KR101727829B1

KR101727829B1 - 하이브리드 차의 구동 제어 장치

Info

Publication number: KR101727829B1
Application number: KR1020150140908A
Authority: KR
Inventors: 겐세이 하타; 유지 이와세; 요우스케 스즈키; 아키라 무라카미; 아키코 니시미네; 소오헤이 무라타
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-17
Also published as: RU2615210C1; JP6060955B2; US20160101773A1; BR102015026092A2; BR102015026092B1; CA2903520A1; CN105584348B; US9994212B2; MY183547A; CN105584348A; KR20160043904A; EP3009320B1; JP2016078552A; EP3009320A1; CA2903520C

Abstract

본 발명은, 제1 모터를 주행을 위한 구동력원으로 한 경우에 감속기로서 기능하는 동력 분할 기구의 내구성을 향상시키고, 또한 연비의 향상을 도모한다.
캐리어를 고정하여 제1 모터로부터 구동력을 동력 분할 기구에 입력하는 제1 구동 상태의 허가 및 금지를 제어하는 컨트롤러가, 제1 구동 상태가 종료되어 있는 시간을 카운트하고(스텝 S4), 그 카운트된 시간에 기초하여 동력 분할 기구에 대한 온도를 구하고(스텝 S13), 상기 구해진 온도가 미리 정한 허가 온도보다 낮은 경우에 제1 구동 상태를 허가하고(스텝 S15), 또한 상기 구해진 온도가 허가 온도 이상인 경우에 제1 구동 상태를 금지한다(스텝 S10).

Description

하이브리드 차의 구동 제어 장치{DRIVE CONTROL SYSTEM FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은 엔진의 회전수 제어에 사용되는 모터를, 주행을 위한 구동력을 출력하는 구동력원으로서도 사용하는 하이브리드 차를 대상으로 하는 제어 장치에 관한 것이다.

소위 투 모터 타입의 하이브리드 차가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이 하이브리드 차는, 유성 기어 기구로 이루어지는 동력 분할 기구를 구비하고, 그 캐리어에 엔진으로부터 출력된 토크가 입력되고, 또한 선 기어에는 발전 기능이 있는 제1 모터가 연결되어 있다. 링 기어가 출력 요소로 되어 있고, 그 링 기어는 감속 기구를 구성하고 있는 카운터 기어 유닛을 통해 디퍼런셜에 연결되어 있다. 또한, 그 카운터 기어 유닛에는 제2 모터가 연결되어 있다. 그리고, 제1 모터로 발전한 전력을 제2 모터에 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 상기 캐리어에 연결되어 있는 입력축의 회전을 정지시키는 브레이크가 설치되어 있다. 그 브레이크를 걸림 결합시켜 상기 캐리어를 고정한 상태에서는, 동력 분할 기구가 감속 기구로서 기능하여, 제1 모터가 출력한 토크를 증폭시켜 링 기어로부터 출력시킬 수 있다.

특허문헌 2에는 상기한 특허문헌 1에 기재된 하이브리드 구동 장치와 마찬가지의 구성의 장치가 기재되어 있다. 이러한 종류의 구동 장치에서는, 엔진을 정지한 상태에서 차량이 견인되는 등의 경우, 캐리어가 정지하고 있으므로, 피니언 기어나 피니언 핀 등에 대한 윤활유의 공급이 불충분해질 가능성이 있다. 따라서 특허문헌 2에 기재된 장치에서는, 유성 기어 기구의 상측에 설치된 액류부로부터 낙하하는 윤활유를 수취하여 피니언 핀으로 유도하는 리시버가 설치되어 있다.

일본 특허 공개(평) 8-295140호 공보 국제 공개 제2011/114785호

특허문헌 1에 기재된 하이브리드 차량에서는, 엔진을 정지시킴과 함께 브레이크에 의해 상기 캐리어의 회전을 정지시키면, 동력 분할 기구가 감속기로 된다. 그 상태에서 제1 모터를 모터로서 기능시키면, 그 토크가 증폭되어 링 기어로부터 출력되어, 차량을 주행시킬 수 있다. 그 경우, 캐리어는 윤활유를 긁어 올리지 않기 때문에, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 피니언 기어나 피니언 핀 등에 대하여 충분히 윤활유를 공급할 수 없는 사태가 발생한다.

