(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と発電機能のある第１および第２の電動機とを備えたハイブリッド駆動装置の制御装置において、
前記内燃機関から動力が伝達される第１の回転要素と、前記第１の電動機から動力が伝達される第２の回転要素と、前記第２の電動機から動力が伝達される第３の回転要素とを備えるとともにこれら三つの回転要素が相互に差動回転する動力分割機構と、
前記第２の回転要素から伝達された動力を出力部材に出力する第１の変速状態と、前記第３の回転要素から伝達された動力を前記出力部材に出力する第２の変速状態とを設定可能な変速機構と、
前記内燃機関が出力した動力を前記各電動機による電力への変換を介さずに前記出力部材に伝達する内燃機関直達状態で前記変速機構による変速状態を切り替える場合に、その変速状態の切り替えの際に一時的に内燃機関を前記出力部材に対して非動作状態にするとともに前記内燃機関の動力に替えて少なくともいずれかの前記電動機が出力する動力を前記出力部材に伝達するＥＶ走行状態を設定する第１変速制御手段と
を備えてい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】
前記内燃機関が出力した動力を前記各電動機による電力への変換を介さずに前記出力部材に伝達する内燃機関直達状態で前記変速機構による変速状態を切り替える場合に、前記内燃機関を駆動状態に維持する第２変速制御手段と、
前記ハイブリッド駆動装置の運転状態に基づいて前記第１変速制御手段による前記変速状態の切り替えと前記第２変速制御手段による前記変速状態の切り替えとを選択する選択手段と
を更に備えている請求項１に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関直達状態で前記変速状態の切り替えを行った場合に前記内燃機関の運転状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外れることもしくは許容最低回転数より低回転数になることを検出する検出手段を更に備え、
前記選択手段は、前記内燃機関直達状態で前記変速状態の切り替えを行った場合に前記内燃機関の運転状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外れもしくは許容最低回転数より低回転数になることが前記検出手段によって検出された場合に前記第１変速制御手段による前記変速状態の切り替えを選択する手段を含む
請求項２に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
【請求項４】
前記動力分割機構は、前記第１の電動機から動力が伝達される外歯歯車である第１サンギヤと、該第１サンギヤに対して同心円状に配置されかつ前記内燃機関の動力が伝達される内歯歯車である第１リングギヤと、第１サンギヤに噛み合っているピニオンギヤおよび該ピニオンギヤと前記第１リングギヤとに噛み合っている他のピニオンギヤを保持しかつ前記第２の電動機から動力が伝達される第１キャリヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、
前記変速機構は、外歯歯車である第２サンギヤ、および該第２サンギヤに対して同心円状に配置されかつ固定された第２リングギヤ、ならびにこれら第２サンギヤと第２リングギヤとに噛み合っているピニオンギヤを保持している第２キャリヤを回転要素とするシングルピニオン型遊星歯車機構と、第２サンギヤを前記第１キャリヤに選択的に連結する第１クラッチと、第２サンギヤを前記第１の電動機に選択的に連結する第２クラッチと、前記第２キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第３クラッチと、前記第２キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第４クラッチとを備え、
前記第１の電動機と前記第１サンギヤとを選択的に連結する第５クラッチと、前記第１の電動機を選択的に固定するブレーキとを更に備えている
請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の非動作状態は、内燃機関での燃料の燃焼を停止した状態と、前記内燃機関と前記出力部材との間のトルク伝達を遮断した状態とのいずれかである請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
【請求項６】
前記第１変速制御手段は、前記第５クラッチを解放させて前記第１の電動機と前記第１サンギヤとの連結を解除する手段を含む請求項４に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
【請求項７】
前記第２の回転要素および第３の回転要素のいずれか一方の回転要素を前記変速機構に選択的に連結するクラッチと、
前記第２の回転要素および第３の回転要素のいずれか他方を前記変速機構もしくは前記出力部材に選択的に連結する他のクラッチとを
備えている請求項１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】
この発明は、内燃機関とモータ・ジェネレータなどの少なくとも二つの電動機とを動力源として備えたハイブリッド駆動装置を制御する制御装置に関し、特に運転モードもしくは変速状態を切り替える制御を行う制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置では、内燃機関と電動機とから動力を出力し、もしくは内燃機関に替えて電動機を使用するだけではなく、内燃機関を最適燃費で運転するように電動機によって内燃機関の回転数を制御することも行われている。例えば、内燃機関の出力した動力を差動機構によって電動機と出力軸側とに分割し、電動機が発電機として機能することによる反力によって、出力軸側のトルクを増大し、その発電した電力を走行のために利用している。このような構成では、内燃機関の出力した動力を電力に変換することになるので、その変換量が増大すると、動力変化に伴う損失が増大することがあるので、運転状態に応じて駆動装置による動力の伝達状態すなわち運転モード（もしくは走行モード）を変更することが、従来、行われている。
【０００３】
その一例が特許文献１に記載されている。その構成を簡単に説明すると、特許文献１に記載された装置は、エンジンが連結された入力要素、および第１のモータ・ジェネレータが連結された反力要素、ならびに第２のモータ・ジェネレータが連結された出力要素を備えた差動作用のある動力分割機構と、出力部材を前記出力要素と反力要素とに選択的に連結する二つのクラッチとを有している。したがって、特許文献１に記載されている装置は、動力分割機構によってエンジントルクを増幅して出力部材に出力し、また変速比を連続的に変化させるモードと、いずれかのモータ・ジェネレータを動力源として走行するモードとが可能である。
【０００４】
上述した特許文献１に記載された装置によれば、二つのクラッチの係合・解放の状態に応じて走行モード（あるいは運転モード）が変化するので、アクセル開度や車速などの車両の走行状態に応じて二つのクラッチを適宜に係合・解放させることにより、エンジンやモータ・ジェネレータの回転数あるいは動力伝達効率を良好なものにすることができる。しかしながら、モードを変更する過渡状態でエンジンの動力で走行状態を維持する場合があり、またモードを多様化するために変速機構を設けた場合にはその変速機構による変速によってモードを切り替える際にエンジンの動力で走行状態を維持する場合が生じる。このような場合、エンジンの運転点などの動作状態は、車速や要求駆動力などによって決まるので、エンジンの動作状態が許容できない状態になる可能性がある。例えば、低車速であることによりエンジン回転数が予め定められた許容回転数以下となったり、あるいは騒音や振動が許容レベルを超えてしまう運転領域に入ったりすることがある。