(57)【要約】【課題】駆動軸との間で動力の入出力を行う電動発電機が故障した場合に高品質な退避走行を可能にする。【解決手段】ハイブリッド車両１０は、動力分割機構３００の出力軸３２０に、ドグクラッチ３６０を備え、モータジェネレータＭＧ２及びモータジェネレータＭＧ３の一方が出力軸３２０に選択的に接続される構成を有する。動力分割機構３００は、変速モードとして無段変速モード及び固定変速モードを備えており、固定変速モードではＭＧ３が、また無段変速モードではＭＧ２が、夫々出力軸３２０に接続される。従って、ＭＧ３は、固定変速モードに対応する出力軸３２０の動作条件において発電効率がＭＧ２よりも高くなるように構成されている。一方、ＥＣＵ１００は、退避走行制御において、ＭＧ２が故障状態にある場合、無段変速モードであってもＭＧ３が出力軸３２０に接続されるようにドグクラッチ３６０を制御する。【選択図】図７
2009126491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、差動回転可能な複数の回転要素に前記内燃機関の機関出力軸、車軸の回転に伴って回転可能な駆動軸、及び回転速度を連続変化させることにより前記機関出力軸と前記駆動軸との回転速度比たる変速比を連続変化させることが可能な第１の電動発電機の出力回転軸が連結されてなる動力分配手段、前記駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２の電動発電機、前記駆動軸との間で動力の入出力が可能な第３の電動発電機、前記駆動軸と前記第２の電動発電機の出力回転軸及び前記第３の電動発電機の出力回転軸とを係合及び離間させることが可能な係合手段、並びに前記変速比を連続変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち一の回転要素の回転を阻止することにより前記変速比を所定値に固定する固定変速モードとの間で変速モードを選択可能な選択手段を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記第２の電動発電機が故障状態にあるか否かを判別する第１の判別手段と、
前記第２の電動発電機が前記故障状態にある旨が判別された場合に、前記駆動軸と前記第２の電動発電機の出力回転軸とが離間し、且つ前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とが係合するように前記係合手段を制御する係合制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記第３の電動発電機は、前記変速モードとして前記固定変速モードが選択された場合の前記駆動軸の動作条件における発電効率が前記第２の電動発電機よりも高くなるように構成されており、
前記変速比の所定値は、前記機関出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度よりも低くなる旨に相当するオーバードライブ変速比であり、
前記係合制御手段は、前記変速モードとして前記固定変速モードが選択される場合に、前記駆動軸と前記第２の電動発電機の出力回転軸とが離間し、且つ前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とが係合するように前記係合手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記第２及び第３の電動発電機のうち一方における前記出力回転軸と前記駆動軸とを係合させる場合に、該一方の回転速度が前記駆動軸の回転速度に同期するように該一方を制御する回転速度制御手段を更に具備し、
前記係合制御手段は、前記一方の回転速度と前記駆動軸の回転速度とが同期した状態において前記一方における出力回転軸と前記駆動軸とが係合するように前記係合手段を制御する
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車両の制御装置。
【請求項４】
前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とを係合させた場合に前記第３の電動発電機の回転速度が上限値よりも高くなるか否かを判別する第２の判別手段を更に具備し、
前記係合制御手段は、前記第３の電動発電機の回転速度が前記上限値よりも高くなる旨が判別された場合に、前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とが離間するように前記係合手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記第２の電動発電機が前記故障状態にある旨が判別され、前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とを係合させる場合に、前記第３の電動発電機におけるトルクの入出力特性に応じて前記内燃機関の出力を補正する補正手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電動発電機とを動力源として備えるハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、変速態様を切り替え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に開示されたハイブリッド車両の駆動装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、回転要素により構成される差動機構に動力源と出力部材と回転数制御機構とが連結された構成において、回転数制御機構により動力源と出力部材との間の回転速度比を連続的に変化させる無段変速状態と、一の回転要素の回転を選択的に阻止することにより当該回転速度比を固定し、動力源を出力部材より低速で回転させるオーバードライブ状態とを実現可能であるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなハイブリッド車両において駆動軸との間で動力の入出力を行うモータジェネレータ等の電動発電機が故障した場合、無段変速状態では、駆動軸に対する動力の入出力がなされないにもかかわらず、回転数制御機構としてのモータジェネレータ等の電動発電機を力行又は回生状態に制御して反力トルクを支える必要があるため、電力の入出力の収支からみてバッテリの過充電又は過放電が生じ易く、ハイブリッド車両の退避走行自体が行えなくなる可能性がある。
【０００５】
一方で、オーバードライブ状態では、反力トルクを物理的な反力部材で支えることができるから、退避走行自体は可能となるが、ハイブリッド車両の動力源は内燃機関のみとなるため、例えば、熱効率の悪い動作領域で内燃機関を動作させる必要が生じたり、或いは動力のアシストを得られないため絶対的な動力性能が低下したりといった、実践上看過し得ない各種の不具合が発生し易い。即ち、従来の技術には、駆動軸との間で動力の入出力を行う電動発電機が故障した場合に、高品質な退避走行が行わ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、駆動軸との間で動力の入出力を行う電動発電機が故障した場合に高品質な退避走行を可能とするハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【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車両の制御装置は、内燃機関、差動回転可能な複数の回転要素に前記内燃機関の機関出力軸、車軸の回転に伴って回転可能な駆動軸、及び回転速度を連続変化させることにより前記機関出力軸と前記駆動軸との回転速度比たる変速比を連続変化させることが可能な第１の電動発電機の出力回転軸が連結されてなる動力分配手段、前記駆動軸との間で動力の入出力が可能な第２の電動発電機、前記駆動軸との間で動力の入出力が可能な第３の電動発電機、前記駆動軸と前記第２の電動発電機の出力回転軸及び前記第３の電動発電機の出力回転軸とを係合及び離間させることが可能な係合手段、並びに前記変速比を連続変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち一の回転要素の回転を阻止することにより前記変速比を所定値に固定する固定変速モードとの間で変速モードを選択可能な選択手段を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記第２の電動発電機が故障状態にあるか否かを判別する第１の判別手段と、前記第２の電動発電機が前記故障状態にある旨が判別された場合に、前記駆動軸と前記第２の電動発電機の出力回転軸とが離間し、且つ前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とが係合するように前記係合手段を制御する係合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車両は、好適な一形態として例えばクラッチ装置又はブレーキ装置及びそれらを駆動する油圧駆動式、電磁駆動式又は電子制御式の駆動装置等を適宜含み得る概念としての各種係合装置の形態を採り得る選択手段を備え、当該ハイブリッド車両の変速モードを、無段変速モードと固定変速モードとの間で適宜に選択可能に構成される。
【０００９】
ここで、「変速モード」とは、内燃機関の機関出力軸（例えば、クランクシャフト等）、例えばドライブシャフト又はアクスルシャフト等の形態を採り得る車軸に例えばデファレンシャル及び各種減速機構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駆動軸、並びにその回転速度の変化が当該機関出力軸（機関出力軸に対応する軸であってもよい）と駆動軸（駆動軸に対応する軸であってもよい）との間の回転速度比たる変速比の変化を生じさせ得る言わば変速比制御手段としての機能を少なくとも有する第１の電動発電機の回転軸が夫々連結されてなる差動回転可能な複数の回転要素を少なくとも含む、動力分配手段の複数の回転要素（即ち、機関出力軸、駆動軸及び第１の電動発電機の回転軸が夫々連結される回転要素は、動力分配手段の有する回転要素の少なくとも一部であり、必ずしも全てではない）各々の、或いは当該各々相互間の物理的、機械的、機構的又は電気的な状態或いは関係により決定される変速比、その採り得る範囲、及びその変化態様等を包括する概念である。
【００１０】
このような概念により規定される無段変速モードとは、上述した変速比を例えば予め物理的、機械的、機構的又は電気的に規定される理論的な、実質的な、或いは現実的な範囲内で連続的に（実践上連続的であるのと同等に多段階である旨を含む）変化させることが可能な変速モードであり、また、固定変速モードとは、変速比が、前述した回転要素のうち一の回転要素の回転が阻止されることにより予め設定された値に一義的に固定される変速モードを指す。
【００１１】
一方、本発明に係るハイブリッド車両には、内燃機関と共に当該ハイブリッド車両の動力源となり得る第２の電動発電機及び第３の電動発電機が備わり、夫々駆動軸との間で動力の入出力が可能に構成される。これら第２及び第３の電動発電機各々における出力回転軸と駆動軸とは、好適な一形態として例えば噛合式或いは摩擦式等の各種形態を採り得るクラッチ装置又はブレーキ装置及びそれらを駆動する油圧駆動式、電磁駆動式又は電子制御式の駆動装置等を適宜含み得る概念としての各種係合装置の形態を採り得る係合手段により、その接続状態（即ち、係合しているか離間しているかの二値的な状態、或いはどの程度係合（或いは離間）しているかといった連続的又は段階的な状態）が制御される。尚、これ以降の説明では、これら電動発電機の出力回転軸と駆動軸とが係合している状態を適宜「電動発電機が駆動軸に接続されている」等と表現することとする。
【００１２】
尚、係合手段の構成、例えばその物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は何ら限定されるものではなく、第２の電動発電機と駆動軸との接続状態、及び第３の電動発電機と駆動軸との接続状態を夫々相互に独立して制御可能に構成されていてもよいし、一方の接続状態の制御が他方の接続状態へ一義的に影響を及ぼすような構成を有していてもよい。
