JP6863231B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンと回転機とを駆動力源として備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

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

特開２０１７−００７４３７号公報

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

また、特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、ＥＶ走行モードで走行している状態から、ブレーキ機構を解放するとともに、モータからトルクを出力することによりエンジンをクランキングすることができる。エンジンをクランキングする場合には、モータの出力トルクの向きは、モータの回転数を低下させる方向に出力することになる。つまり、モータが発電機として機能する。

したがって、第２クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードで走行している状態からエンジンをクランキングする場合には、第１クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードで走行している状態でエンジンをクランキングする場合よりも、モータによる発電量が多くなる。そのため、高車速で走行している場合などに第２クラッチ機構を係合したＥＶ走行モードで走行しているときに、エンジンを始動する要求があった場合には、蓄電装置に入力される電力に制限が掛かっているとすれば、モータから蓄電装置に過度な電力が供給されることになって、蓄電装置の耐久性が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、エンジン始動に伴う蓄電装置などの耐久性の低下を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンが連結された第１回転部材と、回転機が連結された第２回転部材と、駆動輪が連結された第３回転部材との少なくとも三つの回転部材を有するとともに前記三つの回転部材が差動できるように構成された差動機構と、前記回転機に電力を供給するとともに、前記回転機が発電した場合に発電された電力が供給される蓄電装置とを備え、前記差動機構は、前記回転機から駆動トルクを出力して走行する際における前記回転機の回転数に対する前記駆動輪の回転数である回転数比が第１所定値となる第１ＥＶ走行モードと、前記回転数比が前記第１所定値よりも大きい第２所定値となる第２ＥＶ走行モードとの二つのＥＶ走行モードを設定可能に構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記第１ＥＶ走行モードと前記第２ＥＶ走行モードとを選択するコントローラを備え、前記コントローラは、前記エンジンから駆動トルクを出力するとともに、前記回転機から反力トルクを出力して走行するＨＶ走行モードに、前記第１ＥＶ走行モードおよび前記第２ＥＶ走行モードから切り替える際に、前記回転機の回転数を低下させるように前記回転機がトルクを出力することにより、前記エンジンをクランキングするように構成され、前記第１ＥＶ走行モードから前記ＨＶ走行モードに切り替えるために前記回転機によって前記エンジンをクランキングする場合に前記回転機から前記蓄電装置に供給されるピーク電力を前記第１ＥＶ走行モードで走行している間に求め、前記ピーク電力が、前記蓄電装置に入力可能な上限電力よりも大きいか否かを判断し、前記ピーク電力が前記上限電力よりも大きいことが判定された場合に、前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードに切り替え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、前記コントローラは、前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードへの切り替えが制限されているか否かを判定し、前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードへの切り替えが制限されていることが判定された場合に、前記ピーク電力が前記上限電力よりも大きいことが判定された場合であっても、前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードに切り替えないように構成されていてよい。

この発明では、前記駆動輪にトルク伝達可能に連結された他の回転機を更に備え、前記回転機が発電した電力を前記他の回転機に供給して前記他の回転機を駆動することができるように構成され、前記コントローラは、車速に応じた前記回転機の回転数と、前記エンジンをクランキングするために要求されるトルクとの積から前記回転機による発電電力を求め、要求駆動力を出力するために前記他の回転機に供給する消費電力を求め、前記発電電力から前記消費電力を減算して、前記ピーク電力を求めるように構成されていてよい。

この発明では、前記ピーク電力は、前記エンジンをクランキングし始めてから前記エンジンをクランキングし終わるまでの間における前記蓄電装置に入力される電力の最大値であってよい。

この発明では、前記第１回転部材の回転数を低下させる負トルクを前記第１回転部材に付与できるブレーキ機構を更に備え、前記コントローラは、前記ブレーキ機構により前記第１回転部材に負トルクを付与することにより、前記第１ＥＶ走行モードおよび前記第２ＥＶ走行モードを設定し、前記第１ＥＶ走行モードまたは前記第２ＥＶ走行モードから前記ＨＶ走行モードに切り替える場合に、前記ブレーキ機構による前記第１回転部材に作用させている負トルクを低下させるとともに、前記回転機の回転数を低下させるように前記回転機がトルクを出力して前記エンジンをクランキングするように構成されていてよい。

この発明では、前記エンジンをクランキングする際に前記回転機から出力するトルクの向きは、前記反力トルクの向きと反対方向であってよい。

この発明では、前記差動機構は、前記三つの回転部材のうちのいずれか一つの第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の第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の第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差動機構とにより構成され、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１回転要素と前記第２回転要素と前記第３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、または前記第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係合機構とを更に備え、前記第１ＥＶ走行モードは、前記ブレーキ機構により前記第１回転部材に負トルクを付与するとともに、前記第２係合機構により前記第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することで設定され、前記第２ＥＶ走行モードは、前記ブレーキ機構により前記第１回転部材に負トルクを付与するとともに、前記第１係合機構により前記第６回転要素と前記第１回転要素または前記第２回転要素とを連結することで設定されてよい。

この発明では、前記第１回転要素は、前記第１回転部材を含み、前記第２回転要素は、前記第２回転部材を含み、前記第４回転要素は、前記第３回転部材を含み、前記第１係合機構は、前記第６回転要素と前記第１回転要素とを連結し、またその連結を解くように構成され、前記第２係合機構は、前記第４回転要素と前記第６回転要素とを連結し、またその連結を解くように構成されていてよい。

この発明においては、回転機の回転数と駆動輪の回転数との回転数比が相対的に大きい第１ＥＶ走行モードで走行している間に、ＨＶ走行モードに切り替えるとした場合における回転機から蓄電装置に供給されるピーク電力が、蓄電装置に入力可能な上限電力よりも大きいと判定された場合に、第１ＥＶ走行モードよりも上記回転数比が小さい第２ＥＶ走行モードに切り替えられる。したがって、ＥＶ走行モードで走行している際にＨＶ走行モードに切り替える要求などがあってエンジンを始動する場合に、蓄電装置に入力可能な上限電力を超えた電力（電流）が供給されることを抑制できる。その結果、蓄電装置の耐久性が低下することを抑制できる。また、蓄電装置の耐久性が低下することを抑制するために、蓄電装置に供給されるピーク電力が、蓄電装置に入力可能な上限電力よりも小さいうちに、第１ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替える必要がなくなる。言い換えると、エンジンを停止した走行を長期間行うことができる。その結果、エンジンを駆動することによる燃費の悪化を抑制することができる。

