JP2018001869A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかの走行モードを選択可能に構成されたハイブリッド車両において、簡易な演算処理で効率の良いモードを選択する。【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンと、第１回転電機（第１ＭＧ）と、駆動輪に接続される出力軸と、出力軸に接続される第２回転電機（第２ＭＧ）と、エンジンと第１ＭＧと出力軸とを機械的に連結する遊星歯車機構と、シリーズモードとシリーズパラレルモードとのどちらかの走行モードを選択可能に構成された制御装置とを備える。制御装置は、シリーズパラレルモードで第１ＭＧの回転速度が０となる場合のエンジントルク（エンジン熱効率と相関関係のあるパラメータ）がしきい値未満である場合にシリーズモードを選択し、そうでない場合にシリーズパラレルモードを選択する。【選択図】図１５

Description

本発明は、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかの走行モードを選択可能に構成されたハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両には、駆動力源として、エンジンおよびモータが備えられる。従来、エンジンおよびモータの双方の動力を用いて走行する方式として、シリーズ走行およびシリーズパラレル走行が知られている。

シリーズ走行は、エンジンをジェネレータに接続し、エンジンの動力をジェネレータに伝達して一旦電力に変換し、その電力でモータを駆動する方式である。すなわち、シリーズ走行では、エンジンの動力はジェネレータに伝達されて電力に変換される。

シリーズパラレル走行は、エンジンを動力分割機構（遊星歯車機構など）を介してジェネレータおよび駆動輪に接続し、エンジンの動力を分割してジェネレータと駆動輪とに伝達する方式である。すなわち、シリーズパラレル走行では、エンジンの動力の一部はジェネレータに伝達されて電力に変換され、残りが駆動輪に機械的に伝達される。

上記の２つの走行方式（シリーズ走行、シリーズパラレル走行）を切替可能に構成されたハイブリッド車両が、たとえば特開２０１２−８６７２５号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１２−８６７２５号公報

しかしながら、特許文献１には、上記２つの走行方式の切替条件について記載されていない。また、各走行方式での効率を演算し、効率の良い方を選択することが理想であるが、考慮すべき効率としてはエンジン熱効率、動力伝達効率（エンジンおよびモータの動力が駆動輪に伝達される効率であって、モータおよびジェネレータの電力変換効率を含む）など複数存在するため、これらの複数の効率のすべてを刻々変化する車速および要求駆動力などに応じて逐一演算することは、演算負荷が過大となり現実的には困難であることが懸念される。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかの走行モードを選択可能に構成されたハイブリッド車両において、簡易な演算処理で効率の良いモードを選択することである。

本開示によるハイブリッド車両は、エンジンと、第１回転電機と、駆動輪に接続される出力軸と、出力軸に接続される第２回転電機と、第１回転電機に接続される第１要素と、第２要素と、出力軸に接続される第３要素とを有する遊星歯車機構と、エンジンと遊星歯車機構との接続状態を第１状態または第２状態に切替可能に構成された切替装置とを備える。第１状態は、エンジンを第１要素に接続する状態、またはエンジンを第２要素に接続しつつ出力軸を第３要素から切り離す状態である。第２状態は、エンジンを第２要素に接続する状態である。ハイブリッド車両は、シリーズモードとシリーズパラレルモードとのどちらかの走行モードを選択可能に構成された制御装置をさらに備える。シリーズモードは、切替装置を第１状態にし、エンジンの動力を第１回転電機に伝達して電力に変換するモードである。シリーズパラレルモードは、切替装置を第２状態にし、第１回転電機のトルクを用いてエンジンの動力の一部を出力軸に機械的に伝達しつつ、エンジンの動力の残部を第１回転電機または第２回転電機に伝達して電力に変換するモードである。制御装置は、第１制御、第２制御および第３制御のいずれかを実行することによって、シリーズモードとシリーズパラレルモードとのどちらの走行モードを選択するのかを決定する。第１制御は、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となると仮定した場合のエンジンの熱効率がしきい値未満である場合にシリーズモードを選択し、熱効率がしきい値よりも大きい場合にシリーズパラレルモードを選択する制御である。第２制御は、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンの燃料消費率が第２しきい値よりも大きい場合にシリーズモードを選択し、燃料消費率が第２しきい値未満である場合にシリーズパラレルモードを選択する制御である。第３制御は、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンのトルクが第３しきい値未満である場合にシリーズモードを選択し、トルクが第３しきい値よりも大きい場合にシリーズパラレルモードを選択する制御である。

上記のハイブリッド車両においては、切替装置の状態を切り替えることによって、走行モードをシリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかに切替可能に構成される。上記２つの走行モードは、エンジンを動作させて走行するという点で共通する一方、下記のような効率の違いがある。

シリーズモードでは、切替装置が第１状態にされることによってエンジンと出力軸との間の機械的な動力伝達が遮断されるため、エンジンの回転速度を車速に拘束されることなく最適値に調整できる。一方、シリーズモードでは、第１回転電機が発電した電力で第２回転電機を駆動することを前提としているため、各回転電機において電力変換ロスが一定割合発生する。したがって、シリーズモードでは、エンジン熱効率を最適にできる一方、シリーズパラレルモードに比べて動力伝達効率が電力変換ロス分だけ低下し得る。

シリーズパラレルモードでは、第１回転電機の回転速度が０となる場合に、第１回転電機の電力変換ロスが最小となり、電力変換効率を含む動力伝達効率が最大となる。一方、シリーズパラレルモードでは、切替装置が第２状態にされることによってエンジンが遊星歯車機構の第２要素に接続されるため、第１回転電機の回転速度を０にする（動力伝達効率を最大にする）と、共線図の関係によりエンジンの回転速度（第２要素の回転速度）が車速（出力軸の回転速度）に拘束されてしまい、エンジン熱効率を最適にできない可能性がある。

上記のような効率の違いに鑑み、本開示による制御装置は、第１制御、第２制御および第３制御のいずれかを実行することによって、シリーズモードとシリーズパラレルモードとのどちらかの走行モードを選択する。

第１制御は、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンの熱効率をパラメータとして、走行モードを選択する制御である。この第１制御では、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンの熱効率が第１しきい値未満である場合には、仮にシリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる（すなわち動力伝達効率が最大となる）ようにエンジンを運転するとエンジンの熱効率が最適熱効率よりもかなり低いレベルになることに鑑み、シリーズモードが選択される。一方、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンの熱効率が第１しきい値よりも大きい場合には、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる（すなわち動力伝達効率が最大となる）ようにエンジンを運転することでエンジンの熱効率も最適熱効率に近い高いレベルになることに鑑み、シリーズパラレルモードが選択される。

