JP2020040607A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ機構が解放された状態で故障してしまい、第２モータの動力によって退避走行を行うことによる第２モータに対する電力不足、および、それに伴う走行不能を未然に回避すると共に、上述した故障が生じた場合であっても所定の退避場所まで退避走行することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１と第１モータ２と第２モータ３と第１差動機構４と第２差動機構９と第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２とを備え、ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを設定することができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、コントローラ２４は、第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２とが解放された状態から係合しなくなる故障を判断し、クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２のうちの一方に故障が生じた場合には、他方の解放を許可しない。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンとモータとを駆動力源としたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、少なくともエンジンの動力によって走行するＨＶモードと、モータの動力によって走行するＥＶモードとを選択的に切り替えることができるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

この種のハイブリッド車両の一例が特許文献１に記載されている。そのハイブリッド車両では、エンジンの出力側に当該エンジンで出力した動力を第１モータ側と出力部材側とに分割する動力分割機構が設けられている。その動力分割機構はエンジンが連結された入力要素と、第１モータが連結された反力要素と、出力要素とを有する第１遊星歯車機構によって構成されている。また、第１遊星歯車機構の出力要素から出力されるトルクを増減させる変速部が設けられている。その変速部は、動力分割機構の出力要素が連結された入力要素と、反力要素と、前記出力部材に連結された出力要素とを有する第２遊星歯車機構によって構成されており、出力部材から出力される動力に第２モータが出力する動力を付加できるように構成されている。さらに、第１遊星歯車機構の入力要素と第１遊星歯車機構の反力要素とのいずれか一方と第２遊星歯車機構の反力要素とを選択的に連結する第１係合機構と、第２遊星歯車機構の反力要素と第２遊星歯車機構の入力要素とを選択的に連結して変速部の全体を一体化する第２係合機構とを備えている。

特許文献１に記載された構成では、ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを設定できるようになっている。ＥＶ走行モードは、第１係合機構と第２係合機構とを共に解放することによって設定され、電源部から第１モータや第２モータに電力が供給され、これらのモータが出力する動力によって走行する。ＨＶ走行モードは、第１係合機構と第２係合機構とのうちの一方を係合しかつ他方を解放することによって設定される。そしてエンジンの出力した動力が第１モータ側と出力部材側とに分割され、エンジンの動力によって第１モータが発電機として機能させられ、その電力によって第２モータが駆動される。出力部材から出力される動力に第２モータが出力する動力が付加され、これらの動力によって走行する。

特開２０１７−７４３７号公報

特許文献１に記載された構成では、第１係合機構と第２係合機構とが共に解放された状態で故障して係合することができなくなると、エンジンから出力する動力によって走行するＨＶ走行モードを設定することができず、ＥＶ走行モードが継続されることとなる。すなわち、エンジンの動力によって第１モータを発電機として機能させ、その発電によって生じた電力を電源部に蓄えることができない。そして、第２モータを動作させることによって電源部の充電残量が低下して第２モータに供給される電力に不足が生じると、それに伴って第２モータで出力する動力が低下してしまい、走行できなくなる可能性がある。

本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、クラッチ機構が解放された状態で故障してしまい、第２モータの動力によって退避走行を行うことによる第２モータに対する電力不足、および、それに伴う走行不能を未然に回避すると共に、上述した故障が生じた場合であっても所定の退避場所まで退避走行することができる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ものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、発電機能のある第１モータと前記第１モータによって発電された電力で駆動される第２モータと、前記エンジンが出力した動力が入力される第１入力要素と、前記第１モータに連結されている第１反力要素と、第１出力要素とによって差動作用を行う第１差動機構と、前記第１出力要素に連結された第２入力要素と、出力部材に連結されている第２出力要素と、第２反力要素とによって差動作用を行う第２差動機構と、前記第１入力要素と前記第１反力要素とのいずれか一方と前記第２反力要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２差動機構における前記第２入力要素と前記第２出力要素と前記第２反力要素とのうち少なくともいずれか二つを選択的に連結して前記第２差動機構を一体化させる第２クラッチ機構とを備え、前記出力部材から出力される動力に前記第２モータで出力した動力が付加されるように構成されると共に、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とを共に解放して前記第２モータの出力する動力によって走行するＥＶ走行モードと、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とのうちの一方を解放しかつ他方を係合することによって前記エンジンの出力する動力と前記第２モータの出力する動力とによって走行するＨＶ走行モードとを設定することができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とを制御するコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とが解放された状態から係合しなくなる故障を判断し、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とのうちの一方に前記故障が生じた場合には、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とのうちの他方の解放を許可しないことを特徴とするものである。

この発明によれば、第１クラッチ機構と第２クラッチ機構とのうちの一方が解放された状態で故障した場合には、第１クラッチ機構と第２クラッチ機構とのうちの他方の解放が許可されないので、ＥＶ走行モードが設定されることを回避できる。つまり、第１クラッチ機構と第２クラッチ機構とが共に解放された状態で故障することにより、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの切り替えを行うことができなくなることを回避できる。そして、第２モータの出力する動力によるＥＶ走行モードでの走行が継続されて第２モータに供給される電力に不足が生じたり、更にはそれによって第２モータの出力する動力に不足が生じてハイブリッド車両が走行できなくなったりすることを回避できる。また、前記故障が生じた場合には、ＨＶ走行モードが設定されるため、所定の退避場所まで退避走行が可能になる。

