(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンが動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された第１電動機とを有し前記第１電動機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式変速機構と、前記電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された第２電動機と、前記出力回転部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構とを備えた動力伝達装置の、制御装置であって、
前記差動機構は、前記エンジンが動力伝達可能に連結された入力要素と、前記第１電動機が動力伝達可能に連結された反力要素と、前記電気式変速機構の出力回転部材に連結された出力要素との３つの回転要素を有しており、
前記第１電動機の運転状態が制御不能となる前記電気式変速機構の故障を判定する故障判定部と、
前記電気式変速機構の故障が判定されると、前記エンジンの運転を停止するエンジン作動制御部と、
前記電気式変速機構の故障が判定されたことに伴い前記エンジンの運転が停止される場合には、前記エンジンが回転停止するまでに前記機械式変速機構のアップシフトを開始する変速制御部と
を、含むことを特徴とする動力伝達装置の制御装置。
【請求項２】
前記電気式変速機構の故障が判定されたことに伴い前記エンジンの運転が停止される場合に、前記エンジンが回転停止した状態での前記第１電動機の推定回転速度を算出し、前記第１電動機の推定回転速度が所定過回転速度領域に入るか否かを判定する過回転速度判定部を更に備え、
前記変速制御部は、前記第１電動機の推定回転速度が前記所定過回転速度領域に入ると判定された場合に、前記機械式変速機構のアップシフトを開始することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項３】
前記変速制御部は、前記エンジンが回転停止した状態で前記第１電動機の回転速度が前記所定過回転速度領域から外れる前記機械式変速機構の推定変速比を算出し、前記機械式変速機構の変速比を前記推定変速比とするように前記機械式変速機構をアップシフトすることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項４】
前記機械式変速機構は、係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて複数の変速段が選択的に形成される自動変速機であり、
前記変速制御部は、前記アップシフト後の変速段を形成する為の係合装置を係合することで前記アップシフトを進行させることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の動力伝達装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気式変速機構と機械式変速機構とを直列に備える動力伝達装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンが動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された第１電動機とを有し前記第１電動機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式変速機構と、前記電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された第２電動機と、前記出力回転部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構とを備えた動力伝達装置の制御装置が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用駆動装置がそれである。この特許文献１には、機械式変速機構として公知の遊星歯車式の自動変速機を用いること、又、予め定められた変速マップに従って自動変速機の変速を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２７５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、第１電動機による電気式変速機構の制御が不能となる故障が発生したときに、エンジンをフューエルカットして停止させる場合がある。このような場合、電気式変速機構では、第１電動機にてエンジン回転速度を制御できない為、差動作用が働く差動機構における各回転要素の回転速度の相対的関係から、車速と機械式変速機構のギヤ比とで定まる機械式変速機構の入力回転部材の回転速度(電気式変速機構の出力回転部材の回転速度も同意)と、回転停止させられるエンジンの回転速度とで、第１電動機の回転速度が定められる。このとき、機械式変速機構の入力回転部材の回転速度が高いと第１電動機が過回転となるおそれがある。これに対して、上記故障がいつ発生しても良いように、エンジンが回転停止させられると第１電動機が過回転となってしまうような機械式変速機構の入力回転部材の回転速度以上の走行領域を避けて走行すること、すなわち公知の変速マップにおいて高車速側でローギヤ比側の使用を制限することが考えられる。しかしながら、上記の制限によって、運転者の加速要求が大きくても、ローギヤ比でより高車速まで加速するということが制限されてしまい、故障時でない正常時の走行中におけるドライバビリティを低下させるおそれがある。