JP2009132186A - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力の確保と駆動力の確保とを両立可能なハイブリッド車の制御装置を提供する。
【解決手段】複数の回転要素のうちの３つの回転要素が駆動力源および発電機および駆動軸に別個に動力伝達可能に連結された動力分配装置を有するとともに、駆動力源と駆動軸との間の回転速度比を無段階に変化させる無段変速モードと、複数の回転要素のうち、駆動力源および発電機および駆動軸のいずれにも接続されていない回転要素の回転を阻止することにより、回転速度比を固定する固定変速モードとを、切り替え可能に構成されているハイブリッド車の制御装置において、固定変速モードが選択されているか否かを判断するモード判断手段（ステップＳ２）と、固定変速モードが選択されている場合に、最大駆動力と実駆動力との差である余裕駆動力を求め、余裕駆動力と閾値とを比較して発電機で発電をおこなうか否かを判断する発電判断手段（ステップＳ３）とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動力源の動力が動力分配装置を経由して車輪に伝達されるように構成されているとともに、動力分配装置と車輪との間で伝達される動力により、発電機で発電をおこなうことが可能となるように構成されたハイブリッド車の制御装置に関するものである。

近年、燃料の燃焼によりトルクを出力するエンジンと、電力の供給によりトルクを出力するモータ・ジェネレータとを搭載し、エンジンおよびモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達することのできるハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよびモータ・ジェネレータの駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減および排気ガスの低減を図ることができるものとされている。

上記のように、複数種類の駆動力源を搭載したハイブリッド車の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車においては、エンジンのクランクシャフトが動力分配装置に連結されている。この動力分配装置は、第１遊星歯車機構および第２遊星歯車機構を有している。第１遊星歯車機構は、同軸上に配置された大サンギヤおよびリングギヤと、大サンギヤおよびリングギヤに噛合された大ピニオンギヤを支持するキャリヤとを有している。また、第２遊星歯車機構は、小サンギヤと、小サンギヤに噛合された小ピニオンギヤとを有している。小サンギヤと大サンギヤとが一体回転するように連結されてステップドピニオン機構となっている。つまり、小サンギヤおよび大ピニオンギヤが共にキャリヤにより、自転、かつ、公転可能に支持されている。そして、キャリヤが、入力軸を介してエンジンに動力伝達可能に接続され、大サンギヤが、第１モータ・ジェネレータのロータに接続されている。また、小サンギヤの回転・停止を制御するブレーキが設けられている。さらに、リングギヤには、動力分配装置の出力軸が接続されている。この出力軸が駆動輪に接続されている。また、出力軸には第２モータ・ジェネレータが接続されている。

上記の動力分配装置は、入力軸と出力軸との間の変速比を無段階に制御可能な変速機であり、具体的には、無段変速状態とオーバードライブ状態（固定変速状態）とを切り替え可能である。ブレーキが解放された場合が無段変速状態であり、この無段変速状態でエンジントルクがキャリヤに入力されると、大サンギヤが反力部材となり、出力軸にトルクが伝達される。このとき、第１モータ・ジェネレータで回生制御（発電制御）または力行制御をおこなって、エンジントルクの反力を受け持つと共に、第１モータ・ジェネレータの回転数を制御することにより、動力分配装置の変速比を無段階に制御可能であり、かつ、その変速比を１未満、または１以上のいずれにも設定可能である。これに対して、ブレーキが係合されると、動力分配装置の変速比が「１」よりも小さい状態、つまり、オーバードライブ状態となる。このオーバードライブ状態でエンジントルクがキャリヤに入力されると、小サンギヤが反力部材となり、リングギヤからトルクが出力される。

このようにして、エンジントルクが動力分配装置の出力軸に伝達され、そのトルクが駆動輪に伝達される。また、第２モータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、そのトルクを駆動輪に伝達して駆動力を補助することも可能である。一方、エンジンから出力軸に伝達された動力の一部を第２モータ・ジェネレータに伝達し、第２モータ・ジェネレータで発電をおこなうことも可能である。なお、複数の駆動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータが搭載されており、そのモータ・ジェネレータで発電をおこなうことの可能なハイブリッド車の制御装置の一例が、特許文献２にも記載されている。

特開２００４−３４５５２７号公報 特開２００５−１７０１４３号公報

ところで、特許文献１に記載されているハイブリッド車において、動力分配装置が固定変速状態の時に、発電要求が生じて第２モータ・ジェネレータにより発電をおこなうと、エンジンの動力の一部が第２モータ・ジェネレータの発電により消費されるため、発電中に車両に対して加速要求が生じた場合に、駆動力不足を招く虞があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、車両における駆動力の確保と、発電要求に対する電力の確保とを両立することの可能なハイブリッド車の制御装置を提供することを目的としている。

この発明におけるハイブリッド車の制御装置は、車輪に伝達する動力を発生する駆動力源と、前記車輪と動力伝達可能に接続された駆動軸と、運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、差動回転可能な複数の回転要素を有し、かつ、複数の回転要素のうちの３つの回転要素が前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸に別個に動力伝達可能に連結された動力分配装置とを有するとともに、前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を無段階に変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち、前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸のいずれにも接続されていない回転要素の回転を阻止することにより、前記回転速度比を固定する固定変速モードとを、切り替え可能に構成されているハイブリッド車の制御装置において、前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を制御するモードとして固定変速モードが選択されているか否かを判断するモード判断手段と、前記固定変速モードが選択されていると判断された場合に、前記駆動力源の出力で発生可能な車両の最大駆動力と、前記駆動力源の出力で実際に発生する車両の実駆動力との差を表す余裕駆動力を求め、この余裕駆動力と、予め定められた余裕駆動力用の閾値とを比較することにより、前記発電機で発電をおこなうか否かを判断する発電判断手段とを備えている。

また、車両に対する加速要求が発生した場合に、前記車両の駆動力を高めることを可能とするために、前記最大駆動力以下の範囲を前記閾値として決定する閾値決定手段を有することが好ましい。

さらに、前記発電機で発電をおこなうと判断された場合に、前記余裕駆動力と前記閾値との差が大きくなることに比例して、前記発電機の発電量を多くする発電量制御手段を備えていることが好ましい。

さらにまた、前記発電制御手段は、前記余裕駆動力が前記閾値よりも大きい場合は前記発電機で発電をおこなう一方、前記余裕駆動力が前記閾値以下である場合は前記発電機で発電をおこなわない手段を含むことが好ましい。

さらに、前記発電判断手段は、前記駆動力源の回転数毎に決められたトルクの上限値に基づいて前記最大駆動力を求め、前記駆動力源の実際の回転数および実際のトルクに基づいて前記実駆動力を求め、前記最大駆動力と実駆動力との差に基づいて余裕駆動力を求める手段を含むことが好ましい。

さらにまた、前記車両の車速を一定に維持する制御がおこなわれているか否かを判断する定速走行制御判断手段を備えており、前記閾値決定手段は、前記車両の車速を一定に維持する制御がおこなわれている場合に、前記余裕駆動力の閾値から、前記加速要求が発生した場合に増加する分の駆動力を減じることにより、定速走行制御用の閾値を決定する手段を含むことが好ましい。

