(57)【要約】【課題】車両の状態に応じて生じる動力性能の向上や振動及び騒音の低減等の課題を適切に解決することが可能なハイブリッド車両を提供する。【解決手段】キャリアＣに内燃機関１０が、サンギアＳに第１ＭＧ１１が、リングギアＲに出力部１４がそれぞれ接続された遊星歯車機構１５を含む動力分割機構１３と、出力部１４に動力を出力できる第２ＭＧ１２とを備えたハイブリッド車両１において、内燃機関１０の回転を変速してキャリアＣに伝達できる変速機１５をさらに備え、車両１の状態が特定状態のときにキャリアＣの目標回転数範囲と内燃機関１０の目標回転数とが設定され、目標回転数が目標回転数範囲外の場合には内燃機関１０の回転数が目標回転数になり、かつキャリアＣの回転数が目標回転数範囲内の回転数になるように変速機１５が制御される。【選択図】図１
2013103513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、第１モータ・ジェネレータと、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、共通の軸線の回りに相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を有するとともに前記第１回転要素に前記内燃機関が、前記第２回転要素に前記第１モータ・ジェネレータが、前記第３回転要素に前記出力部がそれぞれ接続された差動機構を含む動力分割機構と、前記出力部に動力を出力できる第２モータ・ジェネレータと、を備えたハイブリッド車両において、
前記内燃機関の回転を変速して前記第１回転要素に伝達できる変速機と、前記車両の状態が予め設定した特定状態のときに前記第１回転要素の回転数が調整されるべき目標回転数範囲を設定する目標回転数範囲設定手段と、前記車両の状態が前記特定状態のときに前記内燃機関が運転されるべき目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記目標回転数が前記目標回転数範囲の上限値より大きい場合又は前記目標回転数が前記目標回転数範囲の下限値未満の場合には前記車両の状態が前記特定状態のときに前記内燃機関の回転数が前記目標回転数になり、かつ前記第１回転要素の回転数が前記目標回転数範囲内の回転数になるように前記変速機を制御する制御手段と、を備えているハイブリッド車両。
【請求項２】
前記第１モータ・ジェネレータを回転不能にロックできるブレーキ手段をさらに備え、
前記特定状態には、前記ブレーキ手段にて前記第１モータ・ジェネレータを回転不能にロックした状態で前記車両を走行させる第１ＭＧロック状態が含まれ、
前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記第１ＭＧロック状態のときに、前記差動機構の伝達効率が最も良くなる回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、
前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記第１ＭＧロック状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数を前記目標回転数として設定する請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記出力部と前記第２モータ・ジェネレータとの間の動力伝達経路中には、互いに噛み合う一対のギアが設けられ、
前記特定状態には、前記第２モータ・ジェネレータのトルクがゼロになる第２ＭＧトルクゼロ状態が含まれ、
前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記第２ＭＧトルクゼロ状態のときに、前記一対のギアの歯同士が衝突して生じる音が抑制される回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、
前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記第２ＭＧトルクゼロ状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数を前記目標回転数として設定する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記特定状態には、前記内燃機関で前記第１モータ・ジェネレータを駆動して発電しつつ前記車両を後進させる後進発電状態が含まれ、
前記回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記後進発電状態のときに、前記第１モータ・ジェネレータで発電が行われ、かつ前記車両が後進する回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、
前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記後進発電状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数を前記目標回転数として設定する請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記差動機構は、遊星歯車機構であり、
前記特定状態には、前記車両が所定の判定速度以上の速度から減速している減速状態が含まれ、
前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記減速状態のときに、前記遊星歯車機構のピニオンギアの回転数が予め設定されたピニオンギア上限回転数以下になる回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、
前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記減速状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数のうち最も低い回転数を前記目標回転数として設定する請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記差動機構は、遊星歯車機構であり、
前記特定状態には、前記車両が停止しているときにアクセルペダルとブレーキペダルとが踏まれているストール発進待機状態が含まれ、
前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記ストール発進待機状態のときに、前記遊星歯車機構のピニオンギアの回転数が予め設定されたピニオンギア上限回転数以下になる回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、
前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記ストール発進待機状態のときに、前記車両が前記ストール発進待機状態から前記ブレーキペダルの踏み込みが解除されて発進したときに前記内燃機関に対して要求が予想される回転数を前記目標回転数として設定する請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
前記特定状態には、前記内燃機関が停止しているときに前記第３回転要素の回転数が０になるように前記第２モータ・ジェネレータで反力を発生させつつ前記第１モータ・ジェネレータで前記内燃機関を始動する機関始動状態が含まれ、
前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記機関始動状態のときに、前記内燃機関のクランキング回転数より大きい回転数を下限値とし、前記第３回転要素の回転数を０に維持しつつ前記第１モータ・ジェネレータを所定の第１ＭＧ上限回転数で動作させた場合における前記第１回転要素の回転数を上限値とした回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、
