JP3610714B2 - ハイブリッド駆動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハイブリッド駆動制御装置に係り、特に、動力源が故障した場合の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) 動力の発生原理が異なる２種類の動力源と、(b) その２種類の動力源にそれぞれ連結された第１回転要素および第２回転要素と、駆動系に連結された第３回転要素とを有し、それ等の間で機械的に動力を合成、分配する３軸式動力入出力手段とを有するハイブリッド駆動制御装置が知られている。特開平７−１３５７０１号公報に記載されている車両はその一例で、車両走行用の動力源として、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、電気エネルギーで作動するモータジェネレータとを備えているとともに、３軸式動力入出力手段として遊星歯車装置が用いられており、エンジンを常時作動させながらモータジェネレータの回生トルクや力行トルクを制御して駆動系へ出力するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなハイブリッド駆動制御装置は、現在多用されているオートマチック車両とは異なり、トルクコンバータを備えていないのが普通であるため、エンジンやモータジェネレータ等の動力源が故障すると、それが直接車両の駆動トルクに影響し、例えばエンジンブレーキのような制動力が発生する可能性があった。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、動力源の故障に伴う駆動トルク変動を抑制することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 電動モータを含む２種類の動力源と、(b) その２種類の動力源にそれぞれ連結された第１回転要素および第２回転要素と、駆動系に連結された第３回転要素とを有し、それ等の間で機械的に動力を合成、分配する３軸式動力入出力手段とを有するハイブリッド駆動制御装置において、(c) 前記電動モータが故障したことを検出するフェール検出手段と、(d) そのフェール検出手段により前記電動モータの故障が検出された場合には、少なくともその電動モータと前記駆動系との動力伝達を遮断する動力源遮断手段とを有することを特徴とする。
第２発明は、第１発明のハイブリッド駆動制御装置において、前記動力源遮断手段は、車速が所定値以上の場合に前記動力伝達を遮断することを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
このようなハイブリッド駆動制御装置においては、フェール検出手段によって電動モータの故障が検出されると、その電動モータと駆動系との動力伝達が遮断されるため、電動モータのフリクションロスによる制動力の発生を防止できるなど、動力源の故障に伴う駆動トルク変動が抑制される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明は、例えば燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンと電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行用の動力源として備えているハイブリッド車両に好適に適用される。３軸式動力入出力手段は、例えば前記特開平７−１３５７０１号公報に記載のハイブリッド車両のように、電気トルコンとして使用できることは勿論であるが、エンジン出力を主として発電機として使用されるモータジェネレータおよび駆動系に分配する機械式分配装置として使用することもできるなど、種々の態様で使用できる。３軸式動力入出力手段としては、遊星歯車装置が好適に用いられるが、傘歯車式の差動装置などを利用することもできる。
【０００８】
フェール検出手段は、２種類の動力源の故障をそれぞれ検出できるものが望ましい。動力源の故障は、モータジェネレータ等の動力源そのものの故障は勿論であるが、動力源を作動させる電気系統や蓄電装置等の故障など、動力源を使用できなくなる場合も含む。また、フェール検出手段は、例えば動力源回転数が動力源ブレーキが作用する所定値以下で、且つ動力源回転数の変化率（減速度）がマイナスの所定値以下である場合に故障と判断するように構成される。運転者の要求出力を表すアクセル操作量を考慮して判断することもできる。
【０００９】
動力源遮断手段は、例えば３軸式動力入出力手段と動力源との間にクラッチを設けて、そのクラッチを解放するように構成される。また、３軸式動力入出力手段の３つの回転要素のうちの任意の２つを連結して、その３軸式動力入出力手段を一体回転させる直結クラッチを有する場合は、その直結クラッチを解放するとともに、動力源の一方をフリー回転可能な状態として、ニュートラル（中立状態）にするようにしても良い。駆動系である駆動輪と３軸式動力入出力手段との間に自動変速機を有する場合は、その自動変速機をニュートラルにしても良いなど、駆動輪と３軸式動力入出力手段との間で動力伝達を遮断するようにしても良い。
【００１０】
また、フェール検出手段によって故障が検出された場合には常に動力源遮断手段によって動力源を遮断するようにしても良いが、例えば車速が所定値以上で制動力が比較的大きい場合だけ動力源を遮断するようにしても良いなど、他の実行条件を設けることもできる。
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド駆動制御装置１０の骨子図である。
【００１２】
図１において、このハイブリッド駆動制御装置１０はＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両用のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエンジン１２と、電動モータおよび発電機としての機能を有するモータジェネレータ１４と、シングルピニオン型の遊星歯車装置１６と、自動変速機１８とを車両の前後方向に沿って備えており、出力軸１９から図示しないプロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆動輪（後輪）へ駆動力を伝達する。尚、エンジン１２およびモータジェネレータ１４はそれぞれ動力の発生原理の異なる２種類の動力源に相当する。
【００１３】
