JP7215967B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンとモータとを駆動力源として備え、エンジン回転数や駆動形態が異なる複数の走行モードを設定することが可能な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および特許文献２には、エンジンとモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両が記載されている。特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、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（ＭＧ１）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（ＭＧ２）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駆動輪に伝達されるトルクに加算して走行するように構成されている。また、第２モータとエンジンから駆動輪に到る伝達経路との間には第１係合要素と第２係合要素とを備えたクラッチ機構が設けられている。そのクラッチ機構の係合状態と解放状態とを選択的に切り替えることにより第２モータと前記伝達経路との間で動力を伝達する、あるいは遮断するように構成されている。

また、この特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、第２モータのトルクを前記伝達経路に加えて走行するモード（ＨＶ走行モード）を設定する場合に、クラッチ機構の係合遅れを抑制するように構成されている。具体的には、前記クラッチ機構を解放状態とし、かつ第２モータに連結された前記第２係合要素を、伝達経路に連結された前記第１係合要素よりも低い状態で回転させて待機させるアイドリングモード（待機モード）を実行するように構成されている。

特開２０１５－１３１５１３号公報 特開２０１３－０９６５５５号公報

特許文献１に記載されたハイブリッド車両では、加速要求に備えてアイドリングモードを実行することにより、第１係合要素と第２係合要素との差回転数を所定の差回転数に制御するように構成されている。つまり、第２モータを所定の回転数で待機させるように構成されている。その結果、クラッチ機構の係合遅れを抑制でき、ＨＶ走行モードへ移行する際の加速応答性の低下を抑制できる、とされている。しかしながら、この制御を複数のクラッチ機構を備え、その複数のクラッチ機構を選択的に係合することにより複数の走行モードを設定することが可能なハイブリッド車両に適用した場合には、一律に同じ回転数でアイドリングモードを設定すると、複数の走行モードのうちいずれか一つの走行モードを設定する場合には前記差回転数が小さくなって加速応答性の低下を抑制できるのに対して、他の走行モードを設定する場合には前記差回転数が大きくなってしまい、却って加速応答性が低下するおそれがある。前記他の走行モードを設定する場合にはクラッチ機構の係合遅れが生じるおそれがあるからである。

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、複数の係合機構を選択的に係合することにより複数の走行モードの設定が可能なハイブリッド車両において、係合機構の係合遅れが生じること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、エンジンと、第１モータと、第２モータとの三つの駆動力源を備え、前記エンジンが連結されている第１回転要素と、前記第１モータが連結されている第２回転要素と、駆動輪にトルクを出力する第３回転要素とによって差動作用を行う第１差動機構と、前記第２モータ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であり、前記第１係合機構および前記第２係合機構を係合させる際に前記第１モータの回転数を制御するように構成され、前記第１係合機構を係合することにより設定される第１走行モードと、前記第２係合機構を係合することにより設定されかつ前記第１走行モードより前記駆動輪に伝達されるトルクが小さい第２走行モードと、前記第１係合機構および前記第２係合機構を解放しかつ前記第２モータの駆動トルクのみで走行するシングルモードとを含む複数の走行モードを設定することが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記第１係合機構および前記第２係合機構は、互いに係合することによりトルクを伝達する駆動側部材と従動側部材とを有するとともに、前記駆動側部材と前記従動側部材との回転数の差である差回転数を前記第１モータによって制御するように構成され、前記第１モータを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記走行モードを前記シングルモードから前記第１走行モードもしくは前記第２走行モードに切り替えることを推定し、前記シングルモードから前記第１走行モードに切り替える推定が成立した場合には、前記第１モータの回転数を、前記第１係合機構における前記差回転数が低下する予め定められた第１待機回転数に制御し、前記シングルモードから前記第２走行モードに切り替える推定が成立した場合には、前記第１モータの回転数を、前記第２係合機構における前記差回転数が低下する予め定められた回転数であって前記第１待機回転数と異なる第２待機回転数に制御することを特徴とするものである。

また、この発明では、前記コントローラは、さらに、前記第１モータの回転数を前記第１待機回転数もしくは前記第２待機回転数に制御する制御要求の成立を判断し、前記制御要求が成立している場合に、前記第１モータの回転数を前記第１待機回転数もしくは前記第２待機回転数に制御するように構成してよい。

また、この発明では、前記コントローラは、さらに、前記ハイブリッド車両の車速を検出し、前記制御要求の成立を、検出された前記車速に基づいて判断し、前記車速が予め定めた第１所定車速より高車速の場合に前記制御要求が成立していると判断し、前記車速が前記第１所定車速以下の場合に前記制御要求が成立してないと判断するように構成してよい。

また、この発明では、前記コントローラは、さらに、前記ハイブリッド車両の車速を検出し、前記ハイブリッド車両の要求駆動力を検出し、前記第１待機回転数および前記第２待機回転数は、前記車速もしくは前記要求駆動力と、前記シングルモードから切り替えられることが推定された走行モードとに基づいて算出するように構成してよい。

また、この発明では、前記コントローラは、さらに、前記ハイブリッド車両の車速を検出し、前記ハイブリッド車両の要求駆動力を検出し、前記シングルモードから切り替える走行モードの推定は、前記車速と前記要求駆動力との少なくともいずれか一方に基づいて行うように構成してよい。

また、この発明では、前記コントローラは、さらに、前記シングルモードから切り替える走行モードの推定は、前記要求駆動力に基づいて行い、前記要求駆動力が予め定めた所定値未満の場合には、前記シングルモードから前記第１走行モードに切り替えることを推定し、かつ前記要求駆動力が前記所定値以上の場合には、前記シングルモードから前記第２走行モードに切り替えることを推定するように構成してよい。

また、この発明では、前記コントローラは、さらに、 前記シングルモードから切り替える走行モードの推定は、前記車速に基づいて行い、前記車速が、前記第１モータの回転数を前記第１待機回転数もしくは前記第２待機回転数に制御する制御要求の成立を判断する第１所定車速より大きい予め定められた第２所定車速未満の場合には、前記シングルモードから前記第１走行モードに切り替えることを推定し、かつ前記車速が前記第２所定車速以上の場合には、前記シングルモードから前記第２走行モードに切り替えることを推定するように構成してよい。

