JP2018012410A - ハイブリッド車両の走行モード切換制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンとＭＧ１とを連結可能としたハイブリッド車両において、係合パターンが異なる複数種類のＥＶ両駆動モードの中から適切な係合パターンが選択されるようにする。【解決手段】ＥＶ単駆動モードから両駆動モードへ切り換える第１切換判断が行われた場合に、更にエンジンを始動する必要があるＨＶ走行モードへ切り換える第２切換判断が行われるか否かを予測し（Ｓ３）、第２切換判断が予測された場合はＳ４以下を実行することにより、エンジンが連れ廻り回転させられる第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードへ切り換える。車速に応じてエンジンが連れ廻り回転させられるため、ＨＶ走行モードへ移行する際にエンジンを速やかに始動することが可能であり、エンジンが回転停止させられる第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードに比較して、ＨＶ走行モードへの切換時間が短縮されて優れた駆動力応答性能が得られる。【選択図】図１４

Description

本発明は、複数の走行モードで走行可能なハイブリッド車両に係り、特に、その複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置に関するものである。

(a) 第１回転要素が変速用ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第２回転要素がエンジンに動力伝達可能に連結され、第３回転要素が出力部材に連結されるとともに、その第１回転要素〜第３回転要素の何れか２つが変速用クラッチによって選択的に連結される遊星歯車式の有段変速部と、(b) その有段変速部の前記出力部材に連結された第４回転要素と、第１回転機が動力伝達可能に連結された第５回転要素と、出力要素として機能する第６回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 駆動輪に動力伝達可能に連結された第２回転機と、を有し、(d) 前記エンジンの作動を停止させた状態で走行するＥＶ（Electric Vehicle）走行モード、およびそのエンジンを作動させた状態で走行するＨＶ（Hybrid Vehicle）走行モードが可能なハイブリッド車両が提案されている（特許文献１参照）。

国際公開第２０１３／１１４５９４号

ところで、未だ公知ではないが、上記ハイブリッド車両においてエンジンと第１回転機とを選択的に連結する直結係合部を設けることが考えられる。その場合には、直結係合部を係合させたり解放したりすることにより走行モードの種類が増えて選択肢が多くなり、ＥＶ走行モードで第１回転機および第２回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することが可能な両駆動モードに関しても、変速用ブレーキおよび変速用クラッチの一方を係合させ且つ他方を解放するとともに直結係合部を係合させた第１係合パターンと、変速用ブレーキおよび変速用クラッチを共に係合させるとともに直結係合部を解放した第２係合パターンとが可能であるが、どの係合パターンを採用するかが問題になる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、エンジンと第１回転機とを直結係合部により連結可能としたハイブリッド車両において、係合パターンが異なる複数種類のＥＶ両駆動モードの中から適切な係合パターンが選択されるようにすることにある。

本発明は、(a) 第１回転要素が変速用ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第２回転要素がエンジンに動力伝達可能に連結され、第３回転要素が出力部材に連結されるとともに、その第１回転要素〜第３回転要素の何れか２つが変速用クラッチによって選択的に連結される遊星歯車式の有段変速部と、(b) その有段変速部の前記出力部材に連結された第４回転要素と、第１回転機が動力伝達可能に連結された第５回転要素と、出力要素として機能する第６回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 駆動輪に動力伝達可能に連結された第２回転機と、を有し、(d) 前記エンジンの作動を停止させた状態で走行するＥＶ走行モード、およびそのエンジンを作動させた状態で走行するＨＶ走行モードが可能なハイブリッド車両に関し、(e) 前記ＥＶ走行モードと前記ＨＶ走行モードとを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置において、(f) 前記ハイブリッド車両は、前記エンジンと前記第１回転機とを選択的に連結できる直結係合部を備えており、(g) 前記ＥＶ走行モードとして、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチの一方を係合させ且つ他方を解放するとともに前記直結係合部を係合させた状態で、前記第１回転機および前記第２回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第１係合パターンの両駆動モード、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチを共に係合させるとともに前記直結係合部を解放した状態で、前記第１回転機および前記第２回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第２係合パターンの両駆動モード、および前記変速用ブレーキ、前記変速用クラッチ、前記直結係合部を何れも解放した状態で、前記第２回転機のみを走行用駆動源として用いて走行する単駆動モードが可能である一方、(h) 予め定められた走行モード切換条件に従って前記単駆動モード、前記両駆動モード、および前記ＨＶ走行モードを含む複数の走行モードの切換判断を行なう切換判定部と、(i) その切換判定部によって前記単駆動モードから前記両駆動モードへ切り換える第１切換判断が為された場合に、その両駆動モードへ切り換えた後に前記ＨＶ走行モードへ切り換える第２切換判断が前記切換判定部によって行われるか否かを予測するＨＶ切換予測部と、(j) そのＨＶ切換予測部によって前記第２切換判断が行われると予測された場合は、前記第１係合パターンの両駆動モードへ切り換える切換実行部と、を有することを特徴とする。

このようなハイブリッド車両の走行モード切換制御装置においては、単駆動モードから両駆動モードへ切り換える第１切換判断が行われた場合に、更にＨＶ走行モードへ切り換える第２切換判断が行われるか否かを予測し、第２切換判断が予測された場合は第１係合パターンの両駆動モードへ切り換えるため、車速に応じてエンジンが連れ廻り回転させられ、ＨＶ走行モードへ移行する際にエンジンを速やかに始動することが可能であり、エンジンが回転停止させられる第２係合パターンの両駆動モードに比較して、ＨＶ走行モードへの切換時間が短縮されて優れた駆動力応答性能が得られる。

本発明が適用されたハイブリッド車両の走行に関与する概略構成を説明する骨子図で、制御系統の要部を併せて示した図である。 図１のハイブリッド車両で実現可能な複数の走行モードと、それ等の走行モードにおける各部の作動状態を説明する図である。 ＥＶの単駆動モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＥＶの両駆動（Ｎｅ＝０）モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＥＶの両駆動（Ｎｅフリーハイギヤ）モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＥＶの両駆動（Ｎｅフリーローギヤ）モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのシリーズパラレルハイモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのシリーズパラレルローモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのパラレルハイモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのパラレルローモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのシリーズモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 バッテリの入出力制限が無い場合の走行モード切換マップの一例を説明する図である。 バッテリの入出力制限がある場合の走行モード切換マップの一例を説明する図である。 図１の電子制御装置が機能的に備えている走行モード切換制御部の作動を具体的に説明するフローチャートである。 図１４のフローチャートのステップＳ３がＹＥＳ（肯定）で、第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリーローギヤ）モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。 図１４のフローチャートのステップＳ３がＮＯ（否定）で、第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。

遊星歯車式の有段変速部は、例えばシングルピニオン型或いはダブルピニオン型の単一の遊星歯車機構を備えて構成される。遊星歯車機構はサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの３つの回転要素を備えているが、それ等の回転速度を直線で結ぶことができる共線図において、例えば中間に位置する回転速度が中間の回転要素（シングルピニオン型遊星歯車機構のキャリア、ダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤ）にエンジンが連結され、両側の回転要素の一方が出力部材に連結され、他方が変速用ブレーキを介して選択的に回転不能に固定される。この場合は、変速比が１より小さい増速ギヤ段（オーバードライブ）を成立させることができるとともに、３つの回転要素の何れか２つを変速用クラッチによって選択的に連結することにより、遊星歯車機構が一体的に回転する変速比が１の等速ギヤ段を成立させることができる。また、例えば共線図の中間に位置する回転要素を出力部材に連結し、両側の回転要素の一方にエンジンを連結し、他方を変速用ブレーキによって選択的に回転不能に固定できるようにした場合、変速比が１より大きい減速ギヤ段（アンダードライブ）を成立させることができる。

