(57)【要約】【課題】固定変速モードから無段変速モードへの切り替えに際し、各種駆動系への負担増を回避しつつ燃費の悪化を回避する。【解決手段】クラッチ機構４００により変速モードとしてＯ／Ｄモード及び電気ＣＶＴモードを採り得ると共に、これら変速モードの切り替えが、各モードにおけるエンジン２００の燃料消費量に基づいて行われるハイブリッド駆動装置１５を有するハイブリッド車両１０において、ＥＣＵ１００は、切り替え抑制制御を実行する。当該制御において、ＥＣＵ１００は、Ｏ／Ｄモードの燃料消費量Ｆｏｄと電気ＣＶＴモードの燃料消費量Ｆｃｖｔとを比較する。係る比較の結果、燃料消費量Ｆｃｖｔの方が小さい場合、切り替え回避処理を実行し、Ｏ／Ｄモードを維持し、燃料噴射量を減少させ、燃料消費量を低下させると共に、不足するトルクをモータジェネレータＭＧ２からのモータトルクＴｍによって補償する。【選択図】図５
2010143281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射可能な燃料噴射手段を有する内燃機関と、
第１電動機と、
第２電動機と、
前記内燃機関の出力軸に連結される第１回転要素、前記第１電動機の出力軸に連結される第２回転要素、及び車軸に連結された駆動軸と前記第２電動機とに連結される第３回転要素を含む、相互に差動回転可能に構成された複数の回転要素を備えてなる動力伝達手段と、
前記複数の回転要素のうち一の回転要素を固定及び解放可能な係合手段と
を備え、
前記内燃機関の機関出力軸と前記駆動軸との回転速度比たる変速比を規定する変速モードを、前記一の回転要素が固定された場合に対応し該変速比が固定される固定変速モードと、前記一の回転要素転が解放された場合に対応し該変速比が連続的に可変となる無段変速モードとの間で切り替え可能なハイブリッド駆動装置の制御装置であって、
前記固定変速モードが選択されている状態において、前記固定変速モードと前記無段変速モードとの間で前記内燃機関の燃料消費量を比較する比較手段と、
前記燃料消費量が比較された結果、前記無段変速モードにおける前記燃料消費量が前記固定変速モードにおける前記燃料消費量よりも少ないとされた場合に、前記固定変速モードが維持されるように前記係合手段を制御する第１制御手段と、
前記固定変速モードが維持された状態で前記燃料の噴射量が減少するように前記燃料噴射手段を制御する第２制御手段と、
前記燃料の噴射量が減少するのに応じて、前記駆動軸に供給される動力が増加するように前記第２電動機を制御する第３制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。
【請求項２】
前記第１制御手段は、前記無段変速モードから前記固定変速モードへ前記変速モードが切り替えられてから所定の維持時間が経過していない場合において前記固定モードを維持する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
【請求項３】
前記第３制御手段は、前記駆動軸に供給される動力が、前記駆動軸に供給されるべき動力に一致するように前記第２電動機の動力を増加させる
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駆動装置の制御装置。
【請求項４】
前記第２制御手段は、前記第２電動機の動力を増加させることにより補償可能な範囲で前記燃料の噴射量を減少させる
ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速モードと固定変速モードとの間で変速モードの切り替えが可能なハイブリッド駆動装置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、この種の変速モードの切り替えに際し燃料消費量を考慮するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両の制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、固定変速モードと無段変速モードとで区別して燃料消費量を判断し、この判断結果に基づいて変速モードを切り替えることにより、変速モードの切り替えに伴う燃料消費量の増加を抑制することができるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無段変速モードから固定変速モードへの切り替えがその時点の燃料消費量に基づいて適切になされたとしても、元々固定変速モードでは内燃機関の熱効率が低くなるため、固定変速モードで走行中に要求出力が変化した場合等には、適宜無段変速モードを選択すべき旨の判断がなされ得る。ところが、固定変速モードと無段変速モードとの間の変速モードの切り替えが頻繁になされると、ハイブリッド駆動装置は、所謂切り替えビジーな状態となり、制御系を含む、物理的、機械的又は電気的な各種駆動系の負担が増大する。
【０００５】
一方で、このような各種駆動系への負担増を嫌って、固定変速モードから無段変速モードへの切り替えに際し、時間的な不感帯を設け、固定変速モードを、この種の切り替えビジーによる不具合が生じない程度の長きにわたって継続させた場合、係る不感帯に相当する時間領域において燃料消費量が増大する可能性がある。このような燃料消費量の増大は、車両における、所謂燃費（単位燃料消費量当たりの走行距離）の悪化に直結する。即ち、従来の技術には、固定変速モードから無段変速モードへの変速モードの切り替えに際して、切り替えビジーによる各種駆動系への負担増加又は燃費の悪化が免れ難いという技術的な問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、固定変速モードから無段変速モードへの切り替えに際し、各種駆動系への負担増を回避しつつ燃費の悪化を回避し得るハイブリッド駆動装置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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置は、燃料を噴射可能な燃料噴射手段を有する内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、前記内燃機関の出力軸に連結される第１回転要素、前記第１電動機の出力軸に連結される第２回転要素、及び車軸に連結された駆動軸と前記第２電動機とに連結される第３回転要素を含む、相互に差動回転可能に構成された複数の回転要素を備えてなる動力伝達手段と、前記複数の回転要素のうち一の回転要素を固定及び解放可能な係合手段とを備え、前記内燃機関の機関出力軸と前記駆動軸との回転速度比たる変速比を規定する変速モードを、前記一の回転要素が固定された場合に対応し該変速比が固定される固定変速モードと、前記一の回転要素転が解放された場合に対応し該変速比が連続的に可変となる無段変速モードとの間で切り替え可能なハイブリッド駆動装置の制御装置であって、前記固定変速モードが選択されている状態において、前記固定変速モードと前記無段変速モードとの間で前記内燃機関の燃料消費量を比較する比較手段と、前記燃料消費量が比較された