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JP2016043701A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の制御装置 Download PDF

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JP2016043701A
JP2016043701A JP2014166739A JP2014166739A JP2016043701A JP 2016043701 A JP2016043701 A JP 2016043701A JP 2014166739 A JP2014166739 A JP 2014166739A JP 2014166739 A JP2014166739 A JP 2014166739A JP 2016043701 A JP2016043701 A JP 2016043701A
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雅哉 山本
英聖 坂本
Hidekiyo Sakamoto
英聖 坂本
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Abstract

【課題】動力源としての第1,第2モータのうち第2モータが故障した場合に、車両を走行可能にさせるとともに、不必要なショックが生じることを抑制する。
【解決手段】ハイブリッド車両の動力源である第2モータMG2が故障した場合に、エンジンENGの動力で第1モータMG1を発電させるとともに走行する第1走行モードと、固定手段によってエンジンENGを停止させて第1モータMG1の動力で走行する第2走行モードとのうちいずれか一方を退避走行モードとして選択するように構成された制御装置において、停車中に、蓄電装置の充電量に基づいて第1走行モードと第2走行モードとを切り替える。
【選択図】図1

Description

この発明は、エンジンとモータとを動力源とするハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
上記のように構成されたハイブリッド車両の一例として、エンジンと第1のモータと第2のモータとを動力源とし、エンジンの出力を第1のモータと出力軸とに分配するように構成されたハイブリッド車両が、下記の特許文献1,2に記載されている。
また、特許文献1には、第2のモータなどの電気モータ駆動系が故障した場合に、エンジンだけで駆動してハイブリッド車両を発進させると駆動力が不足する虞があるため、車速が30[km/h]未満の場合、エンジンよりも大トルクを出力できる第1のモータだけを動力源として駆動させることが記載されている。
さらに、特許文献2には、第1のモータと第2のモータとを含む強電系が故障した場合、エンジンを通常時のトルク制御から異常時の回転速度制御に切り替えて、エンジン回転数が直前の変速状態を維持できるように制御することが記載されている。
特開平10−054262号公報 特開2004−132285号公報
しかしながら、上記の各特許文献に記載された構成では、第2のモータの故障時、第1のモータによってエンジンを始動させる際の反力を第2のモータで取れない。そのため、第2のモータの故障時にエンジンを始動させると、大きな始動ショックを発生させてしまう虞がある。
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、動力源として複数のモータを備えるハイブリッド車両において、いずれか一つのモータが故障した場合に、車両を走行可能にさせるとともに、不必要なショックが生じることを抑制するハイブリッド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。
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、発電機能を有する第1モータと、発電機能を有する第2モータと、複数の回転要素を有し各回転要素が差動作用を行う動力分割機構と、前記エンジンの出力軸を選択的に固定する固定手段とを備え、前記動力分割機構は、第1の回転要素が、前記第1モータと一体回転するように連結され、第2の回転要素が、前記エンジンの出力軸と一体回転するように連結され、第3の回転要素が、駆動輪へ向けてトルクを出力する出力要素となるハイブリッド車両に適用され、前記第2モータが故障した場合に、前記エンジンが自立運転して動力を出力し、かつ前記第1モータが回生制御される第1走行モードと、前記第1モータが蓄電装置の電力を消費して動力を出力し、かつ前記エンジンの出力を停止するように制御されるとともに、前記固定手段によって前記エンジンの出力軸が固定される第2走行モードとのうちいずれか一方を選択するように構成された制御装置において、前記第2モータが故障した場合、かつ前記ハイブリッド車両が停車した場合、停車中における前記蓄電装置の充電量に基づいて前記第1走行モードと前記第2走行モードとを切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、第2モータが故障している場合、退避走行モードとしての第1走行モードと第2走行モードとの切替時に車両が停車しているため、駆動輪が固定されているので、エンジン始動あるいは停止処理時に不要なショックが発生することを抑制できる。
