JPH10234105A

JPH10234105A - 車両用駆動装置の発進制御装置

Info

Publication number: JPH10234105A
Application number: JP4963397A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Kurita; 規善栗田
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンとモータジェネレータを動力源と
し、プラネタリギヤを発進装置とする車両用駆動装置に
おいて、モータジェネレータの電源の故障時に、車両の
発進を可能にする。【解決手段】車両用駆動装置の発進制御装置は、イン
バータ２０を有するモータジェネレータ２と、車両のエ
ンジン１に連結される第１の要素３２と、モータジェネ
レータ２に連結された第２の要素３３と、出力要素３４
とからなるプラネタリギヤ３０と、モータジェネレータ
２にインバータ２０を介して電力を供給する電源８と、
インバータ２０を制御する制御装置７０とを備える。制
御装置７０に、電源８の故障を判断する電源故障判断手
段と、モータジェネレータ２の出力トルクをプラネタリ
ギヤ３０の第２の要素３３に負荷して第１の要素３２に
入るエンジン１の出力トルクを出力要素３４に出力する
スプリット発進時に、電源故障を判断して、モータジェ
ネレータ２の三相間を短絡させるインバータ制御手段と
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用駆動装置に
関し、特に、燃焼機関（本明細書を通じてエンジンとい
う）と電動・発電機（同じくモータジェネレータとい
う）とを組み合わせた車両用駆動装置の発進制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、車両用駆動装置において、燃費の
向上と排ガスの浄化を図る種々の対策がなされており、
その一環として、エンジンとモータジェネレータを組み
合わせ、エンジン出力に対して車両走行負荷が大きい加
速時は、モータジェネレータをバッテリ電源で作動する
電動機として機能させてエンジン出力を補助し、車両走
行負荷に対してエンジン出力に余剰を生じる減速時に
は、モータジェネレータを発電機として機能させて、エ
ンジン出力の余剰分を電気エネルギとしてバッテリに蓄
えるようにするハイブリッドパワートランスミッション
がある。

【０００３】こうしたハイブリッドパワートランスミッ
ションとして、従来、特開平８−１３５７６２号公報に
開示の技術がある。この開示に係るトランスミッション
は、発進装置として、プラネタリギヤの一要素をエンジ
ンに連結する入力要素とし、他の一要素をモータジェネ
レータに連結して入力兼反力要素とし、残りの要素を出
力要素として変速機に連結した構成を採っている。こう
した発進装置では、エンジンの出力トルクに対してモー
タジェネレータにその反力トルクを出力させることで、
出力要素に合成トルクが出力されるため、車両を停止状
態からスムーズに発進させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにモータジェ
ネレータは、電動機として駆動トルクを出力し、発電機
として制動トルクを出力するが、その電源である複数の
バッテリ間の結線が断線したり、モータジェネレータを
制御するインバータとバッテリ間のパワーラインが断線
する等の故障がおきたときには、たとえインバータや制
御装置（ＥＣＵ）が正常に作動可能であっても、モータ
ジェネレータは電動機としても発電機としても機能させ
ることができなくなる。そのため、上記のようなスプリ
ット発進もできなくなる。その場合には、エンジンと変
速機とを連結する入力クラッチをスリップ制御により係
合させるフリクションスタートが考えられるが、このよ
うにクラッチをいわゆるゼロ発進に用いると、クラッチ
にスリップ制御に伴う大きな負荷がかかるため、クラッ
チ容量を大きくしたり、クラッチの冷却機構を追加する
等の対策が必要となる。

【０００５】ところで、車両用駆動装置に用いられる永
久磁石式同期モータ形式のモータジェネレータは、ロー
タの回転により三相のステータコイルに誘導起電力を生
じるものであるから、発電機としてバッテリを負荷とす
る制動トルク制御はできなくても、誘導起電力により生
じる磁界を利用してロータの回転を制動する機能を発揮
させることはできるはずである。

【０００６】そこで、本発明は、プラネタリギヤを発進
装置とする車両用駆動装置において、電源の故障により
モータジェネレータを発電機・電動機として機能させら
れなくなった場合でも、モータジェネレータに反力支持
のための制動機能を発揮させて車両を発進させることが
可能な発進制御装置を提供することを第１の目的とす
る。

【０００７】次に、本発明は、上記の車両発進時におけ
るエンジンの出力トルクとモータジェネレータの制動ト
ルクとのアンバランスによるエンジンストールを防ぐこ
とを第２の目的とする。

【０００８】更に、本発明は、上記の車両発進時におけ
る非制御下のモータジェネレータの制動トルクをエンジ
ンの出力トルクとの関連で間接的に制御することで、エ
ンジンストールを防ぐ具体的な制御手段を得ることを第
３の目的とする。

