JP2018001949A - ハイブリッド車両の走行モード切換制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モードを連続して切り換える多重切換をできるだけ短時間で行うことができるようにする。【解決手段】ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからパラレルハイモードへ切り換える第１切換判断が行われた場合に（Ｓ２の判断がＹＥＳ）、その第１切換判断に従って走行モードを切り換える途中でパラレルローモードへ切り換える第２切換判断が行われるか否かを予測し（Ｓ３）、ＹＥＳの場合にはＳ４以下を実行し、ギヤ段の変更に先立ってエンジンを始動する一方、ＮＯの場合はＳ８以下を実行し、エンジンの始動に先立ってギヤ段を変更する。Ｓ４以下を実行する場合、第２切換判断が実際に行われた時には（Ｓ５の判断がＹＥＳ）、ギヤ段を変更することなくＳ７で直結クラッチＣＳを係合させてそのままパラレルローモードを成立させるため、そのパラレルローモードへの切換が短時間で行われるようになり、ドラビリ性能が向上する。【選択図】図１２

Description

本発明は、複数の走行モードで走行可能なハイブリッド車両に係り、特に、その複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置に関するものである。

(a) エンジンに動力伝達可能に連結されるとともに、動力伝達状態が異なる複数のギヤ段を成立させることができる機械式変速部と、(b) その機械式変速部の出力部材に連結された第１回転要素と、第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と、出力要素として機能する第３回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 駆動輪に動力伝達可能に連結された第２回転機と、を有し、(d) 前記エンジンの作動、非作動、および前記ギヤ段の何れかが異なる複数の走行モードで走行可能なハイブリッド車両が提案されている。特許文献１に記載の装置はその一例で、エンジンが非作動のＥＶ（Electric Vehicle）走行からギヤ段の変更を伴ってＨＶ（Hybrid Vehicle）走行へ切り換える場合、ギヤ段を変更した後にエンジンをクランキングして始動するようになっている（同文献の図９参照）。

国際公開第２０１３／１１４５９４号

しかしながら、このようなハイブリッド車両においては、短時間の間に走行モードが連続して切り換えられる多重切換が発生することがあり、最初の走行モード切換が終了した後に次の走行モード切換を行っていると切換所要時間が長くなり、駆動力応答性等のドラビリ性能が損なわれる可能性があった。例えば特許文献１に記載のハイブリッド車両の場合、アクセルペダルの踏込み操作等によりＥＶの単独モータ走行からＨＶハイギヤ走行へ切り換え、更にＨＶローギヤ走行へ連続して切り換える可能性があるが、ハイギヤ段へ切り換えてエンジンを始動した後にローギヤ段へ切り換える必要があり、切換所要時間が長くなる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、走行モードを連続して切り換える多重切換をできるだけ短時間で行うことができるようにすることにある。

本発明は、(a) エンジンに動力伝達可能に連結されるとともに、動力伝達状態が異なる複数のギヤ段を成立させることができる機械式変速部と、(b) その機械式変速部の出力部材に連結された第１回転要素と、第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と、出力要素として機能する第３回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 駆動輪に動力伝達可能に連結された第２回転機と、を有し、(d) 前記エンジンの作動、非作動、および前記ギヤ段の何れかが異なる複数の走行モードで走行可能なハイブリッド車両に関し、(e) その複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置において、(f) 予め定められた走行モード切換条件に従って前記走行モードの切換判断を行なう切換判定部と、(g) その切換判定部によって、前記エンジンの作動、非作動を切り換えるとともに前記ギヤ段を変更する第１切換判断が行われた場合に、その第１切換判断に従って走行モード切換制御が行われる途中で、そのエンジンの作動、非作動の切換はそのままでそのギヤ段の変更先が異なる別の走行モードへ切り換える第２切換判断が前記切換判定部によって行われるか否かを予測する多重切換予測部と、(h) その多重切換予測部によって前記第２切換判断が行われると予測された場合は、前記ギヤ段の変更に先立って前記エンジンの作動、非作動を切り換える一方、前記第２切換判断が行われると予測されなかった場合は、前記エンジンの作動、非作動の切換に先立って前記ギヤ段の変更を実行する切換実行部と、を有し、且つ、(i) 前記切換実行部は、前記第２切換判断が行われると予測された場合、前記エンジンの作動、非作動を切り換えた後で前記ギヤ段の変更を実行する前に、前記切換判定部によりその第２切換判断が実際に行われたか否かを判断し、その第２切換判断が行われた時にはそのギヤ段の変更を省略して前記別の走行モードへ切り換えることを特徴とする。

このようなハイブリッド車両の走行モード切換制御装置においては、第１切換判断が行われた場合に、走行モード切換制御の途中で第２切換判断が行われるか否かを予測し、第２切換判断が予測された場合はギヤ段の変更に先立ってエンジンの作動、非作動を切り換える一方、第２切換判断が予測されなかった場合はエンジンの作動、非作動の切換に先立ってギヤ段の変更を実行する。そして、第２切換判断が行われると予測された場合には、エンジンの作動、非作動を切り換えた後でギヤ段の変更を実行する前に、第２切換判断が実際に行われたか否かを判断し、第２切換判断が行われた時にはギヤ段の変更を省略して第２切換判断による別の走行モードへ切り換えるため、その別の走行モードへの切換が短時間で行われるようになり、駆動力応答性等のドラビリ性能が向上する。

本発明が適用されたハイブリッド車両の走行に関与する概略構成を説明する骨子図で、制御系統の要部を併せて示した図である。 図１のハイブリッド車両で実現可能な複数の走行モードと、それ等の走行モードにおける各部の作動状態を説明する図である。 ＥＶの単駆動モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＥＶの両駆動モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのシリーズパラレルハイモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのシリーズパラレルローモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのパラレルハイモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのパラレルローモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 ＨＶのシリーズモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。 バッテリの入出力制限が無い場合の走行モード切換マップの一例を説明する図である。 バッテリの入出力制限がある場合の走行モード切換マップの一例を説明する図である。 図１の電子制御装置が機能的に備えている走行モード切換制御部の作動を具体的に説明するフローチャートである。 図１２のフローチャートのステップＳ３がＹＥＳ（肯定）で、ギヤ段の変更に先立ってエンジンを始動する場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。 図１２のフローチャートのステップＳ３がＮＯ（否定）で、エンジンの始動に先立ってギヤ段を変更する場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。 図１３のタイムチャートにおける時間ｔ１〜ｔ３部分の共線図の変化を例示した図である。 図１３のタイムチャートにおもる時間ｔ３〜ｔ６部分の共線図の変化を例示した図である。 図１４のタイムチャートにおける時間ｔ４〜ｔ８部分の共線図の変化を例示した図である。

機械式変速部としては、例えば複数の変速用係合装置によって変速比が異なる複数のギヤ段を成立させることができるとともに、動力伝達を遮断する遮断状態（ニュートラル）が可能な遊星歯車式や平行軸式等の有段の機械式変速部が適当である。複数のギヤ段は、変速比が１よりも大きい減速ギヤ段（アンダードライブ）、および変速比が１よりも小さい増速ギヤ段（オーバードライブ）の両方を含むように定めることもできるが、減速ギヤ段および増速ギヤ段の何れか一方のみを含むものでも良い。上記遮断状態も複数のギヤ段に含めることができる。