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。 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。 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。 EV-HiモードとEV-Loモードとのそれぞれで走行可能な領域を説明するための図である。 エンジンをクランキングしている過程で蓄電装置に入力される電力または蓄電装置から出力される電力の最大値と車速との関係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。 この発明で対象とすることができるハイブリッド車両の他の構成を説明するためのスケルトン図である。 図１５に示すハイブリッド車両で設定できるEV-Hiモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図である。 図１５に示すハイブリッド車両で設定できるEV-Loモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図である。 この発明で対象とすることができるハイブリッド車両の更に他の構成を説明するためのスケルトン図である。 図１８に示すハイブリッド車両で設定できるEV-Hiモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図である。 図１８に示すハイブリッド車両で設定できるEV-Loモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図である。

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を参照して説明する。図１に示すハイブリッド車両１は、エンジン２と二つのモータ３，４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５を備えている。第１モータ３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２の回転数を第１モータ３によって制御するとともに、第１モータ３で発電された電力を第２モータ４に供給し、その第２モータ４が出力する駆動力を走行のための駆動力に加えることができるように構成されている。なお、第２モータ４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。上記第１モータ３が、この発明の実施形態における「回転機」に相当し、第２モータ４が、この発明の実施形態における「他の回転機」に相当する。

エンジン２には、この発明の実施形態における「差動機構」に相当する動力分割機構６が連結されている。この動力分割機構６は、エンジン２から出力されたトルクを第１モータ３側と出力側とに分割する機能を主とする分割部７と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部８とにより構成されている。この分割部７が、この発明の実施形態における「第１差動機構」に相当し、変速部８が、この発明の実施形態における「第２差動機構」に相当する。

分割部７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７は、サンギヤ９と、サンギヤ９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１０と、これらサンギヤ９とリングギヤ１０との間に配置されてサンギヤ９とリングギヤ１０とに噛み合っているピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転可能に保持するキャリヤ１２とにより構成されている。そのサンギヤ９が主に反力要素として機能し、リングギヤ１０が主に出力要素として機能し、キャリヤ１２が主に入力要素として機能する。上記キャリヤ１２が、この発明の実施形態における「第１回転部材」および「第１回転要素」に相当し、サンギヤ９が、この発明の実施形態における「第２回転部材」および「第２回転要素」に相当し、リングギヤ１０が、この発明の実施形態における「第３回転要素」に相当する。

エンジン２が出力した動力が前記キャリヤ１２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２の出力軸１３に、動力分割機構６の入力軸１４が連結され、その入力軸１４がキャリヤ１２に連結されている。なお、キャリヤ１２と入力軸１４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１２と入力軸１４とを連結してもよい。また、その出力軸１３と入力軸１４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９に第１モータ３が連結されている。図１に示す例では、分割部７および第１モータ３は、エンジン２の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第１モータ３は分割部７を挟んでエンジン２とは反対側に配置されている。この分割部７とエンジン２との間で、これら分割部７およびエンジン２と同一の軸線上に、その軸線の方向に並んで変速部８が配置されている。

変速部８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１５と、サンギヤ１５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１６と、これらサンギヤ１５とリングギヤ１６との間に配置されてこれらサンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛み合っているピニオンギヤ１７と、ピニオンギヤ１７を自転および公転可能に保持しているキャリヤ１８とを有し、サンギヤ１５、リングギヤ１６、およびキャリヤ１８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８におけるサンギヤ１５に分割部７におけるリングギヤ１０が連結されている。また、変速部８におけるリングギヤ１６に、出力ギヤ１９が連結されている。上記リングギヤ１６が、この発明の実施形態における「第３回転部材」および「第４回転要素」に相当し、サンギヤ１５が、この発明の実施形態における「第５回転要素」に相当し、キャリヤ１８が、この発明の実施形態における「第６回転要素」に相当する。

上記の分割部７と変速部８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８におけるキャリヤ１８を、分割部７におけるキャリヤ１２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７におけるキャリヤ１２と変速部８におけるキャリヤ１８とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６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８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８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６もしくはサンギヤ１５、あるいはサンギヤ１５とリングギヤ１６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８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６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２および分割部７ならびに変速部８と同一の軸線上に配置され、かつ変速部８を挟んで分割部７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、駆動装置５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２や分割部７あるいは変速部８の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２０が配置されている。前記出力ギヤ１９に噛み合っているドリブンギヤ２１がこのカウンタシャフト２０に取り付けられている。また、カウンタシャフト２０にはドライブギヤ２２が取り付けられており、このドライブギヤ２２が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット２３におけるリングギヤ２４に噛み合っている。さらに、前記ドリブンギヤ２１には、第２モータ４におけるロータシャフト２５に取り付けられたドライブギヤ２６が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ１９から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ４が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ２１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２３から左右のドライブシャフト２７に出力し、その動力やトルクが前輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達されるように構成されている。

さらに、駆動装置５は、第１モータ３から出力された駆動トルクを、前輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達することができるように、出力軸１３または入力軸１４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ブレーキ機構B1が設けられている。すなわち、ブレーキ機構B1を係合して出力軸１３または入力軸１４を固定することにより、分割部７におけるキャリヤ１２や、変速部８におけるキャリヤ１８を反力要素として機能させ、分割部７におけるサンギヤ９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、ブレーキ機構B1は、第１モータ３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１３または入力軸１４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１３または入力軸１４に作用させることができればよい。または、出力軸１３や入力軸１４が、エンジン２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ブレーキ機構B1に代えて設けてもよい。

第１モータ３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２９が連結され、第２モータ４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３０が連結され、それらの各電力制御装置２９，３０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３１に連結されている。また、上記第１電力制御装置２９と第２電力制御装置３０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３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３で発電された電力を蓄電装置３１を介することなく、第２モータ４に供給することができるように構成されている。

上記の各電力制御装置２９，３０におけるインバータやコンバータ、エンジン２、各クラッチ機構CL1，CL2、およびブレーキ機構B1を制御するための電子制御装置（ECU）３２が設けられている。このECU３２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２は、ECU３２の構成の一例を説明するためのブロック図である。図２に示す例では、統合ECU３３、MG-ECU３４、エンジンECU３５、およびクラッチECU３６によりECU３２が構成されている。

統合ECU３３は、ハイブリッド車両１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-ECU３４、エンジンECU３５、およびクラッチECU３６に指令信号を出力するように構成されている。統合ECU３３に入力されるデータの一例を図２に示してあり、車速、アクセル開度、第１モータ(MG1)３の回転数、第２モータ(MG2)４の回転数、エンジン２の出力軸１３の回転数（エンジン回転数）、変速部８におけるリングギヤ１６またはカウンタシャフト２０の回転数である出力回転数、各クラッチ機構CL1，CL2やブレーキ機構B1に設けられたピストンのストローク量、蓄電装置３１の温度、各電力制御装置２９，３０の温度、第１モータ３の温度、第２モータ４の温度、分割部７や変速部８などを潤滑するオイル（ＡＴＦ）の温度、蓄電装置３１の充電残量（以下、ＳＯＣと記す）などのデータが、統合ECU３３に入力される。

