JP2019108032A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モードを切り替える際に、駆動トルクの変動を抑制しつつ安定した変速が可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】回転数比が第１所定値となる第１ＥＶ走行モードと、前記回転数比が第１所定値より小さい第２所定値となる第２ＥＶ走行モードとのいずれか一方のＥＶ走行モードから他方のＥＶ走行モードに切り替える際に、第１係合機構CL1と第２係合機構CL2とのうち一方の係合機構を解放し、かつ回転機６を制御して回転数比が他方のＥＶ走行モードにおける目標回転数比に到達する前に、第１係合機構CL1と第２係合機構CL2とのうち他方の係合機構の係合を開始する（ステップＳ２，３）。【選択図】図１５

Description

この発明は、複数の係合機構を備え、それら係合機構を選択的に係合することにより、複数の走行モードを設定することができる車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンが連結された第１キャリヤと、モータが連結された第１サンギヤと、第１リングギヤとにより構成された第１差動機構と、第１リングギヤと一体に回転する第２キャリヤと、第２サンギヤと、出力部材である第２リングギヤとにより構成された第２差動機構とを備え、第１キャリヤと第２サンギヤとを選択的に係合できる第１クラッチ機構と、第２サンギヤと第２リングギヤとを選択的に係合できる第２クラッチ機構と、第１キャリヤに制動トルクを作用させることができるブレーキ機構とを備えたハイブリッド車両が記載されている。そして、特許文献１には、ブレーキ機構を係合するとともに、第１クラッチ機構と第２クラッチ機構とのいずれか一方を係合することにより、エンジンを停止した状態で、モータから第２リングギヤに駆動トルクを伝達して走行するＥＶ走行モードを設定できることが記載されている。

特開２０１７−００７４３７号公報

特許文献１に記載されたハイブリッド車両によるＥＶ走行モードは、複数の走行モードの設定が可能であって、例えば第１クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードの方が、第２クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードよりも、第１サンギヤ（モータ）の回転数に対する第２リングギヤ（出力部材）の回転数の比率が大きくなる。言い換えると、同一の車速で走行している場合には、第２クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードの方が、第１クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードよりも、モータの回転数が高回転数になる。すなわち、第２クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードの方が、第１クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードよりも、高減速比となる。

このようなＥＶ走行モードでの走行モードの切り替えは、第１クラッチ機構と第２クラッチ機構とのうち一方のクラッチ機構を解放し、他方のクラッチ機構を係合させる。また、ブレーキ機構が反力要素として機能するから、反力トルクが出力軸に作用する。そのような場合、例えば特許文献１のブレーキ機構がワンウェイクラッチの場合には、そのワンウェイクラッチが反力要素として機能し、走行モードを切り替えて第１クラッチ機構もしくは第２クラッチ機構を係合させる際に、そのワンウェイクラッチも係合し、反力トルクが出力軸に作用する。つまり、ワンウェイクラッチが係合した際に駆動トルクの変動（あるいは変化）、ならびに、ショックが発生するおそれがあり、ひいては安定した変速を行えないおそれがある。

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、走行モードを切り替える際に、駆動トルクの変動を抑制しつつ安定した変速が可能な車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、回転機と、駆動力源の所定方向への回転を禁止するワンウェイクラッチと、第１係合機構と、第２係合機構とを備え、前記ワンウェイクラッチと前記第１係合機構とを係合することにより設定され、かつ前記回転機から駆動トルクを出力して走行する際における駆動輪の回転数に対する前記回転機の回転数である回転数比が第１所定値となる第１ＥＶ走行モードと、前記ワンウェイクラッチと前記第２係合機構とを係合することにより設定され、かつ前記第１所定値より前記回転数比が小さい第２所定値となる第２ＥＶ走行モードとを設定可能であって、前記ワンウェイクラッチは、前記回転数比が第１所定値以上の場合に、もしくは、前記第２所定値以下の場合に係合するように構成された車両の制御装置において、前記回転機および前記第１係合機構ならびに前記第２係合機構を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１ＥＶ走行モードと前記第２ＥＶ走行モードとのいずれか一方のＥＶ走行モードから他方のＥＶ走行モードに切り替える際に、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの一方の係合機構を解放し、かつ前記回転機を制御して前記回転数比が前記他方のＥＶ走行モードにおける目標回転数比に到達する前に、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの他方の係合機構の係合を開始することを特徴とするものである。

この発明によれば、駆動輪の回転数に対する回転機の回転数である回転数比が第１所定値となる第１ＥＶ走行モードと、前記回転数比が第１所定値より小さい第２所定値となる第２ＥＶ走行モードとのいずれか一方のＥＶ走行モードから他方のＥＶ走行モードに走行モードを切り替える際に、その他方のＥＶ走行モード（すなわち切り替え先の走行モード）における目標回転数比に到達する前に、回転機を制御して係合すべき係合機構（第１係合機構もしくは第２係合機構）の係合を開始するように構成されている。そのため、回転数比が、切り替え先の走行モードの回転数比に到達した際には、係合機構の係合が開始されているから、上述したワンウェイクラッチが係合した際に、上述した反力トルクが出力軸に作用して駆動トルクが変動することを抑制できる。また、併せて係合時のショックを抑制できるとともに、安定した変速が可能となる。

第１駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 第２駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 電子制御装置（ECU）の構成を説明するためのブロック図である。 各走行モードでのクラッチ機構、ブレーキ機構の係合および解放の状態、モータの運転状態、エンジンの駆動の有無をまとめて示す図表である。 HV-Hiモードでの動作状態を説明するための共線図である。 HV-Loモードでの動作状態を説明するための共線図である。 直結モードでの動作状態を説明するための共線図である。 EV-Loモードでの動作状態を説明するための共線図である。 EV-Hiモードでの動作状態を説明するための共線図である。 シングルモードでの動作状態を説明するための共線図である。 CSモードが選択されている際に各走行モードを定めるためのマップの一例を示す図である。 CDモードが選択されている際に各走行モードを定めるためのマップの一例を示す図である。 ノーマルステイ型のクラッチ機構の構成の一例を説明するための模式図である。 ノーマルステイ型のクラッチ機構の構成の他の例を説明するための模式図である。 この発明の実施形態における制御例を説明するフローチャートである。 図１５に示す制御例を実行した場合における走行モードの制御状態、第１モータの回転数、第１モータのトルク、第２モータのトルク、出力軸トルク、ならびに、回転数比の変化を説明するためのタイムチャートである。

この発明の実施形態における車両の一例を図１および図２を参照して説明する。図１は、前輪１Ｒ，１Ｌを駆動するための第１駆動装置２を示し、図２は、後輪３Ｒ，３Ｌを駆動するための第２駆動装置４を示している。第１駆動装置２は、エンジン５と二つのモータ６，７とを駆動力源として備えたいわゆる２モータタイプの駆動装置であって、第１モータ６は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ１）によって構成され、エンジン５の回転数を第１モータ６によって制御するとともに、第１モータ６で発電された電力により第２モータ７を駆動し、その第２モータ７が出力する駆動力を走行のための駆動力に加えるように構成されている。なお、第２モータ７は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ２）によって構成することができる。なお、第１モータ６が、この発明の実施形態における「回転機」に相当する。

エンジン５には、この発明の実施形態における差動機構に相当する動力分割機構８が連結されている。この動力分割機構８は、エンジン５から出力されたトルクを第１モータ６側と出力側とに分割する機能を主とする分割部９と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部１０とにより構成されている。

分割部９は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図１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。図１に示す分割部９は、サンギヤ１１と、サンギヤ１１に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ１２と、これらサンギヤ１１とリングギヤ１２との間に配置されてサンギヤ１１とリングギヤ１２とに噛み合っているピニオンギヤ１３と、ピニオンギヤ１３を自転および公転可能に保持するキャリヤ１４とにより構成されている。そのサンギヤ１１が主に反力要素として機能し、リングギヤ１２が主に出力要素として機能し、キャリヤ１４が主に入力要素として機能する。

エンジン５が出力した動力が前記キャリヤ１４に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン５の出力軸１５に、動力分割機構８の入力軸１６が連結され、その入力軸１６がキャリヤ１４に連結されている。なお、キャリヤ１４と入力軸１６とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介してキャリヤ１４と入力軸１６とを連結してもよい。また、その出力軸１５と入力軸１６との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。