前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記機関始動状態のときに、前記内燃機関のクランキング回転数を前記目標回転数として設定する請求項１〜６のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【請求項８】
前記特定状態には、前記車両の減速時に前記車両に対して前記内燃機関で前記車両を制動するエンジンブレーキが要求されているエンジンブレーキ状態が含まれ、
前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記エンジンブレーキ状態のときに、前記車両が制動されるような回転抵抗が前記内燃機関で発生する所定の制動回転数を前記目標回転数として設定し、
前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記エンジンブレーキ状態のときに、前記制動回転数未満の回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定する請求項１〜７のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【請求項９】
前記変速機が無段変速機である請求項１〜８のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構等の差動機構にて内燃機関の動力を第１モータ・ジェネレータと駆動輪とに分割可能であるとともに駆動輪に第２モータ・ジェネレータの動力を出力可能なハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力分割機構として設けた遊星歯車機構で内燃機関の動力をモータと駆動軸とに分割可能であるとともに駆動軸をアシストモータで駆動可能なハイブリッド車両が知られている。また、このような車両において内燃機関と動力分割機構との間に変速機を設け、その変速機を制御して、動力分割機構が有する２つの回転軸のうち内燃機関側に接続された回転軸の入力回転数と駆動輪側に接続された回転軸の出力回転数の大小関係を、動力分割機構の変換効率が高い側の関係に維持するハイブリッド車両が知られている（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４３７０６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の車両では、車両の状態に拘わらず動力分割機構の入出力回転数の大小関係を動力分割機構の変換効率が高い側の関係に維持している。しかしながら、車両の状態は様々に変化し、これに応じて内燃機関の運転状態も変化する。このような場合に内燃機関を熱効率の高い状態で運転するためには制約が生じる。そのため、動力分割機構の変換効率が高くなるように変速機を制御したとしても車両の状態によっては必ずしも車両のエネルギ効率が良くなるとは限らない。また、車両の状態によってはエネルギ効率の改善よりも騒音や振動の低減が要求される場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、車両の状態に応じて生じる動力性能の向上や振動及び騒音の低減等の課題を適切に解決することが可能なハイブリッド車両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】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と、第１モータ・ジェネレータと、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、共通の軸線の回りに相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素を有するとともに前記第１回転要素に前記内燃機関が、前記第２回転要素に前記第１モータ・ジェネレータが、前記第３回転要素に前記出力部がそれぞれ接続された差動機構を含む動力分割機構と、前記出力部に動力を出力できる第２モータ・ジェネレータと、を備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関の回転を変速して前記第１回転要素に伝達できる変速機と、前記車両の状態が予め設定した特定状態のときに前記第１回転要素の回転数が調整されるべき目標回転数範囲を設定する目標回転数範囲設定手段と、前記車両の状態が前記特定状態のときに前記内燃機関が運転されるべき目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記目標回転数が前記目標回転数範囲の上限値より大きい場合又は前記目標回転数が前記目標回転数範囲の下限値未満の場合には前記車両の状態が前記特定状態のときに前記内燃機関の回転数が前記目標回転数になり、かつ前記第１回転要素の回転数が前記目標回転数範囲内の回転数になるように前記変速機を制御する制御手段と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明のハイブリッド車両によれば、内燃機関の目標回転数が第１回転要素の目標回転数範囲外の場合であっても内燃機関を目標回転数で、第１回転要素を目標回転数範囲内の回転数でそれぞれ動作させることができる。そのため、目標回転数及び目標回転数範囲をそれぞれ車両の状態に応じて適切に設定することにより、車両の状態に応じて生じる動力性能の向上や振動及び騒音の低減等の課題を適切に解決することができる。
【０００８】
本発明のハイブリッド車両の一形態において、前記第１モータ・ジェネレータを回転不能にロックできるブレーキ手段をさらに備え、前記特定状態には、前記ブレーキ手段にて前記第１モータ・ジェネレータを回転不能にロックした状態で前記車両を走行させる第１ＭＧロック状態が含まれ、前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記第１ＭＧロック状態のときに、前記差動機構の伝達効率が最も良くなる回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記第１ＭＧロック状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数を前記目標回転数として設定してもよい（請求項２）。この形態によれば、車両の状態が第１ＭＧロック状態のときに、差動機構の伝達効率及び内燃機関の熱効率をそれぞれ高くすることができる。そのため、燃費を向上させることができる。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両の一形態において、前記出力部と前記第２モータ・ジェネレータとの間の動力伝達経路中には、互いに噛み合う一対のギアが設けられ、前記特定状態には、前記第２モータ・ジェネレータのトルクがゼロになる第２ＭＧトルクゼロ状態が含まれ、前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記第２ＭＧトルクゼロ状態のときに、前記一対のギアの歯同士が衝突して生じる音が抑制される回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記第２ＭＧトルクゼロ状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数を前記目標回転数として設定してもよい（請求項３）。この形態によれば、車両の状態が第２ＭＧトルクゼロ状態のときに、一対のギアの歯同士が衝突して生じる音、いわゆるガラ音を抑制できる。また、内燃機関の熱効率を高くできるので、燃費を向上させることができる。
【００１０】