このハイブリッド車の制御装置によれば、駆動力源と駆動軸との間の回転速度比を制御するモードとして、回転速度比が固定される固定変速モードと、回転速度比を無段階に変更できる無段変速モードとを切り替え可能である。そして、固定変速モードが選択されている場合は、駆動力源の出力で発生可能な最大駆動力と、駆動力源の出力で実際に発生している実駆動力との差を表す余裕駆動力を求め、この余裕駆動力と、予め定められた余裕駆動力用の閾値とを比較することにより、発電機で発電をおこなうか否かを判断することができる。このように、車両に対する加速要求が発生した場合の駆動力を確保できる場合は発電機で発電をおこなうことができる一方、車両に対する加速要求が発生した場合の駆動力を確保できない場合は発電機で発電がおこなわれない。したがって、電力を確保することができるとともに、車両に対する加速要求が発生した場合に、駆動力不足を回避できる。つまり、電力の確保と駆動力不足の回避とを両立できる。

この発明において、駆動力源は車輪に伝達する動力を発生する動力装置であり、駆動力源としては、エンジン、電動機、油圧モータ、フライホイールシステムなどのうちの少なくとも１つを用いることが可能である。この発明における動力分配装置は、差動回転可能な複数の回転要素、例えば、４つの回転要素を有しており、いずれかの回転要素が入力要素であり、いずれかの回転要素が出力要素であり、残りの２つの回転要素が、選択的に反力要素となる。そして、入力要素が駆動力源に連結され、出力要素が駆動軸に連結される。さらに、反力要素となる一方の回転要素に発電機が接続され、反力要素となる他方の回転要素の回転を阻止することが可能である。また、差動回転可能な４つの回転要素を有する動力分配装置としては、例えば、遊星機構を用いた無段変速機を用いることができる。遊星機構としては、歯車の噛み合い力により動力伝達をおこなう遊星歯車機構、または作動油のせん断力でトラクション伝動により動力伝達をおこなう遊星ローラ機構を用いることが可能である。さらに、第１の回転要素ないし第４の回転要素は、動力を伝達する機能を備えた要素であり、具体的には、ギヤ、キャリヤ、コネクティングドラム、回転軸、ローラなどの要素が含まれる。また、この発明における駆動軸は、車輪との間で動力伝達をおこなう回転要素であり、ギヤ、キャリヤ、コネクティングドラム、回転軸、ローラなどの要素が含まれる。つまり、駆動軸は、その形状が軸形状のものに限定されない。

また、２つの回転要素のいずれか一方を反力要素として選択的に用いることにより、固定変速モードと無段変速モードとが切り換えられる。さらに、駆動軸と車輪との間で伝達される動力により発電をおこなう発電機が設けられている。この発電機は、交流型発電機または直流型発電機のいずれでもよい。また発電機は、運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能と、電気エネルギを運動エネルギに変換する機能とを兼備した発電電動機（モータ・ジェネレータ）を用いることも可能である。

また、この発明のハイブリッド車の制御装置において、車両に対する加速要求が発生した場合、または加速要求が増加した場合は、車両の駆動力を高めることが可能である。さらに、最大駆動力以下の範囲を閾値として決定する閾値決定手段を有する場合に、車両に対して加速要求が発生すると、車両の実際の駆動力を、閾値に相当する駆動力の範囲へと増加することができ、駆動力不足を一層確実に抑制できる。

また、この発明のハイブリッド車の制御装置において、発電機で発電をおこなうと判断された場合に、余裕駆動力と閾値との差が大きくなることに比例して、発電機で発電する発電量を多くする発電量制御手段を備えている場合は、発電量を確保しやすくなる。

また、この発明のハイブリッド車の制御装置において、発電制御手段は、余裕駆動力が閾値よりも大きい場合は発電機で発電をおこなう一方、余裕駆動力が閾値以下である場合は発電機で発電をおこなわない手段を含む場合は、発電機の発電によって駆動力不足が生じることを、一層確実に抑制できる。

また、この発明のハイブリッド車の制御装置において、発電判断手段は、駆動力源の回転数毎に決められたトルクの上限値に基づいて最大駆動力を求め、駆動力源の実際の回転数および実際のトルクに基づいて、実駆動力を求める手段を含む場合、駆動力源のトルクを制御しやすくなる。

さらに、この発明のハイブリッド車の制御装置において、車両の車速を一定に維持する制御がおこなわれているか否かを判断する定速走行制御判断手段を備えており、閾値決定手段は、車両の車速を一定に維持する制御がおこなわれている場合に、加速要求に相当する分の駆動力を減じて閾値を決定する手段を含む場合、車速を一定に制御する定速制御を実行する場合、加速要求が生じる可能性が少ないため、発電量を多く確保しやすくなる。

つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図２は、この発明の一実施形態であるＦ・Ｒ（フロントエンジン・リヤドライブ；エンジン前置き後輪駆動）形式のハイブリッド車（以下、「車両」と略記する）の概略構成図である。図２において、車両１は、車輪に伝達する動力を発生する駆動力源としてエンジン（ＥＮＧ）２を有している。このエンジン２は、燃料を燃焼させた場合に発生する熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、エンジン２としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。この実施例では、エンジン２として、トルク制御装置、例えば、電子スロットルバルブ、燃料噴射量制御装置、点火時期制御装置などを有するガソリンエンジンが用いられているものとする。エンジン２から車輪（後輪）３に至る動力伝達経路に動力分配装置４が設けられている。車両１のフロアー（図示せず）の空間にはケーシング５が配置されており、そのケーシング５内に動力分配装置４が配置されている。

そして、動力分配装置４は２組の遊星歯車機構を有している。まず、第１遊星車機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構である。この第１遊星歯車機構６は、同軸上に配置されたサンギヤ７およびリングギヤ８と、サンギヤ７およびリングギヤ８に噛合するピニオンギヤ９を、自転、かつ公転可能に保持したキャリヤ１０とを有している。このキャリヤ１０が動力分配装置４の入力要素である。そして、キャリヤ１０にはインプットシャフト１１が動力伝達可能に連結、具体的には一体回転するように連結されており、そのインプットシャフト１１とエンジン２のクランクシャフト１２とが、動力伝達可能に接続されている。クランクシャフト１２とインプットシャフト１１との間の動力伝達経路には、ダンパ機構、トルクリミッタ機構、クラッチ機構などを設けることも可能である。ダンパ機構は、エンジン２からインプットシャフト１１に伝達されるトルクの変動を吸収する機構である。トルクリミッタは、エンジン２からインプットシャフト１１に伝達されるトルクを、設定トルク以下に制限する機構である。クラッチ機構は、トルク容量を一定に維持する制御、トルク容量を低下させる制御、トルク容量を増加させる制御をおこなうことの可能な伝動装置である。

図２の具体例では、インプットシャフト１１およびクランクシャフト１２の回転軸線（図示せず）が、車両１の前後方向に沿って配置されている。さらに、ケーシング５の内部には、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が設けられている。インプットシャフト１１の回転軸線に沿った方向で、エンジン２と第１遊星歯車機構６との間に第１モータ・ジェネレータＭＧ１が配置されている。この第１モータ・ジェネレータＭＧ１は、エンジントルクの反力を受け持つ反力発生装置としての機能を有している。この第１モータ・ジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能（電動機としての機能）と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能（発電機としての機能）とを兼備している。第１モータ・ジェネレータＭＧ１は、ステータ１３およびロータ１４を有しており、ステータ１３はケーシング５に固定されている。

