(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド車両の発進性能の低下を抑制でき、クラッチの摩擦材の劣化やヒートスポットの発生を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関２と、内燃機関２のトルクが伝達される第１ロータ１１と駆動軸へトルクを伝達する第２ロータ１２とを備える回転電機と、第１ロータ１１と第２ロータ１２とを係合できるクラッチ４と、を備える車両に適用される制御装置３０において、内燃機関２がトルクを出力した状態で車両を発進させる際、回転電機の温度が所定温度以上ではクラッチ４による伝達トルクを増加させて半係合状態として、クラッチ４の冷却液１７の温度が所定温度以上ではクラッチ４による伝達トルクを減少させて半係合状態とする制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関から出力されたトルクが伝達される第１ロータと、駆動軸へトルクを伝達する第２ロータと、を有し、前記第１ロータと前記第２ロータとの間で作用する電磁気力により第１ロータのトルクを第２ロータに伝達することができる回転電機と、
前記第１ロータと前記第２ロータとを機械的に係合させることができる湿式クラッチと、
を備えるハイブリッド車両に適用され、
前記内燃機関がトルクを出力した状態で前記電磁気力を用いて前記第１ロータのトルクを前記第２ロータへ伝達させた後、前記第２ロータの回転速度が前記湿式クラッチを完全に係合できる値に到達してから前記湿式クラッチを完全に係合させることにより、前記内燃機関のトルクを利用して前記ハイブリッド車両を発進させる発進制御手段を備えるハイブリッド車両の制御装置において、
前記発進制御手段は、
前記第２ロータの回転速度が前記湿式クラッチを完全に係合できる値に到達する前であって、前記回転電機の温度が所定温度以上の場合は、前記第１ロータから前記第２ロータへの前記湿式クラッチによる伝達トルクを増加させて前記湿式クラッチを半係合状態とし、
前記第２ロータの回転速度が前記湿式クラッチを完全に係合できる値に到達した以後であって、前記湿式クラッチの温度が所定温度以上の場合は、前記第１ロータから前記第２ロータへの前記湿式クラッチによる伝達トルクを減少させて前記湿式クラッチを半係合状態とすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のトルクが伝達される第１ロータと、駆動軸にトルクを伝達する第２ロータとを有する回転電機を備え、第１ロータと第２ロータとを機械的に係合させることができる湿式クラッチを備えるハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１ロータと第２ロータとの間で作用する電磁気力により内燃機関から駆動軸へトルクを伝達する第１のトルク伝達経路と、湿式クラッチを係合して第１ロータと第２ロータとを機械的に連結することにより内燃機関から駆動軸へトルクを伝達する第２のトルク伝達経路と、を用いることができるハイブリッド車両の制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３１７６０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９２８８６号公報
【特許文献３】特開２０１１−０８４１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関がトルクを出力した状態でハイブリッド車両を発進させる場合、第１のトルク伝達経路を用いて第１ロータのトルクを第２ロータへ伝達させた後、第２ロータの回転速度が湿式クラッチを完全に係合できる値に到達してから湿式クラッチを完全に係合させることにより、ハイブリッド車両を発進させる。このようなハイブリッド車両の発進を繰り返すと、第１ロータと第２ロータとの間で作用する電磁気力を生じさせるために回転電機のコイルに流す電流により回転電機の温度が上昇してコイルに流せる電流が減少し、発進性能が低下することがある。