(57)【要約】【課題】ＳＯＷＣが開故障した場合においても、ＳＯＷＣが片方係合状態になることを抑制して、ＳＯＷＣにおける騒音の発生や耐久性の劣化を抑制すること。【解決手段】機関と第一回転機と、機関と別軸の第二回転機と、係合片が係合凹部に係合して回転プレートの回転を一方向に規制する片方係合状態と回転プレートの両方向の回転を許容する解放状態とを選択的に切り替え可能に構成されたＳＯＷＣと、第一回転機が接続されたサンギヤ、機関が接続されたキャリヤ、およびＳＯＷＣが接続されたリングギヤと、を有する差動機構と、ＳＯＷＣにおいて開故障が生じている状態において車両を後退走行させる場合に、第一回転機に、ＳＯＷＣに連結しているＳＯＷＣ軸の回転を一方向の逆方向の回転に維持するトルクを出力させる負回転制御を行う制御部と、を備える。【選択図】図４
2017213946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関と、
第一回転機と、
前記機関とは別軸上に配置された第二回転機と、
係合片が係合凹部に係合して回転プレートの回転を一方向に規制する片方係合状態と前記回転プレートの両方向の回転を許容する解放状態とを選択的に切り替え可能に構成されたセレクタブルワンウェイクラッチと、
前記第一回転機が接続されたサンギヤ、前記機関が接続されたキャリヤ、および前記セレクタブルワンウェイクラッチが接続されたリングギヤと、を有する差動機構と、
前記セレクタブルワンウェイクラッチにおいて開故障が生じている状態において車両を後退走行させる場合に、前記第一回転機に、前記セレクタブルワンウェイクラッチに連結しているセレクタブルワンウェイクラッチ軸の回転を前記一方向の逆方向の回転に維持するトルクを出力させる負回転制御を行う制御部と、
を備え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、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッドシステムにプラネタリギヤとセレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣ）とを組み合わせる構成が知られている。特許文献１には、ＳＯＷＣをロックすることによってエンジン回転数を増速させて出力軸に伝達する、いわゆるオーバードライブモード（ＯＤモード）での運転が可能なパワートレーンが記載されている。
【０００３】
通常、車両においてはエンジンの回転は負回転にならないように制御される。特許文献１に記載されたパワートレーンを備えた車両においても、車両の後退走行時においては、エンジンの回転が負回転にならないように、ＳＯＷＣにおけるセレクタプレートを閉じてＳＯＷＣのロックを解除した解放状態に維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２０９０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＳＯＷＣの不具合によってセレクタプレートが開いた状態になってストラットが立ち上がったままの状態になる、いわゆる開故障が生じる可能性がある。ＳＯＷＣが開故障した場合、車両の後退走行時においてＳＯＷＣがロック状態（係合状態）になり、ＳＯＷＣに連動するＳＯＷＣ軸の回転数が０または負回転域に制限される。さらに、エンジンに連結された軸（エンジン軸）の回転も、ＳＯＷＣ軸に連動して負回転になる。この際、エンジン軸が負回転になることによって、第一モータの出力軸や、ＳＯＷＣ軸の回転数が変動する。これに伴って、ＳＯＷＣの係合状態と負の差回転状態であるオーバラン状態とが繰り返される。これにより、ＳＯＷＣが係合状態になる方向とは逆方向に回転したり、ＳＯＷＣの係合状態で係合片のストラットが噛み合ったりするため、騒音の発生や耐久性の劣化などの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、セレクタブルワンウェイクラッチが開故障した場合においても、セレクタブルワンウェイクラッチが片方係合状態になることを抑制して、セレクタブルワンウェイクラッチにおける騒音の発生や耐久性の劣化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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、機関と、第一回転機と、前記機関とは別軸上に配置された第二回転機と、係合片が係合凹部に係合して回転プレートの回転を一方向に規制する片方係合状態と前記回転プレートの両方向の回転を許容する解放状態とを選択的に切り替え可能に構成されたセレクタブルワンウェイクラッチと、前記第一回転機が接続されたサンギヤ、前記機関が接続されたキャリヤ、および前記セレクタブルワンウェイクラッチが接続されたリングギヤと、を有する差動機構と、前記セレクタブルワンウェイクラッチにおいて開故障が生じている状態において車両を後退走行させる場合に、前記第一回転機に、前記セレクタブルワンウェイクラッチに連結しているセレクタブルワンウェイクラッチ軸の回転を前記一方向の逆方向の回転に維持するトルクを出力させる負回転制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、セレクタブルワンウェイクラッチが開故障した場合においても、ＳＯＷＣが係合状態になって係合片が噛み合ったりすることを抑制できるので、騒音の発生や耐久性の劣化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、セレクタブルワンウェイクラッチを搭載した車両の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】図２は、セレクタブルワンウェイクラッチが正常な状態において車両の後退走行時における車両状態を示す共線図である。
【図３】図３は、セレクタブルワンウェイクラッチが開故障した場合において車両の後退走行時における従来の車両状態を示す共線図である。
【図４】図４は、セレクタブルワンウェイクラッチが開故障した場合において車両の後退走行時における本発明の第１の実施形態による車両状態を示す共線図である。
【図５】図５は、ハイブリッド車両におけるエンジンの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態によるハイブリッド車両の制御装置について説明する。図１は、この第１の実施形態によるセレクタブルワンウェイクラッチを搭載した車両の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【００１２】
図１に示すように、車両Ｖｅは、動力源としてのエンジン１と、第一回転機としての第一モータＭＧ１と、第二回転機としての第二モータＭＧ２とを備えたハイブリッド車両である。エンジン１は、周知の内燃機関により構成されている。それぞれのモータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ機能（力行）と発電機能（回生）とを有する周知のモータ・ジェネレータであって、インバータを介してバッテリ（いずれも図示せず）に電気的に接続されている。
【００１３】
車両Ｖｅのパワートレーン１００は、動力分割機構１０、変速部２０、セレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣ）３０、カウンタギヤ機構４０、およびデファレンシャルギヤ機構５０を備える。車両Ｖｅにおいて、エンジン１が出力した動力は、動力分割機構１０によって第一モータＭＧ１側と駆動輪２側とに分割できる。エンジントルクを駆動輪２に伝達する際、ＳＯＷＣ３０がエンジン反力を受け持つ機構として機能することで、変速部２０は増速機として機能する。第一モータＭＧ１側に分割された機械的な動力によって、第一モータＭＧ１を発電機として機能させて、第一モータＭＧ１において発電した電力をバッテリに充電したりインバータを介して第二モータＭＧ２に供給したりする。第一モータＭＧ１において発電した電力によって、第二モータＭＧ２をモータとして機能させることができる。
【００１４】
具体的にエンジン１のクランクシャフトは、入力軸３に連結されている。入力軸３は、クランクシャフトの回転中心軸線と同一軸線上に配置されている。パワートレーン１００は、入力軸３と同一軸線上に、動力分割機構１０と、第一モータＭＧ１と、変速部２０と、ＳＯＷＣ３０とが配置されている。第二モータＭＧ２は、エンジン１の回転中心軸線とは別軸の軸線上に配置されている。
【００１５】
動力分割機構１０は、複数の回転要素を有する差動機構からなり、例えばシングルピニオン型の遊星歯車機構（第一遊星歯車機構）によって構成されている。動力分割機構１０は、三つの回転要素として、外歯歯車の第一サンギヤＳ１、第一サンギヤＳ１に対して同心円上に配置された内歯歯車の第一リングギヤＲ１、および第一サンギヤＳ１と第一リングギヤＲ１とに噛み合っているピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に保持している第一キャリヤＣ１を備える。
【００１６】
第一サンギヤＳ１には、第一モータＭＧ１のロータ軸４が一体回転するように連結されている。第一キャリヤＣ１には、入力軸３が一体回転するように連結され、入力軸３を介してエンジン１が連結されている。第一リングギヤＲ１には、動力分割機構１０から駆動輪２側にエンジントルクを伝達する外歯歯車の出力ギヤ５が一体化されている。