上記有段変速部は、変速用のクラッチおよびブレーキが共に解放されると、動力伝達が遮断される中立状態（ニュートラル状態）となり、クラッチおよびブレーキが共に係合させられると、エンジンを含めて総ての回転要素の回転が停止する静止状態となる。変速用クラッチおよびブレーキとしては、摩擦係合式のクラッチおよびブレーキが好適に用いられるが、噛合い式のクラッチやブレーキ、或いはベルト式ブレーキ等を採用することもできる。

電気式差動部の差動機構としては、シングルピニオン型或いはダブルピニオン型の単一の遊星歯車機構が好適に用いられる。この遊星歯車機構はサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの３つの回転要素を備えているが、それ等の回転速度を直線で結ぶことができる共線図において、例えば中間に位置する回転速度が中間の回転要素（シングルピニオン型遊星歯車機構のキャリア、ダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤ）に機械式変速部の出力部材が連結され、両側の回転要素に第１回転機および駆動輪が連結されるが、中間の回転要素に駆動輪を連結するようにしても良い。駆動輪に連結される回転要素が出力要素である。この３つの回転要素は、常に差動回転可能であっても良いが、任意の２つをクラッチにより一体的に連結できるようにして、運転状態に応じて一体回転させるようにしたり、第１回転機が連結される回転要素をブレーキにより回転停止できるようにしたりして、差動回転を制限することも可能である。

回転機は回転電気機械のことで、第１回転機および第２回転機としては、電動モータおよび発電機の機能を択一的に用いることができるモータジェネレータが適当であるが、第２回転機として電動モータを採用することもできる。

エンジンと第１回転機とを選択的に連結できる直結係合部は、動力伝達を接続、遮断できる断接装置で、摩擦係合式のクラッチが好適に用いられるが、噛合い式クラッチを採用することもできる。必要に応じて変速ギヤ等を介してエンジンと第１回転機とを連結しても良い。すなわち、この直結係合部は、遊星歯車式の有段変速部および電気式差動部に対して並列に配設され、それ等の遊星歯車式の有段変速部および電気式差動部を介することなくエンジンと第１回転機とを動力伝達可能に連結できるものであれば良い。

切換判定部は、例えばアクセル操作量や車速等の運転状態をパラメータとして定められた走行モード切換マップ、或いは走行モード領域マップ等の走行モード切換条件に従って切換判断を行なう。バッテリの蓄電残量等の車両状態に応じて複数種類の走行モード切換条件を定めることもできるし、車両状態に応じて基本の走行モード切換条件を補正することもできる。そして、例えばアクセル操作量等の車両負荷に応じてＥＶ単駆動モードからＥＶ両駆動モードへ切り換えられ、更にＨＶ走行モードへ切り換えられるような場合に、本発明は好適に適用される。また、ＥＶ走行モード領域であっても、バッテリの蓄電残量ＳＯＣが少ない場合にはＨＶ走行モードへ切り換えるように走行モード切換条件が定められている場合にも、好適に適用される。すなわち、ＨＶ切換予測部は、例えば車両負荷の変化率（アクセル変化率など）に基づいて第２切換判断が行われるか否かを予測したり、蓄電残量ＳＯＣに基づいて第２切換判断が行われるか否かを予測したりすることができる。また、車速に応じて走行モードが切り換えられる場合には、車速の変化率（加減速度）に基づいて第２切換判断が行われるか否かを予測することもできるなど、走行モード切換条件に応じて種々の予測態様が可能である。

切換実行部は、例えば第２切換判断が行われると予測された時には第１係合パターンの両駆動モードへ切り換え、第２切換判断が行われると予測されなかった場合は第２係合パターンの両駆動モードへ切り換えるように構成される。第２係合パターンではエンジンを含めて有段変速部の各回転要素が回転停止させられるため、エンジンが連れ廻り回転させられる第１係合パターンに比較して優れた燃費性能が得られる。反面、エンジンブレーキが効かないため、例えば下り坂などエンジンブレーキが必要な運転状態では第１係合パターンの両駆動モードとすることが望ましいなど、第２切換判断が行われると予測されなかった場合の両駆動モードの係合パターンについては適宜定められる。蓄電残量ＳＯＣが多い場合も、第１回転機および第２回転機の回生制御が制限され、被駆動走行時に回生トルクによる制動作用が得られない可能性があるため、エンジンブレーキが可能な第１係合パターンの両駆動モードとすることが望ましい。すなわち、第２切換判断が行われると予測されなかった場合には、車両の運転状態や蓄電残量ＳＯＣ等によりエンジンブレーキが必要と判断される時には第１係合パターンの両駆動モードとし、それ以外は基本的に第２係合パターンの両駆動モードとすることが望ましい。ＥＶ要求スイッチがＯＮ操作されてＥＶ走行モードのみで走行する場合など、第２切換判断が行われる可能性が無いか低い場合も、第２係合パターンの両駆動モードへ切り換えれば良い。第１係合パターンの両駆動モードによる走行時は、エンジンが連れ廻り回転させられるため、エンジンブレーキの必要がない駆動走行時には、デコンプ（decompression;減圧）装置などでポンピング作用による回転抵抗を抑制することが望ましい。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両１０の走行に関与する概略構成を説明する骨子図で、走行モードの切換制御に関する制御系統の要部を併せて示した図である。図１において、ハイブリッド車両１０は、走行用の駆動源として用いることができるエンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、および第２モータジェネレータＭＧ２を備えており、動力伝達装置１４を介して駆動輪（前輪）１６を回転駆動する。エンジン１２は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、所定の燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。このエンジン１２は、電子制御装置８０によって吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の作動状態が制御されることにより、エンジントルクＴｅが制御される。

第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、何れも電動モータおよび発電機（ジェネレータ）として択一的に用いることができる。第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、インバータ部や平滑コンデンサなどを有する電力制御ユニット１８を介してバッテリユニット２０に接続されており、電子制御装置８０によって電力制御ユニット１８が制御されることにより、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２の各々のトルク（力行トルクまたは回生トルク）であるＭＧ１トルクＴｍｇ１、ＭＧ２トルクＴｍｇ２が制御される。第１モータジェネレータＭＧ１は第１回転機で、第２モータジェネレータＭＧ２は第２回転機である。

動力伝達装置１４は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式の車両用で、非回転部材であるトランスアクスルケース２２内に、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２と共に収容されている。動力伝達装置１４は、エンジン１２および第１モータジェネレータＭＧ１の少なくとも一方の出力を駆動輪１６へ伝達する第１動力伝達部２４と、第２モータジェネレータＭＧ２の出力を駆動輪１６へ伝達する第２動力伝達部２６とを備えている。第１動力伝達部２４は、機械式変速部４４および電気式差動部４６を備えており、電気式差動部４６の出力部材であるドライブギヤ２８から、ドリブンギヤ３０、ドリブン軸３２、ファイナルギヤ３４、デフリングギヤ３６を介してディファレンシャル装置３８に動力伝達され、一対の車軸４０を介して左右の駆動輪１６に分配される。

機械式変速部４４および電気式差動部４６は、エンジン１２によって回転駆動される入力軸４２と同軸に配置されており、機械式変速部４４は、第１遊星歯車機構４８、クラッチＣ１、およびブレーキＢ１を備えている。第１遊星歯車機構４８は、差動回転可能な３つの回転要素として、サンギヤＳ１、ピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するキャリアＣＡ１、およびピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構で、キャリアＣＡ１は入力軸４２に一体的に連結されており、機械式変速部４４の入力部材として機能する。サンギヤＳ１は、ブレーキＢ１を介してトランスアクスルケース２２に選択的に連結されるようになっており、サンギヤＳ１およびキャリアＣＡ１は、クラッチＣ１を介して互いに選択的に連結されるようになっている。リングギヤＲ１は、機械式変速部４４の出力部材として機能する連結部材４５を介して電気式差動部４６に連結されている。本実施例では、サンギヤＳ１が第１回転要素で、キャリアＣＡ１が第２回転要素で、リングギヤＲ１が第３回転要素であり、クラッチＣ１は変速用クラッチで、ブレーキＢ１は変速用ブレーキである。

