JP2016215973A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モードの切替と変速部の変速比の切替とが要求された場合の制御を簡易化する。【解決手段】制御装置は、シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替が要求された場合およびシリーズパラレルＨｉモードとパラレルＬｏモードとの間の切替が要求された場合（すなわち走行モードの切替および変速部の変速段の切替が要求された場合）、シリーズモードを経由して走行モードおよび変速段を切り替える第１切替制御と、シリーズモードを経由せずに走行モードの切替および変速部の変速段の切替のうちの一方の切替を行なった後に他方の切替を行なう第２切替制御とを選択的に実行する。【選択図】図１７

Description

この発明は、第１および第２回転電機と変速部とを含むハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両には、エンジンと２つの回転電機と動力分割機構に加えて、エンジンと動力分割機構との間に変速部をさらに備える構成を有するものが知られている。

国際公開第２０１３／１１４５９４号

上記文献に開示された車両は、シリーズパラレルハイブリッド方式を採用している。シリーズパラレルハイブリッド方式の車両では、エンジンの動力が第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）へ伝達され発電に用いられる一方、エンジンの動力の一部は動力分割機構を通じて駆動輪へも伝達される。

ハイブリッド車両には、エンジンの動力で発電を行ない、発電した電力でモータを駆動させるシリーズ走行を行なう構成（シリーズハイブリッド方式）も知られている。このシリーズハイブリッド方式では、エンジンの動力は、駆動輪には伝達されない。

上記文献に開示された車両は、エンジンの動力が第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）へ伝達される際に動力分割機構を通じて駆動輪へも伝達されてしまうので、シリーズ走行を行なうことができない構成となっている。

シリーズパラレルハイブリッド方式では、低車速時などにおいては、エンジンのトルク変動によって、エンジンと駆動輪との間の駆動装置に設けられたギヤ機構において歯打ち音が発生する虞があり、この歯打ち音を発生させないようにエンジンの動作点を選ぶ必要があって、燃費上は最適でない動作点で動作させる場合もあり、燃費を向上させる余地が残っていた。

一方、シリーズ方式では、エンジンと駆動装置に設けられたギヤ機構とは完全に切り離されているのでこのような歯打ち音をあまり考慮しなくても良い。しかし、エンジンのトルクを一旦すべて電力に変換した後にモータで再び駆動輪のトルクに戻すので、エンジンの運転効率が良い速度域ではシリーズパラレルハイブリッド方式よりも燃費が劣る。

このように、シリーズハイブリッド方式による走行（以下「シリーズ走行」という）よりもシリーズパラレルハイブリッド方式による走行（以下「シリーズパラレル走行」ともいう）のほうが優れる点もある。そのため、車両の状況に応じて、シリーズ走行を行なうモード（以下「シリーズモード」といもいう）とシリーズパラレル走行を行なうモード（以下「シリーズパラレルモード」ともいう）との間で走行モードを切替可能に構成することが望まれる。

走行モードの切替は、たとえばクラッチ等の係合要素の状態を変更することによって行なうことが想定される。その場合、走行モードの切替と変速部の変速比の切替とが要求されたことに応じて双方の切替を同時に行なうと、同時に制御する対象が増え、制御が複雑化することが懸念される。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、走行モードの切替と変速部の変速比の切替とが要求された場合の制御を簡易化することである。

（１） この発明に係るハイブリッド車両は、内燃機関と、第１回転電機と、駆動輪に動力を出力可能に設けられる第２回転電機と、変速部と、差動部と、クラッチと、制御装置とを備える。

変速部は、内燃機関からの動力が入力される入力要素と、入力要素に入力された動力を出力する出力要素とを有し、入力要素と出力要素との間で低速段と高速段とのうちのいずれかの変速段で動力を伝達する非ニュートラル状態と、入力要素と出力要素との間で動力を伝達しないニュートラル状態とを切替可能に構成される。

差動部は、第１回転電機に接続される第１回転要素と、第２回転電機および駆動輪に接続される第２回転要素と、出力要素に接続される第３回転要素とを有し、第１〜第３回転要素のうちのいずれか２つの回転速度が定まると残りの１つの回転速度が定まるように構成される。

クラッチは、内燃機関から変速部および差動部を経由して第１回転電機に動力を伝達する第１の経路とは別の経路で内燃機関から第１回転電機に動力を伝達する第２の経路に設けられ、内燃機関から第１回転電機への動力を伝達する係合状態と、内燃機関から第１回転電機への動力の伝達を遮断する解放状態とを切替可能に構成される。

制御装置は、クラッチを解放状態にするとともに変速部を非ニュートラル状態とするシリーズパラレルモードと、クラッチを係合状態にするとともに変速部を非ニュートラル状態とするパラレルモードと、クラッチを係合状態にするとともに変速部をニュートラル状態とするシリーズモードとの間で走行モードを切替可能なを備える。

制御装置は、シリーズパラレルモードとパラレルモードとのうちの一方の走行モードから他方の走行モードに走行モードを切り替える場合であってかつ低速段と高速段とのうちの一方の変速段から他方の変速段に変速段を切り替える場合、シリーズモードを経由して走行モードおよび変速段を切り替える第１制御と、シリーズモードを経由せずに走行モードの切替および変速段の切替のうちの一方の切替を行なった後に他方の切替を行なう第２制御とを選択的に実行する。

このような構成によれば、シリーズパラレルモードとパラレルモードとのうちの一方の走行モードから他方の走行モードに走行モードを切り替える場合であってかつ低速段と高速段とのうちの一方の変速段から他方の変速段に変速段を切り替える場合には、第１制御と第２制御とが選択的に実行される。第１制御では、変速部をニュートラル状態とするシリーズモードを経由して走行モードおよび変速段を切り替えるため、シリーズモードを経由せずに双方の切替を同時に行なう場合と比較して、同時に制御する対象が減り、制御が簡易化される。第２制御では、シリーズモードを経由しないが、走行モードおよび変速段のうちの一方の切替を行なった後に他方の切替を行なうため、双方の切替を同時に行なう場合と比較して、同時に制御する対象が減り、制御が簡易化される。そのため、第１制御および第２制御のどちらが選択されたとしても、制御を簡易化することができる。さらに、シリーズモードを経由する第１制御とシリーズモードを経由しない第２制御とのどちらかの制御を車両の状態に応じて適切に選択することができる。

（２） 好ましくは、制御装置は、第１制御を実行すると変速部の入力要素と差動部の第２回転要素との回転速度比が減速方向にも増速方向にも変化すると予測されるときには第２制御を実行し、第１制御を実行すると回転速度比が減速方向および増速方向の一方に変化すると予測されるときには第１制御を実行する。

このような構成によれば、走行モードおよび変速段の切替時に回転速度比が増減することを抑制することができる。そのため、車両のドライバビリティの悪化を抑制することができる。

（３） 好ましくは、制御装置は、パラレルモードで一方の変速段が形成される時の回転速度比を第１同期回転速度比として予め記憶するとともに、パラレルモードで他方の変速段が形成される時の回転速度比を第２同期回転速度比として予め記憶する。制御装置は、シリーズパラレルモードからパラレルモードに走行モードを切り替える場合であってかつ一方の変速段から他方の変速段に変速段を切り替える場合、回転速度比の実値が第１同期回転速度比と第２同期回転速度比との間に含まれるときに、第１制御を実行すると回転速度比が減速方向にも増速方向にも変化すると予測する。

このような構成によれば、シリーズパラレルモードからパラレルモードに走行モードを切り替える場合であってかつ一方の変速段から他方の変速段に変速段を切り替える場合に、回転速度比の実値が第１同期回転速度比と第２同期回転速度比との間に含まれるときには、第２制御が実行される。そのため、走行モードおよび変速段を切り替える際に回転速度比が増減することを適切に抑制することができる。

（４） 好ましくは、第１制御は、シリーズパラレルモードで回転速度比を第１同期回転速度比に同期させた後に走行モードをシリーズモードに切り替え、シリーズモードで回転速度比を第２同期回転速度比に同期させた後に走行モードをパラレルモードに切り替えるとともに変速段を他方の変速段に切り替える制御である。第２制御は、変速段を一方の変速段から他方の変速段に切り替えた後に、走行モードをシリーズパラレルモードからパラレルモードに切り替える制御である。

このような構成によれば、第１制御において、走行モードおよび変速段の切替前に回転速度比を切替後の回転速度比に同期させる制御が行なわれるため、切替によるショックの発生を抑制することができる。また、第２制御において、変速段を切り替えた後に走行モードをシリーズパラレルモードからパラレルモードに切り替えるため、制御を簡易化することができる。

（５） 好ましくは、制御装置は、パラレルモードで一方の変速段が形成される時の回転速度比を第１同期回転速度比として予め記憶するとともに、パラレルモードで他方の変速段が形成される時の回転速度比を第２同期回転速度比として予め記憶する。制御装置は、パラレルモードからシリーズパラレルモードに走行モードを切り替える場合であってかつ一方の変速段から他方の変速段に変速段を切り替える場合、回転速度比の目標値が第１同期回転速度比と第２同期回転速度比との間に含まれるときに、第１制御を実行すると回転速度比が減速方向にも増速方向にも変化すると予測する。

このような構成によれば、パラレルモードからシリーズパラレルモードに走行モードを切り替える場合であってかつ一方の変速段から他方の変速段に変速段を切り替える場合に、回転速度比の目標値が第１同期回転速度比と第２同期回転速度比との間に含まれるときには、第２制御が実行される。そのため、走行モードおよび変速段を切り替える際に回転速度比が増減することを適切に抑制することができる。

（６） 好ましくは、第１制御は、走行モードをパラレルモードからシリーズモードに切り替え、シリーズモードで回転速度比を第２同期回転速度比に同期させた後に走行モードをシリーズパラレルモードに切り替えるとともに変速段を他方の変速段に切り替える制御である。第２制御は、走行モードをパラレルモードからシリーズパラレルモードに切り替えた後に、変速段を一方の変速段から他方の変速段に切り替える制御である。

このような構成によれば、第１制御において、走行モードおよび変速段の切替前に回転速度比を切替後の回転速度比に同期させる制御が行なわれるため、切替によるショックの発生を抑制することができる。また、第２制御において、走行モードをパラレルモードからシリーズパラレルモードに切り替えた後に変速段を切り替えるため、制御を簡易化することができる。

車両の全体構成を示す図である。 車両の各構成要素の動力伝達経路を簡略に示したブロック図である。 車両の制御装置の構成を示したブロック図である。 車両の走行状態と、クラッチＣ１、ブレーキＢ１、クラッチＣＳの制御状態との対応関係を示す作動係合表である。 ＥＶ単モータ走行モード中の共線図である。 ＥＶ両モータ走行モード中の共線図である。 ＨＶ走行（シリーズ）モード中の共線図である。 ＨＶ走行（パラレルＬｏ）モード中の共線図である。 ＨＶ走行（パラレルＨｉ）モード中の共線図である。 ＨＶ走行（シリーズパラレルＬｏ）モード中の共線図である。 ＨＶ走行（シリーズパラレルＨｉ）モード中の共線図である。 制御モードを決定するモード判定マップ（その１）である。 制御モードを決定するモード判定マップ（その２）である。 制御モードの切替による制御対象の変化を示す図である。 シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替を第１切替制御によって行なう場合の動力伝達装置の変速比の変化を示す。 シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替を第２切替制御によって行なう場合の動力伝達装置の変速比の変化を示す。 制御装置の処理手順を示すフローチャート（その１）である。 制御装置の処理手順を示すフローチャート（その２）である。 第１切替制御によってシリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を行なう場合の各回転要素の動作、各係合要素の動作および各動力源の出力トルクの変化の一例を示す図である。 第１切替制御で制御モードを切り替えるか第２切替制御で制御モードを切り替えるかを決定するためのマップの一例を示す図（その１）である。 第１切替制御で制御モードを切り替えるか第２切替制御で制御モードを切り替えるかを決定するためのマップの一例を示す図（その２）である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

