JP3929382B2 - ハイブリッド変速機の変速制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン等の原動機とモータ／ジェネレータとを搭載したハイブリッド車両に有用なハイブリッド変速機、特に、これら原動機とモータ／ジェネレータとの間における差動装置により無段変速動作を行わせることが可能なハイブリッド変速機の変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド変速機としては一般的に、シリーズ式と、パラレル式と、両者を組み合わせたシリーズ式＋パラレル式の３方式のものが知られており、例えば特許文献１に記載のごとく、２組の遊星歯車組よりなる差動装置を具え、この差動装置を成す回転メンバにそれぞれ、エンジンおよび出力軸と、２個のモータ／ジェネレータを結合した構成のものがある。
このハイブリッド変速機は、モータ／ジェネレータの制御により無段変速を行わせることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３０８０１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにモータ／ジェネレータにより変速を行わせるハイブリッド変速機においては、車両の特に高速走行中、モータ／ジェネレータを含む強電系の故障などによりモータ／ジェネレータが動作不能になったとき、モータ／ジェネレータからの反力を期待できなくなるため、変速制御そのものが不能となり、モータ／ジェネレータおよびエンジンが許容回転数を超えて回転する所謂過回転状態となり、ハイブリッド変速機の耐久性への悪影響が懸念されることから強電系故障時のフェール対策が望まれる。
【０００５】
上記の故障時における過回転の問題は、上記したごとく２個の遊星歯車組により構成した４要素２自由度の差動装置を具えるハイブリッド変速機に限らず、差動装置を１個の遊星歯車組で構成して３要素２自由度の差動装置としたハイブリッド変速機においても同様に生ずる。
【０００６】
本発明は、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータが動作不能になった時、当該強電系を停止させる他に原動機の適切な速度制御により、モータ／ジェネレータおよび原動機の過回転を回避してハイブリッド変速機の耐久性に関する上記の問題を解消したハイブリッド変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明によるハイブリッド変速機の変速制御装置は、請求項１に記載のごとく、
モータ／ジェネレータを含む強電系の不良を検知する時、当該強電系の動作を停止すると共に、原動機を過回転防止用に速度制御するよう構成し、該原動機の過回転防止用の速度制御を、前記強電系の不良が検知される直前の変速状態が保たれるような速度制御としたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータが動作不能になっても、強電系の動作を停止する制御と、原動機の過回転防止用速度制御とにより、モータ／ジェネレータや原動機が過回転するのを防止することができ、これに伴うハイブリッド変速機の耐久性への悪影響を回避し得て、確実で安全な強電系故障時のフェール対策を提供することができる。
更に本発明によれば、上記原動機の過回転防止用速度制御を、強電系の不良が検知される直前の変速状態が保たれるような速度制御としたため、強電系の異常時にエンジンを回転速度制御することとなった時における変速状態の急変がなくて違和感をなくすことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる変速制御装置を適用するためのハイブリッド変速機を例示し、これを前輪駆動車（ＦＦ車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下に詳述する構成となす。
【００１０】
図において１は変速機ケースを示し、該変速機ケース１の軸線方向（図の左右方向）右側（原動機としてのエンジンENGに近い前側）にラビニョオ型プラネタリギヤセット２を、また図の左側（エンジンENGから遠い後側）に例えば複合電流２層モータ４を可とするモータ／ジェネレータ組を内蔵する。
これらラビニョオ型プラネタリギヤセット２および複合電流２層モータ４は変速機ケース１の主軸線上に同軸に配置するが、この主軸線からオフセットさせて平行にカウンターシャフト５およびディファレンシャルギヤ装置６を設ける。
【００１１】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、ロングピニオンP1およびリングギヤRを共有するシングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８の組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組７はサンギヤSsにロングピニオンP1を噛合させた構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組８はリングギヤR、サンギヤSdおよびロングピニオンP1の他に、大径のショートピニオンP2を具え、ショートピニオンP2をショートピニオンP2をサンギヤS2およびロングピニオンP1をリングギヤRおよびサンギヤSdに噛合させると共にロングピニオンP1に噛合させた構造とする。
そして遊星歯車組７，８のピニオンP1,P2を全て、共通なキャリアCにより回転自在に支持する。
【００１２】
以上の構成になるラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、サンギヤSs、サンギヤSd、リングギヤR、およびキャリアCの４個の回転メンバを主たる要素とし、これら４個の回転メンバのうち２個のメンバの回転速度を決定すると他のメンバの回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
そして４個の回転メンバの回転速度順は、図２の共線図に示すようにサンギヤSs、リングギヤR、キャリアC、サンギヤSdの順番である。
【００１３】
複合電流２層モータ４は、内側ロータ4riと、これを包囲する環状の外側ロータ4roとを、変速機ケース１内に同軸に回転自在に支持して具え、これら内側ロータ4riおよび外側ロータ4ro間における環状空間に同軸に配置した環状ステ-タ４ｓを変速機ケース１に固設して構成する。
環状ステータ4sと外側ロータ4roとで外側のモータ／ジェネレータである第１のモータ／ジェネレータMG1が構成され、環状ステータ4sと内側ロータ4riとで内側のモータ／ジェネレータである第２のモータ／ジェネレータMG2が構成される。
ここでモータ／ジェネレータMG1,MG2はそれぞれ、複合電流を供給される時は供給電流に応じた個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度（停止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、複合電流を供給されない時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。
【００１４】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２の上記した４個の回転メンバには、回転速度順に、つまり図２の共線図にも示したがサンギヤSs、リングギヤR、キャリアC、サンギヤSdの順に、第1モータ／ジェネレータMG1、原動機であるエンジンENGからの入力（In）、ディファレンシャギヤ装置６を含む車輪駆動系への出力（Out）、第2モータ／ジェネレータMG2をそれぞれ結合する。
【００１５】
この結合を図１に基づき以下に詳述するに、リングギヤRを上記の通りエンジン（ENG）回転が入力される入力要素とするため、このリングギヤRをエンジンクランクシャフト９に結合する。
