ハイブリッド車両の制御装置
【課題】固定変速モードから無段変速モードへの切り替えに際して駆動力不足によるドライバビリティの低下を防止する。
【解決手段】エンジン２００、ＭＧ１及びＭＧ２を有し、ハイブリッド車両１０の動力ユニットとして機能するハイブリッド駆動装置１０００は、サンギア３０３の回転を阻止することによりＭＧ１をロック状態と非ロック状態とに制御可能なブレーキ機構４００を備えている。走行モード選択制御において、ＥＣＵ１００は、要求駆動力Ｆｔの変化率たる駆動力変化率ＲＦｔを算出し、この駆動力変化率ＲＦｔに応じて、走行モード選択マップにおいてＭＧ１をロック状態とすべき旨を規定するＭＧ１ロック領域の駆動力側の上限値である高駆動力側境界値ＦｔＨＬを設定する。ＥＣＵ１００は、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、駆動力変化率ＲＦｔが大きい程小さく設定される。
【解決手段】エンジン２００、ＭＧ１及びＭＧ２を有し、ハイブリッド車両１０の動力ユニットとして機能するハイブリッド駆動装置１０００は、サンギア３０３の回転を阻止することによりＭＧ１をロック状態と非ロック状態とに制御可能なブレーキ機構４００を備えている。走行モード選択制御において、ＥＣＵ１００は、要求駆動力Ｆｔの変化率たる駆動力変化率ＲＦｔを算出し、この駆動力変化率ＲＦｔに応じて、走行モード選択マップにおいてＭＧ１をロック状態とすべき旨を規定するＭＧ１ロック領域の駆動力側の上限値である高駆動力側境界値ＦｔＨＬを設定する。ＥＣＵ１００は、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、駆動力変化率ＲＦｔが大きい程小さく設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電動発電機とを動力源として備えたハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えられる車両用変速機構において、変速状態の切り替え制御に伴う切り替えショックを抑制したり、係合装置の耐久性を向上させたりするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両用駆動装置の制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、切り替え用のクラッチ或いはブレーキを解放して無段変速状態へ切り替えるに際して、第１電動機にトルクを生じさせることにより、反力トルクの受け渡しを適切に行うことが可能となり、切り替えショックが抑制されるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１電動機をブレーキによりロックした固定変速状態においては、動力循環の回避により動力の伝達効率が向上するため、熱効率が比較的低い領域で内燃機関を駆動させたとしても、ハイブリッド車両全体としてシステム効率を向上させることが可能となるが、従来の技術では、第１電動機をロックするか否かの判断が、このシステム効率を端的に表す燃費に基づいてなされている。ところが、このように燃費のみに基づいてこの種の変速状態の切り替えを行った場合、車両の走行状態によっては、切り替え前後において車軸に出力される駆動力が不足して、ドライバビリティを悪化させる可能性がある。即ち、従来の技術には、ドライバビリティを悪化させることなく固定変速状態から無段変速状態への切り替えを行うことが困難な場合があるという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、無段変速状態から固定変速状態への切り替えに際したドライバビリティの低下を防止し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、相互に差動回転可能な、前記内燃機関に連結される第１回転要素、前記第１電動機に連結される第２回転要素並びに車軸に連結された出力部材及び前記第２電動機に連結される第３回転要素を含む複数の回転要素を備える動力分配手段と、前記第２回転要素の状態を回転不能なロック状態と非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段とを備え、前記第２回転要素の状態に応じて、走行モードとして、前記内燃機関の機関回転速度と前記出力部材の回転速度たる出力回転速度との比たる変速比が連続的に可変とされる無段変速モードと、前記変速比が固定される固定変速モードとを選択可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両の要求駆動力の変化の度合いを特定する特定手段と、該特定された変化の度合いに応じて前記走行モードの切り替え条件を設定する設定手段と、該設定された切り替え条件に基づいて前記ロック手段を制御することにより前記走行モードを切り替える制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る動力分配手段は、内燃機関、例えばモータジェネレータ等の電動発電機を好適な一形態として採り得る第１電動機及び例えばモータジェネレータ等の電動発電機を好適な一形態として採り得る第２電動機の各動力源と夫々接続される或いは接続可能に構成される第１、第２及び第３回転要素を含む、相互に差動回転可能な複数の回転要素（即ち、各動力源に対応する回転要素は、動力分配手段に備わる回転要素の少なくとも一部であって、必ずしも全てでなくてもよい）を備え、好適な一形態として、例えば第１、第２及び第３回転要素として夫々キャリア、サンギア及びリングギア等を備えた遊星歯車機構等の形態を採る。
【０００８】
また、本発明に係るロック手段とは、第１電動機に接続され得る第２回転要素の状態をロック状態と非ロック状態との間で少なくとも二値的に切り替えることが可能に構成された手段であり、好適な一形態として、例えば摩擦係合式或いは噛合式等各種態様を採り得る係合手段（ブレーキ装置やクラッチ装置等を好適な一形態として含み、係合要素同士を相互に係合及び離間させるべく駆動することが可能な各種の駆動装置、並びに係合要素の物理状態を検出する各種検出手段等を適宜に含み得る）等として構成される。ここで、「ロック状態」とは、例えば物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種抑止力により回転不能に固定された状態であり、非ロック状態とは、このようなロック状態にない、言い換えれば回転可能な状態を指す。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両は、ロック手段により適宜選択的に切り替えられる第２回転要素の状態に応じて、例えばクランク軸等内燃機関の出力軸と、車軸に直接的又は間接的の別を問わず連結される出力部材との間の回転速度比（以下、適宜「変速比」と称する）の制御態様を意味する走行モードを、無段変速モードと固定変速モードとの間で切り替えることが可能である。尚、この際、一の走行モードに属する変速段は単数であっても複数であってもよい。
【００１０】
ここで、「無段変速モード」とは、第２回転要素が非ロック状態にある場合に対応しており、上記変速比を、理論的に、実質的に或いは予め規定された物理的、機械的、機構的又は電気的な制約の範囲内で、連続的に（実践上連続的であるのと同等に段階的な態様を含む）変化させることが可能な変速比の制御態様を指し、好適な一形態として、第２回転要素を、内燃機関の反力トルクを負担する反力要素とし、非ロック状態にある第２回転要素に接続された第１電動機によりその回転速度を制御すること等により実現される。無段変速モードにおいては、内燃機関の動作点（例えば、機関回転速度と出力トルクとにより規定される内燃機関の一運転条件を規定する点）は、例えば、理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で自由に選択され、例えば、燃費が理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で最小（単位燃料量当たりの走行距離といった意味では最大）とし得る最適燃費動作点等に制御される。
【００１１】
また、「固定変速モード」とは、第２回転要素がロック状態にある場合に対応しており、上記変速比が一の値に固定される制御態様を指す。固定変速モードにおいては、必然的に、機関回転速度がハイブリッド車両の車速に応じて一義的に規定される。尚、第２回転要素がロック状態にある場合に固定変速状態が得られることから明らかなように、動力分配手段は、好適には、第１回転要素又は第１回転要素と一体回転可能な回転要素群と、第２回転要素又は第２回転要素と一体回転可能な回転要素群と、第３回転要素又は第３回転要素と一体回転可能な回転要素群の三種類の回転要素又は回転要素群のうち二種類の回転要素又は回転要素群の回転速度が規定された場合に残余の一回転要素又は回転要素群の回転速度が一義的に規定されるように、その差動態様が規定されている。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、無段変速モードと固定変速モードとの間の走行モードの切り替えは、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段が、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る設定手段により設定される切り替え条件に基づいて上記ロック手段を制御することにより実現される。即ち、第２回転要素がロック状態となるようにロック手段が制御された場合には上記固定変速モードが、また第２回転要素が非ロック状態となるようにロック手段が制御された場合には上記無段変速モードが、夫々ハイブリッド車両における動力の伝達に供される。
【００１３】
一方、ハイブリッド車両は、固定変速モードにおいては、基本的に内燃機関の出力トルクのみにより走行する（第２電動機は、第３回転要素を介して出力部材に連結されるため、内燃機関及び第１電動機の状態に関係なく出力部材にトルクを供給することができるものの、蓄電手段のＳＯＣ（State Of Charge：蓄電状態）によっては、必ずしも必要なトルクを出力することができない上、第１電動機が発電を行い得ない固定変速モードでは、ＳＯＣの低下を防ぐため第２電動機もまた停止されるのが望ましい）。このため、固定変速モードを選択することのできる要求駆動力の領域（即ち、走行モードの切り替え条件を規定する）は、動力分配手段の各回転要素相互間のギア比や内燃機関の最大駆動力等により、物理的にその上限が規定されることになる。
【００１４】
ここで、例えば走行モードを固定変速モードから無段変速モードへ切り替えるに際しては、停止状態にある第１電動機の回転速度を迅速に目標回転速度まで上昇させると共に、第１電動機、第２電動機及び内燃機関の夫々の動作点を、無段変速モードにおいて採るべき動作点に速やかに変化させる必要が生じる。ところが、固定変速モードにおいて第１電動機の回転は停止しているから、第１電動機に作用するイナーシャの影響により、第１電動機の回転速度が目標回転速度に到達するまでには、当該目標回転速度の高低に対応する大小の差こそあれ、相応の時間遅延が生じ得ることは避け難い。この時間遅延に相当する過渡的期間においては、内燃機関の出力トルクの一部は反力要素となる第１電動機の回転上昇に消費され、駆動軸に現れる実質的なトルクは減少する。このため、駆動軸を介して車軸に加わるに加わる駆動力が不足し易く、動力性能の低下が顕在化し易い。このような動力性能の低下は、ドライバビリティの低下を招来する要素となる。
【００１５】
ここで特に、この不足する駆動力を内燃機関の出力トルクを上昇させることにより補うこともできるが、上述した物理的な上限による制限を受ける形でこの種の走行モードの切り替えが生じる場合、内燃機関はそれ以上のトルクを出力することができないから、上述した駆動力不足は回避され得ない。また、この際、第２電動機が、蓄電手段から供給される電力により不足する駆動力を補うべく駆動軸にトルクを付与するにしても、第２電動機の動作は蓄電手段のＳＯＣに律束されるから、必ずしも常にこの種の駆動力のアシストが得られる保証はない。
【００１６】
一方で、上述した物理的な制限未満の範囲でこの種の走行モードの切り替えがなされる（即ち、固定変速モードの選択領域を規定する要求駆動力の上限値に予めマージンが設定されている）場合、内燃機関には、未だ上記物理的な上限値までの動作上の余裕があるから、係る過渡的期間において、出力トルクを上昇させ駆動力の不足を補うことが可能である。ところが、ハイブリッド車両の走行状態は走行環境によっても、ドライバによっても、またその時々のシチュエーションによっても千差万別であり、この種のマージンの設定が何らの指針に基づくことなく行われた場合には、駆動力の不足によるドライバビリティの低下は、必ずしも解消されない。或いは、この種のマージンを過度に大きく設定すれば、固定変速モードによって折角動力循環（即ち、第１電動機を力行領域で駆動し、出力部材に現れる余剰な駆動力を第２電動機で回生して、回生電力で第１電動機を駆動するといった、非効率な電気パスの発生を指す）を解消し得るにもかかわらず、その恩恵を十分に享受することができなくなって、システム効率の低下を招きかねない。
【００１７】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、設定手段は、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により特定された、要求駆動力の変化の度合いに応じて二値的、段階的又は連続的な変化を伴うように、走行モードの切り替え条件を設定する。尚、本発明に係る「特定」とは、検出、推定、算出、導出、同定及び取得等を包括する概念であり、真偽の程度はともかく、特定対象（この場合、駆動力の変化の度合い）を、制御上参照し得る情報として最終的に補正手段に把握させ得る限りにおいて、そのプロセスは、各種態様を有してよい趣旨である。
【００１８】
