JP6156243B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、駆動輪に伝達するトルクを発生させるエンジンおよびモータと、それらエンジンとモータとのトルクの伝達を選択的に遮断することができる係合装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンと第１モータとの出力トルクを駆動輪に伝達するように構成されたハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両は、エンジンの出力軸にクラッチを介して連結された第１回転部材と、第１モータが連結された第２回転部材と、駆動輪に連結された第３回転部材とを有する差動機構を備え、また、動力伝達経路における第３回転部材よりも駆動輪側にトルクを伝達することができる第２モータを備えている。したがって、特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、クラッチを係合してエンジンの動力と第２モータの動力とを駆動輪に伝達するハイブリッド走行と、クラッチを解放して第２モータの動力のみを駆動輪に伝達するＥＶ走行とを選択的に切り替えることができる。

特許文献２ないし５には、エンジンとモータとのトルクの伝達を選択的に遮断するクラッチを備えたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。特許文献２に記載された制御装置は、エンジンとモータとのトルクの伝達を遮断することができないフェールが生じた場合に、二次的な故障が生じることを抑制するために、モータの動力のみを駆動輪に伝達するＥＶ走行を禁止するように構成されている。

また、特許文献３には、エンジンとモータとの間にクラッチが設けられるとともに、モータとクラッチとの間にギヤトレーン部が連結され、そのギヤトレーン部が駆動輪に直列的に連結されたハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両は、エンジンの動力をモータに伝達することにより、モータが発電機として機能するように構成されている。そのため、特許文献３に記載された制御装置は、エンジンとモータとのトルクの伝達を遮断することができないフェールが生じている際におけるバッテリの充電残量が過剰に低下することを抑制するために、バッテリの放電量を低減するとともに、バッテリの充電量が低下したことを判断するために予め定められた下限閾値を高くするように構成されている。

さらに、特許文献４には、エンジンの出力軸にクラッチを介してモータが連結され、そのモータの出力軸に変速機構が連結されたハイブリッド車両が記載されている。このように構成されたハイブリッド車両は、エンジンとモータとのトルクの伝達を遮断することができないフェールが生じた場合に、モータの動力のみを駆動輪に伝達して走行すると、エンジンを連れ回すことによる動力損失が大きくなる。したがって、走行状態を維持するためには、モータから出力する動力が大きくなる。その結果、モータの出力が大きくなって消費電力量が多くなることにより、モータのみの動力により走行することができる距離が短くなる。そのため、特許文献４に記載された制御装置は、エンジンとモータとのトルクの伝達を遮断することができないフェールが生じた場合には、モータの動力のみで走行する条件が成立したときであっても、エンジンを連れ回すことによる動力損失を低減するために、エンジンを自立回転させるように構成されている。なお、バッテリの充電量が比較的多い場合には、エンジンを駆動せずにモータの動力のみで走行するように構成されている。

またさらに、特許文献５には、エンジンの出力軸にジェネレータが設けられ、そのジェネレータの出力軸にクラッチを介して駆動輪が連結され、また、ジェネレータにより発電された電力が供給されて動力を出力するモータが、クラッチの出力側に連結されたハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両の制御装置は、クラッチを解放させることができないフェールが生じた場合には、エンジンの動力をジェネレータが回生してモータに伝達しかつそのモータの動力のみを駆動輪に伝達する、いわゆるシリーズ方式による走行モードを禁止するように構成されている。一方、クラッチを係合させることができないフェール、より具体的には、クラッチがスリップするなど完全に係合することができないフェールが生じた場合には、エンジンを駆動せずに、バッテリから供給される電力のみによりモータを駆動させ、そのモータの動力のみを駆動輪に伝達して走行するように構成されている。

なお、特許文献６には、エンジンの出力軸にマニュアル式のクラッチを介して変速機構の入力軸が連結され、かつその変速機構の出力軸にモータが連結されたハイブリッド車両の制御装置が記載されており、クラッチを操作するクラッチペダルのセンサに異常が生じた場合に、モータの動力のみを駆動輪に伝達するＥＶ走行モードを禁止し、またはモータの出力トルクを制限するように構成されている。

特開平０８−２９５１４０号公報 特開２０１２−０８１８１１号公報 特開２０１１−２３０７０６号公報 特開２０１０−１８８７７６号公報 特開２００９−２７４５６６号公報 特開２０１３−００１１８２号公報

