JP2017105365A - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを始動させて走行する走行モードを設定する場合に、エンジン始動後にクラッチやブレーキの係合状態の切り換えによって生じるビジー感を抑制することができるＨＶ車両の駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】ＨＶ車両の駆動力制御装置において、前記エンジンおよび前記各係合装置ＣＳを制御するコントローラは、前記エンジンを始動する要求の有無を判断（Ｓ１）し、前記エンジンを始動した後に設定する走行モードを、前記エンジンを始動する要求があった場合に判定し、判定された走行モードを設定するべく係合させられる前記各係合装置ＣＳのうち少なくとも一つの係合装置を係合させ、その状態で前記エンジンを始動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンとモータとを動力源として備えた駆動力制御装置に関し、特に、エンジンに加えて少なくとも二つのモータもしくはモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１に開示されたハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンを停止した状態で電動機の駆動力によって走行するＥＶモードと、エンジンの動力によって発電機で発電し、その発電で生じた電力によって電動機が出力する駆動力で走行するシリーズモードと、エンジンの駆動力の一部と電動機が出力する駆動力とによって走行するシリーズパラレルモードとを備えている。そして、二つのクラッチとブレーキとを係合あるいは解放することによって、上記のＥＶモード、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードとを切り換えることができる。また、特許文献２には、走行モードとしてＥＶモード、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードとを備えたハイブリッド車両の駆動装置が開示されている。

特開２０１１−０６３１３６号公報 特開２０１２−０７１６９９号公報

特許文献１および２に開示されている駆動装置では、エンジンを停止した状態の走行モードから、車速やアクセル開度などに応じてエンジンを始動する走行モードに遷移する場合がある。エンジン始動を伴う走行モードの切り換えは、まずエンジンを始動させ、ついでクラッチやブレーキの係合あるいは解放の状態を切り換えている。例えば、特許文献１の駆動装置では、ＥＶモードからＨＶモードに遷移させる場合に、まずブレーキを係合させ、ＭＧ１を駆動することによってエンジンをクランキングする。エンジンをクランキングして始動させた後に、ブレーキを解放し、第１クラッチあるいは第２クラッチを係合することでＨＶモードが設定される。

また、特許文献２の駆動装置では、ＥＶモードからシリーズパラレルモードに切り換える場合に、まず第１クラッチを解放し、かつ第２クラッチを係合して第１ＭＧによってエンジンをクランキングする。そして、エンジンをクランキングして始動させた後に、第１クラッチを係合し、次いで第２クラッチを解放することでシリーズパラレルモードが設定される。

しかしながら、特許文献１および２の駆動装置では、係合装置を特定の係合状態にしてエンジンを始動した後に、エンジン始動後の走行モードに基づいてクラッチやブレーキを係合あるいは解放させることで走行モードを切り換えている。そのため、エンジンを始動した後に、設定される走行モードに伴ってクラッチやブレーキの係合状態を切り換えることによって、ショックなどの運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生するおそれがあった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、エンジンを始動させて走行する走行モードを設定する場合に、エンジン始動後にクラッチやブレーキの係合状態の切り換えによって生じるビジー感を抑制することができるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、発電機能のある第１モータと、前記エンジンからトルクが伝達される入力要素および前記第１モータからトルクが伝達される反力要素ならびに出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、前記出力要素からトルクが伝達される出力部材と、前記エンジンから前記第１モータへのトルクの伝達および遮断を選択的に行う第１係合装置と、前記第１係合装置とは異なる係合装置であってかつ前記エンジンから前記動力分割機構を介して前記出力部材に到るトルクの伝達を選択的に行う第２係合装置と、前記第１モータで発電した電力によって駆動されて走行のための駆動トルクを出力する第２モータとを備え、前記第１係合装置を係合させるとともに前記エンジンによって前記第１モータを駆動し、かつ前記第１モータが発電した電力で前記第２モータを駆動して走行するシリーズモードと、前記第２係合装置を係合させるとともに少なくとも前記エンジンが出力する駆動力の一部と前記第２モータが出力する駆動力とによって走行するシリーズパラレルモードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能なハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記エンジンおよび前記第１係合装置および前記第２係合装置を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記エンジンを始動する要求の有無を判断し、前記エンジンを始動した後に設定する走行モードを、前記エンジンを始動する要求があった場合に判定し、判定された走行モードを達成する前記第１係合装置および前記第２係合装置のうち少なくとも一つの係合装置を係合させ、前記少なくとも一つの係合装置を係合させた状態で前記エンジンを始動するように構成されていることを特徴とするものである。

前記コントローラは、前記エンジンを始動した後に設定される走行モードがシリーズモードであった場合には、前記第１係合装置を係合させた状態で前記エンジンを始動するように構成されていてよい。

前記コントローラは、前記エンジンを始動した後に設定される走行モードがシリーズパラレルモードであった場合には、前記第２係合装置を係合させた状態で前記エンジンを始動するように構成されていてよい。

前記エンジンの出力軸の回転を選択的に止めることができる第３係合装置を備え、前記第３係合装置を係合するとともに前記第１モータが出力する駆動力と前記第２モータが出力する駆動力とで走行する両駆動モードを設定可能に構成されていてよい。

前記エンジンの出力軸と同一の軸線上に、前記エンジン側から、前記第３係合装置、前記第２係合装置、前記動力分割機構、前記第１モータ、前記第１係合装置の順に配置され、前記第２モータは、前記第２モータの回転中心軸線が前記エンジンの出力軸と平行になるように配置されていてよい。

前記エンジンの出力軸の回転中心軸線と前記第２モータの回転中心軸線との間に、これらの回転中心軸線と平行にカウンタ軸が配置され、前記カウンタ軸に大径ギヤと小径ギヤとが取り付けられており、前記大径ギヤに前記出力部材および前記第２モータからトルクが伝達され、かつ前記小径ギヤから駆動トルクを出力するように構成されていてよい。

この発明によれば、コントローラは、走行モードの切り換えに伴ってエンジンを始動する場合に、エンジンを始動するために係合する係合装置を、エンジン始動後の走行モードに基づいて選択する。そのため、エンジンを始動した後に各係合装置における係合状態の切り換えが生じることを抑制または回避できる。したがって、エンジン始動後に、走行モードの遷移に伴い各係合装置の係合状態を切り換えることによって、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

この発明によれば、コントローラは、エンジン始動後の走行モードとしてシリーズモードが設定される場合には、第１係合装置を係合させた状態でエンジンを始動させる。したがって、エンジン始動後に、走行モードの遷移に伴う係合装置における係合状態の切り換えによって、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

この発明によれば、コントローラは、エンジン始動後の走行モードとしてシリーズパラレルモードが設定される場合には、第２係合装置のみ係合させた状態でエンジンを始動させている。したがって、エンジン始動後に、走行モードの遷移に伴う係合装置における係合状態の切り換え、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

ＥＶモードからエンジンを始動して走行する走行モードに切り換えられるときに実行される制御を説明するためのフローチャートである。 この発明に係る駆動力制御装置の対象とすることができる車両の構成を説明するためのスケルトン図である。 制御系統を模式的に示すブロック図である。 各走行モードを設定するための各クラッチおよびブレーキの係合および解放の状態をまとめて示す図表である。 各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 シリーズモードとシリーズパラレルモードとの駆動領域を車速と出力軸トルクとで示す線図である。 エンジンの始動あるいは停止を選択する領域を車速とアクセル開度とで示す線図である。 ＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードからシリーズモードを設定するときに生じる各クラッチに作用する油圧などの変化を説明するためのタイムチャートである。 ＥＶモードにおけるＭＧ１引き摺りモードからシリーズモードを設定するときに生じる各クラッチに作用する油圧などの変化を説明するためのタイムチャートである。 ＥＶモードにおける両駆動モードからシリーズモードを設定するときに生じる各クラッチに作用する油圧などの変化を説明するためのタイムチャートである。 ＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードからシリーズパラレルモードを設定するときに生じる各クラッチに作用する油圧などの変化を説明するためのタイムチャートである。 ＥＶモードにおけるＭＧ１引き摺りモードからシリーズパラレルモードを設定するときに生じる各クラッチに作用する油圧などの変化を説明するためのタイムチャートである。 ＥＶモードにおける両駆動モードからシリーズパラレルモードを設定するときに生じる各クラッチに作用する油圧などの変化を説明するためのタイムチャートである。 この発明に係る駆動力制御装置の対象とすることができる他の車両の構成を説明するためのスケルトン図である。 図１４に示す駆動装置に関し、各走行モードでの動作状態を説明するための図であって、動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。