【０００９】また、本発明は、上記の車両発進時におけ
るモータジェネレータの過熱を防ぐように制動負荷時間
を可及的に短くすることを第４の目的とする。

【００１０】次に、本発明は、上記の車両発進時におけ
るモータジェネレータにより発揮可能な制動トルクを上
回る負荷負担を防ぐことを第５の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明は、インバータを有するモータジェネレ
ータと、車両のエンジンに連結される第１の要素と、モ
ータジェネレータに連結された第２の要素と、出力要素
とからなるプラネタリギヤと、モータジェネレータにイ
ンバータを介して電力を供給する電源と、インバータを
制御する制御装置とを備える車両用駆動装置の発進制御
装置において、前記制御装置は、電源の故障を判断する
電源故障判断手段と、モータジェネレータの出力トルク
をプラネタリギヤの第２の要素に負荷して第１の要素に
入るエンジンの出力トルクを出力要素に出力するスプリ
ット発進時に、電源故障判断手段により電源故障が判断
されたときに、モータジェネレータの三相間を短絡させ
るインバータ制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】そして、第２の目的を達成するため、前記
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段
と、エンジンの負荷を検出するアクセル開度検出手段と
を備え、前記インバータ制御手段は、エンジン回転数が
アクセル開度に応じて予め設定された目標値となるよう
にモータジェネレータの三相間の短絡及び開放を選択す
る構成とされる。

【００１３】更に、第３の目的を達成するため、前記エ
ンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
エンジンの負荷を検出するアクセル開度検出手段とを備
え、前記インバータ制御手段は、エンジン回転数が、ア
クセル開度に応じて予め設定された目標値を上回ったと
きには、モータジェネレータの三相間を短絡し、目標値
を下回ったときに、三相間を開放する構成とされる。

【００１４】また、第４の目的を達成するため、前記モ
ータジェネレータの回転数を検出するモータジェネレー
タ回転数検出手段を有し、前記車両用駆動装置は、プラ
ネタリギヤを直結状態とする直結クラッチを有し、前記
制御装置は、モータジェネレータの回転数が所定回転数
になったときに、直結クラッチを係合させてプラネタリ
ギヤを直結状態とする直結クラッチ制御手段を有する構
成とされる。

【００１５】また、第５の目的を達成するため、前記車
両用駆動装置は、エンジンの出力トルクをプラネタリギ
ヤに入力する入力クラッチを有し、前記制御装置は、入
力クラッチの係合制御手段を有し、アクセル開度が低開
度のときに前記インバータ制御手段による制御を行い、
アクセル開度が高開度のときには、前記係合制御手段に
より入力クラッチを徐々に係合させる制御を行う構成と
される。

【００１６】

【発明の作用及び効果】上記請求項１記載の構成では、
スプリット発進時には、車両は停止状態にあるため、プ
ラネタリギヤの出力要素は停止状態にあり、エンジンの
回転が入力される第１の要素に対して、反力要素として
の第２の要素にかかる反力負荷によりモータジェネレー
タは逆方向に回転している。そこで、電源故障判断手段
の故障判断が成立して、インバータ制御手段によりモー
タジェネレータの三相間を短絡させると、モータジェネ
レータに回転を停止させようとする制動トルクが発生す
る。このトルクとエンジンの出力トルクとの合成トルク
が出力要素に伝達され、車両は発進できる。

【００１７】そして、上記の制御を行う場合、三相短絡
による制動トルクがエンジンの出力トルクに比べて大き
い場合には、短絡によってエンジンが停止する恐れがあ
る。そこで、請求項２記載の構成により、エンジン回転
数がアクセル開度に応じた目標値を保持できるように、
短絡と開放を切り換える。これにより、エンジンの停止
を防止できる。したがって、請求項２記載の構成によれ
ば、エンジンストールを防ぎながら車両のスムーズな発
進が可能となる。

【００１８】次に、請求項３記載の構成によると、三相
短絡によってエンジン回転数が目標値よりも小さくなっ
た場合には、三相間を開放してエンジン回転数を目標回
転数に戻すことができ、また、エンジン回転数が目標回
転数を上回ると、三相短絡により、エンジンの出力トル
クとモータジェネレータの出力トルクの合成トルクを出
力要素に伝達させることができる。したがって、エンジ
ンストールを回避しながら車両のスムーズな発進が可能
となる。

【００１９】また、上記の制御により車両が発進する
と、車速の増加に伴って出力要素の回転が上昇し、それ
に連れて三相短絡トルクによりモータジェネレータの回
転はほぼ停止される。そこで、請求項４記載の構成によ
り、モータジェネレータの回転がほぼ停止状態となる回
転数になったときに、直結クラッチを係合させると、そ
の後は、車両をエンジンによって駆動させることができ
る。これによりモータジェネレータの三相短絡時間を可
及的に短くして、その過度の発熱を防ぎ、併せて直結ク
ラッチの係合時の回転数差を小さくして係合負荷を軽減
することができる。

