JP2013180635A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハイブリッド車両の高圧系システムに異常がある場合に電動機の回転数を下げて電圧上昇に対する保護を行うことで、電動機等の小型化を実現する。
【解決手段】 第２変速機構のいずれか１つの変速段が係合した状態で第２断接手段を係合状態にすると共に、第１変速機構のいずれか１つの変速段を係合するプレシフト制御を行う。第１断接手段が非係合状態つまり内燃機関出力軸と第１入力軸とが非係合状態にあるときは、第１入力軸に電動機のみが接続された状態にあるので、プレシフト制御に伴い係合された変速段によって電動機の回転数が下がる。電動機の回転数が低下したら、高圧制御装置と第１蓄電装置との電気的な接続を遮断する。こうすると、従来のように電動機の回転数が上昇せずに、電動機の回転に伴い生じる電圧上昇が低くに抑えられて発生する誘起電圧は従来に比べると低くなるので、高圧系システムを構成する電動機及び高圧制御装置を小型化できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、駆動源として内燃機関と電動機とを備えた車両（いわゆるハイブリッド車両）に関する。特に、複数クラッチ式の変速機を備えたハイブリッド車両において、電動機及び高圧電装装置の小型化を実現するための技術に関する。

最近では、駆動源として内燃機関（エンジン）の他に電動機（モータ）を更に具えたハイブリッドタイプの車両が知られている。ハイブリッド車両は、直流電源（バッテリ）からの直流電力を交流電力に変換してモータを駆動するものが一般的であり、エンジンのみで車両を走行するエンジン単独走行、モータのみで車両を走行するモータ単独走行、エンジンとモータとを組み合わせて車両を走行するハイブリッド走行のいずれかで車両を走行させることのできるようになっている（例えば、下記に示す特許文献１参照）。また、特許文献１には、動力伝達機構として２つの入力軸を備えたデュアルクラッチで構成された自動変速機を搭載したハイブリッド車両が開示されている。

ハイブリッド車両においては、駆動源であるモータ、バッテリから供給される電力に基づいてモータを制御する高圧電装装置の少なくとも一方に異常が発生したか否かを診断し、例えばレゾルバ故障や一部箇所の断線あるいは短絡発生さらにはセンサ異常などの軽度の異常（弱フェイルなどと呼ばれる）の発生を検知したような場合に、エンジンのみを用いて確実に最寄りのディーラーなどの目的地まで車両を安全に走行させるための制御、所謂リンプホームなどと呼ばれる制御を行うことが知られている（例えば、下記に示す特許文献２参照）。例えば特許文献２に記載の発明ではリンプホームとして、クラッチをオフしてモータとエンジンとを断接するときにエンジンを低速定回転で駆動することによって、エンジンからの出力を制限しつつ車両を走行させるようにしている。なお、本明細書では前記モータと前記高圧電装装置とを含めて高圧系システム（又はモータ動力系システム）と呼ぶ。

特開２０１０‐１６４１９２号 特開２０００‐１５２４１６号

ところで、モータとエンジンとをクラッチによって断接可能であり、クラッチを接続することでモータとエンジンとが直結して動作する特許文献１に記載したようなハイブリッド車両においては、弱フェイルの検知に伴ってリンプホームを行う場合に、メインコンタクタをオフすることによってバッテリから供給される電力を遮断して、モータを駆動できない状態にすることが行われる。すなわち、モータ及び高圧電装装置（つまり高圧系システム）とバッテリとはメインコンタクタ（電磁接触器）を介して接続されており、機械的なスイッチ動作可能な前記メインコンタクタをオフ（スイッチ開）することによって、高圧系システムとバッテリとが切り離されるようになっている。

しかし、従来ではメインコンタクタをオフしたとしてもすぐにはモータの回転数を落とすことができなかったが故に、高圧電装装置やモータを小型化することは難しいという問題があった。すなわち、高圧電装装置は指定されたトルクあるいは回転数を発生するようにモータを制御するものであり、スイッチング素子、インバータ（ＰＤＵ）、ＤＣ-ＤＣコンバータ、コンデンサ等の高圧系回路並びに素子を含んでなる。上述のように弱フェイルの発生に伴ってメインコンタクタがオフされた場合には、モータの回転に伴い生ずる電流が影響してコンデンサに電荷が蓄積されて電圧が上昇していく。このときに、ＰＤＵを動作させたままでいると、前記上昇する電圧がＰＤＵの耐圧を超えてしまいＰＤＵ自体にも故障が生じる恐れがある。

そこで、弱フェイルの発生に伴うメインコンタクタのオフ後にはＰＤＵ自体を保護するＰＤＵ自己保護動作を行うようになっている。ただし、ＰＤＵ自己保護動作の完了時（詳しくはゲートオフ時）には、短時間の間に一時的に電圧が急激に上昇するサージ電圧がどうしても発生する。このサージ電圧はＰＤＵを含む高圧電装装置及びモータに影響し、場合によってはそれらの故障を引き起こす原因となる。

上記サージ電圧による高圧電装装置及びモータの故障を防止するために、高圧電装装置に関してはＰＤＵ等の各素子の耐圧値をモータの回転に伴って発生する電圧上昇分にサージ電圧が加算されたとしてもそれに耐え得るだけの余裕を持って予め高くしておく必要がある。また、モータをそのまま放置すると、モータから発生される誘起電圧は回転数に対応した電圧まで上昇することから、この回転数に応じて高くなる電圧値に耐えられる耐圧値の高い素子を用いる必要もある。このように、高圧電装装置に関しては耐圧値の高い素子を用いる必要があるが、高圧電装装置が大型化しまたコストが高くなることから問題である。