サンギヤ１１に第１モータ６が連結されている。図１に示す例では、分割部９および第１モータ６は、エンジン５の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第１モータ６は分割部９を挟んでエンジン５とは反対側に配置されている。この分割部９とエンジン５との間で、これら分割部９およびエンジン５と同一の軸線上に、その軸線の方向に並んで変速部１０が配置されている。

変速部１０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おり、サンギヤ１７と、サンギヤ１７に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１８と、これらサンギヤ１７とリングギヤ１８との間に配置されてこれらサンギヤ１７およびリングギヤ１８に噛み合っているピニオンギヤ１９と、ピニオンギヤ１９を自転および公転可能に保持しているキャリヤ２０とを有し、サンギヤ１７、リングギヤ１８、およびキャリヤ２０の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構である。この変速部１０におけるサンギヤ１７に分割部９におけるリングギヤ１２が連結されている。また、変速部１０におけるリングギヤ１８に、出力ギヤ２１が連結されている。

上記の分割部９と変速部１０とが複合遊星歯車機構を構成するように第１クラッチ機構（第１係合機構）CL1が設けられている。第１クラッチ機構CL1は、変速部１０におけるキャリヤ２０を、分割部９におけるキャリヤ１４に選択的に連結するように構成されている。具体的には、入力軸１６に回転盤１４ａが設けられ、その回転盤１４ａと変速部１０におけるキャリヤ２０とを係合するように第１クラッチ機構CL1が設けられている。この第１クラッチ機構CL1は、湿式多板クラッチなどの摩擦式のクラッチ機構であってもよく、あるいはドグクラッチなどの噛み合い式のクラッチ機構であってもよい。この第１クラッチ機構CL1を係合させることにより分割部９におけるキャリヤ１４と変速部１０におけるキャリヤ２０とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部９におけるサンギヤ１１が反力要素となり、さらに変速部１０におけるリングギヤ１８が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。すなわち、入力軸１６と第１モータ６の出力軸６ａと、後述するドリブンギヤ２３とが差動回転できるように複合遊星歯車機構が構成されている。

さらに、変速部１０の全体を一体化させるための第２クラッチ機構（第２係合機構）CL2が設けられている。この第２クラッチ機構CL2は、変速部１０におけるキャリヤ２０とリングギヤ１８もしくはサンギヤ１７、あるいはサンギヤ１７とリングギヤ１８とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、摩擦式あるいは噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。図１に示す例では、第２クラッチ機構CL2は、変速部１０におけるキャリヤ２０とリングギヤ１８とを連結するように構成されている。具体的には、キャリヤ２０と一体に回転する回転盤２０ａが設けられ、その回転盤２０ａと変速部１０におけるリングギヤ１８とを係合するように第２クラッチ機構CL2が設けられている。

そして、第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2は、エンジン５および分割部９ならびに変速部１０と同一の軸線上に配置され、かつ変速部１０を挟んで分割部９とは反対側に配置されている。なお、各クラッチ機構CL1，CL2同士は、図１に示すように、半径方向で内周側と外周側とに並んだ状態に配置されていてもよく、あるいは軸線方向に並んで配置されていてもよい。図１に示すように半径方向に並べて配置した場合には、第１駆動装置２の全体としての軸長を短くすることができる。また、軸線方向に並べて配置した場合には、各クラッチ機構CL1，CL2の外径の制約が少なくなるので、摩擦式のクラッチ機構を採用した場合には、摩擦板の枚数を少なくすることができる。

上記のエンジン５や分割部９あるいは変速部１０の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２２が配置されている。前記出力ギヤ２１に噛み合っているドリブンギヤ２３がこのカウンタシャフト２２に取り付けられている。また、カウンタシャフト２２にはドライブギヤ２４が取り付けられており、このドライブギヤ２４が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット２５におけるリングギヤ２６に噛み合っている。さらに、前記ドリブンギヤ２３には、第２モータ７におけるロータシャフト２７に取り付けられたドライブギヤ２８が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ２１から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ７が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ２３の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット２５から左右のドライブシャフト２９に出力し、その動力やトルクが前輪１Ｒ，１Ｌに伝達されるように構成されている。

さらに、第１駆動装置２は、第１モータ６から出力された駆動トルクを、前輪１Ｒ，１Ｌに伝達することができるように、出力軸１５または入力軸１６を選択的に固定可能に構成された第１ブレーキ機構B1が設けられている。この第１ブレーキ機構B1は、図１に示す例では、出力軸１５や入力軸１６が、エンジン５の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するワンウェイクラッチである。すなわち、第１ブレーキ機構B1により出力軸１５または入力軸１６を固定することで、分割部９におけるキャリヤ１４や、変速部１０におけるキャリヤ２０を反力要素として機能させ、分割部９におけるサンギヤ１１を入力要素として機能させることができるように構成されている。なお、これ以降の説明では、第１ブレーキ機構B1を所定方向（図１の例ではエンジン５の回転方向とは逆方向）への回転を禁止するワンウェイクラッチとして説明する。

第２駆動装置４は、リアモータ３０の動力もしくはトルクを後輪３Ｒ，３Ｌに伝達するように構成されている。なお、便宜上、左側の後輪３Ｌは図示していない。このリアモータ３０は、第１モータ６および第２モータ７と同様に、発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧＲ）によって構成されている。リアモータ３０には、リアモータ３０のトルクを増幅する減速段と、リアモータ３０のトルクを変化させずにそのまま出力する固定段とを選択的に切り替えることができるように構成された変速機構３１が連結されている。

図２に示す変速機構３１は、サンギヤ３２と、サンギヤ３２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ３３と、これらサンギヤ３２とリングギヤ３３との間に配置されてサンギヤ３２とリングギヤ３３とに噛み合うピニオンギヤ３４と、ピニオンギヤ３４を自転および公転可能に保持しているキャリヤ３５とを有する、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。

変速機構３１のサンギヤ３２は、リアモータ３０に連結されており、入力要素として機能する。キャリヤ３５は、出力軸３６に連結されており、反力要素として機能する。そして、変速機構３１を固定段として機能させるための第３クラッチ機構CL3が設けられている。この第３クラッチ機構CL3は、変速機構３１におけるサンギヤ３２とリングギヤ３３もしくはキャリヤ３５、あるいはリングギヤ３３とキャリヤ３５とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、摩擦式あるいは噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。図２に示す例では、第３クラッチ機構CL3は、変速機構３１におけるリングギヤ３３とキャリヤ３５とを連結するように構成されている。

さらに、変速機構３１を減速段として機能させるための第２ブレーキ機構B2が設けられている。この第２ブレーキ機構B2は、変速機構３１におけるリングギヤ３３を選択的に固定するように構成された、摩擦式あるいは噛み合い式の係合機構によって構成することができる。図２に示す第２ブレーキ機構B2は、第２駆動装置４を収容するケースなどの固定部Ｃとリングギヤ３３とを係合することにより、リングギヤ３３を固定するように構成されている。このように第２ブレーキ機構B2によりリングギヤ３３が固定されることでリングギヤ３３が反力要素として機能する。なお、第２ブレーキ機構B2は、リングギヤ３３を完全に固定するものに限らない。

変速機構３１の出力軸３６には、ドライブギヤ３７が取り付けられている。出力軸３６と平行にカウンタシャフト３８が配置されており、そのカウンタシャフト３８の一方の端部に、ドライブギヤ３７と噛み合うドリブンギヤ３９が取り付けられている。このドリブンギヤ３９は、ドライブギヤ３７よりも大径に形成されており、変速機構３１の出力トルクを増幅するように構成されている。カウンタシャフト３８の他方の端部には、ドライブギヤ４０が取り付けられており、このドライブギヤ４０が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット４１におけるリングギヤ４２に噛み合っている。デファレンシャルギヤユニット４１には、ドライブシャフト４３が連結されており、そのドライブシャフト４３を介して後輪３Ｒ，３Ｌに、リアモータ３０から出力された動力が伝達されるように構成されている。