【００１７】
出力ギヤ５は、カウンタドリブンギヤ４２と噛み合っている。出力ギヤ５は、カウンタドリブンギヤ４２を含むカウンタギヤ機構４０を介してデファレンシャルギヤ機構５０に連結されている。カウンタギヤ機構４０は、入力軸３と平行に配置されたカウンタシャフト４１、出力ギヤ５と噛み合っているカウンタドリブンギヤ４２、およびデファレンシャルギヤ機構５０のリングギヤ５１と噛み合うカウンタドライブギヤ４３を含む。カウンタシャフト４１には、カウンタドリブンギヤ４２とカウンタドライブギヤ４３とが一体回転可能に取り付けられている。デファレンシャルギヤ機構５０には、左右のドライブシャフト６を介して駆動輪２が連結されている。
【００１８】
車両Ｖｅにおいては、エンジン１から駆動輪２に伝達されるトルクに、第二モータＭＧ２が出力したトルクを付加できるように構成されている。第二モータＭＧ２は、ロータと一体回転するロータ軸７を備える。第二モータＭＧ２のロータ軸７は、カウンタシャフト４１と平行に配置されている。また、ロータ軸７には、カウンタドリブンギヤ４２と噛み合っているリダクションギヤ８が一体回転するように取り付けられている。
【００１９】
変速部２０は、複数の回転要素を有する差動機構からなり、例えばダブルピニオン型の遊星歯車機構（第二遊星歯車機構）によって構成されている。変速部２０は、三つの回転要素として、外歯歯車の第二サンギヤＳ２、第二サンギヤＳ２に対して同心円上に配置された内歯歯車の第二リングギヤＲ２、および第一ピニオンギヤおよび第二ピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に保持している第二キャリヤＣ２を備える。第一ピニオンギヤは、第二サンギヤＳ２と噛み合う。第二ピニオンギヤは、第一ピニオンギヤと第二リングギヤＲ２とに噛み合う。
【００２０】
第二サンギヤＳ２には、第一モータＭＧ１のロータ軸４が一体回転するように連結されている。第二キャリヤＣ２には、入力軸３が一体回転するように連結され、入力軸３を介してエンジン１が連結されている。すなわち、変速部２０および動力分割機構１０において、第一サンギヤＳ１と第二サンギヤＳ２とが一体回転し、かつ第一キャリヤＣ１と第二キャリヤＣ２とが一体回転する。また、変速部２０の第二リングギヤＲ２には、連結部材９であるセレクタブルワンウェイクラッチ軸（ＳＯＷＣ軸）を介してＳＯＷＣ３０の回転側部材が連結されている。第二リングギヤＲ２と連結部材９とＳＯＷＣ３０の回転側部材とが一体回転するように構成される。
【００２１】
ＳＯＷＣ３０は、固定側部材であるポケットプレート３１と、回転側部材であるノッチプレート３２とを有する。また、ＳＯＷＣ３０は、切替部材であるセレクタプレート、スナップリング、およびポケットプレート３１に保持された係合片であるストラット（いずれも図示せず）を備える。これによって、ＳＯＷＣ３０は、第二リングギヤＲ２の回転方向が一方向のみに規制される片方係合状態（ロック状態）と、第二リングギヤＲ２の回転方向が両方向に回転可能になる解放状態（非ロック状態）とを選択的に切り替え可能に構成されている。ＳＯＷＣ３０が片方係合状態の場合、セレクタプレートが開いた状態になり、バネの作用によりストラットが立ち上がって、ストラットが係合凹部（いずれも図示せず）に収まる。これによって、ＳＯＷＣ３０によって第二リングギヤＲ２の正方向の回転が規制され、第二リングギヤＲ２の逆方向の回転が許容される。これらの片方係合状態と解放状態とは、例えばセレクタプレートなどにセンサを設けることによって検知可能である。なお、正方向とは、エンジン１のクランクシャフトの回転方向と同一方向のことである。逆方向または負方向とは、正方向とは逆の方向のことである。また、ＳＯＷＣ３０は、トランスアクスルケースの内部に設けられる。
【００２２】
車両Ｖｅの各部は、制御装置を構成する制御部としてのＥＣＵ１１０により制御される。ＥＣＵ１１０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）などを有するマイクロコンピュータを主体にして構成される。ＥＣＵ１１０は、ＲＡＭに入力されたデータおよびあらかじめＲＯＭなどに記憶されているデータを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。
【００２３】
図２は、ＳＯＷＣ３０が正常である場合において車両Ｖｅの後退走行時における車両状態を示す共線図である。図３は、ＳＯＷＣ３０が開故障した場合において車両Ｖｅの後退走行時における従来の車両状態を示す共線図である。図４は、ＳＯＷＣ３０が開故障した場合において車両Ｖｅの後退走行時における第１の実施形態による車両状態を示す共線図である。