ところで、クラッチを完全に係合させることができないフェールが生じている際に、特許文献５に記載されたようにモータの動力のみを駆動輪に伝達して走行すると、モータに電力を供給する蓄電装置の充電残量が低下するので、上記のようなフェールが生じている状態で走行することができる距離が短くなる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、エンジンとモータとの間に設けられたクラッチの伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じている状態での走行距離を長くすることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、駆動輪に伝達するためのトルクを発生させるエンジンおよびモータと、解放することにより前記エンジンと前記モータとのトルクの伝達を遮断するとともに、前記エンジンと前記駆動輪とのトルクの伝達を遮断する係合装置とを備え、前記係合装置を介して前記エンジンにトルクを伝達することにより前記エンジンをクランキングさせるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記係合装置の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じていることを判断する判断手段と、前記係合装置の伝達トルク容量を推定する推定手段と、前記判断手段により前記フェールが生じていると判断された際に前記推定手段により推定された前記係合装置の伝達トルク容量が、前記エンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上の場合に、前記エンジンの出力トルクを前記駆動輪に伝達して走行する第１走行モードを選択し、前記判断手段により前記フェールが生じていると判断され、かつ前記推定手段により推定された前記係合装置の伝達トルク容量が、前記エンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量よりも小さい場合に、前記エンジンを停止するとともに前記モータの出力トルクを前記駆動輪に伝達して走行する第２走行モードを選択する第１選択手段と、前記第１選択手段により前記第１走行モードが選択されたときに、前記エンジンの出力トルクを前記推定手段により推定された伝達トルク容量よりも小さいトルクに制御する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記判断手段により前記フェールが生じていると判断された後に前記ハイブリッド車両が停車した際に、前記係合装置を係合させる操作を再度実行するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記判断手段により前記フェールが生じていると判断された際に前記推定手段により推定された前記係合装置の伝達トルク容量が、前記エンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上の場合に、前記モータに電力を供給する蓄電装置の充電残量が予め定められた第１閾値よりも少ないときに、前記第１走行モードを選択し、前記蓄電装置の充電残量が前記第１閾値よりも多いときに、前記第２走行モードを選択する第２選択手段を更に備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記第１閾値は、前記判断手段により前記フェールが生じていると判断されていない場合における前記蓄電装置の充電残量の下限値を定める第２閾値よりも高い値に定められていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記エンジンにトルク伝達可能に連結された第１回転要素と、前記駆動輪にトルク伝達可能に連結された第２回転要素と、反力を付与する第３回転要素とを有する差動機構と、前記第３回転要素にトルク伝達可能に連結されたジェネレータとを更に備え、前記モータは、前記第１回転要素と前記第２回転要素とのいずれか一方の回転要素にトルク伝達可能に連結されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。

この発明によれば、エンジンとモータとのトルクの伝達およびエンジンと駆動輪とのトルクの伝達を遮断する係合装置の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じ、かつそのフェールが生じた際に推定された係合装置の伝達トルク容量がエンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上の場合に、エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達して走行する第１走行モードが選択され、第１走行モードが選択されてエンジンからトルクを出力する際に、そのエンジンの出力トルクが、推定された係合装置の伝達トルク容量よりも小さくなるように制御される。そのため、係合装置の伝達トルク容量が比較的小さい場合であっても、エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達して走行することができるので、モータに電力を供給する蓄電装置の充電残量が低下することを抑制することができる。その結果、フェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。また、エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達することにより、モータの出力トルクのみを駆動輪に伝達する場合よりも、駆動力や制動力を高くすることができ、その結果、フェールが生じている状態で駆動輪に作用させることができる駆動力や制動力の低下を抑制することができる。

係合装置の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じていると判断された後にハイブリッド車両が停車した際に、再度係合装置を係合させる操作を実行するように構成されている場合には、上述したようなフェールが生じている場合であっても、再度係合装置を係合させる操作を実行することにより、係合装置の伝達トルク容量が高くなる可能性がある。したがって、上記のように再度係合装置を係合させる操作を実行して、エンジンをクランキングさせるトルクを伝達することができる伝達トルク容量まで係合装置の伝達トルク容量が高くなれば、エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達して走行させることができるので、モータに電力を供給する蓄電装置の充電残量が低下することを抑制することができる。そのため、フェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。また、そのような係合操作を停車時に行うことにより、係合装置の伝達トルク容量が急激に増大することに起因してショックや異音が生じることを抑制することができる。

係合装置の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じた際における伝達トルク容量が、エンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上の場合に、モータに電力を供給する蓄電装置の充電残量が予め定められた第１閾値よりも少ないときに、エンジンから駆動輪にトルクを伝達して走行させ、蓄電装置の充電残量が第１閾値よりも多いときに、モータから駆動輪にトルクを伝達して走行させることにより、蓄電装置の充電残量が過不足することを抑制することができる。その結果、フェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。

また、係合装置の伝達トルク容量を変化させることができる場合における蓄電装置の充電残量の下限値を定める第２閾値よりも、第１閾値を高い値に定めることにより、蓄電装置の充電残量が低下してモータから出力することができるトルクが過剰に低下することを抑制することができる。その結果、フェールが生じている状態で駆動輪に作用させることができる駆動力や制動力の低下を抑制することができる。

エンジンにトルク伝達可能に連結された第１回転要素と、駆動輪にトルク伝達可能に連結された第２回転要素と、ジェネレータに連結された第３回転要素とを有する差動機構を備えている場合には、停車した状態を維持したままエンジンのトルクをジェネレータに伝達して発電させることができるので、蓄電装置の充電残量を増大させることができる。その結果、フェールが生じている際における走行距離を長くすることができる。

この発明に係る制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 停車時にクラッチを再度、係合させる操作を行う制御の一例を説明するためのフローチャートである。 蓄電装置の充電残量に応じて走行モードを切り替える制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明で対象とすることのできる車両の第１の構成例を示すスケルトン図である。 図４に示す車両で選択することができる各走行モードとクラッチの係合および解放の状態とをまとめて記す図表である。 図４に示す車両で選択することができる各走行モードの動作状態を示すための共線図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第２の構成例を示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第３の構成例を示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第４の構成例を示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第５の構成例を示すスケルトン図である。 この発明で対象とすることのできる車両の第６の構成例を示すスケルトン図である。