一方、高圧電装装置に耐圧値の高い素子を用いると損失が増えることからすれば、モータの誘起電圧は低く設定しなければならない。ここで、モータの誘起電圧係数はモータのトルク定数と比例することが知られている。そうであるなら、モータの誘起電圧を低く設定するには、トルク定数をある程度低く設定すればよい。しかし、それは、モータの定格電圧に対し十分に高いトルク定数を設定できないことを意味する。その結果、所定のモータトルクを得るために相電流を大きく設定せざるを得なくなり、どうしてもモータの体格が大きくなってしまう。また、相電流を大きく設定することに伴って、高圧電装装置においても各素子や三相ケーブル等の容量を大きくする必要があり、高圧電装装置が大型化するしまたコストが上がることから問題となる。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、デュアルクラッチで構成された自動変速機を搭載したハイブリッド車両において電動機及び高圧電装装置の少なくとも一方に異常が発生した場合に、電動機の回転数を下げて回転に応じて発生する電圧上昇に対するシステム保護を行うことによって、モータ及び高圧電装装置の小型化を実現したハイブリッド車両を提供しようとするものである。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動源に内燃機関と電動機とを有してなり、前記内燃機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を該電動機に接続された第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第１入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第１変速機構と、前記内燃機関出力軸からの機械的動力を第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第２入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第２変速機構と、前記内燃機関出力軸と前記第１入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第１断接手段と、前記内燃機関出力軸と前記第２入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第２断接手段とを備えたハイブリッド車両において、前記電動機の電源であり且つ前記電動機が発電した電力で充電される第１蓄電装置と、前記第１蓄電装置から供給される電力に基づいて前記電動機を制御する高圧電装装置と、前記高圧電装装置と前記第１蓄電装置とを電気的に接続する接続手段と、車両走行中に前記電動機又は前記高圧電装装置の少なくとも一方に異常が発生したか否かを診断する診断手段と、前記診断手段により前記電動機又は前記高圧電装装置の少なくとも一方に異常が発生したと診断された場合に、前記第２変速機構のいずれか１つの変速段が係合した状態で前記第２断接手段を係合状態にすると共に、前記第１変速機構のいずれか１つの変速段を係合するプレシフト制御によって前記電動機の回転数を下げた後に、前記接続手段による前記高圧電装装置と前記第１蓄電装置との電気的な接続を遮断することを特徴とする制御手段とを備える。

本発明にかかるハイブリッド車両では、車両走行中に電動機又は高圧電装装置の少なくとも一方に異常が発生したことを検知すると、第２変速機構のいずれか１つの変速段が係合した状態で第２断接手段を係合状態にする。第２断接手段を係合状態にすると内燃機関出力軸と第２入力軸とが係合されるので、内燃機関からの出力による車両走行状態となる。前記第２断接手段を係合状態にするのにあわせ、第１変速機構のいずれか１つの変速段を係合する。すなわち、プレシフト制御を行う。第１断接手段が非係合状態つまり内燃機関出力軸と第１入力軸とが非係合状態にあるときは、第１入力軸に電動機のみが接続された状態にあるので、前記プレシフト制御に伴い係合された変速段によって電動機の回転数が下げられる。そして、高圧電装装置と第１蓄電装置との電気的な接続を遮断する。このようにすると、従来のように電動機の回転数が上昇しないので、電動機の回転に伴い生じる電圧上昇を低くに抑えることができる。すなわち、第１変速機構において係合したいずれか１つの変速段によって電動機の回転数を任意の回転数に抑えることが可能となり、従来のように電動機の回転数が上昇しないので、電動機の回転に伴い生ずる電圧上昇を低くに抑えることができるようになる。

これに伴い、前記電圧上昇分に例えサージ電圧が加算されたとしても従来に比べれば低い電圧となるし、また電動機から発生される誘起電圧が回転数に対応して上昇するとしても、この回転数に応じて高くなる電圧を従来に比べて低くできることから、高圧電装装置の各素子の耐圧値を大きく高める必要がなく、それ故、高圧電装装置が大型化しまたコストが高くなることもない。さらに、高圧電装装置に耐圧値の高い素子を用いなければ、電動機の相電流を大きく設定する必要もないことから、電動機の体格を大きくしなくてよい。このように、本発明では電動機の回転に伴い発生する電圧上昇分に応じた誘起電圧を従来に比べ低く制御することにより、高い電圧値に耐え得る大型の電動機及び高圧電装装置を用いなくとも小型の電動機及び高圧電装装置を用いればよい。

本発明によれば、第２断接手段を係合状態にするのにあわせて、第１変速機構のいずれか１つの変速段を係合するプレシフト制御によって電動機の回転数を下げ、電動機の回転数を下げた後に電動機と高圧電装装置との電気的な接続を遮断するようにした。これにより、電動機の回転に伴い生じる電圧上昇が低くに抑えられまた電動機に発生する誘起電圧は従来に比べると低くなることから、電動機及び高圧電装装置を小型化することができる、という効果を奏する。

本発明の一実施形態における車両の概略的な接続構成図。 図１に示すトランスミッションのスケルトン図。 図１に示す電子制御ユニットにより実行される異常時制御処理の一例を示すフローチャート。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。

