JP6498880B2 - 車両の駆動装置 - Google Patents

Description

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の少なくとも一方の動力を用いて走行可能な車両（いわゆるハイブリッド車両）の駆動装置に関する。

特開２００９−３５１２８号公報（特許文献１）には、エンジンと、変速機と、インバータから供給される電力で作動するモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両が開示されている。変速機の入力軸は、第１クラッチを介してエンジンに連結される。変速機の出力軸は、駆動輪に連結される。モータジェネレータは、第２クラッチを介して変速機の出力軸に連結される。このハイブリッド車両においては、第１クラッチを係合しかつ第２クラッチを係合することによって、エンジンおよびモータジェネレータの双方の動力を駆動輪に伝達することが可能となる。

特開２００９−３５１２８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッド車両において、モータジェネレータに電力を供給するインバータが故障している場合、インバータとモータジェネレータとの間に短絡回路が形成される可能性がある。そのため、インバータが故障している状態で第１クラッチを係合しかつ第２クラッチを係合したままエンジンを始動すると、エンジンの動力でモータジェネレータが回転させられることによってモータジェネレータ内で逆起電力が生じ、この逆起電力に起因してインバータとモータジェネレータとの間に形成される短絡回路に過電流が流れるおそれがある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータジェネレータに電力を供給する電力制御回路の故障によってモータジェネレータと電力制御回路との間に短絡回路が形成されていたとしても、短絡回路に過電流が流れることを抑制しつつエンジンを始動することである。

この発明に係る車両の駆動装置は、エンジンと、エンジンの出力軸に連結された入力軸を有する自動変速部と、自動変速部の入力軸に連結され、電力制御回路から供給される電力で作動するモータジェネレータと、電力制御回路から供給される電力とは異なる電力で作動することによってエンジンを始動することが可能な回転電機と、エンジンとモータジェネレータとの間の動力伝達を遮断可能なクラッチ部と、エンジン、回転電機およびクラッチ部を制御可能な制御部とを備える。制御部は、電力制御回路が故障している場合、クラッチ部を解放した状態で回転電機を作動することによってエンジンを始動する始動制御を実行する。

このような構成によれば、電力制御回路（インバータなど）が故障している場合、クラッチ部を解放した状態（モータジェネレータをエンジンから切り離した状態）で、回転電機（スタータあるいはスタータジェネレータなど）を作動することによってエンジンを始動する。そのため、エンジンを始動してもモータジェネレータは回転しない。これにより、電力制御回路の故障によってモータジェネレータと電力制御回路との間に短絡回路が形成されていたとしても、短絡回路に過電流が流れることを抑制しつつエンジンを始動することができる。

好ましくは、クラッチ部は、モータジェネレータと自動変速部の入力軸との間に設けられた第１クラッチと、エンジンの出力軸と自動変速部の入力軸との間に設けられた第２クラッチとを含む。始動制御は、第１クラッチを解放した状態で回転電機を作動することによってエンジンを始動する制御である。

このような構成によれば、第１クラッチを解放した状態（モータジェネレータを自動変速部の入力軸から切り離した状態）でエンジンを始動する。そのため、エンジンを始動してもモータジェネレータを回転しないようにすることができる。

好ましくは、始動制御は、第１クラッチを解放しかつ第２クラッチを係合した状態で回転電機を作動することによってエンジンを始動する制御である。

このような構成によれば、第１クラッチを解放しかつ第２クラッチを係合した状態（モータジェネレータを自動変速部の入力軸から切り離しかつエンジンを自動変速部の入力軸に接続した状態）でエンジンを始動する。そのため、エンジン始動時に、モータジェネレータを回転しないようにしつつエンジンの動力を自動変速部に伝達することができる。そのため、第２クラッチを解放した状態でエンジンを始動する場合に比べて、駆動力伝達の応答遅れを抑制することができる。

好ましくは、クラッチ部は、モータジェネレータと自動変速部の入力軸との間に設けられた第１クラッチと、エンジンの出力軸と自動変速部の入力軸との間に設けられた第２クラッチとを含む。始動制御は、第２クラッチを解放した状態で回転電機を作動することによってエンジンを始動する制御である。

このような構成によれば、第２クラッチを解放した状態（エンジンを自動変速部の入力軸から切り離した状態）でエンジンを始動する。そのため、エンジン始動時に、自動変速部の入力軸およびモータジェネレータを回転しないようにすることができる。

好ましくは、駆動装置は、電動オイルポンプをさらに備える。制御部は、第２クラッチを解放した状態でエンジンを始動した後、エンジンの回転速度が第１回転速度未満の値に低下した場合に、電動オイルポンプの吐出油圧を用いて第２クラッチを係合する。第１回転速度は、第２クラッチの係合によってモータジェネレータが回転させられることによって生じる逆起電力によってモータジェネレータと電力制御回路との間を流れる電流が許容値未満となる回転速度である。

