JP2014227133A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ツインクラッチ式の変速機を備えるハイブリッド車両において、高圧バッテリの故障時にモータによる発電が行えず低圧バッテリに電力を供給できない状態を回避する。
【解決手段】高圧バッテリ（３０）の故障を検知したときに、第２クラッチ（Ｃ２）を係合させることで、エンジン（２）の駆動力を第２変速機構（Ｇ２）を介して出力軸（ＣＳ）に伝達して車両を走行させると共に、第１変速機構（Ｇ１）をニュートラルとし、第１クラッチ（Ｃ１）を係合させることで、第１クラッチ（Ｃ１）を介してエンジン（２）の駆動力の一部をモータ（３）に伝達して該モータ（３）で発電を行い、１２Ｖバッテリ（２２）への電力供給をモータ（３）による発電電力のみで賄い、高圧バッテリ３０の電力の授受は行わないように制御すると共に、第２変速機構（Ｇ２）によるアップシフトを禁止しダウンシフトのみを許可する。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動源としての内燃機関及び電動機と、奇数変速段側の変速軸と偶数変速段側の変速軸の２系統に分けられた有段式の変速機とを備えるハイブリッド車両において、駆動源及び変速機の動作を制御するハイブリッド車両の制御装置及び制御方法に関する。

従来、駆動源としてのエンジン（内燃機関）及びモータ（電動機）を備えたハイブリッド車両がある。このようなハイブリッド車両では、複数の変速段を切り替えて設定することで内燃機関と電動機の少なくともいずれかの駆動力を駆動輪に伝達可能な有段式の変速機を備えるものがある。

また、上記のようなハイブリッド型の車両に用いる変速機として、例えば、特許文献１，２に示すように、奇数段（１，３，５速段など）の変速段で構成される第１変速機構の入力軸と内燃機関の機関出力軸とを断接可能な第１クラッチ（奇数段クラッチ）と、偶数段（２，４，６速段など）の変速段で構成される第２変速機構の入力軸と機関出力軸とを断接可能な第２クラッチ（偶数段クラッチ）とを備え、これら２つのクラッチを交互につなぎ替えることで変速を行うツインクラッチ式の変速機がある。また、このようなツインクラッチ式の変速機には、第１変速機構の入力軸に電動機の回転軸を連結した構成のものがある。

また、上記のようなハイブリッド車両では、主に車両走行用の電力を供給する高圧バッテリ（２４Ｖバッテリ）と、各種の車載補機類などを駆動するため電力を供給する低圧バッテリ（１２Ｖバッテリ）とを備えている。これら高圧バッテリと低圧バッテリは、変圧器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を介して接続されており、通常時は、低圧バッテリの残容量が低下すると、高圧バッテリからの電力が変圧器を介して低圧バッテリに供給されるようになっている。

その一方で、高圧バッテリに電力の授受が正常に行えない故障（例えば、高圧バッテリの単セル異常など）が生じた場合は、フェールセーフアクションとして、高圧バッテリから供給される電力に代えて、モータの発電電力が変圧器を介して低圧バッテリに供給されるようにすることで、高圧バッテリには電力を入出力させない制御が行われる。

ところが、上記のようなツインクラッチ式の変速機を備えたハイブリッド車両では、モータとエンジンとの間の動力伝達経路にクラッチ（発進クラッチ）が介在している。そのため、当該クラッチの締結が解放されている（切り離されている）場合は、減速回生時を除いて、車両の走行中にエンジンの駆動力をモータに伝達することによる発電を行うことができない。したがって、車両の走行状態によっては、クラッチが切り離されることで、高圧バッテリの故障時に上記のフェールセーフアクションを行うことができない場合がある。そのため、モータによる発電が行えず、変圧器を介して低圧バッテリに電力を供給できない間の低圧バッテリの消費電力は、高圧バッテリから供給される。これにより、高圧バッテリの残容量（ＳＯＣ）が低下するという問題があった。

特開２０１２−３０７２７号公報 特開２０００−１６８４０４号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ツインクラッチ式の変速機を備えるハイブリッド車両において、高圧蓄電器の故障時に電動機による発電が行えず、低圧蓄電器に電力を供給できない状態を回避して、高圧蓄電器の残容量の低下を防止することが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。

