JP4940714B2

JP4940714B2 - 駆動装置の制御装置

Info

Publication number: JP4940714B2
Application number: JP2006069235A
Authority: JP
Inventors: 智史西川; 祐志畑; 功佐藤; 修司豊川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: JP2007247706A

Description

本発明は、回転電機と動力伝達機構を収容する収容室に、潤滑油が溜まった状態で作動する駆動装置の制御技術に関する。

駆動軸から動力を出力する駆動装置には、発電可能な電動機（以下、回転電機と記す）と、回転電機が発生した動力を駆動軸に伝達する動力伝達機構を収容するものがある。動力伝達機構としては、例えば、遊星歯車装置や減速機構、差動装置がある。このような駆動装置には、動力伝達機構や回転電機のロータ軸受を潤滑するため、動力伝達機構及び回転電機を収容するハウジング内（以下、収容室と記す）に潤滑油が溜まっている状態で作動するものがある。動力伝達機構を構成するギア、例えば差動装置のリングギアが、収容室に溜まっている潤滑油をかき上げることで、回転電機及び動力伝達機構の潤滑が必要な部位（以下、潤滑必要部位と記す）に潤滑油を行き渡らせている。

このような潤滑油には、駆動装置内において、力行により発熱した回転電機のステータから熱を吸収し、放散させる冷却油としての効果もある。しかし、回転電機を高負荷で作動させる場合において、回転電機を十分に冷却するためには、回転電機のステータ等の発熱部位に向けて、それに見合った量の潤滑油を、積極的に供給する必要が生じる。

このため、収容室に溜まっている潤滑油をポンプ等により汲み上げて、回転電機より上方から供給する技術が知られている。例えば、下記の特許文献１に記載の駆動装置では、回転電機（モータ）とギアを収容するハウジングの上部に、潤滑油（冷却オイル）を一時的に貯留するキャッチタンクが設けられている。収容室に溜まっている潤滑油は、ギアの回転やポンプにより、キャッチタンクに汲み上げられて、ここに一時的に貯留される。キャッチタンクに貯留された潤滑油は、流出口から滴下して流れ出て、回転電機に供給される。このように潤滑油を循環させることで、この従来例は、ギア等の動力伝達機構を潤滑すると共に、発熱する回転電機を冷却している。

特開２００５−１１７７９０号公報

しかし、上記の従来例においては、単位時間あたり高い流量で潤滑油をキャッチタンクに汲み上げて、収容室における潤滑油の油面位置が低下してしまうと、それまで潤滑油に浸かっていた潤滑必要部位が浸からなくなり、潤滑必要部位を良好に潤滑できなくなるという問題が生じる。特に、駆動装置を低速で作動させる場合、すなわち動力伝達機構のギアや回転電機のロータが低い回転速度で作動する場合、収容室における潤滑油の油面位置が低いと、ギアによりかき上げられる潤滑油の油量が小さく、潤滑必要部位に潤滑油が行き渡らなくなる虞があり、例えば、動力伝達機構に差動装置が含まれている場合、差動装置の出力軸の焼付きやオイルシールの損傷等の問題が生じる。とりわけ、−３０℃等の極低温で駆動装置を作動させる場合、潤滑油の粘度が高く、潤滑必要部位に潤滑油が行き渡らない場合がある。

一方、単位時間あたり低い流量で潤滑油をキャッチタンクに汲み上げて、収容室における潤滑油の油面位置が上昇すると、潤滑必要部位は、潤滑油に浸かって良好に潤滑されるものの、ギアが攪拌する潤滑油の量は増えることとなり、潤滑油の攪拌に起因する回転抵抗（以下、攪拌抵抗と記す）が増大してしまう。特に、駆動装置を高速で作動させる場合、すなわち動力伝達機構のギアや回転電機のロータが高速で回転する場合、収容室における潤滑油の油面位置が高いと、ロータやギアが受ける攪拌抵抗が増大し、その分、駆動装置が駆動軸から出力する動力が低下するという問題が生じる。

加えて、このような駆動装置の回転電機には、高トルク化の観点から、よりロータの径を大きくすることが求められており、また低重心化の観点からロータを駆動装置内において比較的低い位置に配置することが求められている。このため、回転電機のロータは、収容室に溜まっている潤滑油に浸かり易くなる傾向がある。したがって、駆動装置には、特に、高速で作動させる場合において、ロータが受ける攪拌抵抗がより小さくなるよう、収容室における潤滑油の油面位置を、積極的に低下させる技術が求められている。

以上のように、回転電機と回転電機が発生した動力を駆動軸に伝達する動力伝達機構を有する駆動装置には、ロータやギアの回転速度や潤滑油の温度等の駆動装置の作動状態に応じて、収容室における潤滑油の油面位置を、潤滑必要部位の良好な潤滑と攪拌抵抗の低減を両立させるような最適な油面位置に、変化させる技術が求められている。