第１駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 各走行モードでのクラッチ機構の係合および解放の状態をまとめて示す図表である。 この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置で実行される第１制御例を示すフローチャートである。 この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置で実行される第２制御例を示すフローチャートである。 この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置で実行される第３制御例を示すフローチャートである。 第２駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 第３駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 第４駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 第５駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 第６駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図である。

図１は、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の第１駆動装置の一例を説明するためのスケルトン図であり、図１に示す例は、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）あるいはリヤエンジン・リヤドライブ車（ＲＲ車）に適するように構成した例である。また、ここに示す例は、エンジン１と二つのモータ２，３とを備えたいわゆる２モータタイプの駆動装置であって、第１モータ２は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ１）によって構成され、エンジン１の回転数を第１モータ２によって制御すると共に、第１モータ２で発電された電力によって第２モータ３を駆動し、第２モータ３が出力する駆動力を走行のための駆動力に加えるように構成されている。なお、第２モータ３は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ２）によって構成することができる。

エンジン１が出力した動力を第１モータ２側と出力側とに分割する動力分割機構４が設けられている。動力分割機構４は、三つの回転要素によって差動作用を行う機構であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図１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、この動力分割機構４がこの発明の実施形態における第１差動機構に相当している。図１に示す動力分割機構４は、サンギヤ５と、サンギヤ５に対して同心円上に配置されたリングギヤ６と、これらサンギヤ５とリングギヤ６との間に配置されてサンギヤ５とリングギヤ６に噛み合っているピニオンギヤ７と、そのピニオンギヤ７を自転および公転可能に保持しているキャリヤ８とによって構成されている。図１に示す例では、サンギヤ５がこの発明の実施形態における第１反力要素に相当し、リングギヤ６がこの発明の実施形態における第１出力要素に相当し、キャリヤ８がこの発明の実施形態における第１入力要素に相当している。

エンジン１が出力した動力が前記キャリヤ８に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン１の出力軸に連結された入力軸（それぞれ図示せず）がキャリヤ８に連結されている。なお、キャリヤ８と入力軸とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介してキャリヤ８と入力軸とを連結してもよい。また、その出力軸と入力軸との間にダンパ機構やトルクコンバータ（それぞれ図示せず）などの機構を配置してもよい。

サンギヤ５に第１モータ２が連結されている。図１に示す例では、動力分割機構４および第１モータ２は、エンジン１の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第１モータ２は動力分割機構４を挟んでエンジン１とは反対側に配置されている。この動力分割機構４とエンジン１との間でこれら動力分割機構４およびエンジン１と同一の軸線上にその軸線の方向に並んで第２遊星歯車機構９が配置されている。第２遊星歯車機構９はいわゆる変速部となっていて、図１に示す例では、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されており、この第２遊星歯車機構９がこの発明の実施形態における第２差動機構に相当している。第２遊星歯車機構９はサンギヤ１０と、サンギヤ１０に対して同心円上に配置されたリングギヤ１１と、これらサンギヤ１０とリングギヤ１１との間に配置されてこれらサンギヤ１０およびリングギヤ１１に噛み合っているピニオンギヤ１２と、ピニオンギヤ１２を自転および公転可能に保持しているキャリヤ１３とによって構成されている。この第２遊星歯車機構９におけるキャリヤ１３に動力分割機構４におけるリングギヤ６が連結されている。また、第２遊星歯車機構９におけるリングギヤ１１に、この発明の実施形態における出力部材に相当する出力ギヤ１４が連結されている。上記のサンギヤ１０がこの発明の実施形態における第２反力要素に相当し、リングギヤ１１がこの発明の実施形態における第２出力要素に相当し、キャリヤ１３がこの発明の実施形態における第２入力要素に相当している。

上記の動力分割機構４と第２遊星歯車機構９とによって複合遊星歯車機構を構成するように第１クラッチ機構ＣＬ１が設けられている。第１クラッチ機構ＣＬ１は、第２遊星歯車機構９における反力要素であるサンギヤ１０を、動力分割機構４における入力要素もしくは反力要素に選択的に連結するためのものであって、図１に示す例では、第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０を動力分割機構４におけるキャリヤ８に選択的に連結するように構成されている。この第１クラッチ機構ＣＬ１は、湿式多板クラッチなどの摩擦式のクラッチ機構や、ドグクラッチなどの噛み合い式のクラッチ機構であってもよく、あるいは、通電されることによって作動する電磁クラッチであってもよい。この第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させることにより動力分割機構４におけるキャリヤ８と第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０とが連結されてこれらが入力要素となり、また動力分割機構４におけるサンギヤ５が反力要素となり、さらに第２遊星歯車機構９におけるリングギヤ１１が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。

