(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両であって、
前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードと、に切替え可能に構成されており、
前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第１サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、
前記車両は、
前記プラネタリキャリアを前記第１サンギアと共用しており、且つ前記第１サンギアに比べて歯数が大きく設定された第２サンギアと、
前記第２サンギアの回転を止めて、前記第１サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、
前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、
車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記パワースプリットモードにおいて、
前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、
前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替える、車両。
【請求項２】
請求項１に記載の車両において、
前記制御装置は、車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速ブレーキを非作動状態にして、前記回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させてから、前記連結クラッチを連結状態に制御する、車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両において、
前記制御装置は、前記機関トルクの目標値である目標機関トルクに対する、前記機関トルクの実際値である実機関トルクの時間的な遅れである機関応答遅れ時間を算出し、算出された前記機関応答遅れ時間の分だけ、前記ジェネレータのロータの回転速度の目標値である目標ジェネレータ回転速度の時間変化を遅らせる、車両。
【請求項４】
内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両に用いられ、前記機関出力軸に作用するトルクである機関トルクを制御可能な車両用制御装置であって、
前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードと、を切替え可能に構成されており、
前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第１サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、
前記車両は、
前記プラネタリキャリアを前記第１サンギアと共用しており、且つ前記第１サンギアに比べて歯数が大きく設定された第２サンギアと、
前記第２サンギアの回転を止めて、前記第１サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、
前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、
を備え、
前記車両用制御装置は、
車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させ、
前記パワースプリットモードにおいて、
前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、
前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替える、車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両においては、内燃機関が出力した機械的動力を、遊星歯車装置により、駆動輪（車輪）に向かう機械的動力と、発電機として作動する電気モータに向かう機械的動力に分配する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２００４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような車両においては、遊星歯車装置が有する各回転要素（例えば、サンギア、プラネタリキャリア、リングギア等）の回転を、ブレーキやクラッチ等の機械要素を用いて制限することで、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力（以下、機関出力と記す）を、当該遊星歯車装置により所定の減速比（又は増速比）で変速して、駆動輪に向けて出力する技術がある。例えば、機関出力を、遊星歯車装置において回転速度を増速させて駆動輪に向けて出力する運転方式（以下、増速モードと記す）や、機関出力を、遊星歯車装置において回転速度をそのままに伝達させて、駆動輪に向けて出力する運転方式（以下、直結モードと記す）等が提案されている。
【０００５】
このような車両においては、上述のような増速モードから直結モードに切替える場合に、遊星歯車装置の各回転要素の回転を制限するクラッチやブレーキ等の機械要素を操作して、各回転要素の回転を制限しない状態にする必要がある。このような状態にしたときに、当該機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより当該機関出力軸、及び機関出力軸に結合されて一体に回転する部材に、回転変動が生じることがある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両加速時に増速モードから直結モードに移行させる場合に、機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸に生じる回転変動を抑制可能な、車両の制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る車両は、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両であって、前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードと、に切替え可能に構成されており、前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第１サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、前記車両は、前記プラネタリキャリアを前記第１サンギアと共用しており、且つ前記第１サンギアに比べて歯数が大きく設定された第２サンギアと、前記第２サンギアの回転を止めて、前記第１サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させる制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記パワースプリットモードにおいて、前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替える。
【００１２】
また、本発明に係る車両用制御装置は、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両に用いられ、前記機関出力軸に作用するトルクである機関トルクを制御可能な車両用制御装置であって、前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードと、を切替え可能に構成されており、前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第１サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、前記車両は、前記プラネタリキャリアを前記第１サンギアと共用しており、且つ前記第１サンギアに比べて歯数が大きく設定された第２サンギアと、前記第２サンギアの回転を止めて、前記第１サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、を備え、前記車両用制御装置は、車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させ、前記パワースプリットモードにおいて、前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両加速時に増速モードから直結モードに移行させる場合に、機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸に生じる回転変動を抑制することができ、当該回転変動に起因する振動（ショック）が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。