そして、統合ECU３３に入力されたデータなどに基づいて第１モータ３の運転状態（出力トルクや回転数）、第２モータ４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-ECU３４に出力する。同様に、統合ECU３３に入力されたデータなどに基づいてエンジン２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ECU３５に出力する。さらに、統合ECU３３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、およびブレーキ機構B1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ECU３６に出力する。

MG-ECU３４は、上記のように統合ECU３３から入力されたデータに基づいて各モータ３，４に通電するべき電流値を求めて、各モータ３，４に指令信号を出力する。各モータ３，４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ECU３５は、上記のように統合ECU３３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２の出力（パワー）や、エンジン２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ECU３５から出力する。

クラッチECU３６は、上記のように統合ECU３３から入力されたデータに基づいて各クラッチ機構CL1，CL2、およびブレーキ機構B1の係合圧を定めるアクチュエータに通電するべき電流値を求めて、それぞれのアクチュエータに指令信号を出力する。

上記の駆動装置５は、エンジン２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２から駆動トルクを出力することなく、第１モータ３や第２モータ４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３を低回転数で回転させた場合（「０」回転を含む）に、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン２（または入力軸１４）の回転数が高回転数となるHV-Loモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン２（または入力軸１４）の回転数が低回転数となるHV-Hiモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数とエンジン２（または入力軸１４）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３および第２モータ４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３から駆動トルクを出力せずに第２モータ４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３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３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。すなわち、出力ギヤ１９が連結された差動機構（変速部８）に、EV-Hiモードを設定するための第２クラッチ機構CL2やHV-Loモードを設定するための第１クラッチ機構CL1が設けられている。

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４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４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４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、ブレーキ機構B1、およびエンジン２、各モータ３，４を制御することにより設定される。図３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、ブレーキ機構B1の係合および解放の状態、第１モータ３および第２モータ４の運転状態、エンジン２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３や第２モータ４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２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２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２から動力を出力し、第１モータ３をジェネレータとして機能させてエンジン２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２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６の各回転要素の回転数、およびエンジン２、各モータ３，４のトルクの向きを説明するための共線図を図４ないし図９に示している。共線図は、動力分割機構６における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数とした示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。

図４および図５に示すようにHV-HiモードやHV-Loモードでは、エンジン２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３から反力トルクを出力する。その場合の第１モータ３の回転数は、エンジン２の燃費や第１モータ３の駆動効率などを考慮した駆動装置５全体としての効率（消費エネルギー量を前輪２８Ｒ，２８Ｌ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３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３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６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３から反力トルクを出力することにより、第１モータ３が発電機として機能する場合には、エンジン２の動力の一部が第１モータ３により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン２の動力から第１モータ３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８におけるリングギヤ１６に伝達される。その第１モータ３から出力する反力トルクは、動力分割機構６を介してエンジン２から第１モータ３側に伝達されるトルクの分割率に応じて定められる。この動力分割機構６を介してエンジン２から第１モータ３側に伝達されるトルクと、リングギヤ１６側に伝達されるトルクとの比、すなわち動力分割機構６におけるトルクの分割率は、HV-LoモードとHV-Hiモードとで異なる。

具体的には、第１モータ３側に伝達されるトルクを「１」とした場合、HV-Loモードではリングギヤ１６側に伝達されるトルクの割合であるトルク分割率は、「１／（ρ１×ρ２）」となり、HV-Hiモードではそのトルク分割率は、「１／ρ１」となる。ここで、「ρ１」は分割部７のギヤ比（リングギヤ１０の歯数とサンギヤ９の歯数との比率）であり、「ρ２」は変速部８のギヤ比（リングギヤ１６の歯数とサンギヤ１５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１６に伝達されるトルクの割合が大きくなる。

そして、第１モータ３により発電された電力が第２モータ４に供給される。その場合、必要に応じて蓄電装置３１に充電されている電力も第２モータ４に供給される。

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６に示すように動力分割機構６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２の動力の全てが動力分割機構６から出力される。言い換えると、エンジン２の動力の一部が、第１モータ３や第２モータ４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７に示すようにEV-Hiモードでは、ブレーキ機構B1および第２クラッチ機構CL2を係合するとともに、各モータ３，４から駆動トルクを出力して走行する。すなわち、ブレーキ機構B1により、出力軸１３またはキャリヤ１２が回転することを制限するための反力トルクを作用させる。このキャリヤ１２に作用させる反力トルクが、この発明の実施形態における「負トルク」に相当する。その場合、第１モータ３の回転方向は、ＨＶ走行モード時におけるエンジン２の回転方向（以下、正方向と記す）とは反対方向（以下、負方向と記す）になり、かつ出力トルクの向きは、その回転数を増大させる方向となる。また、図８に示すようにEV-Loモードでは、ブレーキ機構B1および第１クラッチ機構CL1を係合するとともに、各モータ３，４から駆動トルクを出力して走行する。すなわち、ブレーキ機構B1により、出力軸１３またはキャリヤ１２が回転することを制限するための反力トルクを作用させる。その場合における第１モータ３の回転方向は、正方向になり、かつ出力トルクの向きは、その回転数を増大させる方向となる。

一方、第１モータ３の回転数に対する変速部８におけるリングギヤ１６の回転数である回転数比は、EV-Loモードの方がEV-Hiモードよりも小さくなる。すなわち、同一車速で走行している場合には、EV-Loモードを設定する場合の方が、EV-Hiモードを設定する場合よりも第１モータ３の回転数が高回転数になる。つまり、EV-Loモードの方が、EV-Hiモードよりも減速比が大きい。そのため、EV-Loモードを設定することによりEV-Hiモードを設定する場合よりも、第１モータ３のトルクが増大されて駆動輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達される。なお、図７にEV-Loモードを設定した場合の運転状態を破線で示し、図８にEV-Hiモードを設定した場合の運転状態を破線で示してある。また、EV-Loモードを設定した場合における上記回転数比が、この発明の実施形態における「第１所定値」に相当し、EV-Hiモードを設定した場合における上記回転数比が、この発明の実施形態における「第２所定値」に相当する。

シングルモードでは、図９に示すように第２モータ４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６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２や第１モータ３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。

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、ＳＯＣ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３１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、ＳＯＣに応じて選択するように構成されている。具体的には、ＳＯＣが低下している場合などに、CSモードを選択し、ＳＯＣ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１０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１０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、かつ要求駆動力が比較的小さい場合（減速要求を含む）には、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４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、ＳＯＣが下限値近傍となった場合などには、シングルモードが設定されるべき領域であっても、ＨＶ走行モードを設定することがある。

