JP5119023B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。

内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキの過不足をモータジェネレータで補う。

このようなハイブリッド車両の一例として、以下の特許文献１に示すように、無段変速モードと固定変速モードとを切り替えて運転することが可能なように構成されたハイブリッド車両がある。このハイブリッド車両では、エンジンと発電機と駆動軸とが遊星歯車機構の各回転要素に連結されるとともに、発電機のロータにはブレーキが接続され、駆動軸には電動機が接続されている。ブレーキが解放された状態では、エンジントルクに対応する反力トルクをモータジェネレータに出力させ、発電機の回転数を連続的に変化させる。これにより、エンジンの回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。一方、ブレーキが係合された状態では、発電機の回転が固定され、遊星歯車機構における１つの回転要素の回転が阻止される。これにより、変速比が固定となり、固定変速モードでの運転が実行される。特許文献１には、アクセル開度が小さい場合には、ブレーキを係合状態として、発電機を固定し（即ち、固定変速モードとし）、アクセル開度が大きい場合には、ブレーキを解放状態として（即ち無段変速モードとして）、アクセル開度に比例して発電機の回転数を上げ、発電量を増加させる技術が記載されている。

特開平９−１５６３８７号公報

ところで、特許文献１では、中速度から高速度域において無段変速モードとされるが、この場合において、エンジントルクに対応する反力トルクが発電機の出力可能なトルク上限を超えるような場合については考慮されていない。このような場合において、当該エンジントルクに対応させた反力トルクをモータジェネレータに出力させるとすると、発電機が大型化してしまうとともに、燃費が悪化する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、発電機の大型化を抑え、燃費の向上を図ることが可能な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。

本発明の１つの観点では、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構からの出力が伝達される駆動軸と、を有し、変速モードとして、前記エンジンのエンジントルクに対応して前記モータジェネレータより反力トルクを出力させ、前記エンジンのエンジン回転数と前記駆動軸の回転数との回転数比を連続的に変化させる無段変速モードと、前記モータジェネレータより反力トルクを出力させずに、前記回転数比を固定にする固定変速モードと、を有するハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジントルクに対応する反力トルクが前記モータジェネレータの出力可能なトルク上限を超える場合には、無段変速モードから固定変速モードへと前記変速モードを切り換える制御手段を備え、前記ハイブリッド車両は、無段変速モードの場合において、前記モータジェネレータにより発電された電力により、前記駆動軸にトルクを出力するアシストモータジェネレータを備え、前記制御手段は、前記変速モードが固定変速モードに設定されている場合において、加速要求があると判定した場合には、前記エンジントルクを上昇させ、前記エンジンの最大エンジントルクを超える駆動力要求がある場合には、前記エンジンより出力されるエンジントルクの大きさを、前記モータジェネレータの出力可能な反力トルクに対応するエンジントルクの大きさまで低下させた後、前記エンジン回転数を上昇させると共に、前記アシストモータジェネレータから前記駆動軸にトルクを出力させることで、固定変速モードから無段変速モードへと前記変速モードを切り換える。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構からの出力が伝達される駆動軸と、を有し、変速モードとして、前記エンジンのエンジントルクに対応して前記モータジェネレータより反力トルクを出力させ、前記エンジンのエンジン回転数と前記駆動軸の回転数との回転数比を連続的に変化させる無段変速モードと、前記モータジェネレータより反力トルクを出力させずに、前記回転数比を固定にする固定変速モードと、を有するハイブリッド車両に適用される。前記モータジェネレータは、例えば第１のモータジェネレータである。上記のハイブリッド車両の制御装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの制御手段を備える。前記制御手段は、前記エンジントルクに対応する反力トルクが前記モータジェネレータの出力可能なトルク上限を超える場合には、無段変速モードから固定変速モードへと前記変速モードを切り換える。このようにすることで、前記モータジェネレータの大型化を抑えることができ、燃費の向上を図ることができる。
また、制御手段は、変速モードが固定変速モードに設定されている場合において、加速要求があると判定した場合には、エンジントルクを上昇させる。このようにすることで、無段変速モードの場合と比較して、燃費の向上を図ることができるとともに、出力を上昇させるためにエンジン回転数を上昇させる必要がなくなり、ドライバビリティの向上も図ることができる。
また、制御手段は、エンジンの最大エンジントルクを超える駆動力要求がある場合には、エンジンより出力されるエンジントルクの大きさを、モータジェネレータの出力可能な反力トルクに対応するエンジントルクの大きさまで低下させた後、エンジン回転数を上昇させると共に、アシストモータジェネレータから駆動軸にトルクを出力させることで、固定変速モードから無段変速モードへと前記変速モードを切り換える。アシストモータジェネレータは、例えば、第２のモータジェネレータである。このようにすることで、固定変速モードから無段変速モードへと変速モードを切り換えることができ、エンジンの出力の一部をアシストモータジェネレータによる出力トルクとして得ることができる。これにより、高速走行時において、所望の駆動力を円滑に出力することが可能となり、ドライバビリティの向上を図ることができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の好適な実施例は、前記ハイブリッド車両は、前記モータジェネレータのロータを固定可能なロック機構を備え、前記制御手段は、無段変速モードから固定変速モードに切り換える場合には、前記モータジェネレータのロータを固定し、固定変速モードから無段変速モードに切り換える場合には、前記モータジェネレータのロータを解放する。

上記のハイブリッド車両の制御装置の好適な実施例は、前記エンジンは、ディーゼルエンジンである。

エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構からの出力が伝達される駆動軸と、を有し、変速モードとして、前記エンジンのエンジントルクに対応して前記モータジェネレータより反力トルクを出力させ、前記エンジンのエンジン回転数と前記駆動軸の回転数との回転数比を連続的に変化させる無段変速モードと、前記モータジェネレータより反力トルクを出力させずに、前記回転数比を固定にする固定変速モードと、を有するハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジントルクに対応する反力トルクが前記モータジェネレータの出力可能なトルク上限を超える場合には、無段変速モードから固定変速モードへと前記変速モードを切り換える制御手段を備える。これにより、前記モータジェネレータの大型化を抑えることができ、燃費の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１に本発明の車両の制御装置を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の駆動軸３には、駆動軸３のトルク（駆動力）又はブレーキ力のアシストを行うための動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。さらに、駆動軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図１参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。

エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１のエンジン回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。 第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動力又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動力をアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。

動力分配機構２０は、いわゆるシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、リングギヤＲ１、キャリアＣ１、サンギヤＳ１、を備える。キャリアＣ１は、リングギヤＲ１とサンギヤＳ１との両方に噛み合っているピニオンギヤＣＰ１を保持している。

エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリアＣ１に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の一端は第１の遊星歯車機構のサンギヤＳ１に連結されている。リングギヤＲ１は駆動軸３に連結されている。

第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の他端はロック機構７に連結されている。ロック機構７は、クラッチ７ａ、アクチュエータ７ｂ、を有する。クラッチ７ａにおいて、一方のクラッチ板はケースなどに固定され、他方のクラッチ板は第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１に連結されている。ロック機構７は、アクチュエータ７ｂを用いてクラッチ７ａを係合及び解放することが可能に構成されている。ロック機構７は、クラッチ７ａを係合することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定し、動力分配機構２０のサンギヤＳ１を固定する。また、ロック機構７は、クラッチ７ａの係合を解放することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を解放し、動力分配機構２０のサンギヤＳ１を解放する。ロック機構７は、ＥＣＵ５から送信された制御信号Ｓｉｇ５に基づいて、クラッチ７ａの係合／解放を制御する。

ロック機構７がクラッチ７ａを解放している状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１のエンジン回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ロック機構７がクラッチ７ａを係合している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン１のエンジン回転数が駆動軸３の回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速モードが実現される。

電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。

インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧されてインバータ３１へ供給され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。

ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。

インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓｉｇ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３のバッテリ残存容量を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を送受信することにより、それらを制御し、ロック機構７に制御信号Ｓｉｇ５を送信することにより、ロック機構７を制御する。例えば、ＥＣＵ４は、図示しないアクセルペダルからの制御信号に基づいて、アクセル開度を検出して要求駆動力を求め、駆動力が当該要求駆動力となるように、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２、を制御する。また、このとき、ＥＣＵ４は、エンジン１のエンジントルクと、第１のモータジェネレータＭＧ１の反力トルクと、に基づいて、ロック機構７を制御する。従って、ＥＣＵ４は、本発明における制御手段として機能する。

（制御方法）
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法について説明する。

まず、図２を参照して、無段変速モード、及び、固定変速モード、におけるハイブリッド車両の動作状態について説明する。図２は、無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示している。図２（ａ）、（ｂ）において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応する。

図２（ａ）における直線Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃは無段変速モードにおける共線図の一例を示している。無段変速モードの場合には、エンジン１のエンジントルクＴＫＥに対応する反力トルクが、第１のモータジェネレータＭＧ１よりトルクＴＫ１として出力される。なお、トルクＴＫ２は、第２のモータジェネレータＭＧ２より出力されるトルクを示している。無段変速モードでは、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を増減変化させることにより、エンジン１のエンジン回転数を連続的に制御することが可能である。駆動軸３の回転数がＮ１であるとした場合において、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を白丸ｍ１、ｍ２、ｍ３と順次変化させた場合には、エンジン１のエンジン回転数は、白丸Ｎｅ１（＞Ｎ１）、Ｎｅ２（＝Ｎ１）、Ｎｅ３（＜Ｎ１）と順次変化する。つまり、エンジン１のエンジン回転数は、駆動軸３の回転数よりも高い値、等しい値及び低い値に順次変化する。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１は発電し、インバータ３１を介して、駆動軸３のアシストを行う第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給する。つまり、無段変速モードでは、エンジン１からの出力は、動力分配機構２０を介して駆動軸３に直接伝達されるルートと、第１のモータジェネレータＭＧ１から駆動軸３のアシストを行う第２のモータジェネレータＭＧ２へ電気的に伝達されるルートと、の２つのルートで、駆動軸３へ伝達される。

図２（ｂ）における直線Ａ２は固定変速モードにおける共線図の一例を示している。固定変速モードの場合には、ロック機構７が第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定するとともにサンギヤＳ１を固定している状態となるため、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅ４が駆動軸３の回転数Ｎ１より小さくなる状態）に固定される。このとき、ロック機構７が第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１は発電機及び電動機のいずれとしても機能しないため、第１のモータジェネレータＭＧ１から第２のモータジェネレータＭＧ２に電力が供給されない。従って、固定変速モードでは、エンジン１からの出力は、動力分配機構２０を介して駆動軸３に直接伝達されるルートでのみ、駆動軸３へ伝達される。

ここで、エンジン１が、例えばディーゼルエンジンのように比較的高トルクを出力することが可能なエンジンの場合には、エンジン１のエンジントルクが、中速度から高速度域で比較的大きくなりやすい。そのため、中速度から高速度域において、変速モードを無段変速モードにした場合には、エンジントルクに対応する反力トルクが、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力可能なトルクの上限を超える可能性がある。ここで、もし、エンジン１のエンジントルクが比較的大きくなった場合であっても、それに対応して反力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１に出力させようとした場合には、第１のモータジェネレータＭＧ１の発電容量を大きくする必要があるため、第１のモータジェネレータＭＧ１は大型化してしまう。

また、無段変速モードでは、動力分配機構２０を介して駆動軸３に直接伝達されるルートと、第１のモータジェネレータＭＧ１から第２のモータジェネレータＭＧ２へと電気的に伝達されるルートと、の２つのルートでエンジン１からの出力が駆動軸３へ伝達される。従って、たとえ、第１のモータジェネレータＭＧ１が大型化された場合であっても、中速度から高速度域において、変速モードが無段変速モードに設定されると、固定変速モードに設定された場合と比較して、伝達損失が大きくなり、燃費が悪化する。