この発明で対象とする車両は、駆動輪に伝達するトルクを発生させるエンジンおよびモータと、解放することによりエンジンとモータとのトルクの伝達を遮断するとともに、エンジンと駆動輪とのトルクの伝達を遮断する係合装置とを備えたものである。そのように構成された車両の一例を図４に模式的に示している。図４に示す車両は、エンジン（ＥＮＧ）１と二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２，３とを動力源として備えたハイブリッド車両である。この車両は、エンジン１による走行およびエンジン１とモータ２（３）とによる走行に加えて、モータ３のみを使用した走行やモータ２（３）でエネルギ回生を行う走行などを行うことができ、さらにまたモータ３での走行中にエンジン１を停止させ、またエンジン１を再始動するなどの駆動形態を採ることができるように構成されている。モータ３を駆動力源として走行するいわゆるＥＶ走行では、エンジン１およびモータ２を連れ回すことによる動力損失を抑制することが好ましい。このような要請により、駆動輪４に対して動力を伝達する動力伝達系統からエンジン１を切り離すクラッチＫ0 が設けられている。

その図４に示す車両は、エンジン１が出力した動力の一部を機械的手段によって駆動輪４に伝達する一方、エンジン１が出力した動力の他の一部を電力に一旦変換した後、機械的な動力に逆変換して駆動輪４に伝達するように構成されている。エンジン１が出力した動力をこのように分割するための動力分割機構５が設けられている。この動力分割機構５は、従来知られているツーモータタイプのハイブリッド駆動装置における動力分割機構と同様の構成であって、図４に示す例では、３つの回転要素によって差動作用を生じさせる差動機構によって構成され、例えばシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。シングルピニオン型遊星歯車機構は、サンギヤ６と、そのサンギヤ６に対して同心円上に配置されたリングギヤ７と、これらサンギヤ６およびリングギヤ７に噛み合っているピニオンギヤ８を自転および公転できるように保持しているキャリヤ９とによって構成されている。なお、動力分割機構５がこの発明における差動機構に相当し、キャリヤ９がこの発明における第１回転要素に相当し、リングギヤ７がこの発明における第２回転要素に相当し、サンギヤ６がこの発明における第３回転要素に相当する。

このキャリヤ９が入力要素となっていて、入力軸１０がキャリヤ９に連結されている。また、入力軸１０とエンジン１の出力軸（クランクシャフト）１１との間にクラッチＫ0 が設けられている。このクラッチＫ0 は、従来知られている乾式の摩擦クラッチや湿式の摩擦クラッチなどと同様に構成することができ、エンジン１を動力分割機構５などの動力伝達系統１２に対して連結し、あるいは動力伝達系統１２から切り離すためのものである。したがって、図４に示すクラッチＫ0 は、伝達トルク容量が完全解放状態である「０」の状態からスリップのない完全係合状態までの間で連続的に変化させるために摩擦力によりトルクを伝達するように構成されている。このクラッチＫ0 がこの発明における係合装置に相当する。なお、この発明における係合装置は、伝達トルク容量を変化させることができればよく、したがって、油圧アクチュエータや電磁アクチュエータにより伝達トルク容量を制御される係合装置であってもよく、他の手段により伝達トルク容量を制御するように構成された係合装置であってもよい。

そして、クラッチＫ0 を介して動力分割機構５に入力されたトルクの反力を、第１モータ２が出力するように構成されている。具体的には、サンギヤ６に第１モータ２が連結され、動力分割機構５に入力されたトルクによって第１モータ２が回転させられるトルクの方向に対抗して第１モータ２のトルクを出力するように構成されている。なお、この第１モータ２は、発電機能のあるモータであって、永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。したがって、以下の説明では、第１モータ２を、第１モータ・ジェネレータ２と記す。この第１モータ・ジェネレータ２がこの発明におけるジェネレータに相当する。さらに、リングギヤ７が出力要素となっていて、このリングギヤ７に出力部材である出力ギヤ１３が一体化され、この出力ギヤ１３から駆動輪４に対して駆動力を出力するように構成されている。なお、出力ギヤ１３から駆動輪４に駆動力を伝達するための機構は、デファレンシャルギヤやドライブシャフトを備えており、従来の車両と同様であるからその詳細は省略する。

上記のエンジン１および動力分割機構５ならびに第１モータ・ジェネレータ２は同一軸線上に配列されており、その軸線の延長上に、この発明におけるモータに相当する第２のモータ３が配置されている。この第２モータ３は、走行のための駆動力を発生し、またエネルギ回生を行うためのものであり、上記の第１モータ・ジェネレータ２と同様に永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。したがって、第２モータは、発電機能を備えたモータであって、以下の説明では、第２モータ・ジェネレータ３と記す。この第２モータ・ジェネレータ３と前記出力ギヤ１３とは、減速機構１４を介して連結されている。この減速機構１４は、図４に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、サンギヤ１５に第２モータ・ジェネレータ３が連結されるとともに、キャリヤ１６がハウジングなどの固定部１７に連結されて固定されており、さらにリングギヤ１８が出力ギヤ１３に一体化されている。

