JP5436329B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関、電動機及び自動変速機を備えるハイブリッド車両に関する。

例えば、下記特許文献１には、モータ（電動機）とエンジン（内燃機関）とを駆動源とするハイブリッド車両であって、動力伝達機構として２つの入力軸を備えたデュアルクラッチで構成された自動変速機を搭載した車両が開示されている。このハイブリッド車両では、モータの回生効率に基づいて自動変速機の変速比を制御するようにしている。

特開２００９−１６６６１１号公報

しかしながら、上記のハイブリッド車両において、駆動源としてのモータの回転が正常に動作しない等の異常が発生する場合が生じ得る。すなわち、モータとエンジンとをクラッチによって断接可能であり、クラッチを接続することでモータとエンジンとが直結して動作するハイブリッド車両において、モータの回転が正常に動作しない場合には、モータの回転数を制御することが困難になる恐れがある。このような場合、モータとエンジンの回転数が合わない状態でクラッチを接続すると、クラッチに発生する摩擦力が増大してクラッチの磨耗を早める原因となる。

そこで、本発明は、電動機に異常が発生したことで動力伝達機構のクラッチが磨耗するのを抑制するために自動変速機の変速段の選択比を制御しながら走行することが可能なハイブリッド車両を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関と電動機とを駆動源とするハイブリッド車両であって、前記電動機の出力トルクが入力され、前記内燃機関の出力トルクが第１断接手段を介して入力される第１入力軸、前記内燃機関の出力トルクが第２断接手段を介して入力される第２入力軸、及び前記第１入力軸又は前記第２入力軸が選択的に連結される出力軸を有し、前記内燃機関及び前記電動機から前記第１入力軸又は前記第２入力軸にそれぞれ入力されるトルクを複数の変速段によって変速して前記出力軸から出力する自動変速機と、前記自動変速機の前記変速段を制御する制御手段と、前記電動機の状態を診断する診断手段とを備え、前記制御手段は、当該車両の走行速度及び要求加速度に応じた変速段が割り当てられた変速マップに基づいて、当該車両の走行速度及び要求加速度に応じて前記自動変速機の変速段を決定し、前記第１入力軸と前記第２入力軸から前記変速段を実現する入力軸を選択する機能を備え、前記診断手段により前記電動機の回転が異常な状態であると診断された場合には、前記電動機の回転が正常な状態である場合において前記第１入力軸によって実現される変速段が割り当てられている範囲の一部を、前記第２入力軸によって実現される変速段に割り当てた変速マップに変更することを特徴とする。

本発明によれば、診断手段によって電動機の回転が異常な状態であると診断した場合には、制御手段は、電動機の回転が正常な状態である場合において第１入力軸によって実現される変速段が割り当てられている範囲の一部を、第２入力軸によって実現される変速段に割り当てた変速マップに変更する。これにより、電動機が接続されていない第２入力軸が優先的に使用されるため、第１断接手段（例えば、クラッチ）の磨耗を抑制することができる。

従って、電動機に異常が発生した影響によって、当該車両のクラッチが磨耗することを抑制するように変速段の選択比を制御して走行することができる。

本発明において、前記電動機に異常状態であることを報知する報知手段を備え、前記制御手段は、前記診断手段により前記電動機の異常状態であると診断されたときに前記報知手段が報知するように制御することが好ましい。

これによれば、電動機が異常状態であると診断されたときは、報知手段によって車両の運転者に電動機が異常状態であることを報知することによって、電動機の異常を放置されたまま車両の走行が行なわれる可能性を減らすことができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図。 １速段におけるエンジンの駆動力の伝達経路を示す図。 ２速段におけるエンジンの駆動力の伝達経路を示す図。 ３速段におけるエンジンの駆動力の伝達経路を示す図。 ３速段におけるエンジン及びモータの駆動力の伝達経路を示す図。 ４速段におけるエンジンの駆動力の伝達経路を示す図。 ４速段における３速段プリシフト時のエンジン及びモータの駆動力の伝達経路を示す図。 本発明の第１実施形態において、図１のＥＣＵが実行する３つの制御状態の状態遷移図。 本発明の第２実施形態において、図１のＥＣＵが実行する変速段制御の処理手順を示すフローチャート。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。図１に示すように、ハイブリッド車両は、エンジンからなる内燃機関ＥＮＧ、電動機（モータ）ＭＧ、モータＭＧと電力を授受する二次電池からなる蓄電池１、当該車両の車載機器に対して電力を供給する１２Ｖのバッテリ２、蓄電池１からバッテリ２へ電圧を変換して電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３、電流センサ２２、自動変速機３１、ＬＥＤランプ４１、及びエンジンＥＮＧ、モータＭＧ、自動変速機３１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、ＬＥＤランプ４１、車両の走行速度を減速させる制動装置（図示省略）の各部を制御する電子制御装置ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１を備える。

ＥＣＵ２１は、各種演算処理を実行するＣＰＵ２１ａとこのＣＰＵ２１ａで実行される各種演算プログラム、各種テーブル、演算結果などを記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなる記憶装置（メモリ）２１ｂとを備え、各種電気信号を入力すると共に、演算結果などに基づいて駆動信号を外部に出力する。

第１実施形態では、ＥＣＵ２１のＣＰＵ２１ａが、本発明における制御手段２１ａ１、診断手段２１ａ２として機能する。

自動変速機３１は、エンジンＥＮＧの駆動力（出力トルク）が伝達されるエンジン出力軸３２と、図外のディファレンシャルギヤを介して駆動輪としての左右の前輪に動力を出力する出力ギヤからなる出力部材３３と、変速比の異なる複数のギヤ列Ｇ２〜Ｇ５とを備える。

