JPWO2014038021A1 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

機関と、機関と接続され、係合装置によって変速する変速部と、変速部と駆動輪とを接続する差動部と、を備え、差動部は、変速部の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、第一回転機の出力が制限される場合（Ｓ１０−Ｙ，Ｓ２０−Ｙ）、係合装置をスリップさせて機関の動作点を変更する（Ｓ６０）。動作点の変更は、機関のトルクを上昇させるものとすることができる。

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来、変速部を備えた駆動装置が公知である。例えば、特許文献１には、内燃機関の回転を変速して動力分配機構へ伝達する変速機構と、内燃機関からの動力を変速機構に伝達する第１伝達軸と、変速機構から出力された動力を動力分配機構へ伝達する第２伝達軸とを備えたハイブリッド車の駆動装置の技術が開示されている。

特開２００９−１９０６９４号公報

ここで、回転機を備えたハイブリッド車両において回転機の出力が制限される場合のドライバビリティの低下を抑制することについて、なお改良の余地がある。

本発明の目的は、回転機の出力が制限される場合のドライバビリティの低下を抑制することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、前記機関と接続され、係合装置によって変速する変速部と、前記変速部と駆動輪とを接続する差動部と、を備え、前記差動部は、前記変速部の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、前記第一回転機の出力が制限される場合、前記係合装置をスリップさせて前記機関の動作点を変更することを特徴とする。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記動作点の変更は、前記機関のトルクを上昇させるものであることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記動作点の変更は、前記係合装置をスリップさせる前よりも前記変速部の変速比をアンダードライブ側とすることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、更に、前記駆動輪および前記第三回転要素に接続された第二回転機を備え、前記第一回転機の出力が制限される場合、あるいは前記第二回転機の出力が制限される場合の少なくともいずれか一方において、前記係合装置をスリップさせて前記機関の動作点を変更することが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記回転機の出力低下が大きいほど、前記係合装置の差回転数を大きくすることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記回転機の出力低下が発生する前に、予め前記係合装置のトルク容量を低下させることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記第二回転機の低回転時に前記第二回転機に対する供給電流を制限する電流制限制御を行い、前記電流制限制御から復帰するときの前記第二回転機のトルクの変動の度合は、前記係合装置がスリップしているか否かによって異なり、前記係合装置がスリップしている場合の前記第二回転機のトルクの変動の度合は、前記係合装置が完全係合している場合の前記第二回転機のトルクの変動の度合よりも小さいことが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、第一回転機の出力が制限される場合、係合装置をスリップさせて機関の動作点を変更する。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置によれば、回転機の出力が制限される場合のドライバビリティの低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図３は、実施形態に係る車両の入出力関係図である。 図４は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。 図５は、単独モータＥＶモードに係る共線図である。 図６は、両モータＥＶモードに係る共線図である。 図７は、ＨＶローモードに係る共線図である。 図８は、ＨＶハイモードに係る共線図である。 図９は、実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。 図１０は、回転機の出力低下時の共線図である。 図１１は、エンジン出力の低下を説明する図である。 図１２は、実施形態の動作点変更制御に係る共線図である。 図１３は、実施形態のエンジン動作点の変更に係る説明図である。 図１４は、実施形態の動作を示すタイムチャートである。 図１５は、実施形態の動作を示す他のタイムチャートである。 図１６は、回転機の出力低下量と必要差回転数との対応関係の一例を示す図である。 図１７は、係合装置の発熱量と差回転数の制限値との対応関係の一例を示す図である。 図１８は、エンジンを動力源として走行中の共線図である。 図１９は、走行中の動作点変更制御に係る共線図である。 図２０は、第二回転機の出力制限がなされていないときの共線図である。 図２１は、第二回転機の出力制限がなされたときの動作点変更制御に係る共線図である。 図２２は、実施形態の第１変形例に係る動作点変更制御の共線図である。

以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図２１を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図３は、実施形態に係る車両の入出力関係図、図４は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図、図５は、単独モータＥＶモードに係る共線図、図６は、両モータＥＶモードに係る共線図、図７は、ＨＶローモードに係る共線図、図８は、ＨＶハイモードに係る共線図、図９は、実施形態のモード選択に係るマップを示す図、図１０は、回転機の出力低下時の共線図、図１１は、エンジン出力の低下を説明する図、図１２は、実施形態の動作点変更制御に係る共線図、図１３は、実施形態のエンジン動作点の変更に係る説明図、図１４は、実施形態の動作を示すタイムチャート、図１５は、実施形態の動作を示す他のタイムチャートである。

本実施形態に係る車両１００は、図２に示すように、動力源としてエンジン１、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド（ＨＶ）車両である。車両１００は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両であってもよい。図２および図３に示すように、車両１００は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０を含んで構成されている。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１、第一遊星歯車機構１０、第二遊星歯車機構２０、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、更に、各ＥＣＵ５０，６０，７０等の制御装置を含んで構成されてもよい。また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両あるいはＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両１００に搭載される。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１では、第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含んで変速部（変速機構）４０が構成されている。また、第二遊星歯車機構２０を含んで差動部が構成されている。クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１は、第一遊星歯車機構１０を変速させる係合装置である。

機関であるエンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、入力軸２と接続されている。入力軸２は、動力伝達装置の入力軸である。動力伝達装置は、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１、差動装置３０等を含んで構成されている。入力軸２は、エンジン１の出力軸と同軸上かつ出力軸の延長線上に配置されている。入力軸２は、第一遊星歯車機構１０の第一キャリア１４と接続されている。

第一遊星歯車機構１０を含む変速部４０は、エンジン１と接続され、係合装置（クラッチＣＬ１、ブレーキＢＫ１）によって変速する。変速部４０は、エンジン１の回転を変速して出力可能である。第一遊星歯車機構１０は、第二遊星歯車機構２０よりもエンジン１側に配置された入力側差動機構である。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギア１１、第一ピニオンギア１２、第一リングギア１３および第一キャリア１４を有する。

第一リングギア１３は、第一サンギア１１と同軸上であってかつ第一サンギア１１の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギア１２は、第一サンギア１１と第一リングギア１３との間に配置されており、第一サンギア１１および第一リングギア１３とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギア１２は、第一キャリア１４によって回転自在に支持されている。第一キャリア１４は、入力軸２と連結されており、入力軸２と一体回転する。従って、第一ピニオンギア１２は、入力軸２と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第一キャリア１４によって支持されて第一ピニオンギア１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

クラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結可能なクラッチ装置である。本実施形態のクラッチＣＬ１は、摩擦係合式のクラッチである。クラッチＣＬ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを連結し、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを一体回転させることができる。完全係合状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を規制する。一方、開放状態のクラッチＣＬ１は、第一サンギア１１と第一キャリア１４とを切り離し、第一サンギア１１と第一キャリア１４との相対回転を許容する。つまり、開放状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する。なお、クラッチＣＬ１は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のクラッチＣＬ１は、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する。

ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１の回転を規制することができるブレーキ装置である。ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１に接続された係合要素と、車体側、例えば動力伝達装置のケースと接続された係合要素とを有する。ブレーキＢＫ１は、クラッチＣＬ１と同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができる。ブレーキＢＫ１は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１と車体側とを連結し、第一サンギア１１の回転を規制することができる。一方、開放状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１と車体側とを切り離し、第一サンギア１１の回転を許容する。なお、ブレーキＢＫ１は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１の回転を許容する。

本実施形態の第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０を含む変速部４０と駆動輪３２とを接続する差動部として車両１００に搭載されている。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０よりも駆動輪３２側に配置された出力側差動機構である。第二遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式であり、第二サンギア２１、第二ピニオンギア２２、第二リングギア２３および第二キャリア２４を有する。第二遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構１０と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構１０を挟んでエンジン１と互いに対向している。

第二リングギア２３は、第二サンギア２１と同軸上であってかつ第二サンギア２１の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギア２２は、第二サンギア２１と第二リングギア２３との間に配置されており、第二サンギア２１および第二リングギア２３とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４によって回転自在に支持されている。第二キャリア２４は、第一リングギア１３と接続されており、第一リングギア１３と一体回転する。第二ピニオンギア２２は、第二キャリア２４と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ第二キャリア２４によって支持されて第二ピニオンギア２２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。第一リングギア１３は、第一遊星歯車機構１０の出力要素であり、エンジン１から第一遊星歯車機構１０に入力された回転を第二キャリア２４に出力することができる。第二キャリア２４は、第一遊星歯車機構１０の出力要素に接続された第一回転要素に対応している。

第二サンギア２１には第一回転機ＭＧ１の回転軸３３が接続されている。第一回転機ＭＧ１の回転軸３３は、入力軸２と同軸上に配置されており、第二サンギア２１と一体回転する。第二サンギア２１は、第一回転機ＭＧ１に接続された第二回転要素に対応している。第二リングギア２３には、カウンタドライブギア２５が接続されている。カウンタドライブギア２５は、第二リングギア２３と一体回転する出力ギアである。第二リングギア２３は、第二回転機ＭＧ２および駆動輪３２に接続された第三回転要素に対応している。第二リングギア２３は、第一回転機ＭＧ１あるいは第一遊星歯車機構１０から入力された回転を駆動輪３２に出力することができる出力要素である。

カウンタドライブギア２５は、カウンタドリブンギア２６と噛み合っている。カウンタドリブンギア２６は、カウンタシャフト２７を介してドライブピニオンギア２８と接続されている。カウンタドリブンギア２６とドライブピニオンギア２８とは一体回転する。また、カウンタドリブンギア２６には、リダクションギア３５が噛み合っている。リダクションギア３５は、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４に接続されている。つまり、第二回転機ＭＧ２の回転は、リダクションギア３５を介してカウンタドリブンギア２６に伝達される。リダクションギア３５は、カウンタドリブンギア２６よりも小径であり、第二回転機ＭＧ２の回転を減速してカウンタドリブンギア２６に伝達する。

ドライブピニオンギア２８は、差動装置３０のデフリングギア２９と噛み合っている。差動装置３０は、左右の駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。第二リングギア２３は、カウンタドライブギア２５、カウンタドリブンギア２６、ドライブピニオンギア２８、差動装置３０および駆動軸３１を介して駆動輪３２と接続されている。また、第二回転機ＭＧ２は、第二リングギア２３と駆動輪３２との動力伝達経路に対して接続されており、第二リングギア２３および駆動輪３２に対してそれぞれ動力を伝達可能である。

第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２としては、例えば、３相交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

本実施形態の車両１００では、エンジン１と同軸上に、エンジン１から近い側から順に、ブレーキＢＫ１、クラッチＣＬ１、第一遊星歯車機構１０、カウンタドライブギア２５、第二遊星歯車機構２０および第一回転機ＭＧ１が配置されている。また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、入力軸２と、第二回転機ＭＧ２の回転軸３４とが異なる軸上に配置された複軸式とされている。

図３に示すように、車両１００は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０、ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０を有する。各ＥＣＵ５０，６０，７０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車両１００全体を統合制御する機能を有している。ＭＧ＿ＥＣＵ６０およびエンジン＿ＥＣＵ７０は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０と電気的に接続されている。

ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を制御することができる。ＭＧ＿ＥＣＵ６０は、例えば、第一回転機ＭＧ１に対して供給する電流値（以下、「ＭＧ１電流」とも記載する。）を調節し、第一回転機ＭＧ１の出力トルクを制御すること、および第二回転機ＭＧ２に対して供給する電流値（以下、「ＭＧ２電流」とも記載する。）を調節し、第二回転機ＭＧ２の出力トルクを制御することができる。

エンジン＿ＥＣＵ７０は、エンジン１を制御することができる。エンジン＿ＥＣＵ７０は、例えば、エンジン１の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン１の点火制御を行うこと、エンジン１に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。エンジン＿ＥＣＵ７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１の出力トルクを制御することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、車速、アクセル開度、第一回転機ＭＧ１の回転数（以下、「ＭＧ１回転数」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の回転数（以下、「ＭＧ２回転数」とも記載する）、動力伝達装置の出力軸の回転数、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、取得する情報に基づいて、車両１００に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、算出した要求値に基づいて、第一回転機ＭＧ１の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」とも記載する。）およびエンジン１の出力トルク（以下、「エンジントルク」とも記載する。）を決定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧ＿ＥＣＵ６０に対して出力する。また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジントルクの指令値をエンジン＿ＥＣＵ７０に対して出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１をそれぞれ制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１に対する供給油圧（ＰｂＣＬ１）の指令値およびブレーキＢＫ１に対する供給油圧（ＰｂＢＫ１）の指令値をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各供給油圧ＰｂＣＬ１，ＰｂＢＫ１の指令値に応じてクラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１に対する供給油圧を制御する。

車両１００では、ハイブリッド（ＨＶ）走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ＨＶ走行とは、エンジン１を動力源として車両１００を走行させる走行モードである。ＨＶ走行では、エンジン１に加えて、更に第二回転機ＭＧ２を動力源としてもよい。

ＥＶ走行は、第一回転機ＭＧ１あるいは第二回転機ＭＧ２の少なくともいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行では、エンジン１を停止して走行することが可能である。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＥＶ走行モードとして、第二回転機ＭＧ２を単独の動力源として車両１００を走行させる単独モータＥＶモード（単独駆動ＥＶモード）と、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を動力源として車両１００を走行させる両モータＥＶモード（両駆動ＥＶモード）を有する。