上記の各モータ・ジェネレータ２，３は、蓄電装置およびインバータなどを含むコントローラ１９に電気的に接続されている。そのコントローラ１９を制御するモータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）２０が設けられている。この電子制御装置２０はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや記憶しているデータあるいは指令信号などに基づいて演算を行い、その演算の結果を制御指令信号としてコントローラ１９に出力するように構成されている。そして、各モータ・ジェネレータ２，３は、コントローラ１９からの制御信号によりモータあるいは発電機として機能し、またそれぞれの場合のトルクが制御されるように構成されている。

また、前述したエンジン１は、その出力および起動・停止が電気的に制御されるように構成されている。例えばガソリンエンジンであれば、スロットル開度や燃料の供給量、燃料の供給の停止、点火の実行および停止、点火時期などが電気的に制御されるように構成されている。その制御を行うためのエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２１が設けられている。このエンジン用電子制御装置２１は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや指令信号に基づいて演算を行って、その演算結果を制御信号としてエンジン１に出力し、上記の各種の制御を行うように構成されている。

上記のエンジン１および各モータ・ジェネレータ２，３ならびにクラッチＫ0 、動力分割機構５などは駆動力源２２を構成しており、この駆動力源２２を制御するハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）２３が設けられている。このハイブリッド用電子制御装置２３は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、上記のモータ・ジェネレータ用電子制御装置２０やエンジン用電子制御装置２１に指令信号を出力して、以下に説明する各種の制御を実行するように構成されている。

図４に示す車両は、エンジン１の動力で走行するハイブリッド（ＨＶ）モードと、電力で走行する電気車両（ＥＶ）モードとを設定することができ、さらにそのＥＶモードとしては、エンジン１を動力伝達系統１２から切り離した切り離しＥＶモードと、エンジン１を動力伝達系統１２に連結した通常ＥＶモードとを設定することができる。これらの各モードを設定する際の前記クラッチＫ0 の係合および解放の状態を図５にまとめて示してある。すなわち、切り離しＥＶモードでは、クラッチＫ0 は解放させられ、これに対して通常ＥＶモードおよびＨＶモードでは、クラッチＫ0 は係合させられる。

これらの走行モードは、アクセル開度などの要求駆動力や車速、蓄電装置の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）などの車両の走行状態に応じて選択される。具体的には、要求駆動力や車速などに応じて、ＨＶモードと通常ＥＶモードあるいは切り離しＥＶモードとが設定される。すなわち、要求駆動力が比較的大きい場合には、主にエンジン１から駆動力を出力するようにＨＶモードが設定され、要求駆動力が比較的小さい場合には、エンジン１から駆動力を出力せずに、第２モータ・ジェネレータ３から駆動力を出力する通常ＥＶモードまたは切り離しＥＶモードが設定される。また、車速が比較的速い場合には、主にエンジン１から駆動力を出力するようにＨＶモードが設定され、車速が比較的遅い場合には、エンジン１から駆動力を出力せずに、第２モータ・ジェネレータ３から駆動力を出力する通常ＥＶモードまたは切り離しＥＶモードが設定される。

なお、通常ＥＶモードと切り離しＥＶモードとは、要求駆動力や車速以外の種々の条件に応じてモードが切り替えられるように構成されている。例えば、自動停止しているエンジン１を再始動する可能性が高い場合などに通常ＥＶモードが設定され、第２モータ・ジェネレータ３のみから駆動力を出力して走行しているときに、第１モータ・ジェネレータ２の連れ回りによる動力損失を抑制する必要がある場合などに切り離しＥＶモードが設定される。

ここで各走行モードにおけるハイブリッド駆動装置の動作状態を簡単に説明すると、図６は、上記の動力分割機構５についての共線図であり、この共線図は、サンギヤ６およびキャリヤ９ならびにリングギヤ７を縦線で示し、それらの間隔を動力分割機構５を構成している遊星歯車機構のギヤ比に対応する間隔とし、さらにそれぞれの縦線の上下方向を回転方向、その上下方向での位置を回転数としたものである。図６で「切り離し」と記載してある線は、切り離しＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ３をモータとして機能させてその動力で走行し、エンジン１はクラッチＫ0 が解放させられて動力伝達系統１２から切り離されて停止しており、また第１モータ・ジェネレータ２も停止している。したがって、サンギヤ６の回転が止まっており、これに対してリングギヤ７が出力ギヤ１３と共に正回転して、キャリヤ９はリングギヤ７の回転数に対して遊星歯車機構のギヤ比に応じて減速させられた回転数で正回転する。

また、図６で「通常」と記載してある線は、通常ＥＶモードでの動作状態を示しており、この走行モードでは、第２モータ・ジェネレータ３の動力で走行し、かつエンジン１は停止させられるから、キャリヤ９が固定されている状態で、リングギヤ７が正回転し、かつサンギヤ６が逆回転する。この場合は、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることもできる。

