(57)【要約】【課題】車輪のスタック時にモータジェネレータの過負荷運転を回避することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供する。【解決手段】車両の駆動装置は、エンジン１０と、エンジン１０と駆動輪３５との間の動力伝達を遮断可能なクラッチＫ０と、ＭＧ２０と、ＭＧ２０と駆動輪３５との間の動力伝達を遮断可能なクラッチＫ２と、エンジン１０、ＭＧ２０、クラッチＫ０およびクラッチＫ２の制御を行なうＥＣＵ１００とを備える。ＥＣＵ１００は、動作モードが脱出モードに設定された場合には、クラッチＫ０を係合させ、かつクラッチＫ２を解放させエンジン１０の動力を駆動輪３５に伝達して車両を前進させる状態と、クラッチＫ０を解放させ、かつクラッチＫ２を係合させＭＧ２０の動力を駆動輪３５に伝達させて車両を後退させる状態とを切換えることによって、車両の前進と後退とを切換える。【選択図】図１
2016107704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動装置であって、
エンジンと、
前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達を遮断可能な第１クラッチと、
モータジェネレータと、
前記モータジェネレータと前記駆動輪との間の動力伝達を遮断可能な第２クラッチと、
前記エンジン、前記モータジェネレータ、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチの制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、車両の動作モードが通常モードに設定された場合には、前記第１クラッチを解放させ、かつ前記第２クラッチを係合させ前記モータジェネレータの動力を前記駆動輪に伝達させた状態で、前記モータジェネレータの正回転と逆回転とを切換えることによって、車両の前進と後退を切換え、
前記制御装置は、前記動作モードが脱出モードに設定された場合には、前記第１クラッチを係合させ、かつ前記第２クラッチを解放させ前記エンジンの動力を前記駆動輪に伝達して車両を前進させる状態と、前記第１クラッチを解放させ、かつ前記第２クラッチを係合させ前記モータジェネレータの動力を前記駆動輪に伝達させて車両を後退させる状態とを切換えることによって、車両の前進と後退とを切換える、車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動装置に関し、特に、エンジンとモータジェネレータとを駆動源として搭載した車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−１００５６６号公報には、エンジンとモータジェネレータとを駆動源として搭載した車両において、車輪のスタック時にモータジェネレータに正転と逆転とを繰り返させ、タイヤの往復ストロークを次第に増加させてスタック状態からの脱出を行なう制御について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１００５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の文献に開示された車両では、モータジェネレータの正転と逆転とを高いトルク領域で切換えるため、モータジェネレータおよびそれに電力を供給する電力システムへの負荷が大きい。また、負荷が大きいため、電力システムを保護するためにモータジェネレータへのトルク制限などがなされると、スタック状態からの脱出が困難となる。
【０００５】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車輪のスタック時にモータジェネレータの過負荷運転を回避することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、要約すると、車両の駆動装置であって、エンジンと、エンジンと駆動輪との間の動力伝達を遮断可能な第１クラッチと、モータジェネレータと、モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達を遮断可能な第２クラッチと、エンジン、モータジェネレータ、第１クラッチおよび第２クラッチの制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、車両の動作モードが通常モードに設定された場合には、第１クラッチを解放させ、かつ第２クラッチを係合させモータジェネレータの動力を駆動輪に伝達させた状態で、モータジェネレータの正回転と逆回転とを切換えることによって、車両の前進と後退を切換える。制御装置は、動作モードが脱出モードに設定された場合には、第１クラッチを係合させ、かつ第２クラッチを解放させエンジンの動力を駆動輪に伝達して車両を前進させる状態と、第１クラッチを解放させ、かつ第２クラッチを係合させモータジェネレータの動力を駆動輪に伝達させて車両を後退させる状態とを切換えることによって、車両の前進と後退とを切換える。