このような場合、モードの切り替えを行わないとすれば、エンジンの運転点を強制的に変化させることになるので、燃費が悪化したり、あるいは車両の加減速が生じて違和感となる可能性がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２５８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、内燃機関の運転状態が許容領域を外れる可能性がある場合であっても変速機構での変速状態あるいはモードを切り替えることのできるハイブリッド駆動装置の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関と発電機能のある第１および第２の電動機とを備えたハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記内燃機関から動力が伝達される第１の回転要素と、前記第１の電動機から動力が伝達される第２の回転要素と、前記第２の電動機から動力が伝達される第３の回転要素とを備えるとともにこれら三つの回転要素が相互に差動回転する動力分割機構と、前記第２の回転要素から伝達された動力を出力部材に出力する第１の変速状態と、前記第３の回転要素から伝達された動力を前記出力部材に出力する第２の変速状態とを設定可能な変速機構と、前記内燃機関が出力した動力を前記各電動機による電力への変換を介さずに前記出力部材に伝達する内燃機関直達状態で前記変速機構による変速状態を切り替える場合に、その変速状態の切り替えの際に一時的に内燃機関を前記出力部材に対して非動作状態にするとともに前記内燃機関の動力に替えて少なくともいずれかの前記電動機が出力する動力を前記出力部材に伝達するＥＶ走行状態を設定する第１変速制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明は、前記内燃機関が出力した動力を前記各電動機による電力への変換を介さずに前記出力部材に伝達する内燃機関直達状態で前記変速機構による変速状態を切り替える場合に、前記内燃機関を駆動状態に維持する第２変速制御手段と、前記ハイブリッド駆動装置の運転状態に基づいて前記第１変速制御手段による前記変速状態の切り替えと前記第２変速制御手段による前記変速状態の切り替えとを選択する選択手段とを更に備えていることが好ましい。
【０００９】
また、この発明は、好ましくは、前記内燃機関直達状態で前記変速状態の切り替えを行った場合に前記内燃機関の運転状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外れることもしくは許容最低回転数より低回転数になることを検出する検出手段を更に備え、前記選択手段は、前記内燃機関直達状態で前記変速状態の切り替えを行った場合に前記内燃機関の運転状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外れもしくは許容最低回転数より低回転数になることが前記検出手段によって検出された場合に前記第１変速制御手段による前記変速状態の切り替えを選択する手段を含んでいる。
【００１０】
さらに、この発明は、好ましくは、前記動力分割機構は、前記第１の電動機から動力が伝達される外歯歯車である第１サンギヤと、該第１サンギヤに対して同心円状に配置されかつ前記内燃機関の動力が伝達される内歯歯車である第１リングギヤと、第１サンギヤに噛み合っているピニオンギヤおよび該ピニオンギヤと前記第１リングギヤとに噛み合っている他のピニオンギヤを保持しかつ前記第２の電動機から動力が伝達される第１キャリヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、前記変速機構は、外歯歯車である第２サンギヤ、および該第２サンギヤに対して同心円状に配置されかつ固定された第２リングギヤ、ならびにこれら第２サンギヤと第２リングギヤとに噛み合っているピニオンギヤを保持している第２キャリヤを回転要素とするシングルピニオン型遊星歯車機構と、第２サンギヤを前記第１キャリヤに選択的に連結する第１クラッチと、第２サンギヤを前記第１の電動機に選択的に連結する第２クラッチと、前記第２キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第３クラッチと、前記第２キャリヤを前記出力部材に選択的に連結する第４クラッチとを備え、前記第１の電動機と前記第１サンギヤとを選択的に連結する第５クラッチと、前記第１の電動機を選択的に固定するブレーキとを更に備えている。
【００１１】
そして、この発明は、好ましくは、前記内燃機関の非動作状態は、内燃機関での燃料の燃焼を停止した状態と、前記内燃機関と前記出力部材との間のトルク伝達を遮断した状態とのいずれかである。
【００１２】
またさらに、この発明は、好ましくは、前記第１変速制御手段は、前記第５クラッチを解放させて前記第１の電動機と前記第１サンギヤとの連結を解除する手段を含んでいる。
【００１３】
そしてまた、この発明は、好ましくは、前記第２の回転要素および第３の回転要素のいずれか一方の回転要素を前記変速機構に選択的に連結するクラッチと、前記第２の回転要素および第３の回転要素のいずれか他方を前記変速機構もしくは前記出力部材に選択的に連結する他のクラッチとを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、内燃機関が出力した動力を、各電動機による電力変換を伴わずに変速機構から出力部材に出力する内燃機関直達状態で、変速機構による変速状態を切り替える場合があり、その場合に第１変速制御手段によって、内燃機関を出力部材に対して非動作状態にし、かつ電動機の動力を内燃機関の動力に替えて出力部材に伝達し、その状態で変速機構による変速状態の切り替えを行うことができる。したがって、変速機構による変速状態が内燃機関の動作状態に影響しないので、言い換えれば、内燃機関の動作状態によって変速機構の変速状態の切り替えが制約されないので、変速機構の変速状態の切り替えが可能になる。その結果、内燃機関の運転状態が予め設定してある許容領域を外れて騒音や振動が悪化したり、違和感が生じたり、燃費が悪化したりすることを回避もしくは抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、動力源として内燃機関と、発電機能のある少なくとも二台の電動機とを備えている。その内燃機関は、要は、燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する熱機関であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいはガスを燃料とするガスエンジンなどである。また前記電動機は、電力が供給されて回転することによりトルクなどの機械的エネルギを出力する以外に、外力によって強制的に回転させられて起電力を生じるように構成されたものであり、永久磁石式の同期電動機がその一例である。
【００１６】
これら内燃機関および各電動機は、動力分割機構に連結されている。この発明における動力分割機構は、内燃機関が出力した動力をいずれか一方の電動機と出力側とに分配する作用をなすものであり、相互に差動回転する少なくとも三つの回転要素を備えた差動機構によって構成されている。その差動機構としては、ダブルピニオン型あるいはシングルピニオン型の遊星歯車機構や遊星ローラ機構を採用することができ、その第１の回転要素に内燃機関が連結されている。なお、その連結の形態は、要は、内燃機関から第１の回転要素に動力を伝達できる形態であればよいので、両者が直接連結されていてもよく、あるいはクラッチや流体継手などの伝動機構を介して連結されていてもよい。前記回転要素のうち、第２の回転要素と第３の回転要素とに、それぞれ前記電動機が連結されている。その連結の形態は、前記内燃機関と第１の回転要素との連結の形態と同様に、直接連結してもよく、あるいはクラッチなどの伝動機構を介して連結してもよい。さらに、いずれかの電動機と第２もしくは第３の回転要素との間に減速機構を介在させることもできる。このように構成した場合には、その電動機を出力トルクの小さい小型のものとすることができる。
【００１７】
さらに、この発明におけるハイブリッド駆動装置は、変速機構を備えている。その変速機構は、上記の動力分割機構と出力部材との間に介在させられて、入力された動力を変速して、もしくは変速せずにそのまま出力部材に出力する機構であり、少なくとも二つの変速状態を設定できるように構成されている。すなわち、前記第２回転要素と第３回転要素とのいずれか一方から入力された動力を変速して、もしくは変速せずに出力部材に出力する変速状態と、他方から入力された動力をそのままもしくは変速して出力部材に出力する変速状態とを設定できるように構成されている。
【００１８】
この変速機構での変速状態の切り替えすなわち変速を制御する第１変速制御手段を備えている。この第１変速制御手段は、内燃機関が出力した動力を前記各電動機による電力変換を介さずに出力部材に伝達する内燃機関直達状態で変速機構による変速状態を切り替える場合に、ＥＶ走行状態を設定するように構成されている。そのＥＶ走行は、内燃機関を出力部材に対して非動作状態とするとともに、出力部材に対して付加されていた内燃機関の動力が途絶えることに伴い、内燃機関による動力に替えて少なくともいずれかの電動機の動力を出力部材に伝達する状態であり、この発明によるハイブリッド駆動装置が車両に搭載されている場合には、電動機の動力によって走行する状態である。