遊星歯車式の機械式変速部の場合、例えばシングルピニオン型或いはダブルピニオン型の単一の遊星歯車機構を備えて構成される。遊星歯車機構はサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの３つの回転要素を備えているが、それ等の回転速度を直線で結ぶことができる共線図において、例えば中間に位置する回転速度が中間の回転要素（シングルピニオン型遊星歯車機構のキャリア、ダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤ）にエンジンが連結され、両側の回転要素の一方が出力要素として機能し、他方がブレーキを介して選択的に回転不能に固定されることにより変速比が１より小さい増速ギヤ段が成立させられる。また、３つの回転要素の何れか２つをクラッチによって選択的に連結することにより、遊星歯車機構が一体的に回転する変速比が１の等速ギヤ段を成立させることができる。共線図において、中間に位置する回転要素を出力要素として用い、両側の回転要素の一方にエンジンを連結し、他方をブレーキによって選択的に回転不能に固定できるようにした場合、変速比が１より大きい減速ギヤ段を成立させることができる。

電気式差動部の差動機構としては、シングルピニオン型或いはダブルピニオン型の単一の遊星歯車機構が好適に用いられる。この遊星歯車機構はサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの３つの回転要素を備えているが、それ等の回転速度を直線で結ぶことができる共線図において、例えば中間に位置する回転速度が中間の回転要素（シングルピニオン型遊星歯車機構のキャリア、ダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤ）に機械式変速部の出力部材が連結され、両側の回転要素に第１回転機および駆動輪が連結されるが、中間の回転要素に駆動輪を連結するようにしても良い。駆動輪に連結される回転要素が出力要素である。この３つの回転要素は、常に差動回転可能であっても良いが、任意の２つをクラッチにより一体的に連結できるようにして、運転状態に応じて一体回転させるようにしたり、第１回転機が連結される回転要素をブレーキにより回転停止できるようにしたりして、差動回転を制限することも可能である。

回転機は回転電気機械のことで、具体的には電動モータ、発電機、或いはその両方の機能を択一的に用いることができるモータジェネレータである。第１回転機として発電機を採用し、第２回転機として電動モータを採用することもできるが、種々の運転状態を想定した場合、第１回転機、第２回転機の何れもモータジェネレータを用いることが望ましい。

切換判定部は、例えばアクセル操作量や車速等の運転状態をパラメータとして定められた走行モード切換マップ、或いはモード領域マップ等の走行モード切換条件に従って切換判断を行なう。バッテリの蓄電残量等の車両状態に応じて複数種類の走行モード切換条件を定めることもできるし、車両状態に応じて基本の走行モード切換条件を補正することもできる。そして、例えばアクセル操作量等の車両負荷に応じて３種類以上の走行モードに切り換えられる場合に、本発明は好適に適用される。走行モード切換条件がアクセル操作量等の車両負荷をパラメータとして定められている場合、多重切換予測部は、例えばその車両負荷の変化率（アクセル変化率など）に基づいて第２切換判断が行われるか否かを予測することができる。車速に応じて走行モードが切り換えられる場合には、車速の変化率（加減速度）に基づいて第２切換判断が行われるか否かを予測することができるなど、走行モード切換条件に応じて種々の予測態様が可能である。

切換実行部は、第１切換判断による走行モード切換におけるギヤ段の変更を実行する前に、切換判定部により第２切換判断が実際に行われたか否かを判断し、第２切換判断が行われた時には第１切換判断による走行モード切換におけるギヤ段の変更を行うことなく第２切換判断による別の走行モードへ切り換える飛び切換部を備えて構成される。別の走行モードは、第１切換判断による切換先の走行モードに比較して、エンジンの作動、非作動の切換はそのままでギヤ段の変更先が異なる走行モードであり、新たなギヤ段の変更先は、第１切換判断による走行モード切換前のギヤ段、すなわち現状のギヤ段でも良いし、新たな第３のギヤ段でも良い。

本発明は、例えば(a) 前記機械式変速部は、一対の変速用係合装置の何れか一方が係合させられ且つ他方が解放された第１ギヤ段と、該他方が係合させられ且つ該一方が解放された第２ギヤ段とを成立させることが可能なもので、(b) 前記ハイブリッド車両は、前記複数の走行モードとして、前記エンジンが非作動状態で且つ前記第１ギヤ段の第１走行モード、前記エンジンが作動状態で且つ前記第２ギヤ段の第２走行モード、および前記エンジンが作動状態で且つ前記第１ギヤ段の第３走行モードを備えており、(c) 前記多重切換予測部は、前記切換判定部によって前記第１走行モードから前記第２走行モードへ切り換える第１切換判断が行われた場合に、該第１切換判断に従って該第２走行モードへ切り換える走行モード切換制御が行われる途中で前記第３走行モードへ切り換える第２切換判断が前記切換判定部によって行われるか否かを予測するもので、(d) 前記切換実行部は、前記多重切換予測部によって前記第２切換判断が行われると予測された場合は、前記第２ギヤ段への変更に先立って前記エンジンを始動する一方、前記第２切換判断が行われると予測されなかった場合は、前記エンジンの始動に先立って前記第２ギヤ段への変更を実行するように構成される。第３走行モードは別の走行モードに相当し、第２切換判断に従って第３走行モードへ切り換える場合は、第２ギヤ段へ変更することなく第１ギヤ段を維持したまま第３走行モードを成立させることができる。また、第２切換判断が予測されなかった場合は、エンジンの始動に先立って第２ギヤ段への変更が行われるが、第１走行モードではエンジンが非作動で機械式変速部全体を回転停止させることができるため、変速ショックを生じることなく一対の変速用係合装置の係合、解放制御を短時間で行うことができる。

前記ハイブリッド車両は、例えば前記エンジンと前記第１回転機とを接続、遮断する連結装置を有して構成される。その場合は、前記走行モードとして該連結装置の作動状態が異なる走行モードが可能で、例えば連結装置を接続状態にするとともに前記機械式変速部を遮断状態とすることで、エンジンにより第１回転機を回転駆動して発電するとともに、その発電電力により第２回転機を力行制御して走行するシリーズモードを実行できる。連結装置としては、クラッチ等の断接装置だけでも良いが、変速機を介して接続することもできる。なお、本発明は、このような連結装置を備えていないハイブリッド車両にも適用できる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両１０の走行に関与する概略構成を説明する骨子図で、走行モードの切換制御に関する制御系統の要部を併せて示した図である。図１において、ハイブリッド車両１０は、走行用の駆動源として用いることができるエンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、および第２モータジェネレータＭＧ２を備えており、動力伝達装置１４を介して駆動輪（前輪）１６を回転駆動する。エンジン１２は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、所定の燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。このエンジン１２は、電子制御装置８０によって吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の作動状態が制御されることにより、エンジントルクＴｅが制御される。

第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、何れも電動モータおよび発電機（ジェネレータ）として択一的に用いることができる。第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、インバータ部や平滑コンデンサなどを有する電力制御ユニット１８を介してバッテリユニット２０に接続されており、電子制御装置８０によって電力制御ユニット１８が制御されることにより、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２の各々のトルク（力行トルクまたは回生トルク）であるＭＧ１トルクＴｍｇ１、ＭＧ２トルクＴｍｇ２が制御される。第１モータジェネレータＭＧ１は第１回転機で、第２モータジェネレータＭＧ２は第２回転機である。