上記課題を解決するための本発明は、駆動源としての内燃機関（２）と電動機（３）を備えると共に、前記電動機（３）に接続されると共に第１クラッチ（Ｃ１）を介して選択的に前記内燃機関（２）の機関出力軸（２ａ）に接続される第１入力軸（ＩＭＳ）と、第２クラッチ（Ｃ２）を介して選択的に前記内燃機関（２）の機関出力軸（２ａ）に接続される第２入力軸（ＳＳ）と、駆動輪（ＷＲ，ＷＬ）側に動力を出力する出力軸（ＣＳ）と、前記第１入力軸（ＩＭＳ）と前記出力軸（ＣＳ）との間に配置されて奇数変速段と偶数変速段のいずれか一方を設定可能な第１変速機構（Ｇ１）と、前記第２入力軸（ＳＳ）と前記出力軸（ＣＳ）との間に配置されて奇数変速段と偶数変速段のいずれか他方を設定可能な第２変速機構（Ｇ２）と、を有する変速機（４）と、前記電動機（３）との間で電力の授受が可能な高圧蓄電器（３０）と、前記電動機（３）又は前記高圧蓄電器（３０）からの電力を少なくとも降圧することが可能な変圧器（２１）と、前記変圧器（２１）を介して前記高圧蓄電器（３０）及び前記電動機（３）との間で電力の授受が可能な低圧蓄電器（２２）と、前記第１、第２駆動源（２，３）による車両の駆動、及び前記高圧蓄電器（３０）と前記低圧蓄電器（２２）の電力の授受を制御するための制御手段（１０）と、を備えるハイブリット車両の制御装置であって、前記高圧蓄電器（３０）の故障を検知する高圧蓄電器故障検知手段（３６）を備え、前記制御手段（１０）は、前記高圧蓄電器故障検知手段（３６）で前記高圧蓄電器（３０）の故障を検知したときに、前記第２クラッチ（Ｃ２）を係合させることで、前記内燃機関（２）の駆動力を前記第２変速機構（Ｇ２）の変速段を介して前記出力軸（ＣＳ）に伝達して車両を走行させると共に、前記第１変速機構（Ｇ１）をニュートラルとし、前記第１クラッチ（Ｃ１）を係合させることで、該第１クラッチ（Ｃ１）で前記内燃機関（２）の駆動力の一部を前記電動機（３）に伝達して前記電動機（３）で発電を行い、前記低圧蓄電器（２２）への電力供給を前記電動機（３）による発電電力のみで賄い、前記高圧蓄電器（３０）の電力の授受は行わないように制御すると共に、前記第２変速機構（Ｇ２）で設定される変速段のアップシフトを禁止しダウンシフトのみを許可する高圧蓄電器故障時電力制御を実施することを特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド車両の制御装置では、高圧蓄電器に電力を入出力できない故障時に、第１変速機構をニュートラルにして第１クラッチを係合させることで、該第１クラッチでエンジンの駆動力の一部をモータに伝達する発電動作により、電動機の発電で低圧蓄電器を充電する高圧バッテリ故障時電力制御を行うことで、高圧蓄電器の残容量（ＳＯＣ）の低下を回避できる。また、高圧蓄電器の電力の授受を行わないことで、故障が生じている高圧蓄電器の確実な保護を図ることができる。その際、第２変速機構で設定される変速段のアップシフトを禁止してダウンシフトのみを許可することにより、どのような車速で高圧バッテリ故障時電力制御を開始しても、最終的に（変速段が一定の変速段に維持されて）車速が一定以下となることで、高圧バッテリ故障時電力制御による電動機から低圧蓄電器への電力の供給を連続的に行えるようになる。

また、上記ハイブリッド車両の制御装置では、車速を検出する車速検出手段（３５）を備え、制御手段（１０）は、車速検出手段（３５）で検出した車速が所定の閾値以下の場合に高圧蓄電器故障時電力制御を実施するとよい。

車速が高くなると電動機の発電量が増加することで、低圧蓄電器に供給される電力が増える。そして、低圧蓄電器に供給される電力が過剰になると、その余剰分が高圧蓄電器に供給されるおそれがある。そこで、車速が所定の閾値以下の場合に高圧バッテリ故障時電力制御を行うようにする。これにより、低圧蓄電器に供給される電力が過剰になることでその余剰分が高圧蓄電器に供給されることを防止できる。

また、上記ハイブリッド車両の制御装置では、高圧蓄電器（３０）の残容量を検出する高圧蓄電器残容量検出手段（３４）を備え、制御手段（１０）は、高圧蓄電器残容量検出手段（３４）で検出した高圧蓄電器（３０）の残容量が所定の閾値よりも高くなると、第１クラッチ（Ｃ１）の締結を解除するか締結量を低減させる制御を行うとよい。すなわち、高圧蓄電器の故障時には精密な制御が行えないので、高圧蓄電器の残容量を第１クラッチの締結制御によって制御する。

また、上記ハイブリッド車両の制御装置では、制御手段（１０）は、高圧蓄電器故障時電力制御において、第２変速機構（Ｇ２）で設定される偶数変速段が最低変速段（２ｎｄ）になったら、以後の第２変速機構（Ｇ２）による変速動作を禁止するとよい。

第２変速機構の最低変速段（２ｎｄ）になるまでのシフトダウン時は、電動機で低圧蓄電器の消費電力を発電できないため、高圧蓄電器の残容量が低下する。これに対して、第２変速機構の最低変速段になったら、以後の変速動作を禁止することで、それ以降の高圧蓄電器の残容量の低下がなくなる。また、最終的に第２変速機構の最低変速段までシフトダウンすることで、車両停車後の次回発進時の確実な発進（第２変速機構の最低変速段による発進）が可能となる。

また、上記ハイブリッド車両の制御装置では、高圧蓄電器（３０）の故障には、当該高圧蓄電器（３０）からの正常範囲の放電を行えない状態の故障が含まれていてよい。

この構成によれば、高圧蓄電器からの正常範囲の放電を行えない状態の故障が生じているときに、高圧バッテリ故障時電力制御を実施することで、高圧蓄電器の残容量の低下を確実に防止できる。なお、高圧蓄電器からの正常範囲の放電を行えない状態の故障の一例としては、高圧蓄電器が複数の電池セルが直列に接続された構成の蓄電器である場合に、いずれかの電池セルの電流又は電圧の少なくともいずれかが正常範囲外となる単セルの特性異常が挙げられる。