動力分配装置４を構成する第２遊星車機構１５は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第２遊星歯車機構１５は、同軸上に配置されたサンギヤ１６およびリングギヤ１７と、サンギヤ１６に噛合する第１ピニオンギヤ１８と、リングギヤ１７および第１ピニオンギヤ１８に噛合する第２ピニオンギヤ１９と、第１ピニオンギヤ１８および第２ピニオンギヤ１９を、自転、かつ公転可能に保持したキャリヤ２０とを有している。そして、キャリヤ２０とリングギヤ８とが一体回転するように連結され、リングギヤ１７とキャリヤ１０とが一体回転するように連結されている。そして、キャリヤ２０と一体回転するアウトプットシャフト２１が設けられている。このアウトプットシャフト２１は、動力分配装置４から出力されたトルクを車輪３に伝達する要素（回転軸）であり、インプットシャフト１１とアウトプットシャフト２１とが同軸上に配置されている。さらに、回転軸線に沿った方向で、第１モータ・ジェネレータＭＧ１と第２遊星歯車機構１５との間に第１遊星歯車機構６が配置されている。さらに、サンギヤ１６に制動力を与えるブレーキＢＫが設けられている。このブレーキＢＫとしては、摩擦ブレーキ、または噛み合いブレーキを用いることが可能である。そのブレーキＢＫの動作を制御するブレーキ操作手段として、アクチュエータ２２が設けられている。このアクチュエータ２２としては、電磁式アクチュエータまたは油圧式アクチュエータのいずれを用いてもよい。

一方、アウトプットシャフト２１は終減速機２３に接続されており、終減速機２３にはアクスルシャフト２４を介して車輪３が接続されている。終減速機２３は、アウトプットシャフト２１の回転数よりも、アクスルシャフト２４の回転数を低下させるように、その減速比が決定されている。また、回転軸線に沿った方向で第２遊星歯車機構１５と終減速機２３との間には、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が配置されている。この第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、ケーシング５の内部またはケーシング５の外部のいずれに配置されていてもよい。この第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、車輪３に伝達するトルクを発生させる第２駆動力源としての役割と、後述する蓄電装置に充電する電力を発生する発電機としての役割とを有している。この役割を満足するために、第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、ステータ２５およびロータ２６を有している。さらに、回転軸線に沿った方向で第２モータ・ジェネレータＭＧ２と終減速機２３との間には、変速機２７が配置されている。

この変速機２７は、ケーシング５の内部またはケーシング５の外部のいずれに配置されていてもよい。この変速機２７は、第２モータ・ジェネレータＭＧ２のロータ２６と、アウトプットシャフト２１とを動力伝達可能に接続する伝動装置である。この変速機２７は、入力要素２８および出力要素２９を有しているとともに、その入力要素２８と出力要素２９との間の変速比を変更可能に構成されている。変速機２７の変速比は、入力要素２８の回転数を出力要素２９の回転数で除して求められる。この変速機２７は、変速比を段階的に変更可能な有段変速機、または、変速比を無段階に変更可能な無段変速機のいずれでもよい。また、変速機２７の変速比は、「１」以上の値で変更可能に構成されている。この変速機２７として、有段変速機を用いる場合、選択歯車式変速機、遊星歯車式変速機を採用することが可能である。これに対して、変速機２７として、無段変速機を用いる場合、トロイダル型無段変速機、ベルト式無段変速機を採用することが可能である。そして、入力要素２８がロータ２６と動力伝達可能に接続され、出力要素２９がアウトプットシャフト２１と動力伝達可能に接続されている。なお、入力要素２８および出力要素２９は、共に動力伝達をおこなう回転要素であり、変速機２７の構造や種類に応じて、回転軸、ギヤ、プーリ、スプロケット、チェーン、ベルトなどの要素が選択される。

さらに、第１モータ・ジェネレータＭＧ１および第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、いずれもロータが回転運動をおこなうものであり、各モータ・ジェネレータは直流型または交流型のいずれでもよい。この具体例では、３相交流型のモータ・ジェネレータを用いる場合について説明する。また、第１モータ・ジェネレータＭＧ１および第２モータ・ジェネレータＭＧ２は共にインバータ３０に接続されている。このインバータ３０は直流電力を交流電力に変換する装置である。さらに、インバータ３０にはコンバータ３１が接続されている。このコンバータ３１は、電力の電圧および周波数を変換する装置である。またコンバータ３１には蓄電装置、具体的には二次電池であるＨＶ（ハイブリッド）バッテリ３２が接続されている。さらに、このＨＶバッテリ３２には、コンバータ３３を介在させて補機バッテリ３４が接続されている。

補機バッテリ３４は、補機装置３５に供給する電力が蓄電される蓄電装置である。補機バッテリ３４も二次電池であり、補機バッテリ３４の電圧はＨＶバッテリ３２の電圧よりも低い。また、補機装置３５とは、車両１に搭載され、かつ、車両１の走行に用いられる動力を発生する装置以外の装置であり、補機装置３５には、例えば、照明装置、ワイパ、空調装置、音響装置、パワーウィンドなどが含まれる。このように、各モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、ＨＶバッテリ３２との間で、電力の授受をおこなう電気回路が形成されている。また、ＨＶバッテリ３２と補機バッテリ３４との間で電力の授受をおこなうことも可能である。さらに、各モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２同士の間では、インバータ３０を経由させることなく、電力の授受を可能とする電気回路を形成することも可能である。上記のように構成され、かつ、相互に電力の授受が可能に接続されたインバータ３０およびコンバータ３１，３３およびＨＶバッテリ３２により、電気系統３６が構成されている。

さらに、車両１の制御系統について説明すると、コントローラとしての電子制御装置（ＥＣＵ）３７が設けられており、電子制御装置３７には、エンジン回転数、各モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数、インプットシャフト１１の回転数、サンギヤ１６の回転数、アウトプットシャフト２１の回転数、車速、定速走行装置（クルーズコントロールシステム）の操作状態、ＨＶバッテリ３２および補機バッテリ３４における充電量（SOC：State of charge）および電圧および電流値、ＨＶバッテリ３２および補機バッテリ３４に対する充電要求、車両１における加速要求、車両１における制動要求、シフトポジションなどを示す信号が入力される。車両１における加速要求は、例えばアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検知するセンサの信号から判断される。ＨＶバッテリ３２および補機バッテリ３４に対する充電要求は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１および第２モータ・ジェネレータＭＧ２に対する発電要求と言い換えることも可能である。

また、定速走行装置とは、エンジン２を駆動力源として車両１が走行中に、アクセルペダルが踏み込まれていない場合でも、エンジン２の出力を制御することにより、車速を一定に制御することを可能とする装置である。これに対して、電子制御装置３７からは、ブレーキＢＫを制御する信号、エンジン２を制御する信号、各モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する信号、電気系統３６を制御する信号などが出力される。エンジン２を制御する信号には、エンジン２の停止・運転を制御する信号、エンジン回転数を制御する信号、エンジントルクを制御する信号が含まれる。モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する信号には、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を力行制御または回生制御させる信号、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数を制御する信号、モータ・ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する信号が含まれる。ブレーキＢＫを制御する信号には、ブレーキＢＫからサンギヤ１６に与える制動力を制御する信号が含まれる。