サンギヤSsは中空軸１３を介して第1モータ／ジェネレータMG1（外側ロータ４ro）結合し、中空軸１３を遊嵌する軸１４を介してサンギヤSdを第2モータ／ジェネレータMG2（内側ロータ４ri）に結合する。
【００１６】
キャリアCを前記のごとく、車輪駆動系へ回転を出力する出力要素とするため、このキャリアCに中空軸１５を介して出力歯車１６を結合し、これをカウンターシャフト５上のカウンター歯車１７に噛合させる。
カウンターシャフト５には別にファイナルドライブピニオン１８を一体的に設け、これを、ディファレンシャルギヤ装置６に設けたファイナルドライブリングギヤ１９に噛合させる。
変速機からの出力回転は、ファイナルドライブピニオン１８およびファイナルドライブリングギヤ１９により構成されるファイナルドライブギヤ組を経てディファレンシャルギヤ装置６に至り、このディファレンシャルギヤ装置により左右駆動輪２０に分配出力されるものとする。
【００１７】
上記の構成になるハイブリッド変速機は、前記した通り図２に示すような共線図により表すことができ、図２の横軸は遊星歯車組７，８のギヤ比により決まる回転メンバ間の距離比、つまりリングギヤRおよびキャリアC間の距離を１とした時のサンギヤSsおよびリングギヤR間の距離の比をαで示し、キャリアCおよびサンギヤSd間の距離の比をβで示したものである。
【００１８】
また図２の縦軸は、各回転メンバの回転速度、つまりリングギヤRへのエンジン回転数Ne、サンギヤSs（モータ／ジェネレータMG1）の回転数Nm1、キャリアCからの出力（Out）回転数No、およびサンギヤSd（モータ／ジェネレータMG2）の回転数Nm2を示し、２個の回転メンバの回転速度が決まれば他の２個の回転メンバの回転速度が決まる。
図２において回転バランス式は、(Nm1-No)：(Ne-No)=(1+α)：１および(Ne-Nm2)：(Ne-No)=(1+β)：１で表され、モータ／ジェネレータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2はそれぞれ、エンジン回転数Neおよび出力回転数Noから次式により求めることができる。
Nm1=(1+α)Ne-α・No・・・（１）
Nm2=(1+β)No-β・Ne・・・（２）
【００１９】
なお図２の矢印で示すベクトルは、変速状態が図示例のレバーで表される場合における各回転メンバに働くトルク、つまり、エンジントルクTe、モータ／ジェネレータMG1,MG2のトルクTm1,Tm2、および出力（Out）トルクToをそれぞれ示す。
ここで共線図上のトルクに関するバランスは、図２の上下方向におけるバランス式To=Tm1+Tm2+Teと、モータパワーPbに関するバランス式Nm1・Tm1+Nm2・Tm2=Pbと、レバー回転方向のバランス式αTm1+To=（１+β）Tm2とで表され、Pb＝０としてこれら３式を解くことによりモータ／ジェネレータMG1,MG2のトルクTm1,Tm2はそれぞれ、モータ／ジェネレータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2およびエンジントルクTeから次式により求めることができる。
Tm1=Nm2・Te/{β・Nm1+(α+1)Nm2}・・・（３）
Tm2=Nm1・Te/{β・Nm1+(α+1)Nm2}・・・（４）
ただし、効率は本発明と関係ないため、明瞭のためこれを100%として考慮に入れなかった。
【００２０】
図２の共線図におけるレバーの傾き（変速比）は、変速機の入力（エンジン）回転数Neと、入力（エンジン）トルクTeとの組み合わせであるエンジン動作点（Ne,Te）、
サンギヤSsに係わるモータ／ジェネレータMG1の回転数Nm1と、トルクTm1との組み合わせである第１モータ／ジェネレータ動作点（Nm1,Tm1）、
サンギヤSdに係わるモータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2と、トルクTm2との組み合わせである第２モータ／ジェネレータ動作点（Nm2,Tm2）により決まり、これらにより出力Outの回転数No（車速）と、トルクToとの組み合わせ（No,To）が定まる。
【００２１】
なお図１ではモータ／ジェネレータMG1,MG2を複合電流２層モータとして構成したが、モータ／ジェネレータMG1,MG2はこれに限られず、例えば個々にステータを有する別個のユニットとして構成し、これらモータ/ジェネレータMG１,MG２を相互に径方向へオフセットさせて配置することができる。
【００２２】
何れの構成にするにしてもハイブリッド変速機の変速制御システムは図３に示すごとく、ハイブリッドコントローラ２１を具え、このハイブリッドコントローラ２１は後述する目標エンジントルク（tTe）指令をエンジンコントローラ２２に供給し、エンジンコントローラ２２がエンジンENGを当該目標トルク発生状態で運転させるように機能する。
ただし、モータ／ジェネレータMG1,MG2に関する強電系が故障した場合においては、上記の目標エンジントルク（tTe）指令に代えて後述する目標エンジン回転数（tNe）指令をエンジンコントローラ２２に供給し、エンジンコントローラ２２がエンジンENGを当該目標回転数発生状態で運転させるように機能する。
【００２３】
ハイブリッドコントローラ２１は更に、モータ／ジェネレータMG1,MG2の目標トルク（ｔTm1）指令および目標トルク（ｔTm2）指令をそれぞれモータコントローラ２３に供給し、モータコントローラ２３がインバータ２４およびバッテリ２５によりモータ／ジェネレータMG1,MG2をそれぞれの目標トルク発生状態で動作させるように機能する。
【００２４】
上記の目標トルクｔTe,ｔTm1,ｔTm2を求めるためハイブリッドコントローラ２１には、アクセルペダル踏み込み量からアクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ２６からの信号と、車速VSPを検出する車速センサ２７からの信号とを入力する。
ハイブリッドコントローラ２１はこれら入力情報を基に、図４のフローチャートにより示す処理を行ってハイブリッド変速機の変速制御を以下のごとくに行う。
【００２５】
先ずステップＳ１１において、モータ／ジェネレータMG1,MG2を含む強電系が故障などによりモータ／ジェネレータMG1,MG2のいずれか一方、若しくは双方を作動させることができなくなったか否かを（強電系の不良が発生したか否かを）チェックする。
強電系の不良が発生していなければ、ステップＳ１２において図５に示す処理により通常の変速制御を実行する。
図５における目標駆動トルク演算部３１は、アクセル開度APOおよび車速VSPから運転者要求している車輪の目標駆動トルクｔTｄを周知のマップ検索などの手法により求める。
目標駆動力演算部３２は、車速VSPに車輪タイヤ半径などで決まる定数Krを掛けて車輪駆動軸回転数Ndを求め、乗算器３２ａで車輪駆動軸回転数Ndと上記目標駆動トルクｔTｄとの乗算により車輪の目標駆動力ｔPvを求める。
【００２６】
図５における目標エンジン（原動機）出力演算部３３は、上記の目標車輪駆動力ｔPvをシステム効率ηmgで除算することにより目標エンジン（原動機）出力ｔPeをエンジン動作点決定部３４に送る。
図５におけるエンジン（原動機）動作点決定部３４は、上記のごとくに決定した目標エンジン（原動機）出力tPeおよびエンジン回転数Neから、目標エンジン（原動機）出力ｔPeを発生させるための目標エンジン（原動機）トルクｔTeおよび目標エンジン（原動機）回転数ｔNeの組み合わせを決定する。
この決定に際し好ましくは、図６に例示するエンジン性能線図を基に目標エンジン（原動機）出力ｔPeを最低燃費で発生させるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせをエンジン動作点（ｔTe，ｔNe）とする最適燃費制御を用いるのが良い。
【００２７】
図６は、エンジン出力ごとにこれを発生させるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせを等馬力線として示し、各等馬力線上にあって対応するエンジン出力を最低燃費で発生させるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせをA,B点により示し、各等馬力線上の最低燃費点A,Bを結ぶ線を最適燃費線として示す。
