JP6662359B2 - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンから出力された動力の一部を電力に変換し、その変換された電力を回転機に供給することにより、エンジンから直接伝達される動力に回転機の動力を加算して走行することができるハイブリッド車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンの出力トルクを、動力分割機構により第１モータ側と出力側とに分割し、第１モータ側に伝達された動力を電力として第２モータに伝達し、第２モータから出力されたトルクを、エンジンから直接伝達されるトルクに加算して走行するハイブリッド車両が記載されている。この動力分割機構は、第１モータ側に伝達する動力に対する出力側に伝達する動力の割合が比較的大きいローモードと、前記割合がローモードよりも小さいハイモードとを設定することができるように構成されている。

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は、動力分割機構を構成する部材などの耐久性の低下を抑制することを目的として、エンジン回転数が制限される。そのエンジンの制限回転数は、ハイモードよりもローモードの方が低回転数になる。エンジンの最大出力トルクは、エンジン回転数が増加するに連れて緩やかに大きくなり、エンジン回転数の変化量に対して最大出力トルクの変化量が小さいため、エンジンの上限出力は、エンジン回転数に影響される割合が大きい。したがって、上記のようにエンジン回転数が制限されると、それに応じてエンジンの出力の最大値が制限される。すなわち、ローモードを設定した場合には、ハイモードを設定した場合と比較してエンジンの上限出力が低下する。

一方、ローモードは、ハイモードと比較して出力側に伝達される動力の割合が大きいため、上記のようにエンジンの出力が制限されたとしても、出力側に伝達されるトルクが大きくなる場合がある。第２モータに接続された蓄電装置から第２モータに充分な電力を供給することができる場合には、第１モータによる発電量に依拠することなく、第２モータから定格トルク（最大トルク）を出力することができる。したがって、上記のようにエンジンの出力が制限されたとしても、蓄電装置から第２モータに多くの電力を供給することができれば、ローモードを設定することによりハイモードを設定する場合よりも大きな駆動力を得ることができる。

しかしながら、蓄電装置から第２モータに充分な電力を供給することができない場合には、第１モータによる発電量に依拠して、第２モータから出力可能なトルクが定まる。ローモードは、ハイモードよりも第１モータ側に伝達される動力の割合が小さく、また上記のようにエンジンの出力が制限される。そのため、ローモードを設定した場合には、ハイモードを設定した場合と比較して第１モータの発電量が少ない。その結果、蓄電装置から第２モータに充分な電力を供給することができない場合における第２モータから出力可能な最大トルクは、ローモードを設定した場合の方が、ハイモードを設定した場合よりも小さくなる。したがって、ローモードとハイモードとを一律に選択するように構成すると、蓄電装置から第２モータに充分な電力を供給することができないことなどを要因として、最大駆動力が過度に低下する可能性がある。

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、蓄電装置から第２モータに充分な電力を供給することができない場合における最大駆動力の低下を抑制できるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、前記エンジンから出力された動力の一部を電力に変換可能な第１回転機と、前記エンジンから出力された動力を前記第１回転機側と出力部材側とに分割するとともに、前記第１回転機側に伝達する動力と前記出力部材側に伝達する動力との比率が第１比率となる第１モードおよび前記第１モードよりも前記出力部材側に伝達する動力の割合が小さい第２比率となる第２モードを設定可能な伝動機構と、蓄電装置と、前記第１回転機により変換された電力と前記蓄電装置の電力との少なくともいずれか一方の電力が供給されることにより動力を出力する第２回転機とを備え、前記第１回転機および前記伝動機構の運転状態に応じて定められる前記エンジンから出力可能な上限出力を前記エンジンから出力するとともに、前記第１回転機により変換された前記電力および前記蓄電装置を含む前記蓄電装置と前記第２回転機とに接続された電力装置の状態に応じて定められる前記蓄電装置から前記第２回転機に供給可能な上限電力を前記第２回転機に供給して前記第２回転機から動力を出力することにより、車両が最大駆動力を発生させるように構成されたハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記伝動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１モードを設定して前記最大駆動力を発生させた場合に、前記第２モードを設定して前記最大駆動力を発生させた場合よりも小さくなる所定電力まで前記上限電力が低下しているか否かを判断し、前記上限電力が前記所定電力まで低下している場合に、前記第１モードを設定することを制限するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明では、前記所定電力は、前記エンジンの上限出力が大きくなるに連れて小さい値に設定されてよい。

この発明では、前記エンジンから出力可能な上限出力は、前記第１回転機と前記伝動機構との少なくともいずれか一方の許容上限回転数に応じて定められる前記エンジンの上限回転数と、前記エンジンから出力可能な最大トルクとの積で求められる動力であり、前記第１モードを設定した場合における前記エンジンの上限回転数は、前記第２モードを設定した場合における前記エンジンの上限回転数よりも低回転数になってよい。

この発明では、前記伝動機構は、複数の回転部材を有し、前記複数の回転部材のうちのいずれか一つの対象回転部材の許容上限回転数が高回転数になるに連れて、前記エンジンの上限回転数が高回転数になってよい。

この発明では、前記許容上限回転数は、前記対象回転部材の温度が高温になるに連れて低回転数になり、前記対象回転部材に供給される潤滑媒体の量が多くなるに連れて高回転数になってよい。