このような構成によれば、エンジンの始動後、エンジンの回転速度が第１回転速度未満の値に低下した後に第２クラッチを係合する。すなわち、エンジン始動直後は筒内圧がほぼ大気圧であり筒内空気量が多く大きなトルクが発生するためエンジンの回転速度は一時的に比較的高い値まで上昇するが、しばらくすると筒内圧が負圧（大気圧よりも低い圧力）になって筒内空気量が少なくなりトルクが始動直後よりも低下するためエンジンの回転速度は低下し始める。この点を考慮し、エンジンの始動当初は第２クラッチを解放しておき、エンジン始動後にエンジンの回転速度が第１回転速度未満の値に低下した後に第２クラッチを係合する。これにより、エンジン始動当初から第２クラッチを係合する場合に比べて、第２クラッチの係合による自動変速部の入力軸の上昇量を抑えることができる。さらに、第１回転速度は、モータジェネレータの逆起電力によってモータジェネレータと電力制御回路との間を流れる電流が許容値未満となる回転速度である。そのため、第２クラッチの係合によって自動変速部の入力軸が回転することに伴ってモータジェネレータが回転させられたとしても、モータジェネレータと電力制御回路との間を流れる電流を許容値未満に抑えることができる。

好ましくは、第１クラッチは、油圧が供給されていない時に係合され、所定油圧以上の油圧が供給されている時に解放されるように構成される。駆動装置は、自動変速部の入力軸に接続された機械式オイルポンプをさらに備える。制御部は、エンジンを始動した後に電動オイルポンプの吐出油圧を用いて第２クラッチを係合したことによって自動変速部の入力軸の回転速度が第２回転速度よりも大きい値に増加した場合に、機械式オイルポンプの吐出油圧を用いて第１クラッチを解放する。第２回転速度は、機械式オイルポンプの吐出油圧が所定油圧よりも大きくなる回転速度である。

このような構成によれば、エンジンの始動後に第２クラッチを係合したことによって自動変速部の入力軸の回転速度が第２回転速度よりも大きい値に増加した場合に、機械式オイルポンプの吐出油圧を用いて第１クラッチを解放する。第２回転速度は、機械式オイルポンプの吐出油圧が所定油圧よりも大きくなる回転速度である。そのため、第１クラッチを解放するための油圧を、電動オイルポンプの吐出油圧ではなく、機械式オイルポンプの吐出油圧で確保することができる。そのため、電動オイルポンプの小型化が可能となる。

車両の駆動装置の全体構成図（その１）である。 第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に油圧を供給するための回路構成を模式的に示す図である。 ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その１）である。 ＥＣＵがＰＣＵ異常時の始動制御を行なう場合のエンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ回転速度Ｎｍの変化の一例を示す図である。 車両の駆動装置の全体構成図（その２）である。 車両の駆動装置の全体構成図（その３）である。 車両の駆動装置の全体構成図（その４）である。 ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その２）である。 ＥＣＵがＰＣＵ異常時の始動制御を行なう場合のエンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ回転速度Ｎｍ、入力軸回転速度Ｎａｔの変化の一例を示す図（その１）である。 ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その３）である。 ＥＣＵがＰＣＵ異常時の始動制御を行なう場合のエンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ回転速度Ｎｍ、入力軸回転速度Ｎａｔの変化の一例を示す図（その２）である。

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。

＜実施の形態１＞
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、スタータ１１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、低電圧バッテリ２３と、自動変速部３０と、第１クラッチＣ１と、第２クラッチＣ２と、油圧回路５０，６０と、機械式オイルポンプＭＯＰと、電動オイルポンプＥＯＰと、電子制御装置（Electronic Control Unit、以下「ＥＣＵ」という）１００とを含む。

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。スタータ１１は、エンジン１０をクランキングするための回転電機である。なお、スタータ１１は、ジェネレータの機能を併せ持つスタータジェネレータであってもよい。スタータ１１は、低電圧バッテリ２３から供給される低電圧の電力によって作動する。低電圧バッテリ２３は、上述のスタータ１１などの低電圧で作動する補機に供給するための電力を蓄える。

自動変速部３０の入力軸３１は、第２クラッチＣ２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、図示しない駆動輪に連結される。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。

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（以下「ＩＧオフ状態」という）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から切り離された状態となる。

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。

ＭＧ２０のロータは、第１クラッチＣ１を介して自動変速部３０の入力軸３１に連結される。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。