さらに、ＨＶ走行モードを設定する場合においては、車速と要求駆動力に応じてHV-LoモードやHV-Hiモード、あるいは直結モードのいずれかのモードを選択するように構成されている。具体的には、比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、HV-Loモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、HV-Hiモードが選択され、車両の運転状態がHV-Loモードを設定する領域とHV-Hiモードを設定する領域との間の運転点（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１０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１０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１０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１１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、かつ要求駆動力が第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４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。上述したようにデュアルモードは、EV-HiモードとEV-Loモードとを設定することができるモードであり、EV-HiモードとEV-Loモードとでは、走行可能な領域が異なる。図１２には、EV-HiモードとEV-Loモードとのそれぞれで走行可能な領域を説明するための図を示している。なお、図１２における横軸に車速を採り、縦軸に駆動力を採っている。図１２に示すようにEV-Hiモードは、EV-Loモードと比較して比較的高車速まで駆動力を出力することができる。これは、EV-Loモードは、減速比が大きいことにより、車速に対して第１モータ３の回転数が高回転数となるため、低車速で、動力分割機構６を構成する各回転要素や第１モータ３の回転数が許容回転数に達してしまうためである。一方、出力可能な駆動力は、EV-LoモードがEV-Hiモードよりも大きくなる。これは、EV-Loモードは、減速比が大きく、第１モータ３から最大トルクを出力した場合におけるトルクの増幅率が大きいためである。

したがって、デュアルモードを設定する場合には、EV-HiモードとEV-Loモードとのいずれのモードが設定された場合であっても、要求駆動力を充足できる図１２におけるハッチングを付した領域内では、EV-HiモードとEV-Loモードとのうち第１モータ３および第２モータ４により消費される電力量が小さくなる走行モード、言い換えると、第１モータ３と第２モータ４との効率が良好になる走行モードを適宜選択して走行することが好ましい。なお、図１２におけるハッチングを付した領域の下限値は、シングルモードが設定される領域の上限値を示している。

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、ＳＯＣが下限値近傍となった場合などには、シングルモードやデュアルモードが設定されるべき領域であっても、ＨＶ走行モードを設定することがある。

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」のラインや「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１１における「Fix←Hi」のラインや「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１０や図１１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、駆動装置５を構成する各部材の温度や、蓄電装置３１あるいは電力制御装置２９，３０の温度、もしくはＳＯＣなどに応じて変動するように構成してもよい。

上述したようにEV-HiモードやEV-Loモードが設定されているときに、ＳＯＣが下限値近傍となるなどの種々の条件により、ＨＶ走行モードに切り替える要求がある場合には、第１モータ３からエンジン２にトルクを伝達してエンジン２をクランキングするように構成されている。具体的には、まず、出力軸１３が回転できるようにするために、ブレーキ機構B1を解放する。ついで、エンジン２をクランキングするためのトルクを第１モータ３から出力するとともに、第１モータ３の目標回転数をエンジン２の始動回転数とギヤ比とから求められる回転数に制御する。その場合、第１モータ３から出力するトルクの向きは、EV-HiモードやEV-Loモードを設定して駆動トルクを出力している場合と反対方向になる。

したがって、EV-Hiモードが設定されて低車速で走行している際にエンジン２の始動要求があると、まず、第１モータ３の回転数を低下させるようにトルクを出力して次第に第１モータ３の回転数が低下し、その後、第１モータ３の回転方向が正方向に切り替わり、その回転数が次第に増大する。同様にEV-Loモードが設定されて低車速で走行している際にエンジン２の始動要求があると、まず、第１モータ３の回転数を低下させるようにトルクを出力して次第に第１モータ３の回転数が低下し、その後、第１モータ３の回転方向が負方向に切り替わり、その回転数が次第に増大する。つまり、低車速で走行している場合には、エンジン２を始動させ始めた直後は、第１モータ３が発電機として機能し、第１モータ３の回転方向が切り替わった後は、第１モータ３が電動機として機能する。

一方、EV-Loモードが設定されている場合であっても、EV-Hiモードが設定されている場合であっても、高車速で走行している際にエンジン２の始動要求がある場合には、第１モータ３の回転方向が切り替わることがない。すなわち、第１モータ３はクランキング開始時からクランキング完了時までに至る間、常に、発電機として機能する。なお、上記では、説明の便宜上、電気損失などを考慮していないが、それを考慮するとすれば、第１モータ３の回転数を低下させるように第１モータ３からトルクを出力している場合であっても、第１モータ３の回転数が極低回転数の場合には、第１モータ３により発電されない。つまり、電力が消費される。

上記のようにエンジン２をクランキングした際に、第１モータ３が発電機として機能する場合には、その発電された電力は蓄電装置３１に供給され、第１モータ３が電動機として機能する場合には、蓄電装置３１から第１モータ３に電力が供給される。なお、エンジン２をクランキングする際には、駆動輪２８Ｒ，２８Ｌに制動トルクが伝達されるため、駆動力の変動を抑制するために、第２モータ４の駆動力を増大させる。したがって、第１モータ３が発電機として機能したとしてもその発電量が少なく、第２モータ４により消費される電力の方が多い場合には、蓄電装置３１に電力が供給されない。その第１モータ３により発電される電力や、消費される電力は、第１モータ３の回転数とトルクとの積で求められる値となる。

上述したように第１モータ３の回転数と変速部８におけるリングギヤ１６の回転数との比は、EV-Loモードを設定した場合の方が、EV-Hiモードを設定した場合よりも大きい。すなわち、同一車速で走行している場合には、EV-Loモードを設定した場合の方が、EV-Hiモードを設定した場合よりも第１モータ３の回転数が高回転数（絶対値）であり、第１モータ３の慣性エネルギが大きい。したがって、高車速で走行しており、エンジン２をクランキングする過程で第１モータ３の回転方向が切り替わらない場合であれば、エンジン２をクランキングする際に第１モータ３で発電される電力は、EV-Loモードを設定した場合の方が、EV-Hiモードを設定した場合よりも大きくなる。なお、クランキング開始時点の方がクランキング完了時点よりも第１モータ３の回転数が高回転数であり、またクランキング時に要求される第１モータ３のトルクは、クランキング開始時点で大きくなり、エンジン回転数が所定回転数まで増大すると小さくなる。そのため、第１モータ３により発電される電力や消費される電力の最大値は、原則的に、クランキング開始時となる。