図４の係合表において、クラッチＣＬ１の欄およびブレーキＢＫ１の欄の丸印は、係合を示し、空欄は開放を示す。また、三角印は、クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１のいずれかを係合し、他方を開放することを示す。単独モータＥＶモードは、例えば、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を共に開放して実行される。図５は、単独モータＥＶモードに係る共線図である。共線図において、符号Ｓ１，Ｃ１，Ｒ１は、それぞれ第一サンギア１１、第一キャリア１４、第一リングギア１３を示し、符号Ｓ２，Ｃ２，Ｒ２は、それぞれ第二サンギア２１、第二キャリア２４、第二リングギア２３を示す。

単独モータＥＶモードでは、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１が開放している。ブレーキＢＫ１が開放していることで、第一サンギア１１の回転が許容され、クラッチＣＬ１が開放していることで、第一遊星歯車機構１０は差動可能である。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＭＧ＿ＥＣＵ６０を介して第二回転機ＭＧ２に正トルクを出力させて車両１００に前進方向の駆動力を発生させる。第二リングギア２３は、駆動輪３２の回転と連動して正回転する。ここで、正回転とは、車両１００の前進時の第二リングギア２３の回転方向とする。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１をジェネレータとして作動させて引き摺り損失を低減させる。具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１にわずかなトルクをかけて発電させ、第一回転機ＭＧ１の回転数を０回転とする。これにより、第一回転機ＭＧ１の引き摺り損失を低減することができる。また、ＭＧ１トルクを０としてもコギングトルクを利用してＭＧ１回転数を０に維持できるときは、ＭＧ１トルクを加えないようにしてもよい。あるいは、第一回転機ＭＧ１のｄ軸ロックによってＭＧ１回転数を０としてもよい。

第一リングギア１３は、第二キャリア２４に連れ回り正回転する。第一遊星歯車機構１０では、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１が開放されたニュートラルの状態であるため、エンジン１は連れ回されず、第一キャリア１４は回転を停止する。よって回生量を大きく取ることが可能である。第一サンギア１１は空転して負回転する。

単独モータＥＶモードでの走行時に、バッテリの充電状態がフルとなり、回生エネルギーが取れない場合が発生し得る。この場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。クラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合することで、エンジン１を駆動輪３２と接続し、エンジンブレーキを駆動輪３２に作用させることができる。図４に三角印で示すように、単独モータＥＶモードでクラッチＣＬ１あるいはブレーキＢＫ１を係合すると、エンジン１を連れ回し状態とし、第一回転機ＭＧ１でエンジン回転数を上げてエンジンブレーキ状態とすることができる。

両モータＥＶモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を係合する。図６は、両モータＥＶモードに係る共線図である。クラッチＣＬ１が係合することで、第一遊星歯車機構１０の差動は規制され、ブレーキＢＫ１が係合することで、第一サンギア１１の回転が規制される。従って、第一遊星歯車機構１０の全回転要素の回転が停止する。出力要素である第一リングギア１３の回転が規制されることで、これと接続された第二キャリア２４が０回転にロックされる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。第二キャリア２４は、回転が規制されていることで、第一回転機ＭＧ１のトルクに対して反力を取り、第一回転機ＭＧ１のトルクを第二リングギア２３から出力させることができる。第一回転機ＭＧ１は、前進時に負トルクを出力して負回転することで、第二リングギア２３から正のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第一回転機ＭＧ１は、正トルクを出力して正回転することで、第二リングギア２３から負のトルクを出力させることができる。

ＨＶ走行では、差動部としての第二遊星歯車機構２０は差動状態を基本とし、変速部４０の第一遊星歯車機構１０は、ロー／ハイの切り替えがなされる。

ＨＶローモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を係合し、ブレーキＢＫ１を開放する。クラッチＣＬ１が係合することにより、第一遊星歯車機構１０は差動が規制され、各回転要素１１，１３，１４が一体回転する。従って、エンジン１の回転は増速も減速もされず、等速で第一リングギア１３から第二キャリア２４に伝達される。

一方、ＨＶハイモードでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を開放し、ブレーキＢＫ１を係合する。ブレーキＢＫ１が係合することにより、第一サンギア１１の回転が規制される。よって、第一遊星歯車機構１０は、第一キャリア１４に入力されたエンジン１の回転が増速されて第一リングギア１３から出力されるオーバドライブ（ＯＤ）状態となる。このように、第一遊星歯車機構１０は、エンジン１の回転を増速して出力することができる。オーバドライブ時の第一遊星歯車機構１０の変速比は、例えば、０．７とすることができる。

このように、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１からなる切替装置は、第一遊星歯車機構１０の差動を規制する状態と、第一遊星歯車機構１０の差動を許容する状態とを切り替えて第一遊星歯車機構１０を変速させる。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含む変速部４０によってＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えが可能であり、車両１００の伝達効率を向上させることができる。また、変速部４０の後段には、直列に差動部としての第二遊星歯車機構２０が接続されている。第一遊星歯車機構１０がオーバドライブであるため、第一回転機ＭＧ１を大きく高トルク化しなくてもよいという利点がある。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、高車速ではＨＶハイモードを選択し、中低車速ではＨＶローモードを選択する。図９は、本実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。図９において、横軸は車速、縦軸は要求駆動力を示す。図９に示すように、低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の領域は、モータ走行域である。モータ走行域では、ＥＶ走行が選択される。モータ走行域では、例えば、低負荷時は単独モータＥＶモードが選択され、高負荷時は両駆動ＥＶモードが選択される。

モータ走行域よりも高車速や高負荷の領域は、エンジン走行域である。エンジン走行域は、更に、直結（ロー）領域とＯＤ（ハイ）領域に分割されている。直結領域は、ＨＶローモードが選択されるエンジン走行域である。ＯＤ領域は、ＨＶハイモードが選択されるエンジン走行域である。ＯＤ領域は、高車速の領域であり、直結領域は、中低車速の領域である。直結領域は、ＯＤ領域よりも高負荷側に設定されている。高車速かつ低負荷時に変速部４０をオーバドライブとすることで、燃費の向上を図ることができる。例えば、矢印Ｙ１に示すようにモータ走行域から直結領域に移行した場合、ＥＶ走行モードからＨＶローモードに移行する。また、矢印Ｙ２に示すようにモータ走行域からＯＤ領域に移行した場合、ＥＶ走行モードからＨＶハイモードに移行する。

本実施形態では、ＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えによりエンジン１の回転を変速して出力することで、メカニカルポイントが２つとなり、燃費を向上させることができる。なお、メカニカルポイントは、遊星歯車機構１０，２０に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達によって全てカウンタドライブギア２５に伝達される高効率な動作点である。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０がエンジン１の回転を増速して第一リングギア１３から出力することができる。従って、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、第一遊星歯車機構１０を備えずに第二キャリア２４に対して直接エンジン１が接続されている場合のメカニカルポイントに対して、更にハイギア側にもう一つのメカニカルポイントを有する。つまり、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ハイギア側に２つのメカニカルポイントを有する。よって、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、高速走行時の伝達効率向上による燃費の向上を図ることができるハイブリッドシステムを実現できる。