要求駆動力の変化の度合いは、走行モードの切り替えに際して駆動力不足に起因するドライバビリティの低下を顕在化させない（少なくともドライバにその旨を感知させない）ために必要とされる内燃機関の動作上の余力の大小（即ち、上記物理的な上限に対して必要となるマージンの大小）と相関する。即ち、例えば、急加速時等、要求駆動力が比較的大きく変化し易い状況において確実に駆動力不足を補う（無段変速モードにおける動力供給が開始される以前に要求駆動力が内燃機関の出力トルクの物理的上限に相当する駆動力を超えない）ためには、当該マージンの量を相対的に大きく採る必要が生じるし、要求駆動力の変化が比較的小さい場合には、当該マージンの量は逆に相対的に小さくて済む。従って、要求駆動力の変化の度合いに応じて切り替え条件が設定された場合には、駆動力不足を招来しない範囲で可及的に固定変速モードを維持し、システム効率の向上を図ることが可能となるのである。
【００１９】
補足すると、走行モードの切り替え条件が少なくとも要求駆動力の変化に対しては一義的である技術思想の範疇では、駆動力の不足を確実に解消できる保証もなければ、また固定変速モードを可及的に維持することによるシステム効率の維持も図り難い。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、固定変速モードと無段変速モードとの間でなされる走行モードの切り替えに際し、ドライバビリティの低下を防止しつつ、固定変速モードにおいて得られるシステム効率向上に係る実践上の利益を可及的に担保することが出来る点において、この種の技術思想に対し明らかに優越している。
【００２０】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記切り替え条件は、前記要求駆動力が所定の上限値以下である場合に前記固定変速モードが選択されるように規定されており、前記設定手段は、前記特定された変化の度合いが大きくなるのに伴って小さくなるように前記上限値を設定する。
【００２１】
この態様によれば、走行モードの切り替え条件が、要求駆動力が所定の上限値（上記物理的な上限であってもよいし、それ未満の値であってもよい）以下である場合に固定変速モードが選択されるように規定されるため、走行モードの切り替え要否に係る判断を迅速且つ的確に行うことができる。尚、このような要求駆動力の上限値は、切り替え条件の全てでなくてもよく、固定変速モードにおいて、内燃機関の機関回転速度が車速と一義的である点に鑑みれば、車速或いはその相関値に基づいて切り替え条件の一部が規定されていてもよい。同様に、要求駆動力の下限値についても、適宜条件が設定されてよい。
【００２２】
ここで、設定手段は、特定された変化の度合いの大小が小大に対応するように係る上限値を設定する。このため、例えば、急加速時等比較的要求駆動力の変化の度合いが大きい場合には、走行モードの切り替えに係る過渡的期間における駆動力のマージンが大きく採られ、駆動力不足が確実に解消される。
【００２３】
尚、この態様では、前記設定手段は、予め前記要求駆動力の変化の度合いが小さい旨が規定された所定の入力が生じた場合に、平常時と較べて大きくなるように前記上限値を設定してもよい。
【００２４】
この態様によれば、例えば、ドライバが車両内の各種操作手段（例えば、ボタン、レバー或いはダイアル等）を人為的に操作すること等によって得られる、或いは、ハイブリッド車両の走行条件や運転条件等に基づいて然るべきコントローラ等によりドライバの意思とは無関係に（好適には、ドライバがその意思を有する旨の判断を下して）自動的に出力する、所定の入力に応じて、閾値を減少側に補正するに際しての補正量が減少せしめられる。
【００２５】
ここで、この所定の入力とは、平常時（この種の入力が生じない期間を指す）と比較して要求駆動力の変化の度合いが小さい旨が確定的な、或いはその旨の判断を下すことが合理的となり得る性質のものであり、好適な一形態としては、例えば、経済性を優先させるべき旨に相当するエコノミーボタンの操作、駆動輪のスリップやロックを防止させるべき旨に相当するスノーボタンの操作、或いは目標車速と実車速との偏差等に応じて要求駆動力が決定されるクルーズコントロール制御の実行ボタンの操作等を指す。
【００２６】
この種の入力がなされた場合、駆動力の変化の度合い自体は大小なり変化するにしても、一の駆動力の変化の度合いに対し設定すべき上記物理的な上限に対するマージンの量は、より小さくて済む。従って、固定変速モードをより広範な領域で維持することが可能となり、システム効率向上に係る利益が、より好適に享受される。また、この種の入力が生じた場合、少なくともドライバの第１の要求は動力性能にはないから、上記過渡的期間について、多少駆動力が不足しても、或いは駆動力の立ち上がりが緩慢となっても、ドライバ側に違和感が生じることが少ない。即ち、この態様によれば、システム効率の確保とドライバビリティの確保とを、ドライバの意思をより反映させた形で両立することができ、実践上極めて有益である。
【００２７】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記要求駆動力の変化の度合いは、前記要求駆動力の変化率である。
【００２８】
この態様によれば、車速やアクセル開度等に基づいて周期的又は非周期的に得られる要求駆動力を時間処理することによって、比較的簡便に要求駆動力の変化の度合いを特定することが可能となる。
【００２９】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３１】
図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、車速センサ１３及びアクセル開度センサ１４並びにハイブリッド駆動装置１０００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する走行モード選択制御を実行することが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「制御手段」、「特定手段」及び「補正手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３３】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００３４】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電手段である。
【００３５】
車速センサ１３は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３６】
アクセル開度センサ１４は、ハイブリッド車両１０の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３７】
ハイブリッド駆動装置１０００は、ハイブリッド車両１０のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置１０００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００３８】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０００は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、ブレーキ機構４００及び減速機構５００を備える。
【００３９】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジン２００の一断面構成を例示する模式図である。尚、同図において、図１及び図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。
【００４０】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、機関出力軸たるクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００４１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転速度ＮＥが算出される構成となっている。
【００４２】
尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。また、本発明に係る内燃機関における気筒数及び各気筒の配列形態は、上述した概念を満たす範囲でエンジン２００のものに限定されず多様な態様を採り得、例えば、６気筒、８気筒或いは１２気筒エンジンであってもよいし、Ｖ型、水平対向型等であってもよい。
【００４３】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【００４４】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００４５】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００４６】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成されている。尚、本発明に係る触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
【００４７】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
【００４８】
図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１電動機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２電動機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有していてもよいし、他の構成を有していてもよい。
【００４９】
動力分割機構３００は、中心部に設けられた、本発明に係る「第２回転要素」の一例たるサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第３回転要素」の一例たるリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第１回転要素」の一例たるプラネタリキャリア３０６とを備えた、本発明に係る「動力分配手段」の一例たる動力伝達装置である。
【００５０】
ここで、サンギア３０３は、サンギア軸３０４を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合されており、その回転速度はＭＧ１の回転速度（以下、適宜「ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギア３０１は、駆動軸３０２（即ち、本発明に係る「出力部材」の一例）及び減速機構５００を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されており、その回転速度はＭＧ２の回転速度（以下、適宜「ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２」と称する）と等価である。更に、プラネタリキャリア３０６は、エンジン２００のクランクシャフト２０５に結合されており、その回転速度はエンジン２００の機関回転速度ＮＥと等価である。
【００５１】
一方、駆動軸３０２は、ハイブリッド車両の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、デファレンシャル等各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構５００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸３０２に出力されるモータトルクは、減速機構５００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、同様に各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、減速機構５００及び駆動軸３０２を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。即ち、モータジェネレータＭＧ２の回転速度は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００５２】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発する動力を、プラネタリキャリア３０６とピニオンギア３０５とによってサンギア３０３及びリングギア３０１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。
【００５３】
尚、本発明に係る「動力分配手段」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３００のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力分配手段は、複数の遊星歯車機構を備え、一の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素が、他の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素の各々と適宜連結され、一体の差動機構を構成していてもよい。また、本実施形態に係る減速機構５００は、予め設定された減速比に従って駆動軸３０２の回転速度を減速するに過ぎないが、ハイブリッド車両１０は、この種の減速装置とは別に、例えば、複数のクラッチ機構やブレーキ機構を構成要素とする複数の変速段を備えた有段変速装置を備えていてもよい。
【００５４】
ブレーキ機構４００は、一方のブレーキ板がサンギア３０３に連結され、他方のブレーキ板が物理的に固定された構成を有する、本発明に係る「ロック手段」の一例たるブレーキ装置である。ブレーキ機構４００は、不図示の油圧駆動装置と接続されており、当該油圧駆動装置からの油圧の供給によりサンギア側のブレーキ板が固定側のブレーキ板に押圧され、サンギア３０３の状態を、回転不能のロック状態と回転可能な非ロック状態との間で選択的に切り替え可能に構成されている。尚、ブレーキ機構４００の油圧駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が上位に制御される構成となっている。