そこで、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、ＥＣＵ４は、エンジン１のエンジントルクに対応する反力トルクが第１のモータジェネレータＭＧ１の出力可能なトルクの上限を超えた場合には、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換えることとする。以下、図３を用いて具体的に説明する。

図３は、エンジン１がディーゼルエンジンの場合における、エンジン１の動作点を示す図であり、縦軸がエンジントルクを示し、横軸がエンジン回転数を示している。図３には、無段変速モードの場合におけるエンジン１の動作線（以下、「ＣＶＴ動作線」と称する）Ｌｃｖ、等パワー線Ｌｐ１〜Ｌｐ３を示している。ここで、ＣＶＴ動作線Ｌｃｖは、具体的には、燃費の向上やＮＯｘの排出抑制の観点から最適となるように規定されている。また、動作点の領域として固定変速モードに設定される領域を固定変速モード領域ＡｒＤとして示している。

図３に示すように、ＣＶＴ動作線Ｌｃｖ上では、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃが最大値となっている。つまり、トルクＴＫｅｃは、無段変速モードの場合において、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力可能なトルク上限の反力トルクに対応するエンジントルクを示している。言い換えると、エンジン１のエンジントルクがトルクＴＫｅｃを超えると、当該エンジントルクに対応する反力トルクが第１のモータジェネレータＭＧ１の出力可能なトルクの上限を超える。以下では、トルクＴＫｅｃを「反力上限エンジントルク」と称することもある。また、図３において、トルクＴＫｅｓは、エンジン１のエンジントルクの最大値（以下、「最大エンジントルク」と称する）を示している。ディーゼルエンジンのように高トルクを出力可能なエンジンでは、図３に示すように、最大エンジントルクＴＫｅｓが、反力上限エンジントルクＴＫｅｃよりも大きくなる。

図３に示すように、エンジン１のエンジントルクが反力上限エンジントルクＴＫｅｃを超える領域は、固定変速モード領域ＡｒＤとなっている。ＥＣＵ４は、エンジン１の動作点が固定変速モード領域ＡｒＤ内に位置する場合には、固定変速モードに設定する。この固定変速モード領域ＡｒＤは、無段変速モードの場合と比較して、固定変速モードの方が、燃費を向上させることができる領域である。従って、無段変速モードの場合において、エンジントルクが反力上限エンジントルクＴＫｅｃを超えて、例えば、動作点を点Ｐｃ１から点Ｐｓ１に移動させる場合には、ＥＣＵ４は、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換えることとする。このようにすることで、エンジン１のエンジントルクが反力上限エンジントルクＴＫｅｃを超えるような場合において、エンジン１のエンジントルクに対応した反力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１に出力させる必要がなくなり、第１のモータジェネレータＭＧ１を大型化せずに済み、燃費の向上を図ることができる。

なお、図３に示す例では、エンジン１のエンジントルクが反力上限エンジントルクＴＫｅｃよりも小さくなる動作点の領域の一部も領域ＡｒＤとしている。この領域は、エンジン１のエンジントルクが反力上限エンジントルクＴＫｅｃよりも小さくなる場合であっても、無段変速モードの場合と比較して、固定変速モードの方が燃費を向上させることができる領域である。従って、例えば、等パワー線Ｌｐ３上において、無段変速モードとして動作点が点Ｐｃ３に位置する場合と、固定変速モードとして動作点が点Ｐｓ３に位置する場合と、では、固定変速モードとして動作点が点Ｐｓ３に位置する場合の方が、燃費を向上させることができる。

また、先にも述べたように、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓは、反力上限エンジントルクＴＫｅｃと比較して大きくなっている。そこで、本実施形態では、固定変速モードの状態において、加速要求があった場合には、ＥＣＵ４は、無段変速モードに切り換えるのではなく、固定変速モードのまま、エンジン１のエンジントルクを上昇させることとする。これにより、無段変速モードに切り換えた場合と比較して、燃費の向上を図ることができるとともに、出力を上昇させるためにエンジン回転数を上昇させる必要がなくなり、ドライバビリティの向上も図ることができる。

ここで、固定変速モードの状態で、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓを超えるような要求駆動力があった場合について説明する。

エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓを超えるような要求駆動力があった場合には、ＥＣＵ４は、固定変速モードから無段変速モードへと変速モードを切り換えることとする。例えば、固定変速モードの状態で動作点が点Ｐｓ１にあった場合において、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓを超えるような要求駆動力があった場合には、ＥＣＵ４は、動作点を点Ｐｓ１から点Ｐｃ１へと移動させ、無段変速モードに切り換える。このようにすることで、エンジン１の出力の一部を第２のモータジェネレータＭＧ２による出力トルクとして得ることができるので、高速走行時において、所望の駆動力を円滑に出力することができ、ドライバビリティの向上を図ることができる。

しかしながら、ここで、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓを超えるような要求駆動力があった場合において、常に、固定変速モードから無段変速モードへと切り換えるとした場合には、頻繁に変速モードが切り換わる恐れがあり、ドライバビリティの観点からすると好ましくない。

そこで、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓを超えるような要求駆動力があった場合において、ＥＣＵ４は、固定変速モードから無段変速モードへと常に切り換えるとする代わりに、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓと第２のモータジェネレータＭＧ２の出力可能なトルクとに基づいて、固定変速モードの状態で要求駆動力を満たすことが可能か否かを判定し、その結果に基づいて、固定変速モードから無段変速モードへと切り換えるとしても良い。

具体的には、まず、ＥＣＵ４は、アクセル開度などに基づいて、要求駆動力を求め、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓと、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力可能なトルクと、により要求駆動力を満たすことが可能であるか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ４は、要求駆動力から最大エンジントルクＴＫｅｓを引いた値が、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力可能なトルクの上限以下になっているか否かについて判定し、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力可能なトルクの上限以下になっていると判定した場合には、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓと、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力可能なトルクと、により要求駆動力を満たすことが可能であると判定する。

