JP2010023759A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御対象となる回転体の回転速度を正確に検出する。
【解決手段】動力分割機構３００にクラッチ機構３５０を備えたハイブリッド車両１０において、ＥＣＵ１００は、変速制御を実行する。当該制御において、クラッチ機構３５０のクラッチ板同士を係合させる必要が生じると、ＥＣＵ１００は、係合準備処理を実行する。当該処理において、係合要素たるクラッチ板３５１の回転速度たるクラッチ回転速度Ｎｃｌが基準値Ｎｃｌ以下に低下すると、ＥＣＵ１００は、クラッチ板３５１の回転同期及び位置同期を図るためのフィードバック制御において参照されるクラッチ回転速度Ｎｃｌの参照値を、クラッチ板３５１に付設された第１回転センサ６００のパルス信号から算出された算出値から、各モータジェネレータの回転速度を検出するための第２及び第３回転センサのパルス信号から推定された推定値に切り替える。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両の動力源として内燃機関と電動機とを有してなるハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ハイブリッド車両に適用可能なドグクラッチの回転同期及び位置同期をフィードバック制御により行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された回転体制御装置及び方法（以下、「従来の技術」と称する）によれば、フィードフォワード制御からフィードバック制御への切り替えが、制御モデルにより目標回転状態に制御し得るか否かの判断に基づいて行われるため、回転体の回転状態を制御モデルに基づいて目標回転状態に容易に制御することが可能であるとされている。

尚、モータの低速回転時には、フィードバック制御手段がインバータに出力するデューティ値の変動量に基づいてモータ制御を行う技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、走行モータと発電機の回転数からエンジン回転数を導出するハイブリッド車両において、発電機レゾルバの異常を検出した場合に、クランク軸からのパルスによりエンジン回転数を導出するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

更に、回転数センサに代わり、回転数を推定してフィードバック制御を行うものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。

更に、回転数センサによるフィードバックを行う伝達システムも提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特開２００５−２７８２２５号公報 特開平９−３０８２８１号公報 特開２００１−１７１３６９号公報 特開２００１−１７７９号公報 特表２００４−５２５３２６号公報

制御対象の目標回転速度が、例えばゼロ回転である等相対的に低い領域に存在する場合、目標回転速度付近において、フィードバック制御に係るフィードバック制御量を決定するに際し参照すべき、現時点における回転体の回転速度の検出精度が低下する可能性がある。検出精度の低下が生じている場合、例え制御モデルが正常に機能したとしても、回転体の回転状態は、目標とする回転状態に正確に移行しない可能性がある。とりわけ、制御対象となる回転体が、例えばドグクラッチ等のように正確な回転制御及び位置制御を必要とする場合、このように制御精度が不足した状態では、例えばドグ歯同士の係合時において振動、騒音等の不具合が生じかねない。このような不具合の発生は、これら回転体がハイブリッド車両に搭載された場合に、ハイブリッド車両におけるドライバビリティ或いは信頼性の低下となって顕在化しかねない。即ち、従来の技術には、回転体の回転速度の検出精度が低下することに起因する、ハイブリッド車両のドライバビリティ或いは信頼性の低下が回避され難い旨の技術的な問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、制御対象となる回転体の回転速度を正確に検出し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、第１電動機と、駆動軸に連結された第２電動機とを動力源として備え、回転同期状態において相互に係合可能な第１係合要素及び第２係合要素を含む係合手段と、前記第１係合要素の回転速度たる第１回転速度を検出可能な第１検出手段と、相互に差動回転可能に構成された、前記内燃機関の出力軸に連結される第１回転要素、前記第１電動機の出力軸に連結される第２回転要素、前記第２電動機の出力軸に連結される第３回転要素及び前記第１係合要素に連結される第４回転要素を少なくとも含む複数の回転要素を有する動力分割手段と、前記複数の回転要素のうち前記第４回転要素を除く他の回転要素の回転速度たる第２回転速度を検出可能な第２検出手段とを備え、前記第１係合要素と前記第２係合要素とを係合させるに際し、前記第１回転速度を前記回転同期状態に対応する目標回転速度に収束させるためのフィードバック制御がなされるハイブリッド車両の制御装置であって、前記検出された第１回転速度が所定の低回転領域に該当するか否かを判別する判別手段と、前記検出された第１回転速度が前記所定の低回転領域に該当する旨が判別された場合に、前記検出された第２回転速度に基づいて前記第１回転速度を推定する推定手段と、前記検出された第１回転速度が前記所定の低回転領域に該当する旨が判別された場合に、前記フィードバック制御においてフィードバック制御量を決定するに際し参照される前記第１回転速度を、前記検出された第１回転速度から前記推定された第１回転速度へ切り替える切り替え制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両は、動力源として、例えばガソリン、軽油又はアルコール等の各種燃料を使用可能なエンジン等の内燃機関、例えばモータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る第１電動機、及びモータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る第２電動機を少なくとも動力源として備える。このうち第２電動機は、好適な一形態として、例えば駆動輪に直接的に若しくは間接的に連結されてなる、例えばドライブシャフト若しくはアクスルシャフト等の形態を採り得る車軸、及び当該車軸に直接的に又は例えば各種減速装置若しくは変速装置等を適宜介して間接的に或いは連結状態を選択的に制御可能な各種の手段（例えば、クラッチ等）を介して選択的に若しくは限定的に連結される各種軸体を包括する概念として駆動軸に連結される。

本発明に係るハイブリッド車両における、これら複数の動力源相互間の動力配分は、少なくとも相互に差動回転可能に構成された第１乃至第４回転要素を備え、例えば好適な一形態として複合型プラネタリギア等の形態を採り得る動力分割手段の構成、とりわけ物理的、機械的、機構的又は電気的な構成に応じて定まる。補足すると、「複合型プラネタリギア」とは、各々が回転要素として例えばサンギア、キャリア及びリングギアを備えた複数のプラネタリギアを含み、各プラネタリギアにおける任意の且つ一部の回転要素同士が直接的に又は間接的に連結される等して一体の（或いは一体として扱うことが可能な）回転要素をなす（即ち、複合型の）プラネタリギアを包括する概念である。

本発明に係るハイブリッド車両には、相互に係合可能な第１及び第２係合要素を少なくとも含み、更には例えばこれら係合要素の少なくとも一方を、これらを相互に係合させるべく駆動することが可能な各種の駆動装置、及びこれら係合要素の物理状態を検出する各種検出手段等を適宜に含み得る、例えばドグクラッチ等の噛合式のクラッチ、湿式多板方式等の各種油圧クラッチ若しくは油圧ブレーキ等を含む油圧制御式の係合装置、又は電磁クラッチ等の電磁制御式の摩擦係合装置、或いはバンドブレーキ等の機械的な摩擦係合装置等の形態を採り得る概念としての係合手段が備わる。

これら第１及び第２係合要素は、係合手段自体の物理的、機械的又は電気的構成が如何なるものであれ（言い換えれば、それが係合に必須の条件であれ制御上そのように規定されるに過ぎない条件であれ）、回転同期状態において相互に係合可能に（即ち、この場合の「可能」とは、物理的に可能であるといった意味の他に、許可されるといった意味合いを含む趣旨である）構成される。ここで、「回転同期状態」とは、好適な一形態として、双方の回転速度が一致している状態を含み、実践上一致しているとみなして差し障りのない程度に双方の回転速度が近しい状態を包括する概念である。