図６を基に最適燃費制御によりエンジン動作点（ｔTe，ｔNe）を求めるに際しては、目標エンジン（原動機）出力ｔPeに対応する等馬力線と最適燃費線との交点を例えばA点のように決定し、当該点に対応するエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせをエンジン動作点（ｔTe，ｔNe）と定める。
【００２８】
図５における第１モータ/ジェネレータ目標トルク演算部３５は、上記の目標エンジントルクｔTeから、第１モータ/ジェネレータMG1の目標トルクｔTm1を、前記（３）式に対応する次のトルクバランス式
tTm1=Nm2・tTe/{β・Nm1+(α+1)Nm2}・・・（５）
の演算により求める。
【００２９】
同じく図５における第２モータ/ジェネレータ目標回転数演算部３６は、車輪駆動軸回転数Ndにファイナルギヤ比Gfを掛けて求め得る変速機出力回転数No、および目標エンジン回転数ｔNeから、第２モータ/ジェネレータMG2の目標回転数ｔNm2を、前記（２）式に対応する次の回転バランス式
tNm2=(1+β)No-β・tNe・・・（６）
の演算により求める。
【００３０】
第２モータ/ジェネレータ目標トルク演算部３７は、第２モータ/ジェネレータMG2の目標回転数ｔNm2および当該モータ/ジェネレータの実回転数Nm2を入力され、実回転数Nm2をフィードバックゲインKgで目標回転数ｔNm2に一致させるための当該モータ/ジェネレータMG2の目標トルクｔTm2を以下のフィードバック演算により求める。
ｔTm2=Kg(ｔNm２-Nm2) ・・・（７）
【００３１】
図３のエンジンコントローラ２２およびモータコントローラ２３はエンジンENGおよびモータ/ジェネレータMG１,MG２をそれぞれ、ハイブリッドコントローラ２１で上記のごとくに求めた対応する目標トルクｔTe,tTm1,tTm2が実現されるよう制御することにより目標駆動トルクｔTdを実現することができる。
【００３２】
以上は、モータ／ジェネレータMG1,MG2を含む強電系の不良が発生していない場合における通常の変速制御であるが、図４のステップＳ１１で強電系の不良が発生したと判定する場合は、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１５で以下のごとくに異常対策を行う。
先ずステップＳ１３では、強電系の動作を停止させる処理を行う。この処理は、例えば図３におけるインバータ２４をOFFしてハイブリッド変速機の変速機ケース１内におけるモータ／ジェネレータMG1,MG2を、正常に動作するモータ／ジェネレータも含め全てのモータ／ジェネレータの動作を停止する処理であり、これによりモータ／ジェネレータMG1,MG2の過回転を防止することができる。
【００３３】
次のステップＳ１４では、当該異常時の目標エンジン回転数Netを検索により求める。
以下にこの異常時目標エンジン回転数Netを説明するに、図７は、車速VSPおよびエンジン回転数Neの二次元座標上に、エンジン回転数Neが許容最大値である時に対応する過回転判定線A1、第１モータ／ジェネレータMG1の回転数Nm1が許容最大値である時に対応する過回転判定線A2、第２モータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2が許容最大値である時に対応する過回転判定線A3をそれぞれ示し、これら過回転判定線A1,A2,A3により囲まれた領域内の運転がエンジンENGおよびモータ／ジェネレータMG1,MG2のいずれも過回転を生じない非過回転領域、過回転判定線A1,A2,A3により囲まれた領域以外の運転領域がエンジンENGおよびモータ／ジェネレータMG1,MG2のいずれかの過回転を生ずる過回転領域である。
【００３４】
ステップＳ１４では、過回転判定線A3を移記した図８に示す異常時目標エンジン回転数Netのマップを基に、現在の車速VSPから異常発生の直前における変速状態を維持するための異常時目標エンジン回転数Netを検索する。
ただし上記の検索は、車速VSPが動作点B1（エンジン回転数Neが許容最大値である時の動作点）およびB2（エンジンがアイドル回転数Nidとなる動作点）間の車速である間（車速VSPがVSP1〜VSP2間にある時）、つまり共線図上では図９のレバーと図１０に示すレバーとで表される変速状態間である時に行うものである。
そして、車速VSPの低下により車速VSPが動作点B2相当値VSP2になった時は異常時目標エンジン回転数Netにアイドル回転数Nidをセットし、車速VSPが動作点B3相当値VSP3に至るとき、つまり共線図上で図１１レバーで表される変速状態になった時に異常時目標エンジン回転数Netに０をセットする。
【００３５】
図４の次のステップＳ１５においては、エンジンENGをステップＳ１２での前記したトルク制御から回転速度制御に切り換えて、上記のごとくに設定した異常時目標エンジン回転数Netをエンジンコントローラ２２に指令するようになす。この時エンジンコントローラ２２はエンジンENGを、その回転数Neが異常時目標エンジン回転数Netになるよう制御し、異常発生時はその直前における変速状態が維持されるようなエンジン回転数制御を行って、エンジンの過回転を防止する。
【００３６】
以上のような本実施の形態になるハイブリッド変速機の変速制御によれば、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータMG1,MG2が動作不能になった場合、ステップＳ１３において強電系の動作を停止すると共に、ステップＳ１４およびステップＳ１５でエンジンENGをトルク制御から回転速度制御に切り換えて、エンジン回転数Neが直前の変速状態を維持する異常時目標エンジン回転数Netになるよう制御するから、
モータ／ジェネレータMG1,MG2やエンジンENGが過回転するのを防止することができ、これに伴うハイブリッド変速機の耐久性への悪影響を回避し得て、確実で安全な強電系故障時のフェール対策を提供することができる。
【００３７】
なお上記の作用効果を達成するのに上記した本実施の形態のように、強電系の不良が検知される直前の変速状態が保たれるようエンジンを回転速度制御して過回転を回避する構成によれば、異常時にエンジンをトルク制御から回転速度制御に切り換えた時における変速状態の急変がなくて違和感をなくすことができる。
なお、当該異常時におけるエンジンのトルク制御から回転速度制御への移行と共に行う、図４のステップＳ１３における強電系の動作停止に当たっては、モータ／ジェネレータMG1,MG2のトルク指令値tTm1,tTm2を漸減または０にするのがよい。
この場合、異常時に駆動力が徐々に低下されたり、０にされることから車両を安全に停車させることができて大いに有利である。
【００３８】
更に前記した実施の形態においては、差動装置を図２の共線図により示すごとく４個の回転メンバが存在する２自由度の差動装置とし（ラビニョオ型プラネタリギヤセット２を用いたが、これに限られない）、エンジンの過回転防止用の速度制御時における異常時目標エンジン回転数Netを、モータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2が最大値である時の図９〜図１１に示す共線図を基に車速VSP（変速機出力回転数No）から求めたエンジン回転数としたため、
過回転を防止する異常時目標エンジン回転数Netを的確に求めることができ、前記した作用効果を一層確実なものにすることができる。
【００３９】
図１２は、図１のハイブリッド変速機に入力クラッチ３８を付加して、リングギヤＲをエンジンクランクシャフト９から適宜切り離し得るようにしたものである。
この入力クラッチ３８は、例えばエンジンENGからの動力を一切用いず、モータ／ジェネレータMG1,MG2からの動力のみにより走行する電気走行（EV走行）時に、エンジンENGを引きずることなく効率よくEV走行を行い得るようにするためのものである。