また、自動変速機３１は、変速比順位で奇数番目の各変速段を確立する奇数番ギヤ列Ｇ３，Ｇ５の駆動ギヤＧ３ａ，Ｇ５ａを回転自在に軸支する第１入力軸３４と、変速比順位で偶数番目の変速段を確立する偶数番ギヤ列Ｇ２，Ｇ４の駆動ギヤＧ２ａ，Ｇ４ａを回転自在に軸支する第２入力軸３５と、リバースギヤＧＲを回転自在に軸支するリバース軸３６を備える。尚、第１入力軸３４はエンジン出力軸３２と同一軸線上に配置され、第２入力軸３５及びリバース軸３６は第１入力軸３４と平行に配置されている。

また、自動変速機３１は、第１入力軸３４に回転自在に軸支されたアイドル駆動ギヤＧｉａと、アイドル軸３７に固定されアイドル駆動ギヤＧｉａに噛合する第１アイドル従動ギヤＧｉｂと、第２入力軸３５に固定された第２アイドル従動ギヤＧｉｃと、リバース軸３６に固定され第１アイドル駆動ギヤＧｉｂに噛合する第３アイドル従動ギヤＧｉｄとで構成されるアイドルギヤ列Ｇｉを備える。尚、アイドル軸３７は第１入力軸３４と平行に配置されている。

自動変速機３１は、油圧作動型の乾式摩擦クラッチ又は湿式摩擦クラッチからなる第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を備える。第１クラッチＣ１は、エンジン出力軸３２に伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力を第１入力軸３４に伝達度合いを変化させて伝達させることができる伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。第２クラッチＣ２は、エンジン出力軸３２に伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力を第２入力軸３５に伝達度合いを変化させて伝達させることができる伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態とすると、エンジン出力軸３２は第１アイドル駆動ギヤＧｉｂ及び第２アイドル駆動ギヤＧｉｃを介して第２入力軸３５に連結される。

両クラッチＣ１，Ｃ２は、素早く状態が切り換えられるように電気式アクチュエータにより作動されるものであることが好ましい。尚、両クラッチＣ１，Ｃ２は、油圧式アクチュエータにより作動されるものであってもよい。

また、自動変速機３１には、エンジン出力軸３２と同軸上に位置させて、差動回転機構である遊星歯車機構ＰＧが配置されている。遊星歯車機構ＰＧは、サンギヤＳａと、リングギヤＲａと、サンギヤＳａ及びリングギヤＲａに噛合するピニオンＰａを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａとからなるシングルピニオン型で構成される。

遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳａ、キャリアＣａ、リングギヤＲａからなる３つの回転要素を、速度線図（各回転要素の相対的な回転速度を直線で表すことができる図）におけるギヤ比に対応する間隔での並び順にサンギヤＳａ側からそれぞれ第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素とすると、第１回転要素はサンギヤＳａ、第２回転要素はキャリアＣａ、第３回転要素はリングギヤＲａとなる。

そして、遊星歯車機構ＰＧのギヤ比（リングギヤＲａの歯数／サンギヤＳａの歯数）をｇとして、第１回転要素たるサンギヤＳａと第２回転要素たるキャリアＣａの間の間隔と、第２回転要素たるキャリアＣａと第３回転要素たるリングギヤＲａの間の間隔との比が、ｇ：１となる。

第１回転要素たるサンギヤＳａは、第１入力軸３４に固定されている。第２回転要素たるキャリアＣａは、３速ギヤ列Ｇ３の３速駆動ギヤＧ３ａに連結されている。第３回転要素たるリングギヤＲａは、ロック機構Ｒ１により変速機ケース等の不動部に解除自在に固定される。

ロック機構Ｒ１は、リングギヤＲａが不動部に固定される固定状態、又はリングギヤＲａが回転自在な開放状態の何れかの状態に切換自在なシンクロメッシュ機構で構成されている。

尚、ロック機構Ｒ１は、シンクロメッシュ機構に限らず、スリーブ等による摩擦係合解除機構の他、湿式多板ブレーキ、ハブブレーキ、バンドブレーキ等のブレーキや、ワンウェイクラッチ、２ウェイクラッチなどで構成してもよい。また、遊星歯車機構ＰＧは、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合し一方がサンギヤ、他方がリングギヤに噛合する一対のピニオンＰａ、Ｐａ’を自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるダブルピニオン型で構成してもよい。この場合、例えば、サンギヤ（第１回転要素）を第１入力軸３４に固定し、リングギヤ（第２回転要素）を３速ギヤ列Ｇ３の３速駆動ギヤＧ３ａに連結し、キャリア（第３回転要素）をロック機構Ｒ１で不動部に解除自在に固定するように構成すればよい。

遊星歯車機構ＰＧの径方向外方には、中空のモータＭＧが配置されている。換言すれば、遊星歯車機構ＰＧは、中空のモータＭＧの内方に配置されている。モータＭＧは、ステータＭＧａとロータＭＧｂとを備える。

また、モータＭＧは、ＥＣＵ２１の指示信号に基づき、パワードライブユニットＰＤＵを介して制御される。ＥＣＵ２１は、パワードライブユニットＰＤＵを、蓄電池１の電力を消費してモータＭＧを駆動させる駆動状態と、ロータＭＧｂの回転力を抑制させて発電し、発電した電力をパワードライブユニットＰＤＵを介して蓄電池１に充電する回生状態とに適宜切り換える。

バッテリ２は、当該車両の車載機器に対して電力を供給し、１２Ｖの電圧を出力する。また、ＥＣＵ２１の制御信号によって、蓄電池１の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してバッテリ２に充電が可能である。