クラッチＣ１およびブレーキＢ１は、何れも油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御回路５２の油路切換弁や油圧制御弁が電子制御装置８０によって制御されることにより、その油圧制御回路５２から各々供給されるＣ１油圧Ｐｃ１、Ｂ１油圧Ｐｂ１に応じて係合、解放制御される。そして、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が何れも解放されると、第１遊星歯車機構４８の差動が許容され、サンギヤＳ１が自由回転してエンジントルクＴｅの反力トルクを取れないため、機械式変速部４４は中立状態（ニュートラル状態）とされて動力伝達が不能な遮断状態となる。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が何れも係合させられると、第１遊星歯車機構４８は一体的に回転停止させられる静止状態となり、入力軸４２を介してエンジン１２も回転停止状態に保持される。クラッチＣ１が係合させられ且つブレーキＢ１が解放されると、第１遊星歯車機構４８が一体回転させられるようになり、エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）Ｎｅが等速で、すなわち変速比γ１＝１で、リングギヤＲ１から連結部材４５を介して電気式差動部４６へ出力される。変速比γ１は、エンジン回転速度Ｎｅ／リングギヤＲ１の回転速度である。また、クラッチＣ１が解放され且つブレーキＢ１が係合させられると、サンギヤＳ１が回転停止させられることにより、リングギヤＲ１が入力軸４２に対して増速回転させられるようになり、変速比γ１＜１で連結部材４５を介して電気式差動部４６へ出力される。すなわち、機械式変速部４４は、直結状態（変速比γ１＝１）のローギヤ段と、オーバードライブ状態（変速比γ１＜１）のハイギヤ段とに切り換えられる２段の有段変速部である。

図３〜図１１における左側に示す共線図は、上記機械式変速部４４に関するもので、「ＥＮＧ」はエンジン１２である。この共線図は、第１遊星歯車機構４８の３つの回転要素（サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１）の回転速度を直線で結ぶことができるもので、各回転要素を表す３本の縦線Ｙ１〜Ｙ３の間隔は、第１遊星歯車機構４８のギヤ比（サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数）に応じて定まる。本実施例では、この共線図の中間に位置する回転要素、すなわち差動状態において回転速度が中間の速度になる回転要素であるキャリアＣＡ１に入力軸４２が連結されて、エンジン１２から動力が入力されるようになっている。また、共線図の両側に位置する２つの回転要素（サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１）の一方（実施例ではリングギヤＲ１）が出力部材である連結部材４５に連結され、他方（実施例ではサンギヤＳ１）がブレーキＢ１を介して選択的に回転不能に固定される。

電気式差動部４６は、第２遊星歯車機構５０を備えている。第２遊星歯車機構５０は、差動回転可能な３つの回転要素として、サンギヤＳ２、ピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するキャリアＣＡ２、およびピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、差動作用を生じる差動機構として機能する。キャリアＣＡ２は、前記連結部材４５に一体的に連結されており、電気式差動部４６の入力部材として機能する。サンギヤＳ２は、差動制御用の第１モータジェネレータＭＧ１のロータ軸５４に一体的に連結されている。リングギヤＲ２は、電気式差動部４６の出力部材として機能するドライブギヤ２８に一体的に連結されている。本実施例では、キャリアＣＡ２が第４回転要素で、サンギヤＳ２が第５回転要素で、リングギヤＲ２が第６回転要素であり、リングギヤＲ２は出力要素として機能する。

上記第１モータジェネレータＭＧ１のロータ軸５４は、直結クラッチＣＳを介して入力軸４２に選択的に連結されるようになっている。直結クラッチＣＳは、油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合装置であり、前記クラッチＣ１、ブレーキＢ１と同様に、油圧制御回路５２の油路切換弁や油圧制御弁が電子制御装置８０によって制御されることにより、その油圧制御回路５２から供給されるＣＳ油圧Ｐｃｓに応じて係合、解放制御される。この直結クラッチＣＳは、動力伝達を接続、遮断できる断接装置で、機械式変速部４４および電気式差動部４６に対して並列に配設され、それ等の機械式変速部４４および電気式差動部４６を介することなくエンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１とを動力伝達可能に連結できる直結係合部に相当する。

上記直結クラッチＣＳが解放されると、第２遊星歯車機構５０の差動が許容される。この状態では、第２遊星歯車機構５０は、キャリアＣＡ２に入力される動力を第１モータジェネレータＭＧ１およびリングギヤＲ２へ分配する動力分配機構として機能することが可能である。すなわち、電気式差動部４６において、リングギヤＲ２へ分配される機械的な動力伝達に加え、第１モータジェネレータＭＧ１に分配された動力で第１モータジェネレータＭＧ１が回転駆動されることによって発電し、その発電した電力で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動したり、バッテリユニット２０を充電したりすることができる。電気式差動部４６は、電子制御装置８０によって電力制御ユニット１８が制御されて第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されることにより、変速比γ２（＝キャリアＣＡ２の回転速度／リングギヤＲ２の回転速度）を連続的に制御する電気式無段変速機として機能する。つまり、電気式差動部４６は、差動機構としての第２遊星歯車機構５０と、その第２遊星歯車機構５０に動力伝達可能に連結された差動制御用回転機としての第１モータジェネレータＭＧ１とを有し、第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されることにより第２遊星歯車機構５０の差動状態が制御される電気式変速機構である。また、直結クラッチＣＳが係合させられた状態では、エンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１とが連結されるため、エンジン１２の動力によって第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動して発電し、その発電した電力でバッテリユニット２０を充電したり第２モータジェネレータＭＧ２を駆動したりすることが可能である。

図３〜図１１における右側に示す共線図は、上記電気式差動部４６に関するもので、「ＯＵＴ」は出力部材として機能するドライブギヤ２８である。この共線図は、第２遊星歯車機構５０の３つの回転要素（サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２、リングギヤＲ２）の回転速度を直線で結ぶことができるもので、各回転要素を表す３本の縦線Ｙ４〜Ｙ６の間隔は、第２遊星歯車機構５０のギヤ比（サンギヤＳ２の歯数／リングギヤＲ２の歯数）に応じて定まる。本実施例では、この共線図の中間に位置する回転要素、すなわち差動状態において回転速度が中間の速度になる回転要素であるキャリアＣＡ２に連結部材４５が連結されて、エンジン１２から動力が入力されるようになっている。また、共線図の両側に位置する２つの回転要素（サンギヤＳ２およびリングギヤＲ２）の一方および他方に、第１モータジェネレータＭＧ１、駆動輪１６が動力伝達可能に連結されている。

このように構成された第１動力伝達部２４においては、エンジン１２の動力や第１モータジェネレータＭＧ１の動力がドライブギヤ２８からドリブンギヤ３０へ伝達される。従って、エンジン１２および第１モータジェネレータＭＧ１は、第１動力伝達部２４を介して駆動輪１６に動力伝達可能に連結される。また、機械式変速部４４は、直結状態またはオーバードライブ状態で動力伝達するため、第１モータジェネレータＭＧ１の高トルク化が抑制される。

