JP2011110943A - 車両駆動システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンとＭＧ（モータジェネレータ）を搭載したハイブリッド車において、動力伝達系の異常が発生した場合に、クラッチを適正な状態に制御できるようにする。
【解決手段】エンジン１１の動力を変速機１３を介して車輪１６に伝達する動力伝達経路のうちの変速機１３とデファレンシャルギヤ機構１４との間にＭＧ１２を連結すると共に変速機１３とＭＧ１２との間にクラッチ１７を設けた駆動システムにおいて、エンジン１１系の異常又は変速機１３系の異常が発生した場合には、ＭＧ１２の動力のみで走行する退避走行モード（モータ走行モード）に移行し、クラッチ１７を動力遮断状態に維持することで、ＭＧ１２の動力でエンジン１１や変速機１３が回転駆動されることを回避する。一方、ＭＧ１２系の異常が発生した場合には、クラッチ１７を動力伝達状態に維持することで、エンジン１１の動力をクラッチ１７を介して車輪１６に伝達できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力源として内燃機関とモータジェネレータとを備えた車両駆動システムの制御装置に関する発明である。

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請からハイブリッド車の需要が増大している。現在、市販されているハイブリッド車においては、例えば、エンジン（内燃機関）と、主に発電機として使用される第１のＭＧ（モータジェネレータ）と、主に車輪を駆動する第２のＭＧとを動力分割機構（例えば遊星ギヤ機構等）を介して連結した方式のものがある。
しかし、この方式のハイブリッド車は、ＭＧ及びＭＧを駆動するインバータ等を２系統設ける必要があるため、駆動システムの大型化や高コスト化を招くという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１（特開２００２−１６０５４０号公報）に記載されているように、エンジンの動力を変速機を介して車輪に伝達する動力伝達経路のうちのエンジンと変速機との間にクラッチを設けると共に変速機と車輪との間に設けたデファレンシャルギヤ機構に１つのＭＧを連結する構成としたものがある。

特開２００２−１６０５４０号公報（第３頁、図１等）

また、本発明者らは、エンジンの動力を変速機を介して車輪に伝達する動力伝達経路のうちの変速機と車輪との間に１つのＭＧを連結すると共に変速機とＭＧとの間にクラッチを設ける構成とした駆動システムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。

例えば、エンジン系（例えば燃料系や空気系や点火系等）の異常又は変速機系（例えば変速機や変速機用の油圧制御回路等）の異常が発生した場合に、フェールセーフとして、エンジンの運転を停止してＭＧの動力のみで車輪を駆動して車両を走行させる退避走行モード（モータ走行モード）に移行したときに、クラッチが係合状態（動力伝達状態）に維持されていると、ＭＧの動力で車輪だけでなくエンジンや変速機も回転駆動することになるため、その分、エネルギ損失が増加して車両の動力性能が低下する共に電力消費量が増加するという問題がある。一方、ＭＧ系（例えばＭＧやＭＧ用のインバータ等）の異常が発生した場合に、クラッチが非係合状態（動力遮断状態）に維持されていると、エンジンの動力を車輪に伝達できなくなるため、車両を退避走行させることができなくなる可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、動力伝達系の異常が発生した場合に、その異常部位に応じてクラッチを適正な状態に制御することができる車両駆動システムの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の動力源として内燃機関とモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）とを備えた車両駆動システムの制御装置において、内燃機関の動力を変速機を介して車輪に伝達する動力伝達経路のうちの変速機と車輪との間にＭＧが連結されると共に変速機とＭＧとの間にクラッチが設けられ、内燃機関系と変速機系とＭＧ系とを含む動力伝達系の異常が発生した場合に、その異常部位に応じてクラッチを動力伝達状態又は動力遮断状態に制御する異常時クラッチ制御手段を備えた構成としたものである。この構成では、動力伝達系の異常が発生した場合に、その異常部位に応じてクラッチを動力伝達状態又は動力遮断状態に制御することで、動力伝達系の異常部位に応じてクラッチを適正な状態に制御することができる。

具体的には、請求項２のように、内燃機関系の異常又は変速機系の異常が発生した場合には、クラッチを動力遮断状態に維持するようにすると良い。このようにすれば、内燃機関系（例えば燃料系や空気系や点火系等）の異常又は変速機系（例えば変速機や変速機用の油圧制御回路等）の異常が発生した場合に、フェールセーフとして、内燃機関の運転を停止してＭＧの動力のみで車輪を駆動して車両を走行させる退避走行モード（モータ走行モード）に移行しても、クラッチを動力遮断状態に維持することで、ＭＧの動力で内燃機関や変速機が回転駆動されることを回避できるため、エネルギ損失を低減して車両の動力性能の低下や電力消費量の増加を抑制することができる。更に、車両の減速時に車輪の動力でＭＧを回転駆動することで車両の運動エネルギをＭＧで電力に変換してバッテリに回収（充電）する回生ブレーキを行う際には、車輪の動力で内燃機関や変速機が回転駆動されることを回避できるため、回生ブレーキを効率良く行うことができる。

