JP6156417B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関と、内燃機関の逆回転を阻止するワンウエイクラッチとを備えるハイブリッド車両に関する。
内燃機関（エンジン）と第１および第２の回転電機（モータジェネレータ）とを備え、内燃機関の逆回転を阻止するワンウエイクラッチを内燃機関の回転軸と動力分配装置との間に設けた構成を有するハイブリッド車両が知られている。
特開２００２−１２０４６号公報は、このような車両の一例を開示する。この車両では、モータジェネレータの駆動に伴って、エンジンが逆方向に回転させられるのを防止するために、エンジンの回転が伝達される出力軸とケーシングとの間にワンウェイクラッチが設けられる。
特開２００２−１２０４６号公報
特開２００２−１２０４６号公報に開示された車両は、モータジェネレータによってエンジン回転速度が低くなる方向にモータトルクが発生させられているときに、エンジン回転速度が負の値を採る場合、ワンウェイクラッチに故障が発生したと判断する。
しかしながら、最初に故障が発生する箇所がワンウエイクラッチでなくても、故障が発生した状態で車両を動かすことによってワンウエイクラッチに無理な力がかかりワンウエイクラッチが破損してしまう場合も考えられる。
このような場合は、ワンウエイクラッチの破損が発生する前に、ドライバーに報知をすることが望ましいが、車両の動作を一切停止してしまうと、故障時に退避走行ができなくなるので退避走行は許容したい。
また、車両を自力で走行させない場合であっても、牽引される方向によっては、やはりワンウエイクラッチの破損を招いてしまうので、ワンウエイクラッチの破損を防ぐ必要がある。
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、故障発生時に、ワンウエイクラッチの破損を防ぎつつ、車両の移動を許容するハイブリッド車両を提供することである。
この発明は、要約すると、ハイブリッド車両であって、内燃機関と、第１の回転電機と、ワンウエイクラッチと、動力分配装置と、報知部と、内燃機関と第１の回転電機と報知部とを制御するための制御装置とを備える。ワンウエイクラッチは、内燃機関の回転軸に設けられ、内燃機関の逆回転を阻止する。動力分配装置は、第１の回転電機の回転軸と内燃機関の回転軸と駆動輪を駆動する出力軸とに結合され、第１の回転電機および内燃機関からの駆動力を駆動輪に伝達する。報知部は、警告をドライバーに報知する。制御装置は、ワンウエイクラッチによって内燃機関の逆回転が阻止されると出力軸を逆回転できないような故障が発生した場合には、報知部によってドライバーに車両が後進不可であることを警告する。
上記のように制御装置が制御するので、故障発生時にワンウエイクラッチに２次故障が発生するのを防ぐことができる。
好ましくは、制御装置は、後進不可であることの警告として、車両が牽引されることによる後進が不可であることを報知する。
車両自体を後進させることはドライバーが避けても、牽引される場合の進行方向にまでは気が付かない場合も多いと考えられる。また、リバース走行を行なわないようにすることは、シフトレバーの設定を制御的に禁止することで実現できるが、故障時に後進方向に牽引されることは制御的に防ぐことは難しい。上記のように報知することによって、ドライバーや車両を牽引する作業者が後進方向の牽引を避けるべきであることに気が付きやすくなるため、ワンウエイクラッチの一層の保護を図ることができる。
好ましくは、故障は、第１の回転電機の回転軸が固定されるロック故障を含む。この場合、第１の回転電機にロック故障が発生した場合に、ワンウエイクラッチの保護を図ることができる。
好ましくは、故障は、動力分配装置が、第１の回転電機の回転軸と内燃機関の回転数との差回転が発生しない状態に、固定されるロック故障を含む。この場合、動力分配装置にロック故障が発生した場合に、ワンウエイクラッチの保護を図ることができる。
好ましくは、ハイブリッド車両は、出力軸に連動して回転する第２の回転電機をさらに含む。この場合は、第１の回転電機に加えて、第２の回転電機を有する車両に対しても、ワンウエイクラッチの保護を図ることができる。
本発明によれば、故障発生時にワンウエイクラッチにさらなる故障が発生する前にドライバーにワンウエイクラッチの破損を招く操作を知らせるので、ワンウエイクラッチの二次故障を防ぐことができる。
