JP2018001897A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド動力分配機の差動制限セレクタブルワンウェイクラッチ異常時の、リンプホーム制御。
【解決手段】セレクタブルワンウェイクラッチに非係合モード指示が出ているにも関わらず係合モードであることを検出した異常時に、セレクタブルワンウェイクラッチを負回転に制御する退避走行を行い、エンジン始動時の目標回転数を通常時と比較して低下させることで、エンジンの始動頻度を増やし、退避走行時のＳＯＣが低下することを抑制できる制御装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンと電動機とを駆動力源として備えたハイブリッド車両を制御する装置に関し、特にセレクタブルワンウェイクラッチ（以下、ＳＯＷＣと記す）を備えている車両の退避走行時の制御に関するものである。

従来のハイブリッド車両には、共線図上で左から順に入力要素にエンジン、出力要素に駆動輪、反力要素に電動機、反力要素と入力要素との間に、係合することでエンジンからの入力回転に係る変速比を固定変速比にできるＳＯＷＣが設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

ＳＯＷＣはそれぞれ環状に形成されたポケットプレートとノッチプレートとの間に、セレクタプレートが挟み込まれた状態で同一軸線上に配置されている。ポケットプレートには複数のストラットが凹部に収容され、ノッチプレートにはそのストラットに対応するように凹部が形成され、セレクタプレートには板厚方向に複数の窓部が形成され、その窓部からポケットプレートのストラットが突出させることでノッチプレートの凹部と係合させる係合モードと、セレクタプレートの窓部以外の孔が設けられていない箇所にストラットを接触させることでストラットを突出させない非係合モードとを切替える。

また係合モード、非係合モードの切替えは、セレクタプレートに設けられたアクチュエータによってセレクタプレートが所定角度回転させることによって行われ、アクチュエータのストロークを検出するセンサによってセレクタプレートが回転したことを判別している。

特開２０１５−２０２７８８号公報

上記特許文献１では、ＳＯＷＣを非係合モードにして車両が走行している際に、何らかの異常によってセンサが、係合モードに切り替わったことを検出した場合、ＳＯＷＣの意図しない係合を抑制するためエンジンの回転方向に対し負の方向へ回転させて所定回転を維持する退避走行が行われ、低車速かつ充電量（以下、ＳＯＣ）が十分であれば、ＥＶ走行することが記載されている。

しかしながら、退避走行時においても、センサが異常を検出していない通常の走行時にと同様に燃費やＮＶ等を考慮した最適なエンジン動作点でエンジンを始動させるようにエンジン始動時の目標回転数が決定されている。そのため燃費やＮＶ等を考慮しない場合のエンジン始動時の目標回転数と比較して高い。エンジン始動時の目標回転数が高いことからエンジンを始動させるために高いエンジン回転数まで引き上げてからでないとエンジンが始動できず、エンジン始動の機会が減ってしまう。これによりＳＯＣが減少しやすくなり、退避走行可能な距離が短くなってしまう可能性がある。

本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、退避走行可能な距離を長くすることができる車両の制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンが連結された第1回転要素と、前記エンジンの出力トルクの反力を受け持つことが可能な第１電動機が連結された第２回転要素と、出力軸及び第２電動機が連結された第３回転要素と、前記第２回転要素を０回転に固定する場合よりも前記第３回転要素が増速となるように０回転に固定可能に設けられるセレクタブルワンウェイクラッチが連結された第４回転要素と、を備える遊星歯車機構と、前記セレクタブルワンウェイクラッチは、回転不能に固定された第1部材と、前記第1部材に対して相対回転し互いに係合可能であって、係合時には一方向への回転を規制するとともに前記一方向に対し他方向への回転を許容し、非係合時には両方向への回転を許容する、前記第４回転要素としての第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを係合可能な状態にする係合モードと非係合可能な状態にする非係合モードを切替える切替機構と、を備え、前記切替機構に係合モードまたは非係合モードにするよう指示を行う指示手段と、前記切替機構が係合モードまたは非係合モードであることを検出する検出手段と、前記エンジンの目標回転数を決定する目標回転数決定手段と、前記指示手段により前記非係合モードを指示している状態で、前記検出手段が前記係合モードであることを検出した場合に、前記第２部材を前記他方向に回転させて退避走行する退避走行制御を行う車両の制御装置において、前記目標回転数決定手段は、前記退避走行時、前記非係合モード時に非係合となる動作を検出した通常時よりもエンジン始動時の目標回転数を引き下げることを特徴とする。

