(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において、発電機或いは電動発電機の回転を停止させる係合状態の切り替えを効率的に行う。【解決手段】ハイブリッド車両（１０）の制御装置（１００）は、車速に対応する、車軸（３０２）に付与されるべき駆動力を特定する駆動力特定手段と、アクセルペダルの操作量を特定する操作量特定手段（１４）と、検出された車速及び特定された駆動力間における対応関係並びに特定された操作量に基づいて、当該ハイブリッド車両に係る任意の車速及び駆動力で張られた平面上において、所定時間後の車速及び駆動力を予想動作点として特定する予想動作点特定手段と、特定された予想動作点が、平面上において、第１回転要素をロック状態に切り替える際の指標として設定された所定のロック領域から外れる場合に、ロック状態への切り替えを禁止するようにロック手段（４００）を制御する制御手段とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、車軸に連結された駆動軸との間で動力の入出力が夫々可能な発電機及び電動機と、前記発電機に連結される第１回転要素、前記駆動軸に連結される第２回転要素及び前記内燃機関に連結される第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備える動力分割機構と、前記第１回転要素を、回転不能なロック状態と回転可能な非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段とを備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
当該ハイブリッド車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記検出された車速に対応する、前記車軸に付与されるべき駆動力を特定する駆動力特定手段と、
当該ハイブリッド車両のアクセルペダルの操作量を特定する操作量特定手段と、
前記検出された車速及び前記特定された駆動力間における対応関係並びに前記特定された操作量に基づいて、当該ハイブリッド車両に係る任意の車速及び駆動力で張られた平面上において、所定時間後の前記車速及び前記駆動力を予想動作点として特定する予想動作点特定手段と、
前記特定された予想動作点が、前記平面上において、前記第１回転要素を前記ロック状態に切り替える際の指標として設定された所定のロック領域から外れる場合に、前記ロック状態への切り替えを禁止するように前記ロック手段を制御する制御手段と
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、発電機のロータとの相対回転数が予め定められた範囲内になった時に、係合部材を係合させることで発電機の回転を停止すると共に、走行感覚を維持するために発電機における回転停止に伴うトルク変動に応じて電気モータのモータ出力トルクを補正する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置によれば、発電機における係合前後の回転数差が少なくなり、係合部材を係合させた時の衝撃を抑制することが可能とされている。
【０００３】
また、特許文献１に開示された装置と同様に、係合部材により、車両の走行モードを切り替える装置として、原動機の回転数が駆動軸の回転数よりも高い場合、電動機を駆動軸に結合し、原動機の回転数が駆動軸の回転数よりも低い場合、電動機を原動機の出力軸に結合するように電動機の結合先を切り替える装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置によれば、アクセルの踏み込み量の変化率から、切り替えを遅らせるためのヒステリシス量を設定し、設定されたヒステリシス量と、原動機回転数から駆動軸回転数を引いた差分との比較結果に応じて、過度な切り替えが行われない範囲で車両の走行状態に併せて結合先を切り替える。これにより、無駄な切り替えを回避し、結合先の切り替えに伴う車両の応答遅れを回避することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５６３８７号公報
【特許文献２】特開２０００−１３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示された装置によれば、係合部材による係合は、発電機のロータにおける相対回転数が所定の範囲内にあることが条件となる。ここで、係合部材が係合状態に切り替えられた直後に、アクセル踏み込み量の変化率が大きい場合を想定する。すると、係合状態に切り替わった係合部材が、係合状態から非係合状態に切り替わることとなる、所謂、ビジーシフトとなる。このようなビジーシフトとなると、本来、一の状態（即ち、係合状態又は非係合状態）で効果が得られる時間を大なり小なりロスし、車両の運転効率が著しく低下し兼ねないという技術的問題点がある。
【０００６】
このような問題に対し、上述した特許文献２に開示された装置によれば、アクセル踏み込み量の変化率に基づいて、電動機の結合先の切り替えを行うことにより、単に切り替えのタイミングを遅らせている。仮に、この切り替え方法を特許文献１の装置に適用した場合には、係合部材の切り替えが遅れ、更に車両の運転効率が低下し兼ねないという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、発電機或いは電動発電機の回転を停止させる係合状態の切り替えを効率的に行い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】
【０００８】