まず、本実施形態における車両の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態における車両の概略的な接続構成図である。本実施形態の車両１は、いわゆるハイブリッド車両であり、図１に示すように、駆動源としての内燃機関２（以下、エンジン）及び電動機３（以下、モータ）と、モータ３を制御するための高圧電装装置（以下、「ＰＣＵ」と記す。）２０と、モータ３に対して電力を供給する高電圧（例えば１４４Ｖ）のバッテリ３０（第１蓄電装置）と、当該車両の車載機器に対して電力を供給する低電圧（例えば１２Ｖ）のバッテリ３５（第２蓄電装置）と、バッテリ３０とモータ３とを電気的に接続してバッテリ３０とモータ３間の電力供給を機械的なオンオフ動作によって制御するメインコンタクタ（電磁接触器）４０と、トランスミッション（変速機）４と、ディファレンシャル機構５と、左右のドライブシャフト６Ｒ、６Ｌと、左右の駆動輪７Ｒ、７Ｌとを備える。ここで、前記モータ３はモータジェネレータを含み、前記バッテリ３０,３５は蓄電器でありキャパシタを含み、前記ＰＣＵ２０はスイッチング素子、インバータ（整流部）、ＤＣ-ＤＣコンバータ（電圧変換部）、コンデンサ等の高圧系回路並びに素子を含む。エンジン２とモータ３の回転駆動力は、トランスミッション４、ディファレンシャル機構５およびドライブシャフト６Ｒ、６Ｌを介して左右の駆動輪７Ｒ、７Ｌに伝達される。

車両１は、エンジン２、モータ３、トランスミッション４、ディファレンシャル機構５、ＰＣＵ２０、バッテリ３０、コンタクタ４０をそれぞれ制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０をさらに備える。この電子制御ユニット１０は１つのユニットとして構成されるだけでなく、例えばエンジン２を制御するためのエンジンＥＣＵ、ＰＣＵ２０さらにはコンタクタ４０を制御するためのモータジェネレータＥＣＵ、バッテリ３０を制御するためのバッテリＥＣＵ、トランスミッション４を制御するためのＡＴＥＣＵなど複数のＥＣＵから構成されてもよい。

電子制御ユニット１０は、各種の運転条件に応じて、モータ３のみを動力源とするモータ単独走行（ＥＶ走行）をするように制御したり、エンジン２のみを動力源とするエンジン単独走行をするように制御したり、エンジン２とモータ３の両方を動力源として併用する協働走行（ＨＥＶ走行）をするように制御する。また、車両走行中にモータ異常を検知した場合、この実施形態における電子制御ユニット１０では後述の異常時制御処理（図３参照）を行うようになっている。その際に参照する制御パラメータとして、例えばギヤ段（変速段）を検出するシフトセンサＡ１からのシフト位置、モータ３の回転数を検出する回転数センサＡ２からのモータ回転数、車両の速度を検出する車速センサＡ３からの車速などの各種信号が、電子制御ユニット１０に入力されるようになっている。勿論、ここに記載した以外の信号が入力されてもよい。

エンジン２は、燃料を空気と混合して燃焼することにより車両１を走行させるための駆動力を発生する内燃機関である。モータ３は、エンジン２とモータ３との協働走行やモータ３のみのＥＶ走行の際には、バッテリ３０の電気エネルギーを利用して車両１を走行させるための駆動力を発生するモータとして機能するとともに、車両１の減速時にはモータ３の回生により電力を発電する発電機としても機能する。モータ３は例えば界磁に永久磁石を利用した永久磁石式３相交流モータ等のブラシレスＤＣモータであって、ＰＣＵ２０に接続されている。

ＰＣＵ２０は、電子制御ユニット１０によるスイッチング制御に従ってバッテリ３０から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータ３へ出力する。これにより、モータ３は指定されたトルクを発生するように駆動される。また、ＰＣＵ２０は、エンジン２の出力を受けてモータ３が発電した３相交流電圧を電子制御ユニット１０によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をバッテリ３０へ出力する、あるいはＤＣ-ＤＣコンバータを介して低電圧バッテリ３５へ出力する。このモータ３の回生時に、バッテリ３０や低電圧バッテリ３５はモータ３により発電された電力（回生エネルギー）により充電される。このようなモータ３を駆動させる駆動状態とモータ３を回生させて電力を発生させる回生状態との切り換えは、電子制御ユニット１０がＰＣＵ２０を制御することにより行われる。さらに、ＰＣＵ２０はモータ３の回転数や温度などを検知する各種センサを含んでいてよい。

次に、本実施形態のトランスミッション４の構成を説明する。図２は、図１に示すトランスミッション４のスケルトン図である。ここに示すトランスミッション４は、前進７速、後進１速の平行軸式トランスミッションであり、乾式のデュアルクラッチ式トランスミッション（ＤＣＴ）である。

トランスミッション４には、エンジン２の機関出力軸をなすクランクシャフト（図示せず）およびモータ３に接続される内側メインシャフト１００（第１入力軸）と、この内側メインシャフト１００の外筒をなす外側メインシャフト１０１（第２入力軸）と、内側メインシャフト１００にそれぞれ平行なセカンダリシャフト４００（第２入力軸）、アイドルギヤ３００、リバースシャフト５００と、これらのシャフトに平行で出力軸をなすカウンタシャフト２００とが設けられる。

これらのシャフトのうち、外側メインシャフト１０１がアイドルギヤ３００を介してリバースシャフト５００およびセカンダリシャフト４００に常時係合し、カウンタシャフト２００がさらに図３では図示しないディファレンシャル機構５に常時係合するように配置される。

