JP2008302754A - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常用の制御ではクラッチが切れない事態が発生したときに、迅速に対応してクラッチを切り、車両走行用のモータの故障や車両暴走等が生じないようにする
【解決手段】車両制御ＥＣＵ１２に誤動作或いは故障の異常が発生し、車両制御ＥＣＵ１２がクラッチ８の制御通電をオフしてクラッチ８を切ろうとしたにもかかわらず、クラッチ８の制御通電がオフせず、クラッチ８が接続状態に維持される事態が生じたときに、モータＥＣＵ１４により、自己のモータ３の回転状態の検出結果及びそれに基づくクラッチ８の接続、切断の別の認識により、その事態を検知してリレー１１を直ちにオフし、モータ３が異常な高回転の状態になる前に電磁クラッチ８の制御通電路９をオフしてクラッチ８を切断し、モータ３を駆動軸６から切り離す。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両走行用のモータ及びエンジンを搭載したハイブリッド自動車の制御装置に関し、詳しくは、前記モータ及び前記エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する共通の伝達手段に前記モータを接離するクラッチの制御に関する。

従来、車両走行用のエンジン及びモータを搭載して前記モータ及び前記エンジンの駆動力を共通の駆動軸を介して駆動輪に伝達するハイブリッド自動車には、前記モータを、電磁（ＭＲ）クラッチを介して駆動軸に接離自在に接続し、前記モータの回転状態に応じた電磁クラッチの通電のオン、オフにより、電磁クラッチを接続から切断、その逆に切り替え、モータの過回転等が発生しないようにしてモータの駆動力を駆動輪に伝達するようにしたものがある。

そして、前記電磁クラッチは、その制御装置に誤動作や故障の異常が発生すると、とくに前記駆動軸からの切り離しが行なえなくなってモータが故障したり車両暴走を招来するおそれがある。

そこで、この種のハイブリッド自動車にあっては、電磁クラッチの制御系として、常用の制御系に加えて故障時専用の制御系を備え、常用の制御系に前記異常が発生すると、故障時専用の制御系に切り替えて制御を継続することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２２４７１２号公報（段落［０００５］、［０００６］、［００２７］、図１等）

前記した特許文献１のように、常用の制御系と故障時専用の制御系とを単に併設し、常用の制御系に誤動作や故障の異常が発生したときに、その異常の発生を認識してから故障時専用の制御系を動作させるのでは、例えば、常用の制御系の異常を認識し、その認識結果を故障時専用の制御系が受信することによって初めて故障時専用の制御系が動作するようになるので、常用の制御系の制御から故障時専用の制御系の制御への切り替わりに遅れが生じる。

そして、この制御の切り替わりの遅れにより、電磁クラッチがなかなか切れない事態が発生し、その結果、車両走行用のモータの故障や車両暴走等を招来する問題があり、このことは、電磁クラッチに代えて油圧クラッチを用いた場合も同様である。

本発明は、常用の制御では前記電磁クラッチ等のこの種のクラッチが切れない事態が発生したときに、迅速に対応してクラッチを切り、車両走行用のモータの故障や車両暴走等が生じないようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、車両走行用のモータ及びエンジンを備え、前記モータ及び前記エンジンの駆動力を共通の伝達手段を介して駆動輪に伝達するハイブリッド自動車の制御装置であって、前記モータと前記伝達手段との間に介在し、制御通電のオン、オフにより接続、切断の状態になり、前記モータを接離自在に前記伝達手段に接続して前記伝達手段から切り離すクラッチと、前記モータを駆動制御するとともに、前記モータの回転状態の検出に基づいて前記クラッチの接続、切断の別を検出するモータ駆動装置と、前記モータ駆動装置による前記モータの前記回転状態の検出に基づいて前記クラッチの制御通電をオン、オフするクラッチ制御装置と、前記クラッチの制御通電路に前記クラッチ制御装置がオン、オフする個所に直列に設けられ、前記モータ駆動装置の制御によりオンからオフに切り替えられて前記クラッチを切断する非常切断手段とを備え、前記モータ駆動装置は、前記モータが前記クラッチ制御装置により前記クラッチの制御通電をオフすべき回転状態であるにもかかわらず、前記クラッチが接続状態に維持されている状態の検出により、前記非常切断手段を制御して前記クラッチの制御通電をオフし、前記クラッチを切断することを特徴としている（請求項１）。

請求項１の発明によれば、通常は、モータ駆動装置による車両走行用のモータの回転状態の検出に基づき、常用の制御系を構成するクラッチ制御装置が前記モータの回転状態にしたがってクラッチの制御通電をオン、オフし、前記モータが過回転にならないようにクラッチを接続、切断する。

