JP2010208585A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロック機構の故障判定を適切に行うことが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、第１のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構を有し、当該係合要素を用いて無段変速モードと固定変速モードとの切り替えを行うハイブリッド車両に適用される。故障判定手段は、ハイブリッド車両が運転走行中でない時に、係合機構が故障しているか否かの判定を行う。これにより、走行中に運転者に違和感を与えることなく、係合要素の故障を適切に判定することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。

エンジンに加えて、発電機（第１のモータジェネレータ）や電動機（第２のモータジェネレータ）などの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、エンジンを可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を第１のモータジェネレータ又は第２のモータジェネレータで補う。

例えば、特許文献１には、第１のモータジェネレータの回転を固定するロック機構（ブレーキ）を具備するハイブリッド車両が提案されている。この技術では、ロック機構にて第１のモータジェネレータの回転を固定して、エンジンを始動させている。

特開平９−１０９６９４号公報

しかしながら、上記した特許文献１には、ロック機構の故障判定を適切に行う方法などについては記載されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロック機構の故障判定を適切に行うことが可能な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。

本発明の１つの観点では、ハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１及び第２のモータジェネレータと、係合することで前記第１のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構と、を有し、前記係合要素を用いて無段変速モードと固定変速モードとの切り替えを行うハイブリッド車両に適用され、前記ハイブリッド車両が運転走行中でない時に、前記係合機構が故障しているか否かの判定を行う故障判定手段を備える。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、第１のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構を有し、当該係合要素を用いて無段変速モードと固定変速モードとの切り替えを行うハイブリッド車両に好適に適用される。具体的には、故障判定手段は、ハイブリッド車両が運転走行中でない時に、係合機構が故障しているか否かの判定を行う。これにより、走行中に運転者に違和感を与えることなく、係合要素の故障を適切に判定することができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記故障判定手段は、前記エンジンの停止中において、ブレーキがオンにされた場合及びシフトレンジがパーキングレンジに設定された場合の少なくともいずれかの場合に、前記係合機構が故障しているか否かの判定を行う。

この態様によれば、ハイブリッド車両が停止している状態で、係合要素の故障を適切に判定することができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置において好適には、前記故障判定手段は、前記第１のモータジェネレータのトルクを印加する制御を行い、当該トルクを印加しても前記第１のモータジェネレータの回転数変化がない場合に、前記係合機構が故障していると判定する。

本発明におけるハイブリッド車両の制御装置は、第１のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構を有し、当該係合要素を用いて無段変速モードと固定変速モードとの切り替えを行うハイブリッド車両に好適に適用される。具体的には、故障判定手段は、ハイブリッド車両が運転走行中でない時に、係合機構が故障しているか否かの判定を行う。これにより、走行中に運転者に違和感を与えることなく、係合要素の故障を適切に判定することができる。

本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 ロック故障したまま走行した場合に発生する不具合を説明するための図である。 本実施形態におけるロック機構の故障判定処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
［装置構成］
図１は、本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。

図１では、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両を示しており、当該ハイブリッド車両は、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。

動力源に相当するエンジン１と、第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の駆動軸３（所謂、ペラ軸）には、駆動軸３のトルク（駆動力）又はブレーキ力のアシストを行うための動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。さらに、駆動軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラを介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。

エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１のエンジン回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。 第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動力又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動力をアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。

動力分配機構２０は、いわゆるシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、リングギアＲ１、キャリアＣ１、サンギアＳ１、を備える。キャリアＣ１は、リングギアＲ１とサンギアＳ１との両方に噛み合っているピニオンギアＣＰ１を保持している。

エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリアＣ１に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の一端は第１の遊星歯車機構のサンギアＳ１に連結されている。リングギアＲ１は駆動軸３に連結されている。また、第１のモータジェネレータＭＧ１には、第１のモータジェネレータＭＧ１（具体的にはロータ１１）の回転を検出可能に構成されたレゾルバ４５が設けられている。レゾルバ４５は、検出した回転数などに対応する検出信号Ｓｉｇ８をＥＣＵ４に供給する。

第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の他端はロック機構７に連結されている。ロック機構７は、主に、クラッチ７ａ及びアクチュエータ７ｂを有する。例えば、ロック機構７は、湿式多板クラッチなどで構成され、摩擦力を利用して第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定可能に構成されている。なお、ロック機構７は本発明における係合機構として機能する。

具体的には、ロック機構７のクラッチ７ａにおいて、一方のクラッチ板はケースなどに固定され、他方のクラッチ板は第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１に連結されている。また、ロック機構７は、アクチュエータ７ｂを用いてクラッチ７ａを係合及び解放することが可能に構成されている。ロック機構７は、クラッチ７ａを係合することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定し、動力分配機構２０のサンギアＳ１を固定する。この場合、ロック機構７は、例えば摩擦締結要素として機能して、第１のモータジェネレータＭＧ１におけるロータ１１の回転数を「０（ｒｐｍ）」にする。また、ロック機構７は、クラッチ７ａの係合を解放することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を解放し、動力分配機構２０のサンギアＳ１を解放する。ロック機構７は、ＥＣＵ４から送信された制御信号Ｓｉｇ５に基づいて、クラッチ７ａの係合／解放を制御する。