電流センサ２２は、モータＭＧに流れる電流値を検出可能なように構成されており、ＥＣＵ２１は、パワードライブユニットＰＤＵを介して電流センサ２２が検出した電流値を信号として受信する。

出力部材３３を軸支する出力軸３３ａには、２速駆動ギヤＧ２ａ及び３速駆動ギヤＧ３ａに噛合する第１従動ギヤＧｏ１が固定されている。出力軸３３ａには、４速駆動ギヤＧ４ａ及び５速駆動ギヤＧ５ａに噛合する第２従動ギヤＧｏ２が固定されている。

このように、２速ギヤ列Ｇ２と３速ギヤ列Ｇ３の従動ギヤ、及び４速ギヤ列Ｇ４と５速ギヤ列Ｇ５の従動ギヤとをそれぞれ１つのギヤＧｏ１，Ｇｏ２で構成することにより、自動変速機の軸長を短くすることができ、ＦＦ（前輪駆動）方式の車両への搭載性を向上させることができる。

また、第１入力軸３４には、リバースギヤＧＲに噛合するリバース従動ギヤＧＲａが固定されている。

第１入力軸３４には、シンクロメッシュ機構で構成され、３速駆動ギヤＧ３ａと第１入力軸３４とを連結した３速側連結状態、５速駆動ギヤＧ５ａと第１入力軸３４とを連結した５速側連結状態、３速駆動ギヤＧ３ａ及び５速駆動ギヤＧ５ａと第１入力軸３４との連結を断つニュートラル状態の何れかの状態に切換選択自在な第１選択手段である第１噛合機構ＳＭ１が設けられている。

第２入力軸３５には、シンクロメッシュ機構で構成され、２速駆動ギヤＧ２ａと第２入力軸３５とを連結した２速側連結状態、４速駆動ギヤＧ４ａと第２入力軸３５とを連結した４速側連結状態、２速駆動ギヤＧ２ａ及び４速駆動ギヤＧ４ａと第２入力軸３５との連結を断つニュートラル状態の何れかの状態に切換選択自在な第２選択手段である第２噛合機構ＳＭ２が設けられている。

リバース軸３６には、シンクロメッシュ機構で構成され、リバースギヤＧＲとリバース軸３６とを連結した連結状態と、この連結を断つニュートラル状態の何れかの状態に切換選択自在な第３噛合機構ＳＭ３が設けられている。

ＬＥＤランプ４１は、ＥＣＵ２１から信号を受けて点灯、消灯を行なうように構成されている。

次に、上記のように構成された自動変速機３１の作動について説明する。

自動変速機３１では、第１クラッチＣ１を係合させることにより、モータＭＧの駆動力を用いてエンジンＥＮＧを始動させるＩＭＡ始動を行うことができる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて１速段を確立する場合には、ロック機構Ｒ１により遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲａを固定状態とし、第１クラッチＣ１を締結させて伝達状態とする。

図２に示すように、エンジンＥＮＧの駆動力は、エンジン出力軸３２、第１クラッチＣ１、第１入力軸３４を介して、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳａに入力され、エンジン出力軸３２に入力されたエンジンＥＮＧの回転数が１／（ｇ＋１）に減速されて、キャリアＣａを介し３速駆動ギヤＧ３ａに伝達される。

３速駆動ギヤＧ３ａに伝達された駆動力は、３速駆動ギヤＧ３ａ及び第１従動ギヤＧｏ１で構成される３速ギヤ列Ｇ３のギヤ比（３速駆動ギヤＧ３ａの歯数／第１従動ギヤＧｏ１の歯数）をｉとして、１／ｉ（ｇ＋１）に変速されて第１従動ギヤＧｏ１及び出力軸３３ａを介し出力部材３３から出力され、１速段が確立される。

このように、自動変速機３１では、遊星歯車機構ＰＧ及び３速ギヤ列で１速段を確立できるため、１速段専用の噛合機構が必要なく、これにより、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができる。

尚、１速段において、車両が減速状態にあり、且つ蓄電池１の残容量（充電率）ＳＯＣに応じて、ＥＣＵ２１は、モータＭＧでブレーキをかけることにより発電を行う減速回生運転を行う。また、蓄電池１の残容量ＳＯＣに応じて、モータＭＧを駆動させて、エンジンＥＮＧの駆動力を補助するＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）走行、又はモータＭＧの駆動力のみで走行するＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うことができる。

また、ＥＶ走行中であって車両の減速が許容された状態であり且つ車両速度が一定速度以上の場合には、第１クラッチＣ１を徐々に締結させることにより、モータＭＧの駆動力を用いることなく、車両の運動エネルギーを用いてエンジンＥＮＧを始動させることができる。

また、１速段で走行中に２速段にアップシフトされることをＥＣＵ２１が車両速度やアクセルペダルの開度等の車両情報から予測した場合には、第２噛合機構ＳＭ２を２速駆動ギヤＧ２ａと第２入力軸３５とを連結させる２速側連結状態又はこの状態に近付けるプリシフト状態とする。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて２速段を確立する場合には、第２噛合機構ＳＭ２を２速駆動ギヤＧ２ａと第２入力軸３５とを連結させた２速側連結状態とし、第２クラッチＣ２を締結して伝達状態とする。

図３に示すように、エンジンＥＮＧの駆動力が、第２クラッチＣ２、アイドルギヤ列Ｇｉ、第２入力軸３５、２速ギヤ列Ｇ２及び出力軸３３ａを介して、出力部材３３から出力される。

尚、２速段において、ＥＣＵ２１がアップシフトを予測している場合には、第１噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギヤＧ３ａと第１入力軸３４とを連結した３速側連結状態又はこの状態に近付けるプリシフト状態とする。