そして、クラッチの接続、切断により、車両走行用のモータを、その回転状態にしたがって接離自在に共通の伝達手段（駆動軸）に接続、切り離しすることができる。

一方、クラッチ制御装置に誤動作或いは故障の異常が発生し、前記クラッチ制御装置が電磁クラッチの制御通電をオフして電磁クラッチを切ろうとしたにもかかわらず、クラッチの制御通電がオフせず、クラッチが接続状態に維持される事態が生じると、モータ駆動装置は、前記モータの回転状態の検出結果及びそれに基づくクラッチの接続、切断の別の認識により、その事態を検知して非常切断手段を直ちにオフする。

そして、非常切断手段のオフにより、車両走行用のモータが異常な高回転の状態になる前にクラッチの制御通電路がオフし、このオフによってクラッチを切断し、モータを前記共通の伝達手段から切り離すことができる。

したがって、常用の制御系を構成するクラッチ制御装置に誤動作や故障の異常が発生したときに、車両走行用のモータが異常な高速回転で故障等する前に遅れなくクラッチを切断し、前記モータの故障や車両暴走等が生じないようにすることができる。

すなわち、クラッチの接続、切断の別を検出する検出元のモータ駆動装置の制御により、クラッチ制御装置に代わって非常切断手段がクラッチを切断するので、クラッチ制御装置の異常に対して迅速に対応することができる。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１及び図２にしたがって詳述する。

図１は本発明が適用されるハイブリッド自動車１のブロック図であり、同図の紙面の上、下がハイブリッド自動車１の前、後に対応する。図２は図１の車両制御ＥＣＵ１２に異常が発生したときの図１のクラッチ制御の動作を説明するブロック図である。

図１のハイブリッド自動車１は、本発明の車両走行用のエンジン２及びモータ３が搭載され、それらの駆動力で走行する。

なお、エンジン２は、ドライバのエンジンスタート操作（イグニッションキー操作やプッシュスイッチ操作）により、スタータ４が図示省略した補機バッテリの出力で瞬時駆動されると、始動（エンジンスタート）する。

そして、エンジン２の駆動力はトランスミッション５を介して駆動軸６の左、右の前輪７Ｌ、７Ｒに伝達される。なお、駆動軸６が本発明の共通の伝達手段であり、前輪７Ｌ、７Ｒが本発明の駆動輪である。

また、モータ３は例えばブラシレスのＤＣモータ（同期モータ）であり、図示省略した車両走行用の蓄電装置の蓄電エネルギにより駆動される。なお、前記蓄電装置は充電可能なバッテリ（２次電池）や電気二重層コンデンサ（キャパシタ）等からなる。

つぎに、駆動軸６とモータ３との間には電磁クラッチ８が介在する。この電磁クラッチ８は、周知の電磁（ＭＧ）クラッチと同様、制御通電のオン、オフに基づき、電磁力で直接、機械的に接続（制御通電のオン）、切断（制御通電のオフ）の状態になる。なお、電磁クラッチ８に代えて油圧クラッチを設け、そのクラッチソレノイドの制御通電のオン、オフにより、クラッチ油圧を可変して接続（制御通電のオン）、切断（制御通電のオフ）になるようにしてもよい。

そして、前記クラッチソレノイドの制御通電路９は、補機バッテリ（図示せず）の正極０の電源端子１０と負極であるアースとの間に配設され、制御通電路９の通電のオン、オフにより、電磁クラッチ８はモータ３を駆動軸６に接離自在に接続する。

そして、電磁クラッチ８の制御通電のオンによりモータ３の出力軸が駆動軸６に接続されたときには、モータ３が発生する駆動力も前輪７Ｌ、７Ｒに伝達され、ハイブリッド自動車１はモータ３の駆動力によっても走行する。

ところで、制御通電路９の電磁クラッチ８とアースとの間には、例えば電磁クラッチ８に近い上流側から順に、本発明の非常切断手段を形成する常閉のリレー１１、本発明のクラッチ制御装置を形成する車両制御ＥＣＵ（ＶＣＵ）１２が設けられている。

また、ハイブリッド自動車１は、種々の装置を統括して制御する車両制御ＥＣＵ（ＶＣＵ）１２の他、エンジン２を制御するエンジンＥＣＵ１３、モータ３の駆動を制御するモータＥＣＵ１４等を備え、それらのＥＣＵ１２〜１４、…はＣＡＮ等の車内ＬＡＮによって情報を相互通信する。