また、トランスミッション４は、奇数段用の第１クラッチＣ１（第１断接装置）と、偶数段用の第２クラッチＣ２（第２断接装置）とを備える。第１および第２クラッチＣ１、Ｃ２は乾式のクラッチである。第１クラッチＣ１は内側メインシャフト１００（第１入力軸）に結合される。第２クラッチＣ２は、外側メインシャフト１０１（第２入力軸の一部）に結合され、外側メインシャフト１０１上に固定されたギヤ４８からアイドルギヤ３００を介してリバースシャフト５００およびセカンダリシャフト４００（第２入力軸の一部）に連結される。

内側メインシャフト１００（第１入力軸）のモータ３よりの所定箇所にはプラネタリギヤ機構７０が固定配置されており、プラネタリギヤ機構７０のサンギヤ７１はモータ３のロータに、キャリヤ７３は３速駆動ギヤ４３にそれぞれ接続されている。リングギヤ７５は、１速シンクロメッシュ機構４１により変速機ケース等の不動部に解除自在に固定される。内側メインシャフト１００（第１入力軸）の外周には、図３において左側から順に、１速駆動ギヤとなるプラネタリギヤ機構７０のキャリヤ７３と、３速駆動ギヤ４３と、７速駆動ギヤ４７と、５速駆動ギヤ４５が配置される。３速駆動ギヤ４３、７速駆動ギヤ４７、５速駆動ギヤ４５はそれぞれ内側メインシャフト１００に対して相対的に回転可能であり、また上記したようにギヤ４３はプラネタリギヤ機構７０のキャリヤ７３に連結されている。更に、内側メインシャフト１００上には、３速駆動ギヤ４３と７速駆動ギヤ４７との間に３−７速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８１が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、５速駆動ギヤ４５に対応して５速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８２が軸方向にスライド可能に設けられる。所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構（セレクタ機構）をスライドさせて該ギヤ段のシンクロを入れることにより、該ギヤ段が内側メインシャフト１００（第１入力軸）に連結される。メインシャフト１００（第１入力軸）に関連して設けられたこれらのギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、奇数段の変速段を実現するための第１変速機構が構成される。第１変速機構の各駆動ギヤは、カウンタシャフト２００上に設けられた対応する従動ギヤに噛み合い、カウンタシャフト２００を回転駆動する。

セカンダリシャフト４００（第２入力軸）の外周には、図２において左側から順に、２速駆動ギヤ４２、６速駆動ギヤ４６と、４速駆動ギヤ４４とが相対的に回転可能に配置される。更に、セカンダリシャフト４００上には、２速駆動ギヤ４２と６速駆動ギヤ４６との間に２−６速シンクロメッシュ機構８３が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、４速駆動ギヤ４４に対応して４速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８４が軸方向にスライド可能に設けられる。この場合も、所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構（セレクタ機構）をスライドさせて該ギヤ段のシンクロを入れることにより、該ギヤ段がセカンダリシャフト４００（第２入力軸）に連結される。セカンダリシャフト４００（第２入力軸）に関連して設けられたこれらのギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、偶数段の変速段を実現するための第２変速機構が構成される。第２変速機構の各駆動ギヤも、カウンタシャフト２００上に設けられた対応する従動ギヤに噛み合い、カウンタシャフト２００を回転駆動する。なお、セカンダリシャフト４００に固定されたギヤ４９はアイドルギヤ３００に結合しており、該アイドルギヤ３００から外側メインシャフト１０１を介して第２クラッチＣ２に結合される。

なお、第１変速機構において、任意の或る変速段を選択するとは、当該変速段に対応するギヤのシンクロが入れられて該ギヤが内側メインシャフト１００（第１入力軸）に連結されることを意味する。また、この第１変速機構において、エンジン走行用の変速段（又は駆動ギヤ段）を実現するとは、該変速段（又は駆動ギヤ段）を上記のように選択した（シンクロを入れた）上で、対応する第１クラッチＣ１を係合させて内側メインシャフト１００（第１入力軸）をエンジン出力軸に連結することを意味する。

同様に、第２変速機構において、任意の或る変速段を選択するとは、当該変速段に対応するギヤのシンクロが入れられて該ギヤがセカンダリシャフト４００（第２入力軸）に連結されることを意味する。また、この第２変速機構において、エンジン走行用の変速段（又は駆動ギヤ段）を実現するとは、該変速段（又は駆動ギヤ段）を上記のように選択した（シンクロを入れた）上で、対応する第２クラッチＣ２を係合させてセカンダリシャフト４００（第２入力軸）をエンジン出力軸に連結することを意味する。

リバースシャフト５００の外周には、リバース駆動ギヤ４６が相対的に回転可能に配置される。また、リバースシャフト５００上には、リバース駆動ギヤ４６に対応してリバースシンクロメッシュ機構８５が軸方向にスライド可能に設けられ、また、アイドルギヤ３００に係合するギヤ５０が固定されている。リバース走行する場合は、シンクロメッシュ機構８５のシンクロを入れて、第２クラッチＣ２を係合することにより、第２クラッチＣ２の回転が外側メインシャフト１０１及びアイドルギヤ３００を介してリバースシャフト５００に伝達され、リバース駆動ギヤ４６が回転される。リバース駆動ギヤ４６は内側メインシャフト１００上のギヤ５６に噛み合っており、リバース駆動ギヤ４６が回転するとき内側メインシャフト１００は前進時とは逆方向に回転する。また、リバース走行する場合は、１速シンクロメッシュ機構４１がリングギヤ７５をロックするように選択され、内側メインシャフト１００の逆方向の回転はプラネタリギヤ機構７０のキャリヤ７３からそれに連結したギヤ４３を介してカウンタシャフト２００に伝達される。