ロック機構７がクラッチ７ａを解放している状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１のエンジン回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ロック機構７がクラッチ７ａを係合している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン１のエンジン回転数が駆動軸３の回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速モードが実現される。

電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。

インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧されてインバータ３１へ供給され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。

ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。

インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は信号Ｓｉｇ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３のバッテリ残存容量を示すＳＯＣ（State Of Charge）や、ＨＶバッテリ３３の入力制限／出力制限などは信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４は、ロック機構７に対して制御信号Ｓｉｇ５を送信することにより、ロック機構７の係合／解放を切り替える制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ４は、レゾルバ４５から供給される検出信号Ｓｉｇ８に基づいて、ロック機構７の故障判定を行う。したがって、ＥＣＵ４は、本発明における故障判定手段に相当する。

ここで、ロック機構７の故障判定を行う理由について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、ロック機構７におけるロック故障についての判定を行う。なお、「ロック故障」とは、ロック機構７が係合した状態で固まってしまう故障をいい、例えばロック機構７が誤係合している状態に相当する（以下、同様とする）。

図２を参照して、ロック故障したまま走行した場合に発生する不具合について、具体的に説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、ロック機構７がロック故障している場合の共線図の例を示している。具体的には、図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、左から順に、第１のモータジェネレータＭＧ１、エンジン１、第２のモータジェネレータＭＧ２（一義的に駆動軸３）の動作状態を表した共線図を示している。上下方向は回転数に対応しており、上方向は正回転に対応する。

図２（ａ）は、ロック故障時における車両前進時の共線図の一例を示している。ロック機構７がロック故障している場合、図２（ａ）に示すように、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数が概ね「０」に維持されるため、車両前進時において、車速によりエンジン回転数が共振帯に滞留する場合がある。この場合には、エンジン１におけるインプットシャフトに継続的な負荷がかかってしまうおそれがある。

図２（ｂ）は、ロック故障時における車両後進時の共線図の一例を示している。ロック機構７がロック故障している場合、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数が概ね「０」に維持されるため、図２（ｂ）に示すように、車両後退によりエンジン１が逆回転する。この場合には、エンジン１において潤滑不良が生じてしまうおそれがある。

図２（ｃ）は、ロック故障時におけるエンジン始動時の共線図の一例を示している。ロック機構７の正常時には、エンジン始動要求により第１のモータジェネレータＭＧ１にてクランキングが開始されて、第１のモータジェネレータＭＧ１などの回転数が変化する。しかしながら、ロック機構７がロック故障している場合、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数が概ね「０」に維持されるため、エンジン始動時において、図２（ｃ）に示すように第１のモータジェネレータＭＧ１などの回転数変化はほとんど生じない。この場合には、第１のモータジェネレータＭＧ１のインバータにおいて、特定相（Ｕ又はＶ又はＷ）に電流集中してしまうおそれがある。
［故障判定方法］
次に、本実施形態におけるロック機構７の故障判定方法について説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ４は、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルク（以下、「ＭＧ１トルク」と呼ぶ。）を印加することで、ロック機構７の故障判定を行う。この場合、反力により車両が動く可能性があるため、ＥＣＵ４は、停車及び車両拘束が保証できる場合に、ロック機構７の故障判定を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、運転走行中でない時に、ロック機構７の故障判定を行う。こうするのは、走行に支障を及ぼさないためである、つまり運転者に違和感を与えないためである。なお、以下では、ロック故障の検出を実行しても良いか否かを判断するために用いる条件を「ロック故障検出条件」と呼ぶ。このロック故障検出条件は、故障検出時に走行に支障を及ぼさないといった観点（つまり運転者に違和感を与えないといった観点）で定められる。

詳しくは、ＥＣＵ４は、このようなロック故障検出条件が成立した場合に、ＭＧ１トルクを印加する制御を行い、当該制御を行った際のレゾルバ４５からの検出信号Ｓｉｇ８に基づいて、ロック機構７の故障判定を行う。即ち、ＥＣＵ４は、レゾルバ４５からの検出信号Ｓｉｇ８に基づいて、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化（言い換えると位置変化）が生じているか否かを判断することで、ロック機構７のロック故障を検出する。具体的には、ＥＣＵ４は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化が生じている場合にはロック機構７が正常であると判定し、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化が生じていない場合にはロック故障と判定する。

ロック機構７が正常である場合には、上記したロック故障検出条件が成立するような状況ではロック機構７は解放しているため、ＭＧ１トルクを印加すると、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化が生じることとなる。これに対して、ロック機構７がロック故障している場合には、ロック機構７が誤係合している状態にあるので、ＭＧ１トルクを印加しても第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化は生じないこととなる。したがって、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクを印加した際において、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化がある場合にはロック機構７が正常であると判定し、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化がない場合にはロック故障と判定する。