この発明では、前記コントローラは、前記第２回転機の回転数が基底速度以上となる車速の場合に、前記第１モードを設定することを制限するように構成されていてよい。

この発明では、前記コントローラは、前記第１モードを設定することが制限されている間に、前記蓄電装置から前記第２回転機に供給可能な上限電力を増大させる復帰制御を実行するように構成されていてよい。

この発明では、前記蓄電装置は、前記蓄電装置の温度が所定温度以上となることにより前記蓄電装置から出力することができる電力が制限されるように構成され、前記蓄電装置を冷却する冷却装置を備え、前記復帰制御は、前記第１モードを設定することが制限していない場合と比較して、前記冷却装置における前記蓄電装置の冷却量を増加する制御を含んでよい。

この発明では、前記車両は、前記エンジンと前記第２回転機とから走行のための動力を出力して走行するＨＶ走行モードと、前記エンジンから走行のための動力を出力せずに前記第２回転機から走行のための動力を出力して走行するＥＶ走行モードとを選択可能に構成され、前記エンジンは、前記車両に要求される動力が所定動力以上の場合に、前記エンジンを始動するように構成され、前記復帰制御は、前記第１モードを設定することが制限されていない場合と比較して、前記所定動力を小さくする制御を含んでよい。

この発明においては、エンジンから出力された動力を第１回転機側と出力部材側とを分割する伝動機構が、第１回転機側に伝達される動力と出力部材側に伝達される動力との比率が異なる二つのモードを設定することができる。したがって、出力部材側に伝達する動力の割合が大きい第１モードを設定することにより、伝動機構を介して大きな動力が出力される。そして、第２回転機には、第１回転機で変換された電力と蓄電装置の電力との少なくともいずれか一方の電力が供給されるように構成されている。そのため、蓄電装置から第２回転機に充分に電力を供給することができる場合には、第１モードを設定することにより車両の最大駆動力を大きくすることができる。一方、第１モードは、第１回転機側に伝達される動力の割合が小さいため、蓄電装置から第２回転機に供給可能な電力が低下することで、最大駆動力が大きく低下する。したがって、そのような場合に第１モードを設定することを制限することにより、最大駆動力の低下量を低減することができる。

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。 エンジン回転数の上限値の定め方の一例を説明するための図である。 HV LoモードおよびHV Hiモードを設定した場合におけるエンジンの上限出力を説明するための図である。 蓄電装置の出力可能電力に応じた最大駆動力の変化を説明するための図である。 この発明の実施形態における駆動力制御装置の制御の一例を説明するためのフローチャートである。 停車時から所定車速まで加速した後に減速した場合における、蓄電装置の出力可能電力の変化と、HV Loモードを設定することの制限の有無とを説明するためのタイムチャートである。 エンジンの上限出力に応じて第１閾値を定めるための図である。 ピニオンギヤの温度に応じてピニオンギヤの許容回転数を定めるための図である。 ピニオンギヤに供給される潤滑油量に応じてピニオンギヤの許容回転数を定めるための図である。 蓄電装置の出力可能電力を増大させるために、冷却ファンへの指令信号を変更する制御例を説明するためのフローチャートである。 冷却ファンに出力する指令信号を説明するための図である。 蓄電装置の出力可能電力を増大させるために、エンジンの始動頻度を増大させる制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の一例を図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。上記の第１モータ６が、この発明の実施形態における「第１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「伝動機構」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から出力された動力を第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、その動力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。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。

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。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、摩擦式あるいは噛み合い式の第１ブレーキ機構B1が設けられている。すなわち、第１ブレーキ機構B1を係合して出力軸１５または入力軸１６を固定することにより、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、第１ブレーキ機構B1は、第１モータ６が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させることができればよく、出力軸１５または入力軸１６を完全に固定する構成に限らず、要求される反力トルクを出力軸１５または入力軸１６に作用させることができればよい。または、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を第１ブレーキ機構B1に代えて設けてもよい。

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、上記第１ブレーキ機構B1と同様に、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に供給することができるように構成されている。さらに、蓄電装置４７を冷却するための冷却ファンＦが設けられている。この冷却ファンＦは、この発明の実施形態における「冷却装置」に相当するものであって、蓄電装置４７の温度が過度に高くなることにより、蓄電装置４７の出力が制限されることを抑制するためや、蓄電装置４７の耐久性が低下することを抑制するために設けられている。なお、第２モータ７やリアモータ３０が、この発明の実施形態における「第２回転機」に相当する。

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におけるリングギヤ１８またはカウンタシャフト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。なお、統合ECU４９は、上記の他に、蓄電装置４７の温度に応じて冷却ファンＦに通電する電流値を求めて、冷却ファンＦを駆動するアクチュエータに信号などを出力するように構成されている。

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。なお、シングルモードでの走行中に、エンジン５から動力を出力し、第１モータ６をジェネレータとして機能させてエンジン５から出力された動力の全てを電気エネルギーに変換することができ、その場合であっても、エンジン５は駆動力源として機能していないため、図中では「OFF」と示している。