［ハイブリッド車両の全体構成］
図１は、本実施の形態による車両１の全体構成を示す図である。車両１は、エンジン１０と、駆動装置２と、駆動輪９０と、制御装置１００とを含む。駆動装置２は、第１モータジェネレータ（以下、「第１ＭＧ」という）２０と、第２モータジェネレータ（以下、「第２ＭＧ」という）３０と、変速部４０と、差動部５０と、クラッチＣＳと、入力軸２１と、出力軸（カウンタ軸）７０と、デファレンシャルギヤ８０と、油圧回路５００とを含む。

車両１は、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくともいずれかの動力を用いて走行する、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両である。車両１は、図示しない車載バッテリを外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両であってもよい。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを有する永久磁石型同期電動機である。駆動装置２は、第１ＭＧ２０が、エンジン１０のクランク軸（出力軸）と同軸の第１軸１２上に設けられ、第２ＭＧ３０が、第１軸１２とは異なる第２軸１４上に設けられる、複軸式の駆動装置である。第１軸１２および第２軸１４は、互いに平行である。

第１軸１２上には、変速部４０、差動部５０およびクラッチＣＳがさらに設けられている。変速部４０、差動部５０、第１ＭＧ２０およびクラッチＣＳは、挙げた順にエンジン１０に近い側から並んでいる。

第１ＭＧ２０は、エンジン１０からの動力が入力可能に設けられている。より具体的には、エンジン１０のクランク軸には、駆動装置２の入力軸２１が接続されている。入力軸２１は、第１軸１２に沿って、エンジン１０から遠ざかる方向に延びている。入力軸２１は、エンジン１０から延びた先端でクラッチＣＳに接続されている。第１ＭＧ２０の回転軸２２は、第１軸１２に沿って筒状に延びる。入力軸２１は、クラッチＣＳに接続される手前で回転軸２２の内部を通過している。入力軸２１は、クラッチＣＳを介して、第１ＭＧ２０の回転軸２２に接続されている。

クラッチＣＳは、エンジン１０から第１ＭＧ２０への動力伝達経路上に設けられている。クラッチＣＳは、入力軸２１と第１ＭＧ２０の回転軸２２とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣＳが係合状態とされると、入力軸２１および回転軸２２が連結され、エンジン１０から第１ＭＧ２０への動力の伝達が許容される。クラッチＣＳが解放状態とされると、入力軸２１および回転軸２２の連結が解除され、エンジン１０からクラッチＣＳを介して伝達される第１ＭＧ２０への動力の伝達が遮断される。

変速部４０は、エンジン１０からの動力を変速して差動部５０に出力する。変速部４０は、サンギヤＳ１、ピニオンギヤＰ１、リングギヤＲ１およびキャリアＣＡ１を含むシングルピニオン式の遊星歯車機構と、クラッチＣ１およびブレーキＢ１とを有する。

サンギヤＳ１は、その回転中心が第１軸１２となるように設けられている。リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１と同軸上であって、かつ、サンギヤＳ１の径方向外側に設けられている。ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１の間に配置され、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１に噛み合っている。ピニオンギヤＰ１は、キャリアＣＡ１によって回転可能に支持されている。キャリアＣＡ１は、入力軸２１に接続され、入力軸２１と一体に回転する。ピニオンギヤＰ１は、第１軸１２を中心に回転（公転）可能で、かつ、ピニオンギヤＰ１の中心軸周りに回転（自転）可能に設けられている。

サンギヤＳ１の回転速度、キャリアＣＡ１の回転速度（すなわち、エンジン１０の回転速度）およびリングギヤＲ１の回転速度は、後述の図５〜図１１に示すように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわち、いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）となる。

本実施の形態においては、キャリアＣＡ１が、エンジン１０からの動力が入力される入力要素として設けられ、リングギヤＲ１が、キャリアＣＡ１に入力された動力を出力する出力要素として設けられている。サンギヤＳ１、ピニオンギヤＰ１、リングギヤＲ１およびキャリアＣＡ１を含む遊星歯車機構により、キャリアＣＡ１に入力された動力は変速されてリングギヤＲ１から出力される。

クラッチＣ１は、サンギヤＳ１とキャリアＣＡ１とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣ１が係合状態とされると、サンギヤＳ１およびキャリアＣＡ１が連結され一体回転する。クラッチＣ１が解放状態とされると、サンギヤＳ１およびキャリアＣＡ１の一体回転が解除される。

ブレーキＢ１は、サンギヤＳ１の回転を規制（ロック）可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキＢ１が係合状態とされると、サンギヤＳ１が駆動装置のケース体に固定されて、サンギヤＳ１の回転が規制される。ブレーキＢ１が解放（非係合）状態とされると、サンギヤＳ１が駆動装置のケース体から切り離され、サンギヤＳ１の回転が許容される。

変速部４０の変速比（入力要素であるキャリアＣＡ１の回転速度と、出力要素であるリングギヤＲ１の回転速度との比、具体的には、キャリアＣＡ１の回転速度／リングギヤＲ１の回転速度）は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の係合および解放の組合せに応じて切り替えられる。クラッチＣ１が係合され、かつブレーキＢ１が解放されると、変速比が１．０（直結状態）となるローギヤ段Ｌｏが形成される。クラッチＣ１が解放され、かつブレーキＢ１が係合されると、変速比が１．０よりも小さい値（たとえば０．７、いわゆるオーバードライブ状態）となるハイギヤ段Ｈｉが形成される。なお、クラッチＣ１が係合され、かつブレーキＢ１が係合されると、サンギヤＳ１およびキャリアＣＡ１の回転が規制されるため、リングギヤＲ１の回転も規制される。

変速部４０は、動力を伝達する非ニュートラル状態と、動力を伝達しないニュートラル状態とを切り替え可能に構成されている。本実施の形態では、上記の直結状態およびオーバードライブ状態が、非ニュートラル状態に対応する。一方、クラッチＣ１およびブレーキＢ１がともに解放されると、キャリアＣＡ１が第１軸１２を中心に空転することが可能な状態となる。これにより、エンジン１０からキャリアＣＡ１に伝達された動力が、キャリアＣＡ１からリングギヤＲ１に伝達されないニュートラル状態が得られる。

差動部５０は、サンギヤＳ２、ピニオンギヤＰ２、リングギヤＲ２およびキャリアＣＡ２を含むシングルピニオン式の遊星歯車機構と、カウンタドライブギヤ５１とを有する。

サンギヤＳ２は、その回転中心が第１軸１２となるように設けられている。リングギヤＲ２は、サンギヤＳ２と同軸上であって、かつ、サンギヤＳ２の径方向外側に設けられている。ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２およびリングギヤＲ２の間に配置され、サンギヤＳ２およびリングギヤＲ２に噛み合っている。ピニオンギヤＰ２は、キャリアＣＡ２によって回転可能に支持されている。キャリアＣＡ２は、変速部４０のリングギヤＲ１に接続され、リングギヤＲ１と一体に回転する。ピニオンギヤＰ２は、第１軸１２を中心に回転（公転）可能で、かつ、ピニオンギヤＰ２の中心軸周りに回転（自転）可能に設けられている。

サンギヤＳ２には、第１ＭＧ２０の回転軸２２が接続されている。第１ＭＧ２０の回転軸２２は、サンギヤＳ２と一体に回転する。リングギヤＲ２には、カウンタドライブギヤ５１が接続されている。カウンタドライブギヤ５１は、リングギヤＲ２と一体に回転する、差動部５０の出力ギヤである。

サンギヤＳ２の回転速度（すなわち、第１ＭＧ２０の回転速度）、キャリアＣＡ２の回転速度およびリングギヤＲ２の回転速度は、後述の図５〜図１１に示すように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわち、いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）となる。したがって、キャリアＣＡ２の回転速度が所定値である場合に、第１ＭＧ２０の回転速度を調整することによって、リングギヤＲ２の回転速度を無段階に切り替えることができる。

なお、本実施の形態では、差動部５０が遊星歯車機構から構成される場合について説明した。しかし、差動部５０はこれに限られず、３つの回転要素のうちのいずれか２つの回転速度が定まると残りの１つの回転速度が定まるように構成されたものであれば良く、たとえば、デファレンシャルギヤから構成されてもよい。

出力軸（カウンタ軸）７０は、第１軸１２および第２軸１４に平行に延びている。出力軸（カウンタ軸）７０は、第１ＭＧ２０の回転軸２２および第２ＭＧ３０の回転軸３１と平行に配置されている。出力軸（カウンタ軸）７０には、ドリブンギヤ７１およびドライブギヤ７２が設けられている。ドリブンギヤ７１は、差動部５０のカウンタドライブギヤ５１と噛み合っている。すなわち、エンジン１０および第１ＭＧ２０の動力は、差動部５０のカウンタドライブギヤ５１を介して出力軸（カウンタ軸）７０に伝達される。

なお、変速部４０および差動部５０は、エンジン１０から出力軸（カウンタ軸）７０までの動力伝達経路上において直列に接続されている。このため、エンジン１０からの動力は、変速部４０および差動部５０において変速された後に、出力軸（カウンタ軸）７０に伝達される。

ドリブンギヤ７１は、第２ＭＧ３０の回転軸３１に接続されたリダクションギヤ３２と噛み合っている。すなわち、第２ＭＧ３０の動力は、リダクションギヤ３２を介して出力軸（カウンタ軸）７０に伝達される。

ドライブギヤ７２は、デファレンシャルギヤ８０のデフリングギヤ８１と噛み合っている。デファレンシャルギヤ８０は、左右の駆動軸８２を介してそれぞれ左右の駆動輪９０と接続されている。すなわち、出力軸（カウンタ軸）７０の回転は、デファレンシャルギヤ８０を介して左右の駆動軸８２に伝達される。

クラッチＣＳを設けた上記のような構成とすることによって、車両１は、シリーズパラレルモードで動作させることができ、かつシリーズモードで動作させることもできる。この点について、各々のモードでエンジンからの動力がどのように行なわれるかについて、図２の模式図を用いて説明する。

図２は、図１における車両の各構成要素の動力伝達経路を簡略に示したブロック図である。図２を参照して、車両１は、エンジン１０と、第１ＭＧ２０と、第２ＭＧ３０と、変速部４０と、差動部５０と、バッテリ６０と、クラッチＣＳとを備える。

第２ＭＧ３０は、駆動輪９０に動力を出力可能に設けられる。変速部４０は、エンジン１０からの動力が入力される入力要素と、入力要素に入力された動力を出力する出力要素とを有する。変速部４０は、その入力要素と出力要素との間で動力を伝達する非ニュートラル状態と、入力要素と出力要素との間で動力を伝達しないニュートラル状態とを切り替え可能に構成される。

