ハイブリッド車両の制御装置
【課題】動力の伝達効率の低下を抑制しつつ、駆動系全体を小型に構成する。
【解決手段】ハイブリッド車両（１０）の制御装置は、内燃機関（２００）、第１回転電機及び第２回転電機を含む動力要素と、差動機構（３００）と、第１及び第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段（１２）とを備える。更に、差動機構における一の回転要素（３０３）の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度を減速可能な第１係合要素、及び第１回転電機の回転速度を増速可能な第２係合要素を含み、第１及び第２係合要素の係合状態に応じて、第１回転電機を回転不能に固定するロック状態及び回転可能な非ロック状態の間で切り替え可能である変速機構（４００）と、ロック状態に切り替える場合、第１及び第２係合要素を共に係合するように変速機構を制御する変速制御手段（１００）とを備える。
【解決手段】ハイブリッド車両（１０）の制御装置は、内燃機関（２００）、第１回転電機及び第２回転電機を含む動力要素と、差動機構（３００）と、第１及び第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段（１２）とを備える。更に、差動機構における一の回転要素（３０３）の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度を減速可能な第１係合要素、及び第１回転電機の回転速度を増速可能な第２係合要素を含み、第１及び第２係合要素の係合状態に応じて、第１回転電機を回転不能に固定するロック状態及び回転可能な非ロック状態の間で切り替え可能である変速機構（４００）と、ロック状態に切り替える場合、第１及び第２係合要素を共に係合するように変速機構を制御する変速制御手段（１００）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、動力源として内燃機関及び電動発電機を備えるハイブリッド車両において、主に電動発電機の回転をロックするための制御に係る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、ハイブリッド車両において、第１モータジェネレータが減速機構を介して動力分割機構に接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１では、動力分割機構におけるキャリアの回転速度及び第１モータジェネレータの回転速度の比たる変速比が、減速機構の作用により、少なくとも高低２段階に設定可能であるとされる。
【０００３】
また、ハイブリッド車両において、差動歯車機構として構成される第１及び第２遊星歯車機構を備えるものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、第２モータジェネレータの回生発電時に、第１遊星歯車機構のキャリアと第１モータジェネレータとを接続可能な第１クラッチ、並びに第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構のサンギアと第１モータジェネレータとを接続可能な第２クラッチの双方を切断状態とする。こうした切断状態とすることで、第１及び第２遊星歯車機構の各要素が空回りし、駆動輪から入力される動力の全てが、第２モータジェネレータの回生発電に割り当てられ、効率的に回生発電を行うことが可能であるとされる。
【０００４】
また、ハイブリッド車両において、駆動モータと駆動車輪との間の動力伝達を遮断可能な第１及び第２ブレーキを備えるものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４では、パーキングレンジが選択された場合、第１及び第２ブレーキの双方が開放状態になることで、駆動モータの回転を複数段に変速する変速装置におけるサンギアの回転が駆動軸に伝達されないニュートラル状態が現出されるとされる。
【０００５】
更には、ハイブリッド車両において、差動機構に備えられた切り替えクラッチ或いは切り替えブレーキにより、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えるものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５では、エンジン回転速度を増速して差動機構に入力する増速機構を備える。この増速機構の作用によりエンジン回転速度が増速する一方で、本来のエンジン出力におけるエンジントルクの最大値は保持される。このため、エンジントルクに対応する反力トルクを負担する第１モータジェネレータを比較的小型に構成することが可能であるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２００３９号公報
【特許文献２】特開２００５−１１９５７３号公報
【特許文献３】特開２００９−０９６３５６号公報
【特許文献４】特開２００４−３５３７８１号公報
【特許文献５】特開２００６−２９８０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載のハイブリッド車両について、エンジンからの動力が常時、減速機構及び第１モータジェネレータを介して駆動輪に伝達される。このため、駆動系における動力循環が悪化し、動力の伝達効率が低下してしまうといった技術的問題点がある。
【０００８】
ここで、ハイブリッド車両の駆動系について、典型的には、動力の伝達効率を向上させるべく、エンジンの回転速度と駆動軸の回転速度との比たる変速比を固定するように、第１モータジェネレータを回転不能なロック状態に切り替えるロック機構が設けられる。こうしたロック機構を、上記特許文献１のハイブリッド車両に新たに設けると、ハイブリッド車両の駆動系全体を大型化し兼ねないといった技術的問題点がある。
【０００９】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、動力の伝達効率の低下を抑制しつつ、駆動系全体を小型に構成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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、（i)内燃機関、（ii）該内燃機関との間で動力の入出力が可能な第１回転電機、及び（iii）車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機を含む動力要素と、前記動力要素を連結する複数の回転要素を含み、該複数の回転要素が相互に差動回転可能である差動機構と、前記第１回転電機及び前記第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と、前記第１回転電機と前記差動機構との間に設けられた歯車機構であって、前記複数の回転要素のうち当該歯車機構に連結される一の回転要素の回転速度に対し、前記第１回転電機の回転速度を減速可能な第１係合要素、及び前記第１回転電機の回転速度を増速可能な第２係合要素を含み、前記第１係合要素及び前記第２係合要素の係合状態に応じて、前記第１回転電機を回転不能に固定するロック状態及び回転可能な非ロック状態の間で切り替え可能である変速機構と、前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える場合、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する変速制御手段とを備える。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な機関としての内燃機関と、例えばモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る第１及び第２回転電機とを少なくとも備えた車両である。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）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。
【００１３】
本発明に係る差動機構は、典型的には、（I）第１回転電機に後述の変速機構を介して連結される一の回転要素たる第１回転要素（サンギア）、（II）駆動軸に連結される第２回転要素（ピニオンギア）及び（III）内燃機関に連結される第３回転要素（リングギア）を含む、相互に差動作用をなし得る複数の回転要素を備えており、係る差動作用により各回転要素の状態（端的には、回転可能であるか否か及び他の回転要素又は固定要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じて、内燃機関と第１回転電機と駆動軸との間の動力伝達、端的にはトルクの伝達を行う機構である。差動機構に備わる複数の回転要素のうち、上述した第１から第３回転要素は、常時或いは選択的に、これらのうち二回転要素の回転速度が定まれば自ずと残余の一回転要素の回転速度が定まる回転二自由度の機構（尚、この差動機構に含まれる回転要素は必ずしもこれら三要素に限定されない）を構築する。
【００１４】
本発明に係る変速機構は、一の回転要素の回転を変速して第１回転電機に伝達するための変速機能に加えて、第１回転電機の回転を固定するためのロック機能を有する歯車機構に構成される。変速機構は、例えば２つの遊星歯車機構からなり、少なくとも第１及び第２係合要素を備える。第１及び第２係合要素の各々は、例えば湿式多板ブレーキ装置若しくはクラッチ装置、ドグクラッチ装置又は電磁カムロック式クラッチ装置等の各種態様を採り得る。第１及び第２係合要素の各々は、例えば物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種係合力により、所定の回転要素を回転不能に固定する状態と、少なくとも係合力の影響を受けない、言い換えれば、係合力から開放された回転可能な状態との間で動作状態を切り替える機構である。こうした第１及び第２係合要素は、第１回転電機と共に又は第１回転電機に代わって、内燃機関のトルクに対応する反力トルクを負担する反力要素として機能し得るものであり、内燃機関の回転速度制御機構としても機能し得るものである。
【００１５】
本発明に係る変速制御手段は、上記ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等に含まれており、主として、当該ハイブリッド車両の駆動系における動力伝達を効率的に行うべく、変速機構を制御して、第１及び第２係合要素の係合状態を設定又は変更する。具体的には、第１及び第２係合要素が共に係合するように係合状態を設定すると、第１回転電機が非ロック状態からロック状態（所謂、ＭＧ１ロックと称される状態）に切り替わる。これに伴って、一の回転要素もまたロック状態に切り替わる。即ち、第１回転電機及び一の回転要素の回転速度が共にゼロとなる。こうしたロック状態では、一の回転要素たる第１回転要素の回転速度（即ち、ゼロ）と、車速と一義的な回転状態を示す第２回転要素の回転速度とによって、残余の内燃機関に連結された第３回転要素における回転速度は一義に規定される。言い換えれば、内燃機関の回転速度と駆動軸の回転速度との比たる変速比が一義に規定される場合には、動力循環と称される、当該ハイブリッド車両の駆動系全体のシステム効率を低下させ得る非効率な電気パスの発生を回避することが可能である。
【００１６】
上述したように、本発明によれば、変速機構における第１及び第２係合要素を共に係合することで、ＭＧ１ロックを実現し得る。これにより、ロック機構を別途設ける必要がないので、当該ハイブリッド車両の駆動系全体の小型化を図ることが可能である。
【００１７】
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、前記変速制御手段は、前記第１係合要素を開放すると共に前記第２係合要素を係合することで前記第１回転電機の回転速度を増速させる第１モード、又は前記第１係合要素を係合すると共に前記第２係合要素を開放することで前記第１回転電機の回転速度を減速させる第２モードに、前記変速機構の動作モードを設定可能であって、前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える際に、前記第１モード及び前記第２モードに順番に前記動作モードを設定した後に、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する。
【００１８】
ここで、第１及び第２係合要素に係る「開放する」とは、各係合要素が固定可能である所定の回転要素をその係合力から開放する動作を示す。この態様によれば、変速制御手段は、第１モード又は第２モードに変速機構の動作モードを設定することが可能である。即ち、変速機構には、第１及び第２係合要素の係合状態に応じて、一の回転要素の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度を増速するための第１モード、又は第１回転電機の回転速度を減速するための第２モードに設定するようにギア比が設定されている。
【００１９】
また、この態様によれば、非ロック状態からロック状態への切り替えが行われる際には、変速制御手段により、先ず動作モードが第１モードに設定又は変更されることで、第１回転電機の回転速度が増速する。続いて、動作モードが第２モードに設定されることで、第１回転電機の回転速度が減速する。この後、第１及び第２係合要素が共に係合され、第１回転電機及び一の回転要素の回転速度がゼロとなり、ロック状態への切り替えが完了したこととなる。ここに、ロック状態に係る「切り替える際」とは、切り替えの過程における一時点を含む短い所定期間、例えば、この一時点の直後及び直前の少なくとも一方を含む所定期間を意味してもよい。或いは、この一時点を含むことなくその直後を含む一時点若しくは所定期間又はその直前を含む一時点若しくは所定期間を意味してもよい。
【００２０】
このように、非ロック状態からロック状態に切り替える際に、動作モードを第１モード、第２モードに順番に設定した後にロック状態に切り替えることで、エンジン動作点を最適燃費動作線上に維持しつつ、第１回転電機の回転速度をゼロに近づける。これは、エンジン動作点が最適燃費動作線上にある時間を延長することとなる。これにより、燃費及びドライバビリティの向上を図ることが可能である。
【００２１】
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、前記変速制御手段は、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に開放することで、前記一の回転要素を回転可能にしつつ前記第１回転電機の回転速度をゼロに設定可能であるＥＶモードに、前記動作モードを設定可能である。
【００２２】