本実施の形態によるハイブリッド車両１の全体構成を示す図である。 正常な状態での車両の後進時の動力分配装置の回転速度を示した共線図である。 ＭＧ１ロック状態での動力分配装置の回転速度を示した共線図である。 ＰＧロック状態での動力分配装置の回転速度を示した共線図である。 警告表示を行なう制御を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図１は、本実施の形態によるハイブリッド車両１の全体構成を示す図である。ハイブリッド車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、動力分配装置（遊星歯車装置）ＰＧと、カウンタ軸（出力軸）７０と、差動装置８０と、駆動輪９０と、シフトレバー２１０と、表示部２００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを含む。
ハイブリッド車両１は、エンジン１０、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の少なくともいずれかの動力を用いて走行する、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両である。なお、ハイブリッド車両１の駆動方式は、ＦＦ方式に限定されず、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）方式であってもよい。また、ハイブリッド車両１は、図示しない車載バッテリを外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両であってもよい。
エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＤＲＶにより制御される。
モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１は、エンジン１０のクランク軸１１と同軸上に配置されている。モータジェネレータＭＧ２の回転軸３１は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１と平行に配置される。カウンタ軸（出力軸）７０は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１およびモータジェネレータＭＧ２の回転軸３１と平行に配置される。
モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、図示しないインバータによって駆動される。インバータはＥＣＵ３００からの制御信号によって制御され、図示しない車載バッテリからの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に供給する。なお、モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力によっても駆動される。
動力分配装置ＰＧは、サンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２とリングギヤＲ２とキャリアＣＡ２とを含むシングルピニオン式の遊星歯車装置である。動力分配装置ＰＧのキャリアＣＡ２は、エンジン１０のクランク軸１１に連結される。
ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２との間に配置され、サンギヤＳ２およびリングギヤＲ２とそれぞれ噛み合う。ピニオンギヤＰ２は、キャリアＣＡ２によって自転および公転可能に支持される。
サンギヤＳ２は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１に連結される。リングギヤＲ２には、カウンタドライブギヤ５１が接続されている。カウンタドライブギヤ５１は、リングギヤＲ２と一体回転する、動力分配装置ＰＧの出力ギヤである。
サンギヤＳ２の回転速度（すなわちモータジェネレータＭＧ１の回転速度）、キャリアＣＡ２の回転速度、リングギヤＲ２の回転速度は、後述の図２〜図４に示すように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわち、いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）になる。したがって、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を調整することによって、キャリアＣＡ２の回転速度とリングギヤＲ２の回転速度との比を無段階に切り替えることができる。
カウンタ軸（出力軸）７０には、カウンタドリブンギヤ７１およびデフドライブギヤ７２が設けられる。カウンタドリブンギヤ７１は、動力分配装置ＰＧのカウンタドライブギヤ５１と噛み合う。つまり、エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１の動力は、動力分配装置ＰＧのカウンタドライブギヤ５１を介してカウンタ軸（出力軸）７０に伝達される。