また、上記ハイブリッド車両の制御装置では、高圧蓄電器（３０）の故障を車両の運転者に報知するための報知手段（３７）を備えるとよい。

この構成によれば、報知手段を備えることで、高圧蓄電器の故障を運転者に報知することが可能となる。これにより、高圧蓄電器の故障が生じた場合、運転者に速やかな停車を促すことができ、車両を迅速に減速させて高圧バッテリ故障時電力制御による電動機の発電で低圧蓄電器に電力を供給可能な状態に移行させることが可能となる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明の一実施形態にかかる制御装置を備えたハイブリッド車両の構成例を示す概略図である。 図１に示す変速機の詳細構成を示すスケルトン図である。 図２に示す変速機の各シャフトの係合関係を示す概念図である。 変速機における駆動力の伝達経路と、モータ、高圧バッテリ、低圧バッテリ、電気負荷の間で行われる電力の授受の流れとを示す図である。 高圧バッテリ故障時電力制御における各値の変化を示すタイミングチャートである。 高圧バッテリ故障時電力制御の手順を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置を備えた車両の構成例を示す概略図である。本実施形態の車両１は、図１に示すように、駆動源としての内燃機関２及び電動機３を備えたハイブリッド自動車の車両であって、さらに、トランスミッション（変速機）４と、ディファレンシャル機構５と、左右のドライブシャフト６Ｒ，６Ｌと、左右の駆動輪ＷＲ，ＷＬとを備えると共に、電動機３を制御するためのパワードライブユニット（ＰＤＵ）２０と、高圧バッテリ（高圧蓄電器）３０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧器）２１と、１２Ｖバッテリ（低圧蓄電器）２２と、車載補機からなる電気負荷（低圧電気負荷）２３とを備える。

ここで、電動機３は、モータでありモータジェネレータを含み、高圧バッテリ３０は、蓄電器でありキャパシタを含む。また、内燃機関２は、エンジンであり、ディーゼルエンジンやターボエンジンなどを含む。内燃機関（以下、「エンジン」と記す。）２と電動機（以下、「モータ」と記す。）３の回転駆動力は、変速機４、ディファレンシャル機構５およびドライブシャフト６Ｒ，６Ｌを介して左右の駆動輪ＷＲ，ＷＬに伝達される。

図１に示すように、変速機４は、モータ３に接続されると共に第１クラッチ（後述する奇数段クラッチ）Ｃ１を介して選択的にエンジン２のクランク軸２ａに接続される第１入力軸（後述する内側メインシャフト）ＩＭＳと、第２クラッチ（後述する偶数段クラッチ）Ｃ２を介して選択的にエンジン２のクランク軸２ａに接続される第２入力軸（後述する外側メインシャフト又はセカンダリシャフト）ＯＭＳ（ＳＳ）と、駆動輪ＷＲ，ＷＬ側に動力を出力する出力軸ＣＳと、第１入力軸ＩＭＳと出力軸ＣＳとの間に配置されて最低変速段から奇数番目に属する複数の変速段（１，３，５速段など）を設定可能な第１変速機構Ｇ１と、第２入力軸ＯＭＳ（ＳＳ）と出力軸ＣＳとの間に配置されて最低変速段から偶数番目に属する複数の変速段（２，４，６速段など）を設定可能な第２変速機構Ｇ２とを備えて構成されている。なお、図１及び下記の図４では、変速機４の構成を簡略化したものを示しているが、変速機４が備える詳細な構成は、図２に示すスケルトン図に表されている。

また、車両１は、エンジン２、モータ３、変速機４、ディファレンシャル機構５、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１および高圧バッテリ３０、１２Ｖバッテリ２２などを制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０を備える。電子制御ユニット１０は、１つのユニットとして構成されるだけでなく、例えばエンジン２を制御するためのエンジンＥＣＵ、モータ３やＤＣ−ＤＣコンバータ２１を制御するためのモータジェネレータＥＣＵ、高圧バッテリ３０を制御するためのバッテリＥＣＵ、変速機４を制御するためのＡＴ−ＥＣＵなど複数のＥＣＵから構成されてもよい。本実施形態の電子制御ユニット１０は、エンジン２及びモータ３を制御するとともに、高圧バッテリ３０、ＰＤＵ２０、１２Ｖバッテリ２２の電力授受の制御や、変速機４による変速動作の制御などを行う。

電子制御ユニット１０は、各種の運転条件に応じて、モータ３のみを動力源とするモータ単独走行（ＥＶ走行）をするように制御したり、エンジン２のみを動力源とするエンジン単独走行をするように制御したり、エンジン２とモータ３の両方を動力源として併用する協働走行（ＨＥＶ走行）をするように制御する。

また、電子制御ユニット１０には、制御パラメータとして、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダルセンサ３１からのアクセルペダル開度、ブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキペダルセンサ３２からのブレーキペダル開度、ギヤ段（変速段）を検出するシフトポジションセンサ３３からのシフト位置、高圧バッテリ３０の残容量（ＳＯＣ）を測定する残容量検出器３４からの残容量、車速を検出する車速センサ（車速検出手段）３５からの車速などの各種信号が入力されるようになっている。また、図示は省略するが、電子制御ユニット１０には、さらに、車両１に搭載されたカーナビゲーションシステムなどから、車両１が現在走行している道路の状況（例えば、平坦路、上り坂、下り坂の別など）に関するデータが入力されるようになっていてもよい。また、高圧バッテリ３０の故障を検知するためのバッテリ故障センサ（高圧蓄電器故障検知手段）３６が設けられている。このバッテリ故障センサ３６は、例えば、高圧バッテリ３０に出入りする電流を検知する電流センサなどを備え、当該電流センサによる検出電流が正常値の範囲外となった場合に高圧バッテリ３０の故障と判断するように構成されている。バッテリ故障センサ３６からの故障検知に関する情報は、電子制御ユニット１０に出力される。