遊星歯車装置１６は機械的に力を合成分配する合成分配機構で、モータジェネレータ１４と共に電気式トルコン２４を構成しており、その第１回転要素としてのリングギヤ１６ｒは第１クラッチＣＥ₁ を介してエンジン１２に連結され、その第２回転要素としてのサンギヤ１６ｓはモータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒに連結され、その第３回転要素としてのキャリア１６ｃは自動変速機１８の入力軸２６に連結されている。また、サンギヤ１６ｓおよびキャリア１６ｃは第２クラッチＣＥ₂ によって連結されるようになっている。尚、遊星歯車装置１６は３軸式動力入出力手段に対応しており、第２クラッチＣＥ₂ は直結クラッチに対応している。
【００１４】
また、エンジン１２の出力は、回転変動やトルク変動を抑制するためのフライホイール２８およびスプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置３０を介して第１クラッチＣＥ₁ に伝達される。第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ は、何れも油圧アクチュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッチである。
【００１５】
自動変速機１８は、前置式オーバードライブプラネタリギヤユニットから成る副変速機２０と、単純連結３プラネタリギヤトレインから成る前進４段、後進１段の主変速機２２とを組み合わせたものである。
【００１６】
具体的には、副変速機２０はシングルピニオン型の遊星歯車装置３２と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチＣ₀ 、ブレーキＢ₀ と、一方向クラッチＦ₀ とを備えて構成されている。また、主変速機２２は、３組のシングルピニオン型の遊星歯車装置３４、３６、３８と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチＣ₁ , Ｃ₂ 、ブレーキＢ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ₄ と、一方向クラッチＦ₁ ，Ｆ₂ とを備えて構成されている。
【００１７】
そして、図２に示されているソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４の励磁、非励磁により油圧回路４０が切り換えられたり、図示しないシフトレバーに連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路４０が機械的に切り換えられたりすることにより、クラッチＣ₀ ，Ｃ₁ ，Ｃ₂ 、ブレーキＢ₀ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ，Ｂ₄ がそれぞれ係合、解放制御され、図３に示されているようにニュートラル（Ｎ）と前進５段（１ｓｔ〜５ｔｈ）、後進１段（Ｒｅｖ）の各変速段が成立させられる。
【００１８】
なお、上記自動変速機１８や前記電気式トルコン２４は、中心線に対して略対称的に構成されており、図１では中心線の下半分が省略されている。
【００１９】
図３のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッチの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバーがエンジンブレーキレンジ、たとえば「３」、「２」、及び「Ｌ」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、そして、空欄は非係合を表している。
【００２０】
その場合に、ニュートラルＮ、後進変速段Ｒｅｖ、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバーに機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路４０が機械的に切り換えられることによって成立させられ、前進変速段の１ｓｔ〜５ｔｈの相互間の変速はソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４によって電気的に制御される。
【００２１】
また、前進変速段の変速比は１ｓｔから５ｔｈとなるに従って段階的に小さくなり、４ｔｈの変速比ｉ₄ ＝１であり、５ｔｈの変速比ｉ₅ は、副変速機２０の遊星歯車装置３２のギヤ比をρ（＝サンギヤの歯数Ｚ_S ／リングギヤの歯数Ｚ_R ＜１）とすると１／（１＋ρ）となる。後進変速段Ｒｅｖの変速比ｉ_R は、遊星歯車装置３６、３８のギヤ比をそれぞれρ₂ 、ρ₃ とすると１−１／ρ₂ ・ρ₃ である。図３は各変速段の変速比の一例を示したものである。
【００２２】
図３の作動表に示されているように、第２変速段（２ｎｄ）と第３変速段（３ｒｄ）との間の変速は、第２ブレーキＢ₂ と第３ブレーキＢ₃ との係合・解放状態を共に変えるクラッチツウクラッチ変速になる。この変速を円滑に行うために、上述した油圧回路４０には図４に示す回路が組み込まれている。
【００２３】
図４において符号７０は１−２シフトバルブを示し、また符号７１は２−３シフトバルブを示し、さらに符号７２は３−４シフトバルブを示している。これらのシフトバルブ７０、７１、７２の各ポートの各変速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ７０、７１、７２の下側に示している通りである。なお、その数字は各変速段を示す。
【００２４】
その２−３シフトバルブ７１のポートのうち第１変速段および第２変速段で入力ポート７３に連通するブレーキポート７４に、第３ブレーキＢ₃ が油路７５を介して接続されている。この油路にはオリフィス７６が介装されており、そのオリフィス７６と第３ブレーキＢ₃ との間にダンパーバルブ７７が接続されている。このダンパーバルブ７７は、第３ブレーキＢ₃ にライン圧が急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝作用を行うものである。
【００２５】
また、符号７８はＢ−３コントロールバルブであって、第３ブレーキＢ₃ の係合圧Ｐ_B3をこのＢ−３コントロールバルブ７８によって直接制御するようになっている。すなわち、このＢ−３コントロールバルブ７８は、スプール７９とプランジャ８０とこれらの間に介装したスプリング８１とを備えており、スプール７９によって開閉される入力ポート８２に油路７５が接続され、また、この入力ポート８２に選択的に連通させられる出力ポート８３が第３ブレーキＢ₃ に接続されている。さらにこの出力ポート８３は、スプール７９の先端側に形成したフィードバックポート８４に接続されている。