【００２０】また、アクセル開度が高開度時には、エン
ジンの出力トルク、回転数ともに大きく、こうした状態
で三相短絡させると、モータジェネレータにかかる負荷
が大きくなる。そこで請求項５記載の構成により、発進
方法をアクセル開度に応じて切り換えることで、モータ
ジェネレータと入力クラッチにかかる負荷を入力トルク
の大きさに応じて分配することができる。したがって、
請求項５記載の構成によれば、モータジェネレータに過
負荷がかかることに対する特別な機構を設ける必要がな
くなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿い、本発明の実施
形態を説明する。図１は、車両用駆動装置と、その制御
装置からなるシステムの概略構成をスケルトンとブロッ
クで示す。この駆動装置は、エンジン（Ｅ／Ｇ）１と、
永久磁石式同期モータ形式のモータジェネレータ（Ｍ／
Ｇ）２と、パワースプリット装置３と、変速機（Ｔ／
Ｍ）４とから構成され、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）
２の電源としてバッテリ８を備えている。そして、パワ
ースプリット装置３は、プラネタリギヤ３０と、それを
制御する入力クラッチ（Ｃｉ）３１と、直結クラッチ
（Ｃｄ）３５とから構成されている。

【００２２】パワースプリット装置３のプラネタリギヤ
３０は、リングギヤ３２、サンギヤ３３及び両ギヤ３
２，３３に噛み合うピニオンギヤのキャリア３４を回転
要素とするシンプルプラネタリギヤ構成とされ、リング
ギヤ３２が入力クラッチ３１を介してエンジン１に、サ
ンギヤ３３がモータジェネレータ２のロータ２１に、そ
して、キャリア３４が変速機４の入力軸４１にそれぞれ
連結されている。更に、リングギヤ３２とサンギヤ３３
を相互に連結及び切離しさせる直結クラッチ３５が設け
られ、プラネタリギヤ３を直結又は遊星回転可能として
いる。

【００２３】変速機４は、２つのプラネタリギヤ（Ｐ
１，Ｐ２）を変速要素とし、複数のクラッチ及びブレー
キの係合・解放により制御される前進３段、後進１段の
変速機構に、同じく複数のクラッチ及びブレーキの係合
・解放により制御されるオーバドライブ機構を構成する
プラネタリギヤ（Ｐ０）を組み合わせた４速構成の自動
変速機とされている。変速機４の入力軸４１に連結した
プラネタリギヤ（Ｐ０）のキャリアＣｒ０とサンギヤＳ
０は、並列するクラッチ（Ｃ０）とワンウェイクラッチ
（Ｆ０）を介して連結され、サンギヤＳ０はブレーキ
（Ｂ０）で係止可能とされている。プラネタリギヤ（Ｐ
０）の出力要素を構成するリングギヤＲ０は、プラネタ
リギヤ（Ｐ１）のリングギヤＲ１にクラッチ（Ｃ１）を
介して連結されるとともに、クラッチ（Ｃ２）を介して
サンギヤＳ１及びサンギヤＳ２に連結されている。プラ
ネタリギヤ（Ｐ２）のサンギヤＳ２とリングギヤＲ２
は、それぞれプラネタリギヤ（Ｐ１）のサンギヤＳ１と
キャリアＣｒ１に連結され、リングギヤＲ２が自動変速
機４の出力要素とされている。そして上記両サンギヤＳ
１，Ｓ２は、ブレーキ（Ｂ１）により係止可能とされ、
直列するワンウェイクラッチ（Ｆ１）とブレーキ（Ｂ
２）を介して係止可能とされている。また、プラネタリ
ギヤ（Ｐ２）のキャリアＣｒ２は並列するワンウェイク
ラッチ（Ｆ２）とブレーキ（Ｂ３）により係止可能とさ
れている。

【００２４】制御装置は、モータジェネレータ２、パワ
ースプリット装置３及び変速機４をエンジン制御コンピ
ュータ（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）１０と連携して制御するモー
タジェネレータ・トランスミッション制御コンピュータ
（Ｔ／Ｍ＆Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）７０（以下、実施形態の説
明においてＥＣＵと略記する）と、その出力により作動
して、上記各クラッチ及びブレーキの係合圧を制御する
油圧制御装置５を有し、更に制御のための情報検出手段
として、パワーラインの電圧から電源故障を検出するバ
ッテリ電圧センサ６１、エンジン（Ｅ／Ｇ）１の回転数
を検出するエンジン回転数検出手段としてのエンジン回
転センサ６２、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２のロー
タ２１の位相を検出するレゾルバを利用したモータジェ
ネレータ回転検出手段６３を備えている。そして、これ
らの検出手段の他に、本発明の制御を実行するうえで、
エンジン１の負荷、すなわちスロットル開度あるいは実
質上該開度を同等のアクセル開度を検出する検出手段を
必要とするが、本形態では、アクセル開度検出手段につ
いては、エンジン制御コンピュータ１０にエンジン１の
電子スロットルから入力されるスロットル開度信号を用
いていることで、アクセル開度検出手段の設置を省略し
ている。なお、モータジェネレータ２は、ＥＣＵ７０の
図示しないバッテリ電源とは異なるバッテリ８を電源と
し、インバータ２０を介して制御される。