そこで、本発明は、回転電機と動力伝達機構を収容する収容室における潤滑油の油面位置を、駆動装置の作動状態に応じて最適な油面位置に制御可能な、駆動装置の制御装置を提供する。

本発明の制御装置は、回転電機と動力伝達機構を収容する収容室に、潤滑油が溜まった状態で作動する駆動装置を、制御する制御装置であって、駆動装置は、原動機として車両に搭載されるもので、回転電機より上方に設けられ回転電機に供給する潤滑油を貯留する上部貯留室と、収容室から上部貯留室に汲み上げられる潤滑油の流量を調節する流量調節手段と、を備えるものであり、走行中である前記車両の車速が所定の閾値より小さいときに前記収容室における潤滑油の油面位置を前記回転電機のロータ下端位置より高い目標油面位置まで高くする一方、前記車速が前記閾値以上であるときには前記収容室における潤滑油の油面位置を前記ロータ下端位置まで低くするよう、流量調節手段を制御する流量制御手段を有する。流量調整手段には、収容室の潤滑油を上部貯留室に汲み上げ、且つ、その吐出流量を調節可能な電動オイルポンプや、収容室から上部貯留室に流れる潤滑油の流量を調節するソレノイドバルブなどが用いられる。流量制御手段は、回転電機のロータや、動力伝達機構のギアの回転速度や、収容室における潤滑油の油温といった駆動装置の作動状態に応じて、上述のような流量調節手段を制御し、収容室における潤滑油の油面位置を、最適な油面位置に変化させる。

好ましくは、流量制御手段は、収容室における潤滑油の油面位置を算出する油面位置算出手段と、駆動装置の作動状態に応じて、油面位置の目標値を設定する目標油面設定手段とを有しており、油面位置が目標値に近づくよう流量調節手段を制御する。

また好ましくは、目標油面設定手段は、車両の速度が所定の閾値を超えた場合、油面位置の目標値を、回転電機のロータより低い位置に設定する。

また好ましくは、流量制御手段は、収容室における潤滑油の油温を算出する油温算出手段を有しており、目標油面設定手段は、油面位置の目標値を、算出された油温に応じて設定する。

また好ましくは、流量調節手段は、上部貯留室より上方に設けられ、収容室から汲み上げられた潤滑油を貯留可能な外部タンクと、外部タンクと上部貯留室との間に設けられ、外部タンクから上部貯留室に流入する潤滑油の流量を調節するバルブであり、流量制御手段は、前記バルブの開閉を制御する。

本発明の制御装置によれば、回転電機及び動力伝達機構を収容する収容室における潤滑油の油面位置を、駆動装置が搭載された車両の車速に応じて最適な油面位置に制御することができ、潤滑必要部位の良好な潤滑を確保しつつ、ロータやギアが受ける攪拌抵抗を低減することができる。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。一例として、原動機として内燃機関と回転電機を備えるハイブリッド車両に適用される駆動装置の制御装置について説明する。

〔第１実施形態〕
まず、本実施形態の駆動装置５と、これを搭載するハイブリッド車両１の構成について、図１を用いて説明する。図１には、車両１及び駆動装置５及びの概略構成を模式的に示している。車両１には、これを推進するために、原動機が発生した機械的動力を駆動軸５０に伝達して駆動輪５２を駆動する動力ユニット３が設けられている。動力ユニット３には、原動機として内燃機関１０と、発電可能な電動機である回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が設けられている。これら原動機は、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御装置（以下、単に「ＥＣＵ」と記す）により、協調して作動するよう制御される。なお、駆動装置５は、内燃機関１０と一体に結合され、動力ユニット３を構成した状態で、ハイブリッド車両１に搭載される。

内燃機関１０は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットルバルブを有しており、これら装置は、ＥＣＵ６０により制御されている。ＥＣＵ６０は、内燃機関１０が発生する機械的動力を調整することができ、内燃機関１０が発生した機械的動力は、クランク軸１２から出力される。

駆動装置５には、原動機として回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が設けられている。回転電機ＭＧ１及びＭＧ２は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた、いわゆるモータジェネレータである。回転電機ＭＧ１は、主に発電機として用いられ、一方、回転電機ＭＧ２は、主に電動機として用いられる。これら機能の切換えと、回転電機ＭＧ１及びＭＧ２が発生する機械的動力、又は回収する電力は、回転電機ＭＧ１及びＭＧ２に、それぞれ対応して設けられたインバータ６１，６２により制御される。ＥＣＵ６０は、インバータ６１，６２を制御することで、それぞれ回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の発生する機械的動力を調整することができる。回転電機ＭＧ１及びＭＧ２が発生した機械的動力は、ロータ３１，３２にそれぞれ結合された回転軸３１ａ，３２ａから出力される。一方、回転軸３１ａ，３２ａから回転電機ＭＧ１及びＭＧ２に入力された機械的動力は、ここで電力に変換されて、後述する二次電池５６に回収することが可能となっている。なお、回転電機ＭＧ２には、ロータ３２の回転角度位置を検出するレゾルバ６６が設けられている。レゾルバ６６は、検出した回転角度位置の信号を、ＥＣＵ６０に送出している。