なお、動力分配装置ＰＧとは、エンジン１０からカウンタ軸（出力軸）７０までの動力伝達経路上に接続されている。そのため、エンジン１０の回転は、動力分配装置ＰＧとにおいて変速された後に、カウンタ軸（出力軸）７０に伝達される。
また、カウンタドリブンギヤ７１は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸３１に接続されたリダクションギヤ３２とも噛み合う。つまり、モータジェネレータＭＧ２の動力は、リダクションギヤ３２を介してカウンタ軸（出力軸）７０に伝達される。
デフドライブギヤ７２は、差動装置８０のデフリングギヤ８１と噛み合っている。差動装置８０は、左右の駆動軸８２を介してそれぞれ左右の駆動輪９０と接続されている。つまり、カウンタ軸（出力軸）７０の回転は、差動装置８０を介して左右の駆動軸８２に伝達される。
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力および各機器への制御信号の出力を行なうとともに、ハイブリッド車両１および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
図１に示したハイブリッド車両１は、エンジン１０のクランク軸１１にワンウエイクラッチＯＷＣが設けられている。ワンウエイクラッチＯＷＣによって、エンジン１０の逆回転が阻止される。たとえば、車両を後進させる場合には、ワンウエイクラッチＯＷＣがあるので、エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１の制御を行なわなくても、モータジェネレータＭＧ２を逆回転させるだけで、車両を後進させることができる。
本実施の形態では、ワンウエイクラッチＯＷＣに２次故障が発生しないように、初期故障発生時に禁止すべき動作をドライバーに報知する。以下に、ワンウエイクラッチＯＷＣと動力分配装置ＰＧの各回転要素の回転速度との関係を、正常時と故障発生時に分けて説明する。
図２は、正常な状態での車両の後進時の動力分配装置の回転速度を示した共線図である。図２には、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１の回転速度が「ＭＧ１」と示され、エンジン１０のクランク軸１１の回転速度が「ＥＮＧ」と示され、動力分配機構の出力軸（リングギヤＲ２）の回転速度が「ＯＵＴ」と示されている。
図１、図２を参照して、リバース運転時において、エンジン１０は燃料カット状態、モータジェネレータＭＧ１はトルクを出力しないフリーの状態に制御される。モータジェネレータＭＧ２を逆転させると、応じて、回転速度ＯＵＴは負の値となる。このとき、ワンウエイクラッチＯＷＣが存在するので、エンジン１０の回転速度ＥＮＧは、負の値にならずゼロとなる。モータジェネレータＭＧ１の回転速度は、回転速度ＯＵＴと回転速度ＥＮＧとで決まる共線図上の直線上に定まる。
図３は、ＭＧ１ロック状態での動力分配装置の回転速度を示した共線図である。ＭＧ１ロック状態とは、図１のモータジェネレータＭＧ１の回転速度がゼロに固定されてしまう故障が発生した状態である。たとえば、モータジェネレータＭＧ１の軸受などが破損した場合などにこのような故障が発生する。
図３の実線に示すように、ＭＧ１ロック状態では、出力軸の回転速度ＯＵＴが正の値（前進）となることは可能である。しかし、ワンウエイクラッチＯＷＣがあるので、ＭＧ１ロック状態では、図３の破線で示すように回転速度が０ｒｐｍで制限され、出力軸の回転速度ＯＵＴが負の値（後進）となることはできない。これは、モータジェネレータＭＧ２を使用してハイブリッド車両１をリバース走行させる場合ばかりでなく、他の牽引車両によってハイブリッド車両１をけん引する場合でもリバース走行させるとワンウエイクラッチＯＷＣの破損を招くことを示す。
図４は、ＰＧロック状態での動力分配装置の回転速度を示した共線図である。ＰＧロック状態とは、図１の動力分配装置ＰＧの３つの回転要素に差回転が発生しなくなった故障が発生した状態である。たとえば、動力分配装置ＰＧのサンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２との間に異物が噛み込んだ場合や、動力分配装置ＰＧのピニオンギヤＰ２とリングギヤＲ２との間に異物が噛み込んだ場合などにこのような故障が発生する。ＰＧロック状態では、共線図は、３つの回転要素が同じ回転速度となる状態で上下することが可能である。
図４の実線に示すように、ＰＧロック状態では、出力軸の回転速度ＯＵＴが正の値（前進）となることは可能である。しかし、ワンウエイクラッチＯＷＣがあるので、ＰＧロック状態では、図４の破線で示すように回転速度が０ｒｐｍで制限され、出力軸の回転速度ＯＵＴが負の値（後進）となることはできない。これは、モータジェネレータＭＧ２を使用してハイブリッド車両１をリバース走行させる場合ばかりでなく、他の牽引車両によってハイブリッド車両１をけん引する場合でもリバース走行させるとワンウエイクラッチＯＷＣの破損を招くことを示す。