バッテリ６０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０に力行時に電力を供給するとともに、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０で回生時に発電された電力を蓄える。

差動部５０は、第１ＭＧ２０に接続される第１回転要素と、第２ＭＧ３０および駆動輪９０に接続される第２回転要素と、変速部４０の出力要素に接続される第３回転要素とを有する。差動部５０は、たとえば遊星歯車機構などのように、第１〜第３回転要素のうちのいずれか２つの回転速度が定まると残りの１つの回転速度が定まるように構成される。

車両１は、動力を伝達する２つの経路Ｋ１，Ｋ２の少なくともいずれかによってエンジン１０から第１ＭＧ２０に動力を伝達可能に構成される。経路Ｋ１は、エンジン１０から変速部４０および差動部５０を経由して第１ＭＧ２０に動力を伝達する経路である。経路Ｋ２は、経路Ｋ１とは別の経路でエンジン１０から第１ＭＧ２０に動力を伝達する経路である。クラッチＣＳは、経路Ｋ２に設けられ、エンジン１０から第１ＭＧ２０への動力を伝達する係合状態と、エンジン１０から第１ＭＧ２０への動力の伝達を遮断する解放状態とを切り替え可能である。

エンジンを運転させたＨＶ走行モードにおいて、クラッチＣ１またはブレーキＢ１のいずれか一方を係合状態とし、他方を解放状態として、変速部４０を非ニュートラル状態に制御すると、経路Ｋ１によって動力がエンジン１０から第１ＭＧ２０に伝達される。このとき同時に、ＣＳクラッチを解放状態として、経路Ｋ２を遮断すると、車両がシリーズパラレルモードで動作可能となる。

一方、エンジンを運転させたＨＶ走行モードにおいて、ＣＳクラッチによってエンジン１０と第１ＭＧ２０を直結して経路Ｋ２によって動力伝達を行ない、クラッチＣ１とブレーキＢ１を共に解放状態として変速部４０をニュートラル状態に制御して経路Ｋ１を遮断すると、車両がシリーズモードで動作可能となる。このとき、差動部５０は、変速部４０に接続された回転要素が自由に回転可能（フリー）となるので、他の２つの回転要素も互いに影響を及ぼさずに回転可能となる。したがって、エンジン１０の回転で第１ＭＧ２０を回転させて発電を行なう動作と、発電した電力またはバッテリ６０に充電された電力を用いて第２ＭＧ３０を駆動させて駆動輪を回転させる動作を独立して行なうことができる。

なお、変速部４０は、必ずしも変速比を変更可能なものでなくても良く、経路Ｋ１のエンジン１０と差動部５０の動力伝達を遮断可能な構成であれば、単なるクラッチのようなものでもよい。

図３は、図１における車両の制御装置１００の構成を示したブロック図である。図３を参照して、制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。ＨＶＥＣＵ１５０、ＭＧＥＣＵ１６０、エンジンＥＣＵ１７０の各々は、コンピュータを含んで構成される電子制御ユニットである。なお、ＥＣＵの数は、３つに限定されるものではなく、全体として１つのＥＣＵに統合しても良いし、２つ、または４つ以上の数に分割されていても良い。

ＭＧＥＣＵ１６０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。ＭＧＥＣＵ１６０は、例えば、第１ＭＧ２０に対して供給する電流値を調節し、第１ＭＧ２０の出力トルクを制御すること、および第２ＭＧ３０に対して供給する電流値を調節し、第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。

エンジンＥＣＵ１７０は、エンジン１０を制御する。エンジンＥＣＵ１７０は、例えば、エンジン１０の電子スロットル弁の開度の制御、点火信号を出力することによるエンジンの点火制御、エンジン１０に対する燃料の噴射制御、等を行なう。エンジンＥＣＵ１７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１０の出力トルクを制御する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、車両全体を統合制御する。ＨＶＥＣＵ１５０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶＥＣＵ１５０は、車速、アクセル開度、第１ＭＧ２０の回転数（以下の説明においては回転速度とも記載する）、第２ＭＧ３０の回転数、カウンタ軸７０の回転数、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、取得した情報に基づいて、車両に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出する。ＨＶＥＣＵ１５０は、算出した要求値に基づいて、第１ＭＧ２０の出力トルク（以下「ＭＧ１トルクＴｍ１」とも記載する。）、第２ＭＧ３０の出力トルク（以下「ＭＧ２トルクＴｍ２」とも記載する。）およびエンジン１０の出力トルク（以下、「エンジントルクＴｅ」とも記載する。）を決定する。ＨＶＥＣＵ１５０は、ＭＧ１トルクＴｍ１の指令値およびＭＧ２トルクＴｍ２の指令値をＭＧＥＣＵ１６０に対して出力する。また、ＨＶＥＣＵ１５０は、エンジントルクＴｅの指令値をエンジンＥＣＵ１７０に対して出力する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣ１，ＣＳおよびブレーキＢ１を制御する。ＨＶＥＣＵ１５０は、クラッチＣ１，ＣＳに対する供給油圧の指令値（ＰｂＣ１、ＰｂＣＳ）およびブレーキＢ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢ１）をそれぞれ図１の油圧回路５００に出力する。また、ＨＶＥＣＵ１５０は、制御信号ＮＭおよび制御信号Ｓ／Ｃを図１の油圧回路５００に出力する。

図１の油圧回路５００は、各指令値ＰｂＣ１，ＰｂＢ１に応じてクラッチＣ１およびブレーキＢ１に対する供給油圧を制御するとともに、制御信号ＮＭによって電動オイルポンプを制御し、制御信号Ｓ／Ｃによって、クラッチＣ１、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳの同時係合の許可／禁止を制御する。

［ハイブリッド車両の制御モード］
以下に、車両１の制御モードの詳細について、作動係合表と共線図とを用いて説明する。

図４は、車両１の走行状態と、クラッチＣ１、ブレーキＢ１、クラッチＣＳの制御状態との対応関係を示す作動係合表である。

制御装置１００は、「モータ走行モード（以下「ＥＶ走行モード」という）」あるいは「ハイブリッド走行モード（以下「ＨＶ走行モード」という）」で車両１を走行させる。ＥＶ走行モードとは、エンジン１０を停止し、第１ＭＧ２０あるいは第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力で車両１を走行させる制御モードである。ＨＶ走行モードとは、エンジン１０および第２ＭＧ３０の動力で車両１を走行させる制御モードである。なお、これらの制御モードに、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を使用せずにエンジン１０の駆動力で車両を走行させるエンジン走行モードを追加してもよい。ＥＶ走行モードおよびＨＶ走行モードのそれぞれにおいて、制御モードはさらに細分化されている。

図４において、「Ｃ１」、「Ｂ１」、「ＣＳ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」はそれぞれクラッチＣ１、ブレーキＢ１、クラッチＣＳ、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０を示す。Ｃ１、Ｂ１、ＣＳの各欄の丸（○）印は「係合」を示し、×印は「解放」を示し、三角（△）印はエンジンブレーキ時にクラッチＣ１およびブレーキＢ１のどちらか一方を係合することを示す。また、ＭＧ１の欄およびＭＧ２の欄の「Ｇ」は主にジェネレータとして動作させることを示し、「Ｍ」は主にモータとして動作させることを示す。

ＥＶ走行モード中においては、制御装置１００は、第２ＭＧ３０単独の動力で車両１を走行させる「単モータ走行モード」と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方の動力で車両１を走行させる「両モータ走行モード」とを、ユーザの要求トルクなどに応じて選択的に切り替える。

駆動装置２の負荷が低負荷の場合には単モータ走行モードが使用され、負荷が高負荷になると両モータ走行モードに移行される。

図４のＥ１欄に示すように、ＥＶ単モータ走行モードで車両１を駆動（前進あるいは後進）させる場合、制御装置１００は、クラッチＣ１を解放しかつブレーキＢ１を解放することで、変速部４０をニュートラル状態（動力を伝達しない状態）とする。このとき、制御装置１００は、第１ＭＧ２０を主にサンギヤＳ２をゼロに固定させる固定手段として動作させ、第２ＭＧ３０を主にモータとして動作させる（後述の図５参照）。第１ＭＧ２０を固定手段として動作させるために、第１ＭＧ２０の回転速度がゼロになるように回転速度をフィードバックして第１ＭＧ２０の電流を制御しても良く、トルクがゼロでも回転速度をゼロに維持できる場合には、電流を加えずコギングトルクを利用しても良い。なお、変速部４０をニュートラル状態とすると回生制動時にエンジン１０が連れ回されないのでその分のロスが少なく、大きな回生電力を回収することができる。

図４のＥ２欄に示すように、ＥＶ単モータ走行モードで車両１を制動する場合でかつエンジンブレーキが必要な場合、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１のどちらか一方を係合する。たとえば、回生ブレーキのみでは制動力が不足する場合にエンジンブレーキが回生ブレーキに併用される。また、たとえば、バッテリ６０のＳＯＣが満充電状態に近い場合には、回生電力を充電できないので、エンジンブレーキ状態とすることが考えられる。

クラッチＣ１およびブレーキＢ１のどちらか一方を係合することにより、駆動輪９０の回転がエンジン１０に伝達されエンジン１０が回転される、いわゆるエンジンブレーキ状態となる。このとき、制御装置１００は、第１ＭＧ２０を主にモータとして動作させ、第２ＭＧ３０を主にジェネレータとして動作させる。

一方、図４のＥ３欄に示すように、ＥＶ両モータ走行モードで車両１を駆動（前進あるいは後進）させる場合、制御装置１００は、クラッチＣ１を係合しかつブレーキＢ１を係合して変速部４０のリングギヤＲ１の回転を規制（ロック）する。これにより、変速部４０のリングギヤＲ１に連結された差動部５０のキャリアＣＡ２の回転も規制（ロック）されるため、差動部５０のキャリアＣＡ２が停止状態に維持される（エンジン回転速度Ｎｅ＝０となる）。そして、制御装置１００は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を主にモータとして動作させる（後述の図６参照）。

さらに、ＥＶ走行モードのＥ４，Ｅ５欄について説明する。これらのモードもＥ３欄と同じく両モータ走行モードであるが、エンジン回転速度Ｎｅがゼロでない点でも動作させることができる点が異なる（図４中で「Ｎｅフリー」と記載）。

ＨＶ走行モード中においては、走行モードが、シリーズパラレルモード、シリーズモード、パラレルモードの３種類にさらに分類される。シリーズパラレルモードおよびシリーズモードでは、制御装置１００は、第１ＭＧ２０を主にジェネレータとして動作させ、第２ＭＧ３０を主にモータとして動作させる。また、パラレルモードでは、制御装置１００は、第２ＭＧ３０のみモータとして動作させるか（単モータ）、または第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０をともにモータとして動作させる（両モータ）。

ＨＶ走行モード中において、制御装置１００は、シリーズパラレルモードと、シリーズモードと、パラレルモードとの間で走行モードを切り替える。

シリーズパラレルモードでは、エンジン１０の動力は、一部は駆動輪９０を駆動するために使用され、残りは、第１ＭＧ２０で発電を行なう動力として使用される。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。シリーズパラレルモードにおいては、制御装置１００は、車速に応じて変速部４０の変速比を切り替える。