第１動力伝達部２４では、機械式変速部４４および電気式差動部４６が直列に接続されているため、機械式変速部４４を変速すれば第１動力伝達部２４の全体の変速比γ０（＝γ１×γ２）も変化させられる。そこで、機械式変速部４４の変速時に第１動力伝達部２４の変速比γ０の変化が抑制されるように、機械式変速部４４の変速に合わせて電気式差動部４６の変速を実行する。例えば、機械式変速部４４がローギヤ段からハイギヤ段へアップシフトされる場合、それと同時に電気式差動部４６をダウンシフトする。これにより、第１動力伝達部２４は、全体として所謂電気式無段変速機として機能させることができる。

第２動力伝達部２６は、入力軸４２とは別にその入力軸４２と平行に配置された第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸５６、およびそのロータ軸５６に一体的に取り付けられてドリブンギヤ３０と噛み合う小径のリダクションギヤ５８を備えている。この第２動力伝達部２６においては、第２モータジェネレータＭＧ２の動力がリダクションギヤ５８からドリブンギヤ３０へ伝達され、ドリブン軸３２、ファイナルギヤ３４、およびデフリングギヤ３６を介してディファレンシャル装置３８に伝達される。すなわち、第２モータジェネレータＭＧ２は、第１動力伝達部２４の機械式変速部４４および電気式差動部４６を介することなく、駆動輪１６に対して動力伝達可能に連結されており、リダクションギヤ５８による減速比の設定の自由度が高く、その減速比を大きくとることができる。

ハイブリッド車両１０は、走行に関わる各種の制御を行なうコントローラとして電子制御装置８０を備えている。電子制御装置８０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、ハイブリッド車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置８０は、エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、および第２モータジェネレータＭＧ２の各出力制御や、複数の走行モードの切換制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、ＭＧ制御用、油圧制御用等に分けて構成される。

電子制御装置８０には、ハイブリッド車両１０に設けられたエンジン回転速度センサ６０、出力回転速度センサ６２、レゾルバ等のＭＧ１回転速度センサ６４、レゾルバ等のＭＧ２回転速度センサ６６、アクセル操作量センサ６８、シフトポジションセンサ７０、ＥＶ要求スイッチ７２、バッテリセンサ７４等から、エンジン回転速度Ｎｅ、車速Ｖに対応するドリブンギヤ３０の回転速度である出力回転速度Ｎｏｕｔ、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度（ＭＧ１回転速度）Ｎｍｇ１、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度（ＭＧ２回転速度）Ｎｍｇ２、アクセルペダルの操作量（アクセル操作量）θａｃｃ、シフトレバーの操作位置Ｐｓｈ、ＥＶ要求Ｓｅｖ、バッテリユニット２０のバッテリ温度ＴＨｂａｔやバッテリ充放電電流Ｉｂａｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔなど、制御に必要な各種の情報が供給される。また、電子制御装置８０からは、エンジン１２、電力制御ユニット１８、油圧制御回路５２などにエンジン制御指令信号Ｓe 、ＭＧ制御指令信号Ｓｍ、油圧制御指令信号Ｓｐなどが出力される。電子制御装置８０は、例えばバッテリ充放電電流Ｉｂａｔおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔなどに基づいてバッテリユニット２０の蓄電残量ＳＯＣを算出する。ＥＶ要求スイッチ７２は、運転席近傍のインストルメントパネル等に配設され、運転者によってＯＮ操作（押圧操作など）されることにより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のみを駆動源として走行するＥＶ走行モードで走行することを要求するＥＶ要求Ｓｅｖを表す信号を電子制御装置８０に出力する。

電子制御装置８０は、予め定められた切換条件に従って複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御部８２を機能的に備えている。すなわち、本実施例のハイブリッド車両１０は、図２に示す種々の走行モードで走行することが可能である。図２において、ＥＶ走行モードは、エンジン１２の運転を停止した状態で、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方を走行用駆動源として用いて走行する制御様式である。ＨＶ走行モードは、少なくともエンジン１２を運転状態として、そのエンジン１２のみを走行用駆動源として用いて走行したり、一定の条件下で第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方を走行用駆動源として用いて走行したりする制御様式である。そして、ＥＶ走行モードでは、更に単駆動モードおよび両駆動モードの２つの走行モードが定められており、ＨＶ走行モードでは、シリーズパラレルモード、パラレルモード、およびシリーズモードの３つの走行モードが定められている。

図２は、各走行モードにおけるクラッチＣ１、ブレーキＢ１、直結クラッチＣＳ、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の作動状態を説明する図である。図２の図中の「○」印は係合装置（Ｃ１，Ｂ１，ＣＳ）の係合を意味し、空欄は解放を意味し、「△」印は運転停止状態のエンジン１２を連れ廻し状態とするエンジンブレーキ（エンブレともいう）の併用時に何れか一方を係合させることを意味する。また、「Ｇ」はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を主にジェネレータとして機能させることを意味し、「Ｍ」はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動走行時には主に電動モータとして機能させ、被駆動走行時には主にジェネレータとして機能させることを意味する。但し、ＨＶのパラレルモードでは、高負荷時等にアシスト的にモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が電動モータとして作動させられ、低負荷時には作動停止（フリー回転状態）とされる。

各走行モードについて具体的に説明すると、ＥＶの単駆動モードでは、クラッチＣ１、ブレーキＢ１、および直結クラッチＣＳを何れも解放した状態で、基本的に第２モータジェネレータＭＧ２を走行用駆動源として用いて走行する。図３は、このＥＶ単駆動モード時の共線図である。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放されることで、第１遊星歯車機構４８の差動が許容され、機械式変速部４４は中立状態（ニュートラル状態）となって動力伝達が遮断される。機械式変速部４４が中立状態とされると、リングギヤＲ１に連結されたキャリアＣＡ２にてＭＧ１トルクＴｍｇ１の反力トルクが取れないため、電気式差動部４６も中立状態になり、第１動力伝達部２４が全体として中立状態になる。この状態で、エンジン１２の運転を停止させるとともに、第２モータジェネレータＭＧ２から走行用のＭＧ２トルク（力行トルク）Ｔｍｇ２を出力させる。後進時は、前進時に対して第２モータジェネレータＭＧ２を逆回転させる。車両走行中には、第２モータジェネレータＭＧ２の回転（ここでは駆動輪１６の回転も同意）に連動してドライブギヤ２８に連結されたリングギヤＲ２が回転させられる。ＥＶ単駆動モードでは、第１モータジェネレータＭＧ１を無負荷として空転させても良いが、第１モータジェネレータＭＧ１における引き摺り損失等を低減するために、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を０（回転停止状態）に維持することが望ましい。例えば、第１モータジェネレータＭＧ１をジェネレータとして機能させて、フィードバック制御によりＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を０とすることができる。或いは、第１モータジェネレータＭＧ１の回転が固定されるように電流供給するｄ軸ロック制御（ｄ−ｑ軸座標系におけるｄ軸電流のみを供給する制御）を実行して、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を０に維持することもできる。また、ＭＧ１トルクＴｍｇ１を０としても第１モータジェネレータＭＧ１のコギングトルクによりＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を０に維持できるときはＭＧ１トルクＴｍｇ１を加える必要はない。なお、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を０に維持する制御を行っても、第１動力伝達部２４は中立状態であるので、駆動トルクに影響を与えない。

上記ＥＶ単駆動モードではまた、リングギヤＲ１がキャリアＣＡ２と一体的に連れ廻されるが、機械式変速部４４は中立状態であるので、運転が停止されたエンジン１２は連れ廻されずに停止状態となる。よって、ＥＶ単駆動モードでの走行中に第２モータジェネレータＭＧ２を回生制御（発電制御ともいう）する場合、回生量を大きく取ることができる。ＥＶ単駆動モードでの走行時に、バッテリユニット２０が満充電状態となり回生エネルギーが取れない場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。エンジンブレーキを併用する場合は、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１が係合させられる（図２のＥＶ単駆動モードのエンブレ併用を参照）。ブレーキＢ１またはクラッチＣ１が係合させられると、エンジン１２は連れ廻り回転させられ、エンジンブレーキが作用するようになる。第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御などでＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を上昇させることにより、エンジン１２の連れ廻し状態におけるエンジン回転速度Ｎｅ、すなわちエンジンブレーキトルクを上昇させることができる。