そこで、本実施の形態では、ワンウエイクラッチＯＷＣによってエンジン１０の逆回転が阻止されると出力軸（７０）を逆回転できないような故障が発生した場合には、表示部２００によってドライバーに車両が後進不可であることを警告する。また、この警告には、牽引時も後進をしてはいけない旨のメッセージを含ませることが好ましい。
たとえば、「故障が発生しました。この車両は後進できません。」に加えて、「車両を牽引するときは、前進方向のみとしてください。」または「車両を牽引するときは、後進方向の牽引は避けてください。」などと表示部２００に表示させることが好ましい。
図５は、警告表示を行なう制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに実行される。図１、図５を参照して、まず、ＥＣＵ３００は、車両がＭＧ１ロック状態であるか否かを判断する。
ハイブリッド車両１には、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を検出するためにレゾルバなどの図示しない回転センサが設けられている。たとえば、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータＭＧ１を回転させるように制御しても回転センサで検出された回転速度がゼロであることが継続した場合などに、ＭＧ１ロック状態であると判断する。なお、このようなＭＧ１ロック状態が過去に検出された場合であっても良く、その場合にはＭＧ１ロック状態に対応する故障フラグが１に設定されているか否かを見ればよい。
ステップＳ１において、車両がＭＧ１ロック状態であると判断された場合（Ｓ１でＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１からステップＳ３に処理を進める。ステップＳ１において、車両がＭＧ１ロック状態であると判断されなかった場合（Ｓ１でＮＯ）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１からステップＳ２に処理を進める。
ステップＳ２では、ＥＣＵ３００は、車両がＰＧロック状態であるか否かを判断する。
ハイブリッド車両１には、モータジェネレータＭＧ１の回転速度を検出するためにレゾルバに加えて、エンジン１０の回転速度を検出するクランク角センサ、出力軸７０の回転速度を検出する回転センサが設けられている。たとえば、ＥＣＵ３００は、発進時にモータジェネレータＭＧ２を回転させて車両を前進させた場合に、意図していないように、エンジン１０の回転速度とモータジェネレータＭＧ１の回転速度が図４の実線に示す共線図のように変化した場合などに、ＰＧロック状態であると判断する。なお、このようなＰＧロック状態が過去に検出された場合であっても良く、その場合にはＰＧロック状態に対応する故障フラグが１に設定されているか否かを見ればよい。
ステップＳ２において、ハイブリッド車両１がＰＧロック状態であると判断された場合（Ｓ２でＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１からステップＳ３に処理を進める。ステップＳ２において、ハイブリッド車両１がＭＧ１ロック状態であると判断されなかった場合（Ｓ２でＮＯ）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２からステップＳ４に処理を進める。
ステップＳ３では、ＥＣＵ３００は、速度メータ付近に設けられた表示部２００に、リバース牽引をしない旨を表示し、故障の発生をドライバーに通知するとともに、二次故障を引き起こす操作を挙げてこれを行なわないように促す。
最後に、図１を再び参照して、本実施の形態について総括する。ハイブリッド車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータＭＧ１と、ワンウエイクラッチＯＷＣと、動力分配装置ＰＧと、表示部２００と、エンジン１０とモータジェネレータＭＧ１と表示部２００とを制御するためのＥＣＵ３００とを備える。
ワンウエイクラッチＯＷＣは、エンジン１０のクランク軸１１に設けられ、エンジン１０の逆回転を阻止する。動力分配装置ＰＧは、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１とエンジン１０のクランク軸１１と駆動輪９０を駆動する出力軸７０とに結合され、モータジェネレータＭＧ１およびエンジン１０からの駆動力を駆動輪９０に伝達する。表示部２００は、警告をドライバーに報知する。