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。

機械式オイルポンプＭＯＰは、自動変速部３０の入力軸３１に機械的に連結され、入力軸３１が回転することによって作動する。したがって、自動変速部３０の入力軸３１の回転速度が高いほど、機械式オイルポンプＭＯＰの吐出油圧（以下「ＭＯＰ圧」ともいう）は大きくなる。また、自動変速部３０の入力軸３１が回転していない場合には、機械式オイルポンプＭＯＰは停止される。

電動オイルポンプＥＯＰは、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて作動するモータを動力源として作動する。したがって、自動変速部３０の入力軸３１が回転していない場合（すなわち機械式オイルポンプＭＯＰが停止している場合）であっても、電動オイルポンプＥＯＰは作動可能である。電動オイルポンプＥＯＰは、機械式オイルポンプＭＯＰが停止している場合などに補助的に用いられる。そのため、電動オイルポンプＥＯＰの吐出油圧（以下「ＥＯＰ圧」ともいう）の最大値は、ＭＯＰ圧の最大値よりも低い値に設定される。これにより、電動オイルポンプＥＯＰの小型化が図られている。

機械式オイルポンプＭＯＰおよび電動オイルポンプＥＯＰは、いずれもオイルパン７０（図２参照）に貯留される作動油を吸入して油圧回路５０，６０に吐出する。油圧回路５０，６０は、電動オイルポンプＥＯＰおよび機械式オイルポンプＭＯＰから供給される油圧を調圧して自動変速部３０、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に供給する。

本実施の形態による第１クラッチＣ１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第２クラッチＣ２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。

車両１には、ユーザによるアクセルペダル操作量、エンジン１０の回転速度（以下「エンジン回転速度Ｎｅ」という）、ＭＧ２０の回転速度（以下「ＭＧ回転速度Ｎｍ」ともいう）、自動変速部３０の入力軸３１の回転速度（以下「入力軸回転速度Ｎａｔ」ともいう）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。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）および内部メモリを備える。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。

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。

モータ走行では、ＥＣＵ１００は、第１クラッチＣ１を係合し（ＭＧ２０を自動変速部３０の入力軸３１に連結し）かつ第２クラッチＣ２を解放して（エンジン１０を自動変速部３０の入力軸３１から切り離して）、ＭＧ２０の動力で自動変速部３０の入力軸３１を回転させる。

ハイブリッド走行では、ＥＣＵ１００は、第１クラッチＣ１を係合し（ＭＧ２０を自動変速部３０の入力軸３１に連結し）かつ第２クラッチＣ２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。

エンジン走行では、ＥＣＵ１００は、第１クラッチＣ１を解放し（ＭＧ２０を自動変速部３０の入力軸３１から切り離し）かつ第２クラッチＣ２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り離されるので、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。

図２は、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に油圧を供給するための回路構成を模式的に示す図である。この回路は、電動オイルポンプＥＯＰ、機械式オイルポンプＭＯＰ、油圧回路５０，６０、オイルパン７０を含む。油圧回路５０は、油圧調整弁５８を含む。油圧回路６０は、ソレノイドバルブ６１，６２を含む。

電動オイルポンプＥＯＰおよび機械式オイルポンプＭＯＰのうちの少なくとも一方が作動すると、オイルパン７０の内部に貯留された作動油がストレーナ７１を経由して吸引されて油圧回路５０に吐出される。

油圧回路５０の油圧調整弁５８は、電動オイルポンプＥＯＰおよび機械式オイルポンプＭＯＰのうちの少なくとも一方から吐出された作動油の油圧を所定の油圧に調整する。油圧調整弁５８によって調整された油圧（以下「ライン圧」ともいう）は、油圧回路６０のソレノイドバルブ６１，６２にそれぞれ供給される。

ソレノイドバルブ６１は、ライン圧を元圧としてＥＣＵ１００からの制御信号に基づく指示圧に従って第１クラッチＣ１に供給される油圧を調整する。第１クラッチＣ１は、上述したようにＮ／Ｃタイプのクラッチであり、ノーマル状態で係合され、所定の解放油圧Ｐ１以上の油圧がソレノイドバルブ６１から供給されている状態で解放される。

ソレノイドバルブ６２は、ライン圧を元圧としてＥＣＵ１００からの制御信号に基づく指示圧に従って第２クラッチＣ２に供給される油圧を調整する。第２クラッチＣ２は、上述したようにＮ／Ｃタイプのクラッチであり、ノーマル状態で係合され、所定の解放油圧Ｐ２以上の油圧がソレノイドバルブ６２から供給されている状態で解放される。

以上のような構成を有する車両１において、ＩＧオフ状態（Ｐレンジで停車している状態）でユーザがＩＧオン操作を行なった場合、ＰＣＵ２１が故障していると、ＭＧ２０の動力が得られずエンジン１０の動力で車両１を走行させる必要があるため、エンジン１０を始動する必要がある。

