JP4069901B2 - ハイブリッド車のドライブトレーン - Google Patents

Description

この発明は、動力源としてのエンジンおよびモータ・ジェネレータを有し、エンジンのトルクを、動力源としてのモータ・ジェネレータとは別に設けられているモータ・ジェネレータおよび車輪に分配する動力分配装置を備えたハイブリッド車のドライブトレーンに関するものである。

従来、複数の動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が知られており、このようなハイブリッド車においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの持つ特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ、排気ガスの低減を図ることが可能である。このように、動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の一例が、特許文献１に記載されている。

この特許文献に記載されているハイブリッド車は、動力源としてエンジンおよびアシストモータを有しており、エンジンから駆動軸に至る経路にプラネタリギヤが設けられている。プラネタリギヤは、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素として有しており、キャリヤがエンジン側に連結され、リングギヤが駆動軸に連結されている。また駆動軸にはアシストモータが連結されている。

さらに、サンギヤにはモータが連結されているとともに、エンジンからキャリヤに至る経路には変速機が設けられている。この変速機は、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素としており、変速機のキャリヤがエンジンに連結され、変速機のリングギヤと、プラネタリギヤのキャリヤとが連結されている。また、変速機のキャリヤと変速機のリングギヤとを一体回転させるクラッチと、変速機のサンギヤの回転を防止するブレーキとが設けられている。さらに、モータおよびアシストモータにはバッテリが接続されている。

そして、エンジントルクをプラネタリギヤのキャリヤに入力するとともに、モータを反力要素として機能させることで、リングギヤから出力されたトルクが駆動軸に伝達される。ここで、反力要素となるモータにより回生制御（発電制御）がおこなわれ、発生した電力がバッテリに充電されるとともに、そのモータの回転速度を制御することにより、プラネタリギヤのキャリヤ回転速度と、プラネタリギヤのリングギヤの回転速度との比である変速比を、無段階に制御することが可能である。すなわち、プラネタリギヤの３つの回転要素の差動作用により、プラネタリギヤが無段変速機として機能する。また、車両における要求トルクと、エンジンから駆動軸に伝達されるトルクとを比較し、その不足分のトルクを補うように、アシストモータを駆動することが可能である。

一方、ブレーキが係合され、かつ、クラッチが解放された場合は、エンジン回転速度に対して、変速機のリングギヤの回転速度が増速されるとともに、ブレーキが解放され、クラッチが係合された場合は、エンジンと変速機のリングギヤとが一体回転することとなる。なお、複数の動力源としてのエンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車は、特許文献２ないし特許文献４にも記載されている。
特開２０００−３４６１８７号公報 特開２００２−７８１０５号公報 特開２０００−１４２１４６号公報 特開２００３−３２８０２号公報

ところで、上記の特許文献１に記載されているハイブリッド車においては、プラネタリギヤのキャリヤと駆動軸との間における変速比が大きいほど、反力要素となるモータの回転速度が上昇して、反力要素となるモータが高出力化および大型化する可能性があった。また、プラネタリギヤのキャリヤと駆動軸との間における変速比が小さい場合は、モータを逆回転で力行させてエンジントルクの反力を受け持つとともに、アシストモータを回生させて、その電力をモータに供給する制御を実行することとなり、動力循環が生じる可能性があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータの高出力化および大型化を抑制するとともに、動力循環を回避することの可能なハイブリッド車のドライブトレーンを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンと車輪との間の動力伝達経路に第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とからなる動力分配装置が設けられており、この動力分配装置は、相互に差動回転可能な回転要素として第１ないし第４の四つのみの回転要素を有しているとともに、前記エンジンと第１の回転要素とが連結され、第１のモータ・ジェネレータと第２の回転要素とが連結され、前記第３の回転要素に第２のモータ・ジェネレータが連結され、前記車輪と第４の回転要素とが連結されており、前記動力分配装置における第１の回転要素と第４の回転要素との間の変速比を、前記第１のモータ・ジェネレータもしくは第２のモータ・ジェネレータを制御して無段階に制御することの可能なハイブリッド車のドライブトレーンにおいて、車輪に動力伝達可能に連結された第３のモータ・ジェネレータと、前記各モータ・ジェネレータ同士の間で電力の授受を可能にする電気回路と、前記各モータ・ジェネレータを制御する電子制御装置とを有し、前記電子制御装置はエンジントルクに対する反力を前記第１または第２のモータ・ジェネレータのうち低出力となる方のモータ・ジェネレータで受け持たせ、前記動力分配装置の入力要素と出力要素との間の変速比であって前記エンジンから車輪に伝達される動力の伝達効率が増大から低下に変化する二つの変速比のうちの大きい方の変速比以上の変速比が設定されている場合には、前記反力を受け持つモータ・ジェネレータで発電された電力を前記第３のモータ・ジェネレータに供給するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、エンジンと車輪との間の動力伝達経路に動力分配装置が設けられ、その動力分配装置における入力要素と出力要素との間の変速比を、第１のモータ・ジェネレータもしくは第２のモータ・ジェネレータを制御して無段階に制御することの可能なハイブリッド車のドライブトレーンにおいて、前記動力分配装置は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構とシングルピニオン型の遊星歯車機構とを備えるとともに、それらの遊星歯車機構のリングギヤ同士が連結され、かつキャリヤ同士が連結もしくは共用化されて４つの回転要素を有する構成とされ、前記エンジンは前記動力分配装置の第１の回転要素に連結され、前記動力分配装置の第２の回転要素に前記第１のモータ・ジェネレータが連結され、前記動力分配装置における第３の回転要素に前記第２のモータ・ジェネレータが連結され、前記車輪に第３のモータ・ジェネレータが動力伝達可能に連結され、前記動力分配装置の第４の回転要素と前記車輪とが連結され、前記各モータ・ジェネレータ同士の間で電力の授受を可能にする電気回路が設けられ、前記各モータ・ジェネレータを制御する電子制御装置が設けられ、前記電子制御装置はエンジントルクに対する反力を前記第１または第２のモータ・ジェネレータのうち低出力となる方のモータ・ジェネレータで受け持たせ、前記動力分配装置の入力要素と出力要素との間の変速比であって前記エンジンから車輪に伝達される動力の伝達効率が増大から低下に変化する二つの変速比のうちの大きい方の変速比以上の変速比が設定されている場合には、前記反力を受け持つモータ・ジェネレータで発電された電力を前記第３のモータ・ジェネレータに供給するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の構成に加えて、エンジントルクを前記第１の回転要素に伝達するとともに、前記第４の回転要素の回転速度を前記第１の回転要素の回転速度よりも低速に制御する場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを力行または回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせて、前記エンジントルクを前記第４の回転要素に伝達するとともに、前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、この第３のモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達する第１のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１または２の構成に加えて、エンジントルクを前記第１の回転要素に伝達するとともに、前記第４の回転要素の回転速度を前記第１の回転要素の回転速度よりも高速に制御する場合は、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせるとともに、前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方を力行させ、その第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方のトルクを車輪に伝達する第２のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方を力行させ、その第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方のトルクを車輪に伝達する場合に、前記第１の回転要素およびエンジンをブレーキで停止させることにより、前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方の反力を前記ブレーキで受け持たせる第３のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項５の構成に加えて、前記ブレーキにより前記第１の回転要素およびエンジンが停止された後に、前記エンジンを始動させる場合は、前記第１のモータ・ジェネレータを回生させ、かつ、前記ブレーキの制動力を低下させることにより、前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方の反力を、前記第１のモータ・ジェネレータで受け持つとともに、前記第１のモータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記エンジンの回転速度を上昇させ、ついで、燃料を燃焼させて前記エンジンを自律回転させる第４のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記エンジントルクを第１の回転要素に入力し、かつ、第４の回転要素を経由させて車輪に伝達する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータまたは前記第２のモータ・ジェネレータのうちの少なくとも一方により、エンジントルクの反力を受け持たせる第５のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項７の構成に加えて、前記第５のハイブリッド制御手段は、前記エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータの出力がなるべく低くなるように、反力を受け持つモータ・ジェネレータを選択する手段を含むことを特徴とするものである。