エンジン２は、燃料を空気と混合して燃焼することにより車両１を走行させるための駆動力を発生する内燃機関である。モータ３は、エンジン２とモータ３との協働走行やモータ３のみの単独走行の際には、高圧バッテリ３０の電気エネルギーを利用して車両１を走行させるための駆動力を発生するモータとして機能するとともに、車両１の減速時には、回生により電力を発電する発電機（ジェネレータ）として機能する。モータ３の回生時には、高圧バッテリ３０は、モータ３により発電された電力（回生エネルギー）により充電される。

ＰＤＵ２０には、モータ３と電力の授受を行う高圧バッテリ３０が接続されている。ここで授受される電力には、例えば、モータ３の駆動またはアシスト動作時にモータ３に供給される供給電力や、回生作動または昇圧駆動によるモータ３の発電時にモータ３から出力される出力電力がある。そして、ＰＤＵ２０は、電子制御ユニット１０からの制御指令を受けてモータ３の駆動および発電を制御する。例えば、モータ３の駆動時には、電子制御ユニット１０から出力されるトルク指令に基づき、高圧バッテリ３０から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータ３へ供給する。一方、モータ３の発電時には、モータ３から出力される３相交流電力を直流電力に変換して、高圧バッテリ３０を充電する。

また、各種補機類からなる電気負荷２３を駆動するための１２Ｖバッテリ（低圧バッテリ）２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧器）２１を介して、ＰＤＵ２０および高圧バッテリ３０に対して並列に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１は、例えば双方向のＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧バッテリ３０の端子間接続、あるいはモータ３の回生作動または昇圧駆動した際のＰＤＵ２０の端子間電圧を、所定の電圧値まで降圧して１２Ｖバッテリ２２を充電すると共に、高圧バッテリ３０の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下している場合には、１２Ｖバッテリ２２の端子間電圧を昇圧して高圧バッテリ３０を充電可能である。また、電気負荷２３を構成する各種補機類としては、車両１に搭載されたデフロスタユニット、電子制御ユニット１０用の通信及び送電機器類、カーオーディオ及びその附属機器類、ヒータユニット、ライト（照明類）などが挙げられる。

また、本実施形態のハイブリッド車両の制御装置では、高圧バッテリ３０は、図示は省略するが、複数の電池セルが直列に接続された構成のバッテリであって、後述する高圧バッテリ３０の故障には、複数の電池セルのうちいずれかに異常（いずれかの電池セルの電流と電圧の少なくともいずれかが正常範囲外となる異常）が生じている単セルの特性異常による故障が含まれる。

また、車両１には、高圧バッテリ３０の故障を運転者に報知するための警報ランプ（報知手段）３７が設けられている。警報ランプ３７は、例えば、車室内のインストルメントパネル（図示せず）に設けられるメーター内ランプとすることができる。そして、電子制御ユニット１０は、バッテリ故障センサ３６で高圧バッテリ３０の故障が検知された場合、当該警報ランプ３７を点灯させるようになっている。

次に、本実施形態の車両１が備える変速機４の詳細構成例について説明する。図２は、図１に示す変速機４の詳細構成例を示すスケルトン図である。図３は、図２に示す変速機４の各シャフトの係合関係を示す概念図である。変速機４は、前進７速、後進１速の平行軸式トランスミッションであり、乾式のツインクラッチ式変速機（ＤＣＴ：デュアルクラッチトランスミッション）である。

変速機４には、エンジン２のクランク軸（機関出力軸）２ａ及びモータ３に接続される内側メインシャフト（第１入力軸）ＩＭＳと、この内側メインシャフトＩＭＳの外筒をなす外側メインシャフト（第２入力軸）ＯＭＳと、内側メインシャフトＩＭＳにそれぞれ平行なセカンダリシャフト（第２入力軸）ＳＳ、アイドルシャフトＩＤＳ、リバースシャフト（リバース軸）ＲＶＳと、これらのシャフトに平行で出力軸をなすカウンタシャフトＣＳとが設けられる。

これらのシャフトのうち、外側メインシャフトＯＭＳがアイドルシャフトＩＤＳを介してリバースシャフトＲＶＳおよびセカンダリシャフトＳＳに常時係合し、カウンタシャフトＣＳがさらにディファレンシャル機構５（図１参照）に常時係合するように配置される。

また、変速機４は、奇数段クラッチ（第１クラッチ）Ｃ１と、偶数段クラッチ（第２クラッチ）Ｃ２とを備える。奇数段クラッチＣ１及び偶数段クラッチＣ２は乾式のクラッチである。奇数段クラッチＣ１は、内側メインシャフトＩＭＳに結合される。偶数段クラッチＣ２は、外側メインシャフトＯＭＳ（第２入力軸の一部）に結合され、外側メインシャフトＯＭＳ上に固定されたギヤ４８からアイドルシャフトＩＤＳを介してリバースシャフトＲＶＳおよびセカンダリシャフトＳＳ（第２入力軸の一部）に連結される。

内側メインシャフトＩＭＳのモータ３寄りの所定箇所には、プラネタリギヤ機構７０のサンギヤ７１が固定配置される。また、内側メインシャフトＩＭＳの外周には、図２において左側から順に、プラネタリギヤ機構７０のキャリア７３と、３速駆動ギヤ４３と、７速駆動ギヤ４７と、５速駆動ギヤ４５が配置される。なお、３速駆動ギヤ４３は、１速駆動ギヤとしても兼用されるものである。３速駆動ギヤ４３、７速駆動ギヤ４７、５速駆動ギヤ４５は、それぞれ内側メインシャフトＩＭＳに対して相対的に回転可能であり、３速駆動ギヤ４３はプラネタリギヤ機構７０のキャリア７３に連結している。更に、内側メインシャフトＩＭＳ上には、３速駆動ギヤ４３と７速駆動ギヤ４７との間に３−７速シンクロメッシュ機構８１が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、５速駆動ギヤ４５に対応して５速シンクロメッシュ機構８２が軸方向にスライド可能に設けられる。所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構をスライドさせて該ギヤ段のシンクロを入れることにより、該ギヤ段が内側メインシャフトＩＭＳに連結される。内側メインシャフトＩＭＳに関連して設けられたこれらのギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、奇数段の変速段を実現するための第１変速機構Ｇ１が構成される。なお、上記の駆動ギヤ４３，４５，４７は、本発明にかかる奇数段ギヤであり、上記のシンクロメッシュ機構８１，８２は、本発明にかかる第１同期結合装置である。第１変速機構Ｇ１の各駆動ギヤ４３，４５，４７は、カウンタシャフトＣＳ上に設けられた対応する従動ギヤ（出力ギヤ）５１，５２，５３に噛み合い、カウンタシャフトＣＳを回転駆動する。