本発明のハイブリッド車両の一形態において、前記特定状態には、前記内燃機関で前記第１モータ・ジェネレータを駆動して発電しつつ前記車両を後進させる後進発電状態が含まれ、前記回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記後進発電状態のときに、前記第１モータ・ジェネレータで発電が行われ、かつ前記車両が後進する回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記後進発電状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数を前記目標回転数として設定してもよい（請求項４）。この形態によれば、車両の状態が後進発電状態のときに、内燃機関の熱効率を高くしつつ第１モータ・ジェネレータにおける発電及び車両の後進をそれぞれ行うことができる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車両の一形態において、前記差動機構は、遊星歯車機構であり、前記特定状態には、前記車両が所定の判定速度以上の速度から減速している減速状態が含まれ、前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記減速状態のときに、前記遊星歯車機構のピニオンギアの回転数が予め設定されたピニオンギア上限回転数以下になる回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記減速状態のときに、前記内燃機関の回転数と前記内燃機関のトルクにて特定される前記内燃機関の動作点が前記内燃機関の熱効率が最高になるように定められた所定の動作線上に位置する回転数のうち最も低い回転数を前記目標回転数として設定してもよい（請求項５）。この形態によれば、車両の状態が減速状態のときにピニオンギアの回転数をピニオンギア上限回転数以下にできるので、ピニオンギアの破損を防止できる。また、内燃機関の熱効率を高くできるので、燃費を向上させることができる。さらに、内燃機関の回転数が最も低い回転数になるので、内燃機関のフリクションを低減できる。そのため、燃費をさらに向上させることができる。
【００１２】
本発明のハイブリッド車両の一形態において、前記差動機構は、遊星歯車機構であり、前記特定状態には、前記車両が停止しているときにアクセルペダルとブレーキペダルとが踏まれているストール発進待機状態が含まれ、前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記ストール発進待機状態のときに、前記遊星歯車機構のピニオンギアの回転数が予め設定されたピニオンギア上限回転数以下になる回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記ストール発進待機状態のときに、前記車両が前記ストール発進待機状態から前記ブレーキペダルの踏み込みが解除されて発進したときに前記内燃機関に対して要求が予想される回転数を前記目標回転数として設定してもよい（請求項６）。この形態によれば、車両の状態がストール発進待機状態のときにピニオンギアの回転数をピニオンギア上限回転数以下にできるので、ピニオンギアの破損を防止できる。また、内燃機関の回転数が車両が発進したときに要求が予想される回転数に調整されるので、車両の動力性能を向上させることができる。
【００１３】
本発明のハイブリッド車両の一形態において、前記特定状態には、前記内燃機関が停止しているときに前記第３回転要素の回転数が０になるように前記第２モータ・ジェネレータで反力を発生させつつ前記第１モータ・ジェネレータで前記内燃機関を始動する機関始動状態が含まれ、前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記機関始動状態のときに、前記内燃機関のクランキング回転数より大きい回転数を下限値とし、前記第３回転要素の回転数を０に維持しつつ前記第１モータ・ジェネレータを所定の第１ＭＧ上限回転数で動作させた場合における前記第１回転要素の回転数を上限値とした回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定し、前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記機関始動状態のときに、前記内燃機関のクランキング回転数を前記目標回転数として設定してもよい（請求項７）。この形態によれば、車両の状態が機関始動状態のときに、第１回転要素の回転数がクランキング回転数より大きい回転数に調整される。第１回転要素の回転数をこのような回転数に調整するためには、第１回転要素の回転数をクランキング回転数に調整する場合と比較して第１モータ・ジェネレータの回転数を上昇させる必要がある。周知のようにモータ・ジェネレータは、出力を一定にしつつ回転数を上昇させるとトルクが低下する。そのため、このように目標回転数範囲としてこのような回転数範囲を設定することにより、第１モータ・ジェネレータのトルクを低下させることができる。この場合、第２モータ・ジェネレータで発生させるべき反力が小さくなるので、機関始動状態のときに第２モータ・ジェネレータで消費されるエネルギを低減できる。そのため、燃費を向上させることができる。
【００１４】
本発明のハイブリッド車両の一形態において、前記特定状態には、前記車両の減速時に前記車両に対して前記内燃機関で前記車両を制動するエンジンブレーキが要求されているエンジンブレーキ状態が含まれ、前記目標回転数設定手段は、前記車両の状態が前記エンジンブレーキ状態のときに、前記車両が制動されるような回転抵抗が前記内燃機関で発生する所定の制動回転数を前記目標回転数として設定し、前記目標回転数範囲設定手段は、前記車両の状態が前記エンジンブレーキ状態のときに、前記制動回転数未満の回転数範囲を前記目標回転数範囲として設定してもよい（請求項８）。第１回転要素を制動回転数未満の回転数まで上昇させるために必要な第１モータ・ジェネレータの回転数は、第１回転要素を制動回転数まで上昇させるために必要な第１モータ・ジェネレータの回転数よりも低い。そのため、エンジンブレーキ状態のときの第１モータ・ジェネレータの回転数を上昇幅を小さくできる。この場合、第１モータ・ジェネレータの回転数を目標とする回転数に速やかに上昇させることができるので、車両の応答性を向上させることができる。
【００１５】
本発明のハイブリッド車両の一形態においては、前記変速機が無段変速機であってもよい（請求項９）。この場合、多段変速機等と比較して変速機にて変速可能な変速比を増加させることができるので、内燃機関の回転数及び第１回転要素の回転数をそれぞれさらに適切な回転数に調整することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明のハイブリッド車両によれば、内燃機関を目標回転数で、第１回転要素を目標回転数範囲内の回転数でそれぞれ動作させることができる。そのため、車両の状態に応じて生じる動力性能の向上や振動及び騒音の低減等の課題を適切に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一形態に係るハイブリッド車両の要部を概略的に示す図。
【図２】減速状態のときの変速機を拡大して示す図。
【図３】増速状態のときの変速機を拡大して示す図。
【図４】第１ＭＧロック状態のときの共線図。
【図５】第１ＭＧロック状態のときのエンジンの動作点とエンジンの熱効率との関係を示す図。
【図６】第２ＭＧトルクゼロ状態のときの共線図。
【図７】第２ＭＧトルクゼロ状態のときのエンジンの動作点とエンジンの熱効率との関係を示す図。
【図８】後進発電状態のときの共線図。
【図９】後進発電状態のときのエンジンの動作点とエンジンの熱効率との関係を示す図。
【図１０】減速状態のときの共線図。
【図１１】減速状態のときのエンジンの動作点とエンジンの熱効率との関係を示す図。
【図１２】ストール発進待機状態のときの共線図。
【図１３】ストール発進待機状態のときのエンジンの動作点とエンジンの熱効率との関係を示す図。
【図１４】機関始動状態のときの共線図。
【図１５】変速機が無い比較例の形態においてエンジンを始動した場合の共線図。
【図１６】エンジンブレーキ状態のときの共線図。
【図１７】変速機が無い比較例の形態においてにおいてエンジンブレーキを実行した場合の共線図。