【００５５】
＜実施形態の動作＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１０では、上述したサンギア３０３の状態（一義的に、モータジェネレータＭＧ１の状態）に応じて無段変速モード及び固定変速モードの二種類の走行モードを選択することが可能である。ここで、図４を参照し、ハイブリッド車両１０の走行モードについて説明する。ここに、図４は、ハイブリッド駆動装置１０００の各部の動作状態を説明する動作共線図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５６】
図４（ａ）において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にモータジェネレータＭＧ１、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２が表されている。ここで、動力分割機構３００は遊星歯車機構により構成されており、サンギア３０３（即ち、実質的にＭＧ１）、プラネタリキャリア３０６（即ち、実質的にエンジン２００）及びリングギア３０１（即ち、実質的にＭＧ２）のうち二要素の回転速度が定まれば、残余の一要素の回転速度が必然的に決定される。即ち、共線図上において各要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置１０００の一動作状態について、一の直線（動作共線）によって表すことができる。
【００５７】
例えば、図４（ａ）において、モータジェネレータＭＧ２の動作点を図示白丸ｍ１とし、エンジン２００の反力トルクを負担するモータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ３であるとすれば、エンジン２００の動作点は必然的に図示白丸ｍ２となる。ここで、車速Ｖ（即ち、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２と一義的である）を一定とすれば、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を制御して、ＭＧ１の動作点を図示白丸ｍ４或いは白丸ｍ５に変化させた場合、エンジン２００の動作点は、夫々図示白丸ｍ６或いは白丸ｍ７に変化する。このように、モータジェネレータＭＧ１を回転速度制御装置として利用し、エンジン２００を所望の動作点で動作させることが可能な走行モードが、無段変速モードである。無段変速モードでは、エンジン２００の動作点は、基本的に、要求出力毎にエンジン２００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点に制御される。
【００５８】
ここで、高速軽負荷走行時等、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２が高いものの機関回転速度ＮＥが低く済むような運転条件においては、モータジェネレータＭＧ１の動作点を、例えば図示白丸ｍ５の如き負回転側に設定する必要が生じる場合がある。この場合、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２００の反力トルクとして負トルクを出力しており、負回転負トルクの状態となって力行状態となる。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクは、ハイブリッド車両１０の駆動トルクとして駆動軸３０２に伝達される。一方、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸３０２に出力される、要求トルクに対し過剰なトルクを吸収するため、負トルク状態となる。この場合、モータジェネレータＭＧ２は、正回転負トルクの状態となって発電状態となる。このような状態においては、ＭＧ１からの駆動力によりＭＧ２で発電し、この発電電力によりＭＧ１を力行駆動する、といった所謂動力循環と称される電気パスが生じることとなる。動力循環が生じた状態では、動力の伝達効率が低下してハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率（例えば、エンジン２００の熱効率×伝達効率等として定義される）が低下し、結局はエンジン２００の燃料消費率が低下してしまう。
【００５９】
そこで、このような動力循環が生じ得る運転領域においては、ブレーキ機構４００によりサンギア３０３が先に述べたロック状態に制御される。その様子が図４（ｂ）に示される。サンギア３０３がロック状態となると、必然的にモータジェネレータＭＧ１もまたロック状態となり、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１はゼロとなる（図示白丸ｍ８参照）。このため、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、車速Ｖと一義的なＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２とこのＮｍｇ１とにより一義的に決定され（即ち、変速比が一定となる）、動作点は図示白丸ｍ９となる。このようにＭＧ１がロック状態にある場合に対応する走行モードが、固定変速モードである。
【００６０】
固定変速モードでは、本来モータジェネレータＭＧ１が負担すべきエンジン２００の反力トルクをブレーキ機構４００の物理的な制動力により代替させることができる。即ち、モータジェネレータＭＧ１を発電状態にも力行状態にも制御する必要はなくなり、モータジェネレータＭＧ１は停止させられる。従って、基本的にモータジェネレータＭＧ２も停止（電気的に停止）状態に制御され、空転状態となる。結局、固定変速モードでは、ハイブリッド駆動装置１０００から出力されるトルクは、エンジントルクＴＥのうち、動力分割機構３００により駆動軸３０２側に分割された一部のみとなる。ここで、リングギア３０１とサンギア３０３とのギア比をρとすれば、この駆動軸３０２側に現れるエンジントルクＴｏｕｔ（ドライブシャフトに加わる駆動力を規定する）は、下記（１）式によって示される。
【００６１】
Ｔｏｕｔ＝（１／（１＋ρ））・ＴＥ・・・（１）
このように、固定変速モードでは、エンジントルクのみがハイブリッド車両１０の駆動トルク（尚、駆動トルクは、各ドライブシャフトに加わる駆動力と一義的である）となり、ハイブリッド駆動装置１０００は、機械的な動力伝達を行うのみとなって、伝達効率が上昇する。
【００６２】
ハイブリッド車両１０において、走行モードは、ＥＣＵ１００により実行される走行モード選択制御により適宜選択される。ここで、図５を参照し、走行モード選択制御の詳細について説明する。ここに、図５は、走行モード選択制御のフローチャートである。
【００６３】
図５において、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０の要求駆動力Ｆｔを取得する（ステップＳ１０１）。要求駆動力Ｆｔとは、各ドライブシャフトに加わる駆動力の要求値であり、車速センサ１４により検出される車速Ｖとアクセル開度センサ１３により検出されるアクセル開度Ａｃｃとをパラメータとする要求駆動力マップより取得される。尚、取得された要求駆動力Ｆｔは、最新値を含む最低二個について、ＲＡＭに格納される。
【００６４】
要求駆動力Ｆｔを取得すると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１において取得されＲＡＭに格納された要求駆動力Ｆｔを参照し、要求駆動力Ｆｔの変化率たる駆動力変化率ＲＦｔを算出する（ステップＳ１０２）。駆動力変化率ＲＦｔは、最新値と前回値との差分を要求駆動力Ｆｔの取得周期で除した値であり、本発明に係る「要求駆動力の変化の度合い」の一例である。尚、これは一例に過ぎず、本発明に係る「要求駆動力の変化の度合い」とは、例えば、単に取得された要求駆動力の最新値と前回値との差分であってもよい。尚、ステップＳ１０２に係る動作は、本発明に係る「特定手段」に係る動作の一例である。
【００６５】
駆動力変化率ＲＦｔが算出されると、ＥＣＵ１００は、走行モードの切り替え条件を設定する（ステップＳ１０３）。ここで、本実施形態において、走行モードの切り替え条件は、要求駆動力Ｆｔと車速Ｖとをパラメータとする走行モード選択マップ上で規定される。尚、ステップＳ１０３に係る動作は、本発明に係る「設定手段」の動作の一例である。
【００６６】
ここで、図６を参照し、走行モード選択マップの詳細について説明する。ここに、図６は、走行モード選択マップの模式図である。
【００６７】
図６において、走行モード選択マップは、縦軸及び横軸に夫々要求駆動力Ｆｔ及び車速Ｖが表されてなる二次元マップである。マップ上において、ＭＧ１をロック状態に制御して固定変速モードを選択すべき領域が、ＭＧ１ロック領域（図示ハッチング領域）として規定されている。
【００６８】
ここで、ＭＧ１ロック領域の低車速側の境界を規定する低速側境界値ＶＬＬは、エンジン２００の最低回転速度により規定されている。即ち、ＭＧ１がロック状態となることにより実現される固定変速モードでは、エンジン２００と駆動軸３０２とは直結状態となるが、エンジン２００が自立回転可能であるか否かにかかわらず車速Ｖは低下し得るから、予めエンジン２００が失火状態或いはストール状態とならないように、低速側境界値ＶＬＬが定められているのである。
【００６９】
尚、ハイブリッド車両１０では、モータジェネレータＭＧ２のみの動力を使用してハイブリッド車両１０を走行させるＥＶ走行モード（ＥＶ走行モードもまた、本発明に係る「走行モード」の一例である）を選択することも可能である。従って、低速側境界値ＶＬＬは、上述のエンジン２００の低速側の動作限界に替えて或いは加えて、このＥＶ走行モードの選択条件に対応付けられていてもよい。但し、ＥＶ走行は、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸３０２にモータトルクを出力すればよく、エンジン２００を機関停止状態としたところでその遂行に支障をきたさないため、結局のところ、モータジェネレータＭＧ１がロック状態にあろうが非ロック状態にあろうが無関係に選択可能である。
【００７０】
また、ＭＧ１ロック領域の高車速側の境界を規定する高速側境界値ＶＨＬは、エンジン２００の上限回転速度（所謂レブリミットである）により規定されている。逆に言えば、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、車速Ｖと一義的であるから、固定変速モードが選択された状態におけるハイブリッド車両１０において、機関回転速度ＮＥの上限値を超えて車速Ｖを上昇させることは不可能である。それ以上の車速が要求されているか否かは、その時点の車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃに基づいて判断されるが、それ以上の車速が要求される場合、結局は、要求駆動力Ｆｔが後述する高駆動力側境界値を越えることとなり、駆動力側の要請によって固定変速モードは解除される。
【００７１】
一方、ＭＧ１ロック領域の低駆動力側の境界を規定する低駆動力側境界値ＦｔＬＬ（図示破線参照）は、ハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率に基づいて定められている。ハイブリッド駆動装置１０００は、ＭＧ１及びＭＧ２を動力源として備えるため、エンジン２００には、元来、最大出力よりも熱効率を優先した燃焼形態を有するエンジンが採用されることが多い。然るに、基本的にエンジンの熱効率は、ある程度高回転側且つ高負荷側の領域に最良点が存在し、低回転側或いは軽負荷側では熱効率は極端に悪くなる場合が多い。このため、要求駆動力が低い領域では、固定変速モードにより伝達効率を向上させても、熱効率の低下がそれを上回って、ハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率としては無段変速モードを選択した方が良好となる場合がある。従って、低駆動力側境界値ＦｔＬＬは、低車速側程高くなる。
【００７２】
他方、ＭＧ１ロック領域の高駆動力側の境界は、高駆動力側境界値ＦｔＨＬ（本発明に係る「所定の上限値」の一例であり、図示鎖線参照）によって規定される。上記ステップＳ１０３においては、この高駆動力側の境界を規定する高駆動力側境界値ＦｔＨＬが設定される。例えば、上記ステップＳ１０２で算出された駆動力変化率ＲＦｔがＲＦｔ１である場合と、ＲＦｔ２（ＲＦｔ２＞ＲＦｔ１）である場合とを考えた場合、ＲＦｔ＝ＲＦｔ１である場合の高駆動力側境界値はＦｔＨＬ２となり、ＲＦｔ＝ＲＦｔ２である場合の高駆動力側の境界値はＦｔＨＬ１（ＦｔＨＬ１＜ＦｔＨＬ２）となる。即ち、駆動力変化率ＲＦｔが大きい程、ＭＧ１ロック領域の高駆動力側境界値ＦｔＨＬは低下し、ＭＧ１ロック領域は狭くなる。尚、図６では、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは車速Ｖに応じて不変であるが、これは一例に過ぎず、高駆動力側境界値は、車速Ｖに応じて可変であってもよい。
【００７３】
高駆動力側境界値ＦｔＨＬについて補足すると、固定変速モードにおいて駆動軸３０２に現れるエンジントルクの上限値は、先述の（１）式により、（１／（１＋ρ））・ＴＥｍａｘ（但し、ＴＥｍａｘはエンジン２００の最大トルク）となる。従って、高駆動力側境界値ＦｔＨＬの上限値は、この駆動軸３０２に現れるエンジントルクの上限値に律束される。この高駆動力側境界値ＦｔＨＬの上限値をＦｔＨＬｍａｘとすると、上記ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、下記（２）式に従って高駆動力側境界値ＦｔＨＬを算出する。
【００７４】
ＦｔＨＬ＝ＦｔＨＬｍａｘ−α・・・（２）
ここで、αは、駆動力変化率ＲＦｔの増加に伴って増加するように設定された可変な補正係数である。ＥＣＵ１００は、予め駆動力変化率ＲＦｔとこの補正係数αとを対応付けてなる補正係数マップをＲＯＭに保持しており、上記ステップＳ１０３においては、上記ステップＳ１０２において算出された駆動力変化率ＲＦｔに対応する一の値を選択し、先述した高駆動力側境界値ＦｔＨＬの上限値から減じることにより高駆動力側境界値ＦｔＨＬを設定する。尚、高駆動力側境界値ＦｔＨＬの設定態様は、ここに例示するものに限定されない。
