JP2017020574A - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両の駆動力源である電動機のいわゆる単相ロック状態を確実に回避する。【解決手段】電動機を含む駆動力源が出力した駆動力を駆動輪に伝達する伝動経路を備えた電動車両の制御装置であって、電動機に連結された流体継手と係合機構とを含む動力伝達機構が、伝達経路中に設けられ、動力伝達機構を制御するコントローラは、電動機の動作状態が予め定めた所定期間内に電動機で発生する熱負荷が所定値以上になる動作状態となる場合（ステップＳ１）に電動機の回転数が、熱負荷が所定値以上になる動作状態になって時点の回転数よる高回転数なるスリップ制御（ステップＳ４）を行って流体継手の相対回転を増大させるように構成されている。【選択図】図２

Description

この発明は、電動機を駆動力源として走行可能な電動車両の制御装置に関するものである。

電動機として例えば三相同期電動機を使用した場合、単相ロックと称される状態が生じる場合がある。単相ロックとは、所定期間内に電動機で発生する熱負荷が予め定めた所定値以上になって、電動機やその制御機器であるインバータなどの電気回路あるいは電子回路の性能や耐久性が熱負荷によって低下する状態である。特許文献１には、このような状態を回避もしくは抑制するように構成された装置が記載されている。特許文献１に記載された装置は、モータなどの回転機の回転軸と駆動軸との間に係合手段が設けられ、単相ロックもしくはこれに類する状態の生じることが判定された場合に、係合手段を滑り状態に制御するように構成されている。係合手段を滑り状態に制御すると、回転機の回転数が単相ロックが生じる回転数より高回転数になるので、いずれか一相のみに大きい電流が流れたり、あるいは回転機を制御するインバータなどの制御機器の温度が高くなったりすることを回避もしくは抑制することが可能になる。また、電動機やインバータなどの保護のために電流を制限する必要がなくなるので、トルクの低下を回避もしくは抑制することができる。

特開２００６−２５６５６０号公報

特許文献１に記載されているように係合手段を滑り状態に制御すれば、その滑り状態に応じたトルクを伝達することができるとともに、回転機の回転数を高くすることができる。係合手段の滑り状態は、特許文献１に記載されているように、目標とする伝達トルク容量となるように係合圧（あるいは係合力）をフィードバック制御することにより設定される。すなわち、係合手段の伝達トルク容量は、目標値より大きければ係合圧を低下させ、反対に目標値より小さければ係合圧を増大させることにより制御される。したがって、制御中には、一時的であっても実際の伝達トルク容量が目標値より大きい状態が生じ、不可避的な応答遅れが存在する。そのため、単相ロックを回避するべく係合手段を所定の滑り状態に制御するとしても、制御もしくは応答の遅れによって係合手段の滑りが不足し、回転機の回転数を過度に引き下げてしまう事態が生じる。すなわち、単相ロックを確実には回避できず、もしくは十分には抑制することができない可能性がある。

特許文献１に記載されている係合手段を滑り状態に制御する替わりに、解放させることも可能である。係合手段を解放すれば、回転機に掛かる負荷が殆どなくなるので、その回転数が過度に引き下げられることがない。しかしながら、係合手段は解放することによりトルクを伝達しないから、駆動軸のトルクがゼロになってしまい、単相ロックが生じた場合に得られる駆動トルクさえも得られなくなる可能性がある。

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、駆動トルクを喪失することなく、電動機の所定期間内の熱負荷が予め定めた所定値以上の動作状態であるいわゆる単相ロック状態が生じることを回避もしくは抑制することの可能な電動車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、電動機を含む駆動力源が出力した駆動力を駆動輪に伝達する伝動経路を備えた電動車両の制御装置において、前記電動機に連結された駆動側部材と前記駆動輪に連結された従動側部材とを有するとともに、前記駆動側部材と前記従動側部材とが相対回転しつつ流体を介してトルクを伝達する流体継手と、前記駆動側部材と前記従動側部材とを連結する係合機構とを含む動力伝達機構が、前記伝達経路中に設けられ、前記動力伝達機構を制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記電動機の動作状態が、予め定めた所定期間内に前記電動機で発生する熱負荷が予め定めた所定値以上になる動作状態となる場合に前記電動機が、前記熱負荷が前記所定値以上になる動作状態になった時点の回転数よりも高回転数となるスリップ制御を行って前記流体継手における前記相対回転の回転数を増大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。

この発明における前記係合機構は、伝達トルク容量を連続的に変化させることのできるクラッチであってよく、前記スリップ制御は、前記クラッチの伝達トルク容量を低下させる制御であってよい。

この発明における前記熱負荷が前記所定値以上になる動作状態は、前記電動機のトルクもしくは電流値が予め定めた所定の範囲内でありかつ前記電動機の回転数が予め定めた回転数以下の動作状態であり、前記コントローラは、前記電動機に要求されるトルクもしくは電流値および回転数に基づいて前記熱負荷が前記所定値以上の状態になることを判定し、前記電動機の動作状態が前記電動機の前記熱負荷が前記所定値以上になる動作状態となることが判定された場合に前記スリップ制御を行うように構成されていてよい。

さらに、この発明では、前記係合機構は、伝達トルク容量を変化させることのできるクラッチであってよく、前記スリップ制御は、前記係合機構によるトルクの伝達量を減少させるとともに前記流体継手によるトルクの伝達量を増大させる制御であってよく、そして、前記コントローラは、前記電動機の動作状態が前記電動機の前記熱負荷が前記所定値以上の動作状態になり易いことを判定し、前記電動機の動作状態が前記電動機の熱負荷が前記所定値以上の動作状態になり易いことの判定が成立した場合に前記スリップ制御を行い、かつ前記電動機の動作状態が前記電動機の前記熱負荷が前記所定値以上の動作状態になり易いことの判定が成立しない場合には前記スリップ制御を行わずに前記係合機構によるトルクの伝達量を前記スリップ制御によるよりも増大させるとともに前記流体継手によるトルクの伝達量を前記スリップ制御によるよりも減少させるように構成されていてよい。

