特許 7388316 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/50 20160101AFI20231121BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20231121BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20231121BHJP

   B60W 10/02 20060101ALI20231121BHJP

   F16H 3/64 20060101ALI20231121BHJP

   F16H 3/72 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

B60W20/50

B60K6/445 ZHV

B60L50/16

B60W10/02 900

F16H3/64

F16H3/72 A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020141901

(22)【出願日】2020-08-25

(65)【公開番号】P2022037659

(43)【公開日】2022-03-09

【審査請求日】2022-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083998

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100096644

【弁理士】

【氏名又は名称】中本 菊彦

(72)【発明者】

【氏名】勇 陽一郎

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０８９４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９７３３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ ２０／５０

Ｂ６０Ｋ ６／４４５

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

Ｂ６０Ｗ １０／０２

Ｆ１６Ｈ ３／６４

Ｆ１６Ｈ ３／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の回転部材のうちのいずれか一対の回転部材を選択的に連結しまたは解放する係合機構と、前記一対の回転部材のうちの一方の回転部材を、前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に接近または離隔させる所定のアクチュエータとを備え、前記係合機構を係合した係合状態と、前記係合機構を解放した解放状態とを切り替えることにより、複数の走行モードのうちの第１走行モードと第２走行モードとを切り替える車両の制御装置であって、
前記係合機構を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記係合機構の動作性能を判断するパラメータの値に基づいて前記係合機構の動作性能の低下の有無を判断し、
前記係合機構の動作性能が低下していることが判断された場合に、前記第１走行モードと前記第２走行モードとのうちの航続可能距離が長い方の選択走行モードを設定し、かつ前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを禁止する
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両の制御装置であって、
前記コントローラは、
前記パラメータの値が予め定められた所定範囲内でない場合に、前記係合機構の動作性能が低下していると判断する
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の車両の制御装置であって、
前記係合機構を係合することにより駆動輪にトルク伝達可能に連結されるエンジンと、前記駆動輪または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪に連結されたモータとを更に備え、
前記選択走行モードは、前記係合機構を係合して前記エンジンから前記駆動輪にトルクを伝達して走行するＨＶ走行モードを含む
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載の車両の制御装置であって、
前記車両は、前記複数の回転部材のうちの所定の一対の回転部材を係合することにより、前記エンジンから前記駆動輪に伝達するトルクの増幅率が大きいローモードを設定する第１係合機構と、前記複数の回転部材のうちの他の一対の回転部材を係合することにより、前記エンジンから前記駆動輪に伝達するトルクの増幅率が前記ローモードよりも小さいハイモードを設定する第２係合機構とを備え、
前記係合機構は、前記第１係合機構と前記第２係合機構とを含み、
前記ＨＶ走行モードは、前記ローモードと前記ハイモードとのいずれか一方のモードを含む
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の車両の制御装置であって、
前記選択走行モードは、前記ローモードである
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項6】

請求項４または５に記載の車両の制御装置であって、
前記エンジンが連結された回転要素と、前記モータが連結された回転要素と、前記駆動輪が連結された回転要素とのうちの二つの回転要素である第１回転要素および第２回転要素と、第３回転要素とが差動回転可能に連結された第１差動機構と、
前記エンジンが連結された回転要素と、前記モータが連結された回転要素と、前記駆動輪が連結された回転要素とのうちの他の回転要素である第４回転要素と、前記第３回転要素に連結された第５回転要素と、第６回転要素とが差動回転可能に連結された第２差動機構とを更に備え、
前記第１係合機構は、前記第１回転要素と前記第２回転要素とのいずれか一方の回転要素と、前記第６回転要素との一対の回転要素である第１回転要素対、および前記第４回転要素と前記第５回転要素と前記第６回転要素とのいずれか一対の回転要素である第２回転要素対のいずれか一方の回転要素対を係合し、前記第２係合機構は、前記第１回転要素対と、前記第２回転要素対とのうちの他方の回転要素対を係合するように構成されている
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
前記所定のアクチュエータは、電磁アクチュエータを含み、
前記車両は、前記電磁アクチュエータに電力を供給する電源を備え、
前記パラメータは、前記電源の電圧を含む
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
前記パラメータは、前記所定のアクチュエータの温度を含む
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
前記パラメータは、前記一方の回転部材が、前記他方の回転部材に接近または離隔するストローク速度を含む
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
前記パラメータは、前記所定のアクチュエータの運転速度を含む
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
前記コントローラは、
前記パラメータの値に基づいて前記係合機構の動作性能の復帰の有無を判断し、
前記係合機構の動作性能が復帰したと判断された場合に、前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを許可するように構成されている
ことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
前記コントローラは、
前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを禁止している間に、前記車両に搭載された所定の部材を保護するために走行モードの切り替えが要求された場合に、前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを許可するように構成されている
ことを特徴とする車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、複数の走行モードを設定することができる車両の制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、駆動力源としてのエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このハイブリッド車両は、エンジンとモータと出力軸とが差動回転するように連結された差動機構と、その差動機構の出力回転数を変更することができる自動変速機とを備え、モータから反力トルクを出力することによりエンジンから駆動輪にトルクを伝達することができるように構成されている。さらに、このハイブリッド車両は、エンジンを停止してモータの動力で走行するＥＶ走行モードを設定できるように構成されている。具体的には、エンジンと差動機構とを選択的に連結することができる第１クラッチ機構と、差動機構の二つの回転要素を選択的に連結することができる第２クラッチ機構とを備えていて、その第１クラッチ機構を解放するとともに、第２クラッチ機構を係合することにより、エンジンと駆動輪とのトルクの伝達を遮断するとともに、モータの動力で走行できるように構成されている。

【0003】

特許文献２には、エンジンとモータと変速機構とが直列に連結されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このハイブリッド車両は、エンジンとモータとの間に第１クラッチ機構が設けられ、更にモータと変速機構との間に第２クラッチ機構が設けられていて、各クラッチ機構を係合することにより、エンジンとモータとの動力によって走行するＨＥＶモードが設定され、第１クラッチ機構を解放しかつ第２クラッチ機構を係合することにより、モータの動力によって走行するＥＶモードを設定するように構成されている。そのＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えは、第２クラッチ機構をスリップ制御するとともに、第１クラッチ機構を係合してエンジンをクランキングするように構成されている。

【0004】

したがって、特許文献２に記載されたハイブリッド車両は、第２クラッチ機構を解放することができないオン故障が発生した場合には、ＥＶモードからＨＥＶモードに切り替えることができなくなり、航続可能距離が短くなる可能性がある。そのため、特許文献２に記載された制御装置は、ＨＥＶモードを設定して走行しているときに、第２クラッチ機構を解放することができないオン故障が発生した場合には、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えを禁止することにより、航続可能距離が長いＨＥＶモードを継続して設定するように構成されている。

【0005】

なお、特許文献３には、上記特許文献２と同様に構成されたハイブリッド車両において、第１クラッチ機構が過剰に高温になることを抑制するために、解放された第１クラッチ機構を係合した場合の第１クラッチ機構の温度を推定し、その温度が上限温度を超えるときに、第１クラッチ機構の係合を伴うモードの切替を規制するように構成された制御装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第４０７５９５９号公報

【文献】特許第６２２２３９９号公報

【文献】特許第６１９４７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、第１クラッチ機構を解放し、かつ第２クラッチ機構を係合することにより、エンジンを停止し、モータの動力で走行できるため、燃費を向上させることができる。一方、その状態で第１クラッチ機構を係合できないフェールが生じた場合には、エンジンの動力によって走行できないため、モータに通電する蓄電装置の充電残量に応じた走行距離しか走行することができず、航続可能距離が短くなる可能性がある。