【０００７】
好ましくは、制御装置は、ユーザの操作により、脱出モードに設定された場合には、第１クラッチを係合させ、かつ第２クラッチを解放させエンジンの動力を駆動軸に伝達させることによって車両を前進させた後に、後退指示が入力されると第１クラッチを解放させ、かつ第２クラッチを係合させモータジェネレータの動力を駆動軸に伝達させることによって車両を後退させることを実行する。
【０００８】
また好ましくは、制御装置は、ユーザの操作により、脱出モードに設定された場合には、モータジェネレータの動力を駆動軸に伝達させることによって車両を後退させた後に、前進指示が入力されると、第１クラッチを係合させ、かつ第２クラッチを解放させエンジンの動力を駆動軸に伝達させることによって車両を前進させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の前進時と後退時とで、車両の動力源が切り替わるので、車輪のスタック時にモータジェネレータの過負荷運転を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態による車両１の駆動装置の全体構成図である。
【図２】車輪スタック時の車輪の挙動を説明するための図である。
【図３】前進時と後退時におけるクラッチの制御状態を示す図である。
【図４】本実施の形態でＥＣＵ１００が実行するクラッチ、モータジェネレータおよび変速機の制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１２】
図１は、本実施の形態による車両１の駆動装置の全体構成図である。車両１の駆動装置は、エンジン１０と、モータジェネレータ（以下「ＭＧ」ともいう）２０と、電力制御回路（以下「ＰＣＵ（Power  Control  Unit）」という）２１と、高電圧バッテリ２２と、自動変速部３０と、クラッチＫ２と、クラッチＫ０と、油圧回路５０と、電子制御装置（Electronic  Control  Unit、以下「ＥＣＵ」という）１００とを含む。
【００１３】
車両１は、エンジン１０およびＭＧ２０の少なくとも一方の動力が自動変速部３０を経由して駆動輪に伝達されることによって走行するハイブリッド車両である。エンジン１０は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジン等の内燃機関である。自動変速部３０の入力軸３１は、クラッチＫ０を介してエンジン１０の出力軸１２に連結される。自動変速部３０の出力軸３２は、駆動輪３５に連結される。本実施の形態による自動変速部３０は、トルクコンバータ３３と、自動変速機３４とを備える。
【００１４】
自動変速機３４のシフトレンジは、ドライバーのシフトレバー１０４によって設定される。自動変速機３４のシフトレンジは、前進走行レンジ（Ｄレンジ）、後進走行レンジ（Ｒレンジ）、パーキングレンジ（Ｐレンジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）などを含む複数のシフトレンジから選択される。たとえば、図示しないＩＧスイッチがユーザによってオフされた状態（ＩＧオフ状態）である場合、自動変速機３４のシフトレンジは「Ｐレンジ」に設定される。Ｐレンジでは、自動変速部３０の出力軸３２が固定（Ｐロック）されるとともに、自動変速部３０の出力軸３２が入力軸３１から切離された状態となる。
【００１５】
ＭＧ２０は、代表的には三相永久磁石型の同期電動機で構成される。すなわち、ＭＧ２０のロータには、永久磁石が装着される。ＭＧ２０のステータには、三相コイル（Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイル）が巻回されており、各相コイルの他端同士は中性点にて互いに接続される。
【００１６】
ＭＧ２０のロータは中空になっており、入力軸３１が貫通している。ＭＧ２０のロータの内側と、入力軸３１との間にはクラッチＫ２が設けられている。ＭＧ２０のロータは、クラッチＫ２を介して自動変速部３０の入力軸３１に連結される。
【００１７】
ＭＧ２０は、高電圧バッテリ２２からＰＣＵ２１を経由して供給される高電圧の電力によって駆動される。また、ＭＧ２０は、自動変速部３０の入力軸３１から伝達される動力（エンジン１０あるいは駆動輪から伝達される動力）によって回転されることによって発電する。高電圧バッテリ２２は、高電圧で作動するＭＧ２０に供給するための電力を蓄える。
【００１８】
ＰＣＵ２１は、コンバータおよびインバータを含む。コンバータは、高電圧バッテリ２２から入力される電圧を昇圧してインバータに出力したり、インバータから入力される電圧を降圧して高電圧バッテリ２２に出力したりする。インバータは、コンバータから入力される直流を三相交流に変換してＭＧ２０に出力したり、ＭＧ２０から入力される三相交流を直流に変換してコンバータに出力したりする。