中低速域で車両１を前進させる場合には、制御装置１００は、図４のＨ２欄に示すように、クラッチＣ１を係合しかつブレーキＢ１を解放することで、ローギヤ段Ｌｏを形成する（後述の図１０参照）。一方、高速域で車両１を前進させる場合、制御装置１００は、図４のＨ１欄に示すように、クラッチＣ１を解放しかつブレーキＢ１を係合することで、ハイギヤ段Ｈｉを形成する（後述の図１１参照）。ハイギヤ段形成時、ローギヤ段形成時とも、変速部４０と差動部５０とは全体として無段変速機として動作する。

車両１を後進させる場合には、制御装置１００は、図４のＨ３欄に示すように、クラッチＣ１を係合しかつブレーキＢ１を解放する。そして、制御装置１００は、バッテリのＳＯＣに余裕がある場合には、第２ＭＧ３０を単独で逆回転させる一方、バッテリのＳＯＣに余裕がない場合にはエンジン１０を運転させて第１ＭＧ２０で発電を行なうとともに第２ＭＧ３０を逆回転させる。

シリーズモードでは、エンジン１０の動力は、すべて第１ＭＧ２０で発電を行なう動力として使用される。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。シリーズモードにおいては、車両１を前進させる場合あるいは車両１を後進させる場合には、制御装置１００は、図４のＨ４欄およびＨ５欄に示すように、クラッチＣ１およびブレーキＢ１をともに解放し、かつクラッチＣＳを係合させる（後述の図７参照）。

さらに、ＨＶ走行モードのＨ６〜Ｈ９欄には、パラレルモードの制御状態が示される。これらのモードもＨＶ走行モードであるが、第１ＭＧ２０がジェネレータとして動作することはない。ＨＶ（パラレル）走行モードかつ両モータ走行モードでは、第１ＭＧ２０はモータとして力行動作し、駆動輪を回転させるトルクを出力する点がシリーズパラレルモードやシリーズモードとは大きく異なる。パラレルモードでは、クラッチＣ１、ブレーキＢ１のいずれか一方が係合、他方が解放され、クラッチＣＳは係合される。これらのモードの詳細については、図８および図９の共線図を用いて後述する。

さらに、車両１は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を使用しないで走行するエンジン走行モードでも走行が可能である。車両の走行状態がエンジンの効率の良い回転速度およびトルクと一致したときには、発電などにエンジンの動力を使用せずにそのまま駆動輪を回転させるのに使用するほうが効率が良い。

以下に、共線図を用いて、図４に示した制御モードのうち代表的な制御モードについて、各回転要素の状態を説明する。

図５は、ＥＶ単モータ走行モード中の共線図である。図６は、ＥＶ両モータ走行モード中の共線図である。図７は、ＨＶ走行（シリーズ）モード中の共線図である。図８は、ＨＶ走行（パラレルＬｏ）モード中の共線図である。図９は、ＨＶ走行（パラレルＨｉ）モード中の共線図である。図１０は、ＨＶ走行（シリーズパラレルＬｏ）モード中の共線図である。図１１は、ＨＶ走行（シリーズパラレルＨｉ）モード中の共線図である。

なお、「パラレルＬｏモード」とは、走行モードをパラレルモードとし変速部４０の変速段をローギヤ段Ｌｏとする制御モードである。「パラレルＨｉモード」とは、走行モードをパラレルモードとし変速部４０の変速段をハイギヤ段Ｈｉとする制御モードである。「シリーズパラレルＬｏモード」とは、走行モードをシリーズパラレルモードとし変速部４０の変速段をローギヤ段Ｌｏとする制御モードである。「シリーズパラレルＨｉモード」とは、走行モードをシリーズパラレルモードとし変速部４０の変速段をハイギヤ段Ｈｉとする制御モードである。

図５〜図１１に示す「Ｓ１」、「ＣＡ１」、「Ｒ１」はそれぞれ変速部４０のサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１を示し、「Ｓ２」、「ＣＡ２」、「Ｒ２」はそれぞれ差動部５０のサンギヤＳ２、キャリアＣＡ２、リングギヤＲ２を示す。

図５を用いて、ＥＶ単モータ走行モード（図４：Ｅ１）中の制御状態について説明する。ＥＶ単モータ走行モードでは、制御装置１００は、変速部４０のクラッチＣ１、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳを解放するとともに、エンジン１０を停止し、第２ＭＧ３０を主にモータとして動作させる。そのため、ＥＶ単モータ走行モードでは、ＭＧ２トルクＴｍ２を用いて車両１は走行する。

この際、制御装置１００は、サンギヤＳ２の回転速度が０となるようにＭＧ１トルクＴｍ１をフィードバック制御する。そのため、サンギヤＳ２は回転しない。しかしながら、変速部４０のクラッチＣ１およびブレーキＢ１は解放されているため、差動部５０のキャリアＣＡ２の回転は規制されない。したがって、差動部５０のリングギヤＲ２、キャリアＣＡ２および変速部４０のリングギヤＲ１は、第２ＭＧ３０の回転に連動して、第２ＭＧ３０の回転方向と同じ方向に回転（空転）させられる。

一方、変速部４０のキャリアＣＡ１は、エンジン１０が停止されていることによって、停止状態に維持される。変速部４０のサンギヤＳ１は、リングギヤＲ１の回転に連動して、リングギヤＲ１の回転方向とは反対の方向に回転（空転）させられる。

なお、ＥＶ単モータ走行モード中に減速を行なうために、第２ＭＧ３０を用いた回生制動に加えてエンジンブレーキを作動させることも可能である。この場合（図４：Ｅ２）には、クラッチＣ１またはブレーキＢ１のいずれか一方を係合させることにより、キャリアＣＡ２が駆動輪９０側から駆動されたときにエンジン１０も回転させられるので、エンジンブレーキが作動する。

次に、図６を参照して、ＥＶ両モータ走行モード（図４：Ｅ３）中における制御状態について説明する。ＥＶ両モータ走行モードでは、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を係合し、かつクラッチＣＳを解放するとともに、エンジン１０を停止する。したがって、変速部４０のサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１の回転が回転速度がゼロになるように規制される。

変速部４０のリングギヤＲ１の回転が規制されることで、差動部５０のキャリアＣＡ２の回転も規制（ロック）される。この状態で、制御装置１００は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を主にモータとして動作させる。具体的には、ＭＧ２トルクＴｍ２を正トルクとして第２ＭＧ３０を正回転させるとともに、ＭＧ１トルクＴｍ１を負トルクとして第１ＭＧ２０を負回転させる。

クラッチＣ１を係合してキャリアＣＡ２の回転を規制することで、ＭＧ１トルクＴｍ１は、キャリアＣＡ２を支点としてリングギヤＲ２に伝達される。リングギヤＲ２に伝達されるＭＧ１トルクＴｍ１（以下「ＭＧ１伝達トルクＴｍ１ｃ」という）は、正方向に作用し、カウンタ軸７０に伝達される。そのため、ＥＶ両モータ走行モードでは、ＭＧ１伝達トルクＴｍ１ｃとＭＧ２トルクＴｍ２とを用いて、車両１は走行する。制御装置１００は、ＭＧ１伝達トルクＴｍ１ｃとＭＧ２トルクＴｍ２との合計によってユーザ要求トルクを満たすように、ＭＧ１トルクＴｍ１とＭＧ２トルクＴｍ２との分担比率を調整する。

図７を参照してＨＶ走行（シリーズ）モード（図４：Ｈ４）中における制御状態について説明する。ＨＶ走行（シリーズ）モードでは、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を解放するとともに、クラッチＣＳを係合する。したがって、クラッチＣＳが係合されることによって、差動部５０のサンギヤＳ２が、変速部４０のキャリアＣＡ１と同じ回転速度で回転し、エンジン１０の回転は、同じ回転速度でクラッチＣＳから第１ＭＧ２０に伝達される。これにより、エンジン１０を動力源とする第１ＭＧ２０による発電が実施可能となる。

一方、クラッチＣ１およびブレーキＢ１がいずれも解放されるため、変速部４０のサンギヤＳ１とリングギヤＲ１と、差動部５０のキャリアＣＡ２の回転は規制されない。すなわち、変速部４０は、ニュートラル状態となり、差動部５０のキャリアＣＡ２の回転が規制されないため、第１ＭＧ２０の動力およびエンジン１０の動力は、カウンタ軸７０に伝達されない状態となる。そのため、カウンタ軸７０には、ＭＧ２トルクＴｍ２が伝達される。したがって、ＨＶ走行（シリーズ）モードでは、エンジン１０を動力源として第１ＭＧ２０による発電を実施しつつ、その発電した電力の一部または全部を用いてＭＧ２トルクＴｍ２で車両１は走行することとなる。

シリーズモードが実現可能となったことにより、低車速時やバックグラウンドノイズが低い車両状態において、シリーズパラレルモードでは注意が必要であったエンジントルク変動に起因するギヤ機構の歯打ち音の発生を気にせずに、エンジン１０の動作点を選択できる。これによって、車両の静粛性および燃費の向上の両立を図ることが可能な車両状態が増加する。

図８を参照して、ＨＶ走行（パラレルＬｏ）モード（図４：Ｈ８およびＨ９）中の制御状態について説明する。

パラレルＬｏモードでは、制御装置１００は、クラッチＣ１およびクラッチＣＳを係合するとともに、ブレーキＢ１を解放する。そのため、差動部５０の回転要素（サンギヤＳ１，キャリアＣＡ１，リングギヤＲ１）は一体となって回転する。これにより、変速部４０のリングギヤＲ１も、キャリアＣＡ１と同じ回転速度で回転する。また、クラッチＣＳが係合されるため、差動部５０のサンギヤＳ２が、変速部４０のキャリアＣＡ１と同じ回転速度で回転し、エンジン１０の回転は、同じ回転速度でクラッチＣＳから第１ＭＧ２０に伝達される。これにより、差動部５０の回転要素と変速部４０の回転要素（サンギヤＳ２，キャリアＣＡ２，リングギヤＲ２）は全て同じ回転数で回転することとなる。すなわち、エンジン１０の回転速度と、リングギヤＲ２との回転速度差（変速比）は、第１変速比に固定される。

図９を参照して、ＨＶ走行（パラレルＨｉ）モード（図４：Ｈ６およびＨ７）中の制御状態について説明する。

パラレルＨｉモードでは、制御装置１００は、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳを係合するとともに、クラッチＣ１を解放する。ブレーキＢ１が係合されるため、サンギヤＳ１の回転が規制される。これにより、変速部４０のキャリアＣＡ１に入力されたエンジン１０の回転は、増速されて変速部４０のリングギヤＲ１から差動部５０のキャリアＣＡ２に伝達される。一方、クラッチＣＳが係合されるため、差動部５０のサンギヤＳ２が、変速部４０のキャリアＣＡ１と同じ回転速度で回転し、エンジン１０の回転は、同じ回転速度でクラッチＣＳから第１ＭＧ２０に伝達される。これにより、キャリアＣＡ２の回転速度と、サンギヤＳ２の回転速度とは、エンジン回転数によって規制されるため、エンジン１０の回転速度とリングギヤＲ２との回転速度差（変速比）が第２変速比に固定される。なお、第２変速比は、第１変速比よりも増速側の値（第１変速比よりも小さい値）である。