【0008】

そこで、特許文献２に記載された制御装置のように、エンジンの動力を駆動輪に伝達して走行している場合に、その走行モードを維持することにより、航続可能距離を長くすることができる。しかしながら、エンジンと駆動輪とのトルクの伝達を遮断した状態で、エンジンと駆動輪との間に設けられたクラッチを係合することができないオフ故障が生じた場合には、モータの動力のみで走行せざるを得ず、航続可能距離が短くなる可能性がある。すなわち、クラッチ機構のフェールが生じた時点の走行モードがＨＥＶ走行モードである場合に限り航続可能距離が短くなることを抑制できるため、他の走行モードを設定して走行しているときにクラッチ機構がフェールした場合には、航続可能距離を長くすることができない。つまり、航続可能距離を長くすることができる条件に制限があり、技術的な改善の余地があった。

【0009】

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って、走行モードを切り替えるクラッチ機構が動作できなくなっても航続可能距離の低下を抑制できる車両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】

【0010】

上記の目的を達成するために、この発明は、複数の回転部材のうちのいずれか一対の回転部材を選択的に連結しまたは解放する係合機構と、前記一対の回転部材のうちの一方の回転部材を、前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に接近または離隔させる所定のアクチュエータとを備え、前記係合機構を係合した係合状態と、前記係合機構を解放した解放状態とを切り替えることにより、複数の走行モードのうちの第１走行モードと第２走行モードとを切り替える車両の制御装置であって、前記係合機構を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記係合機構の動作性能を判断するパラメータの値に基づいて前記係合機構の動作性能の低下の有無を判断し、前記係合機構の動作性能が低下していることが判断された場合に、前記第１走行モードと前記第２走行モードとのうちの航続可能距離が長い方の選択走行モードを設定し、かつ前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを禁止することを特徴とするものである。

【0011】

また、この発明では、前記コントローラは、前記パラメータの値が予め定められた所定範囲内でない場合に、前記係合機構の動作性能が低下していると判断してもよい。

【0012】

また、この発明では、前記係合機構を係合することにより駆動輪にトルク伝達可能に連結されるエンジンと、前記駆動輪または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪に連結されたモータとを更に備え、前記選択走行モードは、前記係合機構を係合して前記エンジンから前記駆動輪にトルクを伝達して走行するＨＶ走行モードを含んでよい。

【0013】

また、この発明では、前記車両は、前記複数の回転部材のうちの所定の一対の回転部材を係合することにより、前記エンジンから前記駆動輪に伝達するトルクの増幅率が大きいローモードを設定する第１係合機構と、前記複数の回転部材のうちの他の一対の回転部材を係合することにより、前記エンジンから前記駆動輪に伝達するトルクの増幅率が前記ローモードよりも小さいハイモードを設定する第２係合機構とを備え、前記係合機構は、前記第１係合機構と前記第２係合機構とを含み、前記ＨＶ走行モードは、前記ローモードと前記ハイモードとのいずれか一方のモードを含んでよい。

【0015】

また、この発明では、前記選択走行モードは、前記ローモードであってよい。

【0016】

また、この発明では、前記エンジンが連結された回転要素と、前記モータが連結された回転要素と、前記駆動輪が連結された回転要素とのうちの二つの回転要素である第１回転要素および第２回転要素と、第３回転要素とが差動回転可能に連結された第１差動機構と、前記エンジンが連結された回転要素と、前記モータが連結された回転要素と、前記駆動輪が連結された回転要素とのうちの他の回転要素である第４回転要素と、前記第３回転要素に連結された第５回転要素と、第６回転要素とが差動回転可能に連結された第２差動機構とを更に備え、前記第１係合機構は、前記第１回転要素と前記第２回転要素とのいずれか一方の回転要素と、前記第６回転要素との一対の回転要素である第１回転要素対、および前記第４回転要素と前記第５回転要素と前記第６回転要素とのいずれか一対の回転要素である第２回転要素対のいずれか一方の回転要素対を係合し、前記第２係合機構は、前記第１回転要素対と、前記第２回転要素対とのうちの他方の回転要素対を係合するように構成されていてよい。

【0017】

また、この発明では、前記所定のアクチュエータは、電磁アクチュエータを含み、前記車両は、前記電磁アクチュエータに電力を供給する電源を備え、前記パラメータは、前記電源の電圧を含んでよい。

【0018】

また、この発明では、前記パラメータは、前記所定のアクチュエータの温度を含んでよい。

【0019】

また、この発明では、前記パラメータは、前記一方の回転部材が、前記他方の回転部材に接近または離隔するストローク速度を含んでよい。

【0020】

また、この発明では、前記パラメータは、前記所定のアクチュエータの運転速度を含んでよい。

【0021】

また、この発明では、前記コントローラは、前記パラメータの値に基づいて前記係合機構の動作性能の復帰の有無を判断し、前記係合機構の動作性能が復帰したと判断された場合に、前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを許可するように構成されていてよい。

【0022】

そして、この発明では、前記コントローラは、前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを禁止している間に、前記車両に搭載された所定の部材を保護するために走行モードの切り替えが要求された場合に、前記係合機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを許可するように構成されていてよい。

【発明の効果】

【0023】

この発明によれば、走行モードを切り替えるクラッチ機構の動作性能が低下している場合に、そのクラッチ機構を係合させることにより設定される走行モードと、解放させることにより設定される走行モードとのうちの航続可能距離が長い方の選択走行モードを設定するとともに、そのクラッチ機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを禁止する。したがって、クラッチ機構の動作性能が低下した時点で航続可能距離が長い走行モードを設定することにより、航続可能距離が短い走行モードが設定されている状態でクラッチ機構が動作できなくなることを抑制できる。そのため、クラッチ機構が動作できなくなっても、航続可能距離の長い走行モードが設定されていることにより、航続可能距離が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】この発明の実施形態における車両の前輪を駆動する装置の一例を説明するためのスケルトン図である。

【図2】各クラッチ機構を操作する装置の一例を説明するための模式図である。

【図3】この発明の実施形態における車両の後輪を駆動する装置の一例を説明するためのスケルトン図である。

【図4】この発明の実施形態における制御装置の一例を説明するためのブロック図である。

【図5】HV-Hiモードでの動作状態を説明するための共線図である。

【図6】HV-Loモードでの動作状態を説明するための共線図である。

【図7】直結モードでの動作状態を説明するための共線図である。

【図8】切り離しモードでの動作状態を説明するための共線図である。

【図9】この発明の実施形態における車両の制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。

【図10】各クラッチ機構の動作性能が低下しているか否かを判断するためのマップの一例を示す図である。

【図11】モータ温度と補機バッテリの電圧とに基づいて、各クラッチ機構の動作性能が低下しているか否かを判断するためのマップの一例を示す図である。

【図12】図９に示す制御例を実行した場合における各クラッチ機構の動作性能の低下を判断するフラグ、要求される走行モード、第１クラッチ機構の係合判定、および走行モードの切り替えを禁止するフラグの変化を説明するためのタイムチャートである。

【図13】各クラッチ機構が正常に動作できるようになった場合に、走行モードの切り替えを禁止するフラグをオフに設定する制御例を説明するためのフローチャートである。

【図14】所定の部材を保護するために走行モードの切り替えを許可する制御例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

この発明の実施形態における車両Ｖｅの一例を図１を参照して説明する。図１に示す車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）１と、二つのモータ２，３とを有するハイブリッド駆動装置（以下、単に駆動装置と記す）４を備えている。この駆動装置４は、前輪（駆動輪）５Ｒ，５Ｌを駆動するように構成されている。エンジン１は、従来知られたガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであって、供給される燃料と空気との混合気を燃焼することにより駆動トルクを出力し、また、その混合気の燃焼を停止すること、すなわち、燃料の供給を停止することにより、フリクショントルクやポンピングロスなどに応じた制動トルクを出力することができるように構成されている。

