KR20170007165A - 전동 차량의 제어 장치 - Google Patents

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KR20170007165A
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다츠야 이마무라
아츠시 다바타
고이치 오쿠다
도오루 마츠바라
야스히로 히아사
게이타 이마이
다케시 기타하타
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도요타 지도샤（주）
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    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors

Abstract

전동 차량의 제어 장치가 제공된다. 상기 전동 차량은 구동륜, 구동력원 및 구동력 전달 경로를 포함한다. 상기 구동력원은 전동기를 포함한다. 상기 구동력 전달 경로는 상기 구동력원이 발생시킨 구동력을 구동륜에 전달하도록 구성된다. 상기 제어 장치는 동력 전달 기구 및 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 동력 전달 기구는 상기 구동력 전달 경로에 배치된다. 상기 동력 전달 기구는 구동측 부재, 종동측 부재, 유체 이음, 및 계합 기구를 포함한다. 상기 구동측 부재는 상기 전동기에 연결된다. 상기 종동측 부재는 상기 구동륜에 연결된다. 상기 유체 이음은 상기 구동측 부재와 상기 종동측 부재가 상대 회전하면서 유체를 개재하여 토크를 전달하도록 구성된다. 상기 계합 기구는 상기 구동측 부재와 상기 종동측 부재를 연결하도록 구성된다. 전자 제어 유닛은, 상기 전동기의 동작 상태가, 미리 정한 소정 기간 내에 상기 전동기에서 발생하는 열부하가 미리 정한 소정값 이상이 되는 동작 상태가 되는지 여부를 판정하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 동작 상태가 된다고 판단한 경우에, 상기 동력 전달 기구를 제어하여 슬립 제어를 실행하여 상기 전동기의 회전수가, 상기 동작 상태가 된 시점의 상기 전동기의 회전수보다 고회전수가 되고 또한 상기 유체 이음에 있어서의 상기 상대 회전의 회전수가 증대하도록 구성된다.

Description

전동 차량의 제어 장치{CONTROL APPARATUS FOR ELECTRICALLY DRIVEN VEHICLE}
본 발명은, 전동기를 구동력원으로서 주행 가능한 전동 차량의 제어 장치에 관한 것이다.
전동기로서 예를 들면 삼상(三相) 동기 전동기를 사용한 경우, 단상 록(single-phase lock)이라고 불리는 상태가 발생하는 경우가 있다. 단상 록이란, 소정 기간 내에 전동기에서 발생하는 열부하가 미리 정한 소정값 이상이 되어, 전동기나 그 제어 기기인 인버터 등의 전기 회로 혹은 전자 회로의 성능이나 내구성이 열부하에 의해 저하되는 상태이다. 일본 공개특허 특개2006-256560에는, 이러한 상태를 회피 혹은 억제하도록 구성된 장치가 기재되어 있다. 일본 공개특허 특개2006-256560에 기재된 장치는, 모터 등의 회전기의 회전축과 구동축의 사이에 계합(engaging) 수단이 설치되고, 단상 록 혹은 이에 유사한 상태가 발생하는 것이 판정된 경우에, 계합 수단을 미끄러짐 상태로 제어하도록 구성되어 있다. 계합 수단을 미끄러짐 상태로 제어하면, 회전기의 회전수가 단상 록이 발생시키는 회전수보다 고(高)회전수가 되므로, 어느 일상(一相)에만 큰 전류가 흐르거나, 혹은 회전기를 제어하는 인버터 등의 제어 기기의 온도가 높아지거나 하는 것을 회피 혹은 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 전동기나 인버터 등의 보호를 위해 전류를 제한할 필요가 없어지므로, 토크의 저하를 회피 혹은 억제할 수 있다.
일본 공개특허 특개2006-256560에 기재되어 있는 바와 같이 계합 수단을 미끄러짐 상태로 제어하면, 그 미끄러짐 상태에 따른 토크를 전달할 수 있음과 함께, 회전기의 회전수를 높게 할 수 있다. 계합 수단의 미끄러짐 상태는, 일본 공개특허 특개2006-256560에 기재되어 있는 바와 같이, 목표로 하는 전달 토크 용량이 되도록 계합압(혹은 계합력)을 피드백 제어함으로써 설정된다. 즉, 계합 수단의 전달 토크 용량은, 목표값보다 크면 계합압을 저하시키고, 반대로 목표값보다 작으면 계합압을 증대시킴으로써 제어된다. 따라서, 제어 중에는, 일시적이라도 실제의 전달 토크 용량이 목표값보다 큰 상태가 발생하고, 불가피한 응답 지연이 존재한다. 이 때문에, 단상 록을 회피하기 위해 계합 수단을 소정의 미끄러짐 상태로 제어한다고 해도, 제어 혹은 응답의 지연에 의해 계합 수단의 미끄러짐이 부족하여, 회전기의 회전수를 과도하게 인하해 버리는 사태가 발생한다. 즉, 단상 록을 확실하게는 회피할 수 없거나, 혹은 충분하게는 억제할 수 없을 가능성이 있다.
일본 공개특허 특개2006-256560에 기재되어 있는 계합 수단을 미끄러짐 상태로 제어하는 대신에, 해방시키는 것도 가능하다. 계합 수단을 해방하면, 회전기에 가해지는 부하가 거의 사라지므로, 그 회전수가 과도하게 인하될 수 없다. 그러나, 계합 수단은 해방함으로써 토크를 전달하지 않기 때문에, 구동축의 토크가 제로가 되어버려, 단상 록이 발생한 경우에 얻어지는 구동 토크마저도 얻을 수 없을 가능성이 있다.
본 발명은, 구동 토크를 상실하지 않고, 전동기의 소정 기간 내의 열부하가 미리 정한 소정값 이상의 동작 상태인 소위 단상 록 상태가 발생하는 것을 회피 혹은 억제하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 양태와 관련된 전동 차량의 제어 장치가 제공된다. 상기 전동 차량은 구동륜, 구동력원 및 구동력 전달 경로를 포함한다. 상기 구동력원은 전동기를 포함한다. 상기 구동력 전달 경로는 상기 구동력원이 발생시킨 구동력을 구동륜에 전달하도록 구성된다. 상기 제어 장치는 동력 전달 기구 및 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 동력 전달 기구는 상기 구동력 전달 경로에 배치된다. 상기 동력 전달 기구는 구동측 부재, 종동측 부재, 유체 이음, 및 계합 기구를 포함한다. 상기 구동측 부재는 상기 전동기에 연결된다. 상기 종동측 부재는 상기 구동륜에 연결된다. 상기 유체 이음은 상기 구동측 부재와 상기 종동측 부재가 상대 회전하면서 유체를 개재하여 토크를 전달하도록 구성된다. 상기 계합 기구는 상기 구동측 부재와 상기 종동측 부재를 연결하도록 구성된다. 전자 제어 유닛은 상기 전동기의 동작 상태가, 미리 정한 소정 기간 내에 상기 전동기에서 발생하는 열부하가 미리 정한 소정값 이상이 되는 동작 상태가 되는지 여부를 판정하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 동작 상태가 된다고 판단한 경우에, 상기 동력 전달 기구를 제어하여 슬립 제어를 실행하여 상기 전동기의 회전수가, 상기 동작 상태가 된 시점의 상기 전동기의 회전수보다 고회전수가 되고 또한 상기 유체 이음에 있어서의 상기 상대 회전의 회전수가 증대하도록 구성된다.