動力伝達装置１４は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式の車両用で、非回転部材であるトランスアクスルケース２２内に、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２と共に収容されている。動力伝達装置１４は、エンジン１２および第１モータジェネレータＭＧ１の少なくとも一方の出力を駆動輪１６へ伝達する第１動力伝達部２４と、第２モータジェネレータＭＧ２の出力を駆動輪１６へ伝達する第２動力伝達部２６とを備えている。第１動力伝達部２４は、機械式変速部４４および電気式差動部４６を備えており、電気式差動部４６の出力部材であるドライブギヤ２８から、ドリブンギヤ３０、ドリブン軸３２、ファイナルギヤ３４、デフリングギヤ３６を介してディファレンシャル装置３８に動力伝達され、一対の車軸４０を介して左右の駆動輪１６に分配される。

機械式変速部４４および電気式差動部４６は、エンジン１２によって回転駆動される入力軸４２と同軸に配置されており、機械式変速部４４は、第１遊星歯車機構４８、クラッチＣ１、およびブレーキＢ１を備えている。第１遊星歯車機構４８は、差動回転可能な３つの回転要素として、サンギヤＳ１、ピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するキャリアＣＡ１、およびピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構で、キャリアＣＡ１は入力軸４２に一体的に連結されており、機械式変速部４４の入力部材として機能する。サンギヤＳ１は、ブレーキＢ１を介してトランスアクスルケース２２に選択的に連結されるようになっており、サンギヤＳ１およびキャリアＣＡ１は、クラッチＣ１を介して互いに選択的に連結されるようになっている。リングギヤＲ１は、機械式変速部４４の出力部材として機能する連結部材４５を介して電気式差動部４６に連結されている。

クラッチＣ１およびブレーキＢ１は、何れも油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御回路５２の油路切換弁や油圧制御弁が電子制御装置８０によって制御されることにより、その油圧制御回路５２から各々供給されるＣ１油圧Ｐｃ１、Ｂ１油圧Ｐｂ１に応じて係合、解放制御される。そして、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が何れも解放されると、第１遊星歯車機構４８の差動が許容され、サンギヤＳ１が自由回転してエンジントルクＴｅの反力トルクを取れないため、機械式変速部４４は中立状態（ニュートラル状態）とされて動力伝達が不能な遮断状態となる。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が何れも係合させられると、第１遊星歯車機構４８は一体的に回転停止状態とされ、入力軸４２を介してエンジン１２が回転停止状態に保持される。クラッチＣ１が係合させられ且つブレーキＢ１が解放されると、第１遊星歯車機構４８が一体回転させられるようになり、エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）Ｎｅが等速で、すなわち変速比γ１＝１で、リングギヤＲ１から連結部材４５を介して電気式差動部４６へ出力される。変速比γ１は、エンジン回転速度Ｎｅ／リングギヤＲ１の回転速度である。また、クラッチＣ１が解放され且つブレーキＢ１が係合させられると、サンギヤＳ１が回転停止させられることにより、リングギヤＲ１が入力軸４２に対して増速回転させられるようになり、変速比γ１＜１で連結部材４５を介して電気式差動部４６へ出力される。すなわち、機械式変速部４４は、直結状態（変速比γ１＝１）のローギヤ段と、オーバードライブ状態（変速比γ１＜１）のハイギヤ段とに切り換えられる２段の有段変速機として機能する。ローギヤ段は第１ギヤ段に相当し、ハイギヤ段は第２ギヤ段に相当する。クラッチＣ１およびブレーキＢ１は、変速用係合装置である。

図３〜図９における左側に示す共線図は、上記機械式変速部４４に関するもので、「ＥＮＧ」はエンジン１２である。この共線図は、第１遊星歯車機構４８の３つの回転要素（サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１）の回転速度を直線で結ぶことができるもので、各回転要素を表す３本の縦線Ｙ１〜Ｙ３の間隔は、第１遊星歯車機構４８のギヤ比（サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数）に応じて定まる。

電気式差動部４６は、第２遊星歯車機構５０を備えている。第２遊星歯車機構５０は、差動回転可能な３つの回転要素として、サンギヤＳ２、ピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するキャリアＣＡ２、およびピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、差動作用を生じる差動機構として機能する。キャリアＣＡ２は、前記連結部材４５に一体的に連結されており、電気式差動部４６の入力部材として機能する。サンギヤＳ２は、差動制御用の第１モータジェネレータＭＧ１のロータ軸５４に一体的に連結されている。リングギヤＲ２は、電気式差動部４６の出力部材として機能するドライブギヤ２８に一体的に連結されている。本実施例では、キャリアＣＡ２が第１回転要素で、サンギヤＳ２が第２回転要素で、リングギヤＲ２が第３回転要素であり、リングギヤＲ２は出力要素として機能する。

上記第１モータジェネレータＭＧ１のロータ軸５４は、直結クラッチＣＳを介して入力軸４２に選択的に連結されるようになっている。直結クラッチＣＳは、油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合装置であり、前記クラッチＣ１、ブレーキＢ１と同様に、油圧制御回路５２の油路切換弁や油圧制御弁が電子制御装置８０によって制御されることにより、その油圧制御回路５２から供給されるＣＳ油圧Ｐｃｓに応じて係合、解放制御される。この直結クラッチＣＳは、動力伝達を接続、遮断できる断接装置で、エンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１との間を接続、遮断する連結装置に相当する。

上記直結クラッチＣＳが解放されると、第２遊星歯車機構５０の差動が許容される。この状態では、第２遊星歯車機構５０は、キャリアＣＡ２に入力される動力を第１モータジェネレータＭＧ１およびリングギヤＲ２へ分配する動力分配機構として機能することが可能である。すなわち、電気式差動部４６において、リングギヤＲ２へ分配される機械的な動力伝達に加え、第１モータジェネレータＭＧ１に分配された動力で第１モータジェネレータＭＧ１が回転駆動されることによって発電し、その発電した電力で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動したり、バッテリユニット２０を充電したりすることができる。電気式差動部４６は、電子制御装置８０によって電力制御ユニット１８が制御されて第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されることにより、変速比γ２（＝キャリアＣＡ２の回転速度／リングギヤＲ２の回転速度）を連続的に制御する電気式無段変速機として機能する。つまり、電気式差動部４６は、差動機構としての第２遊星歯車機構５０と、その第２遊星歯車機構５０に動力伝達可能に連結された差動制御用回転機としての第１モータジェネレータＭＧ１とを有し、第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されることにより第２遊星歯車機構５０の差動状態が制御される電気式変速機構である。また、直結クラッチＣＳが係合させられた状態では、エンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１とが連結されるため、エンジン１２の動力によって第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動して発電し、その発電した電力でバッテリユニット２０を充電したり第２モータジェネレータＭＧ２を駆動したりすることが可能である。

図３〜図９における右側に示す共線図は、上記電気式差動部４６に関するもので、「ＯＵＴ」は出力部材として機能するドライブギヤ２８である。この共線図は、第２遊星歯車機構５０の３つの回転要素（サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２、リングギヤＲ２）の回転速度を直線で結ぶことができるもので、各回転要素を表す３本の縦線Ｙ４〜Ｙ６の間隔は、第２遊星歯車機構５０のギヤ比（サンギヤＳ２の歯数／リングギヤＲ２の歯数）に応じて定まる。本実施例では、この共線図の中間に位置する回転要素、すなわち差動状態において回転速度が中間の速度になる回転要素であるキャリアＣＡ２に連結部材４５が連結されて、エンジン１２から動力が入力されるようになっている。また、共線図の両側に位置する２つの回転要素（サンギヤＳ２およびリングギヤＲ２）の一方および他方に、第１モータジェネレータＭＧ１、駆動輪１６が動力伝達可能に連結されている。