【００２５】上記の構成からなる車両用駆動装置のエン
ジン（Ｅ／Ｇ）１、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２及
びパワースプリット装置３は、基本的には図２の作動図
表に示すように“Ｄ”レンジにおいて、５つの異なるモ
ードで作動する。すなわち、モータモードによる走行時
は、入力クラッチＣｉは解放（×）、直結クラッチＣｄ
は係合（○）とされ、エンジン（Ｅ／Ｇ）はアイドリン
グ（ｉｄｌｅ）回転、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）は
電動（Ｍ）制御される。このとき、図１に示すパワート
レインにおいて、モータジェネレータ２の出力トルクが
直結状態のプラネタリギヤ３０を経て変速機４に伝達さ
れる。

【００２６】スプリットモードでの走行時は、入力クラ
ッチＣｉは係合（○）、直結クラッチＣｄは解放（×）
とされ、エンジン（Ｅ／Ｇ）は所定回転に維持され、モ
ータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）は車速の上昇に合わせて発
電（Ｇ）から電動（Ｍ）制御に移行させられる。このと
き、エンジン出力トルクは、入力クラッチ（Ｃｉ）３１
を経てプラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に入力さ
れ、モータジェネレータ２によるサンギヤ３３の反力ト
ルク支持に応じた出力トルクがキャリア３４から変速機
４に出力される。

【００２７】また、パラレルハイブリッド（ＰＨ）モー
ドでの走行時は、入力クラッチＣｉ、直結クラッチＣｄ
とも係合（○）とされ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）
は、発電（Ｇ）又は電動（Ｍ）制御される。このとき、
エンジン出力トルクは、入力クラッチ（Ｃｉ）３１及び
直結とされたプラネタリギヤ３０を経て変速機４に、ま
た、モータジェネレータ２の出力トルクは、直結状態の
プラネタリギヤ３０を経て変速機４に出力される。

【００２８】また、エンジン（Ｅ／Ｇ）モードでの走行
時は、入力クラッチＣｉ、直結クラッチＣｄとも係合
（○）とされ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）は三相開
放（×）状態とされる。このとき、エンジン１の出力ト
ルクは、入力クラッチ３１及びプラネタリギヤ３０を経
て変速機４に出力される。

【００２９】そして、回生モードでの走行時は、入力ク
ラッチＣｉは解放（×）、直結クラッチＣｄは係合
（○）とされ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）は発電
（Ｇ）制御される。このとき、ホイール側から変速機４
を経て直結状態のプラネタリギヤ３０に伝達される逆駆
動トルクは、発電（Ｇ）制御状態のモータジェネレータ
２のトルク制御に応じて車両の制動力に利用される。

【００３０】一方、リバース“Ｒ”レンジでは、“Ｄ”
レンジにおけるスプリットモード走行と同様に、入力ク
ラッチＣｉは係合（○）、直結クラッチＣｄは解放
（×）とされ、エンジン（Ｅ／Ｇ）は所定回転に維持さ
れ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）は車速の上昇に合わ
せて発電（Ｇ）から電動（Ｍ）制御に移行させられる。
このときも、エンジン出力トルクは、入力クラッチ（Ｃ
ｉ）３１を経てプラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に
入力され、モータジェネレータ２によるサンギヤ３３の
反力トルク支持に応じた出力トルクがキャリア３４から
変速機４に出力される。

【００３１】このようにして各モードでの走行時に、プ
ラネタリギヤ３０から変速機４に伝達されるトルクは、
通常の自動変速機の場合と同様に変速されて、ホイール
に伝達されて車両を走行させる。各レンジ位置とギヤ段
での各係合要素の作動を図３に図表で示し、自動変速機
４の作動説明に代える。図表中の○印はクラッチ及びブ
レーキについては係合、ワンウェイクラッチについては
ロックを表し、×印はクラッチ及びブレーキについては
解放、ワンウェイクラッチについてはフリーを表す。な
お、図示されていないが、“Ｌ”レンジ位置では、１速
及び２速ギヤ段が達成可能とされ、これらのギヤ段にお
いて、括弧付の○印で示すブレーキＢ３又はブレーキＢ
１の追加係合によりエンジンブレーキ作用が得られる。

【００３２】以上のように構成された車両用駆動装置及
びその制御装置において、本発明に係る発進制御装置
は、図１に示すように、ＥＣＵ７０のプログラムとして
構成されている。すなわち、これらは、電源の故障を判
断する電源故障判断手段と、前記のようなスプリット発
進時に、電源故障判断手段により電源故障が判断された
ときに、モータジェネレータ２の三相間を短絡させるイ
ンバータ制御手段と、直結クラッチ３５を係合させてプ
ラネタリギヤ３０を直結状態とする直結クラッチ制御手
段と、入力クラッチ３１の係合制御手段とから構成され
ている。そして、インバータ制御手段は、エンジン回転
数が、アクセル開度に応じて予め設定された目標値を上
回ったときには、モータジェネレータ２の三相間を短絡
し、目標値を下回ったときに、三相間を開放する制御を
実行する。また、直結クラッチ制御手段は、モータジェ
ネレータ２の回転数が所定回転数になったときに、直結
クラッチ３５を係合させてプラネタリギヤ３０を直結状
態とする制御を実行する。更に、入力クラッチ３１の係
合制御手段は、入力クラッチ３１を徐々に係合させる制
御を行う。