상기 양태와 관련된 제어 장치에 있어서, 상기 계합 기구는, 전달 토크 용량을 연속적으로 변화시키는 클러치여도 된다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 슬립 제어로서, 상기 클러치의 전달 토크 용량을 저하시키도록 구성될 수 있다.
상기 양태에 있어서의 상기 열부하가 상기 소정값 이상이 되는 동작 상태는, 상기 전동기의 토크 또는 전류값이 미리 정한 소정의 범위 내이고 또한 상기 전동기의 회전수가 미리 정한 회전수 이하인 동작 상태여도 된다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 전동기에 요구되는 토크 혹은 전류값 및 회전수에 의거하여 상기 열부하가 상기 소정값 이상의 상태가 되는 것을 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 양태와 관련된 제어 장치에 있어서, 상기 계합 기구는, 전달 토크 용량을 변화시키는 클러치여도 된다. 상기 슬립 제어는, 상기 계합 기구에 의한 토크의 전달량을 감소시킴과 함께 상기 유체 이음에 의한 토크의 전달량을 증대시키는 제어여도 된다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 전동기의 동작 상태가 상기 전동기의 상기 열부하가 상기 소정값 이상의 동작 상태가 되기 쉬운지 여부를 판정하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 동작 상태가 되기 쉽다고 판정된 경우에 상기 슬립 제어를 실행하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 동작 상태가 되기 쉽다고 판정되지 않은 경우에는 상기 슬립 제어를 행하지 않아 상기 계합 기구에 의한 토크의 전달량이 상기 슬립 제어에 의한 토크의 전달량보다 증대하고 또한 상기 유체 이음에 의한 토크의 전달량이 상기 슬립 제어에 의한 토크의 전달량보다 감소하도록 구성될 수 있다.
상기 양태와 관련된 제어 장치에 의하면, 전동기의 동작 상태가 단상 록 상태가 되는 것 같은 열부하 상태가 되는 경우에는, 슬립 제어가 실행되어 유체 이음에 있어서의 구동측 부재와 종동측 부재의 상대 회전수가 증대된다. 그 결과, 전동기가 동력을 출력하는 경우에 회전수가 높아져 단상 록 상태가 되는 것이 회피된다. 또한 이 경우, 유체 이음에 있어서의 상기 상대 회전수가 증대해도 유체 이음은 동력을 전달하므로, 구동륜에 대하여 동력이 전달되어, 구동력이 상실되는 등의 사태를 회피 혹은 억제할 수 있다.
또한, 계합 기구로서의 클러치의 전달 토크 용량을 상기의 슬립 제어에 의해 저하시키면, 클러치에 큰 토크가 가해짐으로써 클러치에 미끄러짐이 발생하고, 아울러 유체 이음에 있어서 상기의 상대 회전이 발생한다. 따라서, 전동기의 회전수를, 지연을 발생시키지 않고 증대시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 전동기의 동작 상태가 상기 서술한 단상 록 상태가 되는 것을 확실하게 회피 혹은 억제할 수 있다.
또한, 단상 록 상태가 되기 쉬운 열부하 상태에 있는 것, 혹은 단상 록 상태가 되기 쉽다고는 할 수 없는 열부하 상태에 있는 것을 판정하고, 그 판정의 결과 에 의거하여 계합 기구로서의 클러치의 전달 토크 용량을 감소시키거나, 혹은 증대시킨다. 이 때문에, 전동기의 회전수가 인하되는 방향으로 토크가 가해진 경우에는, 클러치에 미끄러짐이 발생하여 유체 이음에 있어서의 상대 회전이 증대하고, 이에 따라 전동기의 회전수의 저하가 억제되므로, 단상 록 상태를 확실하게 회피 혹은 억제할 수 있다. 또한 반대로, 전동기의 회전수가 인하되는 등의 단상 록 상태가 발생하기 어려운 경우에는, 계합 기구를 개재하여 토크의 전달량이 많아지므로, 유체 이음에 있어서의 상대 회전으로 소비되는 동력이 삭감되어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은, 본 발명과 관련된 제어 장치의 제어 대상인 전동 차량의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본 발명과 관련된 제어 장치에 의해 실행되고 있는 제어의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은, 단상 록 영역을 모식적으로 나타내는 선도이다.
도 4는, 본 발명과 관련된 제어 장치의 제어 대상으로서의 전동 차량인 하이브리드차의 일례를 나타내는 골격도이다.
도 5는, 그 하이브리드차의 제어 계통을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은, 그 하이브리드차의 각 주행 모드에서의 제 1 클러치, 제 2 클러치, 브레이크의 계합 및 해방의 상태, 및 각 모터·제너레이터의 기능을 일괄하여 나타내는 도표이다.
도 7은, 하이브리드 모드에서의 동작 상태를 나타내는 공선도이다.
도 8은, 시리즈 모드에서의 동작 상태를 나타내는 공선도이다.
도 9는, 단(單) 구동 모드에서의 동작 상태를 나타내는 공선도이다.
도 10은, 양 구동 모드에서의 동작 상태를 나타내는 공선도이다.
도 11은, 하이브리드 모드에서의 발진 시에 본 발명과 관련된 제어 장치가 제어를 행한 경우의 제 2 모터·제너레이터의 회전수나 록업 클러치의 유압 등의 변화를 나타내는 타임 차트이다.
도 12는, 도 4에 나타내는 유체 이음 및 록업 클러치의 위치를 변경한 하이브리드차의 일례를 나타내는 골격도이다.
도 1은 본 발명의 제어 장치에 의해 제어되는 전동 차량(1)의 일례를 모식적으로 나타내고 있고, 구동력원(2)은 전동기(M)(3)를 구비하고 있다. 전동기(3)는, 일례로서, 삼상 동기 전동기이며, 축전 장치(4)나 인버터(5)를 포함하는 전원부(6)로부터 급전되어 동력을 출력하도록 구성되어 있다. 또한, 구동력원은, 전동기(3)에 추가하여, 내연 기관(도시 생략)을 구비할 수 있고, 따라서 전동 차량(1)은 소위 하이브리드차여도 된다.
전동기(3)가 출력한 동력을 구동륜(7)에 전달하는 전동 경로(8)에는, 동력 전달 기구(9)나 좌우의 구동륜(7)의 차동 회전을 허용하면서 토크를 전달하는 디퍼렌셜 기어(10)가 설치되어 있다. 동력 전달 기구(9)는, 유체 이음(11)과 계합 기구(12)를 구비하고 있다. 유체 이음(11)은, 전동기(3)에 연결되어 있는 구동측 부재(13)와 이 구동측 부재(13)에 대향하여 배치됨과 함께 상기 구동륜(7)에 디퍼렌셜 기어(10)를 개재하여 연결되어 있는 종동측 부재(14)를 구비하고 있다. 이들 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)는, 액밀 상태로 밀폐한 케이싱(도시 생략)의 내부에 플루이드와 함께 수용되어 있다. 그리고, 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)의 사이의 상대 회전에 의해 플루이드가 유동되고, 그 플루이드가 구동측 부재(13)로부터 종동측 부재(14)로 공급됨으로써, 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)의 사이에서 토크가 전달된다. 유체 이음(11)은, 요컨대, 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)의 상대 회전이 가능하고, 또한 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)가 상대 회전하면서 토크를 전달하는 이음이다. 토크 증폭 기능이 있는 토크 컨버터를 유체 이음으로서 채용할 수도 있다.