カウンタシャフト２００上には、図２において左側から順に、２−３速従動ギヤ５１と、６−７速従動ギヤ５２と、４−５速従動ギヤ５３と、パーキング用ギヤ５４と、ファイナル駆動ギヤ５５とが固定的に配置される。ファイナル駆動ギヤ５５は、ディファレンシャル機構５のディファレンシャルリングギヤ（図示せず）と噛み合うようになっており、これにより、カウンタシャフト２００の出力軸の回転がディファレンシャル機構５の入力軸（つまり車両推進軸）に伝達される。また、プラネタリギヤ機構７０のリングギヤ７５には、該リングギヤ７５の回転を停止するため、リングギヤ７５をギヤケースに係合する１速シンクロメッシュ機構４１が設けられる。

２−６速シンクロメッシュ機構８３のシンクロスリープを左方向にスライドすると、２速駆動ギヤ４２がセカンダリシャフト４００に結合され、右方向にスライドすると、６速駆動ギヤ４６がセカンダリシャフト４００に結合される。また、４速シンクロメッシュ機構８４のシンクロスリープを右方向にスライドすると、４速駆動ギヤ４４がセカンダリシャフト４００に結合される。このように偶数の駆動ギヤ段を選択した状態で、第２クラッチＣ２を係合することにより、トランスミッション４は偶数の変速段（２速、４速、又は６速）に設定される。

３−７速シンクロメッシュ機構８１のシンクロスリープを左方向にスライドすると、３速駆動ギヤ４３が内側メインシャフト１００に結合されて３速の変速段が選択され、右方向にスライドすると、７速駆動ギヤ４７が内側メインシャフト１００に結合されて７速の変速段が選択される。また、５速シンクロメッシュ機構８２のシンクロスリープを右方向にスライドすると、５速駆動ギヤ４５が内側メインシャフト１００に結合されて５速の変速段が選択される。シンクロメッシュ機構８１、８２がどのギヤ４３、４７、４５も選択していない状態で且つ１速シンクロメッシュ機構４１がリングギヤ７５をギヤケースに係合した状態では、プラネタリ機構７０のキャリヤ７３の回転がこれに連結したギヤ４３を介してカウンタシャフト２００に伝達され、１速の変速段が選択されることになる。奇数の駆動ギヤ段を選択した状態で第１クラッチＣ１を係合することにより、トランスミッション４は奇数の変速段（１速、３速、５速、又は７速）に設定される。

ハイブリッド車両においては、公知のように、モータ３に軽度の異常（弱フェイル）が発生した場合にモータ３を切り離しエンジン２のみを用いて車両を走行させるリンプホームを行うが、本実施形態ではリンプホームを行う際にモータ異常の検知に応じてすぐにメインコンタクタ４０をオフすることなく、少なくともモータ３の回転数を下げる制御を行ってからメインコンタクタ４０をオフすることによって、モータ３の回転に伴って生じ得る電圧上昇により引き起こされるＰＣＵ２０やモータ３への影響を最小限に抑制しようとするものである。以下、説明する。

電子制御ユニット１０が高圧系システムの異常時に実行する制御処理について、図３を用いて説明する。図３は、異常時制御処理の一例を示すフローチャートである。図３に示す異常時制御処理は、車両が運転に供されることを検知した場合、例えば運転者によりイグニッションキーがオンされることに応じて開始される。

ステップＳ１は、車両走行中に図示を省略した公知の高圧系システム異常診断により高圧系システムの異常を検知したか否かを判定する。公知の高圧系システム異常診断としては、例えばモータ回転数やモータ温度あるいはバッテリ電圧値などの各種センサの出力値の監視による異常診断や、制御データとセンサ出力値との整合性のチェックによる故障診断等がある。高圧系システムの異常を検知していないと判定した場合には（ステップＳ１のＮＯ）、ステップＳ１の処理を繰り返す。

高圧系システムの異常を検知したと判定した場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、車両停止時におけるエンジン２の自動停止、所謂アイドルストップを禁止する（ステップＳ２）。これは、一般的にハイブリッド車両の発進時には駆動源をモータ３のみとするＥＶ走行が行われるが、モータ異常を検知した場合においてはモータ３が正常に駆動せず、車両が発進できなくなる恐れがある。そこで、車両停止時のアイドルストップを禁止して、車両が停車したとしてもエンジン２を自動停止する制御が行われないようにすることによって、車両発進時にエンジン２の駆動力を利用できるようにしている。

ステップＳ３は、モータ回転数ダウン制御を実行する。この制御についての詳細は後述するが、エンジン走行用の変速段として奇数段（第１変速機構）の利用を禁止して偶数段（第２変速機構）を利用した車両走行状態にする。すなわち、車両の現走行状態に関わらず、エンジン２のみを動力源とする偶数段でのエンジン単独走行状態（奇数段走行禁止）とする。また、それに伴い、エンジン２を利用しての走行を禁止した奇数段（第１変速機構）を使ってモータ３の回転数を下げる処理を行う。詳しくは後述するが、主には奇数段（第１変速機構）において最も高速側の変速段（７段）を利用してモータ３の回転数を下げる。最高速側の変速段（７段）を利用するのは、減速比を１：１に近づけてモータ３の回転数を短い時間内で大きく低下させるためである。ステップＳ４は、コンタクタ４０をオフする（開放する）。このようにして、本実施形態ではモータ異常の検知に応じて、モータ３の回転数を下げてからコンタクタ４０をオフする。ステップＳ５は、モータ３の回転に伴いモータ３から発生される電力をＰＣＵ２０に含まれるコンデンサに蓄積させないための発電電力調整を実行する。