このように構成された第１動力伝達部２４においては、エンジン１２の動力や第１モータジェネレータＭＧ１の動力がドライブギヤ２８からドリブンギヤ３０へ伝達される。従って、エンジン１２および第１モータジェネレータＭＧ１は、第１動力伝達部２４を介して駆動輪１６に動力伝達可能に連結される。また、機械式変速部４４は、直結状態またはオーバードライブ状態で動力伝達するため、第１モータジェネレータＭＧ１の高トルク化が抑制される。

第１動力伝達部２４では、機械式変速部４４および電気式差動部４６が直列に接続されているため、機械式変速部４４を変速すれば第１動力伝達部２４の全体の変速比γ０（＝γ１×γ２）も変化させられる。そこで、機械式変速部４４の変速時に第１動力伝達部２４の変速比γ０の変化が抑制されるように、機械式変速部４４の変速に合わせて電気式差動部４６の変速を実行する。例えば、機械式変速部４４がローギヤ段からハイギヤ段へアップシフトされる場合、それと同時に電気式差動部４６をダウンシフトする。これにより、第１動力伝達部２４は、全体として所謂電気式無段変速機として機能させることができる。

第２動力伝達部２６は、入力軸４２とは別にその入力軸４２と平行に配置された第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸５６、およびそのロータ軸５６に一体的に取り付けられてドリブンギヤ３０と噛み合う小径のリダクションギヤ５８を備えている。この第２動力伝達部２６においては、第２モータジェネレータＭＧ２の動力がリダクションギヤ５８からドリブンギヤ３０へ伝達され、ドリブン軸３２、ファイナルギヤ３４、およびデフリングギヤ３６を介してディファレンシャル装置３８に伝達される。すなわち、第２モータジェネレータＭＧ２は、第１動力伝達部２４の機械式変速部４４および電気式差動部４６を介することなく、駆動輪１６に対して動力伝達可能に連結されており、リダクションギヤ５８による減速比の設定の自由度が高く、その減速比を大きくとることができる。

ハイブリッド車両１０は、走行に関わる各種の制御を行なうコントローラとして電子制御装置８０を備えている。電子制御装置８０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、ハイブリッド車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置８０は、エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、および第２モータジェネレータＭＧ２の各出力制御や、複数の走行モードの切換制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、ＭＧ制御用、油圧制御用等に分けて構成される。

電子制御装置８０には、ハイブリッド車両１０に設けられたエンジン回転速度センサ６０、出力回転速度センサ６２、レゾルバ等のＭＧ１回転速度センサ６４、レゾルバ等のＭＧ２回転速度センサ６６、アクセル操作量センサ６８、シフトポジションセンサ７０、バッテリセンサ７２等による検出値に基づく各種の信号、すなわちエンジン回転速度Ｎｅ、車速Ｖに対応するドリブンギヤ３０の回転速度である出力回転速度Ｎｏｕｔ、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度（ＭＧ１回転速度）Ｎｍｇ１、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度（ＭＧ２回転速度）Ｎｍｇ２、アクセルペダルの操作量（アクセル操作量）θａｃｃ、シフトレバーの操作位置Ｐｓｈ、バッテリユニット２０のバッテリ温度ＴＨｂａｔやバッテリ充放電電流Ｉｂａｔ、バッテリ電圧Ｖｂａｔなど、制御に必要な各種の情報が供給される。また、電子制御装置８０からは、エンジン１２、電力制御ユニット１８、油圧制御回路５２などにエンジン制御指令信号Ｓe 、ＭＧ制御指令信号Ｓｍ、油圧制御指令信号Ｓｐなどが出力される。電子制御装置８０は、例えばバッテリ充放電電流Ｉｂａｔおよびバッテリ電圧Ｖｂａｔなどに基づいてバッテリユニット２０の蓄電残量ＳＯＣを算出する。

電子制御装置８０は、予め定められた切換条件に従って複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御部８２を機能的に備えている。すなわち、本実施例のハイブリッド車両１０は、図２に示す種々の走行モードで走行することが可能である。図２において、ＥＶモードは、エンジン１２の運転を停止した状態で、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方を走行用駆動源として用いて走行する制御様式である。ＨＶモードは、少なくともエンジン１２を運転状態として、そのエンジン１２のみを走行用駆動源として用いて走行したり、一定の条件下で第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方を走行用駆動源として用いて走行したりする制御様式である。そして、ＥＶモードでは、更に単駆動モードおよび両駆動モードの２つの走行モードが定められており、ＨＶモードでは、シリーズパラレルモード、パラレルモード、およびシリーズモードの３つの走行モードが定められている。

図２は、各走行モードにおけるクラッチＣ１、ブレーキＢ１、直結クラッチＣＳ、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の作動状態を説明する図である。図２の図中の「○」印は係合装置（Ｃ１，Ｂ１，ＣＳ）の係合を意味し、空欄は解放を意味し、「△」印は運転停止状態のエンジン１２を連れ回し状態とするエンジンブレーキ（エンブレともいう）の併用時に何れか一方を係合させることを意味する。また、「Ｇ」はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を主にジェネレータとして機能させることを意味し、「Ｍ」はモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動時には主に電動モータとして機能させ、被駆動時には主にジェネレータとして機能させることを意味する。但し、ＨＶのパラレルモードでは、高負荷時等にアシスト的にモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が電動モータとして作動させられ、低負荷時には作動停止（フリー回転状態）とされる。

各走行モードについて具体的に説明すると、ＥＶの単駆動モードでは、クラッチＣ１、ブレーキＢ１、および直結クラッチＣＳを何れも解放した状態で、基本的に第２モータジェネレータＭＧ２を走行用駆動源として用いて走行する。図３は、このＥＶ単駆動モード時の共線図である。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放されることで、第１遊星歯車機構４８の差動が許容され、機械式変速部４４は中立状態（ニュートラル状態）となって動力伝達が遮断される。機械式変速部４４が中立状態とされると、リングギヤＲ１に連結されたキャリアＣＡ２にてＭＧ１トルクＴｍｇ１の反力トルクが取れないため、電気式差動部４６も中立状態になり、第１動力伝達部２４が全体として中立状態になる。この状態で、エンジン１２の運転を停止させるとともに、第２モータジェネレータＭＧ２から走行用のＭＧ２トルク（力行トルク）Ｔｍｇ２を出力させる。後進時は、前進時に対して第２モータジェネレータＭＧ２を逆回転させる。車両走行中には、第２モータジェネレータＭＧ２の回転（ここでは駆動輪１６の回転も同意）に連動してドライブギヤ２８に連結されたリングギヤＲ２が回転させられる。ＥＶ単駆動モードでは、第１モータジェネレータＭＧ１を無負荷として空転させても良いが、第１モータジェネレータＭＧ１における引き摺り損失等を低減するために、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１をゼロ（回転停止状態）に維持することが望ましい。例えば、第１モータジェネレータＭＧ１をジェネレータとして機能させて、フィードバック制御によりＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１をゼロとすることができる。或いは、第１モータジェネレータＭＧ１の回転が固定されるように電流供給するｄ軸ロック制御（ｄ−ｑ軸座標系におけるｄ軸電流のみを供給する制御）を実行して、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１をゼロに維持することもできる。また、ＭＧ１トルクＴｍｇ１をゼロとしても第１モータジェネレータＭＧ１のコギングトルクによりＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１をゼロに維持できるときはＭＧ１トルクＴｍｇ１を加える必要はない。なお、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１をゼロに維持する制御を行っても、第１動力伝達部２４は中立状態であるので、駆動トルクに影響を与えない。