請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかの構成に加えて、前記第１の回転要素ないし第４の回転要素を基線上の異なる位置に配置する共線図で、隣り合う２つの位置に前記第１の回転要素および前記第４の回転要素が配置され、かつ、前記第１の回転要素および前記第４の回転要素を挟んだ両側に、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素が配置されるように、前記第１の回転要素ないし第４の回転要素が連結されていることを特徴とするものである。

請求項１あるいは２の発明によれば、エンジントルクを第１の回転要素に入力し、かつ、第４の回転要素から出力する際に、エンジントルクの反力を、第１のモータ・ジェネレータまたは第２のモータ・ジェネレータの少なくとも一方で選択的に受け持つことにより、各モータ・ジェネレータの出力をなるべく低下させることが可能であり、各モータ・ジェネレータの高出力化および大型化を抑制することができる。したがって、エンジンの動力が電力に変換される変換率の増加を抑制でき、電気回路における電力流通量の増加を抑制できる。また、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータが回生された場合に、その電力を第３のモータ・ジェネレータに供給して力行することにより、動力循環を回避することが可能である。

請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、エンジントルクを第１の回転要素に伝達するとともに、第４の回転要素の回転速度を第１の回転要素の回転速度よりも低速に制御する場合は、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせて、エンジントルクを第４の回転要素に伝達するとともに、第３のモータ・ジェネレータを力行させ、この第３のモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達することが可能である。また、第２のモータ・ジェネレータが回生制御された場合は、その電力を第３のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。

請求項４の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、エンジントルクを第１の回転要素に伝達するとともに、第４の回転要素の回転速度を第１の回転要素の回転速度よりも高速に制御する場合は、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせるとともに、第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方を力行させ、その第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方のトルクが車輪に伝達される。また、第１のモータ・ジェネレータが回生制御される場合は、その電力を第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方に供給することも可能である。

請求項５の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方を力行させ、その第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方のトルクを車輪に伝達する場合は、第１の回転要素およびエンジンをブレーキで停止させることにより、第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方の反力が、ブレーキで受け持たれる。

請求項６の発明によれば、請求項５の発明と同様の効果を得られる他に、ブレーキにより第１の回転要素およびエンジンが停止された後に、エンジンを始動させる場合は、第１のモータ・ジェネレータを回生させ、かつ、ブレーキの制動力を低下させることにより、第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方の反力を、第１のモータ・ジェネレータで受け持つとともに、第１のモータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、エンジンの回転速度が上昇される。

請求項７の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、エンジントルクを第１の回転要素に入力し、かつ、第４の回転要素を経由させて車輪に伝達する場合に、第１のモータ・ジェネレータまたは第２のモータ・ジェネレータのうちの少なくとも一方により、エンジントルクの反力が受け持たれる。

請求項８の発明によれば、請求項７の発明と同様の効果を得られる他に、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータの出力をなるべく低くすることが可能である。

請求項９の発明によれば、請求項１ないし８のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第１の回転要素ないし第４の回転要素を基線上の異なる位置に配置する共線図で、隣り合う２つの位置に第１の回転要素および第４の回転要素が配置され、かつ、第１の回転要素および第４の回転要素を挟んだ両側に、第２の回転要素および第３の回転要素が配置されるように、第１の回転要素ないし第４の回転要素が連結されている。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明を適用できるハイブリッド車のドライブトレーン、およびそのハイブリッド車の制御系統の一例を、図１に示す。図１に示す車両（ハイブリッド車）Ｖｅは、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を有している。具体的には、車両Ｖｅの動力源としてのエンジン１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と、車輪としての前輪２とが動力伝達可能に連結されているとともに、車両Ｖｅにおける他の動力源として第３のモータ・ジェネレータＭＧ３が設けられており、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３と、他の車輪としての後輪３とが動力伝達可能に連結されている。

前記エンジン１は、燃料を燃焼させて生じた熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、エンジン１は燃料噴射装置、吸排気装置などを有する公知の構造のものである。このエンジン１としては、内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジン、水素エンジンなどを用いることが可能であり、吸気系統に電子スロットルバルブが設けられている。エンジン１および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は同軸上に配置されており、エンジン１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間に第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が配置されている。

また、エンジン１から前輪２に至るドライブトレーンの構成を説明すると、エンジン１のクランクシャフト（図示せず）にはインプットシャフト４が動力伝達可能に連結されているとともに、インプットシャフト４と前輪２との間の動力伝達経路には動力分配装置５が設けられている。この動力分配装置５は、第１の遊星歯車装置６と第２の遊星歯車装置７とを有している。まず、第１の遊星歯車装置６は、サンギヤ８と、サンギヤ８と同心状に配置されたリングギヤ９と、サンギヤ８およびリングギヤ９に噛合されたピニオンギヤ１０を公転可能に支持したキャリヤ１１とを、３個の回転要素として備えたシングルピニオン形式の遊星歯車装置である。３個の回転要素のうち、サンギヤ８と第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のロータとが動力伝達可能に連結され、キャリヤ１１とインプットシャフト４とが一体回転するように連結され、リングギヤ９とコネクティングドラム１２とが一体回転する構成となっている。

一方、第２の遊星歯車装置７は、サンギヤ１３と、サンギヤ１３と同心状に配置されたリングギヤ１４と、サンギヤ１３に噛合されたピニオンギヤ１５と、リングギヤ１４およびピニオンギヤ１５に噛合されたピニオンギヤ１６と、ピニオンギヤ１５，１６を公転可能に支持したキャリヤ１１とを、３個の回転要素として備えたダブルピニオン形式の遊星歯車装置である。３個の回転要素のうち、サンギヤ１３と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のロータとが動力伝達可能に連結され、リングギヤ１４とコネクティングドラム１２とが一体回転する構成となっている。そして、キャリヤ１１は、第１の遊星歯車装置６および第２の遊星歯車装置７において共用化されている。