【００１９】
したがって、上記の内燃機関直達状態で変速機構による変速状態を切り替える場合、内燃機関と出力部材とが変速機構などの機械的な手段でいわゆる直結されていても、変速状態の切り替えの際には、一時的に内燃機関が出力部材に対して非動作状態となるので、出力部材の回転数や変速機構による変速比に応じて内燃機関の回転数が低下するなどの事態が生じても、内燃機関がトルクを出力していないので、振動や騒音が悪化するなどの違和感を防止もしくは抑制することができる。特に、上記の非動作状態として、内燃機関を出力部材に対して非連結状態とすれば、内燃機関の回転数を、出力部材の回転数や変速機構での変速比に制約されることなく、アイドル回転数などの適宜の回転数に維持できるので、内燃機関の回転数に制約されることなく変速状態の切り替えを実行することができる。
【００２０】
この発明の好ましい実施の形態によれば、内燃機関直達状態で変速機構での変速状態の切り替えを実行する第２変速制御手段と、前記第１変速制御手段および第２変速制御手段のいずれかによる前記変速状態の切り替えを、ハイブリッド駆動装置の動作状態に応じて選択する選択手段を更に備えているので、内燃機関の回転数が低下しないなどの違和感の要因となる事態が生じないことが想定される場合には、第２変速制御手段による切り替えを実行することが可能であって、上述した作用・効果に加えて、変速状態の切り替えの際に内燃機関を一時的に非動作状態にする制御の頻度を低下させ、制御性を向上させることができる。
【００２１】
特に、この発明の好ましい実施の形態では、内燃機関直達状態での変速状態の切り替えの際に内燃機関の運転状態が、予め定めた許容騒音振動領域を外れることもしくは許容最低回転数を下回ることが検出された場合に前記第１変速制御手段による変速状態の切替制御を実行するので、騒音や振動が悪化したり、内燃機関の回転数が過剰に低下したりすることを回避することができる。
【００２２】
この発明の更に他の好ましい実施の形態によれば、動力分割機構がダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、また変速機構がシングルピニオン型遊星歯車機構と第１ないし第４のクラッチとを主体として構成され、さらに第１の電動機と動力分割機構における第１サンギヤとを選択的に連結する第５クラッチおよび第１の電動機を選択的に固定するブレーキとを備えている。それらのクラッチやブレーキは、摩擦式の係合機構や噛み合い式の係合機構によって構成することができる。後者の噛み合い式の係合機構によって構成した場合には、係合状態や解放状態を維持するために動力を要しないので、ハイブリッド駆動装置の全体としてのエネルギ損失を低減することができる。その第５クラッチを解放状態とすることにより、内燃機関と出力部材との動力の伝達を遮断でき、内燃機関を出力部材に対していわゆる非動作状態とすることができる。
【００２３】
そしてまた、この発明の好ましい実施の形態では、前記第２の回転要素および第３の回転要素のいずれか一方の回転要素を前記変速機構に選択的に連結するクラッチと、前記第２の回転要素および第３の回転要素のいずれか他方を前記変速機構もしくは前記出力部材に選択的に連結する他のクラッチとを備えているので、変速機構を介して出力部材に動力を出力する変速状態と変速機構を介さずに出力部材に動力を出力する変速状態との切り替えの際に、内燃機関の回転数による切り替えの制約を回避できる。
【００２４】
上述した各好ましい実施の形態を含む具体例を以下に示す。図４はこの発明の一具体例を概略的に示す図であって、内燃機関（以下、エンジンと記す）１とこの発明の電動機に相当する二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力装置として設けられている。そのエンジン１は、動力分割機構４に連結され、また二つのモータ・ジェネレータ２，３は、その動力分割機構４に対して反力を与え、あるいは出力するトルクをアシストするように、動力分割機構４との間でトルクを伝達するようになっている。なお、エンジン１と動力分割機構４との間に、ダンパーやトルクコンバータ（それぞれ図示せず）を介在させてもよい。
【００２５】
動力分割機構４は、図４に示す例では、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構４は、外歯歯車であるサンギヤＳｍと、このサンギヤＳｍに対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤＲｍと、サンギヤＳｍに噛み合っているピニオンギヤおよび該ピニオンギヤとリングギヤＲｍとに噛み合っている他のピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持するキャリヤＣｍとを回転要素とし、これら三つの回転要素が相互に差動回転するよう構成された差動歯車機構である。そのリングギヤＲｍにエンジン１から動力が伝達されるようになっており、したがってリングギヤＲｍがこの発明の第１の回転要素に相当している。また、サンギヤＳｍが一方のモータ・ジェネレータ（以下、第１モータ・ジェネレータと記す）２に連結されるように構成されており、したがってサンギヤＳｍがこの発明の第２の回転要素に相当している。さらに、キャリヤＣｍが他方のモータ・ジェネレータ（以下、第２モータ・ジェネレータと記す）３との間でトルクを伝達するように構成されており、したがってキャリヤＣｍがこの発明の第３の回転要素に相当している。
【００２６】
各モータ・ジェネレータ２，３および動力分割機構４は、エンジン１の動力を前記リングギヤＲｍに入力する入力軸５と同一の軸線上に配列されており、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３は動力分割機構４よりもエンジン１側に配置されている。そして、第２モータ・ジェネレータ３と動力分割機構４との間に、減速機構６が設けられている。この減速機構６は、第２モータ・ジェネレータ３が出力したトルクを増幅して動力分割機構４に伝達するためのものであり、したがって変速比もしくは減速比が“１”より大きい歯車機構もしくはローラ機構などによって構成されている。図４に示す例では、減速機構６は入力軸５の外周側に入力軸５と同一軸線上に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。このシングルピニオン型の遊星歯車機構は、外歯歯車であるサンギヤＳｆと、そのサンギヤＳｆに対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤＲｆと、これらサンギヤＳｆおよびリングギヤＲｆに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤＣｆとを回転要素とし、これら三つの回転要素が相互に差動回転する歯車機構である。なお、これらのギヤをローラに置き換えた機構が遊星ローラ機構である。
【００２７】
第２モータ・ジェネレータ３のステータ３Ｓがケーシング（図示せず）などの固定部７に固定され、そのステータ３Ｓの内周側に配置されたロータ３ＲがサンギヤＳｆに連結されている。なお、第２モータ・ジェネレータ３はそのロータ３Ｒの位相を検出して信号を出力するレゾルバーなどのセンサ（図示せず）を備えている。したがってサンギヤＳｆが入力要素となっている。また、キャリヤＣｆは、固定部７に連結されて固定されている。したがってキャリヤＣｆが固定要素となっている。さらにリングギヤＲｆが、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍに連結され、出力要素となっている。したがって、サンギヤＳｆの歯数とリングギヤＲｆの歯数との比であるギヤ比を“ρ”（＜１）とすると、リングギヤＲｆはそのギヤ比に応じて減速されて回転し、そのトルクはサンギヤＳｆに入力されたトルクをギヤ比ρに応じて増大させたものとなる。
【００２８】
前述した動力分割機構４の中心部を貫通しかつ前記入力軸５と同一軸線上に配置された中間軸８が設けられている。この中間軸８は動力分割機構４から動力を出力するためのものであって、前記キャリヤＣｍに連結され、かつ入力軸５の延長軸線上に配置されており、その外周側に第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が同軸上に配置されている。その第１モータ・ジェネレータ２のステータ２Ｓは固定部７に固定され、その内周側に配置されたロータ２Ｒと動力分割機構４における第１要素であるサンギヤＳｍとを選択的に連結するクラッチ（以下、仮に第５クラッチと記す）Ｃ５が設けられている。この第５クラッチＣ５は、摩擦クラッチや噛み合い式のクラッチなど適宜の構成のものであってよく、図４にはドグクラッチの例を示してある。