【００２６】
一方、前記スプリング８１を配置した箇所に開口するポート８５には、２−３シフトバルブ７１のポートのうち第３変速段以上の変速段でＤレンジ圧を出力するポート８６が油路８７を介して連通させられている。また、プランジャ８０の端部側に形成した制御ポート８８には、リニアソレノイドバルブＳＬＵが接続されている。
【００２７】
したがって、Ｂ−３コントロールバルブ７８は、スプリング８１の弾性力とポート８５に供給される油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポート８８に供給される信号圧が高いほどスプリング８１による弾性力が大きくなるように構成されている。
【００２８】
さらに、図４における符号８９は、２−３タイミングバルブであって、この２−３タイミングバルブ８９は、小径のランドと２つの大径のランドとを形成したスプール９０と第１のプランジャ９１とこれらの間に配置したスプリング９２とスプール９０を挟んで第１のプランジャ９１とは反対側に配置された第２のプランジャ９３とを有している。
【００２９】
この２−３タイミングバルブ８９の中間部のポート９４に油路９５が接続され、また、この油路９５は２−３シフトバルブ７１のポートのうち第３変速段以上の変速段でブレーキポート７４に連通させられるポート９６に接続されている。
【００３０】
さらに、この油路９５は途中で分岐して、前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート９７にオリフィスを介して接続されている。この中間部のポート９４に選択的に連通させられるポート９８は油路９９を介してソレノイドリレーバルブ１００に接続されている。
【００３１】
そして、第１のプランジャ９１の端部に開口しているポートにリニアソレノイドバルブＳＬＵが接続され、また第２のプランジャ９３の端部に開口するポートに第２ブレーキＢ₂ がオリフィスを介して接続されている。
【００３２】
前記油路８７は第２ブレーキＢ₂ に対して油圧を供給・排出するためのものであって、その途中には小径オリフィス１０１とチェックボール付きオリフィス１０２とが介装されている。また、この油路８７から分岐した油路１０３には、第２ブレーキＢ₂ から排圧する場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス１０４が介装され、この油路１０３は以下に説明するオリフィスコントロールバルブ１０５に接続されている。
【００３３】
オリフィスコントロールバルブ１０５は第２ブレーキＢ₂ からの排圧速度を制御するためのバルブであって、そのスプール１０６によって開閉されるように中間部に形成したポート１０７には第２ブレーキＢ₂ が接続されており、このポート１０７より図での下側に形成したポート１０８に前記油路１０３が接続されている。
【００３４】
第２ブレーキＢ₂ を接続してあるポート１０７より図での上側に形成したポート１０９は、ドレインポートに選択的に連通させられるポートであって、このポート１０９には、油路１１０を介して前記Ｂ−３コントロールバルブ７８のポート１１１が接続されている。尚、このポート１１１は、第３ブレーキＢ₃ を接続してある出力ポート８３に選択的に連通させられるポートである。
【００３５】
オリフィスコントロールバルブ１０５のポートのうちスプール１０６を押圧するスプリングとは反対側の端部に形成した制御ポート１１２が油路１１３を介して、３−４シフトバルブ７２のポート１１４に接続されている。このポート１１４は、第３変速段以下の変速段で第３ソレノイドバルブＳＬ３の信号圧を出力し、また、第４変速段以上の変速段で第４ソレノイドバルブＳＬ４の信号圧を出力するポートである。
【００３６】
さらに、このオリフィスコントロールバルブ１０５には、前記油路９５から分岐した油路１１５が接続されており、この油路１１５を選択的にドレインポートに連通させるようになっている。
【００３７】
なお、前記２−３シフトバルブ７１において第２変速段以下の変速段でＤレンジ圧を出力するポート１１６が、前記２−３タイミングバルブ８９のうちスプリング９２を配置した箇所に開口するポート１１７に油路１１８を介して接続されている。また、３−４シフトバルブ７２のうち第３変速段以下の変速段で前記油路８７に連通させられるポート１１９が油路１２０を介してソレノイドリレーバルブ１００に接続されている。
【００３８】
そして、図４において、符号１２１は第２ブレーキＢ₂ 用のアキュムレータを示し、その背圧室にはリニアソレノイドバルブＳＬＮが出力する油圧に応じて調圧されたアキュムレータコントロール圧が供給されている。このアキュムレータコントロール圧は、リニアソレノイドバルブＳＬＮの出力圧が低いほど高い圧力になるように構成されている。したがって、第２ブレーキＢ₂ の係合・解放の過渡的な油圧Ｐ_B2は、リニアソレノイドバルブＳＬＮの信号圧が低いほど高い圧力で推移するようになっている。変速用の他のクラッチＣ₁ 、Ｃ₂ やブレーキＢ₀ などにもアキュムレータが設けられ、上記アキュムレータコントロール圧が作用させられることにより、変速時の過渡油圧が入力軸２６のトルクＴ_I などに応じて制御されるようになっている。
【００３９】
また、符号１２２はＣ−０エキゾーストバルブを示し、さらに符号１２３はクラッチＣ₀ 用のアキュムレータを示している。Ｃ−０エキゾーストバルブ１２２は２速レンジでの第２変速段のみにおいてエンジンブレーキを効かせるためにクラッチＣ₀ を係合させるように動作するものである。
【００４０】
したがって、上述した油圧回路４０によれば、Ｂ−３コントロールバルブ７８のポート１１１がドレインに連通していれば、第３ブレーキＢ₃ の係合圧Ｐ_B3をＢ−３コントロ−ルバルブ７８によって直接調圧することができ、また、その調圧レベルをリニアソレノイドバルブＳＬＵによって変えることができる。
【００４１】
また、オリフィスコントロールバルブ１０５のスプール１０６が、図の左半分に示す位置にあれば、第２ブレーキＢ₂ はこのオリフィスコントロールバルブ１０５を介して排圧が可能になり、したがって第２ブレーキＢ₂ からのドレイン速度を制御することができる。
【００４２】
さらに、第２変速段から第３変速段への変速は、第３ブレーキＢ₃ を緩やかに解放すると共に第２ブレーキＢ₂ を緩やかに係合する所謂クラッチツウクラッチ変速が行われるわけであるが、入力軸２６への入力軸トルクＴ_I に基づいてリニアソレノイドバルブＳＬＵにより駆動される第３ブレーキＢ₃ の解放過渡油圧Ｐ_B3を制御することにより変速ショックを好適に軽減することができる。入力軸トルクＴ_I に基づく油圧Ｐ_B3の制御は、フィードバック制御などでリアルタイムに行うこともできるが、変速開始時の入力軸トルクＴ_I のみを基準にして行うものであっても良い。