この態様によれば、変速制御手段は、第１モード及び第２モードに加えてＥＶモードに変速機構の動作モードを設定することが可能である。ここに、当該ハイブリッド車両において、ＥＶモードに設定される走行状態とは、典型的に、内燃機関の回転速度をゼロとし、第２回転電機からの動力のみで走行する状態、即ち、ＥＶ走行を示す。こうしたＥＶ走行時に、第２回転電機と一義的な回転状態を示す一の回転要素の回転速度が一義に規定される。また、変速制御手段により、動作モードがＥＶモードに設定されることで、一の回転要素と第１回転電機との間の動力伝達のための経路が分断される。すると、第１回転電機の回転速度がゼロを含む自由な値に設定可能となる、所謂フリーの状態となる。これにより、ＥＶ走行時に、差動機構と第１回転電機とが直接に連結された場合に生じる第１回転電機の引き摺り（即ち、空転）がなくなり、エネルギー損失が解消される分、エネルギー効率を向上させることが可能である。
【００２３】
第１及び第２モードに変速機構の動作モードを設定可能である態様では、前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの増大により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合、前記第１モードに前記動作モードを設定してもよい。
【００２４】
このように構成すれば、要求パワーの増大に伴って非ロック状態への切り替えを行う場合、変速制御手段により、動作モードが第１モードに設定されることで、第１回転電機が負担するべき、内燃機関のトルクに対応する反力トルクとして必要とされるトルク（以下、単に「必要トルク」と称する）を小さくする。これにより、エンジン動作点を高回転、低トルク側に変更する必要がないため、ドライバビリティの向上を図ることが可能である。
【００２５】
第１及び第２モードに変速機構の動作モードを設定可能である態様では、前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの減少により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合であって、前記動作モードを、前記蓄電手段における蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より小さい場合、前記第１モードに設定し、前記蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より大きい場合、前記第２モードに設定してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、要求パワーの減少に伴って非ロック状態への切り替えを行う場合、変速制御手段により、蓄電手段の蓄電可能量に応じて、動作モードが第１又は第２モードに設定される。具体的には、蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より小さい場合、動作モードが第１モードに設定されることで、第１回転電機の回転速度が、ロック状態時のゼロから比較的大幅に変化する。第１回転電機は、回転速度を増速するための回転速度変化量分、自身のエネルギーを消費することになるので、回転速度変化量が大きい分、回生エネルギーを比較的小さく出力する。すると、蓄電手段は、小さく出力された回生エネルギーを蓄電する。
【００２７】
他方、蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より大きい場合、動作モードが第２モードに設定されることで、第１回転電機の回転速度が、ロック状態時のゼロから比較的小幅に変化する。第１回転電機は、回転速度変化量が小さい分、回生エネルギーを比較的大きく出力する。すると、蓄電手段は、大きく出力された回生エネルギーを蓄電する。
即ち、蓄電可能量の絶対値が所定値の絶対値より小さい場合、蓄電手段における実際の蓄電量が制御目標範囲の上限値（即ち、制御上限）を超過しないように、回生エネルギーの出力を小さくするべく動作モードを第１モードに設定する。他方、蓄電可能量の絶対値が所定値の絶対値より大きい場合、実際の蓄電量が制御上限を超過するまでもなく蓄電可能量に余裕があるとして、回生エネルギーの出力を大きくするべく動作モードを第２モードに設定する。ここに、「蓄電可能量」とは、蓄電手段に設定される蓄電量の制御目標範囲において、制御上限まで蓄電可能である蓄電量を示す。この蓄電可能量は、蓄電手段の状態（即ち、バッテリ温度や蓄電残量ＳＯＣ等）に応じて変化する、例えばバッテリパワーの入力制限値である。具体的には、例えばバッテリ温度が高温又は低温である場合、その入力制限値が少量に制限されることで、蓄電手段の回生能力が小さくなる。こうした蓄電可能量に係る「所定量」とは、実際の蓄電量が制御上限を超越することによる蓄電手段の劣化を防止するべく、回生エネルギーを蓄電するのに十分な蓄電状態にあるか否か、言い換えれば、蓄電手段が一定の回生エネルギーを蓄電する程に蓄電可能量を保有しているか否かを判断するための蓄電可能量の上限値である。言い換えれば、回生エネルギー出力が比較的大きい第２モードに設定し、最大量の回生エネルギーが出力されたとしても、実際の蓄電量が制御上限を超過することがないように設定された値である。この所定量は、蓄電手段の状態によらず、過去の走行履歴等から算出、特定或いは想定される、例えばバッテリパワーの入力想定値である。こうした所定量及び蓄電可能量は共に負の数である。この場合、具体的には、変速制御手段により、蓄電可能量が所定量より負の側で大きい（即ち、絶対値では小さい）場合、第１モードが設定され、蓄電可能量が所定量より負の側で小さい（即ち、絶対値では大きい）場合、第２モードが設定される。
【００２８】
上述したように、要求パワーの減少に伴って非ロック状態への切り替えを行う場合、蓄電手段の蓄電可能量に応じて第１又は第２モードを設定することで、第１回転電機の回転速度変化量が変化し、回生エネルギー量を調整することが可能である。これにより、蓄電量が蓄電手段における制御目標範囲の上限値を超過する事態を回避し、蓄電手段の劣化を防止することが可能である。
【００２９】
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、前記変速機構は、前記第１係合要素を含む第１遊星歯車機構と、前記第２係合要素を含む第２遊星歯車機構とを備えており、前記第１遊星歯車機構は、前記第１回転電機に連結される第１サンギアと、前記第１係合要素に連結される第１ピニオンギアと、第１リングギアとを備え、前記第２遊星歯車機構は、前記一の回転要素に連結される第２サンギアと、前記第１リングギア及び前記第２係合要素に連結される第２ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアと共に前記第１係合要素に連結される第２リングギアとを備える。
【００３０】
この態様によれば、第１及び第２遊星歯車機構は、各々が第１又は第２の係合要素に加えて、サンギア、ピニオンギア及びリングギアを備えており、各係合要素の径、相互の連動に応じて、第１回転電機の回転速度を増速又は減速する変速機能と、第１回転電機をロック状態及び非ロック状態の間で切り替えるロック機構とを備える。即ち、本発明の変速機構は、上記第１及び第２遊星歯車機構を備えるものに限定されず、上述したような変速機能及びロック機能を備えていれば、他の構成であっても構わない。
【００３１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表すブロック図である。
【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す構成図である。
【図３】図２のハイブリッド駆動装置における第１及び第２モード時の動作状態を説明する動作共線図である。
【図４】図２のハイブリッド駆動装置におけるＭＧ１ロック時の動作状態を説明する動作共線図である。
【図５】図２のハイブリッド駆動装置におけるＥＶモード時の動作状態を説明する動作共線図である。
【図６】本発明の実施形態におけるＭＧ１ロック切り替え制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態におけるＭＧ１ロック解除制御処理を示すフローチャートである。
【図８】図３の第１及び第２モードに応じたモータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量を表す動作共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の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すブロック図である。
【００３４】
図１において、ハイブリッド車両１０は、主として、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ１１、バッテリ１２、車速センサ１３、アクセル開度センサ１４及び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。
【００３５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ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ＭＧ１ロック切り替え制御処理及びＭＧ１ロック解除制御処理を実行可能に構成されている。
【００３６】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「変速制御手段」の一例たるＭＧ１変速制御部１００ａと、走行モード判定部１００ｂとを有する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の各種コンピュータシステムとして構成されていてもよい。
【００３７】
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インバータを含む。ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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ＭＧ１，ＭＧ２相互間で電力の授受が行われる）を制御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。
【００３８】
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を供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の回生による発電電力を蓄電することが可能に構成された、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。バッテリ１２には、ＳＯＣセンサ１２ａが組み付けられている。
【００３９】
ＳＯＣセンサ１２ａは、バッテリ１２の蓄電状態を示す値として蓄電残量ＳＯＣ（State OfCharge）（以後、単に「ＳＯＣ」と称する）を検出することが可能に構成される。ＳＯＣセンサ１２ａは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＳＯＣ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
＜ハイブリッド駆動装置の構成＞
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す構成図である。
【００４３】
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（言い換えれば、プラネタリギア部）３００、ＭＧ１変速機構（言い換えれば、ＭＧ１変速ギア部）４００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を備える。
【００４４】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒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。尚、本発明における「内燃機関」とは、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な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、本発明の内燃機関は、各種の態様を採り得る。
【００４５】
動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギア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プラネタリキャリア３０６とを備えた、本発明に係る「差動機構」の一例たる動力伝達装置である。
【００４６】
ここで、サンギア３０３は、サンギア軸３０４を介してＭＧ１変速機構４００の一回転要素に結合される。また、リングギア３０１は、駆動軸３０２、及び駆動軸３０２に固定されたギア５０１に噛合するギア５０２を介してモータジェネレータＭＧ２のロータ（符合は省略）に連結される。リングギア３０１の回転速度はモータジェネレータＭＧ２の回転速度に対し一定のギヤ比に固定される。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。
【００４７】
駆動軸３０２は、ハイブリッド車両１０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と結合される。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、各ドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ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、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。
【００４８】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発生させる動力を、プラネタリキャリア３０６及びピニオンギア３０５によって、サンギア３０３とリングギア３０１とに所定の比率（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。
【００４９】
尚、本発明に係る「差動機構」の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、本発明に係る差動機構は、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。
【００５０】
ＭＧ１変速機構４００は、第１及び第２遊星歯車機構４１０及び４２０を備える。第１遊星歯車機構４１０は、サンギア軸４０１を介してモータジェネレータＭＧ１のロータに結合されるサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ１と、プラネタリキャリアＣ１の回転を停止可能なブレーキＢ１とを備える。
【００５１】
第２遊星歯車機構４２０は、動力分割機構３００のサンギア軸３０４に結合されるサンギアＳ２と、サンギアＳ２の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ２と、サンギアＳ２とリングギアＲ２との間に配置されてサンギアＳ２の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ２と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ２と、プラネタリキャリアＣ２の回転を停止可能なブレーキＢ２とを備える。
【００５２】
第１及び第２遊星歯車機構４１０及び４２０の連結について、第１遊星歯車機構４１０のプラネタリキャリアＣ１と、第２遊星歯車機構４２０のリングギアＲ２とが結合されており、第１遊星歯車機構４１０のリングギアＲ１と、第２遊星歯車機構４２０のサンギアＳ２とが連結されている。
【００５３】
ブレーキＢ１及びＢ２の各々は、二枚のブレーキ板からなり、油圧駆動装置からの油圧の供給により、二枚のブレーキ板の間隔を広狭可能に構成されている。各ブレーキＢ１，Ｂ２は、二枚のブレーキ板の間隔を狭める場合、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２の回転を固定する係合状態と、その間隔を広げる場合、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２の回転を可能にする開放状態との間で、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２との状態を切り替えるブレーキ機構の一例である。
【００５４】
ＭＧ１変速機構４００は、ブレーキＢ１及びＢ２の係合状態に応じて、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を変速する変速機能と併せて、モータジェネレータＭＧ１を回転不能に固定するロック機能を備える。尚、本発明に係る「変速機構」の実施形態上の構成は、ＭＧ１変速機構４００のものに限定されず、変速機能に併せてロック機能を備えていれば、どのような構成であってもよい。
【００５５】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行機能と、運動エネルギーを電気エネルギー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回転電機」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、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行機能と、運動エネルギーを電気エネルギー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。
【００５６】
＜ＭＧ１変速機構の動作モード＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１０では、ＭＧ１変換機構４００におけるブレーキＢ１及びＢ２の係合状態に応じて、ＭＧ１変速機構４００の動作モードを、第１モード（ロー）、第２モード（ハイ）、ＭＧ１ロック及びＥＶモード（フリー）のうちのいずれかに設定することが可能である。
【００５７】
次に、図３及び図４を参照し、第１及び第２モード、ＭＧ１ロック並びにＥＶモードについて説明する。ここに、図３及び図４は共通して、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。具体的には、図３（ｉ）は、第１モードでの動作状態を示し、図３（ｉｉ）は、第２モードでの動作状態を示し、図４は、ＭＧ１ロックでの動作状態を示し、図５は、ＥＶモードでの動作状態を示す。尚、図３及び図４において、図２と重複する要素に対し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。
【００５８】
図３及び図４において、縦軸は回転速度を表しており、横軸は左から順にモータジェネレータＭＧ１、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２が表されている。サンギア３０３からモータジェネレータＭＧ２までの領域には、動力分割機構３００における動力伝達が示されている。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、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、実質的にモータジェネレータ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、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２の各要素の動作状態は、一の直線（動作共線）によって表すことができる。
【００５９】
例えば、図３（ｉ）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、サンギア３０３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、モータジェネレータＭＧ２の回転速度と一義的である）を一定とすれば、サンギア３０３の回転速度を制御することで、エンジン２００の動作点が増速側又は減速側に変化する。
【００６０】
サンギア３０３からモータジェネレータＭＧ１までの領域には、ＭＧ１変速機構４００における動力伝達が示されている。ここで、ＭＧ１変速機構４００は、第１及び第２遊星歯車機構４１０，４２０を含んで構成されており、サンギア３０３、ブレーキＢ２、ブレーキＢ１及びモータジェネレータＭＧ１のうち二要素の回転速度が定まれば、残余の２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、サンギア３０３、ブレーキＢ２、ブレーキＢ１及びモータジェネレータＭＧ１の各要素の動作状態は、一の直線（動作共線）によって表すことができる。尚、図３及び図４における図示「＋」（プラス）は、回転速度が正回転（増速）する側を示す。即ち、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２について、ゼロより上方が増速側を表すが、一方で、ＭＧ１については、ゼロより下方が増速側を表す。
【００６１】
図３（ｉ）において、第１モードでは、ブレーキＢ２が係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ２の回転速度がゼロ）にあり、ブレーキＢ１が開放状態にある。この場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３であり、ブレーキＢ２の動作点がゼロであるので、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６１となる。即ち、ブレーキＢ２がゼロを取ることにより動作共線の傾きが大きくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対して増速する。ここで、モータジェネレータＭＧ１のトルクは、必要トルクが一定である場合、その回転速度に反比例する。従って、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が増速する場合、モータジェネレータＭＧ１は、反力トルクとしての必要トルクの出力が比較的小さい、所謂「ロー」の状態となる
図３（ｉｉ）において、第２モードでは、ブレーキＢ１が係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ１の回転速度がゼロ）にあり、ブレーキＢ２が開放状態にある。この場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３であり、ブレーキＢ１の動作点がゼロであるので、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６２となる。即ち、ブレーキＢ１がゼロを取ることにより動作共線の傾きが小さくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対して減速する。従って、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が減速する場合、モータジェネレータＭＧ１は、必要トルクの出力が比較的大きい、所謂「ハイ」の状態となる。
【００６２】
図４において、ＭＧ１ロックでは、ブレーキＢ１及びＢ２が共に係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ１及びＣ２の回転速度がゼロ）にある。この場合、ブレーキＢ１及びＢ２の動作点と共に、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の動作点がゼロとなる。即ち、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の回転が共に固定され（即ち、ロック状態とされ）、ＭＧ１ロックの状態となる。
【００６３】
図５において、モータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行するべくエンジン２００の動作点がゼロであるＥＶ走行時に設定されるＥＶモードでは、ブレーキＢ１及びＢ２が共に開放状態にあることで、サンギア３０３とモータジェネレータＭＧ１との間の動力伝達経路が分断される。この場合、モータジェネレータＭＧ２の動作点、図示白丸ｍ１２により一義に規定されるサンギア３０３の動作点、図示白丸ｍ３２に対して、モータジェネレータＭＧ１の動作点が自由に設定可能となる。従って、モータジェネレータＭＧ１が不要に回転することがなく、回転速度がゼロ（所謂「フリー」）の状態となる。
【００６４】
＜実施形態の走行モード＞
本実施形態では、上述したようにモータジェネレータＭＧ１の回転を制御するＭＧ１変速機構４００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である。エンジン２００の回転速度（即ち、機関回転速度）Ｎｅをある程度の範囲で自由に選択可能であれば、機関回転速度Ｎｅと駆動軸３０２との比たる変速比を、少なくともある程度の範囲で自由に設定することが可能となり、動力分割機構３００を一種のＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速装置）として機能させることができる。このように変速比を自由に選択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、エンジンにおける要求出力パワー毎にエンジン２００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点（言い換えれば、最適燃費動作線上）に制御されるように、動作モードを第１又は第２モードに設定することが可能である。
【００６５】
ここで、仮に、ＭＧ１変速機構４００を介さずに動力分割機構３００とモータジェネレータＭＧ１とが直接に連結される構成において、無段変速モードが選択されている場合、モータジェネレータＭＧ２の回転速度が高いものの機関回転速度Ｎｅが低くて済むような運転条件において、モータジェネレータＭＧ１の動作点を、負回転側に設定する必要が生じ得る。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。モータジェネレータＭＧ１が力行状態となると、電力収支のバランスを取るべく、モータジェネレータＭＧ２が正回転負トルクの状態となって発電状態となる。この時、ドライブシャフトに供給するべき要求駆動力を保持するべく、エンジン２００のトルクをより大きくする必要がある。このような状態では、駆動軸３０２が要求駆動力を出力するべく、エンジン２００の直達トルクが増大すると、モータジェネレータＭＧ１のトルクがより増大することとなる。より増大されたトルクでモータジェネレータＭＧ１を力行し、これに必要とされる電力を補うべく、モータジェネレータＭＧ２を発電するといった、所謂「動力循環」と称される無駄な電気パスが生じることとなる。こうした動力循環が生じた状態では、ハイブリッド駆動装置１０００における動力の伝達効率ηｔが低下してハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率ηｓｙｓ（例えば、エンジン２００の熱効率ηｅ×伝達効率ηｔ等として定義される）が低下し、エンジン２００における燃料消費量が増加してしまう。
【００６６】
そこで、上述した動力循環が生じ得る運転領域においては、図４に示すＭＧ１ロックが設定される。モータジェネレータＭＧ１がロック状態となると、必然的にサンギア３０３もまたロック状態となり、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の回転速度はゼロとなる。このため、エンジン２００の機関回転速度は、車速Ｖと一義的なモータジェネレータＭＧ２の回転速度とサンギア３０３（モータジェネレータＭＧ１）の回転速度とにより一義的に決定され、変速比が一定となる。このようにモータジェネレータＭＧ１がロック状態にある場合、即ち、ＭＧ１ロックに対応する走行モードが、固定変速モードである。
【００６７】
固定変速モードでは、エンジン２００のトルク（即ち、機関トルク）に対応する反力トルクは、ＭＧ１変速機構４００の物理的な制動力、即ち、ブレーキＢ１及びＢ２の係合力に代替され、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は停止される。従って、基本的にモータジェネレータＭＧ２の出力トルクがゼロに設定され、モータジェネレータＭＧ２は空転状態となる。結局、固定変速モードでは、ハイブリッド駆動装置１０００の出力トルク（駆動軸３０２に供給されるトルク）は、エンジン２００の出力トルクのうち、動力分割機構３００により駆動軸３０２側に分割された、直達トルクのみとなる。このように、固定変速モードでは、エンジン２００からの直達トルクのみがハイブリッド車両１０の駆動トルクとなり、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ηｔが上昇する。
【００６８】
＜ＭＧ１ロック切り替え制御処理＞
本実施形態では、固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）への切り替えが行われる過程に、無段変速モードにおける最適燃費動作点を維持するべく、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１ロック切り替え制御処理を実行する。
【００６９】
図６を参照し、本実施形態におけるＭＧ１ロック切り替え制御処理について説明する。ここに、図６は、ＭＧ１ロック切り替え制御処理を示すフローチャートである。
【００７０】
図６において、ＥＣＵ１００の走行モード判定部１００ｂは、先ず、車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）への切り替え要求があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この時、ハイブリッド駆動装置１０００の動作モードについて、ＥＶ走行中であればＥＶモードに設定されており、ＥＶ走行中でなければ第１又は第２モードに設定されている。ステップＳ１１の判定の結果、ＭＧ１ロックへの切り替え要求がないと判定された場合（ステップＳ１１:ＮＯ）、再度ステップＳ１１の処理を実行する。