また、第２ロータの回転速度が湿式クラッチを完全に係合できる値に到達した以後に湿式クラッチを完全に係合させることにより、クラッチ板の間を冷却液が流れず湿式クラッチの冷却性能が低下し、摩擦材が劣化したりヒートスポットが発生したりすることがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ハイブリッド車両の発進性能の低下を抑制でき、湿式クラッチの摩擦材の劣化やヒートスポットの発生を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関から出力されたトルクが伝達される第１ロータと、駆動軸へトルクを伝達する第２ロータと、を有し、前記第１ロータと前記第２ロータとの間で作用する電磁気力により第１ロータのトルクを第２ロータに伝達することができる回転電機と、前記第１ロータと前記第２ロータとを機械的に係合させることができる湿式クラッチと、を備えるハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関がトルクを出力した状態で前記電磁気力を用いて前記第１ロータのトルクを前記第２ロータへ伝達させた後、前記第２ロータの回転速度が前記湿式クラッチを完全に係合できる値に到達してから前記湿式クラッチを完全に係合させることにより、前記内燃機関のトルクを利用して前記ハイブリッド車両を発進させる発進制御手段を備えるハイブリッド車両の制御装置において、前記発進制御手段は、前記第２ロータの回転速度が前記湿式クラッチを完全に係合できる値に到達する前であって、前記回転電機の温度が所定温度以上の場合は、前記第１ロータから前記第２ロータへの前記湿式クラッチによる伝達トルクを増加させて前記湿式クラッチを半係合状態とし、前記第２ロータの回転速度が前記湿式クラッチを完全に係合できる値に到達した以後であって、前記湿式クラッチの温度が所定温度以上の場合は、前記第１ロータから前記第２ロータへの前記湿式クラッチによる伝達トルクを減少させて前記湿式クラッチを半係合状態とする（請求項１）。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、回転電機の温度が所定温度以上の場合に第１ロータから第２ロータへの湿式クラッチによる伝達トルクを増加させて湿式クラッチを半係合状態とすることにより、回転電機に流す電流を減少させて回転電機の発熱を抑制し、発進性能の低下を抑制することができる。また、湿式クラッチの温度が所定温度以上の場合に第１ロータから第２ロータへの湿式クラッチによる伝達トルクを減少させて湿式クラッチを半係合状態とすることにより、冷却液がクラッチ板の間を滑り流れて冷却性能が向上するため、摩擦材の劣化やヒートスポットの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。
【図２】図１のハイブリッド車両に搭載された回転電機及びロックアップクラッチの構成を示した図。
【図３】ＥＣＵが実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図４】図３のサブルーチンを示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示すように、車両１は、内燃機関２及び回転電機３を走行用動力源として備えたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、ロックアップクラッチ４、変速機５、駆動軸６、差動装置７及び駆動輪８を備える。ロックアップクラッチ４は、本発明に係る湿式クラッチに相当する。回転電機３は、ステータ１０、第１ロータ１１及び第２ロータ１２を備える。ロックアップクラッチ４は第１クラッチ板４ａと第２クラッチ板４ｂとを備え、第１クラッチ板４ａと第２クラッチ板４ｂとを機械的に係合したり解放したりすることができる。第１クラッチ板４ａは第１ロータ１１と機械的に連結し第１ロータ１１と一体回転する。第２クラッチ板４ｂは第２ロータ１２と機械的に連結し第２ロータ１２と一体回転する。そのため、ロックアップクラッチ４は、第１ロータ１１と第２ロータ１２とを機械的に係合させることができる。第１ロータ１１は内燃機関２から出力されたトルクが伝達される入力軸１３と機械的に連結し、第１ロータ１１は入力軸１３と一体回転する。そのため、第１ロータ１１は内燃機関２と同一の回転速度で回転し、内燃機関２から出力されたトルクが第１ロータ１１に伝達される。第２ロータ１２は出力軸１４と機械的に連結し、第２ロータ１２は出力軸１４と一体回転する。出力軸１４は変速機５と機械的に連結している。そのため、第２ロータ１２のトルクは変速機５を介して駆動軸６へ伝達される。駆動軸６へ伝達されたトルクは、差動装置７を介して左右の駆動輪８に分配される。
【００１０】
図２に示すように、ステータ１０はステータケース１５に固定されており、第１ロータ１１は回転可能に設けられている。第２ロータ１２は第１ロータ１１と同軸上に回転可能に設けられている。第１ロータ１１、第２ロータ１２及びステータ１０は、第１ロータ１１の回転軸を中心に同心円状に配置され、第２ロータ１２は、第１ロータ１１よりも径方向外側、かつステータ１０よりも径方向内側に設けられている。第２ロータ１２は第１ロータ１１に対し相対回転可能に設けられている。
