JP2004138158A - ハイブリッド変速機の異常時制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ/ジェネレータMG1の故障時、S21,S22において、故障MG1の目標回転数tN1および目標トルクtT1を0にし、S23で、ギヤ比α,βおよび目標車輪駆動トルクtToから目標エンジントルクtTe(Nm)={β/(1+β)}×Toを求め、S24で正常なモータ/ジェネレータMG2の目標トルクtT2={1/(1+β)}×tToを求める。S25では、バッテリ充電率Vbが設定値以上の時は正、設定値未満の時は負となるバッテリ持ち出し可能電力PbをtT2で除算してMG2の目標回転数tN2を求め、S26では、このtN2および速機出力回転数Noから目標エンジン回転数tNe={(1+β)No−tN2}/βを求める。ところでPbが上記のごとくに定められているため、正常なMG2をVbが十分である間はモータとして動作させ、Vbが不十分である間はジェネレータとして動作させることとなり、バッテリ充電率Vbを設定値に維持して車両を長距離走行させることができる。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン等の原動機とモータ/ジェネレータと間に差動装置を具え、モータ/ジェネレータの制御により無段変速動作を行わせることが可能なハイブリッド変速機に関し、特に、2個のモータ/ジェネレータを具えたハイブリッド変速機においてモータ/ジェネレータの一方を含む制御系が故障した時にも他方の正常な系のモータ/ジェネレータと原動機とで動力伝達を引き続き可能にするハイブリッド変速機の異常時制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ハイブリッド変速機としては従来、例えば特許文献1に記載のように1個の遊星歯車組よりなる3要素、2自由度の差動装置における回転メンバにそれぞれジェネレータと、エンジンと、駆動輪への出力およびモータとを結合したものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−238555号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このハイブリッド変速機においては、ジェネレータモータやモータを含む制御系が故障した時ハイブリッドシステムを全体的に動作停止させることが前提であるため、当該故障時はハイブリッド変速機搭載車両の走行が不能になり、例えば車両を修理工場まで自走させることができない。
【0005】
ここで上記従来のハイブリッド変速機においては、ジェネレータを含む制御系が故障した場合に、駆動輪への出力に直結されているモータをバッテリ電力により駆動して車両を電気走行させることで自走可能にする制御方法が考えられる。しかしこの方法では、バッテリ電力を継続的に引き出して走行するため、早期にバッテリ電力が枯渇して自走可能な距離が極僅かで、車両を修理工場まで自走させることは無理な場合が多い。
なおモータを含む制御系が故障した場合は、これが駆動輪への出力に直結されているため、ジェネレータの制御によっても変速比の制御が不安定になったり、若しくは走行不能になる場合がある。
【0006】
本願出願人は先に、共線図上に配置される回転メンバとして4個の回転メンバを有した2自由度・4要素の差動装置を具え、共線図上の内側に位置する2個の回転メンバにそれぞれ原動機からの入力および駆動系への出力を結合し、共線図上の外側に位置する回転メンバにそれぞれ2個のモータ/ジェネレータを結合したハイブリッド変速機を提案しているが、
この種ハイブリッド変速機においても、モータ/ジェネレータを含む制御系が故障した時は、ハイブリッドシステムの動作を全体的に停止させる方式を踏襲することが考えられており、異常時は走行不能になって車両を修理工場まで自走させることができない。
【0007】
本発明は、本願出願人の先の提案になる型式のハイブリッド変速機においては、一方のモータ/ジェネレータを含む制御系が故障しても、他方の正常な系のモータ/ジェネレータをモータとして動作させるフェールモードと、ジェネレータとして動作させるフェールモードとを繰り返せば、原動機の運転と相まってバッテリの充電状態を維持しつつ長距離に亘り車両を走行させ得るとの観点から、この着想を実現して上記の問題を解消するハイブリッド変速機の異常時制御方法を提案することを目的とする。
【0008】