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て示す図であり、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および図６に示すようにHV Hiモードや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と第２クラッチ機構CL2とのいずれか一方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。その場合の第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側に伝達される動力とリングギヤ１８側に伝達される動力との比率は、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側に伝達される動力を「１」とした場合、HV Loモードではリングギヤ１８側に伝達される動力の割合である動力分割率は、「１／（ρ１×ρ２）」となり、HV Hiモードではその動力分割率は、「１／ρ１」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に伝達される動力の割合が大きくなる。なお、上記HV Loモードにおける動力分割率（１／（ρ１×ρ２））が、この発明の実施形態における「第１比率」に相当し、HV Hiモードにおける動力分割率（１／ρ１）が、この発明の実施形態における「第２比率」に相当し、HV Loモードが、この発明の実施形態における「第１モード」に相当し、HV Hiモードが、この発明の実施形態における「第２モード」に相当し、リングギヤ１８やドリブンギヤ２３が、この発明の実施形態における「出力部材」に相当する。

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力に、さらに駆動力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力を第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。図８および図９に示すように、第１モータ６の回転数と変速部１０におけるリングギヤ１８の回転数との比は、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。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、シングルモードでは、図１０に示すように第２モータ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。

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走行モードを選定することがある。

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走行モードを選定することがある。

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走行モードである場合の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。

HV Loモードを設定した場合およびHV Hiモードを設定した場合には、エンジン５の上限回転数に基づいてエンジン５の上限出力が定まる。そのエンジン５の上限回転数は、図１３に示すように分割部９におけるピニオンギヤ１３の許容回転数や、第１モータ６の駆動可能回転数などに基づいて定められている。なお、図１３における横軸に車速をとり、縦軸にエンジン５の上限回転数をとっている。図１３にNpin1 Loのラインで示すようにHV Loモードを設定した場合にピニオンギヤ１３の許容回転数を制限値としてエンジン５を駆動すると、エンジン５の上限回転数は車速の増加に伴って緩やかに増大する。また、HV Loモードを設定した場合に第１モータ６の駆動可能回転数を制限値としてエンジン５を駆動すると、図１３にNg Loのラインで示すようにエンジン５の上限回転数は車速の増加に伴って比較的大きな変化率で増大する。また、いずれの車速においても、HV Loモードでは、ピニオンギヤ１３の許容回転数に基づいたエンジン５の上限回転数の方が、第１モータ６の駆動可能回転数に基づいたエンジン５の上限回転数よりも低回転数となる。したがって、HV Loモードでは、ピニオンギヤ１３の許容回転数に基づいてエンジン５の回転数が制限される。なお、動力分割機構８を構成する各回転部材、具体的には、各サンギヤ１１，１７、各リングギヤ１２，１８、各ピニオンギヤ１３，１９、各キャリヤ１４，２０が、この発明の実施形態における「複数の回転部材」に相当し、ピニオンギヤ１３や第１モータ６が連結されているサンギヤ１１が、この発明の実施形態における「対象回転部材」に相当する。ここで、この発明の実施形態における「対象回転部材」にサンギヤ１１を含んだ理由は、第１モータ６の回転数の上限値に応じてサンギヤ１１の許容回転数が定まるためである。

一方、図１３にNpin1 Hiのラインで示すようにHV Hiモードを設定した場合にピニオンギヤ１３の許容回転数を制限値としてエンジン５を駆動すると、HV Loモードを設定した場合にピニオンギヤ１３の許容回転数を制限値としてエンジン５を駆動した場合よりも、いずれの車速においても、エンジン５の上限回転数が高回転数になる。なお、そのエンジン５の上限回転数の増加率は、HV Loモードを設定した場合にピニオンギヤ１３の許容回転数に基づいたエンジン５の上限回転数とほぼ同様である。また、HV Hiモードを設定した場合に第１モータ６の駆動可能回転数を制限値としてエンジン５を駆動すると、図１３にNg Hiのラインで示すようにエンジン５の上限回転数は車速の増加に伴って緩やかに増加する。そのエンジン５の上限回転数は、いずれの車速においても、HV Hiモードを設定した場合におけるピニオンギヤ１３の許容回転数に基づいたエンジン５の上限回転数よりも低回転数になる。したがって、HV Hiモードでは、第１モータ６の駆動可能回転数に基づいてエンジン５の回転数が制限される。そして、HV Hiモードを設定した場合におけるエンジン５の上限回転数は、HV Loモードを設定した場合におけるエンジン５の上限回転数よりも高回転数になる。

図１４には、HV Loモードを設定した場合、およびHV Hiモードを設定した場合におけるエンジン５の上限出力を説明するための図を示している。なお、図１４における横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はエンジン５の最大出力トルクを示している。図１４に示すように、エンジン５の最大出力トルクは、エンジン回転数が所定の回転数Ne1よりも高回転数となると、それ以降は、緩やかに増大する。エンジン５の上限出力は、エンジン５の最大出力トルクとエンジン５の上限回転数との積で求められる値である。したがって、HV Loモードを設定した場合におけるエンジン５の上限出力は、図１４にPe上限_Loのラインで示す大きさになり、HV Hiモードを設定した場合におけるエンジン５の上限出力は、図１４にPe上限_Hiのラインで示す大きさになる。つまり、HV Hiモードを設定した場合の方が、HV Loモードを設定するよりも、エンジン５の上限出力が大きくなる。なお、図１４には、HV Loモードを設定した際のエンジン５の上限回転数を、「Ne上限_Lo」と示し、HV Hiモードを設定した際のエンジン５の上限回転数を、「Ne上限_Hi」と示している。

