JP3863143B2 - パラレルハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、発電機を兼ねる電気的回転駆動源としての電動機とを有し、これらの出力トルクを、トルク合成機構である差動装置を介して変速装置に伝達することにより、エンジン及び電動機の何れか一方又は双方で走行駆動力を得るようにしたパラレルハイブリッド車両に関するものである。

従来のパラレルハイブリッド車両としては、例えばエンジンの出力トルクと、電動発電機（電気的回転駆動源）の出力トルクとを、遊星歯車機構からなる差動装置によって合成し、それを変速装置を介して駆動輪に伝達する（例えば特許文献１）。このパラレルハイブリッド車両の発進方法は、エンジンの回転数の上昇を抑制しながら、電動発電機の回転数をエンジンの回転数に一致するように、当該電動発電機にトルクを発生させて、この電動発電機の回転数とエンジンの回転数とが一致又はほぼ一致したら、エンジンと電動発電機とをロックアップクラッチで直結し、それ以後は、車速が低下しない限り、エンジンのみ、又はエンジンと電動発電機とで駆動力を発生するようにしている。

ところで、前述したようなパラレルハイブリッド車両では、電動発電機を回生作動させることにより回生電力を得ることができる。この回生電力を蓄電装置に蓄電して、電動発電機を電動機として用いる際のエネルギーなどとする。また、電動発電機を回生作動させるときには、車両の運動エネルギーが回生電力に変換されるので、当該電動発電機で駆動される電動駆動輪に回生制動力が作用する。このとき、前記ロックアップクラッチを締結したままで回生制動を行うと、エンジンで消費される車両の運動エネルギーが大きく、十分な回生電力が得られないという問題がある。そこで、例えばバッテリ、即ち蓄電装置の蓄電状態を検出し、その検出された蓄電装置の蓄電状態が小さいほど、前記電動発電機による回生電力が大きくなるように変速装置の変速段及びロックアップクラッチの締結状態を選択し、その選択された変速段及びロックアップクラッチの締結状態に応じてエンジン及び電動発電機の運転状態及び変速装置の変速段を制御するものがある（例えば特許文献２）。つまり、バッテリの蓄電状態が小さいときには、ロックアップクラッチを解放することによりエンジンで消費される車両の運動エネルギーを小さくすることで、電動発電機による回生電力を増大しようとする。このとき、エンジンと電動発電機とは前記遊星歯車機構からなる差動装置によって差動している。
特開平１０−３０４５１５号公報 特開２００３−１０４０９０公報

ところで、例えば蓄電状態が満杯であるときのように前記蓄電装置に充電できないときには、通常は、高速走行時にロックアップクラッチを締結しておいてエンジンのみで制動力を発生するようにすることで過充電を防止したり、発進時にはロックアップクラッチをスリップ制御することで電動発電機をエンジンと逆方向に回転させて発電させないようにし、電動発電機がエンジンと同じ方向に回転し始めたら当該電動発電機を力行させて放電するようにしたりすることが考えられる。

しかしながら、これらの方法は何れもロックアップクラッチが正常に作動することが前提であるため、ロックアップクラッチが締結できないような異常時には、これらの方法は適用できない。
本発明は上記諸問題を解決するために開発されたものであり、ロックアップクラッチの異常時で且つ蓄電装置に充電できない場合にも、電動発電機等の電気的回転駆動源を用いながら走行可能なパラレルハイブリッド車両を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明のパラレルハイブリッド車両は、ロックアップクラッチ等の締結制御手段の異常が検出され且つ蓄電装置が充電不可能なときには、エンジンの回転方向と逆向きで且つ充電効率が零となる回転数で電気的回転駆動源を回転させながら当該電気的回転駆動源の出力トルクを要求トルクに制御することを特徴とするものである。なお、充電効率が零である状態とは、電気的回転駆動源が力行或いは回生しているにもかかわらず、当該電気的回転駆動源と蓄電装置との間で電流が流れない状態を示す。

而して、本発明のパラレルハイブリッド車両によれば、ロックアップクラッチ等の締結制御手段の異常が検出され且つ蓄電装置が充電不可能なときには、エンジンの回転方向と逆向きで且つ充電効率が零となる回転数で電気的回転駆動源を回転させながら当該電気的回転駆動源の出力トルクを要求トルクに制御する構成としたため、蓄電装置に充電することなく、電動発電機等の電気的回転駆動源を用いて走行することが可能となる。