また、ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、変速部４０のクラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を係合することで、第二遊星歯車機構２０の入力要素の回転を規制することができ、両モータＥＶモードによる走行を可能とできる。このため、両モータＥＶモードを実現するために別途クラッチ等を設ける必要がなく、構成が簡素化される。本実施形態のレイアウトでは、第二回転機ＭＧ２の減速比を大きく取ることができる。また、ＦＦあるいはＲＲレイアウトによりコンパクトな配置を実現できる。

（後進走行）
後進走行をする場合、エンジン走行中は、第一回転機ＭＧ１がジェネレータとして発電を行い、第二回転機ＭＧ２がモータとして力行し、負回転して負トルクを出力して走行する。バッテリの充電状態が十分であるときは、単独駆動ＥＶモードで第二回転機ＭＧ２が単独で逆回転してモータ走行するようにしてもよい。また、第二キャリア２４を固定して両駆動ＥＶモードで後進走行することも可能である。

（協調変速制御）
ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶハイモードとＨＶローモードとの切り替えを行う場合、第一遊星歯車機構１０と第二遊星歯車機構２０とを同時に変速させる協調変速制御を実行することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、協調変速制御において、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０の一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶハイモードからＨＶローモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構２０の変速比をハイギア側に変化させる。これにより、車両１００のエンジン１から駆動輪３２までの全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。エンジン１から駆動輪３２までの変速比の変化が抑制されることで、変速に伴うエンジン回転数の調節量を低減させ、あるいはエンジン回転数の調節を不要とすることができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、車両１００全体での変速比をロー側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０を協調して変速させる。

一方、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＨＶローモードからＨＶハイモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構２０の変速比をローギア側に変化させる。これにより、車両１００全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、車両１００全体での変速比をハイ側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構１０および第二遊星歯車機構２０を協調して変速させる。

第二遊星歯車機構２０の変速比の調節は、例えば、第一回転機ＭＧ１の回転数の制御によって行われる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、入力軸２とカウンタドライブギア２５との間の変速比を無段階に変化させるように第一回転機ＭＧ１を制御する。これにより、遊星歯車機構１０，２０、第一回転機ＭＧ１、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１を含む全体、すなわち差動部と変速部４０を含む変速装置が電気的無段変速機として作動する。差動部と変速部４０を含む変速装置の変速比幅がワイドであるため、差動部から駆動輪３２までの変速比を比較的大きく取れる。また、ＨＶ走行モードの高車速走行時の動力循環が低減される。

ここで、車両１００では、第一回転機ＭＧ１や第二回転機ＭＧ２の出力が制限されて出力が低下することがある。例えば、回転機ＭＧ１，ＭＧ２やインバータの温度が上昇して回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限されることがある。また、バッテリの温度が所定の温度範囲よりも高温や低温である場合、バッテリの入出力電流が制限され、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクや発電量が制限されることがある。本実施形態に係る車両１００では、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限された場合、以下に説明するように、駆動力の低下等につながる。

図１０には、ＨＶローモードでの発進時の共線図が示されている。クラッチＣＬ１が完全係合されていることにより、エンジン回転数と、第一リングギア１３の回転数nr1と、第二キャリア２４の回転数とは同一の回転数となる。従って、ＭＧ１回転数によってエンジン回転数が制約を受ける。これにより、例えば、第一回転機ＭＧ１の出力が制限された場合、図１１を参照して説明するように、エンジンを所望の出力が出せる動作点で運転できなくなる場合がある。

図１１において、横軸は第一リングギア１３の回転数nr1であり、縦軸は第一リングギア１３から第二キャリア２４に出力するトルク（以下、「変速部出力トルク」とも記載する。）tr1を示す。クラッチＣＬ１が完全係合している場合、エンジン回転数と第一リングギア１３の回転数nr1とが一致することから、横軸はエンジン回転数も示している。tr1maxは、クラッチＣＬ１が完全係合している場合のエンジン１の最大トルク線を示す。エンジン１の最大トルク線tr1maxは、それぞれのエンジン回転数と、エンジン１から出力可能な最大トルクとの対応関係を示す曲線である。

第一リングギア１３から第二リングギア２３に出力可能なトルク、すなわち第二遊星歯車機構２０を介して伝達可能なトルクは、第一回転機ＭＧ１が出力する反力トルクに依存する。つまり、変速部出力トルクtr1の上限は、ＭＧ１トルクtgに依存して決まる。

出力可能トルク線tr1＿1，tr1＿2は、第一リングギア１３から出力可能な最大トルクを示す。出力可能トルク線tr1＿1，tr1＿2は、第一リングギア１３の回転数nr1に対応するＭＧ１回転数と、そのＭＧ１回転数におけるＭＧ１トルクの上限値から決まる。非制限時の出力可能トルク線tr1＿1は、第一回転機ＭＧ１の出力が制限されない場合に出力可能なＭＧ１トルクの最大値に対応している。出力制限時の出力可能トルク線tr1＿2は、第一回転機ＭＧ１の出力が制限される場合に出力可能なＭＧ１トルクの最大値に対応している。同じＭＧ１回転数に対して、第一回転機ＭＧ１の出力制限時には、非制限時よりもＭＧ１トルクの最大値が低減する。これにより、出力制限時の出力可能トルク線tr1＿2は、非制限時の出力可能トルク線tr1＿1よりも低トルク側にある。

第一回転機ＭＧ１の出力制限がなされていない場合、エンジン１から第二キャリア２４に出力可能な最大トルクは、エンジン１の最大トルク線tr1maxと非制限時の出力可能トルク線tr1＿1との交点Ｐ１のトルクである。すなわち、第一回転機ＭＧ１の出力制限がなされていないときは、エンジン１を動作点Ｐ１で運転させた場合に第一遊星歯車機構１０から最大トルクを出力することができる。

第一回転機ＭＧ１の出力制限がなされると、同じＭＧ１回転数に対して、出力可能なＭＧ１トルクの上限が低下する。よって、第一回転機ＭＧ１の出力制限がなされた場合に、第一回転機ＭＧ１によって出力制限前と同様の反力を受けようとすると、ＭＧ１回転数を低下させる必要がある。しかしながら、ＭＧ１回転数を低下させると、第二キャリア２４の回転数も低下し、エンジン回転数も同様に低下してしまう。また、出力制限時の出力可能トルク線tr1＿2は、非制限時の出力可能トルク線tr1＿1よりも低トルク側に位置している。