しかしながら、ＰＣＵ２１が故障している場合に、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合状態（ノーマル状態）にしたままエンジン１０を始動すると、ＭＧ２０とＰＣＵ２１との間に過電流が流れるおそれがある。

すなわち、ＰＣＵ２１が故障している場合（たとえばＰＣＵ２１内のインバータが一相短絡している場合）、ＭＧ２０とＰＣＵ２１との間に短絡回路が形成されている可能性がある。第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合状態にしたままエンジン１０を始動すると、エンジン１０の回転に引きずられてＭＧ２０のロータも回転する。ＭＧ２０のロータには永久磁石が装着されているため、ロータの回転に伴ってステータ内のコイルに時間的および位置的な磁束変化が生じ、ロータの回転速度に応じた逆起電力が生じる。この逆起電力に起因してＭＧ２０とＰＣＵ２１との間に形成されている短絡回路に過電流が流れるおそれがある。

そこで、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、ＩＧオフ状態（Ｐレンジで停車している状態）でＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方を解放してＭＧ２０をエンジン１０から切り離した状態で、低電圧バッテリ２３からの電力で作動するスタータ１１を用いてエンジン１０を始動する制御（以下「ＰＣＵ異常時の始動制御」ともいう）を実行する。

図３は、ＥＣＵ１００が始動制御を行なう際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＩＧオフ状態（Ｐレンジで停車している状態）でＩＧオン操作が行なわれた場合に開始される。なお、このフローチャートの開始時は、電動オイルポンプＥＯＰおよび機械式オイルポンプＭＯＰの双方が停止しているため、Ｎ／Ｃタイプの第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２はどちらも係合状態である。

ステップ(以下、ステップを「Ｓ」と略す)１０にて、ＥＣＵ１００は、ＰＣＵ２１が故障しているか否かを判定する。たとえば、ＥＣＵ１００は、内部メモリに記憶されているＰＣＵフェールフラグに基づいてＰＣＵ２１が故障しているか否かを判定する。ＰＣＵフェールフラグは、ＰＣＵ２１の故障（たとえばインバータの一相短絡故障）が生じているか否かを示すフラグであり、ＰＣＵ２１の非故障時はオフ状態とされ、ＰＣＵ２１の故障時（たとえばインバータの各相スイッチング素子をすべてゲート遮断しているにも関わらず相電流が流れている場合）はオン状態に切り替えられる。ＰＣＵフェールフラグは、最新の状態でＥＣＵ１００の内部メモリに記憶され、ＩＧオフ状態においても保持される。ＥＣＵ１００は、内部メモリに記憶されているＰＣＵフェールフラグを読み出し、ＰＣＵフェールフラグがオン状態である場合にＰＣＵ２１が故障していると判定する。

ＰＣＵ２１が故障していない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、通常制御を実行する。通常制御では、必要に応じてエンジン１０を始動するか否かが選択される。たとえば、高電圧バッテリ２２の蓄電量が多くエンジン１０の動力を用いることなくＭＧ２０の動力を用いて車両１を始動させることが可能な状態であれば、エンジン１０は始動されない。一方、高電圧バッテリ２２の蓄電量が少なくＭＧ２０の動力のみでは車両１を始動させることができない場合には、エンジン１０が始動される。通常制御においてエンジン１０を始動する場合、ＥＣＵ１００は、スタータ１１ではなくＭＧ２０によってエンジン１０をクランキングすることによってエンジン１０を始動させる。

ＰＣＵ２１が故障している場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１２にて、電動オイルポンプＥＯＰを作動し、ＥＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方を解放するように油圧回路６０のソレノイドバルブ６１，６２を制御する。

その後、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３にて、スタータ１１を用いてエンジン１０を始動する。具体的には、ＥＣＵ１００は、スタータ１１を作動してエンジン１０をクランキングし、クランキングによってエンジン回転速度が所定値に上昇するとエンジン１０の点火制御を開始する。なお、エンジン１０の点火制御が開始された後は、スタータ１１は停止される。

図４は、ＥＣＵ１００がＰＣＵ異常時の始動制御を行なう場合のエンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ回転速度Ｎｍの変化の一例を示す図である。

時刻ｔ１以前は、ＩＧオフ状態（Ｐレンジで停車している状態）である。図４に示す例では、時刻ｔ１以前にＰＣＵフェールフラグがオン状態となり、ＥＣＵ１００の内部メモリに記憶されている。

時刻ｔ１にてＩＧオン操作が行なわれると、ＥＣＵ１００の内部メモリに記憶されているＰＣＵフェールフラグが読み出され、読み出されたＰＣＵフェールフラグがオン状態であるため、ＰＣＵ２１が故障していると判定される。そのため、時刻ｔ２にて、ＥＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方が解放される。これにより、ＭＧ２０がエンジン１０から切り離された状態となる。