以下、本発明のパラレルハイブリッド車両駆動装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であり、エンジン１及び発電機及び電動機として作用する３相同期モータ／発電機で構成される交流式のモータ／発電機（電気的回転駆動源）２の出力側が、夫々、トルク合成機構である差動装置（遊星歯車機構）３の入力側に連結され、この差動装置３の出力側がトルクコンバータ等の発進装置を搭載していない変速装置４の入力側に接続され、変速装置４の出力側が図示しない終減速装置等を介して駆動輪５に連結されている。ちなみに、この実施形態では、前記差動装置３と変速装置４との間に、オイルポンプ１３が配設されており、このオイルポンプ１３で創成される流体圧が変速装置４の制御並びに差動装置３のロックアップクラッチの締結解放に用いられる。

ここで、前記エンジン１はエンジン用コントローラＥＣによって制御される。また、前記モータ／発電機２は、例えば図２に示すステータ２Ｓとロータ２Ｒとを有し、充電可能なバッテリやコンデンサで構成される蓄電装置６に接続されたモータ／発電機駆動回路７によって駆動制御される。
前記モータ／発電機駆動回路７は、蓄電装置６に接続されたチョッパ７ａと、このチョッパ７ａとモータ／発電機２との間に接続された例えば６つのＩＧＢＴを有し、直流を３相交流に変換するインバータ７ｂとで構成され、前記チョッパ７ａに後述するモータ／発電機用コントローラ１２からのデューティ制御信号ＤＳが入力されることにより、このデューティ制御信号ＤＳに応じたデューティ比のチョッパ信号をインバータ７ｂに出力する。このインバータ７ｂは、図示しないモータ／発電機２のロータの回転位置を検出する位置センサの回転位置検出信号に基づいて、モータ／発電機２の正回転時には電動機として作用させ、逆回転時には発電機として作用させるように、その回転に同期した周波数で駆動する３相交流を形成するように、例えば前記各ＩＧＢＴのゲート制御信号を形成する。ちなみに、モータ／発電機２はエンジン１同様、車両を駆動するためにも用いられるので、車両を駆動する側への回転方向を正回転とし、その逆方向への回転方向を逆回転と定義する。

また、差動装置３は、図２に示すように、トルク合成機構として遊星歯車機構２１を備えて構成されている。この遊星歯車機構２１は、エンジン１とモータ／発電機との間で差動機能を発現しながらトルク合成機構をなすものである。そして、サンギヤＳと、その外周側に等角間隔で噛合する複数のピニオンＰ（図示省略）と、各ピニオンＰを連結するピニオンキャリアＣと、ピニオンＰの外側に噛合するリングギヤＲとを備え、この遊星歯車機構２１のリングギヤＲ（第１軸）がエンジン１に連結され、同じく遊星歯車機構２１のサンギヤＳ（第２軸）がモータ／発電機２のロータ２Ｒに連結され、同じく遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ（第３軸）が変速装置４の入力側に連結されている。

また、前記遊星歯車機構２１のサンギヤＳ、即ちモータ／発電機２のロータ２Ｒとエンジン１の出力側との間には、両者の連結状態を制御するためのロックアップクラッチ３６が介装されている。また、前記遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ、即ち変速装置４の入力側とケース１４との間には、当該ピニオンキャリヤＣ、及び変速装置４の回転方向を正回転にのみ規制し、逆回転では締結して、当該逆回転を許容しないワンウエイクラッチＯＷＣが介装されている。なお、前記エンジン１と遊星歯車機構２１のリングギヤＲとの間にはダンパを介装してもよい。

前記ロックアップクラッチ３６は、例えば湿式多板クラッチで構成される。このロックアップクラッチ３６は、油圧コントローラ（締結制御手段）３７からの油圧がシリンダ部３６ａに給排されることにより締結及び解放が行われる。前記油圧コントローラ３７は、前記モータ／発電機用コントローラ１２によって制御される電磁弁３８と、前記オイルポンプ１３で生成された油圧を元圧とし且つ前記電磁弁３８からの出力圧を信号圧として、前記シリンダ部３６ａに供給する油圧を調圧する調圧弁３９と、前記調圧弁３９の下流側に設けられ且つ前記シリンダ部３６ａへの供給圧が所定値以上になるとＯＮとなって当該供給圧を検出可能な油圧スイッチ４０とを備えて構成される。前記電磁弁３８は、前記モータ／発電機コントローラ１２から供給される制御信号ＣＳが低レベルであるときに前記遊星歯車機構２１のリングギヤＲ、即ちエンジン１と変速装置４とを切り離した非締結状態になるように、また当該制御信号ＣＳが高レベルであるときに両者間を連結した締結状態になるように前記調圧弁３９を制御する。