この発明によれば、電動機の動作状態が単相ロック状態になる場合には、スリップ制御が実行されて流体継手における駆動側部材と従動側部材との相対回転数が増大させられる。その結果、電動機が動力を出力する場合に回転数が高くなって単相ロック状態になることが回避される。またその場合、流体継手における前記相対回転数が増大しても流体継手は動力を伝達するので、駆動輪に対して動力が伝達され、駆動力が喪失するなどの事態を回避もしくは抑制することができる。

また、係合機構としてのクラッチの伝達トルク容量を上記のスリップ制御によって低下させれば、クラッチに大きいトルクが掛かることによってクラッチに滑りが生じ、併せて流体継手において上記の相対回転が生じる。したがって、電動機の回転数を、遅れを生じさせることなく増大させることが可能になる。そのため、電動機の動作状態が前述した単相ロック状態になることを確実に回避もしくは抑制することができる。

さらに、この発明では、単相ロック状態になり易いこと、あるいは単相ロック状態になり難いことを判定し、その判定の結果に基づいて係合機構としてのクラッチの伝達トルク容量を減少させ、あるいは増大させる。そのため、電動機の回転数が引き下げられる方向にトルクが掛かった場合には、クラッチに滑りが生じて流体継手における相対回転が増大し、それに伴って電動機の回転数の低下が抑制されるので、単相ロック状態を確実に回避もしくは抑制することができる。また反対に、電動機の回転数が引き下げられるなどの単相ロック状態が生じにくい場合には、係合機構を介してトルクの伝達量が多くなるので、流体継手における相対回転で消費される動力が削減されてエネルギ効率を向上させることができる。

この発明に係る制御装置の制御対象である電動車両の一例を示す模式図である。 この発明に係る制御装置によって実行されている制御の一例を説明するためのフローチャートである。 単相ロック領域を模式的に示す線図である。 この発明に係る制御装置の制御対象としての電動車両であるハイブリッド車の一例を示すスケルトン図である。 そのハイブリッド車の制御系統を説明するためのブロック図である。 そのハイブリッド車の各走行モードでの第１クラッチ、第２クラッチ、ブレーキの係合および解放の状態、ならびに各モータ・ジェネレータの機能をまとめて示す図表である。 ハイブリッドモードでの動作状態を示す共線図である。 シリーズモードでの動作状態を示す共線図である。 単駆動モードでの動作状態を示す共線図である。 両駆動モードでの動作状態を示す共線図である。 ハイブリッドモードでの発進時にこの発明に係る制御装置が制御を行った場合の第２モータ・ジェネレータの回転数やロックアップクラッチの油圧などの変化を示すタイムチャートである。 図４に示す流体継手およびロックアップクラッチの位置を変更したハイブリッド車の一例を示すスケルトン図である。

図１はこの発明の制御装置によって制御する電動車両１の一例を模式的に示しており、駆動力源２は電動機（Ｍ）３を備えている。電動機３は、一例として、三相同期電動機であり、蓄電装置４やインバータ５を含む電源部６から給電されて動力を出力するように構成されている。なお、駆動力源は、電動機３に加えて、内燃機関（図示せず）を備えることができ、したがって電動車両１はいわゆるハイブリッド車であってもよい。

電動機３が出力した動力を駆動輪７に伝達する伝動経路８には、動力伝達機構９や左右の駆動輪７の差動回転を許容しつつトルクを伝達するデファレンシャルギヤ１０が設けられている。動力伝達機構９は、流体継手１１と係合機構１２とを備えている。流体継手１１は、電動機３に連結されている駆動側部材１３とこの駆動側部材１３に対向して配置されるとともに前記駆動輪７にデファレンシャルギヤ１０を介して連結されている従動側部材１４とを備えている。これらの駆動側部材１３と従動側部材１４とは、液密状態に密閉したケーシング（図示せず）の内部にフルードと共に収容されている。そして、駆動側部材１３と従動側部材１４との間の相対回転によってフルードが流動させられ、そのフルードが駆動側部材１３から従動側部材１４に供給されることにより、駆動側部材１３と従動側部材１４との間でトルクが伝達される。流体継手１１は、要は、駆動側部材１３と従動側部材１４との相対回転が可能であり、かつ駆動側部材１３と従動側部材１４とが相対回転しつつトルクを伝達する継手である。トルク増幅機能のあるトルクコンバータを流体継手として採用することもできる。

係合機構１２は、駆動側部材１３と従動側部材１４とを連結する機構であり、図１に示す例では、伝達トルク容量を連続的に変化させることのできるクラッチ（摩擦クラッチ）によって構成されている。摩擦クラッチは、ディスクとプレートと（それぞれ図示せず）を接触させることによる摩擦力でトルクを伝達し、かつその接触圧力に応じて伝達トルク容量が変化する。その接触圧力は一例として油圧によって発生させ、かつ制御することができる。そのクラッチは、上記の流体継手１１に内蔵されていてもよく、あるいは流体継手１１とは別に、流体継手１１と並列に設けられていてもよい。