この具体例の退避走行モード切替制御フローを示したフローチャート図である。 退避走行モードにおけるモードAとモードBとの制御状態を示した図表である。 (a)はモードAに設定された車両が停車中の状態を示す共線図であり、(b)はモードAに設定された車両が前進走行中の状態を示す共線図である。 (a)はモードBに設定された車両が停車中の状態を示す共線図であり、(b)はモードBに設定された車両が停車中の状態を示す共線図である。 (a)はモードBからモードAへの切替制御としてエンジン始動処理を実行した場合のタイムチャート図であり、(b)はモードAからモードBへの切替制御としてエンジン停止処理を実行した場合のタイムチャート図である。 この具体例のパワートレーンを模式的に示したスケルトン図である。 他の例のパワートレーンを模式的に示したスケルトン図である。
以下、図面を参照して、この発明の具体例におけるハイブリッド車両の制御装置を説明する。
(1.パワートレーン)
まず、図6を参照して、この具体例のハイブリッド車両におけるパワートレーンについて説明する。この具体例のハイブリッド車両は、ツーモータ式に構成されており、動力源として、エンジンENGと、発電機能を有する第1モータ・ジェネレータ(以下単に「第1モータ」という)MG1と、発電機能を有する第2モータ・ジェネレータ(以下単に「第2モータ」という)MG2とを備えている。
パワートレーン1は、いわゆるスプリット式に構成されており、エンジンENGが出力した動力を、動力分割機構3によって第1モータMG1側と駆動輪Dw側とに分割するとともに、第1モータMG1で発生した電力を第2モータMG2に供給して、第2モータMG2の出力トルクを駆動輪Dwに加えることができるように構成されている。
動力分割機構3は、互いに差動作用を行う三つの回転要素として、サンギヤS(第1の回転要素)と、キャリヤC(第2の回転要素)と、リングギヤR(第3の回転要素)とを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構(差動機構)によって構成されている。サンギヤSは外歯歯車であり、リングギヤRはサンギヤSに対して同心円上に配置された内歯歯車である。キャリヤCは、サンギヤSおよびリングギヤRと噛み合った状態で配置されているピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に保持している。
キャリヤCには、エンジンENGの出力軸2が一体回転するように連結されている。出力軸2は、エンジンENGのクランクシャフトと一体回転し、エンジンENGから駆動輪Dwに到る動力伝達経路において動力分割機構3の入力軸となる。また、サンギヤSには、第1モータMG1のロータ軸4が一体回転するように連結されている。エンジンENGと、動力分割機構3と、第1モータMG1とは、各回転中心が同一軸線上となるように配置されている。
そして、動力分割機構3の出力要素となるリングギヤRには、回転軸5を介してドライブギヤ6が一体回転するように連結されている。つまり、回転軸5は動力分割機構3の出力軸となり、ドライブギヤ6が動力伝達経路中でリングギヤRから駆動輪Dw側へトルクを出力する出力ギヤとなる。図6に示す例では、出力軸2の軸線方向において、回転軸5は動力分割機構3(リングギヤR)からエンジンENG側へ延びており、エンジンENGと動力分割機構3との間にドライブギヤ6が配置されている。なお、回転軸5は回転中心が出力軸2の回転中心軸線と同一軸線上になるように配置されている。
さらに、パワートレーン1は、動力分割機構3の入力要素となるキャリヤCの回転、およびエンジンENGの回転を止めるための固定手段として一方向クラッチOWCを備えている。一方向クラッチOWCは、エンジンENGが動力源として回転(正方向に回転)する場合にフリーになり、エンジンENGを負方向に回転させるトルクがキャリヤC(出力軸2)に作用する場合にロック(係合)するように構成されている。つまり、一方向クラッチOWCは、入力軸2をハウジングなどの固定部に選択的に連結するように構成され、入力軸2を固定してキャリヤCおよびエンジンENGが負方向に回転することを防止するように機能する。図6に示す例では、出力軸2の軸線方向でエンジンENGとドライブギヤ6との間に一方向クラッチOWCが配置されている。
