JP4071751B2 - 電動車両用制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、少なくも電動機を駆動源として備える電動車両の制御装置に関するものである。

電動機を駆動源として備える電動車両（例えば、電気車両やハイブリッド車両）には、前記電動機と車輪との間に動力を断接するクラッチを備えるものがある。従来、このクラッチが締結しているか否かを判断する場合、クラッチの上流と下流の回転数差やクラッチ油圧に基づいて判定している。
また、エンジンと電動機を駆動源として備えるハイブリッド車両において、前記電動機の回転数が所定値を超えたときにエンジンの出力を制限して、前記電動機の過回転を防止する技術も開発されている（例えば、特許文献１参照）。
また、エンジンと電動機を駆動源として備えるハイブリッド車両において、前記電動機の回転数を検出する回転数センサの故障判定を、該回転数センサで検出した回転数と、エンジン回転数や車輪速などに基づいて算出される前記電動機の回転数との比較に基づいて行う技術が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２０９９０２号公報 特開２００４−１１２９８２号公報

ところで、前述の如く電動機と車輪との間にクラッチを備えた電動車両では、クラッチ締結後の前記電動機の力行動作、回生動作を極力早く実施するために、クラッチの締結判断を迅速且つ確実に行う必要があり、また、締結判断の精度向上が望まれている。
そこで、この発明は、電動機と車輪の間に設けられたクラッチの締結判断の精度向上を図り、電動機を迅速に駆動（力行、回生）可能にする電動車両用制御装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、電動機（例えば、後述する実施例における第２モータ・ジェネレータ２０）と車輪（例えば、後述する実施例における後輪２６ｂ、前輪１０ｂ）の間に動力を断接するクラッチ（例えば、後述する実施例における第３クラッチ２２）を備える電動車両（例えば、後述する実施例におけるハイブリッド車両１）の制御装置であって、
前記クラッチの上流側の回転数を検出するクラッチ上流回転数検出手段（例えば、後述する実施例におけるモータ回転数センサ２７）と、
前記クラッチの下流側の回転数を検出するクラッチ下流回転数検出手段（例えば、後述する実施例におけるクラッチ下流回転数センサ２８）と、
車両走行中に前記クラッチを締結するのに先だって前記クラッチの上流側の回転数を下流側の回転数に近づけるように前記電動機の出力を制御する第１の電動機出力制御手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１０４）と、
前記クラッチの上流側と下流側の回転数の差が第１の所定値以下のときに前記クラッチを締結するクラッチ締結処理手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１０８，Ｓ１０９）と、
前記クラッチの締結処理後に前記電動機の出力をゼロまたはゼロに近似させる第２の電動機出力制御手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１１０）と、
を備え、前記第２の電動機出力制御手段により出力を制御した後、前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差が第２の所定値以下のときに前記電動機の力行または回生を行うことを特徴とする電動車両用制御装置である。
このように構成することにより、クラッチの上流側と下流側の回転数差が第１の所定値以下になってからクラッチを締結するので、クラッチ締結時に締結ショックが生じるのを防止することができる。
また、クラッチの締結処理後に電動機の出力をゼロまたはゼロに近似させる制御を行うことで、クラッチの上流側を下流側からの動力だけで回転させる状態にすることができ、その状態においてクラッチの上流側と下流側の回転数差が第２の所定値以下になったときに電動機を駆動（力行、回生）するので、電動機の過回転を確実に防止することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２の電動機出力制御手段により出力を制御した後、前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第１の故障判定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１１２，Ｓ１１７）を備えることを特徴とする。
このように構成することにより、クラッチの締結処理後に電動機の出力をゼロまたはゼロに近似させる制御を行うことで、クラッチの上流側を下流側からの動力だけで回転させ、その状態においてクラッチの上流側と下流側の回転数差を求めてクラッチの故障判定を行うので、判定精度を高めることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、
前記クラッチの締結・開放状態を検出する締結状態検出手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ２０２）と、
前記締結状態検出手段によって前記クラッチが締結状態と判定され且つ前記電動機を力行動作または回生動作させているときに、前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第２の故障判定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ２０５，Ｓ２０６）と、
を備えることを特徴とする。
このように構成することにより、クラッチ締結中においてもクラッチの故障判定が可能になる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の発明において、
前記クラッチの締結・開放状態を検出する締結状態検出手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ２１２）と、
前記締結状態検出手段によって前記クラッチが締結状態と判定され且つ前記電動機を力行動作または回生動作させているときに、前記クラッチの上流側の回転加速度を推定する回転加速度推定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ２１４）と、
前記クラッチ上流回転数検出手段により検出した前記クラッチの上流側の回転数に基づいて上流側の実回転加速度を算出する回転加速度算出手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ２１５）と、
前記回転加速度推定手段により推定された回転加速度と前記回転加速度算出手段により算出された実回転加速度の比較に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第３の故障判定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ２１６，Ｓ２１７）と、
を備えることを特徴とする。
このように構成することにより、クラッチ締結中においてもクラッチの故障判定が可能になる。