さらに、図６で「ＨＶ」と記載してある線は、ＨＶモードでの走行状態を示しており、クラッチＫ0 が係合させられた状態でエンジン１が駆動力を出力しているからキャリヤ９にはこれを正回転させる方向にトルクが作用している。この状態で、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることにより、サンギヤ６には逆回転方向のトルクが作用する。その結果、リングギヤ７にはこれを正回転させる方向のトルクが現れる。またこの場合、第１モータ・ジェネレータ２で発電された電力が第２モータ・ジェネレータ３に供給されて第２モータ・ジェネレータ３がモータとして機能し、その駆動力が出力ギヤ１３に伝達される。したがって、ＨＶモードでは、エンジン１が出力した動力の一部が動力分割機構５を介して出力ギヤ１３に伝達されるとともに、残余の動力が第１モータ・ジェネレータ２によって電力に変換されて第２モータ・ジェネレータ３に伝達された後、第２モータ・ジェネレータ３から機械的な動力に再変換させられて出力ギヤ１３に伝達される。なお、いずれの走行モードにおいても、減速時など積極的に駆動力を出力する必要がない場合には、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３が発電機として機能させられてエネルギ回生が行われる。また、ＨＶモードにおいては、上記モータ・ジェネレータ２，３に加えてエンジン１のポンピングロスなどによるエンジンブレーキ力を作用させることもできる。さらに、ＨＶモード時に駆動力を出力して走行する際には、上記第１モータ・ジェネレータ２により発電されて第２モータ・ジェネレータ３に供給される電力に加えて、蓄電装置から第２モータ・ジェネレータ３に電力を供給することもできる。

なお、ＥＶモードからＨＶモードに切り替える際には、クラッチＫ0 を介してエンジン１にトルクを伝達してエンジン１をクランキングさせるように構成されている。このエンジン１をクランキングさせるためのトルクは、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３のいずれか一方または双方から出力されたトルクであってもよく、車両の走行慣性力などに基づいた駆動輪４から伝達されるトルクであってもよい。

上述したようにＥＶモードからＨＶモードに切り替える際には、クラッチＫ0 を介してエンジン１にトルクを伝達してエンジン１をクランキングさせる。そのため、クラッチＫ0 の可動部材が摺動することができない場合やクラッチＫ0 を制御するアクチュエータに異常が生じた場合など、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じた場合には、そのフェールが生じている際のクラッチＫ0 の伝達トルク容量に応じて走行モードを選択することが好ましい。具体的には、ＥＶモードは、蓄電装置の電力を第２モータ・ジェネレータ３に供給して走行するため、蓄電装置の充電残量に応じて走行することができる距離が短くなる可能性があるので、フェールが生じた際にＨＶモードを選択することが好ましい。

そのため、この発明に係る制御装置は、フェールが生じている際のクラッチＫ0 の伝達トルク容量が、エンジン１をクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量よりも高い場合には、ＨＶモードを選択することができるように構成されている。その制御の一例を図１に示している。図１に示すフローチャートは、所定時間毎に繰り返し実行されている。図１に示す例では、まず、クラッチＫ0 を係合させまたは解放させる操作が可能か否かを判断する（ステップＳ１）。すなわち、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じているか否かを判断する。このステップＳ１は、従来知られている種々の方法で判断することができ、例えば、出力軸１１の回転数と入力軸１０の回転数との比または差が、ハイブリッド用電子制御装置２３から出力された信号に基づいて算出することができるクラッチＫ0 の伝達トルク容量に応じた出力軸１１の回転数と入力軸１０の回転数との比または差よりも予め定められた所定値以上、乖離しているか否かにより判断することができる。

クラッチＫ0 を係合させまたは解放させる操作が可能であってステップＳ１で肯定的に判断された場合には、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を適宜変化させることができるので、そのままリターンする。一方、クラッチＫ0 を係合させまたは解放させる操作が不可能であってステップＳ１で否定的に判断された場合は、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を推定する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、クラッチＫ0 が乾式のクラッチであれば係合および解放させる際に可動する部材のストローク量を検出して、その検出されたストローク量に基づいて伝達トルク容量を推定し、湿式のクラッチであればクラッチＫ0 の伝達トルク容量を制御するアクチュエータに向けて出力された油圧や電力などの制御量を検出して、その検出された制御量に基づいて伝達トルク容量を推定することができる。以下の説明では、ステップＳ２で推定されたクラッチＫ0 の伝達トルク容量を、推定トルクと記す。

ついで、クラッチＫ0 が滑りなくトルクを伝達することができる完係合状態であるか否かを判断する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、通常の制御時におけるクラッチＫ0 の伝達トルク容量の最大値と、推定トルクとがほぼ同一であるか否かにより判断することができ、またはクラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させる際に可動する部材のストローク量やアクチュエータに向けて出力された油圧などの制御量に基づいて判断することができる。

クラッチＫ0 が完係合状態でありステップＳ３で肯定的に判断された場合には、クラッチＫ0 を介してエンジン１にトルクを伝達することによりエンジン１をクランキングさせることができる。したがって、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、ＨＶモードおよび通常ＥＶモードを適宜切り替えることができるので、ＨＶモードまたは通常ＥＶモードを選択して（ステップＳ４）、リターンする。なお、ＨＶモードおよび通常ＥＶモードは、要求駆動力または要求制動力あるいは蓄電装置の充電残量などに応じて切り替える。