第１モータ６にインバータやコンバータなどを備えた第１電力制御装置４４が連結され、第２モータ７にインバータやコンバータなどを備えた第２電力制御装置４５が連結され、リアモータ３０にインバータやコンバータなどを備えた第３電力制御装置４６が連結され、それらの各電力制御装置４４，４５，４６が、リチウムイオン電池やキャパシタなどから構成された蓄電装置４７に連結されている。また、上記第１電力制御装置４４と第２電力制御装置４５および第３電力制御装置４６とが相互に電力を供給できるように構成されている。具体的には、第１モータ６が反力トルクを出力することに伴って発電機として機能する場合には、第１モータ６で発電された電力を蓄電装置４７を介することなく、第２モータ７やリアモータ３０に電力を供給することができるように構成されている。

上記の各電力制御装置４４，４５，４６におけるインバータやコンバータ、エンジン５、各クラッチ機構CL1，CL2，CL3、および各ブレーキ機構B1，B2を制御するための電子制御装置（ECU）４８が設けられている。このECU４８は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。図３は、ECU４８の構成の一例を説明するためのブロック図である。図３に示す例では、統合ECU４９、MG-ECU５０、エンジンECU５１、およびクラッチECU５２によりECU４８が構成されている。

統合ECU４９は、車両に搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、MG-ECU５０、エンジンECU５１、およびクラッチECU５２に指令信号を出力するように構成されている。統合ECU４９に入力されるデータの一例を図３に示してあり、車速、アクセル開度、第１モータ(MG1)６の回転数、第２モータ(MG2)７の回転数、リアモータ(MGR)３０の回転数、エンジン５の出力軸１５の回転数（エンジン回転数）、変速部１０におけるカウンタシャフト２２の回転数である出力回転数、各クラッチ機構CL1，CL2，CL3や各ブレーキ機構B1，B2に設けられたピストンのストローク量、蓄電装置４７の温度、各電力制御装置４４，４５，４６の温度、第１モータ６の温度、第２モータ７の温度、リアモータ３０の温度、分割部９や変速部１０あるいは変速機構３１などを潤滑するオイル（ＡＴＦ）の温度、蓄電装置４７の充電残量（SOC）などのデータが、統合ECU４９に入力される。

そして、統合ECU４９に入力されたデータなどに基づいて第１モータ６の運転状態（出力トルクや回転数）、第２モータ７の運転状態（出力トルクや回転数）、リアモータ３０の運転状態（出力トルクや回転数）を求めて、それらの求められたデータを指令信号としてMG-ECU５０に出力する。同様に、統合ECU４９に入力されたデータなどに基づいてエンジン５の運転状態（出力トルクや回転数）を求めて、その求められたデータを指令信号としてエンジンECU５１に出力する。さらに、統合ECU４９に入力されたデータなどに基づいて各クラッチ機構CL1，CL2，CL3、および各ブレーキ機構B1，B2の伝達トルク容量（「０」を含む）を求めて、それらの求められたデータを指令信号としてクラッチECU５２に出力する。

MG-ECU５０は、上記のように統合ECU４９から入力されたデータに基づいて各モータ６，７，３０に通電するべき電流値を求めて、各モータ６，７，３０に指令信号を出力する。各モータ６，７，３０は、交流式のモータであるから、上記の指令信号は、インバータで生成するべき電流の周波数や、コンバータで昇圧するべき電圧値などが含まれる。

エンジンECU５１は、上記のように統合ECU４９から入力されたデータに基づいて電子スロットルバルブの開度を定めるための電流、点火装置で燃料を着火するための電流、EGR（Exhaust Gas Recirculation）バルブの開度を定めるための電流、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値などを求め、それぞれのバルブや装置に指令信号を出力する。すなわち、エンジン５の出力（パワー）や、エンジン５の出力トルク、もしくはエンジン回転数を制御するための指示信号を、エンジンECU５１から出力する。

クラッチECU５２は、上記のように統合ECU４９から入力されたデータに基づいて各クラッチ機構CL1，CL2，CL3、および各ブレーキ機構B1，B2の係合圧を定めるアクチュエータに通電するべき電流値を求めて、それぞれのアクチュエータに指令信号を出力する。

上記の第１駆動装置２は、エンジン５から駆動トルクを出力して走行するHV走行モードと、エンジン５から駆動トルクを出力することなく、第１モータ６や第２モータ７から駆動トルクを出力して走行するEV走行モードとを設定することが可能である。さらに、HV走行モードは、第１モータ６を低回転数で回転させた場合（「０」回転を含む）に、変速部１０におけるリングギヤ１８の回転数よりもエンジン５（または入力軸１６）の回転数が高回転数となるHV-Loモードと、変速部１０におけるリングギヤ１８の回転数よりもエンジン５（または入力軸１６）の回転数が低回転数となるHV-Hiモードと、変速部１０におけるリングギヤ１８の回転数とエンジン５（または入力軸１６）の回転数が同一である直結モードとを設定することが可能である。

またさらに、EV走行モードは、第１モータ６および第２モータ７から駆動トルクを出力するデュアルモードと、第１モータ６から駆動トルクを出力せずに第２モータ７のみから駆動トルクを出力するシングルモードとを設定することが可能である。更にデュアルモードは、第１モータ６から出力されたトルクの増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第１モータ６から出力されたトルクの増幅率が比較的小さいEV-Hiモードとを設定することが可能である。なお、シングルモードでは、第１クラッチ機構CL1を係合した状態で第２モータ７のみから駆動トルクを出力して走行することや、第２クラッチ機構CL2を係合した状態で第２モータ７のみから駆動トルクを出力して走行すること、あるいは各クラッチ機構CL1，CL2を解放した状態で第２モータ７のみから駆動トルクを出力して走行することが可能である。

それらの各走行モードは、第１クラッチ機構CL1、第２クラッチ機構CL2、第１ブレーキ機構B1、およびエンジン５、各モータ６，７を制御することにより設定される。図４に、これらの走行モードと、各走行モード毎における、第１クラッチ機構CL1、第２クラッチ機構CL2、第１ブレーキ機構B1の係合および解放の状態、第１モータ６および第２モータ７の運転状態、エンジン５からの駆動トルクの出力の有無の一例を図表として示してある。図中における「●」のシンボルは係合している状態を示し、「−」のシンボルは解放している状態を示し、「Ｇ」のシンボルは主にジェネレータとして運転することを意味し、「Ｍ」のシンボルは主にモータとして運転することを意味し、空欄はモータおよびジェネレータとして機能していない、または第１モータ６や第２モータ７が駆動のために関与していない状態を意味し、「ON」はエンジン５から駆動トルクを出力している状態を示し、「OFF」はエンジン５から駆動トルクを出力していない状態を示している。

各走行モードを設定した場合における動力分割機構８の各回転要素の回転数、およびエンジン５、各モータ６，７のトルクの向きを説明するための共線図を図５ないし図１０に示している。共線図は、動力分割機構８における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数とした示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。

図５に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン５から駆動トルクを出力し、第２クラッチ機構CL2を係合するとともに、第１モータ６から反力トルクを出力する。また、図６に示すようにHV-Loモードでは、エンジン５から駆動トルクを出力し、第１クラッチ機構CL1を係合するとともに、第１モータ６から反力トルクを出力する。上記HV-HiモードやHV-Loモードが設定されている場合の第１モータ６の回転数は、エンジン５の燃費や第１モータ６の駆動効率などを考慮した第１駆動装置２全体としての効率（消費エネルギー量を前輪１Ｒ，１Ｌのエネルギー量で除算した値）が最も良好となるように制御される。上記の第１モータ６の回転数は連続的に変化させることができ、その第１モータ６の回転数と車速とに基づいてエンジン回転数が定まる。したがって、動力分割機構８は、無段変速機として機能できる。

上記のように第１モータ６から反力トルクを出力することにより、第１モータ６が発電機として機能する場合には、エンジン５の動力の一部が第１モータ６により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン５の動力から第１モータ６により電気エネルギーに変換された動力分を除いた動力が変速部１０におけるリングギヤ１８に伝達される。その第１モータ６から出力する反力トルクは、動力分割機構８を介してエンジン５から第１モータ６側に伝達されるトルクの分割率に応じて定められる。この動力分割機構８を介してエンジン５から第１モータ６側に伝達されるトルクと、リングギヤ１８側に伝達されるトルクとの比、すなわち動力分割機構８におけるトルクの分割率は、HV-LoモードとHV-Hiモードとで異なる。