結果、前記無段変速モードにおける前記燃料消費量が前記固定変速モードにおける前記燃料消費量よりも少ないとされた場合に、前記固定変速モードが維持されるように前記係合手段を制御する第１制御手段と、前記固定変速モードが維持された状態で前記燃料の噴射量が減少するように前記燃料噴射手段を制御する第２制御手段と、前記燃料の噴射量が減少するのに応じて、前記駆動軸に供給される動力が増加するように前記第２電動機を制御する第３制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るハイブリッド駆動装置は、好適な一形態として例えば駆動輪に直接的に若しくは間接的に連結されてなる、例えばドライブシャフト若しくはアクスルシャフト等の形態を採り得る車軸に直接、又は例えばデファレンシャルギア装置或いは各種減速装置等を適宜介して連結され、当該車軸に連動して回転可能な回転軸等の形態を採り得る本発明に係る車両の駆動軸に対し、内燃機関、例えばモータ若しくはモータジェネレータ等の第１電動機及び例えばモータ若しくはモータジェネレータ等の第２電動機から供給される、例えばトルク等の形態を有する動力を伝達することが可能に構成された装置である。即ち、本発明に係るハイブリッド駆動装置により駆動される車両は、所謂ハイブリッド車両である。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド駆動装置において、これら複数の動力源相互間の動力配分は、第１乃至第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（尚、当該複数の回転要素における一の回転要素は、複数の回転要素が連結された動作上一体とみなし得るものであってもよい）を備え、例えば好適な一形態として複合型プラネタリギア装置等の形態を採り得る動力分割手段の構成、例えば物理的、機械的、機構的又は電気的な構成に応じて決定される。尚、ここで述べる「複合型プラネタリギア装置」とは、回転要素として例えばサンギア、キャリア及びリングギア等を備えた遊星歯車機構を複数含み、各遊星歯車機構における任意の且つ一部の回転要素同士が直接的に又は間接的に連結される等して一体の（或いは一体として扱うことが可能な）回転要素をなすプラネタリギア装置を包括する概念である。
【００１０】
本発明に係るハイブリッド駆動装置には、例えば複数の係合要素相互間で規定される係合状態等に応じて、この複数の回転要素のうち一の回転要素を物理的、機械的又は電気的に固定（即ち、端的には、その回転を阻止することを指す）及び解放（即ち、端的には、その回転を阻止しないこと指す）することが可能な係合手段を備える。係合手段の構成は、係る一回転要素の固定及び解放を可能とする限りにおいて何ら限定されない趣旨であり、係合要素を係合させるに際して係合要素相互間の回転同期或いは更に位相同期を必要とする、ドグクラッチ又はドグブレーキ等の回転同期式噛合式係合装置であってもよいし、例えば湿式多板型のクラッチ又はブレーキ機構であってもよい。
【００１１】
このような係合手段を備える本発明に係るハイブリッド駆動装置によれば、内燃機関の機関出力軸と先に述べた駆動軸との回転速度比たる変速比を規定する変速モードを、少なくとも無段変速モードと固定変速モードとの間で切り替えることが可能となる。この際、係合手段により一回転要素が解放されている状態（以下、このような状態を適宜「解放状態」と称する）では、変速比が理論的に、実質的に或いは予め物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な構成等に起因する制約の範囲内で、連続的に（即ち、無段階であることを意味するが、実践的に見て無段階であるとみなし得る程度に段階的であることを含む）変化させることが可能な無段変速モードが実現される。尚、動力伝達手段或いはハイブリッド駆動装置は、この種の変速モードの切り替えを可能とする、一義に規定されない各種の物理的、機械的、電気的又は磁気的な構成を採り得る。
【００１２】
無段変速モードでは、例えば、内燃機関の反力を負担する反力要素としての第１電動機の回転速度を増減させることにより、先に述べた回転要素相互間の差動作用により内燃機関の回転速度を増減させることが可能であり、また燃料の噴射量を制御することにより内燃機関の出力トルクを増減させることも可能であるため、内燃機関の動作点（好適には、機関回転速度とトルクとにより規定される内燃機関の一動作条件）は比較的自由に制御され得る。このため、無段変速モードにおいて、内燃機関の動作点は、好適には燃料消費率（好適には、単位電力量（ｋｗｈ）当たりの消費燃料量（ｇ）である）を、理論的に又は何らかの制約の範囲で現実的に、最小とし得る最適動作点に制御される。
【００１３】
一方、この種のハイブリッド駆動装置においては、車両が高速軽負荷走行中である場合等に、内燃機関の機関回転速度が低回転領域で制御され得る（高回転領域ではトルク過剰となり第２電動機による電力回生に限界がある）が、これに伴い、第１電動機が負回転側での動作を余儀なくされることがある。この状態では、第１電動機は負回転負トルクの力行状態となって、駆動軸にはその動力が伝達される。その結果、第２電動機において余剰な電力を回生する必要が生じ、結局、第２電動機で回生した電力を消費して第１電動機を力行駆動するといった、所謂動力循環と称される極めて非効率な電気パスが発生し、ハイブリッド駆動装置の動力伝達効率が低下する。
【００１４】
固定変速モードは、好適には、この種の動力循環による動力伝達効率の低下を回避すべく選択される。即ち、固定変速モードにおいては、一の回転要素が固定されているため、この固定された回転要素を反力要素として使用して、内燃機関の反力を負担させることが可能となり、第１電動機を空転させる又はロックする（所謂ＭＧ１ロックにより固定変速モードを得る場合）ことが可能となる。このため、固定変速モードでは、上記動力循環を回避することが可能となって、ハイブリッド駆動装置における動力伝達効率の低下を防ぐことが可能となるのである。
【００１５】
ここで、内燃機関における燃料消費量は、主として内燃機関の熱効率ηｅ（即ち、先の燃料消費率と相関する）とハイブリッド駆動装置の動力伝達効率ηｔとにより規定される、ハイブリッド駆動装置のシステム効率ηｓｙｓ（端的には、ηｓｙｓ＝ηｅ×ηｔである）に左右される。例えば、システム効率ηｓｙｓが低い場合、高い場合と較べて、車軸に供給すべき駆動力に対応するハイブリッド駆動装置の一要求出力に対し、内燃機関の要求出力が相対的に高くなるから、内燃機関の燃料消費量が増大して燃費が悪化してしまうのである。変速モードは、通常、このシステム効率ηｓｙｓに基づいて、システム効率ηｓｙｓがより高い方の変速モード、即ち、燃料消費量が少ない方の変速モードが選択される。固定変速モードは、無段変速モードと比較して、熱効率ηｅが低く且つ動力伝達効率ηｔが高くなる変速モードである。従って、動力伝達効率ηｔの増加分が、熱効率ηｔの低下分を補償して尚余るのであれば、無段変速モードから固定変速モードへの変速モードの切り替えがなされ、内燃機関の燃料消費量低減が図られる。
【００１６】