【0026】

第１モータ２は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ１）によって構成され、エンジン１の回転数を第１モータ２によって制御するとともに、第１モータ２で発電した電力により第２モータ３を駆動し、その第２モータ３が出力するトルクを走行のための駆動トルクに加えることができるように構成されている。第２モータ３は、第１モータ２と同様に発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ２）によって構成することができる。これらの第１モータ２および第２モータ３は、例えば、ロータに永久磁石を取り付けた、永久磁石式の同期モータなどの交流モータによって構成することができる。なお、各モータ２，３には、リチウムイオン電池などの二次電池によって構成されたバッテリや、キャパシタなどの蓄電装置Ｂａ１から電力が供給され、また、各モータ２，３により発電された電力を蓄電装置Ｂａ１に充電することができるように構成され、さらに、一方のモータ２（３）が発電した電力を、他方のモータ３（２）に通電することができるように構成されている。

【0027】

エンジン１には、動力分割機構６が連結されている。この動力分割機構６は、エンジン１が出力したトルクを第１モータ２側と出力側とに分割するものであって、そのようにトルクを分割する機能を主とする分割部７と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部８とにより構成されている。

【0028】

分割部７は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構（第１差動機構）によって構成されている。図１に示す分割部７は、サンギヤ９と、サンギヤ９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１０と、これらサンギヤ９とリングギヤ１０との間に配置されてサンギヤ９とリングギヤ１０とに噛み合っているピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転可能に保持するキャリヤ１２とを有している。

【0029】

エンジン１が出力したトルクが前記キャリヤ１２に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン１の出力軸１３に、動力分割機構６の入力軸１４が連結され、その入力軸１４がキャリヤ１２に連結されている。また、サンギヤ９に第１モータ２が連結されている。なお、キャリヤ１２と入力軸１４とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構（図示せず）を介してキャリヤ１２と入力軸１４とを連結してもよい。また、その出力軸１３と入力軸１４との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構（図示せず）を配置してもよい。さらに、第１モータ２とサンギヤ９とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構（図示せず）を介して第１モータ２とサンギヤ９とを連結してもよい。これらのサンギヤ９およびキャリヤ１２が、この発明の実施形態における「第１回転要素」および「第２回転要素」に相当し、リングギヤ１０が、この発明の実施形態における「第３回転要素」に相当し、分割部７が、この発明の実施形態における「第１差動機構」に相当する。

【0030】

変速部８は、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。すなわち、変速部８は、上記の分割部７と同様に、サンギヤ１５と、サンギヤ１５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１６と、これらサンギヤ１５とリングギヤ１６との間に配置されてこれらサンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛み合っているピニオンギヤ１７と、ピニオンギヤ１７を自転および公転可能に保持しているキャリヤ１８とを有している。したがって、変速部８は、サンギヤ１５、リングギヤ１６、およびキャリヤ１８の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構（第２差動機構）となっている。この変速部８におけるサンギヤ１５に分割部７におけるリングギヤ１０が連結されている。また、変速部８におけるリングギヤ１６に、出力ギヤ１９が連結されている。このリングギヤ１６が、この発明の実施形態における「第４回転要素」に相当し、サンギヤ１５が、この発明の実施形態における「第５回転要素」に相当し、キャリヤ１８が、この発明の実施形態における「第６回転要素」に相当し、変速部８が、この発明の実施形態における「第２差動機構」に相当する。

【0031】

上記の分割部７と変速部８とが複合遊星歯車機構を構成するように第１クラッチ機構（第１係合機構）ＣＬ１が設けられている。第１クラッチ機構ＣＬ１は、変速部８におけるキャリヤ１８を、分割部７におけるキャリヤ１２および入力軸１４に選択的に連結するためのものであって、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。この第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させることにより分割部７におけるキャリヤ１２と変速部８におけるキャリヤ１８とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。

【0032】

さらに、変速部８の全体を一体化させるための第２クラッチ機構（第２係合機構）ＣＬ２が設けられている。この第２クラッチ機構ＣＬ２は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６もしくはサンギヤ１５、あるいはサンギヤ１５とリングギヤ１６とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、第１クラッチ機構ＣＬ１と同様に、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。図１に示す例では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６とを連結するように構成されている。この第２クラッチ機構ＣＬ２を係合させることにより変速部８を構成する各回転要素が一体となって回転する。したがって、分割部７におけるキャリヤ１２が入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６が出力要素となる。

【0033】

すなわち、上述した動力分割機構６を構成する回転部材、またはそれらの回転部材と一体に回転する部材が、この発明の実施形態における「複数の回転部材」に相当し、キャリヤ１２（それと一体に回転する部材を含む）およびキャリヤ１８、あるいはキャリヤ１８およびリングギヤ１６（それと一体に回転数部材を含む）が、この発明の実施形態における「一対の回転部材」に相当し、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が、この発明の実施形態における「係合機構」に相当する。

【0034】

図２には、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を噛み合い式のクラッチ機構とした場合に採用できる操作機構２０の一例を説明するための模式図を示してある。操作機構２０は、各係合機構ＣＬ１，ＣＬ２を係合状態と解放状態とに切り替えるためのものであって、円筒状のシフトドラム２１と、そのシフトドラム２１を回転させるアクチュエータ２２とを備えている。すなわち、図２に示す操作機構２０は、アクチュエータ２２の回転角度を制御することにより、二つのクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と解放状態とを、後述する走行モードに応じた状態に制御することができるように構成されている。このアクチュエータ２２が、この発明の実施形態における「所定のアクチュエータ」に相当する。

【0035】

シフトドラム２１は、従来知られている円筒カムと同様に構成することができ、図２に示す例では、外周面にカム溝２３，２４が形成されている。具体的には、シフトドラム２１の軸線方向における一方側に円周方向に沿った第１カム溝２３が形成され、他方側に円周方向に沿った第２カム溝２４が形成されている。これらのカム溝２３，２４は、シフトドラム２１の軸線方向に蛇行して形成されている。

【0036】

また、アクチュエータ２２の出力軸２２ａが、シフトドラム２１に連結されている。このアクチュエータ２２は、図示しない補機類などに電力を供給する補機バッテリＢａ２から電力が供給されることにより駆動する電磁アクチュエータであって、例えば、ステッピングモータやサーボモータなどの回転角度を適宜に制御できるモータにより構成することができる。すなわち、アクチュエータ２２を制御することにより、シフトドラム２１の回転角度を制御できるように構成されている。なお、アクチュエータ２２とシフトドラム２１との間に、アクチュエータ２２の出力トルクを増大させる減速機構などを設けていてもよい。この補機バッテリＢａが、この発明の実施形態における「電源」に相当する。

【0037】

上記の第１カム溝２３には、カムフォロワーとしての第１操作ピン２５が係合し、その第１操作ピン２５には、第１操作ピン２５と一体となって軸線方向に移動することができる第１可動部材２６が連結されている。この第１可動部材２６は、第１クラッチ機構ＣＬ１を押圧して係合させるための部材であって、図２に示す例では、入力軸１４と一体となって回転するハブ２７がスプリング２８を介して第１可動部材２６に連結されている。なお、第１可動部材２６とハブ２７とは、相対回転可能に設けられている。

【0038】

このハブ２７における上記スプリング２８に押圧される受圧面とは反対側の端面には、ドグ歯２９が形成されている。また、図２に示す例では、ハブ２７におけるドグ歯２９が形成された端面に対向してキャリヤ１８が配置されており、そのハブ２７に対向する面に、ドグ歯２９に噛み合うドグ歯３０が形成されている。したがって、シフトドラム２１を回転させること、すなわち第１可動部材２６に対して相対的に移動させることにより、各ドグ歯２９，３０を噛み合わせる係合位置に第１可動部材２６を移動させ、また各ドグ歯２９，３０の噛み合いを解消した解放位置に第１可動部材２６を移動させる。上記のように各ドグ歯２９，３０を噛み合わせることにより、入力軸１４（またはハブ２７）とキャリヤ１８とが係合状態となって一体に回転する。このハブ２７が、この発明の実施形態における「一方の回転部材」に相当し、キャリヤ１８が、この発明の実施形態における「他方の回転部材」に相当する。なお、上記のスプリング２８は、各ドグ歯２９，３０の位相が一致して歯先が接触した場合に圧縮されることにより、各ドグ歯２９，３０や第１操作ピン２５に過剰な荷重が作用することを抑制するために設けられている。