【図１８】制御装置が実行する変速機制御ルーチンを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一形態に係るハイブリッド車両の要部を概略的に示している。この車両１は、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１０と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１１と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１２とを備えている。エンジン１０は、ハイブリッド車両に搭載される周知のものであるため、詳細な説明を省略する。第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２は、電動機及び発電機として機能する周知のものである。第１ＭＧ１１は、ロータ軸１１ａと一体回転するロータ１１ｂと、ロータ１１ｂの外周に同軸に配置されてケース２に固定されたステータ１１ｃとを備えている。第２ＭＧ１２も同様に、ロータ軸１２ａと一体回転するロータ１２ｂと、ロータ１２ｂの外周に同軸に配置されてケース２に固定されたステータ１２ｃとを備えている。第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２は、共通のバッテリ（不図示）と電気的に接続されている。
【００１９】
また、車両１には、動力分割機構１３と、車両１の駆動輪３に動力を伝達するための出力部１４が設けられている。動力分割機構１３には、エンジン１０、第１ＭＧ１１及び出力部１４が接続されている。動力分割機構１３は、エンジン１０から出力された動力を第１ＭＧ１１と出力部１４とに分割できるように構成されている。エンジン１０と動力分割機構１３との間には変速機１５が介在している。
【００２０】
変速機１５は周知のトロイダル式の無段変速機として構成されている。変速機１５は、入力ディスク１５ａと、入力ディスク１５ａと同軸上に配置された出力ディスク１５ｂと、これらのディスク１５ａ、１５ｂのそれぞれと接するようにこれらのディスク１５ａ、１５ｂの間に配置されたパワーローラ１５ｃとを備えている。この変速機１５では、パワーローラ１５ｃの角度を変化させることにより変速比を無段階に変速できる。また、この変速機１５では、図２に示すようにパワーローラ１５ｃを入力ディスク１５ａ側が出力ディスク１５ｂ側よりも内側に位置するように傾けることで入力ディスク１５ａの回転を減速して出力ディスク１５ｂに伝達できる。一方、図３に示すようにパワーローラ１５ｃを入力ディスク１５ａ側が出力ディスク１５ｂ側よりも外側に位置するように傾けることで入力ディスク１５ａの回転を増速して出力ディスク１５ｂに伝達できる。この変速機１５では、図１に示した等速状態の場合には入力ディスク１５ａと出力ディスク１５ｂとが同じ回転数で回転する。図２に示した減速状態の場合には出力ディスク１５ｂの回転数が入力ディスク１５ａの回転数より低くなる。図３に示した増速状態の場合には出力ディスク１５ｂの回転数が入力ディスク１５ａの回転数より高くなる。
【００２１】
図１に示すように動力分割機構１３は、差動機構としてのシングルピニオン型の遊星歯車機構１６を備えている。遊星歯車機構１６は、外歯歯車であるサンギアＳと、そのサンギアＳに対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンギアＰを自転可能かつサンギアＳの周囲を公転可能に支持するキャリアＣとを備えている。この図に示すようにサンギアＳには第１ＭＧ１１のロータ軸１１ａが連結されている。キャリアＣには変速機１５を介してエンジン１０の出力軸１０ａが接続されている。なお、この図に示すように出力軸１０ａは入力ディスク１５ａと一体回転するように連結され、キャリアＣは出力ディスク１５ｂと一体回転するように連結されている。リングギアＲには係合部材１７を介して出力部１４の出力ギア１８と接続されている。そのため、キャリアＣが本発明の第１回転要素に対応し、サンギアＳが本発明の第２回転要素に対応し、リングギアＲが本発明の第３回転要素に対応する。
【００２２】
出力部１４は、出力ギア１８と、出力軸１９と、出力軸１９に一体回転するように設けられて出力ギア１８と噛み合うドリブンギア２０とを備えている。出力ギア１８は、係合部材１７に固定されている。出力軸１９は、不図示のデファレンシャル機構等を介して駆動輪３と動力伝達可能に接続されている。
【００２３】
第１ＭＧ１１のロータ軸１１ａには、ブレーキ手段としてのブレーキ２１が設けられている。ブレーキ２１は、ロータ軸１１ａを回転不能にロックするロック状態と、そのロックを解除してロータ軸１１ａを回転可能にする解放状態とに切り替え可能に構成されている。
【００２４】
第２ＭＧ１２のロータ軸１２ａには、ドライブギア２２が設けられている。ドライブギア２２は中間ギア２３と噛み合っている。なお、中間ギア２３は、自転可能かつドライブギア２２の周囲を公転しないようにケース２に支持されている。係合部材１７には、内歯ギア１７ａが設けられており、中間ギア２３はその内歯ギア１７ａと噛み合っている。そのため、第２ＭＧ１２は、これらのギア２２、２３、１７ａを介して係合部材１７及びリングギアＲとそれぞれ動力伝達可能に接続されている。そのため、ドライブギア２２及び中間ギア２３が本発明の一対のギアに相当する。
【００２５】
エンジン１０、第１ＭＧ１１、第２ＭＧ１２、変速機１５、及びブレーキ２１の動作は、制御装置３０にて制御されている。制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。制御装置３０は、車両１を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。制御装置３０は、これらのプログラムを実行することによりエンジン１０、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２等の制御対象に対する制御を行っている。制御装置３０には、車両１に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。制御装置３０には、例えば車両１の速度（車速）に対応した信号を出力する車速センサ３１、アクセル開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ３２、運転者が操作するシフトレバーの位置に応じた信号を出力するシフトポジションセンサ３３及びエンジン１０の回転数に応じた信号を出力する回転数センサ３４が接続されている。また、制御装置３０には、車両１に作用している加速度に対応する信号を出力するＧセンサ３５、バッテリの充電状態に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ３６及びブレーキペダルが踏まれている力（以下、ブレーキ踏力と称することがある。）に対応した信号を出力するブレーキ踏力センサ３７等も接続されている。この他にも種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２６】
本発明の車両１では、エンジン１０とキャリアＣとの間に変速機１５が介在しているため、エンジン１０の回転数とキャリアＣとの回転数とを異ならせることができる。制御装置３０は、車両１の状態が予め設定した複数の特定状態のときにキャリアＣが調整されるべき目標回転数範囲及びエンジン１０を運転すべき目標回転数をそれぞれ設定し、これらに基づいて変速機１５を制御する。以下、各特定状態における変速機１５の制御について説明する。
【００２７】
（第１ＭＧロック状態）
特定状態には、ブレーキ２１で第１ＭＧ１１のロータ軸１１ａが回転不能にロックされている第１ＭＧロック状態が含まれている。図４は、車両１の状態がこの第１ＭＧロック状態のときの各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。この図において「ＥＮＧ」はエンジン１０を、「ＭＧ１」は第１ＭＧ１１を、「ＭＧ２」は第２ＭＧ１２を、「ＯＵＴ」は出力ギア１８をそれぞれ示している。また、「Ｓ」、「Ｃ」、「Ｒ」は、それぞれ遊星歯車機構１６のサンギアＳ、キャリアＣ、リングギアＲを示している。この図の実線ＳＬ１は第１ＭＧ１１をロックする前の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示し、破線ＢＬ１は第１ＭＧ１１をロックした後の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。この図に示すように第１ＭＧ１１をロックする前は第１ＭＧ１１の回転数は０ではない。そのため、第１ＭＧ１１をロックすると図に矢印で示したように第１ＭＧ１１の回転数が０に変化する。この図の破線ＢＬ２は第１ＭＧ１１をロックする前のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示し、破線ＢＬ３が第１ＭＧ１１をロックした後のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示している。