【００４３】
ハイブリッド駆動制御装置１０は、図２に示されるようにハイブリッド制御用コントローラ５０及び自動変速制御用コントローラ５２を備えている。これらのコントローラ５０、５２は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、車速センサ４２、エンジン回転数センサ４４、およびモータ回転数センサ４６からそれぞれ車速Ｖ（自動変速機１８の出力軸回転数Ｎ_O に対応）、エンジン回転数Ｎ_E 、モータ回転数Ｎ_M を表す信号が供給される他、アクセル操作量θ_AC、入力軸回転数Ｎ_I 、エンジントルクＴ_E 、モータトルクＴ_M 、蓄電装置５８（図５参照）の蓄電量ＳＯＣ、ブレーキのＯＮ、ＯＦＦ、シフトレバーの操作レンジ等の各種の情報を読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行う。
【００４４】
なお、エンジントルクＴ_E はスロットル弁開度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクＴ_M はモータ電流などから求められ、蓄電量ＳＯＣはモータジェネレータ１４がジェネレータとして機能する充電時のモータ電流や充電効率などから求められる。
【００４５】
前記エンジン１２は、ハイブリッド制御用コントローラ５０によってスロットル弁開度や燃料噴射量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に応じて出力が制御される。
【００４６】
前記モータジェネレータ１４は、図５に示すようにＭ／Ｇ制御器（インバータ）５６を介してバッテリー等の蓄電装置５８に接続されており、ハイブリッド制御用コントローラ５０により、その蓄電装置５８から電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回生制動（モータジェネレータ１４自体の電気的な制動トルク）によりジェネレータとして機能して蓄電装置５８に電気エネルギーを充電する充電状態と、ロータ軸１４ｒが自由回転することを許容する無負荷状態とに切り換えられる。
【００４７】
また、前記第１クラッチＣＥ₁ 及び第２クラッチＣＥ₂ は、ハイブリッド制御用コントローラ５０により電磁弁等を介して油圧回路４０が切り換えられることにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。
【００４８】
前記自動変速機１８は、自動変速制御用コントローラ５２によって前記ソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４、リニアソレノイドバルブＳＬＵ、ＳＬＴ、ＳＬＮの励磁状態が制御され、油圧回路４０が切り換えられたり油圧制御が行われることにより、予め定められた変速条件に従って変速段が切り換えられる。変速条件は、例えばアクセル操作量θ_ACおよび車速Ｖなどの走行状態をパラメータとする変速マップ等により設定される。
【００４９】
上記ハイブリッド制御用コントローラ５０は、例えば本願出願人が先に出願した特願平７−２９４１４８号に記載されているように、図６に示すフローチャートに従って図７に示す９つの運転モードの１つを選択し、その選択したモードでエンジン１２及び電気式トルコン２４を作動させる。
【００５０】
図６において、ステップＳ１ではエンジン始動要求があったか否かを、例えばエンジン１２を動力源として走行したり、エンジン１２によりモータジェネレータ１４を回転駆動して蓄電装置５８を充電したりするために、エンジン１２を始動すべき旨の指令があったか否かを判断する。
【００５１】
ここで、始動要求があればステップＳ２でモード９を選択する。モード９は、図７から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、モータジェネレータ１４により遊星歯車装置１６を介してエンジン１２を回転駆動すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行ってエンジン１２を始動する。
【００５２】
このモード９は、車両停止時には前記自動変速機１８をニュートラルにして行われ、モード１のように第１クラッチＣＥ₁ を解放したモータジェネレータ１４のみを動力源とする走行時には、第１クラッチＣＥ₁ を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力でモータジェネレータ１４を作動させ、その要求出力以上の余裕出力でエンジン１２を回転駆動することによって行われる。
【００５３】
また、車両走行時であっても、一時的に自動変速機１８をニュートラルにしてモード９を実行することも可能である。このようにモータジェネレータ１４によってエンジン１２が始動させられることにより、始動専用のスタータ（電動モータなど）が不要となり、部品点数が少なくなって装置が安価となる。
【００５４】
一方、ステップＳ１の判断が否定された場合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステップＳ３を実行することにより、制動力の要求があるか否かを、例えばブレーキがＯＮか否か、シフトレバーの操作レンジがＬや２などのエンジンブレーキレンジ（低速変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレーキや回生制動が作用するレンジ）で、且つアクセル操作量θ_ACが０か否か、或いは単にアクセル操作量θ_ACが０か否か、等によって判断する。
【００５５】
この判断が肯定された場合にはステップＳ４を実行する。ステップＳ４では、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが予め定められた最大蓄電量Ｂ以上か否かを判断し、ＳＯＣ≧ＢであればステップＳ５でモード８を選択し、ＳＯＣ＜ＢであればステップＳ６でモード６を選択する。最大蓄電量Ｂは、蓄電装置５８に電気エネルギーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装置５８の充放電効率などに基づいて例えば８０％程度の値が設定される。
【００５６】