第２制御は、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンの燃料消費率をパラメータとして、走行モードを選択する制御である。エンジンの燃料消費率は、単位仕事あたりの燃料消費量であり、エンジンの熱効率とは逆数の関係にある。そのため、第２制御では、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンの燃料消費率が第２しきい値よりも大きい場合にシリーズモードが選択され、そうでない場合にシリーズパラレルモードが選択される。

第３制御は、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンのトルクをパラメータとして、走行モードを選択する制御である。エンジンのトルクは、すべての運転領域で熱効率と完全に一対一の関係にあるわけではないが、実際の制御を行なう通常使用域では、ほぼ、エンジンのトルクが大きい方が熱効率が良いという関係にある。そのため、第３制御では、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンのトルクが第３しきい値未満である場合にシリーズモードが選択され、そうでない場合にシリーズパラレルモードが選択される。

以上のように、本開示による制御装置は、エンジン熱効率および電力変換効率といった複数の効率をすべて逐次演算するのではなく、シリーズパラレルモードで第１回転電機の回転速度が０となる場合のエンジンの熱効率あるいは熱効率と相関関係のあるパラメータ（燃料消費率またはエンジントルク）を演算し、演算結果を用いて走行モードを選択する。そのため、複数の効率のすべてを逐次演算する場合に比べて、簡易な演算処理で効率の良いモードを選択することができる。

本発明によれば、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかの走行モードを選択可能に構成されたハイブリッド車両において、簡易な演算処理で効率の良いモードを選択することができる。

車両の全体構成の一例を模式的に示す図である。 制御装置の入出力情報の一例を示す図である。 各走行モードにおける制御状態を示す係合表である。 ＭＧ２単独駆動モード中の共線図である。 両駆動モード中の共線図である。 シリーズモード中の共線図（その１）である。 シリーズパラレルモード中の共線図（その１）である。 パラレルモード中の１速形成時における共線図である。 パラレルモード中の２速形成時における共線図である。 パラレルモード中の３速形成時における共線図である。 パラレルモード中の４速形成時における共線図である。 シリーズパラレルモードでの走行中に第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合の共線図である。 シリーズパラレルモードでの走行中に第１ＭＧが負回転状態となる場合の共線図である。 シリーズパラレルモードで動力伝達効率が最大となる場合のエンジン動作線（伝達効率最大動作線）Ｋ１の一例を示す図である。 制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 駆動装置の構成を模式的に示す図（その１）である。 シリーズモード中の共線図（その２）である。 駆動装置の構成を模式的に示す図（その２）である。 シリーズモード中の共線図（その３）である。 シリーズパラレルモード中の共線図（その２）である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

＜車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態による車両１の全体構成の一例を模式的に示す図である。車両１は、駆動装置２と、駆動輪９０と、制御装置１００と、油圧回路５００とを含む。駆動装置２は、エンジン１０と、第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）２０と、第２モータジェネレータ（第２ＭＧ）３０と、第１遊星歯車装置（動力分割装置）４０と、第２遊星歯車装置５０と、クラッチＣ１と、クラッチＣ２と、ブレーキＢ１とを含む。第２遊星歯車装置５０、クラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１、および油圧回路５００は、後述するように、エンジン１０と第１遊星歯車装置４０との接続状態を切り替える切替装置として機能する。

車両１は、エンジン１０と、第１ＭＧ２０と、第２ＭＧ３０との少なくともいずれかの動力を用いて走行するハイブリッド車両である。エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、モータとしてもジェネレータとしても機能する回転電機（たとえば永久磁石型の三相交流回転電機）である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、図示しない駆動用バッテリに電気的に接続される。第１ＭＧ２０は、第２ＭＧ３０が発電した電力および駆動用バッテリから供給される電力の少なくとも一方で駆動される。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０が発電した電力および駆動用バッテリから供給される電力の少なくとも一方で駆動される。

第１ＭＧ２０のロータには回転軸２２が固定されており、第２ＭＧ３０のロータには回転軸３１が固定されている。なお、回転軸２２は、第１軸１２上に配置されており、回転軸３１は、第１軸１２に平行な第２軸１４上に配置されている。

第１軸１２上には、第１ＭＧ２０と、第２遊星歯車装置５０と、第１遊星歯車装置４０と、クラッチＣ２と、クラッチＣ１と、エンジン１０とが順次配置されている。

第２遊星歯車装置５０は、サンギヤＳ２と、複数のピニオンギヤＰ２と、各ピニオンギヤＰ２を接続するキャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。第２遊星歯車装置５０は、シングルプラネタリギヤである。

サンギヤＳ２は、回転軸２２に固定されている。リングギヤＲ２は、サンギヤＳ２の外周側に設けられており、回転中心が第１軸１２と同軸になるように配置されている。キャリアＣＡ２は、第１軸１２を中心に回転可能に設けられており、各ピニオンギヤＰ２を回転可能に支持している。各ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２との間に配置されており、ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２の周囲を公転可能で、かつ、ピニオンギヤＰ２の中心軸周りに自転可能に設けられている。

サンギヤＳ２の回転速度、キャリアＣＡ２の回転速度およびリングギヤＲ２の回転速度の間には、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）がある。

第１遊星歯車装置４０は、サンギヤＳ１と、複数のピニオンギヤＰ１と、各ピニオンギヤＰ１を接続するキャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。第１遊星歯車装置４０は、シングルプラネタリギヤである。

サンギヤＳ１は、回転軸２２に固定されており、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。このため、回転軸２２と、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ２とは、一体的に回転する。

リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１の外周側に配置されており、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。リングギヤＲ１には、キャリアＣＡ２が接続されており、リングギヤＲ１とキャリアＣＡ２とは、一体的に回転する。

各ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１の間に配置され、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１と噛み合っている。ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１の周囲を公転可能に設けられると共に、ピニオンギヤＰ１の回転中心を中心として自転可能に設けられている。キャリアＣＡ１は、各ピニオンギヤＰ１を回転可能に支持すると共に、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。

サンギヤＳ１の回転速度、キャリアＣＡ１の回転速度およびリングギヤＲ１の回転速度との間には、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）がある。

ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の外周側であって、駆動装置２のケース２５に設けられている。ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の回転を規制可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキＢ１が係合状態とされると、リングギヤＲ２はケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転が規制される。ブレーキＢ１が開放状態になると、リングギヤＲ２の回転が許容される。

クラッチＣ２は、エンジン１０のクランク軸２１とキャリアＣＡ１とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣ２が係合状態とされると、クランク軸２１およびキャリアＣＡ１が連結されると共に互いに一体的に回転する。クラッチＣ２が解放状態とされると、キャリアＣＡ１は、クランク軸２１との連結状態が解除される。