その後の時刻ｔ３にて、スタータ１１を用いてエンジン１０のクランキングが開始される。これにより、エンジン回転速度Ｎｅが上昇し始める。時刻ｔ４にてエンジン１０の点火制御が開始されると、エンジン回転速度Ｎｅはさらに上昇する。すなわち、点火制御の開始直後は、エンジン１０の筒内圧がほぼ大気圧であり筒内空気量が多く大きなトルクが発生するためエンジン回転速度Ｎｅは一時的に比較的高い値まで上昇する。しばらくすると、筒内圧が負圧（大気圧よりも低い圧力）になって筒内空気量が少なくなりトルクが始動直後よりも低下するため、エンジン回転速度Ｎｅは低下し始める。

このように時刻ｔ３以降においてはエンジン１０の始動によってエンジン回転速度Ｎｅが変化するが、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方が解放された状態（ＭＧ２０がエンジン１０から切り離された状態）であるため、ＭＧ回転速度Ｎｍは変化せず０に維持される。そのため、ＰＣＵ２１の故障によってＭＧ２０とＰＣＵ２１との間に短絡回路が形成されていたとしても、短絡回路に過電流が流れることを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、ＩＧオフ状態（Ｐレンジで停車している状態）でＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方を解放してＭＧ２０をエンジン１０から切り離した状態でスタータ１１を用いてエンジン１０を始動する。そのため、エンジン１０を始動してもＭＧ２０は回転しない。これにより、ＰＣＵ２１の故障によってＭＧ２０とＰＣＵ２１との間に短絡回路が形成されていたとしても、短絡回路に過電流が流れることを抑制しつつエンジン１０を始動することができる。

＜実施の形態１の変形例＞
上述の実施の形態１では、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２およびトルクコンバータ３３を備える車両１に本発明を適用する場合について説明したが、本発明を適用可能な車両は上述した車両１に限定されるものではない。

たとえば図５に示す車両１−１にも本発明は適用可能である。図５に示す車両１−１は、上述の実施の形態１による車両１に対して、第２クラッチＣ２およびトルクコンバータ３３が除かれた構成を有する。このような車両１−１に本発明を適用する場合には、ＩＧオフ状態でＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合に、第１クラッチＣ１を解放してスタータ１１を用いてエンジン１０を始動するようにすればよい。

また、たとえば図６に示す車両１−２にも本発明は適用可能である。図６に示す車両１−２は、上述の実施の形態１による車両１に対して、第１クラッチＣ１およびトルクコンバータ３３が除かれた構成を有する。このような車両１−２に本発明を適用する場合には、ＩＧオフ状態でＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合に、第２クラッチＣ２を解放してスタータ１１を用いてエンジン１０を始動するようにすればよい。

＜実施の形態２＞
図７は、本実施の形態２による車両１ａの駆動装置の全体構成図である。車両１ａは、上述の実施の形態１による車両１に備えられていたノーマリクローズ（Ｎ／Ｃ）タイプの第２クラッチＣ２を、ノーマリオープン（Normally Open、以下「Ｎ／Ｏ」ともいう）タイプの第２クラッチＣ２ａに変更したものである。その他の構成については、前述の実施の形態１による車両１の構成と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。

第２クラッチＣ２ａは、上述のようにＮ／Ｏタイプのクラッチであり、ノーマル状態で解放され、所定の係合油圧Ｐ２ａ以上の油圧が供給されている状態で係合される。

図８は、本実施の形態２によるＥＣＵ１００が行なうＰＣＵ異常時の始動制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＩＧオフ状態（Ｐレンジで停車している状態）でＩＧオン操作が行なわれた場合に開始される。なお、このフローチャートの開始時は、電動オイルポンプＥＯＰおよび機械式オイルポンプＭＯＰの双方が停止しているため、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２ａはどちらもノーマル状態、すなわち第１クラッチＣ１は係合状態、第２クラッチＣ２ａは解放状態である。

Ｓ１０にて、ＥＣＵ１００は、ＰＣＵ２１が故障しているか否かを判定する。ＰＣＵ２１が故障していない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１にて通常制御を実行する。なお、図８に示すＳ１０、１１の処理は、上述の図３に示すＳ１０、Ｓ１１の処理と同じであるため、詳細な説明はここでは繰り返さない。

ＰＣＵ２１が故障している場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０にて、電動オイルポンプＥＯＰを作動し、ＥＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１を解放するように油圧回路６０のソレノイドバルブ６１を制御する。さらに、ＥＣＵ１００は、Ｓ２１にて、ＥＯＰ圧を用いて第２クラッチＣ２ａを係合するように油圧回路６０のソレノイドバルブ６２を制御する。