さらに、前記変速装置４は、変速装置用コントローラＴＣによって、走行速度とスロットル開度とをもとに予め設定された変速制御マップを参照して決定された例えば第１速〜第４速の変速比に制御される。ちなみに、この変速装置４は周知の自動変速装置であり、例えば二組の遊星歯車機構の各要素を複数の摩擦要素によって締結解放することで前進４速の変速比を達成可能としており、各摩擦要素の締結解放に前記オイルポンプ１３で創成された油圧が用いられる。また、この変速装置４には、締結することにより図示しない駆動輪側からの逆駆動力、所謂路面反力トルクをトルク合成機構側に伝達可能なエンジンブレーキ用クラッチを有している。なお、この変速装置用コントローラＴＣは、前記エンジン用コントローラＥＣと相互通信を行っており、必要な情報は随時、互いに授受している。

また、エンジン１及びモータ／発電機２には、その出力軸の回転数を検出するエンジン回転数センサ８及びモータ／発電機回転数センサ９が設けられていると共に、図示しないセレクトレバーで選択されたレンジに応じたレンジ信号を出力するインヒビタースイッチ１０及びアクセルペダルの踏込みに応じたスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１１及び自車両の走行速度を検出するための走行速度センサ１４及びブレーキペダルの踏込み状態に応じたブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサ１５が設けられ、これら回転数センサ８及び９の回転数検出値Ｎ_E 及びＮ_M/G とインヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ及びスロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨ及び走行速度センサ１４の走行速度Ｖ及びブレーキ液圧センサ１５のブレーキ液圧Ｐ及び前記油圧スイッチ４０のスイッチ信号等がモータ／発電機２及びロックアップクラッチ３６を制御するモータ／発電機用コントローラ１２に供給される。また、前記モータ／発電機用コントローラ１２は、少なくとも前記変速装置用コントローラＴＣと相互通信を行い、例えば変速装置４のギヤ比（変速段）やエンジンブレーキ用クラッチの締結解放状態といった情報を、変速装置信号ＴＳとして入力すると共に、個別の演算処理によって設定されたギヤ比（変速段）が変速装置４内で達成されるように変速装置用コントローラＴＣに指令を出力したりするように構成されている。

前記モータ／発電機用コントローラ１２は、少なくとも入力側インタフェース回路１２ａ、演算処理装置１２ｂ、記憶装置１２ｃ及び出力側インタフェース回路１２ｄを有するマイクロコンピュータ１２ｅで構成されている。
入力側インタフェース回路１２ａには、エンジン回転数センサ８のエンジン回転数Ｎ_E 、モータ／発電機回転数センサ９のモータ／発電機回転数Ｎ_M/G 、インヒビタースイッチ１０のレンジ信号ＲＳ、スロットル開度センサ１１のスロットル開度検出値ＴＨ、走行速度センサ１４の走行速度Ｖ、油圧スイッチ４０のスイッチ信号及びブレーキ液圧センサ１５のブレーキ液圧Ｐ及び前記変速装置用コントローラの変速装置信号ＴＳが入力されている。

演算処理装置１２ｂは、例えばキースイッチ（図示せず）がオン状態となって所定の電源が投入されることにより作動状態となり、先ず初期化を行って、モータ／発電機２への駆動デューティ制御信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳをオフ状態とすると共に、ロックアップクラッチ３６へのクラッチ制御信号ＣＳもオフ状態とし、その後少なくとも発進時にエンジン回転数検出値Ｎ_E 、モータ／発電機回転数検出値Ｎ_M/G 、レンジ信号ＲＳ及びスロットル開度検出値ＴＨ等に基づいてモータ／発電機２及びロックアップクラッチ３６を制御する。ちなみに、この実施形態では、車両の停車時にエンジン１の回転を停止する、所謂アイドリングストップを行うように構成されている。

記憶装置１２ｃは、演算処理装置１２ｂの演算処理に必要な処理プログラムを予め記憶していると共に、演算処理装置１２ｂの演算過程で必要な各種データを記憶する。
出力側インタフェース回路１２ｄは、演算処理装置１２ｂの演算結果である駆動デューティ制御信号ＭＳ及び発電デューティ制御信号ＧＳとクラッチ制御信号ＣＳとをモータ／発電機駆動回路７及び電磁ソレノイド３６ａに供給する。ちなみに、前記モータ／発電機２では、逆起電力を利用することにより、車両に制動力を付与することも可能である。