【図２】実施形態に係る車両の運転方式を説明する図であり、遊星歯車装置の各回転要素の動作を示す共線図である。
【図３】実施形態に係る車両用制御装置が実行する「内燃機関とジェネレータとの協調制御」を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係る車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行う場合を示す図である。
【図５】実施形態の変形例に係る車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行わない場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態（以下、単に「実施形態」と記す）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００１６】
まず、本実施形態に係る車両について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。なお、本実施形態に係る車両の一例として、前輪と後輪がそれぞれ推進軸からの機械的動力を受けて回転駆動される四輪駆動車について説明する。
【００１７】
図１に示すように、車両１は、電気エネルギを機械的仕事に変換して出力可能な電気モータとして、主に車両１の駆動に用いられる第１電気モータ１０と、主に発電機として用いられる第２電気モータ２０とを有している。加えて、車両１は、燃料のエネルギを燃焼により機械的仕事に変換して出力する原動機として内燃機関５を有している。これらは、後述する動力伝達装置と結合されて車両１に搭載される。
【００１８】
内燃機関５には、ピストンがシリンダ内を往復運動するピストン往復動機関が用いられている。内燃機関は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置等が設けられており、発生した機械的動力を機関出力軸（クランクシャフト）６から出力する。機関出力軸６は、フライホイール７及びダンパー８を介して、後述する動力分割機構の入力軸３２に連結されている。なお、以下の説明において、内燃機関５が機関出力軸６から出力する機械的動力を「機関出力」と記し、機関出力軸６に作用するトルクすなわち負荷を「機関トルク」と記す。また、機関出力軸６の回転速度を「機関回転速度」と記す。
【００１９】
第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０は、それぞれ供給された電力を機械的動力に変換して出力する機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを有する回転電機、いわゆる「モータジェネレータ」である。第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０には、永久磁石型交流同期モータが用いられている。第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０は、それぞれ、三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ１３，２４と、当該回転磁界に引き付けられて回転するロータ１１，２２とを有しており、当該ロータ１１，２２から機械的動力を入出力可能に構成されている。
【００２０】
第１電気モータ１０は、主に、駆動輪７７，９９に向けてロータ１１から機械的動力を出力する「駆動用モータ」である。なお、第１電気モータ１０は、発電機として作動させることで、ロータ１１で受けた機械的動力を電力に変換することも可能に構成されている。一方、第２電気モータ２０は、主に、ロータ２２で受けた機械的動力を電力に変換する発電機として作動する「ジェネレータ」である。なお、第２電気モータ２０は、ロータ２２から機械的動力を出力することも可能に構成されている。
【００２１】
なお、発電用モータである第２電気モータ２０のロータ２２の回転速度を「ジェネレータ回転速度」と記す。また、第２電気モータ２０がロータ２２に生じさせるトルクすなわち回転負荷を「ジェネレータトルク」と記し、第２電気モータ２０がロータ２２から出力する機械的動力を「ジェネレータ出力」と記す。
【００２２】
また車両１は、内燃機関５が出力した機械的動力を第２電気モータ２０に向かう機械的動力と駆動輪７７，９９に向かう機械的動力に分割可能な動力分割機構として、また内燃機関５が出力した機械的動力を変速して駆動輪に向けて出力する変速機構として、シンプルプラネタリー式の遊星歯車装置３０を有している。遊星歯車装置３０は、入力軸３２に結合されており、且つ第１プラネタリピニオン３５を回転可能に支持するプラネタリキャリア３３と、第１プラネタリピニオン３５と噛み合う第１サンギア３６と、第１プラネタリピニオン３５と噛み合うリングギア４４とを回転要素として有している。リングギア４４には、推進軸６０に向けて機械的動力を出力する出力軸４８及び出力ギア４５が結合されている。
【００２３】
第１サンギア３６は、入力軸３２と同軸に設けられており、内部に入力軸３２が通る第１中空軸３７を介して、第２電気モータ２０を駆動するギア３８と結合されている。当該ギア３８は、第２電気モータ２０のロータ２２に出力軸４０を介して結合されたギア３９と噛み合っている。このようにして、第１サンギア３６は、第２電気モータ２０のロータ２２と係合している。すなわち、第１サンギア３６は、第２電気モータ２０のロータ２２に連動して回転する。
【００２４】
このように構成された動力分割機構としての遊星歯車装置３０は、入力軸３２で受け、プラネタリキャリア３３に伝達された機関出力を、リングギア４４と第１サンギア３６に分割することが可能となっている。機関出力のうち第１サンギア３６に伝達された機械的動力は、ロータ２２に伝達され、第２電気モータ２０を発電機として作動させることにより電力に変換される。一方、プラネタリキャリア３３からリングギア４４に伝達された機械的動力は、駆動輪７７，９９に向けて伝達される。
【００２５】
また、車両１は、プラネタリキャリア３３に対してリングギア４４の回転速度を増速させるための機構（以下、増速機構と記す）５０を有している。増速機構５０は、上述した動力分割機構と、プラネタリキャリア３３及びリングギア４４を回転要素として共用している。増速機構５０は、プラネタリキャリア３３に回転可能に支持され、第１プラネタリピニオン３５とプラネタリキャリア３３を共用し、一体的に回転する第２プラネタリピニオン５１と、当該第２プラネタリピニオン５１と噛み合う第２サンギア５２とを回転要素として有している。第２サンギア５２は、第１サンギア３６に比べて歯数が大きく設定されている。増速機構５０は、さらに、第２サンギア５２の回転を制動し、停止して、リングギア４４の回転速度を、プラネタリキャリア３３の回転速度に対して増速させるブレーキである「増速ブレーキ」Ｂを有している。
【００２６】
増速ブレーキＢは、第２サンギア５２に結合された運動体と、車両１に結合された静止体とを有しており、第２サンギア５２と一体に回転する運動体５４と、静止体５５とを係合させることにより、第２サンギア５２の回転を制動及び停止させることが可能である。増速ブレーキＢは、運動体５４の回転を止める「停止状態」に制御すると、第２サンギア５２の回転が止まり、リングギア４４の回転速度を、プラネタリキャリア３３の回転速度に対して一定の比率で増速させること可能となっている。
【００２７】
このように増速ブレーキＢは、停止状態に制御されることにより、第２サンギア５２の回転を止めて、第１サンギア３６の回転速度を制限する。これにより、プラネタリキャリア３３に対してリングギア４４の回転速度を増速させることが可能となっている。すなわち、増速機構５０は、第２サンギア５２の回転を止めることで、第１サンギア３６の回転運動を制限することにより、プラネタリキャリア３３に対してリングギア４４の回転速度を増速させる。