【００３３】以下、発進制御装置による制御を図４のフ
ローチャートを主とし、図５に示す速度線図を併せ参照
しつつ詳細に説明する。図４はバッテリフェール時発進
制御フローを示しており、先ず、当初の電源故障判断手
段を構成するステップＳ１でバッテリ８が故障したか否
かを、この実施形態では、バッテリ電圧（Ｖｂ）が所定
電圧（Ｖｂｓ）より低いか否かにより判断する。当然な
がら、この判断が不成立（Ｎｏ）のバッテリ８が正常の
場合には、ステップＳ１５で、通常のスプリット発進制
御又はモータ発進制御を行う。通常のスプリット発進制
御は、モータジェネレータ２にエンジン出力トルクの反
力トルク分を出力させ、エンジン回転数が目標値となる
ようにモータジェネレータ２の回転数をフィードバック
制御させる制御である。モータ発進制御は、図１に示す
入力クラッチ（Ｃｉ）３１をオフ（ＯＦＦ）、直結クラ
ッチ（Ｃｄ）３５をオン（ＯＮ）にして、モータジェネ
レータ（Ｍ／Ｇ）２のトルクのみで車両を発進させる制
御である。

【００３４】ステップＳ１のバッテリ故障判断が成立
（Ｙｅｓ）すると、付随的な処理として、次のステップ
Ｓ２で、バッテリ８がフェールしたことを運転者に知ら
せるために、車両のメータパネル等に警告表示する。

【００３５】次に、ステップＳ３で、アクセル開度
（θ）が予め設定した所定値（θｓ）より小さいか否か
をみる。これは、エンジン負荷すなわちアクセル開度
（θ）が大き過ぎることで、エンジン１の出力トルクが
大きくなると、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２の三相
短絡により発生可能なトルクが不足するため、低アクセ
ル開度のときのみ短絡トルクによるスプリット発進を行
い、高アクセル開度時には、入力クラッチ発進モードに
より入力クラッチ（Ｃｉ）３１の係合制御によりフリク
ションスタートさせるための判断である。

【００３６】ステップＳ３のアクセル開度判断が不成立
（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ１２で、モータジェネ
レータ（Ｍ／Ｇ）２の三相間を開放状態のままにする。
そして、ステップＳ１３で、直結クラッチ（Ｃｄ）３５
を係合（ＯＮ）させる。この係合時には、リングギヤ３
０にはエンジン１の出力トルクがかかっていないので、
係合の際の負荷は極小さく、正確な係合圧の制御を要し
ない。更にステップＳ１４の係合圧制御で、入力クラッ
チ（Ｃｉ）３１の係合圧を所定の特性に従って上げ、フ
リクションスタートさせる。

【００３７】ステップＳ３のアクセル開度判断が成立
（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ４に進み、入力クラッチ
（Ｃｉ）３１を係合（ＯＮ）させ、直結クラッチ（Ｃ
ｄ）３５を解放（ＯＦＦ）状態にし、プラネタリギヤ３
０をスプリット発進状態にする。この際の入力クラッチ
（Ｃｉ）３１の係合も反力要素としてのサンギヤ３３に
連結されたモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２が三相間開
放の空転状態にあるので、正確な係合圧の制御を要しな
い。

【００３８】そしてステップＳ５で、モータジェネレー
タ（Ｍ／Ｇ）２の三相間を短絡させる。具体的には、図
６にモータジェネレータ２のステータコイルとインバー
タ２０のトランジスタスイッチＵ，Ｖ，Ｗ，Ｕ’，
Ｖ’，Ｗ’の結線を模式化して示すように、ステータの
各コイルに通じるインバータ２０の各スイッチＵ，Ｖ，
Ｗを全てオン（ＯＮ）にする。これにより、モータジェ
ネレータ（Ｍ／Ｇ）２の回転を０にしようとする負トル
クが発生し、車両はエンジン１の出力トルクとモータジ
ェネレータ（Ｍ／Ｇ）２のトルクにより発進する。

【００３９】このモータジェネレータ三相短絡制御時の
モータジェネレータ回転数（Ｎｍ）、エンジン回転数
（Ｎｅ）及び出力回転数の関係が図５に速度線図で順を
追って示されている。上記ステップＳ５の実行による制
御開始時点では、（１）に示すように、エンジン（Ｅ／
Ｇ）及びリングギヤ３２は、アクセル開度（θ）が所定
値（θｓ）以下の条件に対応する低回転数（Ｎｅ）にあ
るのに対して、車両は停止状態にあるので出力及びキャ
リア３４の回転数は０、したがってモータジェネレータ
（Ｍ／Ｇ）及びサンギヤ３３は、エンジン（Ｅ／Ｇ）の
出力トルクの反力で逆転（負回転）状態にある。

【００４０】次のステップＳ６では、モータジェネレー
タ（Ｍ／Ｇ）の短絡トルクをエンジン出力トルクにバラ
ンスさせるために、エンジン回転数（Ｎｅ）が予めエン
ジンストール防止のために設定した目標回転数（Ｎ^*）
以上か否かをみる。