一方、上述したようにHV Loモードは、出力側に動力を伝達する割合が、HV Hiモードよりも大きい。したがって、HV Loモードを設定した場合におけるエンジン５の上限出力が、HV Hiモードを設定した場合におけるエンジン５の上限出力よりも小さいとしても、リングギヤ１８に伝達される動力（またはトルク）が大きくなる。なお、第１モータ６で回生される動力の大きさは、HV Loモードの方がHV Hiモードよりも小さい。

そして、出力ギヤ２１とドリブンギヤ２３とのギヤ比や、ドライブギヤ２８とドリブンギヤ２３とのギヤ比などを便宜上「１」とすれば、HV LoモードおよびHV Hiモードを設定した場合における駆動力は、リングギヤ１８から伝達されるトルクと第２モータ７から出力されたトルクとの和に基づいた値になる。第２モータ７には、第１モータ６で発電された電力と、蓄電装置４７の電力とを供給することができるため、蓄電装置４７から第２モータ７に充分な（第２モータ７の出力トルクが定格トルクとなる）電力を出力できる場合には、第１モータ６による発電量に関わらず、第２モータ７の出力を最大値にすることができる。すなわち、HV LoモードとHV Hiモードとのいずれの場合も、第２モータ７の最大出力は同一になる。したがって、車両の最大駆動力は、リングギヤ１８から出力される動力（またはトルク）と第２モータ７から出力された動力とに基づいた大きさになるため、リングギヤ１８から出力される動力（またはトルク）の差分、HV Loモードを設定した方がHV Hiモードを設定するよりも大きな最大駆動力を得ることができる。なお、ここで示す「最大駆動力」とは、構成部材の回転数の制限などを考慮して、出力できる駆動力の上限値を意味する。

一方、蓄電装置４７の充電残量が少ない場合や蓄電装置４７の温度が低温の場合、あるいは蓄電装置４７の温度が上限温度近傍である場合などであって、蓄電装置４７から第２モータ７に充分な電力を供給できない場合、すなわち蓄電装置４７から第２モータ７に供給する電力が制限されている場合には、第２モータ７に供給される電力（合計値）は、第１モータ６で発電される電力に応じて変化する。したがって、第１モータ６側に伝達する動力の割合が小さいHV Loモードを設定した場合には、HV Hiモードを設定した場合よりも第２モータ７に供給される電力が小さくなる。その第２モータ７に供給される電力差に基づく第２モータ７の出力トルクの差が、リングギヤ１８から出力される動力の差よりも大きいと、HV Loモードを設定した場合よりもHV Hiモードを設定した場合の方が大きな駆動力を得ることができる。なお、第２電力制御装置４７の温度により蓄電装置４７から出力できる電力が制限されている場合もあり、蓄電装置４７自体や第２電力制御装置４７などの状態を考慮して、蓄電装置４７から第２モータ７に供給可能な電力が定められ、その第２モータ７に供給可能な電力が、この発明の実施形態における「上限電力」に相当する。

図１５には、蓄電装置４７の出力可能電力に応じた最大駆動力の変化を説明するための図を示している。なお、図１５の横軸に車速をとり、縦軸に最大駆動力をとるとともに、図１５におけるLo1のラインは、HV Loモードを設定した場合に蓄電装置４７から充分な電力を出力した場合の最大駆動力を示し、Lo2のラインは、HV Loモードを設定した場合に蓄電装置４７からの出力可能電力が低下している場合の最大駆動力を示し、Hi1のラインは、HV Hiモードを設定した場合に蓄電装置４７から充分な電力を出力した場合の最大駆動力を示し、Hi2のラインは、HV Hiモードを設定した場合に蓄電装置４７からの出力可能電力が低下している場合の最大駆動力を示している。

図１５に示すようにHV Loモードを設定した場合における最大駆動力と、HV Hiモードを設定した場合における最大駆動力とは、蓄電装置４７から出力される電力毎に異なる。具体的には、蓄電装置４７から充分に電力を出力することができる場合には、HV Loモードを設定した方が最大駆動力が大きくなる。一方、蓄電装置４７からの出力可能電力が低下している場合の最大駆動力は、HV Hiモードを設定した方が大きくなる。

そのため、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、蓄電装置４７から第２モータ７に供給できる電力が低下することに伴う最大駆動力の低下を抑制できるように構成されている。その制御の一例を図１６に示している。図１６に示す制御例では、まず、車速Vが第１所定車速Vs1よりも高車速か否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１における第１所定車速Vs1は、蓄電装置４７から出力可能な電力が低下したとしても、蓄電装置４７から第２モータ７に充分な電力を供給できる場合と同等の駆動力を得られる車速である。具体的には、第２モータ７の特性に応じた第２モータ７の出力トルクが第２モータ７の回転数に関わらず一定となる基底速度に基づいた車速である。この基底速度は、第２モータ７に供給可能な電力が低下するに連れて低速になる。したがって、第１所定車速Vs1は、蓄電装置４７から第２モータ７に供給できる電力に応じて定めることができる。なお、第１所定車速Vs1は、例えば、蓄電装置４７から出力可能な電力が下限電力まで低下したとしても、蓄電装置４７から第２モータ７に充分な電力を供給できる場合と同等の駆動力を得られる車速を固定値として採用してもよい。この第１所定車速Vs1が、この発明の実施形態における「所定車速」に相当する。