【００４０】
かかるハイブリッド変速機の場合における異常対策の参考例を図１３に示す。
この参考例においては、ステップＳ１１で強電系の不良が発生していないと判定する間は、ステップＳ１２において前記した通常の制御を行うが、ステップＳ１１で強電系の不良が発生したと判定する時は、ステップＳ１３、ステップＳ１６、ステップＳ１７において以下のごとくに異常対策の処理を行う。
つまりステップＳ１３では前記したように、図３におけるインバータ２４をOFFしてモータ／ジェネレータMG1,MG2を、正常に動作するモータ／ジェネレータも含め全てのモータ／ジェネレータの動作を停止する、強電系の動作停止処理を行い、これによりモータ／ジェネレータMG1,MG2の過回転を防止することができる。
【００４１】
次のステップＳ１６においては、入力クラッチ３８を解放してラビニョオ型プラネタリギヤセット２、詳しくはリングギヤＲをエンジンクランクシャフト９から切り離す。
そしてステップＳ１７でエンジンENGを停止させる制御を行う。
【００４２】
以上のようなハイブリッド変速機の変速制御によれば、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータMG1,MG2が動作不能になった場合、ステップＳ１３において強電系の動作を停止すると共に、ステップＳ１６で入力クラッチ３８を解放してラビニョオ型プラネタリギヤセット２（リングギヤＲ）をエンジンENGから切り離すため、
異常時においてモータ／ジェネレータMG1,MG2やエンジンENGが過回転するのを防止することができ、これに伴うハイブリッド変速機の耐久性への悪影響を回避し得て、確実で安全な強電系故障時のフェール対策を提供することができる。
またこの時ステップＳ１７でエンジンENGを停止させるため、当該異常時においてエンジンENGの過回転防止が一層確実になると共に、車両を安全に停車させることができる。
【００４３】
本発明の前記した実施の形態になる、および、上記した参考例になる強電系異常時対策は、共線図上の回転メンバとして４個以上の回転メンバを有する２自由度の差動装置を具えた前記のハイブリッド変速機に限らず、例えば図１４に示すような３要素２自由度の差動装置を具えたハイブリッド変速機に対しても用いることができる。
このハイブリッド変速機は、サンギヤ４１ｓ、リングギヤ４１ｒおよびキャリア４１ｃよりなる単純遊星歯車組４１で差動装置を構成し、キャリア４１ｃに入力軸４２を経てエンジンENGからの回転を入力する。
キャリア４１ｃへの回転は、一方でサンギヤ４１ｓおよび中空軸４３を経てモータ／ジェネレータMG1に伝達し、他方でリングギヤ４１ｒ、スプロケット４５、および歯付きベルト４６を経て車輪４７に伝達するようになし、リングギヤ４１ｒにはモータ／ジェネレータMG2を結合してこれからの回転をも車輪に伝達するように構成する。
【００４４】
かかるハイブリッド変速機を共線図により示すと図１５に示すごとくに表され、差動装置が、単純遊星歯車組３１で構成された３要素２自由度の差動装置であるため、車輪駆動系を結合される出力（Out）要素としてのリングギヤ４１ｒにモータ／ジェネレータMG2を直結し、エンジンENGが結合された入力要素としてのキャリア４１ｃを挟んで出力Outと反対の側に位置するサンギヤ４１ｓにモータ／ジェネレータMG1を結合することとなる。
図１５の共線図は、図２の共線図におけるモータ／ジェネレータMG2を出力Out上に移動させたものに相当し、従って、回転バランス式やトルクバランス式は前記した（１）式〜（４）式におけるβを０に置き換えたものになる。
【００４５】
ただし、図１４に示すハイブリッド変速機では図１５に示す共線図からも明らかなように、モータ／ジェネレータMG2が出力Outに直結されていてモータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2が出力回転数Noと常時同じであるため、実質上モータ／ジェネレータ回転数Nm2に関する許容最大値が存在しないことから、図７〜図１１につき前述した方式により異常時目標エンジン回転数Netを求めることができないこととなり、
このため、強電系の不良が検出された時は車速VSPとの関連においてエンジンが過回転することのない目標エンジン回転数を求め、エンジンをこの目標回転数となるよう速度制御すること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による変速制御装置を適用し得るハイブリッド変速機を例示する線図的構成図である。
【図２】 同ハイブリッド変速機の共線図である。
【図３】 本発明の一実施の形態になるハイブリッド変速機の変速制御装置を示すブロック線図である。
【図４】 同実施の形態になる変速制御装置のハイブリッドコントローラが実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】 同実施の形態になる変速制御装置のハイブリッドコントローラが実行する通常の変速制御を機能別ブロック線図として示す説明図である。
【図６】 同通常の変速制御においてエンジン動作点を決定する時に用いる、エンジンの最適燃費線を等出力線と共に例示するエンジンの性能線図である。
【図７】 図１のハイブリッド変速機におけるモータ／ジェネレータが許容される最高速度で回転する時の車両運転限界線を、エンジンの許容最高回転数の限界線と共に示す領域線図である。
【図８】 同実施の形態になる変速制御装置がモータ／ジェネレータに係わる強電系の不良時に求める異常時目標エンジン回転数の特性図である。
【図９】 図１のハイブリッド変速機における第２モータ／ジェネレータが許容最高速度で回転し、エンジンが許容最高速度で回転する時の共線図である。
【図１０】 図１のハイブリッド変速機における第２モータ／ジェネレータが許容最高速度で回転し、エンジンがアイドリング回転数で運転される時の共線図である。
【図１１】 図１のハイブリッド変速機における第２モータ／ジェネレータが許容最高速度で回転し、エンジン回転数が０の時の共線図である。
【図１２】本発明の参考例なる変速制御装置を適用可能なハイブリッド変速機を示す線図的構成図である。
【図１３】 同ハイブリッド変速機の変速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１４】本発明による変速制御装置を適用し得るハイブリッド変速機の他の例を示す略線図である。
【図１５】 同ハイブリッド変速機の共線図である。
【符号の説明】
１ 変速機ケース
２ ラビニョオ型プラネタリギヤセット（差動装置）
ENG エンジン（原動機）
４ 複合電流２層モータ
MG1 第１モータ／ジェネレータ
MG2 第２モータ／ジェネレータ
７ シングルピニオン遊星歯車組
８ ダブルピニオン遊星歯車組
Ss,Sd サンギヤ
P1 ロングピニオン
P2 ショートピニオン
R リングギヤ
C キャリア
21 ハイブリッドコントローラ
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 インバータ
25 バッテリ
26 アクセル開度センサ
27 車速センサ
31 目標駆動トルク演算部
32 目標駆動力演算部
33 目標エンジン出力演算部
34 エンジン動作点決定部
35 第１モータ/ジェネレータ目標トルク演算部
36 第２モータ/ジェネレータ目標回転数演算部
37 第２モータ/ジェネレータ目標トルク演算部
38 入力クラッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン等の原動機とモータ／ジェネレータとを搭載したハイブリッド車両に有用なハイブリッド変速機、特に、これら原動機とモータ／ジェネレータとの間における差動装置により無段変速動作を行わせることが可能なハイブリッド変速機の変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド変速機としては一般的に、シリーズ式と、パラレル式と、両者を組み合わせたシリーズ式＋パラレル式の３方式のものが知られており、例えば特許文献１に記載のごとく、２組の遊星歯車組よりなる差動装置を具え、この差動装置を成す回転メンバにそれぞれ、エンジンおよび出力軸と、２個のモータ／ジェネレータを結合した構成のものがある。