ちなみに上記型式のハイブリッド変速機においては、上記の故障時に原動機のみによる運転を行おうとしても、故障した系のモータ/ジェネレータが原動機の反力受けとなり得ないため動力伝達を行うことができず、正常な系のモータ/ジェネレータを制御しない限り上記の目的を達成し得ない。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明によるハイブリッド変速機の異常時制御方法は、請求項1に記載のごとく、
上記形式のハイブリッド変速機において、モータ/ジェネレータの一方を含む制御系が故障した時は他方の正常な系のモータ/ジェネレータを、該モータ/ジェネレータ用のバッテリの充電率が設定値以上であればモータとして動作させ、バッテリ充電率が設定値未満であればジェネレータとして動作させる方法に特徴づけられる。
【0010】
【発明の効果】
かかる本発明になるハイブリッド変速機の異常時制御方法によれば、一方のモータ/ジェネレータを含む制御系が故障した場合、正常な系のモータ/ジェネレータを、該モータ/ジェネレータ用のバッテリの充電率が設定値以上であればモータとして動作させ、バッテリ充電率が設定値未満であればジェネレータとして動作させるから、
正常な系のモータ/ジェネレータの上記動作と原動機の動作とで動力伝達が可能となり、しかも、正常な系のモータ/ジェネレータをモータとして動作させるフェールモードと、ジェネレータとして動作させるフェールモードとの繰り返しによりバッテリの充電状態を維持することができるから、ハイブリッド変速機を搭載した車両を長距離に亘り修理工場まで自走させることも可能になって前記した従来の異常時制御方法による前記の問題を解消することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態になる異常時制御方法を適用可能なハイブリッド変速機を例示し、これを本実施の形態においては、前輪駆動車(FF車)用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下に詳述する構成となす。
【0012】
図において1は変速機ケースを示し、該変速機ケース1の軸線方向(図の左右方向)右側(エンジンENGに近い前側)にラビニョオ型プラネタリギヤセット2を、また図の左側(エンジンENGから遠い後側)に例えば複合電流2層モータ4を可とするモータ/ジェネレータ組を内蔵する。
これらラビニョオ型プラネタリギヤセット2および複合電流2層モータ4は変速機ケース1の主軸線上に同軸に配置するが、この主軸線からオフセットさせて平行に配置したカウンターシャフト5およびディファレンシャルギヤ装置6をも変速機ケース1内に内蔵させる。
【0013】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット2は、ロングピニオンP1およびリングギヤRを共有するシングルピニオン遊星歯車組7およびダブルピニオン遊星歯車組8の組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組7はサンギヤSsにロングピニオンP1を噛合させた構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組8はサンギヤSd、リングギヤRおよびロングピニオンP1の他に、大径のショートピニオンP2を具え、ショートピニオンP2をサンギヤSdおよびリングギヤRに噛合させると共にロングピニオンP1にも噛合させた構造とする。
そして遊星歯車組7,8のピニオンP1,P2を全て、共通なキャリアCにより回転自在に支持する。
【0014】
以上の構成になるラビニョオ型プラネタリギヤセット2は、サンギヤSd、サンギヤSs、リングギヤR、およびキャリアCの4個の回転メンバを主たる要素とし、これら4個の回転メンバのうち2個のメンバの回転速度を決定すると他のメンバの回転速度が決まる2自由度の差動装置を構成する。
そして4個の回転メンバの回転速度順は、図2の共線図により示した通りサンギヤSs、リングギヤR、キャリアC、サンギヤSdの順番である。
なお差動装置は、本実施の形態で用いるラビニョオ型プラネタリギヤセット2に限られず、任意のものを用いることができるのは言うまでもない。
【0015】
複合電流2層モータ4は、内側ロータ4riと、これを包囲する環状の外側ロータ4roとを、変速機ケース1内に同軸に回転自在に支持して具え、これら内側ロータ4riおよび外側ロータ4ro間における環状空間に同軸に配置した環状ステータ4sを変速機ケース1に固設して構成する。
環状コイル4sと外側ロータ4roとで外側のモータ/ジェネレータである第1のモータ/ジェネレータMG1を構成し、環状コイル4sと内側ロータ4riとで内側のモータ/ジェネレータである第2のモータ/ジェネレータMG2を構成する。