上記ＥＶ単駆動モードではまた、リングギヤＲ１がキャリアＣＡ２と一体的に連れ回されるが、機械式変速部４４は中立状態であるので、運転が停止されたエンジン１２は連れ回されずゼロ回転で停止状態とされる。よって、ＥＶ単駆動モードでの走行中に第２モータジェネレータＭＧ２を回生制御（発電制御ともいう）する場合、回生量を大きく取ることができる。ＥＶ単駆動モードでの走行時に、バッテリユニット２０が満充電状態となり回生エネルギーが取れない場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。エンジンブレーキを併用する場合は、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１が係合させられる（図２のＥＶ単駆動モードのエンブレ併用を参照）。ブレーキＢ１またはクラッチＣ１が係合させられると、エンジン１２は連れ回し状態とされて、エンジンブレーキが作用するようになる。第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御などでＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を上昇させることにより、エンジン１２の連れ回し状態におけるエンジン回転速度Ｎｅを上昇させることができる。

上述したように、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合させることでエンジン回転速度Ｎｅを上昇させることができるので、ＥＶモードからエンジン１２を始動するときには、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合した状態として、必要に応じて第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御によりエンジン回転速度Ｎｅを引き上げて点火する。このとき、第２モータジェネレータＭＧ２に反力キャンセルトルクを追加で出力させる。なお、車両停止時にエンジン１２を始動する際には、ブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合した状態で第１モータジェネレータＭＧ１によりキャリアＣＡ２の回転を引き上げることでエンジン回転速度Ｎｅを上昇させても良いし、第１モータジェネレータＭＧ１によりキャリアＣＡ２の回転を引き上げてからブレーキＢ１またはクラッチＣ１を係合させることでエンジン回転速度Ｎｅを上昇させても良い。直結クラッチＣＳを係合させて、第１モータジェネレータＭＧ１により直接エンジン１２の回転速度Ｎｅを引き上げてクランキングすることもできる。

図２において、ＥＶの両駆動モード（「Ｎｅ＝０」）では、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を何れも係合させるとともに、直結クラッチＣＳを解放した状態で、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を共に走行用駆動源として用いて走行する。図４は、このＥＶ両駆動モード時の共線図である。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が係合させられることにより、第１遊星歯車機構４８の差動が規制され、サンギヤＳ１の回転が停止させられる。そのため、第１遊星歯車機構４８は何れの回転要素も回転が停止させられる。これによって、エンジン１２はゼロ回転で停止状態とされ、また、連結部材４５を介してリングギヤＲ１に連結されたキャリアＣＡ２の回転も停止させられる。キャリアＣＡ２の回転が停止させられると、キャリアＣＡ２にてＭＧ１トルクＴｍｇ１の反力トルクが取れるため、ＭＧ１トルク（ここでは逆回転方向の力行トルク）Ｔｍｇ１によりリングギヤＲ２から機械的に駆動力を出力させて駆動輪１６へ伝達することができる。すなわち、エンジン１２の運転を停止させるとともに、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２から各々走行用のＭＧ１トルクＴｍｇ１およびＭＧ２トルクＴｍｇ２を出力させる。このＥＶ両駆動モードでは、前進時に対して第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を共に逆回転させて後進走行することも可能である。なお、ＥＶの両駆動モードでは、直結クラッチＣＳを係合させるとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部４４をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン１２を所定の回転速度で連れ回し回転させつつ、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を共に走行用駆動源として用いて走行することも可能である。

上記ＥＶ両駆動モードは、第２モータジェネレータＭＧ２のみで要求駆動トルクを賄える場合であっても、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２およびＭＧ２トルクＴｍｇ２で表される第２モータジェネレータＭＧ２の動作点が第２モータジェネレータＭＧ２の効率を悪化させる領域内にある場合、言い換えれば第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２を併用した方が効率が良い場合には、ＥＶ両駆動モードが選択される。ＥＶ両駆動モードでは、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の運転効率に基づいて、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２にて要求駆動トルクを分担させる。

図２において、ＨＶのシリーズパラレルモードでは、直結クラッチＣＳを解放するとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部４４をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン１２を運転（作動）させるとともに第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより、何れも走行用駆動源として用いて走行する。図５は、このシリーズパラレルモードにおいて機械式変速部４４がハイギヤ段とされた場合の共線図で、図６は、シリーズパラレルモードにおいて機械式変速部４４がローギヤ段とされた場合の共線図である。クラッチＣ１またはブレーキＢ１が係合させられることで機械式変速部４４が非中立状態、すなわち動力伝達状態とされ、キャリアＣＡ２に伝達されたエンジン１２の動力に対する反力を第１モータジェネレータＭＧ１で受け持つことにより、エンジントルクＴe の一部（エンジン直達トルク）をリングギヤＲ２から機械的に出力させて駆動輪１６へ伝達することができる。第１モータジェネレータＭＧ１は、回生制御されてジェネレータとして用いられ、上記反力を受け持つことができるとともに、発電した電力で第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御してＭＧ２トルクＴｍｇ２を出力させる。なお、このシリーズパラレルモードでは、前進時に対して第２回転機ＭＧ２を逆回転させて後進走行することも可能である。

ここで、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１がゼロとなり、エンジン１２の動力が電気パス（第１モータジェネレータＭＧ１や第２モータジェネレータＭＧ２の電力授受に関わる電気経路である電気的な動力伝達経路）を介することなく全て機械的にドライブギヤ２８へ伝達される状態になる所謂メカニカルポイントでは、電気式差動部４６の動力伝達効率（出力されたパワー／入力されたパワー）の理論値（理論伝達効率）が最大の「１」となる。このメカニカルポイントは、図５、図６の共線図において電気式差動部４６のＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１がゼロとなる状態（すなわちサンギヤＳ２の回転速度がゼロとなる状態）である。シリーズパラレルモードでは、機械式変速部４４がハイギヤ段とローギヤ段とに切り換えられることでメカニカルポイントが２つになり、ハイギヤ段のシリーズパラレルモードを有することでメカニカルポイントが高車速側に増えるため、高速燃費が向上する。すなわち、図１０、図１１の走行モード切換マップから明らかなように、ハイギヤ段のシリーズパラレルモード（シリーズパラレルハイ）は、比較的高車速側で選択されるようになっており、高車速側のメカニカルポイントが増えて高速燃費が向上するのである。

また、上記シリーズパラレルモードでは、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１に応じてキャリアＣＡ２の回転速度、更にはエンジン回転速度Ｎｅを制御できるため、例えばエンジン１２の最適燃費線を考慮したエンジン動作点（すなわちエンジン回転速度ＮｅとエンジントルクＴｅとで表されるエンジン動作点）にてエンジン１２を作動させることもできる。また、シリーズパラレルモードでは、第１モータジェネレータＭＧ１の発電電力にバッテリユニット２０からの電力を加えて第２モータジェネレータＭＧ２を駆動することも可能である。

図２において、ＨＶのパラレルモードでは、直結クラッチＣＳを係合させるとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部４４をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン１２を運転（作動）させるとともに、必要に応じて第１モータジェネレータＭＧ１および／または第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより、それ等を走行用駆動源として用いて走行する。図７は、このパラレルモードにおいて機械式変速部４４がハイギヤ段とされた場合の共線図で、図８は、パラレルモードにおいて機械式変速部４４がローギヤ段とされた場合の共線図であり、何れもエンジン１２のみが走行用駆動源として用いられているが、このまま第１モータジェネレータＭＧ１および／または第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより走行用駆動源として用いることができる。