また、請求項３のように、ＭＧ系（例えばＭＧやＭＧ用のインバータ等）の異常が発生した場合には、クラッチを動力伝達状態に維持するようにすると良い。このようにすれば、ＭＧ系の異常が発生した場合に、クラッチを動力伝達状態に維持することで、内燃機関の動力をクラッチを介して車輪に伝達することができるため、車両を退避走行させることが可能となる。

図１は本発明の一実施例におけるハイブリッド車の駆動システム全体の概略構成図である。 図２は異常時クラッチ制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド車の駆動システム全体の概略構成を説明する。
車両の動力源として、内燃機関であるエンジン１１とモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）１２とが搭載されている。エンジン１１の出力軸（クランク軸）の動力が変速機１３に伝達され、この変速機１３の出力軸の動力がデファレンシャルギヤ機構１４や車軸１５等を介して車輪１６に伝達される。変速機１３は、例えば、トルクコンバータと油圧駆動式の変速機構等により構成され、複数の変速段の中から変速段を段階的に切り換える有段変速機であっても良いし、無段階に変速するＣＶＴ（無段変速機）であっても良い。

また、エンジン１１の動力を車輪１６に伝達する動力伝達経路のうちの変速機１３とデファレンシャルギヤ機構１４との間に、ＭＧ１２の回転軸が動力伝達可能に連結され、更に、変速機１３とＭＧ１２との間に、動力伝達を断続するためのクラッチ１７が設けられている。このクラッチ１７は、油圧駆動式の油圧クラッチであっても良いし、電磁駆動式の電磁クラッチであっても良い。また、ＭＧ１２を駆動するインバータ１８が高電圧バッテリ１９に接続され、ＭＧ１２がインバータ１８を介して高電圧バッテリ１９と電力を授受するようになっている。

ハイブリッドＥＣＵ２０は、ハイブリッド車全体を総合的に制御するコンピュータであり、アクセル開度（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセルセンサ２１、シフトレバーの操作位置を検出するシフトスイッチ２２、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ２３、車速を検出する車速センサ２４等の各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで車両の運転状態を検出する。このハイブリッドＥＣＵ２０は、エンジン１１の運転を制御するエンジンＥＣＵ２５と、インバータ１８を制御してＭＧ１２の運転を制御するＭＧ−ＥＣＵ２６と、変速機１３とクラッチ１７を制御するトランスミッションＥＣＵ２７との間で制御信号やデータ信号を送受信し、各ＥＣＵ２５〜２７によって車両の運転状態に応じてエンジン１１とＭＧ１２と変速機１３とクラッチ１７を制御する。

例えば、モータ走行領域（発進時や低負荷時等のエンジン１１の燃費効率が悪い領域）では、クラッチ１７を動力遮断状態（入力側と出力側とを切り離した状態）に維持することで、エンジン１１及び変速機１３側と車輪１６側との動力伝達を遮断した状態にすると共に、エンジン１１を停止状態に維持して、ＭＧ１２の動力のみで車輪１６を駆動して走行するモータ走行を行う。

通常走行領域では、クラッチ１７を動力伝達状態（入力側と出力側とを連結した状態）に維持することで、エンジン１１の動力を変速機１３やクラッチ１７等を介して車輪１６に伝達可能な状態にして、エンジン１１の動力のみで走行するエンジン単独走行やエンジン１１とＭＧ１２の両方の動力で走行するアシスト走行を行う。

減速時には、クラッチ１７を動力遮断状態に維持することで、エンジン１１及び変速機１３側と車輪１６側との動力伝達を遮断した状態にして、車輪１６の動力でＭＧ１２を駆動してＭＧ１２を発電機として作動させることで、車両の運動エネルギをＭＧ１２で電力に変換して高電圧バッテリ１９に回収（充電）する回生ブレーキを行う。

また、ハイブリッドＥＣＵ２０は、後述する図２の異常時クラッチ制御ルーチンを実行して、エンジン１１系（例えば燃料系や空気系や点火系等）と変速機１３系（例えば変速機１３や変速機１３用の油圧制御回路等）とＭＧ１２系（例えばＭＧ１２やＭＧ１２用のインバータ１８等）とを含む動力伝達系の異常（故障）が発生した場合に、その異常部位に応じてクラッチ１７を動力伝達状態又は動力遮断状態に制御することで、動力伝達系の異常部位に応じてクラッチ１７を適正な状態に制御する。

以下、ハイブリッドＥＣＵ２０が実行する図２の異常時クラッチ制御ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示す異常時クラッチ制御ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ２０の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう異常時クラッチ制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン１１系の異常フラグ（例えば、燃料系の異常フラグ、空気系の異常フラグ、点火系の異常フラグ等）が異常有りを意味する「１」にセットされているか否かを判定する。このエンジン１１系の異常フラグは、図示しないエンジン１１系の異常診断ルーチンによってセットされる。

このステップ１０１で、エンジン１１系の異常フラグが全て「０」であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、変速機１３系の異常フラグ（例えば、変速機１３の異常フラグ、変速機１３用の油圧制御回路の異常フラグ等）が異常有りを意味する「１」にセットされているか否かを判定する。この変速機１３系の異常フラグは、図示しない変速機１３系の異常診断ルーチンによってセットされる。