また駆動装置５には、前述の内燃機関１０、及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が出力した機械的動力を駆動軸５０に伝達する動力伝達機構として、内燃機関１０が出力した機械的動力を分割する遊星歯車機構２０と、遊星歯車機構２０から伝達された回転を減速しトルクを増大させる減速機構４０と、減速機構４０から伝達された機械的動力を左右の駆動軸５０に分配して出力する差動装置４５が設けられている。

遊星歯車機構２０のプラネタリキャリア２４には、内燃機関１０のクランク軸１２が、サンギア２２には、回転電機ＭＧ１のロータ３１が、リングギア２８には、回転電機ＭＧ２のロータ３２が結合されている。内燃機関１０がクランク軸１２から出力した動力は、遊星歯車機構２０のプラネタリキャリア２４からサンギア２２に伝達される機械的動力と、リングギア２８に伝達される機械的動力に分割される。内燃機関１０からサンギア２２に伝達された機械的動力は、回転電機ＭＧ１に伝達されて、ここで発電に供される。一方、内燃機関１０からリングギア２８に伝達された機械的動力は、回転電機ＭＧ２が出力した機械的動力と統合されて、リングギア２８の外周側に形成されたカウンタドライブギア２８ｂから減速機構４０に伝達される。

減速機構４０は、遊星歯車機構２０のカウンタドライブギア２８ｂと噛み合うカウンタドリブンギア４１と、カウンタドリブンギア４１と結合されているカウンタシャフト４２と、カウンタシャフト４２に結合されており差動装置４５のリングギア４６と噛み合うファイナルドライブギア４３とを有している。遊星歯車機構２０のリングギア２８の機械的動力は、カウンタドライブギア２８ｂとカウンタドリブンギア４１により、回転速度を減速しトルクを増大させて、カウンタシャフト４２に伝達される。カウンタシャフト４２に伝達された機械的動力は、ファイナルドライブギア４３とリングギア４６により、さらに回転速度を減速しトルクを増大させて、差動装置４５に伝達される。

差動装置４５は、減速機構４０のファイナルドライブギア４３に噛み合うリングギア４６と、リングギア４６に固定された差動ケース４７とを有している。差動ケース４７は、左右の駆動軸５０にそれぞれ連結している出力軸５０ａと、出力軸５０ａと結合している左右のサイドギア４９と、このサイドギア４９と直交して噛み合うピニオンギア４８とを、回転可能に保持している。

減速機構４０のカウンタシャフト４２の機械的動力は、ファイナルドライブギア４３とリングギア４６により、差動ケース４７に伝達される。さらに差動ケース４７に伝達された機械的動力は、差動ケース４７と共に回転するピニオンギア４８からサイドギア４９に伝達され、サイドギア４９に伝達された機械的動力は、出力軸５０ａから駆動軸５０に伝達され、さらに左右の駆動輪５２が駆動される。車両１が旋回する場合など、左右の駆動輪５２に回転速度の差が生じる場合は、サイドギア４５にも回転速度差が生じることとなるが、この場合は、ピニオンギア４４が回転することで、この回転速度差を吸収することができる。つまり、差動装置４５は、減速機構４０から入力された機械的動力を、左右の駆動軸５０すなわち駆動輪５２に分配することができる。

また、車両１には、前述の回転電機に供給する電力を貯蔵する二次電池５６が設けられている。二次電池５６は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられたインバータ６１，６２に電気的に接続されており、このインバータ６１，６２を介して、それぞれ回転電機ＭＧ１，ＭＧ２との間で電力の授受が可能となっている。この電力の授受は、ＥＣＵ６０により制御される。

また、車両１には、二次電池５６を監視するために電池監視ユニット５８が設けられている。電池監視ユニット５８は、二次電池５６の温度や電圧、二次電池５６の充放電電流などを監視しており、これら情報から二次電池５６の残存容量（以下、ＳＯＣと記す）を算出している。電池監視ユニット５８は、算出された二次電池５６のＳＯＣの信号をＥＣＵ６０に送出している。

また、車両１には、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル操作量と記す）を検出するアクセルポジションセンサ６４が設けられている。このセンサ６４は、検出されたアクセル操作量の信号を、ＥＣＵ６０に送出している。また、車両１には、左右の駆動輪５２の回転速度を検出する「車輪速センサ」（図示せず）が設けられている。このセンサ６４は、検出された駆動輪の回転速度の信号を、ＥＣＵ６０に送出している。

ＥＣＵ６０は、レゾルバ６６から回転電機ＭＧ２のロータ３２の回転角度位置の信号を、電池監視ユニット５８から二次電池５６のＳＯＣの信号を、アクセルポジションセンサ６４からアクセル操作量の信号を、車輪速センサから駆動輪５２の回転速度の信号を、それぞれ受けている。