一方、クラッチＫ0 が完係合状態でなくステップＳ３で否定的に判断された場合には、クラッチＫ0 の伝達トルク容量が「０」である完解放状態であるか否かを判断する（ステップＳ５）。このステップＳ５は、推定トルクに基づいて判断することができ、または、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させる際に可動する部材のストローク量やアクチュエータに向けて出力された油圧などの制御量に基づいて判断することができる。クラッチＫ0 が完解放状態であり、ステップＳ５で肯定的に判断された場合には、クラッチＫ0 を介してエンジン１の出力トルクを駆動輪４に伝達することができないので、ＥＶモードを選択し（ステップＳ６）、リターンする。なお、上記のようにクラッチＫ0 が完解放状態であるので、ここでは切り離しＥＶモードとなる。

それとは反対に、クラッチＫ0 が完解放状態でなく、ステップＳ５で否定的に判断された場合、すなわち、推定トルクが、「０」よりも大きくかつ最大値よりも小さい場合には、エンジン１をクランキングさせるためのトルクを伝達することができるか否かを判断する（ステップＳ７）。すなわち、推定トルクが、クラッチＫ0 に滑りが生じることなく、エンジン１をクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量（以下、第１閾値αと記す。）以上か否かを判断する。したがって、第１閾値αは、エンジン１の特性などに応じて予め定められた値である。

推定トルクが第１閾値αよりも小さく、ステップＳ７で否定的に判断された場合には、エンジン１を始動させることができないので、ＥＶモードを選択して（ステップＳ６）、リターンする。ステップＳ７で否定的に判断されてＥＶモードを選択する場合には、クラッチＫ0 が少なからずトルクを伝達する。そのため、ＥＶモードが選択されて第２モータ・ジェネレータ３からトルクを出力する際には、エンジン１のフリクショントルクなどが作用する。したがって、要求される駆動力を出力して走行する場合には、第２モータ・ジェネレータ３の出力トルクは、エンジン１のフリクショントルクなどが作用して駆動力が低下することを抑制するために、上記フリクショントルクなどの分、大きいトルクを出力することが好ましい。

一方、推定トルクが第１閾値αよりも大きく、ステップＳ７で肯定的に判断された場合は、エンジン１をクランキングさせて始動させることができるので、ＨＶモードを選択する（ステップＳ８）。通常、静摩擦係数の方が、動摩擦係数よりも大きいので、クラッチＫ0 に滑りが生じないときの方が、滑りが生じているときよりも大きなトルクを伝達することができる。そのため、ステップＳ８によりＨＶモードを選択されたときには、エンジン１の出力トルクを推定トルク以下に制御して（ステップＳ９）、リターンする。

なお、上述したようにステップＳ３およびステップＳ４は、推定トルク以外のパラメータによっても判断することができるので、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を推定するステップＳ２は、推定トルクが第１閾値以上か否かを判断するステップＳ７以前に設けられていればよい。また、上記のようなフェールが生じていない場合にも、常時、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を推定している場合には、図１に示すフローチャート上にクラッチＫ0 の伝達トルク容量を推定するステップを設けていなくてもよい。

上述したように制御することにより、クラッチＫ0 の推定トルクが、「０」よりも高くかつ最大値よりも小さい場合であっても、エンジン１をクランキングさせるためのトルクを伝達することができれば、ＨＶモードが選択される。そのため、蓄電装置の電力が低下することを抑制することができる。その結果、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。すなわち、リンプホーム走行することができる距離を長くすることができる。また、ＨＶモードにより走行させるので、エンジン１の出力トルクと各モータ・ジェネレータ２，３の出力トルクとを駆動輪４に伝達することができる。そのため、駆動力を増大させること、言い換えると、要求される駆動力を出力することができる。さらに、エンジン１のポンピングロスなどによるエンジンブレーキを駆動輪４に作用させることができるので、制動力を増大させることができる。

上述したようにＨＶモードを選択することにより、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。したがって、この発明に係る制御装置は、上述したようなフェールが生じている際に、再度、クラッチＫ0 を係合させる操作を実行するように構成されている。一方、クラッチＫ0 を再度係合させる操作を実行した際に、クラッチＫ0 が急激に係合すると、エンジン１を回転させることによる動力損失が増大して急激に制動力が増大し、またはエンジン１の出力トルクが伝達されて急激に駆動力が増大する可能性がある。そのように駆動力や制動力が急激に変化すると、ショックや異音が生じる可能性がある。そのため、この発明に係る制御装置は、クラッチＫ0 を再度係合させる操作は、停車時に行うように構成されている。その制御の一例を図２に示している。なお、図１と同じステップには、同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図２に示す制御例では、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じていてステップＳ１で否定的に判断された後に、車両が停車しているか否かを判断する（ステップＳ２１）。車両が走行しており、ステップＳ２１で否定的に判断された場合には、ステップＳ２に移行して、図１と同様の制御を実行する。それとは反対に、車両が停車しておりステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、クラッチＫ0 を係合させる操作を実行する（ステップＳ２２）。このクラッチＫ0 を係合させる操作は、例えば、クラッチＫ0 を係合させるためにアクチュエータに向けて出力される制御量を最大値まで増大させ、または、アクチュエータから出力される制御量を、一旦低下させて、再度、その制御量を増大させる。

このようにクラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じた後に、再度、クラッチＫ0 を係合させる操作を実行することにより、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を増大させることができる可能性が高くなる。そのような制御を行った結果、クラッチＫ0 の伝達トルク容量が増大すれば、推定トルクが第１閾値αよりも大きくなって、ＨＶモードを設定することができる。そのため、蓄電装置の電力が低下することを抑制することができ、クラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。さらに、車両が停車しているときに、クラッチＫ0 を係合させる操作を実行することにより、クラッチＫ0 の伝達トルク容量が急激に増大して駆動力や制動力が急激に変化することを抑制することができる。その結果、ショックや異音が生じることを抑制することができる。

また、クラッチＫ0 が完係合状態のとき、または推定トルクがエンジン１をクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上のときには、ＥＶモードを選択して走行した後に、エンジン１を始動させてＨＶモードに切り替えることができる。すなわち、ＥＶモードとＨＶモードとを適宜切り替えることができる。そのため、例えば、下り坂などを走行しているときに各モータ・ジェネレータ２，３により発電し蓄電装置の充電残量を増加させ、加速時など駆動力を出力するときＨＶモードを設定して走行することができる。また、蓄電装置は、充電残量が過剰に低下すると出力することができる電圧が低下する可能性があり、一方、充電残量が過剰に増加すると耐久性が低下する可能性がある。したがって、蓄電装置の充電残量が、所定の範囲内となるように制御することが好ましい。すなわち、蓄電装置の充電残量が、所定値以上の場合には、ＥＶモードを選択して蓄電装置の電力を消費させて走行し、所定値以下の場合には、ＨＶモードを選択して蓄電装置の電力が消費されることを抑制して走行することが好ましい。

そのため、この発明に係る制御装置は、蓄電装置の充電残量に応じて走行モードを切り替えるように構成されている。その制御の一例を図３に示している。なお、図１と同じステップには、同じ参照符号を付してその説明を省略する。図３に示す例では、クラッチＫ0 が完係合状態であってステップＳ３で肯定的に判断された後に、蓄電装置の充電残量が第２閾値β未満か否かを判断する（ステップＳ３１）。この第２閾値βは、蓄電装置の充電残量が過剰に低下することを抑制するために定められた値であり、固定値であってもよく、温度などの環境状態に応じて変化する値であってもよい。また、上述したようにクラッチＫ0 の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じている際に、リンプホーム走行させるように構成されているので、蓄電装置の充電残量が低下して出力される電圧が低下することを、そのようなフェールが生じていない場合よりも確実に抑制することが好ましい。したがって、第２閾値βは、上記のようなフェールが生じていないときに定められる蓄電装置の充電残量の下限値よりも高い値に定めることが好ましい。

蓄電装置の充電残量が第２閾値β未満であってステップＳ３１で肯定的に判断された場合には、ＨＶモードを設定する（ステップＳ３２）。それとは反対に蓄電装置の充電残量が第２閾値以上であってステップＳ３１で否定的に判断された場合には、ＥＶモードを選択する（ステップＳ６）。

また、推定トルクが、エンジン１をクランキングさせるトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上であってステップＳ７で肯定的に判断された場合も、上述したようにクラッチＫ0 が完係合状態であるときと同様に、ＥＶモードとＨＶモードとを切り替えることができる。そのため、図３に示す例では、ステップＳ７で肯定的に判断された後に、上記ステップＳ３１と同様に蓄電装置の充電残量が第２閾値β未満か否かを判断し（ステップＳ３３）、蓄電装置の充電残量が第２閾値β未満であってステップＳ３３で肯定的に判断された場合には、ＨＶモードを選択する（ステップＳ８）。それとは反対に蓄電装置の充電残量が第２閾値β以上であってステップＳ３３で否定的に判断された場合には、ＥＶモードを選択する（ステップＳ６）。

上述したようにクラッチＫ0 の伝達トルク容量がエンジン１をクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上のときに、蓄電装置の充電残量に応じてＥＶモードとＨＶモードとを切り替えることにより、蓄電装置の充電残量が過不足することを抑制することができる。その結果、上述したようなフェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。また、その第２閾値βを、上記のようなフェールが生じていないときに定められる蓄電装置の充電残量の下限値よりも高い値に定めることにより、蓄電装置から出力される電圧が過剰に低下すること、すなわち各モータ・ジェネレータ２，３の出力トルクが過剰に低下することを抑制することができる。その結果、上記のようなフェールが生じている際における駆動力や制動力の低下を抑制することができる。

なお、この発明で対象とする車両は、図４に示す構成に限定されず、図７ないし図１１に示すように構成されたものであってもよい。以下、図７ないし図１１に示す車両の構成を簡単に説明する。なお、図４と同様の構成には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図７に示す例では、第１モータ・ジェネレータ２が、入力軸１０の延長線上に配置されている。また、上記の動力分割機構５や第１モータ・ジェネレータ２などの回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２４が配置されており、上記の出力ギヤ１３に噛み合っているカウンタドリブンギヤ２５がこのカウンタシャフト２４と一体に回転するように取り付けられている。

さらに、上記の動力分割機構５からドライブシャフト２６に伝達されるトルクに、第２モータ・ジェネレータ３のトルクを負荷するように構成されている。すなわち、上記のカウンタシャフト２４と平行に第２モータ・ジェネレータ３が配置されており、そのロータに連結されたリダクションギヤ２７が上記のカウンタドリブンギヤ２５に噛み合っている。そのリダクションギヤ２７はカウンタドリブンギヤ２５より小径であり、したがって第２モータ・ジェネレータ３のトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ２５もしくはカウンタシャフト２４に伝達するように構成されている。

