JP2016215804A - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

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Yuki KUROSAKI
祐樹 黒崎
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Abstract

【課題】エンジンをクランキングする際に潤滑油を介した引き摺りトルクによってOWCが係合してしまうことを防止できるハイブリッド車の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンに連結されたOWCに、エンジンをクランキングする際に係合方向の引き摺りトルクが作用するハイブリッド車の制御装置であって、モータによってエンジンをクランキングする際(ステップS2)に、OWCの潤滑油の温度を上昇させる昇温制御を実行し、その昇温制御の後にモータによってエンジンをクランキングする(ステップS4)ように構成されている。
【選択図】図1

Description

この発明は、所定の回転部材の回転を止めるセレクタブルワンウェイクラッチを備えたハイブリッド車の制御装置に関するものである。
ハイブリッド車の一例が特許文献1に記載されている。そのハイブリッド車は、エンジンを動力分割機構に連結するクラッチと、エンジンに連結されている入力軸の回転を止めるブレーキとを備えている。また、動力分割機構は、三つの回転要素によって差動作用を行う遊星歯車機構によって構成されており、第1の回転要素に入力軸が連結され、第2の回転要素に第1のモータ(もしくはモータ・ジェネレータ)が連結され、さらに第3の回転要素が出力要素とされている。その出力要素から駆動輪に向けてトルクを伝達する伝動経路に第2のモータ(もしくはモータ・ジェネレータ)が連結されている。これらの第1および第2のモータは、蓄電装置から供給される電力でモータとして駆動することが可能であり、したがってエンジンの運転を停止して第2のモータ、もしくは第1および第2のモータによって走行することができる。二つのモータで走行する場合、前記クラッチを解放するとともに前記ブレーキによって入力軸を固定する。そして、エンジンを始動する場合、ブレーキを解放するとともにクラッチによって入力軸をエンジンに連結した状態で、第1のモータによってエンジンをクランキングする。
なお、特許文献2には、潤滑油の粘度を検出するにあたり、検出装置が配置されている箇所でその粘度を検出し、また粘度の検出を電動式羽根車の回転抵抗に基づいて行うことが記載されている。さらに、特許文献3には、車両用動力伝達装置におけるクラッチのインナークラッチプレートとアウタークラッチプレートとの間に潤滑油を介して引き摺りトルクが生じることが記載されている。
特許第5120650号公報 特開2008−267866号公報 特開2013−086585号公報
従来、セレクタブルワンウェイクラッチ(以下、SOWCと記す)が知られている。SOWCは、一方向クラッチとして機能するいわゆる係合状態(もしくはON状態)と、正逆いずれの方向にもトルクを伝達しないいわゆる解放状態(もしくはOFF状態)とに切り替えることのできるクラッチである。その一例は、ストラットと称される係合片を保持しているポケットプレートと、そのストラットの先端部を突き当ててトルクを伝達するノッチと称される凹部が形成されているノッチプレートとを同一軸線上で対向して配置し、それらのプレートの間に、ストラットを貫通させる窓孔が形成されているセレクタプレートと称される操作板を、各プレートに対して相対回転できるように配置して構成されている。前述した特許文献1におけるブレーキは、入力軸の正回転(エンジンと同方向の回転)を選択的に止めるように機能するから、前記ブレーキをSOWCに置き換えることが考えられる。
SOWCにおけるストラットは、セレクタプレートやノッチプレートと接触し、また各プレートの間で摺動が生じる。したがって、SOWCはオイルが供給されて潤滑される。そのオイルが粘性を有していて、その粘性によって引き摺りトルクが生じる。その引き摺りトルクは、オイルの粘度が高いほど大きくなり、またオイルの粘度は油温が低いほど大きくなる。そのため、上述したようにハイブリッド車の入力軸やこれに連結されているエンジンの回転をSOWCによって選択的に止めるように構成した場合、その入力軸もしくはエンジンの回転を許容する必要があるときに、オイルの粘度が要因となって大きい引き摺りトルクが生じると、前記セレクタプレートが入力軸やエンジンの回転に引き摺られて回転し、その結果、SOWCが誤係合してしまう可能性がある。例えば、ハイブリッド車において、エンジンを始動するために所定のモータによってエンジンをクランキングする場合にSOWCが誤係合してしまうと、エンジンを始動できなくなってしまう。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、ハイブリッド車に用いられているセレクタブルワンウェイクラッチが、潤滑油の粘性が要因となって誤係合することを回避もしくは抑制することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
この発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、少なくとも一つのモータと、前記エンジンの駆動力で走行している場合および前記モータによって前記エンジンをクランキングする場合に所定方向に回転する回転部材と、係合状態では前記回転部材の前記所定方向への回転を阻止しかつ解放状態では前記回転部材の前記所定方向への回転を可能にするセレクタブルワンウェイクラッチとを有するハイブリッド車の制御装置において、前記セレクタブルワンウェイクラッチは、固定側部材と、前記回転部材が連結されている可動側部材と、前記固定側部材と前記可動側部材との間に配置され、かつ前記所定方向に回転することにより前記固定側部材と前記可動側部材とを連結し、前記係合状態を設定する選択部材とを有し、前記モータによって前記エンジンをクランキングする場合に、前記潤滑油の温度を上昇させる昇温制御を実行し、前記昇温制御を実行した後に前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態に制御している状態で前記モータによって前記エンジンをクランキングすることにより前記回転部材を前記所定方向に回転させるように構成されていることを特徴とするものである。
この発明は、前記モータによって前記エンジンをクランキングする場合に前記セレクタブルワンの潤滑油の温度を判定し、前記昇温制御は、前記潤滑油の温度が低温であることの判定が整列した場合に実行するように構成されていてよい。