図２は、この発明の実施形態における駆動装置の一例を示すスケルトン図であり、フロントエンジン・フロントドライブ車に適するように構成した例である。なお、図２は各構成部材の連結関係を示し、特に説明していない限り、各構成部材の相対位置を示すものではない。ここに示す例は、複軸式でかつ二つのモータを備えたハイブリッド駆動装置である。複軸式とは、駆動力の伝達に関与する複数の回転軸が互いに平行な複数の軸線上に配置されている形式である。二つのモータは、内燃機関（以下、エンジンと記す）と共に駆動力源となっており、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータである。

図２に示すエンジン（ＥＮＧ）１は、ガソリンエンジンあるいはＬＰＧエンジンあるいはディーゼルエンジンであって、出力軸（クランクシャフト）２と同一の回転中心軸線上に、動力分割機構３および発電機能のある第１モータ（ＭＧ１）４が、ここに挙げた順に配置されている。動力分割機構３は、入力要素と、反力要素と、出力要素との三つの回転要素によって差動作用を行う機構であって、図２に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構３は、反力要素に相当するサンギヤ５と、サンギヤ５に対して同心円上に配置されかつ出力要素に相当するリングギヤ６と、これらサンギヤ５およびリングギヤ６に噛み合っているプラネタリピニオンを自転可能かつ公転可能に保持し入力要素に相当するキャリヤ７を有している。

エンジン１の出力軸２に連結された入力軸８が、この動力分割機構３の回転中心軸線に沿って配置されている。これら入力軸８とキャリヤ７とを選択的に連結する入力クラッチＣ０が設けられている。入力クラッチＣ０は、この発明の実施形態における第２係合装置に相当し、係合することでエンジン１のトルクを後述する駆動輪２３に伝達することができる。また、入力軸８およびエンジン１の出力軸２の回転を選択的に止めるためのブレーキＢ０が設けられている。

動力分割機構３を挟んでエンジン１とは反対側に第１モータ４が配置されており、第１モータ４の第１ロータ９と一体の第１ロータ軸１０がサンギヤ５に連結されている。第１ロータ軸１０は、中空軸であって、第１ロータ軸１０の内部にその回転中心軸線に沿って中間軸１１が挿入されている。中間軸１１と第１ロータ軸１０とは相対回転できるように構成されている。また、中間軸１１は前述した入力軸８に連結され、入力軸８と一体となって回転する。さらに、中間軸１１と第１ロータ軸１０とを選択的に連結するシリーズクラッチＣＳが設けられている。このシリーズクラッチＣＳは、この発明の実施形態における第１係合装置に相当し、図２に示すように、エンジン１から第１ロータ９に対するトルクの伝達と遮断とを行うことができる。

動力分割機構３におけるリングギヤ６に、この実施形態における出力部材の一例である出力ギヤ１２が連結され、これらリングギヤ６と出力ギヤ１２とは一体となって回転する。したがって、前述した入力クラッチＣ０が係合し、かつ第１モータ４が反力トルクを発生している状態では、エンジン１の出力トルクが動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に伝達される。このようなエンジン１から動力分割機構３を介して出力ギヤ１２に到るトルクの伝達を、上記の入力クラッチＣ０によって行い、またそのトルク伝達を入力クラッチＣ０によって遮断するようになっている。

エンジン１の出力軸２やこれと一体となって回転する入力軸８および中間軸１１などに対して平行にカウンタ軸１３が配置されている。カウンタ軸１３にはこの発明の大径ギヤに相当するドリブンギヤ１４と、この発明の小径ギヤに相当する第１ドライブギヤ１５とが設けられており、ドリブンギヤ１４が上記の出力ギヤ１２に噛み合っている。

さらに、カウンタ軸１３と平行に、発電機能のある第２モータ（ＭＧ２）１６が配置されている。第２モータ１６における第２ロータ１７と一体となっている第２ロータ軸１８には第２ドライブギヤ１９が設けられており、第２ドライブギヤ１９は上記のドリブンギヤ１４に噛み合っている。第２モータ１６は、前述した第１モータ４と同様に、例えば永久磁石式の同期電動機であって、電力が供給されることによりトルクを出力し、出力ギヤ１２から出力されたトルクに第２モータ１６の出力トルクを加えるように構成されている。

前記カウンタ軸１３や第２モータ１６と平行に終減速機であるデファレンシャルギヤ２０が設けられている。このデファレンシャルギヤ２０のリングギヤ２１が、カウンタ軸１３上の第１ドライブギヤ１５に噛み合っている。そして、第２モータ１６などから出力された駆動トルクがデファレンシャルギヤ２０からドライブシャフト２２を介して左右の駆動輪２３に伝達される。

すなわち、この発明の実施形態における駆動装置の一例は、エンジン１の出力軸２と同一の軸線上に、エンジン１側から、ブレーキＢ０、入力クラッチＣ０、動力分割機構３、第１モータ４、シリーズクラッチＣＳの順に配置され、第２モータ１６は、第２モータ１６の回転中心軸線がエンジン１の出力軸２と平行になるように配置されている。また、エンジン１の出力軸２の回転中心軸線と第２モータ１６の回転中心軸線との間に、これらの回転中心軸線と平行にカウンタ軸１３が配置されている。そして、カウンタ軸１３にドリブンギヤ１４と第１ドライブギヤ１５とが取り付けられており、ドリブンギヤ１４に出力ギヤ１２および第２モータ１６からトルクが伝達され、かつ第１ドライブギヤ１５から駆動トルクを出力するように構成されている。第１ドライブギヤ１５から出力された駆動トルクは、デファレンシャルギヤ２０からドライブシャフト２２を介して駆動輪２３に伝達されるように構成されている。

また、第１モータ４および第２モータ１６は、図示しないバッテリやキャパシタなどからなる蓄電装置やインバータを含む電源部にそれぞれ電気的に接続されている。そして、第１モータ４および第２モータ１６は、図示しない電源部によって制御されて、それぞれモータとして動作し、あるいは発電機として動作し、さらには第１モータ４で発電した電力で第２モータ１６をモータとして動作させるように構成されている。

上述した駆動装置は、複数の走行モードを設定することができる。その走行モードは、大きく分けて電気走行（ＥＶ＝Electric Vehicle）モードとハイブリッド（ＨＶ）モードとであり、ＨＶモードにはシリーズモードとシリーズパラレルモードとがある。これらの走行モードの選択や各走行モードでの駆動力の制御、あるいはエンジン１や各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０の制御などを行うためのハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）１００が設けられている。図３はそのＨＶ−ＥＣＵ１００を中心とした制御信号系統を示すブロック図である。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、この発明におけるコントローラに相当し、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力されるデータの例を挙げると、車速、アクセル開度（もしくは駆動要求量）、第１モータ４の回転数、第２モータ１６の回転数、出力軸回転数（前記出力ギヤ１２もしくはカウンタ軸１３の回転数）、蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ：State Of Charge）、エンジン水温センサ（ＥＮＧ水温センサ）などである。制御指令信号の例を挙げると、第１モータ４のトルク指令信号、第２モータ１６のトルク指令信号、エンジン１のトルク指令信号、シリーズクラッチＣＳの油圧指令信号ＰｂＣＳ、入力クラッチＣ０の油圧指令信号ＰｂＣ０、ブレーキＢ０の油圧指令信号ＰｂＢ０などである。なお、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の油圧は、それぞれの油圧指令信号ＰｂＣＳ，ＰｂＣ０，ＰｂＢ０によって図示しないソレノイドバルブの電流を制御することにより行われる。これは、従来知られている車両用自動変速機における油圧の制御と同様である。