계합 기구(12)는, 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)를 연결하는 기구이며, 도 1에 나타내는 예에서는, 전달 토크 용량을 연속적으로 변화시킬 수 있는 클러치(마찰 클러치)로 구성되어 있다. 마찰 클러치는, 디스크와 플레이트(각각 도시 생략)를 접촉시키는 것에 의한 마찰력으로 토크를 전달하고, 또한 그 접촉 압력에 따라 전달 토크 용량이 변화된다. 그 접촉 압력은 일례로서 유압에 의해 발생시키고, 또한 제어할 수 있다. 그 클러치는, 상기의 유체 이음(11)에 내장되어 있어도 되고, 혹은 유체 이음(11)과는 별도로, 유체 이음(11)과 병렬로 설치되어 있어도 된다.
상기의 전원부(6)를 개재하여 전동기(3)를 제어하고, 또한 상기 동력 전달 기구(9)를 제어하는 전자 제어 장치(ECU)(15)가 설치되어 있다. ECU(15)는, 마이크로컴퓨터를 주체로 하여 구성되고, 입력된 데이터나 미리 기억되어 있는 데이터를 이용하여 연산을 행하고, 그 연산 결과를 제어 지령 신호로서 상기 전원부(6)나 동력 전달 기구(9)의 유압 제어부(도시 생략)에 출력하도록 구성되어 있다. 그 입력되는 데이터는, 예를 들면, 차속, 액셀 개방도(구동 요구량), 전동기(3)의 회전수, 축전 장치(4)의 충전 잔량(SOC), 오프 로드를 주행하기 위한 크롤 제어를 온 상태로 하는 오프 로드 스위치의 신호 등이다. 출력하는 제어 지령 신호는, 예를 들면, 전동기(3)의 토크 지령 신호(전류 지령 신호), 계합 기구(12)의 계합 및 해방의 지령 신호 혹은 전달 토크 용량의 지령 신호 등이다.
전동기(3)가 삼상 동기 전동기이면, 저회전수이면서 고토크인 경우에, 단상 록 상태라고 불리는 동작 상태가 될 가능성이 있다. 또한, 단상 록 혹은 단상 록 상태란, 소정 기간 내에 전동기에서 발생하는 열부하가 미리 정한 소정값 이상이 되어, 전동기나 인버터 등의 전기 회로 혹은 전자 회로의 성능 혹은 내구성이 저하되는 상태이며, 본 명세서에 있어서는 「단상 록」 혹은 「단상 록 상태」를 상기의 의미로 사용한다. 이 상태에서는, 전동기(3)뿐만 아니라 인버터(5)의 발열이 증대하고, 이들 내구성의 저하 요인이 된다. 또한, 전동기(3)는 전류에 따른 토크를 출력할 수 없고, 그 결과, 전동 차량(1)으로서의 구동력이 부족하게 된다. 본 발명과 관련된 제어 장치는, 이러한 단상 록 상태를 확실하게 회피하고, 아울러 구동 토크를 확보하기 위하여, 이하에 설명하는 제어를 실행하도록 구성되어 있다.
도 2는 그 제어예를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 이 루틴은, 전동 차량(1)이 주행하고 있는 경우, 혹은 전원부(6)가 온으로 되어 있는 경우에 실행된다. 루틴의 스타트 후에 우선 단상 록의 가능성이 판정된다(단계 S1). 전술한 바와 같이 단상 록 상태는, 전동기(3)의 소정 기간 내의 열부하가 미리 정한 소정값 이상이 되는 상태이기 때문에, 단계 S1에서의 판정은, 전동기(3)의 열부하를 검출하거나, 혹은 소정의 상(相)의 코일에 흐르는 전류를 시간 적분하는 등의 연산으로 구한 열부하가 소정값 이상인지 여부를 판정함으로써 행해도 되고, 혹은 전동기(3)의 토크(혹은 전류값)와 회전수에 의하여 「단상 록 영역」을 정한 맵(도 3 참조)에 의거하여 판정해도 된다. 또한, 상기의 「소정값」은, 전동기(3)나 회로가 손상되지 않는 범위 혹은 내구성이 저하되지 않는 범위에서의 최대값이어도 되지만, 이외에, 제어 응답성의 지연이나 안전율 등을 예상하여 상기의 최대값보다 작은 값이어도 된다. 한편, 전동기(3)의 회전수나 토크(혹은 전류값)는, 소정의 센서에 의해 검출할 수 있고, 또한 차속의 변화나 액셀 개방도(구동 요구량) 등에 의거하여 추정할 수 있다. 따라서, 도 3에 나타내는 미리 준비되어 있는 데이터와, 센서에 의해 얻어지는 데이터에 의거하여, 단상 록이 발생할 가능성, 즉 그 시점의 운전 상태를 계속함으로써 단상 록 상태가 되는 것, 혹은 단상 록 상태가 되지 않는 것을 판정할 수 있다. 일례로서, 전동기(3)의 회전수 및 토크의 각각에 임계값을 미리 설정해 두고, 검출된 회전수가 그 임계값 이하이고, 또한 토크가 그 임계값 이상인 것에 의해, 단상 록 상태가 되는 것의 판정을 행하면 된다.
액셀 개방도가 작은 등에 의해 전동기(3)에 대한 요구 토크가 작은 경우, 혹은 전동기(3)의 회전수가 높은 경우에는, 전동기(3)의 동작 상태가 단상 록 상태가 될 가능성이 없기 때문에, 단계 S1에서 부정적으로 판단된다. 이 경우에는, 오프 로드 스위치가 온인지 여부가 판단된다(단계 S2). 이 판단 단계는, 전동 차량(1)이, 전동기(3)를 저회전수이며 고토크의 상태로 하여 주행하는지 여부를 판정하기 위한 단계이다. 따라서, 오프 로드 스위치가 출력하는 신호에 의거하여 판단하는 것 대신에, 네비게이션 시스템에 의해 얻어진 도로 정보나 차속 및 액셀 개방도 혹은 차량 가속도의 이력 등에 의거하여 판단하는 것으로 해도 된다. 따라서, 단계 S2에서의 판단은, 상기 서술한 단계 S1에 있어서의 하나의 판단 형태로서 실행하는 것으로 해도 된다. 또한, 오프 로드 스위치는, 큰 구배의 오르막길을 주행하는 등의 저차속이면서 고토크로 주행하는 경우에 「온」이 되는 것이 통상이기 때문에, 오프 로드 스위치가 「온」이면 「(단상 록 상태가)되기 쉽다」고 판단하여, 상기의 단계 S2에서는 단상 록 상태가 100% 발생하는 것으로서 긍정적인 판단이 성립한다.