上記の電源部６を介して電動機３を制御し、また前記動力伝達機構９を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１５が設けられている。ＥＣＵ１５はこの発明の実施例におけるコントローラに相当する。ＥＣＵ１５は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや予め記憶しているデータを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として前記電源部６や動力伝達機構９の油圧制御部（図示せず）に出力するように構成されている。その入力されるデータは、例えば、車速、アクセル開度（駆動要求量）、電動機３の回転数、蓄電装置４の充電残量（ＳＯＣ）、オフロードを走行するためのクロール制御をオン状態にするオフロードスイッチの信号などである。出力する制御指令信号は、例えば、電動機３のトルク指令信号（電流指令信号）、係合機構１２の係合および解放の指令信号もしくは伝達トルク容量の指令信号などである。

電動機３が三相同期電動機であれば、低回転数でかつ高トルクの場合に単相ロック状態と称される動作状態になる可能性がある。なお、単相ロックあるいは単相ロック状態とは、所定期間内に電動機で発生する熱負荷が予め定めた所定値以上になって、電動機やインバータなどの電気回路もしくは電子回路の性能あるいは耐久性が低下する状態であり、本明細書においては「単相ロック」もしくは「単相ロック状態」を上記の意味で使用する。この状態では、電動機３のみならずインバータ５の発熱が増大し、これらの耐久性の低下の要因になる。また、電動機３は電流に応じたトルクを出力できず、その結果、電動車両１としての駆動力が不足することになる。この発明に係る制御装置は、このような単相ロック状態を確実に回避し、併せて駆動トルクを確保するために、以下に説明する制御を実行するように構成されている。

図２はその制御例を説明するためのフローチャートである。このルーチンは、電動車両１が走行している場合、あるいは電源部６がオンになっている場合に実行される。ルーチンのスタート後に先ず単相ロックの可能性が判定される（ステップＳ１）。前述したように単相ロック状態は、電動機３の所定期間内の熱負荷が予め定めた所定値以上になる状態であるから、ステップＳ１での判定は、電動機３の熱負荷を検出し、もしくは所定の相のコイルに流れる電流を時間積分するなどの演算で求めた熱負荷が所定値以上か否かを判定することにより行ってもよく、あるいは電動機３のトルク（もしくは電流値）と回転数とによって「単相ロック領域」を定めたマップ（図３参照）に基づいて判定してもよい。なお、上記の「所定値」は、電動機３や回路が損傷しない範囲あるいは耐久性が低下しない範囲での最大値であってもよいが、これ以外に、制御応答性の遅れや安全率などを見込んで上記の最大値より小さい値であってもよい。一方、電動機３の回転数やトルク（もしくは電流値）は、所定のセンサによって検出でき、また車速の変化やアクセル開度（駆動要求量）などに基づいて推定することができる。したがって、図３に示す予め用意されているデータと、センサによって得られるデータとに基づいて、単相ロックが生じる可能性、すなわちその時点の運転状態を継続することにより単相ロック状態になること、あるいは単相ロック状態にならないことを判定することができる。一例として、電動機３の回転数およびトルクのそれぞれに閾値を予め設定しておき、検出された回転数がその閾値以下であり、かつトルクがその閾値以上であることにより、単相ロック状態になることの判定を行えばよい。

アクセル開度が小さいなどのことにより電動機３に対する要求トルクが小さい場合、あるいは電動機３の回転数が高い場合には、電動機３の動作状態が単相ロック状態になる可能性がないので、ステップＳ１で否定的に判断される。その場合には、オフロードスイッチがオンか否かが判断される（ステップＳ２）。この判断ステップは、電動車両１が、電動機３を低回転数で高トルクの状態にして走行するか否かを判定するためのステップである。したがって、オフロードスイッチが出力する信号に基づいて判断することに替えて、ナビゲーションシステムによって得られた道路情報や車速およびアクセル開度あるいは車両加速度の履歴などに基づいて判断することとしてもよい。したがって、ステップＳ２での判断は、上述したステップＳ１における一つの判断形態として実行することとしてもよい。なお、オフロードスイッチは、大きい勾配の登坂路を走行するなどの低車速かつ高トルクで走行する場合に「オン」とされるのが通常であるから、オフロードスイッチが「オン」であれば「（単相ロック状態に）なり易い」と判断し、上記のステップＳ２では単相ロック状態が１００％生じるものとして肯定的な判断が成立する。

ステップＳ２で否定的に判断された場合、電動機３が単相ロック状態になることがなく、あるいはその可能性が低いことになる。したがって、その場合には、係合機構（ＣＬ）１２を係合させ（ステップＳ３）、リターンする。この係合制御は、係合機構１２の伝達トルク容量を増大させる制御である。したがって、係合機構１２がスリップしていて駆動側部材１３と従動側部材１４との相対回転が生じていた場合にはその相対回転数（差回転数）を低減し、あるいはゼロにする制御であり、また流体継手１１と共にトルクを伝達していた場合には、流体継手１１によるトルクの伝達割合を低減しかつ係合機構１２によるトルクの伝達割合を増大させる制御である。係合機構１２を滑りのないいわゆる完全係合状態に制御すれば、滑りによる動力損失が無くなるのでエネルギ効率を向上させることができる。

一方、ステップＳ２で肯定的に判断された場合、あるいはステップＳ３で肯定的に判断された場合には係合機構（ＣＬ）１２を解放側に制御し（ステップＳ４）、リターンする。この解放制御は、係合機構１２の伝達トルク容量を低下させる制御であって、この発明の実施例におけるスリップ制御に相当する。したがって、係合機構１２における駆動側部材１３と従動側部材１４とが一体となって回転していて相対回転が生じていない場合に相対回転を生じさせ、また相対回転が生じていた場合にはその相対回転数（差回転数）を増大する制御であり、また流体継手１１と共にトルクを伝達していた場合には、流体継手１１によるトルクの伝達割合を増大しかつ係合機構１２によるトルクの伝達割合を低減させる制御である。