【００２８】
図５は、エンジン１０の回転数及びトルクで特定されるエンジン１０の動作点とエンジン１０の熱効率との関係を示している。なお、この図の実線Ｌ１は、エンジン１０の出力を変化させたときに各出力においてエンジン１０の燃料消費量が最小になる動作点、すなわちエンジン１０の熱効率が最高になる動作点を結んだ線（以下、熱効率最適動作線と称することがある。）を示している。破線Ｌ２は、第１ＭＧ１１をロックしたときに遊星歯車機構１６の伝達効率が最も良くなる動作点を結んだ動作線を示している。この図の点Ｐ１は第１ＭＧ１１をロックする前のエンジン１０の動作点を示している。なお、第１ＭＧ１１をロックする前はエンジン１０の回転数とキャリアＣの回転数とが一致するように変速機１５が等速状態に制御されている。そして、破線Ｌ３はエンジン１０の出力を一定に維持しつつエンジン１０の回転数を変化させた場合のエンジン１０の動作線を示している。
【００２９】
この図から明らかなように第１ＭＧ１１をロックする前のエンジン１０の出力を維持しつつ変速機１５を等速状態のままでエンジン１０の動作点を遊星歯車機構１６の伝達効率が最も良くなる動作線Ｌ２上に移行させると動作点は点Ｐ２に移動する。この点Ｐ２は実線Ｌ１上から外れているため、エンジン１０の熱効率が悪化する。そこで、制御装置３０は図４に示すようにエンジン１０の回転数を第１ＭＧ１１をロックする前の回転数に維持したままキャリアＣの回転数が遊星歯車機構１６の伝達効率が最も良くなる回転数になるように変速機１５を制御する。これによりエンジン１０の動作点を図５の実線Ｌ１上に維持できる。なお、このような場合には変速機１５が増速状態に制御される。
【００３０】
このように本発明の車両１では、第１ＭＧロック状態においてもエンジン１０の動作点が実線Ｌ１上に位置するので、エンジン１０の熱効率を高い状態に維持できる。一方、キャリアＣの回転数は破線Ｌ２上に移動するので、遊星歯車機構１６の伝達効率を高い状態にできる。そのため、燃費を向上させることができる。
【００３１】
このような制御を実現するため、第１ＭＧロック状態の場合にはキャリアＣの目標回転数範囲として図５の破線Ｌ２の回転数範囲が設定される。また、エンジン１０の目標回転数としてはブレーキ２１で第１ＭＧ１１をロックする前後においてエンジン１０の出力が変化せず、かつエンジン１０の動作点が図５の実線Ｌ１上になる回転数、すなわちエンジン１０の熱効率が最高になる回転数が設定される。
【００３２】
（第２ＭＧトルクゼロ状態）
特定状態には、第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる第２ＭＧトルクゼロ状態が含まれている。このような状態になるとドライブギア２２と中間ギア２３との間や中間ギア２３と内歯ギア１７ａとの間に速度差が生じ、ギアの歯同士が衝突を繰り返してガラ音と呼ばれる音が発生するおそれがある。制御装置３０は、第２ＭＧトルクゼロ状態においてはこのガラ音が発生しないように変速機１５を制御する。
【００３３】
図６は、車両１の状態が第２ＭＧトルクゼロ状態のときの共線図を示している。なお、この図においても「ＥＮＧ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」、「ＯＵＴ」、「Ｓ」、「Ｃ」及び「Ｒ」は、それぞれ図４と同様のものを示している。この図において実線ＳＬ１１は第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる前の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示し、破線ＢＬ１１は第２ＭＧ１２のトルクがゼロになった後の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。また、破線ＢＬ１２は第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる前のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示し、破線ＢＬ１３は第２ＭＧ１２のトルクがゼロになった後のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示している。
【００３４】
図７は、第２ＭＧトルクゼロ状態のときのエンジン１０の動作点とエンジン１０の熱効率との関係を示している。なお、この図の実線Ｌ１１は、図５の実線Ｌ１と同様に熱効率最適動作線を示している。破線Ｌ１２は、ガラ音の発生を回避することが可能な動作線を示している。この図の点Ｐ１１は第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる前のエンジン１０の動作点を示している。なお、第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる前は変速機１５が等速状態に制御されている。そして、破線Ｌ１３は図５の破線Ｌ３と同様にエンジン１０の出力を一定に維持しつつエンジン１０の回転数を変化させた場合のエンジン１０の動作線を示している。
【００３５】
この図から明らかなように第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる前のエンジン１０の出力を維持しつつ変速機１５を等速状態のままでエンジン１０の動作点をガラ音の発生を回避することが可能な動作線上に移行させると動作点は点Ｐ１２に移動する。そのため、エンジン１０の熱効率が悪化する。そこで、制御装置３０は図６に示すようにエンジン１０の回転数を第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる前の回転数に維持したままキャリアＣの回転数がガラ音の発生を回避することが可能な回転数になるように変速機１５を制御する。これによりエンジン１０の動作点を図５の実線Ｌ１上に維持できる。なお、このような場合には変速機１５が増速状態に制御される。
【００３６】
このように本発明の車両１では、第２ＭＧトルクゼロ状態においてもエンジン１０の動作点が実線Ｌ１１上に位置するので、エンジン１０の熱効率を高い状態に維持できる。そのため、燃費を向上させることができる。一方、キャリアＣの回転数は破線Ｌ１２上に移動するので、ガラ音の発生を防止できる。
【００３７】
このような制御を実現するため、第２ＭＧトルクゼロ状態の場合にはキャリアＣの目標回転数範囲としてキャリアＣの回転数が図７の破線Ｌ１２上になる回転数範囲が設定される。また、エンジン１０の目標回転数としては第２ＭＧ１２のトルクがゼロになる前後でエンジン１０の出力が変化せず、かつエンジン１０の動作点が図７の実線Ｌ１１上になる回転数が設定される。
【００３８】
（後進発電状態）
特定状態には、第１ＭＧ１１を発電機として機能させ、エンジン１０の出力により第１ＭＧ１１で発電を行いつつ車両１を後進させる後進発電状態が含まれている。図８は車両１の状態が後進発電状態のときの共線図を示している。なお、この図においても「ＥＮＧ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」、「ＯＵＴ」、「Ｓ」、「Ｃ」及び「Ｒ」は、それぞれ図４と同様のものを示している。この図において実線ＳＬ２１は車両１の状態が後進発電状態になる前の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示し、破線ＢＬ２１は車両１の状態が後進発電状態になった後の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。また、破線ＢＬ２２は車両１の状態が後進発電状態になる前のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示し、破線ＢＬ２３は車両１の状態が後進発電状態になった後のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示している。この図に示されている各矢印は各回転要素のトルク示している。また、矢印の大きさはトルクの大きさを示し、矢印の向きはトルクの向きを示している。