クラッチＣ１は、回転軸２２（サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２）と、クランク軸２１とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣ１が係合状態になると、回転軸２２とクランク軸２１とが連結され、エンジン１０の動力を第１ＭＧ２０に直接伝達することができる。その一方で、クラッチＣ１が解放されると、エンジン１０のクランク軸２１は、回転軸２２との連結状態が解除される。

リングギヤＲ１の外周面には、ドリブンギヤ７１と噛み合う外周歯が形成されている。ドリブンギヤ７１は、カウンタ軸（以下「出力軸」ともいう）７０の一端側に固定されている。エンジン１０および第１ＭＧ２０からの動力は、リングギヤＲ１およびドリブンギヤ７１を通じて、出力軸７０に伝達される。

第２ＭＧ３０の回転軸３１には、リダクションギヤ３２が固定されている。リダクションギヤ３２は、ドリブンギヤ７１と噛み合っている。このため、第２ＭＧ３０からの動力は、リダクションギヤ３２およびドリブンギヤ７１を通じて、出力軸７０に伝達される。

出力軸７０は、第１軸１２および第２軸１４に平行となるように配置されている。出力軸７０の他方端側には、ドライブギヤ７２が設けられている。ドライブギヤ７２は、デファレンシャルギヤ８０のデフリングギヤ８１と噛み合っている。デファレンシャルギヤ８０には、駆動軸８２を介して駆動輪９０が接続されている。このため、出力軸７０の回転は、デファレンシャルギヤ８０を通じて駆動輪９０に伝達される。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行する。

＜制御装置の入出力情報＞
図２は、図１に示す制御装置１００の入出力情報の一例を示す図である。制御装置１００には、車速センサ、アクセル開度センサ、エンジン回転速度センサ、ＭＧ１回転速度センサ、ＭＧ２回転速度センサ、出力軸回転速度センサ、勾配センサ、バッテリ監視ユニットなど、車両１の制御に必要な複数のセンサが接続されている。これらのセンサにより、制御装置１００は、車両１の速度（以下「車速Ｖ」ともいう）、アクセル開度、エンジン１０の回転速度（以下「エンジン回転速度Ｎｅ」ともいう）、第１ＭＧ２０の回転速度（以下「第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１」ともいう）、第２ＭＧ３０の回転速度、出力軸７０の回転速度（以下「出力軸回転速度Ｎｏｕｔ」ともいう）、路面勾配、図示しない駆動用バッテリの状態等の情報を取得する。

制御装置１００は、各センサから取得した情報に基づいて、車両１に対する要求駆動力を算出する。制御装置１００は、要求駆動力から、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびエンジン１０に対する出力指令値をそれぞれ算出し、各出力指令値を満たすように、第１ＭＧ２０の出力（第１ＭＧ２０に供給される電流）、第２ＭＧ３０の出力（第２ＭＧ３０に供給される電流）、エンジン１０の出力（電子スロットル弁の開度、点火時期、燃料噴射量など）をそれぞれ制御する。

また、制御装置１００は、各センサから取得した情報に基づいてクラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１に対する油圧指令値ＰｂＣ１，ＰｂＣ２，ＰｂＢ１をそれぞれ算出し、図１の油圧回路５００に出力する。油圧回路５００は、各指令値ＰｂＣ１，ＰｂＣ２，ＰｂＢ１に応じた油圧を、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１にそれぞれ供給する。これにより、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１の状態（係合／解放）が切り替えられる。

＜車両１の走行モード＞
車両１の走行モードには、モータ走行モード（以下「ＥＶ走行モード」という）と、ハイブリッド走行（以下「ＨＶ走行」という）モードとが含まれる。

ＥＶ走行モードは、エンジン１０を停止させて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力で車両１を走行させるモードである。本実施の形態において、ＥＶ走行モードには、第２ＭＧ３０単独の動力を用いる「ＭＧ２単独駆動モード」と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方の動力を用いる「両駆動モード」とが含まれる。

ＨＶ走行モードは、エンジン１０を作動させて、エンジン１０の動力と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力とで車両１を走行させるモードである。本実施の形態において、ＨＶ走行モードには、シリーズ走行モード（以下、単に「シリーズモード」ともいう）、シリーズパラレル走行モード（以下、単に「シリーズパラレルモード」ともいう）、およびパラレル走行モード（以下、単に「パラレルモード」ともいう）が含まれる。

シリーズモードでは、エンジン１０の動力が全て第１ＭＧ２０に伝達されて電力に変換され、その電力で第２ＭＧ３０が駆動される。

シリーズパラレルモードでは、エンジン１０の動力の一部は出力軸７０に機械的に伝達され、残りの動力は第１ＭＧ２０に伝達されて電力に変換され、その電力で第２ＭＧ３０が駆動される。

パラレルモードでは、エンジン１０の動力が出力軸７０に機械的に伝達されるとともに、必要に応じて第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力が出力軸７０に伝達される。

なお、シリーズモード、シリーズパラレルモード、パラレルモードのいずれにおいても、必要に応じて第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方で発電して駆動用バッテリを充電することも可能である。

＜＜各走行モード中の制御状態（係合表）＞＞
制御装置１００は、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１の各摩擦係合要素の制御状態（係合／解放）と、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の駆動を制御することによって、上記の複数の走行モードのうちからいずれか１つを選択する。

図３は、各走行モードにおける各摩擦係合要素の制御状態を示す係合表である。図３において「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｂ１」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」はそれぞれクラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０を示す。Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１の各欄の丸印（○）は「係合」を示し、無印は「解放」を示す。

ＭＧ２単独駆動モード中においては、クラッチＣ１が係合され、その他の摩擦係合要素は解放される。両駆動モード中においては、ブレーキＢ１が係合され、その他の摩擦係合要素は解放される。シリーズモード中においては、クラッチＣ１が係合され、その他の摩擦係合要素は解放される。シリーズパラレルモード中においては、クラッチＣ２が係合され、その他の摩擦係合要素は解放される。

パラレルモード中においては、各摩擦係合要素の制御状態の組合せに応じて、減速比γ（出力軸回転速度Ｎｏｕｔに対するエンジン回転速度Ｎｅの比）が異なる１速〜４速のいずれかの変速段が形成される。１速形成時においては、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が係合され、クラッチＣ２が解放される。２速形成時においては、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が係合され、クラッチＣ１が解放される。３速形成時には、クラッチＣ１およびクラッチＣ２が係合され、ブレーキＢ１が解放される。

