JP2009035241A - エンジンクラッチ制御装置フェイル時のハイブリッド電気車両のリンプホーム走行方法およびリンプホーム走行のためのエンジンクラッチ制御用油圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンクラッチ制御装置のフェイル発生時やエンジンクラッチ制御電磁弁自体のフェイル発生時にもエンジン動力による車両のリンプホームモードでの走行ができるエンジンクラッチ制御装置フェイル時のハイブリッド電気車両のリンプホーム走行装置および方法を提供する。
【解決手段】本発明は、エンジンと駆動モータと間のエンジンクラッチの作動油を供給するための油圧回路と、エンジンクラッチに供給される作動油の供給を制御するエンジンクラッチ制御電磁弁と、車両の走行条件に従ってエンジンクラッチ制御電磁弁を制御してエンジンクラッチの作動を制御するエンジンクラッチ制御装置とから構成されるエンジンクラッチ制御用油圧装置において、エンジンクラッチ制御電磁弁が、電源オフ時にエンジンクラッチ制御圧が最大圧となるようにエンジンクラッチに供給される作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持されるノーマルハイタイプの電磁弁であることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明はエンジンクラッチ制御装置フェイル時のハイブリッド電気車両のリンプホーム走行方法およびリンプホーム走行のためのエンジンクラッチ制御用油圧装置に係り、更に詳しくは、ハイブリッド電気車両において、エンジンクラッチ制御装置のフェイル時またはエンジンクラッチ制御電磁弁のフェイル時にエンジン駆動力による車両のリンプホーム走行（破損時の最低限の走行）が行われるようにするリンプホーム走行方法、およびこのようなリンプホーム走行のためのエンジンクラッチ制御用油圧装置に関する。

一般的に、広い意味でのハイブリッド車両は、互いに相違する２種類以上の動力源を効率的に組み合わせて車両を駆動させることを意味するが、大部分は燃料を使用して駆動力を得るエンジンとバッテリー電力で駆動されるモータにより駆動力を得る車両を意味し、これをハイブリッド電気車両と呼んでいる。
ハイブリッド電気車両に関しては、燃費を改善し、より環境に優しい製品を求める時代要請に対して活発な研究が行なわれている。

ハイブリッド電気車両は、エンジンとモータを動力源とし、多様な動力伝達構造を構成することができるが、現在まで研究されている大部分の車両は並列型や直列型のうちの１つを採択している。
ここで、直列型はエンジンとモータが直列した形態であり、並列型に比べて相対的に構造が簡単であり、制御ロジックが簡単であるという長所がある。しかし、エンジンからの機械的エネルギーをバッテリーに貯蔵しておき、再びモータを利用して車両を駆動するため、エネルギー変換時の効率面で不利という短所がある。反面、並列型は、直列型より相対的に複雑であり、制御ロジックが複雑であるという短所があるが、エンジンの機械的エネルギーとバッテリーのエネルギーを同時に使用することができるためエネルギーを効率的に使用することができる長所がある。

図１は、エンジンクラッチを使用したハイブリッド電気車両の駆動システムおよびパワートレインの構成を図示した概略図である。図１に示す通り、動力源としてはエンジン１０と駆動モータ２０が具備されており、エンジン１０と駆動モータ２０の間にトーションダンパー１１とエンジンクラッチ１２が掲載されており、駆動モータ２０の出力端が自動変速機３０に連結されている。

図に示すハイブリッド電気車両では、初期出発時に低ＲＰＭで効率が良い駆動モータ２０を使用し、車両が一定速度を保つようになると始動モータの機能を有する発電機、即ち、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ ＆ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）４０がエンジン１０を始動してエンジン１０の出力と駆動モータ２０の出力を同時に利用する。
エンジン１０と駆動モータ２０の回転動力は、自動変速機３０を通して変速された後、駆動軸５０に伝達されて駆動輪５１に最終的に伝達される。

図に示すハイブリッド電気車両のパワートレインの構成において、エンジンクラッチ１２はエンジン１０と駆動モータ２０の間に設置されてエンジンの回転動力の連結を断続する役割を担うが、エンジンクラッチ１２のオープンまたはクローズの状態により駆動モータ２０の回転力のみを利用する純粋電気自動車モードであるＥＶモードと、駆動モータ２０の回転動力と共にエンジン１０の回転動力を同時に利用するＨＥＶモードの選択および転換が可能となるようになっている。