また、この発明では、前記第１待機回転数は、前記エンジンの回転方向である正方向に前記第１モータを回転させる回転数であり、前記第２待機回転数は、前記正方向とは反対方向の負方向に前記第１モータを回転させる回転数であってよい。

また、この発明では、前記コントローラは、さらに、前記第１待機回転数は、前記ハイブリッド車両の車速の増大に伴って前記正方向に増大させ、前記第２待機回転数は、前記ハイブリッド車両の車速の増大に伴って前記負方向に増大させるように構成してよい。

そして、この発明では、前記コントローラは、さらに、前記ハイブリッド車両のアクセル開度を検出し、前記ハイブリッド車両の要求駆動力を検出し、前記アクセル開度の変化率あるいは要求駆動力が予め定められた所定値以上の場合に、前記シングルモードから切り替えて推定する走行モードを第１走行モードとするように構成してよい。

この発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、走行モードをシングルモードから第１走行モードへ切り替える場合に、第１係合機構の差回転数を予め低下させるように第１モータの回転数を所定の第１待機回転数に制御する。また、走行モードをシングルモードから第２走行モードへ切り替える場合に、第２係合機構の差回転数を予め低下させるように第１モータの回転数を前記第１待機回転数とは異なる所定の第２待機回転数に制御する。つまり、この発明では、第１係合機構および第２係合機構の両方を解放しているシングルモードから他の走行モードに切り替える場合、走行モードの切り替えに備えて第１モータの回転数を制御するが、その第１モータの回転数は一律に制御するのではなく、切り替えが推定される走行モードに応じた回転数に制御される。具体的には、シングルモードから第１走行モードに切り替える場合と第２走行モードに切り替える場合とでは、第１モータの待機回転数を異ならせ、走行モードの切り替えのために係合させる係合機構の差回転数が低下する待機回転数が選択される。シングルモードから第１走行モードに切り替える場合には、第１係合機構を係合させることになるので、第２係合機構の差回転数の変化の仕方に拘わらずに、第１係合機構の差回転数が低下する第１待機回転数に第１モータの回転数が制御される。これに対してシングルモードから第２走行モードに切り替える場合には、第２係合機構を係合させることになるので、第１係合機構の差回転数の変化の仕方に拘わらずに、第２係合機構の差回転数が低下する第２待機回転数に第１モータの回転数が制御される。したがって、シングルモードから第１走行モードあるいは第２走行モードに切り替える場合、係合させる係合機構における差回転数が予め低下しているので、その係合機構の係合遅れや係合ショックなどを生じさせることなく、係合機構を迅速に係合させて走行モードを切り替えることができる。そのため、例えば加速要求によって走行モードを上記のように切り替える場合には、車両の加速応答性が低下することを抑制できる。

また、この発明によれば、車速が予め定めた第１所定車速以下の場合には、上記の第１モータにおける制御を実行しないように構成されている。シングルモードで走行している際の車速が低車速であれば、第１係合機構や第２係合機構における差回転数が低回転数になっているので、その差回転数を制御するために第１モータを駆動する必要がない。この発明では、このような第１モータについての必要のない制御を行わないように構成したので、電力の消費を抑制でき、その結果、電費を向上させることができる。

そして、この発明によれば、アクセル開度の変化率や要求駆動力が予め定めた所定値以上の場合（例えば急加速が要求される場合）には、切り替え先の走行モードとして第１走行モードと第２走行モードとのうち大きな駆動力を出力できる方の走行モードを選択（推定）するように構成されている。そのため、車両の加速応答性を担保しつつ、運転者の要求する駆動力を適格に出力することができる。

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。 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。 この発明の実施形態における制御例を説明するフローチャートである。 第１モータの待機回転数の一例を説明するための図である。 図１２に示す制御例を実行した場合における各パラメータの変化を説明するためのタイムチャートである。 この発明の実施形態における他の制御例を説明するためのタイムチャートである。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両（以下、車両と記す）Ｖｅの一例を図１を参照して説明する。図１は、前輪（駆動輪）１Ｒ，１Ｌを駆動するための駆動装置２を示し、駆動装置２は、エンジン（ＥＮＧ）３と二つのモータ４，５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る。第１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：ＭＧ１）によって構成され、エンジン３の回転数を第１モータ４によって制御するとともに、第１モータ４で発電した電力により第２モータ５を駆動し、その第２モータ５が出力するトルク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５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。

エンジン３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３が出力したトルクを第１モータ４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。

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（第１差動機構）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とを有している。なお、キャリヤ１２がこの発明の実施形態における第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３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３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（図示せず）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（図示せず）を配置してもよい。

サンギヤ９に第１モータ４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４は、エンジン３の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第１モータ４は分割部７を挟んでエンジン３とは反対側に配置されている。さらに、変速部８が、この分割部７とエンジン３との間で、これら分割部７およびエンジン３と同一の軸線上に、その軸線の方向に並んで配置されている。

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いる。すなわち、変速部８は、上記の分割部７と同様に、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とを有している。したがって、変速部８は、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（第２差動機構）となっている。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。なお、上記のリングギヤ１６がこの発明の実施形態における第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（第１係合機構）CL1が設けられている。第１クラッチ機構CL1は、変速部８におけるキャリヤ１８を、分割部７におけるキャリヤ１２および入力軸１４に選択的に連結するように構成されている。具体的には、第１クラッチ機構CL1は、互いに係合することによりトルクを伝達し、また互いに解放することによりトルクを遮断する回転部材１２ａ，１２ｂを有している。一方の回転部材１２ａは入力軸１４に連結され、他方の回転部材１２ｂはキャリヤ１８に連結されている。これらの回転部材１２ａ，１２ｂのうちの一方がこの発明の実施形態における駆動側部材に相当し、他方がこの発明の実施形態における従動側部材に相当する。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。または、制御信号が入力されることにより連結状態と解放状態とを切り替え、かつ制御信号が入力されていない場合に、制御信号が入力されなくなる直前の状態（連結状態または解放状態）を維持するように構成されたいわゆるノーマルステイ型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。すなわち、入力軸１４と第１モータ４の出力軸４ａと、後述するドリブンギヤ２１とが差動回転できるように複合遊星歯車機構が構成されている。