【００１１】
第１ロータ１１は、第１ロータ鉄心１１ａと第１ロータ巻線１１ｂとを備える。第２ロータ１２は永久磁石を備えている。第１ロータ巻線１１ｂに交流電流が流れると、第１ロータ巻線１１ｂに生じた磁界と第２ロータ１２の永久磁石との間の相互作用により、第２ロータ１２を回転させるトルクが生じる。また、ステータ１０は、ステータ鉄心１０ａとステータ巻線１０ｂとを備える。ステータ巻線１０ｂに交流電流が流れると、ステータ巻線１０ｂに生じた磁界と第２ロータ１２の永久磁石との間の相互作用により、第２ロータ１２を回転させるトルクが生じる。
【００１２】
ロックアップクラッチ４は多板クラッチであり、油圧を利用して係合又は解放を切り替えることが可能である。ロックアップクラッチ４に供給する油圧を調整することで、第１クラッチ板４ａと第２クラッチ板４ｂとの間の締結力を調整することができる。第１クラッチ板４ａと第２クラッチ板４ｂとの間の締結力を調整することにより、ロックアップクラッチ４を介して第１ロータ１１と第２ロータ１２との間で伝達されるトルクを調整できる。完全係合に必要となる所定油圧以上の油圧で生じる締結力とすることにより、ロックアップクラッチ４は完全に係合する。ロックアップクラッチ４を完全に係合することにより、本形態では、第１ロータ１１と第２ロータ１２とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、油圧を調整してロックアップクラッチ４を完全に解放すると、第１ロータ１１と第２ロータ１２との間の回転速度差が許容される。また、締結力が最大値よりも小さい値になるように油圧を調整してロックアップクラッチ４を半係合状態とすることにより、第１ロータ１１と第２ロータ１２との間の回転速度差を許容しながら、ロックアップクラッチ４を介した内燃機関２と変速機５との間のトルク伝達を許容することができる。第１クラッチ板４ａと第２クラッチ板４ｂとの間の摩擦によりロックアップクラッチ４は発熱するため、ロックアップクラッチ４には入力軸１３の内部に形成された空洞１６から冷却液１７が供給される。
【００１３】
車両１は、バッテリー２０、ステータ用インバータ２１、第１ロータ用インバータ２２、整流器２３及び昇圧コンバータ２４を備える。直流電源として設けられたバッテリー２０は充電及び放電が可能である。ステータ用インバータ２１は、ステータ巻線１０ｂと電気的に接続されており、バッテリー２０から供給された直流電流を交流電流に変換して、ステータ巻線１０ｂに供給することができる。また、ステータ用インバータ２１は、ステータ巻線１０ｂに流れる交流電流を直流電流に変換してバッテリー２０に充電させることもできる。第１ロータ用インバータ２２は、第１ロータ巻線１１ｂと電気的に接続されており、バッテリー２０から供給された直流電流を交流電流に変換して、第１ロータ巻線１１ｂに供給することができる。
【００１４】
整流器２３は、第１ロータ巻線１１ｂと電気的に接続されており、第１ロータ巻線１１ｂに流れる交流電流を整流して直流電流に変換できる。昇圧コンバータ２４は、整流器２３で整流された直流電流の電圧を昇圧して出力できる。ステータ用インバータ２１は、昇圧コンバータ２４で昇圧された直流電流を交流電流に変換してステータ巻線１０ｂへ供給することができる。そのため、第１ロータ巻線１１ｂとステータ巻線１０ｂとの間で電力変換を行うことができる。また、昇圧コンバータ２４で昇圧された直流電流によりバッテリー２０に充電することもできる。
【００１５】
内燃機関２がトルクを出力している場合、内燃機関２から出力されたトルクが第１ロータ１１に伝達されて第１ロータ１１が回転する。そして、ロックアップクラッチ４が解放された状態で、第１ロータ１１の回転速度が第２ロータ１２の回転速度より高くなると、第１ロータ巻線１１ｂに誘導起電力が生じる。この状態で昇圧コンバータ２４の出力電圧がバッテリー２０の電圧よりも高くなるように昇圧比が制御されれば、第１ロータ巻線１１ｂに誘導電流が流れ、誘導電流により生じた磁界と第２ロータ１２の永久磁石との間の相互作用により第２ロータ１２を第１ロータ１１と同じ方向に回転させる電磁気力が生じる。そのため、内燃機関２から第１ロータ１１に伝達されたトルクは、第１ロータ１１と第２ロータ１２との間で作用する電磁気力によって、第２ロータ１２に伝達され、駆動軸６を回転させることができる。この電磁気力によって第１ロータ１１のトルクが第２ロータ１２へ伝達される状態では、第１ロータ１１と第２ロータ１２との間の回転速度差を許容できるため、駆動輪８の回転が停止していても内燃機関２がストールすることはない。そのため、本形態では、回転電機３を発進装置として機能させることができ、トルクコンバータ等を発進装置として設ける必要がない。