初期出発および低速走行時には、ＥＶモードが選択されてエンジンクラッチ１２がオープンされることで、エンジン１０の連結が解除された状態で駆動モータ２０によってのみ車両駆動力を得ることができる。特に、車両の初期出発時にはエンジン１０の効率が駆動モータ２０の効率に比べて落ちるため、効率が良い駆動モータ２０を使用して車両の初期出発を始めることが車両の燃費の側面で有利である。

更に、一定速度以上の車両走行時など特定走行条件で選択されるＨＥＶモードは、エンジン１０と駆動モータ２０が共に駆動し、これら二つの動力源から車両の駆動力を得る走行モードとしてエンジンクラッチ１２をクローズさせ、エンジン１０が駆動モータ２０に連結されるようにすることでエンジン１０の回転動力と駆動モータ２０の回転動力が共に駆動軸５０に伝達されるようにし、次に、エンジン１０および駆動モータ２０の回転動力により車両走行が行われるようにする。

前記のようにＥＶモードとＨＥＶモードの走行モードの選択は、エンジンクラッチ１２の作動を制御することで行われるが、ＥＶモードでＨＥＶモードに転換する際、エンジンクラッチ１２をクローズさせ、エンジン回転動力を連結することが必要であり、このようなエンジンクラッチ１２の作動は油圧装置により制御される。

図２は、ハイブリッド電気車両の従来のエンジンクラッチ制御用油圧装置の油圧回路図であり、電源オフ状態でのエンジンクラッチ制御電磁弁６２ａの初期作動圧状態を示したものである。
図に示す通り、エンジンクラッチ制御用油圧装置は、エンジンクラッチ１２に作動油を供給するための油圧回路６１と、油圧回路６１に設置されてエンジンクラッチ１２に供給される作動油の供給を制御するエンジンクラッチ制御電磁弁６２ａを含めて構成される。

ここで、エンジンクラッチ制御電磁弁６２ａは、内部にスプリング支持されたスプール６４の位置によって内部流路６５を開閉しながらエンジンクラッチ１２に供給される作動油の供給が制御される構造となっている。
この時、エンジンクラッチ制御電磁弁６２ａでは、バルブ制御のための別途の作動油（以下、バルブ制御用作動油）を油圧ライン６１ａに直接加えると同時に、これによりスプール６４がスプリング力を克服して動作する時、エンジンクラッチ１２に供給される作動油の内部流路６５を開きながらエンジンクラッチ１２に油圧ライン６１ｃを通して作動油が供給される。

エンジンクラッチ制御電磁弁６２ａでは、バルブ制御圧を形成するバルブ制御用作動油は、バルブの内部流路６５を通過した後、別の油圧ライン６１ｂを通して再びバルブ内部に供給され、バルブ内のスプール６４に作用することでスプールが動作し、この時のスプール動作によりエンジンクラッチ１２に供給される作動油の内部流路が開かれる。

しかし、前記のような従来のエンジンクラッチ制御用油圧装置には下記のような問題点がある。
エンジンクラッチ制御装置（ＨＣＵもしくはＴＣＵ）またはエンジンクラッチ制御電磁弁のフェイルが発生する場合、車両のリンプホームモード走行が不可能である。
これはエンジンクラッチ制御電磁弁６２ａが電源オフ時に、バルブ制御用作動油の流路を遮断した状態を維持するノーマルロー（Ｎｏｒｍａｌ Ｌｏｗ、ＮＬ）タイプのバルブ構造を有しているためである（図２参照）。

即ち、ノーマルロータイプのバルブ構造では、エンジンクラッチ制御装置のフェイルまたはバルブ自体のフェイルが発生した際、作動電源が供給されない状態でバルブ制御用作動油の流路が遮断された状態を維持し、スプール６４の動作制御のためのバルブ制御圧が遮断された状態でエンジンクラッチ１２に供給される作動油の流路が遮断されるため、バルブ制御圧およびエンジンクラッチに供給される作動油の圧力は０となる。

従って、エンジンクラッチ制御装置（例えば、ＨＣＵ、ＴＣＵ）（図示せず）のフェイルが発生し、エンジンクラッチ制御電磁弁に作動電源が供給されない状態、またはエンジンクラッチ制御電磁弁自体にフェイルが発生する場合、バルブ制御圧の流路が遮断された初期状態を維持するため、エンジンクラッチ１２に供給される作動油が遮断され、結局エンジンクラッチは常にオープン状態を維持する。

