JP3402236B2 - 動力出力装置およびハイブリッド車両並びにその制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびハイブリッド車両並びにその制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力源としてエン
ジンと電動機とを備えるとともに、前記電動機と前記エ
ンジンとの結合状態を切り替え可能な動力出力装置、ハ
イブリッド車両およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンと電動機とを動力源とす
るハイブリッド車両が提案されている。ハイブリッド車
両には、大きく分けてシリーズハイブリッド車両とパラ
レルハイブリッド車両とがある。シリーズハイブリッド
車両とは、エンジンからの動力を発電機により全て電力
に変換し、そこで得られた電力で駆動軸に結合された電
動機を駆動するハイブリッド車両である。パラレルハイ
ブリッド車両とは、エンジンから出力された動力を２つ
に分配し、一部を機械的な動力のまま駆動軸に出力する
とともに、残余を電力に変換して駆動軸に出力するハイ
ブリッド車両である。
【０００３】シリーズハイブリッド車両は、駆動軸に結
合された電動機を駆動するために必要となる電力を供給
可能な運転状態のうち、最も効率のよい運転状態を選択
してエンジンを運転することができるため、車両の運転
状態に関わらず高い運転効率でハイブリッド車両を運転
することができる利点がある。
【０００４】パラレルハイブリッド車両は、エンジンか
ら出力された動力の一部を機械的な動力のまま駆動軸に
伝達することができるため、電力への変換による損失を
伴わない。従って、シリーズハイブリッド車両よりも更
に高い運転効率を実現することが可能である。その一方
でパラレルハイブリッド車両は、高い運転効率で車両を
運転するための制御がシリーズハイブリッド車両に比較
して複雑になりがちである。また、車両の運転状態によ
っては、動力を伝達する際の損失が大きくなり、運転効
率が低下することもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド車
両は、シリーズハイブリッドまたはパラレルハイブリッ
ドのいずれかの構成に固定されていた。両者の長所を同
時に活かす技術については何ら検討されていなかった。
このため、従来のハイブリッド車両には、運転効率等に
関し、更に改善を図る余地が残されていた。かかる課題
は、車両のみならずハイブリッド式の動力出力装置一般
に共通の課題であった。
【０００６】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、シリーズハイブリッドとパラレルハイ
ブリッドの長所を兼ね備えたハイブリッド式の動力出力
装置およびハイブリッド車両を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために
以下の手段を採った。本発明の動力出力装置は、少なく
とも２つの回転軸を有し、電力のやりとりによって両回
転軸間で伝達される動力の大きさを調整可能な動力調整
装置と、電動機とを、エンジンの出力軸と駆動軸との間
に直列に備え、駆動軸から動力を出力可能な動力出力装
置であって、前記動力調整装置と電動機との結合および
切り離しを行う結合機構と、前記動力調整装置のいずれ
かの回転軸を保持することによって、前記切り離しが行
われた場合における前記動力調整装置での電力と動力と
の変換を可能とする保持機構とを備えることを要旨とす
る。
【０００８】かかる動力出力装置によれば、前記結合機
構を結合することにより、エンジンから出力された動力
を駆動軸に伝達可能なパラレル式の動力出力装置を構成
することが可能となる。一方、前記結合機構を切り離す
と、エンジンから出力された動力を駆動軸に直接は伝達
することができなくなる。この際、前記保持機構によっ
て前記動力調整装置での電力と動力との変換を可能とす
れば、エンジンから出力された動力を一旦全て電力に変
換した上で駆動軸から出力するシリーズ式の動力出力装
置を構成することができる。従って、上記動力出力装置
によれば、両者の結合状態を適宜使い分けることによ
り、パラレル式の動力出力装置の利点とシリーズ式の動
力出力装置の利点とを兼ね備えた運転を実現することが
可能となる。
【０００９】本発明の動力出力装置は、より具体的に
は、２つの構成が挙げられる。エンジン側から駆動軸側
に向けて、「エンジン、動力調整装置および保持機構、
結合機構、電動機、駆動軸」の順に備えられた第１の構
成と、「エンジン、電動機、結合機構、動力調整装置お
よび保持機構、駆動軸」の順に備えられた第２の構成で
ある。第１の構成において、結合機構を切り離した場合
には、エンジンから出力された動力を動力調整装置によ
って電力に変換するとともに、該電力の供給を受けて電
動機を力行するシリーズ式の動力出力装置が構成され
る。第２の構成において、結合機構を切り離した場合に
は、エンジンから出力された動力を電動機によって電力
に変換するとともに、該電力の供給を受けて動力調整装
置を力行するシリーズ式の動力出力装置が構成される。
本発明はいずれの構成を採用するものとしても構わな
い。
【００１０】本発明の動力出力装置において、前記動力
調整装置は、相対的に回転可能な２つのロータを有する
対ロータ電動機であるものとしてもよいし、前記動力調
整装置は、３つの回転軸を有するプラネタリギヤと、該
回転軸の一つに結合された電動発電機とを有する装置で
あるものとしてもよい。もちろん、上述の機能を奏する
装置であれば、この他の構成を適用するものとしても構
わない。
【００１１】これらの装置は、次に示す作用により、動
力調整装置として機能する。対ロータ電動機では、両ロ
ータ間の電磁的な結合によって一方のロータから他方の
ロータに機械的な動力を伝達することができる。また、
両ロータ間に滑りが生じている場合には、該滑りに応じ
た電力を回生することによって、動力を低減して他方の
ロータに伝達することもできる。逆に電力を供給して対
ロータ電動機を力行すれば、動力を増して他方のロータ
に伝達することも可能である。
【００１２】後者の構成では、プラネタリギヤの作用に
基づいて以下に示す動力の調整を行うことができる。プ
ラネタリギヤは、遊星歯車とも呼ばれ、３つの回転軸の
うち２つの回転軸の回転状態が決定されると残余の回転
軸の回転状態が一義的に決定される機械的性質を有して
いる。プラネタリギヤに一の回転軸から動力が入力され
ると、該動力は電動発電機に伝達される動力と、残余の
回転軸に伝達される動力とに分配される。電動発電機に
伝達された動力は、電力として回生可能である。従っ
て、上述の構成によれば、プラネタリギヤに入力された
動力の一部を電力として回生することによって、機械的
な動力として伝達される動力の大きさを低減することが
できる。また、電力を供給して電動発電機を力行すれ
ば、プラネタリギヤに入力された動力を増して伝達する
こともできる。
【００１３】本発明の動力出力装置において、前記動力
調整装置としてプラネタリギヤを用いた装置を適用して
いる場合には、前記保持機構は、前記プラネタリギヤの
残余の２つの回転軸を相互に結合する機構であるものと
することができる。
【００１４】先に説明した通り、プラネタリギヤには３
つの回転軸がある。本発明の動力出力装置では、第１の
回転軸は電動発電機、第２の回転軸は結合手段、第３の
回転軸はエンジンの出力軸または駆動軸にそれぞれ結合
されている。かかる結合状態において、結合手段が切り
離された場合を考える。結合手段が切り離された状態で
は、第２の回転軸の回転状態は拘束されない。プラネタ
リギヤは２つの回転軸の回転状態が決定された場合に残
余の回転軸の回転状態が決定される機械的性質を有して
いるから、第２の回転軸の回転状態が決まらない状況下
では、第１の回転軸と第３の回転軸との間で動力をやり
とりする場合、動力を受け取る側の回転軸の回転状態は
決まらない。
【００１５】上述の保持機構によれば、プラネタリギヤ
の残余の２つの回転軸、即ち第２の回転軸と第３の回転
軸とを結合する。このため、第２の回転軸の回転状態は
第３の回転軸の回転状態に拘束され、一体的に回転す
る。この結果、第２の回転軸の回転状態が決定されるた
め、第１の回転軸と第３の回転軸との間での動力のやり
とりが可能となる。なお、両回転軸を結合する手段とし
ては、クラッチやギヤなど種々の方法を適用することが
できる。
【００１６】また、前記保持機構は、前記動力調整装置
に備えられた回転軸のうち、前記結合機構に結合された
回転軸の回転を拘束する機構であるものとしてもよい。
かかる保持機構は、いずれの構成からなる動力調整装置
を備える場合でも適用可能である利点がある。
【００１７】本発明のハイブリッド車両は、少なくとも
２つの回転軸を有し、電力のやりとりによって両回転軸
間で伝達される動力の大きさを調整可能な動力調整装置
と、電動機とを、エンジンの出力軸と駆動軸との間に直
列に備え、駆動軸から動力を出力して走行可能なハイブ
リッド車両であって、前記動力調整装置と電動機との結
合および切り離しを行う結合機構と、前記動力調整装置
のいずれかの回転軸を保持することによって、前記切り
離しが行われた場合における前記動力調整装置での電力
と動力との変換を可能とする保持機構とを備えることを
要旨とする。
【００１８】かかるハイブリッド車両によれば、先に動
力出力装置について説明したのと同様、パラレルハイブ
リッド車両とシリーズハイブリッド車両の双方の構成を
実現することができる。従って、車両の走行状態等に応
じて両者を適宜使い分けることにより、パラレルハイブ
リッド車両とシリーズハイブリッド車両の双方の利点を
活かした運転を実現することが可能となる。
【００１９】かかるハイブリッド車両においても、動力
出力装置と同様、前記動力調整装置は、相対的に回転可
能な２つのロータを有する対ロータ電動機であるものと
してもよいし、前記動力調整装置は、３つの回転軸を有
するプラネタリギヤと、該回転軸の一つに結合された電
動発電機とを有する装置であるものとしてもよい。
【００２０】また、前記保持機構は、前記プラネタリギ
ヤの残余の２つの回転軸を相互に結合する機構であるも
のとしてもよいし、前記保持機構は、前記動力調整装置
に備えられた回転軸のうち、前記結合機構に結合された
回転軸の回転を拘束する機構であるものとしてもよい。
【００２１】本発明のハイブリッド車両においては、前
記結合機構および保持機構をそれぞれ又は両者を連動さ
せて手動により切り替えるものとすることもできるが、
該車両の運転状態に関与した所定のパラメータを検出す
る検出手段と、該検出結果に応じて前記結合機構および
前記保持機構を制御して前記動力調整装置と前記電動機
との結合状態を切り替える制御手段とを備えるものとす
ることが望ましい。こうすれば、運転者に格別の負担を
強いることなく、車両の運転状態に応じて適切な結合状
態を使い分けることができ、パラレルハイブリッド車両
とシリーズハイブリッド車両の利点を十分に活用するこ
とが可能となる。
【００２２】かかる制御手段を有するハイブリッド車両
において、結合状態の切り替えは種々の制御態様で実現
することができる。第１の態様として、前記制御手段
は、車両の運転状態に対し運転効率の高い結合状態を実
現する手段であるものとすることができる。
【００２３】シリーズハイブリッド車両は、必要な動力
を出力し得る運転状態のうち運転効率の良い状態を選択
してエンジンを運転することができるため、車両の走行
状態に関わらず比較的安定して高い運転効率を得ること
ができる。但し、エンジンから出力された動力を一旦電
力に置換した後、電動機等によって再度機械的な動力に
変換して駆動軸から出力するため、これらの変換に伴う
損失が生じる。パラレルハイブリッド車両も運転効率の
良い状態を選択してエンジンを運転することができると
ともに、エンジンから出力された動力の一部を機械的な
動力のままで駆動軸に伝達することができるため、シリ
ーズハイブリッド車両よりも高い運転効率を得ることが
できる。但し、車両の走行状態によっては、以下に示す
動力の循環が生じ、運転効率が低下することがある。
【００２４】最初に、電動機を駆動軸に結合した構成、
即ちエンジン側から、「エンジン、動力調整装置および
保持機構、結合機構、電動機、駆動軸」の順に備えられ
た第１の構成について動力の循環が生じる理由を説明す
る。図３４は、かかるハイブリッド車両の構成例を示す
説明図である。このハイブリッド車両では、動力調整装
置としてプラネタリギヤＰＧと発電機Ｇとを組み合わせ
た機構を用いている。プラネタリギヤＰＧとは、遊星歯
車とも呼ばれ中心で回転するサンギヤＳＧ、サンギヤの
周辺を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤＰ
Ｃ、さらにその外周で回転するリングギヤＲＧの３つの
ギヤから構成されている。図３４のハイブリッド車両で
は、エンジンのクランクシャフトＣＳはプラネタリキャ
リアＰＣに結合されている。発電機ＧはサンギヤＳＧに
結合されている。電動機ＡＭはリングギヤＲＧに結合さ
れている。リングギヤＲＧは、駆動軸ＤＳにも結合され
ている。
【００２５】かかるハイブリッド車両における動力の伝
達の様子を図３５および図３６に基づいて説明する。図
３５はアンダードライブ時、即ちエンジンから出力され
た動力について、回転数とトルクの積を一定に維持した
条件下で、回転数を低減するとともにトルクを増大して
駆動軸ＤＳから出力する状態での動力の流れを模式的に
示す説明図である。エンジンから出力された動力ＰＵ１
は、プラネタリギヤＰＧのギヤ比に応じて２つに分配さ
れる。サンギヤＳＧに結合された発電機Ｇの回転数およ
びトルクを制御することによって、リングギヤＲＧには
目標回転数と一致した回転数の動力ＰＵ２が伝達され
る。アンダードライブ時には、目標回転数＜エンジンの
回転数であるから、動力ＰＵ２はエンジンから出力され
た動力ＰＵ１よりも小さい。サンギヤＳＧにはエンジン
から出力された動力のうち残余の動力が伝達される。こ
の動力は、サンギヤＳＧに結合された発電機Ｇにより電
力ＥＵとして回生される。この電力によって電動機ＡＭ
を力行し、不足分のトルクを調整すると、要求された回
転数およびトルクからなる動力ＰＵ３が駆動軸ＤＳに出
力される。
【００２６】図３６はオーバードライブ時、即ちクラン
クシャフトＣＳの回転を増大するとともにトルクを低減
して駆動軸ＤＳから出力する状態での動力の流れを模式
的に示す説明図である。このときは、エンジンＥＧから
出力された動力ＰＵ１は、サンギヤＳＧに結合された発
電機Ｇを力行することによって回転数が増速された動力
ＰＵ３としてリングギヤＲＧに伝達される。次に、アシ
ストモータＡＭで負荷を与えることにより、余剰のトル
クを調整することによって、要求された回転数およびト
ルクからなる動力ＰＵ４が駆動軸ＤＳに出力される。ア
シストモータＡＭでは動力ＰＵ４の一部を電力ＥＵ２と
して回生することによって負荷を与える。この電力ＥＵ
２は発電機Ｇの力行に用いられる。
【００２７】両者を比較すると、アンダードライブ時で
は、エンジンから出力された動力が駆動軸ＤＳに伝達さ
れる経路において、上流側に位置する発電機Ｇで回生さ
れた電力が下流側に位置する電動機ＡＭに供給される。
オーバードライブ時には、逆に、下流側に位置する電動
機ＡＭで回生された電力が上流側に位置する発電機Ｇに
供給される。発電機Ｇに供給された電力は、再び機械的
な動力として下流側に位置する電動機ＡＭに伝達され
る。こうしてオーバードライブ時には、図示する通り、
動力の循環γ１が生じる。かかる循環γ１が生じると、
エンジンＥＧから出力された動力のうち、有効に駆動軸
ＤＳに伝達される動力が低減するため、ハイブリッド車
両の運転効率は低下する。
【００２８】なお、駆動軸の回転数がエンジンの回転数
よりも高い領域で必ず動力の循環が生じるとは限らな
い。プラネタリギヤのギヤ比によって動力の循環が生じ
始める回転数の関係は相違する。本明細書では、電動機
を駆動軸側に結合した構成において、駆動軸の回転数が
エンジンの回転数よりも高い状態のうち、動力の循環が
生じている状態をオーバードライブと呼ぶものとする。
【００２９】次に、電動機をエンジン側に結合した場合
の構成、即ちエンジン側から「エンジン、電動機、動力
調整装置、駆動軸」の順に備えるハイブリッド車両の構
成を図３７に示す。プラネタリギヤＰＧのサンギヤＳＧ
に発電機Ｇが結合され、プラネタリキャリアＰＣにエン
ジンのクランクシャフトが結合され、リングギヤＲＧに
駆動軸ＤＳが結合されている点では、図３４の構成と同
一である。図３７の構成では、電動機ＡＭがクランクシ
ャフトに結合されている点で相違する。
【００３０】かかる構成のハイブリッド車両における動
力の伝達の様子を図３８および図３９に示す。図３８は
アンダードライブ時の動力の伝達の様子を示し、図３９
はオーバードライブ時の動力の伝達の様子を示してい
る。かかる構成では、電動機を駆動軸側に結合した場合
とは逆の現象が起きる。アンダードライブ時には、下流
側に位置する発電機Ｇで回生された電力ＥＯ１が上流側
に位置する電動機ＡＭに供給される。オーバードライブ
時には、上流側に位置するアシストモータＡＭにより回
生されたＥＯ２が下流側に位置する発電機Ｇに供給され
る。従って、電動機をエンジンの出力軸に結合した状態
では、アンダードライブ時に図３９に示す動力の循環γ
２が生じ、ハイブリッド車両の運転効率は低下する。本
明細書では、電動機がエンジン側に結合された構成にお
いて、駆動軸の回転数がエンジンの回転数よりも低い状
態のうち、動力の循環が生じる状態をアンダードライブ
と呼ぶものとする。
【００３１】このようにパラレルハイブリッド車両は、
上述の第１の構成および第２の構成のいずれを採用して
も、車両の走行状態によって動力の循環が生じ、運転効
率が低下していた。本発明のハイブリッド車両によれ
ば、かかる点に鑑み、車両の走行状態に応じて、シリー
ズハイブリッド車両の構成と、パラレルハイブリッド車
両との構成との運転効率を比較し、より運転効率が高い
構成で走行することが可能となる。従って、本発明のハ
イブリッド車両によれば、運転効率をより向上すること
が可能となる。
【００３２】第２の態様として、前記検出手段は、シフ
トポジションが後退ポジションにあるか否かを検出する
手段であり、前記制御手段は、後退ポジションにあるこ
とが検出された場合に、前記結合機構の切り離しを行う
手段であるものとすることができる。
【００３３】かかるハイブリッド車両は、シフトポジシ
ョンが後退ポジションにある場合、即ち車両が後進すべ
き状態にあるときに、前記結合機構を切り離してシリー
ズハイブリッド車両の構成とする。かかる制御を行うこ
とにより、以下に示す理由から、ハイブリッド車両は後
進時に十分なトルクを出力して、かつ滑らかな走行を行
うことが可能となる。
【００３４】既に説明した通り、パラレルハイブリッド
車両は、エンジンから出力された動力の一部をそのまま
駆動軸に出力することができる。エンジンは車両が前進
中であるか後進中であるかに関わらず一方向に回転する
のが通常である。従って、パラレルハイブリッド車両で
は、後進時にエンジンから出力される機械的な動力を逆
転方向に変換して出力する必要がある。かかる変換は、
動力調整装置および電動機の回転数を制御することによ
り不可能ではないが、エンジンから車両を前進させる方
向に出力されるトルクを相殺する分、駆動軸から出力さ
れるトルクが低くならざるを得ない。また、エンジン、
動力調整装置、電動機の３者の精緻なバランスが要求さ
れるため、例えばエンジンからのトルクに変動が生じた
場合に駆動軸に出力されるトルク変動が生じやすく、乗
り心地を損ねやすい。
【００３５】上述のハイブリッド車両によれば、後進時
にシリーズハイブリッド車両の構成を採ることによっ
て、エンジンから出力される動力が直接駆動軸に伝達さ
れなくなる。後進時は駆動軸に結合された動力調整装置
または電動機を逆転させることにより容易に制御するこ
とが可能となる。また、エンジンからのトルクを相殺す
る必要がないため、動力調整装置または電動機から十分
な後進トルクを出力することが可能となる。
【００３６】第３の態様として、前記検出手段は、停車
中である否かを検出する手段であり、前記制御手段は、
停車中であることが検出された場合に、前記結合機構の
切り離しを行う手段であるものとすることができる。
【００３７】かかるハイブリッド車両では、停車中に結
合機構を切り離すことによって、シリーズハイブリッド
車両の構成を採る。こうすることによって、上記ハイブ
リッド車両は、停車中にエンジンが始動または停止され
た場合、以下に示す通り、駆動軸にトルク変動が生じる
ことを回避でき、乗り心地を大きく向上することができ
る。
【００３８】ハイブリッド車両は、バッテリの充電状態
などに応じて停車中にエンジンを運転したり停止したり
する。パラレルハイブリッド車両では、動力調整装置の
機能によって停車中であっても駆動軸に動力を出力する
ことなくエンジンを運転することができる。例えば、図
３４の構成では、エンジンから出力された動力のうちプ
ラネタリギヤＰＧのリングギヤＲＧに伝達されるトルク
を相殺するトルクをアシストモータＡＭから出力すれば