したがって、駆動要求量が増大して電動機３の出力を増大させる場合、電動機３の出力トルクの増大に応じて流体継手１１がいわゆるスリップ状態になり、あるいはスリップ状態が増大して前記相対回転数（差回転数）が増大する。すなわち、電動機３の出力トルクの増大に対して遅れることなくスリップ状態が発生もしくは増大して、電動機３の回転数が増大する。言い換えれば、電動機３を対象とした回転数制御やトルク制御を特には行うことなく、電動機３の回転数を単相ロック領域を外れた回転数に設定することができる。このように電動機３の回転数を増大させて電動機３の動作状態が単相ロック領域に入ることが回避もしくは抑制される。また、流体継手１１は駆動側部材１３と従動側部材１４とが相対回転することにより、フルードを介したトルクの伝達が生じる。したがって、係合機構１２の伝達トルク容量を低下させたとしても、流体継手１１によってトルクが伝達されるから、電動機３から駆動輪７にトルクが伝達され、電動車両１の駆動力を確保することができる。さらに、駆動側部材１３と従動側部材１４との相対回転によってフルードが撹拌され、またフルードが剪断されるから不可避的な発熱が生じる。しかしながら、フルードは流体継手１２の内部で循環流動しているから、フルードから外部への放熱が促進され、温度上昇を抑制することができる。

つぎに、電動車両１をハイブリッド車とし、そのハイブリッド車を対象とする制御装置にこの発明を適用した例を説明する。図４はハイブリッド車のギヤトレーンの一例を示しており、エンジン（ＥＮＧ）２０と同一の軸線上に、エンジン２０側から順に、オーバードライブ機構２１、動力分割機構２２、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２３が配置されている。エンジン２０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。オーバードライブ機構２１は、出力回転数をエンジン回転数より増大させるための機構であって、図４に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。したがってオーバードライブ機構２１は、サンギヤＳ21と、サンギヤＳ21に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ21と、サンギヤＳ21およびリングギヤＲ21に噛み合っているピニオンギヤを自転可能および公転可能に保持しているキャリヤＣ21とを備えている。そのキャリヤＣ21にエンジン２０から動力が伝達される入力軸２４が連結されている。また、サンギヤＳ21とキャリヤＣ21とを選択的に連結する第１クラッチＣ1 と、サンギヤＳ21を選択的に固定するブレーキＢ1 とが設けられている。したがって、クラッチＣ1 を係合させることによりオーバードライブ機構２１の全体が一体となって回転するいわゆる直結段となり、オーバードライブ機構２１での変速比は「１」になる。これに対してブレーキＢ1 を係合させてサンギヤＳ21の回転を止めれば、キャリヤＣ21よりもリングギヤＲ21の回転数が高回転数になり、変速比が「１」より小さいいわゆるオーバードライブ段となる。また、第１クラッチＣ1 およびブレーキＢ1 を共に係合させれば、オーバードライブ機構２１の全体が固定され、エンジン２０の回転も止められる。さらに、第１クラッチＣ1 およびブレーキＢ1 を共に解放させれば、サンギヤＳ21が自由回転状態になるので、オーバードライブ機構２１はトルク伝達を行わない。

上記のリングギヤＲ21は出力要素であって、動力分割機構２２に動力を伝達するようになっている。動力分割機構２２は図４に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。したがって動力分割機構２２は、サンギヤＳ22と、サンギヤＳ22に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ22と、サンギヤＳ22およびリングギヤＲ22に噛み合っているピニオンギヤを自転可能および公転可能に保持しているキャリヤＣ22とを備えている。そのキャリヤＣ22にオーバードライブ機構２１におけるリングギヤＲ21が連結されている。動力分割機構２２における出力要素はリングギヤＲ22であって、リングギヤＲ22に出力ギヤ２５が連結されている。サンギヤＳ22に第１モータ・ジェネレータ２３が連結されていて、サンギヤＳ22が反力要素となっている。

サンギヤＳ22はサンギヤ軸に一体化されており、そのサンギヤ軸の内部を入力軸２４が回転可能に貫通している。そして、入力軸２４とサンギヤＳ22とを選択的に連結する第２クラッチＣＳが設けられている。この第２クラッチＣＳは、後述するように、シリーズモードを設定するためのクラッチである。

入力軸２４と平行にカウンタ軸２６が配置され、このカウンタ軸２６に径の大きいドリブンギヤ２７と径の小さいドライブギヤ２８とが一体回転するように設けられている。そのドリブンギヤ２７に前述した出力ギヤ２５が噛み合っている。また、ドライブギヤ２８には、終減速機であるデファレンシャルギヤ２９におけるリングギヤ３０が噛み合っている。駆動力はデファレンシャルギヤ２９から左右の駆動輪３１に伝達される。したがって、これらのドリブンギヤ２７およびドライブギヤ２８からなるギヤ列は、減速機構を構成している。なお、図４には、作図の都合上、ドライブギヤ２８およびデファレンシャルギヤ２９を図４での右側に位置を変えて記載してある。

この発明の実施例における電動機に相当する第２モータ・ジェネレータ３２が、入力軸２４およびカウンタ軸２６と平行に配置されている。さらに、第２モータ・ジェネレータ３２と同一軸線上に流体継手３３と、この発明の実施例における係合機構に相当するロックアップクラッチＣＬとが、並列に配置されている。流体継手３３は駆動側部材であるポンプインペラ３５と、従動側部材であるタービンランナ３６とを対向させて配置し、ポンプインペラ３５によって生起させたフルードの螺旋流をタービンランナ３６に供給することにより、ポンプインペラ３５とタービンランナ３６との間でトルクを伝達するように構成されている。そして、そのポンプインペラ３５が第２モータ・ジェネレータ３２に連結されている。また、タービンランナ３６と一体のタービン軸３７が第２モータ・ジェネレータ３２の中心部を貫通して前記ドリブンギヤ２７側に延びている。そして、ドリブンギヤ２７に噛み合っている他のドライブギヤ３８がタービン軸３７に取り付けられている。