請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の発明において、前記第２または第３の故障判定手段により前記クラッチが故障と判定されたときに、前記電動機の力行および回生を禁止するとともに、前記電動機の回転数が所定回転数以下になったときに前記電動機を駆動するインバータの動作を停止することを特徴とする。
このように構成することにより、クラッチが故障と判定されたときには電動機の力行、回生を禁止するので、該電動機の過回転および該電動機への無駄なトルク印加を防止することができる。
また、電動機の回転数が所定回転数以下になるのを待ってからインバータの動作を停止するので、前記インバータのスイッチング素子の保護を図ることができるとともに、電力消費の削減を図ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項１に記載の発明において、
前記電動機とは別に車両を駆動する動力源（例えば、後述する実施例におけるエンジン２、第１モータ・ジェネレータ３）と、
前記クラッチの締結・開放状態を検出する締結状態検出手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ３０２）と、
前記締結状態検出手段によって前記クラッチが開放状態と判定されているときに前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第３の故障判定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ３０５，３０６）と、
前記第３の故障判定手段により故障と判定されたときに、前記車両の速度を、前記クラッチ締結状態での前記電動機の回転数が該電動機の許容回転数以下となる車速値以下に制限する速度制限手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ３０７）と、
を備えたことを特徴とする。
このように構成することにより、クラッチの開放中も故障判定が可能になる。また、クラッチの開放中にクラッチが故障と判定されたときに車両の速度を制限するので、クラッチ故障中も電動機の過回転を防止することができる。

請求項１に係る発明によれば、クラッチ締結時のショックを防止することができ、また、電動機の過回転を確実に防止することができる。
請求項２に係る発明によれば、クラッチの故障判定精度を高めることができる。
請求項３または請求項４に係る発明によれば、クラッチ締結中においてもクラッチの故障判定ができる。
請求項５に係る発明によれば、クラッチの故障時に電動機の過回転および該電動機への無駄なトルク印加を防止することができる。また、前記電動機を駆動するインバータのスイッチング素子の保護を図ることができるとともに、電力消費の削減を図ることができる。
請求項６に係る発明によれば、クラッチの開放中も故障判定ができ、また、クラッチの開放中のクラッチ故障時に電動機の過回転を防止することができる。

以下、この発明に係る電動車両用制御装置の実施例を図１から図１４の図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る電動車両用制御装置を備えたハイブリッド車両における動力伝達系の平面配置図であり、図２は同概略構成図である。
このハイブリッド車両１は、前輪駆動用の動力伝達系と後輪駆動用の動力伝達系を備えている。

前輪駆動用の動力伝達系は、エンジン２と、このエンジン２の出力軸２ａ上に配設されエンジン２に直結された発電可能な第１の電動機（以下、第１モータ・ジェネレータという）３と、エンジン２の出力軸２ａに第１クラッチ４を介して断接可能に連結されたプーリ・ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）５と、無段変速機５の出力軸に第２クラッチ６を介して断接可能に連結された動力伝達ギヤ７ａ，７ｂと、動力伝達ギヤ７ｂに連結されたディファレンシャル機構８と、ディファレンシャル機構８に連結された左右のアクスルシャフト９ａ，９ｂと、アクスルシャフト９ａ，９ｂに連結された左右の前輪（車輪）１０ａ，１０ｂとから構成されている。エンジン２の出力軸２ａ上にはオイルポンプ１１が設けられている。第１モータ・ジェネレータ３はＰＤＵ１３を介して車載のバッテリ１２から電力を供給されて運転可能になっている。
なお、この実施例では、変速機としてプーリ・ベルト式無段変速機を用いているが、有段変速機の採用も可能であり、さらに自動変速機あるいは手動変速機のいずれも採用可能である。

一方、後輪駆動用の動力伝達系は、発電可能な第２の電動機（以下、第２モータ・ジェネレータという）２０と、第２モータ・ジェネレータ２０の出力軸２０ａに連結された動力伝達ギヤ２１ａ，２１ｂと、動力伝達ギヤ２１ｂに第３クラッチ２２を介して断接可能に連結された動力伝達ギヤ２３ａ，２３ｂと、動力伝達ギヤ２３ｂに連結されたディファレンシャル機構２４と、ディファレンシャル機構２４に連結された左右のアクスルシャフト２５ａ，２５ｂと、アクスルシャフト２５ａ，２５ｂに連結された左右の後輪（車輪）２６ａ，２６ｂとから構成されている。第２モータ・ジェネレータ２０はＰＤＵ１３を介して車載のバッテリ１２から電力を供給されて運転可能になっている。
なお、ＰＤＵ１３は、第１モータ・ジェネレータ３を駆動するためのスイッチング素子からなるインバータと、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動するためのスイッチング素子からなるインバータを備えている。

第１クラッチ４、第２クラッチ６、第３クラッチ２２はいずれも、締結することにより動力伝達が可能になり、開放することにより動力伝達を不能にする要素であり、図示しない油圧回路を介し、ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦで油圧を制御することにより、これらクラッチ４，６，２２の締結・開放が可能になっている。
したがって、このハイブリッド車両１では、前輪駆動用の動力伝達系において、第１クラッチ４および第２クラッチ６を締結させた状態で、エンジン２と第１モータ・ジェネレータ３の少なくとも一方の動力を、無断変速機５を介して前輪１０ａ，１０ｂに伝達することが可能となる。また、第１モータ・ジェネレータ３は、第１クラッチ４および第２クラッチ６を締結させた状態において、減速走行時に前輪１０ａ，１０ｂ側からの回転駆動により回生動作を行ってバッテリ１２の充電（エネルギー回収）を行うことが可能である。

さらに、このハイブリッド車両１では、第３クラッチ２２を締結させた状態において、第２モータ・ジェネレータ２０の動力を後輪２６ａ，２６ｂに伝達することが可能であり、また、第２モータ・ジェネレータ２０は、第３クラッチ２２を締結させた状態において、減速走行時に後輪２６ａ，２６ｂ側からの回転駆動により回生動作を行ってバッテリ１２の充電（エネルギー回収）を行うことが可能である。
なお、エンジン２の停止・運転・出力制御、および、第１モータ・ジェネレータ３、第２モータ・ジェネレータ２０の停止・運転（力行・回生）・出力制御、および、第１〜第３クラッチ４，６，２２の締結・開放に係る油圧制御は電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって行われる。
また、このハイブリッド車両１では、後輪駆動用動力伝達系の第３クラッチ２２の締結確認および故障判定を行うために、第２モータ・ジェネレータの回転数を検出するためのモータ回転数センサ（クラッチ上流回転数検出手段）２７と、動力伝達ギヤ２３ａの回転数を検出するためのクラッチ下流回転数センサ（クラッチ下流回転数検出手段）２８を備え、これら回転数センサ２７，２８で検出された回転数に対応する電気信号がＥＣＵ５０に入力される。