上述したように、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合させることでエンジン回転速度Ｎｅを上昇させることができるので、ＥＶ走行モードからエンジン１２を始動するときには、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合した状態として、必要に応じて第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御によりエンジン回転速度Ｎｅを引き上げて点火する。このとき、第２モータジェネレータＭＧ２に反力キャンセルトルクを追加で出力させる。なお、車両停止時にエンジン１２を始動する際には、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合した状態で第１モータジェネレータＭＧ１によりキャリアＣＡ２の回転を引き上げることでエンジン回転速度Ｎｅを上昇させても良いし、第１モータジェネレータＭＧ１によりキャリアＣＡ２の回転を引き上げてからブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合させることでエンジン回転速度Ｎｅを上昇させても良い。直結クラッチＣＳを係合させて、第１モータジェネレータＭＧ１により直接エンジン１２の回転速度Ｎｅを引き上げてクランキングすることもできる。

図２において、ＥＶの両駆動モード（Ｎｅ＝０）では、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を何れも係合させるとともに、直結クラッチＣＳを解放した状態で、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を共に走行用駆動源として用いて走行する。図４は、このＥＶ両駆動（Ｎｅ＝０）モード時の共線図である。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が係合させられることにより、第１遊星歯車機構４８の差動が規制され、サンギヤＳ１の回転が停止させられる。そのため、第１遊星歯車機構４８は何れの回転要素も回転が停止する静止状態とされる。これによって、エンジン１２は回転停止状態とされ、また、連結部材４５を介してリングギヤＲ１に連結されたキャリアＣＡ２の回転も停止させられる。キャリアＣＡ２の回転が停止させられると、キャリアＣＡ２にてＭＧ１トルクＴｍｇ１の反力トルクが取れるため、ＭＧ１トルク（ここでは逆回転方向の力行トルク）Ｔｍｇ１によりリングギヤＲ２から機械的に駆動力を出力させて駆動輪１６へ伝達することができる。すなわち、エンジン１２の運転を停止させるとともに、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２から各々走行用のＭＧ１トルクＴｍｇ１およびＭＧ２トルクＴｍｇ２を出力させることができる。このＥＶ両駆動（Ｎｅ＝０）モードでは、前進時に対して第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を共に逆回転させて後進走行することも可能である。両駆動（Ｎｅ＝０）モードは、第２係合パターンの両駆動モードである。

ＥＶの両駆動モードでは、直結クラッチＣＳを係合させるとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部４４をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン１２を所定の回転速度で連れ廻り回転させつつ、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を共に走行用駆動源として用いて走行することも可能である。図５は、直結クラッチＣＳおよびブレーキＢ１を係合させて機械式変速部４４をハイギヤ段に保持した両駆動（Ｎｅフリーハイギヤ）モードの共線図で、図６は、直結クラッチＣＳおよびクラッチＣ１を係合させて機械式変速部４４をローギヤ段に保持した両駆動（Ｎｅフリーローギヤ）モードの共線図である。これ等の両駆動（Ｎｅフリー）モードでは、エンジン１２が車速ＶすなわちＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２に応じて連れ廻り回転させられるため、被駆動走行時にはエンジン１２のポンピング作用等による回転抵抗でエンジンブレーキを発生させることができる。駆動走行時には、デコンプ装置などでエンジンブレーキを抑制することが望ましい。デコンプ装置は、例えば吸排気バルブのリフト量を制御できるもので、圧縮行程におけるリフト量を大きくして開状態とすることにより、気筒内の圧力上昇を抑制してポンピング作用を低減する。その他のデコンプ装置を用いることも可能である。この両駆動（Ｎｅフリー）モードは第１係合パターンの両駆動モードで、本実施例ではブレーキＢ１を係合させる両駆動（Ｎｅフリーハイギヤ）モード、およびクラッチＣ１を係合させる両駆動（Ｎｅフリーローギヤ）モードの２種類の両駆動（Ｎｅフリー）モードを選択できるが、何れか一方の両駆動（Ｎｅフリー）モードを設定するだけでも良い。

上記ＥＶ両駆動モードは、第２モータジェネレータＭＧ２のみで要求駆動トルクを賄える場合であっても、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２およびＭＧ２トルクＴｍｇ２で表される第２モータジェネレータＭＧ２の動作点が第２モータジェネレータＭＧ２の効率を悪化させる領域内にある場合、言い換えれば第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を併用した方が効率が良い場合には、ＥＶ両駆動モードが選択される。ＥＶ両駆動モードでは、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の運転効率に基づいて、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２にて要求駆動トルクを分担させる。

図２において、ＨＶのシリーズパラレルモードでは、直結クラッチＣＳを解放するとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部４４をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン１２を運転（作動）させるとともに第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより、何れも走行用駆動源として用いて走行する。図７は、このシリーズパラレルモードにおいて機械式変速部４４がハイギヤ段とされた場合の共線図で、図８は、シリーズパラレルモードにおいて機械式変速部４４がローギヤ段とされた場合の共線図である。クラッチＣ１またはブレーキＢ１が係合させられることで機械式変速部４４が非中立状態、すなわち動力伝達状態とされ、キャリアＣＡ２に伝達されたエンジン１２の動力に対する反力を第１モータジェネレータＭＧ１で受け持つことにより、エンジントルクＴe の一部（エンジン直達トルク）をリングギヤＲ２から機械的に出力させて駆動輪１６へ伝達することができる。第１モータジェネレータＭＧ１は、回生制御されてジェネレータとして用いられ、上記反力を受け持つことができるとともに、発電した電力で第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御してＭＧ２トルクＴｍｇ２を出力させる。なお、このシリーズパラレルモードでは、前進時に対して第２モータジェネレータＭＧ２を逆回転させて後進走行することも可能である。

ここで、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１が０となり、エンジン１２の動力が電気パス（第１モータジェネレータＭＧ１や第２モータジェネレータＭＧ２の電力授受に関わる電気経路である電気的な動力伝達経路）を介することなく全て機械的にドライブギヤ２８へ伝達される状態になる所謂メカニカルポイントでは、電気式差動部４６の動力伝達効率（出力されたパワー／入力されたパワー）の理論値（理論伝達効率）が最大の「１」となる。このメカニカルポイントは、図７、図８の共線図において電気式差動部４６のＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１が０となる状態（すなわちサンギヤＳ２の回転速度が０となる状態）である。シリーズパラレルモードでは、機械式変速部４４がハイギヤ段とローギヤ段とに切り換えられることでメカニカルポイントが２つになり、ハイギヤ段のシリーズパラレルモードを有することでメカニカルポイントが高車速側に増えるため、高速燃費が向上する。すなわち、図１２、図１３の走行モード切換マップから明らかなように、ハイギヤ段のシリーズパラレルモード（シリーズパラレルハイ）は、比較的高車速側で選択されるようになっており、高車速側のメカニカルポイントが増えて高速燃費が向上するのである。

また、上記シリーズパラレルモードでは、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１に応じてキャリアＣＡ２の回転速度、更にはエンジン回転速度Ｎｅを制御できるため、例えばエンジン１２の最適燃費線を考慮したエンジン動作点（すなわちエンジン回転速度ＮｅとエンジントルクＴｅとで表されるエンジン動作点）にてエンジン１２を作動させることもできる。また、シリーズパラレルモードでは、第１モータジェネレータＭＧ１の発電電力にバッテリユニット２０からの電力を加えて第２モータジェネレータＭＧ２を高トルクで駆動することも可能である。