逆に、ＥＣＵ２１がダウンシフトを予測している場合には、第１噛合機構ＳＭ１を、第３駆動ギヤＧ３ａ及び第５駆動ギヤＧ５ａと第１入力軸３４との連結を断つニュートラル状態とする。

これにより、アップシフト又はダウンシフトを、第１クラッチＣ１を伝達状態とし、第２クラッチＣ２を開放状態とするだけで行うことができ、変速段の切り換えを駆動力が途切れることなくスムーズに行うことができる。

また、２速段においても、車両が減速状態にある場合、蓄電池１の残容量ＳＯＣに応じて、ＥＣＵ２１は、減速回生運転を行う。２速段において減速回生運転を行う場合には、第１噛合機構ＳＭ１が３速側連結状態であるか、ニュートラル状態であるかで異なる。

第１噛合機構ＳＭ１が３速側連結状態である場合には、第２駆動ギヤＧ２ａで回転される第１従動ギヤＧｏ１によって回転する第３駆動ギヤＧ３ａが第１入力軸３４を介してモータＭＧのロータＭＧｂを回転させるため、このロータＭＧｂの回転を抑制しブレーキをかけることにより発電して回生を行う。

第１噛合機構ＳＭ１がニュートラル状態である場合には、ロック機構Ｒ１を固定状態とすることによりリングギヤＲａの回転数を「０」とし、第１従動ギヤＧｏ１に噛合する３速駆動ギヤＧ３ａと共に回転するキャリアＣａの回転数を、サンギヤＳａに連結させたモータＭＧにより発電させることによりブレーキをかけて、回生を行う。

また、２速段においてＨＥＶ走行する場合には、例えば、第１噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギヤＧ３ａと第１入力軸３４とを連結させた３速側連結状態として、ロック機構Ｒ１を開放状態とすることにより遊星歯車機構ＰＧを各回転要素が相対回転不能な状態とし、モータＭＧの駆動力を３速ギヤ列Ｇ３を介して出力部材３３に伝達することにより行うことができる。または、第１噛合機構ＳＭ１をニュートラル状態として、ロック機構Ｒ１を固定状態としてリングギヤＲａの回転数を「０」とし、モータＭＧの駆動力を１速段の経路で第１従動ギヤＧｏ１に伝達することによっても、２速段によるＨＥＶ走行を行うことができる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて３速段を確立する場合には、第１噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギヤＧ３ａと第１入力軸３４とを連結させた３速側連結状態として、第１クラッチＣ１を締結させて伝達状態とする。

図４に示すように、エンジンＥＮＧの駆動力は、エンジン出力軸３２、第１クラッチＣ１、第１入力軸３４、第１噛合機構ＳＭ１、３速ギヤ列Ｇ３を介して、出力部材３３に伝達され、１／ｉの回転数で出力される。

３速段においては、第１噛合機構ＳＭ１が３速駆動ギヤＧ３ａと第１入力軸３４とを連結させた３速側連結状態となっているため、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳａとキャリアＣａとが同一回転となる。

従って、遊星歯車機構ＰＧの各回転要素が相対回転不能な状態となり、モータＭＧでサンギヤＳａにブレーキをかければ減速回生となり、モータＭＧでサンギヤＳａに駆動力を伝達させれば、ＨＥＶ走行を行うことができる。

図５は、３速段におけるＨＥＶ走行時の、モータＭＧ及びエンジンＥＮＧの駆動力の伝達経路を示す。図４に示したエンジンＥＮＧの駆動力に加えて、モータＭＧの駆動力が、入力軸３４、３速ギヤ列Ｇ３、出力軸３３ａを介して出力部材３３に伝達される。

また、第１クラッチＣ１を開放して、モータＭＧの駆動力のみで走行するＥＶ走行も可能である。

３速段において、ＥＣＵ２１は、車両速度やアクセルペダルの開度等の車両情報に基づきダウンシフトが予測される場合には、第２噛合機構ＳＭ２を２速駆動ギヤＧ２ａと第２入力軸３５とを連結する２速側連結状態、又はこの状態に近付けるプリシフト状態とし、アップシフトが予測される場合には、第２噛合機構ＳＭ２を４速駆動ギヤＧ４ａと第２入力軸３５とを連結する４速側連結状態、又はこの状態に近付けるプリシフト状態とする。

これにより、第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態とし、第１クラッチＣ１を開放させて開放状態とするだけで、変速段の切換えを行うことができ、駆動力が途切れることなく変速をスムーズに行うことができる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて４速段を確立する場合には、第２噛合機構ＳＭ２を４速駆動ギヤＧ４ａと第２入力軸３５とを連結させた４速側連結状態とし、第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態とする。

図６に示すように、エンジンＥＮＧの駆動力が、第２クラッチＣ２、アイドルギヤ列Ｇｉ、第２入力軸３５、４速ギヤ列Ｇ４及び出力軸３３ａを介して、出力部材３３から出力される。

４速段で走行中は、ＥＣＵ２１が車両情報からダウンシフトを予測している場合には、第１噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギヤＧ３ａと第１入力軸３４とを連結した３速側連結状態、又はこの状態に近付けるプリシフト状態とする。

逆に、ＥＣＵ２１が車両情報からアップシフトを予測している場合には、第１噛合機構ＳＭ１を５速駆動ギヤＧ５ａと第１入力軸３４とを連結した５速側連結状態、又は、この状態に近付けるプリシフト状態とする。これにより、第１クラッチＣ１を締結させて伝達状態とし、第２クラッチＣ２を開放させて開放状態とするだけで、ダウンシフト又はアップシフトを行うことができ、駆動力が途切れることなく変速をスムーズに行うことができる。