단계 S2에서 부정적으로 판단된 경우, 전동기(3)가 단상 록 상태가 되지 않거나, 혹은 그 가능성이 낮아진다. 따라서, 이 경우에는, 계합 기구(CL)(12)를 계합시켜(단계 S3), 리턴한다. 이 계합 제어는, 계합 기구(12)의 전달 토크 용량을 증대시키는 제어이다. 따라서, 계합 기구(12)가 슬립하고 있어 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)의 상대 회전이 발생하고 있던 경우에는 그 상대 회전수(차(差)회전수)를 저감하거나, 혹은 제로로 하는 제어이며, 또한 유체 이음(11)과 함께 토크를 전달하고 있던 경우에는, 유체 이음(11)에 의한 토크의 전달 비율을 저감하고 또한 계합 기구(12)에 의한 토크의 전달 비율을 증대시키는 제어이다. 계합 기구(12)를 미끄러짐이 없는 소위 완전 계합 상태로 제어하면, 미끄러짐에 의한 동력 손실이 사라지므로 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 단계 S1에서 긍정적으로 판단된 경우, 혹은 단계 S2에서 긍정적으로 판단된 경우에는 계합 기구(CL)(12)를 해방측으로 제어하여(단계 S4), 리턴한다. 이 해방 제어는, 계합 기구(12)의 전달 토크 용량을 저하시키는 제어로서, 본 발명의 실시예에 있어서의 슬립 제어에 상당한다. 따라서, 유체 이음(11)에 있어서의 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)가 일체가 되어 회전하고 있어 상대 회전이 발생하고 있지 않은 경우에 상대 회전을 발생시키고, 또한 상대 회전이 발생하고 있던 경우에는 그 상대 회전수(차회전수)를 증대하는 제어이며, 또한 유체 이음(11)과 함께 토크를 전달하고 있던 경우에는, 유체 이음(11)에 의한 토크의 전달 비율을 증대시키고 또한 계합 기구(12)에 의한 토크의 전달 비율을 저감시키는 제어이다.
따라서, 구동 요구량이 증대하여 전동기(3)의 출력을 증대시키는 경우, 전동기(3)의 출력 토크의 증대에 따라 유체 이음(11)이 소위 슬립 상태가 되거나, 혹은 슬립량이 증대하여 상기 상대 회전수(차회전수)가 증대한다. 즉, 전동기(3)의 출력 토크의 증대에 대하여 지연되지 않고 슬립량이 발생 혹은 증대하여, 전동기(3)의 회전수가 증대한다. 바꿔 말하면, 전동기(3)를 대상으로 한 회전수 제어나 토크 제어를 특별히는 행하지 않고, 전동기(3)의 회전수를 단상 록 영역을 벗어난 회전수로 설정할 수 있다. 이와 같이 전동기(3)의 회전수를 증대시켜 전동기(3)의 동작 상태가 단상 록 영역에 들어가는 것이 회피 혹은 억제된다. 또한, 유체 이음(11)은 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)가 상대 회전함으로써, 플루이드를 개재한 토크의 전달이 발생한다. 따라서, 계합 기구(12)의 전달 토크 용량을 저하시켰다고 해도, 유체 이음(11)에 의해 토크가 전달되기 때문에, 전동기(3)로부터 구동륜(7)에 토크가 전달되어, 전동 차량(1)의 구동력을 확보할 수 있다. 또한, 구동측 부재(13)와 종동측 부재(14)의 상대 회전에 의해 플루이드가 교반되고, 또한 플루이드가 전단 되기 때문에 불가피한 발열이 발생한다. 그러나, 플루이드는 유체 이음(11)의 내부에서 순환 유동하고 있기 때문에, 플루이드로부터 외부로의 방열이 촉진되어, 온도 상승을 억제할 수 있다.
이어서, 전동 차량(1)을 하이브리드차로 하고, 그 하이브리드차를 대상으로 하는 제어 장치에 본 발명을 적용한 예를 설명한다. 도 4는 하이브리드차의 기어 트레인의 일례를 나타내고 있고, 엔진(ENG)(20)과 동일한 축선 상에, 엔진(20)측으로부터 차례로, 오버드라이브 기구(21), 동력 분할 기구(22), 제 1 모터·제너레이터(MG1)(23)가 배치되어 있다. 엔진(20)은, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등의 내연 기관이다. 오버드라이브 기구(21)는, 출력 회전수를 엔진 회전수보다 증대시키기 위한 기구로서, 도 4에 나타내는 예에서는, 싱글 피니언형의 유성 기어 기구로 구성되어 있다. 따라서 오버드라이브 기구(21)는, 선 기어(S21)와, 선 기어(S21)에 대하여 동심원 상에 배치된 링 기어(R21)와, 선 기어(S21) 및 링 기어(R21)에 맞물려 있는 피니언 기어를 자전 가능 및 공전 가능하게 유지하고 있는 캐리어(C21)를 구비하고 있다. 그 캐리어(C21)에 엔진(20)으로부터 동력이 전달되는 입력축(24)이 연결되어 있다. 또한, 선 기어(S21)와 캐리어(C21)를 선택적으로 연결하는 제 1 클러치(C1)와, 선 기어(S21)를 선택적으로 고정하는 브레이크(B1)가 설치되어 있다. 따라서, 클러치(C1)를 계합시킴으로써 오버드라이브 기구(21)의 전체가 일체가 되어 회전하는 소위 직결단이 되어, 오버드라이브 기구(21)에서의 변속비는 「1」이 된다. 이에 대하여 브레이크(B1)를 계합시켜 선 기어(S21)의 회전을 멈추면, 캐리어(C21)보다 링 기어(R21)의 회전수가 고회전수가 되어, 변속비가 「1」보다 작은 소위 오버드라이브단이 된다. 또한, 제 1 클러치(C1) 및 브레이크(B1)를 모두 계합시키면, 오버드라이브 기구(21)의 전체가 고정되어, 엔진(20)의 회전도 멈춘다. 또한, 제 1 클러치(C1) 및 브레이크(B1)를 모두 해방시키면, 선 기어(S21)가 자유 회전 상태가 되므로, 오버드라이브 기구(21)는 토크 전달을 행하지 않는다.
상기의 링 기어(R21)는 출력 요소로서, 동력 분할 기구(22)에 동력을 전달하도록 되어 있다. 동력 분할 기구(22)는 도 4에 나타내는 예에서는, 싱글 피니언형의 유성 기어 기구로 구성되어 있다. 따라서 동력 분할 기구(22)는, 선 기어(S22)와, 선 기어(S22)에 대하여 동심원 상에 배치된 링 기어(R22)와, 선 기어(S22) 및 링 기어(R22)에 맞물려 있는 피니언 기어를 자전 가능 및 공전 가능하게 유지하고 있는 캐리어(C22)를 구비하고 있다. 그 캐리어(C22)에 오버드라이브 기구(21)에 있어서의 링 기어(R21)가 연결되어 있다. 동력 분할 기구(22)에 있어서의 출력 요소는 링 기어(R22)로서, 링 기어(R22)에 출력 기어(25)가 연결되어 있다. 선 기어(S22)에 제 1 모터·제너레이터(23)가 연결되어 있어, 선 기어(S22)가 반력 요소로 되어 있다.
선 기어(S22)는 선 기어 축에 일체화되어 있고, 그 선 기어 축의 내부를 입력축(24)이 회전 가능하게 관통하고 있다. 그리고, 입력축(24)과 선 기어(S22)를 선택적으로 연결하는 제 2 클러치(CS)가 설치되어 있다. 이 제 2 클러치(CS)는, 후술하는 바와 같이, 시리즈 모드를 설정하기 위한 클러치이다.