【００１３】
通常時における変速モードの選択態様は、いずれの変速モードが選択されようともハイブリッド車両が走行可能であることに鑑みれば無論、如何に設定されてもよいが、例えば好適な一形態として、通常時におけるハイブリッド車両の変速モードは、ハイブリッド車両全体としてのエネルギの消費効率をより高くし得る変速モードに決定されてもよい。ここで、内燃機関の燃料消費率は、エネルギの消費効率に大きく影響するから、通常、内燃機関の動作点（好適には、機関回転速度と負荷（或いはトルク）との組み合わせとして規定される動作条件）は、例えば内燃機関の燃料消費率（以下、「燃費と称する」）が理論的に、実質的に、又は現実的にみて最小となるように要求出力に応じた最適燃費動作点に設定される。また、この内燃機関に対する要求出力は、例えば車速やアクセル開度等といった各種指標値に基づいて、或いは更に、例えばハイブリッド車両におけるエネルギの消費効率が理論的に、実質的に、又は現実的に最大となるように、例えば第１、第２及び第３の電動発電機と駆動軸との間の動力の入出力の度合いを考慮して総合的に決定される。尚、ここで述べられる「燃料消費率」とは、一般的に「燃費」と称されるような、単位燃料消費量当たりの走行距離数（以下、区別するため「走行燃費」と称する）ではなく、単位出力当たりの消費燃料量を指す。但し、ここで述べられる「燃料消費率が最小である」とは、「走行燃費が最大となる」ことと概ね等価に対応する。
【００１４】
このように、内燃機関の動作点を最適燃費動作点に維持する或いは近付ける旨を目的とする場合、無段変速モードによる変速比の無段階制御が好適に作用するが、その一方で、例えば、車軸に出力すべき要求駆動力が小さい、或いは例えば電動発電機と駆動軸との間の動力の入出力が大きく要求されない等の運転条件においては、第１の電動発電機により内燃機関の出力トルク（以下、適宜「エンジントルク」と称する）の一部を反力トルクとして支えることによる電力消費が、ハイブリッド車両全体のエネルギの消費効率を低下させる場合がある。固定変速モードは、例えばこのような場合等に選択されてもよく、この場合、例えばクラッチやブレーキ等の物理的な反力部材により反力トルクを支えることによって、第１の電動発電機における電力消費を停止させ、エネルギの消費効率を可及的に向上させることを可能とする。また、第１の電動発電機が動力の入出力を行わないことに鑑みれば、第１の電動発電機と第２又は第３の電動発電機との間で機械エネルギと電気エネルギとのエネルギ変換を伴いつつ動力を循環させる、所謂動力循環の発生も抑止されるため、係る動力循環が発生し得るハイブリッド車両の動作領域においては、特に固定変速モードが好適に作用し得る。
【００１５】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、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第１の判別手段により、第２の電動発電機が故障状態にあるか否かが判別される。ここで、「故障状態」とは、一時的であるか恒久的であるかに関係なく、少なくとも実践上何らの問題を生じさせない状態として規定された正常状態以外の状態を包括する概念であり、例えば物理的、機械的、機構的、電気的又は化学的な要因によって駆動軸との間の動力の入出力に不具合が生じている、言わばハードウェア的な不具合を生じている状態や、或いは、電気的又は磁気的なノイズや制御プログラムの不備により、ソフトウェア的な不具合を生じている状態を含む趣旨である。
【００１６】
第２の電動発電機がこのような概念としての故障状態にあるか否かの判別は、当該判別を実践上問題の生じない精度でなし得る限りにおいて何ら限定されるものではなく、例えば第２の電動発電機から出力されるトルクが、出力されるべきトルクたる要求トルクに対し実践上看過し得ない程度に乖離しているか否か、又は、例えば第２の電動発電機における発電量若しくはトルクの入力により行われる電力回生に係る回生電力が、要求値に対し実践上看過し得ない程度に乖離しているか否か等に基づいてなされてもよい。或いは、当該判別は、この種の故障状態に対応する物理的な、電気的な、磁気的な、又は化学的な指標値を検出することが可能に構成された各種の検出手段による故障状態の検出結果を反映する等の形でなされてもよい。
【００１７】
ここで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、第２の電動発電機が故障状態にある旨が判別された場合に、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係合制御手段によって、駆動軸と第２の電動発電機における出力回転軸とが離間し、且つ駆動軸と第３の電動発電機における出力回転軸とが係合するように、前述した係合手段が制御される。即ち、故障状態にある第２の電動発電機は駆動軸から切り離され、第３の電動発電機が言わば第２の電動発電機の代わりとして駆動軸に接続される。
【００１８】
このため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、第２の電動発電機が故障状態にある場合に、第２の電動発電機と第３の電動発電機とが通常如何なる制御態様の下に駆動軸に接続されていようと（即ち、各々における出力回転軸が駆動軸と係合していようと）、例えば第２の電動発電機と第３の電動発電機との物理的、機械的、機構的又は電気的構成の差異等に応じて理論的に、実質的に、又は現実的に定まる範囲で、或いは例えばその規格、仕様、又は物理的、機械的若しくは電気的特性の差異等に応じて理論的に、実質的に、又は現実的に定まる範囲で、第３の電動発電機を使用してハイブリッド車両を幾らかなり退避走行させることが可能となる。
【００１９】
ここで特に、第３の電動発電機を有さない構成を有するハイブリッド車両では、このような場合に、例えば前述した固定変速モードを選択するなりして、第１の電動発電機による動力の入出力を回避しつつ内燃機関のみを動力源として走行することが考えられるが、この場合、その退避走行の品質が本発明に係るハイブリッド車両の制御装置が適用されたハイブリッド車両に対し明らかに劣る。また、第３の電動発電機を有していた所で、本発明に係る制御がなされない場合、このような故障の有無とは無関係に制御上第３の電動発電機が駆動軸に接続される期間を除けば、同様に内燃機関のみを動力源として走行せざるを得ず、本発明が適用されたハイブリッド車両と比較して退避走行の品質が劣ることが自明である。このように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置が適用されるハイブリッド車両は、この種の比較対象と較べ、退避走行の可否、エネルギの消費効率、動力性能、及び航続距離等、少なくともその退避走行の品質において明らかに優れている。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、駆動軸との間で動力の入出力を行う電動発電機が故障した場合に高品質な退避走行が可能となるのである。
【００２０】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記第３の電動発電機は、前記変速モードとして前記固定変速モードが選択された場合の前記駆動軸の動作条件における発電効率が前記第２の電動発電機よりも高くなるように構成されており、前記変速比の所定値は、前記機関出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度よりも低くなる旨に相当するオーバードライブ変速比であり、前記係合制御手段は、前記変速モードとして前記固定変速モードが選択される場合に、前記駆動軸と前記第２の電動発電機の出力回転軸とが離間し、且つ前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とが係合するように前記係合手段を制御する。
【００２１】
例えば、高速軽負荷走行が行われる場合等には、無段変速モードでは、第１の電動発電機が負回転領域でエンジントルクの反力トルクを受け持つために力行状態となることがある。一方、このような高速軽負荷走行時には、ハイブリッド車両の要求駆動力は相対的に小さいから、駆動軸に接続された電動発電機では、内燃機関及び第１の電動発電機から供給される余剰な機械エネルギを減少させるため、その一部を電力エネルギに変換すべく回生動作が行われる場合がある。即ち、このような場合、ハイブリッド車両は、第１の電動発電機から出力される動力の一部により第２又は第３の電動発電機により発電を行って、当該発電により得られた電力を再び第１の電動機の駆動に供する、所謂動力循環状態に陥ることになる。動力循環状態では、電動発電機における電力の入出力効率が重複して作用するため、ハイブリッド車両全体のエネルギ消費効率が低下し易い。
【００２２】
この態様によれば、固定変速モードに対応する変速比が、１未満のオーバードライブ変速比であり、機関出力軸の回転速度が駆動軸の回転速度（即ち、駆動軸と車軸との間に何らか変速機構又は減速機構が介在するにせよハイブリッド車両の速度（以下、適宜「車速」と称する）に対応する）よりも低くなる。従って、駆動軸に出力されるトルクは、エンジントルクよりも小さくなり、内燃機関の動作点を、例えば相対的に高負荷側に相当する、動作効率が相対的に良好な領域で設定することが可能となる。即ち、この態様によれば、無段変速モードでは効率低下が回避し得ない状況等においても、固定変速モードを選択することによるオーバードライブ走行により、ハイブリッド車両を可及的に効率良く走行させることが可能となる。
【００２３】
一方、この態様によれば、第３の電動発電機は、固定変速モード（即ち、オーバードライブ走行に相当する変速モード）に対応する駆動軸の動作条件（例えば、高回転且つ低トルク）において、第２の電動発電機と比較して発電効率が高くなるように構成されており、係合制御手段は、固定変速モードが選択される場合に、駆動軸に対し第３の電動発電機を接続する。従って、この態様によれば、オーバードライブ状態における発電効率を可及的に上昇させることが可能となる。
【００２４】
例えば、第２の電動発電機を、内燃機関と共に主として動力源として機能するように大電力或いは大出力仕様に構成した場合、このような高回転低トルク領域では発電効率の低下が懸念されるが、このように、第２及び第３の電動発電機に相異なる特性を付与することによって、オーバードライブ状態におけるハイブリッド車両のエネルギ消費効率を可及的に向上せしめることが可能となり、より効率的に且つ効果的にハイブリッド車両を走行させることが可能となる。
【００２５】
ここで特に、第２の電動発電機が故障状態にある場合の退避走行性能に関し、第３の電動発電機と第２の電動発電機との発電効率の差異は必ずしも影響しないが、退避走行である以上、通常の走行性能が得られ難いことは合理的且つ自明であり、発電効率を優先した結果、電動機としての性能、例えば駆動軸に出力し得る最大トルクや最高回転数等が第２の電動発電機よりも劣ったとして、少なくともドライバの感性上、退避走行性能が低下することはない。一方で、固定変速モードによるオーバードライブ走行が要求される機会は、第２の電動発電機が故障状態に陥る機会と較べれば圧倒的に多く、このように第３の電動発電機の発電効率を固定変速モードに対応する駆動軸の動作条件に整合させることによる実践上の利益は大きいものとなる。
【００２６】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記第２及び第３の電動発電機のうち一方における前記出力回転軸と前記駆動軸とを係合させる場合に、該一方の回転速度が前記駆動軸の回転速度に同期するように該一方を制御する回転速度制御手段を更に具備し、前記係合制御手段は、前記一方の回転速度と前記駆動軸の回転速度とが同期した状態において前記一方における出力回転軸と前記駆動軸とが係合するように前記係合手段を制御する。
【００２７】
第２及び第３の電動発電機は、好適には、少なくとも両方とも駆動状態にある場合に何らかの不具合が顕在化する程度に恒常的には、同時に駆動軸に接続されない（例えば、一方を空転させるだけであれば、必ずしもこの限りではない）。従って、多くの場合、駆動軸に一方の電動発電機が接続されていれば、他方の電動発電機の回転速度は、過去における駆動軸との接続状態の履歴に応じて一義的ではないにしろ幾らかなり駆動軸の回転速度に対し低下した状態にある。