なお、「正方向に回転する」とは、出力中のエンジンENGが回転する方向と同じ方向に回転することを表す。一方、「負方向に回転する」とは、出力中のエンジンENGが回転する方向に対して反対方向に回転することを表す。
ドライブギヤ6は、カウンタギヤ機構7を介して終減速機であるデファレンシャル8に連結されている。カウンタギヤ機構7は、カウンタシャフト7aにカウンタドリブンギヤ7bおよびカウンタドライブギヤ7cが一体回転するように取り付けられている。
カウンタシャフト7aは、出力軸2の回転中心軸線上とは異なる位置を回転中心とし、かつ出力軸2と平行になるように配置されている。また、カウンタギヤ機構7では、カウンタドリブンギヤ7bがドライブギヤ6に噛み合っているとともに、カウンタドライブギヤ7cがデファレンシャル8のリングギヤ8aに噛み合っている。カウンタドライブギヤ7cはカウンタドリブンギヤ7bよりも小径のギヤである。
下流側のカウンタドリブンギヤ7bは上流側のドライブギヤ6よりも大径のギヤであり、動力分割機構3からカウンタシャフト7aに向けてトルクを伝達する場合に減速作用(トルクの増幅作用)が生じる。また、下流側のリングギヤ8aは上流側のカウンタドライブギヤ7cよりも大径のギヤであり、カウンタギヤ機構7からデファレンシャル8へ向けてトルクを伝達する場合に減速作用が生じる。
そして、デファレンシャル8から左右の車軸9を介して左右の駆動輪Dwに動力を伝達するように構成されている。なお、図6では作図の都合上、デファレンシャル8の位置を図6における右側にずらして記載してあるとともに、カウンタギヤ機構7の一部とデファレンシャル8の一部を重複して記載してある。
さらに、パワートレーン1では、第2モータMG2の出力トルクを、カウンタギヤ機構7を介してデファレンシャル8に伝達するように構成されている。第2モータMG2のロータ軸10は、カウンタシャフト7aおよび出力軸2と平行に配置されている。ロータ軸10にはリダクションギヤ11が一体回転するように連結されており、リダクションギヤ11はカウンタギヤ機構7のカウンタドリブンギヤ7bに噛み合っている。下流側のカウンタドリブンギヤ7bは上流側のリダクションギヤ11よりも大径のギヤであり、第2モータMG2からカウンタシャフト7aに向けて第2モータMG2のトルクを伝達する場合に減速作用が生じる。
なお、パワートレーン1には、出力軸2の延長軸線上にオイルポンプOPが配置されている。オイルポンプOPは、潤滑や制御のための油圧を発生するためのものである。オイルポンプOPには出力軸2が連結されており、エンジンENGによってオイルポンプOPを駆動し、油圧を発生させるように構成されている。
さらに、各モータMG1,MG2は、インバータを介して蓄電装置(いずれも図示せず)に接続されており、この具体例の制御装置(図示せず)によって、モータとして機能し、または発電機として機能するように電流が制御される。この具体例の蓄電装置(バッテリ)は、例えばリチウムイオン電池など、外部電源からの充電が可能な蓄電装置とすることができる。この場合、蓄電装置の充電量(SOC:State of Charge)を使い切ることが可能となり、充電量の使用領域が大きい。なお、蓄電装置は、例えばニッケル水素電池など、過放電領域や過充電領域に制限された範囲内でSOCが制御されるものであってもよい。例えば、その制御範囲は、過放電領域よりも高い制御下限値と、過充電領域よりも低い制御上限値との間に制限される。
(2.制御装置)
次に、パワートレーン1の動作を制御するこの具体例の制御装置について説明する。この具体例の制御装置は、電子制御装置(ECU)を含み、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶させられているデータを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力するように構成されている。
制御装置に入力されるデータとして、車速、アクセル開度、エンジンENGの回転数(以下「エンジン回転数」という)Ne、第1モータMG1の回転数(以下「MG1回転数」という)Ng、第2モータMG2の回転数、リングギヤRの回転数(回転軸5の回転数)、蓄電装置の充電量(以下「SOC」という)などが含まれる。
制御装置から出力される指令信号として、第1モータMG1のトルク指令(電流指令信号)、第2モータMG2のトルク指令(電流指令信号)、エンジンENGのトルク指令などが含まれる。エンジンENGのトルク指令には、電子スロットルバルブ(図示せず)に対して出力するスロットル開度信号や、点火時期を制御する点火信号などが含まれる。