【００２８】
なお、本明細書において、ブレーキ（例えば、増速ブレーキＢ）を作動させて運動体の回転を止めて静止させた状態を「停止状態」と記す。一方、当該ブレーキを作動させておらず、静止体に対して運動体が自由に回転する状態を「非作動状態」と記す。また、運動体と静止体が接して運動体の回転が制動される状態を「制動状態」と記す。つまり「制動状態」には、上述した「停止状態」が含まれる。
【００２９】
また、本明細書において、クラッチ（例えば、連結クラッチＡ、遊星歯車側切り離しクラッチＣ、駆動用モータ切り離しクラッチＤ、トランスファークラッチ８４）を作動させず、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材との間における動力伝達が遮断された状態を「解放状態」と記す。一方、クラッチを作動させて、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材が同一の回転速度で一体に回転する状態を「連結状態」と記す。また、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材が係合して、これら回転部材の間においてトルクの伝達がある状態を「係合状態」と記す。つまり「係合状態」には、上述した「連結状態」が含まれる。
【００３０】
また、車両１は、プラネタリキャリア３３とリングギア４４とを連結させる連結クラッチＡを有している。本実施形態において連結クラッチＡは、噛み合いクラッチとして構成されている。連結クラッチＡは、入力軸３２及びプラネタリキャリア３３に結合された回転部材４７と、出力ギア４５、出力軸４８及びリングギア４４に結合された回転部材４６とを噛み合わせることにより、プラネタリキャリア３３と、リングギア４４とを連結させることが可能となっている。つまり、連結クラッチＡを連結状態に制御することにより、リングギア４４、プラネタリキャリア３３、第１サンギア３６、第２サンギア５２、出力軸４８及び出力ギア４５は、同一の回転速度で、同軸且つ一体に回転する。
【００３１】
以上のような連結クラッチＡ及び増速ブレーキＢが設けられた遊星歯車装置３０は、内燃機関５が機関出力軸６から出力した機関出力を、入力軸３２で受け、回転速度を変化させて（すなわち変速して）出力軸４８から駆動輪７７，９９に向けて出力可能に構成されている。
【００３２】
出力軸４８に結合された出力ギア４５は、ドリブンギア６１と噛み合っており、ドリブンギア６１は、後述するクラッチＣを介して推進軸６０と係合可能となっている。推進軸６０のフロント側の先端には、フロント側のディファレンシャルドライブピニオン６４が結合されており、当該ピニオン６４は、フロント側の差動装置７０に固定されたリングギア７２を回転駆動する。フロント側の差動装置７０のサイドギアには、フロント側の駆動軸７４が結合されており、当該駆動軸７４には、駆動輪（前輪）７７が結合されている。
【００３３】
また、推進軸６０は、後述するクラッチＤを介して、ドライブギア６７と係合可能に構成されている。当該ドライブギア６７は、ドリブンギア６８と噛み合っており、当該ドリブンギア６８は、第１電気モータ１０のロータ１１と、中空軸６９を介して連結されている。すなわち、第１電気モータ１０のロータ１１は、ドライブギア６７と連動して回転する。
【００３４】
さらに、推進軸６０には、ドライブギア８１が結合されており、当該ドライブギア８１は、ドリブンギア８２と噛み合っている。当該ドリブンギア８２は、上述した中空軸６９の内部をリア側に向けて延びる中間推進軸６１と結合されている。中間推進軸６１のリア側には、トランスファークラッチ８４が接続されており、当該クラッチ８４のリア側には、リア側の推進軸８６が接続されている。リア側推進軸８６のリア側の先端には、リア側のディファレンシャルドライブピニオン８８が結合されており、当該ピニオン８８は、リア側の差動装置９０に固定されたリングギア９２を回転駆動する。リア側の差動装置９０のサイドギアには、リア側の駆動軸９４が結合されており、当該駆動軸９４には、駆動輪（後輪）９９が結合されている。
【００３５】
また、車両１には、駆動輪７７に連動して回転する推進軸６０と遊星歯車装置３０のリングギア４４に結合された出力軸４８及び出力ギア４５との間における動力伝達を遮断可能なクラッチとして遊星歯車側切り離しクラッチＣが設けられている。本実施形態において遊星歯車側切り離しクラッチＣは、噛み合いクラッチとして構成されている。遊星歯車側切り離しクラッチＣは、出力ギア４５と噛み合うドリブンギア６１に結合された回転部材６２と、推進軸６０に結合された回転部材６３とを噛み合わせることにより、ドリブンギア６１と推進軸６０とを連結させることが可能となっている。
【００３６】
つまり、遊星歯車側切り離しクラッチＣは、連結状態に制御されることにより、駆動輪７７，９９、推進軸６０、出力ギア４５、出力軸４８、遊星歯車装置３０のリングギア４４を、連動して回転させる。一方、遊星歯車側切り離しクラッチＣは、解放状態に制御されることにより、駆動輪７７，９９と遊星歯車装置３０のリングギア４４との間における動力伝達を遮断することが可能となっている。すなわち、当該クラッチＣを解放状態にすることにより、内燃機関５の機関出力軸６と駆動輪７７，９９との間における動力伝達、および第２電気モータ２０のロータ２２と駆動輪７７，９９との間における動力伝達を、遮断することが可能にとなっている。
【００３７】
さらに、車両１には、駆動輪７７に連動して回転する推進軸６０と、第１電気モータ１０のロータ１１との間における動力伝達を遮断するクラッチとして駆動用モータ切り離しクラッチＤが設けられている。駆動用モータ切り離しクラッチＤは、本実施形態においては、噛み合いクラッチとして構成されている。駆動用モータ切り離しクラッチＤは、第１電気モータ１０のロータ１１と連動して回転するドライブギア６７に結合された回転部材６６と、推進軸６０に結合された回転部材６５とを噛み合わせることにより、推進軸６０とドライブギア６７とを連結させることが可能となっている。
【００３８】
つまり、駆動用モータ切り離しクラッチＤは、連結状態に制御されることにより、駆動輪７７、推進軸６０、第１電気モータ１０のロータ１１を、連動して回転させる。一方、当該クラッチＤは、解放状態に制御されることにより、駆動輪７７と、第１電気モータ１０のロータ１１との間における動力伝達を遮断することが可能に構成されている。
【００３９】
また、車両１は、第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０に供給される電力（電気エネルギ）を蓄える電源として蓄電装置１３０を有している。蓄電装置１３０は、充放電が可能に構成されており、発電機として作動する第１電気モータ１０及び第２電気モータ２０から回収された電力を蓄えることが可能に構成されている。蓄電装置１３０には、例えば、二次電池や、電気二重層キャパシタ等を用いることができる。なお、蓄電装置１３０が、後述する昇圧コンバータ１４０の昇圧回路に印加する電力の電圧を「電源電圧」と記す。
【００４０】
また、車両１には、蓄電装置１３０から受けた電源電圧の直流電力を昇圧する昇圧回路を有する昇圧コンバータ１４０が設けられている。昇圧コンバータ１４０は、昇圧コンバータ１４０は、蓄電装置１３０からの電源電圧（低圧）の直流電力を受け、これを昇圧回路により昇圧して、より高圧の直流電力に変換する、いわゆるＤＣ／ＤＣコンバータである。昇圧コンバータ１４０の昇圧回路における昇圧比、すなわち蓄電装置１４０から受ける電源電圧（低圧）に対する、各インバータ１１０、１２０に印加する直流電圧（高圧）の比率は、制御装置１００により設定される。
【００４１】
また、車両１には、昇圧コンバータ１４０から受けた高圧の直流電力を三相の交流電力に変換して、当該第１電気モータ１０に供給する電力変換器として第１インバータ１１０が設けられている。また、車両１には、昇圧コンバータ１４０から受けた高圧の直流電力を、三相の交流電力に変換して第２電気モータ２０に供給する電力変換器として第２インバータ１２０が設けられている。すなわち、第１インバータ１１０は、第１電気モータ１０に対応して設けられており、第２インバータ１２０は、第２電気モータ２０に対応して設けられている。
【００４２】