４速段で走行中に減速回生又はＨＥＶ走行を行う場合には、動力伝達装置ＥＣＵ２１がダウンシフトを予測しているときには、第１噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギヤＧ３ａと第１入力軸３４とを連結した３速側連結状態とし、モータＭＧでブレーキをかければ減速回生、駆動力を伝達すればＨＥＶ走行を行うことができる。

図７は、４速段におけるＨＥＶ走行時に、モータＭＧ及びエンジンＥＮＧの駆動力の伝達経路を示す。図６に示したエンジンＥＮＧの駆動力に加えて、モータＭＧの駆動力が、入力軸３４、３速ギヤ列Ｇ３、出力軸３３ａを介して出力部材３３に伝達される。

ＥＣＵ２１がアップシフトを予測しているときには、第１噛合機構ＳＭ１を５速駆動ギヤＧ５ａと第１入力軸３４とを連結した５速側連結状態とし、モータＭＧによりブレーキをかければ減速回生、モータＭＧから駆動力を伝達させればＨＥＶ走行を行うことができる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて５速段を確立する場合には、第１噛合機構ＳＭ１を５速駆動ギヤＧ５ａと第１入力軸３４とを連結した５速側連結状態とする。５速段においては、第１クラッチＣ１が伝達状態とされることによりエンジンＥＮＧとモータＭＧとが直結された状態となるため、モータＭＧから駆動力を出力すればＨＥＶ走行を行うことができ、モータＭＧでブレーキをかけ発電すれば減速回生を行うことができる。

尚、５速段でＥＶ走行を行う場合には、第１クラッチＣ１を開放状態とすればよい。また、５速段でのＥＶ走行中に、第１クラッチＣ１を徐々に締結させることにより、エンジンＥＮＧの始動を行うこともできる。

ＥＣＵ２１は、５速段で走行中に車両情報から４速段へのダウンシフトが予測される場合には、第２噛合機構ＳＭ２を４速駆動ギヤＧ４ａと第２入力軸３５とを連結させた４速側連結状態、又はこの状態に近付けるプリシフト状態とする。これにより、４速段へのダウンシフトを駆動力が途切れることなくスムーズに行うことができる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて後進段を確立する場合には、ロック機構Ｒ１を固定状態とし、第３噛合機構ＳＭ３をリバースギヤＧＲとリバース軸３６とを連結した連結状態として、第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態とする。これにより、エンジン出力軸３２の駆動力が、第２クラッチＣ２、アイドルギヤ列Ｇｉ、リバースギヤＧＲ、リバース従動ギヤＧＲａ、サンギヤＳａ、キャリアＣａ、３速ギヤ列Ｇ３及び出力軸３３ａを介して後進方向の回転として、出力部材３３から出力され、後進段が確立される。

第１実施形態では、モータＭＧの状態異常として、電流センサに異常が発生してモータＭＧの回転が制御できない異常（以下、「電流センサ異常」という）と、充電経路を開放することができない異常（以下、「開放異常」という）との２種類を想定している。

電流センサ異常は、例えば、モータＭＧの電流値を検出する電流センサ２２が異常のときに発生する。電流センサ異常が発生するとモータＭＧの電流値を正しく検出できず、モータＭＧの回転数を的確に制御できなくなる。

電流センサ異常が発生したか否かの判定は、モータＭＧへの要求出力回転数と実際の出力回転数との差を所定の時間間隔で取得し、ある所定期間の回転数の差の偏差が、所定の値以上であるか否かを判定することによって行なう。すなわち、要求に対するモータＭＧの回転数のばらつきが大きいときに、回転が異常状態であると判定している（本発明における診断手段２１ａ２に相当）。

実際の出力回転数は、例えば、車両の走行速度と自動変速機３１の変速比とから自動変速機３１への入力回転数、すなわち、モータＭＧの出力回転数を算出して決定する。このとき、ファイナルギアなどの固定値の変速比も考慮して入力回転数を算出する。変速比及び走行速度と回転数のテーブルを用意しておき、テーブルから検索することによって実際の出力回転数を決定してもよい。

例えば、後述するように、車両の速度や要求加速度に応じてギア段を割り当てたテーブル（以下、「変速マップ」という）を変更して、第２入力軸を優先的に使用する。そして、後述のシステム失陥時の３つの制御から相互に情報を送受信することにより、クラッチ磨耗及び過充電を防止する。

開放異常は、モータＭＧの電流の開閉を行なっているコンタクタ（電磁接触器）に異常が発生し、開放することができないときに発生する。すなわち、開放異常が発生し且つ電流センサ異常が発生すると、モータＭＧの回転時には常に発電が行なわれ、蓄電池１のＳＯＣに関わらず充電が行なわれる。そのため、蓄電池１のＳＯＣが高い場合に更に充電が行なわれ、過充電によって蓄電池１が損傷する可能性が高くなる。

開放異常が発生したか否かの判定は、電流センサ２２が検知したモータＭＧの電流値が予め定めた範囲外か否かを判定することによって行なう。範囲外のときは異常状態、範囲内のときは正常状態として判定する（本発明における診断手段２１ａ２に相当）。

モータＭＧに発生した異常の影響によって、蓄電池を保護するために、以下のように制御を行なう。

電流センサ異常が発生した場合は、モータＭＧが接続されていない第２入力軸３５を優先的に使用するようにギア段（自動変速機３１の１速段〜５速段）の選択を行なう。これは、モータＭＧとエンジンＥＮＧとの回転数を合わせられない状態で第１クラッチＣ１を締結することによって、第１クラッチＣ１の磨耗を促進しないようにするためである。