【００１６】
第１ロータ巻線１１ｂに生じた誘導電流は、整流器２３に供給される。整流器２３に供給された交流電流は整流器２３で直流電流に整流され、整流された直流電流を昇圧コンバータ２４は昇圧できる。そして、昇圧コンバータ２４で昇圧された直流電流がステータ用インバータ２１で交流電流に変換されてステータ巻線１０ｂに供給されると、ステータ巻線１０ｂに生じた磁界と第２ロータ１２の永久磁石との間の相互作用により第２ロータ１２の回転方向のトルクを増加させることができる。また、バッテリー２０からステータ巻線１０ｂへ電力供給するようにステータ用インバータ２１を動作させれば、更に第２ロータ１２の回転方向のトルクを増加させることができる。
【００１７】
一方、ロックアップクラッチ４を係合して第１ロータ１１と第２ロータ１２とを機械的に連結することにより、第１ロータ巻線１１ｂに電流が流れず第１ロータ１１と第２ロータ１２との間で作用する電磁気力が生じなくても、ロックアップクラッチ４を介して内燃機関２のトルクを駆動軸６へ伝達することができる。
【００１８】
このように、本形態では、第１ロータ１１と第２ロータ１２との間に作用する電磁気力により内燃機関２のトルクを駆動軸６へ伝達する第１のトルク伝達経路２５の他に、ロックアップクラッチ４を係合して第１ロータ１１と第２ロータ１２とを機械的に連結することにより内燃機関２のトルクを駆動軸６へ伝達する第２のトルク伝達経路２６が設けられている。
【００１９】
車両１の各部の制御は電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０には、内燃機関２の回転速度に応じた信号を出力するエンジン回転速度センサ３１、車両１の速度に応じた信号を出力する車速センサ３２、回転電機３の温度に応じた信号を出力する回転電機温度センサ３３、ロックアップクラッチ４の温度に応じた信号を出力するクラッチ温度センサ３４等の出力信号が入力される。ＥＣＵ３０は、ステータ用インバータ２１、第１ロータ用インバータ２２、昇圧コンバータ２４、ロックアップクラッチ４、内燃機関２等に対して制御を行う。
【００２０】
内燃機関２がトルクを出力した状態で車両１を発進させる場合、ＥＣＵ３０は、昇圧コンバータ２４の出力電圧がバッテリー２０の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ２４を制御し、第１ロータ巻線１１ｂに誘導電流を流す。第１ロータ巻線１１ｂに誘導電流が流れると、第１ロータ１１と第２ロータ１２との間で作用する電磁気力により第１ロータ１１のトルクが第２ロータ１２に伝達される。そして、ＥＣＵ３０は、第２ロータ１２の回転速度がロックアップクラッチ４を完全に係合できる値に到達してからロックアップクラッチ４を完全に係合させることにより、車両１を発進させる。図３及び図４は、内燃機関２がトルクを出力した状態で車両１を発進させる場合に、第１ロータ１１と第２ロータ１２との間で作用する電磁気力による第１ロータ１１から第２ロータへのトルク伝達を開始してからロックアップクラッチ４を完全に係合させるまでの間にＥＣＵ３０が実施する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図３及び図４の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ３０は、図３及び図４の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る発進制御手段として機能する。
【００２１】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１において、第２ロータ１２の回転速度Ｎ２がロックアップ可能回転速度ＮＬ以上か否かを判定する。ロックアップ可能回転速度ＮＬは、ロックアップクラッチ４を完全に係合することができる回転速度であり、本発明に係る「湿式クラッチを完全に係合できる値」に相当する。ＥＣＵ３０は、車速センサ３２の出力及び変速機５のギアから第２ロータ１２の回転速度Ｎ２を検出することができる。第２ロータ１２の回転速度Ｎ２がロックアップ可能回転速度ＮＬ以上の場合は、ステップＳ２に進む。この場合、ロックアップクラッチ４を係合させる準備が整ったものとして、ＥＣＵ３０はロックアップクラッチ４の係合制御を開始する。一方、第２ロータ１２の回転速度Ｎ２がロックアップ可能回転速度ＮＬよりも小さい場合は、ステップＳ３に進む。
【００２２】