次に、走行状態、蓄電装置の状態、車両の操作状態に応じて前記モータ／発電機用コントローラ１２で行われる通常時の制御によるエンジン１及びモータ／発電機２の各種の作動状態について説明する。
前述のように、本実施形態ではアイドリングストップによって、車両の停車中にエンジン１の回転が停止されている。そこで、セレクトレバーの操作によってドライブレンジＤを始めとする走行レンジが選択され、或いはパーキングレンジＰやニュートラルレンジＮが選択されている場合でも、スロットル開度ＴＨが“０”を越えている場合には、前記特開２００３−１０４０９０公報同様、前記モータ／発電機２を所定の回転数（必要なのは回転数とトルク）で逆回転させると、ピニオンキャリヤＣは前記ワンウエイクラッチＯＷＣによって逆回転できないため、エンジン１が正方向に回転される。この状態で、燃料を噴射することでエンジン１の回転が始動する。また、これに伴って前記オイルポンプも駆動が開始される。なお、パーキングレンジＰやニュートラルレンジＮが選択されているときには、変速装置４の入力側と出力側とが接続されていないので、前記ロックアップクラッチ３６を締結し、エンジン１とモータ／発電機２とを直結した状態で、モータ／発電機２を正回転し、正方向のトルクを発生させるようにしてもエンジン１を回転始動することも可能である。

このようにしてエンジン１の回転始動後に、車両を発進走行させる必要がない場合、つまりフットブレーキが踏み込まれているような場合には、そのエンジン１の回転駆動力を利用してバッテリなどの蓄電装置６に蓄電を行う。つまり、モータ／発電機２を発電機として使用し、発電を行う。このとき、セレクトレバーにより選択されている変速段がパーキングレンジＰか、或いはニュートラルレンジＮである場合には、変速装置４の入力側と出力側とが接続されていないので、前記ロックアップクラッチ３６でエンジン１とモータ／発電機２とを直結し、エンジン１でモータ／発電機２を正回転させながら正方向のトルクを与え、発電を行う。一方、ドライブレンジＤレンジを始めとする走行レンジが選択されているときには、変速装置４の入力側と出力側とが接続されているので、ピニオンキャリヤＣがワンウエイクラッチＯＷＣで逆回転しないことを利用し、エンジン１でモータ／発電機２を逆回転させながら正方向のトルクを与え、発電を行う。

また、ドライブレンジＤを始めとする走行レンジが選択され、アクセルペダルが踏み込まれると、車両を発進させるために、ロックアップクラッチ３６の解放状態で、スロットル開度が大きくなるほど、大きな値に予め設定されている目標エンジン回転数Ｎ_EPにエンジン１の回転数を維持しながら、モータ／発電機２を次第に正回転させるべく、正方向トルクを発生せしめ、これによりピニオンキャリヤＣに正方向のトルクを与えて車両を発進加速させる。このとき、モータ／発電機２が逆回転している状態では発電機として機能し、正回転している状態ではモータとして機能している。

やがて、モータ／発電機２の回転数が、所定の回転数、つまり目標エンジン回転数Ｎ_EPに維持されているエンジンの回転数に一致又はほぼ一致したら、前記ロックアップクラッチ３６を締結し、エンジン１とモータ／発電機２とを直結して車両を走行する。例えば、車両が或る程度以上の走行速度で高速走行しているとか、アクセルペダルの踏込み量が大きいとか、変速装置４内の減速比が大きいとか、蓄電装置６の蓄電量が少ないといった状況では、モータ／発電機２をモータとして使用するのは不利なので、モータ／発電機２ではトルクを発生せず、所謂フリーな状態にしてエンジン１でのみトルクを発生し、走行する。一方、走行速度が低いとか、アクセルペダルの踏込み量が小さいとか、変速装置４内の減速比が小さいとか、蓄電装置６の蓄電量が多いといった状況では、モータ／発電機２をモータとして使用しても差し支えないので、モータ／発電機２を正回転し、正方向のトルクを発生させて、エンジン１のアシストを行う。

このような加速走行状態に対して、車両が減速状態にある、所謂エンジンブレーキの効きが期待される状況では、前記ロックアップクラッチ３６を締結したままで、モータ／発電機２を発電機として用い、駆動輪５から入力される路面反力トルクに対し、負の方向のトルクを発生させて、本来のエンジンブレーキの代わりに或いはそれに加えて制動力を強める。

このような一般的な走行状況の他に、本実施形態では、ドライブレンジＤを始めとする走行レンジでのクリープ走行モードが設定されている。例えば、前述したエンジン回転始動直後のような状況では、アイドル回転状態にあるエンジン１で正方向のトルクを発生させながら、モータ／発電機２で正方向のトルクを発生し、両者の合成トルクで車両をクリープ走行させる。また、エンジン１が回転始動されていないときには、モータ／発電機２を正回転させながら正方向のトルクを発生し、これにより車両をクリープ走行させることも可能である。