【0039】

同様に、第２カム溝２４には、カムフォロワーとしての第２操作ピン３１が係合し、その第２操作ピン３１には、第２操作ピン３１と一体となって軸線方向に移動することができる第２可動部材３２が連結されている。この第２可動部材３２は、第２クラッチ機構ＣＬ２を押圧して係合させるための部材であって、図２に示す例では、リングギヤ１６と一体となって回転する回転部材３３がスプリング３４を介して第２可動部材３２に連結されている。なお、第２可動部材３２と回転部材３３とは、相対回転可能に設けられている。

【0040】

この回転部材３３における上記スプリング３４に押圧される受圧面とは反対側の端面には、ドグ歯３５が形成されている。また、図２に示す例では、回転部材３３におけるドグ歯３５が形成された端面に対向してキャリヤ１８が配置されており、その回転部材３３に対向する面に、ドグ歯３５に噛み合うドグ歯３６が形成されている。したがって、シフトドラム２１を回転させること、すなわち第２可動部材３２に対して相対的に移動させることにより、各ドグ歯３５，３６を噛み合わせる係合位置に第２可動部材３２を移動させ、また各ドグ歯３５，３６の噛み合いを解消した解放位置に第２可動部材３２を移動させる。上記のように各ドグ歯３５，３６を噛み合わせることにより、リングギヤ１６とキャリヤ１８とが係合状態となって一体に回転する。この回転部材３３が、この発明の実施形態における「一方の回転部材」に相当し、キャリヤ１８が、この発明の実施形態における「他方の回転部材」に相当する。なお、上記のスプリング３４は、各ドグ歯３５，３６の位相が一致して歯先が接触した場合に圧縮されることにより、各ドグ歯３５，３６や第２操作ピン３１に過剰な荷重が作用することを抑制するために設けられている。

【0041】

上述したように各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２は、アクチュエータ２２を駆動すること、すなわちアクチュエータ２２としてのモータに通電することにより係合状態と解放状態とが切り替わるように構成されている。言い換えると、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２は、アクチュエータ２２への通電を停止している場合には、その通電を停止した時点における係合状態または解放状態を維持するように構成されている。つまり、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２は、いわゆるノーマルステイ型のクラッチ機構によって構成されている。

【0042】

上述した第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２との少なくともいずれか一方を係合することにより、動力分割機構６を介してエンジン１と出力ギヤ１９とがトルク伝達可能に連結される。その出力ギヤ１９から前輪５Ｒ，５Ｌにギヤトレーン部を介してトルクが伝達される。図１に示す例では、上記のエンジン１や分割部７あるいは変速部８の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト３７が配置されている。前記出力ギヤ１９に噛み合っているドリブンギヤ３８がこのカウンタシャフト３７に取り付けられている。また、カウンタシャフト３７にはドライブギヤ３９が取り付けられており、このドライブギヤ３９が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット４０におけるリングギヤ４１に噛み合っている。

【0043】

さらに、前記ドリブンギヤ３８には、第２モータ３におけるロータシャフト３ａに取り付けられたドライブギヤ４２が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ１９から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ３が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ３８の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット４０から左右のドライブシャフト４３に出力し、その動力やトルクが前輪５Ｒ，５Ｌに伝達されるように構成されている。なお、第２モータ３は、例えば、ドライブギヤ３９にトルク伝達可能に連結し、そのドライブギヤ３９のトルクを変更できるように構成してもよい。

【0044】

さらに、図１に示す例では、第１モータ２から出力された駆動トルクを、前輪５Ｒ，５Ｌに伝達することができるように、出力軸１３または入力軸１４を固定可能に構成された、ワンウェイクラッチＦを備えている。そのワンウェイクラッチＦは、出力軸１３や入力軸１４が、エンジン１の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するように構成されている。

【0045】

したがって、第１モータ２が駆動トルクを出力してワンウェイクラッチＦが係合状態となることにより、第１モータ２の駆動トルクに対する反力トルクをワンウェイクラッチＦが受け持ち、その結果、第１モータ２からリングギヤ１６に第１モータ２の駆動トルクが伝達される。すなわち、ワンウェイクラッチＦにより出力軸１３または入力軸１４を固定することで、分割部７におけるキャリヤ１２や、変速部８におけるキャリヤ１８を反力要素として機能させ、分割部７におけるサンギヤ９を入力要素として機能させることができるように構成されている。

【0046】

なお、ワンウェイクラッチＦは、第１モータ２が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させるためのものであり、したがって、ワンウェイクラッチＦに代えて摩擦式のブレーキ機構を設け、そのブレーキ機構によって出力軸１３または入力軸１４の回転を規制するトルクを発生させてもよい。その場合、出力軸１３または入力軸１４を完全に固定する構成に限らず、相対回転を許容しつつ、要求される反力トルクを出力軸１３または入力軸１４に作用させるように構成してもよい。

【0047】

この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上述したように一対の前輪５Ｒ，５Ｌを駆動する駆動装置４に加えて、一対の後輪４５Ｒ，４５Ｌを駆動する駆動装置４６を更に備えている。図３には、その駆動装置４６の一例を説明するためのスケルトン図を示してあり、ここに示す駆動装置４６は、第３モータ４７を駆動力源として備えている。この第３モータ４７は、上述した第１モータ２や第２モータ３と同様に、発電機能を有するモータ・ジェネレータであって、蓄電装置Ｂａ１から電力が供給され、また発電した電力を蓄電装置Ｂａ１に充電することができ、さらに、第１モータ２や第２モータ３との間で電力を授受することができるように構成されている。

【0048】

第３モータ４７の出力軸４８には、第３モータ４７のトルクを変化させることなく出力する直結段と、第３モータ４７のトルクを増幅して出力する減速段との二つの変速段を設定することができる差動機構４９が連結されている。この差動機構４９は、第３モータ４７が連結されたサンギヤ５０と、リングギヤ５１と、出力軸５２が連結されたキャリヤ５３とにより構成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、キャリヤ５３とリングギヤ５１とを選択的に連結する直結クラッチ機構ＣＬ３と、リングギヤ５１を固定部材Ｃに選択的に連結する減速ブレーキ機構Ｂとを備えている。

【0049】

したがって、直結クラッチ機構ＣＬ３を係合しかつ減速ブレーキ機構Ｂを解放することにより第３モータ４７のトルクがそのまま出力軸５２に伝達される直結段が設定され、直結クラッチ機構ＣＬ３を解放しかつ減速ブレーキ機構Ｂを係合することにより第３モータ４７のトルクを増幅して出力軸に伝達する減速段が設定される。なお、直結クラッチ機構ＣＬ３および減速ブレーキ機構Ｂを解放することにより、第３モータ４７と後輪４５Ｒ，４５Ｌとのトルクの伝達が遮断される。

【0050】

これらの直結クラッチ機構ＣＬ３と減速ブレーキ機構Ｂとは、従来知られている摩擦式の係合機構によって構成することや噛み合い式の係合機構によって構成することができ、図示しないアクチュエータを制御することにより、係合状態と解放状態とを選択的に切り替えることができるように構成されている。

【0051】

その出力軸５２には、ドライブギヤ５４が連結され、そのドライブギヤ５４に噛み合うドリブンギヤ５５が、出力軸５２と平行に配置されたカウンタシャフト５６の一方の端部に連結されている。なお、ドリブンギヤ５５は、ドライブギヤ５４よりも大径に形成されていて、出力軸５２からカウンタシャフト５６には、トルクが増幅されて伝達される。このカウンタシャフト５６の他方の端部には、カウンタドライブギヤ５７が連結され、そのカウンタドライブギヤ５７に、リヤデファレンシャルギヤユニット５８におけるリングギヤ５９が連結されている。そして、リヤデファレンシャルギヤユニット５８に連結された一対のドライブシャフト６０に後輪４５Ｒ，４５Ｌが連結されている。図３には、便宜上、一方の後輪４５Ｒのみを示してある。