【００７５】
図５に戻り、切り替え条件を補正すると、ＥＣＵ１００は、要求駆動力Ｆｔが無段変速モードの選択条件に該当するか否か（即ち、ＭＧ１ロック領域に該当しないか否か）を判別する（ステップＳ１０４）。無段変速モードの選択条件に該当しない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１がロック状態となるようにブレーキ機構４００を駆動制御する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。尚、既にＭＧ１がロック状態にある場合（即ち、固定変速モードが継続されている場合）には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６をスキップして処理をステップＳ１０１に戻す。
【００７６】
一方、要求駆動力Ｆｔが無段変速モードの選択条件に該当する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に現時点で固定変速モードが選択されているか否かを判別する（ステップＳ１０５）。この際、現時点で既に無段変速モードが選択されている場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００７７】
ステップＳ１０５において、現時点で固定変速モードが選択されている旨の判別がなされた場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、即ち、固定変速モードから無段変速モードへ走行モードを切り替える必要が生じた場合、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ２０８の駆動制御による吸気量の増量及びそれに伴うインジェクタ２１２の駆動制御による燃料噴射量の増量を行って、エンジントルクＴＥを、停止状態にあるモータジェネレータＭＧ１の回転上昇に消費される分と、その時点の要求駆動力に応じて駆動軸３０２に要求されるトルクと現時点のエンジントルクとの差分に相当する分だけ上昇させる（ステップＳ１０７）。
【００７８】
エンジントルクを上昇させると、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態となるようにブレーキ機構４００を駆動制御する（ステップＳ１０８）。モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態とされると、処理はステップＳ１０１に戻される。走行モード選択制御は、このようにして実行される。尚、無段変速モード及び固定変速モード各々における各動力源の出力の制御は、別途出力制御用の制御プログラムにより適宜実行されており、本実施形態において、その詳細には触れないこととする。
【００７９】
＜実施形態の効果＞
ステップＳ１０８においてモータジェネレータＭＧ１を非ロック状態とし、無段変速モードが選択された場合、モータジェネレータＭＧ１の目標回転速度は、無論その時点の車速Ｖ及び要求駆動力Ｆｔに応じて変化するものの、ゼロではなくなり得るため、過渡的に、大なり小なり目標回転速度までの比較的大きな速度偏差が生じることとなる。ところが、モータジェネレータＭＧ１を、回転速度がゼロの状態から相応の回転状態に移行させるためには、モータジェネレータＭＧ１のイナーシャに対抗する、言わば余剰なトルクが必要となる。また、要求駆動力自体は、時間的に絶えず変化し得るため、走行モードの切り替えが必要とされた時点以降、更に上昇した場合には、その分の余剰トルクも必要となる。
【００８０】
この余剰なトルクを調達できなければ、エンジントルクＴＥは、例えばその一部がモータジェネレータＭＧ１の回転上昇に消費され、各ドライブシャフトに加わる駆動力を規定する駆動軸３０２のトルクが実質的に減少する結果となり、各ドライブシャフトに供給される駆動力が減少して、動力性能が過渡的に低下してしまう。本実施形態に係る走行モード選択制御によれば、ステップＳ１０７においてエンジントルクの上昇が図られることにより、駆動軸３０２の出力トルクＴｏｕｔを減少させることなくモータジェネレータＭＧ１の回転速度を上昇させることが可能となる。
【００８１】
ここで特に、ステップＳ１０７を実行するに際して既にエンジントルクＴＥが最大トルクＴＥｍａｘである場合、エンジントルクを上昇させることは不可能であるから、本実施形態においては、走行モードの切り替え条件を規定する走行モード選択マップ上で規定される高駆動力側境界値ＦｔＨＬが、駆動力変化率ＲＦｔに応じて可変な補正係数α（即ち、物理的上限値に対するエンジントルクのマージンに相当する）に応じて設定される。即ち、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、駆動力変化が生じている限りにおいて上限値ＦｔＨＬｍａｘ未満となり、上述した余剰なトルクを出力する余裕が担保されるのである。そのため、本実施形態によれば、走行モードが固定変速モードから無段変速モードへ切り替わる過渡期間における駆動力不足が解消され、ハイブリッド車両１０の動力性能が担保される。即ち、係る過渡期間におけるドライバビリティの低下が防止されるのである。
【００８２】
ここで、本実施形態と同様の装置構成において、この種のエンジントルクの余裕のみを考え、予め高駆動力側境界値ＦｔＨＬを上限値ＦｔＨＬｍａｘ未満の固定値とした場合、一見すると上記ドライバビリティの低下防止に係る利益が享受されるように思える。ところが、多くの場合、走行モードの切り替え時において要求駆動力Ｆｔは連続的に変化しており、また要求駆動力Ｆｔの大きさ自体も広範囲にわたる。従って、駆動力の余裕がどの程度必要であるのかは、その時点のハイブリッド車両１０の運転条件により千差万別である。
【００８３】
従って、例え予め高駆動力側境界値ＦｔＨＬにマージンを設けていたところで、過渡的に生じる要求駆動力の変化を考慮していなければ、結局は、駆動力不足によるドライバビリティの低下は完全に解消されず、高駆動力側境界値ＦｔＨＬが上限値ＦｔＨＬｍａｘに設定される場合とさしたる相違はないことになる。また、別の観点から言えば、駆動力不足によるドライバビリティの低下を嫌って、係るマージンを必要以上に大きく設定すれば、固定変速モード自体が継続され難くなり、先に述べた動力循環によるシステム効率の低下が別途問題となってしまう。その点、本実施形態に例示するように、要求駆動力変化率ＲＦｔに応じて高駆動力側境界値ＦｔＨＬが可変とされた場合には、ハイブリッド車両１０の運転条件に応じた適切なマージンの設定が可能となり、駆動力不足によるドライバビリティの低下を確実に防止しつつ、固定変速モードによるシステム効率の向上効果を可及的に維持することができるのである。即ち、本発明に係る技術思想は、要求駆動力の変化を考慮しない技術思想に対して明らかに優れるものである。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。始めに、図７を参照し、第２実施形態に係るハイブリッド車両２０の構成について説明する。ここに、図７は、ハイブリッド車両２０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８４】
図７において、ハイブリッド車両２０は、エコスイッチ１５を備える点において第１実施形態に係るハイブリッド車両１０と相違している。
【００８５】
エコスイッチ１５は、ハイブリッド車両２０の車室内部において操作可能に構成されたボタンスイッチであり、操作者により操作された状態において、経済性能を動力性能に優先すべき旨の電気信号（即ち、本発明に係る「平常時と比較して動力性能が要求されない旨に相当する所定の入力」の一例）が生じる構成となっている。また、このエコスイッチ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、係る電気信号は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００８６】
次に、図８を参照し、走行モード選択制御において参照される走行モード選択マップについて説明する。ここに、図８は、第２実施形態に係り、エコスイッチ１５が操作された場合に参照される走行モード選択マップの模式図である。尚、同図において、図６と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８７】
図８において、エコスイッチ１５が操作された場合に参照される走行モード選択マップは、第１実施形態に係る走行モード選択マップと、低車速側境界値ＶＬＬ、高車速側境界値ＶＨＬ及び低駆動力側境界値ＦｔＬＬについては共通であり、高駆動力側境界値ＦｔＨＬのみが相違する構成となっている。即ち、本実施形態において、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、下記（３）式により規定される。
【００８８】
ＦｔＨＬ＝ＦｔＨＬｍａｘ−α’・・・（３）
ここで、α’は、第１実施形態の補正係数αと同様の補正係数であるが、駆動力変化率ＲＦｔに対する変化の度合いが異なっており、第１実施形態と較べて、駆動力変化率ＲＦｔに対する変化の傾きが小さく設定されている。従って、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、第１実施形態と較べて高駆動力側で設定され、例えば、駆動力変化率ＲＦｔ＝ＲＦｔ２である場合の高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、ＦｔＨＬ３（ＦｔＨＬ３＞ＦｔＨＬ１）となり、駆動力変化率ＲＦｔ＝ＲＦｔ１である場合の高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、ＦｔＨＬ４（ＦｔＨＬ４＞ＦｔＨＬ２）となる。即ち、ＭＧ１ロック領域は第１実施形態と較べて大きくなる。尚、エコスイッチ１５が操作されない場合、走行モード選択マップは、第１実施形態と同一となる。
【００８９】
本実施形態によれば、エコスイッチ１５が操作された場合には、このようにＭＧ１ロック領域が相対的に大きくなる。エコスイッチ１５が操作される場合、ドライバは経済性能を優先しており、運転操作自体もそれに準じたものとなるため、駆動力変化率ＲＦｔに対する高駆動力側境界値ＦｔＨＬのマージンは、第１実施形態と較べて小さくてよいのである。また、エコスイッチ１５が操作される場合、動力性能に比して経済性能が要求されているため、係るマージンの減少により駆動力の不足による加速性能の停滞が生じたとしても、それがドライバビリティの低下に繋がることがない。一方で、このようにＭＧ１ロック領域が拡大されることによって、第１実施形態と較べてより広範にわたり固定変速モードが継続されるため、システム効率が最適化されることによる高い経済性能が担保されるのである。
【００９０】
尚、本実施形態ではエコスイッチ１５が例示されたが、同様の思想に基づけば、例えば、スノーモード（例えば、雪道や氷結路等で選択され、過度な駆動力変化によるスリップ、スピン或いはタイヤロック等を生じさせない走行モード）や、クルーズモード（車速を目標値に維持する走行モード）等、操作時に、要求駆動力の変化率が予め小さい旨の判断を下し得る各種の操作手段の操作時において、ＭＧ１ロック領域の拡大が図られてもよい。
【００９１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】図２のハイブリッド駆動装置に備わるエンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【図４】図２のハイブリッド駆動装置の各部の動作状態を説明する動作共線図である。
【図５】ＥＣＵにより実行される走行モード選択制御のフローチャートである。
【図６】図５の走行モード選択制御において参照される走行モード選択マップの模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図８】図７のハイブリッド車両においてＥＣＵが走行モード選択制御を実行するに際して参照される走行モード選択マップの模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…ハイブリッド車両、２０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…ブレーキ機構、５００…減速機構、１０００…ハイブリッド駆動装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電動発電機とを動力源として備えたハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えられる車両用変速機構において、変速状態の切り替え制御に伴う切り替えショックを抑制したり、係合装置の耐久性を向上させたりするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両用駆動装置の制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、切り替え用のクラッチ或いはブレーキを解放して無段変速状態へ切り替えるに際して、第１電動機にトルクを生じさせることにより、反力トルクの受け渡しを適切に行うことが可能となり、切り替えショックが抑制されるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１電動機をブレーキによりロックした固定変速状態においては、動力循環の回避により動力の伝達効率が向上するため、熱効率が比較的低い領域で内燃機関を駆動させたとしても、ハイブリッド車両全体としてシステム効率を向上させることが可能となるが、従来の技術では、第１電動機をロックするか否かの判断が、このシステム効率を端的に表す燃費に基づいてなされている。ところが、このように燃費のみに基づいてこの種の変速状態の切り替えを行った場合、車両の走行状態によっては、切り替え前後において車軸に出力される駆動力が不足して、ドライバビリティを悪化させる可能性がある。