なお、第１電気モータ１０を発電機として作動させた場合には、第１インバータ１１０は、第１電気モータ１０のステータ１３から三相の交流電力を受け、直流電力に変換して、昇圧コンバータ１４０に送ることが可能となっている。同様に、第２電気モータ２０を発電機として作動させた場合には、第２インバータ１２０は、第２電気モータ２０のステータ２４から三相の交流電力を受け、直流電力に変換して、昇圧コンバータ１４０に送ることが可能となっている。
【００４３】
また、車両１には、第１電気モータ１０に対応して設けられた第１インバータ１１０、第２電気モータ２０に対応して設けられた第２インバータ１２０、内燃機関５、蓄電装置１３０、昇圧コンバータ１４０、連結クラッチＡ、増速ブレーキＢ、遊星歯車側切り離しクラッチＣ、駆動用モータ切り離しクラッチＤ等を、協調して制御する制御手段として、車両１用の電子制御装置（以下、単に「制御装置」と記す）１００が設けられている。制御装置１００は、演算処理装置としてＣＰＵ、主記憶装置としてのＲＡＭ、補助記憶装置としてのＲＯＭ等（図示せず）を有している。上述した各種の制御対象を制御する制御処理を示したプログラム、及び当該制御処理プログラムにおいて予め設定されている定数（以下、制御定数と記す）は、制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。なお、上述の制御処理においてＲＡＭに設定される変数を「制御変数」と記す。
【００４４】
また、制御装置１００は、駆動輪７７又は駆動輪９９の回転速度を検出可能な車輪速センサ（図示せず）から、駆動輪の回転速度に係る信号を受けており、車両１の走行速度（以下、車速と記す）を制御変数として推定している。また、制御装置１００は、アクセルペダルの操作位置を検出するアクセルペダルポジションセンサ（図示せず）から、アクセルペダルの操作位置に係る信号を受けており、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル操作量と記す）を制御変数として推定している。
【００４５】
また、制御装置１００は、第１電気モータ１０のロータ１１の回転角位置を検出可能な回転センサであるレゾルバ（図示せず）から、当該ロータ１１の回転角位置に係る信号を受けており、当該信号に基づいて、駆動用モータ回転速度を制御変数として推定している。同様に、制御装置１００は、第２電気モータ２０のロータ２２の回転角位置を検出可能な回転センサであるレゾルバ（図示せず）から、当該ロータ２２の回転角位置に係る信号を受けており、当該信号に基づいて、ジェネレータ回転速度を制御変数として推定している。
【００４６】
また、制御装置１００は、第１インバータ１１０と第１電気モータ１０との間における電力の授受を制御することにより、第１電気モータ１０の力行／制動、ロータ１１の回転方向、駆動用モータ回転速度及び駆動用モータトルク（すなわち駆動用モータ出力）を制御可能に構成されている。同様に、制御装置１００は、第２インバータ１２０と第２電気モータ２０との間における電力の授受を制御することにより、第２電気モータ２０の力行／制動、ロータ２２の回転方向、ジェネレータ回転速度及びジェネレータトルク（すなわちジェネレータ出力）を制御可能に構成されている。
【００４７】
また、制御装置１００は、第１電気モータ１０の運転状態（駆動用モータ回転速度及び駆動用モータトルク）と、第２電気モータ２０の運転状態（ジェネレータ回転速度及びジェネレータトルク）と、内燃機関５の運転状態（機関出力及び機関トルク）とを協調して制御可能に構成されている。加えて、制御装置１００は、上述した制御定数及び制御変数、及び内燃機関５の運転状態、第１電気モータ１０の運転状態、及び第２電気モータ２０の運転状態に基づいて、連結クラッチＡの連結状態／解放状態、増速ブレーキＢの停止状態／非作動状態、遊星歯車側切り離しクラッチＣの連結状態／解放状態、及び駆動用モータ切り離しクラッチＤの連結状態／解放状態を制御可能に構成されている。
【００４８】
以上のように構成された車両１は、制御装置１００が、連結クラッチＡの連結状態／解放状態と、増速ブレーキＢの停止状態／非作動状態とを制御することにより、各種の運転方式（増速モード、パワースプリットモード、直結モード）を実現可能に構成されており、以下に図１及び図２を用いて説明する。図２は、車両の運転方式を説明する図であり、遊星歯車装置の各回転要素の動作を示す共線図である。図２において、（ａ）は増速モードを示し、（ｂ）はパワースプリットモードを示し、（ｃ）は直結モードを示している。なお、以下の説明においては、説明を容易にするため、トランスファークラッチ８４を解放状態にして推進軸６０とリア側の駆動輪（後輪）９９との間における動力伝達が遮断されており、且つ遊星歯車側切り離しクラッチＣが連結状態にある場合について説明する。
【００４９】
図１及び図２（ａ）で示すように、制御装置１００が、連結クラッチＡを解放状態に制御すると共に、増速ブレーキＢを停止状態に制御することにより、機関出力軸６からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０により回転速度を増大させて、駆動輪７７に向けて出力する運転方式である「増速モード」を実現している。具体的には、増速ブレーキＢを停止状態にして、第２サンギア５２の回転速度をゼロに固定することで、プラネタリキャリア３３の回転速度に比べてリングギア４４の回転速度を一定の比率で増大させる。すなわち、遊星歯車装置３０においてプラネタリキャリア３３に対してリングギア４４を増速させている。
【００５０】
この場合、車両１は、機関出力軸６からプラネタリキャリア３３に伝達された機関出力のうち、プラネタリキャリア３３から第１サンギア３６を介して第２電気モータ２０のロータ２２に伝達される機械的動力を除いた、残りの部分を、回転速度を増大させてリングギア４４に伝達し、出力軸４８を介して出力ギア４５から駆動輪７７に向けて出力する。なお、第２電気モータ２０においてロータ２２にトルクを生じさせていない場合、すなわちロータ２２を空転させている場合には、機関出力のうち全てを、遊星歯車装置３０により回転速度を増速させて、駆動輪７７に向けて出力することができる。
【００５１】
つまり「増速モード」とは、遊星歯車装置３０の各回転要素（第１サンギア３６、第２サンギア５２、プラネタリキャリア３３、リングギア４４）のうち第２サンギア５２の回転運動を止めることにより、機関出力軸６からの機関出力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０において回転速度を増速させて、出力軸４８から駆動輪７７に向けて出力する運転方式である。増速モードは、車両１が比較的高い車速で走行する場合、すなわち、内燃機関５が出力した機関出力を、トルクを減少させると共に回転速度を増大させて駆動輪７７に伝達させたい場合、すなわち車両１を駆動するために、駆動輪７７の接地面に生じることが要求される駆動力が、比較的低い場合に用いられる。
【００５２】
また、図１及び図２（ｂ）で示すように、制御装置１００が、連結クラッチＡを解放状態に制御すると共に、増速ブレーキＢを非作動状態に制御することにより、遊星歯車装置３０の各回転要素、すなわち第１サンギア３６、プラネタリキャリア３３、リングギア４４、第２サンギア５２の回転運動をいずれも制限しない運転方式である「パワースプリットモード」を実現している。遊星歯車装置３０の各回転要素の回転速度は、機関出力軸６からプラネタリキャリア３３に伝達される機関トルク（図２に矢印Ｅで示す）と、駆動輪７７と係合しているリングギア４４に作用する回転負荷（すなわちトルク、図２に矢印Ｆで示す）と、第２電気モータ２０のロータ２２と係合している第１サンギア３６に作用するトルク（図２に矢印Ｇで示す）が、「つり合う」ことにより定まる。
【００５３】
この場合、車両１は、機関出力軸６からプラネタリキャリア３３に伝達された機関出力は、遊星歯車装置３０において、第１サンギア３６から第２電気モータ２０のロータ２２に向かう機械的動力と、リングギア４４から駆動輪７７に向かう機械的動力に分割される。機関出力のうちリングギア４４に伝達された機械的動力は、駆動輪７７の回転駆動、すなわち車両１の駆動に用いられる。一方、機関出力のうちロータ２２に伝達された機械的動力は、第２電気モータ２０において電力に変換することができる。
【００５４】