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、内燃機関と、車軸に連結された駆動軸との間で動力の入出力が夫々可能な発電機及び電動機と、前記発電機に連結される第１回転要素、前記駆動軸に連結される第２回転要素及び前記内燃機関に連結される第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備える動力分割機構と、前記第１回転要素を、回転不能なロック状態と回転可能な非ロック状態との間で切り替え可能なロック手段とを備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、当該ハイブリッド車両の車速を検出する車速検出手段と、前記検出された車速に対応する、前記車軸に付与されるべき駆動力を特定する駆動力特定手段と、当該ハイブリッド車両のアクセルペダルの操作量を特定する操作量特定手段と、前記検出された車速及び前記特定された駆動力間における対応関係並びに前記特定された操作量に基づいて、当該ハイブリッド車両に係る任意の車速及び駆動力で張られた平面上において、所定時間後の前記車速及び前記駆動力を予想動作点として特定する予想動作点特定手段と、前記特定された予想動作点が、前記平面上において、前記第１回転要素を前記ロック状態に切り替える際の指標として設定された所定のロック領域から外れる場合に、前記ロック状態への切り替えを禁止するように前記ロック手段を制御する制御手段とを備える。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、内燃機関、発電機及び電動機等を備えたハイブリッド車両の走行中或いは停車中に、以下のように動作する。尚、ハイブリッド車両の「発電機」及び「電動機」は、複数の「電動発電機」（即ち、複数のモータジェネレータ）として一体に備えられてもよいし、別々に備えられてもよい。
【００１０】
即ち先ず、ハイブリッド車両の走行中或いは停車中、常時又は定期若しくは不定期に、車速センサ等の車速検出手段により、当該ハイブリッド車両の車速が検出されると共に、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の駆動力特定手段により、検出された車速に対応する駆動力が特定される。即ち、ハイブリッド車両の現在の運転状態を表す動作点が、車速及び駆動力で張られた平面上において、即ち車速及び駆動力（或いは要求駆動力）を二軸とする二次元マップ（以下適宜、単に「マップ」と称する）上において、特定される。続いて、アクセル開度センサ等を含む操作量特定手段により、アクセル開度の変化量、変化率又は変移等を表すアクセルペダルの操作量が特定される。続いて、ＥＣＵ等の予想動作点特定手段により、上述した現在の動作点である、現在の車速及び駆動量間における対応関係、並びにアクセルペダルの操作量に基づいて、所定時間後の予想動作点（即ち、所定時間後の車速及び駆動量間における対応関係）が、マップ上で特定される。続いて、ＥＣＵ等の制御手段により、特定された予想動作点が、マップ上において、所定のロック領域に該当せず、該ロック領域から外れると判定される場合に、第１回転要素をロック状態に切り替えることが禁止される。即ち、例えば、ロック手段が第１回転要素を非ロック状態からロック状態に切り替えようとしても、ロック手段を制御して、第１回転要素を継続して非ロック状態に切り替える。ここに予想動作点に係る「所定時間」は、第１回転要素をロック状態又は非ロック状態として必要最低限の効果が得られるように、一つの切り替え状態を継続すべき最短時間を示す。また、「所定のロック領域」は、マップの一例としての、車速及び駆動量の対応関係を読み取り可能である「走行モード選択マップ」等の二次元座標上に表される、第１回転要素をロック状態とすべき領域を示す。この所定のロック領域は、ＥＣＵ等の記憶素子に予め記憶されている。
【００１１】
以上のように、現在の動作点及びアクセルペダルの操作量に基づく予想動作点が、所定のロック領域から外れる場合に、現在の動作点がロック領域を経て所定時間後に予想動作点に到達しようとも、第１回転要素を少しもロック状態に切り替えることがない。これにより、非ロック状態からロック状態、ロック状態から非ロック状態という、前後の非ロック状態間にロック状態を挟んだ無駄な切り替え工程を実行することが殆ど又は全くない。従って、ビジーシフトの状態を回避しつつ、発電機或いは電動発電機の回転を停止させる係合状態の切り替えを効率的に行うことが可能である。
【００１２】
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】
【００１３】
【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の各部の動作状態を説明する動作共線図である。
【図４】走行モードの選択に際し参照される走行モード選択マップ、及び図２のハイブリッド駆動装置における運転状態を表す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るＭＧ１ロック禁止制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図４のＭＧ１ロック禁止制御処理における余裕駆動力及びアクセル開度レートの算出に際し使用される走行モード選択マップ及びアクセル開度の変移を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、車速センサ１３、アクセル開度センサ１４及びＳＯＣセンサ１５、並びにハイブリッド駆動装置１０００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００１６】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御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ロック禁止制御処理を実行可能に構成されている。