従って、第一回転機ＭＧ１の出力が制限されている場合、エンジン１から第二キャリア２４に出力可能な最大トルクは、エンジン１の最大トルク線tr1maxと出力制限時の出力可能トルク線tr1＿2との交点Ｐ２のトルクである。すなわち、第一回転機ＭＧ１の出力制限がなされているときは、エンジン１を動作点Ｐ２で運転させた場合に第一遊星歯車機構１０から最大トルクを出力することができる。これにより、図１１に矢印Ｙ３で示すように、第一回転機ＭＧ１の出力制限がなされることで、変速部出力トルクtr1の上限が低下する。アクセルが大きく踏まれた場合など車両１００の要求駆動力が大きいときに、第一回転機ＭＧ１の出力が制限されて変速部出力トルクtr1が低下すると、車両１００の駆動力が低下してしまう。

本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１は、以下に説明するように、第一回転機ＭＧ１の出力が制限される場合、クラッチＣＬ１をスリップさせてエンジン１の動作点を変更する。これにより、変速部出力トルクtr1の低下を抑制し、駆動力の低下を抑制することができる。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１の出力が制限される場合、図１２に示すように、クラッチＣＬ１を半係合状態とし、クラッチＣＬ１をスリップさせる。これにより、第一遊星歯車機構１０の差動が許容される。よって、第一リングギア１３の回転数nr1に対してエンジン回転数を高回転とするようにエンジン１の動作点を変更することができる。言い換えると、第一遊星歯車機構１０をアンダードライブとし、エンジン１の回転数を減速して第一リングギア１３から出力させることができる。図１２に示すように、クラッチＣＬ１をスリップさせた場合、クラッチＣＬ１をスリップさせる前（図１０参照）よりも第一遊星歯車機構１０の変速比（エンジン回転数／第一リングギア１３の回転数ｎｒ１）を大きくし、アンダードライブ側とすることができる。

図１３に示すように、クラッチＣＬ１をスリップさせた場合、エンジン１の最大トルク線が変化する。クラッチＣＬ１をスリップさせた場合のエンジン１の最大トルク線（以下、単に「スリップ時のエンジン１の最大トルク線」とも記載する。）tr1max1は、クラッチＣＬ１が完全係合しているときのエンジン１の最大トルク線tr1maxよりも高トルク側になる。

クラッチＣＬ１をスリップさせた場合、エンジン１から第二キャリア２４に出力可能な最大トルクは、スリップ時のエンジン１の最大トルク線tr1max1と出力制限時の出力可能トルク線tr1＿2との交点Ｐ３のトルクである。すなわち、クラッチＣＬ１をスリップさせることにより、矢印Ｙ４に示すように、クラッチＣＬ１が完全係合している場合の最大トルクの動作点Ｐ２よりも高トルクの動作点Ｐ３でエンジン１を運転することができる。よって、第一回転機ＭＧ１の出力制限による変速部出力トルクtr1の低下を抑制することができる。

ＭＧ１回転数を単独で動かすことができれば、第一回転機ＭＧ１の出力が制限されている場合であっても、第一回転機ＭＧ１にはトルクの余裕がある。ＭＧ１回転数を低下させてＭＧ１トルクを増加させることができれば、第一リングギア１３から交点Ｐ２のトルクよりも大きなトルクを出力可能とすることができる。しかしながら、クラッチＣＬ１が完全係合している場合には、ＭＧ１回転数を低下させるとエンジン回転数も連動して低下してしまう。このため、エンジントルクが制約を受けることで、変速部出力トルクtr1を増加させることができなかった。これに対して、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１によれば、クラッチＣＬ１をスリップさせることにより、ＭＧ１回転数を低下させてＭＧ１トルクを増加させることと、エンジン回転数を増加させてエンジントルクを増加させることとを両立することができる。

本明細書では、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限される場合に係合装置をスリップさせてエンジン１の動作点を変更する制御を単に「動作点変更制御」とも記載する。なお、動作点変更制御は、第一回転機ＭＧ１の出力が制限される場合、あるいは第二回転機ＭＧ２の出力が制限される場合の少なくともいずれか一方において実行可能である。また、後述するように、「回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限される場合」とは、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限されている場合、および回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限されると予測される場合を含むことができる。

図１および図１４を参照して、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１−１の動作について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、所定の間隔で繰り返し実行される。図１４には、第一回転機ＭＧ１の出力が実際に制限されてから動作点変更制御を実行する場合のタイムチャートが示されている。図１４において、（ａ）はエンジン回転数、（ｂ）はＭＧ１トルク、（ｃ）はＭＧ１回転数、（ｄ）はエンジントルク、（ｅ）は車両１００の駆動力、（ｆ）はクラッチＣＬ１に対する供給油圧、（ｇ）はクラッチＣＬ１の差回転数（第一サンギア１１の回転数Ns1−第一キャリア１４の回転数Nc1）、（ｈ）は第一回転機ＭＧ１のパワー（ＭＧ１トルク×ＭＧ１回転数）を示す。

ステップＳ１０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限されているか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、車両１００の要求駆動力から決まる回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力（トルク、電流値、回転数、パワー等の目標値や指令値）と、実際の回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力とを比較してステップＳ１０の判定を行う。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、要求駆動力から決まる回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力に対して、実際の回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が下回る場合や不足する場合にステップＳ１０で肯定判定を行うことができる。また、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１あるいは第二回転機ＭＧ２の少なくともいずれか一方について出力が制限されている場合にステップＳ１０で肯定判定を行うことができる。

ステップＳ１０の判定の結果、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限されていると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ４０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）にはステップＳ２０に進む。図１４では、時刻ｔ１に第一回転機ＭＧ１の出力制限が開始される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１の出力制限に対して、できるだけエンジントルクが高くなるように、第一回転機ＭＧ１の動作点を変更している。ここでは、ＭＧ１回転数が低減されている。出力制限により、ＭＧ１トルクも低減（絶対値が減少）している。時刻ｔ１以降はステップＳ１０において肯定判定がなされてステップＳ４０に進む。

ステップＳ２０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力制限が予測されるか否かが判定される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、実際に回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限されていないが、近い将来回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限される可能性があるかを判定する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、回転機ＭＧ１，ＭＧ２やインバータの温度、バッテリの温度、バッテリの充電状態ＳＯＣ等の検出結果に基づいて回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力制限がなされるかを予測する。例えば、回転機ＭＧ１，ＭＧ２やインバータ、バッテリの温度が目標範囲外の温度となることが予測される場合や、バッテリの充電状態ＳＯＣが目標範囲外の値となることが予測される場合に、ステップＳ２０で肯定判定することができる。

ステップＳ２０の判定の結果、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力制限が予測されると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ４０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）にはステップＳ３０に進む。