よい。この際、エンジンから出力された動力は、発電器
Ｇによって電力として回生される。従って、停車中にエ
ンジンを運転すれば、回生電力によってバッテリを充電
することができる。バッテリが十分充電されている状態
にある場合は、エンジンの運転を停止することにより、
燃料の消費を抑制することができる。シリーズハイブリ
ッド車両も同様の運転が可能である。
【００３９】ここで、パラレルハイブリッド車両の構成
では、エンジンの始動および停止が行われると、駆動軸
に伝達されるトルクが変動する。駆動軸に結合されたア
シストモータＡＭをかかる変動に完全に追随して制御
し、駆動軸に伝達されるトルクを相殺することは非常に
困難である。従って、パラレルハイブリッド車両では、
停車中にエンジンの始動または停止が行われると、車両
の振動が生じ、乗り心地を損ねることがある。上述のハ
イブリッド車両によれば、停車中はシリーズハイブリッ
ド車両の構成を採るため、エンジンの始動および停止に
ともなうトルク変動が駆動軸に伝達されることを回避す
ることができ、停車中の乗り心地を大きく向上すること
ができる。
【００４０】なお、第３の態様では、車両が停車中はバ
ッテリの充電状態に関わらずシリーズハイブリッド車両
の構成を採るものとしたが、車両が停車中であるという
条件と、バッテリの充電容量が所定の範囲にあるとい条
件の双方を満足する場合にシリーズハイブリッド車両の
構成を採るものとしてもよい。所定の範囲とは、エンジ
ンの始動および停止が行われる範囲となる。かかる制御
を行えば、停車中であってもバッテリの充電状態によっ
てはパラレルハイブリッド車両の構成を採ることがで
き、例えば、シリーズハイブリッド車両からパラレルハ
イブリッド車両への切り替えを経ることなく滑らかな加
速が期待できる等の利点を得ることができる。
【００４１】第４の態様として、前記検出手段は、前記
エンジンのモータリングを行うべき運転状態にあるか否
かを検出する手段であり、前記制御手段は、該運転状態
にあることが検出された場合に、前記結合機構の切り離
しを行う手段であるものとすることができる。
【００４２】また、第５の態様として、前記検出手段
は、前記エンジンの運転を停止すべき運転状態にあるか
否かを検出する手段であり、前記制御手段は、該運転状
態にあることが検出された場合に、前記結合機構の切り
離しを行う手段であるものとすることができる。
【００４３】第４の態様および第５の態様によれば、エ
ンジンのモータリング即ち始動および停止を行う場合に
シリーズハイブリッド車両の構成を採ることができる。
先に説明した通り、パラレルハイブリッド車両の構成に
おいて、エンジンの始動および停止を行えば、その際の
トルク変動が駆動軸に伝達されるため、車両の振動が生
じ、乗り心地を損ねることになる。上記ハイブリッド車
両によれば、かかる場合にシリーズハイブリッド車両の
構成を採ることによって、エンジンのトルク変動が駆動
軸に伝達されることを回避できるため、エンジンの始動
および停止時の乗り心地を大きく向上することができ
る。
【００４４】なお、第４の態様および第５の態様では、
車両が停車中であるか否かに関わらず、エンジンの始動
および停止時にはシリーズハイブリッド車両の構成を採
るものとした。これに対して、車両が停車中または微速
で走行している場合において、エンジンが始動または停
止される時にのみシリーズハイブリッド車両の構成を採
るものとしてもよい。車両が走行している際には運転者
および乗員は車両の振動をそれほど敏感には感じないの
が通常である。従って、車両が停車中または微速で走行
している場合にのみシリーズハイブリッド車両の構成を
採るものとすれば、パラレルハイブリッド車両の構成で
走行中にエンジンの始動または停止が行われる度にシリ
ーズハイブリッド車両への切り替えが生じることを回避
でき、滑らかな走行を実現することができる利点があ
る。
【００４５】第６の態様として、前記動力調整装置は、
３つの回転軸を有するプラネタリギヤと、該回転軸の一
つに結合された電動発電機とを有する装置であり、前記
保持機構は、前記プラネタリギヤの残余の２つの回転軸
を相互に結合する機構であるハイブリッド車両である場
合には、前記検出手段は、前記駆動軸から出力すべき要
求トルクを検出する手段であり、前記制御手段は、要求
トルクが所定値以上であるときは、前記結合機構および
前記保持機構の双方を結合状態とする手段であるものと
することができる。
【００４６】上述の構成を有するハイブリッド車両で
は、結合機構と保持機構の双方を結合することによっ
て、エンジン、電動機、および電動発電機の三者から駆
動軸に動力を出力することができる。上記ハイブリッド
車両によれば、要求トルクが所定値以上であるときは、
かかる結合状態にすることによって、三者からの動力を
有効に活用して走行することができる。所定値とはこの
ように三者からの動力を駆動軸に出力することによって
実現可能な要求トルクに基づいて設定された値を意味す
る。
【００４７】第７の態様として、前記エンジンの出力軸
および前記駆動軸の少なくとも一方について共振が生じ
ているか否かを検出する共振検出手段と、該共振が検出
された場合には、前記結合機構および前記保持機構を制
御して、該共振が生じている軸のトルクを抑制する共振
抑制制御手段とを備えるものとすることができる。
【００４８】ハイブリッド車両では、エンジンの出力軸
および駆動軸に結合された動力調整装置および電動機の
慣性によって、これらの回転軸にいわゆるねじれ共振が
生じることがある。かかるねじれ共振は、これらの回転
軸に付加されるトルクが動力調整装置等の慣性力よりも
大きい場合に回転軸に生じる弾性変形が原因の一つであ
る。上記ハイブリッド車両によれば、かかる共振が検出
された場合には、共振が生じている回転軸のトルクを抑
制するように、結合機構および保持機構を制御すること
ができ、共振を抑制することができる。
【００４９】なお、結合機構および保持機構の制御は、
回転軸のトルクを抑制可能なものであればよく、これら
を切り離すものとしてもよいし、結合力を減じるものと
してもよい。また、共振抑制制御手段は、必ずしも結合
機構および保持機構の双方を制御する必要はなく、共振
を抑制するために適切な側を制御するものであればよ
い。
【００５０】このように結合機構および保持機構を制御
する場合には、前記共振抑制制御手段は、前記共振が生
じている軸のトルクを、該軸のねじれ強さ以下に抑制す
る手段であるものとすることが好ましい。
【００５１】ねじれ強さとは、ねじれによって回転軸が
破断する最大トルクをいう。かかるトルクは、回転軸を
構成する材料および回転軸の断面形状に応じて予め設定
することが可能である。このように制御することによ
り、少なくとも共振が生じている回転軸がねじれによっ
て破断することを回避することができる。
【００５２】また、前記共振抑制制御手段は、前記共振
が生じている軸のトルクを、車両に振動が生じないトル
クに抑制する手段であるものとすることも好ましい。
【００５３】このように制御することによって車両の乗
り心地を大きく向上することができる。なお、車両に振
動が生じないトルクは、予め解析または実験によって設
定することが可能である。その他、車両の振動を感知す
る加速度センサ等からの出力に基づいて共振が生じてい
る軸のトルクをフィードバック制御するものとしても構
わない。
【００５４】前記第７の態様、即ち共振を抑制するため
の制御を行う態様においては、前記動力調整装置は、前
記エンジン側に結合されており、前記共振検出手段は、
前記結合機構が切り離し状態、前記保持機構が保持状態
において、前記エンジンの出力軸に共振が生じているか
否かを検出する手段であり、前記共振抑制制御手段は、
該共振が検出された場合には、前記保持機構の保持力を
低減する手段であるものとすることができる。
【００５５】結合機構が切り離し状態、即ちシリーズハ
イブリッド車両の構成を採っている状態では、保持機構
が動力調整装置のいずれかの回転軸の回転を拘束するこ
とによって、エンジンの出力軸にトルクが伝達可能とな
る。上述のハイブリッド車両によれば、この出力軸に共
振が生じている場合に、保持機構の保持力を低減するこ
とによって、かかる共振を抑制することができる。
【００５６】この場合において、前記共振検出手段は、
前記エンジンがモータリングされている場合において、
前記共振を検出する手段であり、前記共振抑制制御手段
は、前記エンジンをモータリング可能なトルクが前記出
力軸に付加可能な範囲で前記保持機構の保持力を低減す
る手段であるものとすることもできる。
【００５７】こうすれば、共振を抑制するために保持機
構の保持力を低減した場合であっても、エンジンのモー
タリングを継続することができるから、エンジンを支障
なく始動することができる。
【００５８】また、前記第７の態様においては、前記共
振検出手段は、前記結合機構が結合状態である場合にお
いて、前記駆動軸に共振が生じているか否かを検出する
手段であり、前記共振抑制制御手段は、該共振が検出さ
れた場合には、前記結合機構の結合力を低減する手段で
あるものとすることもできる。
【００５９】結合機構が結合状態、即ちパラレルハイブ
リッド車両の構成を採っている状態では、エンジン、動
力調整装置、電動機の全てが機械的に結合され、慣性が
非常に大きい構成となっている。かかる構成下で、車両
が急発進および急制動を行うと駆動軸に伝達されるトル
クが過大となって共振を生じることがある。上記ハイブ
リッド車両によれば、かかる場合に結合機構を制御し
て、駆動軸に伝達されるトルクを抑制することができる
ため、急発進や急制動時などで生じる共振を抑制するこ
とができる。
【００６０】この場合において、前記共振検出手段は、
該ハイブリッド車両の制動時において前記共振を検出す
る手段であり、前記共振抑制手段は、前記動力調整装置
と前記電動機のうちエンジンに近い側に結合されている
ものによる最大の回生トルク以上のトルクを伝達可能な
範囲で前記結合機構の結合力を低減する手段であるもの
とすることもできる。
【００６１】こうすれば、共振を抑制するために結合機
構の結合力を低減した状態においても、動力調整装置と
電動機の双方を用いて回生制動を行うことができる。従
って、車両の走行に伴う運動エネルギを高い割合で電力
として回生することができ、効率の高い運転を実現する
ことができる。
【００６２】本発明のハイブリッド車両は、該車両が走
行するものとして予め設定された経路の状態について、
車両の走行状態に関与する所定の情報を入力する経路情
報入力手段を備え、前記制御手段は、該経路情報をも考
慮して前記切り替えを行う手段であるものとすることも
できる。
【００６３】こうすれば、シリーズハイブリッド車両の
構成とパラレルハイブリッド車両の構成とをより適切に
使い分けることができ、滑らかな走行を実現することが
できる。例えば、ある時点での運転状態だけを考慮し
て、先に説明した種々の制御によって、シリーズハイブ
リッド車両の構成とパラレルハイブリッド車両の構成の
いずれか適切な構成を選択した場合には、走行状態に応
じて頻繁に構成が切り替えられる可能性もある。頻繁な
切り替えは、乗り心地や運転に対する車両の応答性を損
ねることになる。上述のハイブリッド車両によれば、将
来、車両が走行する予定の経路情報を考慮して切り替え
を行うことができるため、このような頻繁な切り替えに
よる弊害を抑制することができる。また、将来、電力の
消費の増大が予想される場合には、予め蓄電に適した構
成で運転することも可能である。
【００６４】経路情報としては、例えば、設定された経
路が登坂路であるか否かに関する情報や、渋滞中である
か否かに関する情報、速度規制に関する情報などが挙げ
られる。例えば、登坂路に接近しているとの情報が得ら
れた場合には、バッテリの充電に適したパラレルモード
を優先して用いることが可能となる。また、経路上にカ
ーブが存在することが検出された場合、減速時の渋滞し
ていることが検出されている場合など、種々の情報に基
づいてそれぞれ運転モードの頻繁な切り替えを抑制して
ハイブリッド車両を運転することができる。
【００６５】なお、「経路情報をも考慮して」とは、車
両の走行状態によって定まる運転モードに関わらず経路
情報に基づいて定まる運転モードを優先するものとする
ことができる。また、車両の走行状態と運転モードとの
対応関係を経路情報に基づいて変更するものとすること
もできる。即ち、経路情報に応じてシリーズモードを優
先して適用する走行状態を拡張したり、パラレルモード
を優先して適用する走行状態を拡張したりするものとし
てもよい。また、経路情報に基づいて車両の走行状態に
関与するパラメータを補正するものとしてもよい。その
他、経路情報を反映した運転モードの種々の設定方法が
含まれる。
【００６６】本発明は、以下に示す通り、ハイブリッド
車両の制御方法として構成することもできる。即ち、本
発明の制御方法は、少なくとも２つの回転軸を有し、電
力のやりとりによって両回転軸間で伝達される動力の大
きさを調整可能な動力調整装置と、電動機とを、エンジ
ンの出力軸と駆動軸との間に直列に備えるとともに、前
記動力調整装置と電動機との結合および切り離しを行う
結合機構と、前記動力調整装置のいずれかの回転軸を保
持することによって、前記切り離しが行われた場合にお
ける前記動力調整装置での電力と動力との変換を可能と
する保持機構とを備えるハイブリッド車両の制御方法で
あって、（ａ） 該車両の運転状態に関与した所定のパ
ラメータを検出する工程と、（ｂ） 該検出結果に応じ
て前記動力調整装置と前記電動機との結合状態を設定す
る工程と、（ｃ） 前記結合機構と前記保持機構とを制
御して、前記結合状態を実現する工程とを備える制御方
法である。
【００６７】かかる制御方法によれば、結合機構と保持
機構とを備えるハイブリッド車両の結合状態を適切に切
り替えることが可能となり、パラレルハイブリッド車両
とシリーズハイブリッド車両との利点を兼ね備えた運転
を実現することができる。
【００６８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。 （１）第１実施例の構成：はじめに、第１実施例の構成
について図１を用いて説明する。図１は本実施例の動力
出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す
説明図である。このハイブリッド車両の動力系統は、次
の構成から成っている。動力系統に備えられたエンジン
１５０は通常のガソリンエンジンであり、クランクシャ
フト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転はＥＦ
ＩＥＣＵ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１
７０は内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチ
ップ・マイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記録され
たプログラムに従いＣＰＵがエンジン１５０の燃料噴射
料その他の制御を実行する。これらの制御を可能とする
ために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転
状態を示す種々のセンサが接続されている。その他のセ
ンサおよびスイッチなどの図示は省略した。なお、ＥＦ
ＩＥＣＵ１７０は、制御ユニット１９０とも電気的に接
続されており、制御ユニット１９０との間で種々の情報
を、通信によってやりとりしている。ＥＦＩＥＣＵ１７
０は、制御ユニット１９０からエンジン１５０の運転状
態に関する種々の指令値を受けてエンジン１５０を制御
している。
【００６９】図１のハイブリッド車両では、動力系統と
して上流側からエンジン１５０と、モータ１３０，１４
０とが備えられている。三者は、プラネタリギヤ１２０
を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２
０は、遊星歯車とも呼ばれ、中心で回転するサンギヤ１
２１、サンギヤの周辺を自転しながら公転するプラネタ
リピニオンギヤ１２４、さらにその外周で回転するリン
グギヤ１２２から構成されている。プラネタリピニオン
ギヤ１２４はプラネタリキャリア１２３に軸支されてい
る。図１のハイブリッド車両では、クランクシャフト１
５６はプラネタリキャリア１２３に結合されている。モ
ータ１３０はステータ１３３がケースに固定され、ロー
タ１３２がサンギヤ１２１に結合されている。モータ１
４０はステータ１４３がケースに固定され、ロータ１４
２がリングギヤ１２２に結合されている。リングギヤ１
２２はディファレンシャルギヤを介して車軸１１６に結
合されている。
【００７０】本実施例のハイブリッド車両の動力系統に
は、さらにリングギヤ１２２とモータ１４０との間の結
合および切り離しを行うクラッチ１６０が備えられてい
る。また、リングギヤ１２２を回転しないように保持す
るブレーキ１６２が、クラッチ１６０の上流側に備えら
れている。クラッチ１６０およびブレーキ１６２の動作
は制御ユニット１９０により制御される。
【００７１】モータ１３０、１４０は、三相の同期モー
タであり、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１
３２、１４２と、回転磁界を形成するための三相コイル
が巻回されたステータ１３３，１４３とを備える。モー
タ１３０、１４０はロータ１３２、１４２に備えられた
永久磁石による磁界とステータ１３３，１４３の三相コ
イルによって形成される磁界との相互作用により回転駆
動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相
互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発
電機としても動作する。なお、モータ１３０、１４０
は、ロータ１３２、１４２とステータ１３３、１４３と
の間の磁束密度が円周方向に正弦分布する正弦波着磁モ
ータを適用することも可能であるが、本実施例では、比
較的大きなトルクを出力可能な非正弦波着磁モータを採
用した。
【００７２】ステータ１３３、１４３はそれぞれ駆動回
路１９１、１９２を介してバッテリ１９４に電気的に接
続されている。駆動回路１９１、１９２は内部にスイッ
チング素子としてのトランジスタを複数備えたトランジ
スタインバータであり、制御ユニット１９０と電気的に
接続されている。制御ユニット１９０が駆動回路１９
１、１９２のトランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ
制御するとバッテリ１９４を電源とする三相交流がステ
ータ１３３、１４３の三相コイルに流れ、回転磁界が形
成される。
【００７３】本実施例のハイブリッド車両の運転状態は
制御ユニット１９０により制御されている。制御ユニッ
ト１９０もＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピ
ュータであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従い、
ＣＰＵが後述する種々の制御処理を行う。これらの制御
を可能とするために、制御ユニット１９０には、各種の
センサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御
ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチ
としては、アクセルペダルの操作量を検出するためのア
クセルペダルポジションセンサ１６５、シフトレバーの
位置を検出するためのシフトポジションセンサ１６６、
車軸１１６の回転数を検出する回転数センサ１１７、リ
ングギヤ１２２に結合された回転軸の回転数を検出する
回転数センサ１１８、プラネタリキャリア１２３に結合
された回転軸の回転数を検出する回転数センサ１１９等
が挙げられる。先に説明した通り、制御ユニット１９０
は、ＥＦＩＥＣＵ１７０とも電気的に接続されており、
ＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によっ
てやりとりしている。制御ユニット１９０からエンジン
１５０の制御に必要な情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に出力
することにより、エンジン１５０を間接的に制御するこ
とができる。逆にエンジン１５０の回転数などの情報を
ＥＦＩＥＣＵ１７０から入力することもできる。
【００７４】制御ユニット１９０は、クラッチ１６０お
よびブレーキ１６２の動作も制御している。本実施例の
ハイブリッド車両は、クラッチ１６０およびブレーキ１
６２の動作に応じて動力系統の構成を大きく４通りに変
更することができる。図２はかかる構成を一覧で示した
説明図である。
【００７５】クラッチ１６０およびブレーキ１６２を共
に作動状態とした場合の構成Ａを図中の左上に示す。か
かる構成では、リングギヤ１２２の回転がブレーキ１６
２により制止される。クラッチ１６０を結合した状態で
は、リングギヤ１２２と車軸１１６とが直結されてい
る。従って、構成Ａでは車軸１１６の回転もブレーキ１