つまり「パワースプリットモード」とは、遊星歯車装置３０の各回転要素（第１サンギア３６、第２サンギア５２、プラネタリキャリア３３、リングギア４４）の回転運動をいずれも止めない運転方式であり、機関出力軸６からの機械的動力を、遊星歯車装置３０において分割して、その一部を発電機として作動する第２電気モータ２０のロータ２２に伝達すると共に、その残りを出力軸４８から駆動輪７７に向けて出力することが可能な運転方式である。パワースプリットモードは、内燃機関５から出力された機関出力のうち一部を駆動輪７７に伝達すると共に、その残りを、発電機として作動する第２電気モータ２０により電力に変換する場合に用いられる。また、パワースプリットモードは、第１電気モータ１０から出力された機械的動力のみを駆動輪７７に伝達させて車両１を駆動する「ＥＶ走行」中において第２電気モータ２０を力行させることにより、機関出力軸６の回転駆動（いわゆるクランキング）を行い、内燃機関５を始動する場合などに用いられる。
【００５５】
図１及び図２（ｃ）で示すように、制御装置１００が、連結クラッチＡを連結状態に制御すると共に、増速ブレーキＢを非作動状態に制御することにより、機関出力軸６からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０において回転速度を変化させることなく、駆動輪７７に向けて出力する運転方式である「直結モード」を実現している。具体的には、連結クラッチＡを連結状態にして、プラネタリキャリア３３とリングギア４４とを連結させて同一の回転速度で回転させている。
【００５６】
この場合、車両１は、機関出力軸６からプラネタリキャリア３３に伝達された機関出力のうち、プラネタリキャリア３３から第１サンギア３６を介して第２電気モータ２０のロータ２２に伝達される機械的動力を除いた、残りの部分を、回転速度をそのままにリングギア４４に伝達し、出力軸４８に結合された出力ギア４５から駆動輪７７に向けて出力する。なお、第２電気モータ２０においてロータ２２にトルクを生じさせていない場合、すなわちロータ２２を空転させている場合には、機関出力のうち全てを、遊星歯車装置３０により回転速度をそのままにして、駆動輪７７に向けて出力することができる。
【００５７】
つまり「直結モード」とは、遊星歯車装置３０の各回転要素（第１サンギア３６、第２サンギア５２、プラネタリキャリア３３、リングギア４４）のうち、プラネタリキャリア３３とリングギア４４の回転運動を、一体に回転するよう制限することにより、機関出力軸６からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０において回転速度を変化させることなく、出力軸４８から駆動輪７７に向けて出力する運転方式である。直結モードは、車両１を駆動するために、駆動輪７７の接地面に生じることが要求される駆動力が、上述の増速モードに比べて高い場合に用いられる。
【００５８】
上述のような車両１においては、例えば、増速モードにより比較的高い車速で走行している状態において、運転者の操作によりアクセル操作量が増大し、駆動輪７７により高い駆動力を生じさせて車両１を加速させる場合、増速モードから、より高い駆動力が得られる直結モードに移行させる必要がある。この場合、増速モードにおいて停止状態となっている増速ブレーキＢを、非作動状態にすると共に、増速モードにおいて解放状態となっている連結クラッチＡを、連結状態にすることにより、直結モードに移行することができる。このように増速モードから直結モードに移行させる間には、連結クラッチＡが解放状態になると共に増速ブレーキＢも解放状態となり、遊星歯車装置３０の各回転要素の回転運動を制限しない「パワースプリットモード」となる。
【００５９】
制御装置１００は、上述した制御変数及び制御定数に基づいて、連結クラッチＡの解放状態／連結状態と、増速ブレーキＢの停止状態／非作動状態とを協調して制御することにより、上述した増速モードと、パワースプリットモードと、直結モードとの切替えが可能となっている。
【００６０】
このように車両１を加速させるために増速モードから直結モードに移行する場合は、機関出力軸６の回転速度を増大させる、すなわち機関出力軸６に角加速度が作用する場合であるため、当該機関出力軸６には、機関出力軸６と一体に回転する部材の慣性モーメントに、当該角加速度を乗じた値のイナーシャトルクが作用することとなる。このイナーシャトルクにより機関出力軸６及びこれと一体に回転する部材には、回転変動が生じることがある。機関出力軸６と一体に回転する部材や、当該部材と連動して回転する部材に回転変動が生じると、当該回転変動が駆動輪７７等に伝達されて車両１に振動（ショック）が生じることがある。
【００６１】
そこで、本実施形態に係る車両１において、制御装置１００は、増速モードから直結モードに移行する際に、増速モードからパワースプリットモードにして、当該パワースプリットモードにおいて、イナーシャトルクにより機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、機関トルクを変化させた後に、直結モードに制御しており、以下に図１、図２、図３、及び図４を用いて説明する。図３は、車両用制御装置が実行する「内燃機関とジェネレータとの協調制御」を示すフローチャートである。図４は、車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行う場合を示す図である。
【００６２】
まず、本実施形態に係る車両用制御装置１００が実行する内燃機関５とジェネレータ２０との協調制御（遅れ補償制御を行う場合）について図１及び図３を用いて説明する。車両１の定速走行（巡航）中において、内燃機関５のスロットル弁装置を全開にした場合など、車両１を加速させる場合に下記の協調制御を実行する。
【００６３】
まず、ステップＳ０２において、制御装置１００は、各種の制御変数を取得する。制御変数には、機関回転速度、機関トルク、機関出力、ジェネレータ回転速度、ジェネレータトルク、ジェネレータ出力が含まれる。
【００６４】
そして、ステップＳ０４において、制御装置１００は、目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）を、制御変数として算出する。目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）は、増速モードから直結モードに移行するときに変化させる、第２電気モータ２０のロータ２２の回転速度（ジェネレータ回転速度）の時間変化の目標値である。目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）は、車速（すなわち、これに比例するリングギア４４の回転速度）、及びジェネレータ回転速度（すなわち、これに比例する第１サンギア３６の回転速度）に基づいて設定される。車速及びジェネレータ回転速度に対する目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）の値（時間変化）は、予め適合実験やシミュレーション等により求められており、制御定数として制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。なお、目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）の一例を、図４に二点鎖線で示す。
【００６５】
そして、ステップＳ０６において、制御装置１００は、出力軸上イナーシャトルク予測値Ｔｉ（ｔ）を算出する。出力軸上イナーシャトルク予測値Ｔｉ（ｔ）とは、出力軸４８まわりに作用するイナーシャトルク（以下、出力軸上イナーシャトルクと記す）の時間変化の予測値である。「出力軸上イナーシャトルク」は、出力軸４８より機関出力軸６側及びロータ２２側にある回転部材の慣性モーメントにより出力軸４８に作用するイナーシャトルクである。出力軸上イナーシャトルク予測値Ｔｉ（ｔ）は、目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）、リングギア４４と第１サンギア３６のギア比、機関回転速度の時間変化、「機関出力軸と一体に回転する部材」の慣性モーメント等に基づいて算出することができる。なお、出力軸上イナーシャトルク予測値Ｔｉ（ｔ）を図４及び図５に二点鎖線（符号Ｔｉ）で示す。
【００６６】
「機関出力軸と一体に回転する部材」には、機関出力軸６に結合されたフライホイール７、ダンパ８、入力軸３２、プラネタリキャリア３３等が含まれる。「機関出力軸と一体に回転する部材」の慣性モーメントは、予めシミュレーションや適合実験等により求められており、制御定数として制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６７】