この発明によれば、上記の退避走行時には、上記の通常時よりもエンジンの始動時の目標回転数が引き下がるため、高い回転数まで引き上げてからエンジンを始動させることがなくなる。そのため低い回転数でもエンジンを始動できるようになるため、エンジンの始動機会が増え、充電量が多くなり退避走行可能な距離が長くすることができる。

また、前記エンジンまたは前記第１電動機または前記第2電動機による発電による充電量の目標を決定する目標充電量決定手段を備え、前記退避走行時は前記通常時より前記充電量の目標を引き上げるように構成されていてもよい。

これにより、上記の退避走行時には、上記の通常時よりも充電量の目標値が引き上がるためより蓄電できる量が増えるため、充電量が多くなり退避走行可能な距離が長くすることができる。

また、前記充電量の上限を決定する上限充電量決定手段を備え、退避走行時は通常走行時より前記充電量の上限値を引き上げるように構成されていてよい。

これにより、上記の退避走行時には、上記の通常時よりも充電量の上限値が引き上がることで、充電量の目標値を引き上げることが可能となるため、充電量が多くなり退避走行可能な距離が長くすることができる。

本発明の実施形態に係る一例を説明するためのスケルトン図である。 本発明で対象にすることのできるＳＯＷＣの構成を示す模式的な断面図である。 図２におけるＳＯＷＣを軸方向から見た場合の図である。 本発明における制御の一例を説明するためのフローチャートである。 通常時のＥＶ走行及びＨＶ走行状態を表す共線図である。 図５を説明するためのタイムチャートである。 退避走行時のＥＶ走行及びＨＶ走行状態を表す共線図である。 図７を説明するためのタイムチャートである。

以下、本発明の一例について図面を参照しながら説明する。

この発明は、エンジンと電動機とを駆動力源とする車両における動力伝達機構を対象とする制御装置に適用することができる。図１は、２つの電動機を有する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、駆動力源としてのエンジン１と、第１電動機２と、第２電動機３とを備えている。第１電動機２は、エンジン１の回転数制御およびクランキングを行い、さらに差動機構によって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。第２電動機３は、第２電動機３のトルクを、その動力分割機構４から出力されたトルクに加減するように構成され、走行のための駆動力源としている。

動力分割機構４は、図１に示す例では、サンギア５とキャリア６とリングギア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、サンギア５に第１電動機２のロータが、キャリア６にエンジン１の図示しないクランクシャフトが、リングギア７に出力ギア８が取り付けられている。その出力ギア８がカウンタドリブンギア９に噛み合っている。カウンタドリブンギア９が取り付けられているカウンタシャフト１０にはカウンタドライブギア１１が取り付けられ、そのカウンタドライブギア１１とデファレンシャル１２におけるリングギア１３とが噛み合っている。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電動機３のロータ軸に取り付けられたドライブギア１５が前記カウンタドリブンギア９に噛み合っている。なお、この発明における第１回転要素はキャリア６、第２回転要素はサンギア５、第３回転要素はリングギア７、遊星歯車機構はシングルピニオン型の遊星歯車機構に相当している。

そして、サンギア５とケーシング１６との間にＳＯＷＣ１７が設けられている。このＳＯＷＣ１７は非係合モードでは正負いずれの方向にも相対回転可能でありトルク伝達をすることがなく、係合モードでは正負いずれか一方の方向の相対回転を規制することでその相対回転方向のトルク伝達をしかつその相対回転の反対方向には相対回転を可能でありトルク伝達をすることが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、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。

第１電動機２と第２電動機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制御装置（以下、ＥＣＵ）１８が設けられている。このＥＣＵ１８は車速やアクセル開度やＳＯＣ、エンジン回転数や推定出力トルク、各電動機２，３の回転数やトルク、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、エンジン１に指令信号を出力する出力制御手段や各電動機２，３に指令信号を出力する電動機制御手段やＳＯＷＣ１７を係合モードまたは非係合モードにするよう指示する指示手段及び検出する検出手段を備えている。