なお、ＨＶ走行（パラレル：有段）かつ両モータ走行モード（図４のＨ７，Ｈ９）は、エンジン１０のトルクＴｅ（以下「エンジントルクＴｅ」という）、ＭＧ１トルクＴｍ１、ＭＧ２トルクＴｍ２をすべて、駆動輪の前進方向の回転トルクに使用することができるので、駆動輪に大きなトルクが要求される場合に特に有効である。また、ＨＶ走行（パラレル：有段）かつ単モータ走行モード（図４のＨ６，Ｈ８）の制御状態は、図８および図９においてＴｍ１＝０とした場合に相当する。また、ＨＶ走行（パラレル：有段）走行モードは、Ｔｍ１＝０、Ｔｍ２＝０としてエンジントルクのみで走行することも可能である。

図１０を参照して、ＨＶ走行（シリーズパラレルＬｏ）モード（図４：Ｈ２）中の制御状態について説明する。

シリーズパラレルＬｏモードでは、制御装置１００は、クラッチＣ１を係合するとともに、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳを解放する。そのため、回転要素（サンギヤＳ１，キャリアＣＡ１，リングギヤＲ１）は一体となって回転する。これにより、変速部４０のリングギヤＲ１も、キャリアＣＡ１と同じ回転速度で回転し、エンジン１０の回転は、同じ回転速度でリングギヤＲ１から差動部５０のキャリアＣＡ２に伝達される。すなわち、変速部４０のキャリアＣＡ１に入力されたエンジントルクＴｅは、変速部４０のリングギヤＲ１から差動部５０のキャリアＣＡ２に伝達される。なお、ローギヤ段Ｌｏ形成時リングギヤＲ１から出力されるトルク（以下「変速部出力トルクＴｒ１」という）は、エンジントルクＴｅと同じ大きさである（Ｔｅ＝Ｔｒ１）。

差動部５０のキャリアＣＡ２に伝達されたエンジン１０の回転は、サンギヤＳ２の回転速度（第１ＭＧ２０の回転速度）によって無段階に変速されて差動部５０のリングギヤＲ２に伝達される。この際、制御装置１００は、基本的には、第１ＭＧ２０をジェネレータとして動作させて、ＭＧ１トルクＴｍ１を負方向に作用させる。これにより、キャリアＣＡ２に入力されたエンジントルクＴｅをリングギヤＲ２に伝達するための反力をＭＧ１トルクＴｍ１が受け持つことになる。

リングギヤＲ２に伝達されたエンジントルクＴｅ（以下「エンジン伝達トルクＴｅｃ」という）は、カウンタドライブギヤ５１からカウンタ軸７０に伝達され、車両１の駆動力として作用する。

また、ＨＶ走行（シリーズパラレルＬｏ）モードでは、制御装置１００は、第２ＭＧ３０を主にモータとして動作させる。ＭＧ２トルクＴｍ２は、リダクションギヤ３２からカウンタ軸７０に伝達され、車両１の駆動力として作用する。つまり、ＨＶ走行（シリーズパラレルＬｏ）モードでは、エンジン伝達トルクＴｅｃとＭＧ２トルクＴｍ２とを用いて、車両１は走行する。

図１１を参照して、ＨＶ走行（シリーズパラレルＨｉ）モード（図４：Ｈ１）中の制御状態について説明する。

シリーズパラレルＨｉモードでは、制御装置１００は、ブレーキＢ１を係合するとともに、クラッチＣ１およびクラッチＣＳを解放する。ブレーキＢ１が係合されるため、サンギヤＳ１の回転が規制される。これにより、変速部４０のキャリアＣＡ１に入力されたエンジン１０の回転は、増速されて変速部４０のリングギヤＲ１から差動部５０のキャリアＣＡ２に伝達される。したがって、ハイギヤ段Ｈｉ形成時には、変速部出力トルクＴｒ１はエンジントルクＴｅよりも小さくなる（Ｔｅ＞Ｔｒ１）。

［各制御モードが使用される状況］
図１２は、車両１が主として燃料をエネルギ源として走行する場合の制御モードを決定するモード判定マップである。このモード判定マップは、ハイブリッド自動車が通常走行する場合、またはプラグインハイブリッド自動車がバッテリの蓄電状態を維持するＣＳモードで走行する場合に使用される。図１２には境界線が破線で示されるマップと境界線が実線で示されるマップとが重ねて示されている。境界線が破線で示されるマップは、バッテリ６０の入出力パワーに制限を受けない場合に通常用いられるマップである。一方、境界線が実線で示されるマップは、ＳＯＣや温度などの諸条件によってバッテリ６０の入出力パワーが制限された場合に用いられるマップである。

まず、境界線が破線で示されるマップの車両負荷が正の領域について説明する。車速がゼロに近く車両負荷が小さい領域ではＥＶ単モータ走行モードが使用される。両モータ走行ではなく、単モータ走行としているのは、不意のアクセルペダル踏込時にすぐさまエンジン始動ができるようにする為である。そして、車速が高くなるかまたは車両負荷が大きくなるとシリーズパラレルＬｏモードが使用される。車両負荷がさらに大きくなってシリーズパラレルＬｏモードではトルクが不足する場合には、パラレルＬｏモードでエンジントルクＴｅを駆動輪にすべて出力しつつ、かつＭＧ１トルクＴｍ１またはＭＧ２トルクＴｍ２も使用するモータアシストを実行する。なお、パワーオンダウンシフト時にこのモードを使用するようにしても良い。

続いて、境界線が破線で示されるマップの車両負荷が負の領域について説明する。車速がゼロに近く車両負荷が小さい領域ではＥＶ単モータ走行モードが使用される。車速が増加すると、シリーズモードが使用される。車両負荷が負の場合が正の場合よりもＥＶ単モータ走行モードの領域が広くなっているのは、エンジン１０を始動するのはシリーズモードであるので、エンジン始動時のショックを低減させるための反力トルク分の余裕を設けなくてよいからである。

次に、境界線が実線で示されるマップの車両負荷が正の領域について説明する。車両負荷が正、かつ低車速時は、シリーズモードが使用される。シリーズモードは、第２ＭＧ３０とデファレンシャルギヤとの間のガタ打ちによる騒音（所謂、ガラ音）防止に有効である。

車速の上昇と共に、シリーズモードから、パラレルＨｉモード、シリーズパラレルＨｉモードの順に制御モードが遷移する。パラレルＨｉモードは固定ギヤ比なので、エンジン１０が燃料消費を最小とする動作点を外れやすいため、使用領域は比較的狭い帯状となっている。

またシリーズモードから、車両負荷が大きくなると、シリーズパラレルＬｏモードに遷移する。シリーズパラレルＬｏモードは、駆動力が優先される領域で有効である。

次に、境界線が実線で示されるマップの車両負荷が負の領域について説明する。車両負荷が負の場合は、車速にかかわらずシリーズモードが使用される。シリーズモードでは、同一車速において、エンジン回転速度を任意に制御可能なため、ドライバの要求に応じたエンジンブレーキトルクを発生させることができる。エンジンブレーキトルクに逆らって第１ＭＧ２０を回転させるので、第１ＭＧ２０は力行運転となる。このため、第２ＭＧ３０で回生制動によって発生した回生電力を第１ＭＧ２０で消費できるので、バッテリ６０が回生電力を受け入れられない場合でも、第２ＭＧ３０で回生制動することができる。さらに、第１ＭＧ２０の回転速度とエンジン回転速度が同一となるため、他のモードに比べ、第１ＭＧ２０の回転速度上限によるエンジン回転速度の制約を受けにくい為、エンジンブレーキトルクの絶対値も大きくできる。

図１３は、車両１が主としてバッテリ６０に充電された電力をエネルギ源として走行する場合の制御モードを決定するモード判定マップである。このモード判定マップは、ハイブリッド自動車がＥＶ走行する場合、またはプラグインハイブリッド自動車がバッテリの蓄電状態を消費するＣＤモードで走行する場合に使用される。

図１３を参照して、正負の低負荷域では、単モータ走行のＥＶ走行モードが使用される。ＣＤモードでは、基本的にエンジン１０の始動を想定しなくても良いのでエンジン１０の始動に伴う反力補償トルクが必要なく比較的広い領域を単モータ走行のＥＶ走行モードに割り当てることができる。

高負荷域では、単モータ走行では、トルクが不足するため、両モータ走行モードが選択される。すなわち、車速が所定値よりも低い場合であって負荷の大きさが小さい領域では、単モータ走行のＥＶ走行モードが選択され、負荷の大きさが所定値よりも大きいと両モータ走行のＥＶモードが選択される。

両モータ走行モードであって、車速が所定値Ｖ１を超える場合には、第１ＭＧ２０やピニオンギヤの回転速度の上限があるため、エンジン回転速度Ｎｅがゼロの両モータ走行から、Ｎｅがゼロでない両モータ走行に車両の状態が変化する。

車速がＶ２を超えると、バッテリの電力で走行するときのエネルギ効率が悪化する傾向にあるため、シリーズパラレルＬｏ、シリーズパラレルＨｉ、シリーズのいずれかのＨＶ走行モードが選択される。図１３では、車速がＶ２より高い領域では、車両負荷が負であればシリーズモードが選択され、車両負荷が正の場合には、低負荷においてシリーズパラレルＨｉモードが選択され、高負荷では、シリーズパラレルＬｏモードが選択される。

［制御モード（走行モードおよび変速段）の切替］
以上のような構成を有する車両１の制御モードがＨＶ走行モードである場合において、シリーズパラレルモードとパラレルモードとの間の走行モードの切替と、ハイギヤ段Ｈｉとローギヤ段Ｌｏとの間の変速部４０の変速段の切替とを同時に行なうときに、同時に制御する対象が増え、制御が複雑化することが懸念される。

図１４は、ＨＶ走行モード中における制御モードの切替による制御対象の変化を示す図である。上述したように、ＨＶ走行モード中における制御モードには、シリーズモードと、シリーズパラレルＬｏモードと、シリーズパラレルＨｉモードと、パラレルＬｏモードと、パラレルＨｉモードとが含まれる。

図１４には、制御モードの切替による制御対象（クラッチＣ１、ブレーキＢ１、クラッチＣＳおよびＭＧ１トルクＴｍ１）の変化の他に、変化する制御対象の個数および制御モードの切替前の同期の可否が示される。切替前の制御モードは、（Ａ）シリーズモードと、（Ｂ）シリーズパラレルＬｏモードと、（Ｃ）シリーズパラレルＨｉモードと、（Ｄ）パラレルＬｏモードと、（Ｅ）パラレルＨｉモードとを含む。切替後の制御モードも同様に、（ａ）シリーズモードと、（ｂ）シリーズパラレルＬｏモードと、（ｃ）シリーズパラレルＨｉモードと、（ｄ）パラレルＬｏモードと、（ｅ）パラレルＨｉモードとを含む。

図１４の「Ｃ１」、「Ｂ１」および「ＣＳ」は、それぞれクラッチＣ１、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳの係合状態の変化の有無を示す。具体的には、各欄に記載の丸（○）印は係合状態であることを示し、×印は解放状態であることを示す。すなわち、図１４の「○→×」は、係合状態から解放状態に変化することを示す。図１４の「×→○」は、解放状態から係合状態に変化することを示す。図１４の「○」は、係合状態が維持されることを示す。図１４の「×」は、解放状態が維持されることを示す。