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電気式変速機構と機械式変速機構とを直列に備えた動力伝達装置において、電気式変速機構の正常時の走行中におけるドライバビリティを低下させることなく、電気式変速機構の故障時に第１電動機の過回転を抑制することができる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明の要旨とするところは、(a) エンジンが動力伝達可能に連結された差動機構と前記差動機構に動力伝達可能に連結された第１電動機とを有し前記第１電動機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式変速機構と、前記電気式変速機構の出力回転部材に動力伝達可能に連結された第２電動機と、前記出力回転部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構とを備えた動力伝達装置の、制御装置であって、(b) 前記差動機構は、前記エンジンが動力伝達可能に連結された入力要素と、前記第１電動機が動力伝達可能に連結された反力要素と、前記電気式変速機構の出力回転部材に連結された出力要素との３つの回転要素を有しており、(c) 前記第１電動機の運転状態が制御不能となる前記電気式変速機構の故障を判定する故障判定部と、(d) 前記電気式変速機構の故障が判定されると、前記エンジンの運転を停止するエンジン作動制御部と、(e) 前記電気式変速機構の故障が判定されたことに伴い前記エンジンの運転が停止される場合には、前記エンジンが回転停止するまでに前記機械式変速機構のアップシフトを開始する変速制御部とを、含むことにある。
【０００７】
また、第２の発明は、前記第１の発明に記載の動力伝達装置の制御装置において、前記電気式変速機構の故障が判定されたことに伴い前記エンジンの運転が停止される場合に、前記エンジンが回転停止した状態での前記第１電動機の推定回転速度を算出し、前記第１電動機の推定回転速度が所定過回転速度領域に入るか否かを判定する過回転速度判定部を更に備え、前記変速制御部は、前記第１電動機の推定回転速度が前記所定過回転速度領域に入ると判定された場合に、前記機械式変速機構のアップシフトを開始することにある。
【０００８】
また、第３の発明は、前記第２の発明に記載の動力伝達装置の制御装置において、前記変速制御部は、前記エンジンが回転停止した状態で前記第１電動機の回転速度が前記所定過回転速度領域から外れる前記機械式変速機構の推定変速比を算出し、前記機械式変速機構の変速比を前記推定変速比とするように前記機械式変速機構をアップシフトすることにある。
【０００９】
また、第４の発明は、前記第１の発明から第３の発明の何れか１つに記載の動力伝達装置の制御装置において、前記機械式変速機構は、係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて複数の変速段が選択的に形成される自動変速機であり、前記変速制御部は、前記アップシフト後の変速段を形成する為の係合装置を係合することで前記アップシフトを進行させることにある。
【発明の効果】
【００１１】
前記第１の発明によれば、電気式変速機構の故障が判定されたことに伴いエンジンの運転が停止される場合には、エンジンが回転停止するまでに機械式変速機構のアップシフトが開始されるので、運転停止に伴ってエンジンが回転停止したときには、電気式変速機構の出力回転部材の回転速度は電気式変速機構の故障が判定される前よりも低くされる。これにより、第１電動機の回転速度は、差動機構における３つの回転要素の回転速度の相対的関係から、機械式変速機構がアップシフトされない場合と比べて絶対値が低くされるので、第１電動機の過回転が抑制される。このことは、電気式変速機構の正常時の走行中において、エンジンが回転停止させられると第１電動機が過回転となってしまうような機械式変速機構の入力回転部材の回転速度以上の走行領域を避けて走行する必要がない、ということである。よって、電気式変速機構と機械式変速機構とを直列に備えた動力伝達装置において、電気式変速機構の正常時の走行中におけるドライバビリティを低下させることなく、電気式変速機構の故障時に第１電動機の過回転を抑制することができる。
【００１２】
また、前記第２の発明によれば、エンジンが回転停止した状態での第１電動機の推定回転速度が所定過回転速度領域に入ると判定された場合に機械式変速機構のアップシフトが開始されるので、電気式変速機構の故障時に第１電動機の過回転を適切に抑制することができる。
【００１３】
また、前記第３の発明によれば、エンジンが回転停止した状態で第１電動機の回転速度が所定過回転速度領域から外れる機械式変速機構の推定変速比とするように機械式変速機構をアップシフトするので、電気式変速機構の故障時に第１電動機の過回転を確実に抑制することができる。
【００１４】
また、前記第４の発明によれば、機械式変速機構は、係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて複数の変速段が選択的に形成される自動変速機であり、アップシフト後の変速段を形成する為の係合装置が係合されることでアップシフトが進行させられるので、電気式変速機構の出力回転部材の回転速度を速やかに低下させることができ、電気式変速機構の故障時に第１電動機の過回転を確実に抑制することができる。つまり、アップシフト後の変速段を形成する為の係合装置を係合することでアップシフトを進行させる変速制御の場合には、アップシフトの係合進行に伴って機械式変速機構の入力回転部材の回転速度が低下するので、機械式変速機構の入力回転部材の回転速度が成り行きで低下した後にアップシフト後の変速段を形成する為の係合装置を係合する変速制御の場合と比べて、機械式変速機構の入力回転部材の回転速度の低下速度が速くなり、電気式変速機構の故障時に第１電動機の過回転を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用される車両に備えられた動力伝達装置の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。
【図２】動力分配機構における各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図であって、走行中のときの一例を示す図である。
【図３】自動変速機の一例を説明する骨子図である。
【図４】図３で例示した自動変速機の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。