【0052】

なお、後輪４５Ｒ，４５Ｌを駆動するための駆動装置４６は、例えば、低摩擦路を走行する場合に四輪駆動するためや、第２モータ３の出力トルクを低下させて駆動システム全体としての効率を低下させるためなどに使用されるものであって、第２モータ３と同時に、あるいは第２モータ３に替わって駆動する。そのため、以下の説明では、第２モータ３の制御について記載するものの、その第２モータ３の制御について記載している部分は、第３モータ４７の制御と読み替え、あるいは第２モータ３と第３モータ４７との双方の制御として読み替えればよい。

【0053】

上記のエンジン１、各モータ２，３，４７、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３、および減速ブレーキ機構Ｂを制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）６１が設けられている。このＥＣＵ６１は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。図４は、ＥＣＵ６１の構成の一例を説明するためのブロック図である。図４に示す例では、ＨＶ－ＥＣＵ６２、ＭＧ－ＥＣＵ６３、エンジンＥＣＵ６４、およびクラッチＥＣＵ６５によりＥＣＵ６１が構成されている。

【0054】

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、車両Ｖｅに搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、ＭＧ－ＥＣＵ６３、エンジンＥＣＵ６４、およびクラッチＥＣＵ６５に指令信号を出力するように構成されている。ＨＶ－ＥＣＵ６２に入力されるデータの一例を図４に示してあり、車速、アクセル開度、第１モータ(ＭＧ１)２の回転数、第２モータ(ＭＧ２)３の回転数、エンジン１の出力軸１３の回転数（エンジン回転数）、変速部８におけるリングギヤ１６またはカウンタシャフト３７の回転数である出力回転数、第１可動部材２６（またはハブ２７）のストローク量、第２可動部材３２（または回転部材３３）のストローク量、アクチュエータ２２の温度、第１モータ２の温度、第２モータ３の温度、蓄電装置Ｂａ１の充電残量（ＳＯＣ）、蓄電装置Ｂａ１の温度、補機バッテリＢａ２の出力電圧、駆動装置４内に設けられた部材の潤滑や冷却を行うためのＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）の温度、シフトドラム２１の回転角度などのデータが、ＨＶ－ＥＣＵ６２に入力される。

【0055】

そして、ＨＶ－ＥＣＵ６２に入力されたデータなどに基づいて第１モータ２、第２モータ３、および第３モータ４７の出力トルクを求めて、それらの求められたデータを指令信号としてＭＧ－ＥＣＵ６３に出力する。同様に、ＨＶ－ＥＣＵ６２に入力されたデータなどに基づいてエンジン１の出力トルクを求めて、その求められたデータを指令信号としてエンジンＥＣＵ６４に出力する。さらに、ＨＶ－ＥＣＵ６２に入力されたデータなどに基づいて第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、直結クラッチ機構ＣＬ３、および減速ブレーキ機構Ｂを係合させるか解放させるかを判断して、その判断された係合状態または解放状態の指令信号をクラッチＥＣＵ６５に出力する。なお、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３や減速ブレーキ機構Ｂが摩擦式の係合機構である場合には、係合状態と解放状態との情報に加えて、伝達するべきトルク容量の情報がＨＶ－ＥＣＵ６２からクラッチＥＣＵ６５に出力される。

【0056】

ＭＧ－ＥＣＵ６３は、上記のようにＨＶ－ＥＣＵ６２から入力されたデータに基づいて各モータ２，３，４７に通電するべき電流値を求めて、各モータ２，３，４７に指令信号を出力する。各モータ２，３，４７は、交流モータであるから、上記の指令信号は、インバータで生成するべき電流の周波数や、コンバータで昇圧するべき電圧値などが含まれる。

【0057】

エンジンＥＣＵ６４は、上記のようにＨＶ－ＥＣＵ６２から入力されたデータに基づいて電子スロットルバルブの開度を定めるための電流、点火装置で混合気を着火するための電流、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブの開度を定めるための電流、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値などを求め、それぞれのバルブや装置に指令信号を出力する。すなわち、エンジンＥＣＵ６４は、エンジントルクを制御するための指示信号を、エンジン１の出力トルクを制御する各装置に出力する。

【0058】

クラッチＥＣＵ６５は、上記のようにＨＶ－ＥＣＵ６２から入力された各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３、および減速ブレーキ機構Ｂの係合状態と解放状態との信号に基づいて、それらの係合状態と解放状態とを成立させるためのアクチュエータ２２や図示しない他のアクチュエータの制御量を求め、その制御量となるようにアクチュエータ２２に指令信号を出力する。なお、ＥＣＵ６１は、全ての制御を統合して行う単一のものに限らず、エンジン１、各モータ２，３，４７、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３、および減速ブレーキ機構Ｂ毎にそれぞれ設けられていてもよい。

【0059】

上記の駆動装置４は、エンジン１から駆動トルクを出力して走行するＨＶ走行モードと、エンジン１から駆動トルクを出力することなく、第１モータ２や第２モータ３から駆動トルクを出力して走行するＥＶ走行モードとを設定することが可能である。さらに、ＨＶ走行モードは、エンジン１から所定のトルクを出力した場合に、変速部８のリングギヤ１６（または出力ギヤ１９）に伝達されるトルクが相対的に大きいHV-Loモードと、そのトルクが相対的に小さいHV-Hiモードと、エンジン１のトルクを変化させずにそのまま変速部８のリングギヤ１６に伝達する直結モード（固定段モード）とを設定することができる。

【0060】

またさらに、ＥＶ走行モードは、第１モータ２および第２モータ３から駆動トルクを出力するデュアルモードと、第１モータ２から駆動トルクを出力せずに第２モータ３のみから駆動トルクを出力するシングルモード（切り離しモード）とを設定することが可能である。更にデュアルモードは、第１モータ２から出力されたトルクの増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第１モータ２から出力されたトルクの増幅率がEV-Loモードより小さいEV-Hiモードとを設定することが可能である。

【0061】

それらの各走行モードは、エンジン１、各モータ２，３、および各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を制御することにより設定される。これらの走行モードと、各走行モードにおける、第１クラッチ機構ＣＬ１、第２クラッチ機構ＣＬ２、ワンウェイクラッチＦの係合および解放の状態、第１モータ２および第２モータ３の運転状態、エンジン１からの駆動トルクの出力の有無の一例を以下の表に示してある。表中における「●」のシンボルは係合している状態を示し、「－」のシンボルは解放している状態を示し、「Ｇ」のシンボルは主にジェネレータとして運転することを意味し、「Ｍ」のシンボルは主にモータとして運転することを意味し、空欄はモータおよびジェネレータとして機能していない、または第１モータ２や第２モータ３が駆動のために関与していない状態を意味し、「ON」はエンジン１から駆動トルクを出力している状態を示し、「OFF」はエンジン１から駆動トルクを出力していない状態を示している。なお、ここに示す第２モータ３からトルクを出力して走行する走行モードでは、第２モータ３に加えて、あるいは第２モータ３に代えて、第３モータ４７からトルクを出力することができ、その場合には、直結クラッチ機構ＣＬ３と、減速ブレーキ機構Ｂとのいずれか一方を、要求されるトルクなどに基づいて係合する。

【表1】

【0062】

図５ないし図８には、HV-Hiモード、HV-Loモード、直結モード、および切り離しモードを設定した場合における動力分割機構６の各回転要素の回転数、およびエンジン１、各モータ２，３のトルクの向きを説明するための共線図を示してある。共線図は、動力分割機構６における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。