특허문헌 2에 기재되어 있는 장치는, 유성 기어 기구의 상방에 설치되어 있는 액류부로부터 낙하하는 윤활유를 피니언 핀 혹은 피니언 기어로 유도하도록 구성되어 있다. 따라서, 액류부에 윤활유가 충분히 저류되어 있는 경우에는 피니언 핀이나 피니언 기어 등에 대하여 윤활유를 공급할 수 있다. 그러나, 액류부의 윤활유가 고갈되거나, 윤활유의 점도가 높은 것에 의해 충분히 낙하되지 않는 등의 경우에는 피니언 핀이나 피니언 기어 등의 윤활 부족이 발생할 가능성이 있다. 또한, 상기한 액류부를 설치할 필요가 있기 때문에, 기존의 장치를 대폭 개조할 필요가 있고, 또한 하이브리드 장치의 전체로서의 구성이 대형화될 가능성이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 착안하여 이루어진 것으로서, 동력 분할 기구를 구성하는 유성 기어 구성의 내구성의 저하를 억제하고, 아울러 동력 분할 기구에 연결된 모터를 주행을 위한 구동력원으로 한 주행 모드를 가급적 장기간 실행할 수 있는 구동 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진의 출력 토크가 전달되는 캐리어와 선 기어와 링 기어를 회전 요소로서 구비하고, 또한 차동 작용을 행하는 동력 분할 기구와, 상기 캐리어의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크 기구와, 상기 선 기어와 링 기어 중 어느 한쪽의 기어에 연결된 발전 기능이 있는 제1 모터와, 상기 선 기어와 링 기어 중 어느 다른 한쪽의 기어에 연결된 출력 부재와, 그 출력 부재의 토크에 주행을 위한 구동 토크를 부가하는 제2 모터를 갖고, 상기 캐리어의 회전을 상기 브레이크 기구에 의해 정지된 상태이고 또한 상기 제1 모터가 출력한 토크를 상기 동력 분할 기구를 통하여 상기 출력 부재에 전달하고 또한 상기 제2 모터가 상기 구동 토크를 출력하는 제1 구동 상태와 상기 브레이크 기구에 의한 상기 캐리어의 고정을 해제하여 상기 엔진의 동력 혹은 상기 제2 모터의 동력으로 주행하는 제2 구동 상태를 설정할 수 있는 하이브리드 차의 구동 제어 장치에 있어서, 상기 제1 구동 상태의 허가 및 금지를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 그 컨트롤러는, 상기 제1 구동 상태가 종료되어 있는 시간을 카운트하고, 그 카운트된 시간에 기초하여 상기 동력 분할 기구에 관한 온도를 구하고, 상기 구해진 온도가 미리 정한 허가 온도보다 낮은 경우에 상기 제1 구동 상태를 허가하고, 또한 상기 구해진 온도가 상기 허가 온도 이상인 경우에 상기 제1 구동 상태를 금지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에서는, 상기 컨트롤러는, 또한, 상기 제1 구동 상태가 중단되고 또한 그 중단되어 있는 시간이 미리 정한 시간보다 긴 경우에 상기 제1 구동 상태가 종료된 것의 판정을 성립시키고, 그 판정이 성립되어 있는 시간을 상기 제1 구동 상태가 종료되어 있는 시간으로서 카운트하도록 구성되어 있어도 된다.

또한, 본 발명에서는, 상기 컨트롤러는, 또한 상기 동력 분할 기구에 관한 온도를, 상기 카운트된 시간과 온도 저하율에 기초하여 구하고, 상기 온도 저하율을, 상기 제2 구동 상태에서의 차속이 빠를수록 또는 상기 동력 분할 기구에 공급되는 윤활유와 상기 동력 분할 기구에 관한 온도의 차가 클수록, 큰 값으로 설정하도록 구성되어 있어도 된다.

또한, 본 발명에서는, 상기 컨트롤러는, 또한, 상기 제1 구동 상태의 종료가 판정된 시점의 상기 동력 분할 기구에 관한 초기 온도를 구하고, 해당 초기 온도가 미리 정한 기준 온도 이하인 경우에는, 그 기준 온도로부터, 상기 카운트된 시간과 상기 온도 저하율에 기초하여 구해진 온도를 감산하여 상기 동력 분할 기구에 관한 온도를 구하고, 상기 초기 온도가 상기 기준 온도보다 고온인 경우에는 상기 초기 온도로부터, 상기 카운트된 시간과 상기 온도 저하율에 기초하여 구해진 온도를 감산하여 상기 동력 분할 기구에 관한 온도를 구하도록 구성되어 있어도 된다.

그리고, 본 발명에서는, 상기 컨트롤러는, 또한 상기 카운트된 시간이, 상기 제1 구동 상태를 계속 가능한 미리 정한 하한 시간 이하인 경우에 상기 제1 구동 상태를 금지하도록 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의하면, 상기 캐리어를 브레이크 기구에 의해 고정하고, 제1 모터로부터 상기 동력 분할 기구에 구동 토크를 입력하고 있는 제1 구동 상태가 종료된 경우, 그 제1 구동 상태가 종료되어 있는 동안 시간이 카운트된다. 그 카운트된 시간에 기초하여 동력 분할 기구에 관한 온도가 구해지고, 그 온도가 허가 온도보다 고온인 경우에 제1 구동 상태가 금지된다. 캐리어가 고정되어 있으면, 동력 분할 기구의 윤활이 반드시 충분하지는 않게 되고, 또한 제1 모터로부터 구동 토크가 입력되면 동력 분할 기구에 있어서의 마찰이 증대된다. 본 발명에서는, 발열에 의한 온도 상승을 수반하는 이러한 제1 구동 상태는, 동력 분할 기구에 관한 온도가 상기 허가 온도보다 고온인 경우에는 재개되지 않으므로, 상기 캐리어에 의해 보유 지지되고 있는 피니언 기어나 피니언 핀 등의 온도가 과도하게 높아지거나, 그 내구성이 저하되거나 하는 것을 방지 혹은 억제할 수 있다. 또한, 그 허가 온도는, 피니언 기어나 피니언 핀 등의 내구성에 대한 영향을 고려하여, 미리 가급적 높은 온도로 설정할 수 있으므로, 제1 모터 및 제2 모터를 구동력원으로 한 주행의 시간을 길게 하여 연비의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에서는, 제1 구동 상태가 일시적으로 중단되어, 그 중단 시간이 미리 정한 시간보다 긴 경우에, 제1 구동 상태가 종료된 것의 판정을 성립시킨다. 따라서, 상기 캐리어에 의해 보유 지지되고 있는 피니언 기어나 피니언 핀 등의 온도가 충분히 저하되고 있지 않은 상태에서 제1 구동 상태가 되는 것을 확실하게 방지 혹은 억제할 수 있다.