【００２８】
このため、一方の電動発電機から他方の電動発電機へ接続を切り替える場合に、何らの対策も施されなければ、駆動軸の回転は、切り替え先の電動発電機の回転状態に影響を受ける形で一時的にしろ変動する可能性が高い。駆動軸は、車軸と直接的であれ間接的であれ連結されているため、この種の回転変動により、車軸に物理的な衝撃が加わり、トルクショックや車速の低下等が発生する可能性がある。或いは、係合手段が噛合式の係合装置である場合、回転同期が得られていないと、相互に噛合する例えばギア歯等の突起部の物理的な損傷、破損又は損壊を招きかねない。
【００２９】
この態様によれば、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回転速度制御手段により、第２及び第３の電動発電機のうち駆動軸と接続させるべき一方の電動発電機の回転速度が、駆動軸の回転速度に同期するように当該一方の回転速度が制御される。係合制御手段は、当該一方の回転速度と駆動軸の回転速度とが同期した状態において、当該一方の出力回転軸を駆動軸に係合させる。このため、駆動軸への電動発電機の接続に際し、少なくともドライバビリティの悪化を顕在化させる程度に有意な物理衝撃は発生せず、電動発電機の接続切り替え時におけるドライバビリティの低下を抑制することが可能となる。また、係合手段の物理的な保護を図ることも可能となる。
【００３０】
ここで、「駆動軸の回転速度に同期するように」とは、駆動軸の回転速度に一致させることを好適に含む趣旨であるが、実践上ドライバビリティの低下を顕在化させない限りにおいて、必ずしも駆動軸の回転速度に一致しておらずともよい趣旨である。尚、電動発電機の出力回転軸と係合手段との間に、例えば変速装置等が介在する場合、駆動軸の回転速度と電動発電機の回転速度とは無論一致しない。この場合、電動発電機の回転速度の目標値は、当該変速装置を経た係合端の回転速度が駆動軸の回転速度に同期するように設定される。このような制御もまた、この態様の範疇である。
【００３１】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とを係合させた場合に前記第３の電動発電機の回転速度が上限値よりも高くなるか否かを判別する第２の判別手段を更に具備し、前記係合制御手段は、前記第３の電動発電機の回転速度が前記上限値よりも高くなる旨が判別された場合に、前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とが離間するように前記係合手段を制御する。
【００３２】
この態様によれば、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の判別手段によって、駆動軸に接続した場合における第３の電動発電機の回転速度が、第３の電動発電機に対し物理的、機械的、機構的又は電気的に定まる、或いは理論的に、実質的に、又は何らかの制約の下に現実的に定まる上限値よりも高くなるか否かが判別される。
【００３３】
この際、当該判別に係る処理は、駆動軸に対し第３の電動発電機を係合させる以前に行われてもよいし、駆動軸に対し第３の電動発電機が係合している状態において例えば一定又は不定のタイミングでなされてもよい。より具体的には、第２の判別手段は、第３の電動発電機における出力回転軸と駆動軸とを係合させる以前に、この第３の電動発電機の回転速度の到達予測値を数値演算処理やマップ等からの数値選択処理等を経て特定し、例えば予め然るべき記憶手段に記憶された固定値又は可変値としての当該上限値との比較を行うこと等により当該判別を行ってもよいし、第３の電動発電機における出力回転軸と駆動軸とを係合させた後に、或いはこれらが係合している状態において、一定又は不定の周期で、例えば回転速度センサ等により検出された第３の電動発電機の実際の回転速度と、上限値とを比較し、当該比較の結果に基づいて当該判別を行ってもよい。
【００３４】
このような判別の過程を経て、第３の電動発電機の回転速度が上限値よりも高くなる旨が判別された場合、係合制御手段は、駆動軸と第３の電動発電機における出力回転軸とが離間するように係合手段を制御する。従って、この態様によれば、第２の電動発電機が故障状態にあり、ハイブリッド車両を退避走行せしめることを目的として第３の電動発電機が駆動軸に接続される場合に、或いは、必ずしもそのような状況に限らず第３の電動発電機が駆動軸に接続されている状況において、第３の電動発電機が過回転状態に陥ることに起因する物理的、機械的若しくは電気的な又は制御上の各種の不具合の発生を回避することが可能となる。
【００３５】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記第２の電動発電機が前記故障状態にある旨が判別され、前記駆動軸と前記第３の電動発電機の出力回転軸とを係合させる場合に、前記第３の電動発電機におけるトルクの入出力特性に応じて前記内燃機関の出力を補正する補正手段を更に具備する。
【００３６】
第２の電動発電機と第３の電動発電機とは、その物理的、機械的、機構的、電気的、磁気的又は化学的な構成が相互に一致している（実践的にみて一致している旨の判断を下し得る程度に同種である場合を含む）必要はなく、例えば、第２の電動発電機が主として内燃機関と共にハイブリッド車両の動力源として機能する相対的に体格の大きい電動発電機として構成され、例えば第３の電動発電機が、例えばオーバードライブ時の発電効率が第２の電動発電機よりも優れた主として発電用の相対的に体格の小さい電動発電機として構成されていてもよい。
【００３７】
一方、第２の電動発電機が故障状態にあり第３の電動発電機が駆動軸に接続される場合、第２の電動発電機に要求されるトルクが第３の電動発電機に適用されると、場合によっては、第３の電動発電機における入出力トルクが、第３の電動発電機において物理的、機械的又は電気的な理由により定まる理論的な、実質的な又は現実的な上下限トルクに律束され制限される可能性がある。このような場合に第１の電動発電機における発電又は力行が行われると、第１の電動発電機の発電電力が第３の電動発電機の力行電力を上回ってバッテリ等の蓄電手段が過充電状態となる、或いは、第１の電動発電機の力行電力が第３の電動発電機の回生電力を上回って蓄電手段が過放電状態となる等、電力の入出力に係る実践上看過され難い不具合が発生しかねない。
【００３８】
この態様によれば、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補正手段によって、第３の電動発電機におけるトルクの入出力特性、例えば、最大トルク（力行（出力）側の最大トルクに相当する）及び最小トルク（回生（入力）側の最大トルクに相当する）等に応じて、例えば内燃機関の要求出力が補正される等して内燃機関の出力が補正される。
【００３９】
内燃機関の出力は、第１の電動発電機によって受け持つべき反力トルクに影響し、内燃機関の出力の大小は、夫々反力トルクの大小に対応する。反力トルクが小さければ（大きければ）力行時に消費される電力及び回生時に発電される電力は夫々相対的に小さくなる（大きくなる）から、第３の電動発電機の入出力特性が第２の電動発電機のそれと比較して如何なるものであれ、内燃機関の出力補正により、バッテリ等の蓄電手段、ハイブリッド車両或いはハイブリッド駆動システムとしての電力の入出力量を、予め望ましいものとして設定される範囲内で変動させることが可能となる。従って、この態様によれば、第３の電動発電機を使用したハイブリッド車両の退避走行を、理論的、実質的、又は現実的に可能な範囲で継続させることが可能となり、実践上極めて有益である。
【００４０】
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】
【００４１】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜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。
【００４２】
図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ１００、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）、モータジェネレータＭＧ３（以下、適宜「ＭＧ３」と称する）、ＰＣＵ（Power Control Unit）４００、バッテリ５００及び車速センサ６００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００４３】
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の動作全体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「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する変速モード選択制御及び退避走行制御を実行することが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１の判別手段」、「第２の判別手段」、「係合制御手段」、「回転速度制御手段」及び「補正手段」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。
【００４４】
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２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２は、エンジン２００の模式図である。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。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爆発力を、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動力伝達手段を適宜介して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。
【００４５】
図２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を介してクランクシャフト２０５（即ち、本発明に係る「機関出力軸」の一例である）の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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（以下、適宜「アクセル開度」と称する）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。
【００５１】
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た、本発明に係る「触媒装置」の一例である。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。
【００５２】
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。
【００５３】
図１に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２００からトルクの供給を受けて回転することにより、バッテリ５００を充電するための、或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電を主として行うことが可能に構成され、また、場合によってはエンジン２００のトルク（以下、適宜「エンジントルク」と称する）をアシストするための電動機（モータ）として機能することが可能に構成された、本発明に係る「第１の電動発電機」の一例たる電動発電機であり、エンジン２００のトルク（以下、適宜「エンジントルク」と称する）に対応する反力トルクが作用することにより、その回転速度の制御を介してエンジン２００の機関回転速度ＮＥを連続的に変化させることが可能となっている。このような無段変速機能は、動力分割機構３００の差動作用に伴って生じる。