【００１７】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「駆動力特定手段」、「操作量特定手段」「予想動作点特定手段」及び「制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等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。
【００１８】
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ＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及び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み、バッテリ１２と各モータジェネレータＭＧ１及び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及び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及び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。
【００１９】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な「蓄電手段」の一例である。
【００２０】
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、本発明に係る「車速検出手段」の一例である。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。
【００２１】
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、本発明に係る「操作量特定手段」の一部を構成している。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。
【００２２】
ＳＯＣセンサ１５は、バッテリ１２の蓄電残量たるＳＯＣを検出可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＳＯＣは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２３】
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。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００２４】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０００は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、ブレーキ機構４００及び減速機構５００を備える。
【００２５】
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、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、各種の態様を有してよい。
【００２６】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「発電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有していてもよいし、他の構成を有していてもよい。
【００２７】
動力分割機構３００は、中心部に設けられた、本発明に係る「第１回転要素」の一例たるサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第２回転要素」の一例たるリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第３回転要素」の一例たるプラネタリキャリア３０６とを備えた動力伝達装置である。
【００２８】
ここで、サンギア３０３は、サンギア軸３０４を介してモータジェネレータＭＧ１のロータに結合されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ１の回転速度（以下、適宜「ＭＧ１回転速度」と称する）と等価である。また、リングギア３０１は、駆動軸３０２及び減速機構５００を介してモータジェネレータＭＧ２のロータに結合されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ２の回転速度（以下、適宜「ＭＧ２回転速度」と称する）と等価である。更に、プラネタリキャリア３０６は、エンジン２００のクランクシャフト２０５に結合されており、その回転速度はエンジン２００の機関回転速度ＮＥと等価である。
【００２９】
一方、駆動軸３０２は、ハイブリッド車両の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと、デファレンシャル等の各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構５００を介して連結される。
【００３０】