본 발명에서는, 고차속임으로써 동력 분할 기구를 향하여 긁어올려지는 윤활유의 양이 많거나，혹은 그 윤활유의 온도가 낮은 등, 동력 분할 기구로부터 방열시키는 요인이 크다고 생각되어지는 경우에는, 상기 동력 분할 기구에 관한 온도의 저하율이 큰 값으로 설정된다. 즉, 동력 분할 기구에 있어서의 단위 시간당 방열량이 많은 경우에는 제1 구동 상태를 재개할 때까지의 소위 대기 시간이 짧아져, 제1 구동 상태로 주행하는 기회나 시간을 증대시켜 하이브리드 차의 연비를 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는, 제1 구동 상태의 종료 판정이 성립된 시점의 초기 온도, 즉 상기 시간의 카운트를 개시하는 시점의 초기 온도가 미리 정해진 기준 온도보다 낮은 경우에는, 상기 동력 분할 기구에 관한 온도가 그 기준 온도로부터 저하되는 것으로 하여, 동력 분할 기구에 관한 온도가 구해진다. 그 결과, 동력 분할 기구에 관한 온도를 실제의 온도보다도 낮은 온도라고 판정해 버리는 등의 사태를 회피 혹은 억제할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 제1 구동 상태의 종료 판정이 성립되고 나서의 계속 시간이 미리 정한 하한 시간 이하인 경우에는, 전술한 동력 분할 기구에 관한 온도에 관계없이, 제1 구동 상태가 금지되므로, 제1 구동 상태에서 큰 부하가 가해지는 동력 분할 기구 등의 내구성의 저하를 방지 혹은 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 제어 장치에 있어서의 컨트롤러로 실행되는 제어의 일례를 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 HV 모드 및 투 모터 모드 및 원 모터 모드의 영역의 일례를 나타내는 선도.
도 3은 피니언 온도의 저하율과 차속의 관계를 측정한 결과를 개략적으로 도시하는 선도.
도 4는 피니언 온도와 유온의 온도차와 피니언 온도의 저하율의 관계를 측정한 결과를 개략적으로 도시하는 선도.
도 5는 본 발명에서 대상으로 할 수 있는 하이브리드 차에 있어서의 구동 계통의 일례를 나타내는 스켈톤도.

본 발명에서 대상으로 할 수 있는 하이브리드 차의 일례를 도 5에 스켈톤도로 도시하고 있다. 하이브리드 구동 장치는, 소위 투 모터 타입의 구동 장치이며, 엔진(ENG)(1)과, 2개의 모터(2, 3)를 구동력원으로서 구비하고 있다. 엔진(1)은, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등의 내연 기관이며, 제1 모터(2)는 에너지의 회생과 동력의 출력을 행할 수 있는 모터·제네레이터(MG)인 것이 바람직하고, 또한 제2 모터(3)도 마찬가지로, 모터·제네레이터(MG)인 것이 바람직하다. 엔진(1)이 출력한 동력을 제1 모터(2)와 출력 부재로 분할하는 동력 분할 기구(4)가 설치되어 있다. 동력 분할 기구(4)는 유성 기어 기구 등의 차동 기구에 의해 구성할 수 있고, 도 5에 도시하는 예에서는, 싱글 피니언형의 유성 기어 기구에 의해 구성되어 있다.

선 기어(5)와 링 기어(6) 사이에, 이들 선 기어(5) 및 링 기어(6)에 맞물려 있는 복수(예를 들어 3개)의 피니언 기어(7)가 배치되어 있고, 그들 피니언 기어(7)는 캐리어(8)에 의해 자전 및 공전이 가능하도록 보유 지지되어 있다. 피니언 기어(7)를 캐리어(8)에 의해 보유 지지하는 구조는, 종래 알려져 있는 유성 기어 기구에 있어서의 구조와 마찬가지이다. 그 구조를 간단하게 설명하면 피니언 핀이 캐리어(7)에 의해 보유 지지되고 있으며, 그 피니언 핀의 외주측에 니들 베어링 등의 베어링을 통해 피니언 기어(7)가 회전 가능하게 끼워 맞추어지게 된다. 피니언 핀에는 중심축선을 따라 오일 구멍이 형성되고, 그 오일 구멍으로부터 외주면에 이르는 다른 오일 구멍이 형성되어 있고, 이들 오일 구멍을 통하여 베어링이나 치면에 윤활유를 공급하도록 구성되어 있다.

캐리어(8)가 소위 입력 요소이며, 엔진(1)으로부터 동력이 전달되도록 구성되어 있다. 즉, 엔진(1)의 출력축(크랭크 샤프트)(9)과 캐리어(8)가 댐퍼 기구(10)를 통해 연결되어 있다. 그리고, 캐리어(8)와 엔진(1) 사이에는 캐리어(8)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크 기구(11)가 설치되어 있다. 이 브레이크 기구(11)는, 마찰식의 브레이크나 교합식의 브레이크, 일방향 클러치 중 어느 것이어도 된다.

동력 분할 기구(4)와 동일한 축선상에서, 동력 분할 기구(4)를 사이에 놓고 엔진(1)과는 반대측에 제1 모터(2)가 배치되어 있다. 이 제1 모터(2)가 선 기어(5)에 연결되어 있다. 따라서, 선 기어(5)가 소위 반력 요소로 되어 있다. 제1 모터(2)의 로터축 및 그 로터축이 연결되어 있는 선 기어축은 중공축이며, 그 중공축의 내부에 펌프축(12)이 삽입되어 있다. 그 펌프축(12)의 한쪽의 단부는 엔진(1)에 연결되고, 또한 다른 쪽의 단부에는 오일 펌프(기계식 오일 펌프; MOP)(13)가 연결되어 있다. 이 MOP(13)는, 엔진(1)에 의해 구동되어 제어를 위한 유압 및 윤활을 위한 유압을 발생시킨다. 따라서, 엔진(1)이 정지되어 있을 때의 유압을 확보하기 위하여 모터에 의해 구동되는 제2 오일 펌프(전기식 오일 펌프; EOP)(14)가 MOP(13)와는 병렬로 설치되어 있다.