【００４１】この結果、エンジン回転数（Ｎｅ）が目標
回転数（Ｎ^*）以上の場合には、エンジンストールの可
能性がないので、ステップＳ７で、そのまま三相間の短
絡を続行する。このようにエンジン（Ｅ／Ｇ）の回転数
（Ｎｅ）が目標回転数（Ｎ^*）より大きいときは、エン
ジンの出力トルクに対してモータジェネレータ（Ｍ／
Ｇ）の短絡トルクが不足している場合に当たるが、短絡
トルクはモータジェネレータ回転数（Ｎｍ）が高くなる
ほど大きくなるので、短絡状態を続けていれば自動的に
目標値に落ち着く。

【００４２】そして、次にステップＳ９で、モータジェ
ネレータ目標回転数（Ｎｍ）が、所定回転数（Ｎｍｓ）
より大きくなったか否かをみる。ここに、所定回転数
（Ｎｍｓ）は、ほぼ０に近い負の値に設定される。この
ように設定されるのは、短絡トルクは回転を０にしよう
とする力であるので、正の値にはなり得ないからであ
る。この判断は、制御開始当初は不成立（Ｎｏ）となる
ので、ステップＳ６に戻るループを繰り返すことにな
る。

【００４３】このように三相短絡状態になってモータジ
ェネレータ（Ｍ／Ｇ）が回転停止状態に移行すべく制動
トルクを発揮し始めると、（２）に示すように、モータ
ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の回転数（Ｎｍ）が低下し、エ
ンジン出力トルクとモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の反
動トルクとの合成で慣性力に抗して車両が発進し始め、
それにより出力回転数が生じ始める。その結果、車両の
発進に伴う負荷がエンジン（Ｅ／Ｇ）にかかるので、エ
ンジン回転数（Ｎｅ）は低下する。

【００４４】こうしてエンジン回転数（Ｎｅ）が目標回
転数（Ｎ^*）より小さくなった場合には、エンジン１の
出力トルクに対して短絡トルクが大きいと判断して、エ
ンジンストールを回避すべく、ステップＳ７に代えてス
テップＳ８を実行し、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２
の短絡を中止し、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２の三
相間を開放する。

【００４５】こうしてモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の
三相短絡状態が解除されると、（３）に示すように、反
動トルクが解放され、発進を始めた車両の慣性力により
出力回転数が保たれたまま、エンジン負荷の軽減により
エンジン回転数（Ｎｅ）が回復し、モータジェネレータ
回転数（Ｎｍ）は逆に上昇する。

【００４６】こうしてエンジン回転数（Ｎｅ）の回復が
ステップＳ６により判断されると、再びステップＳ７に
よる三相短絡状態になって、（２）に示すと同様ではあ
るが出力回転数が増加した状態にある（４）状態が生じ
る。

【００４７】この場合も、エンジン回転数（Ｎｅ）がス
トール危険領域まで下がると、ステップＳ８の処理によ
りモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の三相短絡状態が解除
されるので、（５）に示すように、反動トルクが減少
し、一定の速度に達した車両の慣性力により出力回転数
が保たれたまま、エンジン負荷の軽減によりエンジン回
転数（Ｎｅ）が回復する。

【００４８】以下、順次上記のようないわばエンジン回
転数（Ｎｅ）とモータジェネレータ回転数（Ｎｍ）の出
力回転数を挟んだ速度線図上のシーソー運動状態を繰り
返して出力回転数が次第に上昇し、やがて（６）に示す
ようにモータジェネレータ回転数（Ｎｍ）がほぼ０、正
確には０に近い負の値となる。そして、この状態に達す
ると、モータジェネレータ回転数（Ｎｍ）がほぼ０の点
を支点とするエンジン回転数（Ｎｅ）の上昇が生じ、出
力回転数も上昇する。

【００４９】かくしてモータジェネレータ目標回転数
（Ｎｍ）が、所定回転数（Ｎｍｓ）より大きくなると、
ステップＳ９の判断が成立（Ｙｅｓ）するので、ステッ
プＳ１０で、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の三相間を
開放して、短絡トルクによるスプリット発進制御を終了
する。

【００５０】最後にステップＳ１１で、油圧制御装置５
を制御して直結クラッチ（Ｃｄ）３５の係合圧を上げ、
プラネタリギヤ３０を直結状態にする。すなわち、エン
ジン回転数（Ｎｅ）と出力回転数の回転数差が減少し、
クラッチ係合時の負荷が十分小さくなった判断されると
ころで、直結クラッチ（Ｃｄ）３５を係合させる係合圧
制御に移行するわけである。これ以降は、バッテリ故障
によりトルク制御ができないモータジェネレータ（Ｍ／
Ｇ）は三相間開放の空転のまま、車両はエンジン（Ｅ／
Ｇ）の出力のみで走行することができる。