つぎに、図２に示された車両１における動力の伝達原理を説明する。エンジン２が運転されて、そのエンジントルクが、インプットシャフト１１およびキャリヤ１０に伝達される。このキャリヤ１０は動力分配装置４の入力要素であり、エンジントルクの反力が反力発生装置により受け持たれて、動力分配装置４の出力要素であるキャリヤ２０からトルクが出力される。動力分配装置４を制御するモードとして、固定変速モードおよび無段変速モードを選択的に切り替え可能である。図３および図４の共線図は、動力分配装置４を構成する要素同士、およびその要素に連結された回転要素同士の位置関係および回転状態を示すものである。図３および図４において、「停止」は回転要素が停止することを示し、「正」は回転要素が正方向に回転することを示し、「逆」は回転要素が逆方向に回転することを示す。なお、正方向とは、エンジン２のクランクシャフト１２の回転方向と同じ回転方向である。図３および図４の共線図において、第１遊星歯車機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構であるため、サンギヤ７とリングギヤ８との間にキャリヤ１０が配置されている。

これに対して、第２遊星歯車機構１５は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であるため、サンギヤ１６とキャリヤ２０との間にリングギヤ１７が配置されている。また、キャリヤ１０とリングギヤ１７とが一体回転するように連結されているため、図３および図４の共線図上で、キャリヤ１０およびリングギヤ１７が同じ位置に示されている。また、キャリヤ２０とリングギヤ８とが一体回転するように連結されているため、図３および図４の共線図上で、キャリヤ２０およびリングギヤ８が同じ位置に示されている。さらに、図３および図４の共線図上において、サンギヤ７とリングギヤ８との間にサンギヤ１６が配置され、このサンギヤ１６とリングギヤ８との間に、キャリヤ１０が配置されている。この図３および図４に示すように、動力分配装置４は、相互に差動回転可能な４個の回転要素を有している。さらに、第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、変速機２７を介してアウトプットシャフト２１に接続されているが、図３および図４においては、便宜上、キャリヤ２０と同じ位置に（ＭＧ２）として示してある。

まず、固定変速モードが選択された場合はブレーキＢＫが反力発生装置として機能する。すなわち、ブレーキＢＫの制動力が高められて、図３に示すようにサンギヤ１６が固定（停止）される。また、動力分配装置４は、機構上、キャリヤ２０およびリングギヤ８が一体回転するように連結され、かつ、リングギヤ１７およびキャリヤ１０が一体回転するように連結されている。このため、エンジントルクがインプットシャフト１１を経由してキャリヤ１０およびリングギヤ１７に入力されると、ブレーキＢＫおよびサンギヤ１６により反力が受け持たれ、キャリヤ２０からトルクが出力される。このキャリヤ２０のトルクは、アウトプットシャフト２１および終減速機２３およびアクスルシャフト２４を経由して車輪３に伝達されて、駆動力が発生する。

そして、エンジン回転数を制御することにより、動力分配装置４の入力回転数と出力回転数との間の変速比を、無段階（連続的）に変更可能である。また、固定変速モードが選択された場合はサンギヤ１６が固定されるため、動力分配装置４の変速比は「１」未満に限定される。すなわち、動力分配装置４が増速機として機能するため、動力分配装置４への入力トルクよりも、動力分配装置４から出力されるトルクの方が低くなる。また、固定変速モードが選択されるとともに、エンジン回転数が正である場合は、エンジントルクにより第１モータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転される。この場合、第１モータ・ジェネレータＭＧ１では回生制御（発電制御）をおこなうか、または回生制御をおこなうことなくロータ１４を空転させることが可能である。さらに、発電条件が成立した場合は、エンジン２からアウトプットシャフト２１に伝達された動力を第２モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達し、その第２モータ・ジェネレータＭＧ２で回生制御（発電制御）をおこない、発生した電力をＨＶバッテリ３２に充電することも可能である。なお、上記の「発電条件の成立」については後述する。これに対して、車両１に対する加速要求が増加して、車輪３に伝達するトルクを増加する場合に、ＨＶバッテリ３２から第２モータ・ジェネレータＭＧ２に電力を供給して、第２モータ・ジェネレータＭＧ２を電動機として駆動することも可能である。さらにまた、固定変速モードが選択された場合、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数よりも、キャリヤ２０の回転数の方が高い。さらにまた、変速機２７の変速比は「１」以上に設定されるため、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の回転数は、アウトプットシャフト２１の回転数以上となる。このため、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が力行制御され、かつ、変速機２７の変速比が「１」よりも大である場合、第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクが増幅されてアウトプットシャフト２１に伝達される。

これに対して、無段変速モードが選択された場合は、ブレーキＢＫからサンギヤ１６に与えられる制動力が低下され、図４に示すようにサンギヤ１６が回転可能となる。この無段変速モードが選択された場合において、エンジントルクがインプットシャフト１１を経由してキャリヤ１０に入力されると、第１モータ・ジェネレータＭＧ１により反力が受け持たれ、リングギヤ８から出力されたトルクがアウトプットシャフト２１に伝達される。つまり、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が反力発生装置として機能する。第１モータ・ジェネレータＭＧ１が正回転してエンジントルクの反力を受け持つ場合、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が回生制御され、発生した電力がＨＶバッテリ３２に充電される。これに対して、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転する場合、ＨＶバッテリ３２から第１モータ・ジェネレータＭＧ１に電力が供給されて、その第１モータ・ジェネレータＭＧ１が電動機として駆動されて、エンジントルクの反力を受け持つ。

また、無段変速モードが選択された場合、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、動力分配装置４の入力回転数と出力回転数との間の変速比を、無段階（連続的）に変更可能である。さらに、無段変速モードが選択された場合、動力分配装置４の変速比として「１」未満、または「１」以上のいずれをも選択可能である。動力分配装置４の変速比が「１」を越える場合、動力分配装置４は減速機として機能し、動力分配装置４でトルクの増幅がおこなわれる。動力分配装置４の変速比が「１」未満である場合が、図４に破線で示されている。これに対して、動力分配装置４の変速比が「１」を越えている場合が、図４に一点鎖線で示されている。図４の共線図では、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が正回転である場合が示されているが、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転する場合、または停止する場合もある。さらに、図４に実線で示すように、動力分配装置４の変速比を「１」に制御することも可能である。

さらに、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択されている場合においても、第２モータ・ジェネレータＭＧ２に電力を供給して電動機として駆動させ、その第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクを、変速機２７を経由させてアウトプットシャフト２１に伝達することが可能である。なお、ＨＶバッテリ３２から第２モータ・ジェネレータＭＧ２に電力を供給して電動機として駆動させ、その第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクをアウトプットシャフト２１に伝達する場合、エンジン２に燃料が供給されていてもよいし、エンジン２への燃料の供給が停止されていてもよい。この「エンジン２への燃料の供給が停止されている」には、エンジン２が空転する場合と、エンジン２が停止している場合とが含まれる。さらに、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択されている場合においても、エンジン２からアウトプットシャフト２１に伝達される動力の一部を、第２モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達して発電をおこない、発生した電力をＨＶバッテリ３２に充電するか、または発生した電力を第１モータ・ジェネレータＭＧ１に供給することが可能である。