さらに、変速部８の全体を一体化させるための第２クラッチ機構（第２係合機構）CL2が設けられている。この第２クラッチ機構CL2は、変速部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、噛み合い式、あるいは、ノーマルステイ型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。具体的には、第２クラッチ機構CL2は、互いに係合することによりトルクを伝達し、また互いに解放することによりトルクを遮断する回転部材１８ａ，１８ｂを有している。一方の回転部材１８ａはキャリヤ１８に連結され、他方の回転部材１８ｂはリングギヤ１６に連結されている。これらの回転部材１８ａ，１８ｂのうちの一方がこの発明の実施形態における駆動側部材に相当し、他方がこの発明の実施形態における従動側部材に相当する。

上記のエンジン３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５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５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１Ｒ，１Ｌに伝達されるように構成されている。

なお、駆動装置２には、第１モータ４を走行のための駆動力源とする場合に、エンジン３の回転を止めるための摩擦式あるいは噛み合い式のブレーキ機構（第３係合機構）B1が設けられている。すなわち、ブレーキ機構B1は所定の固定部と出力軸１３または入力軸１４との間に設けられ、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４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３がそ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として設けてもよい。

第１モータ４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２８が連結され、第２モータ５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２９が連結され、それらの各電力制御装置２８，２９は、リチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池などから構成された蓄電装置３０に電気的に連結されている。また、上記第１電力制御装置２８と第２電力制御装置２９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４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４で発電された電力を第２モータ５に供給することができるように構成されている。

なお、上記の蓄電装置３０は、上述したようにリチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池などによって構成される。それら蓄電デバイスは、それぞれ特性が異なるから、車両Ｖｅは、蓄電装置３０を単一種類の蓄電デバイスから構成することに限られず、上記の各蓄電デバイスの特性を考慮して複数の蓄電デバイスを組み合わせて構成してもよい。

上記の各電力制御装置２８，２９におけるインバータやコンバータ、エンジン３、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）３１が設けられている。このECU３１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、ECU３１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ECU３２、MG-ECU３３、エンジンECU３４、および、クラッチECU３５によりECU３１が構成されている。

統合ECU３２は、車両Ｖｅに搭載された種々のセンサから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演算を行い、その演算結果を、MG-ECU３３、エンジンECU３４、およびクラッチECU３５に指令信号を出力するように構成されている。統合ECU３２に入力されるデータの一例を図２に示してある。車速、アクセル開度、第１モータ(MG1)４の回転数、第２モータ(MG2)５の回転数、エンジン３の出力軸１３の回転数（エンジン回転数）、変速部８におけるカウンタシャフト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（アクチュエータ）のストローク量、蓄電装置３０の温度、各電力制御装置２８，２９の温度、第１モータ４の温度、第２モータ５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３０の充電残量（SOC）などのデータが、統合ECU３２に入力される。

そして、統合ECU３２に入力されたデータなどに基づいて第１モータ４の運転状態（出力トルクや回転数）、第２モータ５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-ECU３３に出力する。同様に、統合ECU３２に入力されたデータなどに基づいてエンジン３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ECU３４に出力する。同様に、統合ECU３２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ECU３５に出力する。

MG-ECU３３は、上記のように統合ECU３２から入力されたデータに基づいて各モータ４，５に通電するべき電流値を求めて、各モータ４，５に指令信号を出力する。各モータ４，５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ECU３４は、上記のように統合ECU３２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値やパルス数、点火装置で燃料を着火するための電流値やパルス数、EGR（Exhaust Gas Recirculation）バルブの開度を定めるための電流値やパルス数、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値やパルス数などの指令値を求め、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３の出力（パワー）や、エンジン３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ECU３４から出力する。

クラッチECU３５は、上記のように統合ECU３２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指令値を求めて、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２は、エンジン３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３から駆動トルクを出力することなく、第１モータ４や第２モータ５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４を低回転数で回転させた場合（「０」回転を含む）において、変速部８のリングギヤ１６の回転数よりもエンジン３（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のリングギヤ１６の回転数よりもエンジン３（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のリングギヤ１６の回転数とエンジン３（または入力軸１４）の回転数が同一である直結モード（固定段モード）とを設定することが可能である。なお、HV-LoモードとHV-Hiモードとでは、トルクの増幅率はHV-Loモードの方が大きくなる。

またさらに、EV走行モードは、第１モータ４および第２モータ５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４から駆動トルクを出力せずに第２モータ５のみから駆動トルクを出力するシングルモード（切り離しモード）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４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４から出力されたトルクの増幅率がEV-Loモードより小さい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５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５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５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３、各モータ４，５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４および第２モータ５の運転状態、エンジン３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４や第２モータ５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３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３から駆動トルクを出力していない状態を示している。

各走行モードを設定した場合における動力分割機構６の各回転要素の回転数、およびエンジン３、各モータ４，５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４に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン３から駆動トルクを出力し、第２クラッチ機構CL2を係合するとともに、第１モータ４から反力トルクを出力する。また、図５に示すようにHV-Loモードでは、エンジン３から駆動トルクを出力し、第１クラッチ機構CL1を係合するとともに、第１モータ４から反力トルクを出力する。上記HV-HiモードやHV-Loモードが設定されている場合の第１モータ４の回転数は、エンジン３の燃費や第１モータ４の駆動効率などを考慮した駆動装置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４の回転数は無段階に連続的に変化させることができ、その第１モータ４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４から反力トルクを出力することにより、第１モータ４が発電機として機能する場合には、エンジン３の動力の一部が第１モータ４により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン３の動力から第１モータ４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４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３から第１モータ４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３から第１モータ４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４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。すなわち、エンジン３から出力されたトルクのうちリングギヤ１６に伝達されるトルクの割合は、HV-Loモードでは、「１／（１－（ρ１×ρ２））」となり、HV-Hiモードでは、「１／（ρ１＋１）」となる。ここで、「ρ１」は分割部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」よりも小さい値である。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。