一方、固定変速モードは、動力伝達効率ηｔについては無段変速モードよりも高くなるものの、熱効率ηｅについて無段変速モードよりも低いから、固定変速モードにおいて要求出力の変化に伴って内燃機関の動作点が変化した結果、熱効率ηｅが過度に低下する、或いは無段変速モードにおける動力伝達効率ηｔが上昇すると、システム効率ηｓｙｓについて、無段変速モードの方が高くなるといった事態、即ち、無段変速モードへの変速モードの切り替え要求が生じることとなる。
【００１７】
ところが、この種の境界条件近傍の運転条件が継続する場合、固定変速モード→無段変速モード→固定変速モード・・・なる頻繁な変速モードの切り替えが生じ得、例えば、内燃機関、第１及び第２電動機、並びに係合手段の動作状態を変化させるのに要する各種物理的、機械的、機構的又は電気的な負担が過度に増加して、所謂切り替えビジーによる各種の不具合が生じ得る。
【００１８】
そこで、本発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置によれば、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る比較手段により、固定変速モードが選択された状態において、固定変速モードと無段変速モードとの間で内燃機関の燃料消費量が比較される。係る比較は、例えば、熱効率ηｅと動力伝達効率ηｔとを、その時点の内燃機関の動作点、車両の運転条件或いは環境条件等に基づいて特定する（例えば、相関する各種制御マップより取得する、或いは予め設定されたアルゴリズムや算出式に従った数値演算や論理演算の結果として推定する）こと等によりなされ得る。尚、燃料消費量に基づいてこの種の変速モードの切り替えを行うに当たって、燃料消費量（一義的に、システム効率ηｓｙｓ）の比較がなされる場合には、比較手段は、この変速モードの切り替えに供される燃料消費量の比較結果を参照してもよい。
【００１９】
この比較の結果、無段変速モードの方が内燃機関の燃料消費量を少なくし得る（即ち、システム効率ηｓｙｓが高くなる）とされた場合、例えばＥＣＵ（等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１制御手段により、変速モードが固定変速モードに維持される。また、このように変速モードが維持された状態で、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２制御手段により燃料噴射手段が制御され、内燃機関における燃料噴射量が低減される。
【００２０】
このため、本発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置によれば、燃料消費量に基づいた変速モードの切り替え要求が頻繁に生じたとしても、固定変速モードから無段変速モードへの切り替えが制限され、上述の切り替えビジーの発生が抑制される。ここで特に、切り替えビジーの抑制の代償として本来生じ得るはずの燃料消費量の悪化については、燃料噴射量の減少制御により補償される。燃料噴射量は、即ち燃料消費量の一部であるから、第２制御手段による燃料噴射手段の駆動制御によって、確実に燃料消費量の悪化を防止することが可能となる。
【００２１】
ここで、燃料噴射量の減少は、内燃機関から生成される動力（例えば、トルク）の低下に直結する。従って、このままでは、切り替えビジーの発生及び燃料消費量の悪化を共に抑制した代償として、要求出力未達による動力性能の低下が顕在化してしまう。そこで、本発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第３制御手段により、燃料噴射量の減少に応じて駆動軸に供給される動力が増加するように第２電動機が制御される。その結果、燃料噴射量の減少により不足する動力の少なくとも一部が第２電動機の動力によって補償される形となり、車両の走行性能に与える影響が低減、理想的には解消される。即ち、切り替えビジーの発生及び燃料消費量の増大を共に抑制する旨の利益のみを好適に享受することが可能となるのである。
【００２２】
本発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置の一の態様では、前記第１制御手段は、前記無段変速モードから前記固定変速モードへ前記変速モードが切り替えられてから所定の維持時間が経過していない場合において前記固定モードを維持する。
【００２３】
固定変速モードへ切り替えられてから十分に時間が経過している状態においては、上記切り替えビジーの発生に伴う各種不具合は発生しないため、然るべき電力資源を消費する形で第２電動機を通常の範囲外で使用して固定変速モードを維持する必要はない。即ち、この態様によれば、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、切り替えビジーの発生による各種不具合が実践上看過し難い程度に発生し得る時間領域について発生した無段変速モードへの切り替え要求についてのみ回避されるよう定められる等した所定の維持時間を判断基準とすることにより、本発明に係る実践上の利益を、より効率的に享受することが可能となる。
【００２４】
本発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置の他の態様では、前記第３制御手段は、前記駆動軸に供給される動力が、前記駆動軸に供給されるべき動力に一致するように前記第２電動機の動力を増加させる。
【００２５】
この態様によれば、内燃機関における燃料噴射量の減少により低下する、駆動軸に供給される動力が、車両の要求出力に対応する、駆動軸に供給されるべき動力に一致するように、即ち、言い換えれば、内燃機関における動力低下が第２電動機の動力上昇によって相殺されるように、第２電動機が制御される。このため、切り替えビジーの発生及び燃料消費量の悪化を共に防止しつつ、車両の要求出力を満たすことが可能となり、動力性能の低下に伴うドライバビリティの低下を招来しない点において極めて有益である。
【００２６】
尚、この態様では、前記第２制御手段は、前記第２電動機の動力を増加させることにより補償可能な範囲で前記燃料の噴射量を減少させてもよい。
【００２７】
一方、第２電動機により補償可能な動力は、その時点の蓄電手段のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）に応じて変化する。また、第２電動機自体の物理的、機械的又は電気的構成に応じてその物理的な又は制御上の上限値が定まり得る。従って、内燃機関における動力低下を、第２電動機による補償可能な範囲を超えて生じさせた場合には、ドライバビリティの低下が免れ難い。その点、この場合、第２電動機による補償が可能となる範囲で燃料の噴射量が低減されるため、切り替えビジーの発生及び燃費の悪化を回避しつつ（即ち、係る利益は、燃料噴射量を幾らかなり低下させる限りにおいて得られる利益である）、ドライバビリティの低下をより確実に防止することが可能となる。
【００２８】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜発明の実施形態＞