ここでモータ/ジェネレータMG1,MG2はそれぞれ、複合電流を供給される時は供給電流に応じた個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度(停止を含む)の回転を出力するモータとして機能し、複合電流を供給されない時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。
【0016】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット2の上記した4個の回転メンバには、回転速度順に、つまり図2の共線図にも示したがサンギヤSs、リングギヤR、キャリアC、サンギヤSdの順に、第1モータ/ジェネレータMG1、原動機であるエンジンENG、ディファレンシャギヤ装置6を含む車輪駆動系への出力(Out)、第2モータ/ジェネレータMG2をそれぞれ結合する。
【0017】
この結合を図1に基づき以下に詳述するに、リングギヤRを上記の通りエンジン(ENG)回転が入力される入力要素とするため、このリングギヤRをクラッチ3を介してエンジンクランクシャフト9に結合する。
サンギヤSdは軸11を介して第2モータ/ジェネレータMG2の内側ロータ4riに結合し、軸11を包套する中空軸12を介してサンギヤSsを第1モータ/ジェネレータMG1の外側ロータ4roに結合する。
【0018】
キャリアCを前記のごとく、車輪駆動系へ回転を出力する出力要素とするため、このキャリアCに中空軸13を介して出力歯車14を結合し、これをカウンターシャフト5上のカウンター歯車15に噛合させる。
カウンターシャフト5には別にファイナルドライブピニオン16を一体的に設け、これを、ディファレンシャルギヤ装置6に設けたファイナルドライブリングギヤ17に噛合させる。
変速機からの出力回転は、ファイナルドライブピニオン16およびファイナルドライブリングギヤ17により構成されるファイナルドライブギヤ組を経てディファレンシャルギヤ装置6に至り、このディファレンシャルギヤ装置により左右駆動輪18に分配されるものとする。
【0019】
上記の構成になるハイブリッド変速機は図2に示すような共線図により表すことができ、この共線図の横軸は遊星歯車組7,8のギヤ比により決まる回転メンバ間の距離比、つまりリングギヤRおよびキャリアC間の距離を1とした時のサンギヤSsおよびリングギヤR間の距離の比をαで示し、キャリアCおよびサンギヤSd間の距離をβで示したものである。
また共線図の縦軸は、各回転メンバの回転速度、つまりリングギヤRへのエンジン回転数Ne、サンギヤSs(モータ/ジェネレータMG1)の回転数N1、キャリアCからの出力(Out)回転数No、およびサンギヤSd(モータ/ジェネレータMG2)の回転数N2を示し、2個の回転メンバの回転速度が決まれば他の2個の回転メンバの回転速度が決まる。
図2において回転バランス式は、(N1−No):(Ne−No)=(1+α):1および(Ne−N2):(Ne−No)=(1+β):1で表され、モータ/ジェネレータMG1,MG2の回転数N1,N2はそれぞれ、エンジン回転数Neおよび出力回転数Noから次式の回転バランス式により求めることができる。
N1=(1+α)Ne−α・No ・・・(1)
N2=(1+β)No−β・Ne ・・・(2)
【0020】
図2には更に、その縦軸方向のベクトルとして、各回転メンバに働くエンジントルクTe、モータ/ジェネレータMG1,MG2のトルクT1,T2、および出力(Out)トルクToを示した。
ここで、リングギヤRに結合した入力回転系はエンジンENGが存在するためその回転イナーシャが大きく、またキャリアCに結合した出力(Out)回転系も車輪やディファレンシャルギヤ装置などが存在するためその回転イナーシャが大きいことから、共線図上におけるレバー重心Gは図2に示すごとく、イナーシャが大きなリングギヤR(エンジンENG)およびキャリアC(出力Out)間に位置し、この位置を以下ではサンギヤSsからの距離Xgcとして示す。
【0021】
定常状態を維持(車速一定で目標駆動トルクを実現)するためには、4個の回転メンバに働くトルクによる重心点G周りの並進運動γおよび回転運動δが共に0であることである。
つまり並進運動γについては、T1+Te+(To+T2)=0が成立し、また回転運動δについては、T1×Xgc+Te(Xgc−α)=To(α+1−Xgc)+T2(α+1+β−Xgc)が成立することである。
これら2式を解いて、図2の共線図におけるトルクバランス式は次式で表される。