この発明では、前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記選択部材を前記解放状態を設定する位置から前記係合状態を設定する位置に回転させるアクチュエータを有し、前記潤滑油が低温であることの判定は、前記アクチュエータが予め定めた動作力を発生した際に前記アクチュエータの動作量もしくは前記選択部材の回転角度が予め定めた量もしくは角度に達するのに要した時間に基づいて行い、前記時間が予め定めた基準時間より長い場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されていてよい。
また、この発明では、前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記選択部材を前記解放状態を設定する位置から前記係合状態を設定する位置に回転させるアクチュエータを有し、前記潤滑油が低温であることの判定は、前記アクチュエータが予め定めた動作力を発生した際の前記アクチュエータの動作量もしくは前記選択部材が回転した角度に基づいて行い、所定時間内の前記動作量もしくは前記角度が予め定めた基準角度以下の場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されていてよい。
この発明では、前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記選択部材を前記解放状態を設定する位置から前記係合状態を設定する位置に回転させるアクチュエータを有し、前記潤滑油が低温であることの判定は、前記選択部材を回転させるのに要した前記アクチュエータの動作力に基づいて行い、前記動作力が予め定めた基準量以上に大きい場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されていてよい。
さらに、この発明では、前記潤滑油が低温であることの判定は、前記可動側部材が回転したことによって前記選択部材が前記可動側部材に引き摺られて移動した量が予め定めた基準量以上の場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されていてよい。
一方、この発明では、前記昇温制御は、前記可動側部材を前記所定方向とは反対方向に回転させる制御であってよい。
また、この発明では、前記昇温制御は、前記選択部材を前記係合状態を設定する方向と前記解放状態を設定する方向とに複数回往復回転させる制御であってよい。
この発明によれば、前記モータによってエンジンをクランキングする場合、前記回転部材が、前記所定方向に回転し、それに伴って選択部材を前記解放状態を設定する位置から前記係合状態を設定する位置に回転させる方向の引き摺りトルクが前記潤滑油を介して前記選択部材に作用する。エンジンをクランキングする場合、昇温制御が実行される。その昇温制御は、潤滑油の温度が低温であることの判定が成立した場合に実行することとしてもよい。したがって、エンジンのクランキングに伴って選択部材を係合状態を設定する位置に回転させる引き摺りトルクが生じるとしても、潤滑油の温度が高くなってその粘度が低下しているので、引き摺りトルクが小さく、その結果、選択部材が係合状態を設定する位置に回転したり、セレクタブルワンウェイクラッチが係合状態に切り替わったりすることがなく、エンジンの始動を支障なく実行することが可能になる。
また、この発明によれば、選択部材が所定角度回転するのに要した時間や、選択部材の回転角度、あるいは選択部材を回転させるためのアクチュエータの動作力、さらには前記可動側部材が回転することによって前記選択部材が前記可動側部材に引き摺られて移動した量などに基づいて低温であることの判定を行うように構成した場合には、低温の判定を簡単な構成で容易に行うことができる。
さらに、この発明では、潤滑油に対して剪断力を作用させて昇温を行うので、昇温制御を簡単な構成で容易に行うことができる。
この発明の実施形態である制御装置で実施される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 ソレノイドにおる電流と吸引力(動作力)との関係を概略的に示す線図である。 ソレノイドの電流値とストローク量とストローク時間との関係を示す線図である。 極低油温を判定する制御の一例を説明するためのフローチャートである。 極低油温を判定する制御の他の例を説明するためのフローチャートである。 極低油温を判定する制御の更に他の例を説明するためのフローチャートである。 極低油温を判定する制御のまた更に他の例を説明するためのフローチャートである。 潤滑油を昇温した後にエンジンのクランキングを行う制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図8に示す制御を行った場合の回転数の変化を示す図であって、動力分割機構およびオーバードライブ機構を構成している複合遊星歯車機構についての共線図である。 図8の制御を行った場合のセレクタブルワンウェイクラッチの回転数(ノッチプレートの回転数)の変化を示すタイムチャートである。 図8に示す制御を行った場合の各時点におけるセレクタブルワンウェイクラッチの動作状態を模式図である。 ソレノイドのONおよびOFFを繰り返す昇温制御を行った場合のソレノイドのONおよびOFFの状態、ならびにセレクタブルワンウェイクラッチの回転数(ノッチプレートの回転数)の変化を示すタイムチャートである。 ソレノイドのストロークの時間に基づいて極低油温判定を行った後にエンジンを始動する場合のセレクタブルワンウェイクラッチの回転数(ノッチプレートの回転数)の変化を示すタイムチャートである。 セレクタプレートがノッチプレートに引き摺られたことに基づいて極低油温判定を行った後にエンジンを始動する場合のセレクタブルワンウェイクラッチの回転数(ノッチプレートの回転数)の変化を示すタイムチャートである。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車のパワートレーンの一例を示すスケルトン図である。 図15に示すハイブリッド車における動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車のパワートレーンの他の例を模式的に示す模式図である。 図17に示すハイブリッド車における動力分割機構およびオーバードライブ機構を構成している各遊星歯車機構についての共線図である。 そのセレクタブルワンウェイクラッチの構成を説明するための模式図である。
以下、この発明を実施の形態を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、この発明を実施する際の一例であり、この発明を限定するものではない。