セカンダリシャフトＳＳ（第２入力軸）の外周には、図２において左側から順に、２速駆動ギヤ４２と、６速駆動ギヤ４６と、４速駆動ギヤ４４とが相対的に回転可能に配置される。更に、セカンダリシャフトＳＳ上には、２速駆動ギヤ４２と６速駆動ギヤ４６との間に２−６速シンクロメッシュ機構８３が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、４速駆動ギヤ４４に対応して４速シンクロメッシュ機構８４が軸方向にスライド可能に設けられる。この場合も、所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構をスライドさせて該ギヤ段のシンクロを入れることにより、該ギヤ段がセカンダリシャフトＳＳ（第２入力軸）に連結される。セカンダリシャフトＳＳ（第２入力軸）に関連して設けられたこれらのギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、偶数段の変速段を実現するための第２変速機構Ｇ２が構成される。なお、上記の駆動ギヤ４２，４４，４６は、本発明にかかる偶数段ギヤであり、上記のシンクロメッシュ機構８３，８４は、本発明にかかる第２同期結合装置である。第２変速機構Ｇ２の各駆動ギヤも、カウンタシャフトＣＳ上に設けられた対応する従動ギヤ５１，５２，５３に噛み合い、カウンタシャフトＣＳを回転駆動する。なお、セカンダリシャフトＳＳに固定されたギヤ４９はアイドルシャフトＩＤＳ上のギヤ５５に結合しており、該アイドルシャフトＩＤＳから外側メインシャフトＯＭＳを介して偶数段クラッチＣ２に結合される。

リバースシャフトＲＶＳの外周には、リバースギヤ５８が相対的に回転可能に配置される。また、リバースシャフトＲＶＳ上には、リバースギヤ５８に対応してリバースシンクロメッシュ機構（リバース用同期係合装置）８５が軸方向にスライド可能に設けられ、また、アイドルシャフトＩＤＳに係合するギヤ５０が固定されている。リバースシャフトＲＶＳに関連して設けられたこれらのギヤ及びシンクロメッシュ機構によって、リバース段を実現するためのリバース変速機構ＧＲが構成される。車両１を後進（リバース走行）させる場合は、シンクロメッシュ機構８５のシンクロを入れて、偶数段クラッチＣ２を係合することにより、偶数段クラッチＣ２の回転が外側メインシャフトＯＭＳ及びアイドルシャフトＩＤＳを介してリバースシャフトＲＶＳに伝達され、リバースギヤ５８が回転される。リバースギヤ５８は内側メインシャフトＩＭＳ上のギヤ５６に噛み合っており、リバースギヤ５８が回転するとき内側メインシャフトＩＭＳは前進時とは逆方向に回転する。内側メインシャフトＩＭＳの逆方向の回転はプラネタリギヤ機構７０に連結した３速駆動ギヤ４３を介してカウンタシャフトＣＳに伝達される。

カウンタシャフトＣＳ上には、図２において左側から順に、２−３速従動ギヤ５１と、６−７速従動ギヤ５２と、４−５速従動ギヤ５３と、パーキング用ギヤ５４と、ファイナル駆動ギヤ５５とが固定的に配置される。ファイナル駆動ギヤ５５は、ディファレンシャル機構５のディファレンシャルリングギヤ（図示せず）と噛み合うようになっており、これにより、カウンタシャフトＣＳの回転がディファレンシャル機構５の入力軸（つまり車両推進軸）に伝達される。また、プラネタリギヤ機構７０のリングギヤ７５には、該リングギヤ７５の回転を停止するためのブレーキ４１が設けられる。

上記構成の変速機４では、２−６速シンクロメッシュ機構８３のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、２速駆動ギヤ４２がセカンダリシャフトＳＳに結合され、右方向にスライドすると、６速駆動ギヤ４６がセカンダリシャフトＳＳに結合される。また、４速シンクロメッシュ機構８４のシンクロスリーブを右方向にスライドすると、４速駆動ギヤ４４がセカンダリシャフトＳＳに結合される。このように偶数の駆動ギヤ段を選択した状態で、偶数段クラッチＣ２を係合することにより、変速機４は偶数の変速段（２速、４速、又は６速）に設定される。

３−７速シンクロメッシュ機構８１のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、３速駆動ギヤ４３が内側メインシャフトＩＭＳに結合されて３速の変速段が選択され、右方向にスライドすると、７速駆動ギヤ４７が内側メインシャフトＩＭＳに結合されて７速の変速段が選択される。また、５速シンクロメッシュ機構８２のシンクロスリーブを右方向にスライドすると、５速駆動ギヤ４５が内側メインシャフトＩＭＳに結合されて５速の変速段が選択される。シンクロメッシュ機構８１、８２がいずれのギヤ４３、４７、４５も選択していない状態（ニュートラル状態）では、プラネタリギヤ機構７０の回転がキャリア７３に連結したギヤ４３を介してカウンタシャフトＣＳに伝達され、１速の変速段が選択されることになる。このように奇数の駆動ギヤ段を選択した状態で、奇数段クラッチＣ１を係合することにより、変速機４は奇数の変速段（１速、３速、５速、又は７速）に設定される。