上記パラレルモードでは、直結クラッチＣＳの係合によるエンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１との連結に加えて、クラッチＣ１またはブレーキＢ１が係合させられることで、機械式変速部４４の変速比γ１に応じて第１動力伝達部２４の全体の変速比γ０が固定される。これにより、車速Ｖ（出力回転速度Ｎｏｕｔ）に対してエンジン回転速度Ｎｅが一意的に決められる。このパラレルモードでは、エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、および第２モータジェネレータＭＧ２の何れの動力も駆動輪１６へ機械的に伝達することが可能である。例えば、パラレルモードの単駆動時には、エンジン１２の動力に加えて、第２モータジェネレータＭＧ２の動力を駆動輪１６へ伝達して走行する。パラレルモードの両駆動時には、エンジン１２の動力に加えて、第１モータジェネレータＭＧ１の動力および第２モータジェネレータＭＧ２の動力を駆動輪１６へ伝達して走行する。

パラレルモードにおける各係合装置（Ｃ１，Ｂ１，ＣＳ）の作動状態は、図２に示したＥＶ両駆動モード（Ｎｅフリー）と同じである。つまり、図７および図８の共線図は、エンジン１２の運転を停止させれば、ＥＶ両駆動モード（Ｎｅフリー）の共線図と同じになる。このＥＶ両駆動モード（Ｎｅフリー）は、ＥＶ両駆動モード（Ｎｅ＝０）と同様に、第１モータジェネレータＭＧ１の動力および第２モータジェネレータＭＧ２の動力を駆動輪１６へ伝達して走行することが可能である。しかしながら、ＥＶ両駆動モード（Ｎｅフリー）は、走行中には、車速Ｖに応じてエンジン回転速度Ｎｅが一意的に決まるため、エンジン回転速度Ｎｅをゼロとすることができない点が、ＥＶ両駆動モード（Ｎｅ＝０）と異なる。

図２において、ＨＶのシリーズモードでは、直結クラッチＣＳを係合させるとともに、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を何れも解放した状態で、エンジン１２の運転により第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動して発電し、その発電した電力で第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御することにより、その第２モータジェネレータＭＧ２を走行用駆動源として用いて走行する。図９は、このシリーズモード時の共線図である。クラッチＣ１およびブレーキＢ１が共に解放されることで、第１遊星歯車機構４８の差動が許容され、機械式変速部４４は中立状態とされる。従って、電気式差動部４６は中立状態とされ、第１動力伝達部２４も中立状態とされる。加えて、シリーズモードでは、直結クラッチＣＳが係合させられることで、エンジン１２と第１モータジェネレータＭＧ１とが連結される。そのため、エンジン１２を作動させることで第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動して発電をすることができる。この際、第１動力伝達部２４は中立状態であるので、エンジントルクＴｅは機械的に駆動輪１６へ伝達されない。エンジン１２の動力によって第１モータジェネレータＭＧ１を回転駆動し、その第１モータジェネレータＭＧ１を回生制御して発電させることにより、その発電電力で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動して走行用のＭＧ２トルクＴｍｇ２を出力させることができる。シリーズモードでは、前進時に対して第２モータジェネレータＭＧ２を逆回転させて後進走行することも可能である。

前記走行モード切換制御部８２は、図２に示す複数の走行モードを切り換えながら走行するもので、走行モード切換制御装置に相当する。この走行モード切換制御部８２は、切換判定部８４、多重切換予測部８６、および切換実行部８８を機能的に備えており、切換判定部８４は、例えば図１０および図１１に示す走行モード切換マップ等の走行モード切換条件に従って複数の走行モードの切換判断を行なう。走行モード切換マップは、アクセル操作量θａｃｃ等の車両負荷および車速Ｖをパラメータとして選択すべき走行モードの領域が、実験やシミュレーション等によって予め定められており、電子制御装置８０の記憶部に予め記憶されている。図１１は、バッテリ温度ＴＨｂａｔや蓄電残量ＳＯＣなどによってバッテリユニット２０とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２との間の入出力（充放電）が制限されている場合の走行モード切換マップである。また、図１０は、そのような入出力制限が無い場合、すなわちモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によるトルクアシストや発電によるバッテリユニット２０に対する充電等を比較的自由に行なうことができる場合の走行モード切換マップである。

バッテリユニット２０の入出力制限がある図１１の走行モード切換マップの場合、車両負荷が正（駆動状態）で比較的小さく且つ低車速時にはシリーズモードが選択される。このシリーズモードは、第２モータジェネレータＭＧ２とデフリングギヤ３６との間のガタ打ちによる所謂ガラ音の防止にも有効である。そして、車速Ｖの上昇に伴ってパラレルハイモード或いはシリーズパラレルハイモードへ移行する。パラレルハイモードでは変速比γ０が固定されるため、エンジン１２が最小燃費動作点から外れ易く、比較的狭い車両負荷領域に設定される。また、車両負荷が大きくなると、シリーズパラレルローモードへ移行する。駆動力が優先される場合に有効な走行モードである。一方、車両負荷が負（被駆動状態）の場合はシリーズモードとする。シリーズモードは、同一車速においてエンジン回転速度Ｎｅを任意に制御可能であるため、運転者の要求に応じたエンジンブレーキトルクを出力可能である。また、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１とエンジン回転速度Ｎｅとが同一であるため、他の走行モードに比べて、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の上限によるエンジン回転速度Ｎｅの制約を受けにくく、エンジンブレーキトルクの絶対値を大きくできる。

バッテリユニット２０の入出力制限が無い図１０の走行モード切換マップの場合、車両負荷が正（駆動状態）で且つ低車速の領域では、エンジン１２の作動を停止してモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２により走行するＥＶモードが選択される。車両負荷が小さい領域では、第２モータジェネレータＭＧ２だけで走行するＥＶ単駆動モードが選択され、比較的高負荷側では、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の両方で走行するＥＶ両駆動モードとする。このＥＶモードを外れると、エンジン１２を始動してＨＶモードへ移行するが、エンジン始動時のショックを小さくするため、始動時の反力補償分のトルクを残してＥＶモードを実行する。ＨＶモードとしては、図１１と同様にシリーズパラレルハイモード、パラレルハイモード、シリーズパラレルローモードが選択されるが、図１０の場合、バッテリユニット２０の入出力制限が無いため、車両負荷が大きい領域でモータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２によるトルクアシスト（ＭＧアシスト）を行なうパラレルローモードが選択される。アクセル操作量θａｃｃが急増するキックダウン時に、走行モード切換マップに優先してＭＧアシストを行なうパラレルローモードが実施されるようにしても良い。一方、車両負荷が負（被駆動状態）の場合も、低車速領域でＥＶモードが選択されるが、車両駆動トルクを発生させないため、そのＥＶモード領域を広くできる。

前記切換判定部８４は、例えば図１０または図１１の走行モード切換マップに従って選択した走行モードが現在の走行モードと違うか否かを判断し、違う場合にその選択した走行モードへ切り換えるべき切換判断を行なう。多重切換予測部８６および切換実行部８８は、図１２のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ１０（以下、単にＳ１〜Ｓ１０という）に従って信号処理を行なうことにより、上記切換判定部８４によって切換判断が為された走行モードへ切り換える走行モード切換制御を実行する。図１２のフローチャートのＳ１〜Ｓ３は多重切換予測部８６に相当し、Ｓ４〜Ｓ１０は切換実行部８８に相当する。切換実行部８８は機能的に飛び切換部を備えており、Ｓ５およびＳ７は飛び切換部に相当する。