ロックアップクラッチＣＬは、ポンプインペラ３５もしくはこれと一体の部材とタービンランナ３６もしくはこれと一体の部材とを機械的に連結してトルクを伝達するクラッチであり、摩擦クラッチなどの油圧あるいは電磁力などによって制御されて伝達トルク容量が連続的に変化するクラッチによって構成されている。なお、ロックアップクラッチＣＬと直列にダンパ３９が設けられている。また、流体継手３３およびロックアップクラッチＣＬは、従来知られているロックアップクラッチ付きトルクコンバータであってもよい。また、流体継手３３およびロックアップクラッチＣＬがこの発明の実施例における動力伝達機構に相当している。

エンジン２０が出力した動力は前述した動力分割機構２２によって第１モータ・ジェネレータ２３側と出力ギヤ２５側とに分割される。その場合、第１モータ・ジェネレータ２３は発電機として機能することによりサンギヤＳ22に反力トルクを与える。第１モータ・ジェネレータ２３で発生した電力は第２モータ・ジェネレータ３２に供給されて第２モータ・ジェネレータ３２がモータとして機能し、その出力トルクが前記ドリブンギヤ２７において、出力ギヤ２５から出力されたトルクに加えられる。したがって各モータ・ジェネレータ２３，３２は、図示しないインバータや蓄電装置を介して電気的に接続されている。なお、これらのモータ・ジェネレータ２３，３２は一例として三相同期電動機によって構成されている。

上記のハイブリッド車についての制御系統を図５にブロック図で示してある。各モータ・ジェネレータ２３，３２を制御するモータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）４０と、エンジン２０を制御するエンジン用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）４１とが設けられている。これらの電子制御装置４０，４１は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力された各種の信号あるいはデータに基づいて演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ＭＧ−ＥＣＵ４０は、主として、第１モータ・ジェネレータ２３および第２モータ・ジェネレータ３２のそれぞれの電流（ＭＧ１電流、ＭＧ２電流）を制御するように構成されている。また、ＥＮＧ−ＥＣＵ４１は、主として、エンジン２０に対してその電子スロットルバルブ（図示せず）の開度を指令する電子スロットル開度信号や点火およびその時期を指令する点火信号を出力するように構成されている。

これらの電子制御装置４０，４１に対して指令信号を出力し、併せて前述した各クラッチＣ1 ，ＣＳ，ＣＬやブレーキＢ1 の係合および解放の制御や伝達トルク容量の制御を行うハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）４２が設けられている。このＨＶ−ＥＣＵ４２は、前述した各電子制御装置４０，４１と同様に、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力された各種の信号あるいはデータに基づいて演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力されるデータを例示すると、車速、アクセル開度、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）の回転数センサによる検出データ、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）の回転数センサによる検出データ、出力軸（例えば前記カウンタ軸）の回転数センサによる検出データ、充電残量（ＳＯＣ）、オフロードスイッチからの信号などである。また、出力する指令信号を例示すれば、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）のトルク指令および第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）のトルク指令が前記ＭＧ−ＥＣＵ４０に出力され、エンジントルク指令が前記ＥＮＧ−ＥＣＵ４１に出力される。さらに、各クラッチＣ1 ，ＣＳ，ＣＬおよびブレーキＢ1 の制御油圧ＰbC1 ，ＰbCS ，ＰbCL ，ＰbB1 がＨＶ−ＥＣＵ４２から出力される。

上記の各モータ・ジェネレータ２３，３２をモータあるいは発電機として機能させ、また各クラッチＣ1 ，ＣＳやブレーキＢ1 を係合あるいは解放の状態に制御することにより、各種の走行モードが設定される。図６に走行モードをまとめて示してある。ハイブリッドモード（ＨＶ）は、エンジン２０と各モータ・ジェネレータ２３，３２とによって駆動力を発生させて走行するモードであり、パラレルモードとシリーズモードとを選択可能である。パラレルモードでの前進は、前述したオーバードライブ機構２１をオーバードライブ段（ハイ）に設定した走行と直結段（ロー）に設定した走行とが可能である。オーバードライブ段はブレーキＢ1 のみを係合させて設定され、その場合、第１モータ・ジェネレータ２３は発電機（Ｇ）として機能させられてエンジン２０の回転数を燃費の良い回転数に制御する。第１モータ・ジェネレータ２３で発生した電力は第２モータ・ジェネレータ３２に供給されて第２モータ・ジェネレータ３２がモータ（Ｍ）として機能する。これに対して直結段は、第１クラッチＣ1 のみを係合させることにより設定され、その場合の各モータ・ジェネレータ２３，３２の機能は、オーバードライブ段で走行する場合と同様である。

図７は、ハイブリッドモードで走行している場合における、オーバードライブ機構２１を構成している遊星歯車機構および動力分割機構２２を構成している遊星歯車機構についての共線図を示している。図７の左側がオーバードライブ機構２１についての共線図であり、右側が動力分割機構２２についての共線図である。前進時、ブレーキＢ1 によってサンギヤＳ21が固定されてキャリヤＣ21がエンジン２０によって回転させられるので、リングギヤＲ21がエンジン回転数より高速で回転する。すなわち、変速比が「１」より小さいオーバードライブ段となる。動力分割機構２２でキャリヤＣ22がオーバードライブ機構２１におけるリングギヤＲ22と共に回転し、そのトルクは正方向（エンジン２０の回転方向）のトルクとなる。その状態で第１モータ・ジェネレータ２３が発電機として機能し、その負方向（回転を止める方向）のトルクがサンギヤＳ22に作用し、それに伴う正方向のトルクがリングギヤＲ22に作用する。すなわち、エンジン２０の動力がサンギヤＳ22側とリングギヤＲ22側とに分割される。そして、第１モータ・ジェネレータ２３で発電した電力が第２モータ・ジェネレータ３２に供給されて第２モータ・ジェネレータ３２がモータとして機能するので、そのトルクが前記リングギヤＲ22から出力されるトルクに加算されて駆動輪３１に向けて出力される。オーバードライブ機構２１で直結段を設定した場合の動作状態を図７に破線で示してある。なお、後進走行は、エンジン２０が出力する動力によって第１モータ・ジェネレータ２３を回転させて発電し、その電力によって第２モータ・ジェネレータ３２を負の回転方向にモータとして機能させて行う。