さらに、モータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１０１およびエンジン用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）１０２が設けられている。これらの電子制御装置１０１，１０２は、上記のＨＶ−ＥＣＵ１００と同様に、マイクロコンピュータを主体に構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ＭＧ−ＥＣＵ１０１は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送される第１モータ４および第２モータ１６のトルク指令信号に基づいて演算を行い、第１モータ４の電流および第２モータ１６の電流を制御する信号を出力する。また、ＥＮＧ−ＥＣＵ１０２は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から伝送されるエンジントルク指令信号に基づいて演算を行い、エンジン１に付設されている図示しない電子スロットルバルブの開度信号やエンジン１に対する燃料の供給を制御する噴射信号を出力するように構成されている。

図４は、各走行モードを設定あるいは達成するためのクラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０の係合および解放の状態をまとめて示す係合作動表である。なお、図４で「〇」印は係合していることを示し、空欄は解放していることを示す。ＥＶモードは、蓄電装置の電力で走行するモードであって、第１モータ４が出力する駆動力と第２モータ１６が出力する駆動力とのうち少なくとも第２モータ１６が出力する駆動力で走行するように構成され、第２モータ１６のみを駆動する単駆動モードと、二つのモータ４，１６を駆動する両駆動モードとがある。さらに、単駆動モードでは、第１モータ４を回転させないＭＧ１切り離しモードと、第１モータ４を連れ回すＭＧ１引き摺りモードとが可能である。

ＭＧ１切り離しモードは、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放状態にし、シリーズクラッチＣＳの係合あるいは解放を適宜決定することによって設定することができる。また、第２モータ１６が蓄電装置の電力で駆動される。したがって、第２モータ１６による駆動トルクがカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達される。その場合、ドリブンギヤ１４が回転することにより出力ギヤ１２が回転するが、キャリヤ７が自由に回転することができるために、エンジン１や第１モータ４は停止状態を維持することができる。このとき第１モータ４の回転数を０に維持するために、コギングトルクを利用する、あるいはＨＶ−ＥＣＵ１００によって回転数を０に維持するように制御する、さらにｄ軸ロックによって回転数を０に維持するように制御するなどの方法が挙げられる。

これに対して、後者のＭＧ１引き摺りモードは、入力クラッチＣ０のみを係合させ、その状態で第２モータ１６を蓄電装置の電力で駆動する。この場合、動力分割機構３のキャリヤ７が入力軸８に連結され、その回転が止められるから、サンギヤ５およびこれに連結されている第１ロータ軸１０ならびに第１ロータ９が第２モータ１６とは反対方向（負方向）に回転する。なお、減速時に第２モータ１６において回生エネルギーによる発電ができないときに、入力クラッチＣ０を係合することによってエンジンブレーキを併用することができる。具体的には、入力クラッチＣ０を係合することによってエンジン１が駆動輪２３と連結され、その状態で第１モータ４によってエンジン１の回転数を上げることによってエンジンブレーキを作用させることができる。

このＭＧ１引き摺りモードの動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図として、前進走行時の共線図を図５の（ａ）に示し、後進走行時の共線図を図５（ｂ）に示してある。なお、図５において、各クラッチＣ０，ＣＳやブレーキＢ０について付記してある「ＯＦＦ」は解放していることを示し、「ＯＮ」は係合していることを示している。また、太い矢印はトルクの方向を示している。

両駆動モードは、第１モータ４および第２モータ１６を蓄電装置の電力でモータとして駆動し、これらのモータ４，１６が出力するトルクで走行するモードである。この両駆動モードは、入力クラッチＣ０とブレーキＢ０とを係合して設定される。動力分割機構３では、キャリヤ７が固定されるから、第１モータ４がモータとして動作して負方向に回転すると、リングギヤ６およびこれと一体の出力ギヤ１２が前進走行する方向（正方向）に回転する。こうして第１モータ４の出力したトルクが出力ギヤ１２からカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達される。また、第２モータ１６がモータとして動作して正方向に回転すると、その出力トルクがカウンタ軸１３上で、前記出力ギヤ１２から伝達されたトルクに加算され、こうして合算されたトルクがデファレンシャルギヤ２０に伝達される。また、ＥＶモードにおける後進走行時は、前進走行の際の動作状態と後進走行の際の動作状態と同じであって、第２モータ１６の回転（トルク）を前進時とは反対の方向にし、両駆動モードであれば第１モータ４も前進時とは反対の方向に回転させることによって後進走行が可能である。

ＨＶモードのうちのシリーズモードは、シリーズクラッチＣＳのみを係合させることにより設定される。シリーズモードにおける動作状態を図５の（ｃ）および図５の（ｄ）に、動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図で示してある。エンジン１の出力トルクはシリーズクラッチＣＳを介して第１モータ４に伝達され、第１モータ４が発電機として機能する。その場合、動力分割機構３におけるキャリヤ７が自由に回転する状態になっているので、出力ギヤ１２にはエンジン１のトルクが伝達されない。第１モータ４で発生した電力は第２モータ１６に供給されて第２モータ１６がモータとして動作し、その出力トルクがカウンタ軸１３を経由してデファレンシャルギヤ２０に伝達され、その結果、第２モータ１６による駆動トルクで車両が走行する。図５の（ｃ）は前進時の状態を示してあり、リングギヤ６が車速に応じた回転数で正方向に回転し、これに対してサンギヤ５はエンジン１と同じ回転数になるので、キャリヤ７はリングギヤ６の回転数およびサンギヤ５の回転数ならびに遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤ５の歯数とリングギヤ６の歯数との比）に応じた回転数で空転する。なお、第２モータ１６は正方向および負方向のいずれにも回転することができるから、第２モータ１６の回転方向に応じて、車両は前進し、あるいは後進する。すなわち、図５（ｄ）に示すように、エンジン１の回転数は前進走行時と比較して小さくし、第２モータ１６はモータとして動作して負方向に回転させることによって、車両が後進走行することができる。

ＨＶモードのうちのシリーズパラレルモードは、エンジン１の出力トルクとモータ４，１６の出力トルクとによって走行するモードであり、前進時には、エンジン１の回転数と出力軸回転数（例えば出力ギヤ１２の回転数）との比を無段階に変化させることのできる無段状態と、動力分割機構３の全体を一体化させる固定段状態とを設定することが可能である。

無段状態は入力クラッチＣ０のみを係合させて設定され、エンジン１が駆動力を出力する。その動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構の共線図として図５の（ｅ）に示してある。エンジン１の出力トルクは入力クラッチＣ０を介して動力分割機構３のキャリヤ７に伝達され、キャリヤ７が正方向に回転する。その状態で、第１モータ４を発電機として動作させることによりサンギヤ５に負方向のトルク（負トルク）を加える。こうすることによりリングギヤ６およびこれと一体の出力ギヤ１２に正方向のトルクが伝達される。一方、第１モータ４によって発電された電力は、第２モータ１６に供給されて第２モータ１６がモータとして機能し、その出力トルクが前記出力ギヤ１２から伝達されるトルクにカウンタ軸１３を介して加えられる。したがって、エンジン１が出力する動力の一部が、動力分割機構３を介して出力ギヤ１２からデファレンシャルギヤ２０に向けて出力され、かつエンジン１が出力する動力の他の部分が一旦電力に変換された後、第２モータ１６から駆動トルクとしてデファレンシャルギヤ２０に向けて出力される。そして、第１モータ４の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数が変化する。したがって、エンジン１の回転数を例えば燃費が最適になる回転数に制御することができる。また、シリーズパラレルモードで後進走行する場合、入力クラッチＣ０のみを係合させた状態で、エンジン１を駆動し、かつ第１モータ４を発電機として機能させて正方向に回転させる。また、第２モータ１６はモータとして機能させ、負方向に回転させ、その出力トルクによって後進走行する。