ＥＣＵ４は、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓと、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力可能なトルクと、により要求駆動力を満たすことが可能であると判定した場合には、無段変速モードに切り換えずに、固定変速モードのまま、エンジン１のエンジントルクを最大エンジントルクＴＫｅｓにするとともに、駆動力の足りない分を、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクによってアシストすることとする。このとき、第２のモータジェネレータＭＧ２には、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力が供給される。

逆に言うと、ＥＣＵ４は、エンジン１の最大エンジントルクＴＫｅｓと、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力可能なトルクと、により要求駆動力を満たすことが不可能であると判定した場合にのみ、固定変速モードから無段変速モードへと切り換えることとする。このようにすることで、変速モードが頻繁に切り換わるのを防ぐことができ、ドライバビリティを向上させることができる。

ここで、上述の実施形態では、エンジン１としてディーゼルエンジンが用いられるとしたが、これに限られない。要は、最大エンジントルクＴＫｅｓが、反力上限エンジントルクＴＫｅｃよりも大きくなるエンジンであれば、本発明を適用可能である。このような性質を有するエンジンとしては、ディーゼルエンジンの他、例えば、過給機付きのガソリンエンジンや大排気量のガソリンエンジンなどが挙げられる。従って、本実施形態に係るハイブリッド車両のエンジン１としては、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、代わりに、過給機付きのガソリンエンジンや大排気量のガソリンエンジンであっても良い。

（変速モード切換方法）
次に、変速モードの切換方法について具体的に説明する。

まず、最初に、固定変速モードから無段変速モードへと変速モードを切り換える場合について、図３における動作点を点Ｐｓ２から点Ｐｃ２へと移動させる場合の例を用いて説明する。図３に示すように、動作点が点Ｐｓ２に位置する場合には、エンジン１のエンジントルク及びエンジン回転数は、最大エンジントルクＴＫｅｓ及び回転数Ｎｅｓとなっており、変速モードは固定変速モードとなっている。動作点が点Ｐｃ２に位置する場合には、エンジン１のエンジントルク及びエンジン回転数は、反力上限エンジントルクＴＫｅｃ及び回転数Ｎｅｃとなっており、変速モードは無段変速モードとなっている。

図４は、固定変速モード及び無段変速モードにおける共線図の一例を示している。図４において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応する。

直線Ａｓ１は、図３における動作点が点Ｐｓ２に位置する場合の共線図を示している。図３における動作点が点Ｐｓ２に位置しているので、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｓとなっており、エンジン回転数は回転数Ｎｅｓとなっている（図３参照）。また、このとき、固定変速モードとなっているので、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は０となっている。なお、このとき、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数（駆動軸３の回転数）はＮｍｇ２とし、変速モードの切り換えの前後において、一定に保たれるものとする。また、固定変速モードの場合において、第２のモータジェネレータＭＧ２による駆動力アシストは行われていないものとする。

直線Ａｃ１は、図３における動作点が点Ｐｃ２に位置する場合の共線図を示している。図３における動作点が点Ｐｃ２に位置しているので、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃとなっており、エンジン回転数は回転数Ｎｅｃとなっている（図３参照）。このとき、無段変速モードとなっているので、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は、回転数Ｎｍｇ１となっている。回転数Ｎｍｇ１は、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅｃと、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数（駆動軸３の回転数）Ｎｍｇ２と、より規定される。また、第１のモータジェネレータＭＧ１より、エンジン１のエンジントルクＴＫｅｃに対応する反力トルクＴＫｍｇ１が出力されている。

図５、図６は夫々、固定変速モードから無段変速モードへと切り換える場合のエンジン及びモータジェネレータの時間に対する動作変化の一例を示している。具体的には、上述の図４でいうと、共線図が直線Ａｓ１から直線Ａｃ１へと変化する場合を示している。

まず、図５に示すエンジン及びモータジェネレータの動作について説明する。図５に示す例では、固定変速モードから無段変速モードへと切り換える際において、エンジン１の動作点を等パワー線Ｌｐ２に沿って点Ｐｓ２から点Ｐｃ２へ変化させることとする。

図５（ａ）はエンジン１のトルク（エンジントルク）及び回転数（エンジン回転数）の時間に対する変化を示している。図５（ｂ）は第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図５（ｃ）は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図５（ａ）〜図５（ｃ）において、一点鎖線はトルクの時間変化を示し、実線は回転数の時間変化を示している。

時刻ｔ１までは、固定変速モード、即ち、ロック機構７においてクラッチ７ａが係合された状態となっている。そのため、時刻ｔ１までは、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は固定されているので、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルク及び回転数は０となる（図５（ｂ）参照）。また、時刻ｔ１までは、エンジン１のエンジントルク及びエンジン回転数は、図３における動作点Ｐｓ２に対応するトルク及び回転数となっている。即ち、エンジン１のエンジントルクは最大エンジントルクＴＫｅｓとなっており、エンジン１のエンジン回転数は回転数Ｎｅｓとなっている（図５（ａ）参照）。また、図５に示す例では、時刻ｔ１までは、固定変速モードとなっているので、第２のモータジェネレータＭＧ２によって駆動力はアシストされていない。従って、時刻ｔ１まで、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクは０となる。なお、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２は、駆動軸３の回転数と等しくなっており、変速モードが切り換えられる間、一定に保たれる（図５（ｃ）参照）。

時刻ｔ１から時刻ｔ２において、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｓから徐々に低下するように制御され、エンジン１のエンジン回転数は回転数Ｎｅｓから徐々に上昇するように制御される（図５（ａ）参照）。具体的には、図３において、動作点が、等パワー線Ｌｐ２に沿って点Ｐｓ２から点Ｐｃ２へと移動するように制御される。