ＥＣＵ６０は、駆動輪５２の回転速度から、車両１の速度（以下、車速と記す）を算出している。なお、車速は、回転電機ＭＧ２のロータ３２の回転角度位置から算出することもできる。また、ＥＣＵ６０は、アクセル操作量から、運転者が車両１に要求している駆動力（以下、要求駆動力と記す）を算出している。

また、ＥＣＵ６０は、算出された要求駆動力と、二次電池５６のＳＯＣに基づいて、内燃機関１０及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が出力すべき機械的動力や、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が発電すべき電力を決定している。この決定に基づいて、内燃機関１０及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を制御している。内燃機関１０、及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２は、停車時を含む車両１の走行状態に応じて、協調して動作するよう制御される。

以上のように構成されたハイブリッド車両１は、車両推進時に、内燃機関１０及び回転電機ＭＧ２を原動機として併用又は選択使用して、駆動輪５２を駆動して推進することができる。なお、駆動装置５は、変速機構を有しておらず、車両１の速度は、回転電機ＭＧ２のロータ３２の回転速度に比例している。

次に、駆動装置５の構造と、駆動装置５内における潤滑油の流れについて、図２を用いて説明する。図２は、駆動装置５の横断面を模式的に示した図であり、駆動装置５内における、回転電機ＭＧ２と、減速機構４０と、差動装置４５の配置関係を示している。なお、図中において、回転電機ＭＧ１及び遊星歯車機構２０については、回転電機ＭＧ２と同一の回転軸上に配置されているため記載を省略している。また、図中において、矢印Ｙは車両前方を、矢印Ｚは鉛直上方を示している。

駆動装置５には、そのハウジング７０内に、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２と、遊星歯車機構２０、減速機構４０、及び差動装置４５を収容する空間（以下、収容室７２と記す）が形成されている。収容室７２の底部には、潤滑油が溜められており、この潤滑油は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２、遊星歯車機構２０、減速機構４０、及び差動装置４５における潤滑必要部位の潤滑に、また、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２のステータ３３，３５等の発熱部位の冷却にも供される。つまり、駆動装置５内において潤滑油は共用されている。駆動装置５の非作動状態において、収容室７２には、潤滑油が所定の油面位置となるように予め充填されており、駆動装置５は、収容室７２の底部に潤滑油が溜まった状態で作動する。回転電機ＭＧ２や差動装置４５の一部が、潤滑油に浸かった状態で作動することとなる。

また駆動装置５には、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２より上方に、収容室７２から汲み上げられた潤滑油を一時的に貯留する上部貯留室７４が設けられている。上部貯留室７４の鉛直下方には、上部貯留部７４と収容室７２を連通する開口７６が形成されている。上部貯留室７２に一時的に貯留されている潤滑油は、この開口７６から鉛直下方に流出し、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２や、減速機構４０に供給される。開口７６から回転電機ＭＧ１，ＭＧ２のステータ３３，３５にかけられた潤滑油は、発熱したステータ３３，３５から熱を吸収して、収容室７２の底部に流れ落ちる。

また駆動装置５には、収容室７２の潤滑油を上部貯留室７４に汲み上げる電動ポンプ８０と、収容室７２から上部貯留室７４に汲み上げられる潤滑油を冷却するオイルクーラ８２が設けられている。収容室７２の底部には、収容室７２に溜まっている潤滑油を吸入する吸入口７８が設けられており、電動ポンプ８０は、この吸入口７８から潤滑油を吸い込み、オイルクーラ８２に向けて吐出する。オイルクーラ８２を通過した潤滑油は、ここで冷却されて、上部貯留室７４に向けて流れる。この冷却された潤滑油は、供給口７９から上部貯留室７４に流入し、ここに一時的に貯留され、開口７６から再び収容室７２に流入する。このようにして、駆動装置５は、収容室７２の潤滑油を冷却しつつ循環させて、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２のステータ３３，３５を冷却することができる。

なお、電動ポンプ８０は、ここから吐出する潤滑油の単位時間あたりの流量（以下、吐出流量と記す）を調整可能に構成されている。電動ポンプ８０は、現在の作動状態すなわち吐出流量を示す信号を、ＥＣＵ６０に送出している。また、電動ポンプ８０は、ＥＣＵ６０から、吐出流量の増減を指示する信号を受けて、潤滑油の吐出流量を調節することができる。つまりＥＣＵ６０は、電動ポンプ８０から吐出流量を電動ポンプが上部貯留室７４に向けて吐出する潤滑油の流量を制御することができる。

また、駆動装置５の収容室７２には、収容室７２における潤滑油の油面位置を検出するオイルレベルゲージ８４が設けられている。オイルレベルゲージ８４は、検出した油面位置を示す信号を、ＥＣＵ６０に送出している。

以上、本実施形態の駆動装置５と、これを備える車両１の構成について説明した。以下に、駆動装置５の制御について、図２及び図３を用いて説明する。図３には、ＥＣＵ６０が実行する駆動装置５制御のフローチャートを示す。