さらに、コネクティングドラム１２と前輪２との間の動力伝達経路には、伝動装置１７およびデファレンシャル１８が設けられており、デファレンシャル１８と前輪２とがアクスル軸１９により動力伝達可能に連結されている。伝動装置１７としては、スプロケット、チェーン、歯車などを用いることが可能である。なお、エンジン１の運転状態とは別に、インプットシャフト４の回転・停止を制御することの可能なブレーキ２０が設けられている。ブレーキ２０としては、油圧制御式のブレーキまたは電磁制御式のブレーキなどを用いることが可能であり、この実施例では油圧制御式のブレーキが用いられている場合について説明する。

つぎに、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３と後輪３との間に形成された動力伝達経路の構成を説明する。第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のロータには、伝動装置２１およびデファレンシャル２２が動力伝達可能に連結されている。伝動装置２１としては例えば歯車伝動装置を用いることが可能である。デファレンシャル２２は、周知の構造を有しており、デファレンシャル２２と後輪３とがアクスル軸２３により連結されている。

前記第１のモータ・ジェネレータＭＧ１にはインバータ２４が接続され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２にはインバータ２５が接続され、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３にはインバータ２６が接続され、インバータ２４，２５，２６には、蓄電装置としての二次電池２７が接続されている。二次電池２７としては、バッテリまたはキャパシタを用いることが可能である。第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３は、いずれも電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを有している。

この実施例においては、運動エネルギを電気エネルギに変換して二次電池２７に充電する制御を、回生制御または発電制御と称しており、略同義として使用している。このように、二次電池２７と、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３との間で、インバータ２４，２５，２６を経由して相互に電力の授受をおこなうことが可能に構成されている。また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と第３のモータ・ジェネレータＭＧ３との間で、二次電池２７を経由することなく、電力の授受をおこなうことも可能となるように、電線が取り廻されている。このように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３およびインバータ２４，２５，２６および二次電池２７および電線を含む構成により、電気回路Ｍ１が形成されている。

ところで、前記第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の配置位置としては、図１に実線で示すような配置位置、つまり、後輪３との間で動力伝達可能となる第１の配置位置、または、図１に二点鎖線で示すような配置位置、つまり、前輪２との間で動力伝達可能となる第２の配置位置のいずれを選択してもよい。この第２の配置位置を選択する場合も、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３には、インバータ２６を経由して二次電池２７が接続される。さらに、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３と伝動装置１７とが動力伝達可能に連結される。このように、第１の配置位置を選択した場合は、車両Ｖｅは、前輪２および後輪３に動力伝達可能な四輪駆動車となる。これに対して、第２の配置位置を選択した場合は、車両Ｖｅは、前輪２には動力伝達可能であり、後輪３には動力伝達不可能な二輪駆動車（ＦＦ車）となる。

一方、前記ブレーキ２０の制動力を制御するアクチュエータ２８が設けられている。ブレーキ２０として油圧制御式のブレーキを用いた場合は、アクチュエータ２８として油圧制御装置を用いることが可能である。この油圧制御装置は、油圧回路およびソレノイドバルブなどを有する公知の構造である。さらに、車両Ｖｅの全体を制御するコントローラとして電子制御装置２９が設けられている。この電子制御装置２９において、車速、加速要求、制動要求、エンジン回転数、二次電池２７の充電量などの信号が入力され、電子制御装置２９からは、エンジン１の出力（回転数×トルク）を制御する信号、インバータ２４，２５，２６を介して第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を制御する信号、アクチュエータ２８を介してブレーキ２０の制動力を制御する信号などが出力される。

ここで、図１に示された車両Ｖｅの構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、前輪２および後輪３が、この発明の車輪に相当し、キャリヤ１１が、この発明の第１の回転要素（入力要素）に相当し、サンギヤ８が、この発明の第２の回転要素に相当し、サンギヤ１３が、この発明の第３の回転要素に相当し、リングギヤ９，１４を有するコネクティングドラム１２が、この発明の第４の回転要素（出力要素）に相当し、車両Ｖｅが、この発明のハイブリッド車に相当する。

上記のように構成された車両Ｖｅが停止し、かつ、エンジン１が停止しているとともに、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３が停止している場合において、エンジン１を始動させる条件が成立した場合は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に電力が供給されて、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が電動機として駆動される。以下、モータ・ジェネレータが電動機として駆動されることを、「力行制御」と記すことがある。ここで、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転方向は正方向に制御される。この実施例において、「正方向」とは、エンジン１が自律回転する場合の回転方向と同じ方向を意味する。すると、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のトルクが第１の遊星歯車装置６のサンギヤ８に入力されるとともに、第１の遊星歯車装置６のリングギヤ９が反力要素となる。その結果、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のトルクがインプットシャフト４を経由してエンジン１に伝達され、エンジン１がクランキングされるとともに、エンジン１において燃料噴射制御および燃料の燃焼がおこなわれ、エンジン１が自律回転可能となる。

このようにして、エンジン１を始動させた後、エンジン回転数を上昇させるとともに、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を所定回転数に維持し、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を、エンジントルクに対する反力要素として機能させると、コネクティングドラム１２を正方向に回転させるトルクが増加し、車両Ｖｅを前進させる向きの駆動力が増加する。車両Ｖｅで実行可能な基本的な制御について説明すると、車速およびアクセル度に基づいて、車両Ｖｅにおける要求駆動力が算出される。この要求駆動力に基づいて目標エンジン出力が求められ、最適燃費曲線に基づいて目標エンジン回転数が算出される。

さらに、エンジントルクの反力を受け持つ反力要素の回転数を制御して、動力分配装置５の変速比を無段階に制御することにより、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づける制御が実行される。また、これらの制御と並行して、電子スロットルバルブの制御などにより、実エンジントルクを目標エンジントルクに近づける制御が実行される。さらにまた、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行させ、そのトルクを前輪２または後輪３に伝達することも可能である。

ところで、この実施例においては、動力分配装置５の第２の遊星歯車装置７におけるサンギヤ１３に第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が連結されており、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持つ制御を実行することも可能である。つまり、この実施例においては、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１または第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のうちの少なくとも一方により、エンジントルクの反力を受けるとともに、反力を受け持つモータ・ジェネレータの回転数を制御することにより、動力分配装置５の変速比を無段階に制御可能である。

このように、エンジントルクの反力をいずれのモータ・ジェネレータで受け持つかに関して、複数の制御モードのいずれかを選択する場合に、電気回路Ｍ１における電力流通量が可及的に低減されるような制御モードを選択可能である。各制御モードにおいては、反力トルクをいずれのモータ・ジェネレータで受け持つかという事項の他に、反力トルクを受け持つモータ・ジェネレータを力行または回生のいずれで制御するかという事項、反力トルクを受け持つモータ・ジェネレータを回生制御する場合に、その電力を二次電池２７に蓄電するか、またはモータ・ジェネレータの回生制御により発生した電力を、二次電池２７を経由させずに第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給するかという事項などが含まれている。