制御装置は、車速とアクセル開度とに基づいて要求駆動力を求め、要求駆動力と車速とに基づいて求まる要求パワーを満たすトルク(以下「要求駆動トルク」という)を動力源から出力させるように制御する。要するに、制御装置は、走行のための全体的な制御を行うとともに、各モータMG1,MG2とエンジンENGとを制御するように構成されている。なお、要求駆動力や、要求パワーや、要求駆動トルクなどの算出方法は周知の方法であってよい。
さらに、この具体例のハイブリッド車両は、制御装置によって複数の走行モードに設定されて走行することができるように構成されている。
(3.走行モード)
ここで、ハイブリッド車両で設定される複数の走行モードについて説明する。ハイブリッド車両は、大きく分けて、通常走行モードと退避走行モードの二種類の走行モードに設定できるように構成されている。通常走行モードとは、各動力源(エンジンENG,各モータMG1,MG2)が正常に動作する場合に設定されるモードである。一方、退避走行モードとは、第2モータMG2が故障した場合に設定されるモードである。
さらに、通常走行モードには複数のモードが含まれている。同様に、退避走行モードにも複数のモードが含まれている。したがって、制御装置は車両の状態に応じて、選択可能な走行モードのうち一つを選択する、すなわちモード切替制御を実行するように構成されている。以下、各モードを詳細に説明する。
(3−1.通常走行モード)
まず、通常走行モードでは、車両の走行状態に応じて、エンジン走行モードと、EV走行モードとを選択できる。エンジン走行モードとは、エンジンENGが出力する動力で走行するモードである。EV走行モードとは、エンジンENGの出力を停止させて、蓄電装置の電力でモータを駆動して走行するモードである。つまり、制御装置は、アクセル開度や車速やSOCなどの車両の走行状態に応じて、通常走行モードにおいてエンジン走行モードとEV走行モードとを選択できるように構成されている。
(3−1−1.エンジン走行モード)
エンジン走行モードでは、制御装置によって、エンジンENGが要求パワーを満たす動力を出力するように制御される。つまり、エンジン走行モードには、エンジンENGの動力の一部を駆動輪Dwに伝達し、かつその動力の他の一部によって第1モータMG1で発電し、その電力で第2モータMG2を駆動し第2モータMG2のトルクを駆動輪Dwに付加して走行するモード(以下「HV走行モード」という)が含まれる。したがって、HV走行モードでは、動力伝達機構3から駆動輪Dw側に伝達されるトルクに第2モータMG2のトルクを付加できることになる。
例えば、HV走行モードが選択される条件として、アクセル開度がある程度以上に大きい場合や、車速がある程度以上の高車速の場合などが含まれる。HV走行モードでは、制御装置によって、エンジンENGが最適燃費線上などの燃費の良い動作点(エンジントルクTe,エンジン回転数Ne)で駆動するように制御される。この場合に、第1モータMG1によってエンジン回転数Neが燃費の良い回転数(例えば、最適燃費線上の目標エンジン回転数)に制御される。加えて、第1モータMG1が正方向に回転し、かつ負方向のトルクを出力して、第1モータMG1で電力が発生すれば、その電力で第2モータMG2を駆動させることができるとともに、その電力を蓄電装置に充電させることができる。さらに、エンジン走行モード中に車両が停車した場合には、制御装置によって、エンジンENGの自動停止制御や再始動制御が実行されるように構成されてもよい。
なお、「負方向のトルク」とは、キャリヤCに作用するエンジントルクTeの方向に対して反対方向のトルクのことである。また、後述する「正方向のトルク」とは、エンジントルクTeの方向と同じ方向のトルクのことである。
(3−1−2.EV走行モード)
EV走行モードでは、制御装置によって、エンジンENGの出力を停止させて、モータが要求パワーを満たす動力を出力するように制御される。例えば、EV走行モードが選択される条件として、アクセル開度が小さいことにより要求パワーが小さい場合や、要求パワーが大きい場合でもSOCが十分量ありかつエンジンENGの出力を停止させても要求パワーをモータの出力で満たせる場合などがある。
また、EV走行モードには、モータMG1,MG2のうちいずれか一つのモータで走行するモード(以下「シングルモータ走行モード」という)と、第1モータMG1と第2モータMG2との両方を駆動して走行するモード(以下「ツインモータ走行モード」という)とが含まれてもよい。この場合、制御装置は、車両の走行状態に応じてシングルモータ走行モードとツインモータ走行モードとを選択できるように構成されている。