【図５】電子制御装置の制御作動の要部すなわち電気式無段変速機と自動変速機とを直列に備えた動力伝達装置において、電気式無段変速機の正常時の走行中におけるドライバビリティを低下させることなく、電気式無段変速機の故障時に第１電動機の過回転を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明が適用される車両１０に備えられた動力伝達装置１２の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、エンジン１４と第１電動機ＭＧ１と第２電動機ＭＧ２とを備えたハイブリッド車両である。動力伝達装置１２は、エンジン１４と第１電動機ＭＧ１と第２電動機ＭＧ２とが複数の回転要素(回転部材)の何れかに動力伝達可能に連結された差動機構としての動力分配機構１６と、動力分配機構１６と駆動輪１８との間に配設された自動変速機(ＡＴ)２０とを備えている。動力伝達装置１２において、エンジン１４や第２電動機ＭＧ２から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、自動変速機２０へ伝達され、その自動変速機２０から差動歯車装置２２等を介して駆動輪１８へ伝達される。
【００１９】
エンジン１４は、車両１０の主動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。このエンジン１４は、後述する電子制御装置５０によってスロットル弁開度θth或いは吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の運転状態が制御されることによりエンジントルクＴeが制御される。
【００２０】
第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、発動機としての機能及び発電機としての機能を有しており、発動機又は発電機として選択的に作動させられるモータジェネレータである。これら第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、各々、動力伝達装置１２に備えられたインバータ２４を介して動力伝達装置１２に備えられたバッテリ２６に接続されており、後述する電子制御装置５０によってインバータ２４が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々の出力トルク(或いは回生トルク)であるＭＧ１トルクＴg及びＭＧ２トルクＴmが制御される。バッテリ２６は、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。
【００２１】
動力分配機構１６は、サンギヤＳと、そのサンギヤＳに対して同心円上に配置されたリングギヤＲと、それらサンギヤＳ及びリングギヤＲに噛み合うピニオンギヤＰを自転且つ公転自在に支持するキャリアＣＡとを三つの回転要素として備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置から構成されており、差動作用を生じる差動機構として機能する。動力伝達装置１２において、キャリアＣＡにはダンパ２８を介してエンジン１４が動力伝達可能に連結され、サンギヤＳには第１電動機ＭＧ１が動力伝達可能に連結され、リングギヤＲには第２電動機ＭＧ２が動力伝達可能に連結されている。動力分配機構１６において、キャリアＣＡは入力要素として機能し、サンギヤＳは反力要素として機能し、リングギヤＲは出力要素として機能する。
【００２２】
動力分配機構１６における各回転要素の回転速度の相対的関係は、図２の共線図により示される。この共線図において、縦軸Ｓ(ｇ軸)、縦軸ＣＡ(ｅ軸)、及び縦軸Ｒ(ｍ軸)は、サンギヤＳの回転速度、キャリアＣＡの回転速度、及びリングギヤＲの回転速度をそれぞれ表す軸であり、縦軸Ｓ、縦軸ＣＡ、及び縦軸Ｒの相互の間隔は、縦軸Ｓと縦軸ＣＡとの間隔を１としたとき、縦軸ＣＡと縦軸Ｒとの間隔がρ(すなわち動力分配機構１６のギヤ比(歯車比)ρ＝サンギヤＳの歯数Ｚs／リングギヤＲの歯数Ｚr)となるように設定されたものである。又、実線と二点鎖線とは、自動変速機２０の変速段(ギヤ段)がローギヤ(例えば第１速ギヤ段)のとき(実線参照)とハイギヤ(例えば第２速ギヤ段)のとき(二点鎖線参照)とを同じ車速Ｖ及びエンジン回転速度Ｎeにて比較したものである。
【００２３】
又、図２の実線及び二点鎖線は、少なくともエンジン１４を駆動源として走行するエンジン走行が可能なハイブリッド走行モードにおける各回転要素の相対速度を示している。このハイブリッド走行モードでは、動力分配機構１６において、キャリアＣＡに入力されるエンジントルクＴeに対して、第１電動機ＭＧ１による負トルクである反力トルクが正回転にてサンギヤＳに入力されると、リングギヤＲには正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクＴd(＝Ｔe／(１＋ρ)＝−(１／ρ)×Ｔg)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、エンジン直達トルクＴdとＭＧ２トルクＴmとの合算トルクが車両前進方向の駆動力として自動変速機２０を介して駆動輪１８へ伝達される。このとき、第１電動機ＭＧ１は正回転にて負トルクを発生する発電機として機能する。第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｗgは、バッテリ２６に充電されたり、第２電動機ＭＧ２にて消費される。第２電動機ＭＧ２は、発電電力Ｗgの全部又は一部を用いて、或いは発電電力Ｗgに加えてバッテリ２６からの電力を用いて、ＭＧ２トルクＴmを出力する。第２電動機ＭＧ２の消費電力Ｗmが、発電電力Ｗgの全部を消費した電力であって、バッテリ２６から持ち出された電力を消費した電力を含まない場合には、バッテリ２６の充放電電力収支はゼロとなる。
【００２４】
図２の各破線Ａ，Ｂに示すように、エンジン１４を停止させると共に第２電動機ＭＧ２を駆動源として走行するモータ走行が可能なモータ走行モードでの共線図では、動力分配機構１６において、キャリアＣＡはゼロ回転とされ、リングギヤＲには正回転にて正トルクとなるＭＧ２トルクＴmが入力される。このとき、サンギヤＳに連結された第１電動機ＭＧ１は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。つまり、モータ走行モードでは、エンジン１４は駆動されず、エンジン回転速度Ｎeはゼロとされ、ＭＧ２トルクＴm(ここでは正回転の力行トルク)が車両前進方向の駆動力として自動変速機２０を介して駆動輪１８へ伝達される。