【００３９】
図９は後進発電状態のときのエンジン１０の動作点とエンジン１０の熱効率との関係を示している。なお、この図の実線Ｌ２１は、図５の実線Ｌ１と同様に熱効率最適動作線を示している。破線Ｌ２２は、第１ＭＧ１１で発電を行いつつ車両１を後進させる場合にキャリアＣを回転させるべき回転数範囲の下限値（以下、後進時下限回転数と称することがある。）を示している。この図の点Ｐ２１は車両１の状態が後進発電状態になる前のエンジン１０の動作点を示している。なお、後進発電状態になる前は変速機１５が等速状態に制御されている。そして、破線Ｌ２３は図５の破線Ｌ３と同様にエンジン１０の出力を一定にしつつエンジン１０の回転数を変化させた場合のエンジン１０の動作線を示している。
【００４０】
この図から明らかなようにエンジン１０の出力を維持しつつ変速機１５を等速状態のままでエンジン１０の回転数を破線Ｌ２２上の回転数に変更しようとするとエンジン１０の動作点は点Ｐ２２に移動する。そのため、エンジン１０の熱効率が悪化する。そこで、制御装置３０は図８に示すようにエンジン１０の回転数を車両１が後進発電状態になる前の回転数に維持したままキャリアＣの回転数が後進時下限回転数以上になるように変速機１５を制御する。これによりエンジン１０の動作点を図９の実線Ｌ２１上に維持できる。なお、このような場合には変速機１５が増速状態に制御される。
【００４１】
本発明の車両１では、後進発電状態においてもエンジン１０の動作点が実線Ｌ２１上に位置するので、エンジン１０の熱効率を高い状態に維持できる。一方、キャリアＣの回転数は後進時下限回転数以上になるので、第１ＭＧ１１で発電を行いつつ車両１を後進させることができる。また、この車両１では図８に示したように車両１の状態が後進発電状態になるとキャリアＣの回転数を上昇させる。周知のように出力を一定に維持しつつ回転数を上昇させるとトルクが低下するので、このようにキャリアＣの回転数を上昇させることにより第２ＭＧ１２で受けるべきトルク（図８の矢印Ａ１）を小さくできる。これにより図８に矢印Ａ２で示したように第２ＭＧ１２にて発生させることが可能な後進用の駆動力を増加させることができる。そのため、本発明の車両１では、第１ＭＧ１１で発電しつつ後進で坂を登る場合等においても十分な駆動力を発生させることができる。
【００４２】
このような制御を実現するため、後進発電状態の場合にはキャリアＣの目標回転数範囲として後進時下限回転数以上の回転数範囲が設定される。また、エンジン１０の目標回転数としては、車両１の状態が後進発電状態になる前後においてエンジン１０の出力が変化せず、かつエンジン１０の動作点が図９の実線Ｌ２１上になる回転数が設定される。
【００４３】
（減速状態）
特定状態には、車両１が所定の判定速度以上の高車速から減速している減速状態が含まれている。周知のように遊星歯車機構１６の各ギアには回転させることが可能な上限回転数がそれぞれ設定されている。車両１の減速時にはエンジン１０で車両１を駆動する必要がないため、エンジン１０の回転数を下げることができる。そして、このようにエンジン１０の回転数を下げることでエンジン１０におけるフリクション損失を低減できる。しかしながら、高車速からの減速時にキャリアＣの回転数を下げ過ぎると遊星歯車機構１６のピニオンギアＰの回転数が所定のピニオンギア上限回転数を超えるおそれがある。そこで、制御装置３０は車両１が高車速から減速する場合にはピニオンギアＰの回転数がピニオンギア上限回転数以下になるようにキャリアＣの回転数を調整しつつエンジン１０の回転数が所定の最低回転数に低下するように変速機１５を制御する。
【００４４】
図１０は車両１の状態が減速状態のときの共線図を示している。なお、この図においても「ＥＮＧ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」、「ＯＵＴ」、「Ｓ」、「Ｃ」及び「Ｒ」は、それぞれ図４と同様のものを示している。この図の実線ＳＬ３１は車両１の状態が減速状態のときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。破線ＢＬ３１は、変速機１５を等速状態に維持したままエンジン１０の回転数を最低回転数に下げたときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。破線ＢＬ３２は車両１の状態が減速状態になる前のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示し、破線ＢＬ３３は車両１の状態が減速状態になった後のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示している。
【００４５】
図１１は減速状態のときのエンジン１０の動作点とエンジン１０の熱効率との関係を示している。なお、この図の実線Ｌ３１は、図５の実線Ｌ１と同様に熱効率最適動作線を示している。破線Ｌ３２は、高車速からの減速時にキャリアＣの回転数を下げることが可能な下限回転数（以下、減速時下限回転数と称することがある。）を示している。この図の点Ｐ３１は減速状態において変速機１５が等速状態の場合のエンジン１０の動作点を示している。一方、点Ｐ３２は減速状態において変速機１５でエンジン１０の回転数とキャリアＣの回転数とを異ならせた場合のエンジン１０の動作点を示している。この図に示したように高車速からの減速時にエンジン１０の回転数を調整する最低回転数には、実線Ｌ３１の熱効率最適動作線上の回転数のうち最も低い回転数が設定される。
【００４６】
図１０に示すように制御装置３０はこの減速状態においてエンジン１０の回転数を最低回転数に下げる。また、制御装置３０は、エンジン１０の回転数が最低回転数に下げられてもキャリアＣの回転数が減速時下限回転数以上に維持されるように変速機１５を制御する。なお、このような場合には変速機１５が増速状態に制御される。
【００４７】
本発明の車両１では、減速状態になるとエンジン１０の回転数が最低回転数に下げられるので、エンジン１０のフリクション損失を低減できる。そのため、燃費を向上させることができる。一方、キャリアＣの回転数は減速時下限回転数以上に維持されるので、ピニオンギアＰの回転数がピニオンギア上限回転数より大きくなることを防止できる。
【００４８】
このような制御を実現するため、減速状態の場合にはキャリアＣの目標回転数範囲として減速時下限回転数以上の回転数範囲が設定される。また、エンジン１０の目標回転数としては上述した最低回転数が設定される。
【００４９】
（ストール発進待機状態）
特定状態には、車両１が停止しているときに運転者によりアクセルペダル及びブレーキペダルの両方が踏まれているストール発進待機状態が含まれている。このような状態の後には、ブレーキペダルの踏み込みが解除されて車両１が急発進すると推定される。発進後に車両１を速やかに加速させるには、エンジン１０の回転数が高い方が良い。そのため、ストール発進待機状態ではエンジン１０の回転数が高い方が望ましい。しかしながら、エンジン１０の回転数を上げ過ぎるとピニオンギアＰの回転数が上述したピニオンギア上限回転数を超えるおそれがある。そこで、制御装置３０はストール発進待機状態においてピニオンギアＰの回転数がピニオンギア上限回転数以下になるようにキャリアＣの回転数を調整しつつエンジン１０の回転数が高くなるように変速機１５を制御する。
【００５０】