なお、エンジン３の出力を増大させてエンジン３の回転数を増大させている場合には、エンジン３の出力のうちエンジン３の回転数を増大させるために要したパワーを減じたパワーに相当するトルクが、エンジン３から出力されるトルクとなる。そして、第１モータ４により発電された電力が第２モータ５に供給される。その場合、必要に応じて蓄電装置３０に充電されている電力も第２モータ５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３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３の動力の一部が、第１モータ４や第２モータ５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ジュール損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および図８に示すようにEV-LoモードとEV-Hiモードとでは、ブレーキ機構B1を係合するとともに各モータ４，５から駆動トルクを出力して走行する。具体的には、図７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４，５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４の回転方向は、正方向になり、かつ出力トルクの向きは、その回転数を増大させる方向となる。また、図８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４，５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４の回転方向は、エンジン３の回転方向（正方向）とは反対方向（負方向）になり、かつ出力トルクの向きは、その回転数を増大させる方向となる。

また、変速部８のリングギヤ１６の回転数と第１モータ４の回転数との回転数比は、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、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４の回転数が高回転数になる。つまり、EV-Loモードの方が、EV-Hiモードよりも減速比が大きい。そのため、EV-Loモードを設定することにより大きな駆動力を得ることができる。なお、上記のリングギヤ１６の回転数は、出力部材（あるいは出力側）の回転数であって、図１のギヤトレーンでは、便宜上リングギヤ１６から駆動輪までの各部材のギヤ比は１とする。そして、シングルモードでは、図９に示すように第２モータ５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３や第１モータ４を連れ回すことによる動力損失を低減することができる。なお、上述した各走行モードにおいて、第１クラッチ機構CL1を係合して設定される走行モードが、この発明の実施形態における「第１走行モード」に相当し、第２クラッチ機構CL2を係合して設定される走行モードが、この発明の実施形態における「第２走行モード」に相当する。

蓄電装置３０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。この発明の実施形態では、蓄電装置３０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３０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３０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３０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、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５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３０の充電残量が下限値近傍となった場合などには、シングルモードが設定されるべき領域であっても、HV走行モードを設定することがある。

さらに、HV走行モードを設定する場合においては、車速と要求駆動力に応じてHV-LoモードやHV-Hiモード、あるいは直結モードのいずれかのモードを選択するように構成されている。具体的には、比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、HV-Loモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、HV-Hiモードが選択され、車両Ｖｅ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図１０における右側から左側に向けて横切って変化した場合や、下側から上側に向けて横切って変化した場合に、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て変化した場合や、上側から下側に向けて横切って変化した場合に、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て変化した場合や、下側から上側に向けて横切って変化した場合に、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て変化した場合や、上側から下側に向けて横切って変化した場合に、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、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５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３０の充電残量が下限値近傍となった場合などには、シングルモードやデュアルモードが設定されるべき領域であっても、HV走行モードを設定することがある。

さらに、HV走行モードを設定する場合においては、車速と要求駆動力に応じてHV-LoモードやHV-Hiモード、あるいは直結モードのいずれかの走行モードを選択するように構成されている。具体的には、比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、HV-Loモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、HV-Hiモードが選択され、車両Ｖｅ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モードの各走行モードは、図１１に示す各ラインを横切って運転点が変化することにより切り替えられ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横切って変化した場合に、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」のラインを運転点が横切って変化した場合に、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走行モードを設定する条件下におけるモードの切り替えを行うためのラインは、駆動装置２を構成する各部材の温度や、蓄電装置３０あるいは電力制御装置２８，２９の温度、もしくは蓄電装置３０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。

このように構成された車両Ｖｅは、上述したように、複数の走行モードの設定が可能であり、例えばシングルモードからＨＶ走行モードに移行する場合にはHV-LoモードとHV-Hiモードとの複数の遷移先が存在する。またその遷移先の走行モードがHV-Loモードの場合には、図３の図表で示したように第１クラッチ機構CL1を係合し、一方、HV-Hiモードの場合には第２クラッチ機構CL2を係合する。さらに、第１クラッチ機構CL1あるいは第２クラッチ機構CL2を係合させる際に制御する第１モータ４の目標とする回転数は各クラッチ機構CL1,CL2ごとに異なる。すなわち各クラッチ機構CL1，CL2の同期回転数が異なる。そして、各クラッチ機構CL1,CL2の係合もしくは解放の状態を切り替えて走行モードを変更する際は、走行モードの切り替えにおけるタイムラグを短縮することが好ましく、言い換えれば各クラッチ機構CL1,CL2の係合の遅れを抑制することが好ましい。そこで、この発明の実施形態では、シングルモードから他の走行モードに切り替える際の、各クラッチ機構CL1,CL2の係合の遅れを抑制するように構成されている。以下に、ECU３１で実行される制御例について説明する。

図１２は、その制御の一例を説明するためのフローチャートであって、シングルモードから第１クラッチ機構CL1、あるいは、第２クラッチ機構CL2を係合して走行モードを切り替える場合の各クラッチ機構CL1,CL2における係合の応答性が低下すること（係合遅れ）を抑制するように構成されている。具体的には、先ず、現在の走行モードがシングルモードか否かを判断する（ステップＳ１）。これは、現在の走行状態が第２モータ５のみから駆動トルクを出力して走行しているか否かを判断するステップである。要求駆動力Fや車速Vが比較的低い状態である場合にはシングルモードが設定され、したがって、その場合は、このステップＳ１で肯定的に判断される。なお、ステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンし、図１２に示す制御を一旦終了する。

現在の走行モードがシングルモードであると判断された場合には、現在の車速Vが第１モータ４の待機モードをオンにする車速Vth_1（第１所定車速）を超えているか否かを判断する（ステップＳ２）。すなわち、第１モータ４の回転数を後述する待機回転数に制御するための制御要求が成立したか否かを判断する。上述の図１０や図１１のマップで説明したように、車速Vや要求駆動力F（あるいはアクセル開度Acc）が増大すると、走行モードをＨＶ走行モードやＥＶ走行モード（デュアルモード）に切り替えるので、第１クラッチ機構CL1あるいは第２クラッチ機構CL2を係合させることになる。また、この発明の実施形態では、シングルモードから第１クラッチ機構CL1や第２クラッチ機構CL2を係合する走行モードへ切り替える場合には、各クラッチ機構CL1,CL2を係合する際の応答性の低下を抑制するために、その差回転数を低下させるように第１モータ４の回転数を予め制御する。ここで、差回転数とは、前述した駆動側部材と従動側部材との回転数の差である。そのため、このステップＳ２では、現在の車速Vが第１モータ４の回転数を待機回転数に制御する待機モード（以下、単に待機モードとも記す）をオンにする車速Vth_1を超えているか否かを判断する。