【００７１】
一方、ステップＳ１１の判定の結果、ＭＧ１ロックへの切り替え要求があると判定された場合（ステップＳ１１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００のＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１を開放状態にすると共にブレーキＢ２を係合状態にすることで図３（ｉ）の第１モードに動作モードを設定する（ステップＳ１２）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対し増速する。続いて、ＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１を係合状態にすると共にブレーキＢ２を開放状態にすることで、図３（ｉｉ）の第２モードに動作モードを設定する（ステップＳ１３）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対し減速する。この後、ＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１及びＢ２を共に係合状態にすることで図４のＭＧ１ロックに動作モードを設定する（ステップＳ１４）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３について、回転速度がゼロになるロック状態への切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック切り替え制御処理が終了する。
【００７２】
本実施形態のＭＧ１ロック切り替え制御処理によれば、ＭＧ１ロックへの切り替えを行う際に、第１モード、第２モードに順番に設定した後にロック状態に切り替えることで、エンジン動作点を最適燃費動作点に維持しつつ、第１回転電機の回転速度をゼロに近づけることで、エンジン動作点が最適燃費動作線上にある時間を延長する。これにより、燃費及びドライバビリティの向上を図ることが可能である。
【００７３】
＜ＭＧ１ロック解除制御処理＞
本実施形態では、固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）の解除が行われる過程に、ドライバビリティの向上及びバッテリ１２の劣化防止を実現するべく、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１ロック解除制御処理を実行する。
【００７４】
図７を参照し、本実施形態におけるＭＧ１ロック解除制御処理について説明する。ここに、図７は、ＭＧ１ロック解除制御処理を示すフローチャートである。
【００７５】
図７において、走行モード判定部１００ｂは、先ず、車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）から無段変速モード（即ち、ＣＶＴ）への切り替え要求があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。この判定の結果、ＣＶＴへの切り替え要求がないと判定された場合（ステップＳ２１:ＮＯ）、再度ステップＳ２１の処理を実行する。
【００７６】
一方、ステップＳ２１の判定の結果、ＣＶＴへの切り替え要求があると判定された場合（ステップＳ２１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて算出される、駆動軸３０２における要求パワーが増加する又は減少するかを判定する（ステップＳ２２）。この判定の結果、要求パワーが増加すると判定された場合、ＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１を開放状態にすると共にブレーキＢ２を係合状態にする図３（ｉ）の第１モードに動作モードを設定する（ステップＳ２４）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１について、反力トルクとしての必要トルクを小さくすることが可能である。これにより、ＣＶＴへの切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック解除制御処理が終了する。
【００７７】
一方、ステップＳ２２の判定の結果、要求パワーが減少すると判定された場合（ステップＳ２２:減）、ＥＣＵ１００は、バッテリ１２の充電可能量（即ち、本発明に係る「蓄電可能量」の一例）Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値（即ち、本発明に係る「所定量」の一例）Ｗｉｎ０の絶対値より小さいか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、充電可能量Ｗｉｎとは、バッテリ１２において実際に充電可能な充電量を負の数で示す。これに対し、充電可能上限値Ｗｉｎ０とは、バッテリ１２における制御目標範囲において、一定の回生エネルギーを充電する程に十分な充電可能量Ｗｉｎを保有可能か否かを判断するための充電可能量の上限値を負の数で示す。この判定の結果、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より小さいと判定された場合（ステップＳ２３:Ｙｅｓ）、十分な充電可能量Ｗｉｎを保有しておらずバッテリ１２の回生能力が低いため、ＭＧ１変速制御部１００ａは、図３（ｉ）の第１モードに動作モードを設定することで（ステップＳ２４）、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が比較的大幅に変化し、モータジェネレータＭＧ１における回生エネルギーの生成が比較的少量となる。この時、回生エネルギーの一部をモータジェネレータＭＧ１の回転エネルギーとして蓄えることで、ブレーキのために熱として捨ててしまうエネルギー量を低減することが可能である。これにより、ＣＶＴへの切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック解除制御処理が終了する。
【００７８】
一方、ステップＳ２３の判定の結果、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より大きいと判定された場合（ステップＳ２３:Ｎｏ）、十分な充電可能量Ｗｉｎを保有しておりバッテリ１２の回生能力が高いため、図３（ｉｉ）の第２モードに動作モードを設定することで（ステップＳ２５）、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が比較的小幅に変化し、モータジェネレータＭＧ１における回生エネルギーの生成が比較的大量となる。これにより、ＣＶＴへの切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック解除制御処理が終了する。
【００７９】
ここで、図８を参照し、充電可能量Ｗｉｎに応じた第１又は第２モードの設定により、モータジェネレータＭＧ１において生成される回生エネルギーの差異について説明する。ここに、図８は、図３から図５と同様にして、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。具体的には、図８（ｉ）は、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より小さい場合に設定される第１モードでの動作状態を示し、図８（ｉｉ）は、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より大きい場合に設定される第２モードでの動作状態を示す。
【００８０】
図８（ｉ）において、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より小さく、動作モードが第１モードに設定される場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３３であり、ブレーキＢ２の動作点がゼロであると、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６３となる。即ち、ブレーキＢ２がゼロを取ることにより動作共線の傾きが大きくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がＭＧ１ロック時のゼロから大幅に変化する。この大幅な変化は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が大きいことを示す。
【００８１】
図８（ｉｉ）において、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より大きく、第２モードが設定される場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３３であり、ブレーキＢ１の動作点がゼロであると、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６４となる。即ち、ブレーキＢ１がゼロを取ることにより動作共線の傾きが小さくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がＭＧ１ロック時のゼロから小幅に変化する。この小幅な変化は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が小さいことを示す。
【００８２】
モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量の大小は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を規定値（即ち、図示白丸ｍ６３又はｍ６４の値）まで増速するための運動エネルギー（言い換えれば、消費エネルギー）の大きさを示す。モータジェネレータＭＧ１では、運動エネルギーが多く消費されれば（言い換えれば、モータジェネレータＭＧ１自身に多く蓄えられれば）、回生エネルギーが少なく生成される。一方、運動エネルギーが少なく消費されれば、回生エネルギーが多く生成される。このように、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が変化することで、バッテリ１２に蓄電される回生エネルギー量を調整することが可能である。
【００８３】
本実施形態のＭＧ１ロック解除制御処理によれば、要求パワーの増大に伴ってＭＧ１ロックを解除する場合、動作モードが第１モードに設定されることで、モータジェネレータＭＧ１が負担するべき反力トルクとしての必要トルクが小さくなる。これにより、エンジン動作点を高回転、低トルク側に変更する必要がないため、ドライバビリティの向上を図ることが可能となる。
【００８４】
また、要求パワーの減少に伴ってＭＧ１ロックを解除する場合、バッテリ１２の充電可能量Ｗｉｎに応じて第１又は第２モードが設定され、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が大幅又は小幅に変化する。これにより、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量に差異を生じさせることで、モータジェネレータＭＧ１が生成する回生エネルギー量を調整することが可能である。これにより、バッテリ１２における充電量が制御目標範囲の制御上限値を超過する事態を回避し、バッテリ１２の劣化を防止することが可能である。
【００８５】
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。
【符号の説明】
【００８６】
１０…ハイブリッド車両、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、４００…ＭＧ１変速機構、１０００…ハイブリッド駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、動力源として内燃機関及び電動発電機を備えるハイブリッド車両において、主に電動発電機の回転をロックするための制御に係る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、ハイブリッド車両において、第１モータジェネレータが減速機構を介して動力分割機構に接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１では、動力分割機構におけるキャリアの回転速度及び第１モータジェネレータの回転速度の比たる変速比が、減速機構の作用により、少なくとも高低２段階に設定可能であるとされる。
【０００３】
また、ハイブリッド車両において、差動歯車機構として構成される第１及び第２遊星歯車機構を備えるものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、第２モータジェネレータの回生発電時に、第１遊星歯車機構のキャリアと第１モータジェネレータとを接続可能な第１クラッチ、並びに第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構のサンギアと第１モータジェネレータとを接続可能な第２クラッチの双方を切断状態とする。こうした切断状態とすることで、第１及び第２遊星歯車機構の各要素が空回りし、駆動輪から入力される動力の全てが、第２モータジェネレータの回生発電に割り当てられ、効率的に回生発電を行うことが可能であるとされる。
【０００４】
また、ハイブリッド車両において、駆動モータと駆動車輪との間の動力伝達を遮断可能な第１及び第２ブレーキを備えるものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４では、パーキングレンジが選択された場合、第１及び第２ブレーキの双方が開放状態になることで、駆動モータの回転を複数段に変速する変速装置におけるサンギアの回転が駆動軸に伝達されないニュートラル状態が現出されるとされる。
【０００５】
更には、ハイブリッド車両において、差動機構に備えられた切り替えクラッチ或いは切り替えブレーキにより、無段変速状態と有段変速状態とに切り替えるものが提案されている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５では、エンジン回転速度を増速して差動機構に入力する増速機構を備える。この増速機構の作用によりエンジン回転速度が増速する一方で、本来のエンジン出力におけるエンジントルクの最大値は保持される。このため、エンジントルクに対応する反力トルクを負担する第１モータジェネレータを比較的小型に構成することが可能であるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２００３９号公報
【特許文献２】特開２００５−１１９５７３号公報
【特許文献３】特開２００９−０９６３５６号公報
【特許文献４】特開２００４−３５３７８１号公報
【特許文献５】特開２００６−２９８０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載のハイブリッド車両について、エンジンからの動力が常時、減速機構及び第１モータジェネレータを介して駆動輪に伝達される。このため、駆動系における動力循環が悪化し、動力の伝達効率が低下してしまうといった技術的問題点がある。