また、オーバードライブ機構１９はサンギア２０およびキャリア２１およびリングギア２２を回転要素とするダブルピニオンギア型の遊星歯車機構によって構成されている。こ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されている。そのサンギア２０に前記の動力分割機構４におけるサンギア５が、そのキャリア２１に前記の動力分割機構４におけるキャリア６が、そのリングギア２２にケーシング１６とＳＯＷＣ１７が連結されている。これらの構成によってエンジン１の出力トルクや第１電動機２のトルクが伝達されるようになっている。リングギア２２とケーシング１６との間にＳＯＷＣ１７が配置され、リングギア２２の正回転を規制してオーバードライブ状態にするように構成されている。したがって、動力分割機構４を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構とオーバードライブ機構１９を構成しているダブルピニオン型遊星歯車機構とが連結されていることで４要素の複合遊星歯車機構を構成している。なお、動力分割機構４を構成しているのはダブルピニオン型遊星歯車機構としてもよく、オーバードライブ機構１９を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構としてもよい。

ここでＳＯＷＣ１７の構成について説明する。図２には、軸方向にポケットプレート２３（第１部材）とノッチプレート２４（第２部材）とセレクタプレート２５（切替機構）とスナップリング２６とアーム２７とを組み付けることで構成されるＳＯＷＣ１７が記載されている。

ポケットプレート２３は、図示しないケース等に固定され回転不能に設けられる。またポケットプレート２３は円筒状に形成され、内周側に向かって環状のフランジ部２３１が形成され、フランジ部２３１には軸方向に凹み、環状に複数のポケット２３２が備えられ、そのポケット２３２の内部に板状のストラット２３３（係合部材）が取り付けられている。ポケット２３２の底部とストラット２３３との間には図示しない弾性部材が備えられ軸方向におけるセレクタプレート２５側に向かって弾性力が付与されている。このポケットプレート２３の外周側には切欠き部２３５が形成され、この切欠き部２３５にアーム２７が差し込まれることでアーム２７とセレクタプレート２５とが連結されている。

ノッチプレート２４は、ポケットプレート２３のフランジ部２３１の外径とほぼ同じ大きさでかつ環状で形成され、軸方向に凹み、環状に複数のノッチ部２４１が備えられている。このノッチ部２４１は、ポケットプレート２３のストラット２３３が立ち上がった場合にそのストラット２３３を入り込ませられる形状となっている。また、ノッチプレートは本発明における第４回転要素と同一軸上に設けられている。

セレクタプレート２５は、ポケットプレート２３のフランジ部２３１の外径とほぼ同じ大きさでかつ環状で形成され、ポケットプレート２３のポケット２３２とノッチプレート２４のノッチ２４１とに対応する箇所に軸線方向に貫通した複数の窓部２５１が備えられている。また、セレクタプレート２５は、ポケットプレート２３およびノッチプレート２４と同軸で所定角度回転可能に構成されている。

スナップリング２６はポケットプレート２３とノッチプレート２４とセレクタプレート２５を一体に組み付けるためのものであり、ポケットプレート２３のフランジ部２３１の外径とほぼ同じ大きさでかつ環状に形成されている。

アーム２７は、上記のようにポケットプレート２３の切欠き部２３５に差し込まれて連結されている。アーム２７は図３に示すようアクチュエータ２８に設けられたプランジャ２９と連結され、アクチュエータ２８が作動することでプランジャ２９が動きアーム２７が周方向へ回転し、セレクタプレート２３が所定角度回転する。なお、図３はＳＯＷＣ１７を軸方向から見た（図２におけるＡ側から見た）場合の図面である。

ここでＳＯＷＣ１７の動作について説明する。ＳＯＷＣ１７には「係合モード」と「非係合モード」の２つのモードがある。「係合モード」とは、図１のＥＣＵ１８の指示手段からＳＯＷＣ１７へ係合指示があった場合、アクチュエータ２８の動作によりセレクタプレート２５を所定角度回転させることで、セレクタプレート２５の窓部２５１がポケットプレート２３のストラット２３３の位置が一致する。一致することでポケットプレート２３のストラット２３３とノッチプレート２４のノッチ部２４１とが係合し、ポケットプレート２３とノッチプレート２４との間でトルクが伝達される状態となる。係合時にはポケットプレート２３に対してノッチプレート２４が正回転（本発明における一方向へ回転）することを規制し、負回転（本発明における他方向へ回転）することを許容する。