即ち、従来の技術には、ドライバビリティを悪化させることなく固定変速状態から無段変速状態への切り替えを行うことが困難な場合があるという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、無段変速状態から固定変速状態への切り替えに際したドライバビリティの低下を防止し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、相互に差動回転可能な、前記内燃機関に連結される第１回転要素、前記第１電動機に連結される第２回転要素並びに車軸に連結された出力部材及び前記第２電動機に連結される第３回転要素を含む複数の回転要素を備える動力分配手段と、前記第２回転要素の状態を回転不能なロック状態と非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段とを備え、前記第２回転要素の状態に応じて、走行モードとして、前記内燃機関の機関回転速度と前記出力部材の回転速度たる出力回転速度との比たる変速比が連続的に可変とされる無段変速モードと、前記変速比が固定される固定変速モードとを選択可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両の要求駆動力の変化の度合いを特定する特定手段と、該特定された変化の度合いに応じて前記走行モードの切り替え条件を設定する設定手段と、該設定された切り替え条件に基づいて前記ロック手段を制御することにより前記走行モードを切り替える制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る動力分配手段は、内燃機関、例えばモータジェネレータ等の電動発電機を好適な一形態として採り得る第１電動機及び例えばモータジェネレータ等の電動発電機を好適な一形態として採り得る第２電動機の各動力源と夫々接続される或いは接続可能に構成される第１、第２及び第３回転要素を含む、相互に差動回転可能な複数の回転要素（即ち、各動力源に対応する回転要素は、動力分配手段に備わる回転要素の少なくとも一部であって、必ずしも全てでなくてもよい）を備え、好適な一形態として、例えば第１、第２及び第３回転要素として夫々キャリア、サンギア及びリングギア等を備えた遊星歯車機構等の形態を採る。
【０００８】
また、本発明に係るロック手段とは、第１電動機に接続され得る第２回転要素の状態をロック状態と非ロック状態との間で少なくとも二値的に切り替えることが可能に構成された手段であり、好適な一形態として、例えば摩擦係合式或いは噛合式等各種態様を採り得る係合手段（ブレーキ装置やクラッチ装置等を好適な一形態として含み、係合要素同士を相互に係合及び離間させるべく駆動することが可能な各種の駆動装置、並びに係合要素の物理状態を検出する各種検出手段等を適宜に含み得る）等として構成される。ここで、「ロック状態」とは、例えば物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種抑止力により回転不能に固定された状態であり、非ロック状態とは、このようなロック状態にない、言い換えれば回転可能な状態を指す。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両は、ロック手段により適宜選択的に切り替えられる第２回転要素の状態に応じて、例えばクランク軸等内燃機関の出力軸と、車軸に直接的又は間接的の別を問わず連結される出力部材との間の回転速度比（以下、適宜「変速比」と称する）の制御態様を意味する走行モードを、無段変速モードと固定変速モードとの間で切り替えることが可能である。尚、この際、一の走行モードに属する変速段は単数であっても複数であってもよい。
【００１０】
ここで、「無段変速モード」とは、第２回転要素が非ロック状態にある場合に対応しており、上記変速比を、理論的に、実質的に或いは予め規定された物理的、機械的、機構的又は電気的な制約の範囲内で、連続的に（実践上連続的であるのと同等に段階的な態様を含む）変化させることが可能な変速比の制御態様を指し、好適な一形態として、第２回転要素を、内燃機関の反力トルクを負担する反力要素とし、非ロック状態にある第２回転要素に接続された第１電動機によりその回転速度を制御すること等により実現される。無段変速モードにおいては、内燃機関の動作点（例えば、機関回転速度と出力トルクとにより規定される内燃機関の一運転条件を規定する点）は、例えば、理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で自由に選択され、例えば、燃費が理論的に、実質的に又は何らかの制約の範囲で最小（単位燃料量当たりの走行距離といった意味では最大）とし得る最適燃費動作点等に制御される。
【００１１】
また、「固定変速モード」とは、第２回転要素がロック状態にある場合に対応しており、上記変速比が一の値に固定される制御態様を指す。固定変速モードにおいては、必然的に、機関回転速度がハイブリッド車両の車速に応じて一義的に規定される。尚、第２回転要素がロック状態にある場合に固定変速状態が得られることから明らかなように、動力分配手段は、好適には、第１回転要素又は第１回転要素と一体回転可能な回転要素群と、第２回転要素又は第２回転要素と一体回転可能な回転要素群と、第３回転要素又は第３回転要素と一体回転可能な回転要素群の三種類の回転要素又は回転要素群のうち二種類の回転要素又は回転要素群の回転速度が規定された場合に残余の一回転要素又は回転要素群の回転速度が一義的に規定されるように、その差動態様が規定されている。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、無段変速モードと固定変速モードとの間の走行モードの切り替えは、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段が、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る設定手段により設定される切り替え条件に基づいて上記ロック手段を制御することにより実現される。即ち、第２回転要素がロック状態となるようにロック手段が制御された場合には上記固定変速モードが、また第２回転要素が非ロック状態となるようにロック手段が制御された場合には上記無段変速モードが、夫々ハイブリッド車両における動力の伝達に供される。
【００１３】
一方、ハイブリッド車両は、固定変速モードにおいては、基本的に内燃機関の出力トルクのみにより走行する（第２電動機は、第３回転要素を介して出力部材に連結されるため、内燃機関及び第１電動機の状態に関係なく出力部材にトルクを供給することができるものの、蓄電手段のＳＯＣ（State Of Charge：蓄電状態）によっては、必ずしも必要なトルクを出力することができない上、第１電動機が発電を行い得ない固定変速モードでは、ＳＯＣの低下を防ぐため第２電動機もまた停止されるのが望ましい）。このため、固定変速モードを選択することのできる要求駆動力の領域（即ち、走行モードの切り替え条件を規定する）は、動力分配手段の各回転要素相互間のギア比や内燃機関の最大駆動力等により、物理的にその上限が規定されることになる。
【００１４】
ここで、例えば走行モードを固定変速モードから無段変速モードへ切り替えるに際しては、停止状態にある第１電動機の回転速度を迅速に目標回転速度まで上昇させると共に、第１電動機、第２電動機及び内燃機関の夫々の動作点を、無段変速モードにおいて採るべき動作点に速やかに変化させる必要が生じる。ところが、固定変速モードにおいて第１電動機の回転は停止しているから、第１電動機に作用するイナーシャの影響により、第１電動機の回転速度が目標回転速度に到達するまでには、当該目標回転速度の高低に対応する大小の差こそあれ、相応の時間遅延が生じ得ることは避け難い。この時間遅延に相当する過渡的期間においては、内燃機関の出力トルクの一部は反力要素となる第１電動機の回転上昇に消費され、駆動軸に現れる実質的なトルクは減少する。このため、駆動軸を介して車軸に加わるに加わる駆動力が不足し易く、動力性能の低下が顕在化し易い。このような動力性能の低下は、ドライバビリティの低下を招来する要素となる。
【００１５】
ここで特に、この不足する駆動力を内燃機関の出力トルクを上昇させることにより補うこともできるが、上述した物理的な上限による制限を受ける形でこの種の走行モードの切り替えが生じる場合、内燃機関はそれ以上のトルクを出力することができないから、上述した駆動力不足は回避され得ない。また、この際、第２電動機が、蓄電手段から供給される電力により不足する駆動力を補うべく駆動軸にトルクを付与するにしても、第２電動機の動作は蓄電手段のＳＯＣに律束されるから、必ずしも常にこの種の駆動力のアシストが得られる保証はない。
【００１６】
一方で、上述した物理的な制限未満の範囲でこの種の走行モードの切り替えがなされる（即ち、固定変速モードの選択領域を規定する要求駆動力の上限値に予めマージンが設定されている）場合、内燃機関には、未だ上記物理的な上限値までの動作上の余裕があるから、係る過渡的期間において、出力トルクを上昇させ駆動力の不足を補うことが可能である。ところが、ハイブリッド車両の走行状態は走行環境によっても、ドライバによっても、またその時々のシチュエーションによっても千差万別であり、この種のマージンの設定が何らの指針に基づくことなく行われた場合には、駆動力の不足によるドライバビリティの低下は、必ずしも解消されない。或いは、この種のマージンを過度に大きく設定すれば、固定変速モードによって折角動力循環（即ち、第１電動機を力行領域で駆動し、出力部材に現れる余剰な駆動力を第２電動機で回生して、回生電力で第１電動機を駆動するといった、非効率な電気パスの発生を指す）を解消し得るにもかかわらず、その恩恵を十分に享受することができなくなって、システム効率の低下を招きかねない。
【００１７】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、設定手段は、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により特定された、要求駆動力の変化の度合いに応じて二値的、段階的又は連続的な変化を伴うように、走行モードの切り替え条件を設定する。尚、本発明に係る「特定」とは、検出、推定、算出、導出、同定及び取得等を包括する概念であり、真偽の程度はともかく、特定対象（この場合、駆動力の変化の度合い）を、制御上参照し得る情報として最終的に補正手段に把握させ得る限りにおいて、そのプロセスは、各種態様を有してよい趣旨である。
【００１８】
要求駆動力の変化の度合いは、走行モードの切り替えに際して駆動力不足に起因するドライバビリティの低下を顕在化させない（少なくともドライバにその旨を感知させない）ために必要とされる内燃機関の動作上の余力の大小（即ち、上記物理的な上限に対して必要となるマージンの大小）と相関する。即ち、例えば、急加速時等、要求駆動力が比較的大きく変化し易い状況において確実に駆動力不足を補う（無段変速モードにおける動力供給が開始される以前に要求駆動力が内燃機関の出力トルクの物理的上限に相当する駆動力を超えない）ためには、当該マージンの量を相対的に大きく採る必要が生じるし、要求駆動力の変化が比較的小さい場合には、当該マージンの量は逆に相対的に小さくて済む。従って、要求駆動力の変化の度合いに応じて切り替え条件が設定された場合には、駆動力不足を招来しない範囲で可及的に固定変速モードを維持し、システム効率の向上を図ることが可能となるのである。
【００１９】
補足すると、走行モードの切り替え条件が少なくとも要求駆動力の変化に対しては一義的である技術思想の範疇では、駆動力の不足を確実に解消できる保証もなければ、また固定変速モードを可及的に維持することによるシステム効率の維持も図り難い。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、固定変速モードと無段変速モードとの間でなされる走行モードの切り替えに際し、ドライバビリティの低下を防止しつつ、固定変速モードにおいて得られるシステム効率向上に係る実践上の利益を可及的に担保することが出来る点において、この種の技術思想に対し明らかに優越している。
【００２０】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記切り替え条件は、前記要求駆動力が所定の上限値以下である場合に前記固定変速モードが選択されるように規定されており、前記設定手段は、前記特定された変化の度合いが大きくなるのに伴って小さくなるように前記上限値を設定する。
【００２１】
この態様によれば、走行モードの切り替え条件が、要求駆動力が所定の上限値（上記物理的な上限であってもよいし、それ未満の値であってもよい）以下である場合に固定変速モードが選択されるように規定されるため、走行モードの切り替え要否に係る判断を迅速且つ的確に行うことができる。尚、このような要求駆動力の上限値は、切り替え条件の全てでなくてもよく、固定変速モードにおいて、内燃機関の機関回転速度が車速と一義的である点に鑑みれば、車速或いはその相関値に基づいて切り替え条件の一部が規定されていてもよい。同様に、要求駆動力の下限値についても、適宜条件が設定されてよい。
【００２２】
ここで、設定手段は、特定された変化の度合いの大小が小大に対応するように係る上限値を設定する。このため、例えば、急加速時等比較的要求駆動力の変化の度合いが大きい場合には、走行モードの切り替えに係る過渡的期間における駆動力のマージンが大きく採られ、駆動力不足が確実に解消される。
【００２３】
尚、この態様では、前記設定手段は、予め前記要求駆動力の変化の度合いが小さい旨が規定された所定の入力が生じた場合に、平常時と較べて大きくなるように前記上限値を設定してもよい。
【００２４】
この態様によれば、例えば、ドライバが車両内の各種操作手段（例えば、ボタン、レバー或いはダイアル等）を人為的に操作すること等によって得られる、或いは、ハイブリッド車両の走行条件や運転条件等に基づいて然るべきコントローラ等によりドライバの意思とは無関係に（好適には、ドライバがその意思を有する旨の判断を下して）自動的に出力する、所定の入力に応じて、閾値を減少側に補正するに際しての補正量が減少せしめられる。