図１４の「Ｔｍ１」は、ＭＧ１トルクＴｍ１の変化の有無を示す。具体的には、丸（○）印はトルク出力がある（ゼロでない）ことを示し、×印はトルク出力がゼロであることを示す。すなわち、図１４の「○→×」は、ＭＧ１トルクＴｍ１がゼロでない状態からゼロである状態に変化することを示す。図１４の「×→○」は、ＭＧ１トルクＴｍ１がゼロである状態からゼロでない状態に変化することを示す。図１４の「○→○」は、いずれもＭＧ１トルクＴｍ１がゼロでない状態のままであるが、トルクの大きさが変化することを示す。図１４の「×」は、ＭＧ１トルクＴｍ１がゼロである状態が維持されることを示す。

図１４の「ｓｕｍ」は、変化する制御対象の個数を示す。なお、図１４の「Ｔｍ１」欄における「○→○」は、ＭＧ１トルクＴｍ１がゼロでない状態のままであるが、トルクの大きさが変化するため、変化する制御対象の個数に含まれる。

図１４の「同期」は、制御モードの切替による係合要素（クラッチＣ１、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳ）の状態変化によって変速部４０および差動部５０を含む動力伝達装置内の回転要素の回転速度が急変しないように、制御モードの切替前に動力伝達装置内の回転要素の回転速度を制御モード切替後の回転速度に予め同期させることを示す。図１４の「可」は、制御モードの切替前の同期が可能であることを示し、図１４の「不可」は、制御モードの切替前の同期が不可であることを示す。

たとえば、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を行なう場合（図１４の（Ｂ）−（ｅ）の組合せである場合）、図１４の「Ｃ１」は「○→×」であるため、クラッチＣ１は係合状態から解放状態に変化する。図１４の「Ｂ１」は「×→○」であるため、ブレーキＢ１は解放状態から係合状態に変化する。図１４の「ＣＳ」は「×→○」であるため、クラッチＣＳは解放状態から係合状態に変化する。図１４の「Ｔｍ１」は「○→×」であるため、ＭＧ１トルクＴｍ１がゼロでない状態からゼロである状態に変化する。したがって、変化する制御対象は「Ｃ１」、「Ｂ１」、「ＣＳ」および「Ｔｍ１」の４個であり、図１４の「ｓｕｍ」には「４」が示されている。図１４の「同期」は、「不可」であることが示される。すなわち、切替前のシリーズパラレルＬｏにおいて、動力伝達装置の変速比（変速部４０のキャリアＣＡ１の回転速度と、差動部５０のリングギヤＲ２の回転速度との回転速度比）を、予め切替後のパラレルＨｉモードにおける動力伝達装置の変速比に同期させることはできない。切替後のパラレルＨｉモードにおける動力伝達装置の変速比が、切替前のシリーズパラレルＬｏにおいて変更可能な動力伝達装置の変速比の範囲に含まれないためである（後述の図１５、１６参照）。

他の切替による変化についても、図１４に示されるとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

図１４に示す制御モードの切替の組合せのうち、図１４の破線枠で示される切替、すなわちシリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替（図１４の（Ｂ）−（ｅ）間の切替および（Ｅ）−（ｂ）間の切替）およびシリーズパラレルＨｉモードとパラレルＬｏモードとの間の切替（図１４の（Ｄ）−（ｃ）間の切替および（Ｃ）−（ｄ）間の切替）においては、変化する制御対象の個数が他の切替よりも多い４個であるとともに、「同期」が不可となる。これは、シリーズパラレルモードとパラレルモードとの間の走行モードの切替に加えて、変速部４０において低速段（クラッチＣ１係合、ブレーキＢ１解放）と高速段（ブレーキＢ１係合、クラッチＣ１解放）との間での変速段の切替を行なう必要があるためである。

このように、シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替およびシリーズパラレルＨｉモードとパラレルＬｏモードとの間の切替においては、制御モードの切替前の同期が不可であることに加えて、走行モードの切替と変速段の切替との双方を伴うため、同時に制御する対象が多く、制御が複雑化することが懸念される。

このような問題に鑑み、本実施の形態による制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替が要求された場合およびシリーズパラレルＨｉモードとパラレルＬｏモードとの間の切替が要求された場合（すなわち走行モードの切替および変速段の切替が要求された場合）、シリーズモードを経由して走行モードおよび変速段を切り替える第１切替制御と、シリーズモードを経由せずに走行モードの切替および変速段の切替のうちの一方の切替を行なった後に他方の切替を行なう第２切替制御とを選択的に実行する。

第１切替制御では、シリーズモードを経由して走行モードおよび変速段を切り替えるため、走行モードおよび変速段の切替を同時に行なう場合（シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードに直接的に切り替える場合）と比較して、同時に制御する対象が減り、制御が簡易化される。

図１５は、シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替を第１切替制御によって行なう場合の動力伝達装置の変速比の変化を示す。動力伝達装置の変速比とは、上述したように、変速部４０のキャリアＣＡ１の回転速度と、差動部５０のリングギヤＲ２の回転速度との回転速度比である。図１５において横軸は、動力伝達装置の変速比を示す。

図１５において、矩形領域（Ａ）はシリーズパラレルＬｏモード中に変更可能な動力伝達装置の変速比の範囲を示し、矩形領域（Ｂ）はシリーズモード中に変更可能な動力伝達装置の変速比の範囲を示し、矩形領域（Ｃ）はシリーズパラレルＨｉモード中に変更可能な動力伝達装置の変速比の範囲を示す。

図１５において、矩形領域（Ｄ）はパラレルＬｏモード中の動力伝達装置の第１変速比（以下「Ｌｏ回転同期変速比」ともいう）を示し、矩形領域（Ｅ）はパラレルＨｉモード中の動力伝達装置の第２変速比（以下「Ｈｉ回転同期変速比」ともいう）を示す。第１変速比（Ｌｏ回転同期変速比）および第２変速比（Ｈｉ回転同期変速比）は、いずれも固定値であり、制御装置１００の内部メモリに予め記憶されている。

図１５に示すように、シリーズパラレルＬｏモード中に変更可能な動力伝達装置の変速比の範囲には、パラレルＬｏモード中の動力伝達装置の第１変速比（Ｌｏ回転同期変速比）が含まれるが、パラレルＨｉモード中の動力伝達装置の第２変速比（Ｈｉ回転同期変速比）は含まれない。同様に、シリーズパラレルＨｉモード中に変更可能な動力伝達装置の変速比の範囲には、パラレルＨｉモード中の動力伝達装置の第２変速比（Ｈｉ回転同期変速比）が含まれるが、パラレルＬｏモード中の動力伝達装置の第１変速比（Ｌｏ回転同期変速比）は含まれない。一方、シリーズモード中に変更可能な変速比の範囲には、パラレルＬｏモード中の動力伝達装置の第１変速比（Ｌｏ回転同期変速比）およびパラレルＨｉモード中の動力伝達装置の第２変速比（Ｈｉ回転同期変速比）の両方が含まれる。

たとえば、現在の制御モードがシリーズパラレルＬｏモードであって、かつ現在の動力伝達装置の変速比がＬｏ回転同期変速比よりも減速側のＡ（０）である場合を想定する。この場合にパラレルＨｉモードへの切替要求があると、制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を第１切替制御によって行なう。

第１切替制御では、図１５の実線の矢印で示される経路に沿って動力伝達装置の変速比が変化する。具体的には、制御装置１００は、以下の処理を順次行なう。

まず、制御装置１００は、動力伝達装置の変速比をＬｏ同期回転速度比に同期させる。この処理は、第１ＭＧ２０の回転速度がエンジン１０の回転速度に同期するようにＭＧ１トルクＴｍ１をフィードバック制御することによって実現される。

動力伝達装置の変速比をＬｏ同期回転速度比に同期させた後、制御装置１００は、走行モードをシリーズモードに切り替える。この切替で同時に制御する対象は、図１４の（Ｂ）−（ａ）の組合せに示すように、「Ｃ１」、「Ｃｓ」、「Ｔｍ１」の３個であり、４個よりも少ない。

走行モードをシリーズモードに切り替えた後、制御装置１００は、動力伝達装置の変速比をＨｉ同期回転速度比に同期させる。この処理は、変速部４０のサンギヤＳ１が０となるようにＭＧ１トルクＴｍ１をフィードバック制御することによって実現される。

動力伝達装置の変速比をＨｉ同期回転速度比に同期させた後、制御装置１００は、走行モードをパラレルモードに切り替えるとともに変速部４０の変速段をハイギヤ段Ｈｉに切り替える。この切替で同時に制御する対象は、図１４の（Ａ）−（ｅ）の組合せに示すように、「Ｂ１」、「Ｔｍ１」の２個であり、４個よりも少ない。

このように、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を第１切替制御によって行なう場合、同時に制御する対象の個数が、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードに直接的に切り替える場合に同時に制御する対象の個数である４個よりも少なくなるため、制御が簡易化される。

（Ｃ）シリーズパラレルＨｉモードから（ｄ）パラレルＬｏモードへの切替、（Ｄ）パラレルＬｏモードから（ｃ）シリーズパラレルモードＨｉへの切替、および（Ｅ）パラレルＨｉモードから（ｂ）シリーズパラレルＬｏモードへの切替を第１切替制御によって行なう場合も同様に、同時に制御する対象の個数が４個よりも少なくなるため、制御が簡易化される。

さらに、第１切替制御では、動力伝達装置の変速比をＬｏ同期回転速度比に同期させる処理（以下「第１同期制御」という）と、動力伝達装置の変速比をＨｉ同期回転速度比に同期させる処理（以下「第２同期制御」という）とを伴なう。そのため、走行モードおよび変速段の切替によるショックの発生を抑制することができる。そのため、走行モードおよび変速段の切替をスムーズに行なうことができる。

図１５に示す例では、現在の動力伝達装置の変速比Ａ（０）がＬｏ回転同期変速比よりも減速側であるため、第１同期制御による動力伝達装置の変速比の変化方向と、第２同期制御による動力伝達装置の変速比の変化方向とが、ともに増速側となる。

しかしながら、現在の動力伝達装置の変速比Ａ（０）がＬｏ回転同期変速比とＨｉ同期回転速度比との間に含まれる場合、第１同期制御による動力伝達装置の変速比の変化方向と、第２同期制御による動力伝達装置の変速比の変化方向とが逆方向となる。すなわち、動力伝達装置の変速比が第１切替制御中に減速方向にも増速方向にも変化するため、エンジン１０の回転速度が増減してユーザに違和感を与えることが懸念される。

そこで、制御装置１００は、仮に第１切替制御を実行すると動力伝達装置の速度比が減速方向にも増速方向にも変化すると予測される場合、すなわち切替前の動力伝達装置の変速比の実値（あるいは切替後の変速比の目標値）がＬｏ回転同期変速比とＨｉ同期回転速度比との間に含まれる場合、第１切替制御ではなく、第２切替制御を実行する。

図１６は、シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替を第２切替制御によって行なう場合の動力伝達装置の変速比の変化を示す。図１６に示される横軸および各矩形領域（Ａ）〜（Ｅ）は、図１５と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