図１２は車両１の状態がストール発進待機状態のときの共線図を示している。なお、この図においても「ＥＮＧ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」、「ＯＵＴ」、「Ｓ」、「Ｃ」及び「Ｒ」は、それぞれ図４と同様のものを示している。この図において実線ＳＬ４１は車両１の状態がストール発進待機状態のときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。破線ＢＬ４１は、変速機１５を等速状態に維持したままエンジン１０の回転数を目標回転数に上げたときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。破線ＢＬ４２はストール発進待機状態においてエンジン１０の回転数を上げる前のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示し、破線ＢＬ４３はストール発進待機状態においてエンジン１０の回転数を目標回転数に上げたときのキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示している。
【００５１】
図１３はストール発進待機状態のときのエンジン１０の動作点とエンジン１０の熱効率との関係を示している。なお、この図の実線Ｌ４１は、図５の実線Ｌ１と同様に熱効率最適動作線を示している。破線Ｌ４２は、ストール発進待機状態のときにキャリアＣの回転数を上げることが可能な上限回転数（以下、ストール発進時上限回転数と称することがある。）を示している。この図の点Ｐ４１はストール発進待機状態において変速機１５が等速状態の場合のエンジン１０の動作点を示している。一方、点Ｐ４２はストール発進待機状態において変速機１５でエンジン１０の回転数とキャリアＣの回転数とを異ならせた場合のエンジン１０の動作点を示している。そして、破線Ｌ４３は図５の破線Ｌ３と同様にエンジン１０の出力を一定にしつつエンジン１０の回転数を変化させた場合のエンジン１０の動作線を示している。
【００５２】
図１２に示すように制御装置３０はこのストール発進待機状態においてエンジン１０の回転数を所定の目標回転数まで上昇させる。なお、目標回転数としては、例えばストール発進待機状態からブレーキペダルの踏み込みが解除されて車両１が急発進した後にエンジン１０に要求されると予想される回転数を設定すればよい。また、制御装置３０は、エンジン１０の回転数が目標回転数まで上げられてもキャリアＣの回転数がストール発進時上限回転数以下に維持されるように変速機１５を制御する。なお、このような場合には変速機１５が減速状態に制御される。
【００５３】
本発明の車両１では、ストール発進待機状態になるとエンジン１０の回転数が目標回転数に上げられるので、車両１の動力性能を向上させることができる。一方、キャリアＣの回転数はストール発進時上限回転数以下に維持に維持されるので、ピニオンギアＰの回転数がピニオンギア上限回転数より大きくなることを防止できる。
【００５４】
このような制御を実現するため、ストール発進待機状態の場合にはキャリアＣの目標回転数範囲としてストール発進時上限回転数以下の回転数範囲が設定される。また、エンジン１０の目標回転数としては上述したように発進後にエンジン１０に要求が予想される回転数が設定される。
【００５５】
（機関始動状態）
特定状態には、エンジン１０が停止しているときにリングギアＲの回転数が０になるように第２ＭＧ１２で反力を発生させつつ第１ＭＧ１１でエンジン１０を回転駆動してエンジン１０を始動する機関始動状態が含まれる。図１４は車両１の状態がこの機関始動状態のときの共線図を示している。図１５には、変速機１５が無い場合に同様にエンジン１０を始動した場合の共線図を比較例として示した。なお、これらの図においても「ＥＮＧ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」、「ＯＵＴ」、「Ｓ」、「Ｃ」及び「Ｒ」は、それぞれ図４と同様のものを示している。また、これらの図に示した矢印は各回転要素のトルクを示している。そして、矢印の大きさはトルクの大きさを示し、矢印の向きはトルクの向きを示している。図１４の破線ＢＬ５１は機関始動状態のときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。また、破線ＢＬ５２は機関始動状態のときのキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示している。図１５の破線ＢＬ５３は、比較例においてエンジン１０を始動するときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。
【００５６】
上述したように機関始動状態においては第２ＭＧ１２で反力（図１４の矢印Ａ１１）を発生させる必要があるが、その反力が小さいほど第２ＭＧ１２で消費される電力を低減できる。第２ＭＧ１２で受けるべきトルクの発生源は第１ＭＧ１１であるため、第１ＭＧ１１のトルクを低減すればよい。周知のように第１ＭＧ１１の出力を一定に維持しつつ第１ＭＧ１１のトルクを低減するためには第１ＭＧ１１の回転数を上昇させればよい。そこで、制御装置３０は第１ＭＧ１１を回転させることが可能な第１ＭＧ上限回転数で動作させる。これによりキャリアＣの回転数も上昇する。一方、周知のようにエンジン１０には、始動時にエンジン１０を回転させるべき回転数いわゆるクランキング回転数が設定されている。そこで、制御装置３０は第１ＭＧ１１が第１ＭＧ上限回転数で動作しているときにエンジン１０がこのクランキング回転数で回転するように変速機１５を制御する。なお、このような場合には変速機１５が増速状態に制御される。
【００５７】
図１５に比較例として示したように、変速機１５が等速状態のままでは第１ＭＧ１１の回転数を第１ＭＧ上限回転数まで上げることができない。そのため、第１ＭＧ１１の出力が同じ場合には第２ＭＧ１２で受けるべきトルク（矢印Ａ１１’）が大きくなる。従って、始動時に第２ＭＧ１２で消費されるエネルギが増加し、燃費が悪化する。
【００５８】
このように本発明の車両１では、機関始動状態においてエンジン１０をクランキング回転数で回転駆動するので、エンジン１０を適切に始動することができる。また、機関始動状態のときには第１ＭＧ１１を第１ＭＧ上限回転数で動作させるので、第２ＭＧ１２で発生させるべき反力を小さくできる。これにより始動時に第２ＭＧ１２で消費されるエネルギを低減できるので、燃費を向上させることができる。
【００５９】
このような制御を実現するため、機関始動状態の場合にはエンジン１０のクランキング回転数を下限値とし、図１４に示したようにリングギアＲの回転数が０かつ第１ＭＧ１１を第１ＭＧ上限回転数で動作させたときのキャリアＣの回転数を上限値とした回転数範囲がキャリアＣの目標回転数範囲として設定される。また、エンジン１０の目標回転数としてはクランキング回転数が設定される。
【００６０】
（エンジンブレーキ状態）
特定状態には、フリクション等のエンジン１０の回転抵抗で車両１を制動する、いわゆるエンジンブレーキが車両１に対して要求された場合のエンジンブレーキ状態が含まれる。図１６は車両１がこのエンジンブレーキ状態のときの共線図を示している。図１７には、変速機１５が無い場合に同様にエンジンブレーキを実行した場合の共線図を比較例として示した。なお、これらの図においても「ＥＮＧ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」、「ＯＵＴ」、「Ｓ」、「Ｃ」及び「Ｒ」は、それぞれ図４と同様のものを示している。また、これらの図に示した矢印は各回転要素のトルクを示している。そして、矢印の大きさはトルクの大きさを示し、矢印の向きはトルクの向きを示している。図１６の実線ＳＬ６１はエンジンブレーキ状態になる前の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示し、破線ＢＬ６１はエンジンブレーキ状態のときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。また、破線ＢＬ６２はエンジンブレーキ状態になる前のキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示し、破線ＢＬ６３はエンジンブレーキ状態のときのキャリアＣの回転数とエンジン１０の回転数の関係を示している。図１７の実線ＳＬ６１’は比較例においてエンジンブレーキ状態になる前の遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示し、破線ＢＬ６１’は比較例においてエンジンブレーキを実行したときの遊星歯車機構１６の各回転要素の回転数の関係を示している。