より具体的には、各クラッチ機構CL1，CL2における従動側部材は、シングルモードにおいて、出力ギヤ１９と共に回転し、あるいは出力ギヤ１９が回転していることにより連れ回されるから、その回転数は車速に応じた回転数あるいはそれに応じた低回転数になる。また、駆動側部材は、エンジン３が停止していることにより停止しており、あるいはエンジン３および第１モータ４が停止しかつ出力ギヤ１９が車速に応じた低回転数で回転していることによりリングギヤ１６より低速で回転している。したがって、低車速の場合には、駆動側部材および従動側部材が共に低回転数になるので、各クラッチ機構CL1，CL2における差回転数が低回転数になる。このような状態では、係合遅れを回避もしくは抑制するための回転数制御を特には必要としない。そのため、ステップＳ２では、このような差回転数制御を必要としない低車速であるか否かを判断している。したがって、車速Vが閾値として設定されている車速Vth_1以下であることによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。

一方、ステップＳ２で肯定的に判断された場合、すなわち現在の車速Vが待機モードをオンにする車速Vth_1より大きい場合には、遷移先の走行モードを推定する（ステップＳ３）。遷移先の走行モードは、現在の車速V、要求駆動力F、あるいは、アクセル開度Accから推定される。その推定される走行モードは、HV-Loモード、HV-Hiモード、EV-Loモード、および、EV-Hiモードである。例えば、比較的低車速の場合や要求駆動力Fが比較的大きい場合に、HV-Loモードが推定され、比較的高車速でかつ要求駆動力Fが比較的小さい場合に、HV-Hiモードが推定される。

このステップＳ３で遷移先の走行モードを推定した後、第１モータ４の待機回転数を算出する（ステップＳ４）。図１に示す駆動装置２では、車両Ｖｅが前進走行している状態で、第１モータ４によってサンギヤ９を回転させると、リングギヤ１０およびこれに連結されているサンギヤ１５が、第１モータ４の回転数に応じた回転数で回転し、さらにキャリヤ１８がそのサンギヤ１５および出力ギヤ１９（リングギヤ１６）の回転数に応じた回転数で回転する。このキャリヤ１８に、第１クラッチ機構CL1の従動側部材である回転部材１２ｂや第２クラッチ機構CL2の駆動側部材である回転部材１８ａが連結されているので、結局、これらの回転部材１２ｂ，１８ａが第１モータ４の回転数に応じた回転数になる。すなわち、第１モータ４によって第１クラッチ機構CL1や第２クラッチ機構CL2における差回転数を制御することができる。ステップＳ４では、遷移先の走行モードに応じて、第１クラッチ機構CL1あるいは第２クラッチ機構CL2の差回転数が低下するように第１モータ４の待機回転数を算出する。走行モードを切り替えるために係合させる第１クラッチ機構CL1あるいは第２クラッチ機構CL2の係合遅れを低下もしくは回避するためである。

上述したように第１クラッチ機構CL1を係合する場合の第１モータ４の同期回転数と、第２クラッチ機構CL2を係合する場合の第１モータ４の同期回転数とはそれぞれ異なる。例えば図７および図８から把握できるように、第１クラッチ機構CL1を係合する場合の第１モータ４の同期回転数は正の回転数であり、それとは反対に第２クラッチ機構CL2を係合する場合の第１モータ４の同期回転数は負の回転数である。そのため、第１モータ４の待機回転数を一律に決定すると、一方のクラッチ機構CL1（CL2)を係合する場合には、第１モータ４を特に制御しない場合（図９のシングルモードの状態）に比べて却って前記差回転数が大きくなり係合の遅れが生じる。そこで、このステップＳ４では、ステップＳ３で推定した遷移先の走行モードと現在の車速Vとに基づいて第１モータ４の待機回転数を算出するように構成されている。

図１３は、その第１モータ４の待機回転数の一例を示す図であって、遷移先の走行モードがLoモードの場合には、待機回転数をエンジンの回転方向である正方向に制御し、遷移先の走行モードがHiモードの場合には、待機回転数をエンジンの回転方向と反対の負方向に制御する。また、その待機回転数の絶対値は車速Vの増大に伴って大きくなるように構成されている。Loモードの場合には車速Vの増大に伴って正側に増大し、反対にHiモードの場合には車速Vの増大に伴って負側に増大する。なお、上記の待機回転数のうち、Loモードを設定するための待機回転数が、この発明の実施形態における第１待機回転数に相当し、Hiモードを設定するための待機回転数が、この発明の実施形態における第２待機回転数に相当する。また、この待機回転数（ならびに待機回転数の変化率）は、各種の車両ごとに適宜変更されてもよく、例えば運転者の運転志向が通常よりも動力性能や運動性能を重視するスポーツ走行志向の車両であれば、図１３に示す第１モータ４の待機回転数の変化率を更に大きくし、それとは反対に運転者の運転志向が、通常よりも燃費や効率を重視する燃費走行志向の車両であれば、図１３に示す第１モータ４の待機回転数の変化率を更に小さくする。

つぎに、図１２の制御例を実行した場合における走行モードなどの変化をタイムチャートを参照して説明する。図１４は、そのタイムチャートを示す図であって、アクセル開度Acc、車速V、現状の走行モード、遷移先の走行モード、待機モード、および、第１モータ４の回転数の変化をそれぞれ示している。また、この図１４に示すタイムチャートは、走行モードをシングルモードからHV-Hiモードに切り替える場合の例を示している。

図１４において、先ず停車状態から運転者によりアクセルペダルが操作されることによりアクセル開度Accが増大し、それに伴って車速Vが増大し始める（ｔ０時点）。この状態での走行モードは、アクセル開度Accが小さくかつ車速Vが低いためシングルモードが設定される。また、この時点では車速Vが判断基準として予め設定されている前述のVth_1より低いため第１モータ４における待機モードはオフとされ、それに伴って第１モータ４の回転数は「０」に制御される。