４速形成時においては、クラッチＣ２が係合され、その他の摩擦係合要素は解放される。さらに、４速形成時においては、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１がゼロに固定されるように第１ＭＧ２０の電流がフィードバック制御される（以下、この制御を「電気ロック」ともいう）。

＜＜各走行モード中の制御状態（共線図）＞＞
図４〜１１は、各走行モード中の制御状態の一例を共線図上に示す図である。図４〜１１において、「Ｓｕｎ１」はサンギヤＳ１を示し、「Ｓｕｎ２」はサンギヤＳ２を示し、「Ｃａｒ１」はキャリアＣＡ１を示し、「Ｃａｒ２」はキャリアＣＡ２を示し、「Ｒｉｎｇ１」はリングギヤＲ１を示し、「Ｒｉｎｇ２」はリングギヤＲ２を示す。また、「Ｂ１」はブレーキＢ１を示し、「Ｃ１」はクラッチＣ１を示し、「Ｃ２」はクラッチＣ２を示す。黒塗りの丸印（●）は各摩擦係合要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１）の「係合」を示す。「ＥＮＧ」はエンジン１０を示し、「ＭＧ１」は第１ＭＧ２０を示し、「ＭＧ２」は第２ＭＧ３０を示し、「ＯＵＴ」は出力軸７０を示す。「Ｔｅ」はエンジン１０のトルク（以下「エンジントルク」という）を示し、「Ｔｍ１」は第１ＭＧ２０のトルク（以下「第１ＭＧトルク」という）を示し、「Ｔｍ２」は第２ＭＧ３０のトルク（以下「第２ＭＧトルク」という）を示す。

図４〜１１に示す共線図は、第１遊星歯車装置４０および第２遊星歯車装置５０の各回転要素（サンギヤＳ１，Ｓ２、キャリアＣＡ１，ＣＡ２、リングギヤＲ１，Ｒ２）の回転速度を縦線で示し、それらの間隔を第１遊星歯車装置４０および第２遊星歯車装置５０の各ギヤ比に対応する間隔とし、さらにそれぞれの縦線の上下方向を回転方向（上方向を正方向、下方向を負方向）とし、その上下方向での位置を回転速度としたものである。

図４は、ＭＧ２単独駆動モード中の共線図である。上述したように、第１ＭＧ２０はサンギヤＳ１，Ｓ２に連結され、第２ＭＧ３０および出力軸７０は、リングギヤＲ１およびキャリアＣＡ２に連結される。

ＭＧ２単独駆動モード中においては、クラッチＣ１が係合されるので、エンジン１０が第１ＭＧ２０に連結される。さらに、ＭＧ２単独駆動モード中においては、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されるので、リングギヤＲ２の回転は規制されず、出力軸７０はエンジン回転速度Ｎｅに拘束されることなく自由に回転可能となる。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０を停止させて、第２ＭＧ３０をモータとして動作させる。これにより、エンジン１０に連結されたサンギヤＳ１，Ｓ２は回転しない一方、出力軸７０は第２ＭＧトルクＴｍ２に応じて回転する。

図５は、両駆動モード中の共線図である。両駆動モード中においては、ブレーキＢ１が係合され、クラッチＣ１，Ｃ２が解放される。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０を停止させて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０をモータとして動作させる。ブレーキＢ１が係合されリングギヤＲ２の回転が規制されているため、第１ＭＧトルクＴｍ１はリングギヤＲ２を支点として出力軸７０に伝達される。さらに、第２ＭＧトルクＴｍ２も出力軸７０に伝達される。なお、クラッチＣ１，Ｃ２は解放されているため、エンジン１０は、第１遊星歯車装置４０から切り離された状態である。

図６は、シリーズモード中の共線図である。シリーズモード中においては、クラッチＣ１が係合されるので、エンジン１０が第１ＭＧ２０に連結される。さらに、シリーズモード中においては、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されるので、リングギヤＲ２の回転は規制されず、エンジン１０が車速Ｖ（出力軸回転速度Ｎｏｕｔ）に拘束されることなく自由に回転可能となる。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０を動作させ、第１ＭＧ２０をジェネレータとして動作させ、第２ＭＧ３０をモータとして動作させる。これにより、エンジン１０の動力が第１ＭＧ２０に伝達されて電力に一旦変換され、その電力で第２ＭＧ３０が駆動される。

図７は、シリーズパラレルモード中の共線図である。シリーズパラレルモード中においては、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放されるとともに、クラッチＣ２が係合されてエンジン１０がキャリアＣＡ１に連結される。したがって、エンジン１０が第１遊星歯車装置４０を介して第１ＭＧ２０（サンギヤＳ１）および出力軸７０（リングギヤＲ１）に接続される。そのため、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１を車速Ｖ（出力軸回転速度Ｎｏｕｔ）に応じて適宜調整することによって、エンジン回転速度Ｎｅを車速Ｖに拘束されることなく最適値に調整できる。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０を動作させるとともに、第２ＭＧ３０をモータとして動作させる。この際、制御装置１００は、第１ＭＧトルクＴｍ１が負方向に作用するように、第１ＭＧ２０を動作させる。図７に示すように第１ＭＧ２０の正回転時には、制御装置１００は、第１ＭＧ２０をジェネレータとして動作させることで、第１ＭＧトルクＴｍ１を負方向に作用させる。これにより、第１ＭＧトルクＴｍ１を反力として、エンジントルクＴｅがリングギヤＲ１（出力軸７０）に伝達される。したがって、シリーズパラレルモードにおいては、エンジン１０の動力の一部は第１ＭＧ２０に伝達されて電力に変換され、残りが第１ＭＧトルクＴｍ１を用いて出力軸７０に機械的に伝達される。

図８は、パラレルモード中の１速形成時における共線図である。１速形成時には、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が係合され、クラッチＣ２が解放される。そのため、エンジン１０がサンギヤＳ１に連結されるとともに、リングギヤＲ２の回転が規制される。

図９は、パラレルモード中の２速形成時における共線図である。２速形成時には、クラッチＣ１が解放されクラッチＣ２が係合されるため、１速形成時に比べて、エンジン１０の連結先がサンギヤＳ１からキャリアＣＡ２に切り替えられる。ブレーキＢ１は、１速形成時と同様に係合されるため、リングギヤＲ２の回転が規制される。

図１０は、パラレルモード中の３速形成時における共線図である。３速形成時には、クラッチＣ１およびクラッチＣ２が係合状態とされてエンジン１０がサンギヤＳ１，Ｓ２およびキャリアＣＡ１に連結されるとともに、ブレーキＢ１が解放されてリングギヤＲ２が自由に回転可能になる。これにより、サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２が同じ回転速度で一体的に回転する状態となる。