例えば、アクセルペダルが極僅かに踏み込まれている状態での車両発進時には、例えばモータ／発電機２を高速回転させて走行速度を著しく加速する必要はないので、エンジン回転始動後の逆回転状態のモータ／発電機２をゆっくりと正回転化しながら、正方向の一定のトルクを発生せしめ、エンジン１とモータ／発電機２との直結後は、更にエンジン１の出力トルクを低減させて、ほぼモータ／発電機２だけで車両を発進加速することができる。これに対して、アクセルペダル全開状態での車両発進時において、モータ／発電機２を高速回転させることは、モータトルクを低減することになり、車両を加速するには十分でないことが多いことから、エンジン回転始動後の逆回転状態のモータ／発電機２を速やかに正回転させ、エンジン１とモータ／発電機２との直結を早め、その直結後は、エンジンの出力トルクを高め、エンジン１の出力トルクとモータ／発電機２の出力トルクで車両を発進加速し、速やかに高走行速度に到達させている。

このようなモータ／発電機２の制御を行うために前記モータ／発電機用コントローラ１２内の演算処理装置１２ｂでは種々の演算処理が行われているが、その中で、前記モータ／発電機２及びロックアップクラッチ３６の統括制御のための演算処理を図３に示す。この演算処理は、例えば１０msec. 程度の所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込処理として実行される。なお、このフローチャートでは、特に通信のためのステップを設けていないが、必要な情報は各コントローラや記憶装置から随時読込まれ、また演算処理で得られた情報は随時各コントローラや記憶装置に出力される。

この演算処理では、まずステップＳ１で、前記蓄電装置６並びにロックアップクラッチ３６の異常検出を行う。具体的には、例えばロックアップクラッチ３６を締結すべく、前記制御信号ＣＳが高レベル、即ち出力されているにもかかわらず、前記油圧スイッチ４０のスイッチ信号がＯＮ状態でないときには、前記調圧弁３９若しくは電磁弁３８が異常であると判定する。また、例えば電磁弁３８の駆動電源電圧等に基づいて随時行われる電磁弁３８の断線判定の結果、当該電磁弁３８のハーネス類が断線している場合にも異常であると判定する。

次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１の判定結果、ロックアップクラッチ３６（油圧コントローラ３７を含む）は正常であるか否かを判定し、ロックアップクラッチ３６が正常である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ４に移行する。
前記ステップＳ３では、個別の演算処理に従って、前述したような正常時の制御を行ってからメインプログラムに復帰する。

前記ステップＳ４では、例えば蓄電装置６の充電量が所定値以下であるか否か等を用いて当該蓄電装置６が充電可能か否かを判定し、蓄電装置６が充電可能な場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合にはステップＳ６に移行する。
前記ステップＳ５では、後述する個別の演算処理に従って、異常時対応のための第１フェール制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ６では、後述する個別の演算処理に従って、異常時対応のための第２フェール制御を行ってからメインプログラムに復帰する。

次に、前記図３の演算処理のステップＳ５で行われるサブルーチンについて、図４のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ５１で、走行速度Ｖの増大と共に大きくなる目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* を算出する。この目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* の算出にあたっては、前記スロットル開度センサ１１で検出されるスロットル開度ＴＨをパラメータとし、スロットル開度ＴＨが大きいほど、大きくなるようにする。また、この実施形態では、前記蓄電装置６の充電量が著しく小さいときには“１”より大きく、且つ著しく大きいときには“１”より小さくなる補正係数αを算出し、この補正係数αを前記目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* に乗じて最終的な目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* を算出するようにしたり、道路環境（登坂、降坂）や車重に応じて目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* を補正したりする。

次にステップＳ５２に移行して、前記ステップＳ５１で算出された目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* からエンジン要求トルクＴ_Etを算出する。ここでは、前述したように油圧コントローラ３７内の電磁弁３８自身が断線したり、或いは制御信号ＣＤが出力されているにもかかわらず油圧スイッチ４０のＯＮ信号が検出されなかったりといったように、ロックアップクラッチ３６が締結できない異常を検出している。ロックアップクラッチ３６が解放されているときのエンジン要求トルクＴ_Etは、変速装置４の変速比Ｒ及び差動装置３の歯数比（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）から得られる。即ち、前記目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* を変速比Ｒで除し、更に（１＋歯数比）で除した値がエンジン要求トルクＴ_Etとなる。