そして、モータＥＣＵ１４は本発明のモータ駆動装置であり、次の（１）〜（４）の機能を有する。

（１）モータ３の時々刻々の回転速度や通電電流等をモータ３の回転状態として検出し、この検出に基づいてモータ３を駆動制御する。

（２）モータ３の回転状態の検出結果から電磁クラッチ８の接続、切断の別を検出する。具体的には、例えばモータ３の回転速度や通電電流から認識したモータ３の負荷状態に応じて、電磁クラッチ８が接続している状態と、電磁クラッチ８が切れている状態とを自己判断する。

（３）車両制御ＥＣＵ１２による電磁クラッチ８の常用の制御を行なうため、モータ３の時々刻々の回転状態の検出結果等の情報を、前記車内ＬＡＮを通して車両制御ＥＣＵ１２等に送信する。

（４）車両制御ＥＣＵ１２に誤動作或いは故障の異常が発生して車両制御ＥＣＵ１２では電磁クラッチ８が切れなくなったときに、前記（２）の検出結果に基づいてリレー１１を動作制御し、電磁クラッチ８の制御通電をオフして電磁クラッチ８を切断状態にする。

すなわち、モータＥＣＵ１４は、車両制御ＥＣＵ１２を監視し、その監視結果から、車両制御ＥＣＵ１２が誤動作或いは故障の異常で電磁クラッチ８を切断できない状態になっているか否かを認識する、いわゆる認識手段としても機能し、自己判断した電磁クラッチ８の接続、切断の状態と、前記認識手段の認識結果とに基づき、車両制御ＥＣＵ１２が誤動作或いは故障の異常で電磁クラッチ８を切断できない状態になっていると、リレー１１を動作制御して電磁クラッチ８の制御通電をオフし、電磁クラッチ８を切断状態にする。なお、モータＥＣＵ１４は、少なくとも前記自己検出した結果があれば、この結果から車両制御ＥＣＵ１２が誤動作或いは故障の異常で電磁クラッチ８を切断できない状態になっていると判断してリレー１１を動作制御し、電磁クラッチ８の制御通電をオフし、電磁クラッチ８を切断状態にすることができる。

つぎに、車両制御ＥＣＵ１２は、車速センサやアクセル開度を検出するセンサから車速やアクセル開度の情報を受信し、これらに基づいてモータ駆動指令やモータ停止指令をモータＥＣＵ１４に送信するとともに、制御通電路９の通電を常用制御でオン、オフするため、例えばリレー１１と同様の構成の図示省略したリレー（以下、常用制御リレーという）を制御通電路９のリレー１１に直列に設けて形成され、電磁クラッチ８について、以下の常用制御を行なう。

すなわち、車両制御ＥＣＵ１２は、モータＥＣＵ１４からモータ３の時々刻々の回転状態の検出結果等の情報を受信するとともに、エンジンＥＣＵ１３からエンジン２の時々刻々の出力状態等の情報を受信する。

そして、電磁クラッチ８の接続時は、高回転するエンジン２に連れ回わされてモータ３の回転が上限回転数に上昇することにより、クラッチ断の制御信号を発生し、この制御信号に基づき、前記常用制御リレーを閉から開に切り替えて制御通電路９を開き、電磁クラッチ８の制御通電をオフして電磁クラッチ８を接続状態から切断状態に切り替え、モータ３を駆動軸６から切り離す。また、電磁クラッチ８の切断状態時は、例えばエンジン２の出力低下等に基づきクラッチ断の制御信号をオフし、前記常用制御リレーを開から閉に切り替えて制御通電路９を閉じ、電磁クラッチ８の制御通電をオンして電磁クラッチ８を切断状態から接続状態に切り替え、モータ３を駆動軸６に接続する。

つぎに、上記構成において、電磁クラッチ８の接続状態中に車両制御ＥＣＵ１２に誤動作或いは故障の異常が発生した時の動作について説明する。

車両制御ＥＣＵ１２に誤動作或いは故障の異常が発生すると、その間に、例えばアクセルペダルが踏み込まれてエンジン２の高出力で駆動軸６が高回転し、モータ３がその高回転に連れ回されるような事態が生じたとしても、車両制御ＥＣＵ１２は前記常用制御リレーを閉から開に切り替える制御が行なえなくなり、電磁クラッチ８の制御通電がオンに保持されて電磁クラッチ８が接続状態に維持される。

このとき、モータＥＣＵ１４は、モータ３の回転状態の検出と、この検出に基づく電磁クラッチ８の接続、切断の別の認識とに基づき、モータ３が車両制御ＥＣＵ１２により電磁クラッチ８の制御通電をオフすべき回転状態であるにもかかわらず、電磁クラッチ８が接続状態に維持されていると判断し、直ちに、図２に示すようにリレー１１の接点Ｓを閉（オン）から開（オフ）に切り替えて電磁クラッチ８の制御通電をオフし、電磁クラッチ８を切断してモータ３を駆動軸６から切り離す。