具体的には、第１モータ６側に伝達されるトルクを「１」とした場合、HV-Loモードではリングギヤ１８側に伝達されるトルクの割合であるトルク分割率は、「１／（ρ１×ρ２）」となり、HV-Hiモードではそのトルク分割率は、「１／ρ１」となる。すなわち、エンジン５から出力されたトルクのうちリングギヤ１８に伝達されるトルクの割合は、HV-Loモードでは、「１／（１−（ρ１×ρ２））」となり、HV-Hiモードでは、「１／（ρ１＋１）」となる。ここで、「ρ１」は分割部９のギヤ比（リングギヤ１２の歯数とサンギヤ１１の歯数との比率）であり、「ρ２」は変速部１０のギヤ比（リングギヤ１８の歯数とサンギヤ１７の歯数との比率）である。なお、ρ１およびρ２は、「１」よりも小さい値に設定されている。したがって、HV-Loモードが設定されている場合には、HV-Hiモードが設定されている場合と比較して、リングギヤ１８に伝達されるトルクの割合が大きくなる。なお、エンジン５で発生させるトルクによりエンジン５の回転数を増大させている場合には、エンジン５で発生させたトルクからエンジン５の回転数を増大させるために要するトルクを減算したトルクが、エンジン５から出力されるトルクとなる。

そして、第１モータ６により発電された電力が第２モータ７に供給される。その場合、必要に応じて蓄電装置４７に充電されている電力も第２モータ７に供給される。なお、第２モータ７とリアモータ３０とは、エンジン５から伝達される駆動トルクに、さらに駆動トルクを加算するように機能するものであって、車両全体としての駆動力を制御する上では、第２モータ７とリアモータ３０とを同一のものとみなすことができるため、第２モータ７に代えて、または第２モータ７に加えてリアモータ３０に電力を供給するように構成してもよい。以下では、加算するための駆動トルクを第２モータ７のみから出力する例を挙げて説明している。

直結モードでは、各クラッチ機構CL1，CL2が係合されることにより、図７に示すように動力分割機構８における各回転要素が同一回転数で回転する。すなわち、エンジン５の動力の全てが動力分割機構８から出力される。言い換えると、エンジン５の動力の一部が、第１モータ６や第２モータ７により電気エネルギーに変換されることがない。したがって、電気エネルギーに変換する際に生じる電気抵抗などを要因とした損失がないため、動力の伝達効率を向上させることができる。

さらに、図８および図９に示すようにEV-LoモードとEV-Hiモードとでは、第１ブレーキ機構B1を係合するとともに各モータ６，７から駆動トルクを出力して走行する。具体的には、図８に示すようにEV-Loモードでは、第１ブレーキ機構B1および第１クラッチ機構CL1を係合するとともに、各モータ６，７から駆動トルクを出力して走行する。すなわち、第１ブレーキ機構B1により、出力軸１５またはキャリヤ１４が回転することを制限するための反力トルクを作用させる。その場合における第１モータ６の回転方向は、正方向になり、かつ出力トルクの向きは、その回転数を増大させる方向となる。また、図９に示すようにEV-Hiモードでは、第１ブレーキ機構B1および第２クラッチ機構CL2を係合するとともに、各モータ６，７から駆動トルクを出力して走行する。すなわち、第１ブレーキ機構B1により、出力軸１５またはキャリヤ１４が回転することを制限するための反力トルクを作用させる。その場合における第１モータ６の回転方向は、エンジン５の回転方向（正方向）とは反対方向（負方向）になり、かつ出力トルクの向きは、その回転数を増大させる方向となる。

一方、リングギヤ１８の回転数（Ｎｏ）に対する第１モータ６の回転数（Ｎｇ）である回転数比（Ｎｇ／Ｎｏ）は、EV-Loモードの方がEV-Hiモードよりも大きくなる。すなわち、同一車速で走行している場合には、EV-Loモードを設定する場合の方が、EV-Hiモードを設定する場合よりも第１モータ６の回転数が高回転数になる。つまり、EV-Loモードの方が、EV-Hiモードよりも減速比が大きい。そのため、EV-Loモードを設定することにより大きな駆動力を得ることができる。なお、上記のリングギヤ１８の回転数は、出力部材（あるいは出力側）の回転数であって、図１のギヤトレーンでは、便宜上リングギヤ１８から駆動輪までの各部材のギヤ比は１とする。また、シングルモードでは、図１０に示すように第２モータ７のみから駆動トルクを出力しており、かつ各クラッチ機構CL1，CL2が解放されていることにより、動力分割機構８の各回転要素は停止した状態になる。したがって、エンジン５や第１モータ６を連れ回すことによる動力損失を低減することができる。なお、上記のEV-Loモードが、この発明の実施形態における「第１ＥＶ走行モード」に相当し、EV-Hiモードが、この発明の実施形態における「第２ＥＶ走行モード」に相当する。また、EV-Loモードを設定した場合における上記の回転数比が、この発明の実施形態における「第１所定値」に相当し、EV-Hiモードを設定した場合における上記回転数比が、この発明の実施形態における「第２所定値」に相当する。そして、この発明の実施形態では、上述したように、第１ブレーキ機構B1はワンウェイクラッチであるから、上記の回転数比が第１所定値以上の場合に、もしくは、第２所定値以下の場合に、そのワンウェイクラッチが係合する。

蓄電装置４７の充電残量（SOC）、車速、要求駆動力などに基づいて上記の各走行モードを定めるように構成されている。この実施形態では、蓄電装置４７の充電残量を維持するように各走行モードを設定するCS（Charge Sustain）モードと、蓄電装置に充電された電力を積極的に使用するCD（Charge Depleting）モードとを、蓄電装置４７の充電残量に応じて選択するように構成されている。具体的には、蓄電装置４７の充電残量が低下している場合などに、CSモードを選択し、蓄電装置４７の充電残量が比較的多い場合などにCDモードを選択するように構成されている。

図１１には、CSモードが選択されている際に各走行モードを定めるためのマップの一例を示している。このマップの横軸は車速を示し、縦軸は要求駆動力を示している。なお、車速は車速センサにより検出されたデータから求めることができ、要求駆動力はアクセル開度センサにより検出されたデータから求めることができる。

図１１に示す例では、後進走行している場合には、要求駆動力の大きさに関わらずシングルモードを設定し、また前進走行しており、要求駆動力が比較的小さい場合（減速要求を含む）に、シングルモードを設定するように構成されている。このシングルモードを設定する領域は、第２モータ７やリアモータ３０の特性に基づいて定められている。なお、シングルモードを設定する領域にハッチングを付してある。

また、前進走行しており、かつ要求駆動力が比較的大きい場合には、HV走行モードが設定される。なお、HV走行モードは、低車速域から高車速域に亘って駆動力を出力できるため、蓄電装置４７の充電残量が下限値近傍となった場合などには、シングルモードが設定されるべき領域であっても、HV走行モードを設定することがある。

さらに、HV走行モードを設定する場合においては、車速と要求駆動力に応じてHV-LoモードやHV-Hiモード、あるいは直結モードのいずれかのモードを選択するように構成されている。具体的には、比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、HV-Loモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、HV-Hiモードが選択され、車両の運転状態がHV-LoモードとHV-Hiモードとを設定する領域の間の運転点（車速と要求駆動力とに基づいた値）の場合に、直結モードが選択されるように構成されている。

また、上記のHV-Loモード、直結モード、HV-Hiモードは、図１１に示す各ラインを運転点が横切ることにより切り替えるように構成されている。具体的には、図１１における「Lo←Fix」のラインを運転点が右側から左側に向けて横切った場合や、下側から上側に向けて横切った場合に、直結モードからHV-Loモードに切り替えるように構成され、「Lo→Fix」のラインを運転点が左側から右側に向けて横切った場合や、上側から下側に向けて横切った場合に、HV-Loモードから直結モードに切り替えるように構成されている。同様に、図１１における「Fix←Hi」のラインを運転点が右側から左側に向けて横切った場合や、下側から上側に向けて横切った場合に、HV-Hiモードから直結モードに切り替えるように構成され、「Fix→Hi」のラインを運転点が左側から右側に向けて横切った場合や、上側から下側に向けて横切った場合に、直結モードからHV-Hiモードに切り替えるように構成されている。