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。
【００３０】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３１】
図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、車速センサ１３及びアクセル開度センサ１４並びにハイブリッド駆動装置１５を備えた、ハイブリッド車両である。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド駆動装置の制御装置」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、後述する切り替え抑制制御を実行可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「比較手段」、「第１制御手段」、「第２制御手段」及び「第３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各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３３】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００３４】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電手段である。
【００３５】
車速センサ１３は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３６】
アクセル開度センサ１４は、ハイブリッド車両１０の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３７】
ハイブリッド駆動装置１５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１５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１５の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００３８】
図２において、ハイブリッド駆動装置１５は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、クラッチ機構４００及び減速機構５００を備える。
【００３９】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジン２００の一断面構成を例示する模式図である。尚、同図において、図１及び図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。
【００４０】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、機関出力軸たるクランクシャフト２０５の回転運動に変換可能に構成されている。
【００４１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転速度ＮＥが算出される構成となっている。
【００４２】
尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。また、本発明に係る内燃機関における気筒数及び各気筒の配列形態は、上述した概念を満たす範囲でエンジン２００のものに限定されず多様な態様を採り得、例えば、６気筒、８気筒或いは１２気筒エンジンであってもよいし、Ｖ型、水平対向型等であってもよい。
【００４３】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【００４４】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００４５】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００４６】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成されている。尚、本発明に係る触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
【００４７】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
【００４８】
図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１電動機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２電動機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有していてもよいし、他の構成を有していてもよい。
【００４９】
動力分割機構３００は、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２と、駆動軸１７との間の動力の入出力状態を物理的に制御可能に構成された、本発明に係る「動力伝達手段」の一例たる複合型プラネタリギアユニットである。
【００５０】
動力分割機構３００は、エンジン２００から上記クランクシャフト２０５を介して入力軸１６に伝達されるエンジントルクＴｅを、モータジェネレータＭＧ１と駆動軸１７とに分配可能に構成された機構であり、相互に差動作用を生じる複数の回転要素を備えている。より具体的には、動力分割機構３００は、複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる一の回転要素に入力軸１６が連結され、他の回転要素にモータジェネレータＭＧ１の回転軸が連結され、更に他の第３回転要素に駆動軸１７が連結されている。動力分割機構３００は、当該差動機構として、シングルピニオンギア型の第１遊星歯車機構３１０及びダブルピニオン型の第２遊星歯車機構３２０を備えた、所謂ラビニヨ型遊星歯車機構の形態を採る。
【００５１】
第１遊星歯車機構３１０は、サンギア３１１、キャリア３１２及びリングギア３１３並びに軸線方向に自転し且つキャリア３１２の自転により公転するようにキャリア３１２に保持された、サンギア３１１及びリングギア３１３に噛合するピニオンギア３１４を備え、サンギア３１１にモータジェネレータＭＧ１が、キャリア３１２に入力軸１６が、またリングギア３１３に駆動軸１７が夫々連結された構成を有している。尚、駆動軸１７は、減速機構５００を介してモータジェネレータＭＧ２の不図示のロータに連結されており、駆動軸１７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Ｎｍｇ２」と称する）と等価である。また、入力軸１６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。
【００５２】