上記のように、電気回路Ｍ１における電力流通量を可及的に低減させる制御モードを選択する判断に際して、例えば、次式を用いることが可能である。

Ｔｅ＋｛（１＋ρ１）／ρ１｝Ｔｇ−｛（１−ρ２）／ρ２｝Ｔｍ＝０・・・（１）

Ｔｏ＝（１／ρ２）Ｔｍ−（１／ρ１）Ｔｇ ・・・（２）

（１＋ρ１）Ｎｅ＝ρ１・Ｎｇ＋Ｎｏ ・・・（３）

（１−ρ２）Ｎｅ＝−ρ２・Ｎｍ＋Ｎｏ ・・・（４）

上記の各式において、「Ｔｅ」は、エンジントルクであり、「ρ１」は、第１の遊星歯車装置６における変速比（サンギヤ８の歯数をリングギヤ９の歯数で除した値）であり、「Ｔｇ」は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のトルクであり、「ρ２」は、第２の遊星歯車装置７における変速比（サンギヤ１３の歯数をリングギヤ１４の歯数で除した値）であり、「Ｔｍ」は、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクであり、「Ｔｏ」は、コネクティングドラム１２に伝達されるトルクであり、「Ｎｅ」は、エンジン回転数であり、「Ｎｇ」は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数であり、「Ｎｏ」は、コネクティングドラム１２の回転数であり、「Ｎｍ」は、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数である。また、数式（１）における右辺の零は、二次電池２７で電力の出入りがおこなわれないことを意味する。

そして、車両Ｖｅの運転状態において、Ｔｅ、Ｎｅ、Ｔｏ、Ｎｏが算出され、その算出結果および上記の数式（１）ないし数式（４）に基づいて、第１のモータ・ジェネレータの出力および第２のモータ・ジェネレータの出力を求めることが可能である。一方、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の運転状態は、次式により求めることが可能である。

Ｔ３＝α・Ｔｏ ・・・（５）

Ｔ３・Ｎ３＋Ｔｇ・Ｎｇ＋Ｔｍ・Ｎｍ＝０ ・・・（６）

上記の数式（５）および数式（６）において、「Ｔ３」は、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクであり、「Ｎ３」は、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の回転数である。また、「α」は、前輪２および後輪３に対する動力の分配比であり、より具体的には、前輪２に対する動力の伝達割合を示す。また、数式（６）における右辺の零は、二次電池２７で電力の出入りがおこなわれないことを意味する。上記の各数式で用いられるパラメータは、例えば以下のようにして求められる。まず、電子制御装置２９に入力される信号に基づいて、車速およびアクセル開度が算出され、その算出結果に基づいて、車両Ｖｅにおける要求駆動力が算出される。その要求駆動力に基づいて、Ｔｏ、Ｎｏ、αが算出されるとともに、Ｔｅ、Ｎｅが算出される。さらに、これらの算出結果に基づいて、Ｔｇ、Ｎｇ、Ｔｍ、Ｎｍ、Ｔ３、Ｎ３が算出される。上記の数式（１）ないし数式（６）を含む制御モードの判断条件に基づいて、制御モードを選択することが可能である。

つぎに、車両Ｖｅの運転状態に応じて、各種の制御モードのうちのいずれかの制御モードを選択するための実施例を順次説明する。

この実施例１は、請求項１、請求項２、請求項６、請求項７、請求項８の発明に対応する実施例であり、この実施例１を図２のフローチャートに基づいて説明する。まず、スロットルバルブ全開であり、かつ、車両Ｖｅが発進してから超低車速で走行し、かつ、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３が力行される場合に、前述した制御モードの判断条件に基づいて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持ち、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を空転させる制御を実行すると、電気回路Ｍ１における電力流通量を低減できるか否かが判断される（ステップＳ１）。

このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、前記判断条件に基づいて選択された制御モードに基づく処理を実行し（ステップＳ２）、図２の制御ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ１で否定的に判断された場合は、ステップＳ２の処理を実行することなく、図２の制御ルーチンを終了する。

このステップＳ２の処理を、図３の共線図Ｅ１に基づいて説明する。図３の共線図Ｅ１には、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数、エンジン回転数（Ｅｎｇ）、コネクティングドラム１２の回転数（出力要素）が示されている。言い換えれば、基線Ｄ１上で隣り合う位置に、エンジン１とコネクティングドラム１２とが配置され、この基線Ｄ１上でエンジンおよび出力要素を挟んだ両側に、サンギヤ８および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と、サンギヤ１３および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が配置されるように、動力分配装置５の各回転要素が連結されていることを意味する。

図１に示すパワートレーンにおいて、キャリヤ１１の回転数とエンジン回転数とは同じであり、エンジン回転数をコネクティングドラム１２の回転数で除した値が、動力分配装置５の変速比である。また、図３の共線図Ｅ１において、「零」は回転要素が停止することを意味し、「正」は回転要素が正方向に回転することを意味し、「逆」は回転要素が逆方向に回転することを意味する。また、矢印の向きは回転要素に加えられるトルクの向きを意味する。さらに、図３の共線図Ｅ１において、「（ＭＧ３）」は、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクが、コネクティングドラム１２（前輪２）または後輪３に伝達されることを意味する。また、この実施例においては、図３の共線図Ｅ１の他に、複数の共線図が用いられており、各共線図における意味は、図３の共線図Ｅ１における意味と同じである。

まず、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持つ制御が実行される。ここで、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は逆回転し、かつ、回生制御が実行される。さらに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発生した電力を、二次電池２７を経由せずに直接第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給することにより、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御して、要求トルクに対するエンジントルクの不足分を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクで補う制御が実行される。この図３の共線図Ｅ１においては、エンジン回転数よりもコネクティングドラム１２の回転数の方が低速となっており、エンジントルクが動力分配装置５で増幅される。なお、ステップＳ２の処理を実行する場合は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、力行または回生もされずに空転する。

このように、図２の制御例では、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持たせる制御が実行される。具体的には、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を逆回転させ、かつ、力行させる制御を実行することで、エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータの出力を可及的に低下させ、そのモータ・ジェネレータの大型化を抑制することができる。したがって、エンジン１の運動エネルギが電気エネルギに変換される変換率の増加を抑制することが可能であり、電気回路Ｍ１における電力流通量を低減できる。また、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電された電力を、二次電池２７を経由させることなく、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給することが可能であり、電気回路Ｍ１における電力流通量を一層低減できる。

さらに、エンジン１から前輪２伝達される動力の伝達効率の低下を抑制できるとともに、車両Ｖｅにおける最大駆動力の低下、および燃費の低下を抑制できる。さらにまた、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電された電力を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の力行に用いるため、動力循環、すなわち、「動力が電力に変換され、その電力が動力に変換されることを繰り返す現象」を回避することが可能である。また、要求トルクに対するエンジントルクの不足分を第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクで補う場合に、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３で補うトルクの増加を抑制することができる。したがって、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の定格の大型化もしくは高出力化を回避することが可能であり、ハイブリッドシステムの製造コストが上昇することを抑制できる。

ところで、前記ステップＳ１においては、前述した制御モードの判断条件とは異なる第２の判断条件を用いて、制御モードを選択することも可能である。この第２の判断条件においては、動力分配装置５における入力要素であるキャリヤ１１の回転数を、動力分配装置５の出力要素であるコネクティングドラム１２の回転数で除した値、すなわち、動力分配装置５の変速比について、次式が成立するか否かが判断される。