このように、従来は、エンジンクラッチ１２を制御する電磁弁として、エンジンクラッチ制御装置のフェイル（バルブの電源がオフ状態である）またはバルブ自体のフェイル発生時にエンジンクラッチに供給される作動油の圧力（以下、エンジンクラッチ供給圧）をロー状態を維持させるノーマルロータイプの電磁弁が採用されることで、この時、バルブがオフ状態となり、エンジンクラッチに油圧供給が行われないため、エンジンクラッチ１２はオープン状態となり、結局エンジンの回転動力を連結して車両を非常走行させることは不可能である。

万一、エンジンクラッチ制御装置のフェイルによりエンジンクラッチ制御電磁弁の電源がオフになったり、エンジンクラッチ制御電磁弁自体のフェイルが発生する場合、車両のＡ／Ｓなどの目的で車両を非常走行させなければならない場合があるが、この場合、エンジンを作動させてもエンジンクラッチ制御電磁弁のオフ状態によりエンジンクラッチがオープン状態であるため、エンジンの回転動力によるリンプホームモードでの走行は不可能である。
特開２０００−１５６９０３号公報

本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、エンジンクラッチ制御装置のフェイル発生時やエンジンクラッチ制御電磁弁自体のフェイル発生時にもエンジン動力による車両のリンプホームモードでの走行ができるエンジンクラッチ制御装置フェイル時のハイブリッド電気車両のリンプホーム走行方法およびリンプホーム走行のためのエンジンクラッチ制御用油圧装置を提供することである。

前記目的を達成するために本発明は、エンジンと駆動モータとの間に装着されたエンジンクラッチの作動油を供給するための油圧回路と、前記油圧回路に設置されてエンジンクラッチに供給される作動油の供給を制御するエンジンクラッチ制御電磁弁と、車両の走行条件に従って前記エンジンクラッチ制御電磁弁を制御してエンジンクラッチの作動を制御するエンジンクラッチ制御装置とから構成されるエンジンクラッチ制御用油圧装置において、前記エンジンクラッチ制御電磁弁が、電源オフ時にエンジンクラッチ制御圧が最大圧となるようにエンジンクラッチに供給される作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持されるノーマルハイタイプの電磁弁であることを特徴とする。

前記ノーマルハイタイプの電磁弁は、電源オフ時にバルブ制御用作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持されながら、前記バルブ制御用作動油により形成されたバルブ制御圧がスプールに作用すると同時に、前記スプールの動作によりエンジンクラッチに供給される作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持される構造であることを特徴とする。

また、本発明は、エンジンと駆動モータとの間に装着されたエンジンクラッチの作動油を供給するための油圧回路と、前記油圧回路に設置されてエンジンクラッチに供給される作動油の供給を制御するエンジンクラッチ制御電磁弁と、車両の走行条件に従って前記エンジンクラッチ制御電磁弁を制御してエンジンクラッチの作動を制御するエンジンクラッチ制御装置とから構成されるエンジンクラッチ制御用油圧装置が具備されたハイブリッド電気車両において、前記エンジンクラッチ制御電磁弁として、電源オフ時にエンジンクラッチ制御圧が最大圧となるようにエンジンクラッチに供給される作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持されるノーマルハイタイプの電磁弁を設置し、フェイル発生によりエンジンクラッチ制御電磁弁のバルブの電源がオフになると、その内部流路を通してエンジンクラッチに作動油が供給されて前記エンジンクラッチがクローズされるようにすることでエンジンが駆動モータに連結されるようにし、これと合わせて、エンジンを駆動させてエンジン駆動力により車両のリンプホーム走行が行われるようにすることを特徴とする。

本発明によると、ハイブリッド電気車両のエンジンクラッチ制御電磁弁として、電源オフ時にエンジンクラッチ制御圧が最大圧となるようにするノーマルハイタイプの電磁弁を使用することで、エンジンクラッチ制御装置のフェイル時またはバルブ自体のフェイル時にバルブ電源がオフになってもバルブを通して供給される作動油によりエンジンクラッチがクローズされた状態に維持されるようにし、この時、エンジンを駆動させることによりエンジン駆動力による車両のリンプホーム走行をさせることができる。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。