ステップＳ４０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、必要差回転数が算出される。必要差回転数は、クラッチＣＬ１の第一サンギア１１側の係合要素と第一キャリア１４側の係合要素との差回転数の必要量である。必要差回転数は、目標とするエンジン動作点にするために必要な差回転数とされる。必要差回転数は、少なくともクラッチＣＬ１を完全係合させている場合よりも変速部出力トルクtr1の低下を抑制できるものであり、好ましくは、第一回転機ＭＧ１の出力低下による変速部出力トルクtr1の低下を補償でき、変速部出力トルクtr1の低下を０とできるものである。

回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下が大きい場合の必要差回転数は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下が小さい場合の必要差回転数よりも大きな値とされる。図１６は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下量と必要差回転数との対応関係の一例を示す図である。図１６の横軸は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下量である。ここで、出力低下量は、例えば、車両１００の要求駆動力から決まる回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力と、実際の回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力との差分である。

例えば、第一回転機ＭＧ１の場合、出力低下量は、車両１００の要求駆動力から決まる第一回転機ＭＧ１の出力（ＭＧ１トルク、ＭＧ１回転数、ＭＧ１電流、ＭＧ１パワー）と、実際の第一回転機ＭＧ１の出力（ＭＧ１トルク、ＭＧ１回転数、ＭＧ１電流、ＭＧ１パワー）との差分の大きさとすることができる。なお、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２のそれぞれにおいて出力が制限される場合は、両者の出力低下量の和を横軸の出力低下量として必要差回転数を算出するようにしてもよい。図１６に示すように、本実施形態では、出力低下量の増加に対して必要差回転数が線形的に増加するように定められている。このため、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下が大きいほど係合装置の差回転数を大きくする。また、出力低下量が０である場合は、必要差回転数が０とされ、クラッチＣＬ１は完全係合される。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下量に基づいて必要差回転数を算出する。図１４では、時刻ｔ１からｔ２の間の第一回転機ＭＧ１の出力低下量に基づいて、ステップＳ４０で必要差回転数が算出される。必要差回転数が算出されると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、差回転数制限が算出される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１の耐久性確保のため、クラッチＣＬ１の発熱の累積値に応じて、必要差回転数に制限を設ける。クラッチＣＬ１の差回転数を大きくすると、クラッチＣＬ１の発熱が大きくなる。熱量の限界までクラッチＣＬ１のスリップを続けると、クラッチＣＬ１を開放または完全係合にする必要がある。スリップ状態からクラッチＣＬ１を開放すると、急な駆動力変化となり好ましくない。本実施形態では、クラッチＣＬ１の累積発熱量の増加に応じて差回転数を小さくする。

図１７は、係合装置の発熱量と差回転数の制限値との対応関係の一例を示す図である。図１７の横軸は、係合装置の総発熱量であり、例えば、動作点変更制御を開始した後の係合装置の累積発熱量である。差回転数が大きくなるほど、係合装置の単位時間あたりの発熱が大きくなり、スリップの継続時間が長いほど、係合装置の温度が上昇することになる。係合装置の温度は、総発熱量にほぼ比例するため、総発熱量を参照して差回転数に制限を設ける。図１７の縦軸は、差回転数の制限値、例えば必要差回転数の上限値である。図１７に示すように、係合装置の総発熱量が大きい場合の差回転数の制限値は、総発熱量が小さい場合の差回転数の制限値よりも小さい。言い換えると、総発熱量が大きくなると、差回転数が小さな値に制限される。総発熱量の増加に対して差回転数の制限値は線形的に減少する。総発熱量が、係合装置において許容される予め定められた上限の発熱量となると、差回転数は０となる。

なお、図１７のように差回転数の制限値を定めることに代えて、総発熱量が０から所定の発熱量までは差回転数の制限値を一定とし、所定の発熱量から更に総発熱量が増加するとその増加に応じて差回転数の制限値が小さくなるようにしてもよい。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、係合装置の差回転数と発熱量（例えば、単位時間あたりの発熱量）との関係を予め記憶しておき、係合装置の総発熱量を推定することができる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、算出した総発熱量に基づいて差回転数の制限値を決定する。なお、ＡＴ油温、総発熱量、冷却性能から係合装置の温度そのものを予測あるいは推定して図１７の横軸に用いてもよい。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ステップＳ４０で算出した必要差回転数よりもステップＳ５０で算出した差回転数の制限値が低回転である場合、ステップＳ５０で算出した差回転数の制限値をクラッチＣＬ１の差回転数の目標値とする。一方、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ステップＳ４０で算出した必要差回転数が、ステップＳ５０で算出した差回転数の制限値以下である場合、必要差回転数をクラッチＣＬ１の差回転数の目標値とする。ステップＳ５０が実行されると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、差回転数制御が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１の差回転数をステップＳ５０で定めた差回転数の目標値に制御する。図１４では、時刻ｔ２にクラッチＣＬ１の差回転数の制御が開始される。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１に対する供給油圧（以下、単に「ＣＬ１油圧」とも記載する。）を低下させる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、時刻ｔ２において、クラッチＣＬ１がスリップしない範囲でＣＬ１油圧を非連続的に大きく低下させる。その後、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、時刻ｔ３までＣＬ１油圧を徐々に低下させる。時刻ｔ３において、ＣＬ１油圧が十分に低下し、差回転数が発生し始める。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１の差回転数が発生し始めると、エンジン回転数とエンジントルクを所望の動作点（例えば、図１３の動作点Ｐ３）のエンジン回転数およびエンジントルクに向けて変化させる。ここでは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン回転数およびエンジントルクを上昇させている。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジントルクの上昇に合わせてＭＧ１トルクの絶対値を大きくしていく。ただし、そのままではＭＧ１出力が制限を超過してしまうため、ＭＧ１回転数を低減させる。駆動力は、これら一連の動作を行った場合の時系列の変化を表している。第一回転機ＭＧ１の出力低下が不意に起こった場合には、出力低下から差回転数の発生までにラグがあるため、一旦駆動力が下がり、その後時刻ｔ３から駆動力が上昇している。時刻ｔ４には、駆動力が第一回転機ＭＧ１の出力低下前の値まで回復する。時刻ｔ４以降は、ＣＬ１油圧を一定として、クラッチＣＬ１の差回転数を一定に維持するスリップ定常制御が開始される。

ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、ステップＳ６０でスリップ定常制御が開始されると、本制御フローを終了する。

ステップＳ２０で否定判定がなされてステップＳ３０に進むと、ステップＳ３０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、通常制御が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、クラッチＣＬ１を完全係合して車両１００を発進・走行させる。なお、動作点変更制御がなされた状態から第一回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力制限が解除されてステップＳ３０に進んだ場合、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、動作点変更制御を終了する。例えば、第一回転機ＭＧ１の出力制限が解除された場合、ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１の出力を増加し、クラッチＣＬ１を完全係合し、エンジン１の動作点をクラッチＣＬ１の完全係合状態での動作点に変更する。ステップＳ３０が実行されると本制御フローは終了する。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力制限を予測した場合、クラッチＣＬ１の差回転数を発生させる準備期間を設ける。回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下が実際に起こってからクラッチＣＬ１の差回転数を大きくする制御を開始すると、駆動力補償に遅れが生じる可能性がある。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力の低下が予測される場合、出力の低下が生じる前に予めＣＬ１油圧を下げ、クラッチＣＬ１のトルク容量を低下させておく。これにより、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下に起因する変速部出力トルクtr1の低下を未然に抑制することが可能となる。