６２により制止される。つまり、この結合状態は、車両
の走行状態には採ることができず、停車中にのみ採るこ
とが可能である。本実施例では、構成Ａの結合状態は使
用しない。
【００７６】ブレーキ１６２を作動状態としつつ、クラ
ッチ１６０をオフとした場合の構成Ｂを図中の右上に示
す。かかる構成では、構成Ａと同様、リングギヤ１２２
の回転がブレーキ１６２により制止される。但し、クラ
ッチ１６０がオフとなっているため、車軸１１６は回転
可能である。しかも、クラッチ１６０はモータ１４０よ
りも上流側に設けられているから、車軸１１６にはモー
タ１４０から動力を出力することができる。一方、プラ
ネタリギヤ１２０の作用により、ブレーキ１６２により
リングギヤ１２２の回転が制止されても、モータ１３０
が結合されたサンギヤ１２１およびエンジン１５０が結
合されたプラネタリキャリア１２３は回転可能である。
従って、構成Ｂでは、エンジン１５０から出力された動
力をモータ１３０で電力として回生することが可能であ
る。以上より、クラッチ１６０をオフとし、ブレーキ１
６２をオンとした構成Ｂは、シリーズハイブリッド車両
としての構成を有していることになる。
【００７７】次に、ブレーキ１６２をオフとしつつ、ク
ラッチ１６０をオンにした構成Ｃを図中の左下に示す。
この状態では、リングギヤ１２２は車軸１１６とともに
回転可能である。かかる構成は、先にパラレルハイブリ
ッド車両の例として図３４で説明した構成と同じであ
る。従って、本実施例のハイブリッド車両において、ブ
レーキ１６２をオフとし、クラッチ１６０をオンとした
構成Ｃは、パラレルハイブリッド車両としての構成を有
していることになる。
【００７８】最後に、ブレーキ１６２およびクラッチ１
６０の双方をオフにした場合の構成Ｄを図中の右下に示
す。この状態では、リングギヤ１２２は自由に回転する
ことができる。また、クラッチ１６０がオフとなってい
るため、車軸１１６は回転可能である。また、車軸１１
６にはモータ１４０から動力を出力することができる。
但し、この場合には、エンジン１５０から出力された動
力をモータ１３０で回生することができない。先に述べ
た通り、プラネタリギヤは、２つの回転軸の回転状態が
決定されると、残余の回転軸の回転状態が決定されると
いう機械的性質を有している。構成Ｄでは、ブレーキ１
６２をオフにしているため、リングギヤ１２２の回転状
態が決定されない。エンジン１５０から動力を出力し、
モータ１３０による回生を行うべくサンギヤ１２１に負
荷を与えた場合を考えると、かかる負荷に抗してサンギ
ヤ１２１と回転させる反力をリングギヤ１２２に加える
ことができないため、モータ１３０による回生を行うこ
とができないのである。かかる点につき、プラネタリギ
ヤの一般的動作とともに以下に詳しく説明する。
【００７９】プラネタリギヤ１２０の各ギヤの回転状態
は、機構学上周知の次の計算式（１）によって求めるこ
とができるが、共線図と呼ばれる図により幾何学的に求
めることもできる。 Ｎｓ＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｃ−Ｎｒ／ρ； Ｎｃ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｓ＋Ｎｒ／（１＋ρ）； Ｎｒ＝（１＋ρ）Ｎｃ−ρＮｓ； Ｔｅｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）＝ρＴｅｒ； Ｔｅｒ＝Ｔｃ／（１＋ρ）； ρ＝サンギヤの歯数／リングギヤの歯数 ・・・（１）；
【００８０】ここで、Ｎｓはサンギヤの回転数；Ｔｅｓ
はサンギヤに出力されるトルク；Ｎｃはプラネタリキャ
リアの回転数；Ｔｃはプラネタリキャリアのトルク；Ｎ
ｒはリングギヤの回転数；Ｔｅｒはリングギヤに出力さ
れるトルク；である。
【００８１】以下ではプラネタリギヤ１２０の作用につ
いて共線図に基づき説明する。図３に共線図の一例を示
す。縦軸が各ギヤの回転数を示している。横軸は、各ギ
ヤのギヤ比を距離的な関係で示している。サンギヤ１２
１（図中のＳ）とリングギヤ１２２（図中のＲ）を両端
にとり、位置Ｓと位置Ｒの間を１：ρに内分する位置Ｃ
をプラネタリキャリア１２３の位置とする。ρは上述の
通り、リングギヤ１２２の歯数（Ｚｒ）に対するサンギ
ヤ１２１の歯数（Ｚｓ）の比である。こうして定義され
た位置Ｓ，Ｃ，Ｒにそれぞれのギヤの回転数Ｎｓ，Ｎ
ｅ，Ｎｒをプロットする。プラネタリギヤ１２０は、こ
のようにプロットされた３点が必ず一直線に並ぶという
性質を有している。この直線を動作共線と呼ぶ。動作共
線は２点が決まれば一義的に決まる。従って、動作共線
を用いることにより、３つの回転軸のうち２つの回転軸
の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができ
る。
【００８２】また、プラネタリギヤ１２０では、各回転
軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したと
き、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性
質を有している。具体例として、プラネタリキャリア１
２３に作用するトルクをＴｅとする。このとき、図３に
示す通り、トルクＴｅに相当する大きさの力を位置Ｃで
動作共線に鉛直下から上に作用させる。作用させる方向
はトルクＴｅの方向に応じて定まる。また、リングギヤ
１２２から出力されるトルクＴｒを位置Ｒにおいて動作
共線に、鉛直上から下に作用させる。図中のＴｅｓ，Ｔ
ｅｒは剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクＴ
ｅを等価な２つの力に分配したものである。「Ｔｅｓ＝
ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ」「Ｔｅｒ＝１／（１＋ρ）×Ｔ
ｅ」なる関係がある。以上の力が作用した状態で、動作
共線図が剛体として釣り合いがとれているという条件を
考慮すれば、サンギヤ１２１に作用すべきトルクＴｍ
１，リングギヤ軸に作用すべきトルクＴｍ２を求めるこ
とができる。トルクＴｍ１はトルクＴｅｓと等しくな
り、トルクＴｍ２はトルクＴｒとトルクＴｅｒの差分に
等しくなる。
【００８３】図２における構成Ｄ、即ちブレーキ１６２
がオフとなっている状態を考える。この状態では、リン
グギヤ１２２は自由に回転することができる。図３の共
線図において、リングギヤ１２２に対応するＲの位置で
は一切トルクが加えられないことになる。かかる状態で
は、動作共線を剛体として釣り合いのとれた状態に保つ
ことはできない。従って、図２における構成Ｄでは、モ
ータ１３０による回生を行うことができない。もちろ
ん、バッテリ１９４の充電状態に余裕があれば、モータ
１４０に電力を供給して走行することが可能である。
【００８４】本実施例のハイブリッド車両は、プラネタ
リギヤ１２０の性質に基づき、適用可能なエンジン１５
０の回転数に車速に応じた制限がある。例えば、図３の
共線図において、リングギヤ１２２即ち車軸１１６があ
る回転数Ｎｒで回転している場合を考える。つまり、リ
ングギヤ１２２の回転状態が図３中のポイントＰｒで表
される状態にある場合を考える。この場合において、エ
ンジン１５０の回転数がＮｅのとき、共線図は既に説明
した通り、図３中の実線で表される。
【００８５】一方、リングギヤ１２２がポイントＰｒで
回転している場合において、エンジン１５０の回転数が
図３中のポイントＰｅまで上昇した場合を考える。かか
る場合の共線図は、図３中の破線で示された通りとな
り、サンギヤ１２１はポイントＰｓで回転することにな
る。このとき、サンギヤ１２１は非常に高い回転数で回
転する。
【００８６】一般にギヤには、破損を招かずに回転可能
な回転数に上限値がある。ポイントＰｓはサンギヤ１２
１についてかかる上限値を超える可能性がある。かかる
場合には、エンジン１５０の回転数をポイントＰｅより
も低くする必要がある。このように、本実施例のハイブ
リッド車両は、リングギヤ１２２の回転数に応じて図４
に示すようにエンジン１５０の回転数に制限が設けられ
ている。エンジン１５０の回転数が低い場合には、サン
ギヤ１２１が高速で逆転する可能性があるため、エンジ
ン１５０の回転数には上限値のみならず下限値も存在す
る。
【００８７】（２）運転制御処理：次に、本実施例のハ
イブリッド車両の運転制御処理について説明する。先に
説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は、シリー
ズハイブリッド車両としての構成（以下、シリーズモー
ドと呼ぶ）、パラレルハイブリッド車両としての構成
（以下、パラレルモードと呼ぶ）を切り替え、種々の運
転モードにより走行することができる。制御ユニット１
９０内のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は車両
の運転状態に応じて運転モードを判定し、それぞれのモ
ードについてエンジン１５０、モータ１３０、１４０お
よびクラッチ１６０、ブレーキ１６２等の制御を実行す
る。これらの制御はＣＰＵが運転制御処理ルーチンを周
期的に実行することにより行われる。
【００８８】図５は運転制御処理ルーチンのフローチャ
ートである。この処理が開始されると、ＣＰＵはまず運
転モード切り替え処理を実行する（ステップＳ１０
０）。運転モード切り替え処理のフローチャートを図６
に示す。
【００８９】運転モード切り替え処理ルーチンでは、Ｃ
ＰＵは車両の運転状態に関与する種々のパラメータを読
み込む（ステップＳ１０２）。かかるパラメータとして
は、シフトポジション、車速、要求トルク、バッテリ残
容量、エンジン運転状態などがある。シフトポジション
は、シフトポジションセンサ１６６により検出される。
車速は、車軸の回転数センサ１１７により検出される。
要求トルクは、アクセルペダルポジションセンサ１６５
により検出されたアクセルペダルポジションと車速に基
づいて算出することができる。バッテリの残容量は、残
容量センサにより検出される。エンジン運転状態とは、
エンジン１５０が現在運転されているか否かを意味して
おり、ＥＦＩＥＣＵ１７０との通信により検出すること
ができる。
【００９０】こうして検出された運転状態に基づき、予
め設定された条件に従ってＣＰＵは運転モードを順次判
定する。まず、シフトポジションがＲポジション、即ち
後進位置にあるか否かを判定する（ステップＳ１０
４）。Ｒポジションにある場合には、シリーズモードを
シリーズモードを選択する（ステップＳ１３０）。
【００９１】シフトポジションがＲポジションでない場
合には、次に車速および要求トルクで定まる走行状態が
シリーズ領域に入っているか否かを判定する（ステップ
Ｓ１０６）。シリーズ領域とは、ハイブリッド車両が走
行可能なトルクおよび車速の組み合わせのうち、シリー
ズモードで走行すべきとして設定された領域をいう。本
実施例における設定例を図７に示す。
【００９２】図中の曲線ＬＩＭはハイブリッド車両が走
行可能な領域を示している。図中のハッチングを付した
領域がパラレルモードで走行すべき領域を意味してお
り、その他の領域がシリーズモードで走行すべき領域を
意味している。破線Ａは後述する動作曲線である。図示
する通り、要求トルクが比較的低い領域および車両が停
車中ではシリーズモードを適用するように設定されてい
る。車速およびトルクが所定値以上の領域では、パラレ
ルモードでの走行を行う。本実施例では、かかる設定が
マップとして制御ユニット１９０内のＲＯＭに記憶され
ている。ＣＰＵは、ステップＳ１０６において、車速お
よび要求トルクに基づいてかかるマップを参照して、ハ
イブリッド車両の運転モードを設定するのである。シリ
ーズモードで運転すべき領域にあると判定された場合に
は、運転モードとしてシリーズモードを選択する（ステ
ップＳ１３０）。
【００９３】車両の走行状態がシリーズ領域にない場合
には、ＣＰＵはエンジン１５０の始動および停止を行う
べき状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１２
０）。例えば、エンジン１５０が停止している場合にお
いて、バッテリ１９４の残容量が所定値以下になった場
合には、エンジン１５０を始動しモータ１３０で発電し
てバッテリ１９４の充電を行う必要がある。逆にエンジ
ン１５０が運転している場合においてバッテリ１９４の
残容量が所定値以上になった場合には、エンジン１５０
の運転を停止しモータ１３０での発電を停止してバッテ
リ１９４の過充電を防ぐ必要がある。このようにＣＰＵ
は主にバッテリ１９４の充電状態および現在のエンジン
１５０の運転状態に基づき、エンジン１５０の始動およ
び停止を行うべきか否かを判定する。エンジン１５０の
始動および停止を行うべき運転状態にある場合には、シ
リーズモードを選択する（ステップＳ１３０）。
【００９４】本実施例のハイブリッド車両は、パラレル
モードにおいてエンジン１５０の始動および停止を行う
ことも可能であるため、エンジン１５０の始動および停
止を行うべき運転状態を考慮せずに運転モードを設定す
ることも可能ではある。但し、パラレルモードではエン
ジン１５０の始動および停止をするためにモータ１３０
から出力されるトルクがリングギヤ１２２を介して車軸
１１６にも出力されるため、トルクショックを生じやす
い。原理的にはモータ１４０を制御して、トルクショッ
クを相殺することも可能ではあるが、エンジン１５０の
始動および停止時にリングギヤ１２２に出力されるトル
クの変動に追随してモータ１４０を制御し、トルクショ
ックを完全に相殺することは困難である。本実施例で
は、エンジン１５０の始動および停止時にはシリーズモ
ードを取るものとすることによって、かかるトルクショ
ックが生じることを回避している。
【００９５】以上で示した判定条件のいずれも満たして
いない場合には、パラレルモードを選択する（ステップ
Ｓ１２２）。なお、本実施例において、このように運転
モードを設定している理由については後述する。
【００９６】パラレルモードが指定された場合には、従
前の構成がシリーズモードであるか否かに応じてモード
変更すべきか否かを判定する（ステップＳ１２４）。従
前の構成がシリーズモードである場合には、パラレルモ
ードへの切り替えを行う（ステップＳ１２６）。従前の
構成がパラレルモードである場合には、この処理をスキ
ップする。
【００９７】シリーズモードが指定された場合も同様
に、従前の構成がパラレルモードであるか否かに応じて
モード変更すべきか否かを判定し（ステップＳ１３
２）、従前の構成がパラレルモードである場合にはシリ
ーズモードへの切り替えを実行する（ステップＳ１３
４）。従前の構成がシリーズモードである場合には、こ
の処理をスキップする。
【００９８】なお、パラレルモードとシリーズモードの
切り替えは、本実施例では、図２中の構成Ｄを経て行わ
れる。例えば、パラレルモード（図２の構成Ｃ）からシ
リーズモード（図２の構成Ｂ）への切り替えを行う場合
には、一旦クラッチ１６０をオフにして、ブレーキ１６
２とクラッチ１６０の双方がオフの状態（構成Ｄ）とす
る。その後、ブレーキ１６２をオンとしてシリーズモー
ド（構成Ｂ）に至る。シリーズモード（構成Ｂ）からパ
ラレルモード（構成Ｃ）への切り替え時も同様に、一旦
ブレーキ１６２をオフにして構成Ｄとした後、クラッチ
１６０をオンにしてパラレルモード（構成Ｃ）に至る。
【００９９】クラッチ１６０とブレーキ１６２のオン・
オフを同時に制御するものとしても構わないが、両者の
制御のタイミングによっては瞬間的にクラッチ１６０お
よびブレーキ１６２の双方がオンの状態（構成Ａ）とな
る可能性もある。走行中にかかる構成に至ると車軸１１
６に大きなトルクショックが生じる可能性がある。本実
施例では、このように構成Ｄを経て切り替えることによ
って、かかるショックを未然に防止している。
【０１００】以上の処理により、運転モードの切り替え
を終了すると、ＣＰＵは運転制御処理（図５）に戻る。
運転モードが設定された後は、車軸１１６から要求され
た動力を出力するための制御処理を実行する。この制御
内容は、エンジン１５０の始動および停止モードである
か否かに応じて異なる。従って、ＣＰＵはエンジン１５
０の始動および停止を行うべき状態か否かを判断する
（ステップＳ２００）。この判断内容は、運転モード切
り替え処理（図６）のステップＳ１２０における判断と
同様である。エンジン１５０の始動および停止を行うべ
き状態でないと判断された場合には、通常の走行状態に
当たる場合に車軸１１６から動力を出力するための処理
としてトルク制御処理を実行する（ステップＳ３０
０）。その他の場合には、車軸１１６から動力を出力し
つつ、エンジン１５０の始動および停止をも行うための
始動・停止制御処理を実行する（ステップＳ４００）。
【０１０１】まず、トルク制御処理の内容について説明
する。図８は、トルク制御ルーチンの内容を示すフロー
チャートである。パラレルモードおよびシリーズモード
でも同様の処理によって制御される。但し、後述する通
り、モードの相違によって、エンジン１５０、モータ１
３０、１４０の運転ポイントの設定内容は相違する。も
ちろん、運転ポイントの設定方法に応じてそれぞれ異な
るトルク制御ルーチンを用意するものとしても構わな
い。
【０１０２】この処理が開始されるとＣＰＵは駆動軸、
つまり車軸１１６から出力すべきエネルギＰｄを設定す
る（ステップＳ３０２）。この動力は、アクセルペダル
ポジションセンサ１６５により検出されたアクセルの踏
み込み量に基づいて設定される。駆動軸から出力すべき
エネルギＰｄは、車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊とトル
クＴｄ＊の積で表される。フローチャートには図示を省
略したが、駆動軸から出力すべきエネルギＰｄの設定と
ともに車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊および目標トルク
Ｔｄ＊の組み合わせも設定されている。
【０１０３】次に、充放電電力Ｐｂおよび補機駆動エネ
ルギＰｈを算出する（ステップＳ３０４，Ｓ２０６）。
充放電電力Ｐｂとは、バッテリ１９４の充放電に要する
エネルギであり、バッテリ１９４を充電する必要がある
場合には正の値、放電する必要がある場合には負の値を
取る。補機駆動エネルギＰｈとは、エアコンなどの補機
を駆動するために必要となる電力である。こうして算出
された電力の総和が要求動力Ｐｅとなる（ステップＳ３
０８）。
【０１０４】なお、トルク制御ルーチンでは、単位時間
当たりのエネルギ収支を考慮してエンジン１５０等の制
御を実行する。従って、本明細書でエネルギという場合
は、全て単位時間当たりのエネルギを意味するものとす
る。この意味で、本明細書においては、機械的なエネル
ギは動力と同義であり、電気的なエネルギは電力と同義
である。また、説明の容易のため、車軸１１６とリング
ギヤ１２２との間には変速機は設けられていないものと
する。つまり、車軸１１６の回転数およびトルクは、リ
ングギヤ１２２の回転数およびトルクと等しいものとす
る。
【０１０５】次に、ＣＰＵは、こうして設定された要求
動力Ｐｅに基づいてエンジン１５０の運転ポイントを設
定する（ステップＳ３１０）。運転ポイントとは、エン
ジン１５０の目標回転数Ｎｅと目標トルクＴｅの組み合
わせをいう。エンジン１５０の運転ポイントは、予め定
めたマップに従って、基本的にはエンジン１５０の運転
効率を優先して設定する。
【０１０６】図９はかかるマップの例である。図９はエ
ンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅを縦軸に取
り、エンジン１５０の運転状態を示している。図中の曲
線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限界範囲を示して
いる。曲線α１からα６まではエンジン１５０の運転効
率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα
６の順に運転効率は低くなっていく。また、曲線Ｃ１か
らＣ３はそれぞれエンジン１５０から出力される動力
（回転数×トルク）が一定となるラインを示している。
【０１０７】エンジン１５０は図９に示す通り、回転数
およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違する。エ
ンジン１５０から曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場
合には、図９中のＡ１点に相当する運転ポイント（回転
数およびトルク）でエンジン１５０を運転するときが最
も運転効率が高くなる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相
当する動力を出力する場合には図９中のＡ２およびＡ３
点で運転する場合が最も効率が高くなる。出力すべき動
力ごとに最も運転効率が高くなる運転ポイントを選択す
ると、図９中の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼
ぶ。なお、この曲線Ａは先に図７に示した曲線Ａと同じ