【００２９】
この第５クラッチＣ５の構成を具体的に説明すると、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍが取り付けられ、もしくはサンギヤＳｍが形成されているサンギヤ軸９が中間軸８の外周側に相対回転可能に配置されており、そのサンギヤ軸９と同一軸線上に、第１モータ・ジェネレータ２におけるロータ２Ｒが一体化されているロータ軸１０が配置されている。そのサンギヤ軸９とロータ軸１０との互いに対向している端部のそれぞれに、軸線方向で互いに隣接するハブ１１，１２が一体に設けられており、それぞれのハブ１１，１２の外周面にスプラインが形成されている。更に、これらのハブ１１，１２にスプライン嵌合するスリーブ１３が、図示しないアクチュエータによって軸線方向に前後動するように配置されている。
【００３０】
したがって第５クラッチＣ５は、そのスリーブ１３を、各ハブ１１，１２にスプライン嵌合する位置に移動させることにより、サンギヤＳｍと第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒとをトルク伝達可能に連結し、またスリーブ１３をそのいわゆる係合位置から軸線方向に移動させていずれか一方のハブ１１（または１２）のみにスプライン嵌合させることにより、サンギヤＳｍと第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒとの連結を解くように構成されている。なお、第５クラッチＣ５がいわゆる解放状態に制御されてサンギヤＳｍと第１モータ・ジェネレータ２のロータ２Ｒとが非連結状態になっている場合には、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍがいずれの部材にも連結されていないいわゆるフリー状態となり、したがってリングギヤＲｍにエンジン１のトルクを入力しても、サンギヤＳｍが空転するために、キャリヤＣｍにエンジン１からのトルクが現れないようになっている。
【００３１】
上記の第１モータ・ジェネレータ２を挟んで動力分割機構４とは軸線方向で反対側に、変速機構１４が同一軸線上に配置されている。この変速機構１４は、前記中間軸８の延長軸線上に配置されている出力部材１５に出力する動力を変速するためのものであって、入力回転数と出力回転数との比を複数に変化させることができるように構成されている。したがって変速機構１４は遊星歯車機構や遊星ローラ機構などの差動作用のある機構によって構成することができ、図４にはシングルピニオン型は遊星歯車機構によって構成した例を示してある。
【００３２】
シングルピニオン型遊星歯車機構は従来知られている構成のものであって、前述した減速機構６を構成しているものと同様に、サンギヤＳｒと、リングギヤＲｒと、キャリヤＣｒとを回転要素とし、これらの回転要素が相互に差動回転するように構成されている。そして、リングギヤＲｒがケーシングなどの固定部７に取り付けられていて固定要素となっている。また、キャリヤＣｒは出力部材１５に選択的に連結されるように構成され、出力要素となっている。そして、サンギヤＳｒが入力要素となっている。
【００３３】
この変速機構１４による複数の変速状態あるいは入出力状態を設定するための複数のクラッチが設けられている。具体的には、入力を切り替えるための第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２と、出力部材１５に対する出力を切り替えるための第３クラッチＣ３および第４クラッチＣ４とが設けられている。その第１クラッチＣ１は、サンギヤＳｒと中間軸８とを選択的に連結するように構成され、また第２クラッチＣ２はサンギヤＳｒと第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸１０とを選択的に連結するように構成されている。これらのクラッチＣ１，〜Ｃ４は、要は、トルクの伝達と遮断とを選択的に行うものであって、摩擦クラッチや噛み合い式のクラッチなど適宜の構成のものであってよく、図４にはドグクラッチの例を示してある。
【００３４】
すなわち、変速機構１４を構成している遊星歯車機構のサンギヤＳｒには、内周面にスプラインが形成された円筒部１６が一体化されており、その内周側には、中間軸８に一体化されているハブ１７と、第１モータ・ジェネレータ２のロータ軸１０に一体化されているハブ１８とが軸線方向に並んで配置されている。これらのハブ１７，１８の外周面にはスプラインが形成されている。そして、中間軸８に一体化されているハブ１７の外周面と前記円筒部１６の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ１７と円筒部１６とにスプライン嵌合するスリーブ１９が配置されている。このスリーブ１９は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ１７と円筒部１６との両方にスプライン嵌合することにより中間軸８とサンギヤＳｒとをトルク伝達可能に連結し、またハブ１７と円筒部１６とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、中間軸８とサンギヤＳｒとの連結を解除するように構成されている。
【００３５】
また、ロータ軸１０に一体化されているハブ１８の外周面と前記円筒部１６の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ１８と円筒部１６とにスプライン嵌合するスリーブ２０が配置されている。このスリーブ２０は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ１８と円筒部１６との両方にスプライン嵌合することによりロータ軸１０とサンギヤＳｒとをトルク伝達可能に連結し、またハブ１８と円筒部１６とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、ロータ軸１０とサンギヤＳｒとの連結を解除するように構成されている。
【００３６】
さらに、出力部材１５は、変速機構１４を構成している遊星歯車機構側に延びた円筒部２１を備えており、その内周側には、中間軸８の先端部に設けられているハブ２２と、変速機構１４を構成している遊星歯車機構におけるキャリヤＣｒに一体化されているハブ２３とが軸線方向に並んで配置されている。これらのハブ２２，２３の外周面にはスプラインが形成されている。そして、中間軸８に一体化されているハブ２２の外周面と前記円筒部２１の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２２と円筒部２１とにスプライン嵌合するスリーブ２４が配置されている。このスリーブ２４は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２２と円筒部２１との両方にスプライン嵌合することにより中間軸８と出力部材１５とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２２と円筒部２１とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、中間軸８と出力部材１５との連結を解除するように構成されている。
【００３７】
また、キャリヤＣｒに一体化されているハブ２３の外周面と前記円筒部２１の内周面との間には、軸線方向に移動することによりこれらハブ２３と円筒部２１とにスプライン嵌合するスリーブ２５が配置されている。このスリーブ２５は、図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させられ、ハブ２３と円筒部２１との両方にスプライン嵌合することによりキャリヤＣｒと出力部材１５とをトルク伝達可能に連結し、またハブ２３と円筒部２１とのいずれか一方にのみスプライン嵌合する状態では、キャリヤＣｒと出力部材１５との連結を解除するように構成されている。
【００３８】