동력 분할 기구(4)를 구성하고 있는 유성 기어 기구에 있어서의 링 기어(6)가 소위 출력 요소로 되어 있고, 이 링 기어(6)와 일체로, 본 발명에 관한 실시예에 있어서의 출력 부재에 상당하는 외치 기어인 출력 기어(15)가 설치되어 있다. 이 출력 기어(15)가 카운터 기어 유닛(16)을 통해 차동 기어(17)에 연결되어 있다. 즉, 중간축(18)에 설치된 드리븐 기어(19)가 출력 기어(15)에 맞물려 있다. 드리븐 기어(19)보다 소직경의 드라이브 기어(20)가 중간축(18)에 설치되어 있고, 이 드라이브 기어(20)가 차동 기어(17)에 있어서의 링 기어(21)에 맞물려 있다. 이 차동 기어(17)로부터 좌우의 구동륜(22)에 구동력을 출력한다. 그리고, 상기한 드리븐 기어(20)에는, 다른 드라이브 기어(23)가 맞물려 있으며, 그 드라이브 기어(23)에 제2 모터(3)가 연결되어 있다. 즉, 출력 기어(15)로부터 출력되는 토크에, 제2 모터(3)의 토크를 부가하도록 구성되어 있다.

또한, 제1 모터(2)와 제2 모터(3)는, 도시하지 않은 축전 장치나 인버터를 통해 서로 전기적으로 접속되고, 제1 모터(2)에서 발전한 전력을 제2 모터(3)에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

상기한 하이브리드 차는, 하이브리드 모드(HV 모드)와, 투 모터 모드와, 원 모터 모드의 3개의 주행 모드를 선택적으로 설정할 수 있다. HV 모드는, 엔진(1)이 출력한 동력을 동력 분할 기구(4)에 의해 제1 모터(2)측과 출력 기어(15)측으로 분할하여, 제1 모터(2)가 발전기로서 기능하여 발생한 전력을 제2 모터(3)에 공급하고, 그 제2 모터(3)의 출력 토크를 카운터 기어 유닛(16)에 있어서 출력 기어(15)의 토크에 가하는 주행 모드이다. 투 모터 모드는, 제1 모터(2) 및 제2 모터(3)를 주행을 위한 구동력원으로서 동작시켜, 이들 2개의 모터(2, 3)의 동력으로 주행하는 모드이다. 그 경우, 브레이크 기구(11)에 의해 캐리어(8)가 고정된다. 따라서 동력 분할 기구(4)는 제1 모터(2)와 출력 기어(15) 사이에서 감속 기구로서 기능한다. 이 투 모터 모드에서 주행하고 있는 상태가 본 발명의 실시예에 있어서의 「제1 구동 상태」에 상당한다. 원 모터 모드는, 제2 모터(3)를 구동력원으로서 주행하는 모드이다. 이 원 모터 모드 및 상기한 HV 모드가 본 발명에 관한 실시예에 있어서의 「제2 구동 상태」에 상당한다.

이들 주행 모드에서의 구동 토크나 연비 등은, 서로 상이하기 때문에, 그들 주행 모드의 영역을 차속이나 구동력 등에 의해 정하고, 액셀러레이터 개방도로 나타나는 요구 구동력이나 차속에 기초하여 주행 모드가 선택된다. 도 2에는 차속 V와 구동력 F에 의해 미리 정한 각 주행 모드의 영역을 나타내고 있다. 도 2에 부호 「A_HV」로 나타내는 영역이 HV 모드의 영역, 부호 「A_2M」으로 나타내는 영역이 투 모터 모드의 영역, 부호 「A_1M」으로 나타내는 영역이 원 모터 모드의 영역이다. 이들 주행 모드를 선택하고, 또한 선택한 주행 모드로 되도록 하이브리드 구동 장치의 각 부를 제어하기 위한 컨트롤러로서의 전자 제어 장치(ECU)(24)가 설치되어 있다. ECU(24)는, 마이크로 컴퓨터를 주체로 하여 구성되고, 입력된 데이터 및 미리 기억하고 있는 맵 등의 데이터에 기초하여 연산을 행하고, 그 연산 결과를 제어 명령 신호로서 엔진(1)이나 각 모터(2, 3) 혹은 각 모터(2, 3)를 위한 축전 장치나 인버터, 브레이크 기구(11) 등에 출력하도록 구성되어 있다. 또한, ECU(24)에 입력되는 데이터, 환언하면 제어에 사용하는 데이터의 예를 들면, 차속, 액셀러레이터 개방도, 각 모터(2, 3)의 회전수, 각 모터(2, 3)의 구동 전류, 윤활유의 온도(유온), 하이브리드 차의 이그니션 스위치의 ON·OFF, 차체 전방면에 설치되어 있는 그릴 셔터의 개폐, 그 개방 혹은 폐쇄의 계속 시간, 하이브리드 차가 놓여 있는 환경의 온도(외온) 등이다. 또한, 상술한 도 2에 도시하는 영역이나 피니온 기어 혹은 피니언 핀 등의 온도의 상승률 및 저하율, 그 온도의 초기값, 시간이나 온도의 판단 역치 등은 미리 기억되어져 있다.