図１１は、パラレルモード中の４速形成時における共線図である。４速形成時には、クラッチＣ２が係合され、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放される。また、第１ＭＧ２０が電気ロックされる。そのため、エンジン１０がキャリアＣＡ１に連結されるとともに、電気ロックによってサンギヤＳ１の回転速度がゼロに制御される。

このように、パラレルモードにおいては、１速〜４速のいずれかの変速段が形成される。これにより、減速比γは各変速段に応じた所定値に機械的に固定される。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０を作動させる。そのため、エンジン１０の動力が機械的に効率よく出力軸７０に伝達される。また、制御装置１００は、必要に応じて、駆動用バッテリの電力で第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方をモータとして動作させる。これにより、エンジン１０の動力に加えて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動力が、機械的に出力軸７０に伝達される。なお、パラレルモード中において、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方をジェネレータとして動作させることも可能である。

＜走行モードの選択＞
上述のように、車両１は、エンジン１０を停止させて走行するＥＶ走行モードと、エンジン１０を動作させて走行するＨＶ走行モードとの切替が可能である。たとえば、制御装置１００は、車両１に対する要求駆動力が第１レベルＬ１未満である低負荷領域では、エンジン１０の熱効率（以下「エンジン熱効率」あるいは単に「熱効率」ともいう）が低い領域であるため、エンジン１０を停止させて走行するＥＶ走行モードを選択する。一方、要求駆動力が第１レベルＬ１よりも大きい領域では、エンジン１０を動作させて走行するＨＶ走行モードを選択する。

また、車両１は、ＨＶ走行モードにおいて、シリーズモード、シリーズパラレルモード、パラレルモードの切替が可能である。本実施の形態による制御装置１００は、車両１に対する要求駆動力が第１レベルＬ１よりも大きい第２レベルＬ２を超える高負荷領域では、動力性能に優れるパラレルモードを選択する。

一方、車両１に対する要求駆動力が第１レベルＬ１と第２レベルＬ２との間に含まれる中負荷領域では、制御装置１００は、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択する。

＜シリーズモードとシリーズパラレルモードとの選択＞
上述のように、本実施の形態による制御装置１００は、中負荷領域において、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択する。この際、各モードでの効率をすべて演算し、効率の良い方を選択することが理想である。しかしながら、考慮すべき効率としては、熱効率、動力伝達効率（エンジン１０および各ＭＧ２０，３０の動力が出力軸７０に伝達される効率であって、各ＭＧ２０，３０の電力変換効率を含む）など複数存在するため、これらの複数の効率のすべてを刻々変化する車速Ｖおよび要求駆動力などに応じて逐一演算することは、制御装置１００の演算負荷が過大となり現実的には困難であることが懸念される。

そこで、本実施の形態による制御装置１００は、熱効率および電力変換効率などといった複数の効率をすべて逐次演算するのではなく、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合の熱効率あるいは熱効率と相関関係のあるパラメータを演算し、その演算結果を用いてシリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択する。そのため、複数の効率のすべてを逐次演算する場合に比べて、簡易な演算処理で効率の良いモードを選択することができる。以下、この点について詳しく説明する。

シリーズモードおよびシリーズパラレルモードは、エンジン１０を動作させて走行するという点で共通する一方、下記のような効率の違いがある。

シリーズモードでは、クラッチＣ１が係合されてエンジン１０が第１ＭＧ２０に連結されるとともに、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されるためエンジン１０の回転速度を車速Ｖに拘束されることなく最適値に調整できる。したがって、シリーズモードにおいては、エンジン熱効率を最適値にすることができる。ところが、シリーズモードでは、第１ＭＧ２０が発電した電力で第２ＭＧ３０を駆動することを前提としているため、各ＭＧ２０，３０において電力変換ロスが一定割合発生する。したがって、シリーズモードでは、エンジン熱効率を最適にできる一方、シリーズパラレルモードに比べて動力伝達効率が電力変換ロス分だけ低下し得る。

一方、シリーズパラレルモードでは、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合に、第１ＭＧ２０の電力変換ロスが最小となり、電力変換効率を含む動力伝達効率が最大となる。

図１２は、シリーズパラレルモードでの走行中に第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合の共線図を示す。このような状態になる場合に、第１ＭＧ２０の電力変換ロスが最小となるため、動力伝達効率は最大となる。

ところが、シリーズパラレルモードにおいては、エンジン１０が第１遊星歯車装置４０のキャリアＣＡ１に接続されているため、動力伝達効率を最大としつつ熱効率を最適にすることは難しい。

具体的には、動力伝達効率を最大にするために第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１（サンギヤＳ１の回転速度）を０にすると、共線図の関係によりエンジン回転速度Ｎｅ（キャリアＣＡ１の回転速度）が車速Ｖ（リングギヤＲ１の回転速度）に拘束されてしまうため、熱効率を最適にすることができない可能性がある。

逆に、熱効率を最適にするためにエンジン１０を熱効率最適動作線（後述の図１４参照）上で運転すると、共線図の関係により第１ＭＧ２０が負回転状態（Ｎｍ１＜０）となり、動力伝達効率が低下してしまうことが懸念される。

図１３は、シリーズパラレルモードでの走行中に第１ＭＧ２０が負回転状態となる場合の共線図を示す。シリーズパラレルモードでエンジン１０の動力を出力軸７０に伝達するためには第１ＭＧトルクＴｍ１を負方向に作用させる必要があるところ、第１ＭＧ２０が負回転（Ｎｍ１＜０）の状態で第１ＭＧトルクＴｍ１を負方向に作用させるためには、第１ＭＧ２０に電力を供給して第１ＭＧ２０を駆動する必要がある。また、エンジン１０から出力軸７０に伝達される動力が過剰である場合には、第２ＭＧトルクＴｍ２を負方向に作用させるために、第２ＭＧ３０に発電させる必要がある。したがって、第１ＭＧ２０の駆動によって得られた第１ＭＧトルクＴｍ１を反力として出力軸７０に伝達されたエンジン１０の動力が、第２ＭＧ３０で電力に変換され、その電力が第１ＭＧ２０に戻されて第１ＭＧ２０の駆動に用いられるという現象（以下「動力循環」という）が発生し得る。この動力循環によって大きな損失が生じるため、動力伝達効率は低下してしまう。

上記のような効率の違いに鑑み、本実施の形態による制御装置１００は、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる（動力伝達効率が最大となる）場合のエンジン熱効率あるいはエンジン熱効率と相関関係のあるパラメータを演算し、その演算結果を用いてシリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択する。