つぎに、動力分配装置４を制御するモードを選択する条件について説明する。動力分配装置４を制御するモードは、エンジン２の燃費、およびエンジン２から車輪３に至る動力伝達経路における動力の伝達効率などに基づいて決定される。まず、エンジン２の燃費について説明する。車両１では、車速およびアクセル開度に基づいて、車両１に対する要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、エンジン２の目標出力および第２モータ・ジェネレータＭＧ２の目標出力が求められる。エンジン２の目標出力に基づいてエンジン出力を制御する場合、基本的には、エンジン２の運転状態が、最適燃費線に沿ったものとなるように、エンジン２の目標回転数およびエンジンの目標トルクを求めることが可能である。図３および図４の共線図に基づいて説明したように、無段変速モードが選択された場合は、固定変速モードが選択された場合に比べて、動力分配装置４の変速比の制御範囲が広い。したがって、エンジン２の燃費を優先する場合は無段変速モードが選択される。

これに対して、図３の共線図で説明したように、固定変速モードが選択された場合は、エンジントルクの反力をブレーキＢＫにより受け持つため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１および第２モータ・ジェネレータＭＧ２と、電気回路との間で流通する電力量が少なくなり、電気損失量の増加を抑制できる。したがって、エンジン２の燃費よりも電気損失量の増加を優先する場合は、固定変速モードを選択することができる。なお、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択された場合も、動力分配装置４の変速比の制御と並行して、エンジン２の実際のトルクを目標トルクに近づけるために、電子スロットルバルブの開度の制御、点火時期の制御などがおこなわれる。

上記の固定変速モードと無段変速モードとの切り替えに用いるマップの一例が、図５に示されている。この図５のマップでは、加速要求としてアクセル開度を用いている。図５のマップにおいては、予め定められた車速Ｖ１以上の車速であり、かつ、アクセル開度が所定値θ１未満である場合に、固定変速モードが選択される。つまり、高車速であり、かつ、低負荷である場合に、固定変速モードが選択される。このように、固定変速モードが選択された場合、エンジントルクの反力をサンギヤ１６で受け持つため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１に電力を供給する制御、または第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発電をおこなう制御をおこなう頻度が減少する。つまり、基本的にエンジンパワーを機械的に車輪３に伝達して駆動力を発生させることとなる。したがって、第１モータ・ジェネレータＭＧ１に接続された電気回路内で電気パスが生じることはなく、動力循環を回避できる。言い換えれば、エンジン２から車輪３に至る動力伝達経路において、動力伝達効率が向上する。

これに対して、予め定められた車速Ｖ１未満の車速である場合、または、予め定められた車速Ｖ１以上の車速であり、かつ、アクセル開度が所定値θ１以上である場合は、無段変速モードが選択される。すなわち、低車速であるか、または、高負荷要求がある場合に、無段変速モードが選択される。このように、無段変速モードが選択された場合は、ブレーキＢＫからサンギヤ１６に与えられる制動力が低下され、図４に示すようにサンギヤ１６が回転可能となる。この無段変速モードが選択された場合において、エンジントルクがインプットシャフト１１を経由してキャリヤ１０に入力されると、第１モータ・ジェネレータＭＧ１により反力が受け持たれ、リングギヤ８から出力されたトルクがアウトプットシャフト２１に伝達される。第１モータ・ジェネレータＭＧ１が正回転してエンジントルクの反力を受け持つ場合、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が回生制御され、発生した電力がＨＶバッテリ３２に充電される。これに対して、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転してエンジントルクの反力を受け持つ場合、第１モータ・ジェネレータＭＧ１に電力が供給されて、その第１モータ・ジェネレータＭＧ１が電動機として駆動される。

ここで、第１モータ・ジェネレータＭＧ１および第２モータ・ジェネレータＭＧ２の特性を、図６に基づいて説明する。この図６においては、横軸に回転数が示され、縦軸にトルクが示されている。図６においては、上側半分にモータ・ジェネレータが電動機として駆動する場合（力行）の特性が示され、下側半分にモータ・ジェネレータが発電機として機能する場合（回生）の特性が示されている。モータ・ジェネレータが力行する場合、および回生する場合における効率が、楕円形状の線分により区画されている。この線分により区画された領域が、同じ効率であることを示す。モータ・ジェネレータが力行する場合、または回生する場合のいずれにおいても、楕円の中心側であるほど効率が高く、楕円の外側であるほど効率が低くなる特性を有している。ここで、「効率」とは「エネルギの変換効率」を意味する。

ところで、固定変速モードが選択されている場合は、エンジントルクの反力をブレーキＢＫにより受け持つ構成となっているため、この固定変速モードが選択されている場合は、第２モータ・ジェネレータＭＧ２では基本的には発電がおこなわれない。また、車両１には補機装置３５が設けられており、補機装置３５に対して補機バッテリ３４の電力が供給される。このため、補機バッテリ３４の充電量が低下した場合は、ＨＶバッテリ３２の電力を補機バッテリ３４に供給する。したがって、固定変速モードが選択されている場合でも、ＨＶバッテリ３２の充電量が低下した場合は、エンジン２の動力の一部を第２モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達して発電をおこない、発生した電力をＨＶバッテリ３２に供給することがある。

ところで、固定変速モードが選択され、かつ、エンジン２の動力で第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこなっている場合に、車両１における加速要求が増加すると、車輪３に伝達されるトルクが低下して、車両１の駆動力不足を招く虞がある。この不都合を回避することの可能な制御例を、図１に基づいて説明する。この図１の制御例は、エンジン２が運転され、そのエンジントルクが車輪３に伝達されて車両１が走行している場合に実行される。まず、電子制御装置３７において入力信号が処理され、その入力信号および電子制御装置３７に記憶されているデータに基づいた制御が実行される（ステップＳ１）。このステップＳ１でおこなわれる処理には、固定変速モードと無段変速モードとを変更する制御、動力分配装置４の変速比の制御、エンジン２の出力の制御、変速機２７の変速比の制御などの他に、以下のような制御が含まれる。例えば、ステップＳ１の処理時点で、定速走行制御装置が操作されて、車両１を一定車速で走行させる制御を実行することが選択されていた場合は、アクセルペダルが踏み込まれていない状態で、車速を一定に維持するように、エンジン出力が制御される。さらに、ステップＳ１では、車両１を一定車速で走行させる制御を実行することが選択されている場合、または選択されていない場合のいずれにおいても、余裕駆動力の閾値が求められる。この「余裕駆動力」および「閾値」の技術的意義については後述する。

このステップＳ１の処理についで、固定変速モードが選択されたか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２の判断方法は後述する。このステップＳ２の判断時点で、無段変速モードが選択されていた場合は、ステップＳ２で否定的に判断されてリターンする。このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこなう条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３の具体的な判断内容は後述する。このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電制御を実行し（ステップＳ４）、リターンされる。このステップＳ４の制御も後述する。なお、ステップＳ３で否定的に判断された場合は、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこなうことなく、リターンする。