【００２５】
動力伝達装置１２では、エンジン１４が動力伝達可能に連結された第１回転要素ＲＥ１としてのキャリアＣＡと差動用電動機としての第１電動機ＭＧ１が動力伝達可能に連結された第２回転要素ＲＥ２としてのサンギヤＳと走行用電動機としての第２電動機ＭＧ２が動力伝達可能に連結された第３回転要素ＲＥ３としてのリングギヤＲとの３つの回転要素を有する動力分配機構１６を備えて、第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構１６の差動状態が制御される電気式変速機構(電気式差動機構)としての電気式無段変速機３０(図１参照)が構成される。つまり、エンジン１４が動力伝達可能に連結された動力分配機構１６と動力分配機構１６に動力伝達可能に連結された第１電動機ＭＧ１とを有して、第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構１６の差動状態が制御される電気式無段変速機３０が構成される。電気式無段変速機３０は、変速比γ０(＝エンジン回転速度Ｎe／ＭＧ２回転速度Ｎm)を変化させる電気的な無段変速機として作動させられる。
【００２６】
図１に戻り、自動変速機２０は、電気式無段変速機３０の出力回転部材である伝達部材３２と駆動輪１８との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構である。伝達部材３２は、リングギヤＲと一体的に連結されていると共に、自動変速機２０の入力回転部材である変速機入力軸(ＡＴ入力軸)３４と一体的に連結されている。伝達部材３２には、第２電動機ＭＧ２が動力伝達可能に連結されている。動力伝達装置１２は、電気式無段変速機３０と自動変速機２０とを直列に備えている。自動変速機２０は、例えば複数組の遊星歯車装置と複数の係合装置とを有し、複数の係合装置の何れかの掴み替えにより(すなわち係合装置の係合と解放との切替えにより)変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速を行う公知の遊星歯車式自動変速機である。つまり、自動変速機２０は、係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて、変速比(ギヤ比)γat(＝ＡＴ入力回転速度Ｎi／ＡＴ出力回転速度Ｎo)が異なる複数の変速段(ギヤ段)が選択的に形成される機械式変速機構である。
【００２７】
前記複数の係合装置はそれぞれ、エンジン１４や第２電動機ＭＧ２からの動力を受ける変速機入力軸３４と、自動変速機２０の出力回転部材である、駆動輪１８に動力を伝達する変速機出力軸(ＡＴ出力軸)３６との間で回転とトルクとを伝達する油圧式の摩擦係合装置である。これら係合装置は、自動変速機２０に備えられた油圧制御回路３８内のソレノイドバルブ等による係合油圧(クラッチ油圧)の調圧によりそれぞれのトルク容量(クラッチトルク)が変化させられることで、それぞれ係合と解放とが制御される。本実施例では、便宜上、前記複数の係合装置をクラッチＣと称すが、クラッチＣはクラッチ以外にも公知のブレーキ等を含むものとする。
【００２８】
ここで、クラッチＣのクラッチトルクは、例えばクラッチＣの摩擦材の摩擦係数や摩擦板を押圧するクラッチ油圧によって決まる。クラッチＣを滑らすことなく(すなわちクラッチＣに差回転速度を生じさせることなく)変速機入力軸３４と変速機出力軸３６との間でトルク(例えば変速機入力軸３４に入力されるトルクであるＡＴ入力トルクＴi)を伝達する為には、そのトルクに対してクラッチＣの各々にて受け持つ必要があるクラッチ伝達トルク分(すなわちクラッチＣの分担トルク)が得られるクラッチトルクが必要になる。但し、クラッチ伝達トルク分が得られるクラッチトルクにおいては、クラッチトルクを増加させてもクラッチ伝達トルクは増加しない。つまり、クラッチトルクは、クラッチＣが伝達できる最大のトルクに相当し、クラッチ伝達トルクは、クラッチＣが実際に伝達するトルクに相当する。尚、クラッチトルク(或いはクラッチ伝達トルク)とクラッチ油圧とは、例えばクラッチＣのパック詰めに必要なクラッチ油圧を供給する領域を除けば、略比例関係にある。
【００２９】
図３は、自動変速機２０の一例を説明する骨子図である。尚、自動変速機２０は変速機入力軸３４の軸心Ｃに対して略対称的に構成されており、図３ではその軸心Ｃの下半分が省略されている。図３において、自動変速機２０は、第１遊星歯車装置２１ａ及び第２遊星歯車装置２１ｂの各回転要素(サンギヤＳ１，Ｓ２、キャリアＣＡ１，ＣＡ２、リングギヤＲ１，Ｒ２)が、直接的に或いはクラッチＣ(クラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１，Ｂ２）やワンウェイクラッチＦ１を介して間接的(或いは選択的)に、一部が互いに連結されたり、変速機入力軸３４、非回転部材としてのケース４０、或いは変速機出力軸３６に連結されている。そして、クラッチＣのそれぞれの係合解放制御により、運転者のアクセル操作や車速Ｖ等に応じて、図４の係合作動表に示すように前進４段の各ギヤ段が成立させられる。図４の「１ｓｔ」から「４ｔｈ」は前進ギヤ段としての第１速ギヤ段から第４速ギヤ段を意味している。図４の係合作動表は、上記各ギヤ段とクラッチＣの各作動状態との関係をまとめたものであり、「○」は係合、「△」はエンジンブレーキ時に係合、空欄は解放をそれぞれ表している。第１速ギヤ段「１ｓｔ」を成立させるブレーキＢ２には並列にワンウェイクラッチＦ１が設けられているので、発進時(加速時)にはブレーキＢ２を係合させる必要は無い。
【００３０】
図１に戻り、車両１０は、例えば動力伝達装置１２の制御装置を含む電子制御装置５０を備えている。よって、図１は、電子制御装置５０の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置５０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置５０は、エンジン１４の出力制御、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の回生制御を含む各出力制御、自動変速機２０の変速制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、電動機制御用、油圧制御用(変速制御用)等に分けて構成される。