ここで、本発明に係るハイブリッド車両においては、第１係合要素と第２係合要素とを係合させることにより如何なる作用が得られるかはさておき（好適な一形態としては、後述するように、ハイブリッド車両の変速モードの切り替えがなされてもよい）、第１係合要素と第２係合要素とを係合させるに際して、第１係合要素の回転速度たる第１回転速度を、上記回転同期状態に対応する目標回転速度に収束させるためのフィードバック制御がなされる（尚、係るフィードバック制御に相前後して、フィードフォワード制御がなされてもよい）。この際、目標回転速度とは、上述した回転同期状態の定義に鑑みれば、端的には第２回転要素の回転速度を指し、第２回転要素が例えば物理的、機械的、電気的又は磁気的に固定された状態にあれば、即ちゼロであってもよい。この種のフィードバック制御は、好適な一形態として、Ｐ項（比例項）、Ｉ項（積分項）及びＤ項（微分項）を適宜含む公知のＰＩＤ制御等であってもよいし、他の制御であってもよいが、フィードバック制御である以上、現時点の第１係合要素の回転速度を参照値として幾らかなり必要とする。

一方、参照値としての第１係合要素の回転速度は、基本的には、例えばロータリーエンコーダやレゾルバ等の態様を採り得る第１検出手段によって検出されるが、第１検出手段が如何なる形態を採るにせよ、低回転領域、とりわけゼロ回転付近における回転速度の検出精度は、他の回転領域と較べて低下し易い。従って、第１係合要素の目標回転速度が、例えばゼロ或いはそれに類する極低回転領域に該当する場合等には、フィードバック制御に係るフィードバック制御量（例えば、上述したＰ項、Ｉ項及びＤ項等）の設定を適切に行うことが相対的に困難となり、第１係合要素の回転速度を迅速且つ正確に目標回転速度に収束させることが、少なくとも相対的にみて困難となりかねない。この場合、係合手段が、例えばドグクラッチ等、係合要素の係合時に物理的に係合要素相互間の回転同期を必要とする構成を採る場合等には、収束精度が低い状態で係合要素同士を係合させることによる物理衝撃等により、振動、騒音等の不具合が生じかねず、結果的にハイブリッド車両のドライバビリティ或いは信頼性（或いは耐久性）を低下させかねない。

そこで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段により、第１検出手段により検出された第１回転速度が所定の低回転領域に該当するか否かが判別される。ここで、「低回転領域」とは、好適な一形態として然るべき基準値未満の領域を含み、更には、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、上記フィードバック制御を遂行するに際して実践上看過し難い支障が生じ得る旨の判断等が下された、例えば第１検出手段の物理的、機械的、電気的又は磁気的構成等に応じて、或いはハイブリッド車両の走行条件や環境条件等に応じて可変となり得る回転領域を包括する概念である。判別手段の判別態様も、低回転領域の設定態様に応じて可変であってよく、例えば検出された第１回転速度を然るべき記憶手段に記憶されてなる基準値と比較することにより当該判別を行ってもよいし、その都度然るべきアルゴリズムや演算式或いは論理式に従った各種演算を行うことにより当該判別を行ってもよい。

一方、動力分割手段において、第１回転要素は内燃機関に、第２回転要素は第１電動機の出力軸に、また第３回転要素は第２電動機の出力軸に夫々連結されている。これら複数の回転要素が相互に差動回転可能であり、且つ第２電動機の回転速度が車速と一義的である点に鑑みれば、第１（又は第２）回転要素の回転速度は、第２（又は第１）回転要素の回転速度が定まれば、回転要素相互間のギア比に応じて一義的に定まる性質を有する。このような性質は、第１係合要素が連結された第４回転要素についても同様であり、第４回転要素の回転速度（少なくとも実践上第１回転速度と一致する）もまた、第４回転要素を除く他の回転要素の回転速度と相関する。他方、本発明に係るハイブリッド車両には、当該他の回転要素の回転速度たる第２回転速度を検出可能な、例えばロータリーエンコーダやレゾルバ等の態様を採り得る第２検出手段が、好適な一形態として、少なくとも第１電動機及び第２電動機については個々に、その回転速度を制御するための必須な要素として備わっている。

この点に着眼し、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置では、第１回転速度が低回転領域に該当する旨の判別がなされた場合、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る推定手段が、この検出された第２回転速度に基づいて（好適な一形態として、例えば予め既知な値として然るべき記憶手段に記憶されてなる各回転要素相互間のギア比等を使用した換算処理を伴ってもよい）、第１回転速度を推定する。この際、動力分割手段の一回転要素たる第４回転要素の回転速度（即ち、実質的に第１回転速度）が上述した低回転領域に該当する場合、第２回転速度（例えば、第１電動機及び第２電動機に夫々対応する第２回転要素及び第３回転要素の回転速度）は、第４回転要素の回転速度よりも高回転側にある可能性が高く（第４回転要素の回転速度がゼロであれば尚更その可能性は高い）、また、他の回転要素のうち好適には複数の回転要素の回転速度に基づいて推定がなされる点に鑑みれば、第２検出手段が、第１検出手段と同様に低回転領域において検出精度の低下を生じる構成を有していたところで、推定された第１回転速度は、少なくとも検出された第１回転速度よりも高い信頼性を有している。

ここで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る切り替え制御手段が、検出された第１回転速度が低回転領域に該当する旨が判別された場合に、上記フィードバック制御においてフィードバック制御量を決定するに際し参照される第１回転速度（以下、適宜「参照値」と称する）を、検出された第１回転速度から推定された第１回転速度へ切り替える。この際、切り替え手段は、推定された第１回転速度が検出された第１回転速度に代替してフィードバック制御に使用されるようにフィードバック制御の実行手段を制御する、当該実行手段とは異なる（ハードウェア上であってもソフトウェア上であってもよい）手段であってもよいし、少なくともハードウェア構成としては当該実行手段の一部であってもよい。

このように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、第１回転速度を検出する第１検出手段の検出精度の低下が懸念される状況においても、動力分割手段の構成上第１回転速度と相関する第２回転速度に基づいて第１回転速度を正確に推定することが可能となっている。このため、フィードバック制御に係るフィードバック制御量が、第１係合要素の目標回転速度及び第１回転速度の回転領域に影響を受けることなく常に適切に決定され得、第１及び第２係合要素を相互に係合させるべき旨の係合要求時等において、フィードバック制御の収束性の低下を抑制することが可能となり、第１及び第２係合要素を迅速に且つ正確に回転同期状態に移行せしめることが可能となる。その結果、ハイブリッド車両のドライバビリティ或いは信頼性の低下を抑制することが可能となるのである。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記判別手段は、前記検出された第１回転速度が所定の基準値未満である場合に前記検出された第１回転速度が前記所定の低回転領域に該当すると判別する。

この態様によれば、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、それ未満の領域において第１係合要素の回転速度の検出精度が実践上看過し得ない程度に低下するもの等として規定されてなる、固定又は可変な基準値との比較により第１係合要素が低回転領域に該当するか否かが判別されるため、判別手段の負荷が軽減される。尚、「未満」とは基準値の設定如何により容易に「以下」と置換し得る概念であり、基準値がいずれに含まれるかは設計事項的意味合いを有するものであって、本発明の本質に影響を与えない。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記第１及び第２係合要素は、位置同期状態において相互に係合可能に構成され、前記フィードバック制御においては、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが前記位置同期状態となるように前記参照される第１回転速度に基づいて前記第１係合要素の位置制御がなされ、前記切り替え制御手段は、前記参照される第１回転速度を前記推定された第１回転速度へ切り替える際に、切り替え時点に同期して前記推定された第１回転速度を参照した前記位置制御が開始されるように、前記第２検出手段における前記位置制御の基準を規定する原点位置を設定する。