さらに、第２遊星歯車機構９の全体を一体化させるための第２クラッチ機構ＣＬ２が設けられている。この第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０とキャリヤ８もしくはリングギヤ１１、あるいはキャリヤ８とリングギヤ１１とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、摩擦式あるいは噛み合い式のクラッチ機構、または、通電されることによって作動する電磁クラッチによって構成することができる。図１に示す例では、第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０とリングギヤ１１とを連結するように構成されている。そして、第１クラッチ機構ＣＬ１および第２クラッチ機構ＣＬ２は、エンジン１および動力分割機構４ならびに第２遊星歯車機構９と同一の軸線上に配置され、かつ第２遊星歯車機構９を挟んで動力分割機構４とは反対側に配置されている。なお、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２同士は、図１に示すように、半径方向で内周側と外周側とに並んだ状態に配置されていてもよく、あるいは軸線方向に並んで配置されていてもよい。図１に示すように半径方向に並べて配置した場合には、第１駆動装置の全体としての軸長を短くすることができる。また、軸線方向に並べて配置した場合には、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の外径の制約が少なくなるので、摩擦式のクラッチ機構を採用した場合には、摩擦板の枚数を少なくすることができる。

上記のエンジン１や動力分割機構４あるいは第２遊星歯車機構９の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト１５が配置されている。このカウンタシャフト１５に前記出力ギヤ１４に噛み合っているドリブンギヤ１６が取り付けられている。また、カウンタシャフト１５にはドライブギヤ１７が取り付けられており、このドライブギヤ１７に終減速機であるデファレンシャルギヤ１８におけるリングギヤ１９が噛み合っている。さらに、前記ドリブンギヤ１６には、第２モータ３におけるロータシャフト２０に取り付けられたドライブギヤ２１が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ１４から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ３が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ１６の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤ１８から左右のドライブシャフト２２に出力するように構成されている。

前記第１モータ２と第２モータ３とは、バッテリやインバータあるいはコンバータ（それぞれ図示せず）を備えた電源部２３に接続されている。この電源部２３は、マイクロコンピュータを主体にして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）２４によって制御されるように構成されている。例えば、第１モータ２が発電機として機能させられ、第１モータ２で発電した電力を第２モータ３に供給して第２モータ３がモータとして動作させられる。また、電源部２３から各モータ２，３に電力を供給してこれらのモータ２，３から走行のための駆動力を出力させる。あるいは減速時に第２モータ３を発電機として機能させて、発電した電力を電源部２３に充電する。ＥＵＣ２４は、更に、前記エンジン１や各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を制御するように構成されている。したがって、ＥＣＵ２４がこの発明の実施形態におけるコントローラに相当している。

上記の第１駆動装置は、二つのクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を備えていることにより四つの走行モードを設定することが可能である。各走行モードは、ＥＣＵ２４によって各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２およびエンジン１ならびに各モータ２，３を制御することにより設定される。図２に、これらの走行モードと、各走行モードでのクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合および解放の状態を図表として示してある。図２に示すように、エンジン１から動力を出力して走行するＨＶ走行モードと、エンジン１から動力を出力することなく、第１モータ２や第２モータ３から動力を出力して走行する、いわゆる電気自動車として走行するＥＶ走行モードとを設定することが可能である。上記のＨＶ走行モードとしては、第１モータ２を低回転数で回転させた場合（「０」回転を含む）に、第２遊星歯車機構９におけるリングギヤ１１の回転数よりもエンジン１（または入力軸）の回転数が高回転数となるローモードと、第２遊星歯車機構９におけるリングギヤ１１の回転数よりもエンジン１（または入力軸）の回転数が低回転数となるハイモードと、第２遊星歯車機構９におけるリングギヤ１１の回転数とエンジン１（または入力軸）の回転数が同一である直結モードとを設定することが可能である。

具体的には、ＥＶ走行モードでは、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が解放させられる。また、第２モータ３が電源部２３の電力によってモータとして動作する。エンジン１および第１モータ２は停止している。すなわち、第２モータ３が出力したトルクは、ドライブギヤ２１からドリブンギヤ１６を経てカウンタシャフト１５に伝達され、さらにドライブギヤ１７からリングギヤ１９を介してデファレンシャルギヤ１８に伝達される。その場合、ドリブンギヤ１６が回転することにより出力ギヤ１４およびこれと一体のリングギヤ１１が回転するが、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が解放させられていてサンギヤ１０が空転するから、キャリヤ１３やこれに連結されている動力分割機構４におけるリングギヤ６は回転しない。すなわち、第１モータ２やエンジン１を連れ回すことがないので、動力損失を回避もしくは抑制することができる。言い換えれば、エネルギー効率の良い走行を行うことができる。

ハイモードは、第１クラッチ機構ＣＬ１のみを係合させて設定される。第１クラッチ機構ＣＬ１によって動力分割機構４のキャリヤ８と第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０とが連結されると、前述した複合遊星歯車機構が形成される。ハイモードでは、エンジン１の動力は動力分割機構４のキャリヤ８と第２遊星歯車機構９のサンギヤ１０とに伝達される。動力分割機構４においては、キャリヤ８に伝達された動力がサンギヤ５とリングギヤ６とに分割して伝達される。サンギヤ５に伝達された動力によって第１モータ２が駆動され、第１モータ２が発電機として機能し、発電する。その発電に伴う負トルク、つまり、エンジン１の回転方向とは反対の方向に作用するトルクがサンギヤ５に作用する。また、リングギヤ６から第２遊星歯車機構９のキャリヤ１３に動力が伝達され、その動力とサンギヤ１０に伝達される動力とに応じた動力がリングギヤ１１に伝達される。リングギヤ１１から前述したドリブンギヤ１６およびカウンタシャフト１５ならびにドライブギヤ１７を経由してデファレンシャルギヤ１８に動力が伝達される。