である。動作曲線Ａは、予め実験または解析によって設
定され、制御ユニット１９０内のＲＯＭにマップとして
記憶されている。
【０１０８】図８のステップＳ３１０における運転ポイ
ントの設定では、上述のマップから要求動力Ｐｅに応じ
た運転ポイントを読み込むことで、エンジン１５０の目
標回転数Ｎｅおよび目標トルクＴｅを設定する。こうす
ることにより、効率の高い運転ポイントを設定すること
ができる。エンジン１５０の運転ポイントの設定は、シ
リーズモードおよびパラレルモードの場合で同じであ
る。
【０１０９】次にＣＰＵはモータ１３０、１４０のトル
クおよび回転数の指令値を設定する（ステップＳ３１
２）。これらの指令値は、シリーズモードとパラレルモ
ードとで相違する。
【０１１０】シリーズモードの場合には、車軸１１６に
要求される動力を全てモータ１４０で出力する。従っ
て、モータ１４０の目標回転数Ｎ２および目標トルクＴ
２は車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊および目標トルクＴ
ｄ＊と一致する。先に説明した通り、本実施例のハイブ
リッド車両は、シフトポジションが後進位置にある場合
はシリーズモードとなる。従って、シリーズモードで
は、目標回転数Ｎｄ＊は後進方向、即ち負の値となる場
合もある。かかる場合であってもモータ１４０の設定値
は車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊および目標トルクＴｄ
＊と一致することに変わりはない。
【０１１１】一方、モータ１３０の運転ポイントは、エ
ンジン１５０の回転状態がステップＳ３１０で設定され
た目標回転数Ｎｅ、目標トルクＴｅとなるように設定さ
れる。即ち、先に示した式（１）において、リングギヤ
１２２の回転数Ｎｒに値０、プラネタリキャリア１２３
の回転数ＮｃおよびトルクＴｃにエンジン１５０の目標
回転数Ｎｅおよび目標トルクＴｅを代入し、サンギヤ１
２１の回転数Ｎｓ、トルクＴｓを求めることによってモ
ータ１３０の目標回転数Ｎ１、トルクＴ１は次の通り設
定される。 Ｎ１＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｅ； Ｔ１＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）；
【０１１２】パラレルモードの場合には、リングギヤ１
２２の回転数Ｎｒが車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊と一
致するように、モータ１３０、１４０の目標回転数が設
定される。モータ１４０は車軸１１６と同じ回転数で回
転する。従ってモータ１４０の目標回転数Ｎ２は車軸１
１６の目標回転数Ｎｄ＊と一致する。モータ１３０の目
標回転数Ｎ１は先に示した式（１）において、リングギ
ヤ１２２の回転数Ｎｒに車軸１１６の目標回転数Ｎｄ
＊、プラネタリキャリア１２３の回転数Ｎｃにエンジン
１５０の目標回転数Ｎｅを代入することによって、次の
通り設定される。 Ｎ１＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｅ−Ｎｄ＊／ρ；
【０１１３】また、モータ１３０、１４０の目標トルク
Ｔ１，Ｔ２は、それぞれ車軸１１６に出力されるトルク
が要求トルクＴｄ＊と一致するように設定される。先に
示した式（１）によれば、エンジン１５０からトルクＴ
ｅが出力されるとき、リングギヤ１２２のトルクＴｒお
よびサンギヤ１２１のトルクＴｓはそれぞれ次の通り求
められる。 Ｔｓ＝Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）； Ｔｒ＝Ｔｅ／（１＋ρ）；
【０１１４】従って、エンジン１５０を目標の運転ポイ
ントＴｅで運転することができるよう、サンギヤ１２１
のトルクＴｓに相当する負荷を与えるようにモータ１３
０の目標トルクＴ１が設定される。具体的には、Ｔ１＝
−Ｔｓである。また、モータ１４０の目標トルクＴ２は
エンジン１５０からリングギヤ１２２に伝達されるトル
クを補償して要求トルクＴｄ＊が得られるように設定さ
れる。具体的には、「Ｔ２＝Ｔｄ＊−Ｔｒ」である。
【０１１５】以上の処理により、モータ１３０、１４０
の運転ポイントが設定されたことになる。なお、本実施
例のハイブリッド車両は、それぞれの運転モードにおい
てエンジン１５０を停止したまま走行することも可能で
ある。かかる場合には、エンジン１５０の回転数Ｎｅ、
トルクＴｅを値０とすることにより、モータ１３０、１
４０の運転ポイントを設定することができる。
【０１１６】こうして設定されたトルク指令値および回
転数指令値に基づいて、ＣＰＵはモータ１３０、１４
０、エンジン１５０の運転を制御する（ステップＳ３１
４）。モータの運転制御処理は、同期モータの制御とし
て周知の処理を適用することができる。本実施例では、
いわゆる比例積分制御による制御を実行している。つま
り、各モータの現在の回転数を検出し、目標回転数との
偏差に基づいて、各相に印加する電圧指令値を設定す
る。印加される電圧値は上記偏差の比例項、積分項、累
積項によって設定される。それぞれの項にかかる比例係
数は実験などにより適切な値が設定される。こうして設
定された電圧は、駆動回路１９１，１９２を構成するト
ランジスタインバータのスイッチングのデューティに置
換され、いわゆるＰＷＭ制御により各モータに印加され
る。
【０１１７】ＣＰＵは駆動回路１９１，１９２のスイッ
チングを制御することによって、上述の通り、モータ１
３０、モータ１４０の運転を直接制御する。これに対
し、エンジン１５０の運転は現実にはＥＦＩＥＣＵ１７
０が実施する処理である。従って、制御ユニット１９０
のＣＰＵはＥＦＩＥＣＵ１７０に対してエンジン１５０
の運転ポイントの情報を出力することで、間接的にエン
ジン１５０の運転を制御する。こうして、本実施例のハ
イブリッド車両は、通常の走行時に要求された回転数お
よびトルクからなる動力を車軸１１６から出力して走行
することができる。
【０１１８】次に、図５のステップＳ４００のエンジン
の始動・停止処理について説明する。図１０は、始動・
停止制御ルーチンのフローチャートである。この処理が
開始されると、ＣＰＵは車軸１１６からの出力エネルギ
Ｐｄを算出する（ステップＳ４０２）。出力エネルギＰ
ｄの算出方法は、トルク制御ルーチン（図８）のステッ
プＳ３０２〜Ｓ３０８で説明した処理と同様である。
【０１１９】ＣＰＵは、こうして設定された駆動軸出力
エネルギＰｄに基づいてモータ１３０，１４０の運転ポ
イントを設定する（ステップＳ４０４）。先に運転モー
ド切り替え処理ルーチン（図６）で示した通り、本実施
例のハイブリッド車両は、エンジン１５０の始動および
停止を行うときは、シリーズモードとしている。従っ
て、モータ１４０の目標回転数Ｎ２、目標トルクＴ２
は、車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊および目標トルクＴ
ｄ＊と一致する。
【０１２０】一方、モータ１３０の目標回転数Ｎ１およ
び目標トルクＴ１は、エンジン１５０の始動および停止
を行うための運転ポイントに設定される。例えば、エン
ジン１５０を始動する場合、エンジン１５０のモータリ
ングに必要なトルクがプラネタリキャリア１２３に出力
されるようにモータ１３０の目標トルクを設定する。ま
た、エンジン１５０の回転数が始動時に定められた所定
のシーケンスで上昇するようにモータ１３０の目標回転
数Ｎ１を設定する。逆にエンジン１５０を停止する場
合、エンジン１５０の回転を制動するのに必要なトルク
がプラネタリキャリア１２３に出力されるようにモータ
１３０の目標トルクを設定する。また、停止時の回転数
が所定のシーケンスで低下するようにモータ１３０の目
標回転数Ｎ１を設定する。先に示した式（１）におい
て、プラネタリキャリア１２３の回転数Ｎｃ、トルクＴ
ｃにモータリング時の回転数、トルクを代入することに
よってモータ１３０の目標回転数およびトルクを設定す
ることができる。
【０１２１】なお、運転モード切り替え処理（図６）の
内容によっては、パラレルモードにおいてエンジン１５
０の始動および停止を行うように設定することも可能で
ある。かかる場合には、エンジン１５０を始動および停
止する際のシーケンスとして設定された回転数をエンジ
ン１５０の目標回転数Ｎｅとし、始動および停止の際に
プラネタリキャリア軸に出力されるべきトルクに負号を
付した値をエンジン１５０の目標トルクＴｅとすること
によって、先に説明したパラレルモードにおけるモータ
１３０，１４０の運転ポイントの設定方法と同じ方法で
それぞれの運転ポイントを設定することができる。
【０１２２】以上の処理により、エンジン１５０の始動
・停止を行う際の運転ポイントが設定された。ＣＰＵ
は、これらの設定に基づき、モータ１３０，１４０およ
びエンジン１５０の運転を制御する（ステップＳ４０
６）。モータ１３０，１４０の制御は、先にトルク制御
ルーチンで説明したのと同様である。エンジン１５０の
制御も、ＣＰＵがＥＦＩＥＣＵ１７０との通信により間
接的にエンジン１５０を制御するという点ではトルク制
御ルーチンと同様である。ここでは、ＥＦＩＥＣＵ１７
０が実行するエンジン１５０の制御内容が相違してい
る。例えば、エンジン１５０を始動する場合には、エン
ジン１５０の回転数がモータリングにより予め定めた所
定の回転数まで上昇した時点で燃料を噴射し、点火する
制御を行う。エンジン１５０を停止する場合には、エン
ジン１５０の燃料噴射を禁止する制御を行う。こうし
て、本実施例のハイブリッド車両は、要求された回転数
およびトルクからなる動力を車軸１１６から出力しつ
つ、エンジン１５０の始動および停止を行って走行する
ことができる。
【０１２３】ＣＰＵは、こうしてトルク制御処理または
始動・停止制御処理を終了すると、運転制御ルーチン
（図５）に戻り、次に共振抑制制御処理を実行する（ス
テップＳ５００）。
【０１２４】図１１は、共振抑制制御処理のフローチャ
ートである。この処理は、プラネタリギヤ１２０の回転
軸に生じるねじれ共振を抑制するための制御である。共
振を生じやすい回転軸が運転モードに応じて異なるた
め、運転モードに応じて処理内容が分かれている。
【０１２５】この処理が開始されるとＣＰＵは、シリー
ズモードであるか否かを判定する（ステップＳ５０
２）。先に説明した通り、運転モードに応じて処理内容
が相違するためである。
【０１２６】シリーズモードである場合には、次にプラ
ネタリキャリア１２３に結合された回転軸（以下、プラ
ネタリキャリア軸と呼ぶ）が共振しているか否かを検出
する（ステップＳ５０４）。プラネタリキャリア軸の回
転数をセンサ１１９により検出し、検出結果をバンドパ
スフィルタを通して処理することにより、回転数が共振
を生じる帯域に入っているか否かを検出する。プラネタ
リキャリア軸の共振は、エンジン１５０の始動および停
止時に生じやすい。
【０１２７】プラネタリキャリア軸が共振していないと
判断された場合には、共振を抑制するための処理は不要
であるため、共振抑制制御処理ルーチンを終了する。共
振していると判断された場合には、ＣＰＵは共振経過時
間を求める（ステップＳ５０６）。共振経過時間とはプ
ラネタリキャリア軸の回転数が共振帯域に入ってからの
経過時間を意味する。
【０１２８】次に、ＣＰＵはこうして求められた共振経
過時間に基づいてブレーキ１６２の油圧を設定する（ス
テップＳ５０８）。本実施例では、共振経過時間とブレ
ーキ１６２の油圧との関係が予めテーブルとして設定さ
れ制御ユニット１９０のＲＯＭに記憶されている。ＣＰ
Ｕは、ステップＳ５０８において、かかるテーブルを参
照してブレーキ１６２の油圧を設定するのである。
【０１２９】図１２は、本実施例におけるブレーキ油圧
の設定例を示す説明図である。共振経過時間の増加とと
もにブレーキ油圧が初期値Ｂｉから終端値Ｂｆまで変化
するように設定されている。本実施例では、図示する通
り、共振経過時間がｔ１に至るまでは初期値Ｂｉを維持
し、その後、徐々にブレーキ油圧を低減して、時間ｔ２
において終端値Ｂｆに至るように設定されている。
【０１３０】ブレーキ油圧はシリーズモードにおいて、
リングギヤ１２２の回転を拘束するトルクに比例する。
このようにブレーキ油圧を低減すると、油圧に応じて、
リングギヤ１２２を拘束するトルクが低下し、回転可能
となる。従って、先に示した式（１）から明らかな通
り、モータ１３０からプラネタリキャリア軸に出力され
るトルクが低減する。プラネタリキャリア軸の共振はモ
ータ１３０から出力されるトルクがエンジン１５０の慣
性力に比して大きすぎることによって生じる弾性振動で
あるため、モータ１３０からのトルクを低減することに
よって共振を抑制することができる。
【０１３１】本実施例では、かかる観点からプラネタリ
キャリア軸の共振を抑制することができる程度にブレー
キ油圧を低減している。その終端値Ｂｆは以下の条件に
基づいて設定されている。第１に値Ｂｆはプラネタキャ
リア軸がねじれ共振によって破断する最大トルク、即ち
プラネタリキャリア軸のねじれ強さに相当するトルクが
出力されるブレーキ油圧Ｂｔｂ以下に設定される。図１
２では、初期値Ｂｉがかかるブレーキ油圧Ｂｔｂを超え
ているが、これは共振が生じた瞬間にねじれによる破断
が生じる訳ではないことに基づくものであり、初期値Ｂ
ｉを上述のブレーキ油圧Ｂｔｂ以下に設定するものとし
ても構わない。
【０１３２】第２の条件として終端の値Ｂｆは車両の振
動が生じなくなる限界値Ｂｏｓ以下に設定される。プラ
ネタリキャリア軸に共振が生じた場合、動力系統は車両
に固定されているため、車両全体に振動が生じる。かか
る振動は共振が弱くなるにつれて低減する。限界値Ｂｏ
ｓは予め実験等によって設定された値であり、乗員が許
容できる程度に車両の振動が抑えられる限界の上限のブ
レーキ油圧を意味する。
【０１３３】第３の条件として、終端の値Ｂｆは、エン
ジン１５０のモータリングおよび停止に必要なトルクを
プラネタリキャリア軸に出力可能な下限値Ｂｍｉｎより
も大きい値に設定される。プラネタリキャリア軸の共振
はエンジン１５０の始動および停止時に生じる。ブレー
キ油圧の終端値Ｂｆを上述の下限値Ｂｍｉｎ以上に設定
しておくことにより、共振抑制制御が実行された場合で
もエンジン１５０の始動および停止を継続することがで
きる。エンジン１５０の始動および停止に必要となるト
ルクは比較的低いため、プラネタリキャリア軸の破断や
車両の極端な振動を招くことなく終端の値Ｂｆを設定す
ることができる。このように図１２のマップに従って、
ブレーキ１６２の油圧が設定されると、ＣＰＵは該設定
値にブレーキ１６２の油圧を低減する（ステップＳ５１
０）。
【０１３４】なお、図１２では、ブレーキ１６２の油圧
を時間ｔ１〜ｔ２の間で直線的に減らしているが、かか
る設定に限られず、非線形に変化させるものとしても構
わない。また、単調減少にする必要もなく、例えば、ブ
レーキ油圧を一旦大きく減じてから、やや増加させた状
態で維持するものとしても構わない。
【０１３５】一方、ステップＳ５０２においてパラレル
モードであると判定された場合には、ＣＰＵはリングギ
ヤ１２２に結合された回転軸（以下、リングギヤ軸と呼
ぶ）が共振しているか否かを判定する（ステップＳ５１
２）。共振の判定は、プラネタリキャリア軸の場合（ス
テップＳ５０４）と同様、リングギヤ軸の回転数をセン
サ１１８により検出し、バンドパスフィルタで処理する
ことによって検出する。リングギヤ軸の共振は、急発進
または急制動された場合に生じやすい。
【０１３６】リングギヤ軸が共振していないと判断され
た場合には、共振を抑制するための処理は不要であるた
め、共振抑制制御処理ルーチンを終了する。共振してい
ると判断された場合には、ＣＰＵは共振経過時間を求め
る（ステップＳ５１４）。共振経過時間とはリングギヤ
軸の回転数が共振帯域に入ってからの経過時間を意味す
る。
【０１３７】次に、ＣＰＵはこうして求められた共振経
過時間に基づいてクラッチ１６０の油圧を設定する（ス
テップＳ５１６）。本実施例では、共振経過時間とクラ
ッチ１６０の油圧との関係が予めテーブルとして設定さ
れ制御ユニット１９０のＲＯＭに記憶されている。ＣＰ
Ｕは、ステップＳ５１６において、かかるテーブルを参
照してクラッチ１６０の油圧を設定するのである。
【０１３８】図１３は、本実施例におけるクラッチ油圧
の設定例を示す説明図である。共振経過時間の増加とと
もにクラッチ油圧が初期値Ｃｉから終端値Ｃｆまで変化
するように設定されている。本実施例では、図示する通
り、共振経過時間がｔ３に至るまでは初期値Ｃｉを維持
し、その後、徐々にクラッチ油圧を低減して、時間ｔ４
において終端値Ｃｆに至るように設定されている。
【０１３９】クラッチ油圧を低減すると、油圧に応じ
て、リングギヤ軸に付加されるトルクが低下する。リン
グギヤ軸の共振は車軸１１６からリングギヤ軸に付加さ
れるトルクがエンジン１５０およびモータ１３０の慣性
力に比して大きすぎることによって生じる弾性振動であ
るため、車軸１１６から伝達されるトルクを低減するこ
とによってリングギヤ軸の共振を抑制することができ
る。
【０１４０】本実施例では、かかる観点からリングギヤ
軸の共振を抑制することができる程度にクラッチ油圧を
低減している。その終端値Ｃｆはブレーキ油圧と同様、
リングギヤ軸がねじれ共振によって破断する最大トル
ク、即ちリングギヤ軸のねじれ強さに相当するトルクが
伝達されるクラッチ油圧Ｃｔｂ以下に設定され、また、
モータ１３０による回生制動が可能なトルクを伝達でき
るクラッチ油圧Ｃｍｉｎ以上に設定されている。車両の
制動時には、モータ１４０を回生運転して車両の運動エ
ネルギを電力として回収することが可能であるが、クラ
ッチ油圧をＣｍｉｎ以上に設定することにより、モータ
１３０による回生制動も行うことが可能となり、より効
率的に運動エネルギを回収することができる。このよう
に図１３のマップに従って、クラッチ１６０の油圧が設
定されると、ＣＰＵは該設定値にクラッチ１６０の油圧
を低減する（ステップＳ５１０）。
【０１４１】なお、リングギヤ軸の共振は、急発進およ
び急制動時に生じるため、図１３ではブレーキ油圧の設
定とは異なり、車両の振動を生じないための上限値を考
慮していないが、かかる上限値を考慮して設定するもの
としても構わないことはいうまでもない。
【０１４２】本実施例では、エンジン１５０の始動およ
び停止時はシリーズモードを選択するよう設定されてい
るため、パラレルモード時にはプラネタリキャリア軸の
共振を抑制する制御を実行していない。これに対し、パ
ラレルモードでもエンジン１５０の始動および停止が行
われるように運転モードが設定されている場合には、ス
テップＳ５０４〜Ｓ５１０で示した処理をパラレルモー
ドにおいても実行するものとしてもよい。
【０１４３】以上の処理を周期的に実行することによ
り、本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０か
ら出力された動力を所望の回転数およびトルクに変換し
て駆動軸から出力し、走行することができる。また、エ
ンジンの始動および停止を行うこともできる。さらに、
プラネタリキャリア軸やリングギヤ軸に生じる共振を抑
制することもできる。
【０１４４】次に、車両の走行状態と運転モードとの関
係（図７）の設定方法について説明する。本実施例で
は、第１に停車中も含めて比較的車速およびトルクが低
い領域（図７中の領域Ｓ１）および後進領域をシリーズ
モードとしている。また、車速が高い部分でも比較的低
トルクの領域（図７中の領域Ｓ２）をシリーズモードと
している。
【０１４５】一般にハイブリッド車両は、緩やかに発進
するときにはモータの動力によって発進する。こうする
ことにより、燃費の悪い状態でエンジン１５０を運転す
ることが回避でき、また車両を滑らかに発進することが
できる等の利点がある。本実施例のハイブリッド車両も
かかる利点を活かすため、モータの動力のみを利用して
発進する。モータからの動力のみを利用する場合には、
シリーズモードの構成方が制御が容易である。本実施例
では、かかる観点からモータのみの動力を用いて走行す
る領域、即ち図７中の領域Ｓ１をシリーズモードの領域
に設定している。この領域の範囲は、具体的にはモータ
１４０から出力可能なトルクの大きさ等に基づいて設定
することができる。
【０１４６】領域Ｓ１および後進領域をシリーズモード
に設定することにより、本実施例のハイブリッド車両は
次に示す種々の利点を有している。第１にエンジン１５
０の始動および停止時における利点である。ハイブリッ
ド車両は発進後、加速するにつれてエンジン１５０を始
動し、エンジン１５０からの動力も利用して走行をす
る。本実施例では、先に説明した通り、エンジン１５０
の始動時にはシリーズモードとなるよう設定して、トル
クショックを回避している。モータ１４０の動力を利用
して走行する領域からエンジン１５０の動力を利用する
領域への過渡領域を包含するように領域Ｓ１を設定する
ことにより、エンジン１５０の始動時に運転モードの切
り替えをすることなく、エンジン１５０を始動すること
ができる。エンジン１５０の運転を停止する際も同様の
利点を得ることができる。
【０１４７】第２に停車中にエンジン１５０の始動およ