このハイブリッド変速機は、モータ／ジェネレータの制御により無段変速を行わせることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３０８０１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにモータ／ジェネレータにより変速を行わせるハイブリッド変速機においては、車両の特に高速走行中、モータ／ジェネレータを含む強電系の故障などによりモータ／ジェネレータが動作不能になったとき、モータ／ジェネレータからの反力を期待できなくなるため、変速制御そのものが不能となり、モータ／ジェネレータおよびエンジンが許容回転数を超えて回転する所謂過回転状態となり、ハイブリッド変速機の耐久性への悪影響が懸念されることから強電系故障時のフェール対策が望まれる。
【０００５】
上記の故障時における過回転の問題は、上記したごとく２個の遊星歯車組により構成した４要素２自由度の差動装置を具えるハイブリッド変速機に限らず、差動装置を１個の遊星歯車組で構成して３要素２自由度の差動装置としたハイブリッド変速機においても同様に生ずる。
【０００６】
本発明は、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータが動作不能になった時、当該強電系を停止させる他に原動機の適切な速度制御により、モータ／ジェネレータおよび原動機の過回転を回避してハイブリッド変速機の耐久性に関する上記の問題を解消したハイブリッド変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明によるハイブリッド変速機の変速制御装置は、請求項１に記載のごとく、
モータ／ジェネレータを含む強電系の不良を検知する時、当該強電系の動作を停止すると共に、原動機を過回転防止用に速度制御するよう構成し、該原動機の過回転防止用の速度制御を、前記強電系の不良が検知される直前の変速状態が保たれるような速度制御としたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータが動作不能になっても、強電系の動作を停止する制御と、原動機の過回転防止用速度制御とにより、モータ／ジェネレータや原動機が過回転するのを防止することができ、これに伴うハイブリッド変速機の耐久性への悪影響を回避し得て、確実で安全な強電系故障時のフェール対策を提供することができる。
更に本発明によれば、上記原動機の過回転防止用速度制御を、強電系の不良が検知される直前の変速状態が保たれるような速度制御としたため、強電系の異常時にエンジンを回転速度制御することとなった時における変速状態の急変がなくて違和感をなくすことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる変速制御装置を適用するためのハイブリッド変速機を例示し、これを前輪駆動車（ＦＦ車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下に詳述する構成となす。
【００１０】
図において１は変速機ケースを示し、該変速機ケース１の軸線方向（図の左右方向）右側（原動機としてのエンジンENGに近い前側）にラビニョオ型プラネタリギヤセット２を、また図の左側（エンジンENGから遠い後側）に例えば複合電流２層モータ４を可とするモータ／ジェネレータ組を内蔵する。
これらラビニョオ型プラネタリギヤセット２および複合電流２層モータ４は変速機ケース１の主軸線上に同軸に配置するが、この主軸線からオフセットさせて平行にカウンターシャフト５およびディファレンシャルギヤ装置６を設ける。
【００１１】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、ロングピニオンP1およびリングギヤRを共有するシングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８の組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組７はサンギヤSsにロングピニオンP1を噛合させた構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組８はリングギヤR、サンギヤSdおよびロングピニオンP1の他に、大径のショートピニオンP2を具え、ショートピニオンP2をショートピニオンP2をサンギヤS2およびロングピニオンP1をリングギヤRおよびサンギヤSdに噛合させると共にロングピニオンP1に噛合させた構造とする。
そして遊星歯車組７，８のピニオンP1,P2を全て、共通なキャリアCにより回転自在に支持する。
【００１２】
以上の構成になるラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、サンギヤSs、サンギヤSd、リングギヤR、およびキャリアCの４個の回転メンバを主たる要素とし、これら４個の回転メンバのうち２個のメンバの回転速度を決定すると他のメンバの回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
そして４個の回転メンバの回転速度順は、図２の共線図に示すようにサンギヤSs、リングギヤR、キャリアC、サンギヤSdの順番である。
【００１３】
複合電流２層モータ４は、内側ロータ4riと、これを包囲する環状の外側ロータ4roとを、変速機ケース１内に同軸に回転自在に支持して具え、これら内側ロータ4riおよび外側ロータ4ro間における環状空間に同軸に配置した環状ステ-タ４ｓを変速機ケース１に固設して構成する。
環状ステータ4sと外側ロータ4roとで外側のモータ／ジェネレータである第１のモータ／ジェネレータMG1が構成され、環状ステータ4sと内側ロータ4riとで内側のモータ／ジェネレータである第２のモータ／ジェネレータMG2が構成される。
ここでモータ／ジェネレータMG1,MG2はそれぞれ、複合電流を供給される時は供給電流に応じた個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度（停止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、複合電流を供給されない時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。
【００１４】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２の上記した４個の回転メンバには、回転速度順に、つまり図２の共線図にも示したがサンギヤSs、リングギヤR、キャリアC、サンギヤSdの順に、第1モータ／ジェネレータMG1、原動機であるエンジンENGからの入力（In）、ディファレンシャギヤ装置６を含む車輪駆動系への出力（Out）、第2モータ／ジェネレータMG2をそれぞれ結合する。
【００１５】
この結合を図１に基づき以下に詳述するに、リングギヤRを上記の通りエンジン（ENG）回転が入力される入力要素とするため、このリングギヤRをエンジンクランクシャフト９に結合する。
サンギヤSsは中空軸１３を介して第1モータ／ジェネレータMG1（外側ロータ４ro）結合し、中空軸１３を遊嵌する軸１４を介してサンギヤSdを第2モータ／ジェネレータMG2（内側ロータ４ri）に結合する。
【００１６】
キャリアCを前記のごとく、車輪駆動系へ回転を出力する出力要素とするため、このキャリアCに中空軸１５を介して出力歯車１６を結合し、これをカウンターシャフト５上のカウンター歯車１７に噛合させる。
カウンターシャフト５には別にファイナルドライブピニオン１８を一体的に設け、これを、ディファレンシャルギヤ装置６に設けたファイナルドライブリングギヤ１９に噛合させる。
変速機からの出力回転は、ファイナルドライブピニオン１８およびファイナルドライブリングギヤ１９により構成されるファイナルドライブギヤ組を経てディファレンシャルギヤ装置６に至り、このディファレンシャルギヤ装置により左右駆動輪２０に分配出力されるものとする。