シリーズモードは、エンジン２０によって第１モータ・ジェネレータ２３を発電機として駆動し、その電力で第２モータ・ジェネレータ３２をモータとして駆動することにより走行するモードである。したがって、第２クラッチＣＳのみを係合させることにより、エンジン２０の動力を第１モータ・ジェネレータ２３に伝達し、第１モータ・ジェネレータ２３が発電機（Ｇ）として機能する。また、第２モータ・ジェネレータ３２は第１モータ・ジェネレータ２３で発生した電力が給電されてモータ（Ｍ）として機能し、正回転して前進走行し、また負方向に回転して後進走行する。

図８は、シリーズモードで走行する場合における、オーバードライブ機構２１を構成している遊星歯車機構および動力分割機構２２を構成している遊星歯車機構についての共線図を示している。図８の左側がオーバードライブ機構２１についての共線図であり、右側が動力分割機構２２についての共線図である。前進時、エンジン２０の動力が第２クラッチＣＳを介して第１モータ・ジェネレータ２３に伝達されて第１モータ・ジェネレータ２３が正方向に回転し、発電を行う。また、動力分割機構２２におけるサンギヤＳ22が正回転させられるが、キャリヤＣ22にリングギヤＲ21が連結されているオーバードライブ機構２１では、サンギヤＳ21が空転するので、動力分割機構２２におけるキャリヤＣ22に反力が生じず、その結果、リングギヤＲ22にはエンジン２０の動力が伝達されない。一方、第１モータ・ジェネレータ２３で発生した電力によって第２モータ・ジェネレータ３２が正方向に回転してトルクを出力するので、車両が前進走行する。その場合、動力分割機構２２のリングギヤＲ22は正方向に回転させられる。なお、後進時には、第２モータ・ジェネレータ３２が負方向に回転する。

つぎに、ＥＶモードについて説明する。ＥＶモードは、エンジン２０の動力を使用せずに、蓄電装置の電力で走行するモードであり、したがって車両は電気自動車（ＥＶ：Electric Car）として走行する。第２モータ・ジェネレータ３２は流体継手３３もしくはロックアップクラッチＣＬを介して駆動輪３７に連結されているので、ＥＶモードでは主として第２モータ・ジェネレータ３２が駆動力源として動作し、駆動力もしくは制動力が不足する場合に第１モータ・ジェネレータ２３が併用される。すなわち、第２モータ・ジェネレータ３２のみを使用する単駆動モードと、両方のモータ・ジェネレータ２３，３２を使用する両駆動モードとが可能である。単駆動モードでは、第２モータ・ジェネレータ３２のみが駆動力源として動作するので、各クラッチＣ1 ，ＣＳおよびブレーキＢ1 は解放し、また第１モータ・ジェネレータ２３は特に制御せずに力行および回生のいずれも行わない。そして、第２モータ・ジェネレータ３２は駆動時にはモータ（Ｍ）として機能し、制動時には発電機（Ｇ）として機能する。回生に伴う制動力が不足する場合には、第１クラッチＣ1 とブレーキＢ1 との少なくともいずれか一方が係合させられる。また、各モータ・ジェネレータ２３，３２が発電機（Ｇ）として機能し、発電に伴う負トルクが制動力として作用する。

図９は、単駆動モードで走行する場合における、オーバードライブ機構２１を構成している遊星歯車機構および動力分割機構２２を構成している遊星歯車機構についての共線図を示している。図９の左側がオーバードライブ機構２１についての共線図であり、右側が動力分割機構２２についての共線図である。前進時、第２モータ・ジェネレータ３２のみが駆動力を出力するから、動力分割機構２２におけるリングギヤＲ22が正回転する。サンギヤＳ22には第１モータ・ジェネレータ２３のコギングトルクが作用している。また、オーバードライブ機構２１のリングギヤＲ21に連結されているキャリヤＣ22には、オーバードライブ機構２１のサンギヤＳ21が空転することにより、その回転を止める方向のトルク（負トルク）が殆ど掛かっていない。したがってリングギヤＲ22が車速に応じた回転数で回転し、サンギヤＳ22が停止している程度の低回転数で回転し、さらにキャリヤＣ22がリングギヤＲ22より低速で回転する。一方、オーバードライブ機構２１では、エンジン２０に連結されているキャリヤＣ21が停止しており、リングギヤＲ21が動力分割機構２２におけるキャリヤＣ22と同速度で回転し、それに伴ってサンギヤＳ21が負方向に回転する。このようなオーバードライブ機構２１および動力分割機構２２における各回転要素の回転は、第２モータ・ジェネレータ３２によってカウンタ軸２６上のドリブンギヤ２７が回転させられることに伴ういわゆる連れ回りである。なお、第２モータ・ジェネレータ３２が負方向に回転して駆動力を出力することにより後進走行する。