その後、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３にて、スタータ１１を用いてエンジン１０を始動する。なお、図８に示すＳ１３の処理は、上述の図３に示すＳ１３の処理と同じであるため、詳細な説明はここでは繰り返さない。

図９は、本実施の形態２によるＥＣＵ１００がＰＣＵ異常時の始動制御を行なう場合のエンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ回転速度Ｎｍ、入力軸回転速度Ｎａｔの変化の一例を示す図である。

時刻ｔ１１にてＩＧオン操作が行なわれると、ＰＣＵフェールフラグがオン状態であるため、時刻ｔ１２にてＥＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１が解放され、時刻ｔ１３にてＥＯＰ圧を用いて第２クラッチＣ２ａが係合される。これにより、ＭＧ２０が自動変速部３０の入力軸３１から切り離され、かつエンジン１０が自動変速部３０の入力軸３１に接続された状態となる。

その後の時刻ｔ１４にてスタータ１１によるエンジン１０のクランキングが開始され、時刻ｔ１５にてエンジン１０の点火制御が開始される。

時刻ｔ１４以降においてはエンジン１０の始動によってエンジン回転速度Ｎｅが変化するが、第１クラッチＣ１が解放されてＭＧ２０が自動変速部３０の入力軸３１から切り離された状態であるため、ＭＧ回転速度Ｎｍは変化せず０に維持される。そのため、ＰＣＵ２１の故障によってＭＧ２０とＰＣＵ２１との間に短絡回路が形成されていたとしても、短絡回路に過電流が流れることを抑制することができる。

さらに、第２クラッチＣ２ａが係合されてエンジン１０が自動変速部３０の入力軸３１に接続された状態であるため、エンジン１０の始動開始時からエンジン回転速度Ｎｅと入力軸回転速度Ｎａｔとを同期させる（すなわちエンジン１０の動力を自動変速部３０の入力軸３１に伝達する）ことができる。そのため、第２クラッチＣ２ａを解放した状態でエンジン１０を始動する場合に比べて、エンジン１０の動力を早期に駆動輪に伝達することが可能となり、駆動力伝達の応答遅れを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、ＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合、第１クラッチＣ１を解放しかつ第２クラッチＣ２ａを係合した状態（ＭＧ２０を自動変速部３０の入力軸３１から切り離しかつエンジン１０を自動変速部３０の入力軸３１に接続した状態）でエンジン１０を始動する。そのため、エンジン１０の始動時に、ＭＧ２０を回転しないようにしつつエンジン１０の動力を自動変速部３０の入力軸３１に伝達することができる。そのため、第２クラッチＣ２ａを解放した状態でエンジン１０を始動する場合に比べて、駆動力伝達の応答遅れを抑制することができる。

＜実施の形態３＞
上述の実施の形態２によるＥＣＵ１００は、上述の図７に示した車両１ａにおいて、ＩＧオフ状態でＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合、ＥＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１を解放しかつ第２クラッチＣ２ａを係合した状態で、エンジン１０を始動する。しかしながら、Ｎ／Ｃタイプとして構成された第１クラッチＣ１を解放するためには大きな油圧が必要となり、ＥＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１を解放するためには電動オイルポンプＥＯＰが大型化してしまうことが懸念される。

そこで、本実施の形態３によるＥＣＵ１００は、上述の図７に示した車両１ａにおいて、ＩＧオフ状態でＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合、スタータ１１を用いてエンジン１０を始動し、エンジン１０の始動後にＥＯＰ圧を用いて第２クラッチＣ２ａを係合する。そして、ＥＣＵ１００は、第２クラッチＣ２ａの係合によって入力軸回転速度Ｎａｔがエンジン回転速度Ｎｅに引きずられて増加して機械式オイルポンプＭＯＰが作動した後にＭＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１を解放する。

図１０は、本実施の形態３によるＥＣＵ１００が行なうＰＣＵ異常時の始動制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＩＧオフ状態でＩＧオン操作が行なわれた場合に開始される。なお、このフローチャートの開始時は、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２ａはどちらもノーマル状態、すなわち第１クラッチＣ１は係合状態、第２クラッチＣ２ａは解放状態である。

Ｓ１０にて、ＥＣＵ１００は、ＰＣＵ２１が故障しているか否かを判定する。ＰＣＵ２１が故障していない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１にて通常制御を実行する。なお、図１０に示すＳ１０、１１の処理は、上述の図３、図８に示すＳ１０、Ｓ１１の処理と同じであるため、詳細な説明はここでは繰り返さない。