ＥＣＵ３００は、ワンウエイクラッチＯＷＣによってエンジン１０の逆回転が阻止されると出力軸７０を逆回転できないような故障が発生した場合には、表示部２００によってドライバーに車両が後進不可であることを警告する。
上記のようにＥＣＵ３００が制御するので、故障発生時にワンウエイクラッチＯＷＣに２次故障が発生するのを防ぐことができる。なお、報知する例として表示部２００によって報知する例を示したが、音声で報知する報知部を設けても良い。
好ましくは、ＥＣＵ３００は、後進不可であることの警告として、車両が牽引されることによる後進が不可であることを報知する。
車両自体を後進させることはドライバーが避けても、牽引される場合の進行方向にまでは気が付かない場合も多いと考えられる。また、リバース走行を行なわないようにすることは、シフトレバー２１０の設定を制御的に禁止することで実現できるが、故障時に後進方向に牽引されることは制御的に防ぐことは難しい。上記のように報知することによって、ドライバーやハイブリッド車両１を牽引する作業者が後進方向の牽引を避けるべきであることに気が付きやすくなるため、ワンウエイクラッチＯＷＣの一層の保護を図ることができる。
好ましくは、故障は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１が固定されるロック故障を含む。この場合、モータジェネレータＭＧ１にロック故障が発生した場合に、ワンウエイクラッチＯＷＣの保護を図ることができる。
好ましくは、故障は、動力分配装置ＰＧが、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２１とエンジン１０の回転数との差回転が発生しない状態に、固定されるロック故障を含む。この場合、動力分配装置ＰＧにロック故障が発生した場合に、ワンウエイクラッチＯＷＣの保護を図ることができる。
モータジェネレータＭＧ２は、必ずしも無い構成の車両であっても良いが、好ましくは、ハイブリッド車両１は、出力軸７０に連動して回転するモータジェネレータＭＧ２をさらに含む。この場合は、モータジェネレータＭＧ１に加えて、モータジェネレータＭＧ２を有する車両に対しても、ワンウエイクラッチＯＷＣの保護を図ることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ ハイブリッド車両、１０ エンジン、１１ クランク軸、２１，３１ 回転軸、３２ リダクションギヤ、５１ カウンタドライブギヤ、７０ 出力軸、７１ カウンタドリブンギヤ、７２ デフドライブギヤ、８０ 差動装置、８１ デフリングギヤ、８２ 駆動軸、９０ 駆動輪、２００ 表示部、２１０ シフトレバー、ＣＡ２ キャリア、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＯＷＣ ワンウエイクラッチ、Ｐ２ ピニオンギヤ、ＰＧ 動力分配装置、Ｒ２ リングギヤ、Ｓ２ サンギヤ。

Claims (5)

  1. 内燃機関と、
    第１の回転電機と、
    前記内燃機関の回転軸に設けられ、前記内燃機関の逆回転を阻止するワンウエイクラッチと、
    前記第１の回転電機の回転軸と前記内燃機関の回転軸と駆動輪を駆動する出力軸とに結合され、前記第１の回転電機および前記内燃機関からの駆動力を前記駆動輪に伝達する動力分配装置と、
    警告をドライバーに報知する報知部と、
    前記内燃機関と前記第１の回転電機と前記報知部とを制御するための制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記ワンウエイクラッチによって前記内燃機関の逆回転が阻止されると前記出力軸を逆回転できないような故障が発生した場合には、前記報知部によってドライバーに車両が後進不可であることを警告する、ハイブリッド車両。
  2. 前記制御装置は、後進不可であることの警告として、前記車両が牽引されることによる後進が不可であることを報知する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 前記故障は、前記第１の回転電機の回転軸が固定されるロック故障を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
  4. 前記故障は、前記動力分配装置が、前記第１の回転電機の回転軸と前記内燃機関の回転数との差回転が発生しない状態に、固定されるロック故障を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
  5. 前記出力軸に連動して回転する第２の回転電機をさらに含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
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