JP6032784B2 - ハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法 Download PDF

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Description

本発明はハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法に係り、より詳細には、変速ギヤ段が故障したときに過度なトルク印加を防ぐためのハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法に関する。
ハイブリッド車両は、エンジンだけでなくモータ駆動源を補助動力源として採用し、排気ガス低減および燃費向上を図ることができる未来型車両である。ハイブリッド車両のシステムは、図１に示すように、エンジン１０、モータ３０、自動変速機４０が一軸上に直結しており、エンジン１０およびモータ３０間にはクラッチ２０が配列されており、クラッチ２０とエンジン１０の間にはトーションダンパ５０が連結している。
また、始動時にエンジン１０に回転力を提供するための構成として統合型始動発電機、すなわち、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）７０がベルトプーリ７５によってエンジン１０のクランクプーリと直結されている。
ハイブリッド車両では、車両の初期出発時や低速走行時にはモータ３０を利用して駆動力を得る。これは、初期出発時にはエンジン１０の効率がモータ３０の効率よりも低いためである。しかし、車両の出発後にはＩＳＧ７０がエンジン１０を始動し、エンジン出力とモータ出力を同時に利用できるようになっている。
上述したように、ハイブリッド車両は、モータ３０の回転力のみを利用する電気自動車モードであるＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）モードや、エンジン１０の回転力を主動力としながらモータ３０の回転力を補助動力として利用するＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）モードなどの運転モードで走行し、ＩＳＧ７０によってＥＶモードからＨＥＶモードへの変換が行われる。
すなわち、ハイブリッド車両では、燃費または動力性能を向上させるために、２つ以上のモータ３０とクラッチ２０などの結合装置を利用しており、最終動力源は変速機４０を介して車両の駆動軸６０に伝達される。
このとき、変速機４０のギヤ情報を検出するために、変速レバーとミッション内部のマニュアルバルブとがケーブルによって連結されており、このような物理的なギヤ情報は、変速レバーに取り付けられたギヤ段スイッチによってＴＣＵ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）に送られる。
ＴＣＵの変速ギヤ段スイッチによって現在の運転手の走行意志を判断して変速制御が決定されるが、電気的な信号によってＴＣＵに送られる変速ギヤ段情報がない場合や、多様ギヤ段の情報信号が得られる場合には、ＴＣＵは故障検出ロジックを作動させて故障を検出し、これに基づいて制御を行う。
例えば、変速ギヤ段スイッチが故障した場合、変速機側では、物理的なギヤ段がＲ段であればＲ段、Ｄ段であれば３速維持、Ｐ／Ｎ段であればＰ／Ｎ段に基づく制御を行う。また、エンジン側では、Ｐ／Ｎ段でＡＰＳがｏｎされたときには、エンジンは速度制限により、初期には４５００ｒｐｍ以上を維持し、特定時間が経過すればエンジン過熱を防ぐためのロジックを作動させて３０００ｒｐｍ以下に維持する制御を行う。
しかし、実際にＰ／Ｎ段でＡＰＳが作動するときには、モータ／エンジン速度が制限速度まで上昇する場合があり、これが問題となっている。
特開２００３−０９７６９３号公報
本発明は、ハイブリッド車両で変速ギヤ段が故障したとき、変速機入力端の動力源を制御して
エンジンとモータの速度制御方法を提供し、
変速機Ｐ／Ｎ段検出ロジックを用いてＰ／Ｎ段であるかを確認した後、入力トルクを制限することによって急発進などを防ぐ方法を提供することを目的とする。