まず、ＥＣＵ６０は、前述の各種センサや電子制御装置から信号を受けて、駆動装置の作動状態に係る制御変数を算出する（Ｓ１００）。制御変数には、車速、電動ポンプの吐出流量、収容室７２における潤滑油の油面位置などが含まれている。このような制御変数を算出することで、ＥＣＵ６０は、駆動装置５の作動状態を把握している。

そして、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、車速が、所定の閾値である判定車速より小さい値であるか否かを判定する。判定車速は、予め適合実験等により設定されており、ＥＣＵ６０のＲＯＭに制御定数として記憶されている。

車速が判定車速より小さいと判定された場合、ＥＣＵ６０は、収容室７２における現在の油面位置が、潤滑下限位置より低いか否かを判定する（Ｓ１０４）。潤滑下限位置は、車速が判定車速より小さい場合の油面位置の目標値であり、例えば、図２の二点鎖線Ａで示すように、差動装置４５の出力軸５０ａが収容室７２の潤滑油に十分に浸かる位置に設定されている。潤滑下限位置は、予め適合実験等により設定されており、ＥＣＵ６０のＲＯＭに制御定数として記憶されている。

現在の油面位置が潤滑下限位置より低いと判定された場合、ＥＣＵ６０は、電動ポンプ８０に、吐出流量の減少を指示する（Ｓ１０６）。ＥＣＵ６０は、吐出流量の減少を指示する信号を送出し、電動ポンプ８０は、この信号を受けて、吐出流量が減少するよう流量を調節する。これにより、上部貯留室７４に貯留される潤滑油の油量が減少し、その分、収容室７２における潤滑油の油面位置が上昇する。この制御は、車速が判定車速より小さい場合、油面位置が潤滑下限位置に上昇するまで継続される。油面位置が潤滑下限位置に達すると、ステップＳ１００に戻る。

一方、ステップＳ１０２において、車速が判定車速以上であると判定された場合、ＥＣＵ６０は、収容室７２における現在の油面位置が、ロータ下端位置より高いか否かを判定する（Ｓ１０８）。ロータ下端位置は、車速が判定車速より小さい場合の油面位置の目標値であり、例えば、図２に二点鎖線Ｂで示すように、回転電機ＭＧ２のロータ３２の下端３２ａより低い値に設定されている。ロータ下端位置は、予め適合実験等により設定されており、ＥＣＵ６０のＲＯＭに制御定数として記憶されている。

現在の油面位置がロータ下端位置より高いと判定された場合、ＥＣＵ６０は、電動ポンプ８０に、吐出流量の増大を指示する（Ｓ１１０）。ＥＣＵ６０は、吐出流量の増大を指示する信号を送出し、電動ポンプ８０は、この信号を受けて、吐出流量が増大するよう流量を調節する。これにより、上部貯留室７４に貯留される潤滑油の油量が増大し、その分、収容室７２における潤滑油の油面位置が低下する。この制御は、車速が判定車速以上である場合、油面位置がロータ下端位置に低下するまで継続される。油面位置がロータ下端位置に達すると、ステップＳ１００に戻る。

以上説明したように本実施形態では、車速が所定の閾値より小さい場合、すなわち差動装置４５のリングギア４６や、回転電機ＭＧ２のロータ３５の回転速度が小さい場合、油面位置の目標値を、差動装置４５の出力軸５０ａが十分に浸かる位置に設定し、この目標値まで油面位置が上昇するよう上部貯留室７４に汲み上げられる潤滑油の流量を制御している。これにより、リングギア４６による潤滑油のかき上げが少なくても、差動装置４５の出力軸５０ａ等の潤滑必要部位を、潤滑油に確実に浸からせることができ、出力軸５０ａの良好な潤滑を確保することができる。この場合、ロータ３５の回転速度は小さく、ロータ３５が受ける潤滑油の攪拌抵抗は問題とならない。

また、車速が所定の閾値より大きい場合、すなわち差動装置４５のリングギア４６や、回転電機ＭＧ２のロータ３５の回転速度が大きい場合、油面位置の目標値を、ロータ３５の下端３２ａより低い位置に設定し、この目標値まで油面位置が低下するよう上部貯留室７４に汲み上げられる潤滑油の流量を制御している。これにより、高速で回転するロータ３５が受ける潤滑油の攪拌抵抗を低減することができる。この場合、差動装置４５の出力軸５０ａは、リングギア４６がかき上げる潤滑油によって良好に潤滑される。

なお、本実施形態では、駆動装置が搭載される車両の速度に応じて油面位置が変化するよう制御する構成としたが、本発明は、これに限定されるものではない。回転電機のロータや動力伝達機構を構成するギアの回転速度を反映して油面位置の目標値を設定できれば良く、例えば、回転電機ＭＧ２に設けられたレゾルバ６６が検出したロータ３５の回転角度位置から、ロータ３５の回転速度を算出し、これに応じて油面位置が変化するよう制御することも好適である。