図２において、ＨＶのパラレルモードでは、直結クラッチＣＳを係合させるとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部４４をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン１２を運転（作動）させるとともに、必要に応じて第１モータジェネレータＭＧ１および／または第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより、それ等を走行用駆動源として用いて走行する。図９は、このパラレルモードにおいて機械式変速部４４がハイギヤ段とされた場合の共線図で、図１０は、パラレルモードにおいて機械式変速部４４がローギヤ段とされた場合の共線図であり、何れもエンジン１２のみが走行用駆動源として用いられているが、このまま第１モータジェネレータＭＧ１および／または第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより走行用駆動源として用いることができる。

上記パラレルモードでは、直結クラッチＣＳの係合によるエンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１との連結に加えて、クラッチＣ１またはブレーキＢ１が係合させられることで、機械式変速部４４の変速比γ１に応じて第１動力伝達部２４の全体の変速比γ０が固定される。これにより、車速Ｖ（出力回転速度Ｎｏｕｔ）に対してエンジン回転速度Ｎｅが一意的に決められる。このパラレルモードでは、エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、および第２モータジェネレータＭＧ２の何れの動力も駆動輪１６へ機械的に伝達することが可能である。例えば、パラレルモードの単駆動時には、エンジン１２の動力に加えて、第２モータジェネレータＭＧ２の動力を駆動輪１６へ伝達して走行する。パラレルモードの両駆動時には、エンジン１２の動力に加えて、第１モータジェネレータＭＧ１の動力および第２モータジェネレータＭＧ２の動力を駆動輪１６へ伝達して走行する。なお、パラレルモードにおける各係合装置（Ｃ１，Ｂ１，ＣＳ）の作動状態は、ＥＶ両駆動（Ｎｅフリー）モードと同じであり、図９および図１０の共線図は、ＥＶ両駆動（Ｎｅフリー）モードの共線図（図５、図６）と同じである。

図２において、ＨＶのシリーズモードでは、直結クラッチＣＳを係合させるとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を何れも解放した状態で、エンジン１２の運転により第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動して発電し、その発電した電力で第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより、その第２モータジェネレータＭＧ２を走行用駆動源として用いて走行する。図１１は、このシリーズモード時の共線図である。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が共に解放されることで、第１遊星歯車機構４８の差動が許容され、機械式変速部４４は中立状態とされる。従って、電気式差動部４６は中立状態とされ、第１動力伝達部２４も中立状態とされる。加えて、シリーズモードでは、直結クラッチＣＳが係合させられることで、エンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１とが連結される。そのため、エンジン１２を作動させることで第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動して発電をすることができる。この際、第１動力伝達部２４は中立状態であるので、エンジントルクＴｅは機械的に駆動輪１６へ伝達されない。エンジン１２の動力によって第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動し、その第１モータジェネレータＭＧ１を回生制御して発電させることにより、その発電電力で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動して走行用のＭＧ２トルクＴｍｇ２を出力させることができる。シリーズモードでは、前進時に対して第２モータジェネレータＭＧ２を逆回転させて後進走行することも可能である。

前記走行モード切換制御部８２は、図２に示す複数の走行モードを切り換えながら走行するもので、走行モード切換制御装置に相当する。この走行モード切換制御部８２は、切換判定部８４、ＨＶ切換予測部８６、および切換実行部８８を機能的に備えており、切換判定部８４は、例えば図１２および図１３に示す走行モード切換マップ等の走行モード切換条件に従って複数の走行モードの切換判断を行なう。走行モード切換マップは、アクセル操作量θａｃｃ等の車両負荷および車速Ｖをパラメータとして選択すべき走行モードの領域が、実験やシミュレーション等によって予め定められており、電子制御装置８０の記憶部に予め記憶されている。図１３は、バッテリ温度ＴＨｂａｔや蓄電残量ＳＯＣなどによってバッテリユニット２０とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２との間の入出力（充放電）が制限されている場合の走行モード切換マップである。また、図１２は、そのような入出力制限が無い場合、すなわちモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によるトルクアシストや発電によるバッテリユニット２０に対する充電等を比較的自由に行なうことができる場合の走行モード切換マップである。

バッテリユニット２０の入出力制限がある図１３の走行モード切換マップの場合、車両負荷が正（駆動状態）で比較的小さく且つ低車速時にはシリーズモードが選択される。そして、車速Ｖの上昇に伴ってパラレルハイモード或いはシリーズパラレルハイモードへ移行する。パラレルハイモードでは変速比γ０が固定されるため、エンジン１２が最小燃費動作点から外れ易く、比較的狭い車両負荷領域に設定される。また、車両負荷が大きくなると、シリーズパラレルローモードへ移行する。駆動力が優先される場合に有効な走行モードである。一方、車両負荷が負（被駆動状態）の場合はシリーズモードとする。シリーズモードは、同一車速においてエンジン回転速度Ｎｅを任意に制御可能であるため、運転者の要求に応じたエンジンブレーキトルクを出力可能である。また、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１とエンジン回転速度Ｎｅとが同一であるため、他の走行モードに比べて、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の上限によるエンジン回転速度Ｎｅの制約を受けにくく、エンジンブレーキトルクの絶対値を大きくできる。

バッテリユニット２０の入出力制限が無い図１２の走行モード切換マップの場合、車両負荷が正（駆動状態）で且つ低車速の領域では、エンジン１２の作動を停止してモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２により走行するＥＶ走行モードが選択される。車両負荷が小さい領域では、第２モータジェネレータＭＧ２だけで走行するＥＶ単駆動モードが選択され、比較的高負荷側では、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の両方で走行するＥＶ両駆動モードとする。このＥＶ走行モードを外れると、エンジン１２を始動してＨＶ走行モードへ移行するが、エンジン始動時のショックを小さくするため、始動時の反力補償分のトルクを残してＥＶ走行モードを実行する。ＨＶ走行モードとしては、図１３と同様にシリーズパラレルハイモード、パラレルハイモード、シリーズパラレルローモードが選択されるが、図１２の場合、バッテリユニット２０の入出力制限が無いため、車両負荷が大きい領域でモータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２によるトルクアシスト（ＭＧアシスト）を行なうパラレルローモードが選択される。アクセル操作量θａｃｃが急増するキックダウン時に、走行モード切換マップに優先してＭＧアシストを行なうパラレルローモードが実施されるようにしても良い。一方、車両負荷が負（被駆動状態）の場合も、低車速領域でＥＶ走行モードが選択されるが、車両駆動トルクを発生させないため、そのＥＶ走行モード領域を広くできる。

前記切換判定部８４は、例えば図１２または図１３の走行モード切換マップに従って選択した走行モードが現在の走行モードと違うか否かを判断し、違う場合にその選択した走行モードへ切り換えるべき切換判断を行なう。また、ＥＶ要求スイッチ７２がＯＮ操作されてＥＶ要求Ｓｅｖを表す信号が供給されている場合は、蓄電残量ＳＯＣなどでバッテリユニット２０の入出力制限が無いことを条件として、上記図１２の走行モード切換マップに優先してＥＶ走行モードを維持する。

ここで、ＥＶ両駆動モードには、図２から明らかなように、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方を係合させ且つ他方を解放するとともに直結クラッチＣＳを係合させる第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードと、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を共に係合させるとともに直結クラッチＣＳを解放する第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードとがあり、切換判定部８４によって両駆動モードへ切り換える切換判断が為された場合にどの両駆動モードへ切り換えるかが問題となる。前記ＨＶ切換予測部８６および切換実行部８８は、単駆動モードから両駆動モードへ切り換える第１切換判断が為された場合に、車両状態等に基づいて適切な係合パターンの両駆動モードへ切り換えるためのもので、図１４のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ１１（以下、単にＳ１〜Ｓ１１という）に従って信号処理を行なう。図１４のフローチャートのＳ３はＨＶ切換予測部８６に相当し、Ｓ４〜Ｓ１１は切換実行部８８に相当する。