본 발명에 관한 구동 제어 장치는, 본 발명에 있어서의 소위 제1 구동 상태에 상당하는 투 모터 모드의 재개를, 전술한 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 온도를 과도하게 상승시키지 않는 범위에서 가급적 신속히 행하고, 따라서 투 모터 모드에서의 주행 시간 혹은 투 모터 모드를 설정할 수 있는 기회를 가급적 증대시키고, 나아가서는 연비를 향상시키도록 구성되어 있다. 그를 위한 제어의 일례를 도 1에 흐름도로 나타내고 있다. 본 발명에 관한 실시예에 있어서의 컨트롤러는 이 흐름도를 실행하도록 구성되어 있다. 도 1에 도시하는 루틴은 하이브리드 차가 주행하고 있을 때에 소정의 단시간마다 반복 실행된다. 도 1에 도시하는 제어예에서는, 우선, 전술한 투 모터 모드를 설정하는 것을 나타내는 플래그(이하, 가령 투 모터 플래그라고 함) F_2M이 ON인지 여부가 판단된다(스텝 S1). 투 모터 모드는, 요구 구동력 및 차속이 도 2에 도시하는 투 모터 모드의 영역 A_2M에 들어감으로써 선택되고, 투 모터 플래그 F_2M은 그 선택이 행해짐으로써 ON으로 되는 플래그이다.

투 모터 모드가 선택되어 있음으로써 플래그 F_2M이 ON으로 되어 있으면, 스텝 S1에서 긍정적으로 판단된다. 그 경우는, 스텝 S2로 진행되어, 투 모터 모드가 계속되고 있는 것을 나타내는 플래그(이하, 가령 계속 플래그라고 함) F_2M _-C가 ON으로 된다.

이 계속 플래그 F_2M _-C는, 투 모터 모드의 일시적인 중단을, 투 모터 모드의 계속으로서 취급하거나, 혹은 투 모터 모드의 종료로서 취급하거나 하는 처리를 행하기 위한 플래그이다. 계속 플래그 F_2M _-C가 ON으로 설정된 후, 온 타이머 Time_ON의 카운트가 행하여진다(스텝 S3). 구체적으로는, 도 1에 도시하는 루틴이 전회 실행된 경우의 온 타이머 Time_ON의 값(전회값) Time_ON_old에, 도 1의 루틴의 1사이클의 실행 시간 Δtime이 가산된다. 또한, 계속 플래그 F_2M _-C가 ON으로 전환된 직후에 있어서의 전회값 Time_ON_old는 「0」이며, 이 경우는 시간의 계측이 개시되게 된다.

한편, 투 모터 플래그 F_2M이 OFF로 되어 있음으로써 스텝 S1에서 부정적으로 판단된 경우에는, 오프 타이머 Time_OFF의 카운트가 행하여진다(스텝 S4). 이 오프 타이머 Time_OFF는, 투 모터 모드가 종료되어 투 모터 플래그 F_2M이 OFF로 되고 나서의 경과 시간을 계측하기 위한 것이다. 구체적으로는, 도 1에 도시하는 루틴이 전회 실행된 경우의 오프 타이머 Time_OFF의 값(전회값) Time_OFF_old에, 도 1의 루틴에 1사이클의 실행 시간 Δtime이 가산된다. 또한, 투 모터 플래그 F_2M이 OFF로 전환된 직후에 있어서의 전회값 Time_OFF_old는 「0」이며, 이 경우는 시간의 계측이 개시되게 된다.

이렇게 하여 계측된 시간(오프 타이머 Time_OFF의 값)이 미리 정한 역치 Time_OFF_th보다 큰지 여부가 판단된다(스텝 S5). 이 역치 Time_OFF_th는, 투 모터 모드로부터 투 모터 모드 이외의 주행 모드로 전환된 후의 경과 시간이, 전술한 피니언 기어(7)나 이것을 설치하고 있는 피니언 핀 등의 냉각이 진행되기에 충분한 시간인지 여부를 판단하기 위한 값이다. 따라서, 이 역치 Time_OFF_th는, 하이브리드 차의 차종마다, 혹은 하이브리드 구동 장치의 기종마다, 미리 실험 등에 기초하여 설계상 정해 둘 수 있다. 투 모터 플래그 F_2M이 OFF로 되고 나서의 경과 시간 Time_OFF가 역치 Time_OFF_th 이하임으로써 스텝 S5에서 부정적으로 판단된 경우에는, 전술한 스텝 S2로 진행되어 계속 플래그 F_2M _-C가 ON으로 설정된다. 이에 반하여 스텝 S5에서 긍정적으로 판단된 경우에는, 계속 플래그 F_2M _-C가 OFF로 설정된다(스텝 S6). 즉, 투 모터 모드가 종료되어도, 그 종료 후의 경과 시간이 상기한 역치 Time_OFF_th보다 짧은 동안은, 제어상, 투 모터 모드가 계속되고 있는 것으로 한다. 따라서, 도 1에 도시하는 제어예에서는, 투 모터 모드의 일시적인 중단은, 투 모터 모드의 종료로서는 취급하지 않는다. 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 동력 분할 기구(4)에 관한 온도가 실질적으로 저하되기 시작함으로써, 본 발명에 있어서의 제1 구동 상태에 상당하는 투 모터 모드가 종료된 것의 판정이 성립되면서, 또한 경과 시간의 카운트가 개시된다.