【０００８】
ここで、ハイブリッド車両の駆動系について、典型的には、動力の伝達効率を向上させるべく、エンジンの回転速度と駆動軸の回転速度との比たる変速比を固定するように、第１モータジェネレータを回転不能なロック状態に切り替えるロック機構が設けられる。こうしたロック機構を、上記特許文献１のハイブリッド車両に新たに設けると、ハイブリッド車両の駆動系全体を大型化し兼ねないといった技術的問題点がある。
【０００９】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、動力の伝達効率の低下を抑制しつつ、駆動系全体を小型に構成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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、（i)内燃機関、（ii）該内燃機関との間で動力の入出力が可能な第１回転電機、及び（iii）車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機を含む動力要素と、前記動力要素を連結する複数の回転要素を含み、該複数の回転要素が相互に差動回転可能である差動機構と、前記第１回転電機及び前記第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と、前記第１回転電機と前記差動機構との間に設けられた歯車機構であって、前記複数の回転要素のうち当該歯車機構に連結される一の回転要素の回転速度に対し、前記第１回転電機の回転速度を減速可能な第１係合要素、及び前記第１回転電機の回転速度を増速可能な第２係合要素を含み、前記第１係合要素及び前記第２係合要素の係合状態に応じて、前記第１回転電機を回転不能に固定するロック状態及び回転可能な非ロック状態の間で切り替え可能である変速機構と、前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える場合、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する変速制御手段とを備える。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な機関としての内燃機関と、例えばモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る第１及び第２回転電機とを少なくとも備えた車両である。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）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。
【００１３】
本発明に係る差動機構は、典型的には、（I）第１回転電機に後述の変速機構を介して連結される一の回転要素たる第１回転要素（サンギア）、（II）駆動軸に連結される第２回転要素（ピニオンギア）及び（III）内燃機関に連結される第３回転要素（リングギア）を含む、相互に差動作用をなし得る複数の回転要素を備えており、係る差動作用により各回転要素の状態（端的には、回転可能であるか否か及び他の回転要素又は固定要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じて、内燃機関と第１回転電機と駆動軸との間の動力伝達、端的にはトルクの伝達を行う機構である。差動機構に備わる複数の回転要素のうち、上述した第１から第３回転要素は、常時或いは選択的に、これらのうち二回転要素の回転速度が定まれば自ずと残余の一回転要素の回転速度が定まる回転二自由度の機構（尚、この差動機構に含まれる回転要素は必ずしもこれら三要素に限定されない）を構築する。
【００１４】
本発明に係る変速機構は、一の回転要素の回転を変速して第１回転電機に伝達するための変速機能に加えて、第１回転電機の回転を固定するためのロック機能を有する歯車機構に構成される。変速機構は、例えば２つの遊星歯車機構からなり、少なくとも第１及び第２係合要素を備える。第１及び第２係合要素の各々は、例えば湿式多板ブレーキ装置若しくはクラッチ装置、ドグクラッチ装置又は電磁カムロック式クラッチ装置等の各種態様を採り得る。第１及び第２係合要素の各々は、例えば物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種係合力により、所定の回転要素を回転不能に固定する状態と、少なくとも係合力の影響を受けない、言い換えれば、係合力から開放された回転可能な状態との間で動作状態を切り替える機構である。こうした第１及び第２係合要素は、第１回転電機と共に又は第１回転電機に代わって、内燃機関のトルクに対応する反力トルクを負担する反力要素として機能し得るものであり、内燃機関の回転速度制御機構としても機能し得るものである。
【００１５】
本発明に係る変速制御手段は、上記ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等に含まれており、主として、当該ハイブリッド車両の駆動系における動力伝達を効率的に行うべく、変速機構を制御して、第１及び第２係合要素の係合状態を設定又は変更する。具体的には、第１及び第２係合要素が共に係合するように係合状態を設定すると、第１回転電機が非ロック状態からロック状態（所謂、ＭＧ１ロックと称される状態）に切り替わる。これに伴って、一の回転要素もまたロック状態に切り替わる。即ち、第１回転電機及び一の回転要素の回転速度が共にゼロとなる。こうしたロック状態では、一の回転要素たる第１回転要素の回転速度（即ち、ゼロ）と、車速と一義的な回転状態を示す第２回転要素の回転速度とによって、残余の内燃機関に連結された第３回転要素における回転速度は一義に規定される。言い換えれば、内燃機関の回転速度と駆動軸の回転速度との比たる変速比が一義に規定される場合には、動力循環と称される、当該ハイブリッド車両の駆動系全体のシステム効率を低下させ得る非効率な電気パスの発生を回避することが可能である。
【００１６】
上述したように、本発明によれば、変速機構における第１及び第２係合要素を共に係合することで、ＭＧ１ロックを実現し得る。これにより、ロック機構を別途設ける必要がないので、当該ハイブリッド車両の駆動系全体の小型化を図ることが可能である。
【００１７】
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、前記変速制御手段は、前記第１係合要素を開放すると共に前記第２係合要素を係合することで前記第１回転電機の回転速度を増速させる第１モード、又は前記第１係合要素を係合すると共に前記第２係合要素を開放することで前記第１回転電機の回転速度を減速させる第２モードに、前記変速機構の動作モードを設定可能であって、前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える際に、前記第１モード及び前記第２モードに順番に前記動作モードを設定した後に、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する。
【００１８】
ここで、第１及び第２係合要素に係る「開放する」とは、各係合要素が固定可能である所定の回転要素をその係合力から開放する動作を示す。この態様によれば、変速制御手段は、第１モード又は第２モードに変速機構の動作モードを設定することが可能である。即ち、変速機構には、第１及び第２係合要素の係合状態に応じて、一の回転要素の回転速度に対し、第１回転電機の回転速度を増速するための第１モード、又は第１回転電機の回転速度を減速するための第２モードに設定するようにギア比が設定されている。
【００１９】
また、この態様によれば、非ロック状態からロック状態への切り替えが行われる際には、変速制御手段により、先ず動作モードが第１モードに設定又は変更されることで、第１回転電機の回転速度が増速する。続いて、動作モードが第２モードに設定されることで、第１回転電機の回転速度が減速する。この後、第１及び第２係合要素が共に係合され、第１回転電機及び一の回転要素の回転速度がゼロとなり、ロック状態への切り替えが完了したこととなる。ここに、ロック状態に係る「切り替える際」とは、切り替えの過程における一時点を含む短い所定期間、例えば、この一時点の直後及び直前の少なくとも一方を含む所定期間を意味してもよい。或いは、この一時点を含むことなくその直後を含む一時点若しくは所定期間又はその直前を含む一時点若しくは所定期間を意味してもよい。
【００２０】
このように、非ロック状態からロック状態に切り替える際に、動作モードを第１モード、第２モードに順番に設定した後にロック状態に切り替えることで、エンジン動作点を最適燃費動作線上に維持しつつ、第１回転電機の回転速度をゼロに近づける。これは、エンジン動作点が最適燃費動作線上にある時間を延長することとなる。これにより、燃費及びドライバビリティの向上を図ることが可能である。
【００２１】
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、前記変速制御手段は、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に開放することで、前記一の回転要素を回転可能にしつつ前記第１回転電機の回転速度をゼロに設定可能であるＥＶモードに、前記動作モードを設定可能である。
【００２２】
この態様によれば、変速制御手段は、第１モード及び第２モードに加えてＥＶモードに変速機構の動作モードを設定することが可能である。ここに、当該ハイブリッド車両において、ＥＶモードに設定される走行状態とは、典型的に、内燃機関の回転速度をゼロとし、第２回転電機からの動力のみで走行する状態、即ち、ＥＶ走行を示す。こうしたＥＶ走行時に、第２回転電機と一義的な回転状態を示す一の回転要素の回転速度が一義に規定される。また、変速制御手段により、動作モードがＥＶモードに設定されることで、一の回転要素と第１回転電機との間の動力伝達のための経路が分断される。すると、第１回転電機の回転速度がゼロを含む自由な値に設定可能となる、所謂フリーの状態となる。これにより、ＥＶ走行時に、差動機構と第１回転電機とが直接に連結された場合に生じる第１回転電機の引き摺り（即ち、空転）がなくなり、エネルギー損失が解消される分、エネルギー効率を向上させることが可能である。
【００２３】
第１及び第２モードに変速機構の動作モードを設定可能である態様では、前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの増大により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合、前記第１モードに前記動作モードを設定してもよい。
【００２４】
このように構成すれば、要求パワーの増大に伴って非ロック状態への切り替えを行う場合、変速制御手段により、動作モードが第１モードに設定されることで、第１回転電機が負担するべき、内燃機関のトルクに対応する反力トルクとして必要とされるトルク（以下、単に「必要トルク」と称する）を小さくする。これにより、エンジン動作点を高回転、低トルク側に変更する必要がないため、ドライバビリティの向上を図ることが可能である。
【００２５】
第１及び第２モードに変速機構の動作モードを設定可能である態様では、前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの減少により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合であって、前記動作モードを、前記蓄電手段における蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より小さい場合、前記第１モードに設定し、前記蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より大きい場合、前記第２モードに設定してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、要求パワーの減少に伴って非ロック状態への切り替えを行う場合、変速制御手段により、蓄電手段の蓄電可能量に応じて、動作モードが第１又は第２モードに設定される。具体的には、蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より小さい場合、動作モードが第１モードに設定されることで、第１回転電機の回転速度が、ロック状態時のゼロから比較的大幅に変化する。第１回転電機は、回転速度を増速するための回転速度変化量分、自身のエネルギーを消費することになるので、回転速度変化量が大きい分、回生エネルギーを比較的小さく出力する。すると、蓄電手段は、小さく出力された回生エネルギーを蓄電する。
【００２７】
他方、蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より大きい場合、動作モードが第２モードに設定されることで、第１回転電機の回転速度が、ロック状態時のゼロから比較的小幅に変化する。第１回転電機は、回転速度変化量が小さい分、回生エネルギーを比較的大きく出力する。すると、蓄電手段は、大きく出力された回生エネルギーを蓄電する。
即ち、蓄電可能量の絶対値が所定値の絶対値より小さい場合、蓄電手段における実際の蓄電量が制御目標範囲の上限値（即ち、制御上限）を超過しないように、回生エネルギーの出力を小さくするべく動作モードを第１モードに設定する。他方、蓄電可能量の絶対値が所定値の絶対値より大きい場合、実際の蓄電量が制御上限を超過するまでもなく蓄電可能量に余裕があるとして、回生エネルギーの出力を大きくするべく動作モードを第２モードに設定する。ここに、「蓄電可能量」とは、蓄電手段に設定される蓄電量の制御目標範囲において、制御上限まで蓄電可能である蓄電量を示す。この蓄電可能量は、蓄電手段の状態（即ち、バッテリ温度や蓄電残量ＳＯＣ等）に応じて変化する、例えばバッテリパワーの入力制限値である。具体的には、例えばバッテリ温度が高温又は低温である場合、その入力制限値が少量に制限されることで、蓄電手段の回生能力が小さくなる。こうした蓄電可能量に係る「所定量」とは、実際の蓄電量が制御上限を超越することによる蓄電手段の劣化を防止するべく、回生エネルギーを蓄電するのに十分な蓄電状態にあるか否か、言い換えれば、蓄電手段が一定の回生エネルギーを蓄電する程に蓄電可能量を保有しているか否かを判断するための蓄電可能量の上限値である。言い換えれば、回生エネルギー出力が比較的大きい第２モードに設定し、最大量の回生エネルギーが出力されたとしても、実際の蓄電量が制御上限を超過することがないように設定された値である。この所定量は、蓄電手段の状態によらず、過去の走行履歴等から算出、特定或いは想定される、例えばバッテリパワーの入力想定値である。こうした所定量及び蓄電可能量は共に負の数である。この場合、具体的には、変速制御手段により、蓄電可能量が所定量より負の側で大きい（即ち、絶対値では小さい）場合、第１モードが設定され、蓄電可能量が所定量より負の側で小さい（即ち、絶対値では大きい）場合、第２モードが設定される。
【００２８】