【００１９】
油圧回路５０は、図示しない電動オイルポンプまたは機械式オイルポンプから供給される油圧を調圧して自動変速部３０、クラッチＫ２およびクラッチＫ０に供給する。
【００２０】
本実施の形態によるクラッチＫ２は、油圧が供給されていない通常状態（ノーマル状態）で係合され、所定の解放油圧Ｐ１以上の油圧が供給されている状態で解放される、いわゆるノーマリクローズ（Normally  Close、以下「Ｎ／Ｃ」ともいう）タイプのクラッチである。同様に、本実施の形態によるクラッチＫ０は、ノーマル状態で係合され、所定の解放油圧Ｐ２以上の油圧が供給されている状態で解放される、Ｎ／Ｃタイプのクラッチである。
【００２１】
車両１には、ユーザによるアクセルペダル１０６の操作量、エンジン１０の回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）、ＭＧ２０の回転速度（ＭＧ回転速度Ｎｍ）、自動変速部３０の入力軸３１の回転速度（入力軸回転速度Ｎａｔ）など、車両１を制御するために必要な物理量を検出するための複数のセンサ（いずれも図示せず）が設けられる。これらのセンサは、検出結果をＥＣＵ１００に送信する。
【００２２】
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）および内部メモリを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、ユーザが車両１を始動させる操作（図示しないＩＧスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える操作、以下「ＩＧオン操作」ともいう）を行なった場合に起動する。ＥＣＵ１００は、ＩＧオン操作によって起動すると、各センサからの情報およびメモリに記憶された情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両１の各機器を制御する。
【００２３】
ＥＣＵ１００は、モータ走行、ハイブリッド走行、エンジン走行のいずれかによって車両１を走行させる。バッテリのＳＯＣが十分高い場合には、前進時には、低車速（たとえば、３０ｋｍ／ｈ以下）ではモータ走行が行なわれ、高車速（たとえば、３０ｋｍ／ｈ以上）ではハイブリッド走行またはエンジン走行が行なわれる。
【００２４】
モータ走行では、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ２を係合し（ＭＧ２０を自動変速部３０の入力軸３１に連結し）かつクラッチＫ０を解放して（エンジン１０を自動変速部３０の入力軸３１から切離して）、ＭＧ２０の動力で自動変速部３０の入力軸３１を回転させる。
【００２５】
ハイブリッド走行では、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ２を係合し（ＭＧ２０を自動変速部３０の入力軸３１に連結し）かつクラッチＫ０を係合して（エンジン１０を自動変速部３０の入力軸３１に連結して）、エンジン１０およびＭＧ２０の少なくとも一方の動力で自動変速部３０の入力軸３１を回転させる。
【００２６】
エンジン走行では、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ２を解放し（ＭＧ２０を自動変速部３０の入力軸３１から切離し）かつクラッチＫ０を係合して（エンジン１０を自動変速部３０の入力軸３１に連結して）、エンジン１０の動力で自動変速部３０の入力軸３１を回転する。この状態では、ＭＧ２０がパワートレーンから切離されるので、エンジンと駆動輪との間に自動変速機を備えた通常のエンジン車両と同様の構成となる。
【００２７】
［車輪スタック時の制御］
車輪が道路のくぼみにはまったとき（以下、「車輪スタック時」という）に、前進と後退を繰り返してその勢いでくぼみから車輪を脱出させるような場合がある。
【００２８】
図２は、車輪スタック時の車輪の挙動を説明するための図である。図２に示す状態Ａ１〜Ａ４の順に、車輪の状態が変化する。状態Ａ１は初期状態であり、状態Ａ２は車輪を前進方向に回転させて、前進方向に勢いをつけた状態である。状態Ａ３では、状態Ａ２において後退方向に車輪を回転させて、くぼみの斜面を滑り落ちる車両の運動エネルギも使用してタイヤと路面との摩擦力と反動とを利用し、車両を後退させている。状態Ａ４では、前進方向に車輪を回転させて、状態Ａ３と同様にくぼみの斜面を滑り落ちる車両の運動エネルギによる反動とタイヤと路面との摩擦力とを利用し、車両を前進させている。
【００２９】
このように、前進と後退とをタイミングよく切換えることによって、くぼみから車輪を脱出させることができる可能性が高まる。
【００３０】