図３は、このハイブリッド車両１における前後輪駆動力切り替えと第３クラッチ２２の締結・開放のオペレーションイメージである。なお、以下の説明において、エンジン走行には、エンジン２の動力だけで走行する場合だけでなく、エンジン２と第１モータ・ジェネレータ３の両方の動力で走行する場合を含むものとする。

時間ｔ０において車両１の走行を開始すると、ＥＣＵ５０は、第１クラッチ４と第２クラッチ６を開放し、第３クラッチ２２を締結し、第２モータ・ジェネレータ２０を力行動作させて、後輪駆動のモータ走行（ＥＶ走行）により発進する。
そして、車速が所定速度に達すると（時間ｔ１）、ＥＣＵ５０は、第２モータ・ジェネレータ２０を停止するとともに第３クラッチ２２を開放して後輪駆動を終了し、第１クラッチ４および第２クラッチ６を締結するとともにエンジン２を始動して、前輪駆動によるエンジン走行（ＥＮＧ走行）に切り替える。
そして、所定の車速（低速）において定速走行に入ると（時間ｔ２）、ＥＣＵ５０は、エンジン２を停止するとともに第１クラッチ４と第２クラッチ６を開放して前輪駆動のエンジン走行を終了し、第３クラッチ２２を締結するとともに第２モータ・ジェネレータ２０を力行動作させて、後輪駆動によるモータ走行（ＥＶ走行）に切り替える。

さらに、時間ｔ３において加速要求があると、ＥＣＵ５０は、第２モータ・ジェネレータ２０を停止するとともに第３クラッチ２２を開放して後輪駆動を終了し、第１クラッチ４および第２クラッチ６を締結するとともにエンジン２を始動して、前輪駆動によるエンジン走行に切り替える。
そして、所定の車速（高速）において定速走行に入ると（時間ｔ４）、ＥＣＵ５０は、前輪駆動によるエンジン走行を維持して定速走行を行う。
さらに、時間ｔ５において減速要求があると、ＥＣＵ５０は、エンジン２を停止するとともに第１クラッチ４と第２クラッチ６を開放して前輪駆動のエンジン走行を終了し、第３クラッチ２２を締結するとともに第２モータ・ジェネレータ２０を回生動作させて、得られた電力をバッテリ１２に充電する。

そして、時間ｔ６において加速要求があると、ＥＣＵ５０は、第２モータ・ジェネレータ２０の回生動作を停止するとともに第３クラッチ２２を開放してバッテリ１２の充電を終了し、第１クラッチ４および第２クラッチ６を締結するとともにエンジン２を始動して、前輪駆動によるエンジン走行に切り替える。
さらに、時間ｔ７において減速要求があると、ＥＣＵ５０は、エンジン２を停止し、第１モータ・ジェネレータ３を回生動作させて、得られた電力をバッテリ１２に充電する。その後、車速が所定値に達すると（時間ｔ８）、ＥＣＵ５０は、第１モータ・ジェネレータ３の回生動作を停止するとともに第１クラッチ４と第２クラッチ６を開放し、第３クラッチ２２を締結するとともに第２モータ・ジェネレータ２０を回生動作させて、得られた電力をバッテリ１２に充電する。
そして、時間ｔ９において車速がゼロとなり、車両１は停止する。

なお、このオペレーションイメージでは、前輪駆動のエンジン走行時に合わせて第３クラッチ２２を開放制御しているが、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数が許容回転数以下のときには第３クラッチ２２を締結制御し、前記許容回転数を超えるときには第３クラッチ２２を開放制御するようにしてもよい。むしろ、４輪駆動としての機能を優先させる場合には、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数が許容回転数以下の運転域においては、常に第３クラッチ２２を締結しているのが望ましい。

このように、エンジン走行時には第３クラッチ２２を開放しておき、エンジン走行から第２モータ・ジェネレータ２０の力行動作、回生動作に切り替える場合には第３クラッチ２２を締結するが、この第３クラッチ２２の締結を素速く、確実に、ショックなく行うことにより、エンジン走行からモータ走行への切り替えが迅速且つスムーズに行うことができ、ドライバビリティおよび燃費の向上を図ることができる。
また、万が一、第３クラッチ２２が故障している場合には、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動（力行および回生）を禁止するなど、状況に応じた措置を講ずる必要がある。
そこで、この電動車両用制御装置では、以下に説明する手順で、第３クラッチ２２の締結処理、第３クラッチ２２の故障判定処理を行っている。

初めに、クラッチ締結処理について、図４のフローチャートに従って説明する。
図４に示すフローチャートはクラッチ締結処理ルーチンを示すものであり、このルーチンはＥＣＵ５０によって一定時間毎に実行される。
まず、ステップＳ１０１において、第３クラッチＯＮモードか否かを判定する。ここで、第３クラッチＯＮモードとは第３クラッチ２２に締結指令を出すべきモードを言い、この実施例では、第２モータ・ジェネレータ２０を力行動作させて後輪駆動すべきとき、および、第２モータ・ジェネレータ２０を回生動作させて後輪から伝達される運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリ１２に充電すべきときに、ＥＣＵ５０は第３クラッチＯＮモードと判定する。

ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」である場合（すなわち、第３クラッチＯＮモードでない場合）は、ステップＳ１０２に進み、第１タイマーＴＭ１、第２タイマーＴＭ２、第３タイマーＴＭ３を全て初期値にセットし、第１カウンターＣＮＴ１、第２カウンターＣＮＴ２を「０」にリセットし、回転合わせ終了フラグＦ（以下、単にフラグＦという）を「０」として、本ルーチンの実行を終了する。
ここで、第１タイマーＴＭ１の初期値には、第３クラッチ２２に締結指令を出してから第３クラッチ２２が締結完了するまでに必要な所要時間が予め設定されており、この所要時間は経験値に基づい決定されている。また、第２タイマーＴＭ２の初期値は第１タイマーＴＭ１の初期値よりも大きい値が、第３タイマーＴＭ３の初期値は第２タイマーＴＭ２の初期値よりも大きい値が設定されている（ＴＭ１の初期値＜ＴＭ２の初期値＜ＴＭ３の初期値）。

ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」である場合（すなわち、第３クラッチＯＮモードである場合）は、ステップＳ１０３に進み、フラグＦが「１」か否かを判定する。
ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（Ｆ＝０）である場合は、ステップＳ１０４に進み、クラッチ前後回転合わせ処理を実行する。このクラッチ前後回転合わせ処理とは、第３クラッチ２２の上流側と下流側の回転数が一致していない状態で第３クラッチ２２を締結すると締結ショックが生じるので、これを防止するために、第３クラッチ２２の上流側（すなわち、動力伝達ギヤ２１ｂ）の回転数を下流側（すなわち、動力伝達ギヤ２３ａ）の回転数に一致させるべく、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数を制御する処理である。
なお、第３クラッチ２２の下流側回転数はクラッチ下流回転数センサ２８により検出し、上流側回転数は、モータ回転数センサ２７により検出された第２モータ・ジェネレータ２０の回転数に基づき動力伝達ギヤ２１ａ，２１ｂのギヤ比から算出することができる。

次に、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進み、第３クラッチ２２の上流側の回転数と下流側の回転数の差（前後回転差）が閾値Ａよりも小さいか否かを判定する。ここで、閾値Ａは、第３クラッチ２２の締結時に締結ショックが生じない回転数差に設定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」（前後回転差＜Ａ）である場合は、ステップＳ１０６に進んでフラグＦを「１」とし、さらにステップＳ１０７に進んで第１カウンターＣＮＴ１を「０」とし、さらにステップＳ１０８に進んで第３クラッチ２２に締結指令を出して第３クラッチ２２のソレノイドをＯＮ（すなわちクラッチＯＮ）とし、この締結指令と同時に第１，第２，第３タイマーＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３をスタートする。これにより、第３クラッチ２２の上流側と下流側の回転数差を締結ショックが生じない回転数差にした状態で、第３クラッチ２２を締結することができる。
なお、ステップＳ１０６でフラグＦを「１」としたので、次回このルーチンを実行したときのステップＳ１０３における判定結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０４のクラッチ前後回転合わせ処理を実行せずステップＳ１０５に進むことになる。

ステップＳ１０８からステップＳ１０９に進み、第１タイマーＴＭ１がゼロ以下か否か、すなわち、第１タイマーＴＭ１がタイムアップしたか否かを判定する。
ステップＳ１０９における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＭ１≦０）である場合は、第３クラッチ２２が締結完了しているとみなし、ステップＳ１１０に進んで、第２モータ・ジェネレータ２０のトルクをゼロまたはゼロに近似させるように制御する（以下、ゼロトルク制御という）。つまり、第２モータ・ジェネレータ２０のトルクがゼロになるように第２モータ・ジェネレータ２０を積極的に制御するか、あるいは、第２モータ・ジェネレータ２０の励磁電流をゼロに制御することにより第２モータ・ジェネレータ２０のトルクをゼロに近づけるか、いずれかの制御を行う。なお、以下の説明において、「第２モータ・ジェネレータ２０のトルクをゼロにする」は、「ゼロに近似させる」場合を含むものとする。
ここで、第２モータ・ジェネレータ２０のゼロトルク制御によって車両駆動力に生じるモータフリクション分の変化は、エンジン２のトルク補正によって補償することも可能である。

さらに、ステップＳ１１１に進んで第２タイマーＴＭ２がゼロ以下か否か、すなわち、第２タイマーＴＭ２がタイムアップしたか否かを判定する。なお、第２タイマーＴＭ２の初期値は、第２モータ・ジェネレータ２０のゼロトルク制御が完了するまでに必要な時間を経験的に求めた値が設定されている。したがって、第２タイマーＴＭ２がタイムアップしたときには、第３クラッチ２２の上流側は後輪２６ｂから伝達された下流側の動力だけにより回転せしめられることとなる。
なお、ステップＳ１０９における判定結果が「ＮＯ」（ＴＭ１＞０）である場合にも、ステップＳ１１１に進んで第２タイマーＴＭ２がゼロ以下か否かを判定するが、ＴＭ２の初期値＞ＴＭ１の初期値であるので、この場合にはステップＳ１１１における判定結果は「ＮＯ」となり、ステップＳ１２３に進む、ステップＳ１２３において第２カウンターＣＮＴ２を「０」にし、さらにステップＳ１２４に進んでＴＭ３がゼロ以下か否かを判定するが、ＴＭ３＞ＴＭ１であるので、ステップＳ１２４における判定結果は「ＮＯ」となって、本ルーチンの実行を終了する。