【００５４】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２の電動発電機」の一例たる電動発電機であり、主としてエンジントルクをアシストする電動機（モータ）として、また場合によってはバッテリ５００を充電するための、或いはモータジェネレータＭＧ１に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。より具体的には、モータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク或いはブレーキ力を補助（アシスト）する装置であり、駆動トルクをアシストする場合には、電力が供給されて電動機として機能し、ブレーキ力をアシストする場合には、ハイブリッド車両１０の駆動輪側から伝達されるトルクによって回転させられて電力を発生する発電機として機能するように構成されている。
【００５５】
モータジェネレータＭＧ３は、バッテリ５００を充電するための、或いはモータジェネレータＭＧ１に電力を供給するための発電を主として行うことが可能に構成され、また、場合によってはエンジントルクをアシストするための電動機（モータ）として機能することが可能に構成された、本発明に係る「第３の電動発電機」の一例たる電動発電機である。
【００５６】
モータジェネレータＭＧ２及びモータジェネレータＭＧ３は、ハイブリッド車両１０の駆動輪たる左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲに夫々連結されるドライブシャフトＳＦＬ及びＳＦＲ（即ち、本発明に係る「車軸」の一例）と、デファレンシャル等各種減速ギア装置を含む減速機構１１を介して連結される、後述する出力軸３２０（即ち、本発明に係る「駆動軸」の一例）と、後述するドグクラッチ３６０の作用によりその出力回転軸が係合及び離間可能に構成されており、出力軸３２０と各々における出力回転軸とが係合した状態において、出力軸３２０との間で動力の入出力が可能に構成されている。即ち、モータジェネレータＭＧ２の回転速度（以下、適宜「ＭＧ２回転速度」と略称する）Ｎｍｇ２及びモータジェネレータＭＧ３の回転速度（以下、適宜「ＭＧ３回転速度」と略称する）Ｎｍｇ３は、夫々が出力軸３２０と接続された状態において出力軸３２０の回転速度（以下、適宜「出力軸回転速度」と略称する）Ｎｏｕｔと一義的な関係を有している。また、この出力軸回転速度Ｎｏｕｔは、減速機構１１を構成するギア装置に係るギア比に応じて、ハイブリッド車両１０の車速Ｖと一義的な関係を有している。
【００５７】
尚、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びＭＧ３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。
【００５８】
ここで特に、モータジェネレータＭＧ２とモータジェネレータＭＧ３とは、その発電特性が異なっている。具体的には、予め設定された回転速度以上、且つ予め設定されたトルク未満で発電する場合の発電効率は、モータジェネレータＭＧ２よりもモータジェネレータＭＧ３の方が高くなるように、これらモータジェネレータの仕様（定格値等）が決定されている。発電効率に有意な差を付与する手法としては、例えば、コイルが巻回される積層鉄心の数量を変えて鉄損に差を持たせる、或いはモータジェネレータＭＧ３をコアレスモータとして構成する等、公知の各種手法が採用されてよい。いずれにせよ、本実施形態において、モータジェネレータＭＧ３の物理的な体格は、モータジェネレータＭＧ２と比較して小さいものとなっている。尚、モータジェネレータＭＧ３がモータジェネレータＭＧ２に対し高い発電効率を有する回転速度及びトルクの領域については後述する。
【００５９】
ＰＣＵ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びＭＧ３に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びＭＧ３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５００に供給することが可能に構成されたインバータ等を含み、バッテリ５００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５００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。ＰＣＵ４００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。
【００６０】
バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びＭＧ３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池である。
【００６１】
車速センサ６００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６００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把握される構成となっている。
【００６２】
また、アクセル開度センサ７００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（即ち、アクセル開度）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７００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Ａｃｃは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６３】
動力分割機構３００は、エンジン２００のクランクシャフト２０５（即ち、本発明に係る「機関出力軸」の一例である）に対し機械的に連結された入力軸３１０（即ち、クランクシャフト２０５と一体に回転する回転軸）と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びＭＧ３の各モータジェネレータと、出力軸３２０との間の動力の入出力状態を物理的に制御することが可能に構成された、本発明に係る「動力分配手段」の一例たる複合型プラネタリギアユニットである。ここで、図３を参照して、動力分割機構３００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、動力分割機構３００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。
【００６４】
図３において、動力分割機構３００は、エンジン２００の出力トルクたるエンジントルクを、モータジェネレータＭＧ１と出力軸３２０とに分配するための機構であり、差動作用を生じるように構成されている。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三つの回転要素のいずれかに入力軸３１０が連結され、かつ他の回転要素にモータジェネレータＭＧ１の出力回転軸が連結され、さらに第３の回転要素に出力軸３２０が連結されている。入力軸３１０は、前述したようにエンジン２００のクランクシャフト２０５と連結されている。
【００６５】
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３３０及びダブルピニオン型の第２遊星歯車機構３４０を備えた、所謂ラビニヨ型遊星歯車機構の形態を採る。
【００６６】
第１遊星歯車機構３３０は、サンギア３３１、キャリア３３２及びリングギア３３３、並びに軸線方向に自転し且つキャリア３３２の自転により公転するようにキャリア３３２に保持された、サンギア３３１及びリングギア３３３に噛合するピニオンギア３３４を備え、サンギア３３１にモータジェネレータＭＧ１が、キャリア３３２に入力軸３１０が、またリングギア３３３に出力軸３２０が夫々連結された構成を有している。
【００６７】
第２遊星歯車機構３４０は、サンギア３４１、キャリア３４２及びリングギア３４３、並びに軸線方向に自転し且つキャリア３４２の自転により公転するように夫々キャリア３４２に保持された、サンギア３４１に噛合するピニオンギア３４５及びリングギア３４３に噛合するピニオンギア３４４を備え、サンギア３４１にブレーキ３５０が、キャリア３４２に第１遊星歯車機構３３０におけるリングギア３３３が、またリングギア３４３に第１遊星歯車機構３３０におけるキャリア３３２が夫々連結された構成を有している。
【００６８】
ブレーキ３５０は、湿式多板ブレーキ等により構成された、本発明に係る「選択手段」の一例たる摩擦係合装置である。ブレーキ３５０は、不図示の油圧駆動系統によりその接触状態が制御される構成を有しており、当該油圧駆動系統は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。ブレーキ３５０は、ブレーキ板各々が接触した状態において、第２遊星歯車機構３４０におけるサンギア３４１の回転を阻止し、サンギア３４１を物理的に固定することが可能に構成されている。
【００６９】
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３３０のサンギア３３１、第２遊星歯車機構３４０のサンギア３４１、相互に連結された第１遊星歯車機構３３０のキャリア３３２と第２遊星歯車機構３４０のリングギア３４３、及び相互に連結された第１遊星歯車機構３３０のリングギア３３３と第２遊星歯車機構３４０のキャリア３４２からなる合計４個の回転要素を備えている。
【００７０】
一方、動力分割機構３００は、ドグクラッチ３６０を備える。ドグクラッチ３６０は、減速機構１１に連結された出力軸３２０に連結され、出力軸３２０と一体に回転可能に構成されたクラッチ板３６１と、モータジェネレータＭＧ２の出力回転軸に連結され、当該出力回転軸と一体に回転可能に構成されると共にクラッチ板３６１と対向するＭＧ２側クラッチ板３６２Ａと、モータジェネレータＭＧ３の出力回転軸に連結され、当該出力回転軸と一体に回転可能に構成されると共にクラッチ板３６１と対向するＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂとを備えた、本発明に係る「係合手段」の一例たる噛合式係合装置である。
【００７１】
クラッチ板３６１は、ＭＧ２側クラッチ板３６２Ａ及びＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂと対向する対向面の各々に、複数の係合用突起部を有しており、例えば油圧アクチュエータや電動アクチュエータ等不図示の駆動系の作用により、軸線方向（即ち、図３において出力軸３２０に沿った方向）へ所定量移動可能に構成されている。尚、この駆動系は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００７２】
ＭＧ２側クラッチ板３６２Ａは、クラッチ板３６１との対向面に、クラッチ板３６１と同様複数の係合用突起部を有している。クラッチ板３６１がＭＧ２側クラッチ板３６２Ａの方向へ所定量移動した場合、ＭＧ２側クラッチ板３６２Ａの係合用突起部は、クラッチ板３６１におけるＭＧ２側クラッチ板３６２Ａ側に形成された係合用突起部と、互いの凸部と凹部とが対応するように噛合する構成となっている。即ち、この状態において、モータジェネレータＭＧ２は、出力軸３２０と物理的に連結され、出力軸３２０と一体に回転する。
【００７３】
ＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂは、クラッチ板３６１との対向面に、クラッチ板３６１と同様複数の係合用突起部を有している。クラッチ板３６１がＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂの方向へ所定量移動した場合、ＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂの係合用突起部は、クラッチ板３６１におけるＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂ側に形成された係合用突起部と、互いの凸部と凹部とが対応するように噛合する構成となっている。即ち、この状態において、モータジェネレータＭＧ３は、出力軸３２０と物理的に連結され、出力軸３２０と一体に回転する。