第２遊星歯車機構３２０は、サンギア３２１、キャリア３２２及びリングギア３２３並びに軸線方向に自転し且つキャリア３２２の自転により公転するように夫々キャリア３２２に保持された、サンギア３２１に噛合するピニオンギア３２５及びリングギア３２３に噛合するピニオンギア３２４を備え、サンギア３２１に後述するクラッチ機構４００のクラッチ板４１０が、キャリア３２２に第１遊星歯車機構３１０におけるリングギア３１３が、またリングギア３２３に第１遊星歯車機構３１０におけるキャリア３１２が夫々連結された構成を有している。
【００５３】
このように、動力分割機構３００は、全体として第１遊星歯車機構３１０のサンギア３１１（本発明に係る「第２回転要素」の一例）、第２遊星歯車機構３２０のサンギア３２１、相互に連結された第１遊星歯車機構３１０のキャリア３１２及び第２遊星歯車機構３２０のリングギア３２３（本発明に係る「第１回転要素」の一例）並びに相互に連結された第１遊星歯車機構３１０のリングギア３１３及び第２遊星歯車機構３２０のキャリア３２２（本発明に係る「第３回転要素」の一例）からなる合計４個の回転要素を備えている。
【００５４】
クラッチ機構４００は、本発明に係る「係合手段」の一例たる回転同期噛合式の係合装置である。クラッチ機構４００は、所謂ドグクラッチ機構をなしており、夫々係合面に噛合用のドグ歯が形成されてなるクラッチ板４１０及びクラッチ板４２０を有する。クラッチ機構４００は、これら各クラッチ板に形成されたドグ歯が相互に噛合することにより係合する構成となっている。
【００５５】
クラッチ板４１０は、第２遊星歯車機構３２０のサンギア３２１に固定されており、当該サンギア３２１と一体に回転可能に構成される。クラッチ板４１０においてクラッチ板４２０に対向する係合面には、物理的な凹凸部をなす複数のドグ歯が形成されている。
【００５６】
一方、クラッチ板４２０は、動力分割機構３００の筐体部に物理的に固定されおり、回転不能な状態となっている。クラッチ板４２０においてクラッチ板４１０に対向する係合面には、クラッチ板４１０のドグ歯と相互に噛合可能な、クラッチ板４１０のドグ歯と同様の複数のドグ歯が形成されている。クラッチ機構４００の係合時には、この各クラッチ板に形成されたドグ歯が相互に噛合する構成となっており、この際、クラッチ板４２０が物理的に固定された状態にあるために、クラッチ板４１０及びクラッチ板４１０と連結されたサンギア３２１の回転は阻止され、これらもまた物理的に固定された状態となる。即ち、サンギア３２１は、クラッチ機構４００により「固定及び解放」される、本発明に係る「一の回転要素」の一例である。
【００５７】
尚、図面の煩雑化を防ぐ目的から図示を省略するが、クラッチ機構４００は、図示するクラッチ板４１０及び４２０の他に、クラッチ板４１０を駆動する駆動装置及びクラッチ板４１０の回転角度を検出するレゾルバを備えている。この駆動装置は、クラッチ板４１０を、その回転方向及びクラッチ板４２０の方向にストロークさせるための駆動力を付与可能に構成された駆動力付与手段である。駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、その動作がＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。また、レゾルバは、クラッチ板４１０の回転位相を検出可能に構成された角度センサである。レゾルバは、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、検出されたクラッチ板４１０の回転位相（角度）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。
【００５８】
尚、本発明に係る「係合手段」の採り得る構成としては、ドグクラッチ機構としてのクラッチ機構４００に限定されず、例えば湿式多板ブレーキ装置等、他の係合装置であってもよい。
【００５９】
駆動軸１７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（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、デファレンシャル等各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構５００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸１７に供給されるモータトルクＴｍ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１７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。
【００６０】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジントルクＴｅを、プラネタリキャリア３１２とピニオンギア３１４とによってサンギア３１１及びリングギア３１２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。
【００６１】
尚、本発明に係る「動力伝達手段」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３００のものに限定されない。例えば、複数の遊星歯車機構を有するにせよ、その回転要素相互間の連結態様は、無段変速モードと固定変速モードの実現が可能である限りにおいて、如何様に設定されていてもよい。或いは、複数の遊星歯車機構に替えて、例えば第１遊星歯車機構３１０に相当する単一な遊星歯車機構を備えていてもよい。この場合、サンギア３１１に相当する回転要素が然るべき係合手段により適宜固定又は解放され、所謂ＭＧ１ロックが実現可能であってもよい。また、本実施形態に係る減速機構５００は、予め設定された減速比に従って駆動軸１７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。
【００６２】
＜実施形態の動作＞
＜変速モードの詳細＞
動力分割機構３００は、ハイブリッド車両１０の変速装置として機能する。この際、動力分割機構３００では、電気ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）モードとオーバードライブモード（以下、適宜「Ｏ／Ｄモード」と称する）の二種類の変速モードが実現される。
【００６３】
動力分割機構３００が、クラッチ機構４００による、対応する回転要素（ここでは、第２遊星歯車機構３２０のサンギア３２１）の固定がなされていない状態（即ち、サンギア３２１が解放されている状態）でエンジン２００を稼動させると、エンジントルクＴｅが動力分割機構３００によってモータジェネレータＭＧ１と駆動軸１７とに分配されて伝達される。これは、動力分割機構３００の差動作用によるものであり、モータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を増減制御することにより、エンジン２００の機関回転速度ＮＥが無段階（連続的）に制御される。これが無段変速状態であり、この無段変速状態に対応する変速モードが電気ＣＶＴモード（即ち、本発明に係る「無段変速モード」の一例）である。電気ＣＶＴモードでは、実質的に第１遊星歯車機構３１０のみが駆動軸１７へのエンジントルクＴｅの伝達に寄与する。このような電気ＣＶＴモードにおけるエンジン２００の機関回転速度ＮＥは、基本的には、エンジン２００の動作点（機関回転速度と負荷（即ち、一義的にエンジントルク）との組み合わせとして規定される一動作条件）が、エンジン２００の燃料消費率が最小となる最適動作点となるように、該最適動作点に対応する値を目標回転速度として制御される。