モータジェネレータＭＧ２から駆動軸３０２に出力されるモータトルクは、減速機構５００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、同様に各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、減速機構５００及び駆動軸３０２を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。即ち、モータジェネレータＭＧ２の回転速度は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００３１】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発する動力を、プラネタリキャリア３０６とピニオンギア３０５とによってサンギア３０３及びリングギア３０１に所定の比率（即ち、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。
【００３２】
ブレーキ機構４００は、一方のブレーキ板がサンギア軸３０４に連結され、他方のブレーキ板が物理的に固定された構成を有する、本発明に係る「ロック手段」の一例たるブレーキ装置である。ブレーキ機構４００は、油圧駆動装置と接続されており、当該油圧駆動装置からの油圧の供給によりサンギア軸３０４側のブレーキ板が固定側のブレーキ板に押圧され、サンギア３０３の状態（一義的に、モータジェネレータＭＧ１の状態）を、回転不能のロック状態と回転可能な非ロック状態との間で選択的に切り替え可能に構成されている。尚、ブレーキ機構４００の油圧駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が上位に制御される構成となっている。
【００３３】
尚、本発明に係る「動力分割機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３００のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力分割機構は、複数の遊星歯車機構（即ち、プラネタリキャリアギア機構）を備え、一の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素が、他の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素の各々と適宜連結され、一体の差動機構を構成していてもよい。また、ロック手段に係る実施形態上の構成も、動力分割機構の構成に応じて適宜変化し得るものである。
【００３４】
減速機構５００は、予め設定された減速比に従って駆動軸３０２の回転速度を減速可能なギア機構を含み、またドライブシャフトＳＦＬ及びＳＦＲ相互間の回転速度差を吸収するデファレンシャル等の最終減速機を含むギア装置である。尚、減速機構５００は、予め設定された減速比に従って駆動軸３０２の回転速度を減速するに過ぎないが、ハイブリッド車両１０は、この種の減速装置とは別に、例えば、複数のクラッチ機構やブレーキ機構を構成要素とする複数の変速段を備えた有段変速装置を備えていてもよい。
【００３５】
＜実施形態の動作＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１０では、サンギア３０３の状態（一義的に、モータジェネレータＭＧ１の状態）に応じて無段変速モード及び固定変速モードの二種類の走行モードを選択することが可能である。ここで、図３を参照し、ハイブリッド車両１０の走行モードについて説明する。ここに、図３は、ハイブリッド駆動装置１０００の各部の動作状態を説明する動作共線図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００３６】
図３（ａ）において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にモータジェネレータＭＧ１、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２が表されている。ここで、動力分割機構３００は遊星歯車機構により構成されており、サンギア３０３（即ち、実質的にモータジェネレータＭＧ１）、プラネタリキャリア３０６（即ち、実質的にエンジン２００）及びリングギア３０１（即ち、実質的に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、共線図上において各要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置１０００の一動作状態について、一の直線（動作共線）によって表すことができる。
【００３７】
例えば、図３（ａ）において、モータジェネレータＭＧ２の動作点を図示白丸ｍ１とし、エンジン２００の反力トルクを負担するモータジェネレータＭＧ１の動作点が図示白丸ｍ３であるとすれば、エンジン２００の動作点は必然的に図示白丸ｍ２となる。ここで、車速Ｖ（即ち、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、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を制御して、モータジェネレータＭＧ１の動作点を図示白丸ｍ４或いは白丸ｍ５に変化させた場合、エンジン２００の動作点は、夫々図示白丸ｍ６或いは白丸ｍ７に変化する。
【００３８】
このように、モータジェネレータＭＧ１が非ロック状態にあれば、モータジェネレータＭＧ１を回転速度制御装置として利用し、エンジン２００を所望の動作点で動作させることが可能となる。エンジン２００の機関回転速度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。