図１３には、エンジン２をクランキングしている過程で蓄電装置３１に入力される電力または蓄電装置３１から出力される電力の最大値（以下、ピーク電力と記す）Ｗと車速Ｖとの関係を示している。なお、ピーク電力Ｗとは、例えば、エンジン２をクランキングしている過程で第１モータ３が発電機としても電動機としても機能する場合には、蓄電装置３１に入力される電力の最大値（絶対値）Ｗinと、蓄電装置３１から出力される電力の最大値（絶対値）Ｗoutとの大きい方の電力を採用したものである。そのピーク電力Ｗを図１３の縦軸に採り、車速Ｖを図１３の横軸に採っている。また、第１モータ３が電動機として機能した場合の電力Ｗoutを正の値に採り、第１モータ３が発電機として機能した場合の電力Ｗinを負の値に採っている。

図１３に示すように車速が第１所定車速Va以下の場合には、EV-LoモードとEV-Hiモードとのいずれのモードを設定したとしても、ピーク電力Ｗは、正の値となる。一方、第１所定車速Vaから、第１車速Vaよりも高車速の第２所定車速Vbまでの間では、EV-Loモードを設定している場合には、ピーク電力Ｗは負の値となり、EV-Hiモードを設定している場合には、ピーク電力Ｗは正の値となる。さらに、第２所定車速Vb以上では、EV-LoモードとEV-Hiモードとのいずれのモードを設定したとしても、ピーク電力Ｗは、負の値となり、かつEV-Loモードを設定している場合の方が、EV-Hiモードを設定している場合よりもピーク電力（絶対値）Ｗが大きくなる。

一方、蓄電装置３１の温度が低温の場合には、蓄電装置３１の内部抵抗が高いことにより、大きな電流が蓄電装置３１に入力されると上限電圧を超えてしまう可能性がある。また、ＳＯＣが高く、かつ開回路電圧が高い場合にも、大きな電流が蓄電装置３１に入力されると上限電圧を超えてしまう可能性がある。また、蓄電装置３１と第１モータ３との間に設けられた第１電力制御装置２９の温度が高い場合には、大きな電流が流れることにより、第１電力制御装置２９の上限温度を超えてしまう可能性がある。したがって、蓄電装置３１の状態や第１電力制御装置２９の状態に応じて、蓄電装置３１に供給する電力の上限値（以下、充電上限値と記す）Ｗlimが定められている。なお、図１３には、充電上限値Ｗlimを破線で示してある。

上述したようにEV-Loモードを設定しかつ高車速で走行している場合に、エンジン２を始動する要求があり、第１モータ３によりエンジン２をクランキングすると、EV-Hiモードを設定している場合と比較して、大きな電力が充電される可能性があり、そのような場合には、充電上限値Ｗlimを超えて電力が発電される可能性がある。また、充電上限値Ｗlimを超えない車速でエンジン２を始動するとすれば、ＥＶ走行モードで走行する車速を制限することとなるため、燃費が悪化する可能性がある。そのため、この発明の実施形態における制御装置は、充電上限値Ｗlimに基づいてEV-Loモードを設定することを許可するか否かを判断するように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図１４に示してある。

図１４に示す例では、まず、EV-Loモードが設定されているか否かを判断する（ステップＳ１）。ここに示す制御例は、前述したように充電上限値Ｗlimに基づいてEV-Loモードを設定することを許可するか否かを判断するものであるから、EV-Hiモードが設定されている場合には、制御の対象から外れる。そのため、ステップＳ１が設けられている。なお、EV-Loモードであるか否かは、走行モードを設定した際、または走行モードが切り替わった際に、設定されている走行モードを特定するフラグを切り替えるように構成し、そのフラグに基づいてEV-Loモードが設定されているか否かを判断することができる。

EV-Loモードが設定されていないこと、すなわちEV-Hiモードや、ＨＶ走行モードが設定されていることによりステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降のルーチンを実行することなく、そのままこの制御を終了する。それとは反対にEV-Loモードが設定されていることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、エンジン始動時におけるピーク電力（蓄電装置３１に入力される電力）Ｗを算出する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、例えば、図１３に示すマップを予めＥＣＵ３２に記憶しておき、現在の車速とそのマップとからピーク電力Ｗを求めてもよい。または、エンジン２をクランキングするために要するトルクは予め定められているため、そのトルクと現時点での車速に応じた第１モータ３の回転数との積から第１モータ３の発電電力Ｗgを求め、また要求駆動力を維持するために第２モータ４から出力されるトルクに基づいた消費電力Ｗmを求め、それらの差（Ｗg-Ｗm）に基づいてピーク電力Ｗを求めてもよい。

ついで、ステップＳ２で求められたピーク電力Ｗが、充電上限値Ｗlimよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３）。すなわち、エンジン始動時に充電上限値Ｗlimを超えた電力が蓄電装置３１に入力されるか否かを判断する。なお、充電上限値Ｗlimは、前述したように蓄電装置３１の温度やＳＯＣなどの蓄電装置３１の状態や、第１電力制御装置２９の温度などの状態に基づいて定めることができる可変値である。なおまた、ステップＳ３では、ピーク電力Ｗに所定の電力を加算した値が、充電上限値Ｗlimよりも大きいか否かを判断してもよく、またはピーク電力Ｗが、充電上限値Ｗlimから所定の電力を減算した値よりも大きいか否かを判断してもよい。すなわち、ステップＳ３では、ピーク電力Ｗに基づく電力が、充電上限値Ｗlimに基づいて定められた所定電力よりも大きいか否かを判断することができる。

ピーク電力Ｗが、充電上限値Ｗlim以下であることによりステップＳ３で否定的に判断された場合は、エンジン２の始動要求があった場合に、第１モータ３によりエンジン２をクランキングしても、充電上限値Ｗlimを超えた電力が蓄電装置３１に供給されることがない。そのため、以降のルーチンを実行することなく、そのままこの制御を終了する。すなわち、EV-Loモードを維持する。

それとは反対に、ピーク電力Ｗが、充電上限値Ｗlimよりも大きいことによりステップＳ３で肯定的に判断された場合は、EV-Loモードを維持して走行している間に、エンジン２を始動する要求があると、エンジン２をクランキングすることに伴って充電上限値Ｗlimを超えた電力が蓄電装置３１に供給される可能性がある。しかしながら、直ちにエンジン２を始動する要求があるわけではなく、EV-Loモードを維持して走行することが可能である。また、運転者やシステムなどによりEV-Loモードを維持することが要求される場合がある。