さらに、動力分配機構４を増速機構として機能させるためにそのサンギヤＳｍを選択的に固定するブレーキＢ１が設けられている。このブレーキＢ１は、係合状態でロータ軸１０の回転を阻止し、解放状態でロータ軸１０の固定を解くように構成された係合機構であり、摩擦式あるいは噛み合い式などの適宜の構成のブレーキ機構を採用することができる。図４には、噛み合い式のブレーキを示してあり、前記ロータ軸１０に一体化されたハブ２６とケーシングなどの固定部７に取り付けられたハブ２７とが、軸線方向に並びかつ互いに接近して配置されている。これらのハブ２６，２７の外周面にはスプラインが形成されており、そのスプラインに嵌合するスリーブ２８が図示しないアクチュエータによって軸線方向に往復動するように配置されている。すなわち、ブレーキＢ１は、スリーブ２８が各ハブ２６，２７にスプライン嵌合することによりロータ軸１０を固定し、その場合に前述した第５クラッチＣ５が係合していることになり、サンギヤＳｍを実質的に固定するようになっている。また、スリーブ２８がいずれか一方のハブ２６（もしくは２７）のみにスプライン嵌合している状態では、ロータ軸１０が固定されず、したがってロータ軸１０に第５クラッチＣ５を介して連結されるサンギヤＳｍの固定が解除されるようになっている。
【００３９】
前述した各モータ・ジェネレータ２，３はインバータなどのコントローラ２９を介してバッテリーなどの蓄電装置３０に接続されており、そのコントローラ２９によって制御されて電動機あるいは発電機として動作するように構成されている。さらに、これらのモータ・ジェネレータ２，３の出力トルクや発電量（すなわち反力トルク）の制御、各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１を動作させることによる変速状態もしくは駆動モードの制御などを行うための電子制御装置（ＥＣＵ）３１が設けられている。この電子制御装置３１はマイクロコンピュータを主体にして構成されたものであって、車速や要求駆動力、蓄電装置３０の充電量（ＳＯＣ）などの入力データおよび予め記憶しているデータを利用して演算を行い、その演算の結果を各モータ・ジェネレータ２，３を制御するための指令信号として前記コントローラ２９に出力し、またいずれかのクラッチＣ１，〜Ｃ５もしくはブレーキＢ１を動作させて所定の運転モードあるいは変速段を設定する指令信号を出力するように構成されている。
【００４０】
上記のハイブリッド駆動装置は、車両に搭載することにより、各種の駆動モードあるいは変速段を設定することができる。図５は前述した各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１の動作状態と、それに応じて設定される運転モードあるいは変速段をまとめて示している。図５において、「ＥＮＧ走行」は、エンジン１が出力する動力を利用して車両が走行するモードであることを示し、「ＥＶ走行」は、エンジン１は動力を出力せずに電動機２，３が出力する動力で走行するモードを示している。
【００４１】
さらにＥＮＧ走行モードにおいて、「１速ＣＶＴ」は、動力分割機構４におけるこの発明の第３の回転要素に相当するキャリヤＣｍから前記変速機構１４に動力が入力され、かつ第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御し、したがって全体としての変速比が連続的に変化するモードを示し、「２速ＣＶＴ」は、同様に、動力分割機構４におけるこの発明の第２の回転要素に相当するサンギヤＳｍから前記変速機構１４に動力が入力され、かつ第２モータ・ジェネレータ３によってエンジン回転数を制御し、したがって全体としての変速比が連続的に変化するモードを示し、「３速ＣＶＴ」は、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御している状態でキャリヤＣｍから出力される動力を直接出力部材１５に伝達し、したがって全体としての変速比を連続的に変化させるモードを示している。また一方、「１＋２速固定」は、１速ＣＶＴモードと２速ＣＶＴモードとに共通する運転状態であって、換言すれば、１速ＣＶＴモードと２速ＣＶＴモードとの同期状態を示す。同様に、「２＋３速固定」は、２速ＣＶＴモードと３速ＣＶＴモードとに共通する運転状態であり、換言すれば、２速ＣＶＴモードと３速ＣＶＴモードとの同期状態を示す。そして、「３速ＭＧ１ロック」は、第１モータ・ジェネレータ２およびこれに連結されるサンギヤＳｍをブレーキＢ１で固定した状態でキャリヤＣｍから出力される動力を出力部材１５に直接伝達するモードを示している。
【００４２】
一方、ＥＶ走行モードでの「１速」は第２モータ・ジェネレータ３を変速機構１４に連結してその第２モータ・ジェネレータ３によって走行するモード、「２速」は第１モータ・ジェネレータ２を変速機構に連結してその第１モータ・ジェネレータ２によって走行するモード、「３速」は第２モータ・ジェネレータ３を出力部材１５に直接連結して第２モータ・ジェネレータ３によって走行するモードをそれぞれ示している。そして、各クラッチＣ１，〜Ｃ５およびブレーキＢ１についての「〇」印はトルク伝達するように係合していることを示し、「×」印はトルクの伝達を遮断するように解放していることを示している。
【００４３】
各モードについて説明すると、エンジン１が動力を出力している状態での１速ＣＶＴモードは、図５に示すように、第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４ならびに第５クラッチＣ５が係合させられる。また、第１モータ・ジェネレータ２は発電機として機能するように制御され、その起電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されてこれがモータとして機能するように制御される。この状態を図６に共線図で示してある。図６に示すように、リングギヤＲｍにエンジン１からのトルクがいわゆる正方向に作用し、これに対してサンギヤＳｍには、第５クラッチＣ５を介して連結されている第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクがいわゆる負方向に作用している。したがって、キャリヤＣｍにはこれらのトルクを合成したトルクと、第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能することによるトルクとを合成したトルクが現れる。すなわち、エンジン１が出力した動力がサンギヤＳｍを介して第１モータ・ジェネレータ２側と、キャリヤＣｍを介して中間軸８側とに分割され、第１モータ・ジェネレータ２側に分配された動力は電力に変換された後、第２モータ・ジェネレータ３で機械的な動力に再度変換され、中間軸８に合成される。キャリヤＣｍから中間軸８を介して変速機構１４のサンギヤＳｒに伝達された動力は、変速機構１４の変速比に応じて変速されてキャリヤＣｒから出力部材１５に出力される。この変速機構１４は図６に示すように減速機として機能するから、出力部材１５には変速比に応じて増幅されたトルクが現れる。
【００４４】
図６はエンジン１の出力する動力で加速している状態すなわちパワーオン状態を示しており、車速の増大に伴ってキャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に増大し、またサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に低下する。その過程で、動力分割機構４におけるサンギヤＳｍおよびキャリヤＣｍならびにリングギヤＲｍの三つの回転要素の回転数が一致する状態が生じる。その状態を図７に示してあり、この状態では動力分割機構４の全体が一体となって回転するので、キャリヤＣｍに連結されている第１クラッチＣ１の回転数と、サンギヤＳｍに第５クラッチＣ５を介して連結されている第２クラッチＣ２の回転数とが等しくなる。すなわち、回転同期する。したがって、第２クラッチＣ２を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして第２クラッチＣ２を、第１および第４ならびに第５のクラッチＣ１，Ｃ４，Ｃ５に加えて係合させた状態が、図５に示すエンジン走行モードでの「１＋２速固定」モードである。
【００４５】
第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合させると、第５クラッチＣ５が係合状態であることによって、動力分割機構４における二つの回転要素すなわちキャリヤＣｍとサンギヤＳｍとが連結されるので、動力分割機構４の全体が一体となって回転する。したがって、エンジン１が出力した動力がそのまま変速機構１４に伝達されるので、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の電気的制御が中止され、これらは空転状態となる。すなわち、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに変速機構１４に伝達される。そして、変速機構１４では、サンギヤＳｒに入力されたエンジン１からの動力が、その変速比（ギヤ比）に応じて変速されて出力部材１５に出力される。したがって、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに機械的な手段もしくは機構を介して出力部材１５に伝達され、これはこの発明における内燃機関直達状態である。