図１２のＳ１では、現在の走行モードがＥＶ単駆動のＣ１オンモードか否か、すなわち図２におけるＥＶ単駆動のエンブレ併用モードにおいてクラッチＣ１を係合させた走行モードか否かを判断する。ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードの場合、アクセル操作量θａｃｃ等の車両負荷の急増時に走行モードが連続して切り換えられる多重切換の可能性がある。例えば、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからＨＶのパラレルハイモードへ切り換えられるとともに、更にパラレルローモードへ切り換えられる可能性があるが、それ等の走行モード切換を順番に行っていると全体の走行モード切換所要時間が長くなり、所望の駆動力が得られるようになるまでの駆動力応答性が損なわれる可能性がある。すなわち、このＳ１では、多重切換によって駆動力応答性が損なわれる可能性がある走行モードか否かを判断するのであり、本実施例ではＥＶ単駆動Ｃ１オンモードか否かを判断するが、走行モード切換条件に応じて他の走行モードが設定されても良い。そして、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードでなければそのまま終了するが、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードの場合にはＳ２以下を実行する。ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードはエンジン１２が非作動状態で且つ機械式変速部４４がローギヤ段の第１走行モードに相当し、ＨＶのパラレルハイモードはエンジン１２が作動状態で且つ機械式変速部４４がハイギヤ段の第２走行モードに相当し、パラレルローモードはエンジン１２が作動状態で且つ機械式変速部４４がローギヤ段の第３走行モードに相当する。

Ｓ２では、前記切換判定部８４によってＨＶのパラレルハイモード（第２走行モード）へ切り換えるべき第１切換判断が為されたか否かを判断する。このパラレルハイモードは、現在のＥＶ単駆動Ｃ１オンモードに比較して、エンジン１２を始動して作動させるとともに機械式変速部４４をローギヤ段からハイギヤ段に切り換える必要がある走行モードであり、例えばエンジンブレーキ走行からアクセルペダルが踏込み操作されて再加速する場合に、第１切換判断が行われる可能性がある。そして、パラレルハイモードへ切り換える第１切換判断が為された場合は、多重切換の可能性があるためＳ３を実行する一方、その第１切換判断が行われなかった場合はそのまま終了する。

Ｓ３では、第１切換判断に従ってＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからパラレルハイモードへ切り換える走行モード切換制御が行われる途中で、エンジン１２の作動、非作動の切換はそのままでギヤ段の変更先が異なる別の走行モード、具体的にはパラレルローモード（第３走行モード）へ切り換える第２切換判断が前記切換判定部８４によって行われるか否かを予測する。パラレルローモードは、例えば図１０の走行モード切換マップのように車両負荷が大きい領域に設定されるとともに、アクセル操作量θａｃｃが急増するキックバック時には走行モード切換マップに優先して選択される場合があり、本実施例では車両負荷に対応するアクセル操作量θａｃｃの変化率（アクセル変化率）Δθａｃｃが予め定められた判定値以上の場合に第２切換判断が行われる可能性が高いと予測する。判定値は、例えば一定値が定められるが、車速Ｖ等の運転状態をパラメータとして可変設定することもできる。そして、第２切換判断が行われる可能性が高いと予測した場合はＳ４以下を実行し、第２切換判断が行われる可能性が低い場合はＳ８以下を実行する。

Ｓ４では、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからパラレルハイモードへ切り換えるために、第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御でそのＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を上昇させることにより、ローギヤ段の状態の機械式変速部４４を介してエンジン回転速度Ｎｅを引き上げてクランキングし、所定の始動回転速度に達したら燃料噴射および点火等の始動制御を行ってエンジン１２を始動する。次のＳ５は、エンジン１２が始動させられて例えばアイドル回転速度等に達した後に実行され、切換判定部８４によってパラレルローモードへ切り換えるべき第２切換判断が実際に行われたか否かを判断する。第２切換判断が実際に行われた場合にはＳ７を実行し、第２切換判断が行われなかった場合はＳ６を実行する。Ｓ６では、そのままパラレルハイモードへの走行モード切換制御を継続すれば良いため、クラッチＣ１を解放するとともにブレーキＢ１を係合させるクラッチツークラッチ変速制御を行ってローギヤ段からハイギヤ段へ変更（変速）するとともに、エンジン回転速度ＮｅとＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１とが略同じになるようにする同期制御を行って直結クラッチＣＳを係合させる。同期制御は、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１が車速ＶやＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２、変速比γ１等によって定まる所定の同期回転速度となるようにＭＧ１トルクＴｍｇ１を制御することによって行われる。一方、Ｓ７では機械式変速部４４のギヤ段を変更する必要がないため、ローギヤ段のままエンジン回転速度ＮｅとＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１とが略同じになるようにする同期制御を行って直結クラッチＣＳを係合させる。

図１３は、上記フローチャートのＳ３の判断がＹＥＳでＳ４以下が実行され、ギヤ段の変更に先立ってエンジン１２を始動した場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例で、実線はＳ６によりパラレルハイモードへ切り換えられた場合、一点鎖線はＳ７の実行でパラレルローモードへの走行モード飛び切換が行われた場合である。図１３の時間ｔ１は、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードでのエンジンブレーキ走行時に再加速のためにアクセルペダルが踏込み操作された時間である。時間ｔ２は、ＭＧ１トルクＴｍｇ１が０とされてエンジン回転速度Ｎｅが略０になった時間である。時間ｔ３は、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからパラレルハイモードへ切り換える第１切換判断が為された時間、すなわちＳ２の判断がＹＥＳになった時間で、Ｓ３の判断もＹＥＳで直ちにＳ４が実行されてエンジン１２のクランキングが開始された時間である。時間ｔ４は、燃料噴射等の始動制御によってエンジン１２が始動させられた時間である。時間ｔ５以後の実線は、Ｓ５の判断がＮＯでＳ６が実行された場合であり、時間ｔ５は、ローギヤ段からハイギヤ段へ変更するクラッチツークラッチ変速が開始された時間である。時間ｔ６は、クラッチツークラッチ変速が終了してハイギヤ段が成立するとともに、エンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の同期制御が終了した時間で、直結クラッチＣＳの係合制御が開始された時間である。時間ｔ７は、直結クラッチＣＳが完全係合させられてパラレルハイモードが成立した時間である。

図１５および図１６は、図１３に実線で示したタイムチャートにおける各部の作動状態の変化を共線図で例示したものである。図１５の(a) は、時間ｔ１以前のエンジンブレーキ走行時の状態、すなわち第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御で、ローギヤ段の機械式変速部４４を介してエンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度まで引き上げられ、エンジンブレーキが効くようにされた状態である。図１５の(b) は、アクセルペダルの踏込み操作に伴い、エンジン回転速度Ｎｅが略０まで低下させられてエンジンブレーキ力が略０になるとともに、第２モータジェネレータＭＧ２により駆動走行する時間ｔ２〜ｔ３の状態である。図１６の(c) は、第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御によるクランキングでエンジン回転速度Ｎｅが引き上げられる時間ｔ３〜ｔ４の状態で、(d) はクラッチツークラッチ変速によってハイギヤ段が成立させられるとともに、エンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の同期制御が行われて略同期させられた時間ｔ６の状態である。

図１３における時間ｔ５以後の一点鎖線は、図１２におけるＳ５の判断がＹＥＳでＳ７が実行された場合であり、ギヤ段を変更する必要がないため、直ちにエンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の同期制御が行われるとともに、直結クラッチＣＳの係合制御が行われる。