입력축(24)과 평행하게 카운터 축(26)이 배치되고, 이 카운터 축(26)에 직경이 큰 드리븐 기어(27)와 직경이 작은 드라이브 기어(28)가 일체 회전하도록 설치되어 있다. 그 드리븐 기어(27)에 상기 서술한 출력 기어(25)가 맞물려 있다. 또한, 드라이브 기어(28)에는, 종감속기인 디퍼렌셜 기어(29)에 있어서의 링 기어(30)가 맞물려 있다. 구동력은 디퍼렌셜 기어(29)로부터 좌우의 구동륜(31)으로 전달된다. 따라서, 이들 드리븐 기어(27) 및 드라이브 기어(28)로 이루어지는 기어 열(列)은, 감속 기구를 구성하고 있다. 또한, 도 4에는, 작도의 편의상, 드라이브 기어(28) 및 디퍼렌셜 기어(29)를 도 4에서의 우측으로 위치를 변경하여 기재하고 있다.
본 발명의 실시예에 있어서의 전동기에 상당하는 제 2 모터·제너레이터(32)가, 입력축(24) 및 카운터 축(26)과 평행하게 배치되어 있다. 또한, 제 2 모터·제너레이터(32)와 동일 축선 상에 유체 이음(33)과, 본 발명의 실시예에 있어서의 계합 기구에 상당하는 록업 클러치(CL)가, 병렬로 배치되어 있다. 유체 이음(33)은 구동측 부재인 펌프 임펠러(35)와, 종동측 부재인 터빈 러너(36)를 대향시켜 배치하고, 펌프 임펠러(35)에 의해 생기(生起)시킨 플루이드의 나선류를 터빈 러너(36)에 공급함으로써, 펌프 임펠러(35)와 터빈 러너(36)의 사이에서 토크를 전달하도록 구성되어 있다. 그리고, 그 펌프 임펠러(35)가 제 2 모터·제너레이터(32)에 연결되어 있다. 또한, 터빈 러너(36)와 일체의 터빈 축(37)이 제 2 모터·제너레이터(32)의 중심부를 관통하여 상기 드리븐 기어(27)측으로 연장되어 있다. 그리고, 드리븐 기어(27)에 맞물려 있는 것 외의 드라이브 기어(38)가 터빈 축(37)에 장착되어 있다.
록업 클러치(CL)는, 펌프 임펠러(35) 혹은 이것과 일체의 부재와 터빈 러너(36) 혹은 이것과 일체의 부재를 기계적으로 연결하여 토크를 전달하는 클러치이며, 마찰 클러치 등의 유압 혹은 전자력 등에 의해 제어되어 전달 토크 용량이 연속적으로 변화되는 클러치로 구성되어 있다. 또한, 록업 클러치(CL)와 직렬로 댐퍼(39)가 설치되어 있다. 또한, 유체 이음(33) 및 록업 클러치(CL)는, 종래 알려져 있는 록업 클러치를 구비한 토크 컨버터여도 된다. 또한, 유체 이음(33) 및 록업 클러치(CL)가 본 발명의 실시예에 있어서의 동력 전달 기구에 상당하고 있다.
엔진(20)이 출력한 동력은 상기 서술한 동력 분할 기구(22)에 의해 제 1 모터·제너레이터(23)측과 출력 기어(25)측으로 분할된다. 이 경우, 제 1 모터·제너레이터(23)는 발전기로서 기능함으로써 선 기어(S22)에 반력 토크를 부여한다. 제 1 모터·제너레이터(23)에 의해 발생한 전력은 제 2 모터·제너레이터(32)에 공급되어 제 2 모터·제너레이터(32)가 모터로서 기능하고, 그 출력 토크가 상기 드리븐 기어(27)에 있어서, 출력 기어(25)로부터 출력된 토크에 더해진다. 따라서 각 모터·제너레이터(23, 32)는, 도시하지 않은 인버터나 축전 장치를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이들 모터·제너레이터(23, 32)는 일례로서 삼상 동기 전동기로 구성되어 있다.
상기의 하이브리드차에 관한 제어 계통을 도 5에 블록도로 나타내고 있다. 각 모터·제너레이터(23, 32)를 제어하는 모터·제너레이터용 전자 제어 장치(MG-ECU)(40)와, 엔진(20)을 제어하는 엔진용 전자 제어 장치(ENG-ECU)(41)가 설치되어 있다. 이들 전자 제어 장치(40, 41)는, 마이크로컴퓨터를 주체로 하여 구성되고, 입력된 각종의 신호 혹은 데이터에 의거하여 연산을 행하고, 그 연산 결과를 제어 지령 신호로서 출력하도록 구성되어 있다. MG-ECU(40)는, 주로, 제 1 모터·제너레이터(23) 및 제 2 모터·제너레이터(32)의 각각의 전류(MG1 전류, MG2 전류)를 제어하도록 구성되어 있다. 또한 ENG-ECU(41)는, 주로, 엔진(20)에 대하여 그 전자 스로틀 밸브(도시 생략)의 개방도를 지령하는 전자 스로틀 개방도 신호나 점화 및 그 시기를 지령하는 점화 신호를 출력하도록 구성되어 있다.
이들 전자 제어 장치(40, 41)에 대하여 지령 신호를 출력하고, 아울러 상기 서술한 각 클러치(C1, CS, CL)나 브레이크(B1)의 계합 및 해방의 제어나 전달 토크 용량의 제어를 행하는 하이브리드용 전자 제어 장치(HV-ECU)(42)가 설치되어 있다. 이 HV-ECU(42)는, 상기 서술한 각 전자 제어 장치(40, 41)와 동일하게, 마이크로컴퓨터를 주체로 하여 구성되고, 입력된 각종의 신호 혹은 데이터에 의거하여 연산을 행하며, 그 연산 결과를 제어 지령 신호로서 출력하도록 구성되어 있다. 그 입력되는 데이터를 예시하면, 차속, 액셀 개방도, 제 1 모터·제너레이터(MG1)의 회전수 센서에 의한 검출 데이터, 제 2 모터·제너레이터(MG2)의 회전수 센서에 의한 검출 데이터, 출력축(예를 들면 상기 카운터 축)의 회전수 센서에 의한 검출 데이터, 충전 잔량(SOC), 오프 로드 스위치로부터의 신호 등이다. 또한, 출력하는 지령 신호를 예시하면, 제 1 모터·제너레이터(MG1)의 토크 지령 및 제 2 모터·제너레이터(MG2)의 토크 지령이 상기 MG-ECU(40)에 출력되고, 엔진 토크 지령이 상기 ENG-ECU(41)에 출력된다. 또한, 각 클러치(C1, CS, CL) 및 브레이크(B1)의 제어 유압(PbC1, PbCS, PbCL, PbB1)이 HV-ECU(42)로부터 출력된다.