つぎに、ステップＳ２において、固定変速モードが選択されているか否かを判断する例を具体的に説明する。例えば、図５に示すマップを用いて、車速およびアクセル開度から、固定変速モードが選択されているか否かを判断可能である。また、ブレーキＢＫの状態により、固定変速モードが選択されているか否かを判断可能である。具体的には、ブレーキＢＫが係合されている（制動力が予め定められた値以上）場合は、固定変速モードが選択されていると判断される。また、サンギヤ１６が停止している場合（回転数零）は、固定変速モードが選択されていると判断される。さらに、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が逆回転し、かつ、力行も回生もおこなわれていない場合は、固定変速モードが選択されていると判断される。

さらに、エンジン回転数を用いてステップＳ２の判断をおこなうことも可能である。この場合は、図７のマップを用いることができる。図７のマップは、横軸にエンジン回転数が示され、縦軸にエンジントルクが示されている。そして、エンジン２で発生可能な最大トルクが上限トルクとして示されている。この上限トルクは、エンジン回転数が上昇することに比例して、高くなる特性を有している。そして、エンジントルクは上限トルク以下の領域で設定可能である。そして、エンジン回転数は、動力分配装置４の変速比および車速に基づいて決定される。さらに、前述のように、車両１に対する要求パワーおよび車速から、目標エンジントルクおよび目標エンジン回転数が求められている。ここで、固定変速モードは低負荷領域（要求駆動力が小さい）で用いられ、無段変速モードは高負荷領域（要求駆動力が大きい）で用いられる。ここで、要求駆動力が大きい、小さいとは、要求駆動力同士の相対的な関係を意味し、具体的な値を意味するものではない。したがって、所定車速において、目標エンジントルクが同じである場合を想定すると、無段変速モードが選択されている場合よりも、固定変速モードが選択されている場合の方が、エンジン回転数は低くなるので、エンジン回転数に基づいて、固定変速モードが選択されているか否かを判断可能である。

つぎに、ステップＳ３の発電条件が成立しているか否かを判断する場合に実行されるサブルーチンの一例を、図８に基づいて説明する。まず、ＨＶバッテリ３２の充電量SOCが、閾値SOCth以下であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。ここで、閾値SOCthとは、ＨＶバッテリ３２が充電量不足であると判断される基準であり、ＨＶバッテリ３２の充電量が閾値SOCth以下になると、ＨＶバッテリ３２の寿命が低下する可能性がある。なお、閾値SOCthは実験的に求められて、電子制御装置３７に記憶されている。このステップＳ１１で肯定的に判断されるということは、ＨＶバッテリ３２の電力を、補機バッテリ３４に供給すると、ＨＶバッテリ３２の充電量が閾値SOCth以下の状態が継続する可能性がある。そこで、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、発電条件が成立したと判断し（ステップＳ１２）、リターンされる。このステップＳ１２では、後述する余裕駆動力が閾値Fthよりも大きいか否かに関わりなく、発電条件が成立したと判断される。これは、車両１で加速要求が発生した場合に駆動力を増加することよりも、ＨＶバッテリ３２への充電を優先することを意味する。

これに対して、ステップＳ１１で否定的に判断されるということは、現時点では、ＨＶバッテリ３２から補機バッテリ３４に電力を供給する必要性は低いことになる。そこで、ステップＳ１１で否定的に判断された場合は、ＨＶバッテリ３２の充電量が不足する前に、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこなうことができる状況にあるか否かを判断する。具体的には、余裕駆動力Fmが閾値Fthよりも大きいか否かが判断される（ステップＳ１３）。

ここで、余裕駆動力Fmおよび閾値Fthを、図９のマップに基づいて説明する。図９のマップにおいて、横軸に車速が示され、縦軸に駆動力が示されている。横軸では右側に進むほど高車速であり、左側に進むほど低車速であることを意味する。縦軸では上側に進むほど高駆動力であり、下側に進むほど低駆動力であることを意味する。また、最大駆動力Fmaxが示されている。この最大駆動力Fmaxは、動力分配装置４の変速比、エンジン２の出力特性から求められたものであり、車速の増加に比例して、最大駆動力Fmaxが増加する特性を有している。そして、所定車速で発生可能な最大駆動力と、実際に生じている実駆動力F1との差（幅）が余裕駆動力Fmで表される。

また、車両１に対する加速要求が増加したり、道路勾配が大きくなった場合を想定して、各車速で設定される駆動力として、最大駆動力となるまで一定量の増加が可能なように性能補償代（幅）を残したものが一点鎖線で示す駆動力F2であり、一点鎖線で示された駆動力F2と最大駆動力Fmaxとの差が閾値Fthである。そして、図９のマップを用い、現在の車速における実際の実駆動力F1が、駆動力F2よりも低い場合、つまり、余裕駆動力Fmが閾値Fthよりも大きい場合は、発電条件が成立したと判断され（ステップＳ１４）、リターンされる。すなわち、現時点では、ＨＶバッテリ３２の充電量は不足していないが、その充電量が不足する前に、エンジン２の動力の一部を第２モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達して発電をおこなっている場合に、車両１に対する加速要求が増加したり、道路勾配が大きくなったとしても、所定車速における駆動力を、最大駆動力Fmaxとなるまで一定量の増加が可能である（駆動力不足が発生しない）ため、発電条件が成立したと判断する。

これに対して、ステップＳ１３で否定的に判断された場合は、発電条件は不成立と判断し（ステップＳ１５）リターンする。これは、現時点において、エンジン２の動力の一部を第２モータ・ジェネレータＭＧ２に伝達して発電をおこなうと、車両１に対する加速要求が増加したり、道路勾配が大きくなった場合に、所定車速における駆動力を、最大駆動力Fmaxとなるまで一定量を増加することができず、駆動力不足となる可能性があるからである。なお、図８のフローチャートにおいては、１つの閾値SOCthを用いているが、２種類の閾値SOCthを用いることも可能である。２種類の閾値SOCthとは、閾値SOCth1および閾値SOCth2であり、閾値SOCth1よりも閾値SOCth2の方が高い充電量を意味する。そして、ステップＳ１１で閾値SOCth1を用い、そのステップＳ１１で否定的に判断された場合に、ＨＶバッテリ３２の充電量が閾値SOCth2以上であるか否かを判断する仮想ステップ（図示せず）を追加し、その仮想ステップで肯定的に判断された場合はステップＳ１３に進み、仮想ステップで否定的に判断された場合は、ステップＳ１５に進むルーチンを構成することも可能である。

つぎに、ステップＳ１３の判断で用いる閾値Fthの算出例を、図１０のフローチャートに基づいて説明する。この図１０のフローチャートは、図１のステップＳ１でおこなうことが可能である。図１０のフローチャートでは、まず、定速走行制御を実行する操作があるか否かが判断される（ステップＳ２１）。このステップＳ２１で否定的に判断された場合は、固定変速モードから無段変速モードへの変更に要する時間等、各種の条件のうち何れか１つの条件を用いて閾値Fthを算出し（ステップＳ２２）、リターンされる。具体的には、固定変速モードから無段変速モードへの変更に要する時間が短いほど、小さな閾値Fthが算出される。なお、固定変速モードから無段変速モードへの変更に要する時間としては、ブレーキＢＫの解放を開始してから、ブレーキＢＫの解放が終了するまでの時間、ブレーキＢＫを解放させる制御信号が出力されてから、ブレーキＢＫの解放が終了するまでの時間等を用いることが可能である。