この発明の実施形態におけるハイブリッド車は、駆動力源としてエンジンと、少なくとも一つのモータとを有しており、そのモータはエンジンを始動する際にエンジンをクランキングするスタータとしても機能する。先ず、この発明の実施形態におけるハイブリッド車の構成をスケルトン図に示し、その構成を説明する。図15は複軸式の2モータタイプのハイブリッド車における動力伝達機構を模式的に示しており、駆動力源として、エンジン(ENG)1と、発電機能のある第1のモータ(MG1)2と、発電機能のある第2のモータ(MG2)3とを備えている。第1モータ2は、主として、エンジン1の回転数の制御およびエンジン1のクランキングを行うものであり、差動機構から構成された動力分割機構4にエンジン1と共に連結されている。
差動機構は、要は、三つの回転要素によって差動作用を行う機構であって、図15に示す例では、サンギヤ5およびキャリヤ6ならびにリングギヤ7を回転要素とするシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成され、サンギヤ5に第1モータ2のロータが連結され、キャリヤ6にエンジン1の出力軸(クランクシャフト)が連結され、リングギヤ7が出力要素となっている。リングギヤ7に出力部材として出力ギヤ8が取り付けられており、その出力ギヤ8がカウンタドリブンギヤ9に噛み合っている。カウンタドリブンギヤ9が取り付けられているカウンタシャフト10には、カウンタドリブンギヤ9より小径のカウンタドライブギヤ11が取り付けられ、そのカウンタドライブギヤ11がデファレンシャル12におけるリングギヤ13に噛み合っている。このデファレンシャル12から左右の駆動輪14に駆動トルクを出力するようになっている。
第2モータ3は、主として、走行のための駆動力源として機能するモータであって、そのロータ軸に取り付けられたドライブギヤ15が前記カウンタドリブンギヤ9に噛み合っている。このドライブギヤ15はカウンタドリブンギヤ9より小径のギヤであり、したがってドライブギヤ15およびカウンタドリブンギヤ9は減速機構を構成している。
そして、前記第1モータ2が連結されているサンギヤ5と所定の固定部であるケーシング16との間にセレクタブルワンウェイクラッチ(以下、SOWCと記す)17が設けられている。このSOWC17は、解放状態では正逆いずれの方向の相対回転も可能にしてトルクを伝達することがなく、係合状態では正逆いずれか一方のみの相対回転を規制(もしくは阻止)してその相対回転方向のトルクを伝達しかつこれとは反対方向には相対回転を可能にしてトルクを伝達しないように構成されたクラッチである。ここで、正回転とは、エンジン1の回転方向と同方向の回転であり、逆回転(もしくは負回転)とは、エンジン1の回転方向とは反対方向の回転である。なお、SOWC17の具体的な構成は後述する。
上記の第1モータ2と第2モータ3とは、図示しない蓄電装置やインバータなどのコントローラユニットに接続されるとともに、相互に電力を授受できるように電気的に接続されている。また、これらの蓄電装置やコントローラユニットあるいはSOWC17などを制御するための電子制御装置(ECU)18が設けられている。この電子制御装置18は、いわゆるコントローラに相当し、マイクロコンピュータを主体にして構成され、車速やアクセル開度、エンジン回転数ならびに推定出力トルク、各モータ2,3の回転数ならびにトルク、SOWC17の動作状態などの検出信号がデータとして入力され、そのデータに基づいて演算を行って各モータ2,3やSOWC17の制御のための指令信号を出力するように構成されている。
図16は、上記の動力分割機構4を構成している遊星歯車機構についての共線図であり、(a)はハイブリッドモード(HVモードもしくはパワースプリットモード)での前進状態を示しており、エンジン1が駆動状態になっていることによりキャリヤ6が正回転し、また前進走行していることによりリングギヤ7が正回転している。そして、SOWC17は解放状態(フリー)になっていてサンギヤ5およびこれに連結されている第1モータ2は正逆いずれの方向にも回転することができ、図16の(a)の状態では、第1モータ2は正回転しつつ発電機として機能している。すなわち、第1モータ2は負方向(図16の(a)における下向き)のトルクを出力し、これによりエンジン1の回転数を燃費効率の良好な回転数に制御している。その第1モータ2で発生した電力は第2モータ3に供給されて第2モータ3がモータとして機能し、走行のための駆動力を出力する。
図16の(b)は、サンギヤ5の正回転をSOWC17によって止めて、エンジン1の駆動力で前進走行し、もしくはこれに第2モータ3の駆動力を加えて前進走行している状態(いわゆるパラレルモード)を示している。この状態ではエンジン回転数(キャリヤ6の回転数)よりもリングギヤ7の回転数が大きくなってリングギヤ7からトルクが出力される。第2モータ3をモータとして動作させれば、その駆動力が、リングギヤ7から出力される駆動力に付加されてデファレンシャル12を介して駆動輪14に伝達される。またこの場合、第1モータ2がサンギヤ5と共に固定されて通電が止められている(オフ状態になっている)から、高車速で走行する際の燃費が良好になる。
図16の(c)はハイブリッド車が停止している状態でエンジン1を始動する場合の動作を示している。ハイブリッド車が停車している状態では、サンギヤ5およびキャリヤ6ならびにリングギヤ7の全ての回転が止まっている。また、ブレーキ操作され、あるいはパーキングロックされていることにより、リングギヤ7は停止状態に固定されている。この状態で第1モータ2によってサンギヤ5を正回転させると、キャリヤ6を正方向に回転させるトルクがキャリヤ6を介してエンジン1に作用する。すなわち、エンジン1がクランキングされる。その状態を図16の(c)には破線で示してある。したがって、第1モータ2がこの発明の実施形態におけるモータに相当し、サンギヤ6がこの発明の実施形態における回転部材に相当する。
図17は、この発明で対象とすることのできるハイブリッド車の他の例を示す模式図であり、上述した図15に示す構成にオーバードライブ(O/D)機構19を追加して設け、そのオーバードライブ機構19をSOWC17によって選択的にロックするように構成した例である。オーバードライブ機構19はサンギヤ20およびキャリヤ21ならびにリングギヤ22を回転要素とするダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。キャリヤ21に前述した動力分割機構4におけるキャリヤ6が連結され、したがってこれらのキャリヤ6,21にエンジン1の出力トルクが伝達されるようになっている。また、サンギヤ20に動力分割機構4におけるサンギヤ5が連結され、したがってこれらのサンギヤ5,20に第1モータ2のトルクが伝達されるように構成されている。さらに、リングギヤ22とケーシング16との間に前述したSOWC17が配置され、リングギヤ22の所定方向(正方向)の回転をSOWC17によって規制(阻止)してオーバードライブ状態を設定するように構成されている。他の構成は、図15に示す構成と同様であるから、図17に図15と同様の参照符号を付してその説明を省略する。