そのため、この制御例では、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、まず、運転者やシステムなどからEV-Hiモードに切り替えることが制限されていないか否かを判断する（ステップＳ４）。EV-Hiモードに切り替えることが制限される例としては、スポーツモードを選択するスイッチがＯＮされている場合や、過去の走行履歴に基づいてスポーツモードを設定することが判定されている場合、あるいはＥＶ走行モードを設定するためのスイッチがＯＮされている場合などである。なお、スポーツモードとは、加速性を向上させるために駆動トルクを通常時と比較して大きくするなど、運転者の入力値に対する駆動トルクや制動トルクの大きさを大きくするモードである。

スポーツモードが設定される条件が成立している場合には、ＥＶ走行中に大きな駆動力を出力できなければならないため、EV-Loモードを維持することが好ましい。また、ＥＶ走行モードを設定するためのスイッチがＯＮされている場合には、ＨＶ走行モードに切り替える可能性が低い。すなわち、エンジン２を始動する可能性が低い。したがって、上述したように第１モータと第２モータ４との効率が良好になる走行モードとしてEV-Loモードが選択されているため、ここではEV-Hiモードに切り替えることが制限されているものとしている。なお、ＥＶ走行モードを設定するためのスイッチがＯＮされている場合には、EV-Loモードを維持していたとしても、エンジン２をクランキングすることに伴って充電上限値Ｗlimを超える電力が発電される可能性が低い。そのため、運転者やシステムなどからEV-Hiモードに切り替えることが制限されていることによりステップＳ４で否定的に判断された場合は、以降のルーチンを実行することなく、そのままこの制御を一旦終了する。すなわち、EV-Loモードを維持する。

それとは反対に運転者やシステムなどからEV-Hiモードに切り替えることが制限されていないことによりステップＳ４で肯定的に判断された場合には、EV-Loモードを維持する必要性が比較的低いため、EV-Hiモードに移行して（ステップＳ５）、この制御を一旦終了する。なお、EV-LoモードからEV-Hiモードへの切り替えは、まず、第１クラッチ機構CL1を解放し、その後、第１モータ３の回転数を、車速とEV-Hiモードを設定した際のギヤ比とから求められる回転数に変更する。その際には、第１クラッチ機構CL1を解放しているため、第１モータ３に大きな反力が掛からず、そのため、比較的小さいトルクによって第１モータ３の回転数を変更できる。したがって、第１モータ３の回転数を変更している間の発電電力は比較的小さく、充電上限値Ｗlimを超えることがない。ついで、第２クラッチ機構CL2を係合して、第１モータ３から駆動トルクを出力する。

上述したように充電上限値Ｗlimに基づいてEV-Loモードを設定することを許可するか否かを判断し、具体的にはエンジン２を始動することによるピーク電力Ｗが充電上限値Ｗlimよりも大きくなるか否かを判断し、ピーク電力Ｗが充電上限値Ｗlimを超える場合に、EV-Loモードを設定することを制限することにより、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへ切り替える際に、蓄電装置３１に過度な電力（電流）が供給されることや、第１電力制御装置２９に過度な電流が流れることを抑制できる。その結果、蓄電装置３１や第１電力制御装置２９の耐久性が低下することを抑制できる。

また、エンジン２を始動することによるピーク電力Ｗが充電上限値Ｗlimを超える可能性があるときに、EV-Hiモードに切り替えることにより、蓄電装置３１に供給されるピーク電力Ｗが、蓄電装置３１に入力可能な充電上限値Ｗlimよりも小さいうちに、EV-LoモードからＨＶ走行モードに切り替える必要がない。言い換えると、エンジン２を停止した走行を長期間行うことができる。その結果、エンジン２を駆動することによる燃費の悪化を抑制することができる。

さらに、運転者やシステムによりEV-Hiモードを設定することが制限されている場合にEV-Loモードを維持することにより、運転者やシステムなどの要求を反映することができ、不必要にあるいは意図しないでEV-Hiモードに切り替えられることを抑制できる。言い換えると、比較的大きな駆動トルクが要求されている場合などに、EV-Hiモードに切り替えられることによる駆動トルクの意図しない低下を抑制できる。または、ＨＶ走行モードに切り替えられる可能性が低いにも関わらず、EV-Hiモードに切り替えられるなどして、ＥＶ走行モード時における第１モータ３の運転点の選択が制限されることを抑制できる。

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。具体的には、エンジン２の出力軸１３に反力トルクを作用させるブレーキ機構B1を備え、ブレーキ機構B1により出力軸１３に反力トルクを作用させた状態で、第１モータ３から駆動トルクを出力して走行するＥＶ走行モードを設定することができ、かつ第１モータ３の回転数と駆動輪２８Ｒ，２８Ｌの回転数との比を変更可能であり、更に、第１モータ３からエンジン２にトルクを伝達して、エンジン２をクランキングすることができるように構成されたハイブリッド車両１であればよい。以下、図１５ないし図２０を参照して他のハイブリッド車両の構成およびEV-HiモードとEV-Loモードとを設定した場合における各回転要素の運転状態について説明する。なお、図１に示すハイブリッド車両１と同様の構成については同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図１５は、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両１の他の構成について説明するためのスケルトン図を示している。図１５に示すハイブリッド車両１は、エンジン２が直接連結された第１差動機構PL1と、第１モータ３が直接連結された第２差動機構PL2とを備えている。

第１差動機構PL1は、エンジン２の出力軸１３に連結されたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１と同心円状に配置されたリングギヤＲ１と、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１に噛み合うピニオンギヤＰ１と、そのピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に保持するキャリヤＣ１とを備えた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。

第２差動機構PL2は、第１モータ３に連結されたサンギヤＳ２と、第１差動機構PL1におけるリングギヤＲ１に連結されたキャリヤＣ２と、出力ギヤ１９に連結されたリングギヤＲ２とを備えた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。なお、出力ギヤ１９には、図１に示す例と同様にドリブンギヤ２１が連結され、駆動輪２８Ｒ，２８Ｌにトルクを伝達することができるように構成されている。

そして、上記第１差動機構PL1におけるサンギヤＳ１とキャリヤＣ１とを係合して、第１差動機構PL1を構成する各回転要素を一体に回転させる第３クラッチ機構CL3と、第１差動機構PL1におけるキャリヤＣ１と第２差動機構PL2におけるリングギヤＲ２とを係合する第４クラッチ機構CL4とを備えている。なお、エンジン２の出力軸１３には、ブレーキ機構B1が設けられている。上記第３クラッチ機構CL3、第４クラッチ機構CL4は、第１クラッチ機構CL1や第２クラッチ機構CL2と同様に摩擦式のクラッチ機構であってもよく、噛み合い式のクラッチ機構であってもよい。

上述したハイブリッド車両１も図１に示すハイブリッド車両１と同様にブレーキ機構B1を係合するとともに、第３クラッチ機構CL3と第４クラッチ機構CL4とをいずれか一方を係合することにより、第１モータ３から出力された駆動トルクを駆動輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達することができる。