例えば、第1モータMG1の動力を利用するシングルモータ走行モードに設定された場合、エンジンENGの出力が停止させられるとともに、第1モータMG1に蓄電装置から電力を供給して、第1モータMG1をモータとして機能させることにより、車両は第1モータMG1の動力によって走行する。この場合、第1モータMG1を負方向に回転させれば、一方向クラッチOWCがロック状態となり、第1モータMG1によってリングギヤRに正方向のトルク(駆動トルクTep)が生じる。この状態で、第2モータMG2からトルクを出力させると、シングルモータ走行モードからツインモータ走行モードに切り替わり、第1モータMG1によるトルクに第2モータMG2のトルクが合算されて駆動輪Dwに伝達される。
なお、上述した通常走行モードでは、車速および要求駆動力によって定まる運転領域に基づいて、エンジン走行モードかEV走行モードを選択するように構成されてもよい。つまり、エンジンENGと、第1モータMG1と、第2モータMG2とでは、それぞれに動力性能や駆動特性が異なっている。例えば、エンジンENGは、低トルクかつ低回転数の領域から、高トルクかつ高回転数の領域までの広い運転領域で運転できる。そのエネルギ効率は、エンジントルクTeおよびエンジン回転数Neがある程度高い領域で良好になる。また、第1モータMG2は、低回転数で大きいトルクを出力する特性を有する。そして、第2モータMG2は、第1モータMG1よりも高回転数で運転でき、かつ最大トルクが第1モータMG1よりも小さい特性を有する。したがって、運転領域を用いる周知の切替制御によってエンジン走行モードとEV走行モードを切り替えればよい。さらに、EV走行モードにおけるシングルモータ走行モードとツインモータ走行モードとの切り替え制御についても、上述した運転領域に基づいて実行されるように構成されてよい。
(3−2.退避走行モード)
次に、退避走行モードとは、第2モータMG2の動力を利用せずに、エンジンENGの動力と第1モータMG1の動力とを利用して走行するモードである。つまり、退避走行モードが選択される条件として、少なくとも第2モータMG2の異常を検出した場合などが含まれる。
また、退避走行モードでは、エンジンEGNと第1モータMG1とのうちいずれか一方の動力を利用して走行できるように制御される。すなわち、退避走行モードには、エンジンENGの動力で走行する第1走行モード(以下「モードA」という)と、第1モータMG1の動力で走行する第2走行モード(以下「モードB」という)とが含まれる。つまり、制御装置は、第2モータMG2が故障した場合、所定の条件に応じて、退避走行モードにおいてモードAとモードBとを選択して設定するように構成されている。
(3−2−1.モードA(第1走行モード))
モードAとは、燃料を消費して、SOCを増大させる退避走行モードである。図2に示すように、モードAでは、エンジンENGが自立運転して動力を出力し、かつ第1モータMG1が回生制御される。具体的には、モードAでは、エンジンENGの動力で車両を走行させ、かつその動力の一部によって第1モータMG1で発電するように制御される。つまり、退避走行モード中は第2モータMG2で電力消費が生じないので、モードAでは、第1モータMG1で生じた電力が蓄電装置に充電され、SOCが増大することになる。
また、図3(a)には、モードAで前進走行中の場合、動力分割機構3を構成しているシングル型の遊星歯車機構についての状態を共線図で示してある。共線図とは、各回転要素S,C,Rの回転方向(回転数の大小を含む)と、各回転要素S,C,Rに作用するトルクの方向とを表す周知の図である。
図3(a)に示す共線図のように、モードAで前進走行中、第1モータMG1は、正方向に回転している状態で負方向のトルクを出力するように制御されるため、発電機として機能する。この状態で、キャリヤCにはエンジントルクTeが作用しているため、サンギヤSに第1モータMG1によって負方向のトルクTg(反力トルク)を作用させると、出力要素であるリングギヤRには駆動トルクTepとしての正方向のトルクが生じる。また、モードAでは、エンジンENGが駆動中であるため、一方向クラッチOWCはフリー状態となる。なお、モードAで停車中の共線図を示す図4(a)については後述する。
(3−3−2.モードB(第2走行モード))
モードBとは、電力を消費して、SOCを減少させる退避走行モードである。図2に示すように、モードBでは、第1モータMG1が電力を消費して動力を出力し、かつエンジンENGの出力を停止するように制御される。つまり、モードBでは、第1モータMG1が力行制御されるため、蓄電装置から第1モータMG1へ電力を供給し、蓄電装置は放電してSOCが減少することになる。
また、図3(b)には、モードBで前進走行中の場合、動力分割機構3についての状態を共線図で示してある。図3(b)に示すように、モードBで前進走行中、第1モータMG1は、負方向に回転している状態で負方向のトルクを出力するように制御されるため、モータとして機能する。さらに、キャリヤCには第1モータMG1によって負方向のトルクが作用してエンジンENGを負方向に回転させようとするため、一方向クラッチOWCはロック状態となり、キャリヤCは一方向クラッチOWCによって固定された反力要素となる。この状態で、サンギヤSに第1モータMG1によって負方向のトルクを作用させると、出力要素であるリングギヤRには駆動トルクTepとしての正方向のトルクが生じる。したがって、エンジンENGを停止させても、第1モータMG1の動力で前進走行可能になる。なお、モードBで停車中の共線図を示す図4(b)については後述する。