上述したように、要求パワーの減少に伴って非ロック状態への切り替えを行う場合、蓄電手段の蓄電可能量に応じて第１又は第２モードを設定することで、第１回転電機の回転速度変化量が変化し、回生エネルギー量を調整することが可能である。これにより、蓄電量が蓄電手段における制御目標範囲の上限値を超過する事態を回避し、蓄電手段の劣化を防止することが可能である。
【００２９】
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、前記変速機構は、前記第１係合要素を含む第１遊星歯車機構と、前記第２係合要素を含む第２遊星歯車機構とを備えており、前記第１遊星歯車機構は、前記第１回転電機に連結される第１サンギアと、前記第１係合要素に連結される第１ピニオンギアと、第１リングギアとを備え、前記第２遊星歯車機構は、前記一の回転要素に連結される第２サンギアと、前記第１リングギア及び前記第２係合要素に連結される第２ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアと共に前記第１係合要素に連結される第２リングギアとを備える。
【００３０】
この態様によれば、第１及び第２遊星歯車機構は、各々が第１又は第２の係合要素に加えて、サンギア、ピニオンギア及びリングギアを備えており、各係合要素の径、相互の連動に応じて、第１回転電機の回転速度を増速又は減速する変速機能と、第１回転電機をロック状態及び非ロック状態の間で切り替えるロック機構とを備える。即ち、本発明の変速機構は、上記第１及び第２遊星歯車機構を備えるものに限定されず、上述したような変速機能及びロック機能を備えていれば、他の構成であっても構わない。
【００３１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表すブロック図である。
【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す構成図である。
【図３】図２のハイブリッド駆動装置における第１及び第２モード時の動作状態を説明する動作共線図である。
【図４】図２のハイブリッド駆動装置におけるＭＧ１ロック時の動作状態を説明する動作共線図である。
【図５】図２のハイブリッド駆動装置におけるＥＶモード時の動作状態を説明する動作共線図である。
【図６】本発明の実施形態におけるＭＧ１ロック切り替え制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態におけるＭＧ１ロック解除制御処理を示すフローチャートである。
【図８】図３の第１及び第２モードに応じたモータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量を表す動作共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の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すブロック図である。
【００３４】
図１において、ハイブリッド車両１０は、主として、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ１１、バッテリ１２、車速センサ１３、アクセル開度センサ１４及び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。
【００３５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ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ＭＧ１ロック切り替え制御処理及びＭＧ１ロック解除制御処理を実行可能に構成されている。
【００３６】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「変速制御手段」の一例たるＭＧ１変速制御部１００ａと、走行モード判定部１００ｂとを有する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の各種コンピュータシステムとして構成されていてもよい。
【００３７】
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インバータを含む。ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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ＭＧ１，ＭＧ２相互間で電力の授受が行われる）を制御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。
【００３８】
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を供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の回生による発電電力を蓄電することが可能に構成された、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。バッテリ１２には、ＳＯＣセンサ１２ａが組み付けられている。
【００３９】
ＳＯＣセンサ１２ａは、バッテリ１２の蓄電状態を示す値として蓄電残量ＳＯＣ（State OfCharge）（以後、単に「ＳＯＣ」と称する）を検出することが可能に構成される。ＳＯＣセンサ１２ａは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＳＯＣ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
＜ハイブリッド駆動装置の構成＞
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す構成図である。
【００４３】
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（言い換えれば、プラネタリギア部）３００、ＭＧ１変速機構（言い換えれば、ＭＧ１変速ギア部）４００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を備える。
【００４４】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒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。尚、本発明における「内燃機関」とは、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な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、本発明の内燃機関は、各種の態様を採り得る。
【００４５】
動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギア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プラネタリキャリア３０６とを備えた、本発明に係る「差動機構」の一例たる動力伝達装置である。
【００４６】
ここで、サンギア３０３は、サンギア軸３０４を介してＭＧ１変速機構４００の一回転要素に結合される。また、リングギア３０１は、駆動軸３０２、及び駆動軸３０２に固定されたギア５０１に噛合するギア５０２を介してモータジェネレータＭＧ２のロータ（符合は省略）に連結される。リングギア３０１の回転速度はモータジェネレータＭＧ２の回転速度に対し一定のギヤ比に固定される。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。
【００４７】
駆動軸３０２は、ハイブリッド車両１０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と結合される。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、各ドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ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、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。
【００４８】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発生させる動力を、プラネタリキャリア３０６及びピニオンギア３０５によって、サンギア３０３とリングギア３０１とに所定の比率（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。
【００４９】
尚、本発明に係る「差動機構」の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、本発明に係る差動機構は、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。
【００５０】
ＭＧ１変速機構４００は、第１及び第２遊星歯車機構４１０及び４２０を備える。第１遊星歯車機構４１０は、サンギア軸４０１を介してモータジェネレータＭＧ１のロータに結合されるサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ１と、プラネタリキャリアＣ１の回転を停止可能なブレーキＢ１とを備える。
【００５１】
第２遊星歯車機構４２０は、動力分割機構３００のサンギア軸３０４に結合されるサンギアＳ２と、サンギアＳ２の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ２と、サンギアＳ２とリングギアＲ２との間に配置されてサンギアＳ２の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ２と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ２と、プラネタリキャリアＣ２の回転を停止可能なブレーキＢ２とを備える。
【００５２】
第１及び第２遊星歯車機構４１０及び４２０の連結について、第１遊星歯車機構４１０のプラネタリキャリアＣ１と、第２遊星歯車機構４２０のリングギアＲ２とが結合されており、第１遊星歯車機構４１０のリングギアＲ１と、第２遊星歯車機構４２０のサンギアＳ２とが連結されている。
【００５３】
ブレーキＢ１及びＢ２の各々は、二枚のブレーキ板からなり、油圧駆動装置からの油圧の供給により、二枚のブレーキ板の間隔を広狭可能に構成されている。各ブレーキＢ１，Ｂ２は、二枚のブレーキ板の間隔を狭める場合、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２の回転を固定する係合状態と、その間隔を広げる場合、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２の回転を可能にする開放状態との間で、プラネタリキャリアＣ１，Ｃ２との状態を切り替えるブレーキ機構の一例である。
【００５４】
ＭＧ１変速機構４００は、ブレーキＢ１及びＢ２の係合状態に応じて、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を変速する変速機能と併せて、モータジェネレータＭＧ１を回転不能に固定するロック機能を備える。尚、本発明に係る「変速機構」の実施形態上の構成は、ＭＧ１変速機構４００のものに限定されず、変速機能に併せてロック機能を備えていれば、どのような構成であってもよい。
【００５５】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行機能と、運動エネルギーを電気エネルギー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回転電機」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、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行機能と、運動エネルギーを電気エネルギー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。
【００５６】
＜ＭＧ１変速機構の動作モード＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１０では、ＭＧ１変換機構４００におけるブレーキＢ１及びＢ２の係合状態に応じて、ＭＧ１変速機構４００の動作モードを、第１モード（ロー）、第２モード（ハイ）、ＭＧ１ロック及びＥＶモード（フリー）のうちのいずれかに設定することが可能である。
【００５７】
次に、図３及び図４を参照し、第１及び第２モード、ＭＧ１ロック並びにＥＶモードについて説明する。ここに、図３及び図４は共通して、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。具体的には、図３（ｉ）は、第１モードでの動作状態を示し、図３（ｉｉ）は、第２モードでの動作状態を示し、図４は、ＭＧ１ロックでの動作状態を示し、図５は、ＥＶモードでの動作状態を示す。尚、図３及び図４において、図２と重複する要素に対し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。
【００５８】
図３及び図４において、縦軸は回転速度を表しており、横軸は左から順にモータジェネレータＭＧ１、ブレーキＢ１、ブレーキＢ２、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２が表されている。サンギア３０３からモータジェネレータＭＧ２までの領域には、動力分割機構３００における動力伝達が示されている。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、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、実質的にモータジェネレータ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、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２の各要素の動作状態は、一の直線（動作共線）によって表すことができる。
【００５９】
例えば、図３（ｉ）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、サンギア３０３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、モータジェネレータＭＧ２の回転速度と一義的である）を一定とすれば、サンギア３０３の回転速度を制御することで、エンジン２００の動作点が増速側又は減速側に変化する。
【００６０】