ついで、更にアクセル開度Accが増大することにより現在の車速Vが待機モードをオンにする車速閾値Vth_1を超える（ｔ１時点）と、このｔ１時点で待機モードがオンになる。また待機モードがオンになることにより、LoモードもしくはHiモードのいずれかの遷移先に応じて第１モータ４の回転数が所定の待機回転数に制御される。遷移先の走行モードは、上述のフローチャートのステップＳ３で説明したように、現在の車速V、アクセル開度Acc、あるいは、要求駆動力Fに基づいて遷移先の走行モードが推定される。このｔ１時点では車速Vおよびアクセル開度にAccが比較的低いことにより遷移先の走行モードとしてLoモードが推定される。そして、その遷移先の走行モードがLoモードであるから、第１モータ４の回転数（待機回転数）は正側に増大する。すなわち、第１クラッチ機構CL1の差回転数を低下させ、係合する際の応答の遅れを抑制するために第１モータ４の回転数が所定の待機回転数（あるいは所定の回転数域）に制御される。

そして、その第１モータ４の回転数は、車速Vやアクセル開度Accあるいは要求駆動力Fの変化に応じて変化するから、第１モータ４の回転数、例えばｔ１時点からｔ２時点では車速Vの増大に伴って増大する。また、ｔ２時点からｔ３時点ではアクセル開度Accや車速Vが一定であり、第１モータ４の回転数は所定の回転数に維持される。更にアクセル開度Accが増大すると車速Vも増大し、その車速Vが遷移先の走行モードを切り替える所定の車速Vth_2に達し、その遷移先の走行モードがLoモードからHiモードに切り替わる（ｔ４時点）。なお、上述した待機モードをオンするか否かを判断する車速Vth_1が、この発明の実施形態における「第１所定車速」に相当し、また遷移先の走行モードがLoモードからHiモードに切り替わる前記所定の車速Vth_2が、この発明の実施形態における「第２所定車速」に相当する。また、推定する遷移先の走行モードは、車速Vに限られず要求駆動力Fやアクセル開度Accから推定してもよい。例えば要求駆動力Fやアクセル開度Accが予め定められた所定値未満の場合にはLoモードを推定し、それとは反対に要求駆動力Fやアクセル開度Accが前記所定値以上の場合には、Hiモードを推定する。

ついで、遷移先の走行モードがLoモードからHiモードに切り替わることにより、第１モータ４の回転数は負側に増大し、正の回転数から負の回転数に制御される。すなわちHiモードを設定する第２クラッチ機構CL2の差回転数を低下させ、係合する際の応答の遅れを抑制するために第１モータ４の回転数が制御される。

さらに、アクセル開度Accおよび車速Vが増大すると、第１モータ４の回転数は負側に増大し（ｔ４時点からｔ５時点）、車速Vが切り替え先のHV-Hiモードへ切り替える車速に達したら、第１モータ４の待機モードを示すフラグがオンからオフになる。またそれに応じて第２クラッチ機構CL2を係合する指令がされる（ｔ５時点）。つまり、第２クラッチ機構CL2の係合が開始される。

具体的には、第２クラッチ機構CL2の駆動側部材と従動側部材との差回転数は、遷移先のモードに応じて制御されている。その状態で、第２クラッチ機構CL2を係合する指令がされると、第２クラッチ機構CL2の係合動作が行われる。なお、ｔ５時点における第１モータ６の回転数の局所的な変化は、その第２クラッチ機構CL2の係合開始から係合完了までの第１モータの回転数の変化を示しており、第２クラッチ機構CL2の係合が開始されると、遷移先のHiモードを設定するために既に第２クラッチ機構CL2の差回転数が低回転数とされているため、比較的時間を要さずに係合が完了する。すなわち、第１モータ４の回転数がｔ５時点から低下させられることにより係合が完了する。そして、実際に第２クラッチ機構CL2の係合が完了すると、現状の走行モードがシングルモードからHV-Hiモードに切り替わる。またHV-Hiモードは、エンジン３を駆動力源とする走行モードであるから、第２クラッチ機構CL2の係合に併せて、エンジン３を第１モータ４でモータリングする（ｔ５時点からｔ６時点）。すなわち、上述した図４の共線図の状態になる。

このように、この発明の実施形態では、第２モータ５のみの駆動トルクで走行するシングルモードからLoモード、あるいは、シングルモードからHiモードへ走行モードを切り替える場合には、各クラッチ機構CL1,CL2の差回転数を予め低下させ、係合の遅れを抑制するように構成されている。上述した実施形態では、シングルモードからの遷移先としてLoモードあるいはHiモードを推定して、その推定した走行モードに応じて第１モータ４の回転数を予め定めた所定の待機回転数（あるいは待機回転数域）に制御するように構成されている。その待機回転数は、LoモードとHiモードとで異なり、例えばLoモードに遷移することが車速Vやアクセル開度Accあるいは要求駆動力Fから判断された場合には、「０」から正側に第１モータ４の回転数を増大させ所定の回転数（あるいは回転数域）で待機させる。その結果、Loモードを設定する第１クラッチ機構CL1の係合が開始された場合には、既に第１クラッチ機構CL1の駆動側と従動側との差回転数が所定の回転数差に低下した状態であるため、このような制御を実行しないで変速する場合に比べて可及的速やかに第１クラッチ機構CL1を係合することができる。それにより、第１クラッチ機構CL1の係合遅れを抑制でき、それを要因とする加速応答性が低下することを抑制できる。

また、シングルモードからHiモードに遷移することが車速Vやアクセル開度Acc、あるいは、要求駆動力Fから判断された場合には、「０」から負側に第１モータ４の回転数を増大させ所定の回転数（あるいは回転数域）で待機させる。その結果、Hiモードを設定する第２クラッチ機構CL2の係合が開始された場合には、既に第２クラッチ機構CL2の駆動側と従動側との差回転数が所定の回転数差に低下した状態であるため、このような制御を実行しないで変速する場合に比べて可及的速やかに第２クラッチ機構CL2を係合することができる。それにより、第２クラッチ機構CL2の係合遅れを抑制でき、それを要因とする加速応答性が低下することを抑制できる。すなわち、シングルモードからLoモードとHiモードとのいずれの走行モードに切り替える場合であっても、予め各クラッチ機構CL1,CL2の差回転数が低下した状態となる。そのため、第１モータ４の待機回転数を一律に制御した場合に前記差回転数が大きくなることによって生じる不都合（係合遅れおよび加速応答性の低下）の発生を回避もしくは抑制できる。