【００６４】
これに対して、クラッチ機構４００によって動力分割機構３００の一回転要素たるサンギア３２１を物理的に固定すると、ハイブリッド駆動装置１５の変速比（即ち、エンジン２００の機関回転速度ＮＥと駆動軸１７の回転速度との比）は、オーバードライブ変速比に固定され、Ｏ／Ｄモード（即ち、本発明に係る「固定変速モード」の一例）が実現される。より具体的に言えば、遊星歯車機構では、サンギア、キャリア及びリングギアの三要素のうち、二要素の回転速度が決まれば残余の一要素の回転速度が必然的に決定される。第２遊星歯車機構３２０におけるキャリア３２２の回転速度と一対一の関係にある駆動軸１７の回転速度は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖにより一義的に定まる性質のものであり、サンギア３２１が固定されれば、必然的に残余の一要素たるリングギア３２３の回転速度が決定される。ここで、リングギア３２３は、上述したように第１遊星歯車機構３１０のキャリア３１２と連結されており、またキャリア３１２はエンジン２００のクランクシャフト２０５に連結された入力軸１６に連結されている。従って、必然的にエンジン２００の機関回転速度ＮＥも、リングギア３１３の回転速度と一対一の関係となる。即ち、Ｏ／Ｄモードにおいて、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、車速Ｖに応じて一義的にその変化特性が決定されるのである。
【００６５】
クラッチ機構４００によってサンギア３２１が固定された状態では、動力分割機構３００においてエンジントルクＴｅの反力トルクを受け持つ反力要素が、サンギア３１１（即ち、一義的にモータジェネレータＭＧ１）からサンギア３２１（即ち、一義的にクラッチ機構４００）に移行し、駆動軸１７へのエンジントルクＴｅの伝達には実質的に第２遊星歯車機構３２０のみが寄与することになる。従って、モータジェネレータＭＧ１を発電機及び電動機として機能させる必要がなく、モータジェネレータＭＧ２で電力回生を行い、モータジェネレータＭＧ１に給電してモータジェネレータＭＧ１を力行駆動する、或いはバッテリ５００からモータジェネレータＭＧ１に給電する等の必要が生じない。言い換えれば、電力消費が生じない。即ち、Ｏ／Ｄモードにおいては、機械的エネルギと電気的エネルギとのエネルギ変換を繰り返すことによる動力損失、所謂動力循環が生じることはなく、ハイブリッド駆動装置１５の動力伝達効率ηｔが、この種の運転領域で電気ＣＶＴモードを実行した場合と較べて増加する。
【００６６】
ここで、図４を参照し、電気ＣＶＴモード及びＯ／Ｄモードについて更に説明する。ここに、図４は、各々の変速モードに対応する動力分割機構３００の共線図である。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。
【００６７】
図４において、左から順にＭＧ１（即ち、一義的にサンギア３１１）、クラッチ機構４００のクラッチ板４１０（即ち、一義的にサンギア３２１）、エンジン２００（即ち、一義的にキャリア３１２及びリングギア３２３）及び駆動軸１７（即ち、一義的にキャリア３１３及びリングギア３２２）が表され、夫々における回転速度が縦軸に表されている。
【００６８】
電気ＣＶＴモードに対応する各々の回転速度を例示する特性線が、図示ＰＲＦ＿ＣＶＴｎ（ｎ＝１，２，３）（鎖線参照）として表される。電気ＣＶＴモードでは、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を増減変化させることにより、エンジン２００の機関回転速度ＮＥを連続的に制御することが可能である。例えば、駆動軸１７の回転速度（即ち、ドライブシャフトの回転速度と一義的であり、即ち、車速と一義的である）が、図示白丸ｍ１である場合に、例えばＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１を図示白丸ｍ２、ｍ３及びｍ４と順次変化させた場合には、機関回転速度ＮＥは、夫々図示白丸ｍ５、ｍ６及びｍ７と順次変化し、夫々駆動軸１７の回転速度よりも高い値、等しい値及び低い値に順次変化する。
【００６９】
ここで、図示ＰＲＦＣＶＴ３に例示する特性は、機関回転速度ＮＥが駆動軸１７の回転速度よりも低い、所謂オーバードライブ状態に相当するが、この場合、モータジェネレータＭＧ１は、負回転領域においてエンジントルクＴｅの反力トルク（負トルク）を出力するため力行状態となる。一方、モータジェネレータＭＧ２では、この力行状態にあるＭＧ１に電力を供給すべく（或いは、ＭＧ１が力行されることによって駆動軸１７に出力される余剰な駆動力を吸収すべく）正回転領域で負側のトルクが出力されるため発電が行われる。このように、電力の入出力を伴う結果として、高速軽負荷領域等においては動力循環によるエネルギ損失が生じ易い。
【００７０】
一方、クラッチ機構４００のクラッチ板４１０及び４２０が相互に係合した状態では、クラッチ板４１０の回転速度はゼロとなり（図示白丸ｍ８参照）、動力分割機構３００における回転速度の特性は、図示ＰＲＦ＿ＯＤ（実線参照）により例示される状態となる。即ち、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、駆動軸１７の回転速度よりも低い値に固定される（図示白丸ｍ９参照）。即ち、オーバードライブ状態が実現される。この状態では、サンギア３２１に対してクラッチ機構４００から反力トルクを与えることになり、サンギア３２１が反力要素として機能するため、モータジェネレータＭＧ１を発電機及び電動機のいずれとしても機能させる必要がなく、モータジェネレータＭＧ１は実質的に空転状態となる。そのため、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１に電力を供給する必要もなくなり、動力循環を回避することができるのである。
【００７１】
ハイブリッド車両１０の変速モードは、通常、これら二種類の変速モードのうち、その時点のハイブリッド車両１０に要求される動作条件或いはハイブリッド車両１０の実際の動作条件等に応じて、エンジン２００の燃料消費量が少ない、即ちハイブリッド駆動装置１５のシステム効率ηｓｙｓ（ηｓｙｓ＝エンジン２００の熱効率ηｅ×ハイブリッド駆動装置１５の動力伝達効率ηｔである）がより高い方の変速モードに制御される。また、電気ＣＶＴモードにおけるエンジン２００の動作点は、ハイブリッド車両１０の要求出力Ｐｎに対し、係るシステム効率ηｓｙｓ、及びその時点のバッテリ１２のＳＯＣや電装補機類の要求電力等が勘案されて決定されるエンジン要求出力Ｐｎｅに対応する最適動作点に制御される。その際、要求出力Ｐｎに対し生じるトルクの過不足は、モータジェネレータＭＧ２におけるトルクの吸収或いはアシストにより補償される。
