JP2006256560A - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機を介して駆動軸に電動機が接続された自動車において電動機やその駆動回路の過熱を抑制する。
【解決手段】 車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満で且つモータに印加されているモータ電流Ｉｍが所定電流Ｉｒｅｆ以上のとき、基本的には、モータ電流Ｉｍに基づくモータトルクＴｍに基づいて駆動軸に出力されている出力トルクＴｏを推定し、推定した出力トルクＴｏが駆動軸に要求されている要求トルクＴ＊に一致するよう係合トルクＴｃ＊を設定して設定した係合トルクＴｃ＊で変速機の対応するブレーキを制御すると共に（Ｓ１９０〜Ｓ２１０）、モータの回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｓｅｔに一致するようモータを制御する（Ｓ２２０，Ｓ２３０）。これにより、駆動軸に動力を出力しながらモータを回転させることができるから、モータの三相コイルのうちの特定の一相にだけ電流が集中して電動機やその駆動回路が過熱するのを抑制できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続された第１モータと、変速機を介して駆動軸に接続された第２モータとを備えるハイブリッド自動車に搭載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、第１モータの駆動を伴ってエンジンから出力される動力と変速機を介して第２モータから出力される動力とにより駆動軸を駆動している。
特開２００２−２２５５７８号公報

上述の動力出力装置では、例えば坂路を走行する際など第２モータからトルクを出力しているにも拘わらず第２モータの回転が停止している状態のときには、第２モータの各相コイルのうち特定の一相にだけ電流が集中して流れ続け、第２モータやその駆動回路が過熱する場合がある。こうした過熱を抑制するために第２モータから出力するトルクを制限すればよいが、駆動軸に要求される要求駆動力に対応することができなくなってしまう。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、駆動軸に動力を出力しながら電動機の回転が略停止した状態で電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態が維持されるのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、駆動軸に動力を出力しながら電動機やその駆動装置などの過熱を抑制することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との係合力を調整可能に該回転軸と該駆動軸とを係合する軸係合手段と、
前記電動機の回転が略停止した状態で該電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態になるか否かを判定する状態判定手段と、
前記状態判定手段により前記所定回転停止状態にはならないと判定されたときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御し、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴って係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、電動機の回転が略停止した状態で電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態にはならないと判定されたときには電動機の回転軸と駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて電動機からの動力が駆動軸に出力されるよう軸係合手段と電動機とを制御し、所定回転停止状態になると判定されたときには電動機の回転軸と駆動軸とが滑りを伴って係合されて電動機からの動力が駆動軸に出力されるよう軸係合手段と電動機とを制御する。従って、駆動軸に動力を出力しながら電動機が所定回転停止状態で維持されるのを抑制することができる。この結果、駆動軸に動力を出力しながら電動機やその駆動装置などの過熱を抑制することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記軸係合手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには前記検出された温度に基づいて制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、熱により軸係合手段に不具合が生じるのを抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記検出された温度が所定温度以上のときには前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときでも前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、前記電動機から前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求駆動力に対応することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには、前記電動機の制御に基づいて前記駆動軸に出力されている駆動力を推定すると共に該推定した駆動力が前記設定された要求駆動力となるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より確実に要求動力に対応することができる。さらにこれらの態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには、前記電動機が所定回転数で回転するよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より安定して軸係合手段の滑りを伴って係合させて電動機からの動力を駆動軸に出力することができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記軸係合手段は、少なくとも一つのクラッチを有し、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する手段であるものとすることもできる。この場合、前記軸係合手段は、少なくとも２段に変速可能な有段変速機であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、を備えるものとすることもできる。

本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との係合力を調整可能に該回転軸と該駆動軸とを係合する軸係合手段と、前記電動機の回転が略停止した状態で該電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態になるか否かを判定する状態判定手段と、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態にはならないと判定されたときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御し、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴って係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果と同様の効果、例えば、駆動軸に動力を出力しながら電動機が所定回転停止状態で維持されるのを抑制することができる効果や駆動軸に動力を出力しながら電動機やその駆動装置などの過熱を抑制することができる効果、要求駆動力に対応することができる効果などを奏することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
電動機と、該電動機の回転軸と駆動軸との係合力を調整可能に該回転軸と該駆動軸とを係合する軸係合手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機の回転が略停止した状態で該電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態になるか否かを判定し、前記所定回転停止状態にならないと判定したときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御し、前記所定回転停止状態になると判定したときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴って係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する
ことを特徴とすることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、電動機の回転が略停止した状態で電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態にはならないと判定されたときには電動機の回転軸と駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて電動機からの動力が駆動軸に出力されるよう軸係合手段と電動機とを制御し、所定回転停止状態になると判定されたときには電動機の回転軸と駆動軸とが滑りを伴って係合されて電動機からの動力が駆動軸に出力されるよう軸係合手段と電動機とを制御する。従って、駆動軸に動力を出力しながら電動機が所定回転停止状態で維持されるのを抑制することができる。この結果、駆動軸に動力を出力しながら電動機やその駆動装置などの過熱を抑制することができる。

こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記軸係合手段の温度を検出し、該検出した温度が所定温度以上のときには前記所定回転停止状態になると判定したときでも前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御することを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、熱により軸係合手段に不具合が生じるのを抑制することができる。

また、本発明の動力出力装置の制御方法において、前記電動機から前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、前記所定回転停止状態になると判定したときには、前記電動機の制御に基づいて前記駆動軸に出力されている駆動力を推定すると共に該推定した駆動力が前記設定した要求駆動力となるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御することを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、より確実に要求駆動力に対応することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載した自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、モータ２２と、モータ２２の回転軸２４とデファレンシャルギヤ３２を介して駆動輪３４ａ，３４ｂに連結された駆動軸３０とに接続されモータ２２からの動力を変速して駆動軸３０に出力する変速機４０と、バッテリ２８からの直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２に供給するインバータ２６と、動力出力装置全体をコントロールする電子制御ユニット５０とを備える。

モータ２２は、電動機として機能できると共に発電機としても機能できる周知の同期発電電動機として構成されており、アクセルペダル６３やブレーキペダル６５の操作や車速に基づいて電動機または発電機として駆動する。

変速機４０は、モータ２２の回転軸２４と駆動軸３０との接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータ２２の回転軸２４の回転数を２段に減速して駆動軸３０に伝達可能に構成されている。変速機４０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機４０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構４０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構４０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構４０ａは、外歯歯車のサンギヤ４１と、このサンギヤ４１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ４２と、サンギヤ４１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ４３ａと、この第１ピニオンギヤ４３ａに噛合すると共にリングギヤ４２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ４３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ４３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ４３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア４４とを備えており、サンギヤ４１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構４０ｂは、外歯歯車のサンギヤ４５と、このサンギヤ４５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ４６と、サンギヤ４５に噛合すると共にリングギヤ４６に噛合する複数のピニオンギヤ４７と、複数のピニオンギヤ４７を自転かつ公転自在に保持するキャリア４８とを備えており、サンギヤ４５はモータ２２の回転軸２４に、キャリア４８は駆動軸３０にそれぞれ連結されていると共にリングギヤ４６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構４０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構４０ｂとは、リングギヤ４２とリングギヤ４６、キャリア４４とキャリア４８とによりそれぞれ連結されている。変速機４０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータ２２の回転軸２４を駆動軸３０から切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータ２２の回転軸２４の回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸３０に伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフ状態としてモータ２２の回転軸２４の回転を比較的小さな減速比で減速して駆動軸３０に伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸２４や駆動軸３０の回転を禁止するものとなる。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット５０には、モータ２２の回転軸２４に取り付けられた回転位置検出センサ２３からの回転位置やモータ２２に印加される電流を検出する電流センサ２７からのモータ電流Ｉｍ，変速機４０のブレーキＢ１，Ｂ２の温度を検出する温度センサ４９からのブレーキ温度ＢＴ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット５０からは、インバータ２６へのスイッチング制御信号や変速機４０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。

こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に、モータ２２の回転軸２４の回転が停止している際の動作について説明する。図３は、実施例の自動車２０の電子制御ユニット５０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ６８からの車速Ｖ，回転位置検出センサ２３により検出されるモータ２２の回転位置に基づいて演算される回転数Ｎｍ，電流センサ２７からのモータ電流Ｉｍ，温度センサ４９からのブレーキ温度ＢＴ，モータトルク制限Ｔｍａｘ，変速機４０の変速比Ｇｒなどの制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、モータトルク制限Ｔｍａｘは、モータ２２やインバータ２６の温度に基づいて、例えば、モータ２２やインバータ４２の温度が所定温度を上回ったときにモータ２２の定格トルクの５０％や６０％の値として設定されたものを入力するものとした。また、変速比Ｇｒは、変速機４０の変速段が変更されたときに設定されるフラグの値に基づいて入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３０に要求される要求トルクＴ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶しているマップから対応する要求トルクＴ＊を導出することにより設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。

