JP2012140061A

JP2012140061A - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP2012140061A
Application number: JP2010292955A
Authority: JP
Inventors: Masahito Ozaki; 真仁尾崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP5541151B2

Abstract

【課題】リバース走行する際に第１の電動機にロック故障が生じていないことを確かめた上でリバース走行を許可し、第１の電動機にロック故障が生じているときにリバース走行することによって内燃機関が逆回転して破損するのを防止する。
【解決手段】運転者がシフトレバーをリバース走行用のポジション（Ｒポジション）に変更したときにモータＭＧ１からエンジンをクランキングする方向のトルクを出力し（Ｓ１１０）、所定時間が経過するまでにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至ったときにはモータＭＧ１にロック故障が生じていないと判断してリバース走行を許可し（Ｓ１６０）、所定時間が経過するまでにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至らないときにはモータＭＧ１にロック故障が生じていると判断してリバース走行を禁止する（１９０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関と、第１の電動機と、内燃機関の出力軸と第１の電動機の回転軸と駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構を介することなく駆動軸に動力を出力可能な第２の電動機と、第１の電動機および第２の電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第１のモータジェネレータと、エンジンの出力軸と第１のモータジェネレータの回転軸と車軸側とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構を介することなく車軸側に動力を出力可能な第２のモータジェネレータと、第１のモータジェネレータおよび第２のモータジェネレータと電力のやりとりが可能なバッテリと、第１のモータジェネレータのロータを回転不能に固定するロック機構とを備え、ハイブリッド車両を運転走行していないときにロック機構によるロックを解除した状態で第１のモータジェネレータからトルクを出力し、第１のモータジェネレータの回転数変化が生じたときにはロック機構にロック故障は生じていないと判定し、第１のモータジェネレータの回転数変化が生じないときにはロック機構にロック故障が生じていると判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、上述した故障判定をハイブリッド車両を運転走行していないときに実行することにより、走行中に運転者に違和感を与えることなく、ロック機構のロック故障を適切に判定している。

特開２０１０−２０８５８５号公報

上述のハイブリッド自動車の構成からロック機構を取り除いたハイブリッド自動車では、ロック機構のロック故障を判定する必要はないが、第１のモータジェネレータにロック故障が生じているときにリバース走行すると、エンジンが逆回転してエンジンが破損する場合が生じる。このため、リバース走行するときに第１のモータジェネレータにロック故障が生じていないことを確かめる必要がある。

本発明のハイブリッド自動車は、内燃機関と、第１の電動機と、内燃機関の出力軸と第１の電動機の回転軸と駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構を介することなく駆動軸に動力を出力可能な第２の電動機と、第１の電動機および第２の電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、リバース走行する際に第１の電動機にロック故障が生じていないことを確かめた上でリバース走行を許可し、第１の電動機にロック故障が生じているときにリバース走行することによって内燃機関が逆回転して破損するのを防止することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、第１の電動機と、前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構を介することなく前記駆動軸に動力を出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、
シフトレバーがリバース走行位置に変更されたとき、前記内燃機関がクランキングされる方向のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を制御するトルク出力制御を実行し、前記トルク出力制御による前記第１の電動機からのトルクの出力が確認できたときには前記トルク出力制御を停止して運転者の操作に基づくリバース走行制御を許可し、前記トルク出力制御による前記第１の電動機からのトルクの出力が確認できないときには前記トルク出力制御を停止して前記リバース走行制御を禁止するリバース許可禁止手段、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、シフトレバーがリバース走行位置に変更されたときには、まず、内燃機関がクランキングされる方向のトルクが第１の電動機から出力されるよう第１の電動機を制御するトルク出力制御を実行する。そして、このトルク出力制御による第１の電動機からのトルクの出力が確認できたときにはトルク出力制御を停止して運転者の操作に基づくリバース走行制御を許可する。第１の電動機からのトルクの出力が確認できたときには第１の電動機にはロック故障が生じていないと判定できるから、リバース走行を許可するのである。一方、トルク出力制御による第１の電動機からのトルクの出力が確認できないときにはトルク出力制御を停止してリバース走行制御を禁止する。第１の電動機からのトルクの出力が確認できないときには第１の電動機にはロック故障が生じている可能性があると判定できるから、リバース走行により内燃機関が逆回転して破損するのを防止するためにリバース走行を禁止するのである。したがって、本発明のハイブリッド自動車では、リバース走行する際に第１の電動機にロック故障が生じていないことを確かめた上でリバース走行を許可することができ、第１の電動機にロック故障が生じているときにリバース走行することによって内燃機関が逆回転して破損するのを防止することができる。ここで、トルク出力制御による第１の電動機からのトルクの出力の確認は、第１の電動機の回転数が例えば閾値を超えたか否かにより行なうことができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリバース許可禁止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂやシフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖを入力すると共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）、前進方向の走行用ポジション（Ｄポジション）、リバース走行用のポジション（Ｒポジション）などがある。