また、上述のようにLoモードあるいはHiモードの遷移先の走行モードに応じて第１モータ４の待機回転数を制御することにより、第１モータ４の待機回転数を一律に制御する場合に比べて係合遅れが生じないから、各走行モードに応じた駆動力を適切に出力できるとともに加速性能を維持できる。すなわち動力性能が低下することを抑制できる。

さらに、この発明の実施形態では、遷移先の走行モードに拘わらず第１モータ４の待機回転数を一律に設定した場合に比べて、第１モータの制御する時間を短縮できる。すなわち、第１モータ４の待機回転数を一律に設定した場合には、上述したようにLoモードとHiモードとのいずれかの走行モードに遷移する場合に、クラッチ機構における差回転数が却って大きくなるから回転数の差を解消するのに要する第１モータ４の制御時間が増大する。一方、この発明の実施形態では、LoモードとHiモードとのいずれの走行モードに切り替える場合であっても前記差回転数は小さくなる。したがって、第１モータ４を制御する時間を短縮でき、つまり、走行モードの切り替えに要するタイムラグを低下させることができる。

なお、この発明の実施形態では、現在の車速Vが第１モータ４の待機モードをオンにする車速Vth_1以下の場合には、待機モードをオフにし、第１モータ４の回転数の制御を実行しないように構成されている。すなわち、シングルモードで走行している際の車速VがVth_1以下の低車速であれば、第１クラッチ機構CL1や第２クラッチ機構CL2における差回転数が低回転数になっているので、その差回転数を制御するために第１モータ４を駆動する必要がない。つまり、この場合には第１モータ４の制御を行わないように構成したので、電力の消費を抑制でき、その結果、電費を向上させることができる。

つぎに、この発明の実施形態における他の例について説明する。上述したように、LoモードあるいはHiモードの遷移先の走行モードは、車速Vやアクセル開度Accなどに基づいて推定される。例えば車速Vが高い場合には、Hiモードへの遷移が推定される。一方、そのように車速Vが高い場合であっても、例えば高速道路等で急加速あるいは急発進する場合や上り勾配を検出した場合など要求駆動力Fが大きい場合（言い換えればアクセル開度の変化率が大きい場合）には、Hiモードより大きな駆動力を出力可能なLoモードへ遷移することが好ましい。

図１５は、その制御の一例を示すためのタイムチャートであり、アクセル開度Acc、車速V、現状の走行モード、待機モード、要求駆動力Fが「大」となる予測フラグ、遷移先の走行モード、および、第１モータ４の回転数の変化をそれぞれ示している。なお、上述した図１４におけるタイムチャートと同様の制御内容については簡略化して説明する。

先ず、停車状態から運転者によりアクセルペダルが操作されることによりアクセル開度Accが増大し、それに伴って車速Vが増大し始める（ｔ１０時点）。この状態での走行モードはアクセル開度Accが小さくかつ車速Vが低いためシングルモードが設定される。また、この時点では車速Vが車速閾値Vth_1より低いから第１モータ４における待機モードはオフとされ、それに伴って第１モータ４の回転数は「０」の状態である。

更にアクセル開度Accが増大することにより車速Vが待機モードをオンにする車速閾値Vth_1を超え、待機モードがオンになる（ｔ１１時点）。また待機モードがオンになることにより、第１モータ４の回転数（待機回転数）が推定される遷移先の走行モード（Loモード）に対応して増大する（ｔ１１時点からｔ１２時点）。

そして、ｔ１２時点で車速Vあるいはアクセル開度Accが遷移先モードを切り替える所定値Vth_2に達し、その遷移先の走行モードがLoモードからHiモードに切り替わる。また、遷移先モードがHiモードに切り替わることにより、第１モータ４の回転数が正側から負側に増大され、負の回転数に制御される（ｔ１２時点からｔ１３時点）。

また、この図１５に示す実施形態では、ｔ１３時点で、アクセル開度Accの変化率が所定値以上になり、要求駆動力が急激に大きくなることが予測される。これは、上述したように高速道路等での急加速、急発進、あるいは、上り勾配の検出などにより駆動力を通常より要する場合などが想定される。したがって、このｔ１３時点で、要求駆動力Fが「大」となる予測フラグがオフからオンになる。また、要求駆動力Fが大きいことにより、上述の図１４の制御例のように車速Vやアクセル開度Accの大きさから判断すれば遷移先モードとしてHiモードを推定するところ、この図１５に示す実施形態では、Hiモードより大きな駆動力を出力可能なLoモードが遷移先の走行モードとして推定される。

したがって、このｔ１３時点において、第１モータ４の回転数は正側に増大され、正の回転数に制御される。そして、実際にHV-Loモードに切り替えるべく、第１クラッチ機構CL1を係合し（ｔ１４時点）、係合の完了に併せて、エンジン３を第１モータ４によりモータリングする（ｔ１４時点からｔ１５時点）。すなわち、上述した図５の共線図の状態になる。

このように図１５の実施形態においても、遷移先の走行モードに応じて第１モータ４の回転数が制御される。それにより、クラッチ機構CL1（CL2)の駆動側と従動側との差回転数が低下して所定の差回転数に制御されるため、走行モードを切り替える際のタイムラグを短縮し、すなわち係合遅れが発生することを抑制できる。そのため、シングルモードから走行モードを切り替える際の車両Ｖｅの加速応答性が低下することを抑制できる。また、図１５に示す実施形態では、急加速が要求される場合などアクセル開度Accの変化率や要求駆動力Fが予め定めた所定値以上の場合には、要求駆動力Fが通常より大きいと判断し、通常制御であれば車速Vやアクセル開度Accの大きさから遷移先モードとしてHiモードを推定するところ、Hiモードより大きな駆動力を出力することができるLoモードを選択（推定）するように構成されている。そのため、車両Ｖｅの加速応答性を担保しつつ、運転者の要求する駆動力を適格に出力することができる。