【００７２】
次に、図５を参照し、ＥＣＵ１００により実行される切り替え抑制制御の詳細について説明する。ここに、図５は、切り替え抑制制御のフローチャートである。
【００７３】
図５において、ＥＣＵ１００は、その時点のハイブリッド車両の要求出力Ｐｎ（車速Ｖとアクセル開度Ｔａとに基づいて要求駆動力マップから取得される要求駆動力から算出される）に対応する、Ｏ／Ｄモードにおけるエンジン２００の燃料消費量Ｆｏｄを取得する（ステップＳ１０１）。
【００７４】
ここで、図６を参照し、エンジン２００の動作点について説明する。ここに、図６は、エンジン２００の動作点を規定する動作点平面の模式図である。
【００７５】
図６において、動作点平面は、縦軸にエンジントルクＴｅを、また横軸に機関回転速度ＮＥを表してなる二次元座標平面であり、動作点平面内の一座標点が、エンジン２００の一動作点を表している。係る動作点平面内において、変速モードとしてＯ／Ｄモードが選択された場合のエンジン２００の動作点は、図示ＰＲＦ＿１（鎖線参照）として表された固定段動作線によって規定される。
【００７６】
ここで、エンジン出力Ｐｅが等しくなる点を繋げて得られる等出力線ＥＰを規定すると、エンジン要求出力Ｐｎｅに相当する等出力線ＥＰと、この固定段動作線との交点に相当する動作点が、Ｏ／Ｄモードにおける動作点となる。例えば、現時点のエンジン要求出力ＰｎｅがＰｅ２であるとすると、エンジン２００の動作点は、固定段動作線と、Ｐｅ＝Ｐｅ２に対応する等出力線ＥＰ２との交点となり、図示動作点ｍｖ１（ＮＥ＝ＮＥ１且つＴｅ＝Ｔｅ２）となる。尚、動作点平面において、エンジン２００の熱効率ηｅを表すと、動作点平面の右上方に一部例示される等熱効率線のようになる。即ち、エンジン２００の熱効率ηｅは、基本的に高回転高負荷側程高くなる。尚、ＥＣＵ１００は、予めＲＯＭ内に、図６に示す動作点平面を数値的に規定するデータを動作点マップとして保持している。
【００７７】
ここで、図６において、変速モードとして電気ＣＶＴモードが選択された場合のエンジン２００の動作点は、図示ＰＲＦ＿２（実線参照）に相当するＣＶＴ動作線によって規定される。電気ＣＶＴモードが選択される場合、一のエンジン要求出力Ｐｎｅに対しては、エンジン要求出力Ｐｎｅに対応する等出力線ＥＰと、このＣＶＴ動作線との交点に相当する動作点が、エンジン２００の動作点となる。ここで特に、既に述べたように、Ｏ／Ｄモードは、電気ＣＶＴモードよりも高いシステム効率ηｓｙｓが得られる場合に選択される。従って、Ｏ／Ｄモードが選択された直後のエンジン２００の動作点を図示ｍｖ１とした場合に、変速モードを電気ＣＶＴモードに変更すると、ハイブリッド車両１０の要求出力が変化しなくとも、エンジン要求出力Ｐｎｅは、悪化するシステム効率ηｓｙｓの影響により上昇し、動作点は、例えば図示ｍｖ２（Ｐｎｅ＞Ｐｅ２）となる。エンジン要求出力Ｐｎｅの上昇は、即ち燃料消費量の増加を意味する。
【００７８】
図５に戻り、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１において、エンジン要求出力Ｐｎｅ（尚、Ｏ／Ｄモードは、機械的な動力伝達が支配的であり、プラネタリギアの機械的損失を無視すれば、概ねエンジン要求出力Ｐｎｅがハイブリッド車両１０の要求出力Ｐｎと一致する）を動作点マップから取得して、予め設定された燃料消費率マップから、係る動作点の燃料消費率（例えば、単位はｋｗｈ／ｇ）を取得することにより、燃料消費量Ｆｏｄを算出する。尚、燃料消費量の取得態様に関しては、公知の各種手法を採用することができるため、ここではその詳細については触れないこととする。
【００７９】
一方、燃料消費量Ｆｏｄを取得すると、ＥＣＵ１００は、変速モードを電気ＣＶＴモードに切り替えた場合の燃料消費量Ｆｃｖｔを取得する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、変速モードを電気ＣＶＴモードに切り替えた場合のエンジン要求出力Ｐｎｅに対応する動作点に対し、先に述べたように燃料消費率マップから燃料消費率を取得して、燃料消費量Ｆｃｖｔを算出する。燃料消費量Ｆｏｄ及び燃料消費量Ｆｃｖｔを取得すると、ＥＣＵ１００は、両者を比較し、ＦｃｖｔがＦｏｄ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。
【００８０】
ここで、再度図６を参照すると、Ｏ／Ｄモードにおいて、ハイブリッド車両１０の運転条件の変化により、エンジン２００の要求出力Ｐｎｅが、Ｐｅ３まで上昇したとする。この場合、予想される動作点は、図示ｍｖ３（ＮＥ＝ＮＥ２（ＮＥ２＞ＮＥ１）且つＴｅ＝Ｔｅ３（Ｔｅ３＞Ｔｅ２））である（即ち、この場合、ステップＳ１０１において取得される燃料消費量Ｆｏｄは、この動作点ｍｖ３に相当する燃料消費量である）。ところが、上述した等熱効率線からも明らかなように、Ｏ／Ｄモードは、電気ＣＶＴモードに対して、低回転軽負荷領域を除けば顕著に熱効率ηｅが低い。そのため、ある運転条件を境に、システム効率ηｓｙｓの大小関係が反転し、電気ＣＶＴモードを選択した方が高いシステム効率ηｓｙｓを得られるようになる。動作点ｍｖ３をこの種の反転後の動作点であるとすれば、この状態で変速モードを電気ＣＶＴモードに切り替えた場合のエンジン２００の動作点は、より低出力側のｍｖ４（Ｐｎｅ＜Ｐｅ３）となる。即ち、この場合、燃料消費量Ｆｃｖｔ（即ち、この例で言えば、動作点ｍｖ４に相当する燃料消費量）は、燃料消費量Ｆｏｄ（即ち、この例で言えば、動作点ｍｖ３に相当する燃料消費量）に対して小さくなり、変速モードの切り替えが要求される。
【００８１】
図２に戻り、ＦｃｖｔがＦｏｄ未満である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、即ち、変速モードを電気ＣＶＴモードに切り替えるべき旨に相当する運転条件の変化が生じている場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４乃至ステップＳ１０７により規定される切り替え回避処理を実行する。
【００８２】
切り替え回避処理では、先ず、ＥＶ走行が可能であるか否かが判別される（ステップＳ１０４）。ＥＶ走行とは、即ち、駆動軸１７にモータジェネレータＭＧ２からのモータトルクＴｍを供給し、係るモータトルクＴｍのみでハイブリッド車両１０を走行させることを指す。即ち、この場合、エンジン２００における燃料噴射量はゼロとされ、エンジン２００は機関停止状態に制御される。即ち、ステップＳ１０４においては、ハイブリッド車両１０の要求出力Ｐｎを１００％モータジェネレータＭＧ２で賄うことが可能であるか否かが、バッテリ１２のＳＯＣを勘案したその時点のモータジェネレータＭＧ２の許容最大出力に基づいて判別されるのである。尚、出力側の制限のみでなく、例えば、モータジェネレータＭＧ２の回転速度が上限回転速度を超えるか否かの判別がなされてもよい。
【００８３】