【００３９】
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、エンジン要求出力（ハイブリッド車両１０の要求出力とは異なり得る）毎にエンジン２００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点に制御される。
【００４０】
ここで、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は、モータジェネレータＭＧ１の動作点を、例えば図示白丸ｍ５の如き負回転側に設定する必要が生じ得る。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。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクは、ハイブリッド車両１０の駆動トルクとして駆動軸３０２に伝達される。
【００４１】
一方、このようにモータジェネレータＭＧ１のトルクが駆動トルクとして伝達されてしまうと、駆動軸３０２のトルクは、各ドライブシャフトに供給すべき要求駆動力に対応する要求トルクに対し過剰となる。このため、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸３０２に出力される余剰なトルクを吸収するため、負トルク状態となる。この場合、モータジェネレータＭＧ２は、正回転負トルクの状態となって発電状態となる。
【００４２】
このような状態においては、モータジェネレータＭＧ２で発電した電力により、モータジェネレータＭＧ１を力行駆動し、余剰なトルクをモータジェネレータＭＧ２で再び回生する、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。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。
【００４３】
そこで、このような動力循環が生じ得る運転領域においては、ブレーキ機構４００によりサンギア３０３が先に述べたロック状態に制御される。その様子が図３（ｂ）に示される。サンギア３０３がロック状態となると、必然的にモータジェネレータＭＧ１もまたロック状態となり、モータジェネレータＭＧ１の回転速度はゼロとなる（図示白丸ｍ８参照）。このため、エンジン２００の機関回転速度は、車速Ｖと一義的なモータジェネレータＭＧ２の回転速度とこの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（即ち、変速比が一定となる）、動作点は図示白丸ｍ９となる。
【００４４】
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に対応する走行モードが、固定変速モードである。固定変速モードでは、本来モータジェネレータＭＧ１が負担すべきエンジン２００の反力トルクをブレーキ機構４００の物理的な制動力により代替させることができる。即ち、モータジェネレータＭＧ１を発電状態にも力行状態にも制御する必要はなくなり、モータジェネレータＭＧ１は停止させられる。従って、基本的にモータジェネレータＭＧ２も停止（電気的に停止）状態に制御され、空転状態となる。結局、固定変速モードでは、ハイブリッド駆動装置１０００の出力トルク（駆動軸３０２に供給されるトルク）は、エンジントルクのうち、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。
【００４５】
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（尚、駆動トルクは、各ドライブシャフトに加わる駆動力と一義的である）となり、ハイブリッド駆動装置１０００は、機械的な動力伝達を行うのみとなって、伝達効率ηｔが上昇する。
【００４６】
ハイブリッド車両１０において、走行モードは、基本的に、車速Ｖ及び要求駆動力に基づいて切り替えられる。ここで「要求駆動力」は、各ドライブシャフトに供給すべき駆動力の要求値たる、本発明に係る「駆動力」の一例である。この要求駆動力は、車速センサ１４により検出される車速Ｖ及びアクセル開度センサ１３により検出されるアクセル開度Ｔａをパラメータとする要求駆動力マップを用い、取得される。ＥＣＵ１００は、走行モードを切り替える際に、車速Ｖ及び要求駆動力に基づいて、後述する走行モード選択マップを用い、切り替えるべき走行モードを選択する。
【００４７】
ここで、図４（ａ）を参照し、走行モード選択マップの詳細について説明する。ここに、図４（ａ）は、走行モード選択マップの模式図である。
【００４８】
図４（ａ）において、走行モード選択マップは、縦軸及び横軸に夫々要求駆動力及び車速Ｖが表されてなる二次元マップである。走行モード選択マップ上では、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を非ロック状態とし上述した無段変速モードを選択すべき領域がＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）領域として、またモータジェネレータＭＧ１をロック状態とし上述した固定変速モードを選択すべき領域がモータジェネレータＭＧ１ロック領域として夫々規定されている。即ち、車速Ｖ及び要求駆動力は、走行モードを選択するための、ハイブリッド車両１０の運転条件であって、車速Ｖ及び要求駆動力間における対応関係により、ハイブリッド車両１０の動作点（例えば、図示黒丸Ａ及びＡ’）が表される。
【００４９】