車速Vが第１所定車速Vs1よりも高車速であることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、蓄電装置４７から第２モータ７に供給できる電力が、HV Loモードを設定した場合に、HV Hiモードを設定した場合よりも駆動力が低下する程度まで低下しているか否かを判断する。蓄電装置４７から第２モータ７に供給できる電力は、蓄電装置４７の出力可能電力や、第２電力制御装置４６の耐久性の低下を抑制するための制限電力などに基づいて定めることができる。また、蓄電装置４７の出力可能電力は、蓄電装置４７の充電残量や蓄電装置４７の温度に応じて定められている。ここに示す例では、上記の判断する一例として、蓄電装置４７の出力可能電力が、第１閾値W1よりも少ないか否かを判断している（ステップＳ２）。第１閾値W1が、この発明の実施形態における「所定値」に相当する。なお、第１閾値W1は、実験やシミュレーションなどに基づいて予め定めることができる。

第１閾値W1は、例えば、HV Hiモードを設定している場合に、第１モータ６と蓄電装置４７とから供給される電力により第２モータ７が定格トルクを出力することができること、およびHV Loモードを設定している場合にリングギヤ１８に伝達されるトルクから、HV Hiモードを設定している場合にリングギヤ１８に伝達されるトルクを減算した値が、第２モータ７の定格トルクから、HV Loモードを設定している場合における第２モータ７の出力トルク（第１モータ６と蓄電装置４７とから供給される電力に基づくトルク）を減算した値よりも小さくなることとの二つの条件を満たす蓄電装置４７の出力電力に定めることができる。すなわち、HV Loモードを設定することにより、リングギヤ１８に伝達されるトルク差以上に、第２モータ７の出力トルクの低下量が大きくなる電力量を第１閾値W1として定めることができる。

または、蓄電装置４７の出力可能電力毎に、HV Hiモードを設定した場合の最大駆動力と、HV Loモードを設定した場合の最大駆動力とを予め演算や実験などに基づいて求めておき、HV Loモードを設定した場合の最大駆動力が、HV Hiモードを設定した場合の最大駆動力以下となる蓄電装置４７の出力可能電力を、第１閾値W1として求めてもよい。さらに、第１閾値W1は、現実にHV Loモードを設定した場合の最大駆動力がHV Hiモードを設定した場合の最大駆動力よりも小さくなる値であるものに限らず、温度条件などが悪化した場合を考慮して定めてもよい。すなわち、現実にHV Loモードを設定した場合の最大駆動力がHV Hiモードを設定した場合の最大駆動力よりも小さくなる蓄電装置４７の出力可能電力よりも大きい値に定めてもよい。

蓄電装置４７の出力可能電力が、第１閾値W1よりも少なくステップＳ２で肯定的に判断された場合は、HV Loモードを設定することを制限して（ステップＳ３）、このルーチンを一旦終了する。このステップＳ３における制限とは、蓄電装置４７からの出力可能電力が第１閾値W1よりも小さい場合に、一律にHV Loモードを設定することを禁止するものではないことを意味している。例えば、図１１や図１２に示すマップに基づいて走行モードを設定する場合において、HV Hiモードや直結モードからHV Loモードに切り替える条件が成立した場合であっても、所定時間経過するまで、または第２モータ７の回転数が基底速度以下となる車速に低下するまで、現在設定されている走行モード（HV Hiモードまたは直結モード）を維持するなどとしてもよい。または、HV Hiモードや直結モードからHV Loモードに切り替えたとしても要求駆動力を充足することができる場合には、HV Loモードを設定することとしてもよい。あるいは、現状、HV Loモードが設定され、そのままHV Loモードで要求駆動力を充足することができる場合には、HV LoモードからHV Hiモードや直結モードに切り替えなくてもよい。

一方、車速Vが第１所定車速Vs1よりも高車速であり、または蓄電装置４７の出力可能電力が第１閾値W1以上であることにより、ステップＳ１やステップＳ２で否定的に判断された場合には、HV Loモードを設定することを制限しているか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４は、以前にステップＳ３が実行されるとともに、その制限が解除されていないか否かに基づいて判断することができる。具体的には、例えば、ステップＳ３を実行した場合に、HV Loモードを設定することを制限していることを判断するためのフラグをオンに切り替え、かつ後述するステップＳ６を実行した場合に、そのフラグをオフに切り替えるように構成し、ステップＳ４では、そのフラグがオンであるか否かに基づいて判断することができる。

HV Loモードを設定することを制限していることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合には、車速Vが第２所定車速Vs2よりも低車速か否かを判断する（ステップＳ５）。このステップＳ５は、HV Loモードを設定することの制限を解除してもよいか否かを判断するためのステップである。したがって、第２モータ７の回転数が、基底速度以下となっているか否かを判断する。なお、HV Loモードを設定することを制限するか否かの判断が頻繁に切り替わることを抑制するために、第２所定車速Vs2は、第１所定車速Vs1よりも低車速に定められている。