図１６には、図１５におけるハイブリッド車両１で設定できるEV-Hiモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図を示している。図１６に示すように、EV-Hiモードは、ブレーキ機構B1を係合するとともに、第３クラッチ機構CL3を係合する。したがって、第１差動機構PL1は停止した状態になる。つまり、第２差動機構PL2におけるキャリヤＣ２が停止した状態に維持される。そのため、第２差動機構PL2におけるサンギヤＳ２が入力要素として機能し、第１差動機構PL1におけるリングギヤＲ１または第２差動機構PL2におけるキャリヤＣ２が反力要素として機能し、第２差動機構PL2におけるリングギヤＲ２が出力要素として機能する。その結果、第２差動機構PL2におけるサンギヤＳ２のトルクが、第２差動機構PL2におけるリングギヤＲ２に反転して伝達される。

図１７には、図１５におけるハイブリッド車両１で設定できるEV-Loモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図を示している。図１７に示すように、EV-Loモードは、ブレーキ機構B1を係合するとともに、第４クラッチ機構CL4を係合する。したがって、第１差動機構PL1におけるキャリヤＣ２と第２差動機構PL2におけるリングギヤＲ２とが一体に回転する。また、上述したように第１差動機構PL1におけるリングギヤR1と第２差動機構PL2とが連結されている。したがって、第２差動機構PL2におけるサンギヤＳ２が入力要素として機能し、第１差動機構PL1におけるサンギヤＳ１が反力要素として機能し、第２差動機構PL2におけるリングギヤＲ２が出力要素として機能する。その結果、第２差動機構PL2におけるサンギヤＳ２のトルクが、第２差動機構PL2におけるリングギヤＲ２に増幅されて伝達される。

図１６および図１７に示す共線図からも明らかなように、EV-Loモードを設定した場合には、EV-Hiモードを設定した場合よりも第１モータ３の回転数が高回転数になる。また、EV-HiモードとEV-Loモードとのいずれであっても、ブレーキ機構B1を解放して、第１モータ３の回転数を低下させることにより、エンジン２をクランキングすることができる。したがって、図１５におけるハイブリッド車両１は、EV-Loモードを設定して走行している場合に、第１モータ３によりエンジン２を始動すると、EV-Hiモードを設定している場合と比較して、蓄電装置３１に入力される電力が多くなる。そのため、図１４に示す制御例のように、ピーク電力Ｗが充電上限値Ｗlimを超える可能性がある場合に、EV-Hiモードを切り替えることが好ましい。

図１８は、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両１の他の構成について説明するためのスケルトン図を示している。図１８に示すハイブリッド車両１は、エンジン２が直接連結された第３差動機構PL3と、第１モータ３が直接連結された第４差動機構PL4とを備えている。

第３差動機構PL3は、エンジン２の出力軸１３に連結されたキャリヤＣ３と、サンギヤＳ３と、出力ギヤ１９に連結されたリングギヤＲ３とを備えた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。なお、出力ギヤ１９には、図１に示す例と同様にドリブンギヤ２１が連結され、駆動輪２８Ｒ，２８Ｌにトルクを伝達することができるように構成されている。

第４差動機構PL4は、第１モータ３に連結されたリングギヤＲ４と、第３差動機構PL3におけるサンギヤＳ３に連結されたキャリヤＣ４と、サンギヤＳ４とを備えた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。

そして、上記第４差動機構PL4におけるキャリヤＣ４とリングギヤＲ４とを係合して、第4差動機構PL4を構成する各回転要素を一体に回転させる第５クラッチ機構CL5と、第３差動機構PL3におけるキャリヤＣ３と第４差動機構PL4におけるサンギヤＳ４とを係合する第６クラッチ機構CL6とを備えている。なお、エンジン２の出力軸１３には、ブレーキ機構B1が設けられている。上記第５クラッチ機構CL5、第６クラッチ機構CL6は、第１クラッチ機構CL1や第２クラッチ機構CL2と同様に摩擦式のクラッチ機構であってもよく、噛み合い式のクラッチ機構であってもよい。

上述したハイブリッド車両１も図１に示すハイブリッド車両１と同様にブレーキ機構B1を係合するとともに、第５クラッチ機構CL5と第６クラッチ機構CL6とをいずれか一方を係合することにより、第１モータ３から出力された駆動トルクを駆動輪２８Ｒ，２８Ｌに伝達することができる。

図１９には、図１８におけるハイブリッド車両１で設定できるEV-Hiモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図を示している。図１９に示すように、EV-Hiモードは、ブレーキ機構B1を係合するとともに、第５クラッチ機構CL5を係合する。したがって、第４差動機構PL4を構成する各回転要素はは一体に回転する。また、上記のように第３差動機構PL3におけるサンギヤＳ３と第4差動機構PL4におけるキャリヤＣ４とが連結されているため、第１モータ３のトルクがそのままサンギヤＳ３に伝達される。そして、ブレーキ機構B1が係合していることにより、第３差動機構PL3におけるキャリヤＣ３は反力要素として機能するため、サンギヤＳ３のトルクが反転してリングギヤＲ３に伝達される。

図２０には、図１８におけるハイブリッド車両１で設定できるEV-Loモードでの各回転要素の運転状態を説明するための共線図を示している。図２０に示すように、EV-Loモードは、ブレーキ機構B1を係合するとともに、第４クラッチ機構CL4を係合する。したがって、第３差動機構PL3におけるキャリヤＣ３と第４差動機構PL4におけるサンギヤＳ４とが一体に回転する。また、上述したように第３差動機構PL3におけるサンギヤＳ１と第４差動機構PL4におけるキャリヤＣ４とが連結されている。したがって、第４差動機構PL4におけるリングギヤＲ４が入力要素として機能し、第３差動機構PL3におけるキャリヤＣ３が反力要素として機能し、第３差動機構PL3におけるリングギヤＲ３が出力要素として機能する。その結果、第４差動機構PL4におけるリングギヤＲ４のトルクが、第３差動機構PL3におけるリングギヤＲ３に反転して伝達される。

図１９および図２０に示す共線図からも明らかなように、EV-Loモードを設定した場合には、EV-Hiモードを設定した場合よりも第１モータ３の回転数が高回転数になる。また、EV-HiモードとEV-Loモードとのいずれであっても、ブレーキ機構B1を解放して、第１モータ３の回転数を低下させることにより、エンジン２をクランキングすることができる。したがって、図１８におけるハイブリッド車両１は、EV-Loモードを設定して走行している場合に、第１モータ３によりエンジン２を始動すると、EV-Hiモードを設定している場合と比較して、蓄電装置３１に入力される電力が多くなる。そのため、図１４に示す制御例のように、ピーク電力Ｗが充電上限値Ｗlimを超える可能性がある場合に、EV-Hiモードを切り替えることが好ましい。