図１５には、第一回転機ＭＧ１の出力低下を予測して動作点変更制御を実行する場合のタイムチャートが示されている。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、時刻ｔ１１において、第一回転機ＭＧ１の出力制限がなされることを予測する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、第一回転機ＭＧ１の温度、第一回転機ＭＧ１とバッテリとの間に介在するインバータの温度、バッテリの温度、バッテリの充電状態ＳＯＣ等を示す信号に基づいて出力制限を予測することができる。第一回転機ＭＧ１の出力低下が予測される（ステップＳ２０−Ｙ）と、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、実際の回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下量に代えて、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力低下量の予測値に基づいて必要差回転数が算出されてもよい。ステップＳ４０を実行すると、ステップＳ５０を実行し、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、ＨＶ＿ＥＣＵ５０により、差回転数制御が実施される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、ＣＬ１油圧を低下させて差回転数を発生させる準備を行う。図１５では、時刻ｔ１２にスリップ過渡制御が開始される。スリップ過渡制御では、はじめにクラッチＣＬ１がスリップしない範囲でＣＬ１油圧を非連続的に大きく低下させ、その後は徐々にＣＬ１油圧を低下させる。

クラッチＣＬ１のスリップが発生すると、エンジン１の動作点を変更させないように差回転数が制御される。時刻ｔ１３に第一回転機ＭＧ１の出力制限が開始されると、変速部出力トルクtr1を低下させないように、あるいは駆動力の低下を抑制するように、エンジン１、第一回転機ＭＧ１およびクラッチＣＬ１が制御される。エンジン１の動作点を目標動作点に変更するように、クラッチＣＬ１の差回転数が制御され、エンジントルクおよびエンジン回転数が増加される。ＭＧ１トルクは、エンジントルクに対する反力を受けるために増加（絶対値が増加）される。必要なＭＧ１トルクを出力でき、かつＭＧ１パワーを低減させるようにＭＧ１回転数は低減される。

時刻ｔ１４にエンジンの動作点が所望の動作点となると、クラッチＣＬ１の差回転数を一定に維持するスリップ定常制御が開始される。

なお、発進時に限らず、走行中に動作点変更制御がなされてもよい。図１８は、エンジン１を動力源として走行中の共線図を示す。走行中に回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限されると、図１１を参照して説明したように、エンジントルクteが低下して駆動力が低下してしまうという問題がある。これに対して、走行中に動作点変更制御を実行することにより、駆動力の低下を抑制することができる。図１９は、走行中の動作点変更制御に係る共線図である。

図１９に示すように、クラッチＣＬ１をスリップさせることにより、第一リングギア１３の回転数nr1に対してエンジン回転数を高回転とすることができる。よって、第一回転機ＭＧ１の出力制限によるＭＧ１回転数の低下に対して、エンジントルクの低下を抑制し、駆動力の低下を抑制することができる。

ここまで、第一回転機ＭＧ１の出力制限を例にして説明したが、第二回転機ＭＧ２の出力制限に応じて動作点変更制御がなされてもよい。第二回転機ＭＧ２は、差動部としての第二遊星歯車機構２０に対して間接的に連結された回転機である。図２０は、第二回転機ＭＧ２の出力制限がなされていないときの発進時の共線図であり、図２１は、第二回転機ＭＧ２の出力制限がなされたときの動作点変更制御に係る共線図である。図２０に示すように、クラッチＣＬ１は完全係合されており、第一回転機ＭＧ１によりエンジン１の動作点を制御している。第二遊星歯車機構２０の出力軸である第二リングギア２３に連結された第二回転機ＭＧ２が駆動力を発生させている。

第二回転機ＭＧ２の温度上昇や単相ロックによって、第二回転機ＭＧ２の出力が制限される場合がある。なお、単相ロックとは、第二回転機ＭＧ２の低回転時に１相のみに電流が流れ続ける状態を示す。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、単相ロックによる過電流を抑制するために、ＭＧ２電流を下げてインバータの素子を保護する制御を実行する。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、例えば、ＭＧ２回転数の絶対値が予め定められた回転数（一例として、１００ｒｐｍ程度）以下の低回転時に、第二回転機ＭＧ２に対する供給電流を制限し、ＭＧ２電流を低下させる電流制限制御を実行する。

電流制限制御等によって第二回転機ＭＧ２の出力制限がなされると、クラッチＣＬ１を完全係合させたままでは駆動力が低下してしまう。これに対して、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、図２１に示すように、クラッチＣＬ１をスリップさせてエンジン回転数を上昇させ、トルクアップをさせる。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、エンジン１のトルクアップに対応するため、ＭＧ１回転数を低減し、ＭＧ１トルク（反力トルク）を大きくする。ＭＧ２トルクの低下に対してエンジントルクを増加させることにより、駆動力の低下を補償することができる。

また、第一回転機ＭＧ１の出力制限により動作点変更制御を実行しているときに、更に、第二回転機ＭＧ２の出力制限がなされる可能性がある。この場合、第一回転機ＭＧ１の出力低下量に応じたクラッチＣＬ１の差回転数に対して、第二回転機ＭＧ２の出力低下量に応じて差回転数を増加させる。これにより、エンジントルクを増加させ、第二遊星歯車機構２０への入力トルクを大きなものとし、ＭＧ２トルクの低下分を補償することができる。

なお、本実施形態では、第一遊星歯車機構１０を変速させる係合装置が、クラッチＣＬ１およびブレーキＢＫ１であったが、係合装置の個数および種類は、これには限定されない。また、クラッチＣＬ１は第一サンギア１１と第１キャリア１４とを連結するものには限定されず、第一遊星歯車機構１０の他の回転要素同士を連結するものであってもよい。ブレーキＢＫ１は、第一サンギア１１の回転を規制するものには限定されず、第一遊星歯車機構１０の他の回転要素の回転を規制するものであってもよい。

本実施形態では、機関がエンジン１である場合を例に説明したが、車両１００には、エンジン１に代えて他の機関が搭載されてもよい。

また、本実施形態の変速部４０は、エンジン１の回転数を増速して出力要素から出力できるものであったが、これに代えて、変速部４０がエンジン１の回転数を減速して出力可能なものであってもよい。一例として、エンジン１を第一リングギア１３に接続し、第二キャリア２４を第一キャリア１４に接続することにより、変速部４０をアンダードライブ式のものとすることができる。アンダードライブタイプの変速部４０において、係合装置をスリップさせることにより、スリップ前よりも変速部４０の変速比をアンダードライブ側とすることが可能である。