図１２には、CDモードが選択されている際に各走行モードを定めるためのマップの一例を示している。このマップの横軸は車速を示し、縦軸は要求駆動力を示している。なお、車速は車速センサにより検出されたデータから求めることができ、要求駆動力はアクセル開度センサにより検出されたデータから求めることができる。

図１２に示す例では、後進走行している場合には、要求駆動力の大きさに関わらずシングルモードを設定し、また前進走行しており、要求駆動力が第１駆動力F1よりも小さい場合（減速要求を含む）に、シングルモードを設定するように構成されている。このシングルモードを設定する領域は、第２モータ７やリアモータ３０の特性などに基づいて定められている。なお、シングルモードを設定する領域にハッチングを付してある。

また、前進走行しており、かつ要求駆動力が第１駆動力F1よりも大きい場合には、デュアルモードが設定される。さらに、第１車速V1よりも高車速である場合や、第２車速V2よりも高車速でありかつ要求駆動力が第２駆動力F2よりも大きい場合には、HV走行モードが設定される。なお、HV走行モードは、低車速域から高車速域に亘って駆動力を出力できるため、蓄電装置４７の充電残量が下限値近傍となった場合などには、シングルモードやデュアルモードが設定されるべき領域であっても、HV走行モードを設定することがある。

さらに、HV走行モードを設定する場合においては、車速と要求駆動力に応じてHV-LoモードやHV-Hiモード、あるいは直結モードのいずれかの走行モードを選択するように構成されている。具体的には、比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、HV-Loモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、HV-Hiモードが選択され、車両の走行状態がHV-LoモードとHV-Hiモードとを設定する領域の間の運転点（車速と要求駆動力とに基づいた値）の場合に、直結モードが選択されるように構成されている。

また、上記のHV-Loモード、直結モード、HV-Hiモードは、図１２に示す各ラインを運転点が横切ることにより切り替えるように構成されている。具体的には、図１２における「Lo⇔Fix」のラインを運転点が横切った場合に、直結モードとHV-Loモードとが相互に切り替えられるように構成されている。同様に、図１２における「Fix⇔Hi」のラインを運転点が横切った場合に、HV-Hiモードと直結モードとが相互に切り替えられるように構成されている。

なお、図１１や図１２に示す走行モードを設定する領域や、HV走行モードを設定する条件下におけるモードの切り替えを行うためのラインは、第１駆動装置２を構成する各部材の温度や、蓄電装置４７あるいは電力制御装置４４，４５，４６の温度、もしくは蓄電装置４７の充電残量などに応じて変動するように構成してもよい。

上述した第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2が、ノーマルオープン型のクラッチ機構である場合や、ノーマルクローズ型のクラッチ機構である場合、あるいは一方のクラッチ機構CL1(CL2)がノーマルオープン型のクラッチ機構でありかつ他方のクラッチ機構CL2（CL1)がノーマルクローズ型のクラッチ機構である場合には、クラッチ機構を制御するためのアクチュエータの油圧や電力などが意図せずに低下するフェールが生じると、意図しない走行モードの切り替えが生じてエンジン５から前輪１Ｒ，１Ｌに伝達されるトルクの増幅率が変化するなどして、ショックが生じる可能性がある。

なお、ノーマルオープン型のクラッチ機構とは、油圧や電力などの制御量が所定値以上になることによりトルク伝達可能に係合し、制御量が所定値未満になることによりトルクの伝達を遮断するように構成されたクラッチ機構である。言い換えると、係合するための制御信号が入力されることにより解放状態から連結状態に切り替えるとともに、その制御信号が入力されなくなると解放状態に切り替わるように構成されたクラッチ機構である。また、ノーマルクローズ型のクラッチ機構とは、制御量が所定値未満になることによりトルク伝達可能に係合し、制御量が所定値以上になることによりトルクの伝達を遮断するように構成されたクラッチ機構である。言い換えると、解放するための制御信号が入力されることにより連結状態から解放状態に切り替えるとともに、その制御信号が入力されなくなると連結状態に切り替わるように構成されたクラッチ機構である。

上記の意図しない走行モードの切り替えの例を挙げて説明すると、第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2がノーマルオープン型のクラッチ機構の場合には、HV-Hiモードを設定している際に第２クラッチ機構CL2を制御するアクチュエータに何らかのフェールが生じて連結状態を維持するために要する制御量を出力できなくなると、第２クラッチ機構CL2が意図せずに解放され、HV-Hiモードからニュートラルに切り替えられる。その結果、駆動力が急激に変化することにより、ショックが生じる可能性がある。

または、第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2がノーマルクローズ型のクラッチ機構の場合には、HV-Hiモードを設定している際に第１クラッチ機構CL1を制御するアクチュエータに何らかのフェールが生じて解放状態を維持するために要する制御量を出力できなくなると、第１クラッチ機構CL1が意図せずに係合し、HV-Hiモードから直結モードに切り替えられる。その結果、駆動力が急激に変化することにより、ショックが生じる可能性がある。

すなわち、ノーマルクローズ型のクラッチ機構が解放している場合、あるいはノーマルオープン型のクラッチ機構が係合している場合に、何らかのフェールが生じて現状を維持するために要する制御量を出力できなくなると、意図せずに走行モードが切り替わってショックが生じる可能性がある。

そのため、第１クラッチ機構CL1と第２クラッチ機構CL2との少なくともいずれか一方のクラッチ機構は、いわゆるノーマルステイ型のクラッチ機構により構成されている。なお、ノーマルステイ型のクラッチ機構とは、解放状態から連結状態に切り替えるための係合信号が入力されることにより、それに応じた制御量をアクチュエータから出力して解放状態から前記連結状態に切り替え、かつ連結状態から解放状態に切り替えるための解放信号が入力されることにより、それに応じた制御量をアクチュエータから出力して連結状態から解放状態に切り替えるとともに、連結状態で係合信号および解放信号が入力されなくなった場合にアクチュエータからの出力を停止したとしても連結状態を維持し、かつ解放状態で係合信号および解放信号が入力されなくなった場合にアクチュエータからの出力を停止したとしても解放状態を維持するように構成されたクラッチ機構である。すなわち、制御信号が入力されることにより連結状態と解放状態とを切り替え、かつ制御信号が入力されていない場合に、制御信号が入力されなくなる直前の状態（連結状態または解放状態）を維持するように構成されたクラッチ機構である。したがって、クラッチ機構を制御するためのアクチュエータから制御信号を出力することができないフェールが生じた時点でクラッチ機構が係合している場合には、そのまま連結状態を維持し、その時点でクラッチ機構が解放している場合には、そのまま解放状態を維持するように構成されている。

ノーマルステイ型のクラッチ機構の構成の一例を図１３に模式的に示してある。図１３に示す例は、第１クラッチ機構CL1および第２クラッチ機構CL2のいずれも同様に構成することができる。したがって、以下の説明では、クラッチ機構の構成についての説明では、同一の名称および同一の参照符号を付して説明する。図１３に示すクラッチ機構CLは、互いに対向する二つの回転部材５３，５４にそれぞれドグ歯５５，５６が形成され、そのドグ歯５５，５６を噛み合わせることによりトルクが伝達されるドグクラッチ（噛み合い係合機構）により構成されている。なお、このクラッチ機構CLを第１クラッチ機構CL1に採用した場合には、一方の回転部材５３（５４）が回転盤１４ａに相当し、他方の回転部材５４（５３）がキャリヤ２０に相当する。また、このクラッチ機構CLを第２クラッチ機構CL2に採用した場合には、一方の回転部材５３（５４）が回転盤２０ａに相当し、他方の回転部材５４（５３）がリングギヤ１８に相当する。また、このクラッチ機構CLを第１クラッチ機構CL1に採用した場合には、第１クラッチ機構CL1が、この発明の実施形態における「第１係合機構」に相当し、第２クラッチ機構CL2が、この発明の実施形態における「第２係合機構」に相当する。