一方、第１モータ２で発電された電力によって第２モータ３がモータとして機能し、その動力がドライブギヤ２１を介して前記ドリブンギヤ１６に伝達される。すなわち、一旦電力に変換された動力が、第２モータ３によって機械的な動力に再変換され、出力ギヤ１４から出力される動力に加えられる。

そのハイモードでは、第１クラッチ機構ＣＬ１によって連結されているキャリヤ８とサンギヤ１０とが入力要素を形成し、エンジン１が出力した動力がこれらキャリヤ８とサンギヤ１０とに伝達される。また、動力分割機構４におけるサンギヤ５には第１モータ２が発電機として機能することによる負トルクが加えられ、サンギヤ５が反力要素となる。この状態では、出力要素である第２遊星歯車機構９のリングギヤ１１がキャリヤ８やサンギヤ１０の回転数（あるいはエンジン回転数）より高回転数になる。したがって、入力回転数と出力回転数との比である変速比として見た場合、「１」より小さい変速比となって、いわゆるオーバードライブ状態となる。また、エンジン１が出力した動力のうち第１モータ２側に伝達される動力とリングギヤ１１側に伝達される動力との比率、すなわち第１モータ２側に伝達される駆動力を「１」とした場合、リングギヤ１１側の伝達される駆動力の割合である駆動力分割率は、「１／（ρ１＋ρ１×ρ２）」となる。ここで、「ρ１」は動力分割機構４を構成している遊星歯車機構におけるギヤ比（リングギヤ６の歯数とサンギヤ５の歯数との比率）であり、「ρ２」は第２遊星歯車機構９のギヤ比（リングギヤ１１の歯数とサンギヤ１０の歯数との比率）である。

ローモードは、第１クラッチ機構ＣＬ１を解放し、かつ第２クラッチ機構ＣＬ２を係合させて設定される。第１クラッチ機構ＣＬ１を解放すると、動力分割機構４と第２遊星歯車機構９との間では、リングギヤ６とキャリヤ１３とが連結されているのみであるから、エンジン１が出力した動力のうち、リングギヤ６に伝達された動力が第２遊星歯車機構９のキャリヤ１３に伝達される。第２遊星歯車機構９では、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合してサンギヤ１０とリングギヤ１１との二つの回転要素が連結されているので、第２遊星歯車機構９の全体が一体となって回転する。したがって、第２遊星歯車機構９が変速作用を行うことがないので、動力分割機構４のリングギヤ６の動力は、第２遊星歯車機構９によって増減されることなく出力ギヤ１４に伝達される。そして、出力ギヤ１４から前述したドリブンギヤ１６およびカウンタシャフト１５ならびにドライブギヤ１７を経由してデファレンシャルギヤ１８に動力が伝達される。

一方、第１モータ２で発電された電力によって第２モータ３がモータとして機能し、その動力がドライブギヤ２１を介して前記ドリブンギヤ１６に伝達される。すなわち、一旦電力に変換された動力が、第２モータ３によって機械的な動力に再変換され、出力ギヤ１４から出力される動力に加えられる。

またローモードでは、動力分割機構４は単独で機能し、その出力要素であるリングギヤ６から第２遊星歯車機構９に動力が伝達される。その第２遊星歯車機構９は全体が一体となって回転するので、出力要素であるリングギヤ１１は入力要素であるキャリヤ１３と同速度で回転し、結局、動力分割機構４のリングギヤ６の動力が増減されることなく出力ギヤ１４から出力される。したがって、出力ギヤ１４の回転数は、エンジン１の回転数および第１モータ２の回転数が上記のハイモードの場合と同じであっても、ハイモードにおける回転数より低回転数となり、その回転数の低下分、変速比が大きくなる。また、エンジン１が出力した動力の分割は、動力分割機構４のみによって行われるので、第１モータ２側に伝達される駆動力の割合を「１」とした場合、出力ギヤ１４側に伝達される動力の割合、すなわちローモードでの駆動力分割率は、「１／ρ１」となる。