車速Vが第２所定車速Vs2よりも低車速であることによりステップＳ５で肯定的に判断された場合には、HV Loモードを設定することの制限を解除して（ステップＳ６）、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、車速Vが第２所定車速Vs2以上であることにより、ステップＳ５で否定的に判断された場合には、蓄電装置４７からの出力可能電力が、第２閾値W2よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ７）。このステップＳ７もステップＳ５と同様に、HV Loモードを設定することの制限を解除してもよいか否かを判断するためのステップである。したがって、HV Loモードを設定した場合の最大駆動力が、HV Hiモードを設定した場合の最大駆動力よりも大きい駆動力とすることができる電力を、蓄電装置４７から出力できるか否かを判断する。なお、HV Loモードを設定することを制限するか否かの判断が頻繁に切り替わることを抑制するために、第２閾値W2は、第１閾値W1よりも大きな値に定められている。

蓄電装置４７からの出力可能電力が、第２閾値W2よりも大きいことによりステップＳ７で肯定的に判断された場合には、ステップＳ６に移行する。すなわち、HV Loモードを設定することの制限を解除する。それとは反対に、蓄電装置４７からの出力可能電力が、第２閾値W2以下であることによりステップＳ７で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。すなわち、HV Loモードを設定することの制限を維持する。

つぎに、停車時から所定車速まで加速した後に減速した場合における、蓄電装置４７の出力可能電力の変化と、HV Loモードを設定することの制限の有無とを、図１７に示すタイムチャートを参照して説明する。なお、図１７には、車速、蓄電装置４７の温度、蓄電装置４７から出力可能な電力、蓄電装置４７の充電残量（SOC）、HV Loモードを設定することの制限の有無の変化を示している。

図１７に示す例では、ｔ０時点で走行し始め、ｔ４時点で所定車速に到達し、その後、減速している。したがって、車速は、ｔ０時点からｔ４時点に向けて次第に増大し、ｔ４時点以降では、次第に低下している。また、蓄電装置４７の電力を走行のために使用していることにより、ｔ０時点から蓄電装置４７の充電残量が次第に低下し、所定車速到達後は、要求駆動力が低下することに伴って蓄電装置４７の充電残量が緩やかに低下する。また、蓄電装置４７から電力を出力することなどに伴って、蓄電装置４７の温度は、ｔ０時点から次第に増大している。蓄電装置４７の最大出力電力は、蓄電装置４７の充電残量と、蓄電装置４７の温度とに基づいて定まるため、図１７に示す例では、ｔ０時点からｔ３時点までの間は、蓄電装置４７の温度上昇を主な理由として、蓄電装置４７の最大出力が増大し、その後、ｔ５時点までの間は、蓄電装置４７の温度の上限や蓄電装置４７の充電残量の低下などを要因として、蓄電装置４７の最大出力電力がほぼ一定に維持され、ｔ５時点以降では、最大出力電力が次第に低下している。

このような場合において、ｔ１時点で、第１所定車速Vs1よりも高車速になるとともに、その際における蓄電装置４７の最大出力電力が第１閾値W1未満であることにより、上記ステップＳ１やステップＳ２で肯定的に判断されるため、HV Loモードを設定することが制限される。

ｔ２時点では、蓄電装置４７の出力可能電力が第２閾値W２よりも大きくなることにより、上記ステップＳ７で肯定的に判断されるため、HV Loモードを設定することの制限が解除される。一方、ｔ５時点から蓄電装置４７の出力可能電力が低下し、その出力可能電力が第１閾値W1を下回ると（ｔ６時点）、HV Loモードを設定することが制限される。なお、図１７に示す例では、ｔ６時点での車速は、第１所定車速V1よりも高車速であるため、上記ステップＳ１で肯定的に判断される。

上述したようにHV Loモードを設定した場合よりもHV Hiモードを設定した場合の方が最大駆動力が大きくなる程度まで、蓄電装置４７の出力可能電力が低下した場合に、HV Loモードを設定することを制限することにより、蓄電装置４７の出力可能電力に基づいた駆動力の低下量を低減すること、または駆動力が不足することを抑制することができる。また、低車速域（第１所定車速Vs1や第２所定車速Vs2以下の車速）では、HV Loモードを設定することを制限しないことにより、低車速域における最大駆動力が制限されることを抑制することができる。具体的には、低車速域では、図１５にLo1で示す駆動力を出力することができ、低車速域以外では、図１５にHi2で示す駆動力を出力することができる。

なお、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、図１６に示す制御例におけるステップＳ１やステップＳ５を実行しないものであってもよい。すなわち、車速に基づいてHV Loモードを設定することを制限するか否かを判断しなくてもよい。その場合には、ステップＳ４で肯定的に判断された後に、ステップＳ７を判断すればよい。

また、HV Loモードを設定した際のエンジン５の上限出力が大きくなるに連れて第１閾値W1が小さくなるように構成されていてもよい。これは、エンジン５の上限出力が大きくなるに連れて第１モータ６の発電量が多くなるため、蓄電装置４７から第２モータ７に供給できる電力が小さいとしても、第２モータ７に充分な電力が供給されるためである。したがって、例えば、実験やシミュレーションなどに基づいて図１８に示すマップを予め用意し、そのマップにおける第１閾値W1に基づいて、上記ステップＳ２を判断するように構成してもよい。なお、図１８における横軸は、HV Loモードを設定した際のエンジン５の上限出力の大きさを示し、縦軸は、第１閾値W1の大きさを示している。

