｖに拘わらず変速機６０を１速の状態にするものとしたが、車速Ｖや駆動軸３６の回転数Ｎｏに基づいて１速〜４速の状態のうちのいずれかの状態にするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、４段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速段は４段に限られるものではなく、２段以上の変速段をもって変速可能な変速機であればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機６０を介して接続された動力軸としてのリングギヤ軸３２ａにエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して出力するものとしたが、エンジンのクランクシャフトに接続されたインナーロータと駆動輪に動力を出力する駆動軸に変速機を介して接続された動力軸に接続されたアウターロータとを有し、エンジンの動力の一部を動力軸，変速機，駆動軸を介して駆動輪に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ５０と変速機６０とを備えるものとしたが、このうちモータＭＧ２を備えないものとしてもよい。

ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されると共に動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されエンジン２２の回転数とリングギヤ軸３２ａの回転数とに基づいて回転する３軸式の動力分配統合機構３０と動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ１と電力をやりとり可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａと駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびリングギヤ軸３２ａと駆動軸３６との接続の解除を行なうことができる変速機６０が「変速手段」に相当し、車速センサ８８が「車速検出手段」に相当し、シフトポジションセンサ８２が「シフトポジション検出手段」に相当し、シフトポジションＳＰに基づいて変速機６０の目標状態を設定する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「目標状態設定手段」に相当し、シフトポジションＳＰがＮポジションからＤポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上のときには変速機６０が１速の状態となるようクラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとし車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１より低いときにはクラッチＣ１とブレーキＢ３とをオンとしない処理やシフトポジションＳＰがＮポジションからＲポジションにシフト変更されたときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下のときには変速機６０がリバースの状態となるようクラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとし車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２より高いときにはクラッチＣ２とブレーキＢ３とをオンとしない処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「制御手段」に相当する。また、動力軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を入出力可能なモータＭＧ２が「電動機」に相当する。なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

実施例では、ハイブリッド自動車の形態として用いるものとしたが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。変速機６０の構成の概略を示す構成図である。ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるＮポジション時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。動力分配統合機構３０や変速機６０の回転要素における回転数の関係の一例を示す共線図である。動力分配統合機構３０や変速機６０の回転要素における回転数の関係の一例を示す共線図である。ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるシフト変更時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０，１２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０動力分配統合機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３２ｂ動力軸、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、３６駆動軸、３７回転数センサ、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５１温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、６０変速機、６２，６４，６６遊星歯車機構、６２ｓ，６４ｓ，６６ｓサンギヤ、６２ｃ，６４ｃ，６６ｃキャリア、６２ｒ，６４ｒ，６６ｒリングギヤ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ、Ｃ１，Ｃ２クラッチ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ブレーキ。

Claims

内燃機関と、
該内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され、該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、
該電力動力入出力手段と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段と、
前記検出されたシフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定する目標状態設定手段と、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記検出された車速が所定車速範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、前記検出された車速が前記所定車速範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する制御手段と、
を備える車両。
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項１記載の車両。
前記制御手段は、少なくとも前記内燃機関が停止している状態で前記動力軸と前記駆動軸とを接続すると前記発電機の回転数が該発電機の許容回転数以下になると予測されるときを前記検出された車速が前記所定車速範囲内のときとして制御し、前記動力軸と前記駆動軸とを接続すると前記内燃機関の状態に拘わらず前記発電機の回転数が該発電機の許容回転数を超えると予測されるときを前記検出された車速が前記所定車速範囲外のときとして制御する手段である請求項２記載の車両。
前記制御手段は、前記車速または前記駆動軸の回転数と前記変速手段の所定変速段の変速比と前記発電機の許容回転数とに基づいて設定される前記内燃機関の上限回転数が所定回転数未満のときであって、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションから前記走行用ポジションにシフト変更されたときに前記検出された車速が前記所定車速範囲内のときには、前記内燃機関が停止された状態で前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記内燃機関と前記変速手段とを制御する手段である請求項２または３記載の車両。
前記制御手段は、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションのときに前記内燃機関の上限回転数が前記所定回転数未満のときには前記内燃機関が停止されるよう該内燃機関を制御する手段である請求項４記載の車両。
前記制御手段は、前記車両が後進しているときには該車両を前進させるための変速段を前記所定変速段として用いて前記内燃機関の上限回転数を設定し、前記車両が前進しているときには該車両を後進させるための変速段を前記所定変速段として用いて前記内燃機関の上限回転数を設定する手段である請求項４または５記載の車両。
前記変速手段は、複数のクラッチを有し、該複数のクラッチの接続や接続の解除を伴って前記動力軸と前記駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除を行なう手段である請求項１ないし６いずれか記載の車両。
前記動力軸に動力を入出力可能で、前記蓄電手段と電力をやりとり可能な電動機を備える請求項１ないし７記載の車両。
内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され、前記蓄電手段と電力をやりとり可能で、該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
シフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定する目標状態設定手段と、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記検出された駆動軸の回転数が所定回転数範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、前記検出された駆動軸の回転数が前記所定回転数範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する制御手段と、
を備える駆動装置。
内燃機関と、該内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、該電力動力入出力手段と電力をやりとり可能な蓄電手段と、前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、を備える車両の制御方法であって、
シフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定し、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、車速が所定車速範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、車速が前記所定車速範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する、
車両の制御方法。
内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載され、前記内燃機関の出力軸に接続されると共に該出力軸に対して独立に回転可能な動力軸に接続され前記蓄電手段と電力をやりとり可能で該出力軸の回転数と該動力軸の回転数とに基づく回転と電力および動力の入出力とを伴って前記出力軸および前記動力軸とに駆動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記動力軸と駆動輪に連結された駆動軸との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および該動力軸と該駆動軸との接続の解除が可能な変速手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
シフトポジションに基づいて前記変速手段の目標状態を設定し、
前記シフトポジションがニュートラルポジションから走行用ポジションにシフト変更されたとき、前記駆動軸の回転数が所定回転数範囲内のときには前記動力軸と前記駆動軸との接続を伴って前記変速手段が前記設定された目標状態となるよう前記変速手段を制御し、前記駆動軸の回転数が前記所定回転数範囲外のときには前記シフト変更に拘わらず前記動力軸と前記駆動軸とが接続されないよう前記変速手段を制御する、
駆動装置の制御方法。