【００６１】
この車両１では、エンジンブレーキが要求された場合に第１ＭＧ１１の回転数を高くしてエンジン１０の回転数を高くし、これによりエンジン１０のフリクションを増大させてエンジンブレーキのためのトルク（図１６の矢印Ａ２１、図１７の矢印Ａ２２）を確保する。そのため、エンジンブレーキ状態では、エンジン１０の回転数をエンジンブレーキのためのトルクを確保できる回転数（以下、制動回転数と称することがある。）まで上昇させる必要がある。図１７に示したように比較例では変速機１５が無いため、エンジン１０の回転数を制動回転数まで上昇させるためにはキャリアＣの回転数もこの制動回転数まで上昇させる必要がある。そのため、第１ＭＧ１１の回転数をキャリアＣの回転数が制動回転数になる回転数Ｎ２以上に上昇させる必要がある。
【００６２】
これに対して本発明では、図１６に示したようにエンジンブレーキ状態においてエンジン１０の回転数がキャリアＣの回転数よりも大きくなるように変速機１５を制御する。なお、この場合には変速機１５が減速状態に制御される。このように変速機１５を制御することにより、キャリアＣの回転数を制動回転数まで上昇させなくてもエンジン１０の回転数を制動回転数まで上昇させることができる。そのため、この図に示したように第１ＭＧ１１の回転数を回転数Ｎ２より小さい回転数Ｎ１まで上昇させればエンジン１０を制動回転数に上昇させることができる。
【００６３】
このように本発明の車両１では、比較例と比較してエンジンブレーキ状態のときの第１ＭＧ１１の回転数を低くすることができる。そのため、エンジンブレーキ状態のときにエンジン１０の回転数を制動回転数まで迅速に上昇させることができる。従って、エンジンブレーキが要求されてからエンジン１０による制動が開始されるまでの応答性を向上させることができる。
【００６４】
このような制御を実現するため、エンジンブレーキ状態の場合にはエンジン１０の目標回転数として上述した制動回転数が設定される。また、キャリアＣの目標回転数範囲としては制動回転数未満の回転数範囲が設定される。
【００６５】
以上に説明した各特定状態における変速機１５の制御を実現するため、制御装置３０は図１８に示した変速機制御ルーチンを実行する。この制御ルーチンは、車両１の状態に拘わらず制御装置３０が動作している間は所定の周期で繰り返し実行される。
【００６６】
この制御ルーチンにおいて制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態に関する情報を取得する。車両１の状態としては、車速、アクセル開度、ブレーキ踏力、シフトレバーの位置、車両１に作用している加速度、エンジン１０の回転数、エンジン１０の負荷、バッテリの充電状態等が取得される。なお、エンジン１０の負荷は、アクセル開度及び車速等に基づいて周知の方法で算出すればよい。また、この処理では制御装置３０が制御している第１ＭＧ１１、第２ＭＧ１２及びブレーキ２１の動作状態も取得される。この他にも車両１の状態に関する種々の情報が取得される。
【００６７】
続くステップＳ１２において制御装置３０は、取得した情報から現在の車両１の状態を判定する。例えば、ブレーキ２１がロック状態の場合には車両１の状態が第１ＭＧロック状態と判定する。第２ＭＧ１２のトルクがゼロの場合には第２ＭＧトルクゼロ状態と判定する。シフトレバーが後進位置にあり、第１ＭＧ１１で発電を行っている場合には後進発電状態と判定する。車両１が予め設定した判定速度以上の高車速のときにブレーキペダルが踏み込まれた場合には減速状態と判定する。車速が０のときにアクセルペダル及びブレーキペダルの両方が踏まれている場合にはストール発進待機状態と判定する。エンジン１０が停止しているときに第１ＭＧ１１でエンジン１０を回転駆動している場合には機関始動状態と判定する。バッテリが十分に充電されており車両１の減速時に第２ＭＧ１２で回生発電できず、エンジン１０で車両１を制動する必要がある場合にはエンジンブレーキ状態と判定する。
【００６８】
次のステップＳ１３において制御装置３０は判定した特定状態に応じてキャリアＣの目標回転数範囲及びエンジン１０の目標回転数を設定する。これら目標回転数範囲及び目標回転数は各特定状態において説明したように設定すればよい。
【００６９】
次のステップＳ１４において制御装置３０はエンジン１０の目標回転数がキャリアＣの目標回転数範囲内か否か判定する。エンジン１０の目標回転数がキャリアＣの目標回転数範囲内、すなわち目標回転数が目標回転数範囲の上限値以下、かつ目標回転数範囲の下限値以上の場合にはステップＳ１５に進み、制御装置３０はエンジン１０の回転数とキャリアＣの回転数とが一致するように変速機１５を制御する。すなわち、変速機１５を等速状態に制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７０】
一方、エンジン１０の目標回転数がキャリアＣの目標回転数範囲外の場合、すなわち目標回転数が目標回転数範囲の上限値より大きい場合又は目標回転数が目標回転数範囲の下限値未満の場合にはステップＳ１６に進み、制御装置３０はエンジン１０の回転数とキャリアＣの回転数とが異なるように変速機１５を制御する。この際、制御装置３０は各特定状態において上述した制御が実現されるように変速機１５を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００７１】
なお、制御装置３０は、この制御ルーチンのステップＳ１３を実行することにより本発明の目標回転数範囲設定手段及び目標回転数設定手段として機能し、ステップＳ１４、Ｓ１６を実行することにより本発明の制御手段として機能する。
【００７２】
以上説明したように本発明の車両１では、エンジン１０の目標回転数がキャリアＣの目標回転数範囲外の場合にはエンジン１０の回転数とキャリアＣの回転数を異ならせる。そのため、車両１の状態に応じて生じる動力性能の向上や振動及び騒音の低減等の課題を適切に解決することができる。例えば、第１ＭＧロック状態においてはエンジン１０を熱効率が最も良い動作点で運転しつつ遊星歯車機構１６の伝達効率を最適できる。第２ＭＧトルクゼロ状態においてはエンジン１０を熱効率が最も良い動作点で運転しつつガラ音の発生を防止できる。後進発電状態においては第１ＭＧ１１で発電しつつ後進用の駆動力を増加させることができる。減速状態においては、ピニオンギアＰの回転数をピニオンギア上限回転数以下にしつつエンジン１０のフリクション損失を低減できる。そのため、燃費を向上させることができる。ストール発進状態においては、ピニオンギアＰの回転数をピニオンギア上限回転数以下にしつつ車両１の動力性能を向上させることができる。機関始動状態においては、始動時に第２ＭＧ１２で消費されるエネルギを低減できるので、燃費を向上させることができる。エンジンブレーキ状態においては、エンジン１０による制動を得られるまでの応答性を向上させることができる。
【００７３】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の車両に設けられる変速機は、トロイダル式の無段変速機に限定されない。変速機は、ベルト式の無段変速機であってもよい。また、互いに変速比の大きさが異なる複数の変速段を有する多段変速機を変速機として設けてもよい。この場合、エンジンとキャリアとの間の動力伝達経路中にトルクコンバータ又はクラッチが設けられる。
【符号の説明】
【００７４】
１  車両
３  駆動輪
１０  内燃機関
１１  第１モータ・ジェネレータ
１２  第２モータ・ジェネレータ
１３  動力分割機構
１４  出力部
１５  変速機
１６  遊星歯車機構（差動機構）
２１  ブレーキ（ブレーキ手段）
２２  ドライブギア（一対のギア）
２３  中間ギア（一対のギア）
３０  制御装置（目標回転数範囲設定手段、目標回転数設定手段、制御手段）
Ｓ  サンギア（第２回転要素）
Ｒ  リングギア（第３回転要素）
Ｃ  キャリア（第１回転要素）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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