変速機４で実現すべき変速段の決定及び該変速段を実現するための制御（第１変速機構Ｇ１及び第２変速機構Ｇ２における変速段の選択、すなわちシンクロの切り替え制御と、奇数段クラッチＣ１及び偶数段クラッチＣ２の係合及び係合解除の制御等）は、公知のように、運転状況に従って、電子制御ユニット１０によって実行される。

図４は、変速機４における駆動力の伝達経路と、モータ３、高圧バッテリ３０、１２Ｖバッテリ２２、電気負荷２３の間で行われる電力の授受の流れとを示す図である。車両１の走行時に、バッテリ故障センサ３６で高圧バッテリ３０の故障を検知した場合であって、かつ、車速センサ３５で検出した車速が所定の閾値（一例として時速１０ｋｍ程度）よりも低速の場合には、第２変速機構Ｇ２のいずれかの駆動ギヤをインギヤさせ、偶数段クラッチＣ２を係合させることで、図４に一点鎖線で示す動力伝達経路のように、エンジン２の駆動力を第２変速機構Ｇ２の変速段（偶数変速段）を介して出力軸ＣＳに伝達して車両１を発進及び低速走行させる走行モードが可能である。このとき、奇数段クラッチＣ１を係合させて、第１変速機構Ｇ１をニュートラルとすることで、同図に実線で示す動力伝達経路のように、奇数段クラッチＣ１を介してエンジン２の駆動力の一部をモータ３に伝達して該モータ３による発電を行うことができる。そして、同図に点線で示すように、モータ３で発電した電力をＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧器）２１を介して１２Ｖバッテリ２２に供給する一方、高圧バッテリ３０への電力の授受は行わないようにする。さらに、上記走行モード及び電力制御を実施しているときに、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段のアップシフトを禁止してダウンシフトのみを許可するようにしている。以下では、この制御を高圧バッテリ故障時電力制御と称し、当該制御の具体的な態様について詳細に説明する。

図５は、高圧バッテリ故障時電力制御を説明するための図で、当該制御を行う場合の車速Ｖ、高圧バッテリ故障時電力制御の要求（指令）フラグ、目標変速段、第１変速機構Ｇ１による奇数変速段、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段、奇数段クラッチＣ１の締結状態、偶数段クラッチＣ２の締結状態、モータトルクＴｍ、高圧バッテリ３０の残容量ＳＯＣの各値の変化を示すタイミングチャートである。ここでのモータトルクＴｍは、モータ３から出力されるトルクである。なお、モータ３による発電を行う場合には、モータトルク（充電トルク）Ｔｍは、負の値（Ｔｍ＜０Ｎｍ）となる。

本実施形態の変速機４の制御では、バッテリ故障センサ３６による高圧バッテリ３０の故障検知に伴い、時刻ｔ１に高圧バッテリ故障時電力制御の要求（指令）が出されることで、奇数段クラッチＣ１がオン（締結状態）になり、偶数段クラッチＣ２がオンになり、第１変速機構Ｇ１による奇数変速段がニュートラルに設定される。また、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段は６速段に設定されている。これにより、第２変速機構Ｇ２の６速段を介してエンジン２の駆動力を出力軸ＣＳに伝達することで車両１を走行させながら、第１変速機構Ｇ１をニュートラルとし、奇数段クラッチＣ１を係合させることで、奇数段クラッチＣ１を介してエンジン２の駆動力の一部をモータ３に伝達してモータ３による発電を行うことができる。

その後、時刻ｔ２に目標変速段が６速段から４速段に切り替わると、奇数段クラッチＣ１がオフ（非締結状態）になり、偶数段クラッチＣ２がオフになり、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段が一時的なニュートラルを経て６速段から４速段に切り替わる。時刻ｔ３に変速段が４速段に切り替わると、奇数段クラッチＣ１がオンになり、偶数段クラッチＣ２がオンになる。そして、この変速動作が行われている間（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）は、奇数段クラッチＣ１が切り離されていることでモータ３による発電を行うことができない。したがって、モータトルクは０となる。また、モータ３による発電を行うことができないため、１２Ｖバッテリ２２の消費電力が高圧バッテリ３０から持ち出されることになる。そのため、高圧バッテリ３０の残容量ＳＯＣが低下する。

その後、時刻ｔ４に目標変速段が４速段から２速段に切り替わると、奇数段クラッチＣ１がオフになり、偶数段クラッチＣ２がオフになり、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段が一時的なニュートラルを経て４速段から２速段に切り替わる。時刻ｔ５に変速段が２速段に切り替わると、奇数段クラッチＣ１がオンになり、偶数段クラッチＣ２がオンになる。そして、この変速動作が行われている間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）は、奇数段クラッチＣ１が切り離されていることで、モータ３による発電を行うことができない。したがって、モータトルクは０となる。また、モータ３による発電を行うことができないため、１２Ｖバッテリ２２の消費電力が高圧バッテリ３０から持ち出されることになる。そのため、高圧バッテリ３０の残容量ＳＯＣが低下する。そして、時刻ｔ５に変速段が２速段に切り替わった後は、アップシフトが禁止されるため、変速段が２速段に維持されて、車速Ｖが略一定の状態が継続するとともに、高圧バッテリ３０の残容量ＳＯＣは低下せず一定に保たれる。