それらの回転部材５３，５４のうちの一方の回転部材（以下、第１回転部材と記す）５３に他方の回転部材（以下、第２回転部材と記す）５４に向けた押圧力、および第２回転部材５４から離隔する荷重を作用させるアクチュエータ５７が設けられている。図１３に示す例では、図示しないモータと、そのモータからトルクが伝達されることにより回動するプレート５８と、そのプレート５８が回動することにより、第１回転部材５３を第２回転部材５４に接近または離隔させるロッド５９とによりアクチュエータ５７が構成されている。

図１３に示すプレート５８には、モータの出力トルクを伝達するシャフト６０が差し込まれる貫通孔６１と、プレート５８の回転中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に形成されかつロッド５９の一方の端部が差し込まれる貫通孔６２と、プレート５８の回転方向で貫通孔６２と離れた位置に形成されかつ回転中心軸側に窪んだ第１凹部６３と第２凹部６４とが形成されている。

上記貫通孔６１は、シャフト６０と一体に回転するように、例えば、シャフト６０にキーが形成され、そのキーに係合するキー溝が貫通孔６１に形成されている。また貫通孔６２は、ロッド５９の一方の端部と相対回転できるように形成されており、その貫通孔６２に差し込まれたロッド５９の先端などに図示しない抜け止め部が形成されている。

第１凹部６３および第２凹部６４は、ケースなどの固定部Ｃに形成された係合部６５に係合することでプレート５８の回動を抑制するものである。第１凹部６３は、第１ドグ歯５５が第２ドグ歯５６から最も離隔したときに、係合部６５が係合する位置に形成され、第２凹部６４は、第１ドグ歯５５が第２ドグ歯５６に噛み合ってトルク伝達する位置まで移動したときに、係合部６５が係合する位置に形成されている。なお、プレート５８の回転方向における第１凹部６３と第２凹部６４との側面６３ａ，６４ａは、モータから所定のトルクが入力されることにより係合部６５が第１凹部６３や第２凹部６４から離脱し、かつ車両が振動した場合などの外乱が生じたときには、係合部６５が第１凹部６３や第２凹部６４から離脱しない程度の傾斜角に形成されている。また、係合部６５は、プレート５８に比較的大きなトルクが作用した場合に、傾斜面６３ａ，６４ａに沿って弾性変形するように構成されている。すなわち、モータからプレート５８にトルクが入力された場合には、プレート５８の半径方向に傾斜面６３ａ，６４ａから係合部６５が荷重を受けて、係合部６５が傾斜面６３ａ，６４ａに沿って弾性変形する。

したがって、係合信号または解放信号に応じたトルクをモータからプレート５８に入力することにより第１凹部６３と係合部６５との連結状態が解消されて、第２凹部６４と係合部６５とが係合し、または第２凹部６４と係合部６５との連結状態が解消されて、第１凹部６３と係合部６５とが係合する。一方、振動などのいわゆる外乱が生じた場合などモータからトルクを入力していない場合には、第１凹部６３と係合部６５との連結状態、または第２凹部６４と係合部６５との連結状態が維持される。

図１３に示す例では、ロッド５９の一方の端部は、プレート５８側（図１３における上側）に屈曲して形成され、更にその先端を貫通孔６２に挿入するように（図１３における奥行側に）屈曲して形成されている。また、ロッド５９の中央部は、ケースなどに形成されたガイド溝（またはガイド孔）Ｇによって軸線方向に移動可能に保持されている。さらに、ロッド５９の他端は、スラストベアリング６６を介して上記第１回転部材５３に当接している。なお、スラストベアリング６６は、ロッド５９と第１回転部材５３とが相対回転できるように設けられ、プレート５８のトルクに基づいたロッド５９の軸力を、スラストベアリング６６を介して第１回転部材５３に伝達できるように構成されている。

上述したようにクラッチ機構CLを構成することにより、モータやそのモータ自体に通電するための電気回路がフェールして、プレート５８にトルクを伝達することができなくなった場合、すなわちクラッチ機構CLを制御することができなくなった場合には、フェールが生じる直前の状態を維持することができる。したがって、第１クラッチ機構CL1と第２クラッチ機構CL2との少なくともいずれか一方のクラッチ機構を、上記のように構成されたノーマルステイ型のクラッチ機構とすることにより、一方のクラッチ機構（ノーマルステイ型のクラッチ機構）がフェールしたとしても、意図せずに連結状態と解放状態とが切り替わることを抑制できるため、走行モードが切り替わることを抑制できる。そのため、フェールが生じたことを要因として、エンジン５から前輪１Ｒ，１Ｌに伝達されるトルクの増幅率などが変化することを抑制でき、その結果、フェールを要因としたショックが生じることを抑制でき、またはショックが生じる可能性を低減することができる。

特に、第１クラッチ機構CL1と第２クラッチ機構CL2とをノーマルステイ型のクラッチ機構とした場合には、いずれのクラッチ機構がフェールしたとしても、走行モードが切り替わることを抑制できるため、ショックが発生することを抑制できる。

なお、ノーマルステイ型のクラッチ機構CLは、図１３に示す構成に限定されず、例えば図１４に示すように、ロッド５９の他方の端部の先端に圧縮バネ６７を設けてもよい。具体的には、この圧縮バネ６７は、スラストベアリング６６を介して上記第１回転部材５３に当接するように配置されている。また、このスラストベアリング６６は、圧縮バネ６７と第１回転部材５３とが相対回転できるように設けられている。なお、スラストベアリング６６は、圧縮バネ６７の荷重を第１回転部材５３に伝達することができるように構成されている。すなわち、プレート５８のトルクに基づいたロッド５９の軸力を、圧縮バネ６７とスラストベアリング６６とを介して第１回転部材５３に伝達できるように構成されている。

例えばモータに通電するための電気回路にフェールが生じた場合、あるいは、モータを制御するコントローラ（例えば、クラッチECU５２）から意図しない信号が出力された場合などには、意図せずにモータからトルクが出力される可能性がある。そのような場合にクラッチ機構CLの各回転部材５３，５４が相対回転していると、ドグ歯５５，５６が噛み合うことができず、ドグ歯５５，５６の先端同士が接触する可能性が高く、ドグ歯５５，５６に過度な荷重が作用すると耐久性が低下する可能性がある。また、ドグ歯５５，５６の先端同士で生じる摩擦力に応じたトルクが伝達され、ショックが生じる可能性がある。しかしながら、図１４に示すように圧縮バネ６７を設けることにより、ドグ歯５５，５６の先端同士が接触した場合に圧縮バネ６７が圧縮されるため、ドグ歯５５，５６に過度な荷重が作用することを抑制でき、またドグ歯５５，５６の先端で生じる摩擦力を低下させることができる。その結果、ドグ歯５５，５６の耐久性が低下することや、ショックが生じることを抑制できる。

なお、上述した例の他、このノーマルステイ型のクラッチ機構CLは、例えばロッド５９に凹部を形成し、その凹部にピンを差し込んで、クラッチ機構CLの連結状態または解放状態を維持するように構成してもよい。その場合には、連結状態と解放状態との切り替え時にピンを凹部から離脱させるためのアクチュエータなどを更に設ければよい。また、アクチュエータ５７は、電動式のアクチュエータに限らず、油圧式のアクチュエータであってもよく、その場合、油圧室に供給する油圧回路にポペット型のバルブを設けるなど、制御信号が入力されていないときに、油圧室の油圧の変動を抑制できる構成を備えていればよい。

このように構成されたクラッチ機構は、例えば第１クラッチ機構CL1に上記のドグクラッチを採用した場合、EV-HiモードからEV-Loモードに切り替える際に、図４の図表で示したように、第２クラッチ機構CL2を解放させ、かつ第１クラッチ機構CL1および第１ブレーキ機構B1を係合する。そのように、係合機構の係合状態を切り替えて走行モードを変更する際は、その走行モードの切り替えにおける駆動トルクの変化を抑制するように構成することが好ましい。そこで、この発明の実施形態では、走行モードを切り替える際の、駆動トルクの変化を抑制するように構成されている。