ρ３＞１／（１−ρ２） ・・・（７）

ここで、「ρ３」は、動力分配装置５の変速比である。そして、スロットルバルブ全開であり、かつ、車両Ｖｅが発進してから超低車速で走行し、かつ、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３が力行される場合に、第２の判断条件を用いたステップＳ１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２に進み、第２の判断条件を用いたステップＳ１で否定的に判断された場合は、図２の制御ルーチンを終了する。このように、ステップＳ１において、第２の判断基準を用いて制御モードを選択した場合の効果は、前述の制御モード判断基準を用いて制御モードを選択した場合の効果と同じである。

また、図２に示された機能的手段と、請求項２、請求項６、請求項７の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１，Ｓ２が、この発明の第１のハイブリッド制御手段および第５のハイブリッド制御手段に相当する。

つぎに、車両Ｖｅで実行可能な制御の実施例２を、図４のフローチャートに基づいて説明する。この実施例２は、請求項１、請求項２、請求項６、請求項７、請求項８の発明に対応する実施例である。例えば、図２のステップＳ２の処理が実行され、その後、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転方向が逆回転から正回転に切り替わるとともに、スロットルバルブが全開であり、かつ、低速ないし中速の間で車両Ｖｅが走行する場合において前述の制御モードの判断基準に基づいて、エンジントルクの反力を、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で受け持つか、または第２のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持つ制御を実行した場合に、電気回路Ｍ１における電力流通量を低減できるか否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１２の処理を実行し、図４の制御ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ１１で否定的に判断された場合は、ステップＳ１２の処理を実行せずに、図４の制御ルーチンを終了する。

このステップＳ１２の処理を、図５の共線図Ｅ１に基づいて説明する。まず、エンジントルクの反力を受け持つ第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は正回転し、かつ、力行制御が実行される。図５の共線図Ｅ１においては、エンジン回転数よりもコネクティングドラム１２の回転数の方が低速であり、エンジントルクが動力分配装置５で増幅される場合が示されている。また、二次電池２７の電力を第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給して、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御させ、要求トルクに対するエンジントルクの不足分を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクで補う制御が実行される。

さらに、ステップＳ１２において、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給する電力を、二次電池２７の電力で賄うことが可能である場合は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１では、力行または回生のいずれの制御も実行されずに空転する。これに対して、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給する電力を、二次電池２７の電力で賄うことが不可能な車速である場合は、図５の共線図Ｅ１における各回転要素の力関係が釣り合う範囲で、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を回生制御し、その電力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給する。

このように、実施例２においても、前述の制御モードの判断基準に基づいて、制御モードを選択することにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。ここで、図４に示された機能的手段と、請求項２、請求項６、請求項７の発明との対応関係を説明すれば、ステップＳ１１，Ｓ１２が、この発明の第１のハイブリッド制御手段および第５のハイブリッド制御手段に相当する。

つぎに、実施例３を図６のフローチャートに基づいて説明する。この実施例３は、請求項１、請求項３、請求項６、請求項７、請求項８の発明に対応する実施例である。例えば、スロットルバルブが全開であり、かつ、高速で車両Ｖｅが走行する場合において、エンジントルクの反力を、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で受け持つ制御モードを選択することが最適であるか否かが判断される（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の判断は、ステップＳ１で実行される判断と同じである。このステップＳ２１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２２の処理を実行し、図６の制御ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ２１で否定的に判断された場合は、ステップＳ２２の制御を実行することなく、図６の制御ルーチンを終了する。

このステップＳ２２の処理を、図７の共線図Ｅ１に基づいて説明する。まず、エンジントルクの反力を、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で受け持つ制御が実行される。ここで、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は正回転し、かつ、回生制御が実行され、その電力が二次電池２７に充電される。図７の共線図Ｅ１においては、エンジン回転数よりもコネクティングドラム１２の回転数の方が高速であり、エンジントルクが動力分配装置５で低減される。

また、ステップＳ２２では、二次電池２７の電力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給して、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御させ、要求トルクに対するエンジントルクの不足分を、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクで補うことも可能である。さらに、二次電池２７の電力を第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給して、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御させ、要求トルクに対するエンジントルクの不足分を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクで補うことも可能である。すなわち、ステップＳ２２では、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２または第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のうち、少なくとも一方を力行制御することが可能である。

このように、実施例３においても、制御モードの判断基準に基づいて、制御モードを選択することにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。ここで、図６に示された機能的手段と、請求項３、請求項６、請求項７の発明との対応関係を説明すれば、ステップＳ２１，Ｓ２２が、この発明の第２のハイブリッド制御手段および第５のハイブリッド制御手段に相当する。

つぎに、実施例４を図８のフローチャートおよび図９の共線図Ｅ１に基づいて説明する。この実施例４は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項８の発明に対応する実施例である。まず、車両Ｖｅを走行させ、かつ、エンジン１を運転させる（始動する）条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ３１）。例えば、電気自動車モードが選択されている場合は、このステップＳ３１で否定的に判断されて、ステップＳ３２の処理を実行し、図８の制御ルーチンを終了する。このステップＳ３２においては、ブレーキ（Ｂ１）２０の制動力を増加してエンジン１を停止させることにより、キャリヤ１１を反力要素として機能させ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を力行制御し、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクをコネクティングドラム１２に伝達する。また、ステップＳ３２においては、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御して、車両Ｖｅにおける必要トルクの一部を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３で負担することも可能である。なお、ステップＳ３２においては、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転方向は、図９のように逆回転であり、かつ、空転する。

これに対して、ステップＳ３２の処理実行後に、ステップＳ３１で肯定的に判断されるような状況では、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を回生制御して、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の反力トルクの受け持ち要素を、ブレーキ２０から第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に切り替える準備がおこなわれる（ステップＳ３３）。このステップＳ３３についで、ステップＳ３４の処理を実行し、図８のルーチンを終了する。

ステップＳ３４においては、まず、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発生する反力トルクが必要値となった時点で、ブレーキ２０の制動力を低下させる制御が実行される。ついで、力行制御される第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を反力要素として機能させ、かつ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を制御を実行して、エンジン１のクランキングを開始するとともに、エンジン１で燃料の噴射および燃焼がおこなわれて、エンジン１が自律回転可能となる。このようなエンジン１の始動制御途中で、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転方向が逆回転から正回転に切り替わった時点から、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が力行制御されて、その回転数が上昇される。なお、ステップＳ３４の処理中、図９の共線図Ｅ１に破線で示すように、コネクティングドラム１２の回転数を略一定に維持するため、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数を低下させる処理が実行される。このように、実施例４においては、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回生制御により生じた電力を、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３で消費することが可能である。したがって、動力循環を回避することが可能である。