T1=−{β・To+(1+β)Te}(α+1+β) ・・・(3)
T2=−{(1+α)To+α・Te}(α+1+β) ・・・(4)
ただし、ここでは簡単のためバッテリへの電力Pbを0として(モータ/ジェネレータMG1,MG2の一方による発電電力が全て他方のモータ駆動電力として消費されるものとして)説明した。
しかし、モータ/ジェネレータMG1,MG2の電力収支バランスが崩れてバッテリへの電力Pbが発生しても基本的な計算は同じである。
【0022】
なお、モータ/ジェネレータMG1を含む制御系が故障した場合におけるバランス式は、これに係わる回転数N1およびおよびトルクT1が0になることから、図2の共線図においてエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neと、正常な系におけるモータ/ジェネレータMG2のトルクT2および回転数N2はそれぞれ次式で表される。
Te={β/(1+β)}×To ・・・(5)
T2={1/(1+β)}×To ・・・(6)
N2=Pb/T2 ・・・(7)
Ne={(1+β)No−N2}/β ・・・(8)
【0023】
また、モータ/ジェネレータMG2を含む制御系が故障した場合におけるバランス式は、これに係わる回転数N2およびおよびトルクT2が0になることから、図2の共線図においてエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neと、正常な系におけるモータ/ジェネレータMG1のトルクT1および回転数N1はそれぞれ次式で表される。
Te={(1+α)/α}×To ・・・(9)
T1=−(1/α)×To ・・・(10)
N1=Pb/T1 ・・・(11)
Ne=(N1+αNo)/(1+α)・・・(12)
【0024】
なお図1ではモータ/ジェネレータMG1,MG2を複合電流2層モータとして構成したが、モータ/ジェネレータMG1,MG2はこれに限られず、個々のロータおよびステータ組で構成し、これらの組を相互に径方向へオフセットさせて配置することができる。
【0025】
上記したハイブリッド変速機の変速制御システムは図3に示すごとく、ハイブリッドコントローラ21を具え、このハイブリッドコントローラ21は、目標エンジントルクtTeおよび目標エンジン回転数tNeの組み合わせにより定められるエンジン動作点に関した指令をエンジンコントローラ22に供給し、エンジンコントローラ22はエンジンENGを当該目標トルクtTeおよび目標回転数tNeが発生するよう運転させる。
【0026】
ハイブリッドコントローラ21は更に、モータ/ジェネレータMG1の目標トルクtT1および目標回転数tN1の組み合わせにより定められる動作点に関した指令、およびモータ/ジェネレータMG2の目標トルクtT2および目標回転数tN2の組み合わせにより定められる動作点に関した指令をモータコントローラ23に供給し、モータコントローラ23はインバータ24およびバッテリ25によりモータ/ジェネレータMG1,MG2をそれぞれ、上記した目標値の組み合わせになる動作点が実現されるよう制御する。
【0027】
これがためハイブリッドコントローラ21には、アクセルペダル踏み込み量APOを検出するアクセル開度センサ26からの信号と、車速VSPを検出する車速センサ27からの信号と、運転者が希望する走行形態(前進走行、エンジンブレーキ走行、後進走行)に応じて選択したレンジRNGを検出するレンジセンサ28からの信号とを入力する。
ハイブリッドコントローラ21は上記の入力情報を基に、図4〜図6に示すフローチャートに沿った処理を行って以下のごとくにエンジンENGおよびモータ/ジェネレータMG1,MG2の上記した動作点を決定し、ハイブリッド変速機の変速制御を行う。
【0028】
図4はメインルーチンで、先ずステップS1において、選択レンジRNGごとに予め求めておいた図7に例示するマップを基にアクセルペダル踏み込み量APOおよび車速VSPから目標車輪駆動力tFd(Kw)を検索する。
次のステップS2においては、目標車輪駆動力tFdに車輪タイヤ半径Rを掛けて目標車輪駆動トルクtTo(Nm)を演算し、ステップS3においては、目標車輪駆動トルクtToに車速VSPを掛けて目標車輪駆動パワーtPo(Kw/h)を演算する。
次いでステップS3において、目標車輪駆動パワーtPoを変速機の効率ηで除算することにより目標エンジンパワーtPe(Kw/h)を求める。
【0029】
ステップS5では、図8に例示するエンジン特性マップを基に目標エンジンパワーtPeを最低燃費で実現するための目標エンジン回転数tNeを求める。