本発明は、変速機出力端の速度が０ｒｐｍであるか確認する段階、
変速機出力端の速度が０ｒｐｍであると確認された場合には、ハイブリッド制御機でＰ／Ｎ段を検出する段階、
Ｐ／Ｎ段として検出された場合には、エンジンおよびモータの速度を制御する段階、
を含み、
前記Ｐ／Ｎ段の検出段階は、
加速ペダルの作動によりＡＰＳが０％でないようにする段階、
変速機入力端の速度と出力端の速度を比較する段階、
前記変速機入力端の速度と出力端の速度の差が予め設定された値以上でありながら所定時間を維持するか確認する段階、
を含むことを特徴とする。
ここで、Ｐ／Ｎとは、「Ｐ段」が「Ｐａｒｋｉｎｇギヤ段」を意味し、「Ｎ段」が「Ｎｅｕｔｒａｌギヤ段」を意味する。
ＡＰＳとは、「Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ Ｐｅｄａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ」を意味する。
前記Ｐ／Ｎ段の検出段階は、ＴＣＵ側からギヤ段スイッチ故障信号がハイブリッド制御機に受信される段階をさらに含むことを特徴とする。
前記変速ギヤ段がＰ／Ｎ段として検出された場合には、エンジンによる動力源を除去することを特徴とする。
前記エンジンによる動力源の除去は、エンジンの起動を停止させ、エンジンクラッチを解除することによって行われることを特徴とする。
前記モータの速度制御は、変速機入力端と出力端の速度の差が所定範囲を逸脱した場合には、速度制限ロジックによってモータ速度を制限することを特徴とする。
前記速度制限ロジックは、変速機入力速度が所定の速度以上である場合には、変速機入力速度を制限して所定の回転速度を超過しないようにすることを特徴とする。
前記速度制限ロジックは、変速機入力端と出力端の速度差に対してＰＩ制御を行うことを特徴とする。
Ｐ／Ｎ段として検出されない場合には、変速機入力端に伝達されるトルク指令を許可することを特徴とする。
前記変速機入力端速度と出力端速度が同期化した場合には、Ｄ／Ｒ段として正常運行することを特徴とする。
ここで、Ｄ／Ｒ段とは、「Ｄ段」が「Ｄｒｉｖｉｎｇギヤ段」を意味し、「Ｒ段」が「Ｒｅｖｅｒｓｅギヤ段」を意味する。
本発明によれば、ハイブリッド車両の変速ギヤ段のスイッチが故障したとき、車両駆動源から伝達される変速機入力トルクを制限することによって車両の安全性を高めるとともに急発進または予想もしなかった現象から車両と運転手に安全を保障することができる。
また、ハイブリッド車両の他に、電気自動車にも適用することができる。
一般的なハイブリッド車両の構成を説明する概略図である。 本発明の実施形態に係る変速機入力速度制限ロジックを示すグラフである。 本発明の実施形態に係る車両駆動源の速度を制御する方法を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明は、ハイブリッド車両の変速ギヤ段のスイッチが故障したとき、車両駆動源であるエンジンとモータの速度を制御する方法に関するものであり、特に、Ｐ／Ｎ段でＡＰＳがオン（ｏｎ）されたとき、モータ３０とエンジン１０が制限速度まで上昇することを防ぐ方法に関するものであるため、Ｄ／Ｒ段である場合には別の制御は行わない。
このために、本発明の実施形態では、まず、変速機出力端の速度が０ｒｐｍであるかを確認しなければならない。これは、本発明の実施形態がＡＰＳがｏｎ状態である場合に適用されるためである。
このためには、まず、Ｐ／Ｎ段であるかを検出しなければならない。本発明の実施形態によれば、車両駆動源がモータ３０とエンジン１０の２つ以上であるため、変速機入力端の速度と変速機出力端の速度を比較することによってハイブリッド制御機がＰ／Ｎ段を検出する方法であることによる。
Ｐ／Ｎ段であるかを検出するためにＰ／Ｎ段検出ロジックを用いる。これは、変速機出力端４２の速度が０ｒｐｍであるか、ＡＰＳが０％であるか、変速機入力端４１と変速機出力端４２の速度の差が特定回転速度（ｒｐｍ）以上であり、一定時間を維持するか確認することによって行われる。また、ＴＣＵ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）からギヤ段スイッチ故障信号がハイブリッド制御機（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＨＣＵ）に受信されるか確認することにより、Ｐ／Ｎ段であるか検出する。前記ハイブリッド制御機は、変速機制御機であるＴＣＵを含む上位制御機であって、ハイブリッド車両のトルク制御を総括する。