び停止が行われた場合における利点である。本実施例の
ハイブリッド車両は、停車中であっても、バッテリ１９
４の充電状態に応じてエンジン１５０を運転したり停止
したりする。エンジン１５０を運転してモータ１３０に
より発電を行いバッテリ１９４を充電することは、シリ
ーズモードおよびパラレルモードの双方の構成において
可能である。但し、パラレルモードではエンジン１５０
の始動および停止時に車軸１１６に出力されるトルクを
完全には相殺できず、トルクショックが生じる可能性が
ある。かかるトルクショックは停車中や微速で走行して
いる場合には、運転者および乗員に特に敏感に感じとら
れる。本実施例では、停車中および微速で走行している
場合において、シリーズモードとなるよう領域Ｓ１を設
定することにより、かかるトルクショックを回避するこ
とができ、ハイブリッド車両の乗り心地を向上してい
る。
【０１４８】次に、車速が高い部分でも比較的低トルク
の領域（図７中の領域Ｓ２）をシリーズモードとしてい
る理由について説明する。かかる領域はシリーズモード
とパラレルモードの運転効率に基づいて設定されてい
る。図１４は、両者の運転効率を比較して示した説明図
である。ここでは、図７中のある車速Ｖにおいて、要求
トルクが変化した場合の運転効率、即ち図７中の直線Ｌ
に沿った運転効率の変化を示している。
【０１４９】既に図３４〜図３６を用いて説明した通
り、パラレルモードではアンダードライブ走行時に運転
効率が高く、オーバードライブ走行時には動力の循環が
生じるため、運転効率が低下する。アンダードライブ走
行とは、エンジン１５０から出力された動力を、回転数
が低くトルクが高い状態に変換して出力する走行状態で
ある。オーバードライブ走行とは、エンジン１５０から
出力された動力を、回転数が高くトルクが低い状態に変
換して出力する走行状態である。従って、パラレルモー
ドでは、図１４に示す通り、比較的高いトルクが要求さ
れている領域で運転効率が高く、動力の循環が生じるよ
うになるトルクＴａ以下の領域で運転効率が低くなる。
【０１５０】また、パラレルモードでは先に説明した回
転数制限（図４）に基づいてさらに運転効率が低下する
ことがある。図１５にオーバードライブ状態での共線図
の例を示す。車速、即ちリングギヤ１２２の回転数が図
中のポイントＮｒで示される回転数に相当している状態
を表している。要求トルクが比較的低い場合、エンジン
１５０の回転数が図７の動作曲線Ａ上の例えばポイント
Ａ３で設定されたとする。このとき、先に説明したプラ
ネタリギヤ１２０の作用に基づき、サンギヤ１２１の回
転数は図１５中のポイントＮｓ１に相当する値となる。
サンギヤ１２１は非常に高速で逆転する。既に述べた通
りプラネタリギヤ１２０には機械的な回転数制限が存在
する。図１５の回転状態では、サンギヤ１２１の回転数
がかかる制限値Ｎｌｉｍを超えている場合がある。
【０１５１】このように本実施例のハイブリッド車両で
は、プラネタリギヤ１２０の回転数の制限から、エンジ
ン１５０が動作曲線Ａ上の運転ポイントで運転できない
場合がある。上述の例では、サンギヤ１２１の回転数を
制限値Ｎｌｉｍ以下に抑えるためにエンジン１５０の回
転数を例えばポイントＡ４で示される点まで増す必要が
ある。つまり、エンジン１５０を図７中のポイントＡ４
で運転する必要がある。このようにエンジン１５０を動
作曲線Ａから離れた運転ポイントで運転すれば、その分
運転効率が低下する。かかる原因に基づき、パラレルモ
ードでは、図１４に示す通り要求トルクがＴｂ以下の領
域で更に運転効率が低下する。
【０１５２】一方、シリーズモードでは、動力の循環や
プラネタリギヤ１２０の回転数制限に基づく運転効率の
低下が生じない。従って、図１４に示す通り、要求トル
クの変化に関わらず比較的安定した運転効率を得ること
ができる。但し、シリーズモードでは、エンジン１５０
から出力された動力を全て一旦電力に変換する際の損失
が大きく、最高の運転効率はパラレルモードよりも低
い。
【０１５３】本実施例では、このように要求トルクと車
速との関係に応じてパラレルモードとシリーズモードと
の運転効率を予め求め、運転効率がより高い運転モード
を選択している。図１４の例では、要求トルクが値Ｔｃ
以上の領域では、パラレルモードを選択し、要求トルク
が値Ｔｃ以下の領域ではシリーズモードを選択する。図
７では、シリーズモードは動作曲線Ａよりも要求トルク
が低い領域に設定されているが、必ずしもかかる関係が
維持されるとは限らない。また、パラレルモードとシリ
ーズモードとの頻繁な切り替えを抑制するために、一定
のヒステリシスを設けて切り替えるようにすることもで
きるのは言うまでもない。
【０１５４】以上で説明した本実施例のハイブリッド車
両によれば、パラレルモードとシリーズモードとを車両
の走行状態に応じて使い分けることができ、両者の特性
を活かした運転を行うことができる。従って、ハイブリ
ッド車両の運転効率を向上することができ、また乗り心
地を改善することができる。
【０１５５】具体的には、第１に先に図１４および図７
を用いて説明した通り、本実施例のハイブリッド車両
は、車速および要求トルクに応じてパラレルモードとシ
リーズモードのうち、より運転効率が高い運転モードを
選択して走行することができる。従って、パラレルモー
ドまたはシリーズモードのいずれかの構成に固定されて
いた従来のハイブリッド車両に比較して、車両の走行状
態に関わらず運転効率を向上することができる。
【０１５６】第２に本実施例のハイブリッド車両は、図
６の運転モード切り替え処理で説明した通り、エンジン
１５０の始動および停止をシリーズモードで行ってい
る。従って、トルクショックをほとんど生じることなく
エンジン１５０の始動等を行うことができ、乗り心地を
大きく向上することができる。
【０１５７】第３に本実施例では、図７に示した通り、
停車中および微速走行中にシリーズモードとしている。
このため、かかる走行状態においてエンジン１５０の始
動および停止が行われた場合のトルクショックを回避す
ることができる他、運転モードの切り替えを伴うことな
く、モータ１４０のみの動力を利用した走行状態からエ
ンジン１５０の動力を利用して走行する状態への移行を
行うことができる。従って、本実施例のハイブリッド車
両によれば、走行状態を滑らかに移行することが可能と
なる。
【０１５８】第４に本実施例では、運転モード切り替え
処理（図６）で示した通り、後進時にシリーズモードを
取るものとしている。エンジン１５０を運転しながら後
進する際には、エンジン１５０からのトルクを相殺する
必要がなくなり、モータ１４０から十分な後進トルクを
出力することができる。また、エンジン１５０の運転状
態に関わらずモータ１４０を容易に制御することができ
るため、滑らかな後進を実現することができる。全体の
制御処理が容易になり制御ユニット１９０の負担が軽減
されるという利点もある。
【０１５９】第５に本実施例のハイブリッド車両では、
クラッチ１６０およびブレーキ１６２の油圧を制御する
ことによって、プラネタリギヤ１２０の回転軸に生じる
共振を抑制することができる。従って、かかる共振に基
づいて生じる車両の振動を抑制することができ、乗り心
地を大きく向上することができる。また、プラネタリギ
ヤ１２０の摩耗や破損を抑制し、寿命を延ばすことがで
きる。
【０１６０】本実施例のハイブリッド車両は、上述した
種々の効果を得ることができるが、上記実施例で示した
種々の制御は一例に過ぎない。例えば、図７に示した運
転モードと走行状態との関係は、これに限らず、種々の
設定が可能である。停車中、微速走行、および後進中に
おいてもパラレルモードを取るものとしてもよい。かか
る場合において、バッテリ１９４の残容量から充電が必
要と判断された場合にシリーズモードへの切り替えを行
ってエンジン１５０を始動することも可能である。
【０１６１】本実施例では、エンジン１５０からの動力
を機械的な動力と電力とに分配する機構としてプラネタ
リギヤ１２０およびモータ１３０を用いた。動力を分配
する機構は他にも種々の構成が適用可能である。
【０１６２】第１実施例の変形例としてのハイブリッド
車両の構成を図１６に示す。変形例のハイブリッド車両
では、動力系統として、エンジン１５０、クラッチモー
タ２３０、モータ１４０Ａを備える。クラッチモータ２
３０とは、インナロータ２３２、アウタロータ２３３の
同軸周りに相対的に回転可能な対ロータモータをいう。
クラッチモータ２３０のインナロータ２３２は、エンジ
ン１５０のクランクシャフト１５６に結合されている。
アウタロータ２３３は、車軸１１６に結合されている。
車軸１１６側には、第１実施例（図１）と同様、モータ
１４０Ａが結合されている。
【０１６３】クラッチモータ２３０は、既に説明した通
り、対ロータの同期電動発電機として構成されており、
外周面に複数個の永久磁石を有するインナロータ２３２
と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたアウタ
ロータ２３３とを備える。クラッチモータ２３０はイン
ナロータ２３２に備えられた永久磁石による磁界とアウ
タロータ２３３に備えられた三相コイルによって形成さ
れる磁界との相互作用により両者が相対的に回転駆動す
る電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作
用によりアウタロータ２３３に巻回された三相コイルの
両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。三
相コイルにはスリップリングを介して電力のやりとりが
なされる。
【０１６４】クラッチモータ２３０はインナロータ２３
２とアウタロータ２３３の双方が回転可能であるため、
インナロータ２３２およびアウタロータ２３３の一方か
ら入力された動力を他方に伝達することができる。クラ
ッチモータ２３０を電動機として力行運転すれば他方の
軸にはトルクが付加された動力が伝達されることになる
し、電動発電機として回生運転すれば動力の一部を電力
の形で取り出しつつ残余の動力を伝達することができ
る。また、力行運転も回生運転も行わなければ、動力が
伝達されない状態となる。この状態は機械的なクラッチ
を解放にした状態に相当する。
【０１６５】変形例のハイブリッド車両は第１実施例
（図１）と同様、クラッチモータ２３０とモータ１４０
Ａとの間にクラッチ１６０Ａを備える。また、クラッチ
１６０Ａの上流側にブレーキ１６２Ａを備える。クラッ
チ１６０Ａおよびブレーキ１６２Ａの結合状態に応じ
て、変形例のハイブリッド車両は、種々の構成を取るこ
とができる。
【０１６６】図１７は、変形例のハイブリッド車両が取
りうる構成を示す説明図である。クラッチ１６０Ａおよ
びブレーキ１６２Ａを共に作動状態とした場合の構成Ａ
１を図中の左上に示す。この結合状態は、第１実施例
（図２）の構成Ａに相当する。かかる構成では、アウタ
ロータ２３３の回転がブレーキ１６２Ａにより制止され
る。クラッチ１６０Ａを結合した状態では、アウタロー
タ２３３と車軸１１６とが直結されている。従って、構
成Ａ１では車軸１１６の回転もブレーキ１６２Ａにより
制止される。
【０１６７】ブレーキ１６２Ａを作動状態としつつ、ク
ラッチ１６０Ａをオフとした場合の構成Ｂ１を図中の右
上に示す。この構成は、第１実施例（図２）の構成Ｂに
相当する。かかる構成では、構成Ａ１と同様、アウタロ
ータ２３３の回転がブレーキ１６２Ａにより制止され
る。但し、クラッチ１６０Ａがオフとなっているため、
車軸１１６は回転可能である。しかも、クラッチ１６０
Ａはモータ１４０よりも上流側に設けられているから、
車軸１１６にはモータ１４０から動力を出力することが
できる。一方、クラッチモータ２３０の作用により、ブ
レーキ１６２Ａによりアウタロータ２３３の回転が制止
されてもエンジン１５０は回転可能である。従って、構
成Ｂ１では、エンジン１５０から出力された動力をクラ
ッチモータ２３０で電力として回生することが可能であ
る。以上より、構成Ｂ１は、シリーズハイブリッド車両
としての構成を有していることになる。
【０１６８】次に、ブレーキ１６２Ａをオフとしつつ、
クラッチ１６０Ａをオンにした構成Ｃ１を図中の左下に
示す。この構成は、第１実施例（図２）の構成Ｃに相当
する。この状態では、アウタロータ２３３は車軸１１６
とともに回転可能である。エンジン１５０から出力され
た動力は、クラッチモータ２３０で一部がアウタロータ
２３３側に伝達されつつ、残余が電力として回生され
る。この電力はモータ１４０Ａの駆動等に使用される。
従って、構成Ｃ１は、パラレルハイブリッド車両として
の構成を有していることになる。
【０１６９】構成Ｃ１において、エンジン１５０から出
力された動力を変換して車軸１１６に出力する方法につ
いて説明する。まず、アンダードライブ走行、即ちエン
ジン１５０から出力された動力を、回転数が低くトルク
が高い状態に変換して出力する状態について説明する。
構成Ｃ１の結合状態から明らかな通り、車軸１１６とア
ウタロータ２３３の回転数とは等しい。従って、アンダ
ードライブ走行時には、クラッチモータ２３０のアウタ
ロータ２３３はインナロータ２３２よりも低い回転数で
回転する。これはインナロータ２３２からアウタロータ
２３３に伝達されるトルクの方向に対してクラッチモー
タ２３０が逆転している状態に相当する。従って、クラ
ッチモータ２３０ではインナロータ２３２とアウタロー
タ２３３の滑りに応じた電力を回生することができる。
【０１７０】作用・反作用の原理により、インナロータ
２３２とアウタロータ２３３とのトルクは等しい。従っ
て、クラッチモータ２３０のアウタロータ２３３側に伝
達されるトルクはエンジン１５０のトルクに等しい。ア
ンダードライブ走行時には、エンジン１５０が出力する
トルクよりも高いトルクが要求される。従って、モータ
１４０Ａに電力を供給して力行することにより、要求ト
ルクとエンジン１５０から出力されるトルクとの差分に
相当するトルクを出力する。この電力には、主としてク
ラッチモータ２３０で回生された電力が用いられる。従
って、アンダードライブ走行時には、第１実施例のハイ
ブリッド車両と同様、エンジン１５０から出力された動
力の一部を回生した電力は、上流側に位置するクラッチ
モータ２３０から下流側に位置するモータ１４０Ａに供
給される。このため、変形例のハイブリッド車両はアン
ダードライブ時には動力の循環を生じない。
【０１７１】次に、オーバードライブ走行、即ちエンジ
ン１５０から出力された動力を、回転数が高くトルクが
低い状態に変換して出力する状態について説明する。オ
ーバードライブ走行時には、クラッチモータ２３０のア
ウタロータ２３３はインナロータ２３２よりも高い回転
数で回転する。これはインナロータ２３２からアウタロ
ータ２３３に伝達されるトルクの方向に対してクラッチ
モータ２３０が順方向に回転している状態に相当する。
従って、クラッチモータ２３０はインナロータ２３２と
アウタロータ２３３の滑りに応じた電力の供給を受けて
力行される。
【０１７２】オーバードライブ走行時には、エンジン１
５０が出力するトルクよりも低いトルクが要求される。
従って、モータ１４０Ａで負荷を与えて車軸１１６に出
力されるトルクを低減する。つまり、モータ１４０Ａで
電力を回生する。この電力は、主としてクラッチモータ
２３０の力行に供給される。従って、オーバードライブ
走行時には、第１実施例のハイブリッド車両と同様、エ
ンジン１５０から出力された動力の一部が下流側に位置
するモータ１４０Ａで回生され、上流側に位置するクラ
ッチモータ２３０に供給される。このため、変形例のハ
イブリッド車両はオーバードライブ時には動力の循環を
生じ、運転効率が低下する。
【０１７３】最後に、ブレーキ１６２Ａおよびクラッチ
１６０Ａの双方をオフにした場合の構成Ｄ１を図中の右
下に示す。この構成は、第１実施例（図２）の構成Ｄに
相当する。この状態では、アウタロータ２３３は自由に
回転することができる。クラッチ１６０Ａがオフとなっ
ているため、車軸１１６も回転可能である。但し、この
場合には、エンジン１５０から出力された動力をクラッ
チモータ２３０で回生することができない。電力を回生
するためには、インナロータ２３２とアウタロータ２３
３との間に相対的な滑りが生じることが必要であるが、
構成Ｄ１では、アウタロータ２３３が自由に回転可能な
状態であるため、両ロータ間で十分な滑りが生じないか
らである。構成Ｄ１では、バッテリ１９４の充電状態に
余裕がある場合であれば、モータ１４０Ａに電力を供給
して走行することが可能である。
【０１７４】このように変形例のハイブリッド車両は、
構成Ａ１〜構成Ｄ１がそれぞれ第１実施例の構成Ａ〜構
成Ｄに相当し、運転効率等の面でほぼ同等の性質を有し
ている。従って、運転モードと車両の走行状態との関係
（図７）を、変形例のハイブリッド車両の構成に応じた
適切な設定とすれば、第１実施例と同様の態様で本発明
を適用することが可能である。この結果、変形例のハイ
ブリッド車両によれば、第１実施例と同様、パラレルモ
ードとシリーズモードの利点を活かした運転を実現する
ことができ、運転効率および乗り心地の向上を図ること
ができる。
【０１７５】（３）第２実施例：次に本発明の第２実施
例としてのハイブリッド車両について説明する。図１８
は、第２実施例のハイブリッド車両の構成を示す説明図
である。この実施例においても、動力系統として上流側
からエンジン１５０と、モータ１３０Ｂ，１４０Ｂとが
備えられており、三者がプラネタリギヤ１２０Ｂを介し
て機械的に結合されている点では第１実施例と同じであ
る。また、プラネタリギヤ１２０Ｂとモータ１４０Ｂと
の間に第１クラッチ１６０が設けられている点でも同様
である。
【０１７６】第２実施例では、第１実施例のブレーキ１
６２に代えて、第２クラッチ１６１が設けられている点
で相違する。第２クラッチ１６１は、プラネタリギヤ１
２０Ｂのリングギヤ１２２Ｂとプラネタリキャリア１２
３Ｂとの結合および切り離しを行う。動作は、制御ユニ
ット１９０により制御される。なお、図の煩雑さを避け
るため、図１８では図示を省略したが、第１実施例と同
様のセンサ類がそれぞれ設けられている。
【０１７７】第２実施例のハイブリッド車両は、第１ク
ラッチ１６０および第２クラッチ１６１の結合状態に応
じて４通りの構成を取ることができる。図１９は、第２
実施例のハイブリッド車両の結合状態を示す説明図であ
る。
【０１７８】第１クラッチ１６０および第２クラッチ１
６１を共に作動状態とした場合の構成Ａ２を図中の左上
に示す。かかる構成では、第２クラッチ１６１によりリ
ングギヤ１２２Ｂとプラネタリキャリア１２３Ｂとが一
体的に回転する。共線図の状態を考えれば明らかな通
り、両者が一体的に回転する場合、モータ１３０Ｂも同
一の回転数で回転する。また、第１クラッチ１６０を結
合した状態では、リングギヤ１２２Ｂと車軸１１６とが
直結されている。従って、構成Ａ２ではエンジン１５
０、モータ１３０Ｂ、モータ１４０Ｂおよび車軸１１６
の全てが直結された状態に相当する。以下、この運転モ
ードを直結モードと呼ぶ。かかる構成は、第１実施例と
異なり、第２実施例特有の構成である。
【０１７９】第２クラッチ１６１を作動状態としつつ、
第１クラッチ１６０をオフとした場合の構成Ｂ２を図中
の右上に示す。かかる構成では、構成Ａ２と同様、第２
クラッチ１６１によって、リングギヤ１２２Ｂとプラネ
タリキャリア１２３Ｂとが一体的に回転する。また、モ
ータ１３０Ｂも同一の回転数で回転する。従って、エン
ジン１５０とモータ１３０Ｂとが直結した状態に相当す
る。一方、車軸１１６にはモータ１４０Ｂから動力を出
力することができる。以上より、構成Ｂ２は、シリーズ
ハイブリッド車両としての構成を有していることにな
る。
【０１８０】次に、第２クラッチ１６１をオフとしつ
つ、第１クラッチ１６０をオンにした構成Ｃ２を図中の
左下に示す。この状態では、プラネタリギヤ１２０Ｂは
共線図に従って、３つのギヤがそれぞれ回転可能であ
る。また、リングギヤ１２２Ｂは車軸１１６とともに回
転可能である。かかる構成は、先にパラレルハイブリッ
ド車両の例として図３４で説明した構成と同じである。
従って、構成Ｃ２は、パラレルハイブリッド車両として
の構成を有していることになる。
【０１８１】最後に、第２クラッチ１６１および第１ク
ラッチ１６０の双方をオフにした場合の構成Ｄ２を図中
の右下に示す。この状態では、プラネタリギヤ１２０Ｂ
は共線図に従って、３つのギヤがそれぞれ回転可能であ
る。また、車軸１１６にはモータ１４０Ｂから動力を出
力することができる。但し、この場合には、エンジン１
５０から出力された動力をモータ１３０Ｂで回生するこ
とができない。構成Ｄ２では、第２クラッチ１６１をオ
フにしており、リングギヤ１２２Ｂの回転状態が決定さ
れないため、モータ１３０で電力を回生することができ
ないのである。
【０１８２】第２実施例のハイブリッド車両の運転制御
ルーチンについて説明する。運転制御ルーチン全体の流
れは第１実施例（図５）と同様である。つまり、制御ユ
ニット１９０のＣＰＵは、運転モード切り替え処理を実
行し（ステップＳ１００）、エンジン１５０が始動また
は停止の場合には（ステップＳ２００）、始動・停止制
御処理を実行し（ステップＳ４００）、その他の場合に
は通常のトルク制御処理を実行する（ステップＳ３０