また、ステップＳ２２では、固定変速モードから無段変速モードへ変更される頻度を条件として、閾値Fthを求めることも可能である。具体的には、予め定められた所定時間内、または予め定められた走行距離において、固定変速モードから無段変速モードへ変更される頻度（回数）が多いほど、小さな閾値Fthを算出する処理がおこなわれる。このステップＳ２２においては、いずれの条件を用いて閾値Fthを求める場合も、予め各条件と閾値Fthとの関係を実験的に求めたマップを電子制御装置３７に記憶しておき、ステップＳ２２ではこのマップを参照して閾値Fthを求めればよい。

これに対して、ステップＳ２１で肯定的に判断された場合は、図９のマップを参照して定速走行制御用の閾値Fth2を求め（ステップＳ２３）、リターンされる。このステップＳ２３の処理を具体的に説明すると、まず、図９の閾値Fthから、加速要求が発生した場合に増加するために残されている分の駆動力F3を減じて、定速走行制御を実行する場合の駆動力F4が決定されされる。駆動力F4が図９では破線で示されており、各車速毎に駆動力F4が決定される。この駆動力F4は、車速の上昇にともない高まる特性を有しており、全ての車速において、駆動力F4は最大駆動力Fmaxよりも低く、かつ、駆動力F2よりも高い。そして、最大駆動力Fmaxと駆動力F4との差が、定速走行制御を実行する場合の閾値Fth2として表されている。つまり、ステップＳ２３では図９を参照すればよい。

つぎに、図１のステップＳ４で第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電制御を実行する場合に、その第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量Pgを制御する例を、図１１を参照しながら説明する。図１１のマップは、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量を示すマップの一例であり、横軸には「余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算した差」が示され、縦軸には発電量Pgが示されている。まず、ＨＶバッテリ３２の充電量SOC、ＨＶバッテリ３２の電流・電圧などに基づいてＨＶバッテリ３２における使用電力量を求め、その使用電力量に基づいて、ＨＶバッテリ３２に対する最低の充電要求量Pchgを算出する。そして、図１１の領域Ａ１に示すように、充電要求量Pchgを、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量Pgとして用いることが可能である。この充電要求量Pchgは、余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算した差の大小に関わりなく一定である。

また、充電要求量Pchgが零（Ｋｗ）を越えている場合は、余裕駆動力Fmおよび閾値Fthに基づいて、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量Pgを制御することも可能である。具体的には、余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算し、その差に比例した発電量を決定する。この場合、余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算した差が大であるほど、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量Pgを多く設定する。つまり、図１１の領域Ｃ１のように発電量が右肩上がりに上昇する。これは、余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算した差が大であれば、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電に消費されるエンジン２のエネルギが増加しても、車両１に対する加速要求が生じた場合における駆動力不足を容易に回避可能だからである。さらに、余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算し、その差に基づいて第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量Pgを求め、求められた発電量Pgが発電量Pth以上である場合、余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算した値が零（ｐｓ）となるように、発電量Pgをフィードバック制御することも可能である。ここで、発電量Pthは充電要求量Pchgよりも多い。この制御をおこなうと、例えば、図７に示すように、エンジン２の出力を運転点Ｕ１から、同じ回転数でトルクを高めた運転点Ｕ２に変更することで、エンジン２の燃費を向上させることができる。なお、運転点Ｕ１よりも運転点Ｕ２の方が高トルクである。

上記のように、充電要求量Pchgを第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量として用いる具体的な状況としては、図８のステップＳ１２に進んで発電条件が成立した場合が挙げられる。これに対して、余裕駆動力Fmから閾値Fthを減算し、その差に比例した発電量を決定する具体的な状況としては、図８のステップＳ１４に進んで発電条件が成立した場合が挙げられる。ところで、図８のフローチャートにおいては、ステップＳ１１の判断結果が変更された場合、ステップＳ１２の処理と、ステップＳ１４の処理とが相互に切り換えられる可能性がある。このような場合は、図１１の領域Ｂ１のように、領域Ａ１および領域Ｃ１の発電量を示す線分を、相対的に小さい勾配の発電量特性で接続することにより、ステップＳ１２の処理とステップＳ１４の処理との切り換えに伴う発電量の急激な変化を回避できる。このように、相対的に大きな勾配で表される発電量特性の直線と、一定の発電量特性の直線とを、相対的に小さい勾配の発電量特性で接続する制御をおこなうことにより、発電量の急変に伴う出力軸トルクの急変を抑制可能である。したがって、振動・騒音を抑制することができる。

つぎに、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量の制御例を、図１２のタイムチャートに基づいて説明する。まず、時刻ｔ１以前においては、実際の充電量SOCが閾値SOCthを越えており、かつ、余裕駆動力Fmが閾値Fth以下である。このため、発電条件は不成立と判断されており、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電はおこなわれない。そして、時刻ｔ１以後、実際の充電量SOCが閾値SOCthを越えており、かつ、余裕駆動力Fmが閾値Fthよりも大になると、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電がおこなわれる。さらに、時刻ｔ２以後は、実際の充電量SOCが閾値SOCthを越えており、かつ、余裕駆動力Fmが閾値Fth以下になり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電はおこなわれない。また、時刻ｔ２以降は充電量SOCが減少しており、時刻ｔ３以後、充電量SOCが閾値SOCthまで低下すると、余裕駆動力Fmが閾値Fth以下であっても、第２モータ・ジェネレータＭＧ２での発電が開始される。

そして、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、余裕駆動力Fmが閾値Fth以下であるため、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量Pgは、最低の充電要求量Pchgに制御されている。このように、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、充電量SOCが閾値SOCthに制御される。さらに、時刻ｔ４以降は、余裕駆動力Fmが閾値Fthより大となり、発電量Pgが増加されている。時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間における発電量Pgは、図１１における領域Ｂ１の発電量に相当し、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間の発電量Pgの増加勾配は、図１１の領域Ｃ１の発電特性に相当する。そして、時刻ｔ６で発電が終了している。図１２のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１以前、および時刻ｔ２から時刻ｔ３の間が、図８のステップＳ１１，Ｓ１３を経由してステップＳ１５に進んだ場合の制御に相当する。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間が、図８のステップＳ１２に進んだ場合に相当する。また、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの間が、図８のステップＳ１４に進んだ場合に相当する。

以上のように、この実施例では、余裕駆動力Fmが閾値Fthよりも大である場合に発電条件が成立し、エンジン２の動力の一部を用いて、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電がおこなわれる。これに対して、余裕駆動力Fmが閾値Fth以下である場合は、発電条件が不成立となり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電はおこなわれない。したがって、補機装置３５に供給する電力の不足を回避できる。また、加速要求が発生した場合に駆動力を増加できない場合には、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電はおこなわれないから、加速要求が発生した場合に、駆動力不足を回避できる。

また、この実施例では、車両１に対する加速要求が発生した場合に、車両１の駆動力を高めることを可能とするために、最大駆動力Fmax以下の範囲を閾値Fthとして決定しているため、車両１に対して加速要求が発生した場合は、車両１の実駆動力F1を、閾値Fthの範囲へと増加することができ、車両１における駆動力不足を一層確実に抑制できる。さらに、発電条件が成立した場合に、余裕駆動力Fmと閾値Fthとの差が大きくなることに比例して、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電する発電量Pgを多くすることが可能であり、ＨＶバッテリ３２に充電する電力を一層確保しやすくなる。