制御装置１００は、エンジン回転速度、エンジントルク推定値、燃料消費量から、エンジン熱効率を演算することができる。また、より簡便に演算するために、制御装置１００は、エンジントルクおよびエンジン回転速度をパラメータとしてエンジン熱効率を規定するマップを予め記憶しておき、そのマップを参照してエンジン熱効率を演算することもできる。

エンジン熱効率と相関関係のあるパラメータの一例として、エンジン１０の燃料消費率が挙げられる。燃料消費率は、単位仕事あたりの燃料消費量であり、エンジン熱効率とは逆数の関係にある。

エンジン熱効率と相関関係のあるパラメータの他の例として、エンジントルクが挙げられる。エンジントルクは、すべての運転領域でエンジン熱効率と完全に一対一の関係にあるわけではないが、実際の制御を行なう通常使用域では、ほぼ、エンジントルクが大きい方が熱効率が良いという関係にある。

そのため、制御装置１００は、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合のエンジン熱効率、エンジン燃料消費量、エンジントルクのいずれかを演算し、その演算結果を用いてシリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択することができる。

以下では、エンジン熱効率と相関関係のあるパラメータとしてエンジントルクを演算し、演算されたエンジントルクを用いてシリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択する場合について例示的に説明する。

図１４は、シリーズパラレルモードで動力伝達効率が最大となる（すなわち第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる）場合のエンジン動作線（以下「伝達効率最大動作線」ともいう）Ｋ１の一例を示す図である。なお、伝達効率最大動作線Ｋ１は、アクセル開度（ユーザ要求トルク）および路面勾配などによって上下するが、図１４には、一例として、アクセル開度を所定開度で一定とした場合の、平坦路における伝達効率最大動作線Ｋ１Ａと、登板路における伝達効率最大動作線Ｋ１Ｂとが示されている。

図１４において、横軸に車速Ｖおよびエンジン回転速度Ｎｅが平行に並べて示され、縦軸にエンジントルクＴｅが示される。縦軸のエンジントルクＴｅがエンジン熱効率と相関関係のあるパラメータである。

伝達効率最大動作線Ｋ１は、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となるエンジン動作線である（図１２参照）。伝達効率最大動作線Ｋ１よりも低回転高トルク側（左上側）の領域は、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が負の値となり動力循環が発生し得るエンジン運転領域である（図１３参照）。

図１４には、伝達効率最大動作線Ｋ１に加えて、熱効率最適動作線Ｋ２が模式的に示されている。熱効率最適動作線Ｋ２は、エンジン回転速度Ｎｅに対してエンジン熱効率が最大となる動作点を繋いだ線を基準として、設計者によって予め決められるエンジン動作線である。したがって、エンジン１０が熱効率最適動作線Ｋ２上で運転される場合に、エンジン熱効率が良好となる。なお、熱効率最適動作線Ｋ２は、アクセル開度および路面勾配などによっては変化しない。

たとえば、平坦路における伝達効率最大動作線Ｋ１Ａと熱効率最適動作線Ｋ２とを比較すると、車速Ｖが所定車速Ｖ３未満の領域において、熱効率最適動作線Ｋ２が、伝達効率最大動作線Ｋ１よりも低回転高トルク側（左上側）の領域に存在しており、両者間には乖離がある。両者間の乖離は車速Ｖが高いほど減少し、車速Ｖが所定車速Ｖ３である場合に両者が交わる。なお、平坦路において両者が交わる所定車速Ｖ３は、比較的高い値（たとえば時刻１００ｋｍを超える車速）である。

図１４に示される伝達効率最大動作線Ｋ１と熱効率最適動作線Ｋ２との関係からわかるように、シリーズパラレルモード中にエンジン１０を伝達効率最大動作線Ｋ１上で運転すると、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となり動力伝達効率が最大となる一方、熱効率最適動作線Ｋ２よりも低い領域でエンジン１０を運転することになる場合があり、熱効率が最適熱効率よりも低下し得る。一方、シリーズパラレルモード中にエンジン１０を熱効率最適動作線Ｋ２上で運転すると、熱効率が最適となる一方、伝達効率最大動作線Ｋ１よりも低回転高トルク側（左上側）の領域でエンジン１０を運転することになる場合があり、動力循環による動力伝達効率の低下が生じ得る。

そこで、本実施の形態による制御装置１００は、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択すべき中負荷領域（以下「選択領域」ともいう）において、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる（動力伝達効率が最大となる）場合のエンジントルクＴｅｃを算出する。

制御装置１００は、エンジントルクＴｅｃを以下のように算出する。制御装置１００は、まず、現在の車速Ｖから、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合のエンジン回転速度Ｎｅｃを算出する。シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合、共線図の関係より、エンジン回転速度Ｎｅは、下記の式（１）で示されるように、車速Ｖに応じて決まる。そのため、制御装置１００は、下記の式（１）を用いて、現在の車速Ｖに対応するエンジン回転速度Ｎｅｃを算出する。なお、式（１）中の「ρ」は、第１遊星歯車装置４０のギヤ比ρ（＝サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数）である。式（１）中の「Γ」は、車速ＶをリングギヤＲ１の回転速度に換算するための係数であり、タイヤ径、デフ比などから決まる値である。

Ｎｅ＝｛１／（１＋ρ）｝・Ｖ・Γ …（１）
次に、制御装置１００は、図１４に示す伝達効率最大動作線Ｋ１を参照して、エンジン回転速度Ｎｅｃに対応するエンジントルクＴｅｃを算出する。なお、伝達効率最大動作線Ｋ１は、上述したように、アクセル開度および路面勾配などをパラメータとして特定される。

そして、制御装置１００は、算出されたエンジントルクＴｅｃがしきい値Ｔｔｈよりも大きいか否かを判定する。制御装置１００は、エンジントルクＴｅｃがしきい値Ｔｔｈ未満である場合はシリーズモードを選択し、エンジントルクＴｅｃがしきい値Ｔｔｈよりも大きい場合はシリーズパラレルモードを選択する。

ここで、しきい値Ｔｔｈは、図１４に示すように、熱効率最適動作線Ｋ２よりも所定値ΔＴだけ低トルク側の値に設定される。これは、シリーズモードでの電力変換ロスは比較的大きく、シリーズパラレルモードでの動力循環による損失の割合が小さければ、シリーズモードでの電力変換ロスよりも有利であることを考慮したものである。すなわち、エンジントルクＴｅｃが熱効率最適動作線Ｋ２未満であってもしきい値Ｔｔｈよりも大きければ、シリーズパラレルモードでエンジン１０を熱効率最適動作線Ｋ２上で運転しても動力循環による損失はかなり小さく、シリーズモードでの電力変換ロス未満であるため、シリーズパラレルモードを選択するほうがトータル効率が高くなる。この点を考慮して、しきい値Ｔｔｈは、熱効率最適動作線Ｋ２よりも所定値ΔＴだけ低トルク側の値に設定される。