さらに、上述したようにエンジン５の上限出力は、ピニオンギヤ１３の許容回転数に基づいて求められる。このピニオンギヤ１３の許容回転数は、ピニオンギヤ１３の耐久性が低下することを抑制するために定められている。したがって、例えば、図１９に示すようにピニオンギヤ１３の温度が高温になるに連れて許容回転数を低回転数に定め、または図２０に示すようにピニオンギヤ１３に供給される潤滑油（潤滑媒体）の量が多くなるに連れて許容回転数を高回転数に定めてもよい。そのようにピニオンギヤ１３の許容回転数を定めることにより、エンジン５の出力が過度に制限されることを抑制することができ、その結果、駆動力の低下量を低減すること、または駆動力が不足することを抑制することができる。なお、図１９における横軸はピニオンギヤ１３の温度を示し、縦軸はピニオンギヤ１３の許容回転数を示し、図２０における横軸はピニオンギヤ１３に供給される潤滑油量を示し、縦軸は許容回転数を示している。また、ピニオンギヤ１３の温度は、ピニオンギヤ１３の近傍に温度センサを設け、その温度センサの検出値を採用してもよく、ピニオンギヤ１３に作用するトルクの大きさから推定してもよく、第１駆動装置２の内部のオイルの温度から推定してもよい。

図１６に示す制御例によりHV Loモードを設定することが制限されることにより、HV Hiモードや直結モードを設定することで最大駆動力が過度に低下することを抑制することができるものの、HV Hiモードや直結モードでは運転者が要求する駆動力を得られない可能性がある。そのため、蓄電装置４７から第２モータ７に供給できる電力を、迅速に増大させること、すなわち、蓄電装置４７から第２モータ７に供給できる電力を迅速に復帰させることが好ましい。そのため、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、HV Loモードを設定することが制限されている間に、蓄電装置４７の出力可能電力を増大させるなどの復帰制御を実行してもよい。

図２１には、その復帰制御の一例を示してある。この図２１に示す復帰制御は、蓄電装置４７が高温になることにより、蓄電装置４７からの出力可能電力が制限された場合などに主に実行される。図２１に示す例では、まず、HV Loモードを設定することが制限されているか否かを判断する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１は、図１６におけるステップＳ４と同様に判断することができる。

HV Loモードを設定することが制限されていないことによりステップＳ１１で否定的に判断された場合には、通常時用の指令信号に基づいて冷却ファンＦを駆動して（ステップＳ１２）、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、HV Loモードを設定することが制限されていることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、復帰制御用の指令信号に基づいて冷却ファンＦを駆動して（ステップＳ１３）、このルーチンを一旦終了する。

図２２には、冷却ファンＦを駆動するための指令信号の一例を示しており、横軸に蓄電装置４７の温度をとり、縦軸に冷却ファンＦに向けて出力される電流値の大きさをとっている。また、図２２における実線は復帰制御時に出力される電流値を示し、破線は通常時に出力される電流値を示している。図２２に示すように復帰制御時には、蓄電装置４７の温度が比較的低温のうちから冷却ファンＦに通電されるとともに、通常時よりも大きな電流が通電される。その結果、蓄電装置４７を迅速に冷却することができるため、蓄電装置４７からの出力電力の制限を迅速に緩和することができる。つまり、HV Loモードを設定することの制限を迅速に解除することができる。なお、冷却ファンＦのような空冷式の冷却装置に限らず、水冷式の冷却装置であってもよく、その場合には、HV Loモードを設定することが制限されている場合に、冷却水の流量を増大させるなどとしてもよい。つまり、HV Loモードが設定されている場合に、蓄電装置４７の冷却量を増加させることができればよい。

また、蓄電装置４７の充電残量が低下するに連れて、蓄電装置４７の出力可能電力が低下して、HV Loモードを設定することが制限される場合がある。そのような場合に、迅速に蓄電装置４７の出力可能電力を増大させるため、つまり、蓄電装置４７の充電残量を増大させるための復帰制御の一例を図２３に示している。

図２３に示す復帰制御は、エンジン５を始動する頻度を増大させることで、蓄電装置４７を充電するように構成されている。具体的には、車両に要求されるパワーが比較的小さい状態でエンジン５が始動するように構成されている。

図２３に示す例では、まず、上記ステップＳ１１と同様に、HV Loモードを設定することが制限されているか否かを判断する（ステップＳ２１）。HV Loモードを設定することが制限されていないことによりステップＳ２１で否定的に判断された場合には、エンジン５を始動する閾値を通常時に設定される第１始動閾値に設定する（ステップＳ２２）。それとは反対に、HV Loモードを設定することが制限されていることによりステップＳ２１で否定的に判断された場合には、エンジン５を始動する閾値を第１始動閾値よりも小さい値の第２始動閾値に設定する（ステップＳ２３）。

このようにHV Loモードを設定することが制限されている場合に、エンジン５を始動する頻度を増大させることにより、エンジン５から出力された動力を第１モータ６により回生する頻度が増大する。その結果、蓄電装置４７の充電残量を迅速に増大させることができ、蓄電装置４７からの出力電力の制限を迅速に緩和することができる。つまり、HV Loモードを設定することの制限を迅速に解除することができる。

この発明は、上述した各実施例に限定されないのであって、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、対象とすることができるハイブリッド車両は、エンジン５から第１モータ側に伝達する動力と出力側に伝達する動力との比率を変更することができる伝動機構を備えていればよく、その構成は上述した実施例に限定されない。すなわち、以下に記載するように構成されたハイブリッド車両は、少なくともこの発明で対象とするハイブリッド車両に含まれる。