【００７４】
このようなドグクラッチ３６０の構成によれば、出力軸３２０並びにモータジェネレータＭＧ２及びＭＧ３相互間の接続状態は、好適には、出力軸３２０とモータジェネレータＭＧ２とが接続された状態、出力軸３２０とモータジェネレータＭＧ３とが接続された状態、及び出力軸３２０に対しいずれのモータジェネレータも接続されていない状態の三種類の状態を採り、少なくともモータジェネレータＭＧ２及びＭＧ３がいずれも出力軸３２０に接続されていることによる物理的、機械的又は電気的な不具合の発生は回避される。従って、動力分割機構３００並びにモータジェネレータＭＧ２及びＭＧ３の物理的、機械的又は電気的な保護を図ることが簡便にして可能となり実践上有益である。
【００７５】
尚、本実施形態に係るドグクラッチ３６０の態様によれば、その構造上、駆動軸たる出力軸３２０と第２の電動発電機たるモータジェネレータＭＧ２の出力回転軸との離間（又は係合）に伴い、出力軸３２０と第３の電動発電機たるモータジェネレータＭＧ３の出力回転軸との係合（又は離間）が自動的に行われる。但し、本発明に係る係合手段の構成は、必ずしもこれらを同時に成立させるものでなくてもよく、当該離間及び係合が、実践的にみてモータジェネレータＭＧ２及びモータジェネレータＭＧ３がいずれも出力軸３２０に接続されていることによる物理的、機械的又は電気的な不具合が少なくとも実践上問題となる程度に顕在化しない程度の時間を隔てて略同時に行われ得る構成であってもよい。
【００７６】
従って、本発明に係る係合手段は、ドグクラッチ３６０の如き一体型のものでなくてもよく、相互に独立して制御可能な複数の係合装置から構成されていてもよい。この場合、例えばこれら複数の係合装置各々の動作時期、動作速度、及び動作量が、一方の係合と他方の離間とが同時又は略同時になされるように制御されてもよい。
【００７７】
尚、動力分割機構３００には、不図示のＭＧ２変速部が備わる。ＭＧ２変速部は、モータジェネレータＭＧ２の出力回転軸とＭＧ２側クラッチ板３６２Ａとの間に介在する、複数の摩擦係合装置からなる変速装置である。ＭＧ２変速部は、当該複数の摩擦係合装置各々の接触状態に応じて、モータジェネレータＭＧ２の出力回転軸とＭＧ２側クラッチ板３６２Ａとの回転速度比を段階的に変化させることが可能に構成されている。従って、モータジェネレータＭＧ２が出力軸３２０とドグクラッチ３６０を介して連結された状態において、車速Ｖと一義的な関係を有する出力軸３２０の回転は、ＭＧ２変速部によって実現される回転速度比に応じて変速された状態でモータジェネレータＭＧ２に伝達される。ＭＧ２変速部は、モータジェネレータＭＧ２が最高回転速度を超えないように、また、モータジェネレータＭＧ２が可及的に高効率な回転領域で回転するように、その変速比がＥＣＵ１００により適宜に制御される構成となっている。
【００７８】
＜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、無段変速モードと固定変速モードの二種類の変速モードを採ることが可能である。
【００７９】
動力分割機構３００において、ブレーキ３５０が、対応する回転要素（ここでは、第２遊星歯車機構３４０のサンギア３４１）を物理的に固定していない場合、エンジントルクは、動力分割機構３００によってモータジェネレータＭＧ１と出力軸３２０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、無段変速モードである。無段変速モードでは、実質的に第１遊星歯車機構３３０のみが出力軸３２０へのエンジントルクの伝達に寄与する。このような無段変速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動作条件）が、エンジン２００の燃費が最小となる最適燃費動作点となるように、該最適燃費動作点に対応する機関回転速度を目標回転速度として制御される。
【００８０】
これに対して、ブレーキ３５０によって動力分割機構３００の一回転要素たるサンギア３４１が物理的に固定されると、動力分割機構３００の実質的な変速比は、一の変速比に固定され、固定変速モードが実現される。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３４０において、キャリア３４２の回転速度と一対一の関係にある出力軸３２０の回転速度は、ハイブリッド車両１０の車速により一義的に定まる性質のものであり、サンギア３４１が固定され回転速度がゼロとなれば、必然的に残余の一要素たるリングギア３４３の回転速度が決定されるのである。ここで、リングギア３４３は、上述したように第１遊星歯車機構３３０のキャリア３３２と連結されており、またキャリア３３２は入力軸３１０と連結されている。従って、必然的にエンジン２００の機関回転速度ＮＥ（即ち、入力軸３１０の回転速度）も、リングギア３４３の回転速度と一対一の関係となる。即ち、固定変速モードにおいて、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。
【００８１】
ここで、図４を参照し、無段変速モードと固定変速モードとの違いを視覚的に説明する。ここに、図４は、各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。
【００８２】
図４において、左から順にモータジェネレータＭＧ１（或いは、サンギア３３１）、ブレーキ３５０（或いは、サンギア３４１）、エンジン２００（或いは入力軸３１０）及び出力軸３２０（或いは、モータジェネレータＭＧ２又はモータジェネレータＭＧ３）が表され、夫々における回転速度が縦軸に表されている。
【００８３】
無段変速モードが選択された状態では、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を破線矢印で示すように増減させることにより、エンジン２００（一義的に、入力軸３１０或いはキャリア３３２）の回転速度を、出力軸３２０（一義的に、リングギア３３３）の回転速度よりも高い状態（例えば、図示ＰＲＦ＿ＣＶ１）に制御することも、また低い状態（例えば、図示ＰＲＦ＿ＣＶ２）に制御することも可能であり、入力軸３１０と出力軸３２０との回転速度比たる変速比を、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２及びモータジェネレータＭＧ３、並びに動力分割機構３００を構成する各遊星歯車機構の物理的、機械的、機構的又は電気的な仕様や構成等に応じて定まる範囲で連続的に無段階に変化させることが可能である。
【００８４】
一方、ブレーキ３５０によってサンギア３４１の回転が抑止され、固定変速モードが選択された状態では、サンギア３４１に対してブレーキ３５０から反力トルクが与えられる（即ち、ブレーキ３５０或いはサンギア３４１が反力部材として機能する）ので、モータジェネレータＭＧ１は空転状態となり、発電機及び電動機のいずれとしても機能しない。このため、出力軸３２０へのエンジントルクの伝達には実質的に第２遊星歯車機構３４０のみが寄与することになる。この際、サンギア３４１及び出力軸３２０の回転速度は決まっているから、必然的に残余の回転要素たる入力軸３１０の回転速度が決定されるが、本実施形態において、第２遊星歯車機構３４０を構成する各ギアのギア比は、固定変速モードにおける変速比がオーバードライブ変速比となるように決定されている。即ち、固定変速モードが選択された状態において、エンジン２００の機関回転速度ＮＥは、駆動軸３２０の回転速度に対し常に低くなる（図示ＰＲＦ＿ＯＤ（実線）参照）。
【００８５】
ここで、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いことに鑑みれば、モータジェネレータＭＧ２又はモータジェネレータＭＧ３（本実施形態では、後述するように、固定変速モードが選択された場合にはモータジェネレータＭＧ３が出力軸３２０に接続される）で発電を行ってモータジェネレータＭＧ１に給電する、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、電力消費が生じることがなく、ハイブリッド車両１０におけるエネルギの消費効率の低下を抑制することが可能となる。また、固定変速モードにおいては、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、その点においても、エネルギの消費効率の悪化を防止又は抑制することが可能となる。
【００８６】
＜変速モード選択制御＞
ハイブリッド車両１０では、ＥＣＵ１００が変速モード選択制御を実行することによって、動力分割機構３００の変速モードが選択される。ここで、図５を参照し、変速モード選択制御の詳細について説明する。ここに、図５は、変速モード選択制御のフローチャートである。
【００８７】
図５において、ＥＣＵ１００は、予め変速モードの選択に影響を与えるものとして設定されたハイブリッド車両１０の運転条件を取得する（ステップＳ１０１）。より具体的には、ＥＣＵ１００は、車速センサ６００により検出される車速Ｖ及びアクセルポジションセンサ７００により検出されるアクセル開度Ａｃｃを取得する。
【００８８】
運転条件を取得すると、ＥＣＵ１００は、この取得された運転条件に基づいて変速モードを選択する（ステップＳ１０２）。ここで、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め車速Ｖ及びアクセル開度Ａｃｃと、動力分割機構３００の採るべき変速モードとを対応付けてなる変速モードマップが格納されており、ＥＣＵ１００は、変速モードの選択に際し、係る変速モードマップにおいて、取得された車速Ｖ及びアクセル開度Ａｃｃに対応する変速モードを、実制御に供すべき変速モードとして決定する。
【００８９】
次に、決定された変速モードが固定変速モードである場合、既にサンギア３４１が固定されていれば、その状態が継続されるように、またサンギア３４１が固定されていなければサンギア３４１が固定されるように、ブレーキ３５０の駆動制御を介してブレーキ３５０の接触状態を制御する。また、決定された変速モードが無段変速モードである場合、サンギア３４１が固定されていればサンギア３４１が解放されるように、またサンギア３４１が固定されていなければ、その状態が継続されるように（即ち、ブレーキ３５０に対し実質的には何もしない）ブレーキ３５０を制御する。決定された変速モードが実現されるようにブレーキ３５０の接触状態が制御されることにより、変速モードの選択が完了する。
【００９０】
ここで、図６を参照し、変速モードマップの詳細について説明する。ここに、図６は、変速モードマップの模式図である。
【００９１】
図６において、変速モードマップは、アクセル開度Ａｃｃ及び車速Ｖによって規定される二次元マップである。固定変速モードは、二次元マップ上で、車速がＶｔｈ以上且つアクセル開度がＡｃｃｔｈ未満となる図示斜線領域において選択される。無段変速モードは、図示斜線領域以外の領域（即ち、車速がＶｔｈ未満又はアクセル開度がＡｃｃｔｈ以上の領域）において選択される。
【００９２】
本実施形態において、車速の閾値Ｖｔｈ及びアクセル開度の閾値Ａｃｃｔｈの値は、予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいて、固定変速モードにおけるハイブリッド車両のＮＶ（Noise and Vibration：騒音と振動）が、少なくともドライバが違和感を覚えない程度に抑制され、且つエンジントルクが要求トルクを満たし得る領域として設定されている。但し、このような設定態様は一例に過ぎず、これらの条件に代えて、或いは加えて他の条件に基づいて変速モードの設定態様が決定されていてもよい。
【００９３】