直結モードは、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が共に係合されることによって設定される。前述したように、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合することにより第２遊星歯車機構９の全体が一体となって回転する。また、第１クラッチＣＬ１が係合することにより、第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０にエンジン１が連結される。したがって、エンジン１が出力した動力は、第２遊星歯車機構９を介して出力ギヤ１４に直接伝達される。また、動力分割機構４においては、キャリヤ８がエンジン１に連結され、またリングギヤ６が第２遊星歯車機構９および第１クラッチ機構ＣＬ１を介してエンジン１に連結されるから、動力分割機構４の全体が一体となって回転し、差動作用を行わない。したがって、第１モータ２が電源部２３の電力によってモータとして機能することによる出力トルクが動力分割機構４および第２遊星歯車機構９を介して、増減されることなく出力ギヤ１４に伝達される。このようにして、エンジン１と第１モータ２との動力が合算されて出力ギヤ１４から出力される。また、この場合であっても第２モータ３は電源部２３の電力によってモータとして機能し、その出力した動力が前述したドリブンギヤ１６の部分で、エンジン１および第１モータ２の動力に加えられる。すなわち、エンジン１および第１モータ２ならびに第２モータ３の全てが走行のための駆動力を出力し、その駆動力がデファレンシャルギヤ１８から左右のドライブシャフト２２に伝達される。したがって、この直結モードでは、燃料として備えている化学エネルギーおよび電源部２３の電気エネルギーの両方を利用して駆動力を発生するから、ハイブリッド車両としては最も大きい駆動力を発生させることができる。言い換えれば、電源部２３の電力をハイブリッド車両の走行のために有効に使用することができる。特に、動力分割機構４や第２遊星歯車機構９においてそれぞれの回転要素同士の相対回転が生じないので、エネルギー損失を抑制してエネルギー効率を向上させることができる。

なお、上記の各走行モードは車速や要求駆動力、電源部２３の充電残量などに基づいて設定され、例えば要求駆動力が比較的小さい場合には、ＥＶ走行モードが設定され、要求駆動力が比較的大きい場合には、ＨＶ走行モードが設定される。そして、ＨＶ走行モードを設定する場合においては、車速と要求駆動力に応じてローモードやハイモード、あるいは直結モードのいずれかのモードを選択するように構成されている。一例として、比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、ローモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、ハイモードが選択され、車両の運転状態がローモードとハイモードとを設定する領域の間の運転点（車速と要求駆動力とに基づいた値）の場合に、直結モードが選択されるように構成されている。

この発明の実施形態に係るハイブリッド車両では、ＥＶ走行モードで走行している場合には、停止させているエンジン１や第１モータ２などが走行抵抗になるので、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を共に解放することによって駆動輪からエンジン１や第１モータ２などが切り離されている。そのため、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が解放された状態で故障してしまうと、すなわち係合できなくなってしまうと、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替えることができない。つまり、エンジン１の動力によって第１モータ２を発電機として機能させ、その発電した電力を電源部２３に充電することができない状態でＥＶ走行モードを継続することとなる。そして、第２モータ３を駆動することによって電源部２３の充電残量が低下すると、電源部２３から第２モータ３に供給できる電力が低下し、それに伴って第２モータ３で生じる動力が低下して、走行することができない可能性がある。

この発明の実施形態に係る制御装置は、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２で共に前記故障が生じることによって、エンジン１の動力によっては電源部２３を充電することができない状態で第２モータ３の動力によって走行することを回避するように構成されている。すなわち、電源部２３から第２モータ３に供給される電力に不足が生じ、それによって前記動力に不足が生じて走行不能になることを回避して退避走行ができるように構成されている。その制御の一例を図３にフローチャートで示してあり、ここに示すルーチンはハイブリッド車両がＨＶ走行モードで走行している状態で前記ＥＣＵ２４によって実行される。先ず、第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２とのうちのいずれか一方を係合させる係合指令信号が出力されたか否かが判断される（ステップＳ１）。図３に示す例では、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させる係合指令信号が出力されたか否かが判断される。上記の係合指令信号は、第１クラッチ機構ＣＬ１がトルクを伝達していない解放状態からトルクを伝達する係合状態へ移行させる指令信号であり、第１クラッチ機構ＣＬ１を油圧式のクラッチによって構成した場合には、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させるための油圧指令値であり、電磁クラッチによって構成した場合には、第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させるために図示しないコイルに通電する電流値などである。

ところで、上述した第１クラッチ機構ＣＬ１に対する係合要求は、例えば、ＥＶ走行モードからハイモードに切り替える場合や、ローモードからハイモードあるいは直結モードに切り替える条件が成立することにより発生する。つまりステップＳ１ではこのような条件の成立に伴って第１クラッチ機構ＣＬ１を係合させる係合指令信号が出力されたか否かを判断することになる。なお、図３に示す例では、ローモードからハイモードに切り替える場合を例として説明する。

図３に示す例では、ステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、上記の係合指令信号が出力された時点から、第１クラッチ機構ＣＬ１が解放された状態のまま、予め定めた所定時間が経過したか否かが判断される。すなわち、所定時間内に、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することができない故障が第１クラッチ機構ＣＬ１に生じたか否かが判断される。第１クラッチ機構ＣＬ１が係合したか否かの判断は、例えば、第１クラッチ機構ＣＬ１に取り付けられている図示しないストロークセンサの検出値に基づいて行うことができる。そのストロークセンサは第１クラッチ機構ＣＬ１の動作量を検出するものであり、その検出値に基づいて第１クラッチ機構ＣＬ１の係合および解放の状態を判定することができる。所定時間内に第１クラッチ機構ＣＬ１の係合が完了していることによってステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３に進み、第２クラッチ機構ＣＬ２の解放を許可しない。その後、リターンする。