すなわち、『エンジンが連結された入力用回転部材と発電機が連結された反力用回転部材と出力用回転部材との三つの回転部材と、前記三つの回転部材のうちのいずれか一つである第１回転部材が連結されている第１回転要素と前記三つの回転部材のうちの他のいずれか一つである第２回転部材が連結されている第２回転要素と第３回転要素とによって差動作用を行う第１差動機構と、前記三つの回転部材のうちの更に他の一つである第３回転部材が連結されている第４回転要素と前記第３回転要素に連結されている第５回転要素と第６回転要素とによって差動作用を行う第２差動機構と、前記第６回転要素と前記第１回転要素または前記第２回転要素とを連結し、またその連結を解く第１係合機構と、前記第４回転要素と前記第５回転要素と前記第６回転要素とのうちの少なくともいずれか二つの回転要素を連結し、またその連結を解く第２係合機構とを有するハイブリッド車両』は、この発明で対象とするハイブリッド車両に含まれる。

１Ｒ，１Ｌ…前輪、 ２…第１駆動装置、 ５…エンジン、 ６…第１モータ、 ７…第２モータ、 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、 ３０…リアモータ、 ４７…蓄電装置、 CL1…第1クラッチ機構、 CL2…第２クラッチ機構、 CL3…第３クラッチ機構、 ４８…ECU、 ４９…統合ECU、 ５０…MG ECU、 ５１…エンジンECU、 ５２…クラッチECU、 Ｆ…冷却ファン。

Claims (9)

1. エンジンと、
   前記エンジンから出力された動力の一部を電力に変換可能な第１回転機と、
   前記エンジンから出力された動力を前記第１回転機側と出力部材側とに分割するとともに、前記第１回転機側に伝達する動力と前記出力部材側に伝達する動力との比率が第１比率となる第１モードおよび前記第１モードよりも前記出力部材側に伝達する動力の割合が小さい第２比率となる第２モードを設定可能な伝動機構と、
   蓄電装置と、
   前記第１回転機により変換された電力と前記蓄電装置の電力との少なくともいずれか一方の電力が供給されることにより動力を出力する第２回転機と
   を備え、
   前記第１回転機および前記伝動機構の運転状態に応じて定められる前記エンジンから出力可能な上限出力を前記エンジンから出力するとともに、前記第１回転機により変換された前記電力および前記蓄電装置を含む前記蓄電装置と前記第２回転機とに接続された電力装置の状態に応じて定められる前記蓄電装置から前記第２回転機に供給可能な上限電力を前記第２回転機に供給して前記第２回転機から動力を出力することにより、車両が最大駆動力を発生させるように構成されたハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記伝動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１モードを設定して前記最大駆動力を発生させた場合に、前記第２モードを設定して前記最大駆動力を発生させた場合よりも小さくなる所定電力まで前記上限電力が低下しているか否かを判断し、
   前記上限電力が前記所定電力まで低下している場合に、前記第１モードを設定することを制限するように構成されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記所定電力は、前記エンジンの上限出力が大きくなるに連れて小さい値に設定される
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記エンジンから出力可能な上限出力は、前記第１回転機と前記伝動機構との少なくともいずれか一方の許容上限回転数に応じて定められる前記エンジンの上限回転数と、前記エンジンから出力可能な最大トルクとの積で求められる動力であり、
   前記第１モードを設定した場合における前記エンジンの上限回転数は、前記第２モードを設定した場合における前記エンジンの上限回転数よりも低回転数になる
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
4. 請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記伝動機構は、複数の回転部材を有し、
   前記複数の回転部材のうちのいずれか一つの対象回転部材の許容上限回転数が高回転数になるに連れて、前記エンジンの上限回転数が高回転数になる
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
5. 請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記許容上限回転数は、前記対象回転部材の温度が高温になるに連れて低回転数になり、前記対象回転部材に供給される潤滑媒体の量が多くなるに連れて高回転数になる
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記第２回転機の回転数が基底速度以上となる車速の場合に、前記第１モードを設定することを制限するように構成されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
7. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記第１モードを設定することが制限されている間に、前記蓄電装置から前記第２回転機に供給可能な上限電力を増大させる復帰制御を実行するように構成されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
8. 請求項７に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記蓄電装置は、前記蓄電装置の温度が所定温度以上となることにより前記蓄電装置から出力することができる電力が制限されるように構成され、
   前記蓄電装置を冷却する冷却装置を備え、
   前記復帰制御は、前記第１モードを設定することが制限していない場合と比較して、前記冷却装置における前記蓄電装置の冷却量を増加する制御を含む
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
9. 請求項７または８に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記車両は、前記エンジンと前記第２回転機とから走行のための動力を出力して走行するＨＶ走行モードと、前記エンジンから走行のための動力を出力せずに前記第２回転機から走行のための動力を出力して走行するＥＶ走行モードとを選択可能に構成され、
   前記エンジンは、前記車両に要求される動力が所定動力以上の場合に、前記エンジンを始動するように構成され、
   前記復帰制御は、前記第１モードを設定することが制限されていない場合と比較して、前記所定動力を小さくする制御を含む
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。

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