本発明の実施形態では、変速ギヤ段スイッチが故障した場合、特にＰ／Ｎ段の場合に、モータの過度な入力トルクを制限することを主な目的とする。すなわち、一般的なＰ／Ｎ段の場合にはエンジン１０のみを駆動するが、本発明の実施形態によれば、変速ギヤ段スイッチが故障したときにはモータ３０のみを作動させて制御する。
したがって、Ｐ／Ｎ段であるかを確認するために、ＡＰＳが作動するようにアクセルペダルを踏む。
もし、（１）変速機出力端４２の速度が０ｒｐｍであり、（２）ＡＰＳが作動してＡＰＳが０％ではなく、（３）変速機入出力端４１、４２の速度の差が一定値以上でありながら一定時間を維持すれば、ＴＣＵは変速ギヤ段スイッチが故障したという信号を受ける、（４）この信号を前記ハイブリッド制御機に送り、前記ハイブリッド制御機でギヤ段スイッチ故障という信号が受信されて、ハイブリッド制御機ではＰ／Ｎ段として認識する。
上記の通り、ハイブリッド制御機がＴＣＵから変速ギヤ段スイッチが故障したという情報および現在の変速ギヤ段がＰ／Ｎ段であると認識した場合には、次のように車両駆動源の速度を制御する。
このようなＰ／Ｎ段の検出ロジックによってハイブリッド制御機でＰ／Ｎ段であると認識されれば、変速機入力端４１に伝達されるエンジン１０のトルクは除去される。すなわち、エンジン１０の起動を停止してエンジンクラッチを解除することにより、エンジン１０による動力源を除去する。
また、変速機入力端４１と出力端４２の速度の差が所定範囲を逸脱した状態であれば、エンジンの動力なく変速機入力側に印加されるトルク、すなわち、モータトルクは速度制限ロジックによってモータ速度を制限する。
上記において、速度制限ロジックとは、モータ３０が所定の速度以上である場合には、モータトルクを制限し、予め設定されたｒｐｍを超過しないようにトルクを制御することを意味する。変速機入出力端４１、４２の速度の差が所定の範囲以内であれば、正常作動を行う。
図２は、本発明の実施形態に係る変速機入力速度制限ロジックを示すグラフである。図２に示す通り、変速機入力速度が変速機入力速度制限値を超過する場合には、入力速度制限ロジックを適用することによって変速機入出力端４１、４２の誤差に対してＰＩ制御を行い、変速機入力速度が変速機入力速度制限値を超過しないように制御する。すなわち、図２において、変速機入力速度が変速機入力速度制限値よりも大きい場合には変速機入力速度を制限し、変速機入力速度が変速機入力速度制限値よりも小さい場合には変速機入力速度を許容することにより、モータの過度な入力トルクを制限する。
Ｐ／Ｎ段検出が解除された場合、すなわち、Ｐ／Ｎ段でない場合には、変速機入力端に伝達されるトルク指令がそのまま受容されるようにする。すなわち、エンジン１０のトルクも正常に伝達され、モータ３０のトルクも要求トルクがそのまま伝達される。
以下、本発明の一実施形態について、図３を参照しながら説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る変速ギヤ段スイッチが故障したとき、車両駆動源の速度を制御するためのフローチャートである。
まず、ハイブリッド制御機を準備（Ｓ１１０）し、変速機ギヤ段スイッチの情報が正常であるかを判断（Ｓ１２０）する。変速機ギヤ段スイッチが正常であれば、別の制御をせずに正常作動させる。
変速ギヤ段スイッチ情報がない場合や、多様なギヤ段の情報信号が得られるなど正常でない場合には、Ｐ／Ｎ段であるか確認する必要がある。
Ｐ／Ｎ段を検出するためにアクセルペダルを踏み、変速機入力側が停止状態ではなくＡＰＳが０％でないようにし（Ｓ１３０）、変速機入出力速度が同期化するかを判断（Ｓ１４０）し、同期化した場合はＤ／Ｒ段と判断する（Ｓ１６０）。Ｄ／Ｒ段と判断されれば、それ以上の制御は行わない。