上記ステップＳ５で選択されるモード８は、図７に示されるように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、モータジェネレータ１４を無負荷状態とし、エンジン１２を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴射量を０とするものであり、これによりエンジン１２の引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキが車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレータ１４は無負荷状態とされ、自由回転させられるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが過大となって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【００５７】
ステップＳ６で選択されるモード６は、図７から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を解放（ＯＦＦ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、エンジン１２を停止し、モータジェネレータ１４を充電状態とするもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレータ１４が回転駆動されることにより、蓄電装置５８を充電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。
【００５８】
また、第１クラッチＣＥ₁ が開放されてエンジン１２が遮断されているため、そのエンジン１２の引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量ＳＯＣが最大蓄電量Ｂより少ない場合に実行されるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが過大となって充放電効率等の性能を損なうことがない。
【００５９】
一方、ステップＳ３の判断が否定された場合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップＳ７を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例えばモード３などエンジン１２を動力源とする走行中の車両停止時か否か、すなわち車速Ｖ＝０か否か等によって判断する。
【００６０】
この判断が肯定された場合には、ステップＳ８を実行する。ステップＳ８ではアクセルがＯＮか否か、すなわちアクセル操作量θ_ACが略零の所定値より大きいか否かを判断し、アクセルＯＮの場合にはステップＳ９でモード５を選択し、アクセルがＯＮでなければステップＳ１０でモード７を選択する。
【００６１】
上記ステップＳ９で選択されるモード５は、図７から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を解放（ＯＦＦ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４の回生制動トルクを制御することにより、車両を発進させるものである。
【００６２】
具体的に説明すると、遊星歯車装置１６のギヤ比をρ_E とすると、エンジントルクＴ_E ：遊星歯車装置１６の出力トルク：モータトルクＴ_M ＝１：（１＋ρ_E ）：ρ_E となるため、例えばギヤ比ρ_E を一般的な値である０．５程度とすると、エンジントルクＴ_E の半分のトルクをモータジェネレータ１４が分担することにより、エンジントルクＴ_E の約１．５倍のトルクがキャリア１６ｃから出力される。
【００６３】
すなわち、モータジェネレータ１４のトルクの（１＋ρ_E ）／ρ_E 倍の高トルク発進を行うことができるのである。また、モータ電流を遮断してモータジェネレータ１４を無負荷状態とすれば、ロータ軸１４ｒが逆回転させられるだけでキャリア１６ｃからの出力は０となり、車両停止状態となる。
【００６４】
すなわち、この場合の遊星歯車装置１６は発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するのであり、モータトルク（回生制動トルク）Ｔ_M を０から徐々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジントルクＴ_E の（１＋ρ_E ）倍の出力トルクで車両を滑らかに発進させることができるのである。
【００６５】
ここで、本実施例では、エンジン１２の最大トルクの略ρ_E 倍のトルク容量のモータジェネレータ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型で小容量のモータジェネレータ１４が用いられており、装置が小型で且つ安価に構成される。
【００６６】
また、本実施例ではモータトルクＴ_M の増大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大させてエンジン１２の出力を大きくするようになっており、反力の増大に伴うエンジン回転数Ｎ_E の低下に起因するエンジンストール等を防止している。
【００６７】
ステップＳ１０で選択されるモード７は、図７から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を係合（ＯＮ）し、第２クラッチＣＥ₂ を解放（ＯＦＦ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を無負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒが逆方向へ自由回転させられることにより、自動変速機１８の入力軸２６に対する出力が零となる。これにより、モード３などエンジン１２を動力源とする走行中の車両停止時に一々エンジン１２を停止させる必要がないとともに、前記モード５のエンジン発進が実質的に可能となる。
【００６８】
一方、ステップＳ７の判断が否定された場合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステップＳ１１を実行し、要求出力Ｐｄが予め設定された第１判定値Ｐ１以下か否かを判断する。要求出力Ｐｄは、走行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作量θ_ACやその変化速度、車速Ｖ（出力軸回転数Ｎ_O ）、自動変速機１８の変速段などに基づいて、予め定められたデータマップや演算式などにより算出される。
【００６９】