(4.モード切替制御)
次に、図1を参照して、退避走行モードの切替制御フローについて説明する。図1に示すフローチャートのようにして退避走行モードをモードAとモードBとに切り替える目的は、第2モータMG2の故障時に、車両が走行可能な距離を延ばすためである。
例えば、SOCが過充電領域に到達して、それ以上は蓄電装置に充電できない場合に、第1モータMG1を回生制御して走行することは望ましくない。一方、SOCが過放電領域に到達してそれ以上は蓄電装置から放電できない場合には、第1モータMG1を力行制御できなくなる。したがって、この切替制御では、電力を消費して走行する場合の走行距離と、発電しながら走行する場合の走行距離とで、より走行距離が長くなる方を選択するように構成されている。
図1に示すように、このルーチンでは、現在設定されている走行モードが、退避走行モードであるか否かを判定する(ステップS1)。退避走行モード中である場合(ステップS1:Yes)、車両が停車中であるか否かを判定する(ステップS2)。なお、通常走行モード中である場合(ステップS1:No)、後述するステップS10へ進む。また、車両が走行中である場合(ステップS2:No)、後述するステップS12へ進む。
停車中である場合(ステップS2:Yes)、充電装置で充電可能なSOCの上限値SOCmaxと現在SOCとの差分の絶対値(第1絶対値)が、充電装置で放電可能なSOCの下限値SOCminと現在SOCとの差分の絶対値(第2絶対値)よりも大きいか否かを判定する(ステップS3)。ステップS3では、現在SOCが下限値SOCminよりも上限値SOCmaxに近いか、あるいは現在SOCが上限値SOCmaxよりも下限値SOCminに近いかを判定することになる。要は、ステップS3において、現在SOCに基づいて効率的にパワーマネジメントを行う場合に走行距離が長くなるのはモードAかモードBかを予測する。そして、退避走行モードとして長く走れるモードを選択する。なお、下限値SOCminは容量ゼロを含む零付近の値であってもよい。
例えば、現在SOCが上限値SOCmaxよりも下限値SOCminに近い場合(ステップS3:Yes)には、モードBに設定して放電することにより現在SOCが下限値SOCminに到達する(過放電領域あるいは容量ゼロに到達する)までの走行可能距離よりも、モードAに設定して充電することにより現在SOCが上限値SOCmaxに到達する(過充電領域に到達する)までの走行可能距離のほうが長い。したがって、現在SOCが下限値SOCmin側の場合(第1絶対値が第2絶対値よりも大きい場合)、走行モードをモードAに設定する処理を実行するように構成されている(ステップS4〜S6)。一方、現在SOCが下限値SOCminよりも上限値SOCmaxに近い場合(ステップS3:No)には、モードAに設定して充電することにより現在SOCが上限値SOCmaxに到達する(過充電領域に到達する)までの走行可能距離よりも、モードBに設定して放電することにより現在SOCが下限値SOCminに到達する(過放電領域に到達する)までの走行可能距離のほうが長い。したがって、現在SOCが上限値SOCmax側の場合(第1絶対値が第2絶対値よりも小さい場合)、走行モードをモードBに設定する処理を実行するように構成されている(ステップS7〜S9)。
具体的には、現在SOCが下限値SOCmin側の場合(ステップS3:Yes)、現在設定中の走行モードが、モードBに設定されているか否かを判定する(ステップS4)。つまり、ステップS4では、モードBからモードAへの切り替わりであるか否かを判定することになる。
現在モードB中である場合(ステップS4:Yes)、モードBからモードAへのモード切替制御としてのエンジン始動処理を実行し(ステップS5)、このルーチンを終了する。一方、現在モードA中である場合(ステップS4:No)、モードAを継続し(ステップS6)、このルーチンを終了する。