ここで特に、先に述べた、モータジェネレータＭＧ３がモータジェネレータＭＧ２に対し優れた発電効率を有する回転速度及びトルクの領域は、固定変速モードの設定領域に対応付けられている。より具体的には、回転速度に関して言えば、出力軸３２０と接続された状態におけるモータジェネレータＭＧ３の出力回転軸の回転速度は、車速Ｖと、減速機構１１の減速比とによって一義的に決定される。従って、モータジェネレータＭＧ３は、モータジェネレータＭＧ３の発電効率が、固定変速モードが選択される車速の最低値であるＶｔｈに対応する出力軸回転速度以上の領域でモータジェネレータＭＧ２より高くなるように構成される。一方、トルクに関して言えば、固定変速モードが選択される車速及びアクセル開度、固定変速モードにおける動力分割機構３００の変速比並びに固定変速モードにおいて選択され得るエンジントルク等に基づいて決定される最大トルク未満の領域で発電効率がモータジェネレータＭＧ２に対し高くなるように構成される。
【００９４】
図５に戻り、ステップＳ１０２に係る処理において変速モードが選択されると、ＥＣＵ１００は、選択された変速モードが固定変速モードであるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。固定変速モードではない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、即ち、無段変速モードが選択されている場合、ＥＣＵ１００は、出力軸３２０にモータジェネレータＭＧ２を接続する（ステップＳ１０５）。一方、選択された変速モードが固定変速モードである場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、出力軸３２０にモータジェネレータＭＧ３を接続する（ステップＳ１０４）。いずれかのモータジェネレータが接続されると、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。変速モード選択制御は、基本的にこのように実行される。既に述べたように、モータジェネレータＭＧ３は、モータジェネレータＭＧ２と較べて固定変速モードに対応する出力軸３２０の動作条件（本実施形態では、主として回転速度及び軸トルク）における発電効率が高く構成されており、固定変速モードにおいてモータジェネレータＭＧ３が出力軸３２０に接続されることにより、固定変速モードが選択された場合に効率的な発電が可能となる。
【００９５】
尚、モータジェネレータＭＧ２及びモータジェネレータＭＧ３を出力軸３２０に接続する際の制御の詳細については、後述する退避走行制御の説明において詳述する。
【００９６】
次に、図７を参照し、退避走行制御の詳細について説明する。ここに、図７は、退避走行制御のフローチャートである。尚、退避走行制御は、図５に示した変速モード選択制御と並行し、且つ変速モード選択制御に優先する制御として実行される。
【００９７】
図７において、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ２が故障中であるか否かを判別する（ステップＳ２０１）。即ち、この段階で、本発明に係る「故障状態にあるか否か」に係る判別が実現される。ステップＳ２０１に係る処理では、モータジェネレータＭＧ２が故障状態にあるか否かを表す所定のＭＧ２故障フラグの状態を検出することにより、当該判別を実行する。ＭＧ２故障フラグは、モータジェネレータＭＧ２が故障状態にある場合にオン状態に設定されるフラグである。
【００９８】
ＭＧ２故障フラグの設定処理自体は、ハイブリッド車両１０の動作期間において、所定の周期で繰り返し実行されている。この際、ＥＣＵ１００は、例えば、モータジェネレータＭＧ２が力行状態にある場合に、要求トルクと出力トルクとの偏差が所定の範囲にあるか（例えば、実践上動力性能の低下を顕在化させない程度の偏差であるか）を判断することにより、また、例えばモータジェネレータＭＧ２が回生状態にある場合に、要求発電量と実発電量との偏差が所定の範囲にあるか（例えば、実践上バッテリ５００の充電状態に悪影響を与えない程度の偏差であるか）等を判断することにより、ＭＧ２故障フラグをオン又はオフのいずれかの状態に設定する。
【００９９】
また、モータジェネレータＭＧ２は、既に述べたように、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたＰＣＵ４００により駆動制御される。従って、その制御系統に一時的にしろ恒久的にしろ何らかの障害が生じた場合には、ハードウェア的には故障していなくても、上述した偏差が所定範囲を超える、或いは制御自体が不能となるといった不具合が顕在化する。このようなソフトウェア上の、制御上の、或いは電気信号の授受に係る不具合も、ハイブリッド車両１０の動作に支障を与える点では、モータジェネレータＭＧ２が故障していることと等価であり、ＥＣＵ１００は、このような場合についても、ＭＧ２故障フラグをオン状態に設定する。本発明に係る「故障状態にある」とは、即ち、このように、モータジェネレータＭＧ２自体に問題がない場合も含む趣旨である。尚、補足すれば、この種のソフトウェア上の、制御上の、或いは電気信号の授受に係る不具合は、然るべき時間経過の後に正常な状態に復帰することも多いから、ＭＧ２故障フラグの状態は、適宜切り替わり得る。尚、モータジェネレータＭＧ２が故障状態にあるか否かを判別する態様は、これに限定されず、例えばモータジェネレータＭＧ２の温度や回転速度等に基づいてなされてもよい。
【０１００】
モータジェネレータＭＧ２が故障中ではない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、退避走行の必要がない旨の判断を行い、ステップＳ２０１に係る判別処理を繰り返し実行して、処理を実質的に待機状態に制御する。一方、モータジェネレータＭＧ２が故障中である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、現時点で選択されている変速モードが無段変速モードであるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。
【０１０１】
無段変速モードが選択されていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、言い換えれば、固定変速モードが選択されている場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０１に戻し、一連の処理を繰り返す。既に述べたように、固定変速モードが選択されている場合、出力軸３２０に接続されるのはモータジェネレータＭＧ３であり、故障状態にあるモータジェネレータＭＧ２は、出力軸３２０から切り離されているからである。
【０１０２】
無段変速モードが選択されている場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、出力軸回転速度Ｎｏｕｔが、モータジェネレータＭＧ３に許容される上限回転速度（本発明に係る「上限値」の一例）Ｎｍｇ３ｕｌ以下であるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。上限回転速度Ｎｍｇ３ｕｌは、モータジェネレータＭＧ３が物理的に、実質的に、又は現実的に回転可能な領域の上限を規定する上限値、或いは、そのような上限値に安全上一定又は不定のマージンを与えてなる、当該上限値未満の値であり、モータジェネレータ毎に、或いはモータジェネレータの仕様毎に事前に設定され、予めＲＯＭに格納されている。尚、補足すれば、現実的な上限値とは、例えば、そのような回転速度による回転が一定時間以上継続した場合に、モータジェネレータＭＧ３に少なくとも実践上看過し得ない何らかの問題を顕在化させる可能性のある値等であってもよい。
【０１０３】
尚、ステップＳ２０３に係る処理において、出力軸回転速度Ｎｏｕｔの値は、車速Ｖ、駆動輪の半径、及び減速機構１１の減速比等に基づいた数値演算により、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００により算出されており、ＭＧ３回転速度Ｎｍｇ３及びＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２の値は、各モータジェネレータの出力回転軸に設置された不図示の回転センサ等により検出され、これら回転センサと電気的に接続されたＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【０１０４】
出力軸回転速度ＮｏｕｔがモータジェネレータＭＧ３の上限回転速度Ｎｍｇ３ｕｌよりも大きい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ２又はモータジェネレータＭＧ３が、出力軸３２０に接続されているか否かを判別する（ステップＳ２１２）。いずれか一方のモータジェネレータが出力軸３２０に接続されている場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、接続されているモータジェネレータを出力軸３２０から切り離す（ステップＳ２１３）。即ち、ＥＣＵ１００は、該当するモータジェネレータの出力回転軸と出力軸３２０とが離間するように、ドグクラッチ３６０のクラッチ板３６１の駆動制御を介して、クラッチ板３６１の位置を、ＭＧ２側クラッチ板３６２ＡとＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂとの中間位置に制御する。両方のモータジェネレータが出力軸３２０から切り離されると、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０１に戻し、一連の処理を繰り返すと共に、ステップＳ２１２に係る処理において、いずれのモータジェネレータも出力軸３２０に接続されていない旨が判別された場合には（ステップＳ２１２：ＮＯ）、そのまま処理をステップＳ２０１に戻し、一連の処理を繰り返す。
【０１０５】
一方、出力軸回転速度ＮｏｕｔがモータジェネレータＭＧ３の上限回転速度Ｎｍｇ３ｕｌ以下である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、出力軸３２０にモータジェネレータＭＧ３が接続されていないか否かを判別する（ステップＳ２０４）。既にモータジェネレータＭＧ３が出力軸３２０に接続されている場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０６に移行させる。未だ出力軸３２０にモータジェネレータＭＧ３が接続されていない場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ３を出力軸３２０に接続する（ステップＳ２０５）。
【０１０６】
ここで、モータジェネレータＭＧ３を出力軸３２０に接続する場合、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ３と出力軸３２０との回転同期制御を実行する。即ち、出力軸回転速度Ｎｏｕｔと、ＭＧ３回転速度Ｎｍｇ３とが一致するように、モータジェネレータＭＧ３の回転速度を上昇又は下降（従前の状態が休眠状態であったならば、高い確率で上昇）させる。出力軸回転速度ＮｏｕｔとＭＧ３回転速度Ｎｍｇ３とが一致した場合（即ち、本発明に係る「同期した」一例）、ＥＣＵ１００は、ドグクラッチ３６０のクラッチ板３６１をＭＧ３側クラッチ板３６２Ｂの方向へストロークさせ、各々を相互に係合させる。こうして、ステップＳ２０５に係る処理は終了する。本実施形態では、このように、クラッチ板同士を係合以前に同期回転させることにより、係合時における物理的な衝撃の発生が防止され、違和感や不快感の発生が防止されている。また、このような同期回転により、クラッチ板各々の磨耗、損傷或いは劣化も抑制される。尚、この接続制御は、図５に示した変速モード選択処理におけるステップＳ１０４に係る処理において、モータジェネレータＭＧ３を出力軸３２０に接続する際についても同様である。
【０１０７】