固定段状態は、入力クラッチＣ０およびシリーズクラッチＣＳを係合させることによって設定される。その動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構の共線図として図５の（ｆ）に示してある。これら二つのクラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより動力分割機構３におけるキャリヤ７とサンギヤ５とが連結されるので、動力分割機構３はその全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１が出力したトルクは、動力分割機構３によって増減されることなく出力ギヤ１２に伝達される。その場合、第１モータ４は動力分割機構３を介してエンジン１に連結された状態になるので、蓄電装置の電力で第１モータ４をモータとして動作させることにより、第１モータ４の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。また同様に、蓄電装置の電力で第２モータ１６をモータとして動作させることにより、第２モータ１６の出力トルクを駆動トルクとして、エンジン１の出力トルクに加えることができる。

上述したＥＶモードおよびシリーズモードは、各モータ４，１６の出力トルクで走行し、もしくは第２モータ１６の出力トルクで走行するモードであるから、最大駆動トルクはモータ４，１６の特性に応じて制限される。例えばシリーズモードで出力できる最大駆動トルクは、図６に示すように、第２モータ１６の特性に応じたものとなり、車速がある程度増大した後は、車速の増大に従って低下する。したがって、シリーズモードとシリーズパラレルモードとの切り換え制御を行うためには、図６に示すように、車速と出力軸トルク（もしくは要求トルク）とによって各モードの領域を定めたマップを用意しておき、実際の走行状態が属しているモードを設定することとすればよい。

図６に示すマップにおいて、シリーズパラレルモードが設定される領域は、シリーズモードが設定される領域と重複している。言い換えれば、シリーズモードを設定できる領域はシリーズパラレルモードを設定できる領域でもある。そのため、シリーズモードを設定できる領域では、燃費を重視して走行する場合にはシリーズモードを設定し、動力性能を重視する場合にはシリーズパラレルモードを設定するように構成されている。動力性能を重視する場合の一例として、例えば、運転者によってスポーツモードが選択された場合、つまりエンジン１の回転数が比較的高く維持され、減速時にはエンジンブレーキを発生するような場合などが挙げられる。

また、アクセル開度および車速に応じてエンジン１を始動あるいは停止する制御に、図７に示すようなマップを用いてもよい。すなわち、アクセル開度および車速に基づいてエンジン１を制御する判定線を予め定めておき、アクセル開度もしくは車速がその判定線に達したときにエンジン１を始動あるいは停止するように構成する。したがって、エンジン１の始動あるいは停止を図７に基づいて行い、エンジン１の始動時には、図６に基づいてエンジン１を始動した後の走行モードを決定するように構成されている。

つぎに、この発明における駆動力制御装置が搭載された車両において、エンジン１が停止している走行モードが設定されている状態、すなわちＥＶモードが設定されている状態からエンジン１を始動する場合に実行される制御を図１のフローチャートを用いて説明する。また、以下の制御は、この発明の実施形態におけるコントローラに相当するＨＶ−ＥＣＵ１００によって実行される。

上述したように、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１を停止して走行している状態、つまりＥＶモードで走行している状態の車両に、エンジン１を始動する必要があるか否かをステップＳ１で判断する。エンジン１を始動する走行モードに切り換えるか否かの判断は、アクセル開度センサによって取得されるアクセル開度の大きさ、車速度センサによって取得される車速、充電残量（ＳＯＣ）などに基づいて決定される。ステップＳ１で否定的に判断された場合、つまりＨＶ−ＥＣＵ１００が、エンジン１を始動させる必要がないと判断した場合にはリターンする。

ステップＳ１で肯定的に判断された場合、つまりＨＶ−ＥＣＵ１００からエンジン１を始動する要求がある場合には、エンジン１を始動した後に設定される走行モードの判定、つまりエンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズモードであるか否かがステップＳ２で判断される。なお、エンジン１を始動した後の走行モードは、エンジン１を始動するときの車速やアクセル開度に基づいて決定される。

ステップＳ２で肯定的に判断された場合、つまりエンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズモードであった場合には、ステップＳ３の制御が実行される。すなわち、シリーズクラッチＣＳを係合させた状態でエンジン１を始動する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１を始動した後に設定される走行モードであるシリーズモードを設定するときに係合されるシリーズクラッチＣＳを係合し、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放する。そして、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０の係合あるいは解放の状態を切り換えた後にエンジン１を始動する。言い換えれば、エンジン１始動後の走行モードに基づいて選択された各クラッチＣＳ，Ｃ０のうち少なくとも一方を係合してエンジン１を始動する。ＨＶ−ＥＣＵ１００によるエンジン１を始動する制御は、第１モータ４からトルクを出力するように制御することでシリーズクラッチＣＳを介してエンジン１にトルクが伝達される。そのトルクによってエンジン１をクランキングすることでエンジン１を始動させている。

ステップＳ２で否定的に判断された場合には、ステップＳ４の制御が実行される。この実施形態において、ステップＳ２で否定的に判断された場合に、エンジン１を始動した後に設定される走行モードはシリーズパラレルモードである。そのため、入力クラッチＣ０を係合させた状態でエンジン１を始動する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１を始動した後に設定される走行モードであるシリーズパラレルモードを設定するときに係合される入力クラッチＣ０を係合し、シリーズクラッチＣＳおよびブレーキＢ０を解放する。そして、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０の係合あるいは解放の状態を切り換えた後にエンジン１を始動する。ＨＶ−ＥＣＵ１００によるエンジン１を始動する制御は、第１モータ４からトルクを出力するように制御する。第１モータ４から出力されたトルクは、動力分割機構３および入力クラッチＣ０を介してエンジン１に伝達される。エンジン１は、伝達された第１モータ４からのトルクによってクランキングされた後に点火されることで始動する。

この構成によれば、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００は、判定された走行モードを設定するためにエンジン１を始動する場合に、係合する各クラッチＣＳ，Ｃ０を、エンジン１を始動した後に設定される走行モードに基づいて選択する。そして、選択された各クラッチＣＳ，Ｃ０を係合した後にエンジン１を始動する。すなわち、エンジン１を始動した後に各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０の係合状態の切り換えが生じることを抑制または回避できる。したがって、エンジン１を始動した後に、走行モードの遷移に伴い各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０の係合状態を切り換えることによって、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。また、エンジン１が停止している状態（すなわちエンジン１からのトルクが掛かっていない状態）で各クラッチＣＳ，Ｃ０の係合あるいは解放の状態を切り換えるため、各クラッチＣＳ，Ｃ０を係合させる場合の各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用させる油圧の制御や第１モータ４の回転数制御などが煩雑になることを抑制することができる。

つぎに、上述した制御を実行したときの各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用する油圧や第１モータ４、第２モータ１６およびエンジン１が出力するトルクなどの変化を、図８ないし図１３に示すタイムチャートを用いて説明する。図８に示すタイムチャートは、エンジン１を始動する前に設定されている走行モードがＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードであって、エンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズモードであるときに、上述した制御を実行した場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用する油圧などの変化を表している。

図８に示すように、エンジン１を始動するように判断される前であるｔ０時点では、ＭＧ１切り離しモードであるため、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０は解放されていて、エンジン１および第１モータ４は停止している状態であり、第２モータ４から出力される動力で走行している状態である。