次にステップＳ５３に移行して、前記ステップＳ５２で算出されたエンジン要求トルクＴ_Etをエンジントルク上限値Ｔ_ELMTで制限する。エンジントルク上限値Ｔ_ELMTは、以下のようにして設定する。即ち、エンジン１のイナーシャ（回転慣性）とモータ／発電機２のイナーシャとの加算値を当該モータ／発電機２のイナーシャで除すと、モータ／発電機２の負荷比率が求められる。このモータ／発電機２の負荷比率を当該モータ／発電機２のトルクの連続定格値に乗じ、更に前記差動装置３の歯数比を乗じた値は、即ちモータ／発電機２がエンジン１に対して安定して出力し続けることができるトルクである。従って、エンジン１の出力トルクが、このモータ／発電機２のエンジン１に対する安定出力トルクより小さければ、当該モータ／発電機２は、エンジン１と逆方向に回転しながら正の出力トルク、即ちエンジン１と同じ向きのトルクを発生し続けることができる。従って、モータ／発電機２をエンジン１と逆方向に回転することにより、エンジン１の回転数上昇、所謂吹け上がりを防止し、且つモータ／発電機２のトルクを駆動力として利用することができる。従って、このモータ／発電機２のエンジン１に対する安定出力トルクをエンジントルク上限値Ｔ_ELMTとする。

次にステップＳ５４に移行して、前記スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル開度ＴＨ及び前記エンジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数Ｎ_E からモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtを算出する。ここでは、図５に示す制御マップに従って設定する。即ち、エンジン回転数Ｎ_E がアイドル回転数Ｎ_EIDLE であるときには、アイドル回転状態にあるエンジントルクＴ_E とモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtとの加算値が前記クリープトルクとなるように設定し、エンジン回転数Ｎ_E がアイドル回転数Ｎ_EIDLE 以上である領域では、エンジン回転数Ｎ_E の増加と共にモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtをリニアに増加設定する。スロットル開度ＴＨは、このモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtの増加傾きに用い、スロットル開度ＴＨが大きいほど増加傾きを大きく設定する。モータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtの上限値は、勿論、モータ／発電機２の出力トルクの連続定格値である。

次にステップＳ５５に移行して、前記ステップＳ５２又はステップＳ５３で設定されたエンジン要求トルクＴ_Etを前記エンジンコントローラＥＣに指令する。
次にステップＳ５６に移行して、前記ステップＳ５４で算出されたモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtでモータ／発電機２を駆動制御してからメインプログラムに復帰する。
この演算処理によれば、蓄電装置６は充電可能であるものの、ロックアップクラッチ３６或いはその制御手段である油圧コントローラ３７が異常であるため、以下のようにして第１フェール制御が行われる。即ち、エンジン１のエンジン要求トルクＴ_Etを前記エンジントルク上限値Ｔ_ELMTで制限し、モータ／発電機２をエンジン１と逆方向に回転させて当該エンジンの吹け上がりを防止すると共に、モータ／発電機２には正方向、つまりエンジン１と同方向のモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtを発生させて車両の駆動力に用いる。これにより、例えば運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合に、エンジン１の吹け上がりを確実に防止しながら、或る程度までは運転者の意図に合わせて車両を加速することが可能となる。

次に、前記図３の演算処理のステップＳ６で行われるサブルーチンについて、図６のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ６１で、前記図４の演算処理のステップＳ５１と同様に、走行速度Ｖの増大と共に大きくなる目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* を算出する。
次にステップＳ６２に移行して、前記図４の演算処理のステップＳ５２と同様に、前記ステップＳ６１で算出された目標プロペラシャフトトルクＴ_PS ^* からエンジン要求トルクＴ_Etを算出する。

次にステップＳ６３に移行して、前記図４の演算処理のステップＳ５３と同様に、前記ステップＳ６２で算出されたエンジン要求トルクＴ_Etをエンジントルク上限値Ｔ_ELMTで制限する。
次にステップＳ６４に移行して、前記図４の演算処理のステップＳ５４と同様に、前記図５の制御マップを用いて、前記スロットル開度センサ１１で検出されたスロットル開度ＴＨ及び前記エンジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数Ｎ_E からモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtを算出する。