本発明における「位置同期状態」とは、第１及び第２係合要素に形成される係合部材同士の位置関係（少なくとも第１係合要素が回転体である点に鑑みれば、この場合の位置とは、即ち位相（角度）と言い換えてもよい）が、予め係合要素同士の係合が許可される旨に相当する位置関係において静止している状態を好適に含み、更には実践上それと等価に扱い得る状態を包括する概念である。従って、本発明に係る位置同期状態は、少なくとも回転同期状態を伴う（即ち、回転同期が取れていない状態で位置同期が取れることはない）状態であって、回転同期状態において採り得る一状態である。

ここで、第１係合要素の位置（或いは位相又は角度）は、好適な一形態として、第１係合要素の回転速度の時間積分値を一定又は不定の周期で積算することにより捕捉することが可能であり、定常的にみれば、上述した参照値として、検出された第１回転速度が使用されるにせよ、推定された第１回転速度が使用されるにせよ同様に行われ得る。一方で、参照値が切り替わる過渡時においては、切り替わり前後で第１係合要素の位置情報が共有されないと、切り替わり後の（即ち、推定された第１回転速度を使用した）位置制御の信頼性が大きく低下することになる。

この態様によれば、参照値が、推定された第１回転速度へ切り替えられた時点に同期して、係る推定された第１回転速度を参照した位置制御が開始されるように、第２検出手段において位置制御の基準を規定する原点位置が設定される（第２検出手段が複数の検出手段を含む場合には、各々において原点位置が一致せしめられる）。このため、第１係合要素の位置制御が、参照値の切り替わり前後において実質的に何ら変わりなく連続的に実行され、位置制御を正確に行うことが可能となる。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記ハイブリッド車両は、前記第１係合要素が前記第２係合要素から解放されてなる解放状態にある場合に、前記第２回転要素が前記内燃機関の出力トルクの反力トルクを負担することにより、変速モードとして前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との回転速度比を連続変化させることが可能な無段変速モードを採り、前記第１係合要素が前記第２係合要素と係合してなる係合状態にある場合に、前記第１係合要素の回転が阻止され、前記第４回転要素が前記反力トルクを負担することにより、前記変速モードとして前記回転速度比を所定値に固定する固定変速モードを採ることが可能に構成される。

この態様によれば、ハイブリッド車両は、係合手段が、第１係合要素が第２係合要素から解放されている状態として規定される解放状態（即ち、係合要素同士が相互に離間している状態であり、第１係合要素の回転が少なくとも第２係合要素に影響されない状態である）を採る場合に、変速モードとして、第２回転要素（即ち、一義的に第１電動機）が反力要素となり、内燃機関の出力トルクの反力トルクを負担することによって、例えばクランク軸等、内燃機関の出力軸と駆動軸との間の回転速度比（即ち、変速比）を、厳密に、実質的に或いは予め物理的、機械的、機構的又は電気的に規定される範囲内で連続的に（実践上連続的であるのと同等に段階的な態様を含む）変化させることが可能な無段変速モードを採る。

この際、内燃機関の出力軸に連結された第１回転要素及び第１係合要素に連結された第４回転要素の回転速度を制御可能な回転速度制御機構としての機能を備える第１電動機の回転速度制御により、例えば内燃機関の動作点（機関回転速度（即ち、出力軸の回転速度）と出力トルクとにより規定される一の運転条件）は理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で自由に選択され、例えば、燃料消費率を理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で現実的に最小（単位燃料量当たりの走行距離といった意味では最大）とし得る最適燃費動作点等に制御される。

一方、第２係合要素は、好適な一形態として例えば物理的に、機械的に、機構的に又は電気的に、また直接的に若しくは間接的に固定された状態にあり、或いはこれらとは異なり、第１係合要素を保持、把持又は挟持することが（これらもまた、係合の概念の範疇である）可能に構成されており、単一の要素からなるにせよ複数の要素からなるにせよ、少なくとも第１係合要素と係合した状態において、第１係合要素の回転を阻止することが可能に構成される。従って、係合手段が、第１及び第２係合要素が相互に係合している旨に相当する係合状態を採る場合、第１係合要素（一義的に、動力分割手段の第４回転要素）の回転が第２係合要素により阻止される。

この場合、上述した変速比は、例えば機関回転速度が駆動軸の回転速度よりも低い旨に相当する所謂オーバードライブ変速比等を好適な一態様として採り得る一の値（固定変速比）に固定され、固定変速モードが実現される。この際、動力分割手段の入力部材として機能し得る内燃機関の出力軸に対し直接的に又は間接的に連結された、単一の又は複数の第１回転要素の回転速度は、例えば好適な一形態として、物理的に又は実質的に回転速度がゼロ又はゼロとみなし得る第４回転要素と、直接的及び間接的の別を問わず車軸に連結され、路面負荷（所謂、ロードロード）と釣り合って回転する第３回転要素の回転速度とにより一義的に規定される。変速モードとして固定変速モードが選択実行されている場合、動力分割手段における第４回転要素は、係合手段による例えば物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な力によってその回転が阻止されるため、内燃機関の出力トルクの反力トルクを負担する反力要素として機能し、第１電動機からの反力トルクに相当する駆動力の供給は不要となる。このため、ハイブリッド車両全体におけるエネルギ資源（好適には電力）の利用効率が向上する。このように、係合手段の作用により、変速モードの切り替えが可能となる場合には、係合要素同士を回転同期状態或いは更に位置同期状態に収束させる必要性は高まり、本発明により得られる実践上の利益が大となる。

尚、この種の変速モードの切り替えの要否（実行の可否）を規定する変速条件は、好適な一形態として、例えば、固定変速モードが、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて内燃機関の機関回転速度が自立回転速度若しくは自立回転速度に一定若しくは不定のマージンを加算してなる目標回転速度又は安定回転速度以上の回転領域に収まるように、或いは固定変速モードが、予め内燃機関の物理的、機械的、機構的又は電気的構成に応じて定まる自立回転速度若しくは自立回転速度に一定若しくは不定のマージンを加算してなる目標回転速度又は安定回転速度以上の回転領域に収まるように、例えば車速や負荷条件等に応じて決定されていてもよい。例えば、固定変速モードは、車速及び内燃機関の要求負荷等に基づいて規定される所謂高速軽負荷領域（高速であるか否か及び軽負荷であるか否かの判断基準は、車両又は内燃機関の仕様、仕向け及び要求性能、或いは動力分割手段の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成等に応じて適宜に定まり得る）で選択されてもよい。補足すると、このように高速軽負荷領域で固定変速モードが選択される場合、固定変速比とは、好適にはオーバードライブ変速比である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、ＰＣＵ（Power Control Unit）４００、バッテリ５００、第１回転センサ６００、第２回転センサ７００及び第３回転センサ８００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する変速制御を実行することが可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「判別手段」、「推定手段」及び「切り替え制御手段」の一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する爆発力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の動力伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。

図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５（即ち、本発明に係る「内燃機関の出力軸」の一例である）の回転運動に変換することが可能に構成されている。

クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転速度ＮＥが算出される構成となっている。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（以下、適宜「アクセル開度」と称する）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成された触媒装置である。尚、エンジン２００には、三元触媒２１６に代えて或いは加えて、例えばＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。

また、排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び温度センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で参照される構成となっている。

図１に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２００からトルクの供給を受けて回転することにより、バッテリ５００を充電するための、或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電を主として行うことが可能に構成された、本発明に係る「第１電動機」の一例たる電動発電機であり、その回転速度の制御を介してエンジン２００の機関回転速度ＮＥを連続的に変化させることが可能となっている。このような無段変速機能は、後述する動力分割機構３００の差動作用に伴って生じる。尚、モータジェネレータＭＧ１は、ハイブリッド車両１０の走行状態によっては、電動機として機能することも可能に構成されている。

モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２電動機」の一例たる電動発電機であり、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。より具体的には、モータジェネレータＭＧ２は、駆動力或いは制動力を補助（アシスト）する装置であり、駆動力をアシストする場合には、電力が供給されて電動機として機能し、制動力をアシストする場合には、ハイブリッド車両１０の駆動輪側から伝達されるトルクによって回転させられて電力を発生する発電機として機能するようになっている。

尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。モータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド車両１０の駆動輪たる左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲに夫々連結されるドライブシャフトＳＦＬ及びＳＦＲと、デファレンシャル等各種減速ギア装置を含む減速機構１１を介して連結される、後述する駆動軸３２０（即ち、本発明に係る「駆動軸」の一例）に対し動力を供給することが可能となるように、その出力回転軸が駆動軸３２０に連結された構成を有している。即ち、駆動軸３２０の回転速度は、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２と一義的な関係を有している。

ＰＣＵ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されたインバータ等を含み、バッテリ５００と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を個別に制御することが可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

動力分割機構３００は、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２と、駆動軸３２０との間の動力の入出力状態を物理的に制御することが可能に構成された、本発明に係る「動力分割手段」の一例たる複合型プラネタリギアユニットである。ここで、図３を参照して、動力分割機構３００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、動力分割機構３００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、動力分割機構３００は、エンジン２００の出力トルク（以下、適宜「エンジントルク」と称する）を、モータジェネレータＭＧ１と駆動軸３２０とに分配することが可能に構成された機構であり、相互に差動作用を生じる複数の回転要素を備えている。より具体的には、動力分割機構３００は、複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる３個の回転要素のうち第１回転要素に入力軸３１０が連結され、第２回転要素にモータジェネレータＭＧ１の回転軸が連結され、さらに第３回転要素に駆動軸３２０が連結されている。入力軸３１０は、前述したエンジン２００のクランクシャフト２０５と連結されており、また駆動軸３２０は既に述べたようにモータジェネレータＭＧ２の回転軸及び後述するＭＧ２変速部３６０に連結されている。即ち、動力分割機構３００には、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２が夫々連結されている。

動力分割機構３００は、当該差動機構として、シングルピニオンギア型の第１遊星歯車機構３３０及びダブルピニオン型の第２遊星歯車機構３４０を備えた、所謂ラビニヨ型遊星歯車機構の形態を採る。

第１遊星歯車機構３３０は、サンギア３３１、キャリア３３２及びリングギア３３３並びに軸線方向に自転し且つキャリア３３２の自転により公転するようにキャリア３３２に保持された、サンギア３３１及びリングギア３３３に噛合するピニオンギア３３４を備え、サンギア３３１にモータジェネレータＭＧ１が、キャリア３３２に入力軸３１０が、またリングギア３３３に駆動軸３２０が夫々連結された構成を有している。

第２遊星歯車機構３４０は、サンギア３４１、キャリア３４２及びリングギア３４３並びに軸線方向に自転し且つキャリア３４２の自転により公転するように夫々キャリア３４２に保持された、サンギア３４１に噛合するピニオンギア３４５及びリングギア３４３に噛合するピニオンギア３４４を備え、サンギア３４１に後述するクラッチ機構３５０のクラッチ板３５１が、キャリア３４２に第１遊星歯車機構３３０におけるリングギア３３３が、またリングギア３４３に第１遊星歯車機構３３０におけるキャリア３３２が夫々連結された構成を有している。

このように、動力分割機構３００は、全体として第１遊星歯車機構３３０のサンギア３３１、第２遊星歯車機構３４０のサンギア３４１、相互に連結された第１遊星歯車機構３３０のキャリア３３２及び第２遊星歯車機構３４０のリングギア３４３並びに相互に連結された第１遊星歯車機構３３０のリングギア３３３及び第２遊星歯車機構３４０のキャリア３４２からなる合計４個の回転要素を備えており、夫々本発明に係る「第２回転要素」、「第４回転要素」、「第１回転要素」及び「第３回転要素」の一例をなしている。

クラッチ機構３５０は、本発明に係る「係合手段」の一例たるドグクラッチ機構である。クラッチ機構３５０は、クラッチ板３５１及びクラッチ板３５２を有しており、これら各クラッチ板が、相互に噛合することにより係合する構成となっている。

クラッチ板３５１は、第２遊星歯車機構３４０のサンギア３４１に連結され、当該サンギア３４１と一体に回転可能に構成されてなる、本発明に係る「第１係合要素」の一例である。クラッチ板３５１においてクラッチ板３５２に対向する係合面には、物理的な凹凸部をなす複数のドグ歯が形成されている。また、クラッチ板３５２は、動力分割機構３００の筐体部に物理的に固定された、本発明に係る「第２係合要素」の一例である。クラッチ板３５２においてクラッチ板３５１に対向する係合面には、クラッチ板３５１のドグ歯と相互に噛合可能な、クラッチ板３５１のドグ歯と同様の複数のドグ歯が形成されている。クラッチ機構３５０の係合時には、この各クラッチ板に形成されたドグ歯が相互に噛合する構成となっており、この際、クラッチ板３５２が物理的に固定された状態にあるために、クラッチ板３５１及びクラッチ板３５１と連結されたサンギア３４１の回転は阻止され、これらもまた物理的に固定された状態となる。

クラッチ機構３５０は、図示するクラッチ板３５１及び３５２の他に、クラッチ板３５１を駆動する駆動装置（不図示）を備えている。この駆動装置は、クラッチ板３５１をクラッチ板３５２の方向にストロークさせるための駆動力を付与することが可能に構成された駆動力付与手段である。駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、その動作がＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。

ここで、クラッチ機構３５０は、ドグクラッチ機構であり、係合要素たるクラッチ板双方に形成されたドグ歯同士が相互に噛合することにより、摩擦による動力損失を生じることなく係合状態を形成することができる反面、クラッチ板同士を係合させるに際し、係合許可条件として、クラッチ板同士が回転同期状態及び位置同期状態にあることが必要となる。

ここで、本実施形態における「回転同期状態」とは、クラッチ回転速度Ｎｃｌが、クラッチ板３５２の回転速度と少なくとも実践上問題の生じない程度に一致した状態を指す。本実施形態において、クラッチ板３５１の係合対象たるクラッチ板３５２は、物理的に固定された、言わばブレーキであるから、回転速度はゼロである。従って、ＥＣＵ１００は、クラッチ回転速度Ｎｃｌがゼロとなるように（即ち、クラッチ回転速度Ｎｃｌの目標値をゼロとして）、後述するフィードバック制御によりモータジェネレータＭＧ１の回転速度を制御する。

一方、本実施形態に係る「位相同期状態」とは、クラッチ板３５１の位置（角度）が、クラッチ板３５１を駆動装置によりクラッチ板３５２の方向へストロークさせた際に両クラッチ板に形成されたドグ歯同士が噛合する（即ち、凹部と凸部とが噛合する）所定の係合位置へ収束せしめられた状態を指す。この際、クラッチ板３５２は物理的に停止しているため、実質的には、後述するフィードバック制御によるクラッチ板３５１の位置制御により、係る位相同期状態が実現される。尚、このような係合可能な位置の情報は、予めＥＣＵ１００に与えられている。

尚、本発明に係る「係合手段」の採り得る構成としては、係合要素同士の係合に際し少なくとも回転同期を必要とする（物理構成上必須である場合も、制御上そのように設計されている場合も含む）限りにおいてクラッチ機構３５０に限定されず、他の噛合式係合装置であってもよいし、油圧或いは電磁力に応じて駆動される各種摩擦係合装置であってもよいし、更に他の物理的、機械的、機構的又は電気的な係合態様を有する各種係合装置であってもよい。