そして、ステップＳ０８において、制御装置１００は、出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘを制御変数として算出する。出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘは、ステップＳ０６において算出された出力軸上イナーシャトルク予測値Ｔｉ（ｔ）のうち、最も大きい値である。
【００６８】
そして、ステップＳ１０において、制御装置１００は、余裕機関トルクＴｅｓを算出する。余裕機関トルクＴｅｓは、現時点の機関回転速度に対して、内燃機関５が発生可能な機関トルクの最大値から、現時点において実際に発生させている機関トルクを減じた値である。各機関回転速度に対する発生可能な機関トルクの最大値は、予め適合実験等により求められており、制御定数として制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６９】
そして、ステップＳ１２において、余裕機関トルクＴｅｓに、所定の「トルクスプリット比」Ｒｔを乗じた値が、出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘ以上であるか否かを判定する。このトルクスプリット比Ｒｔは、上述したパワースプリットモードにおいて、機関出力軸６から出力されプラネタリキャリア３３に伝達される機関トルクのうち、第１プラネタリピニオン３５を介してリングギア４４に伝達されるトルクの割合である。なお、トルクスプリット比Ｒｔは、制御定数として制御装置１００のＲＯＭに予め記憶されている。すなわちステップＳ１２においては、ステップＳ０８において予測された出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘを、余裕機関トルクＴｅｓにより完全に打ち消すことができるか否かを判定している。
【００７０】
余裕機関トルクＴｅｓにトルクスプリット比を乗じた値が、出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘ以上である、すなわち予測される出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘを、余裕機関トルクＴｅｓにより完全に打ち消すことができると判定した場合（Ｓ１２，Ｙｅｓ）、制御装置１００は、下記の式（１）により、出力軸上イナーシャトルク予測値Ｔｉ（ｔ）による回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させることが要求される要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅ（ｔ）を算出する（Ｓ１４）。要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅ（ｔ）は、現時点で発生させている機関トルクに対して、当該制御によりさらに変化させる（すなわち、上乗せする）機関トルクである。なお、要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅ（ｔ）の一例を図４及び図５に二点鎖線で示す。
【００７１】
ｒｅｑＴｅ（ｔ）＝Ｔｉ（ｔ）／Ｒｔ  ・・・（１）
一方、余裕機関トルクＴｅｓにトルクスプリット比を乗じた値が、出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘを下回る場合、すなわち予測される出力軸上イナーシャトルク最大値Ｔｉｍａｘを、余裕機関トルクＴｅｓにより完全には打ち消すことができないと判定した場合（Ｓ１２，Ｎｏ）、制御装置１００は、下記の式（２）により、出力軸上イナーシャトルク予測値Ｔｉ（ｔ）による回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させることが要求される要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅ（ｔ）を算出する（Ｓ１６）。
【００７２】
ｒｅｑＴｅ（ｔ）＝Ｔｅｓ・Ｔｉ（ｔ）／（Ｒｔ・Ｔｉｍａｘ）・・・（２）
ステップＳ１８において、制御装置１００は、機関応答遅れ時間ΔＴを算出する。機関応答遅れ時間ΔＴは、制御装置１００が、内燃機関５のスロットル弁装置（図示せず）の開度を制御することにより機関トルクを変化させることを指示した時点から、当該指示に内燃機関５が応答して、実際に機関トルクを変化させた時点までの時間差、いわゆる遅れ時間である。機関応答遅れ時間は、内燃機関５の運転状態（機関回転速度及び機関トルク）と要求機関トルク（制御分）ｒｅｇＴｅ（ｔ）に基づいて算出することができる。
【００７３】
そして、ステップＳ２０において、制御装置１００は、内燃機関５の機関出力軸６に生じさせる機関トルクの目標値である目標機関トルクｔＴｅを設定する。目標機関トルクｔＴｅは、現時点の機関トルクに対して、要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅ（ｔ）を加えた値である。
【００７４】
そして、ステップＳ２２において、制御装置１００は、目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇを設定する。目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇは、ステップＳ０４において算出された目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）に対して、ステップＳ１８において算出された機関応答遅れ時間ΔＴの分遅らせた、ジェネレータ回転速度の目標値である。すなわち、機関応答遅れ時間ΔＴを考慮しない場合、目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇは、目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）と一致することになる。
【００７５】
以上のように制御された内燃機関５及びジェネレータ（第２電気モータ）２０、連結クラッチＡ、及び増速ブレーキＢの動作について図３及び図４を用いて説明する。図４に示す時点Ｔ０において、上述した「内燃機関とジェネレータとの協調制御」を開始する。この制御開始の時点Ｔ０から時点Ｔ１にかけて、制御装置１００は、内燃機関５の機関出力軸６に作用する機関トルクＴｅを一定にしている。これと共に、制御装置１００は、ジェネレータ（第２電気モータ）２０のロータ２２に作用させる目標ジェネレータトルクｔＴｇを増大させる。これにより、出力軸４８に作用するトルクＴｒは、時点Ｔ１から時点Ｔ２にかけて上昇する。このようなトルク同期制御を行って、制御装置１００は、増速ブレーキＢを停止状態から非作動状態にしている。増速ブレーキＢが非作動状態となった時点Ｔ１において、遊星歯車装置３０の運転方式は、パワースプリットモードとなる。
【００７６】
パワースプリットモード（時点Ｔ２〜Ｔ７）において、制御装置１００は、増速モードにおける機関トルクＴｅの値に対して、要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅを上乗せした値に、目標機関トルクｔＴｅに設定する。要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅは、イナーシャトルクによる回転変動を打ち消す向きに作用するトルクである。制御装置１００は、要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅが上乗せされた目標機関トルクｔＴｅに従って、内燃機関５に機関トルクの変化を指示している。具体的には、制御装置１００は、目標機関トルクｔＴｅを、イナーシャトルクによる回転変動を打ち消す向きに増大させる（時点Ｔ１〜Ｔ３）。そして、時点Ｔ３から時点Ｔ５まで一定の値とし、時点Ｔ５からＴ７まで減少するよう設定している。
【００７７】
しかし、実際に機関トルクＴｅの上昇が開始されるのは、時点Ｔ１より機関応答遅れ時間ΔＴ経過した時点Ｔ２である。実際の機関トルクＴｅは、目標機関トルクｔＴｅに対して、機関応答遅れ時間ΔＴの分だけ遅れて発生する。このため、実際の機関トルクＴｅは、時点Ｔ２から時点Ｔ４まで増大し、時点Ｔ４から時点Ｔ６まで一定の値となり、時点Ｔ６からＴ８まで減少する。
【００７８】