本発明は、エンジンと駆動モータとの間にエンジンクラッチが装着されたハイブリッド電気車両において、車両の停止または走行中、エンジンクラッチ制御装置のフェイルまたはエンジンクラッチ制御電磁弁のフェイル発生時にエンジン駆動力によるリンプホーム走行が可能となるようにするためのものであり、エンジンクラッチ制御電磁弁として、従来のようなノーマルロータイプの電磁弁を使用する代りにノーマルハイ（Ｎｏｒｍａｌ Ｈｉｇｈ、ＮＨ）タイプの電磁弁を使用して構成されたエンジンクラッチ制御用油圧装置およびこれを利用したリンプホーム走行方法に関するものである。

図３は、本発明によるハイブリッド電気車両のエンジンクラッチ制御用油圧装置の油圧回路図であり、これはバルブの電源がオフになった時のエンジンクラッチ制御電磁弁の初期作動圧の状態を示したものである。
図３に示す通り、エンジンクラッチ制御用油圧装置はエンジンクラッチ１２に作動油を供給するための油圧回路６１と、油圧回路６１に設置されてエンジンクラッチ１２に供給される作動油の供給を制御することでエンジンクラッチの作動を制御する電磁弁（以下、エンジンクラッチ制御電磁弁）６２ｂとから構成される。

従来、エンジンクラッチ制御装置のフェイルまたはバルブ自体のフェイルが発生して作動電源がオフになる場合、エンジンクラッチに供給される作動油の圧力（エンジンクラッチ供給圧）が常に遮断された状態を維持するように設計されたノーマルロータイプの電磁弁が使用されており、フェイル発生時にエンジンクラッチが常にオフになった状態を維持するためエンジン駆動力によるリンプホーム走行が不可能であった。
本発明では、フェイル発生時、バルブの電源がオフとなってもエンジンクラッチ１２に対する最大制御圧、即ち、最大のエンジンクラッチ供給圧（エンジンクラッチ制御圧）を維持するノーマルハイタイプの電磁弁が使用される。

前記ノーマルハイタイプの電磁弁においては、エンジンクラッチ制御装置のフェイルまたはバルブ自体のフェイルが発生した場合、作動電源がオフになった状態でバルブ制御のための作動油（以下、バルブ制御用作動油）が通過するようにされた内部流路が常に開かれた状態を維持しながら、常に内部スプール６４に前記バルブ制御用作動油によるバルブ制御圧がかかった状態となり、エンジンクラッチ１２に供給される作動油が通過するようにされた内部流路６５が常に開かれた状態に維持される。

前記ノーマルハイタイプの電磁弁が使用されると、フェイル発生時および電源オフ時にエンジンクラッチ１２の作動油が通過する内部流路６５が完全に開かれた状態に維持されるため、エンジンクラッチ供給圧、即ち、エンジンクラッチに対する制御圧が最大限に維持される。
このように、本発明では、エンジンクラッチ制御電磁弁６２ｂをノーマルハイ（ＮＨ）タイプにし、エンジンクラッチ制御装置（ＨＣＵもしくはＴＣＵ）またはバルブ自体のフェイル発生時にエンジンクラッチ１２に対する制御圧が常に最大圧となるように設定されている。

もちろん、エンジンクラッチ制御装置およびエンジンクラッチ制御電磁弁６２ｂの正常時には、従来と同様にエンジンクラッチ制御装置の制御シグナル（電気的シグナル）によりバルブ制御用作動油の流路が制御されながらエンジンクラッチへの作動油およびエンジンクラッチの制御圧、エンジンクラッチの作動が正常に制御される。

このように、本発明のエンジンクラッチ制御用油圧装置では、バルブ電源がオフになった状態でエンジンクラッチ１２に対する制御圧を最大圧に常に維持するノーマルハイタイプのエンジンクラッチ制御電磁弁６２ｂが使用されることで、エンジンクラッチ制御装置またはエンジンクラッチ制御電磁弁のフェイル発生時にバルブ電源がオフになった状態でもエンジンクラッチ１２の制御圧が最大圧状態に維持されながらエンジンクラッチがクローズ状態に維持され、このようにエンジンクラッチがクローズされた状態でエンジン１０が駆動モータ２０に連結された状態となる。