具体的には、走行モードをEV-HiモードからEV-Loモードに切り替える際に、EV-Loモードの回転数比になる前に、すなわち第１モータ６がEV-Loモードにおける目標回転数に達する前に第１クラッチ機構CL1の係合を開始するように構成されている。図１５は、その制御の一例を説明するためのフローチャートである。以下、具体的に説明する。なお、図１５に示す制御例では、EV-HiモードからEV-Loモードに切り替える切替判定が既になされ、第２クラッチ機構CL2は解放された状態である。また走行モードの切り替え前後において、車速の変化はないものとする。

先ず、第１クラッチ機構CL1の回転数同期制御を実行する（ステップＳ１）。これは第１クラッチ機構CL1を係合させるための制御であって、すなわち回転部材５３，５４の回転数を同期させるための制御である。具体的には、出力部材であるリングギヤ１８の回転数に対する第１モータ６の回転数である回転数比（ＭＧ１回転数／出力回転数）は、EV-Loモードの方がEV-Hiモードよりも大きくなる。すなわち、EV-Loモードの方が、EV-Hiモードよりも減速比が大きい。したがって、先ず所定の回転数比となるように第１モータ６の回転数を制御する。なお、このステップＳ１では、変速の応答性を重視して制御される。したがって、所定のレンジで可及的（速やか）に第１モータ６の回転数を増大させる。

ついで、ステップＳ１で実行した制御により、第１モータ６の回転数が第１目標回転数の範囲であるか否かを判断する（ステップＳ２）。これは、例えば上述したリングギヤ１８の回転数に対する第１モータ６の回転数である回転数比（以下、単に回転数比と記す）を基に判断することができ、現在の回転数比が所定の回転数比より大きく、かつEV-Loモードにおける回転数比より小さいか否かが判断される。なお、この第１目標回転数の範囲における回転数比の範囲の下限値および上限値は、適宜変更されてよい。つまり、この第１目標回転数の範囲は、上述したように変速の応答性を重視して、所定の回転数まで速やかに第１モータ６の回転数を増大させる制御であるから、現在の回転数比は、その変速の応答性を重視した回転数まで増大させる回転数比に制御される。そのため、第１目標回転数の範囲は、好ましくは、EV-Loモードの回転数比に近い側の所定の範囲に設定される。

したがって、このステップＳ２で否定的に判断された場合、すなわち第１モータ６の回転数が第１目標回転数の範囲でない場合には、ステップＳ１へリターンする。つまり、第１モータ６の回転数が第１目標回転数の範囲となるまでこのフローを繰り返し実行する。

これとは反対に、このステップＳ２で肯定的に判断された場合、すなわち第１モータ６の回転数が第１目標回転数の範囲であると判断された場合には、その第１モータ６の回転数を第２目標回転数の範囲に制御する（ステップＳ３）。上述したように、ステップＳ１およびステップＳ２では、変速の応答性を重視し、所定の回転数になるように第１モータ６の回転数を制御した。一方、このステップＳ３では、ステップＳ２で変速の応答性を重視して所定の回転数まで増大された回転数を、変速の精度を重視するように調整（制御）する。つまり、実際に第１クラッチ機構CL1を係合させることが可能な回転数になるように制御する。より具体的には、第１モータ６の回転数をドグ歯５５，５６が噛み合うことが可能な回転数に制御し、第１クラッチ機構CL1の係合開始時に、エンジン５の出力軸１５が回転しない程度の差回転数になるように第１モータ６の回転数を制御する。なお、この第２目標回転数の範囲における第１モータ６の上限回転数は、EV-Loモードで設定される回転数比より僅かに小さい回転数比となる回転数である。つまり、この発明の実施形態では、回転数比が切り替え先のEV-Loモードの回転数比に到達する前に第１クラッチ機構CL1の係合が開始される。

ついで、そのステップＳ３の制御に基づいて、第１クラッチ機構CL1が係合可能の状態になったか否かを判断する(ステップＳ４）。つまり、第１モータ６の回転数が第２目標回転数の範囲であるか否かを判断する。したがって、このステップＳ４で否定的に判断された場合、すなわち第１モータ６の回転数が未だ第２目標回転数の範囲に制御されず、第１クラッチ機構CL1が係合可能と判断されない場合には、ステップＳ３へリターンする。つまり、第１モータ６の回転数が第２目標回転数の範囲になるまで繰り返しこのフローを実行する。

これとは反対に、このステップＳ４で肯定的に判断された場合、すなわち第１モータ６の回転数が第２目標回転数の範囲であって、第１クラッチ機構CL1の係合が可能と判断された場合には、その第１クラッチ機構CL1の係合を開始する（ステップＳ５）。

なお、第１クラッチ機構CL1の係合開始の際に、エンジン５が反力要素となって第１モータ６の慣性トルクが出力軸（例えばカウンタシャフト２２）に伝達されるのを回避するように制御してもよい。つまり、第１モータ６の慣性トルクが出力側に作用することにより、その分の駆動トルクが変動（すなわち低下）することを回避する。具体的には、その第１モータ６の慣性トルク分のトルクを第１モータ６により出力する。また、第１モータ６で相殺しきれない場合には、その分を更に第２モータ７のトルクを加えて相殺してもよい。そして、第１クラッチ機構CL1の係合が完了することにより走行モードがEV-Loモードへ切り替わる。

つぎに、上述した図１５に示す制御例を実行した場合におけるタイムチャートについて説明する。図１６に示すタイムチャートでは、走行モードの制御状態、第１モータ６の回転数、第１モータ６のトルク、第２モータ７のトルク、出力軸のトルク、回転数比の変化をそれぞれ示している。なお、この図１６に示す例は、走行モードをEV-HiモードからEV-Loモードに切り替える場合の例である。

先ず、ｔ０時点では、第２クラッチ機構CL2が係合状態であって、EV-Hiモードが設定されている。したがって、この時点では第１クラッチ機構CL1（すなわちドグ歯５５，５６）は解放状態である。

ついで、ｔ１時点で、第２クラッチ機構CL2の解放制御が開始される。つまり、走行モードの切り替える制御が開始され、この時点で変速開始と判断できる。したがって、その第２クラッチ機構CL2を解放する際に、その第２クラッチ機構CL2に作用しているトルクを０にする。具体的には、第１モータ６のトルクを０に向けて低下させる。また、第１モータ６のトルクを低下させることにより、駆動トルク（出力軸トルク）が低下しないように、第２モータ７のトルクを増大させる。

そして、第２クラッチ機構CL2を完全に解放させるために、第１モータ６のトルクを０付近で一定にし（ｔ２時点）、図１６の例ではｔ３時点で第２クラッチ機構CL2が解放完了と判断できる。また、そのようにｔ３時点で第２クラッチ機構CL2が解放完了になると、走行モードをEV-Loモードに切り替えるための制御が開始される。つまり第１クラッチ機構CL1の回転数同期制御が実行される。具体的には、図１６に示すように第１モータ６のトルクを増大させて、第１モータ６の回転数を増大させる。その第１モータ６の回転数は、目標とする回転数比（第１モータ６の回転数／リングギヤ１８の回転数）となるように第１目標回転数の範囲に制御される。その第１目標回転数とは、上述したように変速の応答性を重視して制御される回転数の範囲であって、図１６に示す例では、その第１目標回転数の範囲を矢印で示している。つまり、このｔ３時点から後述するｔ４時点までは、変速の応答性を重視した制御が実行される。なお、このように第１モータ６を制御している間は、駆動トルクが変化しないように第２モータ７でトルクを出力する。

そして、そのように第１モータ６の回転数を第１目標回転数の範囲で制御すると、ついで第１モータ６の回転数を第２目標回転数の範囲に制御する（ｔ４時点）。これは、ステップＳ３で説明したように、ドグ歯５５，５６を係合可能な回転数にする制御であって、実際に、第１クラッチ機構CL1が係合可能な回転数（同期回転数）に制御する。つまり、この第２目標回転数が第１クラッチ機構CL1の係合を開始することが可能な回転数となる。図１６には、その第２目標回転数の範囲を矢印で示している。なお、上述したようにｔ３時点からｔ４時点においては、変速の応答性を重視して可及的に第１モータ６の回転数を増大させていたが、このｔ４時点からｔ５時点に架けては、第１クラッチ機構CL1の係合可能な回転数に制御するから精度を重視した制御が実行される。したがって、比較的緩やかに、あるいは、所定の回転数をキープするように第１モータ６を制御する。またこのｔ４時点からｔ５時点における回転数比は、未だEV-Loモードで設定される回転数比に到達する前であって、つまり、この発明の実施形態では、切り替え先の走行モード（すなわちEV-Loモード）における回転数比に到達する前に、第１クラッチ機構CL1の係合が開始されるように構成されている。