０）。これらの処理の後、ＣＰＵは共振抑制制御処理を
実行する（ステップＳ５００）。こうした一連の処理を
繰り返し実行して第２実施例のハイブリッド車両は走行
する。
【０１８３】第２実施例では、上述の処理のうち運転モ
ード切り替え処理の内容が第１実施例（図６）と相違す
る。図２０は、第１実施例との相違点のフローチャート
である。第１実施例の運転モード切り替え処理と同様、
このルーチンが開始されると、ＣＰＵは車両の走行状態
に関与する諸量を読み込み（図６のステップＳ１０
２）、シフトポジションがＲポジションであるか否か
（ステップＳ１０４）、走行状態がシリーズ領域に該当
するか否か（ステップＳ１０６）の条件に基づき、シリ
ーズモードを選択するか否かを設定する。かかる判定
は、第１実施例と同様、予め設定されたテーブルに基づ
いてなされる。
【０１８４】第２実施例では、これらの条件に基づき、
シリーズモードが選択されなかった場合、ＣＰＵは次
に、走行状態が直結領域にあり、かつバッテリ１９４の
残容量ＳＯＣが所定の値Ｓｌｉｍよりも大きいか否かを
判定する（図２０のステップＳ１１０）。これらの条件
を満足する場合には、直結モードが選択され（ステップ
Ｓ１１２）、従前のモードから切り替えが必要である場
合には、直結モードへの切り替え処理が行われる（ステ
ップＳ１１４，Ｓ１１６）。これらの判定によりシリー
ズモードおよび直結モードのいずれも選択されなかった
場合には、第１実施例と同様、バッテリ１９４の充電状
態に基づいてエンジン１５０の始動および停止を行うべ
きか否かが判定され（図６のステップＳ１２０）、エン
ジン１５０の始動および停止を行う必要がない場合に
は、パラレルモードが選択される（ステップＳ１２２〜
Ｓ１２６）。エンジン１５０の始動および停止を行うべ
き状態にある場合には、シリーズモードが選択される
（ステップＳ１３０〜Ｓ１３４）。
【０１８５】シリーズ領域（図６のＳ１０６）および直
結領域（図２０のステップＳ１１０）の判断は、第１実
施例と同様、車両の走行状態と運転モードとの関係を与
えるテーブルに基づいてなされる。第２実施例における
テーブルの例を図２１に示した。図中のクロスハッチを
施した領域ＤＣ１，ＤＣ２が直結領域である。斜線のハ
ッチングを施した領域がパラレルモードの領域である。
その他の領域がシリーズモードの領域である。本実施例
の場合には、シリーズモードの領域は第１実施例と同じ
である。
【０１８６】直結領域は、図１９で示した直結モード
（構成Ａ１）の利点を活かす領域に設定されている。構
成Ａ１は、先に説明した通り、エンジン１５０、モータ
１３０Ｂ、モータ１４０Ｂが全て車軸に直結されたモー
ドに相当する。従って、これら３つの動力源から出力さ
れるトルクによって、パラレルモードよりも大きなトル
クを出力することができる。また、直結モードでは、モ
ータ１３０Ｂ、１４０Ｂを運転することなく、エンジン
１５０から出力された動力を直接車軸１１６に出力する
ことができる。この場合、モータ１３０Ｂ、１４０Ｂを
運転することによる損失は生じない。従って、動作曲線
上の運転ポイントと車軸１１６に要求される動力とが一
致する場合には、直結モードによれば、非常に高い運転
効率で走行することができる。第２実施例では、直結モ
ードのかかる利点を活かし、大トルクが要求される領域
ＤＣ１や走行トルクが比較的大きく、かつ動作曲線Ａ近
傍の領域ＤＣ２において直結モードを使用するものとし
ている。
【０１８７】直結モードでは、モータ１３０Ｂおよびモ
ータ１４０Ｂの双方を力行する。従って、バッテリ１９
４に十分余裕があることが望ましい。このため、第２実
施例では、走行状態が直結領域に入っている場合のみな
らず、バッテリ１９４の残容量ＳＯＣが所定の値Ｓｌｉ
ｍよりも大きい場合にのみ直結モードを選択するものと
している。所定の値Ｓｌｉｍは、モータ１３０Ｂおよび
モータ１４０Ｂを力行するのに十分な残容量として予め
設定された値である。
【０１８８】第２実施例では、パラレルモードとシリー
ズモードとの切り替えは、２通りの経路によって行われ
る。一つは第１実施例と同様の経路である。即ち、一旦
第１クラッチ１６０、第２クラッチ１６２の双方がオフ
となる構成Ｄ２の状態を経てパラレルモードとシリーズ
モードとの切り替えを行う経路である。もう一つは、一
旦第１クラッチ１６０、第２クラッチ１６２の双方がオ
ンとなる構成Ａ２の状態を経てパラレルモードとシリー
ズモードとの切り替えを行う経路である。例えば、図２
１中の経路Ｐｓ１でパラレルモードとシリーズモードと
の切り替えが行われる場合には、前者の経路が適用され
る。図２１中の経路Ｐｓ２でパラレルモードとシリーズ
モードとの切り替えが行われる場合には、後者の経路が
適用される。
【０１８９】以上の処理により運転モードが設定される
と、ＣＰＵは第１実施例と同様、トルク制御処理（図６
のステップＳ３００）または始動・停止制御処理（ステ
ップＳ４００）を実行する。それぞれのルーチンの内容
は、第１実施例（図６および図１０）と同様である。但
し、モータ１３０Ｂ、モータ１４０Ｂの運転ポイントの
設定値に第１実施例とは相違する部分がある。
【０１９０】パラレルモードの構成（図１９の構成Ｃ
１）は、第１実施例のパラレルモード（図２の構成Ｃ）
と同じである。従って、モータ１３０Ｂ、モータ１４０
Ｂの運転ポイントの設定値は、トルク制御処理（図
６）、始動・停止制御ルーチン（図１０）ともに第１実
施例の場合と同じである。
【０１９１】シリーズモードの構成も第１実施例のシリ
ーズモードとほぼ同じである。但し、第１実施例ではエ
ンジン１５０とモータ１３０とはプラネタリギヤ１２０
のギヤ比に応じて異なる回転数で回転していたのに対
し、第２実施例ではモータ１３０Ｂがエンジン１５０と
同じ回転数で回転する点で相違する。従って、第２実施
例ではシリーズモードにおいて、モータ１３０Ｂの目標
回転数Ｎ１およびトルクＴ１は、エンジン１５０の目標
回転数Ｎｅ、トルクＴｅと同じ値に設定される。
【０１９２】直結モードの場合には、エンジン１５０の
運転ポイントの設定方法が第１実施例と相違する。先に
説明した通り、直結モードでは、エンジン１５０の回転
数と車軸１１６の回転数とが等しい。従って、直結モー
ドでは、エンジン１５０の回転数が車軸１１６の回転数
と等しくなる動作曲線Ａ上の運転ポイントをエンジン１
５０の運転ポイントとして設定する。こうして設定され
た運転ポイントにおけるエンジン１５０のトルクが要求
トルクに一致する場合には、第２実施例のハイブリッド
車両は、モータ１３０Ｂ、１４０Ｂの目標トルクを値
０、即ち空転させた状態で走行する。直結モードでは、
モータ１３０Ｂおよびモータ１４０Ｂの目標回転数Ｎ
１，Ｎ２も車軸１１６の回転数と等しくなる。
【０１９３】エンジン１５０の出力が要求トルクに不足
する場合には、以下に示す通り、不足分のトルクを補償
するようにモータ１３０Ｂおよびモータ１４０Ｂの運転
ポイントが設定される。モータ１３０Ｂ、１４０Ｂの目
標トルクＴ１，Ｔ２は、両者の総和が上記不足分、即ち
要求トルクからエンジン１５０の出力トルクを引いた値
に等しくなるように設定される。モータ１３０Ｂ、１４
０Ｂのトルクの配分は両者の運転効率を考慮して設定さ
れる。第２実施例では、モータ１３０Ｂとモータ１４０
Ｂの出力定格の比で上記不足分のトルクを配分して、そ
れぞれの目標トルクＴ１，Ｔ２を設定している。モータ
１３０Ｂとモータ１４０Ｂの定格が等しければ、目標ト
ルクはそれぞれ上記不足分のトルクの半分ずつとなる。
【０１９４】直結モードにおけるモータ１３０Ｂ、１４
０Ｂのトルク配分は、これに限らず種々の設定が可能で
ある。例えば、不足分のトルクが比較的小さい場合には
モータ１４０Ｂのみでトルクを出力し、モータ１４０Ｂ
では補償しきれない程、トルクが不足した場合にモータ
１３０Ｂの力行を開始するものとしてもよい。
【０１９５】以上の処理により、第２実施例のハイブリ
ッド車両は要求された回転数およびトルクからなる動力
を出力して走行することができる。ＣＰＵは第１実施例
と同様、これらの制御処理に続いて共振抑制制御処理を
実行する（図７のステップＳ５００）。
【０１９６】第２実施例における共振抑制制御処理は、
第１実施例とほぼ同じ処理である（図１１参照）。第１
実施例では、シリーズモードにおいて共振が発生した場
合には、ブレーキ１６２の油圧を低減した。第２実施例
では、ブレーキ１６２の油圧に変えて第２クラッチ１６
１の油圧を低減する。つまり、第１実施例の共振抑制制
御処理（図１１）のステップＳ５０８およびステップＳ
５１０において、ブレーキ油圧に代えて、第２クラッチ
油圧を用いれば、第２実施例におけるシリーズモードで
の共振制御処理を実現することができる。第２クラッチ
１６１の油圧は、第１実施例のブレーキ油圧と同様のテ
ーブル（図１２参照）として予め設定されている。この
テーブルは、第１実施例で説明した考え方に基づいて設
定することができる。
【０１９７】第１実施例では、パラレルモードにおいて
リングギヤ軸に共振が発生した場合には、クラッチ１６
０の油圧を低減した。第２実施例でもパラレルモードに
おいて共振が発生した場合には、第１実施例と同様、第
１クラッチ１６０の油圧を低減する。第１クラッチ１６
０の油圧は、第１実施例と同様のテーブル（図１３参
照）として予め設定されている。さらに、第２実施例で
は、直結モードにおいてもパラレルモードと同様の制御
処理を行う。つまり、リングギヤ軸に共振が発生した場
合には、第１クラッチ１６０の油圧を低減する。従っ
て、第２実施例では、第１実施例における共振抑制制御
処理ルーチン（図１１）のステップＳ５１２〜Ｓ５１８
をそのまま実行することにより、パラレルモードおよび
直結モードにおける共振抑制制御を実現することができ
る。
【０１９８】以上で説明した第２実施例のハイブリッド
車両によれば、走行状態に応じてパラレルモードとシリ
ーズモードとを使い分けて走行することができる。従っ
て、第１実施例と同様、それぞれのモードの利点を活か
した運転を実現することができ、ハイブリッド車両の運
転効率および乗り心地を大きく向上することができる。
【０１９９】また、第２実施例では直結モードを取るこ
とによってさらに大きな利点を得ることができる。第１
に直結モードでは、エンジン１５０、モータ１３０Ｂ、
１４０Ｂの全てからトルクを出力することが可能とな
り、第１実施例の構成以上に大きなトルクを出力するこ
とが可能となる。従って、ハイブリッド車両の走行領域
を拡大することができる。第２に直結モードでは、比較
的限られた条件下ではあるが、エンジン１５０から出力
された動力のみで走行することが可能となる。かかる走
行状態では、モータ１３０Ｂ、１４０Ｂで電力を消費し
ない。また、エンジン１５０から出力された動力と電力
との変換も伴わないため、かかる変換に伴う損失が生じ
ない。従って、かかる走行状態では、非常に高い効率で
ハイブリッド車両を運転することができる。
【０２００】（４）第３実施例：次に、本発明の第３実
施例としてのハイブリッド車両について説明する。図２
２は、第３実施例のハイブリッド車両の構成を示す説明
図である。この実施例では、動力系統として上流側から
エンジン１５０と、モータ１４０Ｃ，１３０Ｃとが備え
られている。第１実施例および第２実施例では、エンジ
ン１５０のクランクシャフト１５６に直結されているモ
ータは存在しなかったのに対し、第３実施例では、モー
タ１４０Ｃが直結している点で相違する。
【０２０１】第３実施例では、プラネタリギヤ１２０Ｃ
のプラネタリキャリア１２３Ｃにエンジン１５０のクラ
ンクシャフト１５６が結合し、サンギヤ１２１Ｃにモー
タ１３０Ｃが結合し、リングギヤ１２２Ｃに車軸１１６
が結合している。モータ１４０Ｃとプラネタリギヤ１２
０Ｃとの間にクラッチ１６０Ｃが設けられている。さら
に、クラッチ１６０Ｃの下流側には、プラネタリキャリ
ア１２３Ｃの回転を制止するブレーキ１６２Ｃが設けら
れいる。クラッチ１６０Ｃおよびブレーキ１６２Ｃは第
１実施例と同様、制御ユニット１９０により制御され
る。なお、図の煩雑さを避けるため、図２２では図示を
省略したが、第１実施例と同様のセンサ類がそれぞれ設
けられている。
【０２０２】第３実施例のハイブリッド車両は、クラッ
チ１６０Ｃおよびブレーキ１６２Ｃの結合状態に応じて
４通りの構成を取ることができる。図２３は、第３実施
例のハイブリッド車両の結合状態を示す説明図である。
【０２０３】クラッチ１６０Ｃおよびブレーキ１６２Ｃ
を共に作動状態とした場合の構成Ａ３を図中の左上に示
す。かかる構成では、プラネタリキャリア１２３Ｃの回
転がブレーキ１６２Ｃにより制止される。クラッチ１６
０Ｃを結合した状態では、プラネタリキャリア１２３Ｃ
とクランクシャフト１５６とが直結されている。従っ
て、構成Ａ３ではクランクシャフト１５６の回転もブレ
ーキ１６２Ｃにより制止される。プラネタリキャリア１
２３Ｃの回転が制止されても、サンギヤ１２１Ｃおよび
リングギヤ１２２Ｃは回転可能である。従って、構成Ａ
３はエンジン１５０からの動力を利用することはできな
いが、モータ１３０Ｃからの動力によって走行すること
は可能な状態である。
【０２０４】ブレーキ１６２Ｃを作動状態としつつ、ク
ラッチ１６０Ｃをオフとした場合の構成Ｂ３を図中の右
上に示す。かかる構成では、構成Ａ３と同様、プラネタ
リキャリア１２３Ｃの回転がブレーキ１６２Ｃによって
制止される。サンギヤ１２１Ｃおよびリングギヤ１２２
Ｃは回転可能である。従って、モータ１３０Ｃからの動
力によって走行することは可能である。一方、クラッチ
１６０Ｃがオフとなっているため、エンジン１５０およ
びモータ１４０Ｃも自由に回転可能な状態である。従っ
て、エンジン１５０からの動力によってモータ１４０Ｃ
で発電することができる。以上より、構成Ｂ３は、シリ
ーズハイブリッド車両としての構成を有していることに
なる。以下、この構成をシリーズモードと呼ぶ。
【０２０５】ブレーキ１６２Ｃをオフとしつつ、クラッ
チ１６０Ｃをオンにした構成Ｃ３を図中の左下に示す。
この構成は、先にパラレルハイブリッド車両の例として
図３７で説明した構成と同じである。従って、第３実施
例のハイブリッド車両において、ブレーキ１６２Ｃをオ
フとし、クラッチ１６０Ｃをオンとした構成Ｃ３は、パ
ラレルハイブリッド車両としての構成を有していること
になる。以下、この構成をパラレルモードと呼ぶ。
【０２０６】最後に、ブレーキ１６２Ｃおよびクラッチ
１６０Ｃの双方をオフにした場合の構成Ｄ３を図中の右
下に示す。この状態では、プラネタリギヤ１２０Ｃは全
てのギヤが自由に回転可能である。また、エンジン１５
０から出力された動力をモータ１４０Ｃによって回生す
ることが可能である。但し、この構成では、プラネタリ
キャリア１２３Ｃの回転状態が何ら拘束されていないた
め、モータ１３０Ｃから車軸１１６に動力を出力するこ
とができない。従って、構成Ｄ３は走行中には結合状態
の切り替え時に過渡的に利用される構成である。
【０２０７】第３実施例のハイブリッド車両の運転制御
ルーチンについて説明する。運転制御ルーチン全体の流
れは第１実施例（図５）と同様である。つまり、制御ユ
ニット１９０のＣＰＵは、運転モード切り替え処理を実
行し（ステップＳ１００）、エンジン１５０が始動また
は停止の場合には（ステップＳ２００）、始動・停止制
御処理を実行し（ステップＳ４００）、その他の場合に
は通常のトルク制御処理を実行する（ステップＳ３０
０）。これらの処理の後、ＣＰＵは共振抑制制御処理を
実行する（ステップＳ５００）。こうした一連の処理を
繰り返し実行して第３実施例のハイブリッド車両は走行
する。
【０２０８】第３実施例では、運転モード切り替え処理
においてシリーズ領域を判定するテーブルの内容が第１
実施例（図６）と相違する。第３実施例において、運転
モードと走行状態との関係を与えるテーブルを図２４に
示す。図中のハッチングを施した領域がパラレルモード
で走行すべき領域であり、その他の領域がシリーズモー
ドで走行すべき領域である。
【０２０９】第１実施例と同様、停車中および微速で走
行中の領域ではシリーズモードを適用するものとしてい
る。また、運転モード切替処理（図６）の内容から明ら
かな通り、シフトポジションがＲポジションにある場
合、およびエンジン１５０の始動・停止を行う場合には
シリーズモードが選択される点も第１実施例と同様であ
る。第１実施例では通常の走行状態において、比較的低
トルクが要求される領域でシリーズモードとしていたの
に対し、第３実施例では比較的高トルクが要求される領
域でシリーズモードとする点で相違する。
【０２１０】第３実施例においても通常走行時の運転モ
ードの設定は、第１実施例と同様、シリーズモードとパ
ラレルモードとの運転効率を比較し、より運転効率の高
いモードを選択することによって設定されている。第１
実施例の場合、パラレルモードでは、先に図３４〜図３
６を用いて説明した通り、アンダードライブ走行時に循
環を生じることなく動力を出力することができ、運転効
率が高かった。従って、高いトルクが要求される領域に
おいて運転効率の高いパラレルモードが選択されてい
た。
【０２１１】第３実施例の構成では、先に図３７〜図３
９を用いて説明した通り、第１実施例の構成とは逆の現
象が生じる。つまり、エンジン１５０から出力される動
力を高回転数、低トルクの状態に変換して出力するオー
バードライブ走行時において、循環を生じることなく動
力を出力することができ、運転効率が高くなる。従っ
て、第３実施例では、第１実施例とは逆に、低いトルク
が要求される領域において運転効率の高いパラレルモー
ドが選択されるのである。
【０２１２】第３実施例では、パラレルモード（図２３
中の構成Ｃ３）とシリーズモード（構成Ｂ３）との切り
替えは、図２３の構成Ｄ３を経て行われる。例えば、パ
ラレルモード（構成Ｃ３）からシリーズモード（構成Ｂ
３）に切り替える場合には、一旦クラッチ１６０Ｃが切
り離されＤ３の構成をとった後、ブレーキ１６２Ｃによ
ってプラネタリキャリア１２３Ｃを保持する。かかる経
路で切り替えを行うことにより、エンジン１５０の運転
を停止することなくパラレルモードからシリーズモード
への切り替えを実行することが可能となる。シリーズモ
ードからパラレルモードへの切り替え時においても、シ
リーズモードにおいてエンジン１５０の始動をした後、
パラレルモードへの切り替えを実行することが可能とな
る。従って、構成Ｄ３を経て運転モードの切り替えを行
うことにより、エンジン１５０の始動および停止に伴う
トルクショックを生じることなく、滑らかに運転モード
を切り替えることが可能となる。
【０２１３】もっとも、構成Ｄ３を経た切り替えでは、
運転モードを切り替えるわずかな期間とはいえ動力を出
力することができない期間が存在する。かかる期間を回
避することが望ましい場合には、構成Ａ３を経た切り替
えを行うものとしても構わない。
【０２１４】こうして運転モードの切り替え処理が実行
されると、図７のフローチャートに示した通り、ＣＰＵ
はエンジン１５０の始動・停止をすべき状態か否かを判
定し（ステップＳ２００）、かかる状態にある場合は始
動・停止制御処理（ステップＳ４００）、その他の場合
は通常のトルク制御処理（ステップＳ３００）を実行す
る。これらの処理の内容は、それぞれ第１実施例で示し
た処理（図８および図１０）と同様であるが、第３実施
例では、モータ１３０Ｃ、１４０Ｃの運転ポイントの設
定が第１実施例と相違する。
【０２１５】シリーズモードの場合には、車軸１１６に
要求される動力を全てモータ１３０Ｃで出力する。従っ
て、モータ１３０Ｃの目標回転数Ｎ１および目標トルク
Ｔ１はプラネタリギヤ１２０Ｃについて成立する先に示
した関係式（１）において、リングギヤ１２２の回転数
Ｎｒ、トルクＴｒに車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊およ
び目標トルクＴｄ＊を代入し、プラネタリキャリア１２
３Ｃの回転数Ｎｃに値０を代入することにより、次の通
り求めることができる。 Ｎ１＝−Ｎｄ＊／ρ； Ｔｓ＝ρＴｄ＊；
【０２１６】モータ１４０Ｃはエンジン１５０と直結さ
れている。従って、モータ１４０Ｃの目標回転数Ｎ２、
トルクＴ２は、それぞれエンジン１５０の目標回転数Ｎ
ｅ、目標トルクＴｅに一致する。
【０２１７】パラレルモードの場合には、リングギヤ１
２２の回転数Ｎｒが車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊と一
致し、プラネタリキャリア１２３Ｃの回転数がエンジン
１５０の目標回転数Ｎｅに一致するように、モータ１３
０Ｃ、１４０Ｃの目標回転数が設定される。モータ１４
０Ｃはエンジン１５０と同じ回転数で回転する。従って
モータ１４０Ｃの目標回転数Ｎ２はエンジン１５０の目
標回転数Ｎｅと一致する。モータ１３０Ｃの目標回転数
Ｎ１は先に示した式（１）において、リングギヤ１２２
の回転数Ｎｒに車軸１１６の目標回転数Ｎｄ＊、プラネ
タリキャリア１２３の回転数Ｎｃにエンジン１５０の目
標回転数Ｎｅを代入することによって、次の通り設定さ
れる。 Ｎ１＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｅ−Ｎｄ＊／ρ；
【０２１８】また、モータ１３０Ｃ、１４０Ｃの目標ト
ルクＴ１，Ｔ２は、それぞれ車軸１１６に出力されるト