そして、ステップＳ１１１における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＭ２≦０）である場合は、ステップＳ１１２に進み、第３クラッチ２２の上流側と下流側の回転数差（前後回転差）が閾値Ｂよりも小さいか否かを判定する。なお、閾値Ｂは、第３クラッチ２２の故障判定閾値であり、前記閾値Ａと同じかＡよりも小さい値に設定されている（Ｂ≦Ａ）。
ステップＳ１１２における判定結果が「ＹＥＳ」（前後回転差＜Ｂ）である場合は、第３クラッチ２２は正常であると判断して、ステップＳ１１３に進み、第２カウンターＣＮＴ２を「０」にリセットし、さらにステップＳ１１４に進んで第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を許可して、本ルーチンの実行を終了する。なお、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動には、力行動作および回生動作のいずれの動作も含まれる。

一方、ステップＳ１１２における判定結果が「ＮＯ」（前後回転差≧Ｂ）である場合は、ステップＳ１１５に進み、第２カウンターＣＮＴ２を「１」だけ加算する。さらに、ステップＳ１１６に進み、第２カウンターＣＮＴ２が所定値Ｃより大きいか否かを判定する。ここで、Ｃは予め設定された任意の整数である。ステップＳ１１６における判定結果が「ＮＯ」（ＣＮＴ２≦Ｃ）である場合は本ルーチンの実行を終了し、ステップＳ１１６における判定結果が「ＹＥＳ」（ＣＮＴ２＞Ｃ）である場合は、ステップＳ１１７に進み、第３クラッチ２２が故障であると判定し、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止し、第３クラッチ２２に開放指令を出して、本ルーチンの実行を終了する。つまり、ステップＳ１１２における否定判定が（Ｃ＋１）回連続した場合に第３クラッチ２２が故障であると判定することで、誤判定を防止している。なお、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止した場合には、エンジン２あるいは第１モータ・ジェネレータ３による前輪駆動を継続して車両１を走行させる。

このように、第３クラッチ２２の締結後に第２モータ・ジェネレータ２０のゼロトルク制御を行い、第３クラッチ２２の上流側を下流側からの動力だけで回転させる状態にしてから第３クラッチ２２の上流側と下流側の回転数差を求め、第３クラッチ２２の故障判定を行っているので、判定精度が極めて高い。
また、判定の結果、第３クラッチ２２が故障であるときには第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止するので、第２モータ・ジェネレータ２０の過回転および第２モータ・ジェネレータ２０への無駄なトルク印加を防止することができ、第２モータ・ジェネレータ２０を保護することができる。

一方、ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（前後回転差≧Ａ）である場合は、ステップＳ１１８に進み、第１タイマーＴＭ１、第２タイマーＴＭ２をいずれも初期値にセットし、さらにステップＳ１１９に進んで、第１カウンターＣＮＴ１を「１」だけ加算し、さらにステップＳ１２０に進んで第１カウンターＣＮＴ１が所定値（整数）Ｃよりも大きいか否かを判定する。
ステップＳ１２０における判定結果が「ＮＯ」（ＣＮＴ１≦Ｃ）である場合は、ステップＳ１２１に進み、フラグＦを「０」にし、さらにステップＳ１１１に進む。一方、ステップＳ１２０における判定結果が「ＹＥＳ」（ＣＮＴ１＞Ｃ）である場合は、ステップＳ１２２に進み、第２モータ・ジェネレータ２０が故障であると判定し、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止して、本ルーチンの実行を終了する。つまり、ステップＳ１０５における否定判定が（Ｃ＋１）回連続した場合には、第２モータ・ジェネレータ２０の故障が原因でクラッチ前後回転合わせ処理が正常に実行できないと判断し、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動禁止にする。この場合にも、エンジン２あるいは第１モータ・ジェネレータ３による前輪駆動を継続して車両１を走行させる。

また、一度ステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０９における判定結果も「ＹＥＳ」となって、第２タイマーＴＭ２のタイムアップを待っている間に、ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」となった場合には、ステップＳ１１８に進んで第１タイマーＴＭ１と第２タイマーＴＭ２は初期値にセットされ、ステップＳ１２１においてフラグＦを「０」にされるが、第３タイマーＴＭ３は初期値にセットされずタイマー計測を継続する。したがって、そのような場合には、再びステップＳ１０４におけるクラッチ前後回転合わせ処理を実行するようになり、第２タイマーＴＭ２がタイムアップしていなくても（ステップＳ１１１における判定結果が「ＮＯ」であっても）、第３タイマーＴＭ３がタイムアップする場合がある。
このようにステップＳ１１１で否定判定され、ステップＳ１２３を経てステップＳ１２４に進み、このステップＳ１２４における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＭ３≦０）である場合は、ステップＳ１２５に進み、第３クラッチ２２が故障であると判定し、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止し、第３クラッチ２２に開放指令を出して、本ルーチンの実行を終了する。この場合にも、エンジン２あるいは第１モータ・ジェネレータ３による前輪駆動を継続して車両１を走行させる。

図５は第３クラッチ２２が正常に動作しているときにおけるタイムチャートであり、図６は、ステップＳ１１７において第３クラッチ２２が故障であると判定されたときのタイムチャートである。
なお、この実施例において、ＥＣＵ５０がステップＳ１０４の処理を実行することにより第１の電動機出力制御手段が実現され、ステップＳ１０８，Ｓ１０９の処理を実行することによりクラッチ締結処理手段が実現され、ステップＳ１１０の処理を実行することにより第２の電動機出力制御手段が実現され、ステップＳ１１２，Ｓ１１７の処理を実行することにより第１の故障判定手段が実現される。

次に、クラッチ締結中におけるクラッチ故障判定処理について、図７のフローチャートに従って説明する。
図７に示すフローチャートはクラッチ故障判定処理ルーチンを示すものであり、このルーチンはＥＣＵ５０によって一定時間毎に実行される。