そして、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満か否か（ステップＳ１２０）、モータ電流Ｉｍが所定電流Ｉｒｅｆ以上か否か（ステップＳ１３０）、モータトルク制限Ｔｍａｘが所定トルクＴｒｅｆ以上か否か（ステップＳ１４０）、ブレーキ温度ＢＴが所定温度ＢＴｒｅｆ未満か否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理のいずれかで否定的な判定がなされたときには、対応するブレーキを係合、即ち変速機４０をＨｉギヤで作動すべきときにはブレーキＢ１を係合しＬｏギヤで作動すべきときにはブレーキＢ２を係合し（ステップＳ１６０）、ステップＳ１１０で設定した要求トルクＴ＊を入力した変速機４０の変速比Ｇｒで割ったものとモータトルク制限Ｔｍａｘとを比較して小さい方をモータ２２の目標トルクＴｍ＊に設定し（ステップＳ１７０）、設定した目標トルクＴｍ＊でモータ２２を制御して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。モータ２２の制御は、具体的には、目標トルクＴｍ＊に相当するトルクがモータ２２から出力されるようインバータ２６のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なう。

一方、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理のいずれもが肯定的な判定のときには、モータ２２の三相コイルのうち特定の一相にだけ電流が集中してモータ２２やインバータ２６が過熱するおそれがあると判断し、入力したモータ電流Ｉｍに基づいてモータ２２から出力されているモータトルクＴｍを推定し（ステップＳ１８０）、推定したモータトルクＴｍに基づいて駆動軸３０に出力されている出力トルクＴｏ（＝Ｔｍ×Ｇｒ）を推定し（ステップＳ１９０）、推定した出力トルクＴｏとステップＳ１１０で設定した要求トルクＴ＊とに基づいて次式（１）により対応するブレーキの係合トルクＴｃ＊を設定し（ステップＳ２００）、設定した係合トルクＴｃ＊をもって対応するブレーキをフリクション係合する（ステップＳ２１０）。そして、モータ２２が所定回転数Ｎｓｅｔで回転するよう所定回転数Ｎｓｅｔと入力した現在の回転数Ｎｍとに基づいて次式（２）によりモータ２２の目標トルクＴｍ＊を設定し（ステップＳ２２０）、設定した目標トルクＴｍ＊でモータ２２を制御する（ステップＳ２３０）。式（１）は、出力トルクＴｏを要求トルクＴ＊に一致させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（１）中の右辺第２項の「ＫＰ１」は比例項におけるゲインを示し、右辺第３項の「ＫＩ１」は積分項におけるゲインを示す。また、式（２）は、モータ２２の回転数Ｎｍを所定回転数Ｎｓｅｔに一致させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中の右辺第２項の「ＫＰ２」は比例項におけるゲインを示し、右辺第３項の「ＫＩ２」は積分項におけるゲインを示す。ここで、所定回転数Ｎｓｅｔは、対応するブレーキのフリクション係合（滑り）を安定して維持するために必要な回転数として定められるものである。こうした制御により、モータ２２を所定回転数Ｎｓｅｔで回転させながらモータ２２から駆動軸３０に要求トルクＴ＊に相当するトルクを出力しているのである。この状態の共線図を図５に示す。

Tc*＝前回Tc*＋KP1(T*−To)＋KI1∫(T*−To)dt …（１）
Tm*＝前回Tm*＋KP2（Nset−Nm）＋KI2∫（Nset−Nm）dt …（２）

ここで、所定車速Ｖｒｅｆおよび所定電流Ｉｒｅｆは、モータ２２からトルクを出力しているにも拘わらずモータ２２の回転軸２４の回転が停止している状態を検出するためのものである。いま、車両が坂路を走行している状態を考える。この状態では、アクセル開度Ａｃｃや坂路の勾配によっては勾配とモータ２２のトルクとが釣り合って車両が停車したままの状態が生じる。この状態では、モータ２２の特性上、三相コイルのうち特定の一相にだけ電流が集中して流れ続けるから、モータ２２やインバータ２６が発熱する。モータ２２やインバータ２６が発熱すると、モータトルク制限Ｔｍａｘにより要求トルクＴ＊が大きく制限されるから、坂路に釣り合うトルクをモータ２２から出力できずに車両にずり下がりが生じる場合がある。実施例では、変速機４０の対応するブレーキをフリクション係合させた状態でモータ２２からトルクを出力するから、モータ２２のトルクを駆動軸３０に伝達しながらモータ２２の回転軸２４を回転させることができる。従って、モータ２２の三相コイルのうち特定の一相にだけ電流が集中するのを回避できるから、モータ２２やインバータ２６が過熱するのを抑止することができ、モータ２２やインバータ２６の過熱に伴うモータ２２のトルクの制限によって車両にずり下がりが生じるのを抑制することができる。なお、所定トルクＴｒｅｆは、ブレーキＢ１，Ｂ２をフリクション係合させた状態で駆動軸３０に必要なトルクを出力できるかを判定するためのものであり、所定温度ＢＴｒｅｆは、ブレーキＢ１，Ｂ２をフリクション係合させたときに焼き付きが生じるかを判定するためのものである。従って、モータトルク制限Ｔｍａｘが所定トルクＴｒｅｆ未満のときやブレーキ温度ＢＴが所定温度ＢＴｒｅｆ以上のときには、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でモータ電流Ｉｍが所定電流Ｉｍ以上であっても、前述したようにステップＳ１６０，Ｓ１７０で対応するブレーキを完全に係合させた状態でモータ２２を制御する。ただし、この場合、要求トルクＴ＊をモータトルク制限Ｔｍａｘを上限として制限した目標トルクＴｍ＊をもってモータ２２が制御されることになる。