次にステップＳ６５に移行して、充電効率“０”の目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtからモータ／発電機要求トルク補正量ΔＴ_M/G を算出する。まず、図７には、モータ／発電機２の回転数とトルクとの出力特性を示す。モータ／発電機は、一般に回転数とトルクとの積値に比例する出力が一定なので、回転数とトルクとは互いに反比例の関係になる（各象限の最も外側の曲線）。例えば、図７の第１象限、第３象限はモータ／発電機２の力行、蓄電装置６側からは放電の領域であり、第２象限、第４象限はモータ／発電機２の回生或いは発電、蓄電装置６側からは充電の領域である。このような出力特性のうち、モータ／発電機２の発電領域、つまり蓄電装置６の充電領域において、回転数又はトルク或いはその双方が小さい領域では、例えば損失等によって発電（充電）しない、或いはモータ／発電機２が回転するために蓄電装置６が放電してしまう、つまり電力を供給する必要がある。損失には、例えばモータ／発電機に流す電流による銅損、回転磁界を発生させることにより鉄損、インバータの素子やケーブルでの電力損失などが挙げられる。図では、その領域を斜線で示すが、従って、この斜線領域は、蓄電装置６にとっては充電効率が負の領域である。すると、充電効率が正の領域と負の領域との境界部分が充電効率“０”ということになる。本実施形態では、この充電効率“０”の境界部分において、ロックアップクラッチ３６或いはその制御手段である油圧コントローラ３７の異常時にモータ／発電機２をエンジン１と逆方向に回転することで、エンジン１の回転数上昇、即ち吹け上がりを防止し、同時にモータ／発電機２の出力トルクはエンジン１の出力トルクと同方向、即ち正の出力トルクとして車両の駆動トルクに用いる。そこで、本実施形態では、前記ステップＳ６４で算出設定されたモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtに対する充電効率“０”の回転数を目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtとする。このように設定された目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtに対し、現在のモータ／発電機回転数Ｎ_M/G が図８のように目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtからずれている場合、例えば現在のモータ／発電機回転数Ｎ_M/G が目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtより負の方向に大きいときには正方向の補正トルクが必要であり、例えば現在のモータ／発電機回転数Ｎ_M/G が目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtより正の方向に小さいとき、或いは正の領域にあるときには負方向の補正トルクが必要である。この補正トルク、つまり前記モータ／発電機要求トルク補正量ΔＴ_M/Gtは、予め設定された絶対値の正負の補正トルクでもよいし、或いは現在のモータ／発電機回転数Ｎ_M/G と目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtとの差分値に応じたものとしてもよい。

次にステップＳ６６に移行して、前記ステップＳ６４で算出されたモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtを前記ステップＳ６５で算出されたモータ／発電機要求トルク補正量ΔＴ_M/Gtで補正する。
次にステップＳ６７に移行して、前記ステップＳ６２又はステップＳ６３で設定されたエンジン要求トルクＴ_Etを前記エンジンコントローラＥＣに指令する。
次にステップＳ６８に移行して、前記ステップＳ６６で算出されたモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtでモータ／発電機２を駆動制御してからメインプログラムに復帰する。

この演算処理によれば、ロックアップクラッチ３６或いはその制御手段である油圧コントローラ３７が異常であり、且つ蓄電装置６は充電不可能であるため、以下のようにして第２フェール制御が行われる。即ち、エンジン１のエンジン要求トルクＴ_Etを前記エンジントルク上限値Ｔ_ELMTで制限し、モータ／発電機２をエンジン１と逆方向に回転させて当該エンジンの吹け上がりを防止すると共に、モータ／発電機２には正方向、つまりエンジン１と同方向のモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtを発生させて車両の駆動力に用いる。これにより、例えば運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合に、エンジン１の吹け上がりを確実に防止しながら、或る程度までは運転者の意志に合わせて車両を加速することが可能となる。このとき、モータ／発電機２の回転数は、前記充電効率“０”の目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtとなるので、蓄電装置６との間には電流が流れず、過充電や過放電を抑制防止することができる。

図９には、前記ロックアップクラッチ３６或いはその制御手段である油圧コントローラ３７が異常であり、且つ蓄電装置６が充電不可能な状態で、アクセルペダルを解放したコースト状態からアクセルペダルを踏込んだときの前記図８の演算処理による回転数とトルクの経時変化を示す。なお、図中の破線は、ロックアップクラッチ３６及び油圧コントローラ３７が正常で且つ蓄電装置６も正常なとき（充電可能なとき）の回転数やトルクの経時変化を示している。既に第２フェール制御が開始されているので、モータ／発電機２の回転数Ｎ_M/G は前記充電効率“０”の目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gt、即ちエンジン１の回転方向は逆方向、つまり負の回転数に維持されている。一方のエンジン回転数Ｎ_E は前記アイドル回転数Ｎ_EIDLE であり、前記遊星歯車機構からなる差動装置３が差動して前記キャリア回転数Ｎ_C は、正常時と同じ回転数に維持されている。エンジントルクＴ_E はアイドル回転状態のアイドルトルクＴ_EIDLE であり、これに対して前記図６の演算処理で設定された正方向のモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtが設定され、それらの合成トルクによって前記遊星歯車機構のキャリアトルクＴ_C に前記クリープトルクが与えられる。このクリープトルクは正常時と同じ値となる。