【００３１】
電子制御装置５０には、車両１０が備える各種センサ(例えばエンジン回転速度センサ６０、レゾルバ等の電動機回転速度センサ６２，６４、車速センサ６６、アクセル開度センサ６８、スロットル弁開度センサ７０など)により検出された検出信号に基づく各種実際値(例えばエンジン１４の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe、第１電動機ＭＧ１の回転速度であるＭＧ１回転速度Ｎg、変速機入力軸３４の回転速度であるＡＴ入力回転速度Ｎiに対応する第２電動機ＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度Ｎm、車速Ｖに対応する変速機出力軸３６の回転速度であるＡＴ出力回転速度Ｎo、運転者の加速要求量としてのアクセルペダルの操作量であるアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θthなど)が、それぞれ供給される。又、電子制御装置５０からは、エンジン１４の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Ｓe、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２を制御するインバータ２４を作動させる為の電動機制御指令信号Ｓmg、自動変速機２０の変速に関連するクラッチＣを制御する為の油圧制御指令信号Ｓpなどが、それぞれ出力される。この油圧制御指令信号Ｓpは、例えばクラッチＣの各々の油圧アクチュエータへ供給される各クラッチ油圧を調圧する各ソレノイドバルブを駆動する為の指令信号(油圧指令値)であり、油圧制御回路３８へ出力される。
【００３２】
電子制御装置５０は、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部５２、及び変速制御手段すなわち変速制御部５４を備えている。
【００３３】
ハイブリッド制御部５２は、エンジン１４の作動を制御するエンジン作動制御手段すなわちエンジン作動制御部５５としての機能と、インバータ２４を介して第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動を制御する電動機作動制御手段すなわち電動機作動制御部５６としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン１４、第１電動機ＭＧ１、及び第２電動機ＭＧ２によるハイブリッド駆動制御等を実行する。具体的には、ハイブリッド制御部５２は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(例えば駆動力マップ)にアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで要求駆動力Ｆdemを算出する。ハイブリッド制御部５２は、エンジン最適燃費点、伝達損失、補機負荷、自動変速機２０のギヤ比γat、バッテリ２６の充放電可能電力Ｗin，Ｗout等を考慮して、その要求駆動力Ｆdemが得られるように、エンジン１４、第１電動機ＭＧ１、及び第２電動機ＭＧ２を制御する指令信号(エンジン出力制御指令信号Ｓe及び電動機制御指令信号Ｓmg)を出力する。この制御の結果として、電気式無段変速機３０の変速比γ０が制御される。
【００３４】
変速制御部５４は、ハイブリッド制御部５２によるエンジン１４、第１電動機ＭＧ１、第２電動機ＭＧ２、及び電気式無段変速機３０の変速比γ０の制御等と協調して、要求駆動力Ｆdemが得られるように、自動変速機２０の変速制御を実行する。具体的には、変速制御部５４は、要求駆動力Ｆdemを得る為に自動変速機２０の変速を実行すべきと判断した場合には、要求駆動力Ｆdemを満たすと判断したギヤ段を形成するように、自動変速機２０の変速に関与するクラッチＣを係合及び／又は解放させる油圧制御指令信号Ｓpを油圧制御回路３８へ出力する。
【００３５】
ところで、第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御不能となる電気式無段変速機３０の故障が発生する可能性がある。電気式無段変速機３０の故障は、例えば第１電動機ＭＧ１に関わる故障やエンジン１４に関わる故障である。第１電動機ＭＧ１に関わる故障では、第１電動機ＭＧ１の運転状態を制御することができないので、第１電動機ＭＧ１による電気式無段変速機３０の制御が不能となる。この第１電動機ＭＧ１に関わる故障では、エンジントルクＴeの反力を第１電動機ＭＧ１にて受け持つことができない為、エンジン１４の運転を停止させることが望ましい。又、エンジン１４に関わる故障では、エンジン１４の運転を停止させてエンジン１４を回転停止させること(すなわちエンジン回転速度Ｎeをゼロとすること)が望ましい。その為、このエンジン１４に関わる故障では、第１電動機ＭＧ１は故障しておらず、第１電動機ＭＧ１自体は作動させることが可能であっても、エンジン１４を回転停止させる為(すなわちエンジン回転速度Ｎeがゼロで規制される為)、第１電動機ＭＧ１を自由に動かすことができなくなる。電気式無段変速機３０の故障は、エンジン１４を回転停止させる必要がある故障である。
【００３６】
エンジン走行中に電気式無段変速機３０の故障が発生した為にエンジン１４を回転停止させる場合、動力分配機構１６における３つの回転要素の回転速度の相対的関係から、ＡＴ入力回転速度Ｎi(ＭＧ２回転速度Ｎmも同意)と、ゼロに向かって低下するエンジン回転速度Ｎeとで、ＭＧ１回転速度Ｎgが定められる(図２参照)。このときＡＴ入力回転速度Ｎiが高い程、第１電動機ＭＧ１が過回転と成り易い。そして、車速Ｖが高い程、又、自動変速機２０のギヤ段が低車速側(ロー側)である程、ＡＴ入力回転速度Ｎiが高く成り易い。その為、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１が過回転とならないように、故障時でない正常時のエンジン走行中には高車速側でローギヤ比側の使用を制限することで、電気式無段変速機３０の故障の発生に備えることが考えられる。しかしながら、このような制限によって、運転者の加速要求が大きくても、ローギヤ比でより高車速まで加速するということが制限されてしまい、正常時のエンジン走行中におけるドライバビリティを低下させるおそれがある。