図１４のＳ１では、現在の走行モードがＥＶ単駆動モードか否かを判断し、ＥＶ単駆動モードでなければそのまま終了するが、ＥＶ単駆動モードの場合にはＳ２以下を実行する。Ｓ２では、前記切換判定部８４によって両駆動モードへ切り換えるべき第１切換判断が為されたか否かを判断し、第１切換判断が行われなかった場合はそのまま終了するが、第１切換判断が行われた場合はＳ３を実行する。Ｓ３では、第１切換判断に従ってＥＶ両駆動モードへ切り換えた後に、エンジン１２を始動する必要があるＨＶ走行モードへ切り換える第２切換判断が前記切換判定部８４によって行われるか否かを予測する。ＨＶ走行モードは、例えば図１２の走行モード切換マップのように車両負荷が大きい領域、或いは高車速領域に設定されているため、アクセル操作量θａｃｃや車速Ｖの大きさ、或いはそれ等の変化率などから、第２切換判断が行われる可能性が高いか否かを判断できる。また、ＥＶ走行モード領域のままの可能性が高い場合でも、蓄電残量ＳＯＣが低下すると第２切換判断が行われる可能性があるため、蓄電残量ＳＯＣに基づいて第２切換判断が行われる可能性が高いか否かを判断することもできる。そして、第２切換判断が行われる可能性が高いと判断した場合はＳ４以下を実行し、第２切換判断が行われる可能性が低い場合はＳ７以下を実行する。

Ｓ４以下は、ＥＶ単駆動モードから第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードへ切り換える場合で、Ｓ４ではクラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方のみを係合させる。どちらを係合させるかは、例えば図１２の走行モード切換マップ等からＨＶ走行モードの種類を予測し、そのＨＶ走行モードへ切り換える際の係合要素の数が少なくなるようにする。例えばシリーズパラレルローモードが予測される場合は、ローギヤ段を成立させるようにクラッチＣ１を係合させ、パラレルハイモードやシリーズパラレルハイモードが予測される場合は、ハイギヤ段を成立させるようにブレーキＢ１を係合させる。また、Ｓ５では、エンジン回転速度ＮｅとＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１とが略同じになるようにする同期制御を行って直結クラッチＣＳを係合させる。同期制御は、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１が車速ＶやＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２、変速比γ１等によって定まる所定の同期回転速度となるようにＭＧ１トルクＴｍｇ１を制御することによって行われる。この状態ではエンジントルクＴｅが０であるため、第１モータジェネレータＭＧ１による同期制御を行うことなく、油圧Ｐｃｓによる係合トルクだけでエンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を変化させて直結クラッチＣＳを係合させることもできる。そして、直結クラッチＣＳを完全係合させた後にＳ６を実行し、第２モータジェネレータＭＧ２に加えて第１モータジェネレータＭＧ１も力行制御することにより、両駆動（Ｎｅフリー）モードが成立させられる。この両駆動（Ｎｅフリー）モードでは、図５或いは図６に示されるように車速Ｖに応じてエンジン１２が連れ廻り回転させられるため、その後にＨＶ走行モードへ移行する際にエンジン１２を速やかに始動することが可能であり、エンジン１２が回転停止させられる両駆動（Ｎｅ＝０）モードに比較して、ＨＶ走行モードへの切換時間が短縮されて優れた駆動力応答性能が得られる。この両駆動（Ｎｅフリー）モードでは、エンジン１２の連れ廻り回転でエンジンブレーキが発生するため、駆動走行時には必要に応じてデコンプ装置などでエンジンブレーキが低減される。

図１５は、上記フローチャートのＳ３の判断がＹＥＳ（肯定）でＳ４以下が実行され、両駆動（Ｎｅフリーローギヤ）モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。図１５の時間ｔ１は、ＭＧ２トルクＴｍｇ２だけで走行しているＥＶ単駆動モード時にアクセルペダルが増し踏み操作された時間で、アクセル操作量θａｃｃの増大に伴ってＭＧ２トルクＴｍｇ２が増大させられる。時間ｔ２は、アクセル操作量θａｃｃの増加に伴ってＥＶ両駆動モードへ切り換える第１切換判断が為された時間、すなわちＳ２の判断がＹＥＳになった時間で、Ｓ３の判断もＹＥＳで直ちにＳ４が実行され、この例では油圧Ｐｃ１の増圧によってクラッチＣ１の係合制御が開始される。時間ｔ３は、クラッチＣ１が完全係合させられた後に同期制御が開始された時間で、時間ｔ４は、エンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１が略同じになり、直結クラッチＣＳの係合制御が開始された時間である。時間ｔ５は、直結クラッチＣＳが完全係合させられた時間で、その後ＭＧ１トルクＴｍｇ１が上昇させられて両駆動（Ｎｅフリーローギヤ）モードが成立させられる。

図１４に戻って、Ｓ３の判断がＮＯ（否定）の場合、すなわちＨＶ走行モードへ切り換える第２切換判断が行われる可能性が低いと判断した場合には、Ｓ７を実行する。Ｓ７では、ＥＶ走行モードのみの走行に制限されているか否かを判断する。具体的には、ＥＶ要求スイッチ７２がＯＮ操作されてＥＶ要求Ｓｅｖを表す信号が供給されている場合、或いは蓄電残量ＳＯＣが所定値以上で充電不可の場合には、ＥＶ走行モードのみの走行状態が維持されると判断してＳ８以下を実行する。Ｓ８、Ｓ９のステップは、ＥＶ単駆動モードから第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードへ切り換えるもので、Ｓ８では直結クラッチＣＳを解放したままクラッチＣ１およびブレーキＢ１を共に係合させる。ＥＶ単駆動モードでは、機械式変速部４４および電気式差動部４６が何れも中立状態（ニュートラル状態）であるため、車速Ｖに応じて回転速度が規定される電気式差動部４６のリングギヤＲ２を除いて自由に回転変化させることが可能で、同期制御を行うことなくクラッチＣ１およびブレーキＢ１を速やかに係合させることができる。必要に応じて、電気式差動部４６のキャリアＣＡ２の回転速度が０となるように第１モータジェネレータＭＧ１のトルクＴｍｇ１を制御しても良い。Ｓ９では、第２モータジェネレータＭＧ２に加えて第１モータジェネレータＭＧ１も力行制御することにより、両駆動（Ｎｅ＝０）モードが成立させられる。この両駆動（Ｎｅ＝０）モードでは、図４に示されるようにエンジン回転速度Ｎｅが０の静止状態に維持されるため、エンジン１２が連れ廻り回転させられる第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードに比較して優れた燃費性能が得られる。

図１６は、このようにＳ３の判断がＮＯでＳ７に続いてＳ８、Ｓ９が実行され、両駆動（Ｎｅ＝０）モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。図１６の時間ｔ１は、ＭＧ２トルクＴｍｇ２だけで走行しているＥＶ単駆動モード時にアクセルペダルが増し踏み操作された時間で、アクセル操作量θａｃｃの増大に伴ってＭＧ２トルクＴｍｇ２が増大させられる。時間ｔ２は、アクセル操作量θａｃｃの増加に伴ってＥＶ両駆動モードへ切り換える第１切換判断が為された時間、すなわちＳ２の判断がＹＥＳになった時間で、Ｓ３の判断がＮＯでＳ７に続いてＳ８が実行され、油圧Ｐｃ１、Ｐｂ１の増圧によってクラッチＣ１、ブレーキＢ１の係合制御が開始される。時間ｔ３は、それ等のクラッチＣ１、Ｂ１が完全係合させられた時間で、その後ＭＧ１トルクＴｍｇ１が上昇させられて両駆動（Ｎｅ＝０）モードが成立させられる。