ＭＧ２変速部３６０は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸と駆動軸３２０との間の動力伝達経路に設置された、複数の摩擦係合装置及びそれら各々を駆動する油圧アクチュエータ等の駆動装置からなる変速装置である。ＭＧ２変速部３６０は、当該複数の摩擦係合装置各々の接触状態の組み合わせにより、モータジェネレータＭＧ２の回転軸と駆動軸３２０との回転速度比を段階的に変化させることが可能に構成されている。ＭＧ２変速部３６０は、モータジェネレータＭＧ２が最高回転速度を超えないように、また、モータジェネレータＭＧ２が可及的に高効率な回転領域で回転するように、上述した駆動装置の制御を介してその変速比がＥＣＵ１００により適宜に制御される構成となっている。

図１に戻り、ハイブリッド車両１０は、第１回転センサ６００、第２回転センサ７００及び第３回転センサ８００を備える。

第１回転センサ６００は、動力分割機構３００のクラッチ板３５１と同期回転する検出体を有し、検出体の所定の回転位相毎にパルス信号を出力可能に構成されたロータリーエンコーダである。第１回転センサ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この出力されるパルス信号は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。このパルス信号の出力間隔を規定する回転位相は予め固定値として与えられているため、ＥＣＵ１００は、このパルス信号の取得周期に基づいて、検出体の回転速度、即ち一義的にクラッチ板３５１の回転速度たるクラッチ回転速度Ｎｃｌ（即ち、本発明に係る「第１回転速度」の一例）を算出することが可能である。即ち、第１回転センサ６００は、パルス信号の出力により間接的にクラッチ回転速度Ｎｃｌを検出可能に構成された、本発明に係る「第１検出手段」の一例である。尚、本実施形態において第１回転センサ６００は、ＥＣＵ１００に対しパルス信号を出力するのみの構成とされているが、この種のパルス信号の出力に加え、当該パルス信号を時間処理することによりクラッチ回転速度Ｎｃｌを導出する機能を有していてもよい。この場合、第１回転センサ６００は、パルス信号に替えて或いは加えて、クラッチ回転速度Ｎｃｌに対応する電気信号をＥＣＵ１００に送出してもよい。

第２回転センサ７００は、モータジェネレータＭＧ１のロータと同期回転する検出体を有し、検出体の所定の回転位相毎にパルス信号を出力可能に構成されたロータリーエンコーダである。第２回転センサ７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この出力されるパルス信号は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。このパルス信号の出力間隔を規定する回転位相は予め固定値として与えられているため、ＥＣＵ１００は、このパルス信号の取得周期に基づいて、検出体の回転速度、即ち一義的にモータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１（即ち、本発明に係る「第２回転速度」の一例）を算出することが可能である。即ち、第２回転センサ７００は、パルス信号の出力により間接的にＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を検出可能に構成された、本発明に係る「第２検出手段」の一例である。尚、本実施形態において第２回転センサ７００は、ＥＣＵ１００に対しパルス信号を出力するのみの構成とされているが、この種のパルス信号の出力に加え、当該パルス信号を時間処理することによりＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を導出する機能を有していてもよい。この場合、第２回転センサ７００は、パルス信号に替えて或いは加えて、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１に対応する電気信号をＥＣＵ１００に送出してもよい。

第３回転センサ８００は、モータジェネレータＭＧ２のロータと同期回転する検出体を有し、検出体の所定の回転位相毎にパルス信号を出力可能に構成されたロータリーエンコーダである。第３回転センサ８００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この出力されるパルス信号は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。このパルス信号の出力間隔を規定する回転位相は予め固定値として与えられているため、ＥＣＵ１００は、このパルス信号の取得周期に基づいて、検出体の回転速度、即ち一義的にモータジェネレータＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２（即ち、本発明に係る「第２回転速度」の他の一例）を算出することが可能である。即ち、第３回転センサ８００は、パルス信号の出力により間接的にＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２を検出可能に構成された、本発明に係る「第２検出手段」の他の一例である。尚、本実施形態において第３回転センサ８００は、ＥＣＵ１００に対しパルス信号を出力するのみの構成とされているが、この種のパルス信号の出力に加え、当該パルス信号を時間処理することによりＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２を導出する機能を有していてもよい。この場合、第３回転センサ８００は、パルス信号に替えて或いは加えて、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２に対応する電気信号をＥＣＵ１００に送出してもよい。

＜実施形態の動作＞
＜変速モードの詳細＞
動力分割機構３００は、ハイブリッド車両１０の変速装置として機能する。この際、動力分割機構３００では、無段変速モードと固定変速モードの二種類の変速モードが実現される。

動力分割機構３００が、クラッチ機構３５０による、対応する回転要素（ここでは、第２遊星歯車機構３４０のサンギア３４１）の固定を行っていない状態でエンジン２００を駆動すると、エンジントルクが動力分割機構３００によってモータジェネレータＭＧ１と駆動軸３２０とに分配されて伝達される。これは、動力分割機構３００の差動作用によるものであり、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を増減制御することにより、エンジン２００の機関回転速度ＮＥが無段階（連続的）に制御される。これが無段変速状態であり、この無段変速状態に対応する変速モードが、無段変速モードである。無段変速モードでは、実質的に第１遊星歯車機構３３０のみが駆動軸３２０へのエンジントルクの伝達に寄与する。このような無段変速モードにおけるエンジン２００の機関回転速度ＮＥは、基本的には、エンジン２００の動作点（機関回転速度と負荷（即ち、一義的にエンジントルク）との組み合わせとして規定される動作条件）が、エンジン２００の燃費が最小となる最適燃費動作点となるように、該最適燃費動作点に対応する値を目標回転速度として制御される。

これに対して、クラッチ機構３５０によって動力分割機構３００の一回転要素たるサンギア３４１を物理的に固定すると、動力分割機構３００の変速比（即ち、エンジン２００の機関回転速度ＮＥと駆動軸３２０の回転速度Ｎｏｕｔ（以下、適宜「出力回転速度Ｎｏｕｔ」と称する）との比）は、一の変速比に固定され、固定変速モードが実現される。より具体的に言えば、遊星歯車機構では、サンギア、キャリア及びリングギアの三要素のうち、二要素の回転速度が決まれば残余の一要素の回転速度が必然的に決定される。第２遊星歯車機構３４０において、キャリア３４２の回転速度と一対一の関係にある出力回転速度Ｎｏｕｔは、ハイブリッド車両１０の車速により一義的に定まる性質のものであり、サンギア３４１が固定され回転速度がゼロとなれば、必然的に残余の一要素たるリングギア３４３の回転速度が決定される。ここで、リングギア３４３は、上述したように第１遊星歯車機構３３０のキャリア３３２と連結されており、またキャリア３３２はエンジン２００のクランクシャフト２０５に連結された入力軸３２０に連結されている。従って、必然的にエンジン２００の機関回転速度ＮＥも、リングギア３４３の回転速度と一対一の関係となる。即ち、固定変速モードにおいて、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、車速Ｖに応じて一義的にその変化特性が決定されるのである。

このように、クラッチ機構３５０によってサンギア３４１が固定された状態では、動力分割機構３００においてエンジントルクの反力トルクを受け持つ反力要素を、サンギア３３１（即ち、一義的にモータジェネレータＭＧ１）からサンギア３４１（即ち、一義的にクラッチ機構３５０）に移行することが可能である。反力要素をこのように移行させた場合、駆動軸３２０へのエンジントルクの伝達には実質的に第２遊星歯車機構３４０のみが寄与することになる。従って、モータジェネレータＭＧ１を発電機及び電動機として機能させる必要がなく、モータジェネレータＭＧ２で発電してモータジェネレータＭＧ１に給電する、或いはバッテリ５００からモータジェネレータＭＧ１に給電する等の必要が生じない。言い換えれば、電力消費が生じない。即ち、固定変速モードにおいては、機械的エネルギと電気的エネルギとのエネルギ変換を繰り返すことによる動力損失、所謂動力循環が生じることはなく、燃費の悪化を防止もしくは抑制することが可能となる。