サンギア３０３からモータジェネレータＭＧ１までの領域には、ＭＧ１変速機構４００における動力伝達が示されている。ここで、ＭＧ１変速機構４００は、第１及び第２遊星歯車機構４１０，４２０を含んで構成されており、サンギア３０３、ブレーキＢ２、ブレーキＢ１及びモータジェネレータＭＧ１のうち二要素の回転速度が定まれば、残余の２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、サンギア３０３、ブレーキＢ２、ブレーキＢ１及びモータジェネレータＭＧ１の各要素の動作状態は、一の直線（動作共線）によって表すことができる。尚、図３及び図４における図示「＋」（プラス）は、回転速度が正回転（増速）する側を示す。即ち、サンギア３０３、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２について、ゼロより上方が増速側を表すが、一方で、ＭＧ１については、ゼロより下方が増速側を表す。
【００６１】
図３（ｉ）において、第１モードでは、ブレーキＢ２が係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ２の回転速度がゼロ）にあり、ブレーキＢ１が開放状態にある。この場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３であり、ブレーキＢ２の動作点がゼロであるので、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６１となる。即ち、ブレーキＢ２がゼロを取ることにより動作共線の傾きが大きくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対して増速する。ここで、モータジェネレータＭＧ１のトルクは、必要トルクが一定である場合、その回転速度に反比例する。従って、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が増速する場合、モータジェネレータＭＧ１は、反力トルクとしての必要トルクの出力が比較的小さい、所謂「ロー」の状態となる
図３（ｉｉ）において、第２モードでは、ブレーキＢ１が係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ１の回転速度がゼロ）にあり、ブレーキＢ２が開放状態にある。この場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３であり、ブレーキＢ１の動作点がゼロであるので、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６２となる。即ち、ブレーキＢ１がゼロを取ることにより動作共線の傾きが小さくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対して減速する。従って、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が減速する場合、モータジェネレータＭＧ１は、必要トルクの出力が比較的大きい、所謂「ハイ」の状態となる。
【００６２】
図４において、ＭＧ１ロックでは、ブレーキＢ１及びＢ２が共に係合状態（即ち、プラネタリキャリアＣ１及びＣ２の回転速度がゼロ）にある。この場合、ブレーキＢ１及びＢ２の動作点と共に、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の動作点がゼロとなる。即ち、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の回転が共に固定され（即ち、ロック状態とされ）、ＭＧ１ロックの状態となる。
【００６３】
図５において、モータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行するべくエンジン２００の動作点がゼロであるＥＶ走行時に設定されるＥＶモードでは、ブレーキＢ１及びＢ２が共に開放状態にあることで、サンギア３０３とモータジェネレータＭＧ１との間の動力伝達経路が分断される。この場合、モータジェネレータＭＧ２の動作点、図示白丸ｍ１２により一義に規定されるサンギア３０３の動作点、図示白丸ｍ３２に対して、モータジェネレータＭＧ１の動作点が自由に設定可能となる。従って、モータジェネレータＭＧ１が不要に回転することがなく、回転速度がゼロ（所謂「フリー」）の状態となる。
【００６４】
＜実施形態の走行モード＞
本実施形態では、上述したようにモータジェネレータＭＧ１の回転を制御するＭＧ１変速機構４００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である。エンジン２００の回転速度（即ち、機関回転速度）Ｎｅをある程度の範囲で自由に選択可能であれば、機関回転速度Ｎｅと駆動軸３０２との比たる変速比を、少なくともある程度の範囲で自由に設定することが可能となり、動力分割機構３００を一種のＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速装置）として機能させることができる。このように変速比を自由に選択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、エンジンにおける要求出力パワー毎にエンジン２００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点（言い換えれば、最適燃費動作線上）に制御されるように、動作モードを第１又は第２モードに設定することが可能である。
【００６５】
ここで、仮に、ＭＧ１変速機構４００を介さずに動力分割機構３００とモータジェネレータＭＧ１とが直接に連結される構成において、無段変速モードが選択されている場合、モータジェネレータＭＧ２の回転速度が高いものの機関回転速度Ｎｅが低くて済むような運転条件において、モータジェネレータＭＧ１の動作点を、負回転側に設定する必要が生じ得る。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。モータジェネレータＭＧ１が力行状態となると、電力収支のバランスを取るべく、モータジェネレータＭＧ２が正回転負トルクの状態となって発電状態となる。この時、ドライブシャフトに供給するべき要求駆動力を保持するべく、エンジン２００のトルクをより大きくする必要がある。このような状態では、駆動軸３０２が要求駆動力を出力するべく、エンジン２００の直達トルクが増大すると、モータジェネレータＭＧ１のトルクがより増大することとなる。より増大されたトルクでモータジェネレータＭＧ１を力行し、これに必要とされる電力を補うべく、モータジェネレータＭＧ２を発電するといった、所謂「動力循環」と称される無駄な電気パスが生じることとなる。こうした動力循環が生じた状態では、ハイブリッド駆動装置１０００における動力の伝達効率ηｔが低下してハイブリッド駆動装置１０００のシステム効率ηｓｙｓ（例えば、エンジン２００の熱効率ηｅ×伝達効率ηｔ等として定義される）が低下し、エンジン２００における燃料消費量が増加してしまう。
【００６６】
そこで、上述した動力循環が生じ得る運転領域においては、図４に示すＭＧ１ロックが設定される。モータジェネレータＭＧ１がロック状態となると、必然的にサンギア３０３もまたロック状態となり、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３の回転速度はゼロとなる。このため、エンジン２００の機関回転速度は、車速Ｖと一義的なモータジェネレータＭＧ２の回転速度とサンギア３０３（モータジェネレータＭＧ１）の回転速度とにより一義的に決定され、変速比が一定となる。このようにモータジェネレータＭＧ１がロック状態にある場合、即ち、ＭＧ１ロックに対応する走行モードが、固定変速モードである。
【００６７】
固定変速モードでは、エンジン２００のトルク（即ち、機関トルク）に対応する反力トルクは、ＭＧ１変速機構４００の物理的な制動力、即ち、ブレーキＢ１及びＢ２の係合力に代替され、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は停止される。従って、基本的にモータジェネレータＭＧ２の出力トルクがゼロに設定され、モータジェネレータＭＧ２は空転状態となる。結局、固定変速モードでは、ハイブリッド駆動装置１０００の出力トルク（駆動軸３０２に供給されるトルク）は、エンジン２００の出力トルクのうち、動力分割機構３００により駆動軸３０２側に分割された、直達トルクのみとなる。このように、固定変速モードでは、エンジン２００からの直達トルクのみがハイブリッド車両１０の駆動トルクとなり、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ηｔが上昇する。
【００６８】
＜ＭＧ１ロック切り替え制御処理＞
本実施形態では、固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）への切り替えが行われる過程に、無段変速モードにおける最適燃費動作点を維持するべく、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１ロック切り替え制御処理を実行する。
【００６９】
図６を参照し、本実施形態におけるＭＧ１ロック切り替え制御処理について説明する。ここに、図６は、ＭＧ１ロック切り替え制御処理を示すフローチャートである。
【００７０】
図６において、ＥＣＵ１００の走行モード判定部１００ｂは、先ず、車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）への切り替え要求があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この時、ハイブリッド駆動装置１０００の動作モードについて、ＥＶ走行中であればＥＶモードに設定されており、ＥＶ走行中でなければ第１又は第２モードに設定されている。ステップＳ１１の判定の結果、ＭＧ１ロックへの切り替え要求がないと判定された場合（ステップＳ１１:ＮＯ）、再度ステップＳ１１の処理を実行する。
【００７１】
一方、ステップＳ１１の判定の結果、ＭＧ１ロックへの切り替え要求があると判定された場合（ステップＳ１１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００のＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１を開放状態にすると共にブレーキＢ２を係合状態にすることで図３（ｉ）の第１モードに動作モードを設定する（ステップＳ１２）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対し増速する。続いて、ＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１を係合状態にすると共にブレーキＢ２を開放状態にすることで、図３（ｉｉ）の第２モードに動作モードを設定する（ステップＳ１３）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がサンギア３０３の回転速度に対し減速する。この後、ＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１及びＢ２を共に係合状態にすることで図４のＭＧ１ロックに動作モードを設定する（ステップＳ１４）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１及びサンギア３０３について、回転速度がゼロになるロック状態への切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック切り替え制御処理が終了する。
【００７２】
本実施形態のＭＧ１ロック切り替え制御処理によれば、ＭＧ１ロックへの切り替えを行う際に、第１モード、第２モードに順番に設定した後にロック状態に切り替えることで、エンジン動作点を最適燃費動作点に維持しつつ、第１回転電機の回転速度をゼロに近づけることで、エンジン動作点が最適燃費動作線上にある時間を延長する。これにより、燃費及びドライバビリティの向上を図ることが可能である。
【００７３】
＜ＭＧ１ロック解除制御処理＞
本実施形態では、固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）の解除が行われる過程に、ドライバビリティの向上及びバッテリ１２の劣化防止を実現するべく、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１ロック解除制御処理を実行する。
【００７４】
図７を参照し、本実施形態におけるＭＧ１ロック解除制御処理について説明する。ここに、図７は、ＭＧ１ロック解除制御処理を示すフローチャートである。
【００７５】
図７において、走行モード判定部１００ｂは、先ず、車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて固定変速モード（即ち、ＭＧ１ロック）から無段変速モード（即ち、ＣＶＴ）への切り替え要求があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。この判定の結果、ＣＶＴへの切り替え要求がないと判定された場合（ステップＳ２１:ＮＯ）、再度ステップＳ２１の処理を実行する。
【００７６】
一方、ステップＳ２１の判定の結果、ＣＶＴへの切り替え要求があると判定された場合（ステップＳ２１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車速Ｖ及びアクセル開度Ｔａに基づいて算出される、駆動軸３０２における要求パワーが増加する又は減少するかを判定する（ステップＳ２２）。この判定の結果、要求パワーが増加すると判定された場合、ＭＧ１変速制御部１００ａは、ブレーキＢ１を開放状態にすると共にブレーキＢ２を係合状態にする図３（ｉ）の第１モードに動作モードを設定する（ステップＳ２４）。この設定により、モータジェネレータＭＧ１について、反力トルクとしての必要トルクを小さくすることが可能である。これにより、ＣＶＴへの切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック解除制御処理が終了する。
【００７７】
一方、ステップＳ２２の判定の結果、要求パワーが減少すると判定された場合（ステップＳ２２:減）、ＥＣＵ１００は、バッテリ１２の充電可能量（即ち、本発明に係る「蓄電可能量」の一例）Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値（即ち、本発明に係る「所定量」の一例）Ｗｉｎ０の絶対値より小さいか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、充電可能量Ｗｉｎとは、バッテリ１２において実際に充電可能な充電量を負の数で示す。これに対し、充電可能上限値Ｗｉｎ０とは、バッテリ１２における制御目標範囲において、一定の回生エネルギーを充電する程に十分な充電可能量Ｗｉｎを保有可能か否かを判断するための充電可能量の上限値を負の数で示す。この判定の結果、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より小さいと判定された場合（ステップＳ２３:Ｙｅｓ）、十分な充電可能量Ｗｉｎを保有しておらずバッテリ１２の回生能力が低いため、ＭＧ１変速制御部１００ａは、図３（ｉ）の第１モードに動作モードを設定することで（ステップＳ２４）、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が比較的大幅に変化し、モータジェネレータＭＧ１における回生エネルギーの生成が比較的少量となる。この時、回生エネルギーの一部をモータジェネレータＭＧ１の回転エネルギーとして蓄えることで、ブレーキのために熱として捨ててしまうエネルギー量を低減することが可能である。これにより、ＣＶＴへの切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック解除制御処理が終了する。