ステップS4で肯定的に判定された場合、モードBで停車中であり、動力分割機構3が図4(b)に示す共線図の状態となる。この状態からステップS5のモード切替制御を実行すると、図4(b)に示す状態から図4(a)に示すモードAで停車中の共線図の状態へ変化する。図4(a),(b)から明らかなように、停車中は、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれて車軸9(駆動輪Dw)が油圧ブレーキなどによって固定され、あるいはパーキングブレーキなどによって車軸9(駆動輪Dw)が固定されている状態で、モードAへの切替制御が行われる。すなわち、車両が動かないように車軸9を固定するブレーキが利いている状態では、そのブレーキを反力としてモータリングによるエンジン始動を実行することができる。そのため、ステップS5のエンジン始動処理を実行しても、車軸9(駆動輪Dw)に駆動トルクの変動が生じないことになり、不要なショックが発生することを回避できる。
ステップS5のエンジン始動処理を実行した場合の、エンジン回転数Neと、MG1回転数Ngと、MG1トルクTgとの変化を示したタイムチャート図を図5(a)に示してある。図5(a)に示すように、モードBからモードAへの切替制御を実行すると、第1モータMG1によってエンジンENGをモータリングし、正方向のMG1トルクTgによってエンジン回転数Neが上昇させられる。エンジン回転数Neがアイドル回転数に到達すると燃料噴射および点火制御を実行しエンジンENGを自立回転状態に制御し、正方向のMG1トルクTgを減少させるように制御する。
また、図1に示すように、現在SOCが上限値SOCmax側の場合(ステップS3:No)、現在設定中の走行モードが、モードAに設定されているか否かを判定する(ステップS7)。つまり、ステップS7では、モードAからモードBへの切り替わりであるか否かを判定することになる。
現在モードA中である場合(ステップS7:Yes)、モードAからモードBへのモード切替制御としてのエンジン停止処理を実行し(ステップS8)、このルーチンを終了する。一方、現在モードB中である場合(ステップS7:No)、モードBを継続し(ステップS9)、このルーチンを終了する。
ステップS7で肯定的に判定された場合、モードAで停車中であり、動力分割機構3が図4(a)に示す共線図の状態となる。この状態からステップS8のモード切替制御を実行すると、図4(a)に示す状態から図4(b)に示す状態へ変化する。つまり、上述したモードAへの切替制御の実行時と同様に、車軸9(駆動輪Dw)が油圧ブレーキやパーキングブレーキなどによって固定されている状態で、モードBへの切替制御が行われる。すなわち、車両が動かないように車軸9を固定するブレーキが利いている状態では、そのブレーキを反力として第1モータMG1によるエンジン回転数Neの停止制御を実行することができる。そのため、ステップS8のエンジン停止処理を実行しても、車軸9(駆動輪Dw)に駆動トルクの変動が生じないことになり、不要なショックが発生することを回避できる。
ステップS8のエンジン停止処理を実行した場合の、エンジン回転数Neと、MG1回転数Ngと、MG1トルクTgとの変化を示したタイムチャート図を図5(b)に示してある。図5(b)に示すように、モードAからモードBへの切替制御を実行すると、エンジンENGへの燃料供給が停止され、第1モータMG1によってエンジンENGの回転が停止される。負方向のMG1トルクTgによってエンジン回転数Neが低下させられる。エンジン回転数Neが零付近の所定回転数に到達するとMG1トルクTgを零に向けて減少させるように制御する。
ここで、図1に示すように、通常走行モード中である場合(ステップS1:No)について説明する。ステップS1で否定的に判定されると、通常走行モードから退避走行モードへの切り替わりか否かを判定する(ステップS10)。ステップS10では、所定の切替条件が成立している場合に、通常走行モードから退避走行モードへの切り替わりであるとして肯定的に判定するように構成されている。なお、この切替条件は第2モータMG2で異常が発生していることを判定できる任意の条件であってよい。通常走行モードから退避走行モードへの切り替わりではない場合(ステップS10:No)、このルーチンは終了する。
通常走行モードから退避走行モードへの切り替わりである場合(ステップS10:Yes)、車両が停車中であるか否かを判定する(ステップS11)。車両が停車中である場合(ステップS11:Yes)、ステップS3へ進み、上述したステップS3以降の処理を実行する。
車両が走行中である場合(ステップS11:No)、および上述したステップS2で否定的に判定された場合、エンジンENGが停止中であるか否かを判定する(ステップS12)。エンジンENGが停止中である場合(ステップS12:Yes)、退避走行モードのうちモードBを選択して走行モードに設定する(ステップS13)。そして、ステップS13によって通常走行モードからモードBに走行モードを切り替えると、このルーチンは終了する。
一方、エンジンENGが駆動中である場合(ステップS12:No)、退避走行モードのうちモードAを選択して走行モードに設定する(ステップS14)。そして、ステップS14によって通常走行モードからモードAに走行モードを切り替えると、このルーチンは終了する。