しかし、図１のような構成の車両においては、通常は、低車速では前進、後退ともモータ走行が行なわれるため、車輪スタック時に、モータジェネレータの回転方向を前進から後退に急に切換えると、電力供給システムの負荷が大きくなる場合がある。これによりトルク制限がかかると、くぼみが深い場合には、車輪をくぼみから脱出させることができない。そこで、本実施の形態では、車両１には脱出スイッチ１０２が設けられ、「通常モード」とはことなる「脱出モード」に車両の動作モードを設定可能とした。「脱出モード」では、前進時にはエンジンの動力を使用し、後退時にはモータジェネレータの動力を使用し、クラッチＫ０，Ｋ２を使用して進行方向を切換える。
【００３１】
図３は、前進時と後退時におけるクラッチの制御状態を示す図である。図３を参照して、前進時には、クラッチＫ０は係合状態に制御され、クラッチＫ２は解放状態（切離し状態）に制御される。このとき変速機の変速段は、第１速（１ｓｔギヤ）または第２速（２ｎｄギヤ）に固定される。
【００３２】
また、後退時には、クラッチＫ０は解放状態（切離し状態）に制御され、クラッチＫ２は係合状態に制御される。このとき変速機の変速段は、第１速（１ｓｔギヤ）または第２速（２ｎｄギヤ）に固定される。
【００３３】
図４は、本実施の形態でＥＣＵ１００が実行するクラッチ、モータジェネレータおよび変速機の制御を説明するためのフローチャートである。図１、図４を参照して、まずステップＳ１において、ＥＣＵ１００は、脱出スイッチ１０２がＯＮ状態であるか否かを判断する。脱出スイッチ１０２がＯＮ状態である場合には、車両の動作モードは「脱出モード」に設定される。脱出スイッチ１０２がＯＦＦ状態である場合には、車両の動作モードは「通常モード」に設定される。
【００３４】
ステップＳ１において脱出スイッチ１０２がＯＮ状態でなければ（Ｓ１でＮＯ）ステップＳ１６に処理が進められ、動作モードは通常モードに設定される。このとき、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ０，Ｋ２、ＭＧ２０および自動変速部３０の通常制御を実行する。通常制御では、車速が所定値（３０ｋｍ／ｈ）以下の低車速ではクラッチＫ０は解放され、クラッチＫ２が係合される。そして、シフトレバー１０４によって前進（たとえばドライブ（Ｄ）レンジ）の指示が入力されると、ＭＧ２０が前進方向に回転される。またシフトレバー１０４によって後退（たとえばリバース（Ｒ）レンジ）の指示が入力されると、ＭＧ２０が前進方向に回転される。
【００３５】
一方、ステップＳ１において、脱出スイッチ１０２がＯＮ状態であった場合（Ｓ１でＹＥＳ）、車両の動作モードは「脱出モード」に設定されるとともに、ステップＳ２に処理が進められる。ステップＳ２では、ＥＣＵ１００は、車速が所定値（たとえば２ｋｍ／ｈ）よりも低いか否かを判断する。なお、ＥＣＵ１００は、たとえば図示しない車輪速センサの出力等によって、車速を検出することができる。
【００３６】
ステップＳ２において車速が所定値以上であった場合（Ｓ２でＮＯ）ステップＳ１６に処理が進められ、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ０，Ｋ２、ＭＧ２０および自動変速部３０の通常制御を実行する。一方、ステップＳ２において車速が所定値よりも低い場合には（Ｓ２でＹＥＳ）、ステップＳ３に処理が進められる。
【００３７】
ステップＳ３では、ＥＣＵ１００は、自動変速部３０の変速段を所定の変速段（たとえば第１速、または第２速）に固定する。そして、ステップＳ４において、ＥＣＵ１００は、クラッチＫ２を切離し、ステップＳ５においてＭＧ２０を後退方向に回転させる。このときは、クラッチＫ２は切離されているので車両は後退しない。以下、ステップＳ６〜Ｓ８においてエンジン１０の動力によって車両を前進させ、ステップＳ９〜Ｓ１１においてＭＧ２０の動力によって車両を後退させる。
【００３８】
続いて、ステップＳ６において、ＥＣＵ１００は、ドライバーから前進指示が与えられているか否かを判断する。ＥＣＵ１００は、たとえば、シフトレバー１０４がＤレンジに設定されている場合に前進指示が与えられていると認識する。ステップＳ６において前進指示が与えられている場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７でクラッチＫ０を係合し、ステップＳ８でクラッチＫ２を切離す。これによって、アクセルペダル１０６を踏み込めば、エンジン１０によって車両を前進させることができる。
【００３９】
ステップＳ６で前進指示が与えられていない場合（Ｓ６でＮＯ）、またはステップＳ８の処理後に、ステップＳ９に処理が進められる。
【００４０】
ステップＳ９においては、ＥＣＵ１００は、ドライバーから後退指示が与えられているか否かを判断する。ＥＣＵ１００は、たとえば、シフトレバー１０４がＲレンジに設定されている場合に後退指示が与えられていると認識する。ステップＳ９において後退指示が与えられている場合には（Ｓ９でＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０でクラッチＫ２を係合し、ステップＳ１１でクラッチＫ０を切離す。これによって、アクセルペダル１０６を踏み込めば、ＭＧ２０によって車両を後退させることができる。