【００３７】
又、別の観点では、エンジン走行中に電気式無段変速機３０の故障が発生した場合、第２電動機ＭＧ２によるモータ走行にて回避走行することが可能である。エンジン走行に比べてＡＴ入力トルクＴiが低くされるモータ走行では、駆動力を確保する為に、自動変速機２０をダウンシフトすることが考えられる。しかしながら、自動変速機２０のダウンシフトによってＡＴ入力回転速度Ｎiが更に高くされるので、第１電動機ＭＧ１がより過回転とされ易くなる。
【００３８】
そこで、電子制御装置５０は、エンジン走行中に電気式無段変速機３０の故障が発生し、且つエンジン１４を回転停止させる場合、自動変速機２０をアップシフトする。自動変速機２０のアップシフトによってＡＴ入力回転速度Ｎiが低くされるので、第１電動機ＭＧ１が過回転とされ難くなる。モータ走行での駆動力確保に優先して、第１電動機ＭＧ１の耐久性確保を優先する。エンジン１４が回転停止した後に自動変速機２０のアップシフトを開始したのでは、第１電動機ＭＧ１の過回転を抑制できない。その為、電子制御装置５０は、エンジン１４が回転停止するまでに自動変速機２０のアップシフトを開始する。好適には、電子制御装置５０は、エンジン１４が回転停止するまでに自動変速機２０のアップシフトを完了する。
【００３９】
エンジン１４が回転停止した状態で第１電動機ＭＧ１が過回転とならないのであれば、自動変速機２０をアップシフトする必要はない。その為、電子制御装置５０は、電気式無段変速機３０の故障が発生した時点で、エンジン１４が回転停止したら第１電動機ＭＧ１が過回転となるか否かを予測し、第１電動機ＭＧ１が過回転となるのであれば自動変速機２０のアップシフトを開始する。
【００４０】
少なくとも１段高車速側(ハイ側)のギヤ段へ自動変速機２０をアップシフトすることでＡＴ入力回転速度Ｎiを低くすれば、第１電動機ＭＧ１の過回転は抑制できる。好適には、第１電動機ＭＧ１が確実に過回転とならないようにＡＴ入力回転速度Ｎiを低くすることが望ましい。その為、電子制御装置５０は、エンジン１４が回転停止した状態で第１電動機ＭＧ１が過回転とならない自動変速機２０のギヤ比γat以下のギヤ比γatとなるハイ側ギヤ段へ自動変速機２０をアップシフトする。
【００４１】
一般的に、クラッチＣの係合解放制御によりギヤ段が形成される自動変速機２０では、被駆動状態におけるアップシフト時は、成り行きでＡＴ入力回転速度Ｎiが低下するのを待ち、ＡＴ入力回転速度Ｎiが変速後の同期回転速度近傍まで低下した後に、アップシフト後のギヤ段を形成する為のクラッチＣを係合するオフアップシフトを実行する。一方で、自動変速機２０では、駆動状態におけるアップシフト時は、アップシフト後のギヤ段を形成する為のクラッチＣを係合することでＡＴ入力回転速度Ｎiを強制的に低下させてアップシフトを進行させるオンアップシフトを実行する。電気式無段変速機３０の故障時は、電気式無段変速機３０からトルクが出力されない為、オフアップシフトを実行しても良い。しかしながら、オフアップシフトは、オンアップシフトと比べてＡＴ入力回転速度Ｎiの低下速度が遅くなる。加えて、動力伝達装置１２では、変速機入力軸３４に第２電動機ＭＧ２が連結されている為、第２電動機ＭＧ２の慣性によりＡＴ入力回転速度Ｎiの低下速度が遅くなる。そうすると、オフアップシフトは、オンアップシフトと比べて、エンジン回転速度Ｎeの低下速度によっては第１電動機ＭＧ１が過回転と成り易くなる。その為、好適には、オンアップシフトを実行してＡＴ入力回転速度Ｎiの低下速度を速くし、第１電動機ＭＧ１が過回転と成り難くすることが望ましい。電子制御装置５０は、エンジン走行中に電気式無段変速機３０の故障が発生し、且つエンジン１４を回転停止させる場合、自動変速機２０のオンアップシフトを実行する。
【００４２】
具体的には、電子制御装置５０は、故障判定手段すなわち故障判定部５８、及び過回転速度判定手段すなわち過回転速度判定部５９を更に備えている。
【００４３】
故障判定部５８は、第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御不能となる電気式無段変速機３０の故障が発生したか否かを判定する。故障判定部５８は、電動機制御指令信号Ｓmgに対してインバータ２４における第１電動機ＭＧ１の電流センサ値が異常となる第１電動機ＭＧ１の故障が発生した場合、過電流、内部回路故障、短絡等のインバータ２４の故障が発生した場合、電子制御装置５０のうちで電動機制御用の制御装置に第１電動機ＭＧ１や第２電動機ＭＧ２との通信異常等の異常が発生した場合、バッテリ２６の充放電可能電力Ｗin，Ｗoutの制御異常等のバッテリ２６の異常が発生した場合、エンジン出力制御指令信号Ｓeに対してエンジン出力異常やエンジン始動異常となるエンジン１４の故障が発生した場合などには、電気式無段変速機３０の故障が発生したと判定する。
【００４４】
エンジン作動制御部５５は、エンジン１４の運転を停止する。好適には、エンジン作動制御部５５は、エンジン走行中に、故障判定部５８により電気式無段変速機３０の故障が発生したと判定された場合には、エンジン１４の運転を停止するエンジン停止処理を実行する。エンジン作動制御部５５は、例えばエンジン１４のフューエルカット(Ｆ／Ｃ)を実施してエンジン停止処理を実行する。
【００４５】