一方、「非係合モード」とは、図１のＥＣＵ１８の指示手段からＳＯＷＣ１７へ非係合指示があった場合、アクチュエータ２８の動作によりセレクタプレート２５が所定角度回転させることで、セレクタプレート２５の窓部２５１が形成されていない位置とポケットプレート２３のストラット２３３の位置とが一致する。一致することでポケットプレート２３のストラット２３３がポケット２３２に収容されるためポケットプレート２３のストラット２３３とノッチプレート２４のノッチ部２４１との係合が解除され、ポケットプレート２３とノッチプレート２４との間でトルクが伝達されない状態となる。非係合時にはポケットプレート２３に対してノッチプレート２４が正負両方向へ回転することを許容する。なお指示手段は、「係合モード」と「非係合モード」との両方を指示するようにしたが、それぞれのモードの指示は別々の手段として有していても良い。

また、セレクタプレート２５が所定角度回転し、「係合モード」または「非係合モード」であることを検出するために、アクチュエータ２８のストローク位置を検出するストロークセンサ（検出手段）がアクチュエータ２８に設けられている。なお検出手段は、「係合モード」と「非係合モード」との両方を指示するようにしたが、それぞれのモードの指示は別々の手段として有していても良い。

この発明に係る制御装置の実施形態について図４の制御の一例を示すフローチャートを用いて説明する。なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。図４のフローチャートは本発明の技術思想を表した概念図である。先ず、車両の走行中に、ＥＣＵ１８の指示手段によりＳＯＷＣ１７へ非係合モードとなるよう指示がされているか否かが判断される（Ｓ１）。

このＳ１で否定的に判断された場合には、ＳＯＷＣ１７は係合モードであるため、特に制御内容を変更せず、通常の制御を実行する通常走行を行う。一方で、Ｓ１で肯定的に判断された場合には、ＳＯＷＣ１７に非係合モードとなるよう指示が出ているにも関わらず係合モードとなっている異常状態か否かが判断される（Ｓ２）。

このＳ２で否定的に判断された場合には、ＳＯＷＣ１７は非係合モードとなるよう指示されている際に非係合モードとなっている通常の状態であるため、特に制御内容を変更せず通常走行を行う。一方で、Ｓ２で肯定的に判断された場合には、ＥＣＵ１８の指示手段により非係合モードとなるよう指示がされているにも関わらず係合モードであることを検出している異常状態であることからＳＯＷＣ１７の意図しない係合を抑制するためエンジンの回転方向に対し負の方向へＳＯＷＣ１７を回転させて所定回転を維持する退避走行が行われる（Ｓ３）。その後通常走行時におけるエンジン１始動時の目標回転数を引き下げる制御と通常走行時におけるＳＯＣの目標値・上限値を引き上げる制御とが実行される。

通常走行時とＳ３及びＳ４を実行する退避走行時とについて図５、図７の共線図及び図６、図８のタイムチャートを用いて説明する。図５は通常走行時の共線図である。先ず、１通常時ＥＶでは、ＳＯＷＣ１７に非係合モード指示が出ており、非係合モードを検出しているため通常の走行状態である。この場合では特にＳＯＣの上限値や目標値は平均放電量や車両の要求駆動力等の変化が無い限り変更はされない。また、ＥＶ走行を行っていることからエンジン１が始動していないため、エンジン１始動時の目標回転数は０となっている。よって共線図では、エンジン１の回転数が０のためＳＯＷＣの回転数は負となっている。図６に示すよう時刻ｔ１でＨＶ走行に切り替わった場合、図５や図６の２通常時ＨＶで示すように、エンジン１が始動するため、エンジン１始動時の目標回転数が変更される。エンジン１始動時の目標回転数はドライバビリティや燃費やＮＶ等の要求に応じて最適なエンジン動作点となるように決定されている。またエンジン１を始動させるために第１電動機２の出力トルクによりエンジン１の回転数を引き上げる、所謂モータリングを実行している。なお、エンジン１始動時の目標回転数をエンジン１始動後に下回った場合はエンジン１を停止させる制御を行う。