【００５１】図７は上記ステップＳ１１又はステップＳ
１５に従う直結クラッチ係合過渡制御をタイムチャート
で示すもので、この場合、上記の三相短絡制御又は通常
発進制御により、当初からエンジン回転数（Ｎｅ）と、
変速機入力回転数（Ｎｉｎ）すなわち前記のフロー説明
にいう出力回転数は、所定の値に達しており、スロット
ル開度（θｔｈ）もある程度の値となっている。ここ
で、アクセルオンにより更にスロットル開度が上がる
と、直結クラッチ係合圧（Ｐｃｄ）のスイープアップが
開始される。これにより、当初はエンジン回転数（Ｎ
ｅ）が急速に立ち上がり、直結クラッチの実質的な係合
が始まるイナーシャ相に達したところで、負荷の増大に
つれて下降状態となり、伝達トルクの増加でなだらかに
上昇してきた変速機入力回転数との同期回転数に達して
クラッチ係合を完了する。クラッチ係合完了後は、スイ
ープアップしてきた係合圧（Ｐｃｄ）を係合維持可能な
ライン圧まで高める。

【００５２】図８は上記ステップＳ１４に従う入力クラ
ッチ発進モードによる係合過渡制御をタイムチャートで
示すもので、この場合、当初はエンジン回転数（Ｎｅ）
はアイドリング回転数、変速機入力回転数（Ｎｉｎ）
は、０の状態にあり、スロットル開度（θｔｈ）も０の
状態にある。ここで、アクセルオンによりスロットル開
度（θｔｈ）が上がると、入力クラッチ係合圧（Ｐｃ
ｉ）のスイープアップが開始される。これにより、当初
はエンジン回転数（Ｎｅ）が急速に立ち上がり、入力ク
ラッチによるトルク伝達に伴って、なだらかに上昇して
きた変速機入力との同期回転数まで下降してクラッチ係
合を完了する。クラッチ係合完了後は、スイープアップ
してきた係合圧（Ｐｃｉ）を係合維持可能なライン圧ま
で高める。

【００５３】以上詳述したように、この実施形態では、
スプリット発進時には、エンジン（１は正（正転）方向
に、モータジェネレータ２は負（逆転）方向に回転して
いる。そこで、モータジェネレータ２の三相間を短絡さ
せると、モータジェネレータ２に反力要素であるサンギ
ヤ３３の回転を停止させようとするトルクが発生する。
このトルクとエンジン１の出力トルクとの合成トルクが
出力要素であるキャリア３４に伝達され、車両は発進で
きる。

【００５４】そして、三相短絡によるトルクがエンジン
１の出力トルクに比べて大きい場合には、短絡によって
エンジン１が停止する恐れがある。そのため、エンジン
回転数がアクセル開度に応じた目標回転数を保持できる
ように、短絡と開放を切り換える。これにより、短絡に
よってエンジン回転数が目標回転数よりも小さくなった
場合には、三相間を開放してエンジン回転数を目標回転
数にすることができ、エンジンストールを防止できる。
また、エンジン１が目標回転数を上回ると、短絡させ
て、合成トルクを伝達させる。したがって、スムーズな
発進が可能となる。

【００５５】また、短絡トルクによりモータジェネレー
タ２の回転はほぼ停止される。モータジェネレータ２の
回転がほぼ停止状態となる回転数になったときに、直結
クラッチ３１を係合させ、その後は、車両をエンジン１
によって駆動させる。

【００５６】更に、アクセル開度（θ）が高開度（θ≧
θｓ）時には、エンジン１の出力トルク、回転数（Ｎ
ｅ）ともに大きく、こうした状態で三相短絡させた場合
に、モータジェネレータ２にかかる負荷が大きくなり過
ぎる。そのため、本制御では、発進方法をアクセル開度
（θ）に応じて切り換えることで、モータジェネレータ
２とクラッチ３５にかかる負荷を分配することができ
る。したがって、負荷に対して特別な機構を設ける必要
がなくなる。

【００５７】以上要するに、本発明は、低・中アクセル
開度（低・中負荷）で、断線、短絡等によるバッテリ故
障時に、モータジェネレータ２の三相パワーラインを短
絡させることにより発生するモータジェネレータ２のロ
ータ制止トルクを利用してサンギヤ３３を制動し、スプ
リット発進を行うものである。そして、この状態を続け
るとモータジェネレータ２が過度に発熱するため、ある
設定車速で直結クラッチ３５を係合制御し、エンジン直
結駆動するようにしている。この車速は、低ければ低い
ほどモータジェネレータ２の負担は軽くなるが、エンジ
ン振動を吸収するダンパの吸収能力により制約される。
そして、モータジェネレータ２の三相短絡による制止ト
ルクには限界があるため、アクセル開度が高いエンジン
高負荷時は、入力クラッチ３１のスリップ制御により発
進するようにしている。

【００５８】これにより、モータジェネレータ２、入力
クラッチ３１、直結クラッチ３５の三要素を走行条件に
より使い分けることによって、発進時に特定の一要素に
集中して負担がからないようにし、該要素の耐久性の向
上、熱負荷の軽減及びコンパクト化を可能としている。