ここで、図４を参照し、無段変速モード及び固定変速モードについて更に説明する。ここに、図４は、各々の変速モードに対応する動力分割機構３００の共線図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図４において、左から順にＭＧ１（即ち、一義的にサンギア３３１）、クラッチ機構３５０（即ち、一義的にサンギア３４１）、エンジン２００（即ち、一義的にキャリア３３２及びリングギア３４３）及び駆動軸３２０（即ち、一義的にリングギア３３３及びキャリア３４２）が表され、夫々における回転速度が縦軸に表されている。尚、ＭＧ２変速部３６０は、一の変速比に固定されているものとする。

無段変速モードに対応する各々の回転速度を例示する特性線が、図示ＰＲＦ＿ＣＶＴｎ（ｎ＝１，２，３）（鎖線参照）として表される。無段変速モードでは、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を増減変化させることにより、エンジン２００の機関回転速度ＮＥを連続的に制御することが可能である。例えば、出力回転速度Ｎｏｕｔ（即ち、ドライブシャフトの回転速度と一義的であり、即ち、車速と一義的である）が、図示白丸ｍ１に相当する値である場合に、例えばＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を図示白丸ｍ２、ｍ３及びｍ４に相当する値へと順次変化させた場合には、機関回転速度ＮＥは、夫々図示白丸ｍ５、ｍ６及びｍ７に相当する値へと順次変化し、夫々出力回転速度Ｎｏｕｔよりも高い値、等しい値及び低い値に順次変化する。

ここで、図示ＰＲＦＣＶＴ３に例示する特性は、機関回転速度ＮＥが出力回転速度Ｎｏｕｔよりも低い、所謂オーバードライブ状態に相当するが、無段変速モードにおいて、このオーバードライブ状態を実現する場合、モータジェネレータＭＧ１は、負回転領域においてエンジントルクの反力トルク（負側のトルク）を出力することとなり、その駆動状態は力行状態となる。一方、モータジェネレータＭＧ２では、この力行状態にあるＭＧ１に電力を供給すべく（或いは、ＭＧ１が力行されることによって駆動軸３２０に出力される駆動力を吸収すべく）正回転領域で負側のトルクが出力され、発電が行われる。その結果、無段変速モードでオーバードライブ状態を実現しようとした場合には、場合により（特に、高回転軽負荷領域において）、動力循環によるエネルギ損失が回避され難い。

一方、クラッチ機構３５０のクラッチ板３５１及び３５２が相互に係合した状態では、クラッチ機構３５０の回転速度はゼロとなり（図示白丸ｍ８参照）、動力分割機構３００における回転速度の特性は、図示ＰＲＦ＿ＯＤ（実線参照）により例示される状態となる。即ち、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、出力回転速度Ｎｏｕｔよりも低い値に固定される（図示白丸ｍ９参照）。即ち、動力分割機構３００の変速比は、オーバードライブ変速比（即ち、本発明に係る「固定変速比」の一例）に固定され、オーバードライブ状態が実現される。この状態では、サンギア３４１に対してクラッチ機構３５０から反力トルクを与えることになり、サンギア３４１が反力要素として機能するため、モータジェネレータＭＧ１を発電機及び電動機のいずれとしても機能させる必要がなく、モータジェネレータＭＧ１は実質的に空転状態となる。そのため、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１に電力を供給する必要もなくなり、動力循環を回避することができる。

ハイブリッド車両１０の変速モードは、通常、これら二種類の変速モードのうち、その時点のハイブリッド車両１０に要求される動作条件或いはハイブリッド車両１０の実際の動作条件等に応じて、より良好な燃費を与える（即ち、効率の高い）変速モードに決定される。例えば、エンジン２００の動作点が最適燃費線上で設定され難い、高速定常走行時等の高速軽負荷走行時等において、固定変速モードによるオーバードライブ走行が実現される。これら変速モードは、ＥＣＵ１００により実行される変速制御により適宜に切り替えられる。

ここで、図５を参照し、変速制御の詳細について説明する。ここに、図５は、変速制御のフローチャートである。

図５において、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０の走行条件が、固定変速モードの選択領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ここで、無段変速モードと固定変速モードとの間の変速モードの切り替えは、図１において不図示の車速センサ及びアクセル開度センサにより夫々検出される車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて判別される。より具体的には、ＥＣＵ１００は、車速Ｖ及びアクセル開度の組み合わせが、予め上述した動力循環が生じ得るものとして設定された所定の高速軽負荷領域に該当する場合に、ハイブリッド車両１０の走行条件が固定変速モードの選択領域に該当する旨の判別を行う。

ハイブリッド車両１０の走行条件が固定変速モードの選択領域に該当しない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、現時点の変速モードが固定変速モードであるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。現時点で無段変速モードが選択されている場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、変速モードを切り替えることなく、上述したように無段変速モードによる走行制御を実行する（ステップＳ１０７）。一方、現時点で固定変速モードが選択されている場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１から反力トルクに相当するトルクを出力し、クラッチ機構３５０で負担する反力トルクをゼロとした後に、クラッチ機構３５０の駆動装置の駆動制御を介してクラッチ板３５１をクラッチ板３５２から解放し（ステップＳ１０６）、変速モードを無段変速モードに移行させる。変速モードが無段変速モードへ移行せしめられると、処理はステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０７に係る処理が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。

一方、ステップＳ１０１において固定変速モードの選択領域である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、現時点の変速モードが無段変速モードであるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。現時点で固定変速モードが選択されている場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、変速モードを切り替えることなく、上述したように固定変速モードによる走行制御を実行する（ステップＳ１０４）。一方、現時点で無段変速モードが選択されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、後述する係合準備処理を実行する（ステップＳ２００）。係合準備処理は、クラッチ機構３５０のクラッチ板同士を、上述した回転同期状態及び位置同期状態とするための処理であり、クラッチ板同士が回転同期状態及び位置同期状態に移行した段階で終了する。

係合準備処理が終了すると、ＥＣＵ１００は、クラッチ機構３５０の駆動装置を制御して、クラッチ板３５１をクラッチ板３５２の方向へストロークさせ双方を係合させる（ステップＳ１０３）。その後モータジェネレータＭＧ１からクラッチ機構３５０への反力トルクの委譲等を経て、固定変速モードによる走行制御が開始される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４に係る処理が実行されると、処理はステップＳ１０４に戻される。変速制御は以上のように実行される。

補足すると、モータジェネレータＭＧ１に連結されたサンギア３３１からサンギア３４１を介してクラッチ板３５１へエンジントルクの反力トルクが委譲される過程においては、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクが、目標トルクをゼロとして漸減される。より具体的には、ＥＣＵ１００は、所定の処理周期毎に、前回の指示トルク値に所定の変化量を減じることにより暫定的な指示トルクを設定し、ＰＣＵ４００の制御を介してモータジェネレータＭＧ１の出力トルクを漸減させる。この出力トルクの漸減に伴い、反力トルクはサンギア３４１を介して徐々にクラッチ機構３５０で負担され始め、出力トルクＴｒｍｇ１が目標値たるゼロに制御された段階で、エンジントルクの反力トルクが全てクラッチ機構３５０により負担された状態となる。

ここで、図６を参照し、係合準備処理の詳細について説明する。ここに、図６は、係合準備処理のフローチャートである。

図６において、ＥＣＵ１００は、第１回転センサ６００から送出されるパルス信号に基づいてクラッチ回転速度Ｎｃｌを算出する（ステップＳ２０１）。クラッチ回転速度Ｎｃｌを算出すると、ＥＣＵ１００は更に、算出したクラッチ回転速度Ｎｃｌ（即ち、本発明に係る「検出された第１回転速度」の一例）が所定の基準値Ｎｃｌｔｈよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２０２）。尚、基準値Ｎｃｌｔｈについては後述する。