【００１７】
上記の構成になるハイブリッド変速機は、前記した通り図２に示すような共線図により表すことができ、図２の横軸は遊星歯車組７，８のギヤ比により決まる回転メンバ間の距離比、つまりリングギヤRおよびキャリアC間の距離を１とした時のサンギヤSsおよびリングギヤR間の距離の比をαで示し、キャリアCおよびサンギヤSd間の距離の比をβで示したものである。
【００１８】
また図２の縦軸は、各回転メンバの回転速度、つまりリングギヤRへのエンジン回転数Ne、サンギヤSs（モータ／ジェネレータMG1）の回転数Nm1、キャリアCからの出力（Out）回転数No、およびサンギヤSd（モータ／ジェネレータMG2）の回転数Nm2を示し、２個の回転メンバの回転速度が決まれば他の２個の回転メンバの回転速度が決まる。
図２において回転バランス式は、(Nm1-No)：(Ne-No)=(1+α)：１および(Ne-Nm2)：(Ne-No)=(1+β)：１で表され、モータ／ジェネレータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2はそれぞれ、エンジン回転数Neおよび出力回転数Noから次式により求めることができる。
Nm1=(1+α)Ne-α・No・・・（１）
Nm2=(1+β)No-β・Ne・・・（２）
【００１９】
なお図２の矢印で示すベクトルは、変速状態が図示例のレバーで表される場合における各回転メンバに働くトルク、つまり、エンジントルクTe、モータ／ジェネレータMG1,MG2のトルクTm1,Tm2、および出力（Out）トルクToをそれぞれ示す。
ここで共線図上のトルクに関するバランスは、図２の上下方向におけるバランス式To=Tm1+Tm2+Teと、モータパワーPbに関するバランス式Nm1・Tm1+Nm2・Tm2=Pbと、レバー回転方向のバランス式αTm1+To=（１+β）Tm2とで表され、Pb＝０としてこれら３式を解くことによりモータ／ジェネレータMG1,MG2のトルクTm1,Tm2はそれぞれ、モータ／ジェネレータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2およびエンジントルクTeから次式により求めることができる。
Tm1=Nm2・Te/{β・Nm1+(α+1)Nm2}・・・（３）
Tm2=Nm1・Te/{β・Nm1+(α+1)Nm2}・・・（４）
ただし、効率は本発明と関係ないため、明瞭のためこれを100%として考慮に入れなかった。
【００２０】
図２の共線図におけるレバーの傾き（変速比）は、変速機の入力（エンジン）回転数Neと、入力（エンジン）トルクTeとの組み合わせであるエンジン動作点（Ne,Te）、
サンギヤSsに係わるモータ／ジェネレータMG1の回転数Nm1と、トルクTm1との組み合わせである第１モータ／ジェネレータ動作点（Nm1,Tm1）、
サンギヤSdに係わるモータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2と、トルクTm2との組み合わせである第２モータ／ジェネレータ動作点（Nm2,Tm2）により決まり、これらにより出力Outの回転数No（車速）と、トルクToとの組み合わせ（No,To）が定まる。
【００２１】
なお図１ではモータ／ジェネレータMG1,MG2を複合電流２層モータとして構成したが、モータ／ジェネレータMG1,MG2はこれに限られず、例えば個々にステータを有する別個のユニットとして構成し、これらモータ/ジェネレータMG１,MG２を相互に径方向へオフセットさせて配置することができる。
【００２２】
何れの構成にするにしてもハイブリッド変速機の変速制御システムは図３に示すごとく、ハイブリッドコントローラ２１を具え、このハイブリッドコントローラ２１は後述する目標エンジントルク（tTe）指令をエンジンコントローラ２２に供給し、エンジンコントローラ２２がエンジンENGを当該目標トルク発生状態で運転させるように機能する。
ただし、モータ／ジェネレータMG1,MG2に関する強電系が故障した場合においては、上記の目標エンジントルク（tTe）指令に代えて後述する目標エンジン回転数（tNe）指令をエンジンコントローラ２２に供給し、エンジンコントローラ２２がエンジンENGを当該目標回転数発生状態で運転させるように機能する。
【００２３】
ハイブリッドコントローラ２１は更に、モータ／ジェネレータMG1,MG2の目標トルク（ｔTm1）指令および目標トルク（ｔTm2）指令をそれぞれモータコントローラ２３に供給し、モータコントローラ２３がインバータ２４およびバッテリ２５によりモータ／ジェネレータMG1,MG2をそれぞれの目標トルク発生状態で動作させるように機能する。
【００２４】
上記の目標トルクｔTe,ｔTm1,ｔTm2を求めるためハイブリッドコントローラ２１には、アクセルペダル踏み込み量からアクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ２６からの信号と、車速VSPを検出する車速センサ２７からの信号とを入力する。
ハイブリッドコントローラ２１はこれら入力情報を基に、図４のフローチャートにより示す処理を行ってハイブリッド変速機の変速制御を以下のごとくに行う。
【００２５】
先ずステップＳ１１において、モータ／ジェネレータMG1,MG2を含む強電系が故障などによりモータ／ジェネレータMG1,MG2のいずれか一方、若しくは双方を作動させることができなくなったか否かを（強電系の不良が発生したか否かを）チェックする。
強電系の不良が発生していなければ、ステップＳ１２において図５に示す処理により通常の変速制御を実行する。
図５における目標駆動トルク演算部３１は、アクセル開度APOおよび車速VSPから運転者要求している車輪の目標駆動トルクｔTｄを周知のマップ検索などの手法により求める。
目標駆動力演算部３２は、車速VSPに車輪タイヤ半径などで決まる定数Krを掛けて車輪駆動軸回転数Ndを求め、乗算器３２ａで車輪駆動軸回転数Ndと上記目標駆動トルクｔTｄとの乗算により車輪の目標駆動力ｔPvを求める。
【００２６】
図５における目標エンジン（原動機）出力演算部３３は、上記の目標車輪駆動力ｔPvをシステム効率ηmgで除算することにより目標エンジン（原動機）出力ｔPeをエンジン動作点決定部３４に送る。
図５におけるエンジン（原動機）動作点決定部３４は、上記のごとくに決定した目標エンジン（原動機）出力tPeおよびエンジン回転数Neから、目標エンジン（原動機）出力ｔPeを発生させるための目標エンジン（原動機）トルクｔTeおよび目標エンジン（原動機）回転数ｔNeの組み合わせを決定する。
この決定に際し好ましくは、図６に例示するエンジン性能線図を基に目標エンジン（原動機）出力ｔPeを最低燃費で発生させるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせをエンジン動作点（ｔTe，ｔNe）とする最適燃費制御を用いるのが良い。
【００２７】
図６は、エンジン出力ごとにこれを発生させるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせを等馬力線として示し、各等馬力線上にあって対応するエンジン出力を最低燃費で発生させるエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせをA,B点により示し、各等馬力線上の最低燃費点A,Bを結ぶ線を最適燃費線として示す。
図６を基に最適燃費制御によりエンジン動作点（ｔTe，ｔNe）を求めるに際しては、目標エンジン（原動機）出力ｔPeに対応する等馬力線と最適燃費線との交点を例えばA点のように決定し、当該点に対応するエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの組み合わせをエンジン動作点（ｔTe，ｔNe）と定める。
【００２８】
図５における第１モータ/ジェネレータ目標トルク演算部３５は、上記の目標エンジントルクｔTeから、第１モータ/ジェネレータMG1の目標トルクｔTm1を、前記（３）式に対応する次のトルクバランス式