ギア段の選択は、車両の速度や要求加速度に応じて変速マップで決められている。すなわち、変速マップによって、車両の速度や要求加速度に対する各ギア段の選択の割合（選択比）が決定される。この変速マップは、エネルギー効率又は走行性能を考慮して作成され、ＥＣＵ２１のメモリ２１ｂ内に確保された領域に記憶されている。

第１実施形態では、モータＭＧに電流センサ異常が発生したときに使用する変速マップも用意している。電流センサ異常時用の変速マップにおいては、上述のように第１クラッチＣ１の磨耗を促進しないようにするために、第２クラッチＣ２を締結することによって駆動される第２入力軸３５側のギア段（２速段、４速段）が、第１入力軸３４側のギア段（１速段、３速段、５速段）よりも優先的に使用されるように、選択比が大きく設定される。

電流センサ異常が発生したときＥＣＵ２１は、電流センサ異常時用の変速マップを使用してギア段を選択する。このように変速マップを通常時のものから異常時のものに変更することが、本発明において変速段の選択比を制御することに相当する。

上述のとおり、自動変速機３１は、アップシフト又はダウンシフトを行なうときに駆動力が途切れないように、１速段から５速段のどのギア段が選択されていても、現在使用している入力軸とは別の入力軸に設定されたギア段を使用するように構成されている。

具体的には、電流センサ異常が発生したときでも第２入力軸３５のギア段（偶数段）のみを使用すると、駆動力が途切れてしまうが、例えば２速段で走行中であれば、３速段に切り替えてから４速段に切り替えることで、駆動力が途切れるのを防止できる。

但し、電流センサ異常時の変速マップでは、通常時の変速マップにおいて３速段が割り当てられている範囲を可能な限り２速段及び４速段に割り当てることで、３速段の範囲を狭くしている。これにより、３速段の使用をできるだけ少なくして、第１クラッチＣ１の磨耗を抑制するようにしている（クラッチ磨耗防止制御）。

上述のとおり、電流センサ異常が発生したときは、モータＭＧが正常なときに使用している変速マップから上述の電流センサ異常時用の変速マップに切り替えてギア段を選択する。

但し、蓄電池１のＳＯＣが走行を継続するために充分な値より低い場合、ＥＣＵ２１は、モータＭＧの回転数が発電可能な回転数以上になるようなギア段の選択比が大きくなるように作成された変速マップを使用して、ギア段を選択する。これは、通常選択されるギア段よりも低いギア段を選択して回転数を増加させることで実現している。すなわち、３速段で走行可能なときでも、１速段で走行することによって、モータＭＧの回転数を発電可能な回転数以上にする。

また、通常であれば偶数段（２速段、４速段）の選択段階であっても、これよりは低い奇数段（１速段、３速段）の選択を行ない、モータＭＧによる蓄電池ＢＡＴＴの充電を積極的に行なうことでＳＯＣを向上させる。

例えば、２速段を選択する場合に、奇数段のプリシフトを低い段（１速段）に選択することで同様のことが可能となる。

第１実施形態のハイブリッド車両は、モータＭＧを駆動するための電源である蓄電池１の他に、車載機器の電源であるバッテリ２を搭載している。バッテリ２のＳＯＣが低下すると、車載機器の動作ができなくなると共に、走行時のエンジンＥＮＧの点火を行なうこともできなくなる。すなわち、車両の走行を行なうことができなくなる。

バッテリ２は、ＥＣＵ２１に制御されたＤＣ／ＤＣコンバータ３を介して蓄電池１から電力が供給される。従って、蓄電池１のＳＯＣが低下した状態を放置すると、バッテリ２への電力供給が行なえなくなり、車両の走行を継続できない状態になる。これを回避するために、上述のようにモータＭＧの回転数が発電可能な回転数以上になるようなギア段の選択比が大きくなるように作成された変速マップを使用して、ギア段を選択することにより、発電を行なって蓄電池１のＳＯＣの低下を抑制する。

このように蓄電池１のＳＯＣの低下を抑制することで、電力供給を継続できるようにし、車両の走行を継続できるように変速段の選択比を制御している（発電制御）。また、車両の自走によって修理場まで走行し、運転者がモータＭＧの異常が他の機器へ影響が及ぶ前に、モータＭＧの修理を行なうことができる可能性を高くできる。

一方、開放異常が発生した場合に、蓄電池１のＳＯＣが、これ以上充電を行なうと過充電が発生する可能性がある状態のときは、モータＭＧの回転数が所定の値以下の発電量となるような回転数以下になるギア段の選択比が大きくなるように作成された変速マップを使用して、ギア段を選択する。これは、通常選択されるギア段よりも高いギア段を選択して回転数を減少させることで実現している。すなわち、３速段で走行可能なときでも、４速段又は５速段で走行することによって、モータＭＧの回転数を所定の値以下の発電量となるような回転数以下にする。

また、偶数段走行時に回生が行なわれると予測される場合には、第１噛合機構ＳＭ１を、第３駆動ギヤＧ３ａ及び第５駆動ギヤＧ５ａと第１入力軸３４との連結を断つ状態にし（プリシフトの中止）、第１入力軸３４を回転させないようにし、発電を行なわないようにする。

上記のように、開放異常が発生した場合には、モータＭＧによる発電を行なえないように変速段の選択比を制御する（バッテリ過充電防止制御）。

モータＭＧに異常が発生したときの上述のギア段の選択、すなわち、変速段の選択比を制御することが本発明の制御手段に相当する。また、上述のとおり、モータＭＧの異常状態及び蓄電池１のＳＯＣに応じた変速マップはメモリ２１ｂ（本発明における記憶手段に相当する）内に格納されている。