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、ロック機構７におけるクラッチ７ａは解放された状態となるものの、完全に解放された状態とはならない。即ち、ロック機構７は、クラッチ７ａのクラッチ板同士が滑るように、即ち、クラッチ７ａの状態としてはいわゆる半クラッチに近い状態となるように制御される。従って、時刻ｔ１から、エンジン１のエンジントルクを受けるために、第１のモータジェネレータＭＧ１は反力トルクＴＫｍｇ１を出力し始める。また、ロック機構７は、クラッチ７ａのクラッチ板同士が滑るように制御されるので、クラッチ７ａにおけるクラッチ板の間には摩擦力が発生する。そのため、時刻ｔ１より、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は０から徐々に上昇する（図５（ｂ）参照）。このように、クラッチ７ａにおけるクラッチ板の間に摩擦力を発生させて、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を０から徐々に上昇させることにより、エンジン１のエンジン回転数が急激に上昇する、いわゆる吹き上がりを防ぐことができる。

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、駆動力を一定に保持するため、エンジン１のエンジントルクがトルクＴＫｅｓから低下するのに伴い、第２のモータジェネレータの出力トルクは０から徐々に上昇するように制御される（図５（ｃ）参照）。つまり、時刻ｔ１から、第２のモータジェネレータＭＧ２は駆動力のアシストを開始する。このとき、第２のモータジェネレータＭＧ２は、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力が供給される。

時刻ｔ２以降では、ロック機構７は、クラッチ７ａが完全に解放された状態となるように制御され、無段変速モードとなる。このとき、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃとなり、エンジン１のエンジン回転数はＮｅｃとなる（図５（ａ）参照）。即ち、図３で言うと、動作点が点Ｐｃ２に到達する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は、完全に上昇して、回転数Ｎｍｇ１に到達する（図５（ｂ）参照）。回転数Ｎｍｇ１は、図４で述べたように、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅｓと第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数（駆動軸３の回転数）Ｎｍｇ２とで規定される回転数である。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力により第２のモータジェネレータＭＧ２はトルクＴＫｍｇ２を出力している。つまり、第２のモータジェネレータに供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によって完全に賄われる。

図５（ｄ）は、駆動力における各トルクの割合の時間に対する変化を示している。図５（ｄ）において、「エンジンより直接伝達されるトルク」とは、エンジン１のエンジントルクのうち、動力分配機構２０を介して駆動軸３に直接伝達される分のトルクを示している。「エンジンより電気パスで伝達されるトルク」とは、エンジン１のエンジントルクのうち、第１のモータジェネレータＭＧ１から第２のモータジェネレータＭＧ２へと電気的に伝達される分のトルク、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力により第２のモータジェネレータＭＧ２が駆動軸３に出力するトルクを示している。「ＨＶバッテリからの蓄積電力によるトルク」とは、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力により第２のモータジェネレータＭＧ２が駆動軸３に出力するトルクを示している。

図５（ｄ）にも示すように、時刻ｔ１からｔ２では、第２のモータジェネレータＭＧ２がトルクを駆動軸３に出力し始めるので、このとき、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力が第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される。ただし、このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１は、反力トルクＴＫｍｇ１を出力し、回転数も徐々に上昇するので、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によってＨＶバッテリ３３は充電される。そのため、時間の経過に伴って、第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力により次第に賄われるようになる。時刻ｔ２以降では、第１のモータジェネレータＭＧ１は、反力トルクＴＫｍｇ１を出力するとともに、回転数は回転数Ｎｍｇ１となり、第２のモータジェネレータに供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によって完全に賄われ、ＨＶバッテリ３３に蓄積された電力量が殆ど減少しない状態となる。

以上の図５で述べた方法を用いることにより、駆動力を一定に保持しつつ、固定変速モードから無段変速モードへと変速モードを切り換えることができ、エンジン１の出力の一部を第２のモータジェネレータＭＧ２による出力トルクとして得ることができる。これにより、高速走行時において、所望の駆動力を円滑に出力することが可能となり、ドライバビリティの向上を図ることができる。

次に、図６に示すエンジン及びモータジェネレータの動作について説明する。図６に示す例では、固定変速モードから無段変速モードへと切り換える際において、エンジン１のエンジントルクの大きさを、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力可能な反力トルクに対応するエンジントルクの大きさまで低下させた後、エンジン１のエンジン回転数を上昇させることとする。

図６（ａ）はエンジン１のトルク（エンジントルク）及び回転数（エンジン回転数）の時間に対する変化を示している。図６（ｂ）は第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図６（ｃ）は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図６（ａ）〜図６（ｃ）において、一点鎖線はトルクの時間変化を示し、実線は回転数の時間変化を示している。

時刻ｔ１までは、固定変速モード、即ち、ロック機構７においてクラッチ７ａが係合された状態となっている。そのため、時刻ｔ１までは、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は固定されているので、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルク及び回転数は０となる（図６（ｂ）参照）。また、時刻ｔ１までは、エンジン１のエンジントルク及び回転数は、図３における動作点Ｐｓ２に対応するトルクＴＫｅｓ及び回転数Ｎｅｓとなっている（図６（ａ）参照）。また、時刻ｔ１までは、固定変速モードとなっているので、第２のモータジェネレータＭＧ２によって駆動力はアシストされていない。従って、時刻ｔ１まで、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクは０となる。なお、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２は、駆動軸３の回転数と等しくなっており、変速モードが切り換えられる間、一定に保たれる（図６（ｃ）参照）。

時刻ｔ１から時刻ｔ２では、エンジン１のエンジントルクが、トルクＴＫｅｓから、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力可能な反力トルクＴＫｍｇ１に対応するエンジントルクＴＫｅｃまで低下するように制御された後、エンジン１のエンジン回転数が回転数Ｎｅｓから徐々に上昇するように制御される（図６（ａ）参照）。また、ロック機構７は、クラッチ７ａのクラッチ板同士が滑るように制御されるため、時刻ｔ１より、第１のモータジェネレータＭＧ１は、エンジン１のエンジントルクを受けるために反力トルクＴＫｍｇ１を出力する。このとき、クラッチ７ａのクラッチ板の間には摩擦力が発生するので、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は０から徐々に上昇する（図６（ｂ）参照）。これにより、エンジン１のエンジン回転数が急激に上昇する、いわゆる吹き上がりを防ぐことができる。