ルクが要求トルクＴｄ＊と一致するように設定される。
先に示した式（１）においてリングギヤ１２２Ｃのトル
クＴｅｒに車軸１１６の目標トルクＴｄ＊を代入すれ
ば、サンギヤ１２１ＣのトルクＴｅｓおよびプラネタリ
キャリア１２３ＣのトルクＴｃを次の通り求めることが
できる。 Ｔｅｓ＝ρＴｄ＊； Ｔｃ＝（１＋ρ）Ｔｄ＊；
【０２１９】従って、モータ１３０Ｃは、上述のトルク
をサンギヤ１２１Ｃに出力できるように目標トルクＴ１
が設定される。具体的には、Ｔ１＝Ｔｅｓである。ま
た、モータ１４０Ｃの目標トルクＴ２はエンジン１５０
から出力されたトルクＴｅを調整してプラネタリキャリ
ア１２３Ｃに上述のトルクが出力されるように設定され
る。具体的には、「Ｔ２＝Ｔｃ−Ｔｄ＊」である。本実
施例では、エンジン１５０からのトルクを高回転、低ト
ルクに変換して出力するオーバードライブ状態において
パラレルモードが適用されるから、モータ１４０Ｃの目
標トルクＴ２は、主として負の値をとる。つまり、モー
タ１４０Ｃは主として回生運転される。
【０２２０】エンジンの始動・停止処理では、シリーズ
モードとなる。従って、モータ１４０の目標回転数Ｎ
２、目標トルクＴ２は、エンジン１５０の始動および停
止を行うための運転ポイントに設定される。モータ１３
０Ｃの運転ポイントは、上述したシリーズモードにおけ
る設定と同様である。
【０２２１】以上の処理により、第３実施例のハイブリ
ッド車両は要求された回転数およびトルクからなる動力
を出力して走行することができる。ＣＰＵは第１実施例
と同様、これらの制御処理に続いて共振抑制制御処理を
実行する（図７のステップＳ５００）。
【０２２２】図２５は、第３実施例における共振抑制制
御処理のフローチャートである。第３実施例では、エン
ジン１５０の始動および停止を、プラネタリギヤ１２０
Ｃよりも上流側に位置するモータ１４０Ｃにより行う。
従って、エンジン１５０の始動および停止時にプラネタ
リギヤ１２０Ｃの回転軸に共振を生じる可能性はほとん
どない。従って、第３実施例では、車軸１１６に結合さ
れたリングギヤ軸に生じる共振を抑制する制御を実行す
る。
【０２２３】図２５に示す通り、共振抑制制御処理が開
始されると、ＣＰＵは、リングギヤ軸が共振しているか
否かを判定する（ステップＳ５３０）。この判定は、第
１実施例の共振抑制制御処理（図１１のステップＳ５１
２）と同様、リングギヤ軸の回転数の検出結果をバンド
パスフィルタで処理し、共振帯域に入っているか否かに
より判定する。
【０２２４】リングギヤ軸が共振していない場合には、
何も処理を行わずに共振抑制制御処理を終了する。リン
グギヤ軸が共振している場合には、共振経過時間を検出
し（ステップＳ５３２）、経過時間に応じてプラネタリ
キャリア軸の保持力を設定する（ステップＳ５３４）。
保持力は第１実施例と同様、経過時間に応じたテーブル
として予め設定されている。
【０２２５】但し、第３実施例では、運転モードに応じ
て保持力を設定する対象が相違する。シリーズモード
（図２３の構成Ｂ３）においては、プラネタリキャリア
軸の回転を拘束しているのはブレーキ１６２Ｃである。
従って、シリーズモードでは、ブレーキ１６２Ｃの油圧
を低減する。パラレルモード（図２３の構成Ｃ３）にお
いては、プラネタリキャリア軸は、クラッチ１６０Ｃに
よってエンジン１５０およびモータ１４０Ｃと結合され
ることによって回転が拘束されている。従って、パラレ
ルモードでは、クラッチ１６０Ｃの油圧を低減する。第
３実施例では、共振経過時間に応じてそれぞれの油圧を
与えるテーブルを個別に用意しており、運転モードによ
って両者を使い分けている。それぞれのテーブルは第１
実施例においてクラッチ１６０の油圧を与えるテーブル
（図１３）と同様の考え方に基づき設定することが可能
である。
【０２２６】こうしてプラネタリキャリア軸の保持力が
設定されると、ＣＰＵは、運転モードに応じてクラッチ
１６０Ｃまたはブレーキ１６２Ｃを制御して、保持力を
低減する（ステップＳ５３６）。
【０２２７】以上で説明した第３実施例のハイブリッド
車両によれば、走行状態に応じてパラレルモードとシリ
ーズモードとを使い分けて走行することができる。従っ
て、第１実施例と同様、それぞれのモードの利点を活か
した運転を実現することができ、ハイブリッド車両の運
転効率および乗り心地を大きく向上することができる。
【０２２８】また、第３実施例では比較的低トルクの領
域でパラレルモードを適用している（図２４参照）。先
に図１４を用いて説明した通り、動力の循環が生じない
走行状態では、パラレルモードの方がシリーズモードよ
りも高い運転効率を実現することができる。従って、第
３実施例の構成は、比較的低トルクで走行されることが
多いハイブリッド車両に有効に適用することができる。
【０２２９】第３実施例においても第１実施例と同様、
変形例を構成することができる。図２６は、第３実施例
の変形例としてのハイブリッド車両の構成を示す説明図
である。第３実施例では、動力の分配機構としてプラネ
タリギヤ１２０Ｃおよびモータ１３０Ｃを組み合わせて
使用した。変形例では、動力の分配機構をクラッチモー
タ２３０Ｄを用いる点で相違する。クラッチモータ２３
０Ｄのインナロータ２３２Ｄは、エンジン１５０のクラ
ンクシャフト１５６およびモータ１４０Ｄに結合されて
いる。アウタロータ２３３Ｄは、車軸１１６に結合され
ている。
【０２３０】変形例のハイブリッド車両は、クラッチモ
ータ２３０Ｄとモータ１４０Ｄとの間にクラッチ１６０
Ｄを備える。また、クラッチ１６０Ｄの下流側にブレー
キ１６２Ｄを備える。クラッチ１６０Ｄおよびブレーキ
１６２Ｄの結合状態に応じて、変形例のハイブリッド車
両は、種々の構成を取ることができる。
【０２３１】図２７は、変形例のハイブリッド車両が取
りうる構成を示す説明図である。クラッチ１６０Ｄおよ
びブレーキ１６２Ｄを共に作動状態とした場合の構成Ａ
４を図中の左上に示す。この結合状態は、第３実施例
（図２３）の構成Ａ３に相当する。かかる構成では、イ
ンナロータ２３２Ｄの回転がブレーキ１６２Ｄにより制
止される。クラッチ１６０Ｄを結合した状態では、イン
ナロータ２３２Ｄとクランクシャフト１５６、モータ１
４０Ｄとが直結されている。従って、構成Ａ４ではエン
ジン１５０およびモータ１４０Ｄを運転することができ
ない。
【０２３２】ブレーキ１６２Ｄを作動状態としつつ、ク
ラッチ１６０Ｄをオフとした場合の構成Ｂ４を図中の右
上に示す。この構成は、第３実施例（図２３）の構成Ｂ
３に相当する。かかる構成では、構成Ａ４と同様、イン
ナロータ２３２Ｄの回転がブレーキ１６２Ｄにより制止
される。但し、クラッチ１６０Ｄがオフとなっているた
め、エンジン１５０からの動力によってモータ１４０Ｄ
を駆動して発電することができる。また、ブレーキ１６
２Ｄによりインナロータ２３２Ｄの回転が制止されてい
るため、クラッチモータ２３０Ｄから車軸１１６に動力
を出力することが可能である。以上より、構成Ｂ４は、
シリーズハイブリッド車両としての構成を有しているこ
とになる。
【０２３３】次に、ブレーキ１６２Ｄをオフとしつつ、
クラッチ１６０Ｄをオンにした構成Ｃ４を図中の左下に
示す。この構成は、第３実施例（図２３）の構成Ｃ３に
相当する。この状態では、アウタロータ２３３は車軸１
１６とともに回転可能である。エンジン１５０から出力
された動力は、一部がモータ１４０Ｄで回生される。残
余の動力は、クラッチモータ２３０Ｄを力行することに
よって回転数が調整されて車軸１１６に出力される。ク
ラッチモータ２３０Ｄを力行するための電力はモータ１
４０Ｄで回生された電力が主として使用される。従っ
て、構成Ｃ４は、パラレルハイブリッド車両としての構
成を有していることになる。
【０２３４】構成Ｃ４において、エンジン１５０から出
力された動力を変換して車軸１１６に出力する方法につ
いて説明する。アンダードライブ走行時には、クラッチ
モータ２３０Ｄのアウタロータ２３３Ｄはインナロータ
２３２Ｄよりも低い回転数で回転する。このとき、クラ
ッチモータ２３０Ｄではインナロータ２３２Ｄとアウタ
ロータ２３３Ｄの滑りに応じた電力を回生することがで
きる。一方、エンジン１５０から出力されたトルク以上
のトルクを車軸１１６から出力するために、モータ１４
０Ｄは力行される。モータ１４０Ｄの力行に必要な電力
は、クラッチモータ２３０Ｄで回生された電力が供給さ
れる。従って、アンダードライブ走行時には、第３実施
例のハイブリッド車両と同様、エンジン１５０から出力
された動力の一部を回生した電力は、下流側に位置する
クラッチモータ２３０Ｄから上流側に位置するモータ１
４０Ａに供給される。このため、変形例のハイブリッド
車両はアンダードライブ時には動力の循環を生じ、運転
効率が低下する。
【０２３５】オーバードライブ走行時には、クラッチモ
ータ２３０Ｄのアウタロータ２３３Ｄはインナロータ２
３２Ｄよりも高い回転数で回転する。従って、クラッチ
モータ２３０Ｄはインナロータ２３２Ｄとアウタロータ
２３３Ｄの滑りに応じた電力の供給を受けて力行され
る。一方、オーバードライブ走行時には、モータ１４０
Ｄにより負荷を与えて、エンジン１５０が出力するトル
クよりも低いトルクを車軸１１６から出力する。つま
り、モータ１４０Ｄで電力を回生する。この電力は、主
としてクラッチモータ２３０Ｄの力行に供給される。従
って、オーバードライブ走行時には、第３実施例のハイ
ブリッド車両と同様、エンジン１５０から出力された動
力の一部が上流側に位置するモータ１４０Ｄで回生さ
れ、下流側に位置するクラッチモータ２３０Ｄに供給さ
れる。このため、変形例のハイブリッド車両はオーバー
ドライブ時には動力の循環を生じない。
【０２３６】最後に、ブレーキ１６２Ｄおよびクラッチ
１６０Ｄの双方をオフにした場合の構成Ｄ４を図中の右
下に示す。この構成は、第３実施例（図２３）の構成Ｄ
３に相当する。この状態では、アウタロータ２３３Ｄは
自由に回転することができる。また、エンジン１５０お
よびモータ１４０Ｄも自由に回転することができる。但
し、この場合には、インナロータ２３２Ｄの回転が拘束
されていないため、クラッチモータ２３２０Ｄから車軸
１１６に動力を出力することができない。
【０２３７】このように変形例のハイブリッド車両は、
構成Ａ４〜構成Ｄ４がそれぞれ第３実施例の構成Ａ３〜
構成Ｄ３に相当し、運転効率等の面でほぼ同等の性質を
有している。従って、運転モードと車両の走行状態との
関係を、変形例のハイブリッド車両の構成に応じて適切
な設定とすれば、第３実施例と同様の態様で本発明を適
用することが可能である。この結果、変形例のハイブリ
ッド車両でも、第３実施例と同様、パラレルモードとシ
リーズモードの利点を活かした運転を実現することがで
き、運転効率および乗り心地の向上を図ることができ
る。
【０２３８】（５）第４実施例：次に、本発明の第４実
施例としてのハイブリッド車両について説明する。図２
８は、第４実施例のハイブリッド車両の構成を示す説明
図である。この実施例においても、動力系統として上流
側からエンジン１５０と、モータ１４０Ｅ，１３０Ｅと
が備えられており、エンジン１５０とモータ１４０Ｅと
が直結されている点、およびモータ１３０Ｅがプラネタ
リギヤ１２０Ｅを介して機械的に結合されている点では
第３実施例と同じである。また、プラネタリギヤ１２０
Ｅとモータ１４０Ｅとの間に第１クラッチ１６０Ｅが設
けられている点でも同様である。
【０２３９】第４実施例では、第３実施例のブレーキ１
６２Ｃに代えて、第２クラッチ１６１Ｅが設けられてい
る点で相違する。第２クラッチ１６１Ｅは、プラネタリ
ギヤ１２０Ｅのリングギヤ１２２Ｅとプラネタリキャリ
ア１２３Ｅとの結合および切り離しを行う。動作は、制
御ユニット１９０により制御される。なお、図の煩雑さ
を避けるため、図２８では図示を省略したが、第１実施
例と同様のセンサ類がそれぞれ設けられている。
【０２４０】第４実施例のハイブリッド車両は、第１ク
ラッチ１６０Ｅおよび第２クラッチ１６１Ｅの結合状態
に応じて４通りの構成を取ることができる。図２９は、
第４実施例のハイブリッド車両の結合状態を示す説明図
である。
【０２４１】第１クラッチ１６０Ｅおよび第２クラッチ
１６１Ｅを共に作動状態とした場合の構成Ａ５を図中の
左上に示す。かかる構成では、第２クラッチ１６１Ｅに
よりリングギヤ１２２Ｅとプラネタリキャリア１２３Ｅ
とが一体的に回転する。両者が一体的に回転する場合、
モータ１３０Ｅも同一の回転数で回転する。また、第１
クラッチ１６０Ｅを結合した状態では、エンジン１５０
のクランクシャフト１５６と車軸１１６とが直結されて
いる。従って、構成Ａ５ではエンジン１５０、モータ１
４０Ｅ、モータ１３０Ｅおよび車軸１１６の全てが直結
された状態に相当する。以下、この運転モードを直結モ
ードと呼ぶ。
【０２４２】第２クラッチ１６１Ｅを作動状態としつ
つ、第１クラッチ１６０Ｅをオフとした場合の構成Ｂ５
を図中の右上に示す。かかる構成では、構成Ａ５と同
様、第２クラッチ１６１Ｅによって、リングギヤ１２２
Ｅとプラネタリキャリア１２３Ｅとが一体的に回転し、
モータ１３０Ｅも同一の回転数で回転する。従って、車
軸１１６とモータ１３０Ｅとが直結した状態に相当し、
モータ１３０Ｅからの動力を車軸１１６に出力すること
ができる。一方、エンジン１５０およびモータ１４０Ｅ
は自由に回転可能であり、エンジン１５０から出力され
た動力をモータ１４０Ｅで電力として回生することがで
きる。従って、構成Ｂ５は、シリーズハイブリッド車両
としての構成を有していることになる。
【０２４３】次に、第２クラッチ１６１Ｅをオフとしつ
つ、第１クラッチ１６０Ｅをオンにした構成Ｃ５を図中
の左下に示す。この構成は、第３実施例の構成Ｃ３に相
当する。従って、構成Ｃ５は、パラレルハイブリッド車
両としての構成を有していることになる。
【０２４４】最後に、第２クラッチ１６１Ｅおよび第１
クラッチ１６０Ｅの双方をオフにした場合の構成Ｄ５を
図中の右下に示す。この状態では、プラネタリギヤ１２
０Ｅは共線図に従って、３つのギヤがそれぞれ回転可能
である。また、エンジン１５０からの動力をモータ１４
０Ｅにより電力として回生可能である。但し、この場合
には、プラネタリキャリア１２３Ｅの回転が拘束されて
いないため、モータ１３０Ｅから車軸１１６に動力を出
力することができない。この構成は、第３実施例の構成
Ｄ３に相当する。
【０２４５】第４実施例のハイブリッド車両の運転制御
ルーチンについて説明する。運転制御ルーチン全体の流
れは第１実施例（図５）と同様である。つまり、制御ユ
ニット１９０のＣＰＵは、運転モード切り替え処理を実
行し（ステップＳ１００）、エンジン１５０が始動また
は停止の場合には（ステップＳ２００）、始動・停止制
御処理を実行し（ステップＳ４００）、その他の場合に
は通常のトルク制御処理を実行する（ステップＳ３０
０）。これらの処理の後、ＣＰＵは共振抑制制御処理を
実行する（ステップＳ５００）。こうした一連の処理を
繰り返し実行して第４実施例のハイブリッド車両は走行
する。
【０２４６】第４実施例の運転モード切り替え処理の内
容は、第２実施例（図６、図２０）と同様である。ま
ず、シフトポジションおよび走行状態に基づいてシリー
ズモードを選択するか否かを判定する（図６のステップ
Ｓ１０２〜Ｓ１０６）。これらの条件に基づき、シリー
ズモードが選択されなかった場合、走行状態が直結領域
にあり、かつバッテリ１９４の残容量ＳＯＣが所定の値
Ｓｌｉｍよりも大きければ直結モードを選択する（図２
０のステップＳ１１２）。これらの判定によりシリーズ
モードおよび直結モードのいずれも選択されなかった場
合、エンジン１５０の始動および停止を行うべきと判定
される場合には、シリーズモードが選択され、その他の
場合にはパラレルモードが選択される（図６のステップ
Ｓ１２０〜Ｓ１３４）。
【０２４７】シリーズ領域および直結領域の判断は、こ
れまでの実施例と同様、車両の走行状態と運転モードと
の関係を与えるテーブルに基づいてなされる。第４実施
例におけるテーブルの例を図３０に示した。図中のクロ
スハッチを施した領域ＤＣ１，ＤＣ２が直結領域であ
る。斜線のハッチングを施した領域がパラレルモードの
領域である。その他の領域がシリーズモードの領域であ
る。本実施例の場合、直結モードの領域は第２実施例と
同じである。また、シリーズモードの領域は第３実施例
と同じである。
【０２４８】パラレルモードとシリーズモードとの切り
替えは、第２実施例と同様、２通りの経路によって行わ
れる。一つは、一旦第１クラッチ１６０Ｅ、第２クラッ
チ１６２Ｅの双方がオフとなる構成Ｄ５の状態を経てパ
ラレルモードとシリーズモードとの切り替えを行う経路
である。もう一つは、一旦第１クラッチ１６０Ｅ、第２
クラッチ１６２Ｅの双方がオンとなる構成Ａ５の直結モ
ードを経てパラレルモードとシリーズモードとの切り替
えを行う経路である。両者の経路は、第２実施例（図２
０）と同様、車両の走行状態が図３０のテーブル中でど
のような軌跡を描くかに応じて使い分けられる。
【０２４９】以上の処理により運転モードが設定される
と、ＣＰＵは第１実施例と同様、トルク制御処理（図５
のステップＳ３００）または始動・停止制御処理（ステ
ップＳ４００）を実行する。それぞれのルーチンの内容
は、第１実施例（図８および図１０）と同様である。但
し、モータ１３０Ｅ、モータ１４０Ｅの運転ポイントの
設定値に第１実施例とは相違する部分がある。
【０２５０】パラレルモードの構成は、第３実施例と同
じである。従って、モータ１３０Ｅ、モータ１４０Ｅの
運転ポイントの設定値は、トルク制御処理（図８）、始
動・停止制御ルーチン（図１０）ともに第３実施例の場
合と同じである。
【０２５１】シリーズモードの構成も第３実施例のシリ
ーズモードとほぼ同じである。但し、第３実施例では車
軸１１６とモータ１３０Ｅとはプラネタリギヤ１２０Ｅ
のギヤ比に応じて異なる回転数で回転していたのに対
し、第４実施例ではモータ１３０Ｅが車軸１１６と同じ
回転数で回転する点で相違する。従って、第４実施例で
はシリーズモードにおいて、モータ１３０Ｅの目標回転
数Ｎ１およびトルクＴ１が車軸１１６の目標回転数Ｎｄ
＊、トルクＴｄ＊と同じ値に設定される。
【０２５２】直結モードの場合、エンジンの運転ポイン
トは第２実施例と同様、エンジン１５０の回転数が車軸
１１６の回転数と等しくなる動作曲線Ａ上のポイントに
設定される。こうして設定された運転ポイントにおける
エンジン１５０のトルクが要求トルクに一致する場合に
は、第４実施例のハイブリッド車両は、モータ１３０
Ｅ、１４０Ｅの目標トルクを値０、即ち空転させた状態
で走行する。
【０２５３】エンジン１５０の出力が要求トルクに不足
する場合には、不足分のトルクを補償するようにモータ
１３０Ｅおよびモータ１４０Ｅの運転ポイントが設定さ
れる。両者の配分は、第２実施例の場合と同様、両モー
タの定格出力の比に基づいて設定される。もちろん、第
４実施例においても、直結モードにおけるモータ１３０
Ｅ、１４０Ｅのトルク配分は、これに限らず種々の設定
が可能である。
【０２５４】以上の処理により、第４実施例のハイブリ
ッド車両は要求された回転数およびトルクからなる動力
を出力して走行することができる。ＣＰＵは第１実施例
と同様、これらの制御処理に続いて共振抑制制御処理を
実行する（図５のステップＳ５００）。
【０２５５】第４実施例における共振抑制制御処理は、
第３実施例と同じ処理である（図２５参照）。第３実施
例では、リングギヤ軸に共振が発生した場合には、クラ
ッチ１６０Ｄまたはブレーキ１６２Ｄの油圧を低減し
た。第４実施例では、ブレーキ１６２Ｄの油圧に変えて
第２クラッチ１６１Ｅの油圧を低減する。第２クラッチ
１６１Ｅの油圧は、第３実施例のブレーキ油圧と同様の
テーブルにより予め設定されている。
【０２５６】第３実施例では、パラレルモードにおいて
リングギヤ軸に共振が発生した場合には、クラッチ１６
０Ｄの油圧を低減した。第４実施例でもパラレルモード
において共振が発生した場合には、第１実施例と同様、
第１クラッチ１６０Ｅの油圧を低減する。第４実施例で
は、直結モードにおいてもパラレルモードと同様、第１
クラッチ１６０Ｅの油圧を低減する。
【０２５７】以上で説明した第４実施例のハイブリッド
車両によれば、走行状態に応じてパラレルモードとシリ
ーズモードとを使い分けて走行することができる。従っ
て、第１実施例と同様、それぞれのモードの利点を活か
した運転を実現することができ、ハイブリッド車両の運
転効率および乗り心地を大きく向上することができる。
【０２５８】また、第４実施例では直結モードを取るこ
とによって第２実施例と同様の利点を得ることができ
る。つまり、エンジン１５０、モータ１３０Ｅ、１４０
Ｅの全てからトルクを出力することにより、ハイブリッ
ド車両の走行領域を拡大することができる。また、直結
モードでは、非常に高い効率でハイブリッド車両を運転
することができる。
【０２５９】（６）第５実施例：次に、本発明の第５実
施例としてのハイブリッド車両について説明する。第５
実施例のハイブリッド車両の構成を図３１に示す。この
構成は、第１実施例のハイブリッド車両（図１）とほぼ
同じである。クラッチ１６０およびブレーキ１６２の切
り替えに応じて、図２に示す種々の構成を取り得る点で
も同じである。第５実施例では、制御ユニット１９０に
車両が走行する経路に関する情報を与えるための装置と