一方、時刻ｔ₁ でアクセルペダルが踏込まれ、スロットル開度が大きくなると、エンジントルクＴ_E が増大するが、このエンジントルクＴ_E は前記エンジントルク上限値Ｔ_ELMTで制限される。これに対し、モータ／発電機２は、その回転数Ｎ_M/G を前記充電効率“０”の負の目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtに維持したまま、正方向のモータ／発電機要求トルクＴ_M/Gtが設定され、前記エンジントルクＴ_E との合成トルクが前記遊星歯車機構のキャリアトルクＴ_C となる。その結果、エンジン回転数Ｎ_E も次第に増大するが、前記モータ／発電機回転数Ｎ_M/G が前記負の目標モータ／発電機回転数Ｎ_M/Gtに維持されているために、吹け上がりは防止されている。また、前記エンジントルクＴ_E に制限のない正常時ほどではないものの、キャリアトルクＴ_C が増大される分だけ、運転者の意志に反映した加速力が得られる。

なお、前記各実施形態では、コントローラにマイクロコンピュータを用いた場合について説明したが、これに代えて各種の演算回路を使用することも可能である。
また、前記ロックアップクラッチ３６の位置は、前記実施形態に記載される位置に限ったものではなく、サンギヤーキャリア間、キャリアーリングギヤ間にあってもよい。
また、前記遊星歯車機構の３要素と、エンジン、モータ／発電機、出力の結合方法は、前記実施形態のものに限定されるものではない。

本発明のパラレルハイブリッド車両の第１実施形態を示す概略構成図である。 図１のパラレルハイブリッド車両に用いられる差動装置の一例を示す模式図である。 図１のコントローラ内で行われる統括制御の演算処理を示すフローチャートである。 図３の演算処理で行われるサブルーチンを示すフローチャートである。 図４の演算処理で用いられる制御マップである。 図３の演算処理で行われるサブルーチンを示すフローチャートである。 モータ／発電機の出力特性図である。 目標モータ／発電機回転数を得るための補正トルクの説明図である。 図６の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１はエンジン
２はモータ／発電機（電気的回転駆動源）
３は差動装置
４は変速装置
５は駆動輪
６は蓄電装置
７はモータ／発電機駆動回路
８はエンジン回転数センサ
９はモータ／発電機回転数センサ
１０はインヒビタースイッチ
１１はスロットル開度センサ
１２はモータ／発電機用コントローラ
１３はオイルポンプ
１４は走行速度センサ
１５はブレーキ液圧センサ
２１は遊星歯車機構
３６はロックアップクラッチ
３７は油圧コントローラ（締結制御手段）
３８は電磁弁
３９は調圧弁
３０は油圧スイッチ
ＯＷＣはワンウエイクラッチ
Ｓはサンギヤ
Ｐはピニオン
Ｒはリングギヤ
Ｃはピニオンキャリヤ

Claims (2)

1. エンジンと、発電機及び電動機の両機能を備え且つ発電された電力を蓄電装置に蓄電可能な電気的回転駆動源と、変速装置と、第１軸に前記エンジンの出力軸が接続され且つ第２軸に前記電気的回転駆動源の出力軸が接続され且つ第３軸に前記変速装置の入力軸が接続された差動装置と、前記差動装置の第１軸乃至第３軸のうちの何れか二軸間を断続するロックアップクラッチと、前記電気的回転駆動源の回転数を検出する電気的回転駆動源回転数検出手段と、車両の状態に基づいて前記電気的回転駆動源への要求トルクを算出する電気的回転駆動源要求トルク算出手段と、前記電気的回転駆動源の出力トルクを前記電気的回転駆動源要求トルク算出手段で算出された要求トルクに制御する電気的回転駆動源制御手段と、前記ロックアップクラッチを非締結状態及び締結状態に切換制御する締結制御手段と、前記締結制御手段の異常状態を検出する異常検出手段とを備え、前記電気的回転駆動源制御手段は、前記異常検出手段で締結制御手段の異常が検出され且つ前記蓄電装置が充電不可能なときに、前記エンジンの回転方向と逆向きで且つ充電効率が零となる回転数で前記電気的回転駆動源を回転させながら当該電気的回転駆動源の出力トルクを要求トルクに制御することを特徴とするパラレルハイブリッド車両。
2. 車両の状態に基づいて前記エンジンへの要求トルクを算出するエンジン要求トルク算出手段と、前記エンジンの出力トルクを前記エンジン要求トルク算出手段で算出された要求トルクに制御するエンジン制御手段とを備え、前記エンジン制御手段は、前記異常検出手段で締結制御手段の異常が検出され且つ前記蓄電装置が充電不可能なときに、前記電気的回転駆動源の出力トルク連続定格値及びエンジンのイナーシャ及び電気的回転駆動源のイナーシャ及び差動装置の歯数比で決まるエンジントルク上限値でエンジンの出力トルクを制限することを特徴とする請求項１に記載のパラレルハイブリッド車両。

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