たとえば、現在の制御モードがシリーズパラレルＬｏモードであって、かつ、現在の変速比がＬｏ回転同期変速比とＨｉ同期回転速度比との間のＡ（１）である場合を想定する。この場合において、パラレルＨｉモードへの切替を仮に第１切替制御によって行なうと、図１６の一点鎖線に示すように、第１同期制御による動力伝達装置の変速比の変化方向（減速方向）と、第２同期制御による動力伝達装置の変速比の変化方向（増速方向）とが逆方向となる。すなわち、仮に第１切替制御を実行すると動力伝達装置の変速比が第１切替制御中に減速方向にも増速方向にも変化するため、ユーザに違和感を与えてしまう。

そこで、制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を第２切替制御によって行なう。

第２切替制御では、図１６の実線の矢印で示される経路に沿って動力伝達装置の変速比が変化する。具体的には、制御装置１００は、以下の処理を順次行なう。

まず、制御装置１００は、変速部４０の変速段をローギヤ段Ｌｏからハイギヤ段Ｈｉに切り替える。すなわち、制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードからシリーズパラレルＨｉモードに切り替える。この切替で同時に制御する対象は、図１４の（Ｂ）−（ｃ）の組合せに示すように、「Ｃ１」、「Ｂ１」、「Ｔｍ１」の３個であり、４個よりも少ない。

変速部４０の変速段をローギヤ段Ｌｏからハイギヤ段Ｈｉに切り替えた後、制御装置１００は、走行モードをシリーズパラレルモードからパラレルモードに切り替える。すなわち、制御装置１００は、シリーズパラレルＨｉモードからパラレルＨｉモードに切り替える。この切替で同時に制御する対象は、図１４の（Ｃ）−（ｅ）の組合せに示すように、「ＣＳ」、「Ｔｍ１」の２個であり、４個よりも少ない。

このように、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を第２切替制御によって行なう場合においても、同時に制御する対象の個数が、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードに直接的に切り替える場合に同時に制御する対象の個数である４個よりも少なくなるため、制御が簡易化される。

（Ｃ）シリーズパラレルＨｉモードから（ｄ）パラレルＬｏモードへの切替、（Ｄ）パラレルＬｏモードから（ｃ）シリーズパラレルモードＨｉへの切替、および（Ｅ）パラレルＨｉモードから（ｂ）シリーズパラレルＬｏモードへの切替を第２切替制御によって行なう場合も同様に、同時に制御する対象の個数が４個よりも少なくなるため、制御が簡易化される。

このように、第２切替制御では、シリーズモードを経由せずに、走行モードの切替および変速段の切替のうちの一方の切替を行なった後に他方の切替を行なう。そのため、図１６に示すように、変速比が減速方向にも増速方向にも変化することを回避しつつ、制御を簡易化することができる。

図１７は、制御モードをシリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードに切り替える際に制御装置１００が行なう処理手順を示すフローチャートである。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０にて、制御装置１００は、パラレルＨｉモードへの切替要求があるか否かを判定する。制御装置１００は、車速と車両負荷と上述した図１２および図１３で示されるマップとに基づいてパラレルＨｉモードへの切替要求があるか否かを判定する。パラレルＨｉモードへの切替要求がある場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、処理は終了される。

Ｓ１１にて、制御装置１００は、現在変速比（動力伝達装置の変速比の実値）がＬｏ回転同期変速比よりも増速側であるか否かを判定する。制御装置１００は、たとえば、エンジン１０の回転速度と、差動部５０のリングギヤＲ２の回転速度とに基づいて現在変速比を算出する。現在変速比がＬｏ回転同期変速比よりも増速側である場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）、すなわち現在変速比がＬｏ回転同期変速比とＨｉ回転同期変速比との間には含まれない場合、処理はＳ１２に移される。現在変速比がＬｏ回転同期変速比よりも増速側でない場合（Ｓ１１にてＮＯ）、すなわち現在変速比がＬｏ回転同期変速比とＨｉ回転同期変速比との間には含まれる場合、処理はＳ１３に移される。

Ｓ１２にて、制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を第２切替制御によって行なう。すなわち、制御装置１００は、変速部４０の変速段をローギヤ段Ｌｏからハイギヤ段Ｈｉに切り替えた後に、走行モードをシリーズパラレルモードからパラレルモードに切り替える。

Ｓ１３にて、制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を第１切替制御によって行なう。すなわち、制御装置１００は、シリーズモード経由でシリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへと制御モードを切り替える。より具体的には、制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードで動力伝達装置の変速比をＬｏ回転同期変速比に同期させた後に走行モードをシリーズモードに切り替え、シリーズモードで動力伝達装置の変速比をＨｉ回転同期変速比に同期させた後に制御モードをパラレルＨｉモードに切り替える。

図１８は、制御モードをパラレルＨｉモードからシリーズパラレルＬｏモードに切り替える際に制御装置１００が行なう処理手順を示すフローチャートである。

Ｓ２０にて、制御装置１００は、シリーズパラレルＬｏモードへの切替要求があるか否かを判定する。制御装置１００は、車速と車両負荷と図１２および図１３で示されるマップとに基づいてシリーズパラレルＬｏモードへの切替要求があるか否かを判定する。シリーズパラレルＬｏモードへの切替要求がある場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１に移される。もしそうでない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、処理は終了される。

Ｓ２１にて、制御装置１００は、目標変速比（動力伝達装置の変速比の目標値）がＬｏ回転同期変速比よりも増速側であるか否かを判定する。制御装置１００は、たとえば、車両１の走行状態と切替後の制御モードとに基づいて目標変速比を決定する。目標変速比がＬｏ回転同期変速比よりも増速側である場合（Ｓ２１にてＹＥＳ）、すなわち現在変速比がＬｏ回転同期変速比とＨｉ回転同期変速比との間には含まれない場合、処理はＳ２２に移される。現在変速比がＬｏ回転同期変速比よりも増速側でない場合（Ｓ２１にてＮＯ）、すなわち現在変速比がＬｏ回転同期変速比とＨｉ回転同期変速比との間には含まれる場合、処理はＳ２３に移される。

Ｓ２２にて、制御装置１００は、パラレルＨｉモードからシリーズパラレルＬｏモードへの切替を第２切替制御によって行なう。すなわち、制御装置１００は、シリーズモードを経由せずに、走行モードをパラレルモードからシリーズパラレルモードに切り替えた後に、変速部４０の変速段をハイギヤ段Ｈｉからローギヤ段Ｌｏに切り替える。

Ｓ２３にて、制御装置１００は、パラレルＨｉモードからシリーズパラレルＬｏモードへの切替を第１切替制御によって行なう。すなわち、制御装置１００は、シリーズモード経由でパラレルＨｉモードからシリーズパラレルＬｏモードへの切替を行なう。より具体的には、制御装置１００は、走行モードをパラレルモードからシリーズモードに切り替え、シリーズモードで動力伝達装置の変速比をＬｏ回転同期速度比に同期させた後に制御モードをシリーズパラレルＬｏモードに切り替え、シリーズパラレルＬｏモードで動力伝達装置の変速比が目標変速比となるようにＭＧ１トルクを制御する。

図１９は、第１切替制御（シリーズモード経由）によってシリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替を行なう場合の各回転要素の動作、各係合要素の動作および各動力源の出力トルクの変化の一例を示す図である。図１９においては、説明の便宜上、アクセル開度が一定である場合を想定する。

図１９の上段のグラフは、各回転要素（第１ＭＧ２０の回転軸、エンジン１０の出力軸、および、第２ＭＧ３０の回転軸）の回転速度の時間変化を示すタイミングチャートである。図１９の上段のグラフの縦軸は回転速度を示し、横軸は時間を示す。

図１９の中段のグラフは、各係合要素（クラッチＣ１、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳ）に供給される油圧の時間変化を示すタイミングチャートである。図１９の中段のグラフの縦軸は油圧を示し、横軸は時間を示す。

図１９の下段のグラフは、各動力源（エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０）の出力トルクの時間変化を示すタイミングチャートである。図１９の下段のグラフの縦軸はトルクを示し、横軸は時間を示す。

時間ｔ１にて、シリーズパラレルＬｏモードからパラレルＨｉモードへの切替要求があると、時間ｔ２にて、シリーズパラレルＬｏモードからシリーズモードへの切替が開始される。このとき、ＭＧ１トルク（負トルク）が負方向に増加されることによって、エンジン１０の回転速度が引き下げられる。エンジン１０の回転速度の引き下げによりイナーシャトルクが駆動輪９０側に放出されるので、ＭＧ２トルクが減少される。エンジン１０の回転速度が引き下げられることによって、変速比がＬｏ回転同期変速比に近づくように変化する。

時間ｔ３にて、変速比がＬｏ回転同期変速比に同期するタイミングでＭＧ１トルクの大きさが正方向に減少されることにより、同期状態が維持される。このとき、クラッチＣ１が解放状態になるようにクラッチＣ１に供給される油圧が低下させられるとともに、クラッチＣＳが係合状態になるようにクラッチＣＳに供給される油圧が増加させられる。

時間ｔ４にて、クラッチＣＳの油圧が上限値まで増加することによって、シリーズモードへの切替が完了する。シリーズモードへの切替が完了すると、パラレルＨｉモードへの切替が開始される。パラレルＨｉモードへの切替が開始されると、ＭＧ２０の負トルクを負方向に増加させることによって、エンジン１０の回転速度をさらに引き下げる。そのため、変速比はＨｉ回転同期変速比に近づくように変化する。このとき、エンジン１０の出力軸は、駆動輪９０から切り離されているため、イナーシャトルクは放出されない。

時間ｔ５にて、変速比がＨｉ回転時変速比に同期するタイミングで第１ＭＧ２０の負トルクが正方向に減少されることにより、同期状態が維持される。このとき、ブレーキＢ１が係合状態になるようにブレーキＢ１に供給される油圧が増加させられる。そして、時間ｔ６にて、パラレルＨｉモードへの切替が完了する。

以上のように、本実施の形態に係るハイブリッド車両によると、シリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替が要求された場合およびシリーズパラレルＨｉモードとパラレルＬｏモードとの間の切替が要求された場合（すなわち走行モードの切替および変速部４０の変速段の切替が要求された場合）、シリーズモードを経由して走行モードおよび変速段を切り替える第１切替制御と、シリーズモードを経由せずに走行モードの切替および変速部４０の変速段の切替のうちの一方の切替を行なった後に他方の切替を行なう第２切替制御とを選択的に実行する。そのため、走行モードと変速部４０の変速段とを同時に切り替える場合と比較して、同時に制御される制御要素の増加が抑制されるため、変速制御の容易化を図ることができる。さらに、シリーズモードを経由する第１切替制御とシリーズモードを経由しない第２切替制御とのどちらかの切替制御を車両の状態に応じて適切に選択することができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態は、たとえば以下のように変形することができる。

（１） 本実施の形態においては、主にシリーズパラレルＬｏモードとパラレルＨｉモードとの間の切替を行なう場合について説明した。

しかしながら、シリーズパラレルＨｉモードとパラレルＬｏモードとの間の切替を行なう場合も同様に、第１切替制御と第２切替制御とを選択的に実行することで、同時に制御される制御要素の増加が抑制されるため、変速制御の容易化を図ることができる。なお、シリーズパラレルＨｉモードとパラレルＬｏモードとの間での制御モードの切替は、シリーズパラレルＬｏモードと、パラレルＨｉモードとの間の制御モードとの切替と比較して、クラッチＣ１とブレーキＢ１の係合の組合せや同期させる変速比が異なる点以外は同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