〔第２実施形態〕
本実施形態の制御装置及び駆動装置５ｂについて、図４及び図５を用いて説明する。図４には、駆動装置５ｂの横断面を模式的に示し、図５には、ＥＣＵ６０ｂが実行する駆動装置５ｂの制御のフローチャートを示す。本実施形態は、車速だけでなく、収容室内における潤滑油の油温に応じて、油面位置が変化するよう制御される点で、第１実施形態とは異なる。以下に詳細を説明する。なお、第１実施形態と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

駆動装置５ｂは、図１に示す車両１の動力ユニット３において、駆動装置５に代えて用いられている。駆動装置５ｂには、前述の駆動装置５に対して、収容室７２における油面位置を検出するオイルレベルゲージが設けられていない一方、収容室７２における潤滑油の油温を検出する油温センサ９２が設けられている。油温センサ９２は、図４に示すように、回転電機ＭＧ２のステータ３５の鉛直下方の部位３５ａに配置されており、収容室７２における潤滑油の油温を検出することができる。油温センサ９２は、検出した油温を示す信号を、ＥＣＵ６０ｂに送出している。

次に、駆動装置５ｂの制御について、図４及び図５を用いて説明する。まず、ＥＣＵ６０ｂは、車輪速センサから駆動輪５２の回転速度の信号を、電動ポンプ８０から吐出流量を示す信号を、油温センサ９２から収容室における潤滑油の油温を示す信号を、それぞれ受けている。これら信号を受けて、ＥＣＵ６０ｂは、駆動装置の作動状態に係る制御変数である、車速、電動ポンプ８０の吐出流量、油温を算出する（Ｓ２００）。

そして、ステップＳ２０２において、ＥＣＵ６０ｂは、収容室７２における潤滑油の現在の油面位置を算出する。この油面位置は、現在の、車速、油温、及び電動ポンプ８０の吐出流量に基づき算出される。これら制御変数と、収容室７２における潤滑油の油面位置との関係は、予め適合実験により求められており、ＥＣＵ６０ｂのＲＯＭには、これら制御変数と油面位置との関係を示すマップが、制御定数として記憶されている。

そして、ステップＳ２０４において、ＥＣＵ６０ｂは、駆動装置の作動状態に応じて、目標油面位置を設定する。目標油面位置は、車速と油温に応じて設定される油面位置の目標値である。目標油面位置は、例えば、油温が−３０℃等の極低温である場合、図４に二点鎖線Ｃで示すように、差動装置４５の出力軸５０ａが収容室７２の潤滑油に完全に油没する位置に設定される。また、油温が極低温ではなく、かつ車速が小さい場合には、図４に二点鎖線Ｄで示すように、目標油面位置は、差動装置４５の出力軸５０ａが収容室７２の潤滑油に半分浸かる位置に設定される。また、油温が−３０℃等の極低温ではなく、かつ車速が大きい場合には、目標油面位置は、車速が小さい場合に比べて低い油面位置（図４に二点鎖線Ｅで示す）に設定される。このような、車速及び油温と、目標油面位置との関係は、予め適合実験により求められており、ＥＣＵ６０ｂのＲＯＭには、車速及び油温と目標油面位置との関係を示すテーブルが、制御定数として記憶されている。

そして、ステップＳ２０６において、収容室７２における現在の油面位置が目標油面位置より高いか否かが判定される。現在の油面位置が目標油面位置より高いと判定された場合、ＥＣＵ６０ｂは、電動ポンプ８０に、吐出流量の増大を指示する（Ｓ２０８）。ＥＣＵ６０ｂは、吐出流量の増大を指示する信号を送出し、電動ポンプ８０は、この信号を受けて、吐出流量が増大するよう流量を調節する。これにより、上部貯留室７４に貯留される潤滑油の油量が増大し、その分、収容室７２における潤滑油の油面位置が低下する。

一方、現在の油面位置が目標油面位置より低いと判定された場合、ＥＣＵ６０ｂは、電動ポンプ８０に、吐出流量の減少を指示する（Ｓ２１０）。ＥＣＵ６０ｂは、吐出流量の減少を指示する信号を送出し、電動ポンプ８０は、この信号を受けて、吐出流量が減少するよう流量を調節する。これにより、上部貯留室７４に貯留される潤滑油の油量が減少し、その分、収容室７２における潤滑油の油面位置が上昇する。このようにして、収容室７２における潤滑油の油面位置は、その時々の車速及び油温に応じて設定される目標油面位置に近づくよう制御される。

以上説明したように本実施形態では、車速だけでなく油温に応じても、収容室７２における油面位置を変化させている。駆動装置５を極低温時に作動させる場合など、潤滑油の粘度が高くなることで流動性が低下して、潤滑必要部位に潤滑油が行き渡りにくくなる場合には、油面位置の目標値を高い位置に設定し、この目標値まで油面位置が上昇するよう上部貯留室７４に汲み上げられる潤滑油の流量を制御している。これにより、極低温時においても、差動装置４５の出力軸５０ａ等の潤滑必要部位を、潤滑油に確実に浸からせることができ、潤滑必要部位における良好な潤滑を確保することができる。