상기한 스텝 S3 혹은 스텝 S6 후, 계속 플래그 F_2M _-C가 ON인지 여부가 판단된다(스텝 S7). 이 판단은, 요컨대 캐리어(8)가 정지되면서 또한 제1 모터(2)가 토크를 출력하고 있음으로써 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 온도가 상승되는 상태인지 여부를 판단하기 위한 것이다. 환언하면, 본 발명에 관한 제어 장치에 있어서의 제2 구동 상태에 상당하는 원 모터 모드 혹은 HV 모드로 되어 있는지 여부가 판단된다. 제1 구동 상태가 계속되고 있음으로써 스텝 S7에서 긍정적으로 판단된 경우에는, 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 온도가 상승되는 과정에서의 제어를 행하는 서브루틴 SR로 진행된다. 이에 반하여 투 모터 모드가 종료됨으로써 스텝 S7에서 부정적으로 판단된 경우에는, 투 모터 모드가 종료되어 있는 것이기 때문에 온 타이머 Time_ON의 카운트값이 제로 리셋된다(스텝 S8). 또한, 그 카운트값이 이미 리셋되어 있는 경우에는, 스텝 S8에서의 제어는, 제로 리셋을 반복할 뿐으로 소위 공제어가 된다. 또한, 스텝 S7에서 부정적으로 판단된 경우에는, 투 모터 플래그 F_2M이 OFF가 되고 나서의 경과 시간 Time_OFF가 미리 정한 하한 시간 Time_OFF_C_th를 초과하였는지 여부가 판단된다(스텝 S9). 이 하한 시간 Time_OFF_C_th는, 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 보호를 위하여 설정한 시간이며, 투 모터 모드에서는 캐리어(8)가 고정되어 있고 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등에 큰 하중이나 마찰이 작용하므로, 그러한 소위 고부하 운전을 행한 후에 고부하 운전을 휴지해야 할 최단의 시간(하한 시간)으로서, 설계상 설정된다.

투 모터 모드가 종료된 것의 판정이 성립된 직후에는, 경과 시간이 짧기 때문에 스텝 S9에서 부정적으로 판단된다. 그 경우는, 피니언 기어(7)나 피니언 핀에 반복하여 응력이 가해지는 것을 피하여 그 보호를 도모하기 위하여, 투 모터 모드를 금지하는 금지 플래그 F_2M _{_} _inh가 ON으로 설정되고(스텝 S10), 도 1의 루틴은 일단 종료한다. 즉, 투 모터 모드가 금지된다.

이에 반하여 스텝 S9에서 긍정적으로 판단된 경우, 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 온도(이하, 피니언 온도라고 함) Tp_est가 구해지고(추정되고), 또한 그 피니언 온도 Tp_est에 기초하는 투 모터 모드의 금지 및 허가의 제어가 실행된다. 구체적으로는, 우선, 이미 구해져 있는 피니언 온도 Tp_est_old가 기준 온도 Tpa 이하인지 여부가 판단된다(스텝 S11). 하이브리드 차의 공장 출하 시에 피니언 온도 Tp_est로서 노미널값을 입력해 둠으로써, 상기 전회값 Tp_est_old를 정할 수 있다. 또한, 기준 온도 Tpa는, 설계상 정하는 온도이며, 제어 개시 시에 있어서의 피니언 온도 Tp_est의 하한값을 정하고 있다. 피니언 온도 Tp_est는 추정된 온도이며, 그 추정 온도가 실제의 온도보다 과도하게 낮은 경우에는 투 모터 모드에서 상승하는 피니언 온도 Tp_est를 낮은 온도로 추정해 버릴 가능성이 있다. 이러한 저온측으로의 추정을 회피 혹은 억제하기 위하여 기준 온도 Tpa가 설정된다. 따라서, 피니언 온도 Tp_est의 전회값 Tp_est_old가 기준 온도 Tpa 이하임으로써 스텝 S11에서 긍정적으로 판단된 경우에는, 피니언 온도 Tp_est로서 기준 온도 Tpa가 채용된다(스텝 S12). 이것과는 반대로, 피니언 온도 Tp_est의 전회값 Tp_est_old가 기준 온도 Tpa를 초과하고 있음으로써 스텝 S11에서 부정적으로 판단된 경우에는, 전회값 Tp_est_old로부터 저하된 피니언 온도 Tp_est가 구해진다(스텝 S13). 투 모터 모드 이외의 주행 모드가 설정되어 있으면, 동력 분할 기구(4)에는 충분한 양의 윤활유가 공급되기 때문에, 소정의 온도 저하율 ΔTp_down로 피니언 온도가 저하된다고 하여 피니언 온도 Tp_est가 구해진다.

여기에서 상기한 저하율 ΔTp_down에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 있어서의 제2 구동 상태에 상당하는 원 모터 모드 혹은 HV 모드에서는, 제2 모터(3)가 주행을 위한 구동력을 출력하고 있음으로써, 동력 분할 기구(4)에 있어서의 링 기어(6)가 회전된다. 따라서 링 기어(6)가 윤활유를 적극적으로 긁어올린다. 한편, 엔진(1) 및 이것에 연결되어 있는 캐리어(8)는 회전하고 있지 않다. 또한, 엔진(1) 및 제1 모터(2)는, 주행을 위한 구동 토크 등의 큰 토크는 출력하고 있지 않다. 따라서, 동력 분할 기구(4)는 링 기어(6)가 회전하고 있기는 하지만, 큰 부하가 가해져 있지 않고, 그 상태에서 링 기어(6)가 윤활유를 적극적으로 긁어올리기 때문에, 동력 분할 기구(4)는 윤활유에 의해 냉각된다. 그 윤활유의 양은, 링 기어(6)의 회전 속도, 즉 차속의 증대에 따라 증대된다.