カウンタシャフト２４には、更に、カウンタドライブギヤ２８が一体に回転するように設けられており、このカウンタドライブギヤ２８が終減速機であるデファレンシャルギヤ２９におけるリングギヤ３０に噛み合っている。

また、この発明における係合装置は、解放することによりエンジンとモータとのトルクの伝達を遮断するとともに、エンジンと駆動輪とのトルクの伝達を遮断するものであり、図７に示すようにエンジン１と動力分割機構５とのトルクの伝達、より具体的には、入力軸１０と出力軸１１とのトルクの伝達を遮断するものに限られない。すなわち、動力分割機構５は、いずれか一つの回転要素のトルクの伝達を遮断することにより、いわゆるニュートラル状態となるので、図８に示すように第１モータ・ジェネレータ２とサンギヤ６との間にクラッチＫ0 を設けてもよく、図９に示すようにリングギヤ７と出力ギヤ１３との間にクラッチＫ0 を設けてもよい。

また、上述した例では、第２モータ・ジェネレータ３が、動力分割機構５の出力側にトルクを伝達するように設けられているが、図１０に示すように動力分割機構５の入力軸１０にトルクを伝達するように構成されていてもよい。

上述した図４および図７ないし図１０に示すように差動機構を備えた車両は、クラッチＫ0 の出力側の部材と駆動輪４とが機械的に連結されて構成されていても、クラッチＫ0 がエンジン１の出力トルクを伝達することができる状態であれば、停車させたままエンジン１のトルクを第１モータ・ジェネレータ２に伝達して発電させることができる。そのため、上述したようなフェールが生じている状態で車両が停車している間に、蓄電装置の充電残量を増大させることができるので、上記のようなフェールが生じている状態での走行距離を長くすることができる。

さらに、上記の動力分割機構５のような差動機構を備えていなくてもよい。具体的には、図１１に示すようにエンジン１の出力軸１１にクラッチＫ0 を介してモータ３１が連結され、そのモータの出力軸３２に変速機構（Ｔ／Ｍ）３３が連結された構成であってもよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２，３…モータ・ジェネレータ、 ４…駆動輪、 ５…動力分割機構、 ６，１５…サンギヤ、 ７，１８…リングギヤ、 ９，１６…キャリヤ、 １９…コントローラ、 ２０…モータ・ジェネレータ用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、 ２１…エンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）、 ２３…ハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）、 Ｋ0 …クラッチ。

Claims (5)

1. 駆動輪に伝達するためのトルクを発生させるエンジンおよびモータと、解放することにより前記エンジンと前記モータとのトルクの伝達を遮断するとともに、前記エンジンと前記駆動輪とのトルクの伝達を遮断する係合装置とを備え、前記係合装置を介して前記エンジンにトルクを伝達することにより前記エンジンをクランキングさせるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記係合装置の伝達トルク容量を変化させることができないフェールが生じていることを判断する判断手段と、
   前記係合装置の伝達トルク容量を推定する推定手段と、
   前記判断手段により前記フェールが生じていると判断された際に前記推定手段により推定された前記係合装置の伝達トルク容量が、前記エンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上の場合に、前記エンジンの出力トルクを前記駆動輪に伝達して走行する第１走行モードを選択し、前記判断手段により前記フェールが生じていると判断され、かつ前記推定手段により推定された前記係合装置の伝達トルク容量が、前記エンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量よりも小さい場合に、前記エンジンを停止するとともに前記モータの出力トルクを前記駆動輪に伝達して走行する第２走行モードを選択する第１選択手段と、
   前記第１選択手段により前記第１走行モードが選択されたときに、前記エンジンの出力トルクを前記推定手段により推定された伝達トルク容量よりも小さいトルクに制御する制御手段と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記判断手段により前記フェールが生じていると判断された後に前記ハイブリッド車両が停車した際に、前記係合装置を係合させる操作を再度実行するように構成されてい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制御装置。
3. 前記判断手段により前記フェールが生じていると判断された際に前記推定手段により推定された前記係合装置の伝達トルク容量が、前記エンジンをクランキングさせるためのトルクを伝達することができる伝達トルク容量以上の場合に、前記モータに電力を供給する蓄電装置の充電残量が予め定められた第１閾値よりも少ないときに、前記第１走行モードを選択し、前記蓄電装置の充電残量が前記第１閾値よりも多いときに、前記第２走行モードを選択する第２選択手段を更に備えてい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制御装置。
4. 前記第１閾値は、前記判断手段により前記フェールが生じていると判断されていない場合における前記蓄電装置の充電残量の下限値を定める第２閾値よりも高い値に定められてい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制御装置。
5. 前記エンジンにトルク伝達可能に連結された第１回転要素と、前記駆動輪にトルク伝達可能に連結された第２回転要素と、反力を付与する第３回転要素とを有する差動機構と、
   前記第３回転要素にトルク伝達可能に連結されたジェネレータと
   を更に備え、
   前記モータは、前記第１回転要素と前記第２回転要素とのいずれか一方の回転要素にトルク伝達可能に連結されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。

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