算出したクラッチ回転速度Ｎｃｌが基準値Ｎｃｌｔｈよりも大きい場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、算出したクラッチ回転速度Ｎｃｌに基づいて、クラッチ機構３５０を回転同期状態及び位置同期状態に収束させるためのフィードバック制御を実行する（ステップＳ２０３）。

ここで、図７を参照し、フィードバック制御の詳細について説明する。ここに、図７は、本実施形態に係るフィードバック制御の模式的なブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。尚、図７に示すブロック図は、主としてＥＣＵ１００においてフィードバック制御に関連する部分のブロック図である。

図７において、算出されたクラッチ回転速度Ｎｃｌは、積分器１０１に入力され、クラッチ板３５１の角度θｃｌ（即ち、本発明に係る「位置」の一例）が算出される。算出された角度θｃｌは、減算器１０２に入力され、同じく減算器１０２に入力される目標位置θｒｅｆとの減算処理に供される。減算器１０２からは、位置偏差Δθが出力される。減算器１０２から出力された位置偏差Δθは更に、位置制御器１０３に入力され、所定の位置ゲインが乗算された後に加算器１０５に入力される。

一方、算出されたクラッチ回転速度Ｎｃｌは、減算器１０４に入力され、目標回転速度Ｎｔｇ（本実施形態では、ゼロである）との減算処理に供される。減算器１０４からは、速度偏差ΔＮｃｌが出力される。減算器１０４から出力された速度偏差ΔＮｃｌは、加算器１０５に入力され、位置制御器１０３の出力値と加算された後に、速度制御器１０６に入力される。

速度制御器１０６では、加算器１０５の出力値に所定の速度ゲインが乗じられ、モータジェネレータＭＧ１の指示トルクＴｒｅｆが算出される。モータジェネレータＭＧ１は、この指示トルクＴｒｅｆに基づいて駆動制御され、係る駆動制御の結果、クラッチ回転速度Ｎｃｌが変化することにより上述したフィードバックループが繰り返される。

尚、図７に示すブロック図は一例に過ぎず、回転同期及び位置同期に係るフィードバック制御は、公知の各種フィードバックモデルに基づいてなされてよい。また、図７に例示するブロック図では、回転速度の制御ループと位置の制御ループとが混在しているが、回転同期に係るフィードバック制御と位置同期に係るフィードバック制御とは、相互に独立してなされてもよい。

ここで、第１回転センサ６００は、検出体の回転速度に応じてパルス信号を送出するロータリーエンコーダであり、ＥＣＵ１００がパルス信号を参照する所定の周期（即ち、単位時間）当たりにセンサから送出されるパルス信号の数が十分でない場合、クラッチ回転速度Ｎｃｌの検出精度が低下する。クラッチ回転速度Ｎｃｌの検出精度が低下すると、減算器１０４からの出力信号の精度が低下して、速度制御器１０６の出力値たる指示トルクＴｒｅｆの精度が低下するため、結局、回転同期及び位置同期共に収束時間が長大化する可能性がある。或いは、回転同期及び位置同期共に不十分な状態で係合準備処理が終了する可能性がある。この場合、いずれにせよ、ハイブリッド車両１０のドライバビリティ或いは信頼性の低下が顕在化しかねない。

ここで特に、第１回転センサ６００から出力されるパルス信号の数は、クラッチ回転速度Ｎｃｌの低下に伴って減少するから、このような不具合の生じる可能性は、相対的に低回転の領域において高くなり、とりわけ、本実施形態の如くクラッチ板３５２が物理的に固定され、クラッチ回転速度Ｎｃｌの目標回転速度がゼロである場合等には、何らかの対策を講じる必要が生じる。上述した基準値Ｎｃｌｔｈとは、このような不具合を生じかねない程度にクラッチ回転速度Ｎｃｌの検出精度が低下するクラッチ回転速度Ｎｃｌの領域を規定する値であり、本実施形態では、ゼロ近傍の極低回転領域に属する値に設定されている。

図６に戻り、算出したクラッチ回転速度Ｎｃｌが基準値Ｎｃｌｔｈ以下である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第２回転センサ７００及び第３回転センサ８００の各々における、位置制御用の原点位置を一致させ（ステップＳ２０４）、且つ第１回転センサ６００に替えて、第２回転センサ７００により検出されるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１及び第３回転センサ８００により検出されるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２に基づいてクラッチ回転速度Ｎｃｌを推定する（ステップＳ２０５）と共に、係る推定されたクラッチ回転速度Ｎｃｌ（即ち、本発明に係る「推定された第１回転速度」の一例）に基づいたフィードバック制御を開始する（ステップＳ２０６）。尚、原点位置を一致させる旨については後述する。

動力分割機構３００は、既に述べたように相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えており、これら複数の回転要素のうち二要素の回転速度が定まれば自ずと残余の回転要素の回転速度が決定される。従って、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２をパラメータ及び動力分割機構３００の各回転要素相互間のギア比（既知である）に基づいた数値演算処理（公知であり省略する。また視覚的には即ち、図４に例示する関係を数式化したものである）によって、クラッチ回転速度Ｎｃｌを推定することが容易にして可能となる。特に、図４を見れば明らかなように、クラッチ回転速度Ｎｃｌがゼロ付近にある場合、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２の絶対値は、クラッチ回転速度Ｎｃｌに対し十分に大きくなっている。従って、推定されるクラッチ回転速度Ｎｃｌは、第１回転センサ６００のパルス信号に基づいて算出されるクラッチ回転速度Ｎｃｌに対しより高い信頼性を備えている。このため、フィードバック制御の収束性の低下が抑制されるのである。

図６に戻り、ＥＣＵ１００は、回転同期及び位置同期が完了したか否かを判別し（ステップＳ２０７）、回転同期又は位置同期が完了していない場合には（ステップＳ２０７：ＮＯ）、処理をステップＳ２０５に戻して一連の処理を繰り返すと共に、回転同期及び位置同期が完了した場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、係合準備処理を終了させる。本実施形態において、係合準備処理はこのように行われる。

ここで、図８を参照し、ステップＳ２０４乃至Ｓ２０６の実行過程における、各回転センサの状態について説明する。ここに、図８は、各回転センサの動作状態を説明する模式図である。

図８において、上段の図８（ａ）は第１回転センサ６００、中段の図８（ｂ）は第２回転センサ７００、下段の図８（ｃ）は第３回転センサ８００の動作状態を表すタイミングチャートとなっており、夫々縦軸及び横軸にはパルス信号の積算値及び時刻が表されている。

図８（ａ）において、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２にかけては、パルス信号の取得周期が上限値（即ち、基準値Ｎｃｌｔｈに対応する周期）を超えておらず問題は生じないが、時刻Ｔ２においてパルス信号が取得されてから時刻Ｔ３において次なるパルス信号が取得されるまでの時間周期ΔＴが、許容値を超えた（即ち、この状態において、算出されるクラッチ回転速度Ｎｃｌが基準値Ｎｃｌｔｈを超えた）とする。図８では、係る時刻Ｔ３が、フィードバック制御の実行時に参照すべき参照値としてのクラッチ回転速度Ｎｃｌを、算出されたＮｃｌから推定されたＮｃｌへと切り替える切り替えタイミングとなる（図示白丸ｍ参照）。この切り替えタイミングにおける、他の回転センサの状態を見ると（各々、図示白丸ｍ参照）、第２回転センサ７００及び第３回転センサ８００共に、未だ取得周期は十分に短く、検出される各回転速度の信頼性は担保されている。