一方、図７及び図８に示す３退避時ＥＶでは、ＳＯＷＣ１７に非係合モード指示が出ているにも関わらず係合モードであることを検出している。この場合では上記の退避走行を行うためＳＯＷＣ１７の回転数は負になるように制御され、ＳＯＣの目標値や上限値を引き上げるように制御がされる。またＥＶ走行をしているため、エンジン１始動時の目標回転数は０となっている。図８に示すよう時刻ｔ２でＨＶ走行に切り替わった場合、図７や図８の４退避時ＨＶで示すように、エンジン１が始動するため、エンジン１始動時の目標回転数が変更される。この退避時におけるエンジン１始動時の目標回転数は、図８に示す通り通常時におけるエンジン１始動時の目標回転数よりも低い数値に設定されている。なお、上述のように通常時の場合と同様で退避時においても、エンジン１始動時の目標回転数をエンジン１始動後に下回った場合はエンジン１を停止させる制御を行う。

通常時ではドライバビリティや燃費やＮＶ等の要求に応じて最適なエンジン１動作点となるようにエンジン１始動時の目標回転数が決定されているため、それら要求を考慮しない場合のエンジン１始動時の目標回転数よりも高く設定されている。そのためＳＯＷＣ１７を負回転に制御した状態で高い目標回転数となるようにエンジン１を始動させなければならないことから、エンジン１が始動できる場合が車速によっては限られてしまいエンジン１が始動できる機会が減少してしまう。そこで、この発明の実施形態では、退避時にはエンジン１の始動時の目標回転数が通常時よりも低くなるように変更されることから、エンジン１が始動できる機会が増加する。そのためエンジン１による充電機会が増えるためＳＯＣが増加して退避走行可能な距離を長くできる。また、ＳＯＣの目標値や上限値についても通常時よりも高い値に引き上げることからＳＯＣを多くすることが可能となるため退避走行可能な距離を長くできる。

１…エンジン、２…第１電動機、３…第２電動機、４…動力分割機構、５…サンギア（第２回転要素）、６…キャリア（第１回転要素）、７…リングギア（第３回転要素）、８…出力ギア、９…カウンタドリブンギア、１６…ケーシング、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…オーバードライブ機構、２０…サンギア、２１…キャリア、２２…リングギア、２３…ポケットプレート（第１部材）、２４…ノッチプレート（第２部材）、２５…セレクタプレート。

Claims (1)

1. エンジンが連結された第1回転要素と、
   前記エンジンの出力トルクの反力を受け持つことが可能な第１電動機が連結された第２回転要素と、
   出力軸及び第２電動機が連結された第３回転要素と、
   前記第２回転要素を０回転に固定する場合よりも前記第３回転要素が増速となるように０回転に固定可能に設けられるセレクタブルワンウェイクラッチが連結された第４回転要素と、
   を備える遊星歯車機構と、
   前記セレクタブルワンウェイクラッチは、
   回転不能に固定された第1部材と、
   前記第1部材に対して相対回転し互いに係合可能であって、係合時には一方向への回転を規制するとともに前記一方向に対し他方向への回転を許容し、非係合時には両方向への回転を許容する、前記第４回転要素としての第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材とを係合可能な状態にする係合モードと非係合可能な状態にする非係合モードを切替える切替機構と、
   を備え、
   前記切替機構に係合モードまたは非係合モードにするよう指示を行う指示手段と、
   前記切替機構が係合モードまたは非係合モードであることを検出する検出手段と、
   前記エンジンの目標回転数を決定する目標回転数決定手段と、
   前記指示手段により前記非係合モードを指示している状態で、前記検出手段が前記係合モードであることを検出した場合に、前記第２部材を前記他方向に回転させて退避走行する退避走行制御を行う車両の制御装置において、
   前記目標回転数決定手段は、前記退避走行時、前記非係合モード時に非係合となる動作を検出した通常時よりもエンジン始動時の目標回転数を引き下げることを特徴とする車両用制御装置。
   
   

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