図１４に戻って、Ｓ７の判断がＮＯの場合、すなわちＥＶ走行モードのみの走行に制限されていない場合は、Ｓ１０を実行する。Ｓ１０では、車両状態などに応じて第１係合パターン或いは第２係合パターンの両駆動モードへ切り換える。例えば、基本的には燃費性能に優れた第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードへ切り換えるため、直結クラッチＣＳを解放したままクラッチＣ１およびブレーキＢ１を共に係合させるが、この両駆動（Ｎｅ＝０）モードはエンジンブレーキが効かないため、エンジンブレーキが必要と予測される車両状態の場合には、エンジンブレーキが可能な第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードへ切り換えることが望ましい。エンジンブレーキが必要な車両状態としては、例えば下り坂走行が予測される場合や、蓄電残量ＳＯＣが多くてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回生制御が制限される場合などである。そして、次のＳ１１では、第２モータジェネレータＭＧ２に加えて第１モータジェネレータＭＧ１も力行制御することにより、両駆動モードが成立させられる。

このように本実施例のハイブリッド車両１０においては、エンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１とを直結クラッチＣＳによって接続できるため、その直結クラッチＣＳを接続状態にするとともに機械式変速部４４を遮断状態（中立状態）とすることで、エンジン１２により第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動して発電するとともに、その発電電力により第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御して走行するシリーズモードが可能になるなど、選択できる走行モードの種類が増えて燃費性能や動力性能を一層向上させることができる。

一方、直結クラッチＣＳを有するハイブリッド車両１０の場合、ＥＶ両駆動モードとして第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードと第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードが可能であるが、本実施例ではＥＶ単駆動モードから両駆動モードへ切り換える第１切換判断が行われた場合に、更にＨＶ走行モードへ切り換える第２切換判断が行われるか否かを予測し（Ｓ３）、第２切換判断が予測された場合は第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードへ切り換える。この両駆動（Ｎｅフリー）モードでは、車速Ｖに応じてエンジン１２が連れ廻り回転させられるため、ＨＶ走行モードへ移行する際にエンジン１２を速やかに始動することが可能であり、エンジン１２が回転停止させられる第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードに比較して、ＨＶ走行モードへの切換時間が短縮されて優れた駆動力応答性能が得られる。

また、本実施例では、上記第２切換判断が行われる可能性が低い場合に、ＥＶ走行モードのみの走行に制限されているか否かを判断し（Ｓ７）、ＥＶ走行モードのみに制限されている場合は第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードへ切り換える（Ｓ８）。ＥＶ走行モードのみの走行に制限されない場合でも、エンジンブレーキの必要性が高い等の一定の条件を除いて基本的に第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードへ切り換える（Ｓ１０）。この両駆動（Ｎｅ＝０）モードでは、エンジン回転速度Ｎｅが０の静止状態に維持されるため、エンジン１２が連れ廻り回転させられる第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードに比較して優れた燃費性能が得られる。

すなわち、ＥＶ両駆動モードへ切り換える際に、更にＨＶ走行モードへ切り換える可能性が高い場合は、第１係合パターンの両駆動（Ｎｅフリー）モードへ切り換えることにより、ＨＶ走行モードへ切り換える際に優れた駆動力応答性能が得られるようにする一方、ＨＶ走行モードへ切り換える可能性が低い場合は基本的に第２係合パターンの両駆動（Ｎｅ＝０）モードへ切り換えることにより優れた燃費性能を確保できるのである。

なお、上記実施例では、第２モータジェネレータＭＧ２が第１動力伝達部２４の軸心とは別の軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンであったが、例えば第２モータジェネレータＭＧ２が第１動力伝達部２４の軸心と同じ軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンなどであっても良い。

また、ＦＦ方式のハイブリッド車両１０に好適に用いられる動力伝達装置１４を例として説明したが、本発明は、ＦＲ方式やＲＲ方式、４輪駆動方式のハイブリッド車両にも適用することができる。第２モータジェネレータＭＧ２が、エンジン１２によって駆動される駆動輪１６とは異なる駆動輪（後輪）を駆動する４輪駆動方式のハイブリッド車両に適用することもできる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両 １２：エンジン １６：駆動輪 ４４：機械式変速部（有段変速部） ４５：連結部材（出力部材） ４６：電気式差動部 ４８：第１遊星歯車機構 ５０：第２遊星歯車機構（差動機構） ８０：電子制御装置 ８２：走行モード切換制御部（走行モード切換制御装置） ８４：切換判定部 ８６：ＨＶ切換予測部 ８８：切換実行部 Ｓ１：サンギヤ（第１回転要素） ＣＡ１：キャリア（第２回転要素） Ｒ１：リングギヤ（第３回転要素） ＣＡ２：キャリア（第４回転要素） Ｓ２：サンギヤ（第５回転要素） Ｒ２：リングギヤ（第６回転要素） ＭＧ１：第１モータジェネレータ（第１回転機） ＭＧ２：第２モータジェネレータ（第２回転機） Ｃ１：クラッチ（変速用クラッチ） Ｂ１：ブレーキ（変速用ブレーキ） ＣＳ：直結クラッチ（直結係合部）

Claims (1)

1. 第１回転要素が変速用ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第２回転要素がエンジンに動力伝達可能に連結され、第３回転要素が出力部材に連結されるとともに、該第１回転要素〜第３回転要素の何れか２つが変速用クラッチによって選択的に連結される遊星歯車式の有段変速部と、
   該有段変速部の前記出力部材に連結された第４回転要素と、第１回転機が動力伝達可能に連結された第５回転要素と、出力要素として機能する第６回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、
   駆動輪に動力伝達可能に連結された第２回転機と、
   を有し、前記エンジンの作動を停止させた状態で走行するＥＶ走行モード、および該エンジンを作動させた状態で走行するＨＶ走行モードが可能なハイブリッド車両に関し、前記ＥＶ走行モードと前記ＨＶ走行モードとを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置において、
   前記ハイブリッド車両は、前記エンジンと前記第１回転機とを選択的に連結できる直結係合部を備えており、
   前記ＥＶ走行モードとして、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチの一方を係合させ且つ他方を解放するとともに前記直結係合部を係合させた状態で、前記第１回転機および前記第２回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第１係合パターンの両駆動モード、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチを共に係合させるとともに前記直結係合部を解放した状態で、前記第１回転機および前記第２回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第２係合パターンの両駆動モード、および前記変速用ブレーキ、前記変速用クラッチ、前記直結係合部を何れも解放した状態で、前記第２回転機のみを走行用駆動源として用いて走行する単駆動モードが可能である一方、
   予め定められた走行モード切換条件に従って前記単駆動モード、前記両駆動モード、および前記ＨＶ走行モードを含む複数の走行モードの切換判断を行なう切換判定部と、
   該切換判定部によって前記単駆動モードから前記両駆動モードへ切り換える第１切換判断が為された場合に、該両駆動モードへ切り換えた後に前記ＨＶ走行モードへ切り換える第２切換判断が前記切換判定部によって行われるか否かを予測するＨＶ切換予測部と、
   該ＨＶ切換予測部によって前記第２切換判断が行われると予測された場合は、前記第１係合パターンの両駆動モードへ切り換える切換実行部と、
   を有することを特徴とするハイブリッド車両の走行モード切換制御装置。

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