本実施形態の車両１００は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２の２つの回転機を備えているが、車両１００は、第二回転機ＭＧ２を備えないものであってもよい。第二回転機ＭＧ２を備えない車両１００では、第一回転機ＭＧ１の出力が制限される場合、係合装置をスリップさせてエンジン１の動作点を変更するようにすればよい。

差動部において変速をさせる場合、エンジンパワーの一部が第一回転機ＭＧ１によって吸収される。第二回転機ＭＧ２を備えない車両１００では、第一回転機ＭＧ１が吸収したパワーを第二回転機ＭＧ２によって出力させてパワーの収支を合わせることができない。そこで、第二回転機ＭＧ２を備えない車両では、エンジン１の回転を変速する変速機能を補うことが好ましい。

第二回転機ＭＧ２を備えない車両１００では、例えば、変速部４０として、多段ＡＴ（例えば、４段以上）が搭載されてもよい。あるいは、差動部の出力軸と駆動軸３１との間に変速機（ＡＴ、あるいはベルト式ＣＶＴ等）が追加されてもよい。

［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。上記実施形態では、動作点変更制御においてクラッチＣＬ１をスリップさせたが、これに代えて、ブレーキＢＫ１をスリップさせるようにしてもよい。図２２は、実施形態の第１変形例に係る動作点変更制御の共線図である。

ブレーキＢＫ１をスリップさせる動作点変更制御は、例えば、ＨＶハイモードにおいて回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限される場合に実行される。ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、回転機ＭＧ１，ＭＧ２の出力が制限される場合、完全係合していたブレーキＢＫ１に対する供給油圧を低減し、ブレーキＢＫ１をスリップさせる。これにより、少なくともブレーキＢＫ１をスリップさせる前よりも変速部４０の変速比をアンダードライブ側とすることができ、さらには、図２２に示すように、第一リングギア１３の回転数nr1に対して、エンジン回転数を高回転とすることができる。よって、エンジン１のトルクを上昇させ、駆動力の低下を抑制することができる。

［実施形態の第２変形例］
第二回転機ＭＧ２の出力制限によって動作点変更制御を行っている状態で、第二回転機ＭＧ２の出力制限から復帰する場合、ＭＧ２トルクの立ち上がりを緩やかにしてもよい。例えば、単相ロックの判定が解除された場合など、第二回転機ＭＧ２の出力制限から復帰する場合、ＭＧ２トルクが急上昇しやすい。これに対して、クラッチＣＬ１やブレーキＢＫ１の油圧の応答性は、ＭＧ２トルクの応答性よりも低い。このため、クラッチＣＬ１やブレーキＢＫ１の完全係合がＭＧ２トルクの立ち上がりに対して遅れ、ドライバビリティの低下を招く可能性がある。また、エンジン１の動作点の変更にも時間を要するため、エンジントルクの低下がＭＧ２トルクの上昇に対して遅れてドライバビリティの低下を招く可能性がある。

なお、第二回転機ＭＧ２の出力の上限が下げられたとしても、要求駆動力が小さく、ＭＧ２トルクの目標値が制限された範囲内のトルクとなる場合には、出力制限が生じないため、動作点変更制御は実行されない。この場合、クラッチＣＬ１やブレーキＢＫ１は完全係合したままであるため、動作点変更制御を行っていた場合とは異なり、ＭＧ２トルクを速やかに上昇させることができる。

従って、電流制限制御から復帰するときの第二回転機ＭＧ２のトルクの立ち上がりを、クラッチＣＬ１やブレーキＢＫ１をスリップさせているか否かによって異ならせるようにしてもよい。電流制限制御による第二回転機ＭＧ２の出力低下によって係合装置をスリップさせている場合のＭＧ２トルクの立ち上がりは、係合装置をスリップさせていない場合のＭＧ２トルクの立ち上がりよりも緩やかであることが好ましい。

つまり、電流制限制御から復帰するときの第二回転機のトルクの変動の度合（変化速度、変化加速度等の大きさ）は、係合装置がスリップしているか否かによって異なることが好ましく、係合装置がスリップしている場合のＭＧ２トルクの変動の度合は、係合装置が完全係合している場合のＭＧ２トルクの変動の度合よりも小さいことが好ましい。

上記の実施形態および変形例によって、以下の動力伝達装置が開示されている。
「機関と、係合部と、変速部と、差動部と、回転機からなり、機関の出力軸が前記係合部と前記変速部を介して前記差動部に連結され、前記回転機は、前記変速部の出力軸回転数を制御可能に、直接または間接的に差動部に接続される動力伝達装置において、
前記機関の動力伝達時、回転機の出力が制限されている場合に係合装置を半係合状態とする。」

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行されることができる。

１−１ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン
１０ 第一遊星歯車機構
２０ 第二遊星歯車機構
２１ 第二サンギア
２３ 第二リングギア
２４ 第二キャリア
３２ 駆動輪
４０ 変速部
１００ 車両
ＭＧ１ 第一回転機
ＭＧ２ 第二回転機
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 動作点
tr1 変速部出力トルク
tr1max エンジンの最大トルク線
tr1＿1 非制限時の出力可能トルク線
tr1＿2 出力制限時の出力可能トルク線

Claims (7)

1. 機関と、
   前記機関と接続され、係合装置によって変速する変速部と、
   前記変速部と駆動輪とを接続する差動部と、
   を備え、
   前記差動部は、前記変速部の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、
   前記第一回転機の出力が制限される場合、前記係合装置をスリップさせて前記機関の動作点を変更する
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記動作点の変更は、前記機関のトルクを上昇させるものである
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 前記動作点の変更は、前記係合装置をスリップさせる前よりも前記変速部の変速比をアンダードライブ側とする
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
4. 更に、前記駆動輪および前記第三回転要素に接続された第二回転機を備え、
   前記第一回転機の出力が制限される場合、あるいは前記第二回転機の出力が制限される場合の少なくともいずれか一方において、前記係合装置をスリップさせて前記機関の動作点を変更する
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
5. 前記回転機の出力低下が大きいほど、前記係合装置の差回転数を大きくする
   請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
6. 前記回転機の出力低下が発生する前に、予め前記係合装置のトルク容量を低下させる
   請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
7. 前記第二回転機の低回転時に前記第二回転機に対する供給電流を制限する電流制限制御を行い、
   前記電流制限制御から復帰するときの前記第二回転機のトルクの変動の度合は、前記係合装置がスリップしているか否かによって異なり、前記係合装置がスリップしている場合の前記第二回転機のトルクの変動の度合は、前記係合装置が完全係合している場合の前記第二回転機のトルクの変動の度合よりも小さい
   請求項４に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

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