図8は、エンジンパワーごとにこれを発生するエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせを等馬力線として等燃料消費率線と共に示し、各等馬力線上にあって対応するエンジンパワーを最低燃費で発生させるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせを点A,B,C・・・により示し、各等馬力線上の最低燃費点A,B,Cを結んだ線が最適燃費線である。
図8を基に最適燃費制御により上記の目標エンジン回転数tNeを求めるに際しては、目標エンジンパワーtPeに対応する等馬力線と最適燃費線との交点を例えばA点のように決定し、当該点に対応するエンジン回転数Neを目標エンジン回転数tNeと定める。
【0030】
ステップS6においては、目標エンジンパワーtPeを目標エンジン回転数tNeで除算することにより、この目標エンジン回転数tNeのもと目標エンジンパワーtPeを最低燃費で実現するための目標エンジントルクtTeを演算する。
かくて、上記の目標エンジン回転数tNeおよび目標エンジントルクtTeの組み合わせが、目標エンジンパワーtPeを最低燃費で実現するためのエンジン動作点である。
【0031】
ステップS7では、モータ/ジェネレータMG1,MG2を含む制御系が故障しているか否かをチェックし、どちらも正常であれば制御をステップS8に進めて以下のような通常制御を行わせる。
つまり、車速VSPを車輪タイヤ半径Rで除算して得られた値にファイナルギヤ比を掛けることで求め得る変速機出力回転数Noおよび上記目標エンジン回転数tNeから、第1モータ/ジェネレータMG1の目標回転数tN1を、前記(1)式に対応する次の回転バランス式
tN1=(1+α)tNe−α・No・・・(13)
の演算により求める。
【0032】
更に、上記変速機出力回転数Noおよび目標エンジン回転数tNeから、第2モータ/ジェネレータMG2の目標回転数tN2を、前記(2)式に対応する次の回転バランス式
tN2=(1+β)No−β・tNe・・・(14)
の演算により求める。
【0033】
そして、上記目標車輪駆動トルクtToおよび目標エンジントルクtTeから、第1モータ/ジェネレータMG1の目標トルクtT1を、前記(3)式に対応する次のトルクバランス式
tT1=−{β・tTo+(1+β)tTe}(α+1+β)・・・(15)
の演算により求める。
また、同じく目標車輪駆動トルクtToおよび目標エンジントルクtTeから、第2モータ/ジェネレータMG2の目標トルクtT2を、前記(4)式に対応する次のトルクバランス式
tT2=−{(1+α)tTo+α・tTe}(α+1+β)・・・(16)
の演算により求める。
【0034】
ハイブリッドコントローラ21は、上記のごとくに求めた目標エンジン回転数tNeおよび目標エンジントルクtTeの組み合わせをエンジン動作点としてエンジンコントローラ22に指令し、エンジンENGをこの動作点で運転するよう制御する。
ハイブリッドコントローラ21は同時に、上記のごとくに求めた目標回転数tN1および目標トルクtT1の組み合わせをモータ/ジェネレータMG1の動作点とし、また目標回転数tN2および目標トルクtT2の組み合わせをモータ/ジェネレータMG2の動作点としてモータコントローラ23に指令し、モータ/ジェネレータMG1,MG2をこれらの動作点で動作させるよう制御する。
かようにエンジンENGおよびモータ/ジェネレータMG1,MG2をそれぞれ、上記の動作点が実現されるよう制御する通常制御により目標車輪駆動力tFdを発生させることができる。
【0035】
図4のステップS7でモータ/ジェネレータMG1,MG2を含む制御系が故障していると判定した場合は、ステップS9において、どちらの制御系が故障しているのかをチェックする。
ステップS9でモータ/ジェネレータMG1を含む制御系が故障していると判定する時は制御をステップS10に進めてMG1系故障時制御を行わせ、モータ/ジェネレータMG2を含む制御系が故障していると判定する時は制御をステップS11に進めてMG2系故障時制御を行わせる。
【0036】
ステップS10のMG1系故障時制御は図5に示す如きもので、先ずステップS21およびステップS22において、モータ/ジェネレータMG1を含む制御系が故障しているため、その目標回転数tN1および目標トルクtT1をそれぞれ0とする。
そしてステップS23で、前記目標車輪駆動トルクtToから目標エンジントルクtTe(Nm)を、前記(5)式に対応する次式の演算により求め、
tTe={β/(1+β)}×To ・・・(17)