過回転速度判定部５９は、エンジン走行中に、故障判定部５８により電気式無段変速機３０の故障が発生したと判定され、且つエンジン作動制御部５５によりエンジン停止処理が実行される場合には、エンジン１４が回転停止した状態での第１電動機ＭＧ１の推定回転速度(以下、推定ＭＧ１回転速度Ｎgeという)を算出する。電気式無段変速機３０は、動力分配機構１６の３つの回転要素のうちの２つの回転要素における回転速度が決まると残りの１つの回転要素における回転速度が決まる。その為、過回転速度判定部５９は、動力分配機構１６における３つの回転要素の回転速度の相対的関係に基づいて予め定められた、エンジン回転速度Ｎeの値をゼロとしたときのＭＧ１回転速度Ｎgの推定式である次式(１)に、ＡＴ入力回転速度Ｎiを適用することで推定ＭＧ１回転速度Ｎgeを算出する(図２の共線図における破線Ａ，Ｂの状態参照)。過回転速度判定部５９は、推定ＭＧ１回転速度Ｎgeが所定過回転速度領域に入るか否かを判定する。過回転速度判定部５９は、推定ＭＧ１回転速度Ｎgeの絶対値が所定過回転速度Ｎgo(＞０)以上であるか否かに基づいて、推定ＭＧ１回転速度Ｎgeが所定過回転速度領域に入るか否かを判定する。上記所定過回転速度領域は、ＭＧ１回転速度Ｎgの絶対値が所定過回転速度Ｎgo以上となる予め定められた回転速度領域である。上記所定過回転速度Ｎgoは、例えば第１電動機ＭＧ１の耐久性を考慮して第１電動機ＭＧ１が過回転と判断される為の予め定められたＭＧ１回転速度Ｎg(絶対値)の下限値である。
【００４６】
Ｎge ＝ −(１／ρ)×Ｎi  …(１)
【００４７】
変速制御部５４は、エンジン走行中に、故障判定部５８により電気式無段変速機３０の故障が発生したと判定され、且つエンジン作動制御部５５によりエンジン停止処理が実行される場合には、エンジン１４が回転停止するまでに自動変速機２０のアップシフトを開始する油圧制御指令信号Ｓpを油圧制御回路３８へ出力する。好適には、変速制御部５４は、過回転速度判定部５９により推定ＭＧ１回転速度Ｎgeが所定過回転速度領域に入ると判定された場合に、自動変速機２０のアップシフトを開始する。変速制御部５４は、このアップシフトを、オンアップシフトにて実行する。例えば、変速制御部５４は、エンジン１４が回転停止するまでに自動変速機２０のアップシフトを完了する為に、オンアップシフトを実行する。
【００４８】
変速制御部５４は、エンジン１４が回転停止した状態でＭＧ１回転速度Ｎgが所定過回転速度領域から外れる自動変速機２０の推定ギヤ比γateを算出する。過回転速度判定部５９は、動力分配機構１６における３つの回転要素の回転速度の相対的関係に基づいて予め定められた、エンジン回転速度Ｎeの値をゼロとし且つＭＧ１回転速度Ｎgの値を所定過回転速度Ｎgoとしたときのギヤ比γatの理論式である次式(２)に、ＡＴ出力回転速度Ｎoを適用することでアップシフト後ギヤ比γataを算出する(図２の共線図における破線Ａ，Ｂの状態参照)。アップシフト後ギヤ比γataよりも大きなギヤ比γatとなるハイ側ギヤ比が、ＭＧ１回転速度Ｎgが所定過回転速度領域から外れる自動変速機２０の推定ギヤ比γateとなる。変速制御部５４は、自動変速機２０のギヤ比γatを推定ギヤ比γateとするように自動変速機２０をアップシフトする。変速制御部５４は、自動変速機２０のギヤ比γatが推定ギヤ比γateとなる自動変速機２０のギヤ段へアップシフトする。変速制御部５４は、推定ギヤ比γateとなる自動変速機２０のギヤ段が複数ある場合には、例えば推定ギヤ比γateとなる自動変速機２０のギヤ段のうちの最ロー側のギヤ段へアップシフトする。
【００４９】
γata ＝ ρ×Ｎgo／Ｎo  …(２)
【００５０】
図５は、電子制御装置５０の制御作動の要部すなわち電気式無段変速機３０と自動変速機２０とを直列に備えた動力伝達装置１２において、電気式無段変速機３０の正常時の走行中におけるドライバビリティを低下させることなく、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えばエンジン走行中に繰り返し実行される。
【００５１】
図５において、先ず、故障判定部５８の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１０において、第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御不能となる電気式無段変速機３０の故障が発生したか否かが判定される。このＳ１０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ１０の判断が肯定される場合はエンジン作動制御部５５の機能に対応するＳ２０において、エンジン１４のフューエルカット(Ｆ／Ｃ)が実施されてエンジン停止処理が実行される(図２中の「F/C」参照)。次いで、過回転速度判定部５９の機能に対応するＳ３０において、前記式(１)を用いて算出された、エンジン１４が回転停止した状態での推定ＭＧ１回転速度Ｎgeが、所定過回転速度領域に入るか否かが判定される(図２の短線分の破線Ａ参照)。このＳ３０の判断は、エンジン回転速度Ｎeがゼロとなった後に実行されるのではなく、Ｓ２０に続いて直ぐに実行される。このＳ３０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ３０の判断が肯定される場合は変速制御部５４の機能に対応するＳ４０において、自動変速機２０をアップシフトする指令が出力される。つまり、電気式無段変速機３０の正常時に実行される自動変速機２０の通常変速におけるアップシフトではない強制的なアップシフトを実行する指令が出力される。例えば、エンジン１４が回転停止した状態でＭＧ１回転速度Ｎgが所定過回転速度領域から外れる自動変速機２０の推定ギヤ比γateとなる自動変速機２０のギヤ段へ自動変速機２０をアップシフトする指令が出力される(図２の長線分の破線Ｂ参照)。次いで、変速制御部５４の機能に対応するＳ５０において、自動変速機２０のアップシフトがオンアップシフトにて実行される。
【００５２】
上述のように、本実施例によれば、電気式無段変速機３０の故障が判定され且つエンジン１４の運転が停止される場合には、エンジン１４が回転停止するまでに自動変速機２０のアップシフトが開始されるので、運転停止に伴ってエンジン１４が回転停止したときには、ＡＴ入力回転速度Ｎiは電気式無段変速機３０の故障が判定される前よりも低くされる。これにより、ＭＧ１回転速度Ｎgは、動力分配機構１６における各回転要素の回転速度の相対的関係から、自動変速機２０がアップシフトされない場合と比べて絶対値が低くされるので、第１電動機ＭＧ１の過回転が抑制される。このことは、電気式無段変速機３０の正常時の走行中において、エンジン１４が回転停止させられると第１電動機ＭＧ１が過回転となってしまうようなＡＴ入力回転速度Ｎi以上の走行領域を避けて走行する必要がない、ということである。よって、電気式無段変速機３０と自動変速機２０とを直列に備えた動力伝達装置１２において、電気式無段変速機３０の正常時の走行中におけるドライバビリティを低下させることなく、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を抑制することができる。