上述した図１、図１５、図１８に示すハイブリッド車両の構成を包括的に示すとすれば、以下のような構成となる。すなわち、『エンジンが連結された第１回転部材と、回転機が連結された第２回転部材と、駆動輪が連結された第３回転部材との少なくとも三つの回転部材を有し、前記三つの回転部材のうちのいずれか一つの第１回転要素と、前記三つの回転要素のうちの他のいずれか一つの第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、前記三つの回転要素のうちの更に他の一つの第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差動機構とにより構成された差動機構と、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１回転要素と前記第２回転要素と前記第３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、または前記第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、前記エンジンが連結されている回転部材に制動トルクを作用させるブレーキ機構とを備えたハイブリッド車両』である。そして、ブレーキ機構を係合するとともに、第１係合機構と第２係合機構とのいずれか一方を係合することで回転機のトルクを駆動輪に伝達する第１ＥＶ走行モードと、ブレーキ機構を係合するとともに、第１係合機構と第２係合機構との他方を係合することで回転機のトルクを駆動輪に伝達する第２ＥＶ走行モードとを設定可能であるとともに、ブレーキ機構を解放することにより回転機からトルクを伝達してエンジンをクランキングすることができるハイブリッド車両が、この発明におけるハイブリッド車両に含まれる。

１…ハイブリッド車両、 ２…エンジン、 ３，４…モータ、 ５…駆動装置、 ６…動力分割機構、 ７…分割部、 ８…変速部、 ９，１５，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…サンギヤ、 １０，１６，２４，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…リングギヤ、 １１，１７，Ｐ１…ピニオンギヤ、 １２，１８，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…キャリヤ、 １３…出力軸、 １４…入力軸、 １９…出力ギヤ、 ２８Ｒ，２８Ｌ…前輪（駆動輪）、 ２９，３０…電力制御装置、 ３１…蓄電装置、 ３２…電子制御装置（ECU)、 ３３…統合ECU、 ３４…MG-ECU、 ３５…エンジンECU、 ３６…クラッチECU。

Claims (8)

1. エンジンが連結された第１回転部材と、回転機が連結された第２回転部材と、駆動輪が連結された第３回転部材との少なくとも三つの回転部材を有するとともに前記三つの回転部材が差動できるように構成された差動機構と、
   前記回転機に電力を供給するとともに、前記回転機が発電した場合に発電された電力が供給される蓄電装置と
   を備え、
   前記差動機構は、前記回転機から駆動トルクを出力して走行する際における前記回転機の回転数に対する前記駆動輪の回転数である回転数比が第１所定値となる第１ＥＶ走行モードと、前記回転数比が前記第１所定値よりも大きい第２所定値となる第２ＥＶ走行モードとの二つのＥＶ走行モードを設定可能に構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第１ＥＶ走行モードと前記第２ＥＶ走行モードとを選択するコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記エンジンから駆動トルクを出力するとともに、前記回転機から反力トルクを出力して走行するＨＶ走行モードに、前記第１ＥＶ走行モードおよび前記第２ＥＶ走行モードから切り替える際に、前記回転機の回転数を低下させるように前記回転機がトルクを出力することにより、前記エンジンをクランキングするように構成され、
   前記第１ＥＶ走行モードから前記ＨＶ走行モードに切り替えるために前記回転機によって前記エンジンをクランキングする場合に前記回転機から前記蓄電装置に供給されるピーク電力を前記第１ＥＶ走行モードで走行している間に求め、
   前記ピーク電力が、前記蓄電装置に入力可能な上限電力よりも大きいか否かを判断し、
   前記ピーク電力が前記上限電力よりも大きいことが判定された場合に、前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードに切り替え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制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードへの切り替えが制限されているか否かを判定し、
   前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードへの切り替えが制限されていることが判定された場合に、前記ピーク電力が前記上限電力よりも大きいことが判定された場合であっても、前記第１ＥＶ走行モードから前記第２ＥＶ走行モードに切り替えない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制御装置において、
   前記駆動輪にトルク伝達可能に連結された他の回転機を更に備え、
   前記回転機が発電した電力を前記他の回転機に供給して前記他の回転機を駆動することができるように構成され、
   前記コントローラは、
   車速に応じた前記回転機の回転数と、前記エンジンをクランキングするために要求されるトルクとの積から前記回転機による発電電力を求め、
   要求駆動力を出力するために前記他の回転機に供給する消費電力を求め、
   前記発電電力から前記消費電力を減算して、前記ピーク電力を求め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制御装置。
   
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記ピーク電力は、前記エンジンをクランキングし始めてから前記エンジンをクランキングし終わるまでの間における前記蓄電装置に入力される電力の最大値である
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
   
5. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第１回転部材の回転数を低下させる負トルクを前記第１回転部材に付与できるブレーキ機構を更に備え、
   前記コントローラは、
   前記ブレーキ機構により前記第１回転部材に負トルクを付与することにより、前記第１ＥＶ走行モードおよび前記第２ＥＶ走行モードを設定し、
   前記第１ＥＶ走行モードまたは前記第２ＥＶ走行モードから前記ＨＶ走行モードに切り替える場合に、前記ブレーキ機構による前記第１回転部材に作用させている負トルクを低下させるとともに、前記回転機の回転数を低下させるように前記回転機がトルクを出力して前記エンジンをクランキング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制御装置において、
   前記エンジンをクランキングする際に前記回転機から出力するトルクの向きは、前記反力トルクの向きと反対方向である
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
   
7. 請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記差動機構は、前記三つの回転部材のうちのいずれか一つの第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の第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の第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差動機構とにより構成され、
   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１回転要素と前記第２回転要素と前記第３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、または前記第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係合機構とを更に備え、
   前記第１ＥＶ走行モードは、前記ブレーキ機構により前記第１回転部材に制動トルクを付与するとともに、前記第２係合機構により前記第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することで設定され、
   前記第２ＥＶ走行モードは、前記ブレーキ機構により前記第１回転部材に制動トルクを付与するとともに、前記第１係合機構により前記第６回転要素と前記第１回転要素または前記第２回転要素とを連結することで設定される
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
   
8. 請求項７に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第１回転要素は、前記第１回転部材を含み、
   前記第２回転要素は、前記第２回転部材を含み、
   前記第４回転要素は、前記第３回転部材を含み、
   前記第１係合機構は、前記第６回転要素と前記第１回転要素とを連結し、またその連結を解くように構成され、
   前記第２係合機構は、前記第４回転要素と前記第６回転要素とを連結し、またその連結を解く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制御装置。

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