運転者の操作により、ｔ１時点において、アクセルが踏み込まれてアクセル開度が大きくなると、それに伴って第２モータ１６が出力するトルクが増大される。そして、アクセル開度が大きくなり所定のしきい値を超えるｔ２時点に達すると、エンジン１を始動する必要があると判断される。すなわち、アクセル開度が大きくなったことにより、アクセル開度と車速とによって決まる車両の走行状態（もしくはエンジン１の運転点）が、図７におけるエンジン１を停止させる領域から判定線を越えてエンジン１を始動させる領域に達したため、エンジン１を始動する必要があると判断される。また、走行モードの決定は、エンジン１を始動する判断とともに実行される。言い換えれば、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、アクセル開度および車速に応じてエンジン１を始動する必要があると判断した場合に、そのエンジン１の始動の判断とともに、エンジン１を始動した後に設定する走行モードを上述した図６に示すマップなどに基づいて決定するように制御する。そのため、図８において、エンジン１を始動する判断とシリーズモードが設定される判断とが同じｔ２時点で発生している。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、シリーズモードを設定するため、まずｔ２時点においてシリーズクラッチＣＳを係合させるように油圧指令信号ＰｂＣＳを制御する。

運転者の操作によって、しきい値を超えたアクセル開度がさらに増大された状態で一定になるｔ３時点において、第２モータ１６が出力するトルクも増大された状態で一定になるように制御される。また、シリーズクラッチＣＳは、係合されるｔ４時点において、トルク伝達が可能な状態になる。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、シリーズクラッチＣＳが係合すると、第１モータ４の出力するトルクを第１モータ４が正回転するトルク、つまり正トルクを出力するように制御する。シリーズクラッチＣＳが係合していることにより、第１モータ４とエンジン１とが機械的に直結されている状態であるため、第１モータ４が正トルクを出力するとエンジン１が連れ回されて回転する。また、エンジン１と第１モータ４とが直結しているため、エンジン１における回転数と第１モータ４における回転数とが同一回転数で上昇する。

第１モータ４のトルクによってエンジン１の回転数が所定の回転数に達するｔ５時点においてエンジン１が点火される。所定の回転数とは、エンジン１が自立運転できる回転数であって、その回転数で点火することによってエンジン１の始動をスムースにすることができる。エンジン１は点火されることでトルクを出力し始め、それに伴って第１モータ４は、ＨＶ−ＥＣＵ１００によって次第に出力するトルクが小さくなるように制御される。第１モータ４は、ＨＶ−ＥＣＵ１００によって出力するトルクが次第に減少されて停止した後、それまでとは反対の方向に回転するトルク、つまり負トルクを出力するように制御される。また、エンジン１のトルクが増大されるとともに、第１モータ４の正トルクは減少されるため、エンジン１の回転数および第１モータ４の回転数は一定の回転数で維持される。

エンジン１が自立運転できる状態、つまり完爆の状態になるｔ６時点において、エンジン１の始動が完了するとともにシリーズモードの設定が完了する。すなわち、負トルクを出力している第１モータ４は、エンジン１のトルクによって正方向に回転されることで発電している状態になり、車両は第２モータのトルクによって走行している状態となる。なお、車速および第２モータ１６の回転数は、アクセル開度が大きくなり始めたｔ１時点からシリーズモードが設定されたｔ６時点より後においても大きくなるように制御されていて、次第にアクセル開度に応じた車速になるように制御されている。

なお、上述した実施形態では、エンジン１を始動する前の走行モードとしてシリーズクラッチＣＳが解放された状態のＭＧ１切り離しモードを用いて説明したが、シリーズクラッチＣＳが係合された状態のＭＧ１切り離しモードでもよい。その場合には、シリーズクラッチＣＳがすでに係合しているため、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０において、係合あるいは解放の状態を切り換えることなくエンジン１を始動させる制御を実行することができる。

この構成によれば、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００は、ＭＧ１切り離しモードからシリーズモードが設定される場合に、解放されていればシリーズクラッチＣＳを係合させ、その後に第１モータ４のトルクによってエンジン１をクランキングする。したがって、エンジン１を始動させた後に、走行モードの遷移に伴い各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合あるいは解放の状態の切り換えが生じない。すなわち、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

つぎに、図９を用いて、エンジン１を始動する前に設定されている走行モードがＥＶモードにおけるＭＧ１引き摺りモードであって、エンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズモードであるときに、上述した制御を実行した場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用する油圧などの変化を説明する。以下の説明において、上述した説明と同じ変化の場合には、省略して説明する場合がある。

図９に示すように、エンジン１を始動するように判断される前であるｔ１０時点では、ＭＧ１引き摺りモードであるため、入力クラッチＣ０が係合されていて、シリーズクラッチＣＳおよびブレーキＢ０は解放されている状態である。また、エンジン１は停止しているためトルクを出力しておらず、第２モータ１６が出力するトルクによって走行している状態である。第１モータ４は、トルクは出力していないが、入力クラッチＣ０が係合されていることによってキャリヤ７が反力要素となるため、第２モータ１６からの動力によって回転されるリングギヤ６の回転によって負方向に回転されている。

そのため、ｔ１１時点において、アクセル開度が大きくなるにつれて第２モータ１６の出力するトルクが増大され、車速および第２モータ１６の回転数が大きくなると、それに応じて第１モータ４の回転数も負方向へ大きくなる。アクセル開度が大きくなり、予め定められたしきい値を超えるｔ１２時点に達すると、ＨＶ−ＥＣＵ１００はエンジン１を始動する必要があると判断する。エンジン１を始動すると判断したときに、上述した図６に示すマップなどに基づいて、エンジン１を始動した後の走行モードとしてシリーズモードが選択される。

ＭＧ１引き摺りモードでは入力クラッチＣ０が係合しているため、シリーズモードへ移行するには入力クラッチＣ０を解放してシリーズクラッチＣＳを係合させる。そのため、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、まず入力クラッチＣ０を係合するように作用していた油圧を次第に小さくするように油圧指令信号ＰｂＣ０を制御する。入力クラッチＣ０に作用していた油圧が小さくなることにより、次第にキャリヤ７が反力要素として作用しなくなるため、第１モータ４の負方向への回転数が小さくなる。そして、入力クラッチＣ０が解放されるｔ１４時点において、第１モータ４の負回転も停止する。なお、入力クラッチＣ０が解放される過程であるｔ１３時点において、アクセル開度および第２モータ１６の出力するトルクは、増大された状態で一定になっている。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、入力クラッチＣ０が解放されると、ついでシリーズクラッチＣＳを係合させるように油圧指令信号ＰｂＣＳを制御する。シリーズクラッチＣＳは、ｔ１５時点において次第にトルクを伝達するように油圧が作用されていて、ｔ１６時点において完全にトルクを伝達することができる状態、つまり完全に係合した状態になる。シリーズクラッチＣＳが係合すると、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータ４から正トルクを出力するように制御し、その正トルクによってエンジン１をクランキングする。そして、エンジン１のクランキングが完了したｔ１７時点においてエンジン１を点火して始動する。点火されたエンジン１が完爆した状態になるｔ１８時点において、エンジン１の始動が完了するとともに、シリーズモードの設定が完了する。

この構成によれば、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００は、ＭＧ１引き摺りモードからシリーズモードが設定される場合に、入力クラッチＣ０を解放させるとともにシリーズクラッチＣＳを係合させ、その後に第１モータ４のトルクによってエンジン１をクランキングする。したがって、エンジン１を始動した後に、走行モードの遷移に伴い各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合あるいは解放の状態の切り換えが生じない。すなわち、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

つぎに、図１０を用いて、エンジン１を始動する前に設定されている走行モードがＥＶモードにおける両駆動モードであって、エンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズモードであるときに、上述した制御を実行した場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用する油圧などの変化を説明する。以下の説明において、上述した説明と同じ変化の場合には、省略して説明する場合がある。