상기의 각 모터·제너레이터(23, 32)를 모터 혹은 발전기로서 기능시키고, 또한 각 클러치(C1, CS)나 브레이크(B1)를 계합 혹은 해방의 상태로 제어함으로써, 각종의 주행 모드가 설정된다. 도 6에 주행 모드를 일괄하여 나타내고 있다. 각 클러치(C1, CS)나 브레이크(B1)에 대하여, “○”는 계합, “△”는 어느쪽인가의 계합을 나타낸다. 또한, 각 모터·제너레이터(MG1이나 MG2)에 대하여, “G”는 주로 발전기로서 기능되는 것을 나타내고, “M”은 주로 구동 시에 모터로서 기능하고, 회생 시에 발전기로서 기능하는 것을 나타낸다. 하이브리드 모드(HV)는, 엔진(20)과 각 모터·제너레이터(23, 32)에 의하여 구동력을 발생시켜 주행하는 모드이며, 패럴렐 모드와 시리즈 모드를 선택 가능하다. 패럴렐 모드에서의 전진은, 상기 서술한 오버드라이브 기구(21)를 오버드라이브단(하이)으로 설정한 주행과 직결단(로우)으로 설정한 주행이 가능하다. 오버드라이브단은 브레이크(B1)만을 계합시켜 설정되고, 이 경우, 제 1 모터·제너레이터(23)는 발전기(G)로서 기능되어 엔진(20)의 회전수를 연비가 좋은 회전수로 제어한다. 제 1 모터·제너레이터(23)에 의해 발생한 전력은 제 2 모터·제너레이터(32)에 공급되어 제 2 모터·제너레이터(32)가 모터(M)로서 기능한다. 이에 대하여 직결단은, 제 1 클러치(C1)만을 계합시킴으로써 설정되고, 이 경우의 각 모터·제너레이터(23, 32)의 기능은, 오버드라이브단으로 주행하는 경우와 동일하다.
도 7은, 하이브리드 모드로 주행하고 있는 경우에 있어서의, 오버드라이브 기구(21)를 구성하고 있는 유성 기어 기구 및 동력 분할 기구(22)를 구성하고 있는 유성 기어 기구에 관한 공선도를 나타내고 있다. 도 7의 좌측이 오버드라이브 기구(21)에 관한 공선도이며, 우측이 동력 분할 기구(22)에 관한 공선도이다. 전진 시, 브레이크(B1)에 의해 선 기어(S21)가 고정되어 캐리어(C21)가 엔진(20)에 의해 회전되므로, 링 기어(R21)가 엔진 회전수보다 고속으로 회전한다. 즉, 변속비가 「1」보다 작은 오버드라이브단이 된다. 동력 분할 기구(22)에서 캐리어(C22)가 오버드라이브 기구(21)에 있어서의 링 기어(R21)와 함께 회전하고, 그 토크는 정방향(엔진(20)의 회전 방향)의 토크가 된다. 그 상태에서 제 1 모터·제너레이터(23)가 발전기로서 기능하고, 그 부방향(회전을 멈추는 방향)의 토크가 선 기어(S22)에 작용하고, 이에 따르는 정방향의 토크가 링 기어(R22)에 작용한다. 즉, 엔진(20)의 동력이 선 기어(S22)측과 링 기어(R22)측으로 분할된다. 그리고, 제 1 모터·제너레이터(23)에 의해 발전한 전력이 제 2 모터·제너레이터(32)에 공급되어 제 2 모터·제너레이터(32)가 모터로서 기능하므로, 그 토크가 상기 링 기어(R22)로부터 출력되는 토크에 가산되어 구동륜(31)을 향해 출력된다. 오버드라이브 기구(21)에서 직결단을 설정한 경우의 동작 상태를 도 7에 파선으로 나타내고 있다. 또한, 후진 주행은, 엔진(20)이 출력하는 동력에 의해 제 1 모터·제너레이터(23)를 회전시켜 발전하고, 그 전력에 의해 제 2 모터·제너레이터(32)를 부의 회전 방향으로 모터로서 기능시켜 행한다.
시리즈 모드는, 엔진(20)에 의해 제 1 모터·제너레이터(23)를 발전기로서 구동하고, 그 전력으로 제 2 모터·제너레이터(32)를 모터로서 구동함으로써 주행하는 모드이다. 따라서 제 2 클러치(CS)만을 계합시킴으로써, 엔진(20)의 동력을 제 1 모터·제너레이터(23)에 전달하고, 제 1 모터·제너레이터(23)가 발전기(G)로서 기능한다. 또한, 제 2 모터·제너레이터(32)는 제 1 모터·제너레이터(23)에 의해 발생한 전력이 급전되어 모터(M)로서 기능하고, 정회전하여 전진 주행하고, 또한 부방향으로 회전하여 후진 주행한다.
도 8은, 시리즈 모드로 주행하는 경우에 있어서의, 오버드라이브 기구(21)를 구성하고 있는 유성 기어 기구 및 동력 분할 기구(22)를 구성하고 있는 유성 기어 기구에 관한 공선도를 나타내고 있다. 도 8의 좌측이 오버드라이브 기구(21)에 관한 공선도이며, 우측이 동력 분할 기구(22)에 관한 공선도이다. 전진 시, 엔진(20)의 동력이 제 2 클러치(CS)를 개재하여 제 1 모터·제너레이터(23)에 전달되어 제 1 모터·제너레이터(23)가 정방향으로 회전하여, 발전을 행한다. 또한, 동력 분할 기구(22)에 있어서의 선 기어(S22)가 정회전되지만, 캐리어(C22)에 링 기어(R21)가 연결되어 있는 오버드라이브 기구(21)에서는, 선 기어(S21)가 공전하므로, 동력 분할 기구(22)에 있어서의 캐리어(C22)에 반력이 발생하지 않고, 그 결과, 링 기어(R22)에는 엔진(20)의 동력이 전달되지 않는다. 한편, 제 1 모터·제너레이터(23)에 의해 발생한 전력에 의해 제 2 모터·제너레이터(32)가 정방향으로 회전하여 토크를 출력하므로, 차량이 전진 주행한다. 이 경우, 동력 분할 기구(22)의 링 기어(R22)는 정방향으로 회전된다. 또한, 후진 시에는, 제 2 모터·제너레이터(32)가 부방향으로 회전한다.
이어서, EV 모드에 대하여 설명한다. EV 모드는, 엔진(20)의 동력을 사용하지 않고, 축전 장치의 전력으로 주행하는 모드이며, 따라서 차량은 전기 자동차(EV: Electric Car)로서 주행한다. 제 2 모터·제너레이터(32)는 유체 이음(33) 혹은 록업 클러치(CL)를 개재하여 터빈 축(37)에 연결되어 있으므로, EV 모드에서는 주로 제 2 모터·제너레이터(32)가 구동력원으로서 동작하고, 구동력 혹은 제동력이 부족한 경우에 제 1 모터·제너레이터(23)가 병용된다. 즉, 제 2 모터·제너레이터(32)만을 사용하는 단 구동 모드와, 양방의 모터·제너레이터(23, 32)를 이용하는 양 구동 모드가 가능하다. 단 구동 모드에서는, 제 2 모터·제너레이터(32)만이 구동력원으로서 동작하므로, 각 클러치(C1, CS) 및 브레이크(B1)는 해방되고, 또한 제 1 모터·제너레이터(23)는 특별히 제어하지 않아 역행 및 회생 모두 행하지 않는다. 그리고, 제 2 모터·제너레이터(32)는 구동 시에는 모터(M)로서 기능하고, 제동 시에는 발전기(G)로서 기능한다. 회생에 따르는 제동력이 부족한 경우에는, 제 1 클러치(C1)와 브레이크(B1) 중 적어도 어느 일방이 계합된다. 또한, 각 모터·제너레이터(23, 32)가 발전기(G)로서 기능하고, 발전에 따르는 부 토크가 제동력으로서 작용한다.