なお、図１４にはしきい値Ｔｔｈが一定値である場合が例示的に示されているが、しきい値Ｔｔｈは一定値であることに限定されない。すなわち、熱効率最適動作線Ｋ２がエンジン回転速度Ｎｅに応じて変化する場合には、しきい値Ｔｔｈもエンジン回転速度Ｎｅｃに応じて変化させることが望ましい。この場合には、制御装置１００は、エンジン回転速度Ｎｅとしきい値Ｔｔｈとの対応関係を規定するマップを予め記憶しておき、このマップを参照してエンジン回転速度Ｎｅｃに対応するしきい値Ｔｔｈを算出することができる。

たとえば図１４に示す平坦路における伝達効率最大動作線Ｋ１Ａが伝達効率最大動作線Ｋ１として採用される場合を想定すると、制御装置１００は、伝達効率最大動作線Ｋ１Ａを参照して、現在の車速Ｖに対応するエンジントルクＴｅｃを算出する。図１４に示すように、現在の車速Ｖが所定車速Ｖ１である場合には、所定車速Ｖ１に対応するエンジントルクＴｅｃ１はしきい値Ｔｔｈ未満であるため、制御装置１００は、より効率の良いシリーズモードを選択する。一方、図１４に示すように、現在の車速Ｖが所定車速Ｖ２である場合には、所定車速Ｖ２に対応するエンジントルクＴｅｃ２がしきい値Ｔｔｈよりも大きいため、制御装置１００は、より効率の良いシリーズパラレルモードを選択する。

図１５は、制御装置１００がシリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択する際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、制御装置１００は、上述の選択領域（シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択すべき中負荷領域）であるか否かを判定する。選択領域でない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、制御装置１００は処理を終了する。

選択領域である場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、制御装置１００は、Ｓ１１にて、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる（動力伝達効率が最大となる）場合のエンジントルクＴｅｃを算出する。エンジントルクＴｅｃの算出手法については既に説明しため詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ１２にて、制御装置１００は、エンジントルクＴｅｃが上述のしきい値Ｔｔｈよりも大きいか否かを判定する。なお、しきい値Ｔｔｈは、図１４に示したように、熱効率最適動作線Ｋ２よりも所定値ΔＴだけ低トルク側の値である。

エンジントルクＴｅｃがしきい値Ｔｔｈよりも大きい場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、制御装置１００は、Ｓ１３にて、シリーズパラレルモードを選択する。

一方、エンジントルクＴｅｃがしきい値Ｔｔｈ未満である場合（Ｓ１２にてＮＯ）、制御装置１００は、Ｓ１４にて、シリーズモードを選択する。

以上のように、本実施の形態による制御装置１００は、熱効率および電力変換効率などといった複数の効率をすべて逐次演算するのではなく、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合のエンジントルクＴｅｃ（熱効率と相関関係のあるパラメータ）を演算し、そのエンジントルクＴｅｃをパラメータとして、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードのどちらかを選択する。そのため、複数の効率のすべてを逐次演算する場合に比べて、簡易な演算処理で効率の良いモードを選択することができる。

なお、上述したように、熱効率と相関関係のあるパラメータとして、エンジントルクではなく、エンジン１０の燃料消費率を演算するようにしてもよい。燃料消費率はエンジン熱効率とは逆数の関係にある。そのため、制御装置１００は、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合のエンジン１０の燃料消費率を演算し、得られた燃料消費率がしきい値よりも大きい場合にシリーズモードを選択し、そうでない場合にシリーズパラレルモードを選択することができる。

また、上述したように、エンジン熱効率と相関関係のあるパラメータを演算するのではなく、エンジントルクおよびエンジン回転速度をパラメータとするマップを参照して、エンジン熱効率そのものを演算するようにしてもよい。すなわち、制御装置１００は、シリーズパラレルモードで第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が０となる場合のエンジン熱効率を演算し、得られたエンジン熱効率がしきい値未満である場合にシリーズモードを選択し、そうでない場合にシリーズパラレルモードを選択することができる。

さらに、上述の実施の形態は、たとえば以下のように変更することができる。
［変形例１］
上述の実施の形態による駆動装置２の構成を変形するようにしてもよい。たとえば、上述の実施の形態による駆動装置２に対して、さらに、出力軸７０と第１遊星歯車装置４０との接続状態を切替可能なクラッチＣ３を追加するようにしてもよい。

図１６は、本変形例１による駆動装置２Ａの構成を模式的に示す図である。駆動装置２Ａは、図１に示す駆動装置２に対して、出力軸７０においてドリブンギヤ７１に代えてドリブンギヤ７１Ａ，７１Ｂを設けるとともに、クラッチＣ３を追加したものである。その他の構造、機能、処理は、図１に示す駆動装置２と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。

ドリブンギヤ７１Ａは、リングギヤＲ１の外周面には形成される外周歯と噛み合っている。ドリブンギヤ７１Ａには、クラッチＣ３が設けられている。クラッチＣ３は、ドリブンギヤ７１Ａとカウンタ軸７０とを接続した状態と、ドリブンギヤ７１Ａとカウンタ軸７０とを接続していない状態とを切替可能に構成されている。クラッチＣ３としては、たとえば、ドグクラッチなどを採用することができる。クラッチＣ３が係合されると、リングギヤＲ１と出力軸７０とが接続される。一方、クラッチＣ３が解放されると、出力軸７０がリングギヤＲ１から切り離される。

ドリブンギヤ７１Ｂは、出力軸７０に固定され、リダクションギヤ３２と噛み合っている。このため、第２ＭＧ３０からの動力は、リダクションギヤ３２およびドリブンギヤ７１Ｂを通じて出力軸７０に伝達される。

図１７は、本変形例１によるシリーズモード中の共線図である。本変形例１によるシリーズモード中においては、制御装置１００は、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を係合すると共に、クラッチＣ１を解放する。そのため、エンジン１０がキャリアＣＡ１に連結され、かつリングギヤＲ２の回転が規制される。さらに、制御装置１００は、クラッチＣ３を解放することによって、出力軸７０および第２ＭＧ３０をリングギヤＲ１から切り離す。

この状態で、制御装置１００は、エンジン１０を動作させ、第１ＭＧ２０をジェネレータとして動作させ、第２ＭＧ３０をモータとして動作させる。これにより、図１７からも明らかなように、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１をエンジン１０の回転速度よりも大きくする（増速する）ことができる。これにより、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１とエンジン１０の回転速度とが一致する場合（図６参照）に比べて、第１ＭＧ２０の発電電力を高めることができる。また、出力軸７０および第２ＭＧ３０がリングギヤＲ１から切り離されるため、エンジン１０の回転速度を車速Ｖに拘束されることなく最適値にすることができる。