ステップS24において、同じく目標車輪駆動トルクtToから正常な系のモータ/ジェネレータMG2に係わる目標トルクtT2(Nm)を、前記(6)式に対応する次式の演算により求める。
tT2={1/(1+β)}×tTo ・・・(18)
【0037】
次のステップS25においては、図9に例示するごとくバッテリ充電率Vbに応じて予め設定しておいたバッテリ持ち出し可能電力Pbを求め、これと上記の目標トルクtT2とから正常な系のモータ/ジェネレータMG2に係わる目標回転数tN2を、前記(7)式に対応する次式の演算により求める。
tN2=Pb/tT2 ・・・(19)
ここで、図9から明らかなようにバッテリ持ち出し可能電力Pbは以下のごとくに設定する。
つまり、充電方向および放電方向の何れ方向にも余裕のある中間的なバッテリ25の充電率Vb=50%を挟んでその下側に設定値Vb1、上側に設定値Vb2を定め、
バッテリ充電率Vbの上昇中はバッテリ充電率Vbが大きい方の設定値Vb2以上になるときに正常な系のモータ/ジェネレータMG1またはMG2(ここではMG2)をモータとして動作させるためにバッテリ持ち出し可能電力Pbを正極性とし、バッテリ充電率Vbの上昇につれ所定勾配で上限値に向け漸増させ、
バッテリ充電率の低下中はバッテリ充電率Vbが小さい方の設定値Vb1未満になるときに正常な系のモータ/ジェネレータMG1またはMG2(ここではMG2)をジェネレータとして動作させるためにバッテリ持ち出し可能電力Pbを負極性とし、バッテリ充電率Vbの低下につれ所定勾配で下限値に向け漸減させる。
【0038】
次のステップS26においては、上記モータ/ジェネレータMG2の目標回転数tN2および前記変速機出力回転数Noから目標エンジン回転数tNeを、前記(8)式に対応する次式の演算により求める。
tNe={(1+β)No−tN2}/β ・・・(20)
【0039】
ハイブリッドコントローラ21は、上記のごとくに求めた目標エンジン回転数tNeおよび目標エンジントルクtTeの組み合わせをエンジン動作点としてエンジンコントローラ22に指令し、エンジンENGをこの動作点で運転するよう制御し、同時に、
上記のごとくに求めた目標回転数tN2および目標トルクtT2の組み合わせを、正常な系におけるモータ/ジェネレータMG2の動作点としてモータコントローラ23に指令し、このモータ/ジェネレータMG2をこれらの動作点で動作させるよう制御する。
よって、モータ/ジェネレータMG1を含む制御系が故障していても、エンジンENGの上記制御およびモータ/ジェネレータMG2の上記制御によりハイブリッド変速機は動力伝達を行うことができ、車両を走行させることができる。
【0040】
ところで、モータ/ジェネレータMG2の目標回転数tN2を決定するに際し、ステップS25においてバッテリ持ち出し可能電力Pbをモータ/ジェネレータMG2の目標トルクtT2で除算して求めるから、また、当該バッテリ持ち出し可能電力Pbをバッテリ充電率Vbに応じ図9につき前述したごとくに定めるから、
正常な系のモータ/ジェネレータMG2を、バッテリ充電率Vbが一旦大きい方の設定値Vb2以上になったら小さい方の設定値Vb1未満になるまでモータとして動作させ、バッテリ充電率バッテリ充電率Vbが一旦小さい方の設定値Vb1未満になったら大きい方の設定値Vb2以上になるまでジェネレータとして動作させることになる。
従って、正常な系のモータ/ジェネレータMG2をバッテリ充電率Vbが十分である間はモータとして動作させ(図2に二点鎖線で例示したフェールモード)、バッテリ充電率Vbが不十分である間はジェネレータとして動作させ(図2に実線で例示したフェールモード)、これらフェールモードの繰り返しによりバッテリ25の充電状態をバッテリ充電率Vbが図9のVb1〜Vb2の範囲内に収まるよう維持することができる。
これがため、ハイブリッド変速機を搭載した車両を長距離に亘り修理工場まで自走させることも可能になって前記した従来の異常時制御方法による問題を解消することができる。
【0041】
なおバッテリ持ち出し可能電力Pbを図9に示すように、バッテリ充電率Vbに関する設定値Vb1,Vb2の前後でバッテリ充電率Vbに応じ所定勾配で漸増、漸減するよう定める場合、バッテリ充電率Vbが設定値Vb1,Vb2の前後で変化する時におけるバッテリ持ち出し可能電力Pbの急変を回避して制御安定性が悪化するのを防止することができる。
またバッテリ充電率Vbに関して2個の設定値Vb1,Vb2を定める場合、バッテリ充電率Vbに対し図9のようなヒステリシスを設定することができ、制御のハンチングをなくすことができる。