【００２４】
図２に示すように、車両Ｖｅが後退走行する際、ＥＣＵ１１０の制御によって、ＳＯＷＣ３０のセレクタプレートが閉じられてストラットが倒された解放状態にする。セレクタプレートは正常に閉じられているため、ＳＯＷＣ３０において実際に回転する回転プレートに連結されたＳＯＷＣ軸は、正方向に回転可能である。これにより、ＥＣＵ１１０によって、第一モータＭＧ１を正方向にトルクが出力されるように制御できるとともに、エンジン１のエンジン回転数を０ｒｐｍ以上、すなわちエンジン１の回転を正方向に制御できる。また、第二モータＭＧ２は負方向に回転させる。
【００２５】
これに対し、図３に示すように、ＳＯＷＣ３０に不具合が生じて、セレクタプレートを閉じた状態にできない開故障の場合、ストラットが立ち上がった状態が継続されるため、片方係合状態になる。この場合、第二リングギヤＲ２に連結しているＳＯＷＣ軸の正方向の回転が規制されつつ逆方向の回転が許容されているため、ＳＯＷＣ軸の回転は０ｒｐｍ以下、すなわち負回転に制約される。これに伴って、エンジン１も逆方向に低速で回転する。そして、エンジン１において、圧縮や膨張に伴うトルクの変動のためにエンジン回転数が変動するため、ＳＯＷＣ３０において立ち上がった状態のストラットが係合凹部の内側面等に頻繁に衝突して、騒音となる衝突音が発生したりＳＯＷＣ３０の耐久性が劣化したりする。
【００２６】
そこで、この第１の実施形態においては、図４に示すように、ＥＣＵ１１０によって、第一モータＭＧ１に対して逆方向のトルクを発生させる制御を行い、第一モータＭＧ１を逆方向に回転させる負回転制御を行う。これにより、ＳＯＷＣ軸の回転数を十分大きく逆方向に回転させて負回転にすることができる。ＳＯＷＣ３０が逆方向に回転のみにされると、開故障によって片方係合状態となっているＳＯＷＣ３０においては、解放状態が維持される状態と同様の状態になる。そのため、エンジン１の回転変動に起因するストラットの係合凹部への衝突を回避できる。
【００２７】
以上説明した第１の実施形態によれば、ＳＯＷＣ３０が開故障している場合において、ＥＣＵ１１０によって第一モータＭＧ１を負回転に制御していることにより、ＳＯＷＣ軸を十分大きく負回転にできる。これにより、開故障によってＳＯＷＣ３０におけるストラットが立ち上がった状態であっても、ストラットの係合凹部の内側面等への衝突を回避できるので、ＳＯＷＣ３０における騒音の発生を抑制できるとともに耐久性の劣化を抑制することが可能となる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。まず、第１の実施形態において、ＥＣＵ１１０の制御によって、第一モータＭＧ１を逆方向に回転させる負回転制御を行うと、エンジン１が逆方向に回転される。エンジン１が逆方向に回転すると、エンジン１により駆動される機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）（図示せず）による潤滑油の供給が停止する。エンジン１への潤滑油の供給が停止すると、エンジン１を逆方向に回転させる際の潤滑油として用いることができるのは、回転の開始時点においてエンジン１内に残存している潤滑油のみである。
【００２９】
そこで、この第２の実施形態においては、ＥＣＵ１１０によって、第一モータＭＧ１の回転数を制限するように制御する。すなわち、ＥＣＵ１１０は、車両Ｖｅが後退走行する際に、後退走行時の車速（後退車速）に応じてＳＯＷＣ３０においてストラットが係合凹部に衝突することなく、かつＳＯＷＣ軸の回転数が可能な限り０ｒｐｍに近い回転数になるように、第一モータＭＧ１の目標回転数を設定する（図４参照）。ここで、第一モータＭＧ１の目標回転数は、ＥＣＵ１１０のＲＯＭ等にマップとして格納されている。ＥＣＵ１１０は、車両Ｖｅの後退車速に応じて、マップから第一モータＭＧ１の目標回転数を索出し、第一モータＭＧ１の目標回転数として設定する。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３０】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、第一モータＭＧ１の回転数を、ＳＯＷＣ３０においてストラットが係合凹部に衝突することなく、かつＳＯＷＣ軸が可能な限り０ｒｐｍに近くなるように設定していることにより、図４に示すように、エンジン１の回転数を可能な限り低くすることができる。これにより、エンジン１が逆方向に回転する際に、ＭＯＰによる潤滑油の供給が停止されて残存する潤滑油のみを用いてエンジン１を回転させる場合においても、油膜切れまでの時間を確保することができるので、エンジン１の回転時間を確保可能になる。