して、経路情報センサ２００、道路データベース２０１
が備えられている点で第１実施例のハイブリッド車両と
相違する。
【０２６０】道路データベース２０１は、主として電子
化された道路地図を記憶するデータベースであり、ハー
ドディスクや種々のＣＤ−ＲＯＭその他のメディアを主
体として構成される。道路データベース２０１には、各
道路の位置のみならず高低に関する情報も記憶されてい
る。また、運転者が予め入力した目的地および経路も記
憶されている。
【０２６１】経路情報センサ２００とは、ハイブリッド
車両の位置の検出と、走行する予定の経路に関していわ
ゆる道路状況を取得するためのセンサである。ハイブリ
ッド車両の位置の検出は、例えば、人工衛星からの電波
に基づいて緯度、経度を検出するセンサを用いることが
できる。慣性センサ、加速度センサなどを備え、車両の
走行経緯から現在の位置を算出するものとしてもよい。
道路状況の検出は、電波で送信されるこれらの情報を受
信機によって受信することで行う。
【０２６２】第５実施例のハイブリッド車両は、運転制
御ルーチン（図５）において、運転モード切り替え処理
の内容が第１実施例と相違する。第５実施例における運
転モード切り替え処理の内容を図３２に示す。このルー
チンでは、ＣＰＵは、まず車両の走行状態に関する種々
のパラメータに併せて経路情報の読み込みを行う（ステ
ップＳ１０２）。入力される経路情報としては、走行予
定の経路が、登坂路か降坂路か等の高低差に関する情
報、いわゆる山道のようにカーブが多い道であるか否か
という情報、通常の道路か高速自動車国道なのかという
道路の種別に関する情報、そしていわゆる渋滞情報など
が含まれる。
【０２６３】次に、ＣＰＵは、経路情報を優先すべき場
合には（ステップＳ１０３）、該経路情報に基づいて運
転モードの設定および切り替えを行う（ステップＳ１３
６）。その他の場合には、第１実施例と同様（図６参
照）、車両の走行状態に応じて運転モードの設定および
切り替えを行う。
【０２６４】第５実施例では、経路情報を優先すべき場
合として予め種々の場合が設定されている。かかる設定
について図３３を用いて説明する。図３３は、第５実施
例のハイブリッド車両の走行領域における各走行モード
の使い分けを示す説明図である。
【０２６５】第１の例として、走行予定の経路に登坂路
が含まれており、車両が登坂路の手前の所定の範囲に接
近したことが検出された場合には、パラレルモードを優
先して使用するように設定される。先に図１４で説明し
た通り、パラレルモードの方がシリーズモードよりも高
い運転効率を実現することができる。また、モータ１３
０の定格に起因する充電効率の差もある。本実施例で
は、モータ１３０として比較的定格の小さいモータを使
用している。従って、発電能力の上限値も比較的小さ
い。かかる状況下では、走行に必要な動力とバッテリ１
９４の充電に要する動力の総和に相当する動力をエンジ
ン１５０から出力しても、その全てをモータ１３０で回
生することができない場合がある。この結果、シリーズ
モードにおいては、バッテリ１９４の充電はモータ１３
０の定格を超えない範囲で徐々に行う必要が生じる。一
方、パラレルモードでは、エンジン１５０から出力され
る動力の一部を機械的な動力のまま車軸１１６に出力す
る。従って、モータ１３０で回生すべき電力のうち走行
に要する電力、即ちモータ１４０に供給される電力を比
較的小さくすることができる。この結果、パラレルモー
ドでは、バッテリ１９４の充電に供する電力を大きく取
ることができる。
【０２６６】これらの理由により、パラレルモードを優
先して使用することにより、電力の消費量が増す登坂路
に備えて予めバッテリ１９４を充電するのに適した運転
を行うことができる。なお、パラレルモードを優先した
運転は、種々の態様により実現することができる。ステ
ップＳ１３６において、該経路情報に基づいて運転モー
ドの設定および切り替えを行う場合において、走行予定
の経路に登坂路が含まれており、車両が登坂路の手前の
所定の範囲に接近したことが検出されたときは、車両の
走行状態に関わらずにパラレルモードに設定するものと
してもよい。また、運転モードを与えるテーブル（図３
３）において、シリーズモードとパラレルモードの境界
ＢＬを、パラレルモードの領域が拡張する方向（図中の
矢印Ａｒ２の方向）に変更するものとしてもよい。
【０２６７】第２の例として、例えば、経路上に連続し
ていないカーブ又はコーナーが存在し、車両がそのカー
ブ等の手前の所定の範囲に接近したことが検出されたと
きは、シリーズモードを優先して運転モードを設定す
る。かかるカーブまたはコーナーを走行する場合の車両
の走行状態の軌跡を図３３の曲線Ｃ１に示す。このよう
に車両は、一旦減速した後、加速する。通常の設定によ
れば、カーブ等の走行時にはシリーズモード、パラレル
モード、シリーズモードの順に頻繁に切り替えが行われ
ることになる。頻繁な切り替えは車両の乗り心地を損ね
るとともに、切り替え時にはトルクの出力等に時間遅れ
が生じやすいため、カーブ等を走行する際の車両の応答
性を損ねる。本実施例のハイブリッド車両では、経路情
報としてかかる経路が検出された場合には、運転モード
をシリーズモードに設定する。従って、頻繁な切り替え
に伴う上述の弊害を回避することができる。もちろん、
運転モードを与えるテーブル（図３３）の境界ＢＬを、
シリーズモードの領域が拡張する方向（図中の矢印Ａｒ
１の方向）に変更するものとしてもよい。
【０２６８】第３の例として、例えば、経路上に連続し
たカーブ又はコーナーが存在し、車両がそのカーブ等の
手前の所定の範囲に接近したことが検出されたときは、
パラレルモードを優先して運転モードを設定する。かか
るカーブまたはコーナーを走行する場合の車両の走行状
態の軌跡を図３３の曲線Ｃ２に示す。連続したカーブ等
の走行時には、車両は比較的低い速度、高トルクの領域
で走行することが多い。従って、かかる経路が検出され
た場合に、運転モードをパラレルモードに設定すること
により、頻繁な切り替えを回避することができる。もち
ろん、運転モードを与えるテーブル（図３３）の境界Ｂ
Ｌを、パラレルモードの領域が拡張する方向（図中の矢
印Ａｒ２の方向）に変更するものとしてもよい。
【０２６９】第４の例として、例えば、車両が登坂路上
にいることが検出されたときは、発進時にパラレルモー
ドを用いる。登坂路での発進時の走行状態を図３３中の
曲線Ｃ３に示す。かかる発進では、通常の発進よりも大
きなトルクが要求される。従って、通常通りシリーズモ
ードで発進を開始すると、その直後にパラレルモードへ
の切り替えが必要となる。大きなトルクが要求されてい
る走行状態では、運転モードの切り替えを行わずに連続
的にトルクを出力することが望ましい。登坂路での発進
時にはパラレルモードで発進することにより、上述の切
り替えを回避し、連続的にトルクを出力することが可能
となる。なお、パラレルモードでの発進時には、最初か
らエンジン１５０の動力を利用してもよいが、モータ１
４０の動力のみで発進するものとしてもよい。
【０２７０】第５の例として、車両が走行中の経路の勾
配に応じて運転モード（図３３）の境界ＢＬを変更し、
いずれかの運転モードを優先的に用いる。例えば、登坂
路では比較的大きなトルクが要求されるため、パラレル
モードの領域で走行することが多い。従って、登坂路の
勾配に応じて境界ＢＬをパラレルモードが拡張する側
（図３３中の矢印Ａｒ２側）に変更することにより、走
行中の頻繁な切り替えを抑制することができる。逆に、
降坂路では、それほど大きなトルクが要求されないた
め、シリーズモードの領域で走行することが多い。従っ
て、その勾配に応じて境界ＢＬをシリーズモードが拡張
する側（図３３の矢印Ａｒ１側）に変更することによ
り、走行中の頻繁な切り替えを抑制することができる。
【０２７１】なお、図３３には示していないが、急な降
坂路ではトルクが負の領域、即ち制動力をかけながら走
行する場合もある。かかる場合には、モータ１４０での
回生制動を行うが、更に勾配が急になれば、モータ１３
０による回生制動およびエンジン１５０のエンジンブレ
ーキも併用することが望ましい。モータ１３０による回
生およびエンジンブレーキはパラレルモードにおいて用
いることが可能となる。従って、非常に急な下り勾配が
検出された場合には、パラレルモードを優先するように
運転モードを切り替えるものとしてもよい。
【０２７２】経路情報に基づく運転モードの設定は、更
に種々の設定が可能である。例えば、経路に高速道路が
含まれている場合、登坂路が検出された場合と同様、パ
ラレルモードを優先する切り替えを行うことができる。
高速走行時には登坂路の走行と同様、電力消費が増すた
め、予めバッテリ１９４の充電に適した運転モードを選
択するのである。
【０２７３】また、別の例として、例えば、走行予定の
経路が渋滞しているとの情報が検出された場合、その手
前の所定の範囲に接近してからは、シリーズモードを優
先して使用するように設定することができる。渋滞時に
は、停車、発進、低速での走行が繰り返し行われるのが
通常であるから、予めシリーズモードに設定することに
より、切り替えの頻度を抑え、滑らかな運転を実現する
ことができる。経路情報を優先して運転モードを切り替
える処理は、これらに限らず更に多くの設定が可能であ
る。例えば、経路が市街地であるか否かに応じて運転モ
ードを設定するものとしてもよい。
【０２７４】以上で説明した第５実施例のハイブリッド
車両によれば、車両の走行状態のみならず経路情報に基
づいて適切な運転モードを設定することができる。従っ
て、パラレルモードとシリーズモードの利点をより適切
に使い分けることができ、ハイブリッド車両の運転効率
および乗り心地をより向上することができる。
【０２７５】第５実施例では、第１実施例と同じ構成を
有するハイブリッド車両に経路情報センサ２００および
道路データベース２０１を付加した構成を説明した。こ
れに限らず、他の実施例および変形例にそれぞれ経路情
報センサ２００および道路データベース２０１を付加し
た構成を取ることもできることは言うまでもない。
【０２７６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
例えば、本実施例のハイブリッド車両では、エンジンと
してガソリンエンジン１５０を用いたが、ディーゼルエ
ンジンその他の動力源となる装置を用いることができ
る。また、本実施例では、モータとして全て三相同期モ
ータを適用したが、誘導モータその他の交流モータおよ
び直流モータを用いるものとしてもよい。また、本実施
例では、種々の制御処理をＣＰＵがソフトウェアを実行
することにより実現しているが、かかる制御処理をハー
ド的に実現することもできる。当然、本発明は実施例の
ようなハイブリッド車両に限られず、例えば、船舶、航
空機、工作機械など種々の動力出力装置に適用可能であ
ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例としてのハイブリッド車両の全体構
成を示す説明図である。
【図２】第１実施例のハイブリッド車両の結合状態を示
す説明図である。
【図３】プラネタリギヤの基本的動作を説明する共線図
である。
【図４】車速とエンジン回転数の制限を示す説明図であ
る。
【図５】運転制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】運転モード切替処理ルーチンのフローチャート
である。
【図７】第１実施例のハイブリッド車両の走行領域にお
ける各走行モードの使い分けを示す説明図である。
【図８】トルク制御ルーチンのフローチャートである。
【図９】エンジンの運転ポイントと運転効率との関係を
示す説明図である。
【図１０】始動・停止制御ルーチンのフローチャートで
ある。
【図１１】共振抑制制御処理ルーチンのフローチャート
である。
【図１２】ブレーキ油圧の設定を示す説明図である。
【図１３】クラッチ油圧の設定を示す説明図である。
【図１４】各運転モードと運転効率との関係を示す説明
図である。
【図１５】高速走行時の共線図である。
【図１６】第１実施例の変形例としてのハイブリッド車
両の構成を示す説明図である。
【図１７】第１実施例の変形例としてのハイブリッド車
両の結合状態を示す説明図である。
【図１８】第２実施例としてのハイブリッド車両の全体
構成を示す説明図である。
【図１９】第２実施例のハイブリッド車両の結合状態を
示す説明図である。
【図２０】第２実施例における運転モード切替処理ルー
チンのフローチャートである。
【図２１】第２実施例のハイブリッド車両の走行領域に
おける各走行モードの使い分けを示す説明図である。
【図２２】第３実施例としてのハイブリッド車両の全体
構成を示す説明図である。
【図２３】第３実施例のハイブリッド車両の結合状態を
示す説明図である。
【図２４】第３実施例のハイブリッド車両の走行領域に
おける各走行モードの使い分けを示す説明図である。
【図２５】第３実施例における共振抑制制御処理ルーチ
ンのフローチャートである。
【図２６】第３実施例の変形例としてのハイブリッド車
両の構成を示す説明図である。
【図２７】第３実施例の変形例としてのハイブリッド車
両の結合状態を示す説明図である。
【図２８】第４実施例としてのハイブリッド車両の全体
構成を示す説明図である。
【図２９】第４実施例のハイブリッド車両の結合状態を
示す説明図である。
【図３０】第４実施例のハイブリッド車両の走行領域に
おける各走行モードの使い分けを示す説明図である。
【図３１】第５実施例としてのハイブリッド車両の全体
構成を示す説明図である。
【図３２】第５実施例における運転モード切替処理ルー
チンのフローチャートである。
【図３３】第５実施例のハイブリッド車両の走行領域に
おける各走行モードの使い分けを示す説明図である。
【図３４】従来のハイブリッド車両について、アシスト
モータを車軸に結合した場合の構成を示す説明図であ
る。
【図３５】従来のハイブリッド車両について、アシスト
モータを車軸に結合した場合における、アンダードライ
ブ走行時の動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図３６】従来のハイブリッド車両について、アシスト
モータを車軸に結合した場合における、オーバードライ
ブ走行時の動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図３７】従来のハイブリッド車両について、アシスト
モータをクランクシャフトに結合した場合の構成を示す
説明図である。
【図３８】従来のハイブリッド車両について、アシスト
モータをクランクシャフトに結合した場合における、ア
ンダードライブ走行時の動力の伝達の様子を示す説明図
である。
【図３９】従来のハイブリッド車両について、アシスト
モータをクランクシャフトに結合した場合における、オ
ーバードライブ走行時の動力の伝達の様子を示す説明図
である。
【符号の説明】
１１６…車軸 １１７、１１８、１１９…回転数センサ １２０、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｅ…プラネタリギ
ヤ １２１、１２１Ｃ…サンギヤ １２２、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｅ…リングギヤ １２３…プラネタリキャリア １２３Ｂ…プラネタリキャリア １２３Ｃ…プラネタリキャリア １２３Ｅ…プラネタリキャリア １３０、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｅ…モータ １３２…ロータ １３３…ステータ １４０、１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ、１４０Ｄ、１
４０Ｅ…モータ １４２…ロータ １４３…ステータ １５０…エンジン １５６…クランクシャフト １６０、１６０Ａ、１６０Ｃ、１６０Ｄ、１６０Ｅ…ク
ラッチ １６１、１６１Ｅ…第２クラッチ １６２、１６２Ａ、１６２Ｃ、１６２Ｄ、１６２Ｅ…ブ
レーキ １６５…アクセルペダルポジションセンサ １６６…シフトポジションセンサ １９０…制御ユニット １９１，１９２…駆動回路 １９４…バッテリ ２００…経路情報センサ ２０１…道路データベース ２３０、２３０Ｄ…クラッチモータ ２３２、２３２Ｄ…インナロータ ２３３、２３３Ｄ…アウタロータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ (56)参考文献 特開 平９−46821（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−42122（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−67208（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−107617（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/02 - 11/14 B60K 6/02 - 6/06 F02D 29/00 - 29/06 B60K 17/04

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２つの回転軸を有し、電力の
    やりとりによって両回転軸間で伝達される動力の大きさ
    を調整可能な動力調整装置と、電動機とを、エンジンの
    出力軸と駆動軸との間に直列に備え、駆動軸から動力を
    出力して走行可能なハイブリッド車両であって、 前記動力調整装置と電動機との結合および切り離しを行
    う結合機構と、 前記動力調整装置のいずれかの回転軸を保持することに
    よって、前記切り離しが行われた場合における前記動力
    調整装置での電力と動力との変換を可能とする保持機構
    と、 該車両の運転状態に関与した所定のパラメータを検出す
    る検出手段と、 該検出結果に応じて前記結合機構および前記保持機構を
    制御して前記動力調整装置と前記電動機との結合状態を
    切り替える制御手段と、 前記エンジンの出力軸および前記駆動軸の少なくとも一
    方について共振が生じているか否かを検出する共振検出
    手段と、 該共振が検出された場合には、前記結合機構および前記
    保持機構を制御して、該共振が生じている軸のトルクを
    抑制する共振抑制制御手段とを備えるハイブリッド車
    両。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
    て、 前記共振抑制制御手段は、前記共振が生じている軸のト
    ルクを、該軸のねじれ強さ以下に抑制する手段であるハ
    イブリッド車両。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
    て、 前記共振抑制制御手段は、前記共振が生じている軸のト
    ルクを、車両に振動が生じないトルクに抑制する手段で
    あるハイブリッド車両。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
    て、 前記動力調整装置は、前記エンジン側に結合されてお
    り、 前記共振検出手段は、前記結合機構が切り離し状態、前
    記保持機構が保持状態において、前記エンジンの出力軸
    に共振が生じているか否かを検出する手段であり、 前記共振抑制制御手段は、該共振が検出された場合に
    は、前記保持機構の保持力を低減する手段であるハイブ
    リッド車両。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のハイブリッド車両であっ
    て、 前記共振検出手段は、前記エンジンがモータリングされ
    ている場合において、前記共振を検出する手段であり、 前記共振抑制制御手段は、前記エンジンをモータリング
    可能なトルクが前記出力軸に付加可能な範囲で前記保持
    機構の保持力を低減する手段であるハイブリッド車両。
  6. 【請求項６】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
    て、 前記共振検出手段は、前記結合機構が結合状態である場
    合において、前記駆動軸に共振が生じているか否かを検
    出する手段であり、 前記共振抑制制御手段は、該共振が検出された場合に
    は、前記結合機構の結合力を低減する手段であるハイブ
    リッド車両。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のハイブリッド車両であっ
    て、 前記共振検出手段は、該ハイブリッド車両の制動時にお
    いて前記共振を検出する手段であり、 前記共振抑制手段は、前記動力調整装置と前記電動機の
    うちエンジンに近い側に結合されているものによる最大
    の回生トルク以上のトルクを伝達可能な範囲で前記結合
    機構の結合力を低減する手段であるハイブリッド車両。
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