このように、本実施形態によれば、係合準備処理において、クラッチ板３５１の回転同期及び位置同期を図るためのフィードバック制御がなされるに際し参照されるクラッチ回転速度Ｎｃｌの参照値を、クラッチ回転速度Ｎｃｌに応じて、第１回転センサ６００のパルス信号に基づいた算出値と、第２回転センサ７００及び第３回転センサ８００のパルス信号に基づいた推定値との間で切り替えることが可能であり、クラッチ機構３５０の係合要素を、迅速に且つ正確に回転同期状態及び位置同期状態に収束させることが可能となる。従って、ハイブリッド車両１０における、ドライバビリティ及び信頼性の低下を抑制することが可能となるのである。

一方、クラッチ機構の係合要素相互間の係合に際して回転同期のみが必要である場合には、特に切り替えタイミング（図７では時刻Ｔ３）を厳密に規定する必要は生じないが、クラッチ機構３５０のように位置同期が必要である場合、切り替えタイミングが重要となる。

即ち、クラッチ板３５１の回転速度がゼロでない場合、クラッチ板３５１は、ＭＧ１及びＭＧ２の回転状態に応じて定まる方向に幾らかなり回転している。従って、位置同期を行うためには、時間軸上で連続した位置制御を行わないと、クラッチ板３５１の回転角が不明となる。この際、第１回転センサ６００から出力されるパルス信号に基づいて位置制御を行っているのであれば、場合によっては（即ち、パルス信号と、回転角との対応付けがなされている限りは）、時間軸上で不連続であっても位置制御を再開することは可能であるが、クラッチ回転速度Ｎｃｌの参照値が、推定されたクラッチ回転速度Ｎｃｌに切り替わった後では、元より各モータジェネレータとクラッチ板３５１との位置関係は一義でないため、クラッチ板３５１の位置制御が困難となる。

このため、ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１００は、第２及び第３回転センサの各々における位置制御に係る原点位置を相互に一致させる。図８を参照すれば、時刻Ｔ３までは、第１回転センサ６００から出力されるパルス信号を利用した位置制御が行われており、時刻Ｔ３が参照値の切り替えタイミングとなり、第２及び第３回転センサのパルス信号により規定される各回転角が、新たに原点位置として設定され、時刻Ｔ３以降、推定されたクラッチ回転速度Ｎｃｌに基づいた位置制御が開始されるのである。

ここで、図８では、時刻Ｔ３において、第１乃至第３回転センサの各々においてパルス信号が出力されており、このような原点を一致させる旨の処理が比較的簡便になされるが、これは一例に過ぎず、多くの場合、パルス信号の取得タイミングは各センサでまちまちである。従って、パルス信号の取得タイミングにおいて位置制御用のフィードバックループを処理しようとすると、推定されたクラッチ回転速度Ｎｃｌに基づいた位置制御の原点位置がずれてしまいかねない。

そのような問題に対処するため、ＥＣＵ１００は、例えば、参照値の切り替えタイミングから、当該切り替えタイミング以降最初にパルス信号が取得されるタイミング（この場合、ここが原点位置である）までの時間値に基づいて積分器１０１における積分演算を補正処理してもよいし、取得されたパルス信号に基づいて算出される各モータジェネレータの回転速度を補正処理してもよい。或いは、算出されたクラッチ回転速度Ｎｃｌが基準値Ｎｃｌｔｈ以下となった時点以降、各回転センサからのパルス信号の出力タイミングが一致した時刻において参照値を切り替えてもよい（この場合、基準値Ｎｃｌｔｈは、安全側の配慮から相対的に高回転側に設定されていてもよい）。いずれにせよ、時間軸上で位置制御に係る積分処理が連続的になされる限りにおいて、ＥＣＵ１００は各種の措置を講じてよい。また、いずれにせよ、この種の措置は、本発明に係る「切り替え時点に同期して推定された第１回転速度を参照した位置制御が開始されるように、第２検出手段における位置制御の基準を規定する原点位置を設定する」旨の切り替え制御手段の動作の範疇である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のハイブリッド車両におけるエンジンの模式図である。 図１のハイブリッド車両における動力分割機構の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図３の動力分割機構において実現される各々の変速モードに対応する共線図である。 図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行される変速制御のフローチャートである。 図５の変速制御の実行過程において選択的になされる係合準備処理のフローチャートである。 図５の変速制御の実行過程において選択的になされるフィードバック制御に係る模式的なブロック図である。 図１のハイブリッド車両における各回転センサの動作状態を説明する模式図である。

符号の説明

１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、３１０…入力軸、３２０…駆動軸、３３１…サンギア、３３２…キャリア、３３３…リングギア、３４１…サンギア、３４２…キャリア、３４３…リングギア、３５０…クラッチ機構、３５１…クラッチ板、３５２…クラッチ板、６００…第１回転センサ、７００…第２回転センサ、８００…第３回転センサ。

Claims (4)

1. 内燃機関と、第１電動機と、駆動軸に連結された第２電動機とを動力源として備え、
   回転同期状態において相互に係合可能な第１係合要素及び第２係合要素を含む係合手段と、
   前記第１係合要素の回転速度たる第１回転速度を検出可能な第１検出手段と、
   相互に差動回転可能に構成された、前記内燃機関の出力軸に連結される第１回転要素、前記第１電動機の出力軸に連結される第２回転要素、前記第２電動機の出力軸に連結される第３回転要素及び前記第１係合要素に連結される第４回転要素を少なくとも含む複数の回転要素を有する動力分割手段と、
   前記複数の回転要素のうち前記第４回転要素を除く他の回転要素の回転速度たる第２回転速度を検出可能な第２検出手段と
   を備え、
   前記第１係合要素と前記第２係合要素とを係合させるに際し、前記第１回転速度を前記回転同期状態に対応する目標回転速度に収束させるためのフィードバック制御がなされるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記検出された第１回転速度が所定の低回転領域に該当するか否かを判別する判別手段と、
   前記検出された第１回転速度が前記所定の低回転領域に該当する旨が判別された場合に、前記検出された第２回転速度に基づいて前記第１回転速度を推定する推定手段と、
   前記検出された第１回転速度が前記所定の低回転領域に該当する旨が判別された場合に、前記フィードバック制御においてフィードバック制御量を決定するに際し参照される前記第１回転速度を、前記検出された第１回転速度から前記推定された第１回転速度へ切り替える切り替え制御手段と
   を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記判別手段は、前記検出された第１回転速度が所定の基準値未満である場合に前記検出された第１回転速度が前記所定の低回転領域に該当すると判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記第１及び第２係合要素は、位置同期状態において相互に係合可能に構成され、
   前記フィードバック制御においては、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが前記位置同期状態となるように前記参照される第１回転速度に基づいて前記第１係合要素の位置制御がなされ、
   前記切り替え制御手段は、前記参照される第１回転速度を前記推定された第１回転速度へ切り替える際に、切り替え時点に同期して前記推定された第１回転速度を参照した前記位置制御が開始されるように、前記第２検出手段における前記位置制御の基準を規定する原点位置を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記ハイブリッド車両は、前記第１係合要素が前記第２係合要素から解放されてなる解放状態にある場合に、前記第２回転要素が前記内燃機関の出力トルクの反力トルクを負担することにより、変速モードとして前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との回転速度比を連続変化させることが可能な無段変速モードを採り、前記第１係合要素が前記第２係合要素と係合してなる係合状態にある場合に、前記第１係合要素の回転が阻止され、前記第４回転要素が前記反力トルクを負担することにより、前記変速モードとして前記回転速度比を所定値に固定する固定変速モードを採ることが可能に構成される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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