したがって、車両制御ＥＣＵ１２の誤動作或いは故障の異常が発生したときには、モータＥＣＵ１４により、車両制御ＥＣＵ１２等からの情報受信を待ったりすることなく、自己の検出結果に基づいて迅速にリレー１１をオフして電磁クラッチ８を切断し、モータ３を駆動軸６から切り離すことができ、電磁クラッチ８が接続し続けることによるモータ３の故障や車両暴走の発生を確実に防止することができる。

また、モータＥＣＵ１４に前述の認識手段を備えるとともに、非常切断手段のリレー１１を追加するだけでよいので、既存のハイブリッド自動車に、大幅な設計変更等なく本発明の機能を付加することができる利点もある。

さらに、車両制御ＥＣＵ１２が異常の場合にはモータＥＣＵ１４によりリレー１１を制御してフェイルセーフを容易に実現することができるため、本発明は、とくに、車両制御ＥＣＵ１２を常用の制御系とするハイブリッド自動車に有効である。

また、モータＥＣＵ１４は、車速やアクセル開度等の種々の情報から電磁クラッチ８の切断の必要性を判断しなくてよく、少なくともモータ３の回転状態からの電磁クラッチの接続、切断の別（本実施形態の場合は、モータ３の回転状態と、車両制御ＥＣＵ１２の状態とからの電磁クラッチの接続、切断の別）に基づいて、電磁クラッチ８の切断の必要性を簡単に判断することができる。

そして、モータＥＣＵ１４は、モータ３の回転状態が、電磁クラッチ８の制御通電をオフすべき状態であるにもかかわらず、電磁クラッチ８が接続の状態に維持されていることを、モータＥＣＵ１４が検出しさえすれば、電磁クラッチ８を切断すべきことを判断できるので、車両制御ＥＣＵ１２のように車速やアクセル開度等の種々の情報を受信して電磁クラッチ８の切断の必要性を判断する機能は不要であり、そのための配線も不要である。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、非常切断手段はリレー１１に限られるものではなく、スイッチング半導体の電子スイッチ等であってもよい。また、リレー１１等の非常切断手段は制御通電路９の前記常用制御リレーの下流に設けられていてもよい。

つぎに、例えば図１の紙面の下側をハイブリッド自動車１の前側とし、車輪７Ｌ、７Ｒがハイブリッド自動車１の後輪である場合等にも本発明を同様に適用することができる。

さらに、モータ３や電磁クラッチ８の構造、各ＥＣＵ１２〜１４の構成等はどのようであってもよい。

そして、本発明は、種々のハイブリッド自動車の制御装置に適用することがきる。

本発明の一実施形態のハイブリッド自動車のブロック図である。 図１の車両制御ＥＣＵに異常が発生したときの動作説明用のブロック図である。

符号の説明

１ ハイブリッド自動車
２ エンジン
３ モータ
６ 駆動軸
７Ｌ、７Ｒ 前輪（駆動輪）
８ 電磁クラッチ
９ 制御通電路
１１ リレー
１２ 車両制御ＥＣＵ
１４ モータＥＣＵ

Claims (1)

1. 車両走行用のモータ及びエンジンを備え、前記モータ及び前記エンジンの駆動力を共通の伝達手段を介して駆動輪に伝達するハイブリッド自動車の制御装置であって、
   前記モータと前記伝達手段との間に介在し、制御通電のオン、オフにより接続、切断の状態になり、前記モータを接離自在に前記伝達手段に接続するクラッチと、
   前記モータを駆動制御するとともに、前記モータの回転状態の検出に基づいて前記クラッチの接続、切断の別を検出するモータ駆動装置と、
   前記モータ駆動装置による前記モータの前記回転状態の検出に基づいて前記クラッチの制御通電をオン、オフするクラッチ制御装置と、
   前記クラッチの制御通電路に前記クラッチ制御装置がオン、オフする個所に直列に設けられ、前記モータ駆動装置の制御によりオンからオフに切り替えられて前記クラッチを切断する非常切断手段とを備え、
   前記モータ駆動装置は、前記モータが前記クラッチ制御装置により前記クラッチの制御通電をオフすべき回転状態であるにもかかわらず、前記クラッチが接続状態に維持されている状態の検出により、前記非常切断手段を制御して前記クラッチの制御通電をオフし、前記クラッチを切断することを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。

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