なお、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータおよび第３のモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車として、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３のトルクが、後輪３には伝達されず、前輪２に伝達される構成の二輪駆動車において、実施例４の制御を実行する場合、図８のフローチャートのステップＳ３２では、ブレーキ２０の制動力を増加し、かつ、第３のモータ・ジェネレータを力行制御し、第２のモータ・ジェネレータを空転させ、第１のモータ・ジェネレータを空転させる制御が実行される。

ここで、図８に示された機能的手段と、請求項４、請求項５の発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ３１，Ｓ３２が、この発明の第３のハイブリッド制御手段に相当する。また、図８に示された機能的手段と、請求項５の発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ３１，Ｓ３３，Ｓ３４が、この発明の第４のハイブリッド制御手段に相当する。

つぎに、請求項１および請求項８に対応する車両Ｖｅで実行可能な他の制御例を、図１０のフローチャートおよび図１１の共線図Ｅ１に基づいて説明する。まず、車両Ｖｅの惰力走行時に、所定値以上の大きな減速度が必要であるか否かが判断され（ステップＳ４１）、このステップＳ４１で肯定的に判断された場合は、図１１に破線で示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を正回転で力行制御し、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を正回転で回生制御することにより、コネクティングドラム１２の回転数を低下させる（ステップＳ４２）。また、このステップＳ４２においては、車両Ｖｅの運動エネルギに応じた動力が、動力分配装置５を経由してエンジン１に伝達されており、図１１に破線で示す矢印のエンジンブレーキ力が生じて、コネクティングドラム１２の回転数の低下が一層促進される。

上記のステップＳ４２についで、エンジン１の停止が許容される低車速領域であり、かつ、必要な減速度が所定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ４３）。例えば、エンジン１が停止される場合を想定し、エンジン１が連結されたキャリヤ１１と、コネクティングドラム１２との回転数差が所定値以上である場合、つまり、所定車速以上である場合は、キャリヤ１１に取り付けられているベアリング、具体的には、ピニオンギヤ１０，１５，１６を自転可能に支持しているベアリングが焼き付く可能性がある。このため、キャリヤ１１と、コネクティングドラム１２との回転数差が所定値未満となる場合、つまり、前記ベアリングの焼き付きが生じないと考えられる低車速領域では、エンジン１の停止が許容される。

このステップＳ４３で肯定的に判断された場合は、図１１に実線で示すように、エンジン回転数を零にするべく、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を制御し、かつ、ブレーキ２０の制動力を増加し（ステップＳ４４）、図１０の制御ルーチンを終了する。このステップＳ４４において、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、正回転である場合は回生制御され、逆回転である場合は力行制御される。また、ステップＳ４４においても、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回生制御が継続される。

さらに、ステップＳ４２，Ｓ４４において、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３は回生制御される。ここで、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の配置位置、二次電池２７の容量などをパラメータとして、要求減速度に応じた実制動力となり、かつ、エンジン１の燃費が最適となるように、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の回生量が設定される。なお、ステップＳ４１またはステップＳ４３で否定的に判断された場合は、図１０に示す制御ルーチンを終了する。

つぎに、車両Ｖｅで実行可能な他の制御を説明する。この実施例６は、請求項１、請求項２、請求項６、請求項７、請求項８の発明に対応しており、この実施例６は、通常走行である場合、つまり、スロットルバルブが全開未満である場合に実行される。この実施例６を実行する場合は、前記図２のフローチャートを援用することが可能であり、この実施例６に対応する共線図も、前記図３の共線図Ｅ１を援用することが可能である。なお、実施例６で図２のフローチャートを援用する場合、ステップＳ１における「スロットルバルブが全開」を、「スロットルバルブが全開未満」と読み替えればよい。この実施例６においても、実施例１と同様の効果を得られる。

つぎに、車両Ｖｅで実行可能な他の制御を説明する。この実施例７は、請求項１、請求項２、請求項６、請求項７、請求項８の発明に対応しており、この実施例７を、図１２のフローチャートおよび図１３の共線図Ｅ１に基づいて説明する。まず、スロットルバルブが全開未満であり、かつ、エンジン回転数よりもコネクティングドラム１２の回転数の方が低速である場合に、前記の制御モードの判断基準に基づいて、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持つ制御モードを選択することが最適であるか否かが判断される（ステップＳ５１）。このステップＳ５１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５２の処理を実行し、図１２の制御ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ５１で否定的に判断された場合は、ステップＳ５２の処理を実行せずに、図１２の制御ルーチンを終了する。

ここで、ステップＳ５２の処理を、図１３の共線図Ｅ１に基づいて説明する。図１３の共線図Ｅ１に示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転され、かつ、回生制御されて、エンジントルクの反力が、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２により受け持たれる。また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電された電力は、二次電池２７を経由せずに第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給されて、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３が力行制御される。すなわち、二次電池２７の電力を極力使うことなく、車両Ｖｅが走行する。この実施例７においても、実施例１と同様の効果を得られる。

ここで、図１２のフローチャートに示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ５１，Ｓ５２が、この発明の第１のハイブリッド制御手段および第５のハイブリッド制御手段に相当する。

つぎに、車両Ｖｅで実行可能な他の制御を説明する。この実施例８は、請求項１、請求項３、請求項６、請求項７、請求項８の発明に対応しており、この実施例８を、図１４のフローチャートおよび図１５の共線図Ｅ１に基づいて説明する。まず、スロットルバルブが全開未満であり、かつ、エンジン回転数よりもコネクティングドラム１２の回転数の方が高速である場合において、エンジン１の反力トルクを、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で受け持つ制御モードを選択することが最適であるか否かが判断される（ステップＳ６１）。このステップＳ６１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ６１で選択された制御モードに基づいて、ステップＳ６２の処理を実行し、図１４の制御ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ６１で否定的に判断された場合は、ステップＳ６２の処理を実行せずに、図１４の制御ルーチンを終了する。

ここで、ステップＳ６２の処理を、図１５の共線図Ｅ１に基づいて説明する。図１５の共線図Ｅ１に示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転され、かつ、回生制御されて、エンジントルクの反力が、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２により受け持たれる。また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電された電力は、二次電池２７を経由せずに第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給されて、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３が力行制御される。すなわち、二次電池２７の電力を極力使うことなく、車両Ｖｅが走行する。この実施例８においても、実施例１と同様の効果を得られる。

ここで、図１４のフローチャートに示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ６１，Ｓ６２が、この発明の第１のハイブリッド制御手段および第５のハイブリッド制御手段に相当する。

さらに、各実施例に共通する作用効果を総括的に説明する。まず、実施例１ないし実施例３によれば、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１ないし第３のモータ・ジェネレータＭＧ３という３基のモータ・ジェネレータを用いているが、エンジン１の動力に対応するエネルギ、および二次電池２７の容量に対応するエネルギの総和は変わらない。したがって、各モータ・ジェネレータの最大出力を低減でき、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２およびインバータ２４，２５のコストの上昇を抑制できる。特に、第１の比較例と、各実施例との比較において、上記のような効果を得られる。ここで、第１の比較例とは、「前輪または後輪に連結される動力分配装置として、３つの回転要素を備えたものを有し、その動力分配装置にエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータが連結され、第３のモータ・ジェネレータを有していない構成」を意味する。