図18は、各回転要素が上記のように連結された動力分割機構4とオーバードライブ機構19とからなる複合遊星歯車機構についての共線図であり、(a)はハイブリッドモード(HVモードもしくはパワースプリットモード)での前進状態を示しており、エンジン1が駆動状態になっていることによりキャリヤ6が正回転し、また前進走行していることによりリングギヤ7が正回転している。そして、SOWC17は解放状態になっていて各サンギヤ5もしくはリングギヤ22およびこれらを回転させることのできる第1モータ2は正逆いずれの方向にも回転することができ、図18の(a)の状態では、第1モータ2は正回転しつつ発電機として機能している。すなわち、第1モータ2は負方向(図18の(a)における下向き)のトルクを出力し、これによりエンジン1の回転数を燃費効率の良好な回転数に制御している。その第1モータ2で発生した電力は第2モータ3に供給されて第2モータ3がモータとして機能し、走行のための駆動力を出力する。
図18の(b)は、リングギヤ22の正回転をSOWC17によって止めて、エンジン1の駆動力で前進走行し、もしくはこれに第2モータ3の駆動力を加えて前進走行している状態を示している。オーバードライブ機構19ではリングギヤ22が正回転方向に回転しないように固定された状態でキャリヤ21に正回転方向のトルクが入力されるから、サンギヤ20は逆回転する。動力分割機構4ではそのサンギヤ5がオーバードライブ機構19におけるサンギヤ20と一体となって逆回転する。したがって、動力分割機構4ではサンギヤ5が逆回転している状態でキャリヤ6にエンジン1のトルクが入力されるから、出力要素であるリングギヤ7がキャリヤ6(すなわちエンジン1)より高回転数で回転する。すなわち、オーバードライブ状態となる。なお、この状態で第2モータ3をモータとして動作させれば、その駆動力が、リングギヤ7から出力される駆動力に付加されてデファレンシャル12を介して駆動輪14に伝達される。なお、このオーバードライブ状態では、リングギヤ22と共に第1モータ2が固定されてオフ状態に制御されるから、高車速で走行する際の燃費が良好になる。
図18の(c)はハイブリッド車が停止している状態でエンジン1を始動する場合の動作を示している。ハイブリッド車が停車している状態では、サンギヤ5,20およびキャリヤ6,21ならびにリングギヤ7,22の全ての回転が止まっている。また、ブレーキ操作され、あるいはパーキングロックされていることにより、リングギヤ7は停止状態に固定されている。この状態で第1モータ2によってサンギヤ5,20を正回転させると、キャリヤ6,21を正方向に回転させるトルクがキャリヤ6を介してエンジン1に作用し、またリングギヤ22にはこれを正回転させるトルクが作用する。すなわち、エンジン1がクランキングされる。その状態を図18の(c)には破線で示してある。したがって、第1モータ2がこの発明の実施形態におけるモータに相当し、リングギヤ22がこの発明の実施形態における回転部材に相当する。
ここでSOWC17の構成について説明する。この実施形態におけるハイブリッド車では、例えば米国特許出願公開第2010/0252384号に記載されているSOWCなどを採用することができ、さらには図19に模式的に示すように構成されたSOWC17を採用することができる。それぞれ環状もしくは円板状に形成されて相対回転するポケットプレート30とノッチプレート31とが同一軸線上で互いに対向して配置されており、これらのプレート30,31の間にセレクタープレート32がポケットプレート30とノッチプレート31とに対して図19の左右方向に移動できるように配置されている。ポケットプレート30のノッチプレート31に対向する面に、凹部(ポケット)33が形成され、そのポケット33にストラット34が収容されている。ストラット34は、ノッチプレート31に係合してトルクを伝達するための部材であり、ポケット33の深さより薄い板状に形成され、ポケットプレート30に揺動可能に保持されている。また、ストラット34の他方の端部には、当該端部をノッチプレート31側に押圧するストラットスプリング(図示せず)が設けられている。
これに対して、ノッチプレート31のポケットプレート30に対向する面で上記のポケット33に対応する位置に、ノッチプレート31の厚さ方向に窪んでいて前記ストラット34の先端部が入り込む凹部であるノッチ35が形成されている。
上記のポケットプレート30とノッチプレート31との間に配置されているセレクタープレート32には、上記のポケット33の開口部を開閉するための窓孔(貫通孔)36が形成されている。この窓孔36はポケット33の開口形状とほぼ同じ形状に形成されている。このセレクタープレート32をポケットプレート30に対して相対的に移動させるためのアクチュエータとしてソレノイド37が設けられている。また、ソレノイド37が動作していない状態(OFF状態)に戻すためのリターンスプリング38が設けられている。なお、符号39はストロークセンサを示し、このストロークセンサ39によってセレクタープレート32の移動量もしくはソレノイド37の動作量を検出し、その検出結果に基づいてSOWC17の係合および解放の状態を判定するようになっている。
前述した図15に示す例では、上記のポケットプレート30が固定部であるケーシング16に連結され、ノッチプレート31が動力分割機構4のサンギヤ5あるいは第1モータ2に連結されている。また、前述した図17に示す例では、上記のポケットプレート30が固定部であるケーシング16に連結され、ノッチプレート31がオーバードライブ機構19におけるリングギヤ22に連結されている。したがって、ポケットプレート30がこの発明の実施形態における固定側部材に相当し、ノッチプレート31がこの発明の実施形態における可動側部材に相当し、セレクタプレート32がこの発明の実施形態における選択部材に相当している。
そして、各プレート30,31,32は相対的に回転し、またセレクタプレート32とストラット34に接触した状態でソレノイド37あるいはリターンスプリング38によって移動させられる。これらの接触箇所の潤滑を行うために、潤滑油40が供給され、各プレート30,31,32の間などに介在している。