ＰＣＵ２１が故障している場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３０にて、ノーマル状態（第１クラッチＣ１は係合状態、第２クラッチＣ２ａは解放状態）で、スタータ１１を用いてエンジン１０を始動する。

エンジン始動後、ＥＣＵ１００は、Ｓ３１にて、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ１未満の値に低下したか否かを判定する。ここで、所定の回転速度Ｎ１は、第２クラッチＣ２ａの係合によってＭＧ２０が回転させられることによって生じるＭＧ２０の逆起電力によってＭＧ２０とＰＣＵ２１との間を流れる電流が許容値未満となる回転速度である。所定の回転速度Ｎ１の値は、実験等によって予め決められている。

エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ１未満の値に低下していない場合（Ｓ３１にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ１未満の値に低下するまで待つ。

エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ１未満の値に低下した場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３２にて、ＥＯＰ圧を用いて第２クラッチＣ２ａを係合する。

第２クラッチＣ２ａを係合した後、ＥＣＵ１００は、Ｓ３３にて、入力軸回転速度Ｎａｔが所定の回転速度Ｎ２以上の値に増加したか否かを判定する。ここで、所定の回転速度Ｎ２は、ＭＯＰ圧が第１クラッチＣ１の解放油圧Ｐ１よりも大きくなる回転速度である。所定の回転速度Ｎ２の値は、実験等によって予め決められている。なお、本実施の形態において、所定の回転速度Ｎ２は、所定の回転速度Ｎ１よりも低い値に設定されている。

入力軸回転速度Ｎａｔが所定の回転速度Ｎ２以上の値に増加していない場合（Ｓ３３にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、入力軸回転速度Ｎａｔが所定の回転速度Ｎ２以上の値に増加するまで待つ。

入力軸回転速度Ｎａｔが所定の回転速度Ｎ２以上の値に増加した場合（Ｓ３３にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３４にて、ＭＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１を解放する。この際、ＥＣＵ１００は、電動オイルポンプＥＯＰを停止する。

図１１は、本実施の形態３によるＥＣＵ１００がＰＣＵ異常時の始動制御を行なう場合のエンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ回転速度Ｎｍ、入力軸回転速度Ｎａｔの変化を示す図である。

時刻ｔ２１にてＩＧオン操作が行なわれると、ＰＣＵフェールフラグがオン状態であるため、時刻ｔ２２にてノーマル状態（第１クラッチＣ１は係合状態、第２クラッチＣ２ａは解放状態）でスタータ１１を用いてエンジン１０のクランキングが開始され、時刻ｔ２３にてエンジン１０の点火制御が開始される。

上述の図４の説明で既に説明したように、エンジン回転速度Ｎｅは、点火制御の開始直後は一時的に比較的高い値まで上昇するが、しばらくするとスロットル開度に応じた回転速度に向けて低下し始める。この点を考慮し、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動当初は第２クラッチＣ２ａを解放しておき、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ１未満の値に低下した時刻ｔ２４に第２クラッチＣ２ａを係合する。

これにより、時刻ｔ２４以前（エンジン始動当初）から第２クラッチＣ２ａを係合する場合に比べて、第２クラッチＣ２ａの係合による入力軸回転速度Ｎａｔの上昇量を抑えることができる。さらに、所定の回転速度Ｎ１は、第２クラッチＣ２ａの係合によって生じるＭＧ２０の逆起電力によってＭＧ２０とＰＣＵ２１との間を流れる電流が許容値未満となる回転速度に設定されている。そのため、第２クラッチＣ２ａの係合によってＭＧ回転速度Ｎｍが仮に回転速度Ｎ１まで上昇したとしても、ＭＧ２０とＰＣＵ２１との間を流れる電流を許容値未満に抑えることができる。

時刻ｔ２４にて第２クラッチＣ２ａが係合したことによって、入力軸回転速度Ｎａｔはエンジン回転速度Ｎｅに引きずられて上昇し始める。入力軸回転速度Ｎａｔの上昇に応じてＭＯＰ圧も上昇し始める。そして、時刻ｔ２５にて、入力軸回転速度Ｎａｔが所定の回転速度Ｎ２よりも大きい値に増加すると、ＭＯＰ圧が第１クラッチＣ１の解放油圧Ｐ１よりも大きくなる。そこで、ＥＣＵ１００は、入力軸回転速度Ｎａｔが所定の回転速度Ｎ２よりも大きい値に増加した時刻ｔ２５にて、ＭＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１を解放する。これにより、第２クラッチＣ２ａを解放するための油圧を、ＥＯＰ圧ではなく、ＭＯＰ圧で確保することができる。そのため、ＥＯＰ圧で第２クラッチＣ２ａを解放する場合に比べて、ＥＯＰ圧の最大値を低く抑えることができ、電動オイルポンプＥＯＰの小型化が可能となる。