図１２におけるＳ３で第２切換判断が行われる可能性が低いと判断した場合には、Ｓ８以下を実行し、単純にＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからパラレルハイモードへの走行モード切換制御が行われる。すなわち、先ずＳ８で、クラッチＣ１を解放するとともにブレーキＢ１を係合させてローギヤ段からハイギヤ段へ変更するクラッチツークラッチ変速を実行する。この場合、前記図１５の(b) に示されるようにエンジン回転速度Ｎｅは略０で、機械式変速部４４全体が回転停止状態であるため、変速ショックを生じることなくクラッチツークラッチ変速を短時間で行うことができる。次のＳ９では、前記Ｓ４と同様に第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御でそのＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を上昇させることによりエンジン回転速度Ｎｅを引き上げてクランキングし、所定の始動回転速度に達したら燃料噴射および点火等の始動制御を行ってエンジン１２を始動する。また、Ｓ１０では、エンジン回転速度ＮｅとＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１とが略同じになるようにする同期制御を行って直結クラッチＣＳを係合させる。

図１４は、このようにＳ３に続いてＳ８以下が実行され、エンジン１２の始動に先立ってギヤ段が変更された場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例で、時間ｔ３までは図１３と同じである。時間ｔ３は、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからパラレルハイモードへ切り換える第１切換判断が為された時間、すなわちＳ２の判断がＹＥＳになった時間で、Ｓ３に続いてＳ８が実行されることにより、ローギヤ段からハイギヤ段へ変更するクラッチツークラッチ変速が開始された時間である。時間ｔ４は、クラッチツークラッチ変速が終了した時間で、エンジン回転速度Ｎｅ等の変化を伴うことなくクラッチツークラッチ変速が行われる。時間ｔ５は、Ｓ９の実行によりエンジン１２のクランキングが開始された時間で、時間ｔ６は、燃料噴射等の始動制御によってエンジン１２が始動させられた時間である。時間ｔ７は、Ｓ１０の実行によりエンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の同期制御が開始された時間で、時間ｔ８は、同期後に直結クラッチＣＳの係合制御が開始された時間である。時間ｔ９は、直結クラッチＣＳが完全係合させられてパラレルハイモードが成立した時間である。

図１７は、図１４のタイムチャートにおける時間ｔ３以後の各部の作動状態の変化を共線図で例示したもので、時間ｔ３までは図１５と同じである。図１７の(c) は、クラッチツークラッチ変速によってハイギヤ段が成立させられた時間ｔ４の状態で、(d) は、第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御によるクランキングでエンジン回転速度Ｎｅが引き上げられる時間ｔ５〜ｔ６の状態である。(e) は、エンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の同期制御が行われて略同期させられた時間ｔ８の状態である。

このように本実施例のハイブリッド車両１０においては、ＥＶ単駆動Ｃ１オンモードからパラレルハイモードへ切り換える第１切換判断が行われた場合に（Ｓ２の判断がＹＥＳ）、その第１切換判断に従って走行モードを切り換える走行モード切換制御の途中で、パラレルローモードへ切り換える第２切換判断が行われるか否かを予測する（Ｓ３）。そして、その第２切換判断が行われる可能性が高いと判断した場合にはＳ４以下を実行し、ギヤ段の変更に先立ってエンジン１２を始動する一方、第２切換判断が行われる可能性が低いと判断した場合はＳ８以下を実行し、エンジン１２の始動に先立ってギヤ段を変更する。第２切換判断が行われる可能性が高いと判断してＳ４以下を実行する場合、ギヤ段の変更を実行する前に第２切換判断が実際に行われたか否かを判断して（Ｓ５）、第２切換判断が行われた時にはギヤ段を変更することなくＳ７で直結クラッチＣＳを係合させてそのままパラレルローモードを成立させるため、そのパラレルローモードへの切換が短時間で行われるようになり、駆動力応答性等のドラビリ性能が向上する。

一方、第２切換判断が行われる可能性が低いと判断してＳ８以下を実行する場合、エンジン１２の始動に先立ってローギヤ段からハイギヤ段へ変更するクラッチツークラッチ変速を実行するが、エンジン回転速度Ｎｅは略０で、機械式変速部４４全体が回転停止状態であるため、変速ショックを生じることなくクラッチツークラッチ変速を短時間で行うことができる。

なお、上記実施例では、第２モータジェネレータＭＧ２が第１動力伝達部２４の軸心とは別の軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンであったが、例えば第２モータジェネレータＭＧ２が第１動力伝達部２４の軸心と同じ軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンなどであっても良い。

また、ＦＦ方式のハイブリッド車両１０に好適に用いられる動力伝達装置１４を例として説明したが、本発明は、ＦＲ方式やＲＲ方式、４輪駆動方式のハイブリッド車両にも適用することができる。第２モータジェネレータＭＧ２が、エンジン１２によって駆動される駆動輪１６とは異なる駆動輪（後輪）を駆動する４輪駆動方式のハイブリッド車両に適用することもできる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両 １２：エンジン １６：駆動輪 ４４：機械式変速部 ４５：連結部材（出力部材） ４６：電気式差動部 ５０：第２遊星歯車機構（差動機構） ８０：電子制御装置 ８２：走行モード切換制御部（走行モード切換制御装置） ８４：切換判定部 ８６：多重切換予測部 ８８：切換実行部 ＣＡ２：キャリア（第１回転要素） Ｓ２：サンギヤ（第２回転要素） Ｒ２：リングギヤ（第３回転要素） ＭＧ１：第１モータジェネレータ（第１回転機） ＭＧ２：第２モータジェネレータ（第２回転機）

Claims (1)

1. エンジンに動力伝達可能に連結されるとともに、動力伝達状態が異なる複数のギヤ段を成立させることができる機械式変速部と、
   該機械式変速部の出力部材に連結された第１回転要素と、第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と、出力要素として機能する第３回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、
   駆動輪に動力伝達可能に連結された第２回転機と、
   を有し、前記エンジンの作動、非作動、および前記ギヤ段の何れかが異なる複数の走行モードで走行可能なハイブリッド車両に関し、該複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置において、
   予め定められた走行モード切換条件に従って前記走行モードの切換判断を行なう切換判定部と、
   該切換判定部によって、前記エンジンの作動、非作動を切り換えるとともに前記ギヤ段を変更する第１切換判断が行われた場合に、該第１切換判断に従って走行モード切換制御が行われる途中で、該エンジンの作動、非作動の切換はそのままで該ギヤ段の変更先が異なる別の走行モードへ切り換える第２切換判断が前記切換判定部によって行われるか否かを予測する多重切換予測部と、
   該多重切換予測部によって前記第２切換判断が行われると予測された場合は、前記ギヤ段の変更に先立って前記エンジンの作動、非作動を切り換える一方、前記第２切換判断が行われると予測されなかった場合は、前記エンジンの作動、非作動の切換に先立って前記ギヤ段の変更を実行する切換実行部と、
   を有し、且つ、前記切換実行部は、前記第２切換判断が行われると予測された場合、前記エンジンの作動、非作動を切り換えた後で前記ギヤ段の変更を実行する前に、前記切換判定部により該第２切換判断が実際に行われたか否かを判断し、該第２切換判断が行われた時には該ギヤ段の変更を省略して前記別の走行モードへ切り換える
   ことを特徴とするハイブリッド車両の走行モード切換制御装置。

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