図19は、解放状態から係合状態に切り替わる過渡状態を示しており、ソレノイド37に通電することにより、あるいはノッチプレート31が正回転することによる潤滑油40を介した引き摺りトルクにより、セレクタプレート32に対して図19の左方向に力が掛かり、またリターンスプリング38が圧縮されている。セレクタプレート32に形成された窓孔36は、図19の状態ではストラット34とは完全には一致しておらず、したがってストラット34はポケット33の内部に押し込められている。また、ノッチプレート31は例えば図19の左方向に移動するように回転している。セレクタプレート32が図19に示す状態から更に左方向に回転させられると、窓孔36がストラット34の位置まで移動して両者が一致することにより、ストラット34がノッチプレート31側に起き上がり、ストラット34の先端部がノッチ35の内部に入り込む。ストラット34はポケット33からノッチプレート31側に斜めに起き上がった状態になるので、ストラット34の先端部がノッチ35の内壁面に突き当たり、ポケット33とノッチ35との間に挟み込まれた状態になる。その結果、ポケットプレート30とノッチプレート31とがストラット34によってトルク伝達可能な状態に連結される。このようにしてポケットプレート30とノッチプレート31とが連結されてSOWC17が係合状態になると、図19に示す例では、ノッチプレート31およびこれに連結されている前記サンギヤ5や前記リングギヤ22などの回転部材の正回転が阻止される。
なお、ノッチプレート31が負方向(図19の右方向)に回転する場合、ストラット34はノッチ35の開口端によってポケットプレート30側に押されてポケット33内に倒れ込む。すなわち、いわゆるオーバーランの状態になり、ポケットプレート30に対してノッチプレート31が回転し、両者の間で特にはトルクの伝達が生じない。
さらに、ソレノイド37に対する通電を止めると、リターンスプリング38の弾性力によってセレクタプレート32が図19の右方向に押される。その結果、ストラット34は窓孔36の内縁部によってストラット34が押されてポケット33内に押し込められる。すなわち、ノッチ35あるいはノッチプレート31に対する係合が解除され、ポケットプレート30とノッチプレート31とは正負のいずれの方向にも相対回転することが可能になり、両者の間でトルクの伝達は生じない。
前述したように各プレート30,31,32の間には潤滑油40が介在しているから、ノッチプレート31がこれに連結されている前記サンギヤ5や前記リングギヤ22と共に回転すると、セレクタプレート32に対して潤滑油40を介した引き摺りトルクが作用する。その引き摺りトルクは、潤滑油40が低温で、その粘度が高いほど、大きくなる。したがって、例えばいわゆる極低油温と称される温度状態では潤滑油40の粘度が高くなって引き摺りトルクが大きくなるから、ノッチプレート31が正回転した場合、セレクタプレート32が、引き摺りトルクによって、前記リターンスプリング38の弾性力に抗して図19の左方向に移動し、その結果、SOWC17が意図せずに係合してしまうことがある。この発明の実施形態における制御装置は、このようなSOWC17の誤係合を回避もしくは抑制するために以下の制御を行うように構成されている。
図1はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、ハイブリッド車が発進可能な状態(Ready On状態)で、エンジン1を第1モータ2でクランキングして始動する要求があった場合に実行される。先ず、極低油温判定が行われる(ステップS1)。
《極低油温判定》
極低油温判定は、要は、前述した引き摺りトルクによってセレクタプレート32が、リターンスプリング38の弾性力に抗して移動(回転)するか否か、あるいはそれほどに大きい引き摺りトルクが生じるか否かを判定するために行われる。その判定は、潤滑油40の温度を直接、適宜のセンサで検出して行ってもよく、あるいは既設の油温センサの検出値に基づいて行ってもよい。また、外気温度を代替的に使用してもよい。この種のセンサを利用する場合には、使用されている潤滑油40の温度と粘度との関係、ならびにセレクタプレート32をリターンスプリング38の弾性力に抗して移動させてしまうほどの引き摺りトルクが生じる粘度に対応する油温を求めておく。そして、その油温を判定閾値とし、センサで検出された温度が判定閾値以下であれば、極低油温の判定を成立させる。
また、前述したソレノイド37の電流値やストロークセンサ39の検出信号を利用して極低油温の判定を行ってもよい。ソレノイド37が発生する動作力と電流値とは、図2に模式的に示すようにほぼ比例関係にある。したがって、電流値が大きいほど、ソレノイド37がストロークする時間すなわちセレクタプレート32を所定角度回転させる時間が短くなり、また所定時間内にストロークする長さすなわちセレクタプレート32を所定角度32の回転角度が大きくなる。その関係を図に示せば図3のようになる。一方、潤滑油40が低温であるほど、その粘度が高くなって、ソレノイド37の動作に対する抵抗力が大きくなり、所定時間にストロークする長さが短くなり、また所定長さストロークするのに要する時間が長くなり、さらに所定時間内に所定長さストロークするのに要する電流が増大する。ステップS1での極低油温判定は、このような関係を利用して行うことができる。
(I) 例えば、図4は、ソレノイド37のストローク応答時間に基づいて極低油温を判定する制御を説明するためのフローチャートであって、電流値を予め定めた一定値に設定してソレノイド37をONにする(ステップS101)。ついで、予め定めた長さ、ソレノイド37がストロークする時間を検出し、その検出された時間が判定基準時間を超えたか否かが判断される(ステップS102)。このステップS102で肯定的に判断された場合には、極低油温の判定を成立させ(ステップS103)、リターンする。これとは反対にステップS102で否定的に判断された場合には、極低油温の判定を成立させずに(ステップS104)、リターンする。その場合、ストローク長さはセレクタプレート32の回転角度として検出してもよく、またその長さや回転角度は前述したストロークセンサ39によって検出することができる。さらに、電流値はECU18によって設定でき、さらに時間はECU18においてクロックパルスをカウントするなど既設のタイマーによって計測することができる。したがって、この発明の実施例における「予め定めた所定角度回転するのに要した時間」は、セレクタプレート32が回転することにより求めた時間や、ソレノイド37がストロークしたことにより求めた時間であってよい。また、「アクチュエータの動作力」は、電流値として制御し、あるいは検出してよい。
(II)また極低油温判定の他の例は、前記電流値を一定に設定し、その状態でソレノイド37が予め定めた一定時間の間のソレノイド37のストローク長さ、もしくはセレクタプレート32の回転角度を計測する例である。その計測された長さもしくは回転角度が判定基準値以下の場合に、極低油温の判定を成立させる。図5はその制御例を説明するためのフローチャートであって、図4に示すステップS102に替えて、予め定めた一定時間内でのソレノイド37のストローク長さが基準長さ以下か否かを判断するステップ112に変更し、他の制御ステップは図4に示すフローチャートと同じにした例である。したがって図5に示す制御例では、一定時間内のストローク量が基準長さ以下であることによりステップS112で肯定的に判断された場合に、極低油温の判定が成立し(ステップS103)、これとは反対にステップS112で否定的に判断された場合には、極低油温の判定が成立しない(ステップS104)。なお、ソレノイド37のストローク量とセレクタプレート32の回転角度とは一対一に対応しているので、ソレノイド37のストローク量の判断はセレクタプレート32の回転角度の判断と同義である。