【００４６】
「１＋２速固定」モードから第１クラッチＣ１を解放し、かつ第２モータ・ジェネレータ３を発電機として機能するように制御するとともに、第１モータ・ジェネレータ２をモータとして機能するように制御することにより、「２速ＣＶＴ」モードになる。その状態を図８に示してあり、動力分割機構４ではリングギヤＲｍにエンジン１が出力した動力が入力された状態で、キャリヤＣｍに第２モータ・ジェネレータ３による反力トルクが作用し、サンギヤＳｍからトルクが出力されるとともに第１モータ・ジェネレータ２のトルクが付加される。そのサンギヤＳｍから出力されたトルクは、第５クラッチＣ５および第２クラッチＣ２を介して変速機構１４におけるサンギヤＳｒに伝達される。この変速機構１４は、前述した「１速ＣＶＴ」モードの場合と同様に、サンギヤＳｒに入力されたトルクを変速比に応じて増幅してキャリヤＣｒから出力部材１５に出力する。したがって、第２モータ・ジェネレータ３の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数を変化させることができ、こうすることによりハイブリッド駆動装置の全体としての変速比が連続的に（すなわち無段階）に変化させられる。
【００４７】
図８に示す「２速ＣＶＴ」モードで車速が増大すると、サンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に増大し、またキャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に低下する。その過程で、動力分割機構４におけるキャリヤＣｍの回転数が出力部材１５の回転数と一致する状態が生じる。その状態を図９に示してあり、この状態では第３クラッチＣ３によって連結される中間軸８と出力部材１５とが回転同期する。したがって、第３クラッチＣ３を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうして第３クラッチＣ３を、第２および第４ならびに第５のクラッチＣ２，Ｃ４，Ｃ５に加えて係合させた状態が、図５に示すエンジン走行モードでの「２＋３速固定」モードである。
【００４８】
この「２＋３速固定」モードでは、実質上、動力分割機構４のキャリヤＣｍが変速機構１４のキャリヤＣｒに連結され、かつ動力分割機構４のサンギヤＳｍが変速機構１４のサンギヤＳｒに連結される。したがって、動力分割機構４を構成しているダブルピニオン型遊星歯車機構と変速機構１４を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構との両者が複合した遊星歯車機構もしくは変速機構を構成し、そのいわゆる複合遊星歯車機構を介してエンジン１と出力部材１５とが連結されることになる。そのため、エンジン１の回転数は、出力部材１５の回転数と、複合遊星歯車機構による変速比とで決まる回転数に規制される。言い換えれば、エンジン１が機械的な構成である複合遊星歯車機構を介して出力部材１５に直結されることになり、これはこの発明における内燃機関直達状態である。したがって、この状態では、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の電気的制御が中止され、これらは空転状態となる。すなわち、エンジン１が出力した動力は、電力変換を伴わずに出力部材１５に伝達される。
【００４９】
「２＋３速固定」モードから第４クラッチＣ４を解放し、あるいは第４クラッチＣ４に加えて第２クラッチＣ２を解放し、かつ第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能するように制御するとともに、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能するように制御することにより、「３速ＣＶＴ」モードになる。その状態を図１０に示してあり、動力分割機構４ではリングギヤＲｍにエンジン１が出力した動力が入力された状態で、サンギヤＳｍに第１モータ・ジェネレータ２による反力トルクが作用し、キャリヤＣｍからトルクが出力されるとともに、そのトルクに第２モータ・ジェネレータ３のトルクが付加される。そのキャリヤＣｍから出力されたトルクは、第３クラッチＣ３を介して出力部材１５に伝達される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を変化させることによりエンジン１の回転数を変化させることができ、こうすることによりハイブリッド駆動装置の全体としての変速比が連続的に（すなわち無段階）に変化させられる。
【００５０】
図１０に示す「３速ＣＶＴ」モードで車速が増大すると、キャリヤＣｍおよびこれに連結されている第２モータ・ジェネレータ３の回転数が次第に増大し、またサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転数が次第に低下する。そして、ついにはサンギヤＳｍおよびこれに連結されている第１モータ・ジェネレータ２の回転が止まり、その回転数がゼロになる。その状態を図１１に示してあり、この状態では第５クラッチＣ５が係合していることによりサンギヤＳｍと共にロータ軸１０の回転が止まるので、ブレーキＢ１の回転が止まっていわゆる同期した状態とになる。したがって、ブレーキＢ１を係合状態に切り替えても、回転数の変化が生じない。こうしてブレーキＢ１を、第３および第５のクラッチＣ３，Ｃ５に加えて係合させた状態が、図５に示すエンジン走行モードでの「３速ＭＧ１ロック」モードである。
【００５１】
この「３速ＭＧ１ロック」モードでは、動力分割機構４のサンギヤＳｍが固定され、かつリングギヤＲｍにエンジン１の動力が入力されるから、エンジン１から入力された動力を増速してキャリヤＣｍから出力する増速機として機能する。そして、そのキャリヤＣｍから出力された動力は第３クラッチＣ３を介して出力部材１５に伝達される。したがってエンジン１は、動力分割機構４および第３クラッチＣ３を介して出力部材１５に機械的に直結される。そのため、このモードでは全体としての変速比が「１」より小さいオーバードライブ段となり、また電力変換を伴わずにエンジン１から出力部材１５に動力が伝達される。
【００５２】
上述したように、各モータ・ジェネレータ２，３は、エンジン１が動力を出力して走行している状態で運転モードが切り替わる毎に、発電機として機能する反力手段と、モータとして機能するトルクアシスト手段とに交互に切り替わる。その結果、車速が増大してもいずれかのモータ・ジェネレータ２，３の回転数が過剰に増大することが回避もしくは抑制される。
【００５３】
つぎに「ＥＶ走行」モードでの各モードについて説明すると、「１速」モードは、第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４とが係合させられる。すなわち、動力分割機構４のキャリヤＣｍに一体の中間軸８と変速機構１４のサンギヤＳｒとが連結され、かつその変速機構１４のキャリヤＣｒと出力部材１５とが連結される。したがって、第２モータ・ジェネレータ３が減速機構６および変速機構１４を介して出力部材１５に機械的に連結される。この状態で第２モータ・ジェネレータ３を蓄電装置３０の電力でモータとして機能させることにより、その動力で出力部材１５を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第２モータ・ジェネレータ３と出力部材１５との間の変速比は、減速機構６での変速比と変速機構１４での変速比とを合わせたものとなる。
【００５４】
「ＥＶ走行」モードでの「２速」モードは、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを係合させて設定される。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２のロータと一体のロータ軸１０と変速機構１４のサンギヤＳｒとが連結され、かつその変速機構１４のキャリヤＣｒと出力部材１５とが連結される。したがって、第１モータ・ジェネレータ２が変速機構１４を介して出力部材１５に機械的に連結される。この状態で第１モータ・ジェネレータ２を蓄電装置３０の電力でモータとして機能させることにより、その動力で出力部材１５を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第１モータ・ジェネレータ２と出力部材１５との間の変速比は、変速機構１４での変速比となる。
【００５５】