また、実施例１ないし実施例３によれば、スロットルバルブが全開であり、かつ、低車速で車両Ｖｅが走行する場合に、電気回路Ｍ１における電力流通量を低減させることができるとともに、エンジン１と前輪２との間における動力伝達効率が向上し、かつ、最大駆動力および燃費性能が向上する。さらに、実施例１ないし３によれば、各モータ・ジェネレータの最大出力を低減できるにも関わらず、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御することが可能であるため、低車速における二次電池２７の出力を有効活用することが可能である。特に、第２の比較例と、各実施例との比較において、上記のような効果を得られる。ここで、第２の比較例とは、「前記第１の比較例の構成に加えて、動力分配装置が連結されていない車輪に、第３のモータ・ジェネレータを動力伝達可能に連結した構成（四輪駆動車）」を意味する。さらに、実施例１ないし３によれば、動力分配装置５の無段変速機としての機能を損なうことなく、各モータ・ジェネレータの最大出力の増加を抑制可能である。

さらに、実施例４のように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３を力行制御する走行モード、つまり、電気自動車モードが選択された場合、またはモータ・ジェネレータが回生制御される場合において、運動エネルギと電気エネルギとの変換が繰り返される動力循環を回避することが可能であり、エンジン１と前輪２との間における動力伝達効率が向上する。

さらに、実施例４および実施例５においては、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のトルクおよび回転数を制御することにより、エンジン回転数の制御およびブレーキ２０の負担トルクの制御を高精度におこなうことが可能であり、ブレーキ２０の構造として、同期噛み合い式ブレーキのような簡易な要素を使用することが可能である。したがって、多板式ブレーキなどのブレーキを用いる場合に比べて、トルク容量の制御、特に「トルク容量零」を確実におこなうことができ、ブレーキ２０における引き摺りトルクを低減することが可能である。

図１６は、各実施例における第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の出力特性を示す特性線図であり、横軸にモータ・ジェネレータの回転数が示され、縦軸にモータ・ジェネレータのトルクが示されている。エンジントルクに対する反力を、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で全て負担する構成（第１の比較例）である場合は、破線で示すように、モータ・ジェネレータの回転数に関わりなくトルクは略一定となる。これに対して、この実施例では、反力トルクを受け持つモータ・ジェネレータを選択的に切換可能であるため、高回転数領域におけるトルクを、低回転数領域に比べて実線のように低下させることが可能である。このように、各実施例によれば、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の最大出力を低減可能である。

図１７は、各実施例における第２のモータ・ジェネレータＭＧ１および第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の出力特性を示す特性線図であり、横軸にモータ・ジェネレータの回転数が示され、縦軸にモータ・ジェネレータのトルクが示されている。図１７においては、この実施例における第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の出力と、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の出力との総和が、実線で示されており、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３の存在を前提とする第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の特性が一点鎖線で示され、第１の比較例における第２のモータ・ジェネレータの出力特性が破線で示されている。この図１７に示すように、全回転数領域において、第１の比較例における第２のモータ・ジェネレータのトルクに比べて、第３のモータ・ジェネレータがあることを前提とした第２のモータ・ジェネレータのトルクの方が低い。つまり、第１の比較例における第２のモータ・ジェネレータの最大出力よりも、各実施例における第２のモータ・ジェネレータの最大出力の方が少ないことが分かる。

図１８は、動力分配装置の入力要素と出力要素との間における変速比と、エンジンから車輪に伝達される動力の伝達効率との関係の一例を示す特性線図である。この実施例に対応する特性が実線で示され、第１の比較例に対応する特性が一点鎖線で示され、第２の比較例が破線で示されている。変速比が「１」よりも小さい所定値γ１未満から、変速比が所定値γ１に近づくことにともない、この実施例および第１の比較例および第２の比較例は、共に動力伝達効率が上昇する特性を示している。

そして、各実施例および第２の比較例は、変速比が所定値γ１から「１」の間では、変速比が大きくなることにともない、動力伝達効率が低下する特性を示すとともに、変速比が「１」以上になると、再び動力伝達効率が増加する傾向を示す。さらに、変速比が所定値γ１よりも大きい所定値γ２以上になると、実施例および第２の比較例では、共に動力伝達効率が低下する傾向を示す。ここで、変速比の増加程度に対応する動力の伝達効率の低下程度（低下勾配）は、各実施例の特性の方が第２の比較例の特性よりも勾配が緩やかである。

これに対して、第１の比較例においては、変速比が所定値γ１以上になると、変速比が大きくなるほど、動力伝達効率が低下する傾向を示す。ここで、変速比が所定値γ２よりも大きいγ３以上になると、第１の比較例に対応する動力伝達効率の方が、第２の比較例に対応する動力伝達効率よりも高い。なお、変速比が所定値γ３よりも小さい領域では、第１の比較例に対応する動力伝達効率の方が、第２の比較例に対応する動力伝達効率よりも低い。さらに、変速比が所定値γ２以上である場合は、実施例に対応する動力伝達効率は、第１の比較例および第２の比較例に対応する動力伝達効率よりも高い。

その理由は、この実施例においては、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１または第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のうち、低出力となる方のモータ・ジェネレータでエンジントルクの反力を受け持つことが可能であり、かつ、動力分配装置の変速比がγ２以上である場合は、反力を受け持つモータ・ジェネレータで発電された電力を、第３のモータ・ジェネレータＭＧ３に供給することにより、動力循環を回避可能だからである。さらにこの実施例においては、第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータのいずれか一方により、エンジントルクの反力を受け持つことが可能であるから、いずれか一方のモータ・ジェネレータの機能が低下した場合のフェールセーフとして、他方のモータ・ジェネレータを用いることが可能である。

なお、特に図示しないが、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータが、動力分配装置の各回転要素に連結され、その動力分配装置が後輪に連結されているとともに、第３のモータ・ジェネレータも後輪に連結されているドライブトレーンを有する二輪駆動車（ＦＲ）においても、各実施例の制御を実行可能である。

さらに、特に図示しないが、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータが、動力分配装置の各回転要素に連結され、その動力分配装置が後輪に連結されているとともに、第３のモータ・ジェネレータが前輪に連結されているドライブトレーンを有する四輪駆動車においても、各実施例の制御を実行可能である。さらに、伝動装置１７に伝達された動力を、前輪および後輪に分配するトランスファを有する四輪駆動車（図示せず）にも、各実施例を適用可能である。さらに、実施例１ないし実施例８のうち、複数の実施例同士を組み合わせて実行することも可能である。