また、本実施形態では、収容室７２における現在の油面位置を、車速、油温、及び電動ポンプ８０の吐出流量と、これらの制御変数と油面位置の関係を示すマップに基づいて算出している。これにより、駆動装置の収容室に、オイルレベルゲージを設けることなく、油面位置の制御を行うことができる。

〔第３実施形態〕
本実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。図６には、駆動装置５ｃの横断面を模式的に示し、図７には、ＥＣＵ６０ｃが実行する駆動装置５ｃ制御のフローチャートを示す。本実施形態においては、上部貯留室７４と電動ポンプ８０ｃとの間に、潤滑油を貯留可能な外部タンクと、外部タンクから上部貯留室７４に流れる潤滑油の流量を調節するバルブが設けられている点で、第１及び第２実施形態とは異なり、以下に詳細を説明する。なお、第１実施形態と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

駆動装置５ｃは、上部貯留室７４のさらに鉛直上方に、収容室７２から汲み上げられた潤滑油を貯留可能な外部タンク８６が設けられている。外部タンク８６は、オイルクーラ８２と上部貯留室７４との間に設けられている。外部タンク８６には、電動ポンプ８０ｃから吐出され、オイルクーラ８２で冷却された潤滑油が流入する。なお、電動ポンプ８０ｃには、一定流量の潤滑油を吐出するものが用いられている。

外部タンク８６と上部貯留室７４との間には、外部タンク８６から上部貯留室７４に流れ落ちる潤滑油の流量を調節するバルブ８８が設けられている。バルブ８８は、その開状態と閉状態を切り換えることで、ここを流れる潤滑油の流量を調節する。バルブ８８の開状態と閉状態は、ＥＣＵ６０ｃにより制御される。ＥＣＵ６０ｃがバルブ８８を閉状態に制御することで、オイルクーラ８２で冷却された潤滑油は、外部タンク８６に溜まっていく。

外部タンク８６が潤滑油で満たされると、オイルクーラ８２からの潤滑油は、戻り通路９０を経て、上部貯留室７４に流入し、ここに一時的に貯留される。外部タンク８６に潤滑油が満たされた状態で、バルブ８８を開状態にすると、上部貯留室７４に流入する潤滑油の流量が、一時的に増大して上部貯留室７４における潤滑油の油面位置が上昇する。この油面位置の上昇に応じて、上部貯留室７４から収容室７２に流出する潤滑油の流量が増大する。つまり、外部タンク８６に潤滑油が満たされた状態でバルブ８８を開状態とすることで、バルブ上部貯留室７４から回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に供給される潤滑油の量が増大する。

以上、本実施形態が適用される駆動装置５ｃについて説明した。以下に、駆動装置５ｃの制御について、図６及び図７を用いて説明する。まず、ＥＣＵ６０ｃは、車輪速センサから駆動輪５２の回転速度の信号を、油温センサ９２から収容室における潤滑油の油温の信号を、オイルレベルゲージ８４から収容室における潤滑油の油面位置の信号を、それぞれ受けている。これら信号を受けて、ＥＣＵ６０ｂは、駆動装置の作動状態に係る制御変数である、車速、油温、収容室における現在の油面位置を算出する（Ｓ３００）。

そして、ステップＳ３０２において、ＥＣＵ６０ｃは、駆動装置５ｃの作動状態に応じて目標油面位置を設定する。目標油面位置は、車速と油温に応じて設定される油面位置の目標値である。目標油面位置は、例えば、発進時や車速が小さい場合には、図６に二点鎖線Ｆで示すように、目標油面位置は、差動装置４５の出力軸５０ａが収容室７２の潤滑油に半分浸かる位置に設定される。また、車速が比較的大きい場合には、目標油面位置は、車速が小さい場合に比べて低い油面位置（図６に二点鎖線Ｇで示す）に設定される。このような、車速及び油温と、目標油面位置との関係は、予め適合実験により求められており、ＥＣＵ６０ｃのＲＯＭには、車速及び油温と目標油面位置との関係を示すテーブルが、制御定数として記憶されている。

そして、ステップＳ３０４において、ＥＣＵ６０ｃは、収容室７２における現在の油面位置が、目標油面位置より低いか否かを判定する。現在の油面位置が目標油面位置より低いと判定された場合、ＥＣＵ６０ｃは、バルブ８８を、開状態に制御する。（Ｓ３０６）。バルブ８８を開状態にすると、外部タンク８６から上部貯留室７４に流入する潤滑油の流量が一時的に増大し、上部貯留室７４における潤滑油の油面位置が上昇する。この油面位置の上昇に応じて、上部貯留室７４から収容室７２に流出する潤滑油の流量が増大し、その分、収容室７２における潤滑油の油面位置が上昇する。