この実際の機関トルクＴｅにタイミングを合わせて、制御装置１００は、目標ジェネレータトルクｔＴｇを設定している。実際のジェネレータトルクは、機関トルクＴｅの場合とは異なり、目標ジェネレータトルクｔＴｇに即応して変化する。すなわち、制御装置１００は、目標ジェネレータトルクｔＴｇを、目標機関トルクｔＴｅに比べて、機関応答遅れ時間ΔＴの分だけタイミングを遅らせて設定している。よって、制御装置１００は、パワースプリットモードにおいても、時点Ｔ１から時点Ｔ２までは、目標ジェネレータトルクｔＴｇを一定にしており、且つジェネレータ回転速度Ｎｇを一定にしている。制御装置１００は、時点Ｔ２から実際の機関トルクＴｅが増大するのに合わせて目標ジェネレータトルクｔＴｇを減少させ、さらに、ロータ２２の回転方向が増速モードとは逆向きとなるようジェネレータ（電気モータ）２０を力行させて、目標ジェネレータトルクｔＴｇを時点Ｔ４まで増大させる。制御装置１００は、目標ジェネレータトルクｔＴｇを、実際の機関トルクＴｅの変化に合わせて、時点Ｔ４から時点Ｔ６まで一定の値とし、時点Ｔ６からＴ８まで減少させる。
【００７９】
これと共に、制御装置１００は、時点Ｔ２からＴ８にかけて、ジェネレータ回転速度Ｎｇすなわち第１サンギア３５の回転速度を上昇させて、出力軸４８の回転速度（すなわちリングギア４４の回転速度）Ｎｒに近づける、いわゆる「回転数同期」制御を行っている。つまり、制御装置１００は、パワースプリットモードにおいて、ジェネレータ回転速度Ｎｇを制御して、第１サンギア３６及びプラネタリキャリア３３の回転速度を、リングギア４４の回転速度Ｎｒに近づける（図２参照）ことで、連結クラッチＡを解放状態から連結状態にする動作（以下、連結動作と記す）に備えている。
【００８０】
そして、時点Ｔ７において目標機関トルクｔＴｅは、要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅが加算されない値となる。制御装置１００は、時点Ｔ７からは、運転者のアクセル操作量に基づいて要求される機関トルク（以下、ドライバ要求トルクと記す）に基づいて目標機関トルクｔＴｅを設定する。なお、ドライバ要求トルクに反応して実際の機関トルクＴｅの増大が開始されるのは、要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅが加算されなくなる時点Ｔ７より機関応答遅れ時間ΔＴ経過した時点Ｔ８となる。
【００８１】
時点Ｔ７において、第１サンギア３６及びプラネタリキャリア３３の回転速度（すなわちジェネレータ回転速度Ｎｇ）は、出力軸４８及びリングギア４４の回転速度Ｎｒに十分近づいており、制御装置１００は、連結クラッチＡを解放状態から連結状態にする「連結動作」を開始する。
【００８２】
そして時点Ｔ８において、プラネタリキャリア３３の回転速度（すなわちＮｇ）は、リングギア４４の回転速度Ｎｒに一致する。連結クラッチＡは、係合状態にある。この時点Ｔ８から、実際の機関トルクＴｅは、ドライバ要求トルクに反応して上昇する。制御装置１００は、時点Ｔ８から時点Ｔ９にかけて、実際の機関トルクＴｅの上昇するに従って、目標ジェネレータトルクｔＴｇ、すなわちジェネレータ２０のロータ２２に生じるトルクをゼロまで減少させる「トルク同期制御」を行う。このようなトルク同期制御を行っている間、制御装置１００は、連結クラッチＡに連結動作を行わせる。
【００８３】
連結クラッチＡが連結状態となった時点Ｔ９において、目標ジェネレータトルクｔＴｇもゼロとなり、ジェネレータ（第２電気モータ）２０のロータ２２に生じるトルクもゼロとなる。この時点Ｔ９において、制御装置１００が実行する「内燃機関とジェネレータとの協調制御」は終了する。
【００８４】
以上に説明したように本実施形態に係る車両１は、内燃機関５が機関出力軸６から出力した機械的動力を、遊星歯車装置３０により変速して、駆動輪７７に向けて出力可能なものである。車両１は、遊星歯車装置３０の各回転要素（第１サンギア３６、第２サンギア５２、プラネタリキャリア３３、リングギア４４）の回転運動をいずれも制限しない運転方式であり、機関出力軸６からの機械的動力を、遊星歯車装置３０において分割して、その一部を発電機として作動する第２電気モータ（ジェネレータ）２０のロータ２２に伝達すると共に、その残りを駆動輪７７に向けて出力することが可能な運転方式である「パワースプリットモード」と、遊星歯車装置３０の各回転要素（第１サンギア３６、第２サンギア５２、プラネタリキャリア３３、リングギア４４）のうち第２サンギア５２の回転運動を止めることにより、機関出力軸６からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０において回転速度を増速させて、駆動輪７７に向けて出力する運転方式である「増速モード」と、遊星歯車装置３０の各回転要素（第１サンギア３６、第２サンギア５２、プラネタリキャリア３３、リングギア４４）のうちプラネタリキャリア３３とリングギア４４とを連結して回転運動を制限することにより、機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０において回転速度を変化させることなく、駆動輪７７に向けて出力する運転方式である「直結モード」が、可能に構成されている。
【００８５】
さらに、車両１の加速時において増速モードから直結モードに移行させる場合、増速モードからパワースプリットモードにして、当該パワースプリットモードにおいて、機関出力軸６と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸６に生じる回転変動を打ち消す向きに、機関トルクＴｅを変化させた後に、直結モードにする制御装置１００を有するものとしたので、当該パワースプリットモードにおいて、機関出力軸６と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸６に生じる回転変動を抑制することができる。
【００８６】
また、本実施形態に係る車両１において、遊星歯車装置３０は、機関出力軸６と係合するプラネタリキャリア３３と、第２電気モータ（ジェネレータ）２０のロータ２２に係合する第１サンギア３６と、駆動輪７７に係合するリングギア４４とを有するシンプルピニオン式のものであるものとした。さらに車両１は、第１サンギア３６の回転運動を制限することにより、プラネタリキャリア３３に対してリングギア４４の回転速度を増速させる増速機構５０と、プラネタリキャリア３３とリングギア４４を連結させることにより、プラネタリキャリア３３とリングギア４４を同一の回転速度で回転させる直結クラッチＡとを有しているものとした。増速機構５０が、第２サンギア５２の回転を止めて第１サンギア３６の回転を制限することにより、プラネタリキャリア３３に対してリングギア４４を増速させることにより、機関出力軸６からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０において回転速度を増速させて、駆動輪７７に向けて出力する「増速モード」を実現することができる。一方、直結クラッチＡが、リングギア４４とプラネタリキャリア３３とを連結させることにより、機関出力軸６からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置３０において回転速度を変化させることなく、駆動輪７７に向けて出力する「直結モード」を実現することができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る車両１において、プラネタリキャリア３３は、内燃機関５の機関出力軸６と一体に回転するものであり、第１サンギア３６は、第２電気モータ２０のロータ２２に連動して回転するものであり、リングギア４４は、駆動輪７７と連動して回転するものとした。さらに、増速機構５０は、第１サンギア３６とプラネタリキャリア３３を共用しており、且つ第１サンギア３６に比べて歯数が大きく設定された第２サンギア５２と、第２サンギアの回転を止めることにより、第１サンギアの回転速度を制限して、プラネタリキャリア３３に対してリングギア４４の回転速度を増速させる増速ブレーキＢとを有するものとした。制御装置１００は、連結クラッチＡを解放状態にすると共に増速ブレーキＢを停止状態にすることで上述した「増速モード」を実現することができる。また、連結クラッチＡを解放状態にすると共に増速ブレーキＢを非作動状態にすることで、上述した「パワースプリットモード」を実現することができる。