도 9는, 단 구동 모드로 주행하는 경우에 있어서의, 오버드라이브 기구(21)를 구성하고 있는 유성 기어 기구 및 동력 분할 기구(22)를 구성하고 있는 유성 기어 기구에 관한 공선도를 나타내고 있다. 도 9의 좌측이 오버드라이브 기구(21)에 관한 공선도이며, 우측이 동력 분할 기구(22)에 관한 공선도이다. 전진 시, 제 2 모터·제너레이터(32)만이 구동력을 출력하기 때문에, 동력 분할 기구(22)에 있어서의 링 기어(R22)가 정회전한다. 선 기어(S22)에는 제 1 모터·제너레이터(23)의 코깅 토크가 작용하고 있다. 또한, 오버드라이브 기구(21)의 링 기어(R21)에 연결되어 있는 캐리어(C22)에는, 오버드라이브 기구(21)의 선 기어(S21)가 공전함으로써, 그 회전을 멈추는 방향의 토크(부 토크)가 거의 가해지고 있지 않다. 따라서 링 기어(R22)가 차속에 따른 회전수로 회전하고, 선 기어(S22)가 정지하고 있을 정도의 저회전수로 회전하고, 또한 캐리어(C22)가 링 기어(R22)보다 저속으로 회전한다. 한편, 오버드라이브 기구(21)에서는, 엔진(20)에 연결되어 있는 캐리어(C21)가 정지하고 있고, 링 기어(R21)가 동력 분할 기구(22)에 있어서의 캐리어(C22)와 동일 속도로 회전하며, 이에 따라 선 기어(S21)가 부방향으로 회전한다. 이러한 오버드라이브 기구(21) 및 동력 분할 기구(22)에 있어서의 각 회전 요소의 회전은, 제 2 모터·제너레이터(32)에 의해 카운터 축(26) 상의 드리븐 기어(27)가 회전되는 것에 따르는 소위 연동 회전이다. 또한, 제 2 모터·제너레이터(32)가 부방향으로 회전하여 구동력을 출력함으로써 후진 주행한다.
양 구동 모드는, 제 1 클러치(C1) 및 브레이크(B1)가 계합되고, 또한 각 모터·제너레이터(23, 32)가 함께 모터(M)로서 동작하는 주행 모드이다. 그 상태를 도 10에 공선도로 나타내고 있다. 오버드라이브 기구(21)는, 제 1 클러치(C1)가 계합되어 그 전체가 일체화되고, 그 상태로 브레이크(B1)가 계합됨으로써, 오버드라이브 기구(21)의 전체의 회전을 멈출 수 있다. 따라서, 그 링 기어(R21)에 연결되어 있는 동력 분할 기구(22)의 캐리어(C22)가 고정되고, 그 상태에서 제 1 모터·제너레이터(23)가 부회전 방향으로 모터로서 동작한다. 따라서, 제 1 모터·제너레이터(23)에 의한 토크가 링 기어(R22)로부터 정회전 방향의 토크로서 출력된다. 또한, 제 2 모터·제너레이터(32)가 정회전 방향으로 모터로서 동작한다. 따라서, 제 2 모터·제너레이터(32)의 토크가, 출력 기어(25)로부터 출력되는 토크에 가산된다. 후진 시에는, 각 모터·제너레이터(23, 32)의 토크의 방향이 전진 시와는 반대가 된다.
도 4에 나타내는 하이브리드차에서는, 엔진(20) 및 각 모터·제너레이터(23, 32)가 구동력원으로 되어 있고, 상기 서술한 어느쪽 주행 모드라도 제 2 모터·제너레이터(32)가 모터로서 기능하여, 토크를 출력한다. 따라서, 발진 시나 저차속 상태에서 가속하는 가속 시 등에 단상 록 상태에 빠질 가능성이 있다. 단상 록 상태의 판정 혹은 추정(예측)은, 상기 서술한 실시예와 동일하게 하여 행할 수 있고, 단상 록 상태가 된다고 판정 혹은 추정되는 경우, 상기의 하이브리드차에 있어서도 록업 클러치(CL)의 슬립량을 증대시켜 유체 이음(33)에서의 상대 회전수를 증대시키고, 이로써 제 2 모터·제너레이터(32)의 회전수를 상기 서술한 단상 록 영역으로부터 제외하거나, 혹은 들어가지 않도록 한다. 그 제어를, 발진 시의 예로 설명한다.
도 11은 본 발명과 관련된 제어 장치에 의한 제어를 행한 경우의 제 2 모터·제너레이터(MG2)(32)의 회전수나 록업 클러치(CL)의 유압 등의 변화를 나타내는 타임 차트이다. 이 경우의 제어에 있어서도, 단상 록 상태가 발생하기 쉬운 것이 판정 혹은 추정된 경우에, 록업 클러치(CL)의 전달 토크 용량을 저하시켜 제 2 모터·제너레이터(32)의 회전수를 증대시키기 때문에, 그 제어의 기본적인 내용은, 상기 서술한 EV 모드의 경우의 제어 내용과 동일하다.
차량이 정지(구동륜 회전수가 제로)되어 있는 상태에서 액셀 페달(도시 생략)이 약간 밟혀지고, 이에 따라 엔진 회전수가 아이들 회전수 정도 혹은 그것보다 약간 큰 회전수로 되어 있다. 이 경우, 출력 기어(25)의 회전을 멈춰 두기 때문에, 제 1 모터·제너레이터(MG1)(23)는 정방향으로 회전하여 발전기로서 기능하고 있다. 또한, 제 2 모터·제너레이터(32)는 크리프 토크에 상당하는 정 토크를 출력하고, 또한 록업 클러치(CL)가 계합되어 있어, 제 2 모터·제너레이터(32)의 회전수는 제로로 되어 있다. 이 상태에서 액셀 페달이 밟혀져 액셀 개방도가 증대하면(t1시점), 엔진 회전수 및 엔진 토크가 증대하고, 또한 엔진 회전수를 연비가 좋은 회전수로 제어하기 위해 제 1 모터·제너레이터(23)의 회전수가 증대하고, 또한 부 토크가 증대한다. 또한, 제 2 모터·제너레이터(32)의 출력 토크가 증대된다. 그 시점에서는, 차량은 발진하고 있지 않으므로, 제 2 모터·제너레이터(32)의 회전은 멈춰 있다. 이 때문에, 제 2 모터·제너레이터(32)의 동작 상태가 단상 록 상태가 되는 것의 판정 혹은 추정이 성립한다(t2 시점).
단상 록 상태의 판정의 성립에 의해 록업 클러치(CL)의 유압이 즉시 저하된다. 이 경우, 소정의 구배로 저하시켜도 되고, 혹은 록업 클러치(CL)의 유압을 단계적으로 저하시킨 후, 소정의 구배로 저하시켜도 된다. 이 제어는, 록업 클러치(CL)의 전달 토크 용량을 저하시켜 록업 클러치(CL)나 유체 이음(33)의 미끄러짐(상대 회전)을 유발시키기 위한 제어이며, 따라서 목표 유압을 설정하여 제어를 행한다고 해도, 예를 들면 피드 포워드 제어에 의해 실행된다. 또한, 토크의 전달 비율로서는, 록업 클러치(CL)에 의해 저하되고, 유체 이음(33)에 의해 증대한다. 따라서, 제 2 모터·제너레이터(32)의 회전수가 증대하기 시작한다. 또한, 제 2 모터·제너레이터(32)의 토크는, 종전의 토크로 유지되거나, 혹은 증대 구배가 저하된다. 전술한 바와 같이 단상 록 상태는, 제 2 모터·제너레이터(32)의 토크 혹은 전류값이 크고 또한 회전수가 저회전수인 것에 의해 발생한다. 이에 대하여 상기한 바와 같이 록업 클러치(CL)의 전달 토크 용량을 저하시켜 제 2 모터·제너레이터(32)의 회전수를 증대시킴으로써, 제 2 모터·제너레이터(32)의 동작 상태가 단상 록 상태에 빠지는 것이 회피된다. 또한 이 경우, 제 2 모터·제너레이터(32)의 토크는, 록업 클러치(CL)와 유체 이음(33)의 양방에 의해 전달되기 때문에, 제 2 모터·제너레이터(32)에 의한 구동 토크가 전혀 상실되지 않고, 구동 토크가 확보된다. 또한, 유체 이음(33)에서 플루이드가 전단(剪斷) 혹은 교반되어 발열한다고 해도, 플루이드는 유체 이음(33)의 내부나 오일 쿨러(도시 생략) 등과의 사이에서 순환 유동하므로, 열을 외부로 방산하여, 온도의 상승이 억제된다.