また、第１判定値Ｐ１はエンジン１２のみを動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレータ１４のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値であり、エンジン１２による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって定められている。
【００７０】
ステップＳ１１の判断が肯定された場合、すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１以下の場合には、ステップＳ１２で蓄電量ＳＯＣが予め設定された最低蓄電量Ａ以上か否かを判断し、ＳＯＣ≧ＡであればステップＳ１３でモード１を選択する。一方、ＳＯＣ＜ＡであればステップＳ１４でモード３を選択する。
【００７１】
最低蓄電量Ａはモータジェネレータ１４を動力源として走行する場合に蓄電装置５８から電気エネルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であり、蓄電装置５８の充放電効率などに基づいて例えば７０％程度の値が設定される。
【００７２】
上記モード１は、前記図７から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ を解放（ＯＦＦ）し、第２クラッチＣＥ₂ を係合（ＯＮ）し、エンジン１２を停止し、モータジェネレータ１４を要求出力Ｐｄで回転駆動させるもので、モータジェネレータ１４のみを動力源として車両を走行させる。
【００７３】
この場合も、第１クラッチＣＥ₁ が解放されてエンジン１２が遮断されるため、前記モード６と同様に引き擦り損失が少なく、自動変速機１８を適当に変速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能である。
【００７４】
また、このモード１は、要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１以下の低負荷領域で且つ蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以上の場合に実行されるため、エンジン１２を動力源として走行する場合よりもエネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できるとともに、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【００７５】
ステップＳ１４で選択されるモード３は、図７から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を回生制動により充電状態とするもので、エンジン１２の出力で車両を走行させながら、モータジェネレータ１４によって発生した電気エネルギーを蓄電装置５８に充電する。エンジン１２は、要求出力Ｐｄ以上の出力で運転させられ、その要求出力Ｐｄより大きい余裕動力分だけモータジェネレータ１４で消費されるように、そのモータジェネレータ１４の電流制御が行われる。
【００７６】
一方、前記ステップＳ１１の判断が否定された場合、すなわち要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１より大きい場合には、ステップＳ１５において、要求出力Ｐｄが第１判定値Ｐ１より大きく第２判定値Ｐ２より小さいか否か、すなわちＰ１＜Ｐｄ＜Ｐ２か否かを判断する。
【００７７】
第２判定値Ｐ２は、エンジン１２のみを動力源として走行する中負荷領域とエンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を動力源として走行する高負荷領域の境界値であり、エンジン１２による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって予め定められている。
【００７８】
そして、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２であればステップＳ１６でＳＯＣ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａの場合にはステップＳ１７でモード２を選択し、ＳＯＣ＜Ａの場合には前記ステップＳ１４でモード３を選択する。
【００７９】
また、Ｐｄ≧Ｐ２であればステップＳ１８でＳＯＣ≧Ａか否かを判断し、ＳＯＣ≧Ａの場合にはステップＳ１９でモード４を選択し、ＳＯＣ＜Ａの場合にはステップＳ１７でモード２を選択する。
【００８０】
上記モード２は、前記図７から明らかなように第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を要求出力Ｐｄで運転し、モータジェネレータ１４を無負荷状態とするもので、エンジン１２のみを動力源として車両を走行させる。
【００８１】
また、モード４は、第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ を共に係合（ＯＮ）し、エンジン１２を運転状態とし、モータジェネレータ１４を回転駆動するもので、エンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を動力源として車両を高出力走行させる。
【００８２】
このモード４は、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン１２およびモータジェネレータ１４を併用しているため、エンジン１２およびモータジェネレータ１４の何れか一方のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを低減できる。また、蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａ以上の場合に実行されるため、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
【００８３】
上記モード１〜４の運転条件についてまとめると、蓄電量ＳＯＣ≧Ａであれば、Ｐｄ≦Ｐ１の低負荷領域ではステップＳ１３でモード１を選択してモータジェネレータ１４のみを動力源として走行し、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２の中負荷領域ではステップＳ１７でモード２を選択してエンジン１２のみを動力源として走行し、Ｐ２≦Ｐｄの高負荷領域ではステップＳ１９でモード４を選択してエンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を動力源として走行する。