tTm1=Nm2・tTe/{β・Nm1+(α+1)Nm2}・・・（５）
の演算により求める。
【００２９】
同じく図５における第２モータ/ジェネレータ目標回転数演算部３６は、車輪駆動軸回転数Ndにファイナルギヤ比Gfを掛けて求め得る変速機出力回転数No、および目標エンジン回転数ｔNeから、第２モータ/ジェネレータMG2の目標回転数ｔNm2を、前記（２）式に対応する次の回転バランス式
tNm2=(1+β)No-β・tNe・・・（６）
の演算により求める。
【００３０】
第２モータ/ジェネレータ目標トルク演算部３７は、第２モータ/ジェネレータMG2の目標回転数ｔNm2および当該モータ/ジェネレータの実回転数Nm2を入力され、実回転数Nm2をフィードバックゲインKgで目標回転数ｔNm2に一致させるための当該モータ/ジェネレータMG2の目標トルクｔTm2を以下のフィードバック演算により求める。
ｔTm2=Kg(ｔNm２-Nm2) ・・・（７）
【００３１】
図３のエンジンコントローラ２２およびモータコントローラ２３はエンジンENGおよびモータ/ジェネレータMG１,MG２をそれぞれ、ハイブリッドコントローラ２１で上記のごとくに求めた対応する目標トルクｔTe,tTm1,tTm2が実現されるよう制御することにより目標駆動トルクｔTdを実現することができる。
【００３２】
以上は、モータ／ジェネレータMG1,MG2を含む強電系の不良が発生していない場合における通常の変速制御であるが、図４のステップＳ１１で強電系の不良が発生したと判定する場合は、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１５で以下のごとくに異常対策を行う。
先ずステップＳ１３では、強電系の動作を停止させる処理を行う。この処理は、例えば図３におけるインバータ２４をOFFしてハイブリッド変速機の変速機ケース１内におけるモータ／ジェネレータMG1,MG2を、正常に動作するモータ／ジェネレータも含め全てのモータ／ジェネレータの動作を停止する処理であり、これによりモータ／ジェネレータMG1,MG2の過回転を防止することができる。
【００３３】
次のステップＳ１４では、当該異常時の目標エンジン回転数Netを検索により求める。
以下にこの異常時目標エンジン回転数Netを説明するに、図７は、車速VSPおよびエンジン回転数Neの二次元座標上に、エンジン回転数Neが許容最大値である時に対応する過回転判定線A1、第１モータ／ジェネレータMG1の回転数Nm1が許容最大値である時に対応する過回転判定線A2、第２モータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2が許容最大値である時に対応する過回転判定線A3をそれぞれ示し、これら過回転判定線A1,A2,A3により囲まれた領域内の運転がエンジンENGおよびモータ／ジェネレータMG1,MG2のいずれも過回転を生じない非過回転領域、過回転判定線A1,A2,A3により囲まれた領域以外の運転領域がエンジンENGおよびモータ／ジェネレータMG1,MG2のいずれかの過回転を生ずる過回転領域である。
【００３４】
ステップＳ１４では、過回転判定線A3を移記した図８に示す異常時目標エンジン回転数Netのマップを基に、現在の車速VSPから異常発生の直前における変速状態を維持するための異常時目標エンジン回転数Netを検索する。
ただし上記の検索は、車速VSPが動作点B1（エンジン回転数Neが許容最大値である時の動作点）およびB2（エンジンがアイドル回転数Nidとなる動作点）間の車速である間（車速VSPがVSP1〜VSP2間にある時）、つまり共線図上では図９のレバーと図１０に示すレバーとで表される変速状態間である時に行うものである。
そして、車速VSPの低下により車速VSPが動作点B2相当値VSP2になった時は異常時目標エンジン回転数Netにアイドル回転数Nidをセットし、車速VSPが動作点B3相当値VSP3に至るとき、つまり共線図上で図１１レバーで表される変速状態になった時に異常時目標エンジン回転数Netに０をセットする。
【００３５】
図４の次のステップＳ１５においては、エンジンENGをステップＳ１２での前記したトルク制御から回転速度制御に切り換えて、上記のごとくに設定した異常時目標エンジン回転数Netをエンジンコントローラ２２に指令するようになす。この時エンジンコントローラ２２はエンジンENGを、その回転数Neが異常時目標エンジン回転数Netになるよう制御し、異常発生時はその直前における変速状態が維持されるようなエンジン回転数制御を行って、エンジンの過回転を防止する。
【００３６】
以上のような本実施の形態になるハイブリッド変速機の変速制御によれば、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータMG1,MG2が動作不能になった場合、ステップＳ１３において強電系の動作を停止すると共に、ステップＳ１４およびステップＳ１５でエンジンENGをトルク制御から回転速度制御に切り換えて、エンジン回転数Neが直前の変速状態を維持する異常時目標エンジン回転数Netになるよう制御するから、
モータ／ジェネレータMG1,MG2やエンジンENGが過回転するのを防止することができ、これに伴うハイブリッド変速機の耐久性への悪影響を回避し得て、確実で安全な強電系故障時のフェール対策を提供することができる。
【００３７】
なお上記の作用効果を達成するのに上記した本実施の形態のように、強電系の不良が検知される直前の変速状態が保たれるようエンジンを回転速度制御して過回転を回避する構成によれば、異常時にエンジンをトルク制御から回転速度制御に切り換えた時における変速状態の急変がなくて違和感をなくすことができる。
なお、当該異常時におけるエンジンのトルク制御から回転速度制御への移行と共に行う、図４のステップＳ１３における強電系の動作停止に当たっては、モータ／ジェネレータMG1,MG2のトルク指令値tTm1,tTm2を漸減または０にするのがよい。
この場合、異常時に駆動力が徐々に低下されたり、０にされることから車両を安全に停車させることができて大いに有利である。
【００３８】
更に前記した実施の形態においては、差動装置を図２の共線図により示すごとく４個の回転メンバが存在する２自由度の差動装置とし（ラビニョオ型プラネタリギヤセット２を用いたが、これに限られない）、エンジンの過回転防止用の速度制御時における異常時目標エンジン回転数Netを、モータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2が最大値である時の図９〜図１１に示す共線図を基に車速VSP（変速機出力回転数No）から求めたエンジン回転数としたため、
過回転を防止する異常時目標エンジン回転数Netを的確に求めることができ、前記した作用効果を一層確実なものにすることができる。
【００３９】
図１２は、図１のハイブリッド変速機に入力クラッチ３８を付加して、リングギヤＲをエンジンクランクシャフト９から適宜切り離し得るようにしたものである。
この入力クラッチ３８は、例えばエンジンENGからの動力を一切用いず、モータ／ジェネレータMG1,MG2からの動力のみにより走行する電気走行（EV走行）時に、エンジンENGを引きずることなく効率よくEV走行を行い得るようにするためのものである。
【００４０】
かかるハイブリッド変速機の場合における異常対策の参考例を図１３に示す。
この参考例においては、ステップＳ１１で強電系の不良が発生していないと判定する間は、ステップＳ１２において前記した通常の制御を行うが、ステップＳ１１で強電系の不良が発生したと判定する時は、ステップＳ１３、ステップＳ１６、ステップＳ１７において以下のごとくに異常対策の処理を行う。
つまりステップＳ１３では前記したように、図３におけるインバータ２４をOFFしてモータ／ジェネレータMG1,MG2を、正常に動作するモータ／ジェネレータも含め全てのモータ／ジェネレータの動作を停止する、強電系の動作停止処理を行い、これによりモータ／ジェネレータMG1,MG2の過回転を防止することができる。