「ＥＶ走行」モードでの「３速」モードは、第３クラッチＣ３のみを係合させ、あるいは第３クラッチＣ３と第２クラッチＣ２とを係合させて設定される。すなわち、動力分割機構４のキャリヤＣｍに一体の中間軸８と出力部材１５とが直接連結される。したがって、第２モータ・ジェネレータ３が減速機構６を介して出力部材１５に機械的に連結される。この状態で第２モータ・ジェネレータ３を蓄電装置３０の電力でモータとして機能させることにより、その動力で出力部材１５を回転させ、車両が走行する。なお、その場合の第２モータ・ジェネレータ３と出力部材１５との間の変速比は、減速機構６での変速比となる。
【００５６】
これらの「ＥＶ走行」モードでの各運転モードでは、第５クラッチＣ５が解放させられる。そのため、動力分割機構４のサンギヤＳｍがいわゆる空転状態となるので、エンジン１と中間軸８やロータ軸１０あるいは出力部材１５との間ではトルクの伝達が生じない。すなわち、エンジン１は出力部材１５に対して非動作状態となり、あるいは非連結状態となる。したがって、これらの運転モードでは、エンジン１が停止し、あるいはアイドリング回転などの適宜の動作状態にあっても、出力部材１５の回転や走行状態にエンジン１の動作状態が影響することはない。
【００５７】
この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、上述したように、車速の変化に伴うモードの切り替えの際に、「１＋２速固定」モードや「２＋３速固定」モードなどのいわゆる固定変速比モードを経由するように構成されている。その固定変速比モードでは、前述したようにエンジン１が出力部材１５に機械的に直結される内燃機関直達状態となるから、エンジン１の回転数が車速および全体としての変速比によって決まる回転数になり、そのため、走行状態によってエンジン１の回転数が許容回転数（許容領域）を外れることが考えられる。この発明に係る制御装置は、そのような事態を回避するように構成されている。
【００５８】
図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、固定変速比モードを介して無段変速比モードに切り替える変速要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。ここで、無段変速比モードとは、エンジン１と出力部材１５との間の変速比を無段階に、すなわち連続的に変化させることができるモードであり、前述したエンジン走行モードでの「１速ＣＶＴ」、「２速ＣＶＴ」、「３速ＣＶＴ」の各モードが無段変速比モードに相当する。上記の各運転モードは、エンジン１や各モータ・ジェネレータ２，３の回転数、車速、あるいは駆動力要求量などの車両の運転状態に応じて選択して設定するように構成されており、したがってステップＳ１の判断は、前述した電子制御装置３１によって行うことができる。
【００５９】
変速要求があることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、エンジン１がＯＮか否か、すなわちエンジン１が駆動状態か否かが判断される（ステップＳ２）。これは、エンジン回転数や燃料の供給制御信号、点火制御信号などに基づいて判断することができる。エンジン１が駆動状態であることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合には、駆動力要求量や車速に関する情報あるいは蓄電装置３０での充電容量（ＳＯＣ）などの車両の運転状態が取得される（読み込まれる）（ステップＳ３）。そして、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３による走行（ＥＶ走行）が可能か否かが判断される（ステップＳ４）。このステップＳ４での判断は、取得された情報に基づいて行われ、例えば車速が極端に高速である場合や蓄電装置３０での充電容量が予め定めた閾値より少ない場合、また何らかのフェールが検出された場合などにはステップＳ４で否定的に判断され、そうでない場合には肯定的に判断される。
【００６０】
ＥＶ走行が可能であることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合には、現在の運転状態で変速過渡の固定変速比モードを設定した場合におけるエンジン１の動作点が予測（算出）される（ステップＳ５）。変速過渡の固定変速比モードは、現在の運転状態からのアップシフトかダウンシフトかによって容易に決定することができ、例えば「１速ＣＶＴ」モードからのアップシフトであれば、固定変速比モードは「１＋２速固定」モードであり、また「３速ＣＶＴ」モードからのダウンシフトであれば、固定変速比モードは「２＋３速固定」モードである。こうして決定される固定変速比モードでの変速比は、上述したように、動力分割機構４を構成している遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）や変速機構１４での変速比によって決まる。したがって、その変速比と、出力部材１５の回転数もしくは車速とによってエンジン１の回転数あるいは動作点を算出することができる。
【００６１】
こうして予測されたエンジン１の動作点がＮＶ領域に入るか否か、あるいは最小回転数以下になるか否かが判断される（ステップＳ６）。このＮＶ領域とは、エンジン１の共振などによって騒音（Noise）や振動（Vibration）が悪化する領域であり、車両に要求される品質などに基づいて、設計上、予め定めてある領域である。
【００６２】
その一例を図２に模式的に示してある。図２は縦軸にエンジントルク、横軸にエンジン回転数をとってエンジン１の動作点を示す図であって、この図２において線Ｌ１は、等パワーラインを示し、線Ｌ２はエンジン動作線を示し、このエンジン動作線Ｌ２は、最小回転数となる動作点、騒音や振動が許容できる最低回転数の動作点、最適燃費となる動作点とを結んだ線である。そのエンジン動作線よりも低回転数側もしくは高トルク側にＮＶ領域Ａnvが設定されている。なお、このＮＶ領域Ａnvは、最小回転数より高回転数側に設定されている。したがって、エンジン１はエンジン動作線Ｌ２上、もしくはそれより高回転数側あるいは低トルク側の動作点で運転される。
【００６３】
ステップＳ６の判断は、上記の図２に示すマップに基づいて行うことができ、スロットル開度もしくはアクセル開度から推定されるエンジントルクと予測される固定変速比モードでのエンジン回転数とから決まる動作点が、図２のエンジン動作線Ｌ２より低回転数側あるいは高トルク側にあるか否かが判断される。
【００６４】
ステップＳ６で肯定的に判断された場合、すなわちエンジン１の回転数が変速過渡時の固定変速比モードでは許容回転数領域を外れる場合には、その時点の運転モードでＥＶ走行に切り替える（ステップＳ７）。具体的には、「１速ＣＶＴ」モードの状態でステップＳ６の肯定判断が成立した場合には、ＥＶ走行モードでの「１速」モードに切り替え、また「２速ＣＶＴ」モードの状態でステップＳ６の肯定判断が成立した場合には、ＥＶ走行モードでの「２速」モードに切り替え、「３速ＣＶＴ」モードの状態でステップＳ６の肯定判断が成立した場合には、ＥＶ走行モードでの「３速」モードに切り替える。これらいずれの場合であっても、前述したように、第５クラッチＣ５が解放させられてエンジン１が出力部材１５に対して切り離され、非動作状態となる。
【００６５】
その状態で変速が実行される（ステップＳ８）。すなわち、ハイブリッド駆動装置の動作状態であるモードが変更される。このステップＳ８での変速は、前述した固定変速比モードに一旦設定し、その固定変速比モードで所定のクラッチの係合・解放状態を切り替えることにより実行される。その場合、出力部材１５に連結されている中間軸８あるいはロータ軸１０の回転数が、出力部材１５の回転数および変速比によって決まる回転数に制限されるが、エンジン１はこれらに対して連結されていないので、エンジン１の動作点がＮＶ領域Ａnvに入ったり、最小回転数以下になったりすることが回避される。言い換えれば、エンジン１がこのような動作状態になることを避けるために変速が制限されることがない。
【００６６】
なお、上述したステップＳ１で否定的に判断された場合には、通常の変速制御が実行するステップ９に進む。なお、この場合、変速要求がないのであるから、ステップ９に進んでも変速が実行されることはない。また、エンジン１で停止しているなどのことによってステップＳ２で否定的に判断された場合には、ステップＳ９に進んで通常の変速制御すなわち運転モードの切り替えが行われる。ＥＶ走行状態であるからである。さらに、ステップＳ４で否定的に判断された場合、すなわちＥＶ走行できない場合には、ステップＳ９に進んで通常の変速制御すなわち運転モードの切り替えが行われる。その場合、変速要求があって、変速が可能な状態であれば変速を実行する。そして、ステップＳ６で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１の動作点がＮＶ領域Ａnvに入らず、また最小回転数以下にならないなどの判断が成立した場合には、ステップＳ９に進んで通常の変速制御すなわち運転モードの切り替えが行われる。