したがって、図３に示す制御例では、上述した構成のハイブリッド車両は、ローモードで走行することとなり、ハイモードやＥＶ走行モードで走行することは許可されない。そのため、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が共に解放された状態で故障すること、および、エンジン１の動力によっては電源部２３を充電することができないＥＶ走行モードでの走行が継続されることによって、電源部２３から第２モータ３に供給される電力に不足が生じたり、それに伴って第２モータ３で出力する動力が低下したりしてハイブリッド車両が走行不能な状態になることを未然に回避することができる。また、ローモードあるいは直結モードが設定されるから、それらの走行モードで所定の退避場所まで退避走行することができる。

図４は、この発明の実施形態に係る制御装置の第２制御例を説明するためのフローチャートであり、ここに示す例は、第１クラッチ機構ＣＬ１における図示しない入力側部材の回転数Ｎ_ｉｎと、図示しない出力側回転部材の回転数Ｎ_ｏｕｔとの差（以下の説明では、入出力回転数差と記す。）ΔＮに基づいて上述した第１クラッチ機構ＣＬ１の故障を判断するように構成した例である。なお、図４のフローチャートにおいて、前述の図３のフローチャートと制御内容が同じ制御ステップについては、図３のフローチャートと同じステップ番号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、入出力回転数差ΔＮの絶対値が閾値α以上のまま、前記所定時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ４）。入力側回転部材の回転数Ｎ_ｉｎと出力側回転部材の回転数Ｎ_ｏｕｔとは、図示しない回転数センサによってそれぞれ検出することができ、それらの検出値に基づいて入出力回転数差ΔＮおよびその絶対値を算出する。閾値α上述した第１クラッチ機構ＣＬ１の係合完了を判断するものであって、実験により予め定め求めることができる。

図４に示す制御例では、前記所定時間内に入出力回転数差ΔＮの絶対値が閾値αより小さくなる場合には、第１クラッチ機構ＣＬ１の係合が完了したとしてステップＳ４で否定的に判断され、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ４で肯定的に判断された場合には、第１クラッチ機構ＣＬ１の係合が完了していない、すなわち上述した故障が生じているとしてステップＳ３に進む。したがって、このような構成であっても、図３に示す制御例と同様の作用を生じさせ、また、図３に示す制御例と同様の効果を得ることができる。

なお、図１に示す第１駆動装置では、第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２とを共に解放することによって第１駆動装置からエンジン１を切り離して走行するＥＶ走行モードを設定し、また、それらの第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２とのうちいずれか一方あるいは両方を共に係合することによってＨＶ走行モードを設定するように構成されている。したがって、ＥＶ走行モードを設定するクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２のうち、「前記故障が生じたクラッチ機構の数」が、多くとも、「前記ＥＶ走行モードを設定するクラッチ機構の数」から「ＨＶ走行モードを設定することのできる最小のクラッチ機構の数」を減算した値と等しくなった場合に、「前記故障が生じていない残りのクラッチ機構」の解放を禁止するように構成してもよい。

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り、先ず、図１に示す第１駆動装置において、「前記故障が生じたクラッチ機構の数」が、多くとも、前記ＥＶ走行モードを設定するクラッチ機構の数、すなわちここに示す例では「２」からＨＶ走行モードを設定することのできる最小のクラッチ機構の数、すなわちここに示す例では「１」を減算した値すなわち「１」であるか否かが判断される（ステップＳ５）。「前記故障が生じたクラッチ機構の数」は、図３および図４にフローチャートで示すように、ローモードからハイモードに切り替える場合には、上述したステップＳ２あるいはステップＳ４に示す制御内容を実行することによって判断できる。そして、第１クラッチ機構ＣＬ１で前記故障が生じていることが判断された場合には、「前記故障が生じたクラッチ機構の数」を「１」にする。また、第１クラッチ機構ＣＬ１で前記故障が生じていないことが判断された場合には、「前記故障が生じたクラッチ機構の数」を「０」にする。

図５に示す例では、ステップＳ５で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ５で肯定的に判断された場合には、ステップＳ６に進み、ＥＶ走行モードを設定する各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２のうち、前記故障が生じていない正常なクラッチ機構、すなわちここに示す例では第２クラッチ機構ＣＬ２の解放を許可しない。その後、リターンする。

このような構成であっても、上述した構成のハイブリッド車両は、ローモードで走行することとなり、ハイモードやＥＶ走行モードで走行することは許可されない。つまり、図３および図４に示す制御例と同様の作用を生じさせ、また、図３および図４に示す制御例と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した各制御例は、図１に示す構成以外の構成であっても行うことができる。図６は、第２駆動装置の一例を示すスケルトン図であって、ここに示す第２駆動装置は、図１に示す構成における動力分割機構４と第２遊星歯車機構９との連結状態およびクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の配置を変更した例である。