図１０に示すように、エンジン１を始動するように判断される前であるｔ２０時点では、両駆動モードであるため、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が係合されていて、シリーズクラッチＣＳが解放されている状態である。また、エンジン１は停止した状態であって、第２モータ１６が出力するトルクおよび第１モータ４が出力するトルクによって走行している状態である。上述したように、両駆動モードでは、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が係合していることで第１モータの負トルクが駆動力として駆動輪２３に伝達される。すなわち、この第１モータ４の負トルクと、第２モータ１６が出力する正トルクとを合わせたトルクとによって走行している状態である。

そのため、ｔ２１時点において、アクセル開度が大きくなるにつれて第１モータ４の出力する負トルクおよび第２モータの出力する正トルクが増大するように制御される。アクセル開度が大きくなり、予め定められたしきい値を超えるｔ２２時点に達すると、ＨＶ−ＥＣＵ１００はエンジン１を始動する必要があると判断する。エンジン１を始動すると判断したときに、上述した図６に示すマップなどに基づいて、エンジン１を始動した後の走行モードとしてシリーズモードが選択される。

両駆動モードでは、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が係合されていて、シリーズクラッチＣＳが解放されている状態である。そのため、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１の始動が必要であると判断すると、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放し、シリーズクラッチＣＳを係合するように制御する。まず、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０を係合するように作用していた油圧を次第に小さくするように各油圧指令信号ＰｂＣ０，ＰｂＢ０を制御する。また、シリーズモードへ切り換えるため、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータ４が出力する負トルクを次第に小さくするように制御する。第１モータ４は、負トルクが次第に小さくなるように制御されるとともに、入力クラッチＣ０が解放されることによって第２モータ１６の出力するトルクが伝達されなくなるため、回転数が次第に小さくなる。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が解放されるｔ２４時点において、第１モータ４の出力する負トルクも停止するように制御する。なお、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が解放される過程であるｔ２３時点において、アクセル開度は大きくなった状態で一定になっているが、第２モータ１６の出力するトルクは、第１モータ４が停止するｔ２４時点まで次第に増大させられる。第１モータ４が停止することによって駆動力が低下するため、第２モータ１６が出力するトルクを増大させることで駆動力および車速を維持するためである。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が解放されると、ついでシリーズクラッチＣＳを係合させるように油圧指令信号ＰｂＣＳを制御する。シリーズクラッチＣＳは、ｔ２５時点において次第にトルクを伝達するように油圧が作用されていて、ｔ２６時点において完全にトルクを伝達することができる状態、つまり完全に係合した状態になる。シリーズクラッチＣＳが係合した後は、上述した制御と同様の制御によってエンジン１を始動する。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータ４から出力する正トルクによってエンジン１をクランキングし、そのクランキングが完了するｔ２７時点においてエンジン１を点火するように制御する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１が点火されて完爆するまでの間に第１モータ４の出力するトルクを負トルクにする。エンジン１が完爆するｔ２８時点において、エンジン１が自立運転を開始することによって、エンジン１の始動およびシリーズモードの設定が完了する。

この構成によれば、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００は、両駆動モードからシリーズモードが設定される場合に、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０を解放させるとともにシリーズクラッチＣＳを係合させ、その後に第１モータ４のトルクによってエンジン１をクランキングする。したがって、エンジン１を始動した後に、走行モードの遷移に伴い各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合あるいは解放の状態の切り換えが生じない。すなわち、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

つぎに、図１１を用いて、エンジン１を始動する前に設定されている走行モードがＥＶモードにおけるＭＧ１切り離しモードであって、エンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズパラレルモード（シリパラモード）における無段状態であるときに、上述した制御を実行した場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用する油圧などの変化を説明する。以下の説明において、上述した説明と同じ変化の場合には、省略して説明する場合がある。

図１１に示すように、エンジン１を始動するように判断される前であるｔ３０時点では、ＭＧ１切り離しモードであるため、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０は解放されている状態である。また、エンジン１および第１モータ４は停止していて、第２モータ１６が出力するトルクによって走行している状態である。運転者の操作により、ｔ３１時点においてアクセル開度が大きくなると、それに伴って第２モータ１６が出力するトルクが大きくなる。アクセル開度が大きくなり、予め定められたしきい値を超えるｔ３２時点に達すると、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１を始動する必要があると判断する。すなわち、エンジン１を始動すると判断したときに、上述した図６に示すマップなどに基づいて、エンジン１を始動した後の走行モードとしてシリーズパラレルモードにおける無段状態が選択される。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１の始動が必要であると判断すると、まず第１モータ４が負トルクを出力するように制御する。負トルクを出力することで第１モータ４は負方向に回転する。第１モータ４の負トルクによってサンギヤ５が負方向に回転するため、第２モータ４のトルクによって正回転で空転しているキャリヤ７の回転が停止する。キャリヤ７の回転が停止するため、入力クラッチＣ０の係合をスムースにすることができる。ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータ４の負方向への回転が所定の回転数に達するｔ３３時点において、入力クラッチＣ０を次第に係合させるように油圧指令信号ＰｂＣ０を制御する。また、このときにアクセル開度および第２モータ１６の出力するトルクは、増大された状態で一定になっていて、第１モータ４はトルクを出力しない状態に制御される。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、入力クラッチＣ０が係合するように作用する油圧が次第に大きくなり、完全に係合するｔ３４時点において、第１モータ４が正トルクを出力するように制御する。この正トルクによって、動力分割機構３および入力クラッチＣ０を介してエンジン１がクランキングされる。また、入力クラッチＣ０が係合した状態で第１モータ４が正トルクを出力するため、この正トルクが制動力として作用する。そのため、第２モータ１６が出力する正トルクを増大させることによって車速を維持する。第１モータ４は、正トルクを出力するように制御されるため、回転方向が負方向から正方向に変化する。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータ４によるエンジン１のクランキングが完了するｔ３５時点において、エンジン１を点火するように制御する。また、エンジン１の点火に伴い、第１モータ４の出力するトルクを正トルクから負トルクに制御し、第２モータ１６の出力する正トルクを減少するように制御する。すなわち、エンジン１がトルクの出力を開始していて、さらに、第１モータ４が出力するトルクによる制動力が小さくなっている。そのため、駆動力に大きな変化が生じないように第２モータ１６が出力するトルクを制御している。第１モータ４は、出力するトルクが正トルクから負トルクに変化しているが、入力クラッチＣ０が係合されているため、エンジン１の出力するトルクおよび第２モータ１６が出力するトルクによって回転の向きは正方向で維持される。

エンジン１が完爆するｔ３６時点において、エンジン１の始動およびシリーズパラレルモードの設定が完了する。具体的には、入力クラッチＣ０のみ係合されている状態でエンジン１がトルクを出力し、第２モータ１６が正トルクを出力し、第１モータ４が負トルクが出力している。そのため、第２モータ１６の正トルクおよびエンジン１におけるトルクの一部が駆動力として作用し、エンジン１におけるトルクの他の部分と第１モータ４の負トルクとによって第１モータ４で発電している状態となる。

なお、上述した実施形態では、エンジン１を始動する前の走行モードとしてシリーズクラッチＣＳが解放された状態のＭＧ１切り離しモードを用いて説明したが、シリーズクラッチＣＳが係合された状態のＭＧ１切り離しモードでもよい。その場合には、シリーズクラッチＣＳを解放させた後に入力クラッチＣ０を係合させ、その後にエンジン１を始動させる制御を実行する。

この構成によれば、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００は、ＭＧ１切り離しモードからシリーズパラレルモードにおける無段状態が設定される場合に、係合されていればシリーズクラッチＣＳを解放させるとともに入力クラッチＣ０を係合させる。その後に、第１モータ４のトルクによって動力分割機構３および入力クラッチＣ０を介してエンジン１をクランキングする。したがって、エンジン１を始動した後に、走行モードの遷移に伴い各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合あるいは解放の状態を切り換えることによって、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