ここで、ＣＶＴ領域は、主として、エンジン２００の直達トルクにモータジェネレータＭＧ２のモータトルクＴｍを加えても、駆動軸３０２に対しハイブリッド車両１０の要求出力を満たす駆動トルクを供給し得ない領域として規定されている領域である。車速Ｖ及び要求駆動力により規定されるハイブリッド車両の一運転条件がＣＶＴ領域に該当する場合、ＥＣＵ１００は、走行モードとして無条件に無段変速モードを選択する。
【００５０】
他方、ＭＧ１ロック領域は、エンジン２００の直達トルクのみでハイブリッド車両１０の要求出力を満たし得る領域であり、且つ伝達効率ηｔの低下を防止することにより、無段変速モードよりもシステム効率ηｓｙｓを向上させ得る領域として定められている。本実施形態では、車速Ｖ及び要求駆動力により規定されるハイブリッド車両の一運転条件がＭＧ１ロック領域に該当する場合、ＥＣＵ１００は、走行モードとして主として固定変速モードを選択する。
【００５１】
本実施形態では、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１ロック禁止制御処理の実行により、一運転条件がＭＧ１ロック領域に該当したとしても、モータジェネレータＭＧ１をロック状態とすることを禁止すべく、走行モードとして固定変速モードの代わりにＣＶＴモードを選択又は継続する場合がある。これにより、ブレーキ機構４００によるビジーシフトが回避される。
【００５２】
ここで、図４（ｂ）を参照し、上述したビジーシフトについて説明する。ここに図４（ｂ）は、図４（ａ）の動作点ＡからＡ’への変移に対応する要求駆動力、ＭＧ１ロックフラグ及びＭＧ１回転速度Ｎｍ１を表す模式図である。
【００５３】
図４（ｂ）において、縦軸に上段から順に、要求駆動力、ＭＧ１ロックフラグの切り替え状態、及びモータジェネレータＭＧ１の回転速度であるＭＧ１回転速度Ｎｍ１が表され、これら三つの要素の推移を示すべく、横軸に時間が表される。横軸上の時刻ｔ０では、ハイブリッド車両１０が動作点Ａをとる。この時刻ｔ０から、ドライバがアクセルペダルを踏み増していき、時刻ｔ３にてハイブリッド車両１０が動作点Ａ’をとる。この動作点ＡからＡ’へ変移する過程に、アクセル開度Ｔａが急激に変化して、要求駆動力が上昇することに伴って、時刻ｔ１では、動作点がＭＧ１ロック領域（即ち、図４（ａ）における太線で囲まれた範囲）に入る。
【００５４】
すると、ＥＣＵ１００は、本来、走行モードとして固定変速モードを選択し、ＭＧ１ロックフラグを「ＯＦＦ（オフ）」から「ＯＮ（オン）」に切り替え、モータジェネレータＭＧ１をロック状態とする。また、これに伴って、時刻ｔ０から上昇されていたＭＧ１回転速度Ｎｍ１が下降される。この直後の時刻ｔ２では、動作点がＭＧ１ロック領域から外れる。すると、ＥＣＵ１００は、走行モードとしてＣＶＴモードを選択し、ＭＧ１ロックフラグを「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替え、モータジェネレータＭＧ１を非ロック状態とする。また、これに伴って、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１が再び上昇される。
【００５５】
上述したように、動作点ＡからＡ’への過程において、ＭＧ１ロックフラグが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替わった直後に、再び「ＯＦＦ」に切り替わる状態がビジーシフトである。このビジーシフトでは、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１が上昇及び下降するタイミングが接近しているために、ハイブリッド車両１０の運転効率が低下すると共に、モータジェネレータＭＧ１のトルク変動に伴う車両振動が発生してしまい兼ねない。そこで、本実施形態では、運転効率の低下及び車両振動を抑制すべく、ＥＣＵ１００によるＭＧ１ロック禁止制御処理が実行される。
【００５６】
＜ＭＧ１ロック禁止制御処理＞
ここで、図５及び図６を参照し、ＭＧ１ロック禁止制御処理の詳細について説明する。ここに、図５は、ＭＧ１ロック禁止制御処理のフローチャートであり、図６は、ＭＧ１ロック禁止制御処理における余裕駆動力及びアクセル開度レートの取得に用いられる、走行モード選択マップ、及びアクセル開度の変移を表す模式図である。
【００５７】
図５において、ＥＣＵ１００は、車速センサ１３により検出される車速Ｖ、及び要求駆動力マップを用い取得された要求駆動力により規定されるハイブリッド車両１０の運転条件が、詳しくは後述する図６（ａ）に例示した走行モード選択マップ上における、ＣＶＴ領域に該当するか否かを判別する（ステップＳ６１）。運転条件がＣＶＴ領域に該当しない場合（ステップＳ６１：ＮＯ）、次の処理はステップＳ６１に戻される。
【００５８】
一方、運転条件がＣＶＴ領域に該当する場合（ステップＳ６１:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、現在の車速Ｖ及び現在の要求駆動力を再度取得する（ステップＳ６２）。ここで、図６（ａ）の走行モード選択マップ上における現在の動作点Ａを決定する。
【００５９】
続いて、ＥＣＵ１００は、現在の動作点Ａに応じて、所定時間後の動作点Ａ’がＭＧ１ロック領域に該当し得る要求駆動力の値或いは範囲を余裕駆動力として算出する（ステップＳ６３）。具体的には、現在の動作点Ａが表す要求駆動力が９００［Ｎ］である場合、所定時間後にＭＧ１ロック領域に該当し得る最大要求駆動力は３０００［Ｎ］となる。即ち、所定時間後の動作点Ａ’が要求駆動力９００〜３０００［Ｎ］の間の値となる、或いは現在の動作点Ａから所定時間後の動作点Ａ’への変移に伴う要求駆動力の変化量が２１００［Ｎ］（即ち、最大要求駆動力３０００［Ｎ］から現在の要求駆動力９００［Ｎ］を減じた値）以内になれば、現在の動作点Ａ’が所定時間後にＭＧ１ロック領域に該当すると断定される。