【００８４】
また、ＳＯＣ＜Ａの場合には、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２より小さい中低負荷領域でステップＳ１４のモード３を実行することにより蓄電装置５８を充電するが、要求出力Ｐｄが第２判定値Ｐ２以上の高負荷領域ではステップＳ１７でモード２が選択され、充電を行うことなくエンジン１２により高出力走行が行われる。
【００８５】
ステップＳ１７のモード２は、Ｐ１＜Ｐｄ＜Ｐ２の中負荷領域で且つＳＯＣ≧Ａの場合、或いはＰｄ≧Ｐ２の高負荷領域で且つＳＯＣ＜Ａの場合に実行されるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ１４よりもエンジン１２の方がエネルギー効率が優れているため、モータジェネレータ１４を動力源として走行する場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。
【００８６】
また、高負荷領域では、モータジェネレータ１４およびエンジン１２を併用して走行するモード４が望ましいが、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａより小さい場合には、上記モード２によるエンジン１２のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄電装置５８の蓄電量ＳＯＣが最低蓄電量Ａよりも少なくなって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
【００８７】
次に、エンジン１２の故障に伴う駆動トルク変動を抑制するための制御作動を図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００８８】
図８において、ステップＳＡ１では、図６の運転モード判断サブルーチンに基づいて、エンジン１２を動力源として走行するモード２またはエンジン１２およびモータジェネレータ１４を動力源として走行するモード４が選択されているか否かがハイブリッド制御用コントローラ５０により判断される。
【００８９】
このステップＳＡ１の判断が肯定された場合は、ステップＳＡ２において車速センサ４２により検出される車速Ｖが所定値Ｖ_a 以上であるか否かが判断される。所定値Ｖ_a は大きなエンジンブレーキが作用しない低車速では本制御を行わないようにするためのもので、予め一定値が設定されても良いが、自動変速機１８の変速段や路面の摩擦係数μなどの走行状態をパラメータとして設定されるようにしても良い。この判断が肯定された場合は、ステップＳＡ３において、エンジン回転数センサ４４により検出されるエンジン回転数Ｎ_E の変化率ΔＮ_E が所定値−Ｓ以下であるか否か、即ちエンジン回転数Ｎ_E が急に低下したか否かが判断される。
【００９０】
このステップＳＡ３の判断が肯定された場合は、ステップＳＡ４において、エンジン回転数センサ４４により検出されるエンジン回転数Ｎ_E が所定値Ｔ以下であるか否かが判断される。所定値Ｔはエンジンブレーキが作用する回転数以下か否かを判断するためのもので、予め一定値が設定されても良いが、車速Ｖや自動変速機１８の変速段などの走行状態をパラメータとして設定されるようにしても良い。かかるステップＳＡ４は、前記ステップＳＡ３と共に故障によってエンジン１２が急に停止したか否かを判断するためのもので、この判断が肯定された場合は、ステップＳＡ５においてエンジン１２が故障（フェール）していると判定される。なお、所定値Ｔの設定に際して路面の摩擦係数μを考慮することもできる。
【００９１】
次にステップＳＡ６において、モータジェネレータ１４に供給される電流が遮断されてモータトルクＴ_M が０とされると共に、ステップＳＡ７において、第２クラッチＣＥ₂ が解放（ＯＦＦ）されることにより、モータジェネレータ１４のロータ軸１４ｒが逆方向へ自由回転させられることにより、エンジン１２と自動変速機１８の入力軸２６との間の動力伝達が遮断される。続いてステップＳＡ８において、予めインストルメントパネル等に設けられたフェールインジケータに故障表示が行われる。
【００９２】
一方、ステップＳＡ１〜ＳＡ４の何れかの判断が否定された場合、すなわち運転モードがモード２、４以外である場合、或いは車速Ｖが所定値Ｖ_a よりも小さく急制動の可能性が小さい場合、或いはエンジン回転数Ｎ_E の変化率ΔＮ_E が所定値−Ｓよりも大きい場合、或いはエンジン回転数Ｎ_E が所定値Ｔよりも大きい場合には、ステップＳＡ９において、現在選択されている運転モードに従って通常通りの制御が実行される。尚、このようにステップＳＡ１〜ＳＡ４の何れかの判断が否定された場合に通常通りの制御に復帰させる以外に、エンジン１２の燃料噴射量或いはスロットル弁開度とエンジン回転数Ｎ_E 等からエンジン１２が正常に作動していると判断された場合に通常通りの制御に復帰させるなど、開始条件とは別に復帰条件を設定することも出来る。
【００９３】
上述のように、ステップＳＡ３〜ＳＡ５において、エンジン１２の故障が検出されると、ステップＳＡ６〜ＳＡ７において、その故障したエンジン１２と自動変速機１８の入力軸２６との間の動力伝達が遮断されるため、エンジンブレーキの発生が防止されるなど、エンジン１２の故障に伴う駆動トルク変動が抑制される。
【００９４】
次に、本発明の実施例を図９のフローチャートに基づいて説明する。本制御作動において、ステップＳＣ３〜ＳＣ５が前記フェール検出手段に対応しており、ステップＳＣ６〜ＳＣ７が前記動力源遮断手段に対応しており、それぞれハイブリッド制御用コントローラ５０により実行される。
【００９５】
図９において、ステップＳＣ１では、図６の運転モード判断サブルーチンに基づいて、モータジェネレータ１４を動力源として走行するモード１またはエンジン１２およびモータジェネレータ１４を動力源として走行するモード４が選択されているか否かがハイブリッド制御用コントローラ５０により判断される。
【００９６】
このステップＳＣ１の判断が肯定された場合は、ステップＳＣ２において、車速センサ４２により検出される車速Ｖが所定値Ｖ_b 以上であるか否かが判断される。所定値Ｖ_b は前記所定値Ｖ_a と同様にして設定される。この判断が肯定された場合は、ステップＳＣ３において、モータ回転数センサ４６により検出されるモータ回転数Ｎ_M の変化率ΔＮ_M が所定値−Ｕ以下であるか否か、即ちモータ回転数Ｎ_M が急に低下したか否かが判断される。
【００９７】