상기의 t2 시점 이후에 있어서도 액셀 개방도가 증대하면, 이에 따라 엔진 회전수나 엔진 토크, 제 2 모터·제너레이터(32)의 회전수나 토크가 증대하기 때문에, 차량의 구동력이 증대하고, 차량이 발진하여(t3 시점), 구동륜의 회전수가 증대하기 시작한다. 그 시점에서 액셀 개방도가 소정의 개방도로 유지되어 있는 것에 의해 엔진 회전수 및 엔진 토크는 액셀 개방도에 따른 값으로 유지되고, 또한, 제 1 모터·제너레이터(23)의 토크는 그 시점의 구동 토크를 유지하도록 일정값으로 유지되고, 또한 제 1 모터·제너레이터(23)의 회전수는 약간 저하된다. 그리고, 록업 클러치(CL)의 유압은 대략 제로가 되어 록업 클러치(CL)가 해방되고, 제 2 모터·제너레이터(32)의 토크는 제 1 모터·제너레이터(23)가 발전하는 전력에 따른 토크를 향해 증대되고, 또한 회전수는 대략 일정하게 유지된다. 이렇게 하여 구동륜 회전수(차속)가 일정값에 도달하여 유지되면(t4 시점), 각 모터·제너레이터(23, 32)의 토크가 일정값으로 유지된다. 또한, 차량이 발진하여 제 2 모터·제너레이터(32)의 동작 상태가 단상 록 상태에 빠질 가능성이 사라진 경우에는, 록업 클러치(CL)를 계합시킨다. 이렇게 함으로써 제 2 모터·제너레이터(32)로부터 구동륜(31)에 이르는 전동 경로에 있어서의 미끄러짐이나 이에 따르는 동력 손실을 방지 혹은 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 각 구체예에 한정되지 않는 것으로서, 다양한 변형예가 가능하다. 예를 들면, 단상 록이 되기 쉬운 정도, 혹은 단상 록의 정도를 판정 혹은 산출하고, 그 판정 혹은 산출된 정도에 따른 슬립 제어를 행하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 단상 록이 발생하기 쉬운 정도 혹은 단상 록의 정도는, 오프 로드 스위치의 온 혹은 오프, 차륜의 회전수, 오르막길의 구배, 액셀 개방도 혹은 이에 의거하는 요구 토크 등에 의거하여 구할 수 있다. 이렇게 하여 구해진 단상 록이 되기 쉬운 정도 혹은 단상 록의 정도가 높은 경우, 즉 단상 록이 되기 더 쉽고, 혹은 열부하가 보다 큰 단상 록의 경우에는, 슬립 제어의 양 즉 유체 이음에 있어서의 상대 회전수를, 보다 고회전수로 한다.
또한, 본 발명에 있어서의 제어의 대상인 전동 차량은, 요컨대, 주행을 위한 구동력을 출력하는 전동기와 구동륜의 사이의 전동 경로에, 유체 이음과 계합 기구가 병렬로 배치된 차량이면 된다. 따라서, 예를 들면 상기 서술한 유체 이음(33)과 록업 클러치(CL)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 카운터 축(26) 상에서 드리븐 기어(27)와 드라이브 기어(28)의 사이에 배치되어 있어도 된다. 또한, 이 발명에서는, 계합 기구를 해방시킴으로써 유체 이음의 미끄러짐(상대 회전)을 발생시키는 제어 이외에, 계합 기구 및 유체 이음을 모두 미끄러짐 상태로 설정해 두고, 단상 록 상태가 발생하는 것이 판정 혹은 추정된 경우에 계합 기구 및 유체 이음의 미끄러짐량을 모두 증대시키는 것으로 해도 된다. 요컨대, 유체 이음 및 계합 기구에 연결되어 있는 전동기의 회전수를 증대시키도록 제어하는 구성이면 된다.

Claims (4)

  1. 전동 차량의 제어 장치로서,
    상기 전동 차량은 구동륜, 구동력원 및 구동력 전달 경로를 포함하고, 상기 구동력원은 전동기를 포함하며, 상기 구동력 전달 경로는 상기 구동력원이 발생시킨 구동력을 구동륜에 전달하도록 구성되고,
    상기 제어 장치는,
    상기 구동력 전달 경로에 배치되는 동력 전달 기구에 있어서, 상기 동력 전달 기구는 구동측 부재, 종동측 부재, 유체 이음, 및 계합 기구를 포함하며, 상기 구동측 부재는 상기 전동기에 연결되고, 상기 종동측 부재는 상기 구동륜에 연결되며, 상기 유체 이음은 상기 구동측 부재와 상기 종동측 부재가 상대 회전하면서 유체를 개재하여 토크를 전달하도록 구성되고, 상기 계합 기구는 상기 구동측 부재와 상기 종동측 부재를 연결하도록 구성되는 상기 동력 전달 기구와,
    상기 전동기의 동작 상태가, 미리 정한 소정 기간 내에 상기 전동기에서 발생하는 열부하가 미리 정한 소정값 이상이 되는 동작 상태가 되는지 여부를 판정하도록 구성되는 전자 제어 유닛에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 동작 상태가 된다고 판단한 경우에, 상기 동력 전달 기구를 제어하여 슬립 제어를 실행하여 상기 전동기의 회전수가, 상기 동작 상태가 된 시점의 상기 전동기의 회전수보다 고회전수가 되고 또한 상기 유체 이음에 있어서의 상기 상대 회전의 회전수가 증대하도록 구성되는 상기 전자 제어 유닛을 포함하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계합 기구는, 전달 토크 용량을 연속적으로 변화시키는 클러치이고,
    상기 전자 제어 유닛은 상기 슬립 제어로서, 상기 클러치의 전달 토크 용량을 저하시키도록 구성되는 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열부하가 상기 소정값 이상이 되는 동작 상태는, 상기 전동기의 토크 또는 전류값이 미리 정한 소정의 범위 내이고 또한 상기 전동기의 회전수가 미리 정한 회전수 이하인 동작 상태이고,
    상기 전자 제어 유닛은 상기 전동기에 요구되는 토크 혹은 전류값 및 회전수에 의거하여 상기 열부하가 상기 소정값 이상의 상태가 되는 것을 판정하도록 구성되는 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계합 기구는, 전달 토크 용량을 변화시키는 클러치인 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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