【００２５】
ここで、この所定の入力とは、平常時（この種の入力が生じない期間を指す）と比較して要求駆動力の変化の度合いが小さい旨が確定的な、或いはその旨の判断を下すことが合理的となり得る性質のものであり、好適な一形態としては、例えば、経済性を優先させるべき旨に相当するエコノミーボタンの操作、駆動輪のスリップやロックを防止させるべき旨に相当するスノーボタンの操作、或いは目標車速と実車速との偏差等に応じて要求駆動力が決定されるクルーズコントロール制御の実行ボタンの操作等を指す。
【００２６】
この種の入力がなされた場合、駆動力の変化の度合い自体は大小なり変化するにしても、一の駆動力の変化の度合いに対し設定すべき上記物理的な上限に対するマージンの量は、より小さくて済む。従って、固定変速モードをより広範な領域で維持することが可能となり、システム効率向上に係る利益が、より好適に享受される。また、この種の入力が生じた場合、少なくともドライバの第１の要求は動力性能にはないから、上記過渡的期間について、多少駆動力が不足しても、或いは駆動力の立ち上がりが緩慢となっても、ドライバ側に違和感が生じることが少ない。即ち、この態様によれば、システム効率の確保とドライバビリティの確保とを、ドライバの意思をより反映させた形で両立することができ、実践上極めて有益である。
【００２７】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記要求駆動力の変化の度合いは、前記要求駆動力の変化率である。
【００２８】
この態様によれば、車速やアクセル開度等に基づいて周期的又は非周期的に得られる要求駆動力を時間処理することによって、比較的簡便に要求駆動力の変化の度合いを特定することが可能となる。
【００２９】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３１】
図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、車速センサ１３及びアクセル開度センサ１４並びにハイブリッド駆動装置１０００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する走行モード選択制御を実行することが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「制御手段」、「特定手段」及び「補正手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３３】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００３４】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電手段である。
【００３５】
車速センサ１３は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３６】
アクセル開度センサ１４は、ハイブリッド車両１０の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３７】
ハイブリッド駆動装置１０００は、ハイブリッド車両１０のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置１０００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００３８】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０００は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、ブレーキ機構４００及び減速機構５００を備える。
【００３９】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジン２００の一断面構成を例示する模式図である。尚、同図において、図１及び図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。
【００４０】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、機関出力軸たるクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００４１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転速度ＮＥが算出される構成となっている。
【００４２】
尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。また、本発明に係る内燃機関における気筒数及び各気筒の配列形態は、上述した概念を満たす範囲でエンジン２００のものに限定されず多様な態様を採り得、例えば、６気筒、８気筒或いは１２気筒エンジンであってもよいし、Ｖ型、水平対向型等であってもよい。
【００４３】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【００４４】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００４５】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００４６】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成されている。尚、本発明に係る触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
【００４７】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
【００４８】
図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１電動機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２電動機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有していてもよいし、他の構成を有していてもよい。
【００４９】
動力分割機構３００は、中心部に設けられた、本発明に係る「第２回転要素」の一例たるサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第３回転要素」の一例たるリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第１回転要素」の一例たるプラネタリキャリア３０６とを備えた、本発明に係る「動力分配手段」の一例たる動力伝達装置である。
【００５０】
ここで、サンギア３０３は、サンギア軸３０４を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合されており、その回転速度はＭＧ１の回転速度（以下、適宜「ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギア３０１は、駆動軸３０２（即ち、本発明に係る「出力部材」の一例）及び減速機構５００を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されており、その回転速度はＭＧ２の回転速度（以下、適宜「ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２」と称する）と等価である。更に、プラネタリキャリア３０６は、エンジン２００のクランクシャフト２０５に結合されており、その回転速度はエンジン２００の機関回転速度ＮＥと等価である。
【００５１】
一方、駆動軸３０２は、ハイブリッド車両の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、デファレンシャル等各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構５００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸３０２に出力されるモータトルクは、減速機構５００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、同様に各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、減速機構５００及び駆動軸３０２を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。即ち、モータジェネレータＭＧ２の回転速度は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００５２】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発する動力を、プラネタリキャリア３０６とピニオンギア３０５とによってサンギア３０３及びリングギア３０１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。
【００５３】
尚、本発明に係る「動力分配手段」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３００のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力分配手段は、複数の遊星歯車機構を備え、一の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素が、他の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素の各々と適宜連結され、一体の差動機構を構成していてもよい。また、本実施形態に係る減速機構５００は、予め設定された減速比に従って駆動軸３０２の回転速度を減速するに過ぎないが、ハイブリッド車両１０は、この種の減速装置とは別に、例えば、複数のクラッチ機構やブレーキ機構を構成要素とする複数の変速段を備えた有段変速装置を備えていてもよい。
【００５４】
ブレーキ機構４００は、一方のブレーキ板がサンギア３０３に連結され、他方のブレーキ板が物理的に固定された構成を有する、本発明に係る「ロック手段」の一例たるブレーキ装置である。ブレーキ機構４００は、不図示の油圧駆動装置と接続されており、当該油圧駆動装置からの油圧の供給によりサンギア側のブレーキ板が固定側のブレーキ板に押圧され、サンギア３０３の状態を、回転不能のロック状態と回転可能な非ロック状態との間で選択的に切り替え可能に構成されている。尚、ブレーキ機構４００の油圧駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が上位に制御される構成となっている。
【００５５】
＜実施形態の動作＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１０では、上述したサンギア３０３の状態（一義的に、モータジェネレータＭＧ１の状態）に応じて無段変速モード及び固定変速モードの二種類の走行モードを選択することが可能である。ここで、図４を参照し、ハイブリッド車両１０の走行モードについて説明する。ここに、図４は、ハイブリッド駆動装置１０００の各部の動作状態を説明する動作共線図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５６】
図４（ａ）において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にモータジェネレータＭＧ１、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２が表されている。ここで、動力分割機構３００は遊星歯車機構により構成されており、サンギア３０３（即ち、実質的にＭＧ１）、プラネタリキャリア３０６（即ち、実質的にエンジン２００）及びリングギア３０１（即ち、実質的にＭＧ２）のうち二要素の回転速度が定まれば、残余の一要素の回転速度が必然的に決定される。即ち、共線図上において各要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置１０００の一動作状態について、一の直線（動作共線）によって表すことができる。
【００５７】
例えば、図４（ａ）において、モータジェネレータＭＧ２の動作点を図示白丸ｍ１とし、エンジン２００の反力トルクを負担するモータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ３であるとすれば、エンジン２００の動作点は必然的に図示白丸ｍ２となる。ここで、車速Ｖ（即ち、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２と一義的である）を一定とすれば、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を制御して、ＭＧ１の動作点を図示白丸ｍ４或いは白丸ｍ５に変化させた場合、エンジン２００の動作点は、夫々図示白丸ｍ６或いは白丸ｍ７に変化する。このように、モータジェネレータＭＧ１を回転速度制御装置として利用し、エンジン２００を所望の動作点で動作させることが可能な走行モードが、無段変速モードである。無段変速モードでは、エンジン２００の動作点は、基本的に、要求出力毎にエンジン２００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点に制御される。
【００５８】