まず、ステップＳ２０１において第３クラッチ２２が故障しているか否かを判定する。すなわち、前述したクラッチ締結処理の実行によりステップＳ１１７またはステップＳ１２５においてクラッチ故障と判定された場合には、このステップＳ２０１において肯定判定がなされ、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０１における判定結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ２０２に進み、第３クラッチ２２が締結中か否かを判定する。第３クラッチ２２は図示しないソレノイドを励磁（ＯＮ）することにより締結し、前記ソレノイドを非励磁（ＯＦＦ）にすることにより開放するので、この実施例においては第３クラッチ２２の締結・開放の判定は前記ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦに基づいて行う。

ステップＳ２０２における判定結果が「ＹＥＳ」（締結中）である場合は、ステップＳ２０３に進み、第２モータ・ジェネレータ２０のトルクがゼロでないか否かを判定する。ここで、トルクがゼロでないということは第２モータ・ジェネレータ２０が力行動作あるいは回生動作のいずれかを行っているということであり、第２モータ・ジェネレータ２０のトルクがゼロであるということは第２モータ・ジェネレータ２０が力行動作も回生動作もしていないということである。

ステップＳ２０３における判定結果が「ＹＥＳ」（モータトルク≠０）である場合は、ステップＳ２０４に進み、第３クラッチ２２の下流側回転数と上流側回転数の差の絶対値ΔＮＣＬを算出する。
次に、ステップＳ２０５に進み、回転数差の絶対値ΔＮＣＬが閾値Ｄ以上か否かを判定する。
ステップＳ２０５における判定結果が「ＹＥＳ」（ΔＮＣＬ≧Ｄ）である場合は、ステップＳ２０６に進み、第３クラッチ２２が故障であると判定し、第２モータ・ジェネレータ２０の励磁電流をゼロにして、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止し、第３クラッチ２２に開放指令を出す。これにより、第３クラッチ２２の締結中も故障判定が可能になり、第３クラッチ２２が故障していると判定されたときに、第２モータ・ジェネレータ２０の過回転および第２モータ・ジェネレータ２０への無駄なトルク印加を防止することができる。
なお、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止した場合には、エンジン２あるいは第１モータ・ジェネレータ３により前輪１０ａ，１０ｂを駆動して車両１を走行させる。

次に、ステップＳ２０７に進み、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数ＮＭＯＴが所定回転数Ｅ以下か否かを判定し、ステップＳ２０７における判定結果が「ＹＥＳ」（ＮＭＯＴ≦Ｅ）である場合は、ステップＳ２０８に進み、ＥＣＵ５０による第２モータ・ジェネレータ２０に対するインバータ（ＰＤＵ１３）のスイッチングを停止（ゲートＯＦＦ）して、本ルーチンの実行を終了する。
すなわち、ステップＳ２０６において第３クラッチ２２が故障であると判定した場合には、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数が所定回転数Ｅ以下になるのを待ってから、第２モータ・ジェネレータ２０とバッテリ１２との間の電力授受を停止することにより、前記インバータのスイッチング素子の保護を図るとともに、電力消費の削減を図る。

また、ステップＳ２０２における判定結果が「ＮＯ」である場合（第３クラッチ締結中でない場合）、ステップＳ２０３における判定結果が「ＮＯ」（モータトルク＝０）である場合、ステップＳ２０５における判定結果が「ＮＯ」（ΔＮＣＬ＜Ｄ）である場合、ステップＳ２０７における判定結果が「ＮＯ」（ＮＭＯＴ＞Ｅ）である場合も、本ルーチンの実行を終了する。
図８は、第３クラッチ締結中において第３クラッチ２２が故障であると判定されたときのタイムチャートである。
なお、この実施例において、ＥＣＵ５０がステップＳ２０２の処理を実行することにより締結状態検出手段が実現され、ステップＳ２０５，Ｓ２０６の処理を実行することにより第２の故障判定手段が実現される。

次に、クラッチ締結中におけるクラッチ故障判定処理の別の実施例について、図９のフローチャートに従って説明する。
図９に示すフローチャートはクラッチ故障判定処理ルーチンを示すものであり、このルーチンはＥＣＵ５０によって一定時間毎に実行される。
この実施例におけるステップＳ２１１〜Ｓ２１３の処理は、前述した図７に示すフローチャートにおけるステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理と同じであるので説明を省略する。ただし、ステップＳ２１１における判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、ステップＳ２１８に進む。

ステップＳ２１３における判定結果が「ＹＥＳ」（モータトルク≠０）である場合は、ステップＳ２１４に進み、図１０に示すクラッチ上流回転加速度テーブルを参照して、第２モータ・ジェネレータ２０のトルクに応じた回転加速度（以下、推定回転加速度と称す）を検索する。第３クラッチ２２が正常に作動している場合には、第２モータ・ジェネレータ２０のトルク値に対応して第３クラッチ２２の上流側の回転加速度が存在する。クラッチ上流回転加速度テーブルは、第２モータ・ジェネレータ２０のトルク値と回転加速度の関係を予め実験的に求めてテーブルにしたものである。
次に、ステップＳ２１５に進み、モータ回転数センサ２７で検出した第２モータ・ジェネレータ２０の回転数に基づいて、第２モータ・ジェネレータ２０の実際の回転加速度（実回転加速度）を算出する。
次に、ステップＳ２１６に進み、ステップＳ２１２で求めた第２モータ・ジェネレータ２０の実回転加速度が、ステップＳ２１１で求めた推定回転加速度よりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ２1６における判定結果が「ＹＥＳ」（実回転加速度＞推定回転加速度）である場合は、回転加速度の過大の原因は第３クラッチ２２の故障にあるとの推定に基づき、ステップＳ２１７に進み、第３クラッチ２２が故障であると判定し、第２モータ・ジェネレータ２０の励磁電流をゼロにして第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止し、第３クラッチ２２に開放指令を出す。これにより、第３クラッチ２２の締結中も故障判定が可能になり、第３クラッチ２２が故障していると判定されたときに、第２モータ・ジェネレータ２０の過回転および第２モータ・ジェネレータ２０への無駄なトルク印加を防止することができる。
なお、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動を禁止した場合には、エンジン２あるいは第１モータ・ジェネレータ３により前輪１０ａ，１０ｂを駆動して車両１を走行させる。