また、上記の高圧バッテリ故障時電力制御の実施中に、残容量検出器３４で検出した高圧バッテリ３０の残容量が所定の閾値容量よりも高くなると、第１クラッチＣ１を切り離すかその締結量を低減させる制御を行ってもよい。すなわち、高圧バッテリ３０の故障時には精密な制御が行えないので、高圧バッテリ３０の残容量を第１クラッチＣ１の締結制御によって制御する。

図６は、高圧バッテリ故障時電力制御の手順を説明するためのフローチャートである。同図に示すように、ここでは、高圧バッテリ故障時電力制御の要求があったか否かを判断する(ステップＳＴ１)。その結果、高圧バッテリ故障時電力制御の要求が無ければ（ＮＯ）、そのまま処理を終了し、高圧バッテリ故障時電力制御の要求があれば（ＹＥＳ）、続けて、モータ３の駆動力を使用した走行モードの禁止要求が出される（ステップＳＴ２）。その後、第１変速機構Ｇ１による奇数変速段をニュートラルにした状態での発電の要求を行い（ステップＳＴ３）、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段のアップシフト禁止要求を行う（ステップＳＴ４）。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド車両の制御装置では、バッテリ故障センサ３６で高圧バッテリ３０の故障を検知したときに、第２クラッチＣ２を係合させることで、エンジン２の駆動力を第２変速機構Ｇ２による偶数変速段を介して出力軸ＣＳに伝達して車両を走行させると共に、第１変速機構Ｇ１をニュートラルとし、第１クラッチＣ１を係合させることで、該第１クラッチＣ１でエンジン２の駆動力の一部をモータ３に伝達して該モータ３で発電を行い、１２Ｖバッテリ２２への電力供給をモータ３による発電電力のみで賄い、高圧バッテリ３０の電力の授受は行わないように制御すると共に、第２変速機構Ｇ２で設定される偶数変速段のアップシフトを禁止しダウンシフトのみを許可する制御高圧バッテリ故障時電力制御を実施するようにした。

本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置では、高圧バッテリ３０に電力を入出力できない故障時に、第１変速機構Ｇ１による奇数変速段をニュートラルにして第１クラッチＣ１を係合させることで、該第１クラッチＣ１でエンジン２の駆動力の一部をモータ３に伝達する発電動作により、モータ３の発電で１２Ｖバッテリ２２を充電する制御を行うことで、高圧バッテリ３０の残容量（ＳＯＣ）の低下を回避できる。その際、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段のアップシフトを禁止してダウンシフトのみを許可することにより、どのような車速で高圧バッテリ故障時電力制御を開始したとしても、最終的に（変速段が一定の変速段に維持されて）車速が一定以下となることで、高圧バッテリ故障時電力制御によるモータ３から１２Ｖバッテリ２２への電力の供給を連続的に行えるようになる。

また、本実施形態のハイブリッド車両の制御装置では、車速センサ３５で検出した車速が所定の閾値以下の場合に上記の高圧バッテリ故障時電力制御を実施するようにしてよい。すなわち、車速が高くなるとモータ３の発電量が増加することで、１２Ｖバッテリ２２に供給される電力が増える。そして、１２Ｖバッテリ２２に供給される電力が過剰になると、その余剰分が高圧バッテリ３０に供給されるおそれがある。そこで、車速が所定の閾値以下の場合に高圧バッテリ故障時電力制御を行うようにする。これにより、１２Ｖバッテリ２２に供給される電力が過剰になることでその余剰分が高圧バッテリ３０に供給されることを防止できる。

また、本実施形態のハイブリッド車両の制御装置では、第２変速機構Ｇ２による偶数変速段が最低変速段である２速段になったら、以後の第２変速機構Ｇ２による変速動作（アップシフト）を禁止するようにしている。偶数変速段が最低変速段である２速段になるまでのシフトダウン時は、モータ３で１２Ｖバッテリ２２の消費電力を発電できないため、高圧バッテリ３０の残容量が低下する。これに対して、最低変速段である２速段になった後の変速動作を禁止することで、それ以降、高圧バッテリ３０の残容量の低下がなくなる。また、最終的に２速段までシフトダウンすることで、車両停車後の次回発進時の確実な発進（２速段による発進）が可能となる。

また、本実施形態では、高圧バッテリ３０の故障には、複数の電池セルのうちいずれかの電池セルの電流又は電圧の少なくともいずれかが正常範囲外となる単セルの特性異常による故障が含まれる。したがって、高圧バッテリ３０の電力の授受が行えない（高圧バッテリ３０からの正常範囲内の放電を行えない）故障である単セル異常のときに、上記の高圧バッテリ故障時電力制御を実施することで、高圧バッテリ３０の残容量の低下を確実に防止できる。

また、本実施形態では、バッテリ故障センサ３６で高圧バッテリ３０の故障が検知された場合、警報ランプ３７を点灯させるようになっている。このように、警報ランプ３７を備えることで、高圧バッテリ３０の故障を運転者に報知することが可能となる。したがって、高圧バッテリ３０の故障が生じた場合、運転者に速やかな停車を促すことができ、車速を迅速に減速させて高圧バッテリ故障時電力制御によるモータ３の発電で１２Ｖバッテリ２２に電力を供給可能な状態に移行させることが可能となる。