【0063】

図５に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン１から駆動トルクを出力し、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合するとともに、第１モータ２から反力トルクを出力する。また、図６に示すようにHV-Loモードでは、エンジン１から駆動トルクを出力し、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合するとともに、第１モータ２から反力トルクを出力する。

【0064】

エンジン１からリングギヤ１６に伝達されるトルクの大きさは、HV-Hiモードを設定した場合とHV-Loモードを設定した場合とで異なる。具体的には、エンジン１の出力トルクをＴeとすると、HV-Loモードを設定した場合に、リングギヤ１６に伝達されるトルクの大きさは、（１／（１ーρ１・ρ２））Ｔeとなり、HV-Hiモードを設定した場合に、リングギヤ１６に伝達されるトルクの大きさは、（１／（１＋ρ１））Ｔeとなる。ここで、「ρ１」は分割部７のギヤ比（リングギヤ１０の歯数とサンギヤ９の歯数との比率）であり、「ρ２」は変速部８のギヤ比（リングギヤ１６の歯数とサンギヤ１５の歯数との比率）である。なお、ρ１およびρ２は、「１」よりも小さい値である。

【0065】

すなわち、HV-Loモードを設定した場合の方が、HV-Hiモードを設定した場合よりも、エンジン１の駆動トルクに対するリングギヤ１６（または前輪５Ｒ，５Ｌ）に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率（増幅率）が大きい。なお、上記キャリヤ１２およびキャリヤ１８が、この発明の実施形態における「所定の一対の回転部材」または「第１回転要素対」に相当し、第１クラッチ機構ＣＬ１が、この発明の実施形態における「第１係合機構」に相当し、リングギヤ１６およびキャリヤ１８が、この発明の実施形態における「他の一対の回転部材」または「第２回転要素対」に相当し、第２クラッチ機構ＣＬ２が、この発明の実施形態における「第２係合機構」に相当する。

【0066】

そして、上記の反力トルクよりも大きなトルクを第１モータ２から出力すると、その余剰分のトルクがエンジン回転数を低下させるように作用し、それとは反対に上記の反力トルクよりも小さなトルクを第１モータ２から出力すると、エンジントルクの一部が、エンジン回転数を増大させるように作用する。すなわち、第１モータ２のトルクを制御することによりエンジン回転数を制御することができる。言い換えると、エンジン回転数が目標回転数となるように第１モータ２のトルクが制御される。なお、エンジン回転数は、例えば、エンジン１の燃費が良好となる回転数に制御され、あるいは第１モータ２の駆動効率などを考慮した駆動装置４全体としての効率（消費エネルギー量を前輪５Ｒ，５Ｌのエネルギー量で除算した値）が最も良好となる回転数に制御される。

【0067】

上記のように第１モータ２から反力トルクを出力することにより、第１モータ２が発電機として機能する場合には、エンジン１の動力の一部が第１モータ２により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン１の動力から第１モータ２により電気エネルギーに変換された動力分を除いた動力が変速部８におけるリングギヤ１６に伝達される。なお、第１モータ２により変換された電力は、第２モータ３を駆動するために第２モータ３に供給してもよく、蓄電装置Ｂａ１の充電残量を増加させるために蓄電装置Ｂａ１に供給してもよい。

【0068】

直結モードでは、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が係合されることにより、図７に示すように動力分割機構６における各回転要素が同一回転数で回転する。言い換えると、エンジン１と第１モータ２と出力部材（出力ギヤ１９）とが差動回転することを制限する。したがって、エンジン１の動力の全てが動力分割機構６から出力される。そのため、エンジン１の動力の一部が、第１モータ２や第２モータ３により電気エネルギーに変換されることがなく、電気エネルギーに変換する際に生じるジュール損などを要因とした損失を抑制でき、動力の伝達効率を向上させることができる。

【0069】

切り離しモードでは、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が解放されることにより、動力分割機構６を介したエンジン１と前輪５Ｒ，５Ｌとのトルクの伝達が遮断される。したがって、切り離しモードでは、図８に示すようにエンジン１および第１モータ２が停止させられる。すなわち、分割部７を構成する各回転要素、および変速部８におけるサンギヤ１５が停止するとともに、リングギヤ１６が車速に応じた回転数で回転し、キャリヤ１８が、変速部８のギヤ比とリングギヤ１６の回転数とに応じた回転数で回転する。なお、切り離しモードでは、例えば、エンジン１を暖機するためなど、種々の条件に応じてエンジン１を駆動していてもよい。そのようにエンジン１を駆動している場合であっても、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を解放することにより、エンジントルクは、駆動輪５Ｒ，５Ｌに伝達されない。

【0070】

上述したように各走行モードは、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２をそれぞれ制御することにより変更される。具体的には、切り離しモードが設定されている状態では、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合し、第１モータ２から駆動トルクを出力することにより、EV-Loモードに切り替えられ、または、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合した後に、第１モータ２によってエンジン１をクランキングし、更にその後に、エンジン１を始動することによりHV-Loモードに切り替えられる。同様に、切り離しモードが設定されている状態では、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合し、第１モータ２から駆動トルクを出力することにより、EV-Hiモードに切り替えられ、または、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合した後に、第１モータ２によってエンジン１をクランキングし、更にその後に、エンジン１を始動することによりHV-Hiモードに切り替えられる。さらに、HV-LoモードやHV-Hiモードが設定されている状態では、第１モータ２の回転数を制御することにより、解放されているクラッチ機構ＣＬ１（ＣＬ２）における一対の回転部材（例えば、ハブ２７とキャリヤ１８、あるいは回転部材３３とキャリヤ１８）の回転数差を所定差以下に制御し、その状態で、解放されているクラッチ機構ＣＬ１（ＣＬ２）を係合することにより、直結モードに切り替えられる。

【0071】

したがって、図２に示す操作機構２０は、アクチュエータ２２を所定の回転方向に所定角度ずつ回動させることにより、第１クラッチ機構ＣＬ１が解放状態から係合状態に切り替わり、ついで、第２クラッチ機構ＣＬ２が解放状態から係合状態に切り替わり、その後に、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合状態から解放状態に切り替わり、更にその後に、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合状態から解放状態に切り替わるように、各カム溝２３，２４が形成されている。なお、アクチュエータ２２を上記とは反対方向に回動させることにより、上記とは逆の順に、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と解放状態とを切り替えることもできる。

【0072】

上述したように各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を制御することにより設定する走行モードが切り替わるため、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と解放状態とを切り替えることができないフェールが生じると、走行モードの切り替えができなくなる。したがって、例えば、切り離しモードを設定している状態で走行モードの切り替えができなくなると、蓄電装置Ｂａ１に充電された電力量に応じた走行距離が航続可能距離となり、電力に加えて燃料をエネルギー源としたＨＶ走行モードを設定した場合よりも航続可能距離が短くなる。また、直結モードは、エンジン回転数が車速に応じた回転数となるため、低車速時にはエンジンストールが生じる可能性がある。それに対して、HV-LoモードやHV-Hiモードは、第１モータ２の回転数を制御することによりエンジン回転数を適宜制御できるため、低車速域であっても走行できる。そのため、直結モードを設定している状態で走行モードの切り替えができなくなると、低車速域で走行できず、航続可能距離がHV-LoモードやHV-Hiモードを設定した場合よりも短くなる可能性がある。上記の切り離しモードや直結モードから、HV-LoモードやHV-Hiモードへの走行モードの切り替えは、クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と解放状態とを切り替えることにより実行されるものであり、したがって、切り離しモードや直結モードが、この発明の実施形態における「第１走行モード」に相当し、HV-LoモードやHV-Hiモードが、この発明の実施形態における「第２走行モード」に相当する。

【0073】

この発明の実施形態における車両の制御装置は、上述したようにクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と解放状態とを切り替えることにより走行モードが切り替えられる場合に、それらのクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が動作できない状態となる以前に、航続可能距離が長い走行モードを設定するように構成されている。その制御例を説明するためのフローチャートを図９に示してある。