つぎに、図１２を用いて、エンジン１を始動する前に設定されている走行モードがＥＶモードにおけるＭＧ１引き摺りモードであって、エンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズパラレルモードにおける無段状態であるときに、上述した制御を実行した場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用する油圧などの変化を説明する。以下の説明において、上述した説明と同じ変化の場合には、省略して説明する場合がある。

図１２に示すように、エンジン１を始動するように判断される前であるｔ４０時点では、ＭＧ１引き摺りモードであるため、入力クラッチＣ０が係合されていて、シリーズクラッチＣＳおよびブレーキＢ０は解放されている状態である。また、エンジン１および第１モータ４は停止していて、第２モータ１６が出力する動力によって走行している状態である。

運転者の操作によってアクセル開度が大きくなるｔ４１時点において、アクセル開度に応じて第２モータ１６の出力するトルクが増大され、車速および第２モータ１６の回転数も大きくなる。アクセル開度が大きくなり、しきい値を超えるｔ４２時点に達すると、ＨＶ−ＥＣＵ１００はエンジン１を始動する必要があると判断する。エンジン１を始動すると判断したときに、上述した図６に示すマップなどに基づいて、エンジン１を始動した後の走行モードとしてシリーズパラレルモードにおける無段状態が選択される。

ＭＧ１引き摺りモードでは、すでに入力クラッチＣ０のみ係合している状態であるため、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合あるいは解放を切り換える必要がない。そのため、ｔ４２時点において、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１をクランキングするために第１モータ４が正トルクを出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータ４の出力する正トルクによって制動力が生じるため、第２モータ１６が出力しているトルクを、第１モータ４が出力するトルクと同じ程度増大させることで車速を維持する。さらに、アクセル開度がｔ４２時点において大きくなり続けているため、第２モータ１６のトルクは、そのアクセル開度に応じて大きくなるように制御される。そして、アクセル開度が大きくなった状態で一定になると、第２モータ１６が出力するトルクも増大された状態で一定になる。なお、第１モータ４は、正トルクを出力することによって、負回転から正回転に変化する。

第１モータ４によるエンジン１のクランキングが完了するｔ４４時点において、エンジン１が点火される。エンジン１が点火されてから完爆するまでは、上述したように、ＨＶ−ＥＣＵ１００によって、第１モータ４は次第に負トルクを出力するように制御され、第２モータ１６は次第に出力する正トルクを減少するように制御される。エンジン１が完爆するｔ４５時点において、エンジン１の始動およびシリーズパラレルモードにおける無段状態の設定が完了する。

この構成によれば、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００は、ＭＧ１引き摺りモードからシリーズパラレルモードにおける無段状態が設定される場合に、各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合状態を維持し、第１モータ４のトルクによって動力分割機構３および入力クラッチＣ０を介してエンジン１をクランキングする。したがって、エンジン１を始動した後に、走行モードの遷移に伴い各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合あるいは解放の状態を切り換えることによって、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

つぎに、図１３を用いて、エンジン１を始動する前に設定されている走行モードがＥＶモードにおける両駆動モードであって、エンジン１を始動した後に設定される走行モードがシリーズパラレルモードにおける無段状態であるときに、上述した制御を実行した場合における各クラッチＣＳ，Ｃ０に作用する油圧などの変化を説明する。以下の説明において、上述した説明と同じ変化の場合には、省略して説明する場合がある。

図１３に示すように、エンジン１を始動するように判断される前であるｔ５０時点では、両駆動モードであるため、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が係合されていて、シリーズクラッチＣＳが解放されている状態である。また、エンジン１は停止した状態であって、第２モータ１６が出力する動力および第１モータ４が出力する動力によって走行している状態である。

そのため、ｔ５１時点において、運転者の操作によりアクセル開度が大きくなると、第１モータ４の出力する負トルクおよび第２モータの出力する正トルクが次第に大きくされる。アクセル開度が大きくなり、予め定められたしきい値を超えるｔ５２時点に達すると、ＨＶ−ＥＣＵ１００はエンジン１を始動する必要があると判断する。エンジン１を始動すると判断したときに、上述した図６に示すマップなどに基づいて、エンジン１を始動した後の走行モードとしてシリーズパラレルモードにおける無段状態が選択される。

両駆動モードでは、入力クラッチＣ０およびブレーキＢ０が係合していて、シリーズクラッチＣＳが解放されている状態である。そのため、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１の始動が必要であると判断すると、ブレーキＢ０を解放する。まず、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ブレーキＢ０を係合するように作用していた油圧を次第に小さくするように油圧指令信号ＰｂＢ０を制御する。また、シリーズパラレルモードにおける無段状態へ切り換えるため、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータ４が出力する負トルクを次第に減少するように制御する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ブレーキＢ０が解放されるｔ５４時点において、第１モータ４はトルクを出力しない状態に制御する。また、第２モータ１６は、第１モータ４が次第に停止を開始するｔ５２時点において、第１モータの停止によって減少するトルクを補うために、正トルクが大きくなるように制御される。入力クラッチＣ０が係合された状態で第２モータ１６が出力する正トルクが増大されるため、第１モータ４の出力するトルクは減少されるが、第１モータ４の負方向への回転数は次第に大きくなる。なお、ブレーキＢ０が解放される過程であるｔ５３時点において、アクセル開度は大きくなった状態で一定になっている。

ブレーキＢ０を解放した後は、上述した制御と同様の制御によってエンジン１を始動する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ブレーキＢ０を解放し、第１モータ４の出力する正トルクによってエンジン１をクランキングするとともに、第２モータ１６が出力する正トルクを大きくすることで車速を維持する。第１モータ４は、正トルクを出力するように制御されるため、負方向に回転している状態から正方向へ回転している状態に変化する。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、エンジン１のクランキングが完了するｔ５５時点において、エンジン１を点火するように制御する。エンジン１の点火から完爆までの間に、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、第１モータの出力するトルクを負トルクにし、第２モータ１６の出力する正トルクを小さくするように制御する。そして、エンジン１が完爆するｔ５６時点において、エンジン１の始動およびシリーズパラレルモードにおける無段状態の設定が完了する。

この構成によれば、ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）１００は、両駆動モードからシリーズパラレルモードにおける無段状態が設定される場合に、ブレーキＢ０を解放した後に、第１モータ４のトルクによって動力分割機構３および入力クラッチＣ０を介してエンジン１をクランキングする。したがって、エンジン１を始動した後に、走行モードの遷移に伴い各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０における係合あるいは解放の状態を切り換えることによって、運転者が意図しない挙動が生じ、そのためビジー感や違和感が発生することを抑制あるいは回避することができる。

なお、上述した実施形態では、エンジン１を始動した後の走行モードとしてシリーズパラレルモードにおける無段状態を用いて説明したが、シリーズパラレルモードにおける固定段状態を用いることもできる。その場合には、上述したエンジン１を始動する制御を実行した後に、シリーズクラッチＣＳを係合するように制御することによって設定することができる。また、上述した制御は、前進走行および後進走行のいずれの走行方向であってもよい。

つぎに、この発明における駆動力制御装置の対象とすることができる他の車両の構成について説明する。他の車両の構成における入力クラッチＣ０は、エンジン１から動力分割機構３を介して出力ギヤ１２にトルクを伝達する経路をトルク伝達可能な状態にし、またそのトルク伝達を遮断するように構成されていればよく、またシリーズクラッチＣＳはエンジン１の出力トルクを第１モータ４に伝達し、その伝達を遮断するように構成されていればよい。したがって、この発明の実施形態では、入力クラッチＣ０は図１４に示すように、動力分割機構３のリングギヤ６と出力ギヤ１２との間に設けられていて、またシリーズクラッチＣＳはキャリヤ７と第１ロータ軸１０との間に設けられている。図１４に示す他の構成は、前述した図２に示す構成と同様であるから、図１４に図２と同様の符号を付してその説明を省略する。