また、本実施形態では、エンジン２の始動後、高圧バッテリ故障時電力制御の実施中は、１２Ｖバッテリ２２への電力供給はモータ３が行い、高圧バッテリ３０には電力を入出力させないようにしている。これにより、故障が生じている高圧バッテリ３０の確実な保護を図ることができると共に、高圧バッテリ３０の残容量の低下を防止できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、図２及び図３に示す変速機の詳細構成は一例であり、本発明にかかる変速機（ツインクラッチ式の変速機）は、少なくとも図１に示す基本的な構成を備えた変速機であれば、その詳細な構成は、図２及び図３に示すものには限定されず、他の構成を備えたものであってもよい。

また、上記実施形態に示す変速機４は、奇数変速段を設定するための第１変速機構Ｇ１を設けた内側回転軸（第１入力軸）ＩＭＳにモータ３の回転軸が連結されている構成の変速機であるが、これ以外にも、図示は省略するが、偶数変速段を設定するための変速機構を設けた回転軸にモータの回転軸が連結された構成の変速機とすることも可能である。

また、上記実施形態に示すツインクラッチ式の変速機４は、内側メインシャフト（第１入力軸）ＩＭＳと外側メインシャフト（第２入力軸）ＯＭＳの２本の入力軸からの駆動力が伝達される１本のカウンタシャフト（出力軸）ＣＳを備えた構成であるが、本発明にかかるハイブリッド車両の制御装置が備える変速機は、上記以外にも、２本の入力軸それぞれからの駆動力が伝達される２本の出力軸を備えた構成の変速機であってもよい。

１ 車両（ハイブリッド車両）
２ 内燃機関（エンジン）
３ モータ（電動機）
４ 変速機
５ ディファレンシャル機構
６Ｒ，６Ｌ ドライブシャフト
１０ 電子制御ユニット（制御手段）
２０ ＰＤＵ
２１ ＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧器）
２２ １２Ｖ（低圧蓄電器）
２３ 電気負荷
３０ 高圧バッテリ（高圧蓄電器）
３１ アクセルペダルセンサ
３２ ブレーキペダルセンサ
３３ シフトポジションセンサ
３４ 残容量検出器（高圧蓄電器残容量検出手段）
３５ 車速センサ（車速検出手段）
３６ バッテリ故障センサ（高圧蓄電器故障検知手段）
３７ 警報ランプ（報知手段）
４２，４４，４６ 駆動ギヤ（変速ギヤ）
４３，４５，４７ 駆動ギヤ（変速ギヤ）
７０ プラネタリギヤ機構
８１，８２ シンクロメッシュ機構（同期係合装置）
８３，８４，８５ シンクロメッシュ機構（同期係合装置）
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
ＣＳ カウンタシャフト（出力軸）
ＩＤＳ アイドルシャフト
ＩＭＳ 内側メインシャフト（第１入力軸、入力軸）
ＯＭＳ 外側メインシャフト（第２入力軸）
ＲＶＳ リバースシャフト
ＳＳ セカンダリシャフト
Ｇ１ 第１変速機構
Ｇ２ 第２変速機構

Claims (6)

1. 駆動源としての内燃機関と電動機を備えると共に、
   前記電動機に接続されると共に第１クラッチを介して選択的に前記内燃機関の機関出力軸に接続される第１入力軸と、
   第２クラッチを介して選択的に前記内燃機関の機関出力軸に接続される第２入力軸と、
   駆動輪側に動力を出力する出力軸と、
   前記第１入力軸と前記出力軸との間に配置されて奇数変速段と偶数変速段のいずれか一方を設定可能な第１変速機構と、
   前記第２入力軸と前記出力軸との間に配置されて奇数変速段と偶数変速段のいずれか他方を設定可能な第２変速機構と、を有する変速機と、
   前記電動機との間で電力の授受が可能な高圧蓄電器と、
   前記電動機又は前記高圧蓄電器からの電力を少なくとも降圧することが可能な変圧器と、
   前記変圧器を介して前記高圧蓄電器及び前記電動機との間で電力の授受が可能な低圧蓄電器と、
   前記第１、第２駆動源による車両の駆動、及び前記高圧蓄電器と前記低圧蓄電器の電力の授受を制御するための制御手段と、を備えるハイブリット車両の制御装置であって、
   前記高圧蓄電器の故障を検知する高圧蓄電器故障検知手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記高圧蓄電器故障検知手段で前記高圧蓄電器の故障を検知したときに、
   前記第２クラッチを係合させることで、前記内燃機関の駆動力を前記第２変速機構の変速段を介して前記出力軸に伝達して車両を走行させると共に、前記第１変速機構をニュートラルとし、前記第１クラッチを係合させることで、該第１クラッチで前記内燃機関の駆動力の一部を前記電動機に伝達して前記電動機で発電を行い、前記低圧蓄電器への電力供給を前記電動機による発電電力のみで賄い、前記高圧蓄電器の電力の授受は行わないように制御すると共に、
   前記第２変速機構で設定される変速段のアップシフトを禁止しダウンシフトのみを許可する高圧蓄電器故障時電力制御を実施する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 車速を検出する車速検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記車速検出手段で検出した車速が所定の閾値以下の場合に前記高圧蓄電器故障時電力制御を実施する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記高圧蓄電器の残容量を検出する高圧蓄電器残容量検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記高圧蓄電器残容量検出手段で検出した前記高圧蓄電器の残容量が所定の閾値よりも高くなると、前記第１クラッチの締結を解除するか締結量を低減させる制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記高圧蓄電器故障時電力制御において、
   前記第２変速機構で設定される偶数変速段が最低変速段になったら、以後の前記第２変速機構による変速動作を禁止する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記高圧蓄電器の故障には、当該高圧蓄電器からの正常範囲の放電を行えない状態の故障が含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記高圧蓄電器の故障を車両の運転者に報知するための報知手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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