この発明におけるハイブリッド車のドライブトレーンを、四輪駆動車に適用した例を示す概念図である。 この発明におけるハイブリッド車で実行可能な制御の実施例１を示すフローチャートである。 図２の制御例を実行する場合において、各回転要素の状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車で実行可能な制御の実施例２を示すフローチャートである。 図４の制御例を実行する場合において、各回転要素の状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車で実行可能な制御の実施例３を示すフローチャートである。 図６の制御例を実行する場合において、各回転要素の状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車で実行可能な制御の実施例４を示すフローチャートである。 図８の制御例を実行する場合において、各回転要素の状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車で実行可能な制御の実施例５を示すフローチャートである。 図１０の制御例を実行する場合において、各回転要素の状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車で実行可能な制御の実施例７を示すフローチャートである。 図１２の制御例を実行する場合において、各回転要素の状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車で実行可能な制御の実施例８を示すフローチャートである。 図１４の制御例を実行する場合において、各回転要素の状態を示す共線図である。 各実施例および比較例において、第１のモータ・ジェネレータの出力特性を示す線図である。 各実施例および比較例において、各モータ・ジェネレータの出力特性を示す線図である。 各実施例および比較例において、動力分配装置の変速比と動力伝達効率との関係の一例を示す線図である。

符号の説明

１…エンジン、 ２…前輪、 ３…後輪、 ５…動力分配装置、 ８，１３…サンギヤ、 ９，１４…リングギヤ、 １１…キャリヤ、 １２…コネクティングドラム、 ２０…ブレーキ、 ２４，２５，２６…インバータ、 ２７…二次電池、 ２９…電子制御装置、 Ｄ１…基線、 Ｅ１…共線図、 Ｍ１…電気回路、 ＭＧ１…第１のモータ・ジェネレータ、 ＭＧ２…第２のモータ・ジェネレータ、 ＭＧ３…第３のモータ・ジェネレータ。

Claims (9)

1. エンジンと車輪との間の動力伝達経路に第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とからなる動力分配装置が設けられており、
   この動力分配装置は、相互に差動回転可能な回転要素として第１ないし第４の四つのみの回転要素を有しているとともに、
   前記エンジンと第１の回転要素とが連結され、
   第１のモータ・ジェネレータと第２の回転要素とが連結され、
   前記第３の回転要素に第２のモータ・ジェネレータが連結され、
   前記車輪と第４の回転要素とが連結されており、
   前記動力分配装置における第１の回転要素と第４の回転要素との間の変速比を、前記第１のモータ・ジェネレータもしくは第２のモータ・ジェネレータを制御して無段階に制御することの可能なハイブリッド車のドライブトレーンにおいて、
   車輪に動力伝達可能に連結された第３のモータ・ジェネレータと、
   前記各モータ・ジェネレータ同士の間で電力の授受を可能にする電気回路と、
   前記各モータ・ジェネレータを制御する電子制御装置とを有し、
   前記電子制御装置はエンジントルクに対する反力を前記第１または第２のモータ・ジェネレータのうち低出力となる方のモータ・ジェネレータで受け持たせ、前記動力分配装置の入力要素と出力要素との間の変速比であって前記エンジンから車輪に伝達される動力の伝達効率が増大から低下に変化する二つの変速比のうちの大きい方の変速比以上の変速比が設定されている場合には、前記反力を受け持つモータ・ジェネレータで発電された電力を前記第３のモータ・ジェネレータに供給するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車のドライブトレーン。
2. エンジンと車輪との間の動力伝達経路に動力分配装置が設けられ、
   その動力分配装置における入力要素と出力要素との間の変速比を、第１のモータ・ジェネレータもしくは第２のモータ・ジェネレータを制御して無段階に制御することの可能なハイブリッド車のドライブトレーンにおいて、
   前記動力分配装置は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構とシングルピニオン型の遊星歯車機構とを備えるとともに、
   それらの遊星歯車機構のリングギヤ同士が連結され、
   かつキャリヤ同士が連結もしくは共用化されて４つの回転要素を有する構成とされ、
   前記エンジンは前記動力分配装置の第１の回転要素に連結され、
   前記動力分配装置の第２の回転要素に前記第１のモータ・ジェネレータが連結され、
   前記動力分配装置における第３の回転要素に前記第２のモータ・ジェネレータが連結され、
   前記車輪に第３のモータ・ジェネレータが動力伝達可能に連結され、
   前記動力分配装置の第４の回転要素と前記車輪とが連結され、
   前記各モータ・ジェネレータ同士の間で電力の授受を可能にする電気回路が設けられ、
   前記各モータ・ジェネレータを制御する電子制御装置が設けられ、
   前記電子制御装置はエンジントルクに対する反力を前記第１または第２のモータ・ジェネレータのうち低出力となる方のモータ・ジェネレータで受け持たせ、前記動力分配装置の入力要素と出力要素との間の変速比であって前記エンジンから車輪に伝達される動力の伝達効率が増大から低下に変化する二つの変速比のうちの大きい方の変速比以上の変速比が設定されている場合には、前記反力を受け持つモータ・ジェネレータで発電された電力を前記第３のモータ・ジェネレータに供給するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車のドライブトレーン。
3. エンジントルクを前記第１の回転要素に伝達するとともに、前記第４の回転要素の回転速度を前記第１の回転要素の回転速度よりも低速に制御する場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを力行または回生させることにより、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせて、前記エンジントルクを前記第４の回転要素に伝達するとともに、前記第３のモータ・ジェネレータを力行させ、この第３のモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達する第１のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車のドライブトレーン。
4. エンジントルクを前記第１の回転要素に伝達するとともに、前記第４の回転要素の回転速度を前記第１の回転要素の回転速度よりも高速に制御する場合は、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせるとともに、前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方を力行させ、その第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方のトルクを車輪に伝達する第２のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車のドライブトレーン。
5. 前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方を力行させ、その第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方のトルクを車輪に伝達する場合に、前記第１の回転要素およびエンジンをブレーキで停止させることにより、前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方の反力を前記ブレーキで受け持たせる第３のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車のドライブトレーン。
6. 前記ブレーキにより前記第１の回転要素およびエンジンが停止された後に、前記エンジンを始動させる場合は、前記第１のモータ・ジェネレータを回生させ、かつ、前記ブレーキの制動力を低下させることにより、前記第２のモータ・ジェネレータまたは第３のモータ・ジェネレータの少なくとも一方の反力を、前記第１のモータ・ジェネレータで受け持つとともに、前記第１のモータ・ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記エンジンの回転速度を上昇させ、ついで、燃料を燃焼させて前記エンジンを自律回転させる第４のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車のドライブトレーン。
7. 前記エンジントルクを前記第１の回転要素に入力し、かつ、前記第４の回転要素を経由させて車輪に伝達する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータまたは前記第２のモータ・ジェネレータのうちの少なくとも一方により、エンジントルクの反力を受け持たせる第５のハイブリッド制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車のドライブトレーン。
8. 前記第５のハイブリッド制御手段は、前記エンジントルクの反力を受け持つモータ・ジェネレータの出力がなるべく低くなるように、反力を受け持つモータ・ジェネレータを選択する手段を含むことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車のドライブトレーン。
9. 前記第１の回転要素ないし第４の回転要素を基線上の異なる位置に配置する共線図で、隣り合う２つの位置に前記第１の回転要素および前記第４の回転要素が配置され、かつ、前記第１の回転要素および前記第４の回転要素を挟んだ両側に、前記第２の回転要素および前記第３の回転要素が配置されるように、前記第１の回転要素ないし第４の回転要素が連結されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のハイブリッド車のドライブトレーン。

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