ここでは、モータジェネレータＭＧ３を出力軸３２０に接続する場合について説明したが、例えば、図５に示した変速モード選択処理におけるステップＳ１０５に係る処理において、モータジェネレータＭＧ２を出力軸３２０に接続する場合についても基本的に同様である。但し、モータジェネレータＭＧ２の出力回転軸とＭＧ２側クラッチ板３６２Ａとの間には、前述したように変速装置としてのＭＧ２変速部が介在しており、クラッチ板３６１とＭＧ２側クラッチ板３６２Ａとを同期回転させるために必要となるモータジェネレータＭＧ２の回転速度は、出力軸回転速度Ｎｏｕｔと異なっている。即ち、この場合、出力軸回転速度Ｎｏｕｔに対しＭＧ２変速部の変速比を乗じることにより、モータジェネレータＭＧ２の目標回転速度が算出され、当該算出された目標回転速度が得られるように、モータジェネレータＭＧ２が制御される。尚、ＭＧ２変速部が、モータジェネレータＭＧ３の変速装置としても機能するように、例えばクラッチ板３６１と減速機構１１との間に設けられている場合には、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、出力軸回転速度Ｎｏｕｔに一致するよう制御されてもよい。
【０１０８】
尚、既に述べたように、退避走行制御は、変速モード選択制御に優先する制御であり、変速モード選択制御において、無段変速モードが選択されたとして、ＭＧ２故障フラグがオン状態である場合には、モータジェネレータＭＧ２を出力軸３２０に接続させる旨の接続制御は実行されない。即ち、この場合、ＥＣＵ１００は、変速モード選択制御におけるステップＳ１０５に係る処理をスキップして処理をステップＳ１０１に戻す。このようにモータジェネレータＭＧ２と出力軸３２０との接続を禁止することに対する補償が、退避走行制御におけるステップＳ２０５に係る制御によってなされるのである。
【０１０９】
モータジェネレータＭＧ３が出力軸３２０に接続されると、ＥＣＵ１００は、本来モータジェネレータＭＧ２の目標トルクとなるＭＧ２目標トルクＴｒｔｇｍｇ２を、モータジェネレータＭＧ３の目標トルクたるＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３として受け渡す（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６に係る処理は、モータジェネレータＭＧ３をモータジェネレータＭＧ２の代わりとして、出力軸３２０に対する動力の入出力に使用するための切り換え処理である。
【０１１０】
一方、モータジェネレータＭＧ３は、モータジェネレータＭＧ２とその物理的、機械的、及び電気的仕様が異なるから、トルクの入出力特性も相違する可能性が高い。そこで、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３が、モータジェネレータＭＧ３の最大トルクたるＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌよりも高いか否かを判別する（ステップＳ２０７）。尚、ＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌは、正の最大トルクであり、即ち、力行時に出力軸３２０に供給し得る最大のトルクを指す。ＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌの値は、予めＲＯＭに格納されている。
【０１１１】
ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３がＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌよりも大きい場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ３を物理的、機械的及び電気的に保護するために、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３を、ＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌに制限する（ステップＳ２０８）。
【０１１２】
ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３がＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌに制限されると、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１が発電中であり、且つバッテリ５００の充電状態を表す指標値たるＳＯＣ（例えば、バッテリ５００に付設されるＳＯＣセンサ等により検出される）が、上限値ＳＯＣｕｌよりも大きいか否かを判別する。ここで、ＳＯＣとは、バッテリ５００が満充電の状態で１００（％）を採り、バッテリ５００が完全に放電して残容量がゼロである場合に０（％）となる指標値である。上限値ＳＯＣｕｌは、物理的な上限値たる１００（％）であってもよいが、本実施形態では、そのような物理的な上限値よりは低い、バッテリ５００を過充電から保護するための現実的な意味での上限値として設定されている。例えば、上限値ＳＯＣｕｌは、８０〜９０（％）程度の値であってもよい。
【０１１３】
モータジェネレータＭＧ１が発電状態にある場合、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３がＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌに制限されていることに鑑みれば、モータジェネレータＭＧ１の発電量が、モータジェネレータＭＧ３が力行される際に消費される電力量を上回り、バッテリ５００のＳＯＣは上昇する。このような状況であっても、バッテリ５００のＳＯＣがＳＯＣｕｌ以下であれば、バッテリ５００のＳＯＣが上昇することによる利益のみが享受され得るが、ＳＯＣがＳＯＣｕｌよりも大きければ、近未来的にバッテリ５００が過充電状態に到達することになる（このような状況において、予め設定された時間以内にバッテリ５００が満充電状態に到達し得る、或いは過充電状態に陥り得るＳＯＣの値として、ＳＯＣｕｌが設定されていてもよい）。或いは過充電を避けるためにモータジェネレータＭＧ１の駆動を止めれば、エンジントルクの反力トルクを受け持つ反力部材が無くなるため、エンジン２００は空転し、出力軸３２０にエンジントルクが伝達されなくなり、退避走行自体が不可能となりかねない。
【０１１４】
そこで、モータジェネレータＭＧ１が発電状態にあり、且つバッテリ５００のＳＯＣがＳＯＣｕｌよりも大きい場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００への要求出力Ｐｅｔｇを制限する（ステップＳ２１０）。ここで、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ３を力行するのに要する電力Ｐｍｇ３が、モータジェネレータＭＧ１により発電される電力−Ｐｍｇ１（力行と発電とは符号が異なるため、負の符号が付記されている）よりも大きくなるように、例えば、Ｐｍｇ３が−Ｐｍｇ１に対し若干量上回るように、エンジン２００の要求出力Ｐｅｔｇを制限する。この際、要求出力Ｐｅｔｇが制限されることにより、モータジェネレータＭＧ１の発電量も制限され、一方でＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３はＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌのまま変化しないから、エンジントルクの制限により、Ｐｍｇ３を相対的に大きくすることが可能となるのである。
【０１１５】
エンジン２００の要求出力を制限すると、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ３に対しＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３を出力するようにトルク指令を行い、且つエンジン２００に対し要求出力Ｐｅｔｇが出力されるように出力指令を行う（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１に係る処理が終了すると、処理はステップＳ２０１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【０１１６】
尚、モータジェネレータＭＧ１が発電状態にないか、或いはバッテリ５００のＳＯＣがＳＯＣｕｌ以下である場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン要求出力の制限を行うことなく、処理をステップＳ２１１に移行させる。
【０１１７】
一方、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３がＭＧ３最大トルクＴｒｍｇ３ｕｌ以下である場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３が、モータジェネレータＭＧ３の最小トルクたるＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌ未満であるか否かを判別する（ステップＳ２１４）。尚、ＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌは、負の最大トルクであり、即ち、発電時に出力軸３２０から入力し得る最大のトルクを指す。ＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌの値は、予めＲＯＭに格納されている。ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３が係るＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌ以上である場合（ステップＳ２１４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３が、モータジェネレータＭＧ３の稼働範囲にあることから、処理をステップＳ２１１に移行し、既に述べたように、モータジェネレータＭＧ３に対するトルク指令及びエンジン２００に対する出力指令を実行する。
【０１１８】
ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３が、ＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌ未満である場合（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ３を物理的、機械的及び電気的に保護するために、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３を、ＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌに制限する（ステップＳ２１５）。
【０１１９】
ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３がＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌに制限されると、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１が力行中であり、且つバッテリ５００のＳＯＣの値が、下限値ＳＯＣｌｌ未満であるか否かを判別する（ステップＳ２１６）。下限値ＳＯＣｌｌは、物理的な下限値たる０（％）であってもよいが、本実施形態では、そのような物理的な下限値よりは高い、バッテリ５００を過放電から保護するための現実的な意味での下限値として設定されている。例えば、下限値ＳＯＣｌｌは、２０〜３０（％）程度の値であってもよい。
【０１２０】
モータジェネレータＭＧ１が力行状態にある場合、ＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３がＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌに制限されていることに鑑みれば、モータジェネレータＭＧ１を力行するのに要する電力量が、モータジェネレータＭＧ３により発電される電力量を上回り、バッテリ５００のＳＯＣは減少する。このような状況であっても、バッテリ５００のＳＯＣがＳＯＣｌｌ以上であれば、バッテリ５００のＳＯＣが減少したとしても問題は生じないが、ＳＯＣがＳＯＣｌｌ未満であれば、近未来的にバッテリ５００が過放電状態に到達することになる（このような状況において、予め設定された時間以内にバッテリ５００が完全放電状態に到達し得る、或いは過放電状態に陥り得るＳＯＣの値として、ＳＯＣｌｌが設定されていてもよい）。或いは完全放電又は過放電を避けるためにモータジェネレータＭＧ１の駆動を止めれば、エンジントルクの反力トルクを受け持つ反力部材が無くなるため、エンジン２００は空転し、出力軸３２０にエンジントルクが伝達されなくなり、退避走行自体が不可能となりかねない。