両駆動モードは、第１クラッチＣ1 およびブレーキＢ1 が係合し、かつ各モータ・ジェネレータ２３，３２が共にモータ（Ｍ）として動作する走行モードである。その状態を図１０に共線図で示してある。オーバードライブ機構２１は、第１クラッチＣ1 が係合してその全体が一体化され、その状態でブレーキＢ1 が係合することにより、オーバードライブ機構２１の全体の回転が止められる。したがって、そのリングギヤＲ21に連結されている動力分割機構２２のキャリヤＣ22が固定され、その状態で第１モータ・ジェネレータ２３が負回転方向にモータとして動作する。したがって、第１モータ・ジェネレータ２３によるトルクがリングギヤＲ22から正回転方向のトルクとして出力される。また、第２モータ・ジェネレータ３２が正回転方向にモータとして動作する。したがって、第２モータ・ジェネレータ３２のトルクが、出力ギヤ２５から出力されるトルクに加算される。後進時には、各モータ・ジェネレータ２３，３２のトルクの方向が前進時とは反対になる。

図４に示すハイブリッド車では、エンジン２０および各モータ・ジェネレータ２３，３２が駆動力源となっており、上述したいずれの走行モードであっても第２モータ・ジェネレータ３２がモータとして機能し、トルクを出力する。したがって、発進時や低車速状態から加速する加速時などに単相ロック状態に陥る可能性がある。単相ロック状態の判定あるいは推定（予測）は、前述した実施例と同様にして行うことができ、その判定あるいは推定が成立した場合、上記のハイブリッド車においてもロックアップクラッチＣＬのスリップ量を増大させて流体継手３３での相対回転数を増大させ、これにより第２モータ・ジェネレータ３２の回転数を前述した単相ロック領域から外し、あるいは入らないようにする。その制御を、発進時の例で説明する。

図１１はこの発明に係る制御装置による制御を行った場合の第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３２の回転数やロックアップクラッチＣＬの油圧などの変化を示すタイムチャートである。この場合の制御においても、単相ロック状態が生じやすいことが判定あるいは推定された場合に、ロックアップクラッチＣＬの伝達トルク容量を低下させて第２モータ・ジェネレータ３２の回転数を増大させるから、その制御の基本的な内容は、前述したＥＶモードの場合の制御内容と同様である。

車両が停止（駆動輪回転数がゼロ）している状態でアクセルペダル（図示せず）が僅かに踏み込まれ、それに伴ってエンジン回転数がアイドル回転数程度もしくはそれより僅かに大きい回転数になっている。その場合、出力ギヤ２５の回転数を止めておくために、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２３は正方向に回転して発電機として機能している。また、第２モータ・ジェネレータ３２はクリープトルクに相当する正トルクを出力し、かつロックアップクラッチＣＬが係合していて、第２モータ・ジェネレータ３２の回転数はゼロになっている。この状態でアクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が増大すると（ｔ1 時点）、エンジン回転数およびエンジントルクが増大し、またエンジン回転数を燃費のよい回転数に制御するべく第１モータ・ジェネレータ２３の回転数が増大し、かつ負トルクが増大する。さらに、第２モータ・ジェネレータ３２の出力トルクが増大させられる。その時点では、車両は発進していないので、第２モータ・ジェネレータ３２の回転は止まっている。そのため、第２モータ・ジェネレータ３２の動作状態が単相ロック状態になることの判定もしくは推定が成立する（ｔ2 時点）。

単相ロック状態の判定の成立によってロックアップクラッチＣＬの油圧が直ちに低下させられる。その場合、所定の勾配で低下させてもよく、あるいはロックアップクラッチＣＬの油圧をステップ的に低下させた後、所定の勾配で低下させてもよい。この制御は、ロックアップクラッチＣＬの伝達トルク容量を低下させてロックアップクラッチＣＬや流体継手３３の滑り（相対回転）を誘発させるための制御であり、したがって目標油圧を設定して制御を行うとしても、例えばフィードフォワード制御によって実行される。なお、トルクの伝達割合としては、ロックアップクラッチＣＬで低下し、流体継手３３で増大する。したがって、第２モータ・ジェネレータ３２の回転数が増大し始める。なお、第２モータ・ジェネレータ３２のトルクは、従前のトルクに維持され、あるいは増大勾配が低下させられる。前述したように単相ロック状態は、第２モータ・ジェネレータ３２のトルクもしくは電流値が大きくかつ回転数が低回転数であることにより発生する。これに対して上記のようにロックアップクラッチＣＬの伝達トルク容量を低下させて第２モータ・ジェネレータ３２の回転数を増大させることにより、第２モータ・ジェネレータ３２の動作状態が単相ロック状態に陥ることが回避される。またその場合、第２モータ・ジェネレータ３２のトルクは、ロックアップクラッチＣＬと流体継手３３との両方によって伝達されるから、第２モータ・ジェネレータ３２による駆動トルクが全く喪失することはなく、駆動トルクが確保される。さらに、流体継手３３でフルードが剪断あるいは撹拌されて発熱するとしても、フルードは流体継手３３の内部やオイルクーラー（図示せず）などとの間で循環流動するので、熱を外部に放散し、温度の上昇が抑制される。