しかし、変速機入出力速度が同期化されておらず、変速機入力端４１と変速機出力端４２の速度が相違する場合は、変速機入出力速度の差が所定の制御値を超過するか、または所定時間を維持するかを判断（Ｓ１５０）し、変速機入出力の速度の差が所定の制御値を超過して所定時間を維持すれば、ＴＣＵでＰ／Ｎ段として検出される（Ｓ１７０）。
これは、ＴＣＵからハイブリッド制御機に送られ、ハイブリッド制御機でＰ／Ｎ段であると判定（Ｓ１８０）される。前記ハイブリッド制御機でＰ／Ｎ段であると判断されれば、エンジンの起動を停止させ、モータトルクを速度制限ロジックによって制限（Ｓ１９０）することにより、変速ギヤ段スイッチが故障したとき、変速機入力端の動力源から過度なトーク印加による車両の商品価値低下および運転者の違和感をきたさないようにする。Ｐ／Ｎ段でなければ、正常走行する（Ｓ２００）。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１０：エンジン
２０：クラッチ
３０：モータ
４０：変速機
４１：変速機入力端
４２：変速機出力端
５０：トーションダンパ（ｔｏｒｓｉｏｎ ｄａｍｐｅｒ）
６０：駆動軸
７０：ＩＳＧ
７５：ベルトプーリ

Claims (9)

  1. 変速機出力端の速度が０ｒｐｍであるか確認する段階、
    変速機出力端の速度が０ｒｐｍであると確認された場合には、ハイブリッド制御機でＰ／Ｎ段を検出する段階、
    Ｐ／Ｎ段として検出された場合には、エンジンおよびモータの速度を制御する段階、
    を含み、
    前記Ｐ／Ｎ段の検出段階は、
    加速ペダルの作動によりＡＰＳが０％でないようにする段階、
    変速機入力端の速度と出力端の速度を比較する段階、
    前記変速機入力端の速度と出力端の速度の差が予め設定された値以上でありながら所定時間を維持するか確認する段階、
    を含むことを特徴とするハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
  2. 前記Ｐ／Ｎ段の検出段階は、
    ＴＣＵ側からギヤ段スイッチ故障信号がハイブリッド制御機に受信される段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
  3. 前記変速ギヤ段がＰ／Ｎ段として検出された場合には、エンジンによる動力源を除去することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
  4. 前記エンジンによる動力源の除去は、エンジンの起動を停止させ、エンジンクラッチを解除することによって行われることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
  5. 前記モータの速度制御は、
    変速機入力端と出力端の速度の差が所定範囲を逸脱した場合には、速度制限ロジックによってモータ速度を制限することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときのの車両駆動源制御方法。
  6. 前記速度制限ロジックは、変速機入力速度が所定の速度以上である場合には、変速機入力速度を制限して所定の回転速度を超過しないようにすることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
  7. 前記速度制限ロジックは、変速機入力端と出力端の速度差に対してＰＩ制御を行うことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
  8. Ｐ／Ｎ段として検出されない場合には、変速機入力端に伝達されるトルク指令を許可することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
  9. 前記変速機入力端の速度と出力端の速度が同期化した場合には、Ｄ／Ｒ段として正常運行することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の変速ギヤ段が故障したときの車両駆動源制御方法。
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