実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸３６に要求される要求トルクを設定すると共に駆動軸３６に実際に出力する制御用トルクＴｄ＊がレート処理により要求トルクに一致するよう制御用トルクＴｄ＊を設定する。また、要求トルクに駆動軸３６の回転数（例えば、モータＭＧ２の回転数や車速に換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて得られる走行に要求される走行用パワーとバッテリ５０から放電可能な電力量としての残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されるバッテリ５０の充放電要求パワーとの和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーを設定すると共にエンジン２２から実際に出力する制御用パワーＰｅ＊がレート処理により要求パワーに一致するよう制御用パワーＰｅ＊を設定する。続いて、バッテリ５０の温度Ｔｂに基づいて設定されるバッテリ５０から充放電してもよい最大電力としての入出力制限の範囲内で制御用パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく運転することができるエンジン２２の回転数とトルクとの制約としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）とを用いてエンジン２２の目標回転数と目標トルクとを設定すると共にエンジン２２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令を設定し、更に、制御用トルクＴｄ＊からモータＭＧ１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータＭＧ２のトルク指令として設定する。そして、設定したエンジン２２の目標回転数と目標トルクとをエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれのトルク指令をモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数と目標トルクとを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数と目標トルクとによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれのトルク指令を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。

次に、運転者がシフトレバーをリバース走行用のポジション（Ｒポジション）に変更したときの処理について説明する。図２は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリバース許可禁止処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、運転者によりシフトレバーがリバース走行用のポジション（Ｒポジション）に変更され、シフトポジションセンサ８２によりシフトポジションＳＰがリバース走行用のポジション（Ｒポジション）に変更されたのを検出したときに実行される。

リバース許可禁止処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、モータＭＧ１にロック故障が検出されていないか否かを判定する（ステップＳ１００）。このモータＭＧ１のロック故障の検出は、以前にこのルーチンが実行されて後述するステップＳ１８０でモータＭＧ１がロック故障と判定されたことを意味する。したがって、以前にモータＭＧ１がロック故障と判定されたときにはモータＭＧ１にロック故障が検出されていると判断し、リバース走行を禁止して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。

一方、モータＭＧ１のロック故障が検出されていないときには、モータＭＧ１からエンジン２２をクランキングする方向のトルクが出力されるようモータＥＣＵ４０にトルク出力指示を行ない（ステップＳ１１０）。所定時間（例えば、１秒や２秒，３秒など）が経過するまでに入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至るか否かを判定する（ステップＳ１２０〜Ｓ１４０）。ここで、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、実施例では、モータＭＧ１に取り付けられた図示しない回転位置検出センサにより検出されたモータＭＧ１のロータの回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、閾値Ｎｒｅｆとしては、モータＭＧ１の回転数が確認できればよいので、例えば、４０ｒｐｍや５０ｒｐｍ、７０ｒｐｍなどを用いることができる。

所定時間が経過するまでに入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至ったときには、モータＭＧ１にロック故障が生じていないと判断し、モータＭＧ１からのエンジン２２をクランキングする方向へのトルクの出力を停止すると共に（ステップＳ１５０）、リバース走行を許可して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。リバース走行が許可されると、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じたリバース走行へのトルクがモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動制御してリバース走行を行なう。

ステップＳ１２０〜Ｓ１４０で所定時間が経過するまでに入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至らないと判定したときには、モータＭＧ１からのエンジン２２をクランキングする方向へのトルクの出力を停止すると共に（ステップＳ１７０）、モータＭＧ１にロック故障が生じていると判定して故障ランプ８９を点灯し（ステップＳ１８０）、リバース走行を禁止して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。このように、モータＭＧ１にロック故障が生じているときにリバース走行を禁止するのは、リバース走行することによってエンジン２２が逆回転して破損するのを防止するためである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、運転者がシフトレバーをリバース走行用のポジション（Ｒポジション）に変更したときにモータＭＧ１からエンジン２２をクランキングする方向のトルクを出力し、所定時間が経過するまでにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至ったときには、モータＭＧ１にロック故障が生じていないと判断してリバース走行を許可し、所定時間が経過するまでにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至らないときには、モータＭＧ１にロック故障が生じていると判断してリバース走行を禁止することにより、リバース走行する際にモータＭＧ１にロック故障が生じていないことを確かめた上でリバース走行を許可することができ、モータＭＧ１にロック故障が生じているときにリバース走行することによってエンジン２２が逆回転して破損するのを防止することができる。しかも、モータＭＧ１にロック故障が生じているときには故障ランプ８９を点灯するから、モータＭＧ１にロック故障が生じているのを運転者に知らせることができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「第１の電動機」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「第２の電動機」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、運転者がシフトレバーをリバース走行用のポジション（Ｒポジション）に変更したときにモータＭＧ１からエンジン２２をクランキングする方向のトルクを出力し、所定時間が経過するまでにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至ったときには、モータＭＧ１にロック故障が生じていないと判断してリバース走行を許可し、所定時間が経過するまでにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上に至らないときには、モータＭＧ１にロック故障が生じていると判断してリバース走行を禁止する図２のリバース許可禁止処理ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「リバース許可禁止手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０バッテリ、５１温度センサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、８２シフトポジションセンサ、８４アクセルペダルポジションセンサ、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、８９故障ランプ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

内燃機関と、第１の電動機と、前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構を介することなく前記駆動軸に動力を出力可能な第２の電動機と、前記第１の電動機および前記第２の電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、
シフトレバーがリバース走行位置に変更されたとき、前記内燃機関がクランキングされる方向のトルクが前記第１の電動機から出力されるよう該第１の電動機を制御するトルク出力制御を実行し、前記トルク出力制御による前記第１の電動機からのトルクの出力が確認できたときには前記トルク出力制御を停止して運転者の操作に基づくリバース走行制御を許可し、前記トルク出力制御による前記第１の電動機からのトルクの出力が確認できないときには前記トルク出力制御を停止して前記リバース走行制御を禁止するリバース許可禁止手段、
を備えるハイブリッド自動車。