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、また、駆動力を一定に保持するため、エンジン１のエンジントルクの低下に応じて、第２のモータジェネレータの出力トルクが０からＴＫｍｇ２まで上昇するように制御され（図６（ｃ）参照）、第２のモータジェネレータＭＧ２による駆動力のアシストが開始される。このとき、第２のモータジェネレータＭＧ２は、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力が供給される。

時刻ｔ２以降では、ロック機構７は、クラッチ７ａが完全に解放された状態となるように制御され無段変速モードとなる。このとき、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃとなり、エンジン１のエンジン回転数はＮｅｃとなる（図６（ａ）参照）。即ち、図３で言うと、動作点が点Ｐｃ２に到達する。第１のモータジェネレータＭＧ１は、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅｃと駆動軸３の回転数Ｎｍｇ２とで規定される回転数Ｎｍｇ１に達する（図６（ｂ）参照）。また、第２のモータジェネレータＭＧ２はトルクＴＫｍｇ２を出力して駆動力のアシストを継続しているが、このときの第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によって完全に賄われている。

図６（ｄ）は、駆動力における各トルクの割合の時間に対する変化を示している。図６（ｄ）にも示すように、時刻ｔ１からｔ２では、第２のモータジェネレータＭＧ２がトルクＴＫｍｇ２を駆動軸３に出力し始めるので、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力が第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される。ただし、このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１は、反力トルクＴＫｍｇ１を出力し、回転数も徐々に上昇するので、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によってＨＶバッテリ３３は充電される。そのため、時間の経過に伴って、第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力により次第に賄われるようになる。時刻ｔ２以降では、第１のモータジェネレータＭＧ１は、反力トルクＴＫｍｇ１を出力するとともに、回転数は回転数Ｎｍｇ１となり、第２のモータジェネレータに供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によって完全に賄われ、ＨＶバッテリ３３に蓄積された電力量が殆ど減少しない状態となる。

以上の図６で述べた方法を用いても、駆動力を一定に保持しつつ、固定変速モードから無段変速モードへと変速モードを切り換えることができ、エンジン１の出力の一部を第２のモータジェネレータＭＧ２による出力トルクとして得ることができる。これにより、高速走行時において、所望の駆動力を円滑に出力することが可能となり、ドライバビリティの向上を図ることができる。

次に、無段変速モードから固定変速モードへと切り換える場合について、図３における動作点を点Ｐｃ２から点Ｐｓ２へと移動させる場合の例を用いて説明する。以下、図７〜図８を用いて具体的に説明する。

図７、図８は夫々、無段変速モードから固定変速モードへと切り換える場合のエンジン及びモータジェネレータの時間に対する動作変化の一例を示している。具体的には、先に述べた図４でいうと、共線図が直線Ａｃ１から直線Ａｓ１へと変化するときの例を示している。

まず、図７に示すエンジン及びモータジェネレータの動作について説明する。図７に示す例では、無段変速モードから固定変速モードへと切り換える際において、エンジン１の動作点を等パワー線Ｌｐ２に沿って点Ｐｃ２から点Ｐｓ２へ変化させることとする。

図７（ａ）はエンジン１のトルク（エンジントルク）及び回転数（エンジン回転数）の時間に対する変化を示している。図７（ｂ）は第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図７（ｃ）は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図７（ａ）〜図７（ｃ）において、一点鎖線はトルクの時間変化を示し、実線は回転数の時間変化を示している。

時刻ｔ１までは、無段変速モード、即ち、ロック機構７においてクラッチ７ａが解放された状態となっている。このとき、エンジン１のエンジントルク及び回転数は、図３における動作点Ｐｃ２に対応するトルク及び回転数となっている。即ち、エンジン１のエンジントルクはエンジントルクＴＫｅｃとなっており、エンジン１のエンジン回転数は回転数Ｎｅｃとなっている（図７（ａ）参照）。第１のモータジェネレータＭＧ１は、エンジントルクＴＫｅｃに対応する反力トルクＴＫｍｇ１を出力し、その回転数は回転数Ｎｍｇ１となっている（図７（ｂ）参照）。また、時刻ｔ１までは、第２のモータジェネレータＭＧ２はトルクＴＫｍｇ２を出力することにより駆動軸３をアシストしている。このとき、第２のモータジェネレータに供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によって完全に賄われている。なお、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２は、駆動軸３の回転数と等しくなっており、変速モードが切り換えられる間、一定に保たれる（図７（ｃ）参照）。

時刻ｔ１から時刻ｔ２では、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃから徐々に上昇するように制御され、エンジン１のエンジン回転数は回転数Ｎｅｃから徐々に低下するように制御される（図７（ａ）参照）。具体的には、図３において、動作点が、等パワー線Ｌｐ２に沿って点Ｐｃ２から点Ｐｓ２へと移動するように制御される。

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、ロック機構７は、クラッチ７ａのクラッチ板同士が滑るように、即ち、クラッチ７ａの状態としてはいわゆる半クラッチに近い状態となるように制御される。従って、クラッチ７ａにおけるクラッチ板の間には摩擦力が発生する。時刻ｔ１から時刻ｔ２において、クラッチ７ａにおけるアクチュエータ７ｂの油圧は次第に大きくなるように制御されるため、クラッチ７ａにおけるクラッチ板の間の摩擦力は次第に大きくなる。そのため、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数はＮｍｇ１から徐々に低下する（図７（ｂ）参照）。

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、第２のモータジェネレータの出力トルクは、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力が低下して発電量も低下するのに伴い、ＴＫｍｇ２から徐々に低下する（図７（ｃ）参照）。ここで、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃから徐々に上昇し、第２のモータジェネレータの出力トルクはトルクＴＫｍｇ２から徐々に低下するので、駆動力全体としては一定に保たれる。