そして、ＥＣＵ４は、上記のようにしてロック機構７のロック故障が検出された場合、車両におけるシステム動作を制限する。具体的には、ＥＣＵ４は、車両の走行を禁止したり、エンジン始動を禁止したりする。こうすることにより、前述したような他の構成要素における二次的な不具合の発生を適切に防止することが可能となる。

ここで、前述したロック故障検出条件の具体例（第１の例〜第４の例）について説明する。

第１の例では、トリップの開始（言い換えるとイグニッションキーのオン）をロック故障検出条件として用いる。つまり、ＥＣＵ４は、トリップの開始毎に、イニシャルチェックとしてＭＧ１トルクを印加することで、ロック機構７の故障判定を行う。第２の例では、エンジン停止中のＰレンジ投入を、ロック故障検出条件として用いる。つまり、ＥＣＵ４は、エンジン停止中においてシフトレンジがパーキングレンジ（Ｐ）に設定される毎に、ＭＧ１トルクを印加することで、ロック機構７の故障判定を行う。

第３の例では、エンジン停止中におけるブレーキ（フットブレーキ）のオンによる停車を、ロック故障検出条件として用いる。つまり、ＥＣＵ４は、エンジン停止中のブレーキオン停車毎に、ＭＧ１トルクを印加することで、ロック機構７の故障判定を行う。第４の例では、故障診断などを行うためのサービスツールの使用を、ロック故障検出条件として用いる。つまり、ＥＣＵ４は、サービスツール（例えばＴａｓＣＡＮなど）が車両内のコネクタに接続されて、ＥＣＵ４に対してサービスツールより故障検出の要求があった際に、ＭＧ１トルクを印加することで、ロック機構７の故障判定を行う。

次に、図３に示すフローチャートを参照して、本実施形態におけるロック機構７の故障判定処理について説明する。当該処理は、ＥＣＵ４によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４は、ロック故障検出条件が成立しているか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ４は、ロック故障の検出を実行しても、運転者に違和感を与えないような状況であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ４は、前述した第１の例〜第４の例の少なくともいずれかの条件が成立しているか否かを判定する。詳しくは、ＥＣＵ４は、イグニッションキーがオンとなったか否か、エンジン停止中においてＰレンジに設定されたか否か、エンジン停止中におけるブレーキオン停車時であるか否か、サービスツールより故障検出の要求があった否かなどを判定する。

ロック故障検出条件が成立している場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。これに対して、ロック故障検出条件が成立していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、ロック機構７の故障判定を行わずに通常走行を実施し（ステップＳ１０５）、処理は終了する。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１トルクを印加する制御を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、予め定めた所定のトルクが第１のモータジェネレータＭＧ１から付与されるように、第１のモータジェネレータＭＧ１に対して制御を行う。例えば、当該所定のトルクは、第１のモータジェネレータＭＧ１の軸などにおけるフリクショントルクに打ち勝って、第１のモータジェネレータＭＧ１を回転させるのに十分なトルクに設定される。そして、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ４は、レゾルバ４５から供給される検出信号Ｓｉｇ８に基づいて、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数変化が生じているか否かを判定する。言い換えると、第１のモータジェネレータＭＧ１において位置変化が生じているか否かを判定する。

回転数変化がある場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合、ＥＣＵ４は、ロック故障ではないとの判定を行う（ステップＳ１０４）。そして、処理はステップＳ１０５に進み、ＥＣＵ４は通常走行を実施する。この後、処理は終了する。

これに対して、回転数変化がない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０６に進む。この場合、ＥＣＵ４は、ロック故障であるとの判定を行う（ステップＳ１０６）。そして、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ４は、車両におけるシステム動作を制限する、つまり制限走行を実施する。具体的には、ＥＣＵ４は、車両の走行を禁止したり、エンジン始動を禁止したりする。そして、処理は終了する。

以上説明した故障判定処理によれば、走行中に運転者に違和感を与えることなく、ロック機構７のロック故障を適切に判定することができる。また、ロック故障である場合にシステム動作を制限することで、他の構成要素において発生する不具合を適切に防止することが可能となる。

１ エンジン
３ 駆動軸
４ ＥＣＵ
７ ロック機構
７ａ クラッチ
２０ 動力分配機構
３３ ＨＶバッテリ
４５ レゾルバ
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ

Claims (3)

1. エンジンと、第１及び第２のモータジェネレータと、係合することで前記第１のモータジェネレータの回転を固定可能に構成された係合機構と、を有し、前記係合要素を用いて無段変速モードと固定変速モードとの切り替えを行うハイブリッド車両に適用され、
   前記ハイブリッド車両が運転走行中でない時に、前記係合機構が故障しているか否かの判定を行う故障判定手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記故障判定手段は、前記エンジンの停止中において、ブレーキがオンにされた場合及びシフトレンジがパーキングレンジに設定された場合の少なくともいずれかの場合に、前記係合機構が故障しているか否かの判定を行う請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記故障判定手段は、前記第１のモータジェネレータのトルクを印加する制御を行い、当該トルクを印加しても前記第１のモータジェネレータの回転数変化がない場合に、前記係合機構が故障していると判定する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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