또한, HV 모드에서는, 엔진(1)의 토크가 캐리어(8)로 전달되어 캐리어(8)가 회전하면서, 또한 제1 모터(2)의 토크가 선 기어(5)로 전달되어 선 기어(5)가 회전한다. 따라서, 동력 분할 기구(4)에는, 각 회전 요소가 회전함으로써 적극적으로 윤활유가 공급된다. 그 경우, 동력 분할 기구(4)는 엔진(1)으로부터 입력된 동력을 링 기어(6)측과 제1 모터(2)측으로 분할하도록 기능하고, 감속기로서는 기능하지 않는다. 즉, 동력 분할 기구(4)에 가해지는 부하는, 감속기로서 기능한 경우에 비교하여 작아진다. 그로 인해, 발열량에 대하여 윤활유에 의한 냉각 열량(방열량)이 많아져, 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등은 냉각된다.

따라서, 본 발명자들은, 소위 제2 구동 상태에 있어서의 피니언 온도 Tp_est의 변화율 ΔT(저하율 ΔTp_down: 단위 시간당 저하 온도)와 차속 V의 관계를 측정했다. 도 3에 그 측정 결과의 개략을 나타내고 있다. 도 3의 측정 결과가 나타낸 바와 같이, 차속 V의 증대에 수반하여 피니언 온도 Tp_est의 변화율 ΔT(저하율 ΔTp_down)가 커지고 있다. 또한, 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 냉각은, 윤활유가 열을 빼앗음으로써 행하여지기 때문에, 액셀러레이터 OFF 시의 피니언 기어(7)나 피니언 핀 등의 온도 Tp와 윤활유의 온도 Toil의 온도차(Tp-Toil)와, 피니언 온도 Tp_est의 변화율 ΔT(저하율 ΔTp_down)의 관계를 측정했다. 도 4에 그 측정 결과의 개략을 도시하고 있다. 또한, 도 4에서 선 L₂는, EOP(14)를 구동함으로써, 선 L₁로 나타내는 경우보다도 윤활유의 공급량을 많게 한 경우의 측정 결과를 나타낸다. 도 4의 측정 결과가 나타낸 바와 같이, 윤활유의 온도 Toil을 낮게 해 둘수록, 피니언 온도 Tp_est의 변화율 ΔT(저하율 ΔTp_down)가 커지고, 또한 윤활유량이 많을수록, 피니언 온도 Tp_est의 변화율 ΔT(저하율 ΔTp_down)가 커진다.

이들 도 3 및 도 4에 도시하는 측정 결과로부터, 윤활유의 긁어올림양이 증대되거나, 윤활유의 온도가 낮은 등, 피니언 기어(7) 등으로부터의 방열이 촉진될수록, 피니언 온도의 변화율 ΔT(저하율 ΔTp_down)가 커진다고 해도 된다. 피니언 기어(7) 등으로부터의 방열은, 주로 윤활유가 피니언 기어(7) 등으로부터 열을 빼앗음으로써 발생한다고 생각되어지기 때문에, 방열의 요인(방열 인자)은, 피니언 온도 Tp_est와 유온의 온도차, 피니언 기어(7) 등에 긁어올려지는 유량에 관련된 차속, 상기 EOP(14)의 토출 유량 등이다. 즉, 상기 온도차가 클수록, 저하율 ΔTp_down이 커지고, 차속이 빠를수록 유량이 증대되어 저하율 ΔTp_down이 커진다. 또한, EOP(14)가 동작하고 있으면, 토출 유량이 증대되어 저하율 ΔTp_down이 커진다. 따라서, 저하율 ΔTp_down은 이들 방열 인자를 파라미터로 한 맵으로서 준비해 둘 수 있다. 실제의 저하율 ΔTp_down의 값은, 실기에 있어서의 오일 쿨러(도시하지 않음)의 성능, 윤활유를 긁어올리는 기어 등의 회전 부재의 형상, 윤활유가 피니언 기어(7) 등에 이르는 경로에 있어서의 돌기물의 유무나 수 등에 의해 영향을 받기 때문에, 실기에 의한 실험 등에 의해 저하율 ΔTp_down을 미리 구해 두게 된다.