【００７８】
一方、ステップＳ２３の判定の結果、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より大きいと判定された場合（ステップＳ２３:Ｎｏ）、十分な充電可能量Ｗｉｎを保有しておりバッテリ１２の回生能力が高いため、図３（ｉｉ）の第２モードに動作モードを設定することで（ステップＳ２５）、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が比較的小幅に変化し、モータジェネレータＭＧ１における回生エネルギーの生成が比較的大量となる。これにより、ＣＶＴへの切り替えがなされると、一連のＭＧ１ロック解除制御処理が終了する。
【００７９】
ここで、図８を参照し、充電可能量Ｗｉｎに応じた第１又は第２モードの設定により、モータジェネレータＭＧ１において生成される回生エネルギーの差異について説明する。ここに、図８は、図３から図５と同様にして、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。具体的には、図８（ｉ）は、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より小さい場合に設定される第１モードでの動作状態を示し、図８（ｉｉ）は、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より大きい場合に設定される第２モードでの動作状態を示す。
【００８０】
図８（ｉ）において、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より小さく、動作モードが第１モードに設定される場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３３であり、ブレーキＢ２の動作点がゼロであると、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６３となる。即ち、ブレーキＢ２がゼロを取ることにより動作共線の傾きが大きくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がＭＧ１ロック時のゼロから大幅に変化する。この大幅な変化は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が大きいことを示す。
【００８１】
図８（ｉｉ）において、充電可能量Ｗｉｎの絶対値が充電可能上限値Ｗｉｎ０の絶対値より大きく、第２モードが設定される場合、サンギア３０３の動作点が図示白丸ｍ３３であり、ブレーキＢ１の動作点がゼロであると、モータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ６４となる。即ち、ブレーキＢ１がゼロを取ることにより動作共線の傾きが小さくなることで、モータジェネレータＭＧ１の回転速度がＭＧ１ロック時のゼロから小幅に変化する。この小幅な変化は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が小さいことを示す。
【００８２】
モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量の大小は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を規定値（即ち、図示白丸ｍ６３又はｍ６４の値）まで増速するための運動エネルギー（言い換えれば、消費エネルギー）の大きさを示す。モータジェネレータＭＧ１では、運動エネルギーが多く消費されれば（言い換えれば、モータジェネレータＭＧ１自身に多く蓄えられれば）、回生エネルギーが少なく生成される。一方、運動エネルギーが少なく消費されれば、回生エネルギーが多く生成される。このように、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量が変化することで、バッテリ１２に蓄電される回生エネルギー量を調整することが可能である。
【００８３】
本実施形態のＭＧ１ロック解除制御処理によれば、要求パワーの増大に伴ってＭＧ１ロックを解除する場合、動作モードが第１モードに設定されることで、モータジェネレータＭＧ１が負担するべき反力トルクとしての必要トルクが小さくなる。これにより、エンジン動作点を高回転、低トルク側に変更する必要がないため、ドライバビリティの向上を図ることが可能となる。
【００８４】
また、要求パワーの減少に伴ってＭＧ１ロックを解除する場合、バッテリ１２の充電可能量Ｗｉｎに応じて第１又は第２モードが設定され、モータジェネレータＭＧ１の回転速度が大幅又は小幅に変化する。これにより、モータジェネレータＭＧ１の回転速度変化量に差異を生じさせることで、モータジェネレータＭＧ１が生成する回生エネルギー量を調整することが可能である。これにより、バッテリ１２における充電量が制御目標範囲の制御上限値を超過する事態を回避し、バッテリ１２の劣化を防止することが可能である。
【００８５】
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。
【符号の説明】
【００８６】
１０…ハイブリッド車両、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、４００…ＭＧ１変速機構、１０００…ハイブリッド駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i)内燃機関、（ii）該内燃機関との間で動力の入出力が可能な第１回転電機、及び（iii）車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機を含む動力要素と、
前記動力要素を連結する複数の回転要素を含み、該複数の回転要素が相互に差動回転可能である差動機構と、
前記第１回転電機及び前記第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と、
前記第１回転電機と前記差動機構との間に設けられた歯車機構であって、前記複数の回転要素のうち当該歯車機構に連結される一の回転要素の回転速度に対し、前記第１回転電機の回転速度を減速可能な第１係合要素、及び前記第１回転電機の回転速度を増速可能な第２係合要素を含み、前記第１係合要素及び前記第２係合要素の係合状態に応じて、前記第１回転電機を回転不能に固定するロック状態及び回転可能な非ロック状態の間で切り替え可能である変速機構と、
前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える場合、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する変速制御手段と
を備え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】
前記変速制御手段は、
前記第１係合要素を開放すると共に前記第２係合要素を係合することで前記第１回転電機の回転速度を増速させる第１モード、又は前記第１係合要素を係合すると共に前記第２係合要素を開放することで前記第１回転電機の回転速度を減速させる第２モードに、前記変速機構の動作モードを設定可能であって、
前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える際に、前記第１モード及び前記第２モードに順番に前記動作モードを設定した後に、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する
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】
前記変速制御手段は、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に開放することで、前記一の回転要素を回転可能にしつつ前記第１回転電機の回転速度をゼロに設定可能であるＥＶモードに、前記動作モードを設定可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの増大により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合、前記第１モードに前記動作モードを設定する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの減少により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合であって、前記動作モードを、前記蓄電手段における蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より小さい場合、前記第１モードに設定し、前記蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より大きい場合、前記第２モードに設定する
ことを特徴とする請求項２から４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６】
前記変速機構は、前記第１係合要素を含む第１遊星歯車機構と、前記第２係合要素を含む第２遊星歯車機構とを備えており、
前記第１遊星歯車機構は、前記第１回転電機に結合される第１サンギアと、前記第１係合要素に連結される第１ピニオンギアと、第１リングギアとを備え、
前記第２遊星歯車機構は、前記一の回転要素に結合される第２サンギアと、前記第１リングギア及び前記第２係合要素に連結される第２ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアと共に前記第１係合要素に連結される第２リングギアとを備える
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１】
（i)内燃機関、（ii）該内燃機関との間で動力の入出力が可能な第１回転電機、及び（iii）車軸に繋がる駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２回転電機を含む動力要素と、
前記動力要素を連結する複数の回転要素を含み、該複数の回転要素が相互に差動回転可能である差動機構と、
前記第１回転電機及び前記第２回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と、
前記第１回転電機と前記差動機構との間に設けられた歯車機構であって、前記複数の回転要素のうち当該歯車機構に連結される一の回転要素の回転速度に対し、前記第１回転電機の回転速度を減速可能な第１係合要素、及び前記第１回転電機の回転速度を増速可能な第２係合要素を含み、前記第１係合要素及び前記第２係合要素の係合状態に応じて、前記第１回転電機を回転不能に固定するロック状態及び回転可能な非ロック状態の間で切り替え可能である変速機構と、
前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える場合、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する変速制御手段と
を備え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】
前記変速制御手段は、
前記第１係合要素を開放すると共に前記第２係合要素を係合することで前記第１回転電機の回転速度を増速させる第１モード、又は前記第１係合要素を係合すると共に前記第２係合要素を開放することで前記第１回転電機の回転速度を減速させる第２モードに、前記変速機構の動作モードを設定可能であって、
前記非ロック状態から前記ロック状態に切り替える際に、前記第１モード及び前記第２モードに順番に前記動作モードを設定した後に、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に係合するように前記変速機構を制御する
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】
前記変速制御手段は、前記第１係合要素及び前記第２係合要素を共に開放することで、前記一の回転要素を回転可能にしつつ前記第１回転電機の回転速度をゼロに設定可能であるＥＶモードに、前記動作モードを設定可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの増大により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合、前記第１モードに前記動作モードを設定する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記変速制御手段は、前記駆動軸に要求される要求パワーの減少により前記ロック状態から前記非ロック状態に切り替える場合であって、前記動作モードを、前記蓄電手段における蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より小さい場合、前記第１モードに設定し、前記蓄電可能量の絶対値が所定量の絶対値より大きい場合、前記第２モードに設定する
ことを特徴とする請求項２から４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６】
前記変速機構は、前記第１係合要素を含む第１遊星歯車機構と、前記第２係合要素を含む第２遊星歯車機構とを備えており、
前記第１遊星歯車機構は、前記第１回転電機に結合される第１サンギアと、前記第１係合要素に連結される第１ピニオンギアと、第１リングギアとを備え、
前記第２遊星歯車機構は、前記一の回転要素に結合される第２サンギアと、前記第１リングギア及び前記第２係合要素に連結される第２ピニオンギアと、前記第１ピニオンギアと共に前記第１係合要素に連結される第２リングギアとを備える
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【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２０１２−１７９９４６（Ｐ２０１２−１７９９４６Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４２３２２（Ｐ２０１１−４２３２２）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【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２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【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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