【0042】
図4のステップS11において実行するMG2系故障時制御は図6に示す如きもので、先ずステップS31およびステップS32において、モータ/ジェネレータMG2を含む制御系が故障しているため、その目標回転数tN2および目標トルクtT2をそれぞれ0とする。
そしてステップS33で、前記目標車輪駆動トルクtToから目標エンジントルクtTe(Nm)を、前記(9)式に対応する次式の演算により求め、
tTe={(1+α)/α}×tTo ・・・(21)
ステップS34で、同じく目標車輪駆動トルクtToから正常な系のモータ/ジェネレータMG1に係わる目標トルクtT1を、前記(10)式に対応する次式により演算する。
tT1=−(1/α)×tTo ・・・(22)
【0043】
次のステップS35においては、図9に示すマップを基にバッテリ充電率Vbからバッテリ持ち出し可能電力Pbを求め、これと上記の目標トルクtT1とから正常な系のモータ/ジェネレータMG1に係わる目標回転数tN1を、前記(11)式に対応する次式の演算により求め、
tN1=Pb/tT1 ・・・(23)
次のステップS36においては、上記モータ/ジェネレータMG1の目標回転数tN1および前記変速機出力回転数Noから目標エンジン回転数tNeを、前記(12)式に対応する次式の演算により求める。
tNe=(tN1+αNo)/(1+α)・・・(24)
【0044】
ハイブリッドコントローラ21は、上記のごとくに求めた目標エンジン回転数tNeおよび目標エンジントルクtTeの組み合わせをエンジン動作点としてエンジンコントローラ22に指令し、エンジンENGをこの動作点で運転するよう制御し、同時に、
上記のごとくに求めた目標回転数tN1および目標トルクtT1の組み合わせを、正常な系におけるモータ/ジェネレータMG1の動作点としてモータコントローラ23に指令し、このモータ/ジェネレータMG1をこれらの動作点で動作させるよう制御する。
よって、モータ/ジェネレータMG2を含む制御系が故障した場合も、エンジンENGの上記制御およびモータ/ジェネレータMG1の上記制御によりハイブリッド変速機は動力伝達を行うことができ、車両を走行させることができる。
【0045】
また、モータ/ジェネレータMG1の目標回転数tN1を決定するに際し、ステップS35においてバッテリ持ち出し可能電力Pbをモータ/ジェネレータMG1の目標トルクtT1で除算して求めるから、また、当該バッテリ持ち出し可能電力Pbをバッテリ充電率Vbに応じ図9のごとくに定めるから、
正常な系のモータ/ジェネレータMG1を、バッテリ充電率Vbが一旦大きい方の設定値Vb2以上になったら小さい方の設定値Vb1未満になるまでモータとして動作させ、バッテリ充電率バッテリ充電率Vbが一旦小さい方の設定値Vb1未満になったら大きい方の設定値Vb2以上になるまでジェネレータとして動作させることになる。
従って、正常な系のモータ/ジェネレータMG1をバッテリ充電率Vbが十分である間はモータとして動作させ、バッテリ充電率Vbが不十分である間はジェネレータとして動作させ、これらフェールモードの繰り返しによりバッテリ25の充電状態をバッテリ充電率Vbが図9のVb1〜Vb2の範囲内に収まるよう維持することができる。
これがため、モータ/ジェネレータMG2を含む制御系が故障した場合においても、モータ/ジェネレータMG1を含む制御系が故障した場合と同様にハイブリッド変速機を搭載した車両を長距離に亘り修理工場まで自走させることも可能になって前記した従来の異常時制御方法による問題を解消することができる。
【0046】
加えて本実施の形態によれば、バッテリ充電率Vbをもとにバッテリ持ち出し可能電力Pbを決定し、このバッテリ持ち出し可能電力Pbから正常な系のモータ/ジェネレータMG1またはMG2の動作点(目標回転数tN1またはtN2)を決定することにより、正常な系のモータ/ジェネレータをモータとして動作させるかジェネレータとして動作させるかを自動的に決めるため、
この決定に際して面倒な判定が必要でなく、正常な系のモータ/ジェネレータMG1またはMG2の目標回転数tN1またはtN2を求めるだけで当該決定を簡単に行うことができて有利である。
特に、バッテリ充電率Vbが十分である時と十分でない時とでバッテリ持ち出し可能電力Pbに逆の極性を設定し、このバッテリ持ち出し可能電力Pbと、正常な系のモータ/ジェネレータのトルク(図示例では目標トルクtT1またはtT2だが実トルクでもよい)とから、正常な系のモータ/ジェネレータの目標回転数tN1またはtN2を求める場合、