以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。図１４の例では、シングルモードからのHV-Hiモードへ切り替える場合を例として説明したものの、この切り替え先の走行モードはHV-Loモードであってもよい。その場合には、車速Vやアクセル開度Acc（あるいは要求駆動力F）に基づいて遷移先がLoモードであると推定され、かつ車速VがHV-Loモードへ切り替える車速に達したらHV-Loモードへ切り替える。また、切り替え先の走行モードは、ＨＶ走行モードに限られずEV-LoモードやEV-Hiモードのデュアルモードであってもよい。また、第１モータ４の待機モードをオンにするか否かの判断は、車速Vth_1に替えてアクセル開度Accをパラメータとして判断してもよい。

１Ｒ，１Ｌ…前輪、 ２…駆動装置、 ３…エンジン、 ４…第１モータ、 ５…第２モータ、 ４ａ，１３…出力軸、 ６…動力分割機構、 ７…分割部、 ８…変速部、 ９，１５…サンギヤ、 １０，１６，２４…リングギヤ、 １１，１７…ピニオンギヤ、 １２，１８…キャリヤ、 １２ａ，１２ｂ，１８ａ，１８ｂ…回転部材、 １４…入力軸、 １９…出力ギヤ、 ２０…カウンタシャフト、 ２１…ドリブンギヤ、 ２２，２６…ドライブギヤ、 ２３…デファレンシャルギヤユニット、 ２５…ロータシャフト、 ２７…ドライブシャフト、 ２８，２９…電力制御装置、 ３０…蓄電装置、 ３１，３２，３３，３４，３５…ＥＣＵ、 B1…ブレーキ機構、 CL1，CL2…クラッチ機構、 Ｖｅ…車両。

Claims (10)

1. エンジンと、第１モータと、第２モータとの三つの駆動力源を備え、
   前記エンジンが連結されている第１回転要素と、前記第１モータが連結されている第２回転要素と、駆動輪にトルクを出力する第３回転要素とによって差動作用を行う第１差動機構と、
   前記第２モータ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であり、
   前記第１係合機構および前記第２係合機構を係合させる際に前記第１モータの回転数を制御するように構成され、
   前記第１係合機構を係合することにより設定される第１走行モードと、前記第２係合機構を係合することにより設定されかつ前記第１走行モードより前記駆動輪に伝達されるトルクが小さい第２走行モードと、前記第１係合機構および前記第２係合機構を解放しかつ前記第２モータの駆動トルクのみで走行するシングルモードとを含む複数の走行モードを設定することが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記第１係合機構および前記第２係合機構は、互いに係合することによりトルクを伝達する駆動側部材と従動側部材とを有するとともに、前記駆動側部材と前記従動側部材との回転数の差である差回転数を前記第１モータによって制御するように構成され、
   前記第１モータを制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、
   前記走行モードを前記シングルモードから前記第１走行モードもしくは前記第２走行モードに切り替えることを推定し、
   前記シングルモードから前記第１走行モードに切り替える推定が成立した場合には、前記第１モータの回転数を、前記第１係合機構における前記差回転数が低下する予め定められた第１待機回転数に制御し、
   前記シングルモードから前記第２走行モードに切り替える推定が成立した場合には、前記第１モータの回転数を、前記第２係合機構における前記差回転数が低下する予め定められた回転数であって前記第１待機回転数と異なる第２待機回転数に制御する
   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であって、
   前記コントローラは、さらに、
   前記第１モータの回転数を前記第１待機回転数もしくは前記第２待機回転数に制御する制御要求の成立を判断し、
   前記制御要求が成立している場合に、前記第１モータの回転数を前記第１待機回転数もしくは前記第２待機回転数に制御する
   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２に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、さらに、
   前記ハイブリッド車両の車速を検出し、
   前記制御要求の成立を、検出された前記車速に基づいて判断し、
   前記車速が予め定めた第１所定車速より高車速の場合に前記制御要求が成立していると判断し、前記車速が前記第１所定車速以下の場合に前記制御要求が成立してないと判断する
   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から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であって、
   前記コントローラは、さらに、
   前記ハイブリッド車両の車速を検出し、
   前記ハイブリッド車両の要求駆動力を検出し、
   前記第１待機回転数および前記第２待機回転数は、前記車速もしくは前記要求駆動力と、前記シングルモードから切り替えられることが推定された走行モードとに基づいて算出する
   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から４のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、さらに、
   前記ハイブリッド車両の車速を検出し、
   前記ハイブリッド車両の要求駆動力を検出し、
   前記シングルモードから切り替える走行モードの推定は、前記車速と前記要求駆動力との少なくともいずれか一方に基づいて行う
   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５に記載されたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、さらに、
   前記シングルモードから切り替える走行モードの推定は、前記要求駆動力に基づいて行い、
   前記要求駆動力が予め定めた所定値未満の場合には、前記シングルモードから前記第１走行モードに切り替えることを推定し、かつ前記要求駆動力が前記所定値以上の場合には、前記シングルモードから前記第２走行モードに切り替えることを推定する
   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５に記載されたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、さらに、
   前記シングルモードから切り替える走行モードの推定は、前記車速に基づいて行い、
   前記車速が、前記第１モータの回転数を前記第１待機回転数もしくは前記第２待機回転数に制御する制御要求の成立を判断する第１所定車速より大きい予め定められた第２所定車速未満の場合には、前記シングルモードから前記第１走行モードに切り替えることを推定し、かつ前記車速が前記第２所定車速以上の場合には、前記シングルモードから前記第２走行モードに切り替えることを推定する
   ことを特徴するハイブリッド車両の制御装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記第１待機回転数は、前記エンジンの回転方向である正方向に前記第１モータを回転させる回転数であり、
   前記第２待機回転数は、前記正方向とは反対方向の負方向に前記第１モータを回転させる回転数である
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
9. 請求項８に記載されたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、さらに、
   前記第１待機回転数は、前記ハイブリッド車両の車速の増大に伴って前記正方向に増大させ、
   前記第２待機回転数は、前記ハイブリッド車両の車速の増大に伴って前記負方向に増大させる
   ことを特徴するハイブリッド車両の制御装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記コントローラは、さらに、
    前記ハイブリッド車両のアクセル開度を検出し、
    前記ハイブリッド車両の要求駆動力を検出し、
    前記アクセル開度の変化率あるいは要求駆動力が予め定められた所定値以上の場合に、前記シングルモードから切り替えて推定する走行モードを第１走行モードとする
    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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