さらに、上記のように第１モータ６の回転数を制御すべく第１モータ６のトルクを一時的に低下させる。具体的には、図１６の例では、その第１モータ６のトルクを０にする。なお、この低下させる第１モータ６のトルクは０に限られず、０に近似する値であればよい。つまり、このように第１モータ６のトルクを下げて第１モータ６の回転数の変動を抑制することで、第１ブレーキ機構B1が受け持つ反力トルクが出力軸（例えばカウンタシャフト２２）に作用することを抑制できる。言い換えれば、この低下させた第１モータ６のトルクが０に近いほど、出力軸に作用するトルクは小さい。

そして、そのように第１モータ６の回転数が第２目標回転数の範囲に制御されると、第１クラッチ機構CL1の係合が開始される（ｔ５時点）。一方、上述したように出力軸に作用するトルクを低減するために第１モータ６のトルクを０にした場合であっても、エンジン５のイナーシャ分のトルクが出力軸に作用する。すなわち、第１クラッチ機構CL1の係合時にエンジン５が反力要素として機能し、第１モータ６の慣性トルクが出力軸に伝達される。また、そのように第１モータ６の慣性トルクが出力軸に作用すると、駆動トルクが変動（低下）し、図１６に示す出力軸トルクが低下するおそれがある。そのため、この発明の実施形態では、その第１モータ６の慣性トルクを相殺すべくその分のトルクを第１モータ６で出力するように構成されている。また、第１モータ６のみのトルクではその慣性トルクを相殺しきれない場合には、第２モータ７のトルクを出力する。図１６に示す例では、その第２モータ７のトルクも併せて出力する例を示している。

そして、そのように第１モータ６を制御すると第１モータ６の回転数がEV-Loモードにおける目標回転数に到達する。また、図１６に示すように回転数比もEV-Loモードで設定される回転数比となる（ｔ６時点）。したがって、このｔ６時点で、第１クラッチ機構CL1の係合が完了と判断できるとともに、走行モードがEV-Loモードに切り替わる。

そして、第１モータ６の出力トルクで走行するように、第１モータ６のトルクと第２モータ７のトルクとを入れ替える（ｔ６時点からｔ７時点）。

つぎに、この発明の実施形態における作用について説明する。上述したように、この発明の実施形態では、各係合機構の係合状態を切り替えて、EV-HiモードからEV-Loモードへ走行モードを切り替える際に、その走行モードがEV-Loモードの回転数比に到達する前に第１クラッチ機構CL1の係合を開始するように構成されている。より具体的には、第１モータ６の回転数がEV-Loモードで設定される回転数比に、すなわちEV-Loモードにおける目標回転数に到達する前に、第１クラッチ機構CL1の係合を開始するように構成されている。また、この発明の実施形態では、そのように制御するために、変速の応答性を重視して可及的に所定の回転数（第１目標回転数の範囲）まで第１モータ６の回転数を増大させた後に、その第１モータ６の回転数をドグ歯５５，５６が噛み合うことが可能な回転数（第２目標回転数の範囲）に制御するように構成されている。そのため、変速の応答性を担保しつつ、走行モードが切り替わる前に第１クラッチ機構CL1の係合を開始することができる。つまり、回転数比が、切り替え先のEV-Loモードの回転数比に到達した際には、第１クラッチ機構CL1の係合が開始されているから、第１ブレーキ機構B1であるワンウェイクラッチが係合した際に、反力トルクが出力軸(例えばカウンタシャフト２２)に作用した場合であっても、駆動トルクが変化すること、ならびに、係合時のショックの発生を抑制することができる。つまり、安定した変速が可能となる。また、この発明の実施形態では、一時的に第１モータ６のトルクを低下させて、その間に第１クラッチ機構CL1の係合を開始しているから上記の出力軸に作用する反力トルクを抑制することができる。

また、この発明の実施形態によれば、第１クラッチ機構CL1が係合時に、エンジン５が反力要素として機能し、第１モータ６の慣性トルクが出力軸に作用するものの、その慣性トルクを相殺するように第１モータ６のトルクを出力するように構成されている。つまり、低減される駆動トルクを第１モータ６のトルクで補填する。また、その第１モータ６で相殺しきれない分は第２モータ７の出力トルクによって補填するように構成されている。そのため、走行モードの切り替え時に駆動トルクが変化することを回避し、ならびに、ショックが発生することを回避できる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した実施形態では、EV-HiモードからEV-Loモードへ切り替える場合の制御例について説明したものの、この制御例は、それとは反対にEV-LoモードからEV-Hiモードへ切り替える場合に適用してもよい。そのような場合には、EV-Hiモードの目標回転数比に到達する前に第２クラッチ機構CL2の係合を開始するように構成すればよい。

また、上述した実施形態では、エンジン１とモータ６，７，３０とを備えたハイブリッド車両を例として説明したものの、この発明で対象とする車両は、駆動力源としてモータのみを備えたＥＶ車両を対象としてもよい。なお、そのような場合、第１ブレーキ機構B1は、駆動力源であるモータの所定の回転方向（一方向）への回転を禁止するワンウェイクラッチとして機能する。

１Ｒ，１Ｌ…前輪、 ２，４…駆動装置、 ３Ｒ，３Ｌ…後輪、 ５…エンジン、 ６，７，３０…モータ、 ６ａ，１５，３６…出力軸、 ８…動力分割機構、 ９…分割部、 １０…変速部、 １１，１７，３２…サンギヤ、 １２，１８，２６，３３，４２…リングギヤ、 １３，１９，３４…ピニオンギヤ、 １４，２０，３５…キャリヤ、 １４ａ，２０ａ…回転盤、 １６…入力軸、 ２１…出力ギヤ、 ２２，３８…カウンタシャフト、 ２３，３９…ドリブンギヤ、 ２４，２８，３７，４０…ドライブギヤ、 ２５，４１…デファレンシャルギヤユニット、 ２７…ロータシャフト、 ２９，４３…ドライブシャフト、 ３１…変速機構、 ４４，４５，４６…電力制御装置、 ４７…蓄電装置、 ４８，４９，５０，５１，５２…ＥＣＵ、 ５３，５４…回転部材、 ５５，５６…ドグ歯、 ５７…アクチュエータ、 ５８…プレート、 ５９…ロッド、 ６０…シャフト、 ６１，６２…貫通孔、 ６３，６４…凹部、 ６３ａ，６４ａ…傾斜面、 ６５…係合部、 ６６…スラストベアリング、 ６７…圧縮バネ、 B1，B2…ブレーキ機構、 CL，CL1，CL2，CL3…クラッチ機構、 Ｃ…固定部。

Claims (1)

1. 回転機と、駆動力源の所定方向への回転を禁止するワンウェイクラッチと、第１係合機構と、第２係合機構とを備え、
   前記ワンウェイクラッチと前記第１係合機構とを係合することにより設定され、かつ前記回転機から駆動トルクを出力して走行する際における駆動輪の回転数に対する前記回転機の回転数である回転数比が第１所定値となる第１ＥＶ走行モードと、
   前記ワンウェイクラッチと前記第２係合機構とを係合することにより設定され、かつ前記第１所定値より前記回転数比が小さい第２所定値となる第２ＥＶ走行モードとを設定可能であって、
   前記ワンウェイクラッチは、前記回転数比が第１所定値以上の場合に、もしくは、前記第２所定値以下の場合に係合するように構成された車両の制御装置において、
   前記回転機および前記第１係合機構ならびに前記第２係合機構を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１ＥＶ走行モードと前記第２ＥＶ走行モードとのいずれか一方のＥＶ走行モードから他方のＥＶ走行モードに切り替える際に、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの一方の係合機構を解放し、かつ前記回転機を制御して前記回転数比が前記他方のＥＶ走行モードにおける目標回転数比に到達する前に、前記第１係合機構と前記第２係合機構とのうちの他方の係合機構の係合を開始する
   ことを特徴とする車両の制御装置。

Images