ＥＶ走行が可能である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２１２を介した燃料噴射を停止させ、エンジントルクＴｅをゼロとする（ステップＳ１０５）。尚、エンジントルクＴｅがゼロであるとは、即ち、燃料消費量がゼロであることを意味し、エンジン２００が単にモータリングされている状態となることを意味する。一方、ＥＶ走行が不可能である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ２で賄い得る範囲で、即ち、ハイブリッド車両１０の要求出力Ｐｎを満たし得る範囲で、エンジントルクを最大限低下させ、エンジントルクＴｅが下限値Ｔｅｌｌとなるようにインジェクタ２１２を介した燃料噴射量を制御する（ステップＳ１０７）。
【００８４】
ステップＳ１０５又はステップＳ１０７により燃料噴射量が減量されると、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクであるモータトルクＴｍが、エンジントルクＴｅの減少分を補償する補償トルクΔＴｍとなるように（Ｏ／Ｄモードでは、基本的にモータトルクＴｍ＝０である）ＰＣＵ１１を駆動制御する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６が実行されると、切り替え回避処理は終了し、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【００８５】
一方、ステップＳ１０３において、燃料消費量Ｆｏｄが燃料消費量Ｆｃｖｔよりも小さい場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、上述した切り替え回避処理の実行中であるか否かを判別する（ステップＳ１０８）。切り替え回避処理の実行中である場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、切り替え回避処理を終了して、エンジン２００を始動させ、通常のＯ／Ｄモードを継続する（ステップＳ１０９）。また、切り替え回避処理の実行中でない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、Ｏ／Ｄモードを問題なく継続し得る旨の判断の下に、処理をステップＳ１０１に戻して一連の処理を繰り返す。切り替え抑制制御は以上のようにして実行される。
【００８６】
ここで、再度図６を参照すると、動作点ｍｖ１で動作中に動作点ｍｖ３への動作点の変化要求（車両の運転条件変化）が生じた場合、ＥＣＵ１００は、本来であれば、変速モードを電気ＣＶＴモードに変更して動作点をｍｖ４に変更して燃料消費量の低減を図るのであるが、システム効率ηｓｙｓの大小のみで変速モードを切り替えた場合、Ｏ／Ｄモードと電気ＣＶＴモードとの間でシステム効率ηｓｙｓが拮抗し得る運転条件等においては、Ｏ／Ｄモードと電気ＣＶＴモードとの間で頻繁に変速モードの切り替えが生じ、ＥＣＵ１００の負荷増大及びＰＣＵ１１或いは各モータジェネレータにおける発熱量の増大等、所謂切り替えビジーな状態が生じる。
【００８７】
そこで、本実施形態では、動作点が、例えば図示ｍｖ１から、燃料噴射量の低減により、例えばエンジン出力Ｐｅ＝Ｐｅ１に相当する図示黒丸（ＮＥ＝ＮＥ１且つＴｅ＝Ｔｅ１（Ｔｅ１＜Ｔｅ２））に変化せしめられ、不足するエンジン出力（即ち、この場合、Ｐｅ３−Ｐｅ１に相当する電力）をモータジェネレータＭＧ２から出力させることによって、車速Ｖ（即ち、Ｏ／Ｄモードにおいては機関回転速度ＮＥ）の低下を生じることなくエンジン２００の燃料消費量を減少させる。この際、変速モードはＯ／Ｄモードのままであるから、変速モードの切り替えに起因する切り替えビジーが発生することはなく、本実施形態によれば、固定変速モード（Ｏ／Ｄモード）から無段変速モード（電気ＣＶＴモード）への切り替えに際し、切り替えビジーに伴うＥＣＵ１００、ＰＣＵ１１、各モータジェネレータ及びクラッチ機構４００等各種駆動系への負担増を回避しつつ、燃費の悪化を回避するといった、顕著な利益が享受されるのである。また、切り替え回避処理の実行中は、モータトルクＴｍを主たる動力としてハイブリッド車両１０を走行させることになるため、動力伝達機構３００におけるギア損失が低減されるため、よりシステム効率ηｓｙｓを向上させることも可能となる。
【００８８】
尚、本実施形態では、Ｏ／Ｄモードから電気ＣＶＴモードへの切り替えが必要とされる際には、絶えず切り替え回避処理が実行される構成となっているが、ハイブリッド車両１０の運転条件によっては、切り替え後、恒常的に電気ＣＶＴモードによる走行が促される場合も勿論十分に考えられる。その点を考慮すれば、図６におけるステップＳ１０３とステップＳ１０４の間に、変速モードがＯ／Ｄモードに切り替えられてからの経過時間（例えば、ＥＣＵ１００が内蔵タイマ等により計測してもよい）が、切り替え回避処理を実行すべき旨を規定する判断基準値（即ち、本発明に係る「維持時間」の一例）を超えたか否かの判別プロセスが設定されてもよい。この場合、当該経過時間が当該判断基準値を超えている場合には、通常通り電気ＣＶＴモードへの切り替えが許可されてもよい。この場合、切り替えビジーの発生を抑制しつつ、バッテリ１２からの電力の持ち出しも可及的に抑制し得るため好適である。
【００８９】
また、このような切り替え回避処理を継続した場合、バッテリ１２のＳＯＣが低下する可能性がある。従って、ＥＣＵ１００は、Ｏ／Ｄモードにおいて、燃料噴射量を、本来必要とされる燃料噴射量よりも増量して、余剰なトルクによりモータジェネレータＭＧ２による電力回生を行ってもよい。或いは、バッテリ１２の充電が要求された場合には、変速モードを電気ＣＶＴモードに切り替え、高回転高負荷領域でエンジン２００を駆動して、モータジェネレータＭＧ１による発電を行ってもよい。
【００９０】
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駆動装置の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】図２のハイブリッド駆動装置におけるエンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【図４】図２のハイブリッド駆動装置における各変速モードに対応する動力分割機構の共線図である。
【図５】ＥＣＵにより実行される切り替え抑制制御のフローチャートである。
【図６】図２のハイブリッド駆動装置におけるエンジンの動作点を規定する動作点平面の模式図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０…ハイブリッド車両、１５…ハイブリッド駆動装置、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、３１０…第１遊星歯車機構、３２０…第２遊星歯車機構、４００…クラッチ機構、５００…減速機構。
【図１】
2010143281.tif 000003
【図２】
2010143281.tif 000004
【図３】
2010143281.tif 000005
【図４】
2010143281.tif 000006
【図５】
2010143281.tif 000007
【図６】
2010143281.tif 000008