次に、ステップＳ２１８に進み、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数ＮＭＯＴが所定回転数Ｅ以下か否かを判定し、ステップＳ２１８における判定結果が「ＹＥＳ」（ＮＭＯＴ≦Ｅ）である場合は、ステップＳ２１９に進み、ＥＣＵ５０による第２モータ・ジェネレータ２０に対するインバータのスイッチングを停止（ゲートＯＦＦ）して、本ルーチンの実行を終了する。なお、ステップＳ２１８，Ｓ２１９の処理は前述した図７に示すフローチャートにおけるステップＳ２０７，２０８の処理と同じであり、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数が所定回転数Ｅ以下になるのを待ってから、第２モータ・ジェネレータ２０とバッテリ１２との間の電力授受を停止することにより、前記インバータのスイッチング素子の保護を図るとともに、電力消費の削減を図る。

また、ステップＳ２１２における判定結果が「ＮＯ」である場合（第３クラッチ締結中でない場合）、ステップＳ２１３における判定結果が「ＮＯ」（モータトルク＝０）である場合、ステップＳ２１６における判定結果が「ＮＯ」（実加速度≦加速度上限値）である場合、ステップＳ２１８における判定結果が「ＮＯ」（ＮＭＯＴ＞Ｅ）である場合も、本ルーチンの実行を終了する。
なお、この実施例において、ＥＣＵ５０がステップＳ２１２の処理を実行することにより締結状態検出手段が実現され、ステップＳ２１４の処理を実行することにより回転加速度推定手段が実現され、ステップＳ２１５の処理を実行することにより回転加速度算出手段が実現され、ステップＳ２１６，Ｓ２１７の処理を実行することにより第３の故障判定手段が実現される。

次に、クラッチ開放中におけるクラッチ故障判定処理について、図１１のフローチャートに従って説明する。
図１１に示すフローチャートはクラッチ故障判定処理ルーチンを示すものであり、このルーチンはＥＣＵ５０によって一定時間毎に実行される。

まず、ステップＳ３０１において第３クラッチ２２が故障しているか否かを判定する。すなわち、前述したクラッチ締結制御の実行によりステップＳ１１７またはステップＳ１２５においてクラッチ故障と判定された場合には、このステップＳ３０１において肯定判定がなされ、ステップＳ３０７に進む。
ステップＳ３０１における判定結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ３０２に進み、第３クラッチ２２が開放中か否かを判定する。第３クラッチ２２の締結・開放の判定は第３クラッチ２２のソレノイドのＯＮ／ＯＦＦに基づいて行う。
ステップＳ３０２における判定結果が「ＹＥＳ」（開放中）である場合は、ステップＳ３０３に進み、第３クラッチ２２の下流側回転数ＮＣＬ２が所定回転数Ｆ以上か否かを判定する。

ステップＳ３０３における判定結果が「ＹＥＳ」（ＮＣＬ２≧Ｆ）である場合は、ステップＳ３０４に進み、第３クラッチ２２の下流側回転数と上流側回転数の差の絶対値ΔＮＣＬを算出する。
次に、ステップＳ３０５に進み、回転数差の絶対値ΔＮＣＬが閾値Ｇ以下か否かを判定する。
ステップＳ３０５における判定結果が「ＹＥＳ」（ΔＮＣＬ≦Ｇ）である場合は、ステップＳ３０６に進み、第３クラッチ２２が故障であると判定する。つまり、第３クラッチ２２が正常に動作している場合には、第３クラッチ２２を開放し、しかも第３クラッチ２２の下流側回転数がＦ以上であるときには、第３クラッチ２２の上流側と下流側との回転数差は閾値Ｇを超えるはずであり、回転数差がこの閾値Ｇを超えていないときには、第３クラッチ２２の故障により第３クラッチ２２の上流側が下流側に引きずられて回転していると推定する。

ステップＳ３０６の処理に続いてステップＳ３０７に進み、車速の上限値を、第３クラッチ２２を締結しているときに第２モータ・ジェネレータ２０の回転数が第２モータ・ジェネレータ２０の許容回転数以下となる車速値に制限する処理（上限車速の制限処理）を実行して本ルーチンの実行を終了する。これにより、第３クラッチ２２の開放中も故障判定が可能になり、第３クラッチ２２の開放中に第３クラッチ２２が故障している場合にも、第２モータ・ジェネレータ２０が過回転するのを防止することができる。
また、ステップＳ３０２における判定結果が「ＮＯ」である場合（第３クラッチ開放中でない場合）、ステップＳ３０３における判定結果が「ＮＯ」（ＮＣＬ２＜Ｆ）である場合、ステップＳ３０５における判定結果が「ＮＯ」（ΔＮＣＬ＞Ｇ）である場合も、本ルーチンの実行を終了する。

図１２は、第３クラッチ開放中において第３クラッチ２２が故障であると判定されたときのタイムチャートである。
なお、この実施例において、ＥＣＵ５０がステップＳ３０２の処理を実行することにより締結状態検出手段が実現され、ステップＳ３０５，Ｓ３０６の処理を実行することにより第３の故障判定手段が実現され、ステップＳ３０７の処理を実行することにより速度制限手段が実現される。