上記ステップ１０１でエンジン１１系の異常フラグのうちの少なくとも１つが「１」にセットされていると判定された場合、又は、上記ステップ１０２で変速機１３系の異常フラグのうちの少なくとも１つが「１」にセットされていると判定された場合には、エンジン１１系の異常又は変速機１３系の異常が発生したと判断して、ステップ１０３に進み、フェールセーフとして、エンジン１１の運転を停止してＭＧ１２の動力のみで車輪１６を駆動して車両を走行させる退避走行モード（モータ走行モード）に移行した後、ステップ１０４に進み、クラッチ１７を動力遮断状態に維持する。これにより、ＭＧ１２の動力でエンジン１１や変速機１３が回転駆動されることを回避する。尚、上記ステップ１０３の退避走行モードに移行する処理は、他のルーチン（例えば退避走行制御ルーチン等）で行うようにしても良い。

一方、上記ステップ１０１でエンジン１１系の異常フラグが全て「０」であると判定され、且つ、上記ステップ１０２で変速機１３系の異常フラグが全て「０」であると判定された場合には、エンジン１１系と変速機１３系が両方とも正常であると判断して、ステップ１０５に進み、ＭＧ１２系の異常フラグ（例えば、ＭＧ１２の異常フラグ、ＭＧ１２用のインバータ１８の異常フラグ等）が異常有りを意味する「１」にセットされているか否かを判定する。このＭＧ１２系の異常フラグは、図示しないＭＧ１２系の異常診断ルーチンによってセットされる。

このステップ１０５で、ＭＧ１２系の異常フラグのうちの少なくとも１つが「１」にセットされていると判定された場合には、ＭＧ１２系の異常が発生したと判断して、ステップ１０６に進み、クラッチ１７を動力伝達状態に維持する。これにより、エンジン１１の動力をクラッチ１７を介して車輪１６に伝達できるようにする。

一方、上記ステップ１０５で、ＭＧ１２系の異常フラグが全て「０」であると判定された場合には、ＭＧ１２系が正常であると判断して、そのまま本ルーチンを終了する。
尚、図２の異常時クラッチ制御ルーチンは、トランスミッションＥＣＵ２７で実行するようにしたり、或は、ハイブリッドＥＣＵ２０とトランスミッションＥＣＵ２７の両方で実行するようにしても良い。

以上説明した本実施例では、エンジン１１系の異常又は変速機１３系の異常が発生した場合に、クラッチ１７を動力遮断状態に維持するようにしたので、退避走行モード（モータ走行モード）に移行しても、ＭＧ１２の動力でエンジン１１や変速機１３が回転駆動されることを回避することができ、エネルギ損失を低減して車両の動力性能の低下や電力消費量の増加を抑制することができる。更に、回生ブレーキを行う際には、車輪１６の動力でエンジン１１や変速機１３が回転駆動されることを回避することができ、回生ブレーキを効率良く行うことができる。

また、本実施例では、ＭＧ１２系の異常が発生した場合に、クラッチ１７を動力伝達状態に維持するようにしたので、エンジン１１の動力をクラッチ１７を介して車輪１６に伝達することができ、車両を退避走行させることが可能となる。

尚、上記実施例では、エンジン１１の動力を車輪１６に伝達する動力伝達経路のうちの変速機１３とデファレンシャルギヤ機構１４との間にＭＧ１２を連結する構成としたが、これに限定されず、例えば、デファレンシャルギヤ機構１４、車軸１５、車輪１６等のいずれかにＭＧ１２を連結する構成としても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…ＭＧ、１３…変速機、１４…デファレンシャルギヤ機構、１５…車軸、１６…車輪、１７…クラッチ、１８…インバータ、１９…高電圧バッテリ、２０…ハイブリッドＥＣＵ（異常時クラッチ制御手段）、２５…エンジンＥＣＵ、２６…ＭＧ−ＥＣＵ、２７…トランスミッションＥＣＵ

Claims (3)

1. 車両の動力源として内燃機関とモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）とを備えた車両駆動システムの制御装置において、
   前記内燃機関の動力を変速機を介して車輪に伝達する動力伝達経路のうちの前記変速機と前記車輪との間に前記ＭＧが連結されると共に前記変速機と前記ＭＧとの間にクラッチが設けられ、
   前記内燃機関系と前記変速機系と前記ＭＧ系とを含む動力伝達系の異常が発生した場合に、その異常部位に応じて前記クラッチを動力伝達状態又は動力遮断状態に制御する異常時クラッチ制御手段を備えていることを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
2. 前記異常時クラッチ制御手段は、前記内燃機関系の異常又は前記変速機系の異常が発生した場合に、前記クラッチを動力遮断状態に維持する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両駆動システムの制御装置。
3. 前記異常時クラッチ制御手段は、前記ＭＧ系の異常が発生した場合に、前記クラッチを動力伝達状態に維持する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動システムの制御装置。

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