ここで、高速軽負荷走行時等、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２が高いものの機関回転速度ＮＥが低く済むような運転条件においては、モータジェネレータＭＧ１の動作点を、例えば図示白丸ｍ５の如き負回転側に設定する必要が生じる場合がある。この場合、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２００の反力トルクとして負トルクを出力しており、負回転負トルクの状態となって力行状態となる。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクは、ハイブリッド車両１０の駆動トルクとして駆動軸３０２に伝達される。一方、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸３０２に出力される、要求トルクに対し過剰なトルクを吸収するため、負トルク状態となる。この場合、モータジェネレータＭＧ２は、正回転負トルクの状態となって発電状態となる。このような状態においては、ＭＧ１からの駆動力によりＭＧ２で発電し、この発電電力によりＭＧ１を力行駆動する、といった所謂動力循環と称される電気パスが生じることとなる。動力循環が生じた状態では、動力の伝達効率が低下してハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率（例えば、エンジン２００の熱効率×伝達効率等として定義される）が低下し、結局はエンジン２００の燃料消費率が低下してしまう。
【００５９】
そこで、このような動力循環が生じ得る運転領域においては、ブレーキ機構４００によりサンギア３０３が先に述べたロック状態に制御される。その様子が図４（ｂ）に示される。サンギア３０３がロック状態となると、必然的にモータジェネレータＭＧ１もまたロック状態となり、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１はゼロとなる（図示白丸ｍ８参照）。このため、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、車速Ｖと一義的なＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２とこのＮｍｇ１とにより一義的に決定され（即ち、変速比が一定となる）、動作点は図示白丸ｍ９となる。このようにＭＧ１がロック状態にある場合に対応する走行モードが、固定変速モードである。
【００６０】
固定変速モードでは、本来モータジェネレータＭＧ１が負担すべきエンジン２００の反力トルクをブレーキ機構４００の物理的な制動力により代替させることができる。即ち、モータジェネレータＭＧ１を発電状態にも力行状態にも制御する必要はなくなり、モータジェネレータＭＧ１は停止させられる。従って、基本的にモータジェネレータＭＧ２も停止（電気的に停止）状態に制御され、空転状態となる。結局、固定変速モードでは、ハイブリッド駆動装置１０００から出力されるトルクは、エンジントルクＴＥのうち、動力分割機構３００により駆動軸３０２側に分割された一部のみとなる。ここで、リングギア３０１とサンギア３０３とのギア比をρとすれば、この駆動軸３０２側に現れるエンジントルクＴｏｕｔ（ドライブシャフトに加わる駆動力を規定する）は、下記（１）式によって示される。
【００６１】
Ｔｏｕｔ＝（１／（１＋ρ））・ＴＥ・・・（１）
このように、固定変速モードでは、エンジントルクのみがハイブリッド車両１０の駆動トルク（尚、駆動トルクは、各ドライブシャフトに加わる駆動力と一義的である）となり、ハイブリッド駆動装置１０００は、機械的な動力伝達を行うのみとなって、伝達効率が上昇する。
【００６２】
ハイブリッド車両１０において、走行モードは、ＥＣＵ１００により実行される走行モード選択制御により適宜選択される。ここで、図５を参照し、走行モード選択制御の詳細について説明する。ここに、図５は、走行モード選択制御のフローチャートである。
【００６３】
図５において、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０の要求駆動力Ｆｔを取得する（ステップＳ１０１）。要求駆動力Ｆｔとは、各ドライブシャフトに加わる駆動力の要求値であり、車速センサ１４により検出される車速Ｖとアクセル開度センサ１３により検出されるアクセル開度Ａｃｃとをパラメータとする要求駆動力マップより取得される。尚、取得された要求駆動力Ｆｔは、最新値を含む最低二個について、ＲＡＭに格納される。
【００６４】
要求駆動力Ｆｔを取得すると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１において取得されＲＡＭに格納された要求駆動力Ｆｔを参照し、要求駆動力Ｆｔの変化率たる駆動力変化率ＲＦｔを算出する（ステップＳ１０２）。駆動力変化率ＲＦｔは、最新値と前回値との差分を要求駆動力Ｆｔの取得周期で除した値であり、本発明に係る「要求駆動力の変化の度合い」の一例である。尚、これは一例に過ぎず、本発明に係る「要求駆動力の変化の度合い」とは、例えば、単に取得された要求駆動力の最新値と前回値との差分であってもよい。尚、ステップＳ１０２に係る動作は、本発明に係る「特定手段」に係る動作の一例である。
【００６５】
駆動力変化率ＲＦｔが算出されると、ＥＣＵ１００は、走行モードの切り替え条件を設定する（ステップＳ１０３）。ここで、本実施形態において、走行モードの切り替え条件は、要求駆動力Ｆｔと車速Ｖとをパラメータとする走行モード選択マップ上で規定される。尚、ステップＳ１０３に係る動作は、本発明に係る「設定手段」の動作の一例である。
【００６６】
ここで、図６を参照し、走行モード選択マップの詳細について説明する。ここに、図６は、走行モード選択マップの模式図である。
【００６７】
図６において、走行モード選択マップは、縦軸及び横軸に夫々要求駆動力Ｆｔ及び車速Ｖが表されてなる二次元マップである。マップ上において、ＭＧ１をロック状態に制御して固定変速モードを選択すべき領域が、ＭＧ１ロック領域（図示ハッチング領域）として規定されている。
【００６８】
ここで、ＭＧ１ロック領域の低車速側の境界を規定する低速側境界値ＶＬＬは、エンジン２００の最低回転速度により規定されている。即ち、ＭＧ１がロック状態となることにより実現される固定変速モードでは、エンジン２００と駆動軸３０２とは直結状態となるが、エンジン２００が自立回転可能であるか否かにかかわらず車速Ｖは低下し得るから、予めエンジン２００が失火状態或いはストール状態とならないように、低速側境界値ＶＬＬが定められているのである。
【００６９】
尚、ハイブリッド車両１０では、モータジェネレータＭＧ２のみの動力を使用してハイブリッド車両１０を走行させるＥＶ走行モード（ＥＶ走行モードもまた、本発明に係る「走行モード」の一例である）を選択することも可能である。従って、低速側境界値ＶＬＬは、上述のエンジン２００の低速側の動作限界に替えて或いは加えて、このＥＶ走行モードの選択条件に対応付けられていてもよい。但し、ＥＶ走行は、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸３０２にモータトルクを出力すればよく、エンジン２００を機関停止状態としたところでその遂行に支障をきたさないため、結局のところ、モータジェネレータＭＧ１がロック状態にあろうが非ロック状態にあろうが無関係に選択可能である。
【００７０】
また、ＭＧ１ロック領域の高車速側の境界を規定する高速側境界値ＶＨＬは、エンジン２００の上限回転速度（所謂レブリミットである）により規定されている。逆に言えば、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、車速Ｖと一義的であるから、固定変速モードが選択された状態におけるハイブリッド車両１０において、機関回転速度ＮＥの上限値を超えて車速Ｖを上昇させることは不可能である。それ以上の車速が要求されているか否かは、その時点の車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃに基づいて判断されるが、それ以上の車速が要求される場合、結局は、要求駆動力Ｆｔが後述する高駆動力側境界値を越えることとなり、駆動力側の要請によって固定変速モードは解除される。
【００７１】
一方、ＭＧ１ロック領域の低駆動力側の境界を規定する低駆動力側境界値ＦｔＬＬ（図示破線参照）は、ハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率に基づいて定められている。ハイブリッド駆動装置１０００は、ＭＧ１及びＭＧ２を動力源として備えるため、エンジン２００には、元来、最大出力よりも熱効率を優先した燃焼形態を有するエンジンが採用されることが多い。然るに、基本的にエンジンの熱効率は、ある程度高回転側且つ高負荷側の領域に最良点が存在し、低回転側或いは軽負荷側では熱効率は極端に悪くなる場合が多い。このため、要求駆動力が低い領域では、固定変速モードにより伝達効率を向上させても、熱効率の低下がそれを上回って、ハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率としては無段変速モードを選択した方が良好となる場合がある。従って、低駆動力側境界値ＦｔＬＬは、低車速側程高くなる。
【００７２】
他方、ＭＧ１ロック領域の高駆動力側の境界は、高駆動力側境界値ＦｔＨＬ（本発明に係る「所定の上限値」の一例であり、図示鎖線参照）によって規定される。上記ステップＳ１０３においては、この高駆動力側の境界を規定する高駆動力側境界値ＦｔＨＬが設定される。例えば、上記ステップＳ１０２で算出された駆動力変化率ＲＦｔがＲＦｔ１である場合と、ＲＦｔ２（ＲＦｔ２＞ＲＦｔ１）である場合とを考えた場合、ＲＦｔ＝ＲＦｔ１である場合の高駆動力側境界値はＦｔＨＬ２となり、ＲＦｔ＝ＲＦｔ２である場合の高駆動力側の境界値はＦｔＨＬ１（ＦｔＨＬ１＜ＦｔＨＬ２）となる。即ち、駆動力変化率ＲＦｔが大きい程、ＭＧ１ロック領域の高駆動力側境界値ＦｔＨＬは低下し、ＭＧ１ロック領域は狭くなる。尚、図６では、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは車速Ｖに応じて不変であるが、これは一例に過ぎず、高駆動力側境界値は、車速Ｖに応じて可変であってもよい。
【００７３】
高駆動力側境界値ＦｔＨＬについて補足すると、固定変速モードにおいて駆動軸３０２に現れるエンジントルクの上限値は、先述の（１）式により、（１／（１＋ρ））・ＴＥｍａｘ（但し、ＴＥｍａｘはエンジン２００の最大トルク）となる。従って、高駆動力側境界値ＦｔＨＬの上限値は、この駆動軸３０２に現れるエンジントルクの上限値に律束される。この高駆動力側境界値ＦｔＨＬの上限値をＦｔＨＬｍａｘとすると、上記ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、下記（２）式に従って高駆動力側境界値ＦｔＨＬを算出する。
【００７４】
ＦｔＨＬ＝ＦｔＨＬｍａｘ−α・・・（２）
ここで、αは、駆動力変化率ＲＦｔの増加に伴って増加するように設定された可変な補正係数である。ＥＣＵ１００は、予め駆動力変化率ＲＦｔとこの補正係数αとを対応付けてなる補正係数マップをＲＯＭに保持しており、上記ステップＳ１０３においては、上記ステップＳ１０２において算出された駆動力変化率ＲＦｔに対応する一の値を選択し、先述した高駆動力側境界値ＦｔＨＬの上限値から減じることにより高駆動力側境界値ＦｔＨＬを設定する。尚、高駆動力側境界値ＦｔＨＬの設定態様は、ここに例示するものに限定されない。
【００７５】
図５に戻り、切り替え条件を補正すると、ＥＣＵ１００は、要求駆動力Ｆｔが無段変速モードの選択条件に該当するか否か（即ち、ＭＧ１ロック領域に該当しないか否か）を判別する（ステップＳ１０４）。無段変速モードの選択条件に該当しない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１がロック状態となるようにブレーキ機構４００を駆動制御する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。尚、既にＭＧ１がロック状態にある場合（即ち、固定変速モードが継続されている場合）には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６をスキップして処理をステップＳ１０１に戻す。
【００７６】
一方、要求駆動力Ｆｔが無段変速モードの選択条件に該当する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に現時点で固定変速モードが選択されているか否かを判別する（ステップＳ１０５）。この際、現時点で既に無段変速モードが選択されている場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００７７】
ステップＳ１０５において、現時点で固定変速モードが選択されている旨の判別がなされた場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、即ち、固定変速モードから無段変速モードへ走行モードを切り替える必要が生じた場合、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ２０８の駆動制御による吸気量の増量及びそれに伴うインジェクタ２１２の駆動制御による燃料噴射量の増量を行って、エンジントルクＴＥを、停止状態にあるモータジェネレータＭＧ１の回転上昇に消費される分と、その時点の要求駆動力に応じて駆動軸３０２に要求されるトルクと現時点のエンジントルクとの差分に相当する分だけ上昇させる（ステップＳ１０７）。
【００７８】
エンジントルクを上昇させると、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態となるようにブレーキ機構４００を駆動制御する（ステップＳ１０８）。モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態とされると、処理はステップＳ１０１に戻される。走行モード選択制御は、このようにして実行される。尚、無段変速モード及び固定変速モード各々における各動力源の出力の制御は、別途出力制御用の制御プログラムにより適宜実行されており、本実施形態において、その詳細には触れないこととする。
【００７９】
＜実施形態の効果＞