ステップＳ３において、ＥＣＵ３０は、回転電機温度センサ３３の出力から検出した回転電機３の温度Ｔｍが所定温度Ｔ１以上か否かを判定する。回転電機３の温度Ｔｍが所定温度Ｔ１以上の場合は、ステップＳ４に進む。一方、回転電機３の温度Ｔｍが所定温度Ｔ１よりも低い場合は、ステップＳ５に進む。
【００２３】
ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は、第１ロータ１１から第２ロータ１２へのロックアップクラッチ４による伝達トルクを増加させるように、ロックアップクラッチ４を制御する。この結果、ロックアップクラッチ４は半係合状態となる。そして、今回のルーチンを終了する。
【００２４】
ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は、第１ロータ１１から第２ロータ１２へのロックアップクラッチ４による伝達トルクを減少させるように、ロックアップクラッチ４を制御する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００２５】
図４はステップＳ２の処理内容を示している。ステップＳ２１において、ＥＣＵ３０は、クラッチ温度センサ３４の出力から検出したロックアップクラッチ４の温度Ｔｃが所定温度Ｔ２以上か否かを判定する。ロックアップクラッチ４の温度Ｔｃが所定温度Ｔ２よりも低い場合は、ステップＳ２２に進む。一方、ロックアップクラッチ４の温度Ｔｃが所定温度Ｔ２以上の場合は、ステップＳ２３に進む。
【００２６】
ステップＳ２２において、ＥＣＵ３０は、第１ロータ１１から第２ロータ１２へのロックアップクラッチ４による伝達トルクを増加させるように、ロックアップクラッチ４を制御する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００２７】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ３０は、第１ロータ１１から第２ロータ１２へのロックアップクラッチ４による伝達トルクを減少させるように、ロックアップクラッチ４を制御する。この結果、ロックアップクラッチ４は完全に係合せず半係合状態となる。そして、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、ＥＣＵ３０は、第１ロータ１１の回転速度Ｎ１と第２ロータ１２の回転速度Ｎ２との間の回転速度差ΔＮが所定値Ｎｓよりも大きいか否かを判定する。第１ロータ１１の回転速度Ｎ１は内燃機関２の回転速度と同じであるため、ＥＣＵ３０はエンジン回転速度センサ３１の出力から第１ロータ１１の回転速度Ｎ１を検出することができる。回転速度差ΔＮは、次の式１で定義される。
【００２８】
ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２    ・・・・・１
【００２９】
回転速度差ΔＮが所定値Ｎｓよりも大きい場合は、今回のルーチンを終了する。一方、回転速度差ΔＮが所定値Ｎｓ以下の場合は、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５において、ＥＣＵ３０は内燃機関２の回転速度を上昇させるように内燃機関２を制御する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００３０】
以上説明した図３及び図４の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実行することにより、発進性能の低下が抑制され、摩擦材の劣化やヒートスポットの発生が抑制される。
【００３１】
本発明は、上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において、種々の形態にて実施できる。上記形態では、油圧により締結力を調整できる多板クラッチをロックアップクラッチとして用いているが、例えば電磁力により締結力を調整できる単板クラッチをロックアップクラッチとして用いたハイブリッド車両にも本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  車両（ハイブリッド車両）
２  内燃機関
３  回転電機
４  ロックアップクラッチ（湿式クラッチ）
６  駆動軸
１１  第１ロータ
１２  第２ロータ
３０  ＥＣＵ（発進制御手段）
【図１】
2015178311.tif 000003
【図２】
2015178311.tif 000004
【図３】
2015178311.tif 000005
【図４】
2015178311.tif 000006