상기한 스텝 S12, S13의 어느 하나에서 피니언 온도 Tp_est(추정값)를 구한 후, 그 피니언 온도 Tp_est가 허가 온도 Tpb 이하인지의 여부가 판단된다(스텝 S14). 이 허가 온도 Tpb는, 전술한 기준 온도 Tpa보다 높은 온도이며, 투 모터 모드를 금지해야 할 온도에 가까운 온도이다. 즉, 투 모터 모드가 종료되어 피니언 온도 Tp_est가 저하되고 있다고 해도, 투 모터 모드를 금지해야 할 미리 정한 소위 금지 온도에 가까운 온도이면, 투 모터 모드를 재개함으로써 피니언 온도 Tp_est가 그 금지 온도에 즉시 도달해 버리고, 또한 금지 온도를 초과해 버릴 가능성이 있다. 이러한 사태를 피하기 위하여, 허가 온도 Tpb를 설정하고, 투 모터 모드를 재개한 경우에 투 모터 모드를 어느 정도의 시간 계속할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 피니언 온도 Tp_est가 허가 온도 Tpb를 초과하고 있음으로써 스텝 S14에서 부정적으로 판단된 경우에는, 전술한 스텝 S10으로 진행되어, 투 모터 모드를 금지하는 금지 플래그 F_2M _{_} _inh가 ON으로 설정되고, 도 1의 루틴은 일단 종료한다. 즉, 투 모터 모드가 금지된다. 이것과는 반대로 피니언 온도 Tp_est가 허가 온도 Tpb 이하임으로써 스텝 S14에서 긍정적으로 판단된 경우에는, 투 모터 모드를 금지하는 금지 플래그 F_2M _{_} _inh가 OFF로 설정되어(스텝 S15), 도 1의 루틴은 일단 종료한다. 즉, 투 모터 모드가 허가된다. 결국, 본 발명에 관한 제어 장치는, 제1 구동 상태인 투 모터 모드가 종료된 후, 시간의 경과에 따라 저하되는 피니언 온도를 구하고, 그 피니언 온도에 기초하여 투 모터 모드의 재개를 허가하거나, 혹은 금지한다. 따라서, 피니언 온도 Tp_est의 실정에 입각한 투 모터 모드의 금지 및 허가의 제어가 가능해지므로, 피니언 온도 Tp_est가 과도하게 높아져 동력 분할 기구(4) 등의 내구성을 손상시키지 않는 범위에서, 투 모터 모드를 실행할 수 있는 기회 혹은 시간을 많게 할 수 있다. 또한, 그것에 수반하여 연비의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기한 구체예에서는, 싱글 피니언형의 유성 기어 기구에 의해 동력 분할 기구가 구성되어 있는 예를 나타냈지만, 본 발명에서는, 더블 피니언형 유성 기어 기구에 의해 동력 분할 기구가 구성되어 있어도 된다. 또한, 본 발명에서 대상으로 하는 하이브리드 차는, 요컨대 동력 분할 기구의 캐리어를 고정하여 그 동력 분할 기구를 제1 모터에 관한 감속기로서 기능시키도록 구성되어 있으면 된다.

1: 엔진(ENG)
2, 3: 모터
4: 동력 분할 기구
5: 선 기어
6: 링 기어
7: 피니언 기어
8: 캐리어
9: 출력축(크랭크 샤프트)
11: 브레이크 기구
13: 오일 펌프(기계식 오일 펌프; MOP)
14: 제2 오일 펌프(전기식 오일 펌프; EOP)
15: 출력 기어
24: 전자 제어 장치(ECU)

Claims

엔진의 출력 토크가 전달되는 캐리어와 선 기어와 링 기어를 회전 요소로서 구비하고, 또한 차동 작용을 행하는 동력 분할 기구와, 상기 캐리어의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크 기구와, 상기 선 기어와 링 기어 중 어느 한쪽의 기어에 연결된 발전 기능이 있는 제1 모터와, 상기 선 기어와 링 기어 중 어느 다른 한쪽의 기어에 연결된 출력 부재와, 그 출력 부재의 토크에 주행을 위한 구동 토크를 부가하는 제2 모터를 갖고, 상기 캐리어의 회전을 상기 브레이크 기구에 의해 정지된 상태이고 또한 상기 제1 모터가 출력한 토크를 상기 동력 분할 기구를 통하여 상기 출력 부재에 전달하고 또한 상기 제2 모터가 상기 구동 토크를 출력하는 제1 구동 상태와 상기 브레이크 기구에 의한 상기 캐리어의 고정을 해제하여 상기 엔진의 동력 혹은 상기 제2 모터의 동력으로 주행하는 제2 구동 상태를 설정할 수 있는 하이브리드 차의 구동 제어 장치에 있어서,
상기 제1 구동 상태의 허가 및 금지를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
그 컨트롤러는,
상기 제1 구동 상태가 종료되어 있는 시간을 카운트하고,
그 카운트된 시간에 기초하여 상기 동력 분할 기구에 관한 온도를 구하고,
상기 구해진 온도가 미리 정한 허가 온도보다 낮은 경우에 상기 제1 구동 상태를 허가하고, 또한 상기 구해진 온도가 상기 허가 온도 이상인 경우에 상기 제1 구동 상태를 금지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 구동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 또한
상기 제1 구동 상태가 중단되고 또한 그 중단되어 있는 시간이 미리 정한 시간보다 긴 경우에 상기 제1 구동 상태가 종료된 것의 판정을 성립시키고, 그 판정이 성립되어 있는 시간을 상기 제1 구동 상태가 종료되어 있는 시간으로서 카운트하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 또한
상기 동력 분할 기구에 관한 온도를, 상기 카운트된 시간과 온도 저하율에 기초하여 구하고,
상기 온도 저하율을, 상기 제2 구동 상태에서의 차속이 빠를수록 또는 상기 동력 분할 기구에 공급되는 윤활유와 상기 동력 분할 기구에 관한 온도의 차가 클수록, 큰 값으로 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 또한
상기 제1 구동 상태의 종료가 판정된 시점의 상기 동력 분할 기구에 관한 초기 온도를 구하고,
해당 초기 온도가 미리 정한 기준 온도 이하인 경우에는, 그 기준 온도로부터, 상기 카운트된 시간과 온도 저하율에 기초하여 구해진 온도를 감산하여 상기 동력 분할 기구에 관한 온도를 구하고,
상기 초기 온도가 상기 기준 온도보다 고온인 경우에는, 상기 초기 온도로부터, 상기 카운트된 시간과 온도 저하율에 기초하여 구해진 온도를 감산하여 상기 동력 분할 기구에 관한 온도를 구하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 또한
상기 카운트된 시간이, 상기 제1 구동 상태를 계속 가능한 미리 정한 하한 시간 이하인 경우에 상기 제1 구동 상태를 금지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 구동 제어 장치.