(III) 極低油温判定の更に他の例は、予め定めた時間内に、ソレノイド37が予め定めた長さストロークし、あるいはセレクタプレート32が予め定めた所定角度回転するように、ソレノイド37の電流値を変化させる例である。その電流値が判定基準電流値を超えた場合には、潤滑油40の粘度が高い極低油温状態であることの判定を成立させる。図6はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、ソレノイド37をONにするとともにその電流値を次第に増大させる(ステップS121)。ついで、ソレノイド37のストローク量もしくはセレクタプレート32の回転角度が基準量αになったか否かが判断される(ステップS122)。ソレノイド37のストローク量もしくはセレクタプレート32の回転角度が基準量αに達していないことによりステップS122で否定的に判断された場合には、ステップS121に戻って、電流値を更に増大させる。これに対してソレノイド37のストローク量もしくはセレクタプレート32の回転角度が基準量αに達したことによりステップS122で肯定的に判断された場合には、そのときの電流値が判定基準I0 以上か否かが判断される(ステップS123)。このステップS123で肯定的に判断されれば、潤滑油40の粘度が要因となる引き摺りトルクが大きいことになるので、極低油温の判定を設立させ(ステップS124)、リターンする。これとは反対にステップS123で否定的に判断された場合には、極低油温の判定を成立させずに(ステップS125)、リターンする。
(IV)またさらに、引き摺りトルクによるセレクタプレート32の移動量もしくは回転量に基づいて極低油温を判定することができる。図7にその例をフローチャートで示してある。先ず、第1モータ(MG1)2を正回転させる(ステップS131)。ここで正回転とは、セレクタプレート32に対して、SOWC17を解放状態にする位置から係合状態にする位置へ移動(回転)させる引き摺りトルクが生じる方向の回転であり、図15や図17に示すハイブリッド車にあっては、エンジン1をクランキングする方向の回転である。ついで、ソレノイド37のストローク量が予め定めた基準長さ以上か否かが判断される(ステップS132)。前述したようにソレノイド37のストローク量とセレクタプレート32の回転角度とは一対一に対応しているから、ストローク量についての判断は、セレクタプレート32の回転角度についての判断を含む。そして、ステップS132で肯定的に判断された場合には、潤滑油40の粘度が大きいことになるので、極低油温の判定を設立させ(ステップS133)、リターンする。これとは反対にステップS132で否定的に判断された場合には、極低油温の判定を成立させずに(ステップS134)、リターンする。
《エンジン(ENG)始動方法判定制御》
極低油温の判定が設立してステップS1で肯定的に判断された場合には、エンジン1の始動方法を選択する制御が実行される(ステップS2)。後に説明するように、この発明の実施形態では、極低油温の場合には電力を使用してエンジン1の始動のための昇温制御を実行する。そのため、前述した蓄電装置の充電残量(SOC:State Of Charge)が十分にあることが必要であり、また制御機器に異常が無いことが必要である。ステップS2ではこれらの必要条件に基づいて後に説明する始動方法を採用するか、あるいは他の制御を採用することを決定する。
《冷間時エンジン始動判定》
上記のステップS2に続くステップS3では、ステップS2で決定された始動方法が冷間時始動方法か否かが判断される。このステップS3で否定的に判断された場合には、この発明の実施形態における冷間時におけるエンジン1の始動方法を実行できないことになるので、図1に示すルーチンを一旦終了するべくリターンする。
《冷間時エンジン始動制御》
ステップS3で肯定的に判断された場合には、潤滑油40の温度が低い状態でのエンジン1の始動制御が実行される(ステップS4)。この制御は、第1モータ2によってエンジン1をクランキングするのに先だって、潤滑油40の温度を上昇させる昇温制御を含む制御である。その昇温制御は、ヒータ(図示せず)を備えている場合には、ヒータによってオイルパンの内部の潤滑油あるいは潤滑油路などを、予め定めた所定時間、加熱する制御であってよい。
(I) また、潤滑油40を撹拌もしくは剪断することにより昇温することとしてもよい。図8は、その一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、第1モータ(MG1)2を負回転方向に回転させる(ステップS11)。ここで負回転とは、前述した正回転とは反対方向の回転であり、SOWC17がたとえ係合状態になっていてもオーバーランが生じてトルクを伝達しない方向の回転である。これを動力分割機構4およびオーバードライブ機構19を構成している複合遊星歯車機構についての共線図で示せば、図9の線L1 のとおりである。図9に示すように、ハイブリッド車は停止していてリングギヤ7の回転が止められているから、この状態で第1モータ2と共にサンギヤ5,20が負回転すると、リングギヤ22が負回転する。リングギヤ22の回転方向は、SOWC17を解放状態に設定する位置にセレクタプレート32が回転する方向であり、したがって潤滑油40による引き摺りトルクがセレクタプレート32に作用してもSOWC17が係合状態になることはない。なお、図9の線L1 で示すように、エンジン1を負回転させることになるので、エンジン1の負回転を避ける場合には、エンジン1の出力軸とキャリヤ6,21との間にクラッチを設け、上記の昇温制御中はそのクラッチを解放して、エンジン1を動力分割機構4やオーバードライブ機構19から切り離しておくことが好ましい。