以上説明した実施例の自動車２０によれば、モータ２２の回転が停止しているときにモータ２２に所定電流以上の電流が印加されるときには、変速機４０の対応するブレーキをフリクション係合させてモータ２２を所定回転数Ｎｓｅｔで回転させると共に駆動軸３０に要求トルクＴ＊が出力されるようモータ２２とブレーキＢ１，Ｂ２を制御するから、駆動軸３０に動力を出力しながらモータ２２の三相コイルのうち特定の一相にだけ電流が集中して流れるのを抑制できる。この結果、駆動軸３０に動力を出力すると共にモータ２２やインバータ２６が過熱するのを抑止することができる。

実施例の自動車２０では、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でモータ電流Ｉｍが所定電流Ｉｒｅｆ以上のときには、駆動軸３０に出力されるトルクが要求トルクＴ＊に一致するようモータ２２と変速機４０の対応するブレーキとを制御するものとしたが、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でモータ電流Ｉｍが所定電流Ｉｒｅｆ以上のときには、要求トルクＴ＊に制限を加えてモータ２２を制御するものとしてもよい。

実施例の自動車２０では、モータ２２から出力されているモータトルクＴｍにより駆動軸３０に出力されている出力トルクＴｏを推定して係合トルクＴｃ＊を設定するものとしたが、駆動軸３０に出力されているトルクを検出して係合トルクＴｃ＊を設定するものとしてもよいし、変速機４０の対応するブレーキが係合している係合トルクを推定または検出しこの係合トルクにより駆動軸３０に出力されているトルクを推定して係合トルクＴｃ＊を設定するものとしてもよい。

実施例の自動車２０では、モータ２２の回転軸２４の回転数Ｎｍと所定回転数Ｎｓｅｔとが一致するようフィードバック制御によりモータ２２を制御すると共に出力トルクＴｏが要求トルクＴ＊に一致するようフィードバック制御により変速機４０の対応するブレーキを制御するものとしたが、こうした制御によりモータ２２とブレーキとを制御するものに限られず、例えば、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理のいずれもが肯定的な判定のときに、変速機４０の対応するブレーキの係合トルクを徐々に緩めてモータ２２の回転軸２４の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｓｅｔに至るまで待ち、回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｓｅｔに至ったときに、変速機４０（ダブルピニオンの遊星歯車機構４０ａのギヤ比やシングルピニオンの遊星歯車機構のギヤ比４０ｂ）に基づくトルク比をもってモータ２２のトルクと対応するブレーキの係合トルクとの和が要求トルクＴ＊となるよう目標トルクＴｍ＊と係合トルクＴｃ＊とを設定してモータ２２と対応するブレーキとを制御するものとしてもよい。

実施例の自動車２０では、ブレーキ温度ＢＴが所定温度ＢＴｒｅｆ以上のときには、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でモータ電流Ｉｍが所定電流Ｉｒｅｆ以上のときであっても、変速機４０の対応するブレーキを完全に係合した状態でモータ２２からトルクを出力するものとしたが、ブレーキ温度ＢＴに基づいて係合トルクＴｃ＊の上限値を設定し、設定した上限値の範囲で対応するブレーキをフリクション係合してモータ２２からトルクを出力するものとしてもよい。