以上説明した通り、この具体例の制御装置によれば、車両が停車中に、退避走行モードの切替時に車両が停車しているため、車軸が固定されているので、エンジン始動あるいは停止処理時に不要なショックが発生することを回避できる。さらに、複数の退避走行モードのうちより長い距離を走行できるモードを予測して切り替えるので、効率的にエネルギを消費する退避走行を実現できる。この場合、蓄電装置の劣化防止を最優先とする制御上限値(閾値)判定の制御、例えば過放電と過充電の防止制御ではなく、SOCを使い切る制御とSOCを上限値SOCmaxいっぱいまで充電する制御とを実行しても蓄電装置の耐久性を確保することができる。また、固定手段を一方向クラッチとすることで、エンジンおよび動力分割機構のキャリヤの回転を止めることができるとともに、そのモード切替時やEV走行モードに設定された場合、例えば油圧式ブレーキなどの係合機構についての特別な制御を行う必要がなくなる。
なお、この発明におけるハイブリッド車両の制御装置は、上述した具体例に限定されず、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
一例として、上述した具体例では、モードAとモードBとの切替判定時、停車中の現在SOCが上限値SOCmax側もしくは下限値SOCmin側であるかを判定する構成について説明したが、この発明はこれに限定されない。例えば、予め設定されたSOC判定用の所定閾値に基づいて、現在SOCがその閾値よりも大きいか、あるいはその閾値以下かを判定するように構成されてもよい。つまり、過充電や過放電による蓄電装置の劣化を抑制することを優先した制御を実行してもよい。これにより、走行可能距離を長くできるとともに、蓄電装置の劣化を抑制することができる。また、カーナビ情報に基づいて、モードAとモードBとの切替判定を行うように構成されてもよい。カーナビ情報を用いることにより、この先の走行経路に下り坂が多い場合や、上り坂が多い場合などを予測でき、モードA,Bのうち適切なモードを選択することができるようになる。
さらに、この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両は、上述した図6に示す構成のパワートレーン1を備えた車両に限定されず、他のパワートレーンを備えたハイブリッド車両であってもよい。そこで、他のパワートレーンの構成例を図7に示してある。図7に示すパワートレーン100は、図6に示すパワートレーン1の一方向クラッチOWCを、ブレーキBrに置き換えた例である。パワートレーン100の構成は、一方向クラッチOWCをブレーキBrに置き換えた以外パワートレーン1の構成と同様である。パワートレーン100において、固定手段としてのブレーキBrは、油圧によって係合する摩擦式ブレーキや、噛み合い式のクラッチ(ドグクラッチ)など、周知のブレーキやクラッチによって構成されている。さらに、ブレーキBrは、その係合や開放あるいは伝達トルク容量が、制御装置によって電気的に制御されるように構成されている。
1…パワートレーン、 2…出力軸、 3…動力分割機構、 6…ドライブギヤ、 ENG…エンジン、 MG1…第1モータ・ジェネレータ(第1モータ)、 MG2…第2モータ・ジェネレータ(第2モータ)、 S…サンギヤ、 C…キャリヤ、 R…リングギヤ、 OWC…一方向クラッチ(固定手段)、 Dw…駆動輪。

Claims (1)

  1. エンジンと、発電機能を有する第1モータと、発電機能を有する第2モータと、複数の回転要素を有し各回転要素が差動作用を行う動力分割機構と、前記エンジンの出力軸を選択的に固定する固定手段とを備え、
    前記動力分割機構は、
    第1の回転要素が、前記第1モータと一体回転するように連結され、
    第2の回転要素が、前記エンジンの出力軸と一体回転するように連結され、
    第3の回転要素が、駆動輪へ向けてトルクを出力する出力要素となるハイブリッド車両に適用され、
    前記第2モータが故障した場合に、前記エンジンが自立運転して動力を出力し、かつ前記第1モータが回生制御される第1走行モードと、前記第1モータが蓄電装置の電力を消費して動力を出力し、かつ前記エンジンの出力を停止するように制御されるとともに、前記固定手段によって前記エンジンの出力軸が固定される第2走行モードとのうちいずれか一方を選択するように構成された制御装置において、
    前記第2モータが故障した場合、かつ前記ハイブリッド車両が停車した場合、停車中における前記蓄電装置の充電量に基づいて前記第1走行モードと前記第2走行モードとを切り替え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両の制御装置。
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