【０１２１】
そこで、モータジェネレータＭＧ１が力行状態にあり、且つバッテリ５００のＳＯＣがＳＯＣｌｌ未満である場合（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００への要求出力Ｐｅｔｇを制限する（ステップＳ２１７）。ここで、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ３により発電される電力−Ｐｍｇ３（力行と発電とは符号が異なるため、負の符号が付記されている）が、モータジェネレータＭＧ１が力行されるのに要する電力Ｐｍｇ１よりも大きくなるように、例えば、―Ｐｍｇ３がＰｍｇ１に対し若干量上回るように、エンジン２００の要求出力Ｐｅｔｇを制限する。この際、要求出力Ｐｅｔｇが制限されることにより、モータジェネレータＭＧ１から出力される反力トルクも制限され、一方でＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３はＭＧ３最小トルクＴｒｍｇ３ｌｌのまま変化しないから、エンジントルクの制限により、―Ｐｍｇ３を相対的に大きくすることが可能となるのである。
【０１２２】
エンジン２００の要求出力を制限すると、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２１１に移行させ、モータジェネレータＭＧ３に対しＭＧ３目標トルクＴｒｔｇｍｇ３を出力するようにトルク指令を行い、且つエンジン２００に対し要求出力Ｐｅｔｇが出力されるように出力指令を行う。
【０１２３】
尚、モータジェネレータＭＧ１が力行状態にないか、或いはバッテリ５００のＳＯＣがＳＯＣｌｌ以上である場合（ステップＳ２１６：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン要求出力の制限を行うことなく、処理をステップＳ２１１に移行させる。
【０１２４】
以上説明したように、本実施形態に係る退避走行制御によれば、モータジェネレータＭＧ２が故障状態にある場合に、要求される機能をモータジェネレータＭＧ３によって代替することが可能となる。ここで特に、モータジェネレータＭＧ３を有さない構成を有するハイブリッド車両を考えた場合、モータジェネレータＭＧ２の故障時に、モータジェネレータＭＧ１による力行及び発電がバッテリ５００のＳＯＣへ直接影響することを考えれば、無段変速モードを選択することは難しい。また、無段変速モードを選択し得たとして、動力源が実質的にエンジン２００のみとなるため、動力性能が不足し易い。一方、固定変速モードによって、モータジェネレータＭＧ１を空転させ、バッテリ５００への電力の入出力を抑制したとして、動力性能の不足は回避されない。その上、変速比が固定されることにより、熱効率の低下する領域でもエンジン２００を動作させざるを得ず、エネルギの消費効率が低下する。一方、モータジェネレータＭＧ３を有し、例えば本実施形態の如く固定変速モードの選択時にモータジェネレータＭＧ３を出力軸３２０に接続したとしても、無段変速モードの選択領域においてモータジェネレータＭＧ２が故障状態に陥れば、結局上述したものと同等の退避走行性能しか期待できない。
【０１２５】
また、本実施形態では特に、モータジェネレータＭＧ２が故障状態にある場合に、単に動力源を切り替えるのみならず、モータジェネレータＭＧ３の物理的、機械的又は電気的仕様等に応じて、バッテリ５００のＳＯＣが好適な範囲で推移するように、エンジン要求出力Ｐｅｔｇの制限（即ち、本発明に係る「補正」の一例）がなされる。このように、モータジェネレータＭＧ２及びモータジェネレータＭＧ３相互間のトルクの入出力特性の相違を考慮することによって、バッテリ５００が過充電状態に陥ることも、また完全放電状態及び過放電状態に陥ることも好適に防止することが可能となる。この際、退避走行であることを考えれば、要求出力の補正自体が、ドライバに不快感や不満を与えることは考え難く、結果的に極めて効果的な退避走行が可能となる。
【０１２６】
従って、本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、退避走行制御により、出力軸３２０との動力の入出力を行う、主としてエンジン２００の動力をアシストする動力源としてのモータジェネレータＭＧ２が故障状態にある場合に、モータジェネレータＭＧ３を使用して、航続距離を可及的に延長し、また無段変速モードによってエンジン２００の動作点を少なからず自由に選択することによりエネルギの消費効率低下を防ぎ、更には適宜モータジェネレータＭＧ３からのトルクのアシストを行うことにより可及的に動力性能を担保しつつ退避走行を行うことが可能である。即ち、高品質な退避走行性能が可能となるのである。尚、本発明に係る利益は、モータジェネレータＭＧ２の故障時にモータジェネレータＭＧ３を代替させることのみによっても十分に享受される。
【０１２７】
また、本実施形態において、モータジェネレータＭＧ３は、予め固定変速モードに最適化された発電効率を有するため、モータジェネレータＭＧ２が故障状態にない通常の走行においては、係る発電効率の相違による効果的な発電効果が得られる構成となっている。固定変速モードの選択機会と、モータジェネレータＭＧ２の故障機会とは、圧倒的に前者の方が多いから、このように通常時に得られる利得を考慮して各モータジェネレータの構成を決定しておくことにより、退避走行性能を行うための構成が、ハイブリッド車両１０の現実的な負荷となり難くなっている。
＜第２実施形態＞
本発明に係る「動力分配手段」の一例として、第１実施形態ではシングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とを組み合わせてなる動力分割機構３００が例示されているが、本発明に係る動力分配手段の採り得る構成は、無段変速モードと固定変速モードとを少なくとも実現可能である限りにおいて、また、出力軸３２０に対し、モータジェネレータＭＧ２及びモータジェネレータＭＧ３を夫々接続及び切り離し可能である限りにおいて、動力分割機構３００のものに限定されない。ここで、図８及び図９を参照し、本発明の第２実施形態として、動力分配手段の他の構成例について説明する。ここに、図８は、動力分割機構８００の構成を概念的に表してなる概略構成図であり、図９は、動力分割機構９００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、これらの図において、図３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。
【０１２８】
図８において、動力分割機構８００では、キャリア８１２に、エンジン２００のクランクシャフト２０５に連結された入力軸３１０が連結されている。また、サンギア８１１にモータジェネレータＭＧ１が連結され、そのサンギア８１１と同心円状に配置される内歯歯車たるリングギア８１４が出力軸３２０に連結されている。これらサンギア８１１とリングギア８１４とに噛合する大ピニオンギ８１３が、その中心軸線を中心に自転し、キャリア８１２の自転によって公転するようにキャリア８１２によって保持されている。これらキャリア８１２、サンギア８１１、リングギア８１４及び大ピニオンギア８１３によって、第１遊星歯車機構８１０が構成されている。
【０１２９】
一方、大ピニオンギア８１３は、いわゆるステップドピニオンギアとして構成されている。すなわち、大ピニオンギア８１３より小径の小ピニオンギア８２１が、同一軸線上に並べて一体化されている。その小ピニオンギア８２１が、サンギア８１１より大径のサンギア８２２に噛み合っている。即ち、サンギア８２２と、大小のピニオンギア８１３及び８２１（即ち、ステップドピニオンギア）と、これを保持しているキャリア８１２と、上記リングギア８１４とによって第２遊星歯車機構８２０が構成されている。このように、動力分割機構８００は、歯数の異なるピニオンギアを一体に連結することによりキャリア及びリングギアを共用してなる二組の遊星歯車機構により構成される。
【０１３０】
図９において、動力分割機構９００では、第１遊星歯車機構９１０と第２遊星歯車機構９２０とを備える。第１遊星歯車機構９１０のキャリア９１２にエンジントルクを伝達する入力軸３１０が連結されている。その第１遊星歯車機構９１０におけるサンギア９１１にモータジェネレータＭＧ１が連結され、そのサンギア９１１と同心円上に配置されている内歯歯車であるリングギア９１３が出力軸３２０に連結されている。そして、これらサンギア９１１とリングギア９１３とに噛み合っているピニオンギア９１４が、その中心軸線を中心に自転し、キャリア９１２の自転によって公転するようにキャリア９１２によって保持されている。
【０１３１】
第２遊星歯車機構９２０は、第１遊星歯車機構９１０と同一軸線上に配置されており、そのサンギア９２１の中心部を出力軸３２０が貫通すると共に、サンギア９２１と出力軸３２０とが連結されている。言い換えれば、サンギア９２１が、第１遊星歯車機構９１０におけるリングギア９１３と一体に回転するように連結されている。また、サンギア９２１と同心円上に配置されたリングギア９２４が、第１遊星歯車機構９１０におけるサンギア９１１に連結されている。言い換えれば、第２遊星歯車機構９２０のリングギア９２４が、モータジェネレータＭＧ１に連結されている。
【０１３２】
また、これらサンギア９２１とリングギア９２４との間に配置されてサンギア９２１及びリングギア９２４に噛み合っているピニオンギア９２３が、キャリア９２２によって自転且つ公転可能に保持されている。ブレーキ３５０は、このキャリア９２２を選択的に固定することが可能に設置される。このように、動力分割機構９００は、二組のシングルピニオン型遊星歯車機構により構成される。
【０１３３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【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エンジンの模式図である。
【図３】図１のハイブリッド車両における動力分割機構の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図４】図３の動力分割機構において実現される各々の変速モードに対応する共線図である。
【図５】図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行される変速モード選択処理のフローチャートである。
【図６】図５の変速モード選択制御において参照される変速モードマップの模式図である。
【図７】図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行される退避走行制御のフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る動力分割機構の一例を概念的に表してなる概略構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る動力分割機構の他の例を概念的に表してなる概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０…ハイブリッド車両、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、モータジェネレータＭＧ１…モータジェネレータＭＧ２…モータジェネレータ、３１０…入力軸、３２０…出力軸、３５０…ブレーキ、３６０…ドグクラッチ、６００…車速センサ、７００…アクセルポジションセンサ、８００…動力分割機構（第２実施形態）、９００…動力分割機構（第２実施形態）。
【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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