図６に示す例では、動力分割機構４におけるリングギヤ６と第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０とが連結されている。第１クラッチ機構ＣＬ１は、軸線方向で動力分割機構４と第１モータ２との間に配置され、動力分割機構４のキャリヤ８と第２遊星歯車機構９におけるリングギヤ１１とを選択的に連結するように構成されている。したがって、図６に示す例では、第２遊星歯車機構９のサンギヤ１０がこの発明の実施形態における第２入力要素に相当している。出力ギヤ１４は、第２遊星歯車機構９におけるキャリヤ１３に連結されており、したがってこのキャリヤ１３がこの発明の実施形態における第２出力要素に相当している。さらに、第２遊星歯車機構９におけるリングギヤ１１がこの発明の実施形態における第２反力要素に相当している。また、第２クラッチ機構ＣＬ２は、第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０とキャリヤ１３とを選択的に連結するように構成され、第２遊星歯車機構９と同一軸線上でエンジン１側に配置されている。他の構成は、図１に示す構成と同様であり、したがって図６に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように構成した場合であっても、ＥＶ走行モード、ＨＶ走行モードでのハイモードおよびローモード、ならびに直結モードを設定することができる。第２駆動装置では、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することにより、ＨＶ走行モードでのローモードが設定され、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合することにより、ＨＶ走行モードでのハイモードが設定される。すなわち、これらのモードを設定するための各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合および解放の状態が、図１に示すように構成した例とは反対になる。なお、ＥＶ走行モードおよび直結モードについては図１に示す例と同じである。したがって、上述した図３ないし図５に示す第１制御例ないし第３制御例を実行した場合には、ステップＳ１では第２クラッチ機構ＣＬ２に対する係合指令信号の有無が判断され、ステップＳ３では第１クラッチ機構ＣＬ１の解放が許可されないことになる。このような構成であっても、図１に示す第１駆動装置と同様の作用・効果を得ることができる。

図７は、第３駆動装置の一例を示すスケルトン図であって、ここに示す第３駆動装置は、図１に示す構成のうち、第２遊星歯車機構９ａをダブルピニオン型の遊星歯車機構に変更した例である。ダブルピニオン型遊星歯車機構は、サンギヤ１０ａに噛み合っている第１のピニオンギヤ１２ａと、その第１のピニオンギヤ１２ａおよびリングギヤ１１ａに噛み合っている第２のピニオンギヤ１２ｂとをキャリヤ１３ａによって保持した遊星歯車機構である。また、図７に示す第３駆動装置では、第２遊星歯車機構９ａのリングギヤ１１ａが動力分割機構４におけるリングギヤ６に連結されて、リングギヤ１１ａが第２遊星歯車機構９ａにおける入力要素になっていてこの発明の実施形態における第２入力要素に相当している。また、キャリヤ１３ａに出力ギヤ１４が連結されて、キャリヤ１３ａが第２遊星歯車機構９ａにおける出力要素になっていてこの発明の実施形態における第２出力要素に相当している。さらに、図７に示す構成では、第２クラッチ機構ＣＬ２は第２遊星歯車機構９ａにおけるキャリヤ１３ａとサンギヤ１０ａとを選択的に連結するように構成されている。なお、サンギヤ１０ａがこの発明の実施例における第２反力要素に相当している。他の構成は、前述した図１に示す構成と同様であり、したがってそれらの構成については、図７に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。

図７に示す構成の第３駆動装置においても、ＥＶ走行モード、ＨＶ走行モードでのハイモードおよびローモード、ならびに直結モードを設定することができる。それぞれのモードを設定するための各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合および解放の状態は前述した図２に示す状態と同じである。すなわち、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を共に解放することによりＥＶ走行モードが設定され、これらのクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２を共に係合させることにより、直結モードが設定される。また、第１クラッチ機構ＣＬ１が係合することによりハイモードが設定され、第２クラッチ機構ＣＬ２が係合することにより、ローモードが設定される。したがって、上述した図３ないし図５に示す第１制御例ないし第３制御例を実行すると、図１に示す第１駆動装置と同様の作用・効果を得ることができる。

図８は、第４駆動装置の一例を示すスケルトン図であって、ここに示す第４駆動装置は、上述した図７に示す構成のうち、ダブルピニオン型の第２遊星歯車機構９ａにおけるサンギヤ１０ａを出力要素とするとともに、キャリヤ１３ａを第１クラッチ機構ＣＬ１を介して動力分割機構４におけるキャリヤ８に連結するように構成した例である。したがって、図８に示す例における出力部材はサンギヤ１０ａに一体化されている出力軸１４ａであり、この出力軸１４ａは、エンジン１の回転中心軸線と同一の軸線上で、エンジン１とは反対側に配置されている。また、図８では省略してある第２モータ３は、出力軸１４ａに対してトルクを加えるように構成されている。この図８に示す構成は、前置きエンジン・後輪駆動車（ＦＲ車）に適する構成であって、エンジン１の出力側に、第１モータ２、動力分割機構４、第２遊星歯車機構９ａ、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２が、ここに挙げた順に配置されている。

図８に示す構成の第４駆動装置であっても、上記の図７に示す構成の第３駆動装置と同様に動作させてＥＶ走行モード、ＨＶ走行モードでのハイモードおよびローモード、直結モードを設定することができる。したがって、上述した図３ないし図５に示す第１制御例ないし第３制御例を実行すると、図１に示す第１駆動装置と同様の作用・効果を得ることができる。