以上のように、モータＭＧの電流センサ異常又は開放異常が発生した場合、クラッチ磨耗防止制御、発電制御及びバッテリ過充電防止制御の３つの制御から相互に情報を送受信することで、状況に応じた変速段の選択比を制御する。

次に、第１実施形態のＥＣＵ２１のＣＰＵ２１ａによって実行される制御の状態遷移について説明する。

第１実施形態では、ＣＰＵ２１ａが、本発明における制御手段２１ａ１及び診断手段２１ａ２として動作する。

図８は、モータＭＧに異常が発生したときに、ＥＣＵ２１によって実行される制御を選択する状態遷移図を示す。各制御の状態や状態遷移の管理もＥＣＵ２１によって行なわれる。各状態では、所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に制御処理プログラムを実行する。

状態Ｓ１０１は、クラッチ磨耗防止制御を行なう状態、状態Ｓ１０２は、発電制御を行なう状態、状態Ｓ１０３はバッテリ過充電防止制御を行なう状態である。

モータＭＧに電流センサ異常が発生したとき、状態Ｓ１０１が初期状態として本処理を開始する。

状態Ｓ１０１のときに、蓄電池１のＳＯＣが、走行を継続するために充分な値α１未満になった場合は、発電を行なうために状態Ｓ１０２に遷移する。また、状態Ｓ１０１のときに、開放異常が発生し、且つ蓄電池１のＳＯＣがこれ以上充電を行なうと過充電が発生する可能性がある値α２以上の場合は、過充電を防止するために状態Ｓ１０３に遷移する。このとき、値α２は値α１より大きく設定する。

状態Ｓ１０２のときに、走行を継続するために充分な値α３まで蓄電池１のＳＯＣが充電された場合は、発電を行なう必要がなくなったため状態Ｓ１０１に遷移する。ＳＯＣの値α３は、値α１より大きく且つ値α２より小さい値に設定する。また、状態Ｓ１０２のときに、開放異常が発生し、且つ蓄電池１のＳＯＣが値α２以上の場合は、過充電を防止するために、状態Ｓ１０３に遷移する。

状態Ｓ１０３のときに、蓄電池１のＳＯＣがこれ以上充電を行なっても過充電が発生しない値α４以下になったときは、過充電の防止を行なう必要がないため、状態Ｓ１０１に遷移する。また、蓄電池１のＳＯＣが値α１より低い場合は、状態Ｓ１０２に遷移する。

状態Ｓ１０３のとき、蓄電池１のＳＯＣが値α４以下になったときの別の遷移として、状態Ｓ１０３に遷移する前の状態に戻してもよい。

すなわち、状態Ｓ１０１から状態Ｓ１０３に遷移し、蓄電池１のＳＯＣが値α４以下になったときは状態Ｓ１０１に状態遷移を行ない、状態Ｓ１０２から状態Ｓ１０３に遷移し、蓄電池１のＳＯＣが値α４以下になったときは状態Ｓ１０２に状態遷移を行なう。その後の遷移は、状態Ｓ１０１、Ｓ１０２において、蓄電池１のＳＯＣに応じて遷移を行なう。

このように遷移を行なうことで、状態Ｓ１０３は、どの状態から遷移されたかと値α４とにのみ依存し、他の状態で使用している値α１に依存しないため、制御の複雑化を抑制できる。

上記のように、診断手段２１ａ２によって電流センサ異常と診断された場合、状態Ｓ１０１を初期状態として制御を開始して第１クラッチＣ１の磨耗を抑制し、蓄電池１のＳＯＣが値α１未満の場合には、状態Ｓ１０２に遷移して蓄電池１を充電し、走行を継続できるようにする。また、診断手段２１ａ２によって開放異常と診断され且つ蓄電池１のＳＯＣが値α２以上の場合には状態Ｓ１０３に遷移し、蓄電池１に過充電が発生するのを防止する。このように、３つの制御から相互に情報を送信し合うことで、状況に応じた制御を行なう
従って、モータＭＧに異常が発生した影響によって、当該車両のクラッチの磨耗の抑制や、蓄電池を保護するように変速段の選択比を制御して走行を継続することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、本発明における制御手段２１ａ１及び診断手段２１ａ２として動作するＥＣＵ２１のＣＰＵ２１ａが、以下の制御動作を実行する。

図９は、ＣＰＵ２１ａが実行する本発明の処理の手順を示すフローチャートである。本フローチャートで示される制御処理プログラムは、所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に呼び出されて実行される。

まず最初のステップＳＴ１は、モータＭＧの回転が異常状態か否かを判定する。

ステップＳＴ１の処理が、本発明における診断手段の電動機の回転が異常な状態か否かを診断することに相当する。

ステップＳＴ１の判定結果がＹＥＳのときは、ステップＳＴ２に進み、モータＭＧが開放異常か否かを判定する。

ステップＳＴ２の処理が、本発明における診断手段の電力を供給する経路が遮断できない状態か否かを診断することに相当する。

ステップＳＴ１の判定結果がＮＯのときは、モータＭＧに異常はないとして、ステップＳＴ３に進み、通常のギア段（自動変速機３１の１速段〜５速段）選択を行なうように制御を行なう。このとき、ギア段を変更する必要がないときは、ギア段は変更されない。

前記ステップＳＴ２の判定結果がＮＯのときは、ステップＳＴ４に進み、蓄電池１のＳＯＣが所定の値より低いか否かの判定を行なう。ここでは、蓄電池１のＳＯＣが低いときに充電を行なう必要があるため、所定の値は、この必要性を充分判定できる値に設定しておけばよい。

ステップＳＴ４の判定結果がＮＯのときは、ステップＳＴ５に進み、モータＭＧが接続されていない入力軸のギア段を優先的に選択するように制御を行なう。このとき、ギア段を変更する必要がないときは、ギア段は変更されない。