時刻ｔ２において、エンジン１のエンジン回転数は回転数Ｎｅｓとなるので（図７（ａ）参照）、図４の共線図に示したように、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は０に近づく（図４参照）。従って、このとき、ショックを発生させることなく、ロック機構７におけるクラッチ７ａを完全に係合すること、即ち、固定変速モードへ切り換えることが可能となる。つまり、エンジン１のエンジン回転数を回転数Ｎｅｓまで低下させることにより、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を０に近づけることができ、固定変速モードへ切り換えることが可能となる。ロック機構７におけるクラッチ７ａが完全に係合されると、変速モードは固定変速モードとなり、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクは０となる（図７（ｂ）参照）。

また、時刻ｔ２において、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｓに到達する（図７（ａ）参照）。従って、このとき、図３で言うと、動作点が点Ｐｓ２に到達する。また、本実施例では、固定変速モードの場合、第２のモータジェネレータＭＧ２によって駆動力がアシストされないので、時刻ｔ２以降、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクは０となる（図７（ｃ）参照）。

図７（ｄ）は、駆動力における各トルクの割合の時間に対する変化を示している。図７（ｄ）にも示すように、時刻ｔ１までは、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力により第２のモータジェネレータＭＧ２はトルクを出力している。時刻ｔ１からｔ２では、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクが徐々に低下するように制御される。また、時刻ｔ１からｔ２では、ロック機構７におけるクラッチ７ａの係合力が徐々に大きくなるように、かつ、エンジン１のエンジントルクが徐々に上昇するように制御される。そのため、時刻ｔ１からｔ２では、エンジン１より直接伝達されるトルクの割合、即ち、エンジン１のエンジントルクのうち、動力分配機構２０を介して駆動軸３に直接伝達される分のトルクの割合が上昇する。時刻ｔ２において、変速モードは固定変速モードに完全に切り換えられるので、エンジン１より直接伝達されるトルクにより駆動力は賄われる。

以上の図７で述べた方法を用いることにより、駆動力を一定に保持しつつ、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換えることができ、燃費を向上させることができる。

次に、図８に示すエンジン及びモータジェネレータの動作について説明する。図８に示す例では、無段変速モードから固定変速モードへと切り換える際において、エンジン１のエンジントルクの大きさを、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力可能な反力トルクに対応するエンジントルクの大きさに保持しつつ、エンジン１のエンジン回転数を固定変速モードに切り換え可能な回転数まで低下させた後、変速モードを切り換えて、エンジン１のエンジントルクを上昇させることとする。

図８（ａ）はエンジン１のトルク（エンジントルク）及び回転数（エンジン回転数）の時間に対する変化を示している。図８（ｂ）は第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図８（ｃ）は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルク及び回転数の時間に対する変化を示している。図８（ａ）〜図８（ｃ）において、一点鎖線はトルクの時間変化を示し、実線は回転数の時間変化を示している。

時刻ｔ１までは、無段変速モード、即ち、ロック機構７においてクラッチ７ａが解放された状態となっている。このとき、エンジン１のエンジントルク及び回転数は、図３における動作点Ｐｃ２に対応するトルクＴＫｅｃ及び回転数Ｎｅｃとなっている（図８（ａ）参照）。第１のモータジェネレータＭＧ１は、エンジントルクＴＫｅｃに対応する反力トルクＴＫｍｇ１を出力し、その回転数は回転数Ｎｍｇ１となっている（図８（ｂ）参照）。また、時刻ｔ１までは、第２のモータジェネレータＭＧ２はトルクＴＫｍｇ２を出力することにより駆動軸３をアシストしている。このとき、第２のモータジェネレータに供給される電力は、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力によって完全に賄われている。なお、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２は、駆動軸３の回転数と等しくなっており、変速モードが切り換えられる間、一定に保たれる（図８（ｃ）参照）。

時刻ｔ１から時刻ｔ２では、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃに保持され、エンジン１のエンジン回転数は回転数Ｎｅｃから徐々に低下するように制御される（図８（ａ）参照）。このとき、ロック機構７は、クラッチ７ａ完全に係合された状態とはならず、クラッチ７ａのクラッチ板同士が滑るように制御される。従って、クラッチ７ａにおけるクラッチ板の間には摩擦力が発生する。時刻ｔ１から時刻ｔ２において、クラッチ７ａにおけるアクチュエータの油圧は次第に大きくなるように制御されるため、クラッチ７ａにおけるクラッチ板の間の摩擦力は次第に大きくなる。そのため、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数はＮｍｇ１から徐々に低下する（図８（ｂ）参照）。

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、駆動力を一定に保持するために、第２のモータジェネレータの出力トルクはＴＫｍｇ２に保持される（図８（ｃ）参照）。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力は低下して発電量が低下するので、第２のモータジェネレータＭＧ２には、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力が供給される。

時刻ｔ２において、エンジン１のエンジン回転数は回転数Ｎｅｓとなるので（図８（ａ）参照）、図４の共線図に示したように、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数は０となる（図４参照）。このとき、ショックを発生させることなく、ロック機構７におけるクラッチ７ａを完全に係合することが可能となる。そして、ロック機構７におけるクラッチ７ａが完全に係合されると、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクは０となる（図８（ｂ）参照）。ロック機構７におけるクラッチ７ａが完全に係合された後、エンジン１のエンジントルクはトルクＴＫｅｃより上昇してトルクＴＫｅｓとなるように制御される。このときに、図３で言うと、動作点が点Ｐｓ２に到達する。また、本実施例では、固定変速モードの場合、第２のモータジェネレータＭＧ２によって駆動力がアシストされないので、時刻ｔ２以降においては、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力トルクは０に制御される。

図８（ｄ）は、駆動力における各トルクの割合の時間に対する変化を示している。図８（ｄ）にも示すように、時刻ｔ１までは、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生した電力により第２のモータジェネレータＭＧ２は一定のトルク（トルクＴＫｍｇ２）を出力し、時刻ｔ１からｔ２においても、そのまま一定に保持される。しかし、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力は低下して発電量が低下するので、第２のモータジェネレータＭＧ２には、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力が供給される。第１のモータジェネレータＭＧ１の発電量は徐々に低下するので、第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される電力として、ＨＶバッテリ３３に予め蓄積された電力の割合が次第に大きくなる。時刻ｔ２において、変速モードは固定変速モードに完全に切り換えられるので、エンジン１より直接伝達されるトルクにより駆動力は賄われる。