【００５３】
本実施例は、電気式無段変速機３０の故障時に自動変速機２０をニュートラル状態として第２電動機ＭＧ２にてＭＧ１回転速度Ｎgを制御するという技術に比べて、電気式無段変速機３０の故障時にＭＧ２によるモータ走行にて退避走行が可能になるという利点が有る。又、本実施例は、クラッチを介して第１電動機ＭＧ１を動力分配機構１６に連結し、電気式無段変速機３０の故障時にそのクラッチを解放することで第１電動機ＭＧ１の過回転を抑制するという技術に比べて、そのようなクラッチを追加する為のコストやスペースが不要になるという利点が有る。又、本実施例は、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を抑制して耐久性を向上させることで、一時的な故障から正常に復帰する機会が得られる。例えば、エンジン１４の運転を停止して外乱が抑制された状態で故障判定した結果、正常と判定できれば、正常に復帰する機会が得られる。
【００５４】
また、本実施例によれば、エンジン１４が回転停止した状態での推定ＭＧ１回転速度Ｎgeが所定過回転速度領域に入ると判定された場合に自動変速機２０のアップシフトが開始されるので、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を適切に抑制することができる。
【００５５】
また、本実施例によれば、エンジン１４が回転停止した状態でＭＧ１回転速度Ｎgが所定過回転速度領域から外れる自動変速機２０の推定ギヤ比γateとするように自動変速機２０をアップシフトするので、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を確実に抑制することができる。
【００５６】
また、本実施例によれば、アップシフト後のギヤ段を形成する為のクラッチＣが係合されることでアップシフトが進行させられるので、ＡＴ入力回転速度Ｎiを速やかに低下させることができ、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を確実に抑制することができる。つまり、オンアップシフトによる変速制御の場合には、オフアップシフトによる変速制御の場合と比べて、ＡＴ入力回転速度Ｎiの低下速度が速くなり、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を確実に抑制することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００５８】
例えば、前述の実施例では、伝達部材３２と駆動輪１８との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構として遊星歯車式自動変速機である自動変速機２０を例示したが、これに限らない。機械式変速機構は、例えば常時噛み合う複数対の変速ギヤを２軸間に備える公知の同期噛合型平行２軸式変速機であってアクチュエータによりドグクラッチ(すなわち噛合式クラッチ)の係合と解放とが制御されてギヤ段が自動的に切換られる同期噛合型平行２軸式自動変速機、その同期噛合型平行２軸式自動変速機であって入力軸を２系統備える公知のＤＣＴ(Dual Clutch Transmission)、公知の無段変速機(ＣＶＴ)などであっても良い。ＣＶＴの場合、電気式無段変速機３０の故障時には、例えば正常時と比べて変速比の変化速度を速くすることで、ＡＴ入力回転速度Ｎiを速やかに低下させる。
【００５９】
また、前述の実施例では、エンジン１４が回転停止した状態での推定ＭＧ１回転速度Ｎgeが所定過回転速度領域に入る場合に、自動変速機２０のアップシフトをオンアップシフトにて実行したが、この態様に限らない。例えば、エンジン走行中に電気式無段変速機３０の故障が発生し、且つエンジン１４を回転停止させる場合に、自動変速機２０のアップシフトをオフアップシフトにて実行しても良い。このようにしても、電気式無段変速機３０の正常時の走行中におけるドライバビリティを低下させることなく、電気式無段変速機３０の故障時に第１電動機ＭＧ１の過回転を抑制することができる、という一定の効果は得られる。このような場合、図５のフローチャートにおけるＳ３０及びＳ５０は必要ない。
【００６０】
また、前述の実施例では、動力分配機構１６は、３つの回転要素を有する差動機構の構成であったが、これに限らない。例えば、動力分配機構１６は、複数の遊星歯車装置が相互に連結されることで４つ以上の回転要素を有する差動機構であっても本発明は適用され得る。又、動力分配機構１６は、ダブルプラネタリの遊星歯車装置であっても良い。又、動力分配機構１６は、エンジン１４によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第１電動機ＭＧ１及び伝達部材３２に作動的に連結された差動歯車装置であっても良い。
【００６１】
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１２：動力伝達装置
１４：エンジン
１６：動力分配機構(差動機構)
ＣＡ：キャリア(入力要素、回転要素)
Ｓ：サンギヤ(反力要素、回転要素)
Ｒ：リングギヤ(出力要素、回転要素)
１８：駆動輪
２０：自動変速機(機械式変速機構)
３０：電気式無段変速機(電気式変速機構)
３２：伝達部材(電気式変速機構の出力回転部材)
５０：電子制御装置(制御装置)
５４：変速制御部
５５：エンジン作動制御部
５８：故障判定部
５９：過回転速度判定部
Ｃ：クラッチ(係合装置)
ＭＧ１：第１電動機
ＭＧ２：第２電動機
【図１】
0006447479.tif 000002
【図２】
0006447479.tif 000003
【図３】
0006447479.tif 000004
【図４】
0006447479.tif 000005
【図５】
0006447479.tif 000006