ステップＳＴ４の判定結果がＹＥＳのときは、ステップＳＴ６に進み、モータＭＧの回転数が一定以上になるようなギア段を優先的に選択するように制御を行なう。このとき、ギア段を変更する必要がないときは、ギア段は変更されない。

前記ステップＳＴ２の判定結果がＹＥＳのときは、ステップＳＴ７に進み、蓄電池１のＳＯＣが所定の値より高いか否かの判定を行なう。蓄電池１のＳＯＣが高いときに充電を行なうと、過充電により蓄電池１が破損する。従って、この所定の値は、蓄電池１の破損を防ぐ目的を充分達成できる値に設定しておけばよい。

ステップＳＴ７の判定結果がＮＯのときは、前記ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ７の判定結果がＹＥＳのときは、ステップＳＴ８に進み、モータＭＧの回転数が一定以下になるようなギア段を優先的に選択するように制御を行なう。このとき、ギア段を変更する必要がないときは、ギア段は変更されない。

ステップＳＴ３、ＳＴ５、ＳＴ６、ＳＴ８の処理が終了すると本制御処理を終了する。

ステップＳＴ５、ＳＴ６、ＳＴ８の処理の後、ＬＥＤランプ４１を点灯や点滅させることによって、運転者にモータＭＧが異常状態であることを報知するとよい。これは、本発明におけるモータＭＧの異常状態を報知手段によって報知していることに相当する。

また、この報知は、ステップＳＴ１又はＳＴ２の判定結果がＹＥＳのときに運転者に知らせることにしてもよい。

更に、ステップＳＴ１の判定結果がＹＥＳのときと、ステップＳＴ２の判定結果がＹＥＳのときとで報知の方法を変更してもよい。例えば、点滅のタイミングの変更や、各異常状態毎に表示するＬＥＤランプを複数用意しておいてもよい。

また、報知方法は、ＬＥＤランプによる報知以外に、車載機器のディスプレイに表示する方法や、音で知らせる方法などでもよい。音で知らせる場合は、アラームによる報知や音声を再生することによる報知などでもよい。

上記のようにモータＭＧの異常を運転者に報知することで、運転者がモータＭＧの異常が他の機器へ影響が及ぶ前に、モータＭＧの修理を行なうことができる可能性を高くできる。

以上のように、第２実施形態では、モータＭＧの回転に異常があるか否か（ステップＳＴ１）、モータＭＧの充電経路の開放に異常があるか否か（ステップＳＴ２）を確認し、モータＭＧに異常がある場合は、異常状態に対応したギア段の選択を行なっている。蓄電池１のＳＯＣが低く、充電しなければならないときは、回転数が一定以上になるようなギア段を優先的に選択している（ステップＳＴ６）。これによって、バッテリ１２に電力を供給し、車両の走行を継続できるようにしている。蓄電池１のＳＯＣが高く、過充電の可能性があるときは、回転数が一定以下になるようなギア段を優先的に選択している（ステップＳＴ８）。これによって、蓄電池１に過充電が発生することを抑制している。回転に異常がある場合は、第１クラッチＣ１の磨耗を防ぐため、モータＭＧが接続されていないギア段を優先的に選択している（ステップＳＴ５）。また、モータＭＧが正常な場合は、通常のギア段選択を行なっている（ステップＳＴ３）。

従って、モータＭＧに異常が発生した影響によって、当該車両のクラッチの磨耗の抑制や、蓄電池を保護するように変速段の選択比を制御して走行を継続することができる。

１…蓄電池（第１蓄電装置）、２…１２Ｖバッテリ（第２蓄電装置）、３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２１…ＥＣＵ、２１ａ…ＣＰＵ、２１ａ１…制御手段、２１ａ２…診断手段、２１ｂ…メモリ、２２…電流センサ３１…自動変速機、３４…第１入力軸、３５…第２入力軸、４１…ＬＥＤランプ（報知手段）、Ｃ１…第１クラッチ（第１断接手段）、Ｃ２…第２クラッチ（第２断接手段）、ＥＮＧ…エンジン（内燃機関）、ＭＧ…モータ（電動機）。

Claims (2)

1. 内燃機関と電動機とを駆動源とするハイブリッド車両であって、
   前記電動機の出力トルクが入力され、前記内燃機関の出力トルクが第１断接手段を介して入力される第１入力軸、前記内燃機関の出力トルクが第２断接手段を介して入力される第２入力軸、及び前記第１入力軸又は前記第２入力軸が選択的に連結される出力軸を有し、前記内燃機関及び前記電動機から前記第１入力軸又は前記第２入力軸にそれぞれ入力されるトルクを複数の変速段によって変速して前記出力軸から出力する自動変速機と、
   前記自動変速機の前記変速段を制御する制御手段と、
   前記電動機の状態を診断する診断手段とを備え、
   前記制御手段は、当該車両の走行速度及び要求加速度に応じた変速段が割り当てられた変速マップに基づいて、当該車両の走行速度及び要求加速度に応じて前記自動変速機の変速段を決定し、前記第１入力軸と前記第２入力軸から前記変速段を実現する入力軸を選択する機能を備え、前記診断手段により前記電動機の回転が異常な状態であると診断された場合には、前記電動機の回転が正常な状態である場合において前記第１入力軸によって実現される変速段が割り当てられている範囲の一部を、前記第２入力軸によって実現される変速段に割り当てた変速マップに変更することを特徴とするハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   前記電動機に異常状態であることを報知する報知手段を備え、
   前記制御手段は、前記診断手段により前記電動機の異常状態であると診断されたときに前記報知手段が報知するように制御することを特徴とするハイブリッド車両。

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