時刻ｔ２５の時点ではＭＧ回転速度Ｎｍも入力軸回転速度Ｎａｔと同様に所定の回転速度Ｎ２に達している。しかしながら、時刻ｔ２５にて第１クラッチＣ１が解放された後は、ＭＧ２０が自動変速部３０の入力軸３１から切り離されるため、ＭＧ回転速度Ｎｍが０に低下される。すなわち、ＭＧ回転速度Ｎｍは、所定の回転速度Ｎ１よりも低い回転速度Ｎ２までしか上昇せず、その後は０に低下する。そのため、ＭＧ２０とＰＣＵ２１との間を流れる電流を許容値未満に適切に抑えることができる。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、ＩＧオン操作がありかつＰＣＵ２１が故障している場合、まずスタータ１１を用いてエンジン１０を始動し、エンジン１０の始動後にＥＯＰ圧を用いて第２クラッチＣ２ａを係合する。そして、ＥＣＵ１００は、第２クラッチＣ２ａの係合によって入力軸回転速度Ｎａｔが所定の回転速度Ｎ２よりも大きい値に増加した時点で、ＭＯＰ圧を用いて第１クラッチＣ１を解放する。これにより、第１クラッチＣ１を解放するための油圧を、ＥＯＰ圧ではなく、ＭＯＰ圧で確保することができる。そのため、電動オイルポンプＥＯＰの小型化が可能となる。

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。

１，１−１，１−２，１ａ 車両、１０ エンジン、１１ スタータ、１２ 出力軸、２０ モータジェネレータ、２１ ＰＣＵ（電力制御装置）、２２ 高電圧バッテリ、２３ 低電圧バッテリ、３０ 自動変速部、３１ 入力軸、３２ 出力軸、３３ トルクコンバータ、３４ 自動変速機、４４ 低圧バッテリ、５０，６０ 油圧回路、５８ 油圧調整弁、６１，６２ ソレノイドバルブ、７０ オイルパン、７１ ストレーナ、１００ ＥＣＵ、Ｃ１ 第１クラッチ、Ｃ２，Ｃ２ａ 第２クラッチ、ＥＯＰ 電動オイルポンプ、ＭＯＰ 機械式オイルポンプ。

Claims (2)

1. 車両の駆動装置であって、
   エンジンと、
   前記エンジンの出力軸に連結された入力軸を有する自動変速部と、
   前記自動変速部の入力軸に連結され、電力制御回路から供給される電力で作動するモータジェネレータと、
   前記電力制御回路から供給される電力とは異なる電力で作動することによって前記エンジンを始動することが可能な回転電機と、
   前記エンジンと前記モータジェネレータとの間の動力伝達を遮断可能なクラッチ部と、
   前記エンジン、前記回転電機および前記クラッチ部を制御可能な制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電力制御回路が短絡故障している場合、前記クラッチ部を解放した状態で前記回転電機を作動することによって前記エンジンを始動する始動制御を実行し、
   前記クラッチ部は、前記モータジェネレータと前記自動変速部の入力軸との間に設けられた第１クラッチと、前記エンジンの出力軸と前記自動変速部の入力軸との間に設けられた第２クラッチとを含み、
   前記始動制御は、前記第２クラッチを解放した状態で前記回転電機を作動することによって前記エンジンを始動する制御であるとともに、
   前記駆動装置は、電動オイルポンプをさらに備え、
   前記制御部は、前記第２クラッチを解放した状態で前記エンジンを始動した後、前記エンジンの回転速度が第１回転速度未満の値に低下した場合に、前記電動オイルポンプの吐出油圧を用いて前記第２クラッチを係合し、
   前記第１回転速度は、前記第２クラッチの係合によって前記モータジェネレータが回転させられることによって生じる逆起電力によって前記モータジェネレータと前記電力制御回路との間を流れる電流が許容値未満となる回転速度である、車両の駆動装置。
2. 前記第１クラッチは、油圧が供給されていない時に係合され、所定油圧以上の油圧が供給されている時に解放されるように構成され、
   前記駆動装置は、前記自動変速部の入力軸に接続された機械式オイルポンプをさらに備え、
   前記制御部は、前記エンジンを始動した後に前記電動オイルポンプの吐出油圧を用いて前記第２クラッチを係合したことによって前記自動変速部の入力軸の回転速度が第２回転速度よりも大きい値に増加した場合に、前記機械式オイルポンプの吐出油圧を用いて前記第１クラッチを解放し、
   前記第２回転速度は、前記機械式オイルポンプの吐出油圧が前記所定油圧よりも大きくなる回転速度である、請求項１に記載の車両の駆動装置。

Images