【００４１】
次のステップＳ１６においては、入力クラッチ３８を解放してラビニョオ型プラネタリギヤセット２、詳しくはリングギヤＲをエンジンクランクシャフト９から切り離す。
そしてステップＳ１７でエンジンENGを停止させる制御を行う。
【００４２】
以上のようなハイブリッド変速機の変速制御によれば、強電系の故障などによりモータ／ジェネレータMG1,MG2が動作不能になった場合、ステップＳ１３において強電系の動作を停止すると共に、ステップＳ１６で入力クラッチ３８を解放してラビニョオ型プラネタリギヤセット２（リングギヤＲ）をエンジンENGから切り離すため、
異常時においてモータ／ジェネレータMG1,MG2やエンジンENGが過回転するのを防止することができ、これに伴うハイブリッド変速機の耐久性への悪影響を回避し得て、確実で安全な強電系故障時のフェール対策を提供することができる。
またこの時ステップＳ１７でエンジンENGを停止させるため、当該異常時においてエンジンENGの過回転防止が一層確実になると共に、車両を安全に停車させることができる。
【００４３】
本発明の前記した実施の形態になる、および、上記した参考例になる強電系異常時対策は、共線図上の回転メンバとして４個以上の回転メンバを有する２自由度の差動装置を具えた前記のハイブリッド変速機に限らず、例えば図１４に示すような３要素２自由度の差動装置を具えたハイブリッド変速機に対しても用いることができる。
このハイブリッド変速機は、サンギヤ４１ｓ、リングギヤ４１ｒおよびキャリア４１ｃよりなる単純遊星歯車組４１で差動装置を構成し、キャリア４１ｃに入力軸４２を経てエンジンENGからの回転を入力する。
キャリア４１ｃへの回転は、一方でサンギヤ４１ｓおよび中空軸４３を経てモータ／ジェネレータMG1に伝達し、他方でリングギヤ４１ｒ、スプロケット４５、および歯付きベルト４６を経て車輪４７に伝達するようになし、リングギヤ４１ｒにはモータ／ジェネレータMG2を結合してこれからの回転をも車輪に伝達するように構成する。
【００４４】
かかるハイブリッド変速機を共線図により示すと図１５に示すごとくに表され、差動装置が、単純遊星歯車組３１で構成された３要素２自由度の差動装置であるため、車輪駆動系を結合される出力（Out）要素としてのリングギヤ４１ｒにモータ／ジェネレータMG2を直結し、エンジンENGが結合された入力要素としてのキャリア４１ｃを挟んで出力Outと反対の側に位置するサンギヤ４１ｓにモータ／ジェネレータMG1を結合することとなる。
図１５の共線図は、図２の共線図におけるモータ／ジェネレータMG2を出力Out上に移動させたものに相当し、従って、回転バランス式やトルクバランス式は前記した（１）式〜（４）式におけるβを０に置き換えたものになる。
【００４５】
ただし、図１４に示すハイブリッド変速機では図１５に示す共線図からも明らかなように、モータ／ジェネレータMG2が出力Outに直結されていてモータ／ジェネレータMG2の回転数Nm2が出力回転数Noと常時同じであるため、実質上モータ／ジェネレータ回転数Nm2に関する許容最大値が存在しないことから、図７〜図１１につき前述した方式により異常時目標エンジン回転数Netを求めることができないこととなり、
このため、強電系の不良が検出された時は車速VSPとの関連においてエンジンが過回転することのない目標エンジン回転数を求め、エンジンをこの目標回転数となるよう速度制御すること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による変速制御装置を適用し得るハイブリッド変速機を例示する線図的構成図である。
【図２】 同ハイブリッド変速機の共線図である。
【図３】 本発明の一実施の形態になるハイブリッド変速機の変速制御装置を示すブロック線図である。
【図４】 同実施の形態になる変速制御装置のハイブリッドコントローラが実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】 同実施の形態になる変速制御装置のハイブリッドコントローラが実行する通常の変速制御を機能別ブロック線図として示す説明図である。
【図６】 同通常の変速制御においてエンジン動作点を決定する時に用いる、エンジンの最適燃費線を等出力線と共に例示するエンジンの性能線図である。
【図７】 図１のハイブリッド変速機におけるモータ／ジェネレータが許容される最高速度で回転する時の車両運転限界線を、エンジンの許容最高回転数の限界線と共に示す領域線図である。
【図８】 同実施の形態になる変速制御装置がモータ／ジェネレータに係わる強電系の不良時に求める異常時目標エンジン回転数の特性図である。
【図９】 図１のハイブリッド変速機における第２モータ／ジェネレータが許容最高速度で回転し、エンジンが許容最高速度で回転する時の共線図である。
【図１０】 図１のハイブリッド変速機における第２モータ／ジェネレータが許容最高速度で回転し、エンジンがアイドリング回転数で運転される時の共線図である。
【図１１】 図１のハイブリッド変速機における第２モータ／ジェネレータが許容最高速度で回転し、エンジン回転数が０の時の共線図である。
【図１２】本発明の参考例なる変速制御装置を適用可能なハイブリッド変速機を示す線図的構成図である。
【図１３】 同ハイブリッド変速機の変速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１４】本発明による変速制御装置を適用し得るハイブリッド変速機の他の例を示す略線図である。
【図１５】 同ハイブリッド変速機の共線図である。
【符号の説明】
１ 変速機ケース
２ ラビニョオ型プラネタリギヤセット（差動装置）
ENG エンジン（原動機）
４ 複合電流２層モータ
MG1 第１モータ／ジェネレータ
MG2 第２モータ／ジェネレータ
７ シングルピニオン遊星歯車組
８ ダブルピニオン遊星歯車組
Ss,Sd サンギヤ
P1 ロングピニオン
P2 ショートピニオン
R リングギヤ
C キャリア
21 ハイブリッドコントローラ
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 インバータ
25 バッテリ
26 アクセル開度センサ
27 車速センサ
31 目標駆動トルク演算部
32 目標駆動力演算部
33 目標エンジン出力演算部
34 エンジン動作点決定部
35 第１モータ/ジェネレータ目標トルク演算部
36 第２モータ/ジェネレータ目標回転数演算部
37 第２モータ/ジェネレータ目標トルク演算部
38 入力クラッチ
Claims (3)
- 共線図上に配置される回転メンバとして３個以上の回転メンバを有し、これら回転メンバのうち２個のメンバの回転状態を決定すると他のメンバの回転状態が決まる２自由度の差動装置を具え、前記回転メンバにそれぞれ原動機からの入力、駆動系への出力、およびモータ／ジェネレータを結合し、該モータ／ジェネレータの制御により無段変速を行い得るようにしたハイブリッド変速機において、
前記モータ／ジェネレータを含む強電系の不良を検知する時、該強電系の動作を停止すると共に、前記原動機を過回転防止用に速度制御するよう構成し、該原動機の過回転防止用の速度制御を、前記強電系の不良が検知される直前の変速状態が保たれるような速度制御としたことを特徴とするハイブリッド変速機の変速制御装置。 - 請求項１に記載の変速制御装置において、
前記原動機の過回転防止用の速度制御時は、前記モータ／ジェネレータのトルク指令値を漸減または０にするよう構成したことを特徴とするハイブリッド変速機の変速制御装置。 - 共線図上に配置される回転メンバとして４個以上の回転メンバを有した２自由度の差動装置を具える請求項１または２に記載のハイブリッド変速機において、
前記原動機の過回転防止用の速度制御時における原動機目標回転数を、前記モータ／ジェネレータが最大回転数である時の共線図を基に変速機出力回転数から求めた原動機回転数としたことを特徴とするハイブリッド変速機の変速制御装置。
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