【００４１】
ステップＳ９において後退指示が与えられていなかった場合（Ｓ９でＮＯ）、または、ステップＳ１１の処理後に、ステップＳ１２に処理が進められる。
【００４２】
ステップＳ１２、Ｓ１３では、脱出モードから抜けるか否かが判断される。まずステップＳ１２において、脱出スイッチ１０２がＯＦＦに設定されていた場合には（Ｓ１２でＹＥＳ）脱出モードから抜けてステップＳ１４に処理が進められる。また、ステップＳ１２でＮＯと判断された場合でも、ステップＳ１３において車速が所定値（たとえば２ｋｍ／ｈ）以上となった場合には（Ｓ１３でＮＯ）脱出モードから抜けてステップＳ１４に処理が進められる。
【００４３】
ステップＳ１２において、脱出スイッチがＯＦＦではなく（Ｓ１２でＮＯ）、かつステップＳ１３において車速が所定値より低い場合（Ｓ１３でＹＥＳ）には、脱出モードが継続され、ステップＳ６からステップＳ１１の処理が繰り返される。
【００４４】
脱出モードから抜けてステップＳ１４に処理が進められると、クラッチＫ２が切離されるとともに、後退方向に回転していたＭＧ２０の回転がステップＳ１５で停止され、ステップＳ１７において制御はメインルーチンに戻される。この場合、次回はステップＳ１またはステップＳ２においてＮＯと判断されステップＳ１６で通常制御が実行されることになる。
【００４５】
なお、ステップＳ６およびＳ９における前進指示、後退指示の入力は、シフトレバー１０４のレンジ切り替えを使用することを例示したが、他の方法であっても良い。たとえば前進／後退を切換えるスイッチ等をシフトレバー１０４とは別に設けても良い。また、特開２００９−１００５６６号公報に記載されているように、ＥＣＵ１００が前進と後退の切換え条件を判定して自動的に前進指示および後退指示を発生してもよい。
【００４６】
最後に、本実施の形態について、図１を参照して総括する。本実施の形態の車両の駆動装置は、エンジン１０と、エンジン１０と駆動輪３５との間の動力伝達を遮断可能なクラッチＫ０と、ＭＧ２０と、ＭＧ２０と駆動輪３５との間の動力伝達を遮断可能なクラッチＫ２と、エンジン１０、ＭＧ２０、クラッチＫ０およびクラッチＫ２の制御を行なうＥＣＵ１００とを備える。ＥＣＵ１００は、車両の動作モードが通常モードに設定された場合には、クラッチＫ０を解放させ、かつクラッチＫ２を係合させＭＧ２０の動力を駆動輪３５に伝達させた状態で、ＭＧ２０の正回転と逆回転とを切換えることによって、車両の前進と後退を切換える。ＥＣＵ１００は、動作モードが脱出モードに設定された場合には、クラッチＫ０を係合させ、かつクラッチＫ２を解放させエンジン１０の動力を駆動輪３５に伝達して車両を前進させる状態と、クラッチＫ０を解放させ、かつクラッチＫ２を係合させＭＧ２０の動力を駆動輪３５に伝達させて車両を後退させる状態とを切換えることによって、車両の前進と後退とを切換える。
【００４７】
好ましくは、ＥＣＵ１００は、ユーザの脱出スイッチ１０２のＯＮ操作により、脱出モードに設定された場合には、クラッチＫ０を係合させ、かつクラッチＫ２を解放させエンジン１０の動力を駆動軸（入力軸３１）に伝達させることによって車両を前進させた後に、後退指示が入力されるとクラッチＫ０を解放させ、かつクラッチＫ２を係合させＭＧ２０の動力を駆動軸（入力軸３１）に伝達させることによって車両を後退させることを実行する。
【００４８】
また好ましくは、ＥＣＵ１００は、ユーザの脱出スイッチ１０２のＯＮ操作により、脱出モードに設定された場合には、ＭＧ２０の動力を駆動軸（入力軸３１）に伝達させることによって車両を後退させた後に、前進指示が入力されると、クラッチＫ０を係合させ、かつクラッチＫ２を解放させエンジン１０の動力を駆動軸（入力軸３１）に伝達させることによって車両を前進させる。
【００４９】
本実施の形態では、車両の前進時と後退時とで、車両の動力源がエンジン１０とＭＧ２０とで切り替わるので、車輪スタック時の脱出においてＭＧ２０の過負荷運転を回避することができる。
【００５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１  車両、１０  エンジン、２２  高電圧バッテリ、３０  自動変速部、３１  入力軸、３３  トルクコンバータ、３４  自動変速機、３５  駆動輪、５０  油圧回路、１０２  脱出スイッチ、１０４  シフトレバー、１０６  アクセルペダル、Ｋ０，Ｋ２  クラッチ。
【図１】
2016107704.tif 000003
【図２】
2016107704.tif 000004
【図３】
2016107704.tif 000005
【図４】
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