（２） 本実施の形態においては、切替前の動力伝達装置の変速比の実値（あるいは切替後の動力伝達装置の変速比の目標値）がＬｏ回転同期変速比とＨｉ同期回転速度比との間に含まれるか否かに応じて、第１切替制御で制御モードを切り替えるか第２切替制御で制御モードを切り替えるかを決定する場合について説明した。しかしながら、第１切替制御で制御モードを切り替えるか第２切替制御で制御モードを切り替えるかを決定する条件は、上記の条件に限定されるものではない。

（２−１） たとえば、制御装置１００は、車両負荷が熱損失に基づいて設定されるしきい値よりも高い場合には、第１切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。第１切替制御での制御モードの切替は、第２切替制御での制御モードの切替と比較して、ＭＧ１トルクによる同期制御を伴なう等の影響によって電流が流れる経路が多く電気的な熱損失が大きくなる。一方、第２切替制御での制御モードの切替は、係合要素をスリップさせることによる機械的な熱損失が発生する。この機械的な熱損失は、車両負荷が高いほど大きくなる傾向がある。そのため、車両負荷と比較されるしきい値の大きさを機械的な熱損失が電気的な熱損失を上回る値に設定することによって、制御モードの切り替え時の熱損失の増加を抑制することができる。

図２０は、車両負荷が熱損失に基づいて設定されるしきい値よりも高いか否かに応じて、第１切替制御で制御モードを切り替えるか第２切替制御で制御モードを切り替えるかを決定するためのマップの一例を示す図である。図２０の縦軸は車両負荷を示し、横軸は車速を示す。図２０には、車速に対して線形に変化するしきい値が設定される。なお、図２０に示されるしきい値は、一例であり、線形であることに限定されるものではなく、たとえば、非線形であってもよい。図２０に示すように、しきい値は、車速が高くなるほど値が小さくなるように設定される。

制御装置１００は、図２０に示すようなマップを参照して車速に対応するしきい値を算出し、車両負荷がしきい値を超える場合に第１切替制御で制御モードを切り替え、車両負荷がしきい値よりも低い場合に第２切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。

（２−２） あるいは、制御装置１００は、ユーザが駆動力の高い応答性を要求する場合に選択されるスポーツモード等のモードが選択されている場合には、第２切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。第１切替制御での制御モードの切替は、変速比の同期と、係合要素の係合状態を変更とを順に実施する必要があるため、切替を開始してから完了するまでの時間が第２切替制御での制御モードの切替と比較して長くなる場合がある。そのため、ユーザによってスポーツモード等のモードが選択されている場合には、第２切替制御で制御モードを切り替えることにより、制御モードの切替を速やかに行なうことができる。そのため、駆動力の応答性の悪化を抑制することができる。

（２−３） あるいは、制御装置１００は、ユーザが比較的静粛な車両の走行を要求する場合に選択されるコンフォートモード等のモードが選択されている場合には、第１切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。第２切替制御での制御モードの切替は、第１切替制御での制御モードの切替と比較して、油圧制御の係合要素をスリップさせて制御モードを切り替えるため、車両に振動等が発生する場合がある。そのため、コンフォートモード等のモードが選択されている場合には、第１切替制御で制御モードを切り替えることにより、振動等の発生を抑制することができる。

（２−４） あるいは、制御装置１００は、油温がしきい値よりも低い場合には、第１切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。係合要素として油圧式多板クラッチを用いる場合には、低温環境下においては、制御性が悪化する場合がある。そのため、係合要素をスリップさせる場合に、車両に振動等が発生する場合がある。そのため、油温がしきい値よりも低い、制御性が悪化する温度域である場合には、第１切替制御で制御モードを切り替えることにより、振動等の発生を抑制することができる。

（２−５） あるいは、制御装置１００は、車両負荷が第１ＭＧ２０の定格出力に基づいて設定されるしきい値よりも高い場合には、第２切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。第１切替制御での制御モードの切替は、第２切替制御での制御モードの切替と比較して第１ＭＧ２０の入出力パワーが大きくなる場合がある。そのため、車両負荷が第１ＭＧ２０の定格出力を超えるような値である場合には、第２切替制御で制御モードを切り替えることにより、第１ＭＧ２０が定格出力を超えて動作することを抑制することができる。

図２１は、車両負荷が第１ＭＧ２０の定格出力に基づいて設定されるしきい値よりも高いか否かに応じて、第１切替制御で制御モードを切り替えるか第２切替制御で制御モードを切り替えるかを決定するためのマップの一例を示す図である。図２１の縦軸は車両負荷を示し、横軸は車速を示す。図２１には、車速に対して線形に変化するしきい値が設定される。なお、図２１に示されるしきい値は、一例であり、線形であることに限定されるものではなく、たとえば、非線形であってもよい。図２１に示すように、しきい値は、車速が高くなるほど値が小さくなるように設定される。

制御装置１００は、図２１に示すようなマップを参照して車速に対応するしきい値を算出し、車両負荷がしきい値を超える場合に第２切替制御で制御モードを切り替え、車両負荷がしきい値よりも低い場合に第１切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。

（２−６） あるいは、制御装置１００は、第１ＭＧ２０の温度あるいは第１ＭＧ２０を駆動させるインバータの温度がしきい値よりも高い場合には、第２切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。あるいは、制御装置１００は、クラッチＣ１、ブレーキＢ１およびクラッチＣＳのうちの少なくともいずれかの温度がしきい値よりも高い場合には、第１切替制御で制御モードを切り替えるようにしてもよい。このようにすると、制御モードの切替に用いられる機器が高温になることを抑制することができる。

また、上述した実施の形態およびその変形例については、適宜組合せることも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ 駆動装置、１０ エンジン、２１ 入力軸、２２，３１ 回転軸、３２ リダクションギヤ、４０ 変速部、５０ 差動部、５１ カウンタドライブギヤ、６０ バッテリ、７０ カウンタ軸、７１ ドリブンギヤ、７２ ドライブギヤ、８０ デファレンシャルギヤ、８１ デフリングギヤ、８２ 駆動軸、９０ 駆動輪、１００ 制御装置、１５０ ＨＶＥＣＵ、１６０ ＭＧＥＣＵ、１７０ エンジンＥＣＵ、５００ 油圧回路、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ，Ｓ 制御信号、Ｃ１，ＣＳ クラッチ、ＣＡ１，ＣＡ２ キャリア、Ｐ１，Ｐ２ ピニオンギヤ、Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ、Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ。

Claims (6)

1. ハイブリッド車両であって、
   内燃機関と、
   第１回転電機と、
   駆動輪に動力を出力可能に設けられる第２回転電機と、
   前記内燃機関からの動力が入力される入力要素と、前記入力要素に入力された動力を出力する出力要素とを有し、前記入力要素と前記出力要素との間で低速段と高速段とのうちのいずれかの変速段で動力を伝達する非ニュートラル状態と、前記入力要素と前記出力要素との間で動力を伝達しないニュートラル状態とを切替可能に構成された変速部と、
   前記第１回転電機に接続される第１回転要素と、前記第２回転電機および駆動輪に接続される第２回転要素と、前記出力要素に接続される第３回転要素とを有し、前記第１〜第３回転要素のうちのいずれか２つの回転速度が定まると残りの１つの回転速度が定まるように構成される差動部と、
   前記内燃機関から前記変速部および前記差動部を経由して前記第１回転電機に動力を伝達する第１の経路とは別の経路で前記内燃機関から前記第１回転電機に動力を伝達する第２の経路に設けられ、前記内燃機関から前記第１回転電機への動力を伝達する係合状態と、内燃機関から前記第１回転電機への動力の伝達を遮断する解放状態とを切替可能に構成されたクラッチと、
   前記クラッチを前記解放状態にするとともに前記変速部を前記非ニュートラル状態とするシリーズパラレルモードと、前記クラッチを前記係合状態にするとともに前記変速部を前記非ニュートラル状態とするパラレルモードと、前記クラッチを前記係合状態にするとともに前記変速部を前記ニュートラル状態とするシリーズモードとの間で走行モードを切替可能な制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記シリーズパラレルモードと前記パラレルモードとのうちの一方の走行モードから他方の走行モードに前記走行モードを切り替える場合であってかつ前記低速段と前記高速段とのうちの一方の変速段から他方の変速段に前記変速段を切り替える場合、前記シリーズモードを経由して前記走行モードおよび前記変速段を切り替える第１制御と、前記シリーズモードを経由せずに前記走行モードの切替および前記変速段の切替のうちの一方の切替を行なった後に他方の切替を行なう第２制御とを選択的に実行する、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、前記第１制御を実行すると前記変速部の前記入力要素と前記差動部の前記第２回転要素との回転速度比が減速方向にも増速方向にも変化すると予測されるときには前記第２制御を実行し、前記第１制御を実行すると前記回転速度比が減速方向および増速方向の一方に変化すると予測されるときには前記第１制御を実行する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置は、前記パラレルモードで前記一方の変速段が形成される時の前記回転速度比を第１同期回転速度比として予め記憶するとともに、前記パラレルモードで前記他方の変速段が形成される時の前記回転速度比を第２同期回転速度比として予め記憶し、
   前記制御装置は、前記シリーズパラレルモードから前記パラレルモードに前記走行モードを切り替える場合であってかつ前記一方の変速段から前記他方の変速段に前記変速段を切り替える場合、前記回転速度比の実値が前記第１同期回転速度比と前記第２同期回転速度比との間に含まれるときに、前記第１制御を実行すると前記回転速度比が減速方向にも増速方向にも変化すると予測する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記第１制御は、前記シリーズパラレルモードで前記回転速度比を前記第１同期回転速度比に同期させた後に前記走行モードを前記シリーズモードに切り替え、前記シリーズモードで前記回転速度比を前記第２同期回転速度比に同期させた後に前記走行モードを前記パラレルモードに切り替えるとともに前記変速段を前記他方の変速段に切り替える制御であり、
   前記第２制御は、前記変速段を前記一方の変速段から前記他方の変速段に切り替えた後に、前記走行モードを前記シリーズパラレルモードから前記パラレルモードに切り替える制御である、請求項３に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御装置は、前記パラレルモードで前記一方の変速段が形成される時の前記回転速度比を第１同期回転速度比として予め記憶するとともに、前記パラレルモードで前記他方の変速段が形成される時の前記回転速度比を第２同期回転速度比として予め記憶し、
   前記制御装置は、前記パラレルモードから前記シリーズパラレルモードに前記走行モードを切り替える場合であってかつ前記一方の変速段から前記他方の変速段に前記変速段を切り替える場合、前記回転速度比の目標値が前記第１同期回転速度比と前記第２同期回転速度比との間に含まれるときに、前記第１制御を実行すると前記回転速度比が減速方向にも増速方向にも変化すると予測する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
6. 前記第１制御は、前記走行モードを前記パラレルモードから前記シリーズモードに切り替え、前記シリーズモードで前記回転速度比を前記第２同期回転速度比に同期させた後に前記走行モードを前記シリーズパラレルモードに切り替えるとともに前記変速段を前記他方の変速段に切り替える制御であり、
   前記第２制御は、前記走行モードを前記パラレルモードから前記シリーズパラレルモードに切り替えた後に、前記変速段を前記一方の変速段から前記他方の変速段に切り替える制御である、請求項５に記載のハイブリッド車両。

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