ここで、ステップＳ５の発電電力調整処理では、スロットルオフによって車速を低下させる車速制限処理をエンジン２に対して行い、モータ３が機能している場合とモータ３が機能していない場合とで異なる処理を行う。モータ３が機能していない場合には、奇数段の利用を禁止し偶数段を利用する車両走行状態として（ステップＳ３参照）、奇数段（第１変速機構）においていずれの変速段をも係合させずに且つ第１クラッチを解放した状態とすることによって、モータ３の回転を停止させる。ただし、この場合におけるエンジン２による車両走行は、低電圧バッテリ３５から電力供給可能な時間だけに限られる。

一方、モータ３が機能している場合には、さらにＰＣＵ２０に含まれるインバータが機能している場合とインバータが機能していない場合とで異なる処理を行う。インバータが機能している場合には、モータ３を奇数段の変速段のうち現時点での車速に応じたギヤにシフトする。そして、電圧上昇を引き起こさせないために、インバータで弱め界磁制御等を行い、モータ３の回転に応じて発生される発電電力を制限する制御が行われる。

他方、インバータが機能していない場合には、モータ３を奇数段の変速段のうち最も高速側のギヤにシフトする。そして、モータ３の回転に伴い発生される電力はインバータのダイオードで整流されて、ＰＣＵ２０に含まれるＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）で低電圧バッテリ３５に吸収させることにより、バッテリ３０のバッテリ端が０となるようにする。このようにして、ＰＣＵ２０（詳しくはＤＣ−ＤＣコンバータ）によってモータ３の回転に応じて発生される発電電力を制限する制御が行われる。

次に、電子制御ユニット１０によって車両走行時のモータ異常時に行われる上述したモータ回転数ダウン制御（図３のステップＳ３）の具体的な制御例について、場合を分けて説明する。ただし、ここでは図２に示した前進７速、後進１速のデュアルクラッチ式トランスミッション（ＤＣＴ）を備えた車両を例に説明する。

（１）現走行段が７速である場合。
第２変速機構において６速駆動ギヤ４６をセカンダリシャフト４００に連結するプレシフトが行われていない場合には、６速駆動ギヤ４６をセカンダリシャフト４００に連結する偶数段プレシフト制御を行う。第１クラッチＣ１の解除及び第２クラッチＣ２の締結を行って、現走行段を７速から６速へシフトダウンする（奇数段走行禁止）。７速での走行時においては、もともとモータ回転数がＰＣＵ２０の各素子を破壊する電圧上昇を引き起こすには足りない十分に低い回転数であるが、７速から６速へのシフトによる車速の低下に応じて、モータ３の回転数は７速走行時よりも低下する。そして、７速駆動ギヤ４７の連結を解除することにより（モータ３の切り離し）、モータ３をその回転数が比較的に時間をかけて自然に低下するフリーラン状態とする。

（２）現走行段が６速である場合。
第１変速機構において７速駆動ギヤ４７を内側メインシャフト１００に連結するプレシフトが行われていない場合には（５速駆動ギヤ４５がプレシフト済みである場合を含む）、７速駆動ギヤ４７を内側メインシャフト１００に連結する奇数段プレシフト制御を行う。この場合には、もともと偶数段でのエンジン単独走行（奇数段走行禁止）であり第１クラッチＣ１が締結されていないことから、第１変速機構において７速駆動ギヤ４７が連結されることに応じて、モータ３の回転数が低下する。この際には、現走行段の６速駆動ギヤ４６よりも高速側の７速駆動ギヤ４７（第１変速機構において最高変速段）を連結することから、モータ回転数を比較的短時間に大きく低下させることができる。モータ回転数あるいはモータ回転に伴い発生される電圧が所定値以下になったら７速駆動ギヤ４７の連結を解除して（モータ３の切り離し）、モータ３をフリーラン状態とする。

（３）現走行段が５速である場合。
第２変速機構において６速駆動ギヤ４６をセカンダリシャフト４００に連結するプレシフトを行う必要があるにも関わらず未だ行われていない場合には、６速駆動ギヤ４６をセカンダリシャフト４００に連結する偶数段プレシフト制御を行う。第１クラッチＣ１の解除及び第２クラッチＣ２の締結を行って、現走行段を５速から６速へシフトアップする（奇数段走行禁止）。一方、第２変速機構において４速駆動ギヤ４４をセカンダリシャフト４００に連結するプレシフトを行う必要があるにも関わらず未だ行われていない場合には、４速駆動ギヤ４４をセカンダリシャフト４００に連結する偶数段プレシフト制御を行う。第１クラッチＣ１の解除及び第２クラッチＣ２の締結を行って、現走行段を５速から４速へシフトダウンする（奇数段走行禁止）。そして、第１変速機構において５速駆動ギヤ４５の内側メインシャフト１００への連結を解除して、７速駆動ギヤ４７を内側メインシャフト１００に連結する奇数段プレシフト制御を行う。第１クラッチＣ１の解除に伴いエンジン２から駆動力が伝達されなくなった第１変速機構では、７速駆動ギヤ４７が連結された内側メインシャフト１００を介してモータ３の回転数が低下する。モータ回転数あるいはモータ回転に伴い発生される電圧が所定値以下になったら７速駆動ギヤ４７の連結を解除して（モータ３の切り離し）、モータ３をフリーラン状態とする。