したがって、SOWC17においてはノッチプレート31が負方向に空転することになるので、潤滑油40に対して剪断力や撹拌力あるいは摩擦力が作用し、運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて潤滑油40が加熱される。このような加熱時間、すなわち第1モータ2を負回転させている時間が予め定めた所定時間を超えたか否かが判断される(ステップS12)。発熱量およびそれに伴う潤滑油40の温度は、ノッチプレート31の回転数や回転速度および回転継続時間に比例して増大し、また潤滑油40の粘度は油温が高いほど低下するので、セレクタプレート32に作用する引き摺りトルクが必要十分に低下するまで加熱する時間は、実験などに基づいて予め定めておくことができる。このようにして定められる時間がステップS12における判断の基準となる所定時間である。したがって、ステップS12で否定的に判断された場合には、潤滑油40の加熱昇温が不十分であってその粘度が未だ大きいことになるので、ステップS11に戻って第1モータ2の負回転を継続する。これに対してステップS12で肯定的に判断された場合には、ノッチプレート31が正回転しても、引き摺りトルクによってセレクタプレート32が係合状態を設定する位置に移動(回転)することがないので、第1モータ2によるエンジン1のクランキングが実行される(ステップS13)。その状態を図9に線L2 で示してある。すなわち、ソレノイド37はOFF状態になっていて、ノッチプレート31が正回転しても、セレクタプレート32はリターンスプリング38の弾性力によって解放状態を設定する位置に保持され、SOWC17が係合状態に切り替わることはない。したがって、第1モータ2を正回転させ続けることができ、エンジン1がクランキングされて始動される。なお、第1モータ2を負回転させるのは、潤滑油40の温度を上昇させるためであり、したがってこの発明の実施例では、第1モータ2の負回転を所定時間の間継続することに替えて、潤滑油40の温度が予め定めた温度に達するまで、継続することとしてもよい。要は、昇温制御として第1モータ2を負回転させればよい。
図10は、図8の制御を行った場合のSOWC17の回転数(ノッチプレート31の回転数)の変化を示しており、前述した図1に示すステップS3で肯定的に判断され、冷間状態でエンジン1を始動する判定が成立すると(t1 時点)、その直後のt2 時点にエンジン始動制御が開始される。なお、その過程におけるSOWC17の動作状態は図11の(a)に示すとおりであり、セレクタプレート32が解放状態を設定する位置に移動させられているので、ストラット34はポケット33内に押し込められている。
極低油温であることの判定が成立していることにより、第1モータ2が負回転し、それに伴ってノッチプレート31が負方向に回転する。その回転数が、所定の回転数域に達すると(t3 時点)、第1モータ2の回転数(すなわちノッチプレート31の回転数)は、その所定回転数域に維持される。前述したように、ノッチプレート31の負回転は、潤滑油40の加熱昇温のために実行されるので、所定回転数域は、潤滑油40の温度が所定時間内に目標とする温度となる回転数が設定される。この状態におけるSOWC17の動作状態を図11の(b)に示してある。
上記のt3 時点から前述した所定時間が経過した時点t4 が、図8におけるステップS12で肯定的に判断された時点である。したがって、このt4 時点に第1モータ2はエンジン1をクランキングするように制御され、その回転数が正回転方向に次第に増大させられる。第1モータ2が負回転から正回転に切り替わると、これと同様にノッチプレート31が正回転する。その場合、潤滑油40を介してセレクタプレート32に引き摺りトルクが作用するが、この時点では前述した昇温制御が完了していて潤滑油40の温度が高くなり、その粘度が低下しているので、引き摺りトルクが小さく、そのためセレクタプレート32が引き摺られて回転したり、SWOC17が係合状態に切り替わったりすることはない。その状態を図11の(c)に示してある。そして、エンジン1の回転数が燃料の点火が可能な回転数に達すると(t5 時点)、エンジン1に燃料が供給されるとともに点火されて、エンジン1が自立回転し始める。
(II)昇温制御の他の例を説明する。潤滑油40の温度は、剪断力もしくは撹拌力あるいは摩擦力が作用することにより上昇する。一方、SOWC17では、固定されているポケットプレート30に対して、ノッチプレート31だけでなく、セレクタプレート32も相対回転することができる。セレクタプレート32のこのような回転をソレノイド37によって生じさせることにより、潤滑油40を加熱昇温することができる。なお、セレクタプレート32はSOWC17を解放状態に設定する位置と係合状態に設定する位置との間で回転するのみであるから、ソレノイド37を繰り返しON・OFFに制御してセレクタプレート32を往復回転させる。
図12はその昇温制御を伴うエンジン始動制御を行った場合のソレノイド37のON・OFFの変化、およびSOWC17の回転数の変化を示している。前述した図1に示すステップS3で肯定的に判断されると(t11時点)、第1モータ2は起動されずに、ソレノイド37のON・OFFが繰り返される。その結果、セレクタプレート32はソレノイド37の吸引力(動作力)とリターンスプリング38の弾性力とによって、解放状態を設定する位置と係合状態を設定する位置との間で繰り返し往復動するので、潤滑油40に剪断力あるいは撹拌力もしくは摩擦力が作用して温度が次第に上昇する。
ソレノイド37のON・OFFを予め定めた所定時間継続することにより、潤滑油40の温度が必要十分に上昇したこと、もしくは潤滑油40の粘度が低下したことの判定が成立する(t12時点)。なお、この判定は、ソレノイド37がストロークする時間が所定時間以下に短くなったこと、あるいはソレノイド37をストロークさせるのに要する電流値が所定値以下に低下したことによって成立させることとしてもよい。
そして、t12時点の直後に、ソレノイド37をOFF状態に制御し、かつ第1モータ2によるエンジン1のクランキングを開始する(t13時点)。その場合、第1モータ2が正回転することに伴ってノッチプレート31が正回転し、セレクタプレート32を係合状態を設定する位置に移動させる引き摺りトルクが生じるが、潤滑油40の粘度が低くなっていて引き摺りトルクが小さいから、SOWC17が係合状態に切り替わることはない。エンジン1の回転数は第1モータ2によってクランキングされることにより次第に増大し、その回転数が燃料の点火が可能な回転数に達すると(t14時点)、エンジン1に燃料が供給されるとともに点火されて、エンジン1が自立回転し始める。
一方、図1において、極低油温判定が成立しないことによりステップS1で否定的に判断された場合には、通常のエンジン始動制御が実行される(ステップS5)。通常のエンジン始動制御は、前述した潤滑油40の昇温制御を伴わない始動制御であり、エンジン1の始動要求によって直ちに第1モータ2によってエンジン1をクランキングする制御である。
なお、ここで、ソレノイド37のストローク時間が長いことにより極低油温の判定を成立させる制御を行った場合のSOWC17の回転数(ノッチプレート31の回転数)の変化を示せば図13のとおりである。図13において、エンジン1の始動要求があると(t21時点)、ソレノイド37がONに制御される(t22時点)。ソレノイド37をONに制御した時点から、ソレノイド37が予め定めた所定長さ、ストロークするまでの時間(応答時間)が計測され、その時間が予め定めた基準時間を超えた場合には、極低油温の判定が成立し、冷間時始動制御が行われる。その始動制御の開始時点(t23時点)まで第1モータ2は停止状態に維持され、t23時点に第1モータ2の負回転制御が開始される。それ以降の第1モータ2やSOWC17などの回転数の変化は、図12に示す例と同様である。