図９は、第５駆動装置の一例を示すスケルトン図であって、ここに示す第５駆動装置は、動力分割機構４ａをダブルピニオン型遊星歯車機構によって構成した例であり、ここに示す動力分割機構４ａは、サンギヤ５ａに噛み合っている第１のピニオンギヤ７ａと、この第１のピニオンギヤ７ａとリングギヤ６ａとに噛み合っている第２のピニオンギヤ７ｂとを備え、これらのピニオンギヤ７ａ，７ｂがキャリヤ８ａによって保持されている。この動力分割機構４ａは、前述した図１に示す例とは異なり、第２遊星歯車機構９よりもエンジン１側に配置され、そのリングギヤ６ａにエンジン１が出力した動力を入力するように構成されている。したがって、リングギヤ６ａが入力要素に相当している。また、キャリヤ８ａがシングルピニオン型遊星歯車機構である第２遊星歯車機構９のキャリヤ１３に連結されている。他の構成は、図１に示す構成と同様である。すなわち、動力分割機構４ａのサンギヤ５ａに第１モータ２が連結されるとともに、そのサンギヤ５ａと第２遊星歯車機構９のサンギヤ１０との間に第１クラッチ機構ＣＬ１が設けられ、第２遊星歯車機構９におけるサンギヤ１０とリングギヤ１１との間に第２クラッチ機構ＣＬ２が設けられている。これらのクラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２は、第２遊星歯車機構９と第１モータ２との間に配置されている。

図９に示す構成の駆動装置であっても、前述した図１に示す例と同様に、ＥＶ走行モード、ＨＶ走行モードでのハイモードおよびローモード、ならびに直結モードを設定することができる。それぞれのモードを設定するための各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２の係合および解放の状態は前述した図２に示す状態と同じである。したがって、上述した図３ないし図５に示す第１制御例ないし第３制御例を実行すると、図１に示す第１駆動装置と同様の作用・効果を得ることができる。

図１０は、第６駆動装置の一例を示すスケルトン図であって、ここに示す第６駆動装置は、上述した図９に示す第５駆動装置をＦＲ車に適するように変更した例である。すなわち、エンジン１は第１モータ２を挟んで、各クラッチ機構ＣＬ１，ＣＬ２や第２遊星歯車機構９などとは反対側に配置されている。これに対して、動力分割機構４ａを挟んで第２遊星歯車機構９などとは反対側で、エンジン１などの回転中心軸線と同一の軸線上に出力軸１４ａが配置されている。図１０では省略してある第２モータ３は、出力軸１４ａに対してトルクを加えるように構成されている。

図１０に示す構成の第６駆動装置は、各構成部材の配置が図９に示す例とは異なるだけであるから、図９に示す構成の第５駆動装置と同様に動作して、ＥＶ走行モード、ＨＶ走行モードでのハイモードおよびローモード、直結モードを設定することができる。したがって、上述した図３ないし図５に示す第１制御例ないし第３制御例を実行すると、図１に示す第１駆動装置と同様の作用・効果を得ることができる。

１…エンジン、 ２…第１モータ、 ３…第２モータ、 ４，４ａ…動力分割機構、 ５，５ａ…サンギヤ、 ６，６ａ…リングギヤ、 ７，７ａ，７ｂ…ピニオンギヤ、 ８，８ａ…キャリヤ、 ９，９ａ…第２遊星歯車機構、 １０，１０ａ…サンギヤ、 １１，１１ａ…リングギヤ、 １２，１２ａ，１２ｂ…ピニオンギヤ、 １３，１３ａ…キャリヤ、 １４…出力ギヤ、 １４ａ…出力軸、 ＣＬ１…第１クラッチ機構、 ＣＬ２…第２クラッチ機構、 ２３…電源部、 ２４…電子制御装置（コントローラ）。

Claims (1)

1. エンジンと、
   発電機能のある第１モータと
   前記第１モータによって発電された電力で駆動される第２モータと、
   前記エンジンが出力した動力が入力される第１入力要素と、前記第１モータに連結されている第１反力要素と、第１出力要素とによって差動作用を行う第１差動機構と、
   前記第１出力要素に連結された第２入力要素と、出力部材に連結されている第２出力要素と、第２反力要素とによって差動作用を行う第２差動機構と、
   前記第１入力要素と前記第１反力要素とのいずれか一方と前記第２反力要素とを選択的に連結する第１クラッチ機構と、
   前記第２差動機構における前記第２入力要素と前記第２出力要素と前記第２反力要素とのうち少なくともいずれか二つを選択的に連結して前記第２差動機構を一体化させる第２クラッチ機構とを備え、
   前記出力部材から出力される動力に前記第２モータで出力した動力が付加されるように構成されると共に、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とを共に解放して前記第２モータの出力する動力によって走行するＥＶ走行モードと、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とのうちの一方を解放しかつ他方を係合することによって前記エンジンの出力する動力と前記第２モータの出力する動力とによって走行するＨＶ走行モードとを設定することができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とを制御するコントローラを更に備え、
   前記コントローラは、
   前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とが解放された状態から係合しなくなる故障を判断し、
   前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とのうちの一方に前記故障が生じた場合には、前記第１クラッチ機構と前記第２クラッチ機構とのうちの他方の解放を許可しない
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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