この時、エンジンクラッチ制御電磁弁６２ｂにてバルブ制御用作動油が通過するようにされた内部流路が開かれた状態でバルブ制御用作動油によりバルブ内部のスプール６４がエンジンクラッチの作動油が通過する内部流路を完全に開く状態となり、そこで、エンジンクラッチ１２に最大制御圧がかかり、結局最大制御圧によりエンジンクラッチ１２がクローズされる。

エンジンクラッチ１２がクローズされた状態では、エンジン１０が車両の駆動システムに直結され、エンジン駆動力が駆動モータ２０を通して車両駆動軸５０に伝達されるため、ＥＣＵとＭＣＵの協調制御下でＩＳＧ４０を利用してエンジン１０を始動し、エンジン駆動力がエンジンクラッチ１２を媒介として駆動モータ２０および駆動軸４１に伝達されるようにし、エンジン駆動力の伝達による車両のリンプホームモード走行が遂行される。

エンジンクラッチが装着された通常のハイブリッド電気車両でのパワートレインの構成を図示した概略図である。 ハイブリッド電気車両において、従来のエンジンクラッチ制御用油圧装置を図示した油圧回路図である。 本発明によるハイブリッド電気車両のエンジンクラッチ制御用油圧装置を図示した油圧回路図である。

符号の説明

１０ エンジン
１１ トーションダンパー
１２ エンジンクラッチ
２０ 駆動モータ
３０ 自動変速機
４０ ＩＳＧ
５０ 駆動軸
５１ 駆動輪
６１ 油圧回路
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ 油圧ライン
６２ａ エンジンクラッチ制御電磁弁（ノーマルロータイプ）
６２ｂ エンジンクラッチ制御電磁弁（ノーマルハイタイプ）
６３ スプリング
６４ スプール
６５ 内部流路

Claims (3)

1. エンジンと駆動モータとの間に装着されたエンジンクラッチの作動油を供給するための油圧回路と、前記油圧回路に設置されてエンジンクラッチに供給される作動油の供給を制御するエンジンクラッチ制御電磁弁と、車両の走行条件に従って前記エンジンクラッチ制御電磁弁を制御してエンジンクラッチの作動を制御するエンジンクラッチ制御装置とから構成されるエンジンクラッチ制御用油圧装置において、
   前記エンジンクラッチ制御電磁弁が、電源オフ時にエンジンクラッチ制御圧が最大圧となるようにエンジンクラッチに供給される作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持されるノーマルハイタイプの電磁弁であることを特徴とするハイブリッド電気車両のエンジンクラッチ制御装置フェイル時のリンプホーム走行のためのエンジンクラッチ制御用油圧装置。
2. 前記ノーマルハイタイプの電磁弁は、電源オフ時にバルブ制御用作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持されながら、前記バルブ制御用作動油により形成されたバルブ制御圧がスプールに作用すると同時に、前記スプールの動作によりエンジンクラッチに供給される作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持される構造であることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気車両のエンジンクラッチ制御装置フェイル時のリンプホーム走行のためのエンジンクラッチ制御用油圧装置 。
3. エンジンと駆動モータとの間に装着されたエンジンクラッチの作動油を供給するための油圧回路と、前記油圧回路に設置されてエンジンクラッチに供給される作動油の供給を制御するエンジンクラッチ制御電磁弁と、車両の走行条件に従って前記エンジンクラッチ制御電磁弁を制御してエンジンクラッチの作動を制御するエンジンクラッチ制御装置とから構成されるエンジンクラッチ制御用油圧装置が具備されたハイブリッド電気車両において、
   前記エンジンクラッチ制御電磁弁として、電源オフ時にエンジンクラッチ制御圧が最大圧となるようにエンジンクラッチに供給される作動油が通過する内部流路が常に開かれた状態に維持されるノーマルハイタイプの電磁弁を設置し、
   フェイル発生によりエンジンクラッチ制御電磁弁のバルブの電源がオフになると、
   その内部流路を通してエンジンクラッチに作動油が供給されて前記エンジンクラッチがクローズされるようにすることでエンジンが駆動モータに連結されるようにし、
   これと合わせて、エンジンを駆動させてエンジン駆動力により車両のリンプホーム走行が行われるようにすることを特徴とするエンジンクラッチ制御装置フェイル時のハイブリッド電気車両のリンプホーム走行方法。

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