（４）現走行段が４速又は２速である場合。
この場合、上記した現走行段が６段のときと同様に制御すればよい。すなわち、７速駆動ギヤ４７を内側メインシャフト１００に連結する。ただし、この場合には、７速駆動ギヤ４７を内側メインシャフト１００に連結することに限らず、現走行段よりも高速側の奇数段の適当な変速段（図２の例では５速駆動ギヤ４５）を内側メインシャフト１００に連結してもよい。また、モータ３の切り離しを行ってモータ３をフリーラン状態とする。

（５）現走行段が３速である場合。ただし、この場合には、さらにモータ３の駆動力を利用してのエンジン押し掛け（クランキング）によって偶数段でのエンジン２の始動が完了している場合と、エンジン２の始動が完了していない場合とに分けて説明する。

現走行段が３速であり且つ押し掛けによってプレシフトした偶数段でのエンジン２の始動が完了している場合には、第１クラッチＣ１の解除を行う一方で第２クラッチＣ１の締結をそのまま維持することによって、プレシフトした偶数段でのエンジン単独走行に移行する（奇数段走行禁止）。すなわち、現走行段が３速から偶数段へシフトされる。その後は、上記した現走行段が偶数段（６速，４速，２速のいずれか）である場合と同様に制御すればよいことから、ここでの説明を省略する。

他方、現走行段が３速であり且つ押し掛けによってプレシフトした偶数段でのエンジン２の始動が完了していない場合には、偶数段へのプレシフト後に、第１クラッチＣ１の解除及び第２クラッチＣ２の締結を行って、現走行段を３速から偶数段へシフトする。ただし、この時点ではエンジン２が始動していないため偶数段でのエンジン単独走行には移行しない。現走行段を３速から偶数段へシフトすることに伴ってエンジン２に対して負荷がかかるので、これによりエンジン２は押し掛け始動されて偶数段でのエンジン単独走行に移行する（奇数段走行禁止）。つまりは、エンジン２を惰性走行のイナーシャで押し掛け始動する。こうして偶数段でのエンジン単独走行に移行すれば、その後は上記した現走行段が偶数段（６速，４速，２速のいずれか）である場合と同様に制御すればよいことから、ここでの説明を省略する。ただし、この場合には、エンジン２に対して負荷がかかる際に車速が低下するのでスロットルオフは行わなくてもよい。

上述したモータ回転数ダウン制御（図３のステップＳ３）において、奇数段走行禁止のための制御の後に続いて行われる奇数段プレシフト制御については、モータ３の回転数が高い場合にのみ実行するようにしてよい。一方、モータ３の回転数が低い場合には、奇数段走行禁止のための制御の後に続いて、現走行段よりも高速側の奇数段の適当な変速段を内側メインシャフト１００に連結する奇数段プレシフト制御を行うことなく、奇数段における変速段の連結を解除してモータ３を切り離して、モータ３をフリーラン状態としてよい。すなわち、モータ３の回転数が低い場合には、モータ回転数を下げなくともＰＣＵ２０に含まれるコンデンサへの荷電量が十分に少ないことから、特には奇数段プレシフト制御により素早くモータ回転数を下げる必要がない。なお、上述したプレシフト制御を行う際には、予めスロットルオフしておくとよい。

以上のように、本実施形態では、車両走行中に高圧系システムに異常が発生したことを検知すると、第２変速機構のいずれか１つのギヤ段（偶数段）が係合した状態で第２クラッチＣ２を係合状態にすると共に、第１変速機構のいずれか１つのギヤ段（奇数段）を第１クラッチＣ１が非係合状態にあるときに係合するプレシフト制御を行う。第２クラッチＣ２を係合状態にするとエンジン出力軸と外側メインシャフト１０１とが係合され、エンジン２からの出力による車両走行状態となる。第１クラッチＣ１が非係合状態つまりエンジン出力軸と内側メインシャフト１００とが非係合状態にあるときは、内側メインシャフト１００にモータ３のみが接続された状態にあるので、前記プレシフト制御に伴い係合されたギヤ段によってモータ３の回転数が下げられる。そして、モータ３の回転数を下げた後に、メインコンタクタ４０をオフすることによってモータ３と高圧電装装置（ＰＣＵ）２０との電気的な接続を遮断する。

このようにすると、第１変速機構において係合したいずれか１つのギヤ段によってモータ３の回転数を任意の回転数に抑えることが可能となり、従来のようにモータ３の回転数が上昇しないので、モータ３の回転に伴いＰＣＵ２０に含まれるコンデンサ（図示せず）に生じる電圧上昇を低くに抑えることができ、またモータ３に発生する誘起電圧を従来に比べると低くすることができるようになる。すなわち、モータ３の回転にともない発生する電圧上昇分に例えメインコンタクタ４０のオフに伴い生じるサージ電圧が加算されたとしても従来に比べれば低い電圧となるし、またモータ３から発生される誘起電圧が回転数に対応して上昇するとしても、この回転数に応じて高くなる電圧を従来に比べて低くに制御することができる。したがって、ＰＣＵ２０の各素子の耐圧値を大きく高める必要がないために、ＰＣＵ２０が大型化しまたコストが高くなることがない。さらに、ＰＣＵ２０の各素子に耐圧値の高い素子を用いなければ、モータ３の相電流を大きく設定する必要もないことから、モータ３の体格を大きくしなくてよい。このように、本発明ではモータ３の回転に伴い発生する電圧上昇分に応じた誘起電圧を従来に比べ低く制御することにより、高い電圧値に耐え得る大型のモータ３及びＰＣＵ２０を用いなくとも小型のものを用いればよい。なお、モータ３が小型化されると、ロータイナーシャを小さくでき応答性をよくできることから、エンジンの始動性が向上するという利点もある。