正常な系のモータ/ジェネレータをモータとして動作させるかジェネレータとして動作させるかを決めるに際し確実に面倒な判定が必要でなくなり、正常な系のモータ/ジェネレータMG1またはMG2の目標回転数tN1またはtN2を求める時に自動的に当該決定がなされることとなり大いに有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による異常時制御方法を適用し得るハイブリッド変速機を例示する線図的構成図である。
【図2】同ハイブリッド変速機の回転バランス式およびトルクバランス式を求めるのに用いた共線図である。
【図3】同ハイブリッド変速機の変速制御システムを示すブロック線図である。
【図4】同変速制御システムにおけるハイブリッドコントローラが実行する変速制御プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図5】同メインルーチンにおけるMG1系故障時制御に関したサブルーチンの詳細を示す制御プログラムを示すフローチャートである。
【図6】同メインルーチンにおけるMG2系故障時制御に関したサブルーチンの詳細を示す制御プログラムを示すフローチャートである。
【図7】アクセルペダル踏み込み量をパラメータとして目標車輪駆動力の変化特性を示す線図である。
【図8】エンジンの回転数およびトルクに関する二次元座標上に等馬力線、等燃料消費率線、および最適燃費線を示すエンジン性能線図である。
【図9】バッテリ充電率に対するバッテリ持ち出し可能電力の変化特性を示す線図である。
【符号の説明】
1 変速機ケース
2 ラビニョオ型プラネタリギヤセット(差動装置)
3 クラッチ
ENG エンジン(原動機)
4 複合電流2層モータ
MG1 第1モータ/ジェネレータ
MG2 第2モータ/ジェネレータ
7 シングルピニオン遊星歯車組
8 ダブルピニオン遊星歯車組
Sd サンギヤ
Ss サンギヤ
P1 ロングピニオン
P2 ショートピニオン
R リングギヤ
C キャリア
21 ハイブリッドコントローラ
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 インバータ
25 バッテリ
26 アクセル開度センサ
27 車速センサ
Claims (4)
- 共線図上に配置される回転メンバとして4個以上の回転メンバを有し、これら回転メンバのうち2個のメンバの回転状態を決定すると他のメンバの回転状態が決まる2自由度の差動装置を具え、共線図上の内側に位置する2個の回転メンバにそれぞれ原動機からの入力および駆動系への出力を結合し、共線図上の外側に位置する回転メンバにそれぞれ2個のモータ/ジェネレータを結合し、これらモータ/ジェネレータの制御により無段変速を行い得るようにしたハイブリッド変速機において、
前記モータ/ジェネレータの一方を含む制御系が故障した時は他方の正常な系のモータ/ジェネレータを、該モータ/ジェネレータ用のバッテリの充電率が設定値以上であればモータとして動作させ、バッテリ充電率が設定値未満であればジェネレータとして動作させることを特徴とするハイブリッド変速機の異常時制御方法。 - 請求項1に記載のハイブリッド変速機の異常時制御方法において、前記バッテリ充電率をもとにバッテリ持ち出し可能電力を決定し、このバッテリ持ち出し可能電力から前記正常な系のモータ/ジェネレータの動作点を決定することで、該正常な系のモータ/ジェネレータをモータとして動作させるかジェネレータとして動作させるかを自動的に決めることを特徴とするハイブリッド変速機の異常時制御方法。
- 請求項2に記載のハイブリッド変速機の異常時制御方法において、前記バッテリ充電率が設定値以上である時と設定値未満である時とで前記バッテリ持ち出し可能電力に逆の極性を設定し、該バッテリ持ち出し可能電力と、正常な系のモータ/ジェネレータのトルクに係わる信号とから、正常な系のモータ/ジェネレータの目標回転数を求めることを特徴とするハイブリッド変速機の異常時制御方法。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のハイブリッド変速機の異常時制御方法において、前記バッテリ充電率の設定値を大小2つの設定値とし、バッテリ充電率の上昇中はこのバッテリ充電率が大きい方の設定値以上になるときに正常な系のモータ/ジェネレータをモータとして動作させ、バッテリ充電率の低下中はこのバッテリ充電率が小さい方の設定値未満になるときに正常な系のモータ/ジェネレータをジェネレータとして動作させることを特徴とするハイブリッド変速機の異常時制御方法。
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