【００６７】
図１に示す制御を、エンジン１を駆動して走行している状態で「２速ＣＶＴ」モードから「１速ＣＶＴ」モードに変速する際に実行した場合の動力分割機構４の挙動の変化を図３に共線図で示してある。図３の「２速エンジンＯＮ走行」の状態では、エンジン１からのトルクがリングギヤＲｍに入力されており、また第２モータ・ジェネレータ３が発電機として機能することによるいわゆる反力トルクがキャリヤＣｍに作用し、かつ第２モータ・ジェネレータ３から電力が供給されてモータとして機能している第１モータ・ジェネレータ２のトルクがサンギヤＳｍに作用している。
【００６８】
この状態で「１速ＣＶＴ」モードへのダウンシフトの判断が成立し、かつエンジン１の動作点が例えばＮＶ領域Ａnvに入ることの判断が成立すると、「２速ＥＶ走行」の状態に切り替えられる。具体的には、図４に示す第５クラッチＣ５が解放状態に制御される。また、エンジン１は燃料の供給を遮断するなどのことによって非動作状態に制御される。その結果、第２モータ・ジェネレータ３には発電のための負荷が掛かるものの発電のための動力が入力されないので停止状態となり、したがってキャリヤＣｍの回転も止まる。また同様に、リングギヤＲｍおよびサンギヤＳｍの回転が止まる。そして、モータとして機能する第１モータ・ジェネレータ２のトルクが変速機構１４のサンギヤＳｒに伝達され、その変速機構１４を介して出力部材１５にトルクが出力されるので、第１モータ・ジェネレータ２の動力で車両が走行する。図３の「２速ＥＶ走行」の共線図には、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を示してある。
【００６９】
このようにしてエンジン１を非作動状態にしたＥＶ走行モードで「１＋２速固定ギヤＥＶ走行」モードが設定される。すなわち、第２クラッチＣ２および第４クラッチＣ４に加えて第１クラッチＣ１が係合させられる。この第１クラッチＣ１を係合させる場合、第２モータ・ジェネレータ２の回転数を制御して第１クラッチＣ１を同期させ、その状態で第１クラッチＣ１を係合させることが好ましく、このようにすることによりショックを防止もしくは抑制することができる。
【００７０】
このように「１＋２速固定ギヤＥＶ走行」モードでは、変速機構１４の入力要素であるサンギヤＳｒに第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３の両方が連結されるので、第１モータ・ジェネレータ２から入力されるトルクを次第に低下させ、その低下分を補うように第２モータ・ジェネレータ３からのトルクを次第に増大させることにより、ついには、第１モータ・ジェネレータ２に替わって第２モータ・ジェネレータ３の動力で走行する「１速ＥＶ走行」モードに切り替わる。
【００７１】
その後、エンジン１を駆動している状態で、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を制御して第５クラッチＣ５を同期状態に設定するとともに、第５クラッチＣ５を係合させて第１モータ・ジェネレータ２によりエンジン回転数を制御する。これは、エンジン走行モードでの「１速ＣＶＴ」モード（「１速エンジンＯＮ走行」モード）である。
【００７２】
このように、この発明に係る制御装置によれば、変速過渡の固定変速モードでエンジン１を出力部材１５に対して非連結状態とすることができるので、例えば「２速ＣＶＴ」から「１速ＣＶＴ」モードに切り替える場合に、図２のＰ１点で示すように、エンジン１の動作点を２速ＣＶＴ動作点に維持することができる。これに対してエンジン１を出力部材１５に連結したまま変速すると、低車速の場合にはエンジン回転数が引き下げられて図２にＰ２点で示すように、エンジン１の動作点がＮＶ領域Ａnvに入ってしまうことになる。したがって、この発明に係る制御装置によれば、エンジン１の動作点の制約を受けることなく運転モードの切り替えすなわち変速を実行することができる。
【００７３】
なお、エンジン１の回転数が許容回転数領域を外れない場合には、図１を参照して説明したように、通常の変速制御が実行され、変速過渡時にエンジン１を出力部材１５に対していわゆる非動作状態とすることがないので、変速制御が容易になるとともに、変速応答性が良好になる。
【００７４】
ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ７およびステップＳ８を実行する機能的手段が、この発明の第１変速制御手段に相当し、ステップＳ９を実行する機能的手段が、この発明の第２変速制御手段に相当する。また、ステップＳ６を実行する機能的手段が、この発明の選択手段に相当し、さらにステップＳ５を実行する機能的手段が、この発明の検出手段に相当する。
【００７５】
なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、対象とするハイブリッド駆動装置は図１に示す構成以外のものであってもよい。例えば、変速機構は、複数の変速比を選択的に設定できる構成であってよく、複数組の遊星歯車機構を組み合わせた複合遊星歯車機構からなるのものであってもよく、あるいはラビニョ型の遊星歯車機構や複数対のギヤ対をクラッチ機構で選択する構成の変速機構などであってもよい。また、この発明では、内燃機関の出力側に発進クラッチを設けることも可能であり、その場合には、変速の過渡状態として固定変速比モードを設定する際に発進クラッチを解放して内燃機関を出力部材に対して非連結状態としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明に係る制御装置による制御例を説明するためのフローチャートである。
【図２】エンジンの動作点およびＮＶ領域を模式的に示す線図である。
【図３】２速ＣＶＴモードから１速ＣＶＴモードに切り替える過程での動力分割機構の挙動の変化を説明するための概略的な共線図である。
【図４】この発明に係る動力出力装置の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図５】各モードを設定するためのクラッチおよびブレーキの動作状態をまとめて示す図表である。
【図６】１速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。
【図７】１＋２速固定モードにおける動作状態を説明するための共線図である。
【図８】２速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。
【図９】２＋３速固定モードにおける動作状態を説明するための共線図である。
【図１０】３速ＣＶＴモードにおける動作状態を説明するための共線図である。
【図１１】３速ＭＧ１ロックモードにおける動作状態を説明するための共線図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…エンジン、  ２，３…モータ・ジェネレータ、  ４…動力分割機構、  ５…入力軸、  ６…減速機構、  ７…固定部、  ８…中間軸、  １４…変速機構、  １５…出力部材、  ２９…コントローラ、  ３１…電子制御装置（ＥＣＵ）、  Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…クラッチ、  Ｂ１…ブレーキ。
【要約】
【課題】多様な運転モードを設定でき、かつエンジンの回転数に制約させずにモードの切り替えが可能な制御装置を提供する。
【解決手段】三つの要素が相互に差動回転する動力分割機構と、第１電動機に連結された第２要素から伝達された動力を出力部材に出力する第１の変速状態と、第２電動機に連結された第３要素から伝達された動力を前記出力部材に出力する第２の変速状態とを設定可能な変速機構と、内燃機関が出力した動力を各電動機による電力への変換を介さずに出力部材に伝達する内燃機関直達状態で変速機構による変速状態を切り替える場合に、その変速状態の切り替えの際に一時的に内燃機関を出力部材に対して非動作状態にするとともに内燃機関の動力に替えて少なくともいずれかの前記電動機が出力する動力を前記出力部材に伝達するＥＶ走行状態を設定する第１変速制御手段（ステップＳ７，Ｓ８）とを備えている。
【選択図】図１【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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