【００６０】
続いて、ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ１４によるアクセル開度Ｔａの変化率をアクセル開度レートとして取得する（ステップＳ６４）。
【００６１】
ここで図６（ｂ）を参照し、アクセル開度レートの取得方法について説明する。ここに、図６（ｂ）は、アクセル開度Ｔａの変移を示す模式図である。
【００６２】
図６（ｂ）において、縦軸にアクセル開度Ｔａ、横軸に時間ｔが夫々表される。横軸上の時刻ｔ０は、現在の動作点Ａをとるタイミングを示す。このような二次元座標上には、時間ｔの経過に伴い上昇するアクセル開度Ｔａの変移が関数ｆ（ｔ）として表される。ＥＣＵ１００は、この関数ｆ（ｔ）を時間ｔで微分し、導関数を導出する。すると、導出された導関数により、時間ｔが現在の時刻ｔ０から、所定時間ｔｘ経過した時刻ｔ３まで変化する時の微分値（即ち、「ｄ・ｆ（ｔ）／ｄｔ」で表される）が、アクセル開度レートとして取得される。続いて、ＥＣＵ１００は、取得したアクセル開度レートから、図６（ａ）に例示した走行モード選択マップ上における時刻ｔ３の要求駆動力βを算出する（ステップＳ６５）。
【００６３】
ここで図６（ａ）を参照し、時刻ｔ３の動作点Ａ’の算出方法について説明する。ここに、図６（ａ）は、走行モード選択マップ、及び該マップ上に表されるアクセル開度Ｔａの等位線を示す模式図である。
【００６４】
図６（ａ）において、走行モード選択マップは、縦軸に要求駆動力、横軸に車速Ｖが夫々表されてなる二次元マップである。この走行モード選択マップ上には、複数の動作領域が表されている。各動作領域を区分する等位線（図中、点線で示される線分）は、アクセル開度Ｔａが２０％、４０％、６０％、８０％及び１００％（言い換えれば、全開状態）の各開状態である場合にとり得る動作点の範囲を夫々規定している。
【００６５】
現在の動作点Ａは、アクセル開度Ｔａが２０％である場合の等位線と、アクセル開度Ｔａが４０％である場合の等位線との間の領域にある。ＥＣＵ１００は、ステップＳ６４の処理にて取得されたアクセル開度レートから、この動作点Ａが所定時間ｔｘ後に位置する時刻ｔ３の動作点Ａ’を予想動作点として特定する。この予想動作点Ａ’は、アクセル開度Ｔａが６０％である場合の等位線と、アクセル開度Ｔａが８０％である場合の等位線との間の領域にある。即ち、アクセル開度Ｔａが所定時間後ｔｘ後に、２０％以上、６０％未満の間で変移したことが読み取れる。
【００６６】
ＥＣＵ１００は、図６（ａ）における走行モード選択マップから、時刻ｔ３の動作点Ａ’をとり得る運転状態（即ち、縦横軸の車速Ｖ及び要求駆動力）を読み取ることにより、時刻ｔ３の要求駆動力βを算出する。
【００６７】
続いて、ＥＣＵ１００は、時刻ｔ３の動作点Ａ’がＭＧ１ロック領域に該当するか否か、即ち、動作点Ａ’をとる要求駆動力βが、ステップＳ６３にて算出した余裕駆動力の範囲に該当するか否かを判別する（ステップＳ６６）。要求駆動力βが余裕駆動力の範囲から外れる場合（ステップＳ６６：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、走行モードをＣＶＴモードに切り替える（ステップＳ６７）。即ち、モータジェネレータＭＧ１をロック状態とすることが禁止される。これにより、一連のＭＧ１ロック禁止制御処理が終了する。
【００６８】
一方、要求駆動力βが余裕駆動力の範囲に該当する場合（ステップＳ６６:ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１をロック状態とする固定変速モードに切り替える。即ち、モータジェネレータＭＧ１をロック状態とすることが許可される（ステップＳ６８）。これにより、一連のＭＧ１ロック禁止制御処理が終了する。
【００６９】
本実施形態のＭＧ１ロック禁止制御処理によれば、現在の動作点Ａ及びアクセル開度レートに基づく予想動作点Ａ’がＭＧ１ロック領域から外れる場合に、現在の動作点Ａが、モータジェネレータＭＧ１がロック状態となるＭＧ１ロック領域を経て所定時間ｔｘ後に予想動作点Ａ’に到達しようとも、モータジェネレータＭＧ１（即ち、サンギア３０４）を少しもＭＧ１ロック状態に切り替えることがない。これにより、非ロック状態からロック状態、ロック状態から非ロック状態という、前後の非ロック状態間にロック状態を挟んだ無駄な切り替え工程を実行することがない。従って、ビジーシフトの状態を回避しつつ、モータジェネレータＭＧ１の回転を停止させるロック機構４００によるロック状態の切り替えを効率的に行うことが可能である。
【００７０】
本実施形態によれば、予想動作点Ａ’を特定する際に、アクセル開度レートに基づく特定を行うが、これに加えて、ハイブリッド車両１０の走行抵抗を考慮した特定を行ってもよい。
【００７１】
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】
【００７２】
１０…ハイブリッド車両、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…車速センサ、１４…アクセル開度センサ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、４００…ブレーキ機構、１０００…ハイブリッド駆動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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