【００３１】
また、第２の実施形態の変形例として、負回転運転時間を設定することも可能である。すなわち、ＥＣＵ１１０は、エンジン１を逆方向に回転させる時間の上限（負回転運転時間）を設定して、エンジン１が逆方向に回転する時間が負回転運転時間を超えた場合に、エンジン１を停止させるように制御しても良い。ここで、負回転運転時間は、エンジン１が逆方向への回転を開始した時点におけるエンジン１内の潤滑油量や開始時点までの稼働時間に応じて設定したり、あらかじめ固定時間として設定したりすることが可能である。負回転運転時間は、ＥＣＵ１１０のＲＯＭ等に格納されている。
【００３２】
第２の実施形態の変形例によれば、エンジン１内に残存する潤滑油量などに応じて、エンジン１を逆方向に回転させる時間の許容時間を設定していることにより、エンジン１内において油膜切れの発生を抑制することができるので、油膜切れによるエンジン１の損傷を回避することができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、車両におけるエンジン１の概略構成を示す模式図である。図５に示すように、エンジン１は、吸気側の吸気通路２０８に、エアフロメータ２０６と、吸気量を調節するスロットル弁２０２とが設けられている。エンジン１は、排気圧力を利用してタービン部を回転させることで同軸のコンプレッサ部を駆動して吸気量を増大させてエンジントルクをアシストする過給機２０５を備える。過給機２０５とインテークマニホールド２０８ａとの間の吸気通路２０８には、過給されて昇温した吸気を冷却するインタークーラ２０３が設けられている。また、エンジン１の排気側には、排気中の粒子状物質およびＮＯxを浄化するＮＯx触媒を有する触媒装置２０７が設けられている。触媒装置２０７には、ＮＯx触媒の温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。また、エンジン１は、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）を備える。ＥＧＲ装置のＥＧＲ通路２０４ａには、インテークマニホールド２０８ａ側に向けて、順にＥＧＲクーラ２０４およびＥＧＲ弁２０１が設けられている。
【００３４】
このように構成されたエンジン１を備えた車両Ｖｅにおいて、ＳＯＷＣ３０が開故障すると、第１および第２の実施形態において説明したように、エンジン１を逆方向に回転させる必要がある。この場合、図５に示す吸気および排気の方向が逆方向になって、空気は排気側から吸気されて吸気側から排気される。吸気側と排気側とが逆になると、排気側に含まれる不純物や潤滑油、および排気ポートに付着している燃料などが、吸気側の上流に向かって流れることになる。これにより、吸気側に設けられたインタークーラ２０３、エアフロメータ２０６、および過給機２０５のコンプレッサ部などの部品が、不純物、潤滑油、および燃料等によって汚染されて劣化する可能性がある。
【００３５】
そこで、第３の実施形態においては、ＥＣＵ１１０によって第一モータＭＧ１の負回転制御を行う場合に、ＥＣＵ１１０によって、エンジン１におけるスロットル弁２０２を全開にするとともに、ＥＧＲ弁２０１を全開にする制御を行う。これにより、排気ポートからインテークマニホールド２０８ａに逆流してきた空気を、ＥＧＲ通路２０４ａを通じて排気側に戻すことができる。そのため、吸気側の部品に排気が逆流することを防止できるので、吸気側の部品の劣化を抑制できる。その他の構成は、第１および第２の実施形態と同様である。
【００３６】
この第３の実施形態によれば、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、エンジン１が逆方向に回転した場合において、エンジン１内の油膜切れを抑制することができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンジン
３  入力軸
１０  動力分割機構
３０  セレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣ）
５１  リングギヤ
１００  パワートレーン
１１０  ＥＣＵ
ＭＧ１  第一モータ
ＭＧ２  第二モータ
Ｖｅ  車両
【図１】
2017213946.tif 000003
【図２】
2017213946.tif 000004
【図３】
2017213946.tif 000005
【図４】
2017213946.tif 000006
【図５】
2017213946.tif 000007