また、連結クラッチＡを連結状態にすると共に、増速ブレーキＢを非作動状態にすることで、上述した「直結モード」を実現することができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る車両１において、制御装置１００は、車両１の加速時において増速モードから直結モードに移行させる場合、増速ブレーキＢを非作動状態にして、回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させから、連結クラッチＡを連結状態にするものとした。停止状態にある増速ブレーキＢを非作動状態に制御するだけで、増速モードからパワースプリットモードに移行させることができ、さらに、解放状態にある連結クラッチＡを連結状態に制御することで、パワースプリットモードから直結モードに移行させることができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る車両１において、機関トルクの目標値である目標機関トルクｔＴｅに対する、実際の機関トルクＴｅの時間的な遅れである機関応答遅れ時間ΔＴを算出し、算出された機関応答遅れ時間ΔＴの分、ジェネレータ２０のロータ２２の回転速度の目標値である目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇの時間変化を遅らせるものとした。実際の機関トルクＴｅと、目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇに即応して変化するジェネレータ２０のロータ２２の回転速度（ジェネレータ回転速度）を同期させることができる。
【００９０】
なお、上述した実施形態においては、目標機関トルクｔＴｅに対する、実際の機関トルクＴｅの時間的な遅れである機関応答遅れ時間ΔＴを算出し（図３のステップＳ１８）、機関応答遅れ時間ΔＴの分、目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇの時間変化を遅らせる（図３のステップＳ２２）ものとしたが、目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇの設定手法は、これに限定されるものではない。目標ジェネレータ回転速度ｔＮｇは、図３のステップＳ０４において算出された目標ジェネレータ変速軌跡ｔＮｇ（ｔ）そのものに設定するものとしても良く、以下に、図３及び図５を用いて説明する。図５は、車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行わない場合を示す図である。
【００９１】
制御開始の時点Ｔ０から時点Ｔ１にかけては、上述した「遅れ補償制御」を行った場合と同様である。制御装置１００は、ジェネレータ（第２電気モータ）２０のロータ２２に作用させる目標ジェネレータトルクｔＴｇを増大させる。これと共に、制御装置１００は、増速ブレーキＢを停止状態から非作動状態にしており、非作動状態となった時点Ｔ１において、遊星歯車装置３０の運転方式は、パワースプリットモードとなる。
【００９２】
パワースプリットモード（時点Ｔ２〜Ｔ７）における目標機関トルクｔＴｅの設定手法も「遅れ補償制御」を行った場合と同様である。増速モードにおける機関トルクＴｅの値に対して、要求機関トルク（制御分）ｒｅｑＴｅを上乗せした値に、目標機関トルクｔＴｅに設定する。制御装置１００は、目標機関トルクｔＴｅに従って、内燃機関５に機関トルクの変化を指示している。しかし、実際の機関トルクＴｅは、目標機関トルクｔＴｅに対して、機関応答遅れ時間ΔＴの分だけ遅れて発生する。このため、実際の機関トルクＴｅは、時点Ｔ２から時点Ｔ４まで増大し、時点Ｔ４から時点Ｔ６まで一定の値となり、時点Ｔ６からＴ８まで減少する。
【００９３】
「遅れ補償制御」を行わない場合において、制御装置１００は、目標機関トルクｔＴｅにタイミングを合わせて、目標ジェネレータトルクｔＴｇを設定している。実際のジェネレータトルクは、目標ジェネレータトルクｔＴｇに即応して変化する。制御装置１００は、パワースプリットモードにおいて、時点Ｔ１から目標機関トルクｔＴｅが増大するのに合わせて目標ジェネレータトルクｔＴｇを減少させ、さらに、ジェネレータ２０のロータ２２の回転方向が増速モードとは逆向きとなるようジェネレータ２０を力行させて、目標ジェネレータトルクｔＴｇを時点Ｔ３まで増大させる。制御装置１００は、目標ジェネレータトルクｔＴｇを、目標機関トルクｔＴｅの変化に合わせて、時点Ｔ３から時点Ｔ５まで一定の値とし、時点Ｔ５からＴ７まで減少させる。
【００９４】
これと共に、制御装置１００は、時点Ｔ１から時点Ｔ７かけて、ジェネレータ回転速度Ｎｇすなわち第１サンギア３５の回転速度を上昇させて、出力軸４８の回転速度（すなわちリングギア４４の回転速度）Ｎｒに近づける「回転数同期」制御を行うことで、連結クラッチＡを解放状態から連結状態にする連結動作に備える。そして、制御装置１００は、時点Ｔ７から、連結クラッチＡを解放状態から連結状態にする「連結動作」を開始する。
【００９５】
そして、「遅れ補償制御」を行う場合と同様に、制御装置１００は、時点Ｔ７からは、ドライバ要求トルクに基づいて目標機関トルクｔＴｅを設定する。時点Ｔ７において、第１サンギア３６及びプラネタリキャリア３３の回転速度（すなわちジェネレータ回転速度Ｎｇ）は、出力軸４８及びリングギア４４の回転速度Ｎｒと一致している。この時点Ｔ７から、制御装置１００は、連結クラッチＡを解放状態から連結状態にする「連結動作」を開始する。連結クラッチＡが連結状態となった時点Ｔ９ｃにおいて、目標ジェネレータトルクｔＴｇもゼロとなり、ジェネレータ２０のロータ２２に生じるトルクもゼロとなる。この時点Ｔ９ｃにおいて、「遅れ補償制御」を行わない場合の「内燃機関とジェネレータとの協調制御」は終了する。
【００９６】
このように遅れ補償制御を行わない場合、連結クラッチＡの連結動作を開始する時点Ｔ７において、ジェネレータ回転速度Ｎｇは、出力軸４８及びリングギア４４の回転速度Ｎｒと一致しているので、連結クラッチＡ（噛み合いクラッチ）を構成する回転部材４６と回転部材４７（図１参照）との間に相対速度のない状態で連結動作を開始することができる。
【００９７】
以上のように上述した実施形態において、遊星歯車装置３０は、機関出力軸６と係合するプラネタリキャリア３３と、ジェネレータ２０のロータ２２に係合する第１サンギア３６と、駆動輪７７に係合するリングギア４４と、を有するシンプルピニオン式のものとしたが、本発明が適用可能な遊星歯車装置は、この態様に限定されるものではない。本発明は、遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式である「パワースプリットモード」と、遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置において回転速度を増速させる「増速モード」と、遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、駆動輪に向けて出力する「直結モード」が可能に構成されたものであれば適用することができる。
【００９８】
また、上述した実施形態において、各クラッチＡ，Ｃ，Ｄは、それぞれ噛み合いクラッチで構成されるものとしたので、摩擦クラッチを用いる場合に比べて比較的コンパクトな構成で確実にクラッチの連結状態を実現することができる。なお、各クラッチＡ，Ｃ，Ｄには、摩擦クラッチを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００９９】
Ａ  連結クラッチ
Ｂ  増速ブレーキ
Ｃ  遊星歯車側切り離しクラッチ
Ｄ  駆動用モータ切り離しクラッチ
１  車両
５  内燃機関
１０  第１電気モータ（駆動用モータ）
１１  第１電気モータのロータ
２０  第２電気モータ(ジェネレータ)
２２  第２電気モータのロータ
３０  遊星歯車装置（動力分割機構、変速機構）
３３  遊星歯車装置のプラネタリキャリア
３５  遊星歯車装置の第１プラネタリピニオン
３６  遊星歯車装置の第１サンギア
４４  遊星歯車装置のリングギア
４５  出力ギア
４８  出力軸
５０  増速機構
５１  遊星歯車装置の第２プラネタリピニオン
５２  遊星歯車装置の第２サンギア
６０，８０  推進軸
７０，９０  差動装置
７７，９９  駆動輪
１００  制御装置（車両用制御装置、制御手段）
１１０  第１インバータ
１２０  第２インバータ
１３０  蓄電装置
１４０  昇圧コンバータ
【図１】
0005883659.tif 000002
【図２】
0005883659.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005883659.tif 000006