図１４に示す構成の駆動装置であっても、前述した図４に示すように、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０を係合もしくは解放することにより、ＥＶモードやＨＶモードを設定することができる。第２モータ１６によって走行するＥＶモードでは、各クラッチＣ０，ＣＳおよびブレーキＢ０を解放する。その結果、出力ギヤ１２と動力分割機構３におけるリングギヤ６との連結が解除されるので、動力分割機構３を構成しているサンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７は停止している。これに対して、入力クラッチＣ０を係合させれば、リングギヤ６が出力ギヤ１２と共に回転し、またキャリヤ７がエンジン１と共に停止しているので、サンギヤ５およびこれに連結されている第１モータ４が負方向に回転する。すなわち、第１モータ４を連れ回すＭＧ１引き摺りモードになる。この動作状態を動力分割機構３を構成している遊星歯車機構についての共線図として図１５（ａ）に示してある。さらに、その状態でブレーキＢ０を係合させて入力軸８およびキャリヤ７を固定すれば、第１モータ４がトルクを出力することに対する反力トルクをキャリヤ７で受け持つことができるので、第１モータ４を負方向に回転させ、かつ第２モータ１６を正方向に回転させて、これら二つのモータ４，１６のトルクで走行する両駆動モードとなる。なお、ＭＧ１引き摺りモードにおける後進走行時の共線図は、上述したように、各クラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じであり、図１５（ｂ）に示す共線図によって表すことができる。

シリーズモードは、シリーズクラッチＣＳを係合させてエンジン１によって第１モータ４を駆動し、その第１モータ４で発電した電力によって第２モータ１６を駆動して走行するモードである。したがって、図１４に示す構成では、シリーズクラッチＣＳによってサンギヤ５とキャリヤ７とが連結されることにより動力分割機構３の全体が一体となって回転する。その結果、第１モータ４がエンジン１によって駆動されて発電する。しかしながら、入力クラッチＣ０が解放していてリングギヤ６と出力ギヤ１２とが連結されていないので、エンジン１の出力トルクは出力ギヤ１２に伝達されることはない。図１５の（ｃ）はその状態を共線図で示しており、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびにキャリヤ７は同一回転数になっている。なお、シリーズモードによる後進走行時は、エンジン１および第１モータ４の動作は同様であり、第２モータ１６のみ負方向に回転することによって後進する。

シリーズパラレルモードでの前進時における無段状態は、エンジン１の回転数を第１モータ４によって制御し、その結果、第１モータ４で発生した電力を第２モータ１６に供給して第２モータ１６が駆動トルクを出力する。その動作状態を図１５の（ｄ）に共線図で示してある。これは、前述した図５の（ｅ）に示す共線図と各クラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じである。また、後進走行時には、入力クラッチＣ０のみを係合させた状態で、エンジン１を駆動し、かつ第１モータ４を発電機として機能させて正方向に回転させる。そして、第２モータ１６はモータとして機能させ、負方向に回転させ、その出力トルクによって後進走行する。

シリーズパラレルモードでの前進時の固定段状態は各クラッチＣ０，ＣＳを係合させることにより設定され、したがって動力分割機構３の全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１に加えて各モータ４，１６をモータとして駆動させてトルクを出力させることにより、エンジン１および各モータ４，１６のトルクで走行するいわゆる両駆動状態となる。その動作状態を図１５の（ｅ）に共線図で示してある。これは、前述した図５の（ｆ）に示す共線図とクラッチＣ０，ＣＳの位置が異なるものの、サンギヤ５およびリングギヤ６ならびキャリヤ７の回転方向などは同じである。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な例について説明したが、本発明は上述した構成に限定されない。すなわち、上述した構成は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。また、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、上述したような構成の車両において、エンジン１および各クラッチＣＳ，Ｃ０およびブレーキＢ０を制御するコントローラが、エンジン１を始動する要求の有無を判断し、かつエンジン１を始動した後に設定する走行モードを、エンジン１を始動する要求があった場合に判定し、さらに判定された走行モードを設定するべく係合させられる各クラッチＣＳ，Ｃ０のうち少なくとも一つのクラッチを係合させ、少なくとも一つのクラッチを係合させた状態でエンジン１を始動するように構成されていればよい。

１…エンジン、 ２…出力軸、 ３…動力分割機構、 ４…第１モータ（ＭＧ１）、 ５…サンギヤ、 ６…リングギヤ、 ７…キャリヤ、 ９…第１ロータ １２…出力ギヤ、 １４…ドリブンギヤ、 １５…第１ドライブギヤ、 １６…第２モータ（ＭＧ２）、 １００…ＨＶ−ＥＣＵ（コントローラ）、 ＣＳ…シリーズクラッチ、 Ｃ０…入力クラッチ。

Claims (6)

1. エンジンと、発電機能のある第１モータと、前記エンジンからトルクが伝達される入力要素および前記第１モータからトルクが伝達される反力要素ならびに出力要素の少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、前記出力要素からトルクが伝達される出力部材と、前記エンジンから前記第１モータへのトルクの伝達および遮断を選択的に行う第１係合装置と、前記第１係合装置とは異なる係合装置であってかつ前記エンジンから前記動力分割機構を介して前記出力部材に到るトルクの伝達を選択的に行う第２係合装置と、前記第１モータで発電した電力によって駆動されて走行のための駆動トルクを出力する第２モータとを備え、
   前記第１係合装置を係合させるとともに前記エンジンによって前記第１モータを駆動し、かつ前記第１モータが発電した電力で前記第２モータを駆動して走行するシリーズモードと、前記第２係合装置を係合させるとともに少なくとも前記エンジンが出力する駆動力の一部と前記第２モータが出力する駆動力とによって走行するシリーズパラレルモードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能なハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記エンジンおよび前記第１係合装置および前記第２係合装置を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記エンジンを始動する要求の有無を判断し、
   前記エンジンを始動した後に設定する走行モードを、前記エンジンを始動する要求があった場合に判定し、
   判定された走行モードを達成する前記第１係合装置および前記第２係合装置のうち少なくとも一つの係合装置を係合させ、
   前記少なくとも一つの係合装置を係合させた状態で前記エンジンを始動する
   ように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
2. 前記コントローラは、
   前記エンジンを始動した後に設定される走行モードがシリーズモードであった場合には、前記第１係合装置を係合させた状態で前記エンジンを始動するように構成されてい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駆動力制御装置。
3. 前記コントローラは、
   前記エンジンを始動した後に設定される走行モードがシリーズパラレルモードであった場合には、前記第２係合装置を係合させた状態で前記エンジンを始動するように構成されてい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駆動力制御装置。
4. 前記エンジンの出力軸の回転を選択的に止めることができる第３係合装置を備え、
   前記第３係合装置を係合するとともに前記第１モータが出力する駆動力と前記第２モータが出力する駆動力とで走行する両駆動モードを設定可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
5. 前記エンジンの出力軸と同一の軸線上に、前記エンジン側から、前記第３係合装置、前記第２係合装置、前記動力分割機構、前記第１モータ、前記第１係合装置の順に配置され、
   前記第２モータは、前記第２モータの回転中心軸線が前記エンジンの出力軸と平行になるように配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
6. 前記エンジンの出力軸の回転中心軸線と前記第２モータの回転中心軸線との間に、これらの回転中心軸線と平行にカウンタ軸が配置され、
   前記カウンタ軸に大径ギヤと小径ギヤとが取り付けられており、
   前記大径ギヤに前記出力部材および前記第２モータからトルクが伝達され、かつ
   前記小径ギヤから駆動トルクを出力する
   ように構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。

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