ステップＳ１０８においてモータジェネレータＭＧ１を非ロック状態とし、無段変速モードが選択された場合、モータジェネレータＭＧ１の目標回転速度は、無論その時点の車速Ｖ及び要求駆動力Ｆｔに応じて変化するものの、ゼロではなくなり得るため、過渡的に、大なり小なり目標回転速度までの比較的大きな速度偏差が生じることとなる。ところが、モータジェネレータＭＧ１を、回転速度がゼロの状態から相応の回転状態に移行させるためには、モータジェネレータＭＧ１のイナーシャに対抗する、言わば余剰なトルクが必要となる。また、要求駆動力自体は、時間的に絶えず変化し得るため、走行モードの切り替えが必要とされた時点以降、更に上昇した場合には、その分の余剰トルクも必要となる。
【００８０】
この余剰なトルクを調達できなければ、エンジントルクＴＥは、例えばその一部がモータジェネレータＭＧ１の回転上昇に消費され、各ドライブシャフトに加わる駆動力を規定する駆動軸３０２のトルクが実質的に減少する結果となり、各ドライブシャフトに供給される駆動力が減少して、動力性能が過渡的に低下してしまう。本実施形態に係る走行モード選択制御によれば、ステップＳ１０７においてエンジントルクの上昇が図られることにより、駆動軸３０２の出力トルクＴｏｕｔを減少させることなくモータジェネレータＭＧ１の回転速度を上昇させることが可能となる。
【００８１】
ここで特に、ステップＳ１０７を実行するに際して既にエンジントルクＴＥが最大トルクＴＥｍａｘである場合、エンジントルクを上昇させることは不可能であるから、本実施形態においては、走行モードの切り替え条件を規定する走行モード選択マップ上で規定される高駆動力側境界値ＦｔＨＬが、駆動力変化率ＲＦｔに応じて可変な補正係数α（即ち、物理的上限値に対するエンジントルクのマージンに相当する）に応じて設定される。即ち、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、駆動力変化が生じている限りにおいて上限値ＦｔＨＬｍａｘ未満となり、上述した余剰なトルクを出力する余裕が担保されるのである。そのため、本実施形態によれば、走行モードが固定変速モードから無段変速モードへ切り替わる過渡期間における駆動力不足が解消され、ハイブリッド車両１０の動力性能が担保される。即ち、係る過渡期間におけるドライバビリティの低下が防止されるのである。
【００８２】
ここで、本実施形態と同様の装置構成において、この種のエンジントルクの余裕のみを考え、予め高駆動力側境界値ＦｔＨＬを上限値ＦｔＨＬｍａｘ未満の固定値とした場合、一見すると上記ドライバビリティの低下防止に係る利益が享受されるように思える。ところが、多くの場合、走行モードの切り替え時において要求駆動力Ｆｔは連続的に変化しており、また要求駆動力Ｆｔの大きさ自体も広範囲にわたる。従って、駆動力の余裕がどの程度必要であるのかは、その時点のハイブリッド車両１０の運転条件により千差万別である。
【００８３】
従って、例え予め高駆動力側境界値ＦｔＨＬにマージンを設けていたところで、過渡的に生じる要求駆動力の変化を考慮していなければ、結局は、駆動力不足によるドライバビリティの低下は完全に解消されず、高駆動力側境界値ＦｔＨＬが上限値ＦｔＨＬｍａｘに設定される場合とさしたる相違はないことになる。また、別の観点から言えば、駆動力不足によるドライバビリティの低下を嫌って、係るマージンを必要以上に大きく設定すれば、固定変速モード自体が継続され難くなり、先に述べた動力循環によるシステム効率の低下が別途問題となってしまう。その点、本実施形態に例示するように、要求駆動力変化率ＲＦｔに応じて高駆動力側境界値ＦｔＨＬが可変とされた場合には、ハイブリッド車両１０の運転条件に応じた適切なマージンの設定が可能となり、駆動力不足によるドライバビリティの低下を確実に防止しつつ、固定変速モードによるシステム効率の向上効果を可及的に維持することができるのである。即ち、本発明に係る技術思想は、要求駆動力の変化を考慮しない技術思想に対して明らかに優れるものである。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。始めに、図７を参照し、第２実施形態に係るハイブリッド車両２０の構成について説明する。ここに、図７は、ハイブリッド車両２０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８４】
図７において、ハイブリッド車両２０は、エコスイッチ１５を備える点において第１実施形態に係るハイブリッド車両１０と相違している。
【００８５】
エコスイッチ１５は、ハイブリッド車両２０の車室内部において操作可能に構成されたボタンスイッチであり、操作者により操作された状態において、経済性能を動力性能に優先すべき旨の電気信号（即ち、本発明に係る「平常時と比較して動力性能が要求されない旨に相当する所定の入力」の一例）が生じる構成となっている。また、このエコスイッチ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、係る電気信号は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００８６】
次に、図８を参照し、走行モード選択制御において参照される走行モード選択マップについて説明する。ここに、図８は、第２実施形態に係り、エコスイッチ１５が操作された場合に参照される走行モード選択マップの模式図である。尚、同図において、図６と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８７】
図８において、エコスイッチ１５が操作された場合に参照される走行モード選択マップは、第１実施形態に係る走行モード選択マップと、低車速側境界値ＶＬＬ、高車速側境界値ＶＨＬ及び低駆動力側境界値ＦｔＬＬについては共通であり、高駆動力側境界値ＦｔＨＬのみが相違する構成となっている。即ち、本実施形態において、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、下記（３）式により規定される。
【００８８】
ＦｔＨＬ＝ＦｔＨＬｍａｘ−α’・・・（３）
ここで、α’は、第１実施形態の補正係数αと同様の補正係数であるが、駆動力変化率ＲＦｔに対する変化の度合いが異なっており、第１実施形態と較べて、駆動力変化率ＲＦｔに対する変化の傾きが小さく設定されている。従って、高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、第１実施形態と較べて高駆動力側で設定され、例えば、駆動力変化率ＲＦｔ＝ＲＦｔ２である場合の高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、ＦｔＨＬ３（ＦｔＨＬ３＞ＦｔＨＬ１）となり、駆動力変化率ＲＦｔ＝ＲＦｔ１である場合の高駆動力側境界値ＦｔＨＬは、ＦｔＨＬ４（ＦｔＨＬ４＞ＦｔＨＬ２）となる。即ち、ＭＧ１ロック領域は第１実施形態と較べて大きくなる。尚、エコスイッチ１５が操作されない場合、走行モード選択マップは、第１実施形態と同一となる。
【００８９】
本実施形態によれば、エコスイッチ１５が操作された場合には、このようにＭＧ１ロック領域が相対的に大きくなる。エコスイッチ１５が操作される場合、ドライバは経済性能を優先しており、運転操作自体もそれに準じたものとなるため、駆動力変化率ＲＦｔに対する高駆動力側境界値ＦｔＨＬのマージンは、第１実施形態と較べて小さくてよいのである。また、エコスイッチ１５が操作される場合、動力性能に比して経済性能が要求されているため、係るマージンの減少により駆動力の不足による加速性能の停滞が生じたとしても、それがドライバビリティの低下に繋がることがない。一方で、このようにＭＧ１ロック領域が拡大されることによって、第１実施形態と較べてより広範にわたり固定変速モードが継続されるため、システム効率が最適化されることによる高い経済性能が担保されるのである。
【００９０】
尚、本実施形態ではエコスイッチ１５が例示されたが、同様の思想に基づけば、例えば、スノーモード（例えば、雪道や氷結路等で選択され、過度な駆動力変化によるスリップ、スピン或いはタイヤロック等を生じさせない走行モード）や、クルーズモード（車速を目標値に維持する走行モード）等、操作時に、要求駆動力の変化率が予め小さい旨の判断を下し得る各種の操作手段の操作時において、ＭＧ１ロック領域の拡大が図られてもよい。
【００９１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】図２のハイブリッド駆動装置に備わるエンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【図４】図２のハイブリッド駆動装置の各部の動作状態を説明する動作共線図である。
【図５】ＥＣＵにより実行される走行モード選択制御のフローチャートである。
【図６】図５の走行モード選択制御において参照される走行モード選択マップの模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図８】図７のハイブリッド車両においてＥＣＵが走行モード選択制御を実行するに際して参照される走行モード選択マップの模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…ハイブリッド車両、２０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…ブレーキ機構、５００…減速機構、１０００…ハイブリッド駆動装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、相互に差動回転可能な、前記内燃機関に連結される第１回転要素、前記第１電動機に連結される第２回転要素並びに車軸に連結された出力部材及び前記第２電動機に連結される第３回転要素を含む複数の回転要素を備える動力分配手段と、前記第２回転要素の状態を回転不能なロック状態と非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段とを備え、前記第２回転要素の状態に応じて、走行モードとして、前記内燃機関の機関回転速度と前記出力部材の回転速度たる出力回転速度との比たる変速比が連続的に可変とされる無段変速モードと、前記変速比が固定される固定変速モードとを選択可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記ハイブリッド車両の要求駆動力の変化の度合いを特定する特定手段と、
該特定された変化の度合いに応じて前記走行モードの切り替え条件を設定する設定手段と、
該設定された切り替え条件に基づいて前記ロック手段を制御することにより前記走行モードを切り替える制御手段と、
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記切り替え条件は、前記要求駆動力が所定の上限値以下である場合に前記固定変速モードが選択されるように規定されており、
前記設定手段は、前記特定された変化の度合いが大きくなるのに伴って小さくなるように前記上限値を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、予め前記要求駆動力の変化の度合いが小さい旨が規定された所定の入力が生じた場合に、平常時と較べて大きくなるように前記上限値を設定する
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記要求駆動力の変化の度合いは、前記要求駆動力の変化率である
ことを特徴とする請求項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。
【請求項１】
内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、相互に差動回転可能な、前記内燃機関に連結される第１回転要素、前記第１電動機に連結される第２回転要素並びに車軸に連結された出力部材及び前記第２電動機に連結される第３回転要素を含む複数の回転要素を備える動力分配手段と、前記第２回転要素の状態を回転不能なロック状態と非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段とを備え、前記第２回転要素の状態に応じて、走行モードとして、前記内燃機関の機関回転速度と前記出力部材の回転速度たる出力回転速度との比たる変速比が連続的に可変とされる無段変速モードと、前記変速比が固定される固定変速モードとを選択可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記ハイブリッド車両の要求駆動力の変化の度合いを特定する特定手段と、
該特定された変化の度合いに応じて前記走行モードの切り替え条件を設定する設定手段と、
該設定された切り替え条件に基づいて前記ロック手段を制御することにより前記走行モードを切り替える制御手段と、
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記切り替え条件は、前記要求駆動力が所定の上限値以下である場合に前記固定変速モードが選択されるように規定されており、
前記設定手段は、前記特定された変化の度合いが大きくなるのに伴って小さくなるように前記上限値を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、予め前記要求駆動力の変化の度合いが小さい旨が規定された所定の入力が生じた場合に、平常時と較べて大きくなるように前記上限値を設定する
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記要求駆動力の変化の度合いは、前記要求駆動力の変化率である
ことを特徴とする請求項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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３７７２３（Ｐ２０１０−１３７７２３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１６１８０（Ｐ２００８−３１６１８０）
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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