【0074】

図９に示す制御例では、まず、クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能を判断し得る種々のパラメータを読み込む（ステップＳ１）。言い換えると、ハブ２７（または第１可動部材２６）や回転部材３３（または第２可動部材３２）の推力に関連するパラメータを読み込む。図２に示すクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２は、補機バッテリＢａ２からアクチュエータ（以下、モータと記す）２２に通電することによりシフトドラム２１を回動させて動作するものであるため、モータ温度が高いと出力トルクが低下し、シフトドラム２１の回転速度が低下する。また、その補機バッテリＢａ２の電圧が低下すると、モータ２２に通電する電流値が低下することにより、上記と同様にモータ２２の出力トルクが低下して、シフトドラム２１の回転速度が低下する。あるいは、ハブ２７や回転部材３３と図示しないガイド部との摺動抵抗が大きい場合などには、ハブ２７や回転部材３３の移動速度が低下する。そのため、ステップＳ１では、モータ温度、補機バッテリＢａ２の電圧、およびハブ２７や回転部材３３の移動速度を読み込む。なお、ハブ２７や回転部材３３の移動速度は、ハブ２７や回転部材３３のストローク量を検出するセンサの信号から求められた値を読み込めばよい。

【0075】

ついで、ステップＳ１で読み込まれたパラメータに基づいて各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下しているか否かを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、ステップＳ１で読み込まれた各パラメータの値が、予め定められた所定範囲内であるか否かを判断すればよい。

【0076】

図１０には、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下しているか否かを判断するために予めＥＣＵ６１に記憶されたマップを示してある。図１０における横軸に補機バッテリＢａ２の電圧、モータ温度、ストローク速度などの動作性能の低下を判断するためのパラメータを採り、縦軸に動作性能が低下していることを示すフラグの値（オンまたはオフ）を示している。図１０に示すように各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が正常に動作する場合におけるパラメータの値（正常値）を中心として、ステップＳ１で読み込まれたパラメータの値が所定範囲内にない場合、すなわち、上限許容値および下限許容値の範囲内（所定範囲内）にない場合には、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していると判断できる。なお、上限許容値は、モータ２２や補機バッテリＢａ２などの装置を保護するためなどに基づいて定められた上限値よりも低く、同様に下限許容値は、それらの装置を保護するためなどに基づいて定められた下限値よりも高く定められている。

【0077】

このマップは、それぞれのパラメータに対応して複数備え、いずれか一つのパラメータに基づいて各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していると判断できる場合に、ステップＳ２で肯定的に判断してもよい。なお、ストローク速度は、低速である場合のみ各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していると判断してよい。

【0078】

また、ステップＳ２では、複数のパラメータを複合して各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下しているか否かを判断してもよい。図１１は、その一例を説明するためのマップであり、横軸にモータ温度を採り、縦軸に補機バッテリＢａ２の電圧を採り、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していない領域を実線で囲って示している。図１１に示すようにモータ温度が図１０における上限許容値よりも高い場合であっても、補機バッテリＢａ２の電圧が高い場合には、モータ２２から大きなトルクを出力できるため、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していないと判断してもよい。なお、図１１には、図１０における許容上限値および許容下限値を破線で示し、モータ２２および補機バッテリＢａ２を保護するためなどに基づいて定められた上限値および下限値を一点鎖線で示している。

【0079】

なお、アクチュエータ２２としてステッピングモータを使用した場合などのアクチュエータ２２の回転速度を検出することができる場合には、その回転速度（運転速度）に基づいて各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下しているか否かを判断してもよい。

【0080】

各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ１にリターンする。それとは反対に、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下してい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、航続可能距離の長い走行モードを判定（または選択）し（ステップＳ３）、ついで、ステップＳ３で判定された走行モードに切り替える（ステップＳ４）。このステップＳ３で判定（または選択）される走行モードが、この発明の実施形態における「選択走行モード」に相当する。

【0081】

具体的に例を挙げてステップＳ３およびステップＳ４について説明すると、ステップＳ２で肯定的に判断された時点に設定されている走行モードが切り離し走行モードである場合には、エンジン１や各モータ２，３が正常に動作できるとすると、ＨＶ走行モードは、蓄電装置Ｂａ１に充電された電力と燃料とをエネルギー源として走行できるため、蓄電装置Ｂａ１に充電された電力のみをエネルギー源として走行するＥＶ走行モードよりも航続可能距離が長くなる。そのため、ステップＳ３では、ＨＶ走行モードが判定される。この場合、エンジン１から駆動輪５Ｒ，５Ｌに機械的に伝達されるトルク、すなわち、動力分割機構６におけるトルクの分割率は、HV-Loモードの方がHV-Hiモードよりも大きく、HV-Loモードの方が大きな駆動力を得ることができるため、HV-Loモードを設定することが好ましい。

【0082】

そして、ステップＳ４により切り離しモードからHV-Loモードに切り替える。具体的には、まず、第１モータ２をエンジン１の回転方向と同一方向に回転させるとともに、その回転数を増加させる。このように第１モータ２の回転数を増加させると、リングギヤ１０およびサンギヤ１５の回転方向が反転する。その結果、キャリヤ１８の回転数が低下して、キャリヤ１２（または入力軸１４）とキャリヤ１８との回転数差が小さくなるため、キャリヤ１２とキャリヤ１８との回転数差が許容差以下になった時点で、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合する。

【0083】

ついで、第１モータ２の回転数を低下させるように第１モータ２からトルクを出力することにより、エンジン回転数を増加させる。すなわち、第１モータ２のトルクを制御することによりエンジン１をクランキングする。そして、エンジン回転数が所定回転数まで増加した時点で、エンジン１を始動してHV-Loモードに切り替える。

【0084】

一方、エンジン１の排気を浄化するための図示しない浄化装置の温度が許容温度以上であり、エンジン１を負荷運転することができない場合には、ＨＶ走行モードを設定すると、実質的にエンジン１を連れ回すことになるため、要求駆動力を得るための電力消費量がＥＶ走行モードを設定した場合よりも多くなる。そのような場合には、ステップＳ３でＥＶ走行モードが選択される。なお、そのようにＥＶ走行モードが選択された場合には、比較的大きな駆動力を得ることができるEV-Loモードを選択することが好ましい。

【0085】

また、この制御例では、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下している場合に航続可能距離が長い走行モードに切り替えるものであるから、比較的小さな動力によって走行モードを切り替えることが好ましい。したがって、HV-Loモードに切り替える場合よりもHV-Hiモードに切り替える方が、アクチュエータ２２の動力を小さくできるときには、HV-Hiモードを選択してもよい。

【0086】

さらに、図１に示す駆動装置４は、エンジン１を駆動させて第１モータ２により発電することにより、蓄電装置Ｂａ１を充電できるため、第２モータ３のみの動力で走行するとしてもいずれか一方のクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を係合している方が、航続可能距離を長くできる。しかしながら、リバース走行する場合には、エンジントルクの一部が駆動輪５Ｒ，５Ｌに伝達され、その伝達されるトルクの向きは、リバース走行するためのトルクに対抗する。したがって、リバースレンジが選択されている場合には、動力分割機構６を介して駆動輪５Ｒ，５Ｌに伝達されるエンジントルクが相対的に小さいHV-Hiモードを選択してもよい。

【0087】

そして、上述したようにステップＳ４を実行することにより航続可能距離の長い走行モードに切り替えられた後に、走行モードの切り替えを禁止するフラグをオンに設定して（ステップＳ５）、このルーチンを一旦終了する。

【0088】

図１２には、切り離しモードを設定している状態で、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下し、それにより、HV-Loモードに切り替えた場合の各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能の低下を判断するフラグＦc、要求される走行モード、第１クラッチ機構ＣＬ１の係合判定、および走行モードの切り替えを禁止するフラグＦmの変化を説明するためのタイムチャートを示してある。