［変形例２］
上述の実施の形態および変形例１による車両１においては、ＨＶ走行モードにおいて、シリーズモード、シリーズパラレルモードおよびパラレルモードの３つの走行モードの選択が可能であった。

しかしながら、本開示は、ＨＶ走行モードにおいて、シリーズモードおよびシリーズパラレルモードの２つの走行モードの選択が可能なハイブリッド車両に適用可能である。したがって、上述の実施の形態による駆動装置２または変形例１による駆動装置２Ａに対して、パラレルモードへの切替を行なうための構成を取り除いて簡素化するようにしてもよい。

図１８は、本変形例２による駆動装置２Ｂの構成を模式的に示す図である。駆動装置２Ｂは、図１６に示す駆動装置２Ａに対して、第２遊星歯車装置５０を取り除いてブレーキＢ１を第１遊星歯車装置４０のリングギヤＲ１の回転を規制可能に配置するとともに、クラッチＣ１，Ｃ２を取り除いてエンジン１０のクランク軸２１を第１遊星歯車装置４０のキャリアＣＡ１に接続したものである。駆動装置２Ｂにおいては、ブレーキＢ１とクラッチＣ３との制御状態（係合／解放）を切り替えることによって、シリーズモードとシリーズパラレルモードとの切替が可能である。

図１９は、本変形例２によるシリーズモード中の共線図である。本変形例２によるシリーズモード中においては、図１８に示す駆動装置２ＢのブレーキＢ１が係合され、クラッチＣ３が解放される。ブレーキＢ１の係合によってリングギヤＲ１の回転が規制されるため、エンジン１０の動力はリングギヤＲ２を支点として第１ＭＧ２０に伝達されて電力に変換される。なお、クラッチＣ３の解放によって出力軸７０および第２ＭＧ３０がリングギヤＲ１から切り離されているため、エンジン回転速度Ｎｅを車速Ｖに拘束されることなく最適値にすることができる。

図２０は、本変形例２によるシリーズパラレルモード中の共線図である。本変形例２によるシリーズパラレルモード中においては、図１８に示す駆動装置２ＢのクラッチＣ３が係合され、ブレーキＢ１が解放される。クラッチＣ３の係合によって出力軸７０および第２ＭＧ３０がリングギヤＲ１に連結されるとともに、ブレーキＢ１の解放によってリングギヤＲ１の回転が許容される。そのため、上述の図７と同等の接続関係となり、エンジン１０の動力の一部が第１ＭＧ２０に伝達されて電力に変換され、残りが第１ＭＧトルクＴｍ１を用いて出力軸７０に機械的に伝達される。

［変形例３］
上述の実施の形態において、エンジントルクＴｅｃと比較されるしきい値Ｔｔｈにヒステリシスを設けるようにしてもよい。これにより、エンジントルクＴｅｃのわずかな変動でシリーズモードとシリーズパラレルモードとの間で走行モードが頻繁に切り替わることを防止することができる。

また、上述した実施の形態およびその変形例については、技術的に矛盾が生じない範囲で適宜組合せることも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２，２Ａ，２Ｂ 駆動装置、１０ エンジン、１２ 第１軸、１４ 第２軸、２０ 第１ＭＧ、２１ クランク軸、２２，３１ 回転軸、２５ ケース、３０ 第２ＭＧ、３２ リダクションギヤ、４０ 第１遊星歯車装置、５０ 第２遊星歯車装置、７０ 出力軸、７１，７１Ａ，７１Ｂ ドリブンギヤ、７２ ドライブギヤ、８０ デファレンシャルギヤ、８１ デフリングギヤ、８２ 駆動軸、９０ 駆動輪、１００ 制御装置、５００ 油圧回路、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ、ＣＡ１，ＣＡ２ キャリア、Ｐ１，Ｐ２ ピニオンギヤ、Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ、Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ。

Claims (1)

1. ハイブリッド車両であって、
   エンジンと、
   第１回転電機と、
   駆動輪に接続される出力軸と、
   前記出力軸に接続される第２回転電機と、
   前記第１回転電機に接続される第１要素と、第２要素と、前記出力軸に接続される第３要素とを有する遊星歯車機構と、
   前記エンジンと前記遊星歯車機構との接続状態を第１状態または第２状態に切替可能に構成された切替装置とを備え、
   前記第１状態は、前記エンジンを前記第１要素に接続する状態、または前記エンジンを前記第２要素に接続しつつ前記出力軸を前記第３要素から切り離す状態であり、
   前記第２状態は、前記エンジンを前記第２要素に接続する状態であり、
   前記ハイブリッド車両は、シリーズモードとシリーズパラレルモードとのどちらかの走行モードを選択可能に構成された制御装置をさらに備え、
   前記シリーズモードは、前記切替装置を前記第１状態にし、前記エンジンの動力を前記第１回転電機に伝達して電力に変換するモードであり、
   前記シリーズパラレルモードは、前記切替装置を前記第２状態にし、前記第１回転電機のトルクを用いて前記エンジンの動力の一部を前記出力軸に機械的に伝達しつつ、前記エンジンの動力の残部を前記第１回転電機または前記第２回転電機に伝達して電力に変換するモードであり、
   前記制御装置は、第１制御、第２制御および第３制御のいずれかを実行することによって、前記シリーズモードと前記シリーズパラレルモードとのどちらの走行モードを選択するのかを決定し、
   前記第１制御は、前記シリーズパラレルモードで前記第１回転電機の回転速度が０となる場合の前記エンジンの熱効率が第１しきい値未満である場合に前記シリーズモードを選択し、前記エンジンの熱効率が前記第１しきい値よりも大きい場合に前記シリーズパラレルモードを選択する制御であり、
   前記第２制御は、前記シリーズパラレルモードで前記第１回転電機の回転速度が０となる場合の前記エンジンの燃料消費率が第２しきい値よりも大きい場合に前記シリーズモードを選択し、前記エンジンの燃料消費率が前記第２しきい値未満である場合に前記シリーズパラレルモードを選択する制御であり、
   前記第３制御は、前記シリーズパラレルモードで前記第１回転電機の回転速度が０となる場合の前記エンジンのトルクが第３しきい値未満である場合に前記シリーズモードを選択し、前記エンジンのトルクが前記第３しきい値よりも大きい場合に前記シリーズパラレルモードを選択する制御である、ハイブリッド車両。

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