このステップＳＣ３の判断が肯定された場合は、ステップＳＣ４において、モータ回転数センサ４６により検出されるモータ回転数Ｎ_M が所定値Ｗ以下であるか否かが判断される。所定値Ｗは、モータジェネレータ１４のフリクションロスなどによる制動力が作用する回転数以下か否かを判断するためのもので、予め一定値が設定されても良いが、車速Ｖや自動変速機１８の変速段などの走行状態をパラメータとして設定されるようにしても良い。かかるステップＳＣ４は、前記ステップＳＣ３と共に故障によってモータジェネレータ１４が急に停止したか否かを判断するためのもので、この判断が肯定された場合は、ステップＳＣ５においてモータジェネレータ１４が故障（フェール）していると判定される。なお、所定値Ｗの設定に際して路面の摩擦係数μを考慮することもできる。
【００９８】
次にステップＳＣ６において、第１クラッチＣＥ₁ および第２クラッチＣＥ₂ が解放（ＯＦＦ）されると共に、ステップＳＣ７においてモータジェネレータ１４に供給される電流が遮断されてモータトルクＴ_M が０とされることにより、エンジン１２およびモータジェネレータ１４と自動変速機１８の入力軸２６との間の動力伝達が遮断される。続いて、ステップＳＣ８では、予めインストルメントパネル等に設けられたフェールインジケータに故障表示が行われる。
【００９９】
一方、ステップＳＣ１〜ＳＣ４の何れかの判断が否定された場合、すなわち運転モードがモード１、４以外である場合、或いは車速Ｖが所定値Ｖ_b よりも小さく急制動の可能性が小さい場合、或いはモータ回転数Ｎ_M の変化率ΔＮ_M が所定値−Ｕよりも大きい場合、或いはモータ回転数Ｎ_M が所定値Ｗよりも大きい場合には、ステップＳＣ９において、現在選択されている運転モードに従って通常通りの制御が実行される。尚、このようにステップＳＣ１〜ＳＣ４の何れかの判断が否定された場合に通常通りの制御に復帰させる以外に、モータ電流およびモータ回転数Ｎ_E 等からモータジェネレータ１４が正常に作動していると判断された場合に通常通りの制御に復帰させるなど、開始条件とは別に復帰条件を設定することも出来る。
【０１００】
上述のように本実施例によれば、フェール検出手段に対応するステップＳＣ３〜ＳＣ５において、モータジェネレータ１４の故障が検出されると、動力源遮断手段に対応するステップＳＣ６〜ＳＣ７において、その故障したモータジェネレータ１４と自動変速機１８の入力軸２６との間の動力伝達が遮断されるため、モータジェネレータ１４のフリクションロスによる制動力の発生を防止できるなど、モータジェネレータ１４の故障に伴う駆動トルク変動が抑制される。
【０１０１】
また、本実施例では、クラッチＣＥ₁ およびＣＥ₂ が共に解放されるため、例えばモータジェネレータ１４の故障でロータ軸１４ｒが回転不可（ロック）となった場合でも、リングギヤ１６ｒのフリー回転によって大きな制動力が駆動系に作用することが防止される。
【０１０２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１０３】
例えば、前述の実施例においては、後進１段および前進５段の変速段を有する自動変速機１８が用いられていたが、図１０に示されるように、前記副変速機２０を省略して前記主変速機２２のみから成る自動変速機６０を採用し、図１１に示されるように前進４段および後進１段で変速制御を行うようにすることも可能である。
【０１０４】
また、前記図８では、モード２または４の場合にエンジン故障時の制御を実施するようになっていたが、モード３などエンジン１２が作動させられる他のモードについても、同様の制御を実施することができる。図９の実施例についても、モード３などモータジェネレータ１４が作動させられる他のモードで同様の制御を実施することが可能である。
【０１０５】
本発明は、その主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の態様で適用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド駆動制御装置の構成を説明する骨子図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動制御装置に備えられている制御系統を説明する図である。
【図３】図１の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【図４】図１の自動変速機の油圧回路の一部を示す図である。
【図５】図２のハイブリッド制御用コントローラと電気式トルコンとの接続関係を説明する図である。
【図６】図１のハイブリッド駆動制御装置の基本的な作動を説明するフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートにおける各モード１〜９の作動状態を説明する図である。
【図８】エンジン故障時の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の特徴となる制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図１０】図１の実施例とは異なる自動変速機を備えているハイブリッド駆動制御装置の構成を説明する骨子図である。
【図１１】図１０の自動変速機の各変速段を成立させる係合要素の作動を説明する図である。
【符号の説明】
１２：エンジン（動力源）
１４：モータジェネレータ（動力源、電動モータ）
１６：遊星歯車装置（３軸式動力入出力手段）
１６ｒ：リングギヤ（第１回転要素）
１６ｓ：サンギヤ（第２回転要素）
１６ｃ：キャリア（第３回転要素）
５０：ハイブリッド制御用コントローラ
ステップＳＣ３〜ＳＣ５：フェール検出手段
ステップＳＣ６〜ＳＣ７：動力源遮断手段

Claims (2)

1. 電動モータを含む２種類の動力源と、
   該２種類の動力源にそれぞれ連結された第１回転要素および第２回転要素と、駆動系に連結された第３回転要素とを有し、それ等の間で機械的に動力を合成、分配する３軸式動力入出力手段と
   を有するハイブリッド駆動制御装置において、
   前記電動モータが故障したことを検出するフェール検出手段と、
   該フェール検出手段により前記電動モータの故障が検出された場合には、少なくとも該電動モータと前記駆動系との動力伝達を遮断する動力源遮断手段と
   を有することを特徴とするハイブリッド駆動制御装置。
2. 前記動力源遮断手段は、車速が所定値以上の場合に前記動力伝達を遮断する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動制御装置。

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