【００５９】以上、本発明を一実施形態に基づき詳説し
たが、本発明はこの実施形態に限るものではなく、特許
請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構成を
変更して実施することができる。例えば、ステップＳ１
３、１４の処理は、逆の順序でもよく、そうした場合に
は、先行する入力クラッチ（Ｃｉ）の係合時には車両の
発進のための慣性負荷がかからないことになるので、格
別係合圧制御を要せず、代わって慣性負荷がかかる直結
クラッチ（Ｃｄ）の係合圧制御が必要となる。また、こ
の順序は、車両発進毎に切り替えるようにしてもよい。
例えば、１回目は入力クラッチ（Ｃｉ）をフリクション
させ、次の回は、直結クラッチ（Ｃｄ）をフリクション
させる等のようにである。このようにすると、一方のク
ラッチを専らフリクションさせる場合に比して、両クラ
ッチの耐久性を向上させることができる利点が得られ
る。

【００６０】更に、例示した実施形態では、発進時の低
回転数でも高精度の検出が可能なところから、ステップ
Ｓ９の判断にモータジェネレータ２の回転数を用いてい
るが、本発明の趣旨からすれば、この判断をエンジン回
転数と車速との比較により行うことを妨げるものではな
い。この場合、車速検出手段としては、通常自動変速機
に装備させている車速センサを用いればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る車両用駆動装置のパワ
ートレインをスケルトンで示し、制御装置をブロックで
示すシステム構成図である。

【図２】上記車両用駆動装置のエンジン、モータジェネ
レータ及びパワースプリット装置の作動図表である。

【図３】上記車両用駆動装置の自動変速機の各クラッ
チ、ブレーキ及びワンウェイクラッチの係合図表であ
る。

【図４】上記制御装置によるバッテリフェール発進制御
を示すフローチャートである。

【図５】上記発進制御中のモータジェネレータ三相短絡
制御の速度線図である。

【図６】上記モータジェネレータ三相間の短絡の方法を
示す作動原理図である。

【図７】上記車両用駆動装置の直結クラッチ係合過渡制
御のタイムチャートである。

【図８】上記車両用駆動装置の入力クラッチ発進モード
のタイムチャートである。

【符号の説明】

１エンジン２モータジェネレータ４自動変速機３０プラネタリギヤ３１入力クラッチ３５直結クラッチ７０ＥＣＵ（モータジェネレータ・トランスミッショ
ン制御コンピュータ）Ｓ１バッテリ故障判断手段Ｓ５〜Ｓ１０インバータ制御手段Ｓ１１直結クラッチ制御手段Ｓ１４入力クラッチ係合制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インバータを有するモータジェネレータ
と、車両のエンジンに連結される第１の要素と、モータジェ
ネレータに連結された第２の要素と、出力要素とからな
るプラネタリギヤと、モータジェネレータにインバータを介して電力を供給す
る電源と、インバータを制御する制御装置とを備える車両用駆動装
置の発進制御装置において、前記制御装置は、電源の故障を判断する電源故障判断手
段と、モータジェネレータの出力トルクをプラネタリギヤの第
２の要素に負荷して第１の要素に入るエンジンの出力ト
ルクを出力要素に出力するスプリット発進時に、電源故
障判断手段により電源故障が判断されたときに、モータ
ジェネレータの三相間を短絡させるインバータ制御手段
とを備えることを特徴とする、車両用駆動装置の発進制
御装置。
【請求項２】前記エンジンの回転数を検出するエンジ
ン回転数検出手段と、エンジンの負荷を検出するアクセ
ル開度検出手段とを備え、前記インバータ制御手段は、エンジン回転数がアクセル
開度に応じて予め設定された目標値となるようにモータ
ジェネレータの三相間の短絡及び開放を選択する、請求
項１記載の車両用駆動装置の発進制御装置。
【請求項３】前記エンジンの回転数を検出するエンジ
ン回転数検出手段と、エンジンの負荷を検出するアクセ
ル開度検出手段とを備え、前記インバータ制御手段は、エンジン回転数が、アクセ
ル開度に応じて予め設定された目標値を上回ったときに
は、モータジェネレータの三相間を短絡し、目標値を下
回ったときに、三相間を開放する、請求項１記載の車両
用駆動装置の発進制御装置。
【請求項４】前記モータジェネレータの回転数を検出
するモータジェネレータ回転数検出手段を有し、前記車両用駆動装置は、プラネタリギヤを直結状態とす
る直結クラッチを有し、前記制御装置は、モータジェネレータの回転数が所定回
転数になったときに、直結クラッチを係合させてプラネ
タリギヤを直結状態とする直結クラッチ制御手段を有す
る、請求項１記載の車両用駆動装置の発進制御装置。
【請求項５】前記車両用駆動装置は、エンジンの出力
トルクをプラネタリギヤに入力する入力クラッチを有
し、前記制御装置は、入力クラッチの係合制御手段を有し、
アクセル開度が低開度のときに前記インバータ制御手段
による制御を行い、アクセル開度が高開度のときには、
前記係合制御手段により入力クラッチを徐々に係合させ
る制御を行う、請求項１、２又は３記載の車両用駆動装
置の発進制御装置。