以上、図面に基づいて実施形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態が可能であることは言うまでもない。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ 電動機（モータ）
４ トランスミッション（変速機）
５ ディファレンシャル機構
６Ｒ，６Ｌ ドライブシャフト
７Ｒ，７Ｌ 駆動輪
１０ 電子制御ユニット
２０ 高圧電装装置（ＰＣＵ）
３０ バッテリ
３５ 低電圧バッテリ
４０ メインコンタクタ（電磁接触器）
７０ プラネタリギヤ機構
７１ サンギヤ
７２，７４ プラネタリギヤ
７３ キャリヤ
７５ リングギヤ
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
ＯＰ オイルポンプ
９０ オイルポンプ駆動シャフト
１００ 内側メインシャフト
１０１ 外側メインシャフト
２００ カウンタシャフト
３００ アイドルギヤ
４００ セカンダリシャフト
５００ リバースシャフト

Claims (12)

1. 駆動源に内燃機関と電動機とを有してなり、
   前記内燃機関出力軸及び前記電動機からの機械的動力を該電動機に接続された第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第１入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第１変速機構と、
   前記内燃機関出力軸からの機械的動力を第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つを係合して前記第２入力軸と駆動輪とを係合させることが可能な第２変速機構と、
   前記内燃機関出力軸と前記第１入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第１断接手段と、
   前記内燃機関出力軸と前記第２入力軸との係合及び非係合を切り替え可能な第２断接手段と
   を備えたハイブリッド車両において、
   前記電動機の電源であり且つ前記電動機が発電した電力で充電される第１蓄電装置と、
   前記第１蓄電装置から供給される電力に基づいて前記電動機を制御する高圧電装装置と、
   前記高圧電装装置と前記第１蓄電装置とを電気的に接続する接続手段と、
   車両走行中に前記電動機又は前記高圧電装装置の少なくとも一方に異常が発生したか否かを診断する診断手段と、
   前記診断手段により前記電動機又は前記高圧電装装置の少なくとも一方に異常が発生したと診断された場合に、前記第２変速機構のいずれか１つの変速段が係合した状態で前記第２断接手段を係合状態にすると共に、前記第１変速機構のいずれか１つの変速段を係合するプレシフト制御によって前記電動機の回転数を下げた後に、前記接続手段による前記高圧電装装置と前記第１蓄電装置との電気的な接続を遮断することを特徴とする制御手段と
   を備えたハイブリッド車両。
2. 前記制御手段は、車両停止時に前記内燃機関を自動停止する制御を禁止することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御手段は、前記電動機が低回転状態にある場合に、前記第１変速機構においていずれか１つの変速段が係合した状態にあれば、前記プレシフト制御を行うことなく当該変速段の係合を解除することによって前記電動機の回転数を下げることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御手段は、前記第１変速機構の複数の変速段のうち最も高速側の変速段を係合することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
5. 前記高圧電装装置は少なくとも整流部及び電圧変換部を含んでなり、
   前記制御手段は、前記整流部に異常がない場合、前記整流部により前記電動機の回転に伴って発生された電力を調整することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
6. 当該車両の車載機器の電源である第２蓄電装置をさらに備えてなり、
   前記制御手段は、前記整流部に異常がある場合、前記電動機の回転に伴って発生される電力を前記電圧変換部によって前記第２蓄電装置に供給させることにより、前記電動機の回転に伴って発生された電力を調整することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両。
7. 前記制御手段は、現走行段が前記第１変速機構において最も高速側の変速段である場合、前記第１断接手段を非係合状態にする一方で前記第２変速機構において最も高速側の変速段を係合した状態で前記第２断接手段を係合状態にすることにより前記電動機の回転数を下げてから、前記第１変速機構の変速段の係合を解除することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
8. 前記制御手段は、現走行段が前記第１変速機構において最も高速側の変速段以外である場合、前記第１断接手段を非係合状態にする一方で前記第２変速機構のいずれか１つの変速段を係合した状態で前記第２断接手段を係合状態にし、前記第１変速機構の変速段の係合を最も高速側の変速段に切り換えることにより前記電動機の回転数を下げてから、前記第１変速機構の変速段の係合を解除することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
9. 前記制御手段は、現走行段が前記第２変速機構におけるいずれか１つの変速段である場合、前記第１変速機構において最も高速側の変速段への切り換えにより前記電動機の回転数を下げてから、前記切り換えた最も高速側の変速段の係合を解除することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
10. 前記制御手段は、前記電動機のみによる車両走行時において前記第２変速機構を利用した押し掛けによる前記内燃機関の始動が完了している場合、前記第１断接手段を非係合状態にすると共に、前記第１変速機構において最も高速側の変速段への切り換えにより前記電動機の回転数を下げてから、前記切り換えた最も高速側の変速段の係合を解除することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
11. 前記制御手段は、前記電動機のみによる車両走行時において前記第２変速機構を利用した押し掛けによる前記内燃機関の始動が完了していない場合、前記第１断接手段を非係合状態にする一方で前記第２変速機構のいずれか１つの変速段に係合した状態で前記第２断接手段を係合状態にすると共に、前記第１変速機構において最も高速側の変速段への切り換えにより前記電動機の回転数を下げてから、前記切り換えた最も高速側の変速段の係合を解除することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
12. 前記高圧電装装置の許容電圧は、前記制御手段により低下された回転数での回転に応じて生じ得る誘起電圧と略同一であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。

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