また、余裕駆動力Fmが閾値Fthよりも大きい場合は第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこなう一方、余裕駆動力Fmが閾値Fth以下である場合は第２モータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこなわないため、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電によって駆動力不足が生じることを、一層確実に抑制できる。さらに、エンジン回転数毎に決められた上限トルクに基づいて最大駆動力を求め、エンジン２の実際の回転数および実際のトルクに基づいて、実駆動力を求めるため、エンジン２のトルクを制御しやすくなる。さらに、車両１の車速を一定に維持する制御がおこなわれているか否かを判断し、車両１の車速を一定に維持する制御がおこなわれている場合に、加速要求に相当する分の駆動力F3を減じて閾値Fth2を決定することが可能である。車速を一定に制御する定速制御を実行する場合、加速要求が生じる可能性が少ないため、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の発電量を多く確保しやすくなる。さらに、固定変速モードから無段変速モードに変更する頻度（回数・時間）が少なくなり、エンジン２の直達トルクで車両１が走行時間や距離が長くなる。したがって、エンジン２の燃費が向上する。

この具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン２が、この発明の駆動力源に相当し、一体回転するように連結されたキャリヤ１０およびリングギヤ１７、一体回転するように連結されたキャリヤ２０およびリングギヤ８、サンギヤ７、サンギヤ１６が、この発明における複数の回転要素（４つの回転要素）に相当し、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が、この発明の発電機に相当し、アウトプットシャフト２１が、この発明の駆動軸に相当する。また、上記の動力分配装置４においては、リングギヤ８とアウトプットシャフト２１とが動力伝達可能に、具体的には一体回転するように連結されており、キャリヤ１０とエンジン２とが動力伝達可能に連結されている。したがって、動力分配装置４の変速比が、この発明における「駆動力源と駆動軸との間の回転速度比」と等価の値となる。

また、図１に示された機能的手段と、この発明の対応関係を説明すると、図１のステップＳ２が、この発明におけるモード判断手段に相当し、図１のステップＳ３が、この発明の発電判断手段に相当する。より具体的には、図８のステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５が、この発明の発電判断手段に相当する。図１のステップＳ１でおこなわれる処理、具体的には、図１０のステップＳ２２，Ｓ２３の処理が、この発明の閾値決定手段に相当する。図１のステップＳ１でおこなわれる処理、具体的には、図１０のステップＳ２１の処理が、この発明の定速走行制御判断手段に相当する。さらに、最大駆動力Fmaxが、この発明における最大駆動力に相当し、余裕駆動力Fmが、この発明における余裕駆動力に相当し、駆動力F3が、この発明における「加速要求が発生した場合に増加する分の駆動力」に相当し、閾値Fthが、この発明における余裕駆動力用の閾値に相当し、閾値Fth2が、この発明における「定速走行制御用の閾値」に相当する。

なお、図２に示された動力分配装置４を、２組の遊星ローラ機構で構成することも可能である。すなわち、各サンギヤをサンローラとし、リングギヤをリングローラとし、ピニオンギヤをピニオンローラとする構成である。このように、２組の遊星ローラ機構を用いる場合、作動油のせん断力によるトラクション伝動がおこなわれる。また、図２においては、二次電池としてバッテリが用いられているが、キャパシタを用いてもよい。さらに、図８のステップＳ１１では、ＨＶバッテリ３２の充電量SOCに代えて、補機バッテリ３４の充電量SOCを用いることも可能である。

この発明のハイブリッド車の制御装置でおこなわれる制御例を示すフローチャートである。 この発明を適用したハイブリッド車のパワートレーンおよび制御系統を示す概念図である。 図２に示された動力分配装置を固定変速モードにより制御する場合における回転要素の状態を示す共線図である。 図２に示された動力分配装置を無段変速モードにより制御する場合における回転要素の状態を示す共線図である。 図２に示された動力分配装置の制御に用いるマップの一例を示す図である。 図２に示されたモータ・ジェネレータの力行特性および回生特性の一例を示す線図である。 図２に示されたエンジンの出力特性の一例を示す線図である。 図１のフローチャートのステップＳ３でおこなわれる処理の一例を示すサブルーチンである。 図２に示された車両の走行特性の一例を示す線図である。 図１のフローチャートのステップＳ１でおこなわれる処理の一例を示すサブルーチンである。 図１のステップＳ４でおこなわれる第２モータ・ジェネレータの発電制御の一例を示す線図である。 図１のステップＳ４でおこなわれる第２モータ・ジェネレータの発電制御の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…車両、 ２…エンジン、 ３…車輪、 ４…動力分配装置、 ７，１６…サンギヤ、 ８…リングギヤ、 １０，２０…キャリヤ、 ＭＧ２…第２モータ・ジェネレータ。

Claims (6)

1. 車輪に伝達する動力を発生する駆動力源と、前記車輪と動力伝達可能に接続された駆動軸と、運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、差動回転可能な複数の回転要素を有し、かつ、複数の回転要素のうちの３つの回転要素が前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸に別個に動力伝達可能に連結された動力分配装置とを有するとともに、
   前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を無段階に変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち、前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸のいずれにも接続されていない回転要素の回転を阻止することにより、前記回転速度比を固定する固定変速モードとを、切り替え可能に構成されているハイブリッド車の制御装置において、
   前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を制御するモードとして固定変速モードが選択されているか否かを判断するモード判断手段と、
   前記固定変速モードが選択されていると判断された場合に、前記駆動力源の出力で発生可能な車両の最大駆動力と、前記駆動力源の出力で実際に発生する車両の実駆動力との差を表す余裕駆動力を求め、この余裕駆動力と、予め定められた余裕駆動力用の閾値とを比較することにより、前記発電機で発電をおこなうか否かを判断する発電判断手段と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
2. 車両に対する加速要求が発生した場合に、前記車両の駆動力を高めることを可能とするために、前記最大駆動力以下の範囲を前記閾値として決定する閾値決定手段を有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。
3. 前記発電機で発電をおこなうと判断された場合に、前記余裕駆動力と前記閾値との差が大きくなることに比例して、前記発電機の発電量を多くする発電量制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車の制御装置。
4. 前記発電制御手段は、前記余裕駆動力が前記閾値よりも大きい場合は前記発電機で発電をおこなう一方、前記余裕駆動力が前記閾値以下である場合は前記発電機で発電をおこなわない手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の制御装置。
5. 前記発電判断手段は、前記駆動力源の回転数毎に決められたトルクの上限値に基づいて前記最大駆動力を求め、前記駆動力源の実際の回転数および実際のトルクに基づいて前記実駆動力を求め、前記最大駆動力と実駆動力との差に基づいて余裕駆動力を求める手段を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド車の制御装置。
6. 前記車両の車速を一定に維持する制御がおこなわれているか否かを判断する定速走行制御判断手段を備えており、
   前記閾値決定手段は、前記車両の車速を一定に維持する制御がおこなわれている場合に、前記余裕駆動力の閾値から、前記加速要求が発生した場合に増加する分の駆動力を減じることにより、定速走行制御用の閾値を決定する手段を含むことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載のハイブリッド車の制御装置。

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