図１３は、別の動力伝達系を備えたハイブリッド車両の平面配置図であり、図１４はその動力伝達系の概略構成図である。
このハイブリッド車両における動力伝達系が、図１および図２に示した動力伝達系と相違する点は、（１）第２モータ・ジェネレータ２０の出力軸２０ａが第３クラッチ２２を介して動力伝達ギヤ７ａに断接可能に連結されていること、（２）クラッチ下流回転数センサ２８は動力伝達ギヤ７ａの回転数を検出するものであること、（３）後輪２６ａ，２６ｂは従動輪であること、にある。その他の構成は図１及び図２に示した動力伝達系と同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。つまり、このハイブリッド車両１は前輪駆動車であり、２つのモータ・ジェネレータ３，２０はいずれも前輪１０ａ，１０ｂに連係されている。

図１３および図１４に示す動力伝達系における第２モータ・ジェネレータ２０の停止・運転（力行・回生）方法は、図１および図２に示す動力伝達系における第２モータ・ジェネレータ２０の停止・運転（力行・回生）方法と同じであり、この場合においても、前述した手順による第３クラッチ２２の締結処理、第３クラッチ２２の故障判定処理を実施することが可能である。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例ではハイブリッド車両における電動機と車輪との間に設置されたクラッチの例で説明したが、この発明は、駆動源としての内燃機関を備えず電動機のみを駆動源とする電気車両において電動機と車輪との間に設置されたクラッチに対する締結処理および故障判定処理にも適用可能である。

この発明に係る電動車両用制御装置を備えたハイブリッド車両の動力伝達系の平面配置図である。 前記動力伝達系の概略構成図である。 前記ハイブリッド車両における駆動力切り替えとクラッチ締結・開放のオペレーションイメージ図である。 電動車両用制御装置におけるクラッチ締結処理を示すフローチャートである。 クラッチが正常な場合のクラッチ締結時のタイムチャートである。 クラッチが故障している場合のクラッチ締結時のタイムチャートである。 クラッチ締結中におけるクラッチ故障判定処理を示すフローチャートである。 クラッチ締結中においてクラッチが故障であると判定されたときのタイムチャートである。 クラッチ締結中における別のクラッチ故障判定処理を示すフローチャートである。 クラッチ上流回転加速度テーブルの一例を示す図である。 クラッチ開放中におけるクラッチ故障判定処理を示すフローチャートである。 クラッチ開放中においてクラッチが故障であると判定されたときのタイムチャートである。 この発明に係る電動車両用制御装置を備えたハイブリッド車両の別の動力伝達系の平面配置図である。 前記動力伝達系の概略構成図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両（電動車両）
１０ｂ 前輪（車輪）
２０ 第２モータ・ジェネレータ（電動機）
２２ 第３クラッチ（クラッチ）
２６ｂ 後輪（車輪）
２７ モータ回転数センサ（クラッチ上流回転数検出手段）
２８ クラッチ下流回転数センサ（クラッチ下流回転数検出手段）

Claims (6)

1. 電動機と車輪の間に動力を断接するクラッチを備える電動車両の制御装置であって、
   前記クラッチの上流側の回転数を検出するクラッチ上流回転数検出手段と、
   前記クラッチの下流側の回転数を検出するクラッチ下流回転数検出手段と、
   車両走行中に前記クラッチを締結するのに先だって前記クラッチの上流側の回転数を下流側の回転数に近づけるように前記電動機の出力を制御する第１の電動機出力制御手段と、
   前記クラッチの上流側と下流側の回転数の差が第１の所定値以下のときに前記クラッチを締結するクラッチ締結処理手段と、
   前記クラッチの締結処理後に前記電動機の出力をゼロまたはゼロに近似させる第２の電動機出力制御手段と、
   を備え、前記第２の電動機出力制御手段により出力を制御した後、前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差が第２の所定値以下のときに前記電動機の力行または回生を行うことを特徴とする電動車両用制御装置。
2. 前記第２の電動機出力制御手段により出力を制御した後、前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第１の故障判定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用制御装置。
3. 前記クラッチの締結・開放状態を検出する締結状態検出手段と、
   前記締結状態検出手段によって前記クラッチが締結状態と判定され且つ前記電動機を力行動作または回生動作させているときに、前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第２の故障判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用制御装置。
4. 前記クラッチの締結・開放状態を検出する締結状態検出手段と、
   前記締結状態検出手段によって前記クラッチが締結状態と判定され且つ前記電動機を力行動作または回生動作させているときに、前記クラッチの上流側の回転加速度を推定する回転加速度推定手段と、
   前記クラッチ上流回転数検出手段により検出した前記クラッチの上流側の回転数に基づいて上流側の実回転加速度を算出する回転加速度算出手段と、
   前記回転加速度推定手段により推定された回転加速度と前記回転加速度算出手段により算出された実回転加速度の比較に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第３の故障判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用制御装置。
5. 前記第２または第３の故障判定手段により前記クラッチが故障と判定されたときに、前記電動機の力行および回生を禁止するとともに、前記電動機の回転数が所定回転数以下になったときに前記電動機を駆動するインバータの動作を停止することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電動車両用制御装置。
6. 前記電動機とは別に車両を駆動する動力源と、
   前記クラッチの締結・開放状態を検出する締結状態検出手段と、
   前記締結状態検出手段によって前記クラッチが開放状態と判定されているときに前記クラッチの上流側の回転数と下流側の回転数の差に基づいて前記クラッチの故障判定を行う第３の故障判定手段と、
   前記第３の故障判定手段により故障と判定されたときに、前記車両の速度を、前記クラッチ締結状態での前記電動機の回転数が該電動機の許容回転数以下となる車速値以下に制限する速度制限手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動車両用制御装置。

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