一方、現在の油面位置が目標油面位置より高いと判定された場合、ＥＣＵ６０ｃは、バルブ８８を、閉状態に制御する（Ｓ３０８）。バルブ８８が閉状態とすると、オイルクーラ８２から上部貯留室７４に向かう潤滑油の一部は、外部タンク８６に溜まることとなり、上部貯留室７４に流入する潤滑油の流量は、外部タンク８６が潤滑油で満たされるまで一時的に減少し、上部貯留室における潤滑油の油面位置が低下する。この油面位置の上昇に応じて、上部貯留室７４から収容室７２に流出する潤滑油の流量が減少し、その分、収容室７２における潤滑油の油面位置が低下する。このようにして、収容室７２における潤滑油の油面位置は、その時々の車速及び油温に応じて設定される目標油面位置に近づくよう制御される。

以上説明したように本実施形態では、収容室７２における油面位置が、目標油面位置より低い場合には、バルブ８８を開状態に制御することで、外部タンク８６に溜まっている潤滑油を、即座に上部貯留室７４を介して収容室７２に供給することで、収容室７２における油面位置を速やかに上昇させることができる。また、収容室７２における油面位置が、目標油面位置より高い場合には、バルブ８８を閉状態に制御することで、ポンプから吐出された潤滑油を、外部タンク８６に溜め込むことで、上部貯留室７４に流入する潤滑油の流量を即座に減少させて、収容室７２における油面位置を速やかに低下させることができる。したがって、収容室における潤滑油の油面位置を、車速や油温等の駆動装置の作動状態に応じた最適な油面位置に、速やかに制御することができる。これにより、潤滑必要部位の良好な潤滑を確保しつつ、ロータやギアが受ける攪拌抵抗を低減することができる。

本実施形態が適用される駆動装置及び、これを搭載する車両の概略構成を示す図である。第１実施形態における駆動装置の横断面を模式的に示した図である。第１実施形態の制御装置が実行する制御のフローチャートを示す。第２実施形態における駆動装置の横断面を模式的に示した図である。第２実施形態の制御装置が実行する制御のフローチャート図である。第３実施形態における駆動装置の横断面を模式的に示した図である。第３実施形態の制御装置が実行する制御のフローチャート図である。

符号の説明

１車両、３動力ユニット、５，５ｂ，５ｃ駆動装置、１０内燃機関、２０遊星歯車機構、２８リングギア、２８ｂカウンタドライブギア、３１，３２ロータ、３３，３５ステータ、４０減速機構、４５差動装置、５０駆動軸、５０ａ出力軸、５２駆動輪、６０，６０ｂ，６０ｃ制御装置（ＥＣＵ）、７０ハウジング、７２収容室、７４上部貯留室、７６開口、８０，８０ｃ電動ポンプ、８２オイルクーラ、８６外部タンク、８８バルブ、９０戻り通路、ＭＧ１，ＭＧ２回転電機。

Claims

回転電機と動力伝達機構を収容する収容室に、潤滑油が溜まった状態で作動する駆動装置を、制御する制御装置であって、
駆動装置は、原動機として車両に搭載されるもので、回転電機より上方に設けられ回転電機に供給する潤滑油を貯留する上部貯留室と、収容室から上部貯留室に汲み上げられる潤滑油の流量を調節する流量調節手段と、を備えるものであり、
走行中である前記車両の車速が所定の閾値より小さいときに前記収容室における潤滑油の油面位置を前記回転電機のロータ下端位置より高い目標油面位置まで高くする一方、前記車速が前記閾値以上であるときには前記収容室における潤滑油の油面位置を前記ロータ下端位置まで低くするよう、流量調節手段を制御する流量制御手段を有する、
駆動装置の制御装置。
請求項１に記載の駆動装置の制御装置であって、
流量制御手段は、
収容室における潤滑油の油面位置を算出する油面位置算出手段と、
駆動装置の作動状態に応じて、油面位置の目標値を設定する目標油面設定手段と、
を有し、
油面位置が目標値に近づくよう流量調節手段を制御する、
駆動装置の制御装置。
請求項２に記載の駆動装置の制御装置であって、
目標油面設定手段は、車両の速度が所定の閾値以上である場合、油面位置の目標値を、回転電機のロータより低い位置に設定する、
駆動装置の制御装置。
請求項２または３に記載の駆動装置の制御装置であって、
流量制御手段は、収容室における潤滑油の油温を算出する油温算出手段を有し、
目標油面設定手段は、油面位置の目標値を、算出された油温に応じて設定する、
駆動装置の制御装置。
請求項２〜４のいずれか１項に記載の駆動装置の制御装置であって、
流量調節手段は、上部貯留室より上方に設けられ、収容室から汲み上げられた潤滑油を貯留可能な外部タンクと、外部タンクと上部貯留室との間に設けられ、外部タンクから上部貯留室に流入する潤滑油の流量を調節するバルブであり、
流量制御手段は、前記バルブの開閉を制御する、
駆動装置の制御装置。