さらに、セレクタプレート32が引き摺りトルクによって回転したことにより極低油温の判定を成立させる制御を行った場合のSOWC17の回転数(ノッチプレート31の回転数)の変化を示せば図14のとおりである。図14において、エンジン1の始動要求があると(t31時点)、第1モータ2が正回転するように制御され、それに伴ってノッチプレート31が正回転する。潤滑油40の温度が低いことによりその粘度が高いと、セレクタプレート32が引き摺りトルクによってストロークし、そのストローク量が前記ストロークセンサ38によって検出される。検出されたストローク量が判断の基準として設定した長さを超えると、極低油温の判定が成立し、第1モータ2をそれ以上に正回転させずに(t32時点)、停止させる。こうして冷間時エンジン始動制御の判定が成立し(t33時点)、冷間時始動制御が行われる(t34時点)。それ以降の第1モータ2やSOWC17などの回転数の変化は、図12あるいは図13に示す例と同様である。
なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、エンジンのクランキングの際に潤滑油の昇温を行うように構成されていればよく、したがって潤滑油の温度に拘わらず、クランキングの際に常に昇温制御を行ってもよい。また、この発明は、特許請求の範囲に記載されている構成の範囲で適宜に変更して実施することができる。
1…エンジン(ENG)、 2…第1モータ(MG1)、 3…第2モータ(MG2)、 4…動力分割機構、 5…サンギヤ、 6…キャリヤ、 7…リングギヤ、 17…セレクタブルワンウェイクラッチ(SOWC)、 18…電子制御装置(ECU)、 19…オーバードライブ(O/D)機構、 20…サンギヤ、 21…キャリヤ、 22…リングギヤ、 30…ポケットプレート、 31…ノッチプレート、 32…セレクタープレート、 33…凹部(ポケット)、 34…ストラット、 35…ノッチ、 36…窓孔(貫通孔)、 37…ソレノイド、 38…リターンスプリング、 39…ストロークセンサ、 40…潤滑油。

Claims (8)

  1. エンジンと、少なくとも一つのモータと、前記エンジンの駆動力で走行している場合および前記モータによって前記エンジンをクランキングする場合に所定方向に回転する回転部材と、係合状態では前記回転部材の前記所定方向への回転を阻止しかつ解放状態では前記回転部材の前記所定方向への回転を可能にするセレクタブルワンウェイクラッチとを有するハイブリッド車の制御装置において、
    前記セレクタブルワンウェイクラッチは、固定側部材と、前記回転部材が連結されている可動側部材と、前記固定側部材と前記可動側部材との間に配置され、かつ前記所定方向に回転することにより前記固定側部材と前記可動側部材とを連結し、前記係合状態を設定する選択部材とを有し、
    前記モータによって前記エンジンをクランキングする場合に、前記潤滑油の温度を上昇させる昇温制御を実行し、
    前記昇温制御を実行した後に前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態に制御している状態で前記モータによって前記エンジンをクランキングすることにより前記回転部材を前記所定方向に回転させる
    ように構成されている
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
  2. 前記モータによって前記エンジンをクランキングする場合に前記セレクタブルワンウェイクラッチの潤滑油の温度を判定し、
    前記昇温制御は、前記潤滑油の温度が低温であることの判定が成立した場合に実行する
    ように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の制御装置。
  3. 前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記選択部材を前記解放状態を設定する位置から前記係合状態を設定する位置に回転させるアクチュエータを有し、
    前記潤滑油が低温であることの判定は、前記アクチュエータが予め定めた動作力を発生した際に前記アクチュエータの動作量もしくは前記選択部材の回転角度が予め定めた量もしくは角度に達するのに要した時間に基づいて行い、前記時間が予め定めた基準時間より長い場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車の制御装置。
  4. 前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記選択部材を前記解放状態を設定する位置から前記係合状態を設定する位置に回転させるアクチュエータを有し、
    前記潤滑油が低温であることの判定は、前記アクチュエータが予め定めた動作力を発生した際の前記アクチュエータの動作量もしくは前記選択部材が回転した角度に基づいて行い、所定時間内の前記動作量もしくは前記角度が予め定めた基準角度以下の場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項は2に記載のハイブリッド車の制御装置。
  5. 前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記選択部材を前記解放状態を設定する位置から前記係合状態を設定する位置に回転させるアクチュエータを有し、
    前記潤滑油が低温であることの判定は、前記選択部材を回転させるのに要した前記アクチュエータの動作力に基づいて行い、前記動作力が予め定めた基準量以上に大きい場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車の制御装置。
  6. 前記潤滑油が低温であることの判定は、前記可動側部材が回転したことによって前記選択部材が前記可動側部材に引き摺られて移動した量が予め定めた基準量以上の場合に、前記潤滑油が低温であることの判定を成立させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車の制御装置。
  7. 前記昇温制御は、前記可動側部材を前記所定方向とは反対方向に回転させる制御であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のハイブリッド車の制御装置。
  8. 前記昇温制御は、前記選択部材を前記係合状態を設定する方向と前記解放状態を設定する方向とに複数回往復回転させる制御であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のハイブリッド車の制御装置。
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