以上の図８で述べた方法を用いても、駆動力を一定に保持しつつ、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換えることができ、燃費を向上させることができる。

［変形例］
上述の実施形態では、動力分配機構２０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であるとしているがこれに限られない。代わりに、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であるとしてもよい。即ち、キャリアＣ１は、リングギヤＲ１とサンギヤＳ１との両方に噛み合っているピニオンギヤＣＰ１を保持する代わりに、サンギヤＳ１と噛み合うように構成されたインナーピニオンギヤと、当該インナーピニオンギヤ及びリングギヤＲ１と噛み合うように構成されたアウターピニオンギヤと、を保持するとしても良い。また、ピニオンギヤＣＰ１としては、段差付きのピニオンギヤであるとしても良い。

また、本発明を適用することが可能なハイブリッド車両の機構としては、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータをロックすることにより固定変速モードを実現するものには限られない。代わりに、例えば、以下の図９で示すように、動力分配機構２０の回転要素のうち、いずれか一つをブレーキにより固定することで固定変速モードを実現する機構であっても、本発明を適用することが可能である。

図９は、変形例に係るハイブリッド車両の概略構成を示すスケルトン図である。図９において、図１に示すハイブリッド車両と同様の機能を有する構成要素については、図１と同じ符号を付して示している。

変形例に係るハイブリッド車両において、エンジン１と、第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の駆動軸３には、第２のモータジェネレータＭＧ２が変速部６を介して駆動軸３に接続されている。

動力分配機構２０は、エンジン１のエンジントルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と駆動軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に駆動軸３が連結される。第４の回転要素はブレーキ部７ｂｋにより固定可能となっている。

動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギヤＲ１、キャリアＣ１、サンギヤＳ１を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギヤＲ２、キャリアＣ２、サンギヤＳ２を備える。

エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリアＣ１に連結され、そのキャリアＣ１は第２の遊星歯車機構のリングギヤＲ２に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギヤＳ１に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。

第１の遊星歯車機構のリングギヤＲ１と第２の遊星歯車機構のキャリアＣ２は相互に連結されているとともに駆動軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギヤＳ２は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はブレーキ部７ｂｋにより固定可能となっている。ブレーキ部７ｂｋはＥＣＵ４により制御される。

ブレーキ部７ｂｋが第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１のエンジン回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ブレーキ部７ｂｋが第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン１より出力される回転数が駆動軸３の回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速モードが実現される。

変形例に係るハイブリッド車両においても、本発明を適用することが可能である。即ち、第１のモータジェネレータの出力可能なトルク上限を超えるような反力トルクに対応するエンジントルクがエンジン１より出力された場合において、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換えるとすることにより、第１のモータジェネレータＭＧ１を大型化せずに済み、燃費を向上させることができる。

以上に述べたことから分かるように、要は、モータジェネレータより反力トルクを出力させ、エンジンの回転数と駆動軸の回転数との回転数比が連続的に変化する無段変速モードと、モータジェネレータより反力トルクを出力させずに、当該回転数比が固定となる固定変速モードと、を有するハイブリッド車両であれば、本発明のハイブリッド車両の制御装置を適用することが可能である。

本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示す図である。 エンジンの動作点を示す図である。 無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示す図である。 固定変速モードから無段変速モードへと変速モードが切り換えられる際における、エンジン及びモータジェネレータの時間に対する動作変化の一例を示すグラフである。 固定変速モードから無段変速モードへと変速モードが切り換えられる際における、エンジン及びモータジェネレータの時間に対する動作変化の一例を示すグラフである。 無段変速モードから固定変速モードへと変速モードが切り換えられる際における、エンジン及びモータジェネレータの時間に対する動作変化の一例を示すグラフである。 無段変速モードから固定変速モードへと変速モードが切り換えられる際における、エンジン及びモータジェネレータの時間に対する動作変化の一例を示すグラフである。 変形例に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。

符号の説明

ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ
１ エンジン
７ ロック機構
２０ 動力分配機構
４ ＥＣＵ

Claims (3)

1. エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構からの出力が伝達される駆動軸と、を有し、変速モードとして、前記エンジンのエンジントルクに対応して前記モータジェネレータより反力トルクを出力させ、前記エンジンのエンジン回転数と前記駆動軸の回転数との回転数比を連続的に変化させる無段変速モードと、前記モータジェネレータより反力トルクを出力させずに、前記回転数比を固定にする固定変速モードと、を有するハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジントルクに対応する反力トルクが前記モータジェネレータの出力可能なトルク上限を超える場合には、無段変速モードから固定変速モードへと前記変速モードを切り換える制御手段を備え、
   前記ハイブリッド車両は、無段変速モードの場合において、前記モータジェネレータにより発電された電力により、前記駆動軸にトルクを出力するアシストモータジェネレータを備え、
   前記制御手段は、
   前記変速モードが固定変速モードに設定されている場合において、加速要求があると判定した場合には、前記エンジントルクを上昇させ、
   前記エンジンの最大エンジントルクを超える駆動力要求がある場合には、前記エンジンより出力されるエンジントルクの大きさを、前記モータジェネレータの出力可能な反力トルクに対応するエンジントルクの大きさまで低下させた後、前記エンジン回転数を上昇させると共に、前記アシストモータジェネレータから前記駆動軸にトルクを出力させることで、固定変速モードから無段変速モードへと前記変速モードを切り換えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記ハイブリッド車両は、前記モータジェネレータのロータを固定可能なロック機構を備え、
   前記制御手段は、無段変速モードから固定変速モードに切り換える場合には、前記モータジェネレータのロータを固定し、固定変速モードから無段変速モードに切り換える場合には、前記モータジェネレータのロータを解放する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記エンジンは、ディーゼルエンジンである請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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