実施例の自動車２０では、変速機４０を介して駆動軸３０に接続されたモータ２２を備えるものとしたが、こうした構成に加えてエンジンを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。例えば、図６の自動車１２０に例示するように、エンジン１３０と、エンジン１３０のクランクシャフトにキャリアが接続されると共にリングギヤに駆動軸３０が接続されたプラネタリギヤ１４０と、プラネタリギヤ１４０のサンギヤに接続された発電可能なモータ１５０と、を備えるものとしてもよいし、図７の自動車２２０に例示するように、エンジン２３０と、エンジン１３０のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２４２と駆動軸３０に接続されたアウターロータ２４４とを有し電磁的な作用により両ロータを相対的に回転させる対ロータ電動機２４０を備えるものとしてもよいし、図８の自動車３２０に例示するように、モータ２２の回転軸２４にクラッチＣＬを介して接続されたエンジン３３０を備えるものとしてもよい。

実施例の自動車２０やその変形例では、モータ２２の回転軸２４と駆動軸３０とを接続する変速機４０としてＨｉギヤとＬｏギヤとを切替可能な２段の変速段をもつものを用いたが、３段以上の変速段をもつものを用いてもよいし、こうした変速機４０に限られず単にフリクション係合が可能なクラッチによりモータ２２の回転軸２４と駆動軸３０とを接続するものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車や列車などの産業に利用可能である。

本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載した自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 変速機４０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の自動車２０の電子制御ユニット５０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 ブレーキＢ１を滑らせながらモータ２２からの動力を駆動軸３０に出力している様子を示す説明図である。 変形例の自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０，３２０ 自動車、２２ モータ、２３ 回転位置検出センサ、２４ 回転軸、２６ インバータ、２７ 電流センサ、２８ バッテリ、３０ 駆動軸、３２ デファレンシャルギヤ、３４ａ，３４ｂ 駆動輪、４０ 変速機、４０ａ ダブルピニオンの遊星歯車機構、４０ｂ シングルピニオンの遊星歯車機構、４１ サンギヤ、４２ リングギヤ、４３ａ 第１ピニオンギヤ、４３ｂ 第２ピニオンギヤ、４４ キャリア、４５ サンギヤ、４６ リングギヤ、４７ ピニオンギヤ、４８ キャリア、４９ 温度センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ。

Claims (13)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   電動機と、
   該電動機の回転軸と前記駆動軸との係合力を調整可能に該回転軸と該駆動軸とを係合する軸係合手段と、
   前記電動機の回転が略停止した状態で該電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態になるか否かを判定する状態判定手段と、
   前記状態判定手段により前記所定回転停止状態にはならないと判定されたときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御し、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴って係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 請求項１記載の動力出力装置であって、
   前記軸係合手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには前記検出された温度に基づいて制御する手段である
   動力出力装置。
3. 前記制御手段は、前記検出された温度が所定温度以上のときには前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときでも前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する手段である請求項２記載の動力出力装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記電動機から前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、
   前記制御手段は、前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段である
   動力出力装置。
5. 前記制御手段は、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには、前記電動機の制御に基づいて前記駆動軸に出力されている駆動力を推定すると共に該推定した駆動力が前記設定された要求駆動力となるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する手段である請求項４記載の動力出力装置。
6. 前記制御手段は、前記状態判定手段により前記所定回転停止状態になると判定されたときには、前記電動機が所定回転数で回転するよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する手段である請求項４または５記載の動力出力装置。
7. 前記軸係合手段は、少なくとも一つのクラッチを有し、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する手段である請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置。
8. 前記軸係合手段は、少なくとも２段に変速可能な有段変速機である請求項７記載の動力出力装置。
9. 請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   を備える動力出力装置。
10. 請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車。
11. 電動機と、該電動機の回転軸と駆動軸との係合力を調整可能に該回転軸と該駆動軸とを係合する軸係合手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    前記電動機の回転が略停止した状態で該電動機に所定電流以上の電流が印加される所定回転停止状態になるか否かを判定し、前記所定回転停止状態にならないと判定したときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御し、前記所定回転停止状態になると判定したときには前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴って係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御する
    ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
12. 前記軸係合手段の温度を検出し、該検出した温度が所定温度以上のときには前記所定回転停止状態になると判定したときでも前記電動機の回転軸と前記駆動軸とが滑りを伴わずに係合されて前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御することを特徴とする請求項１１記載の動力出力装置の制御方法。
13. 前記電動機から前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、前記所定回転停止状態になると判定したときには、前記電動機の制御に基づいて前記駆動軸に出力されている駆動力を推定すると共に該推定した駆動力が前記設定した要求駆動力となるよう前記軸係合手段と前記電動機とを制御することを特徴とする請求項１１または１２記載の動力出力装置の制御方法。
    

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