【0089】

図１２における例では、ｔ０時点で切り離しモードが設定されていることにより、第１クラッチ機構ＣＬ１は解放されている。なお、ｔ０時点では、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していないことにより、各フラグＦc，Ｆmはオフに設定されている。

【0090】

ｔ１時点で、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２における動作性能の低下が判定されると、フラグＦcがオンに切り替わり、そのため、ｔ２時点で、要求される走行モードが、切り離しモードからHV-Loモードに切り替わる。したがって、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合するための制御が実行される。すなわち、第１モータ２の回転数を制御することによりキャリヤ１２とキャリヤ１８との回転数差を所定差まで低下させ、その後に、アクチュエータ２２に通電して、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合するようにシフトドラム２１を回動させる。その結果、ｔ３時点で、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合してHV-Loモードに切り替えられる。

【0091】

上述したように各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下している場合に、航続可能距離の長い走行モードに切り替え、かつその走行モードからの切り替えを禁止する。したがって、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下した時点で航続可能距離が長い走行モードを設定することにより、航続可能距離が短い走行モードが設定されている状態で各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が動作できなくなることを抑制できる。そのため、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が動作できなくなっても、航続可能距離の長い走行モードが設定されていることにより、航続可能距離が低下することを抑制できる。

【0092】

なお、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が正常に動作できるようになった場合には、上記の走行モードの切り替えを禁止するフラグをオフに設定して、要求駆動力や車速などに応じた走行モードに適宜切り替えてもよい。すなわち、通常の制御によって走行モードを設定してよい。その制御の一例を図１３に示してある。図１３に示す制御例では、まず、走行モードの切り替えを禁止するフラグがオンであるか否かを判断し（ステップＳ１１）、そのフラグがオフであることによりステップＳ１１で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、走行モードの切り替えを禁止するフラグがオンであることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が復帰したか否かを判断する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２は、上述したパラメータが許容上限値よりも小さい上限閾値以下であり、かつ許容下限値よりも大きい下限閾値以上であるか否かに基づいて判断することができる。

【0093】

各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が復帰していないことによりステップＳ１２で否定的に判断された場合は、走行モードの切り替えを禁止するフラグをオンに維持して（ステップＳ１３）、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が復帰したことによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、走行モードの切り替えを禁止するフラグをオフに切り替え（ステップＳ１４）、その後、通常制御に切り替える（ステップＳ１５）。つまり、要求駆動力や車速などに応じて走行モードを設定する。

【0094】

また、上述したように各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の動作性能が低下していると判断された場合であっても、直ちに、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が動作できなくなるとは限らない。そのため、この発明の実施形態における制御装置は、例えば、航続可能距離が長い走行モードとしてHV-Loモードが選択された場合であっても、高車速で走行することにより第１モータ２の回転数が上限回転数まで増加した場合に、第１モータ２を保護するために、HV-Hiモードに切り替えるなど、上記走行モードの切り替えを禁止するフラグがオンである間に、所定の部材を保護するために走行モードの切り替えが要求された場合には、その走行モードの切り替えを許可してもよい。

【0095】

その制御例を説明するためのフローチャートを図１４に示してある。図１４に示す制御例では、まず、走行モードの切り替えを禁止するフラグがオンであるか否かを判断し（ステップＳ２１）、そのフラグがオフであることによりステップＳ２１で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、走行モードの切り替えを禁止するフラグがオンであることによりステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、所定の部材を保護するための走行モードの切り替え要求があるか否かを判断する（ステップＳ２２）。このステップＳ２２は、例えば、第１モータ２の回転数や、ピニオンギヤ１１，１７の回転数などが上限回転数まで増加した場合に、それらの部材を保護するために他の制御によって走行モードを切り替えることが要求されたか否かによって判断することができる。

【0096】

所定の部材を保護するための走行モードの切り替え要求がないことによりステップＳ２２で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、所定の部材を保護するための走行モードの切り替え要求があることによりステップＳ２２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２２で要求される走行モードへの切り替えを許可して（ステップＳ２３）、このルーチンを一旦終了する。

【0097】

なお、この発明の実施形態における車両は、図１に示す構成に限らず、少なくとも一つのクラッチ機構を備え、そのクラッチ機構の係合状態と解放状態とを切り替えることにより走行モードを切り替えることができる車両であればよい。したがって、例えば、図１におけるリングギヤ１０とキャリヤ１８とを連結し、第１クラッチ機構ＣＬ１によりサンギヤ１５とキャリヤ１２とをトルク伝達可能に連結し、第２クラッチ機構ＣＬ２によりサンギヤ１５とキャリヤ１８とリングギヤ１６とのいずれか二つの回転部材を連結するように構成した動力分割機構を備えた車両であってもよい。その場合には、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合することによりHV-Hiモードが設定され、第２クラッチ機構ＣＬ２を係合することによりHV-Loモードが設定される。

【0098】

上記のようにエンジン、第１モータ、出力部材、二つの差動機構、および二つのクラッチ機構を備え、それらのクラッチ機構を制御することによりエンジンから出力部材に伝達されるトルクの分割率を変更可能な構成を総括して示すとすると、「エンジンが連結された回転要素と、モータが連結された回転要素と、駆動輪が連結された回転要素とのうちの二つの回転要素である第１回転要素および第２回転要素と、第３回転要素とが差動回転可能に連結された第１差動機構と、エンジンが連結された回転要素と、モータが連結された回転要素と、駆動輪が連結された回転要素とのうちの他の回転要素である第４回転要素と、第３回転要素に連結された第５回転要素と、第６回転要素とが差動回転可能に連結された第２差動機構と、前記第１回転要素と前記第２回転要素とのいずれか一方の回転要素と、前記第６回転要素との一対の回転要素である第１回転要素対、および前記第４回転要素と前記第５回転要素と前記第６回転要素とのいずれか一対の回転要素である第２回転要素対のいずれか一方の回転要素対を係合することにより、エンジンから駆動輪に伝達するトルクが大きいローモードを設定する第１係合機構と、第１回転要素対と、第２回転要素対とのうちの他方の回転要素対を係合することにより、エンジンから駆動輪に伝達するトルクがローモードよりも小さいハイモードを設定する第２係合機構とを備えた車両」である。

【0099】

さらに、この発明の実施形態における車両は、例えば、エンジンから前輪にトルクを伝達する前輪駆動装置と、モータから後輪にトルクを伝達する後輪駆動装置とを備え、そのエンジンと前輪との間に、トルクの伝達を選択的に遮断できるクラッチ機構が設けられ、クラッチ機構を係合することによりエンジンとモータとの動力で走行するハイブリッド走行モードを設定し、クラッチ機構を解放することによりモータの動力のみで走行するＥＶ走行モードを設定できる車両であってもよい。

【0100】

また、この発明の実施形態における制御装置は、クラッチ機構の動作性能が低下している場合に、航続可能距離が長い走行モードを設定し、その動作性能が低下したクラッチ機構の係合状態と解放状態との切り替えを伴う走行モードの切り替えを禁止するものであり、例えば、上述したHV-Loモードを設定した場合であっても、EV-Loモードへの切り替えを禁止するものではない。

【符号の説明】

【0101】

１ エンジン
２，３，４７ モータ
４，４６ 駆動装置
５Ｒ，５Ｌ 前輪（駆動輪）
６ 動力分割機構
７ 分割部
８ 変速部
９，１５，５０ サンギヤ
１０，１６，４１，５１，５９ リングギヤ
１１，１７ ピニオンギヤ
１２，１８，５３ キャリヤ
１９ 出力ギヤ
２０ 操作機構
２２ アクチュエータ（モータ）
２６，３２ 可動部材
２７ ハブ
３３ 回転部材
４５Ｒ，４５Ｌ 後輪
Ｂ 減速ブレーキ機構
Ｂａ１ 蓄電装置
Ｂａ２ 補機バッテリ
ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３ クラッチ機構
６１ ＥＣＵ（電子制御装置）
Ｖｅ 車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】