上記のｔ2 時点以降においてもアクセル開度が増大すると、それに伴ってエンジン回転数やエンジントルク、第２モータ・ジェネレータ２３の回転数やトルクが増大するから、車両の駆動力が増大し、車両が発進し（ｔ3 時点）、駆動輪の回転数が増大し始める。その時点でアクセル開度が所定の開度に維持されていることによりエンジン回転数およびエンジントルクはアクセル開度に応じた値に維持され、また、第１モータ・ジェネレータ２３のトルクはその時点の駆動トルクを維持するように一定値に維持され、さらに第１モータ・ジェネレータ２３の回転数は僅か低下する。そして、ロックアップクラッチＣＬの油圧はほぼゼロになってロックアップクラッチＣＬが解放し、第２モータ・ジェネレータ３２のトルクは第１モータ・ジェネレータ２３が発電する電力に応じたトルクに向けて増大させられ、かつ回転数はほぼ一定に維持される。こうして駆動輪回転数（車速）が一定値に達して維持されると（ｔ4 時点）、各モータ・ジェネレータ２３，３２のトルクが一定値に維持される。なお、車両が発進して第２モータ・ジェネレータ３２の動作状態が単相ロック状態に陥る可能性がなくなった場合には、ロックアップクラッチＣＬを係合させる。こうすることにより第２モータ・ジェネレータ３２から駆動輪３１に到る伝動経路における滑りやそれに伴う動力損失を防止もしくは抑制することができる。

なお、この発明は上述した各具体例に限定されないのであって、種々の変形例が可能である。例えば、単相ロックになり易い程度、あるいは単相ロックの程度を判定あるいは算出し、その判定もしくは算出された程度に応じたスリップ制御を行うように構成することもできる。その場合、単相ロックの生じやすい程度あるいは単相ロックの程度は、オフロードスイッチのオンあるいはオフ、車輪の回転数、登坂路の勾配、アクセル開度あるいはそれに基づく要求トルクなどに基づいて求めることができる。こうして求められた単相ロックになり易い程度あるいは単相ロックの程度が高い場合、すなわち単相ロックに更になり易く、あるいは熱負荷がより大きい単相ロックの場合には、スリップ制御の量すなわち流体継手における相対回転数を、より高回転数とする。

また、この発明における制御の対象である電動車両は、要は、走行のための駆動力を出力する電動機と駆動輪との間の伝動経路に、流体継手と係合機構とが並列に配置された車両であればよい。したがって、例えば前述した流体継手３３とロックアップクラッチＣＬとは、図１２に示すように、カウンタ軸２６上でドリブンギヤ２７とドライブギヤ２８との間に配置されていてもよい。また、この発明では、係合機構を解放することにより流体継手の滑り（相対回転）を生じさせる制御以外に、係合機構および流体継手を共に滑り状態に設定しておき、単相ロック状態が生じることが判定もしくは推定された場合に係合機構および流体継手の滑り量を共に増大させることとしてもよい。要は、流体継手および係合機構に連結されている電動機の回転数を増大させるように制御する構成であればよい。

１…電動車両、 ２…駆動力源、 ３…電動機、 ４…蓄電装置、 ７…駆動輪、 ８…伝動経路、 ９…動力伝達機構、 １１…流体継手、 １２…係合機構、 １３…駆動側部材、 １４…従動側部材、 １５…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ２０…エンジン、 ２１…オーバードライブ機構、 ２２…動力分割機構、 ２３…第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）、 ３１…駆動輪、 ３２…第２モータ・ジェネレータ、 ３３…流体継手、 ＣＬ…ロックアップクラッチ、 ３５…ポンプインペラ、 ３６…タービンランナ、 ４０…モータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、 ４１…エンジン用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）、 ４２…ハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）。

Claims (4)

1. 電動機を含む駆動力源が出力した駆動力を駆動輪に伝達する伝動経路を備えた電動車両の制御装置において、
   前記電動機に連結された駆動側部材と前記駆動輪に連結された従動側部材とを有するとともに、前記駆動側部材と前記従動側部材とが相対回転しつつ流体を介してトルクを伝達する流体継手と、前記駆動側部材と前記従動側部材とを連結する係合機構とを含む動力伝達機構が、前記伝達経路中に設けられ、
   前記動力伝達機構を制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、前記電動機の動作状態が、予め定めた所定期間内に前記電動機で発生する熱負荷が予め定めた所定値以上になる動作状態となる場合に、前記電動機の回転数が、前記熱負荷が前記所定値以上になる動作状態になった時点の回転数よりも高回転数となるスリップ制御を行って前記流体継手における前記相対回転の回転数を増大させるように構成されている
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
   前記係合機構は、伝達トルク容量を連続的に変化させることのできるクラッチであり、
   前記スリップ制御は、前記クラッチの伝達トルク容量を低下させる制御である
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の電動車両の制御装置において、
   前記熱負荷が前記所定値以上になる動作状態は、前記電動機のトルクもしくは電流値が予め定めた所定の範囲内でありかつ前記電動機の回転数が予め定めた回転数以下の動作状態であり、
   前記コントローラは、
   前記電動機に要求されるトルクもしくは電流値および回転数に基づいて前記熱負荷が前記所定値以上の状態になることを判定し、
   前記電動機の動作状態が前記電動機の前記熱負荷が前記所定値以上になる動作状態となることが判定された場合に前記スリップ制御を行うように構成されている
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
4. 請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
   前記係合機構は、伝達トルク容量を変化させることのできるクラッチであり、
   前記スリップ制御は、前記係合機構によるトルクの伝達量を減少させるとともに前記流体継手によるトルクの伝達量を増大させる制御であり、
   前記コントローラは、
   前記電動機の動作状態が前記電動機の前記熱負荷が前記所定値以上の動作状態になり易いことを判定し、
   前記電動機の動作状態が前記電動機の熱負荷が前記所定値以上の動作状態になり易いことの判定が成立した場合に前記スリップ制御を行い、かつ前記電動機の動作状態が前記前記電動機の前記熱負荷が前記所定値以上の動作状態になり易いことの判定が成立しない場合には前記スリップ制御を行わずに前記係合機構によるトルクの伝達量を前記スリップ制御によるよりも増大させるとともに前記流体継手によるトルクの伝達量を前記スリップ制御によるよりも減少させるように構成されている
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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