KR101876889B1 - 동력 전달 장치의 제어 장치 - Google Patents

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KR101876889B1
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노부후사 고바야시
마사토 요시카와
다카아키 다나카
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

전기식 무단 변속기(30)가 고장나고 또한 엔진(14)의 운전이 정지되는 경우에는, 자동 변속기(20)가 업시프트되므로, 운전 정지에 따라 엔진(14)이 회전 정지되었을 때에는, AT 입력 회전 속도(Ni)는 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 판정되기 전보다 낮아진다. 이에 따라, MG1 회전 속도(Ng)는 자동 변속기(20)가 업시프트되지 않는 경우에 비해 절대값이 낮아지므로, 제 1 전동기(MG1)의 과회전이 억제된다.

Description

동력 전달 장치의 제어 장치{CONTROL APPARATUS FOR POWER TRANSMISSION SYSTEM}
본 발명은, 전기식 변속 기구와 기계식 변속 기구를 직렬로 구비하는 동력 전달 장치의 제어 장치에 관한 것이다.
엔진이 동력 전달 가능하게 연결된 차동 기구와 상기 차동 기구에 동력 전달 가능하게 연결된 제 1 전동기를 가지고 상기 제 1 전동기의 운전 상태가 제어됨으로써 상기 차동 기구의 차동 상태가 제어되는 전기식 변속 기구와, 상기 전기식 변속 기구의 출력 회전 부재에 동력 전달 가능하게 연결된 제 2 전동기와, 상기 출력 회전 부재와 구동륜의 사이의 동력 전달 경로의 일부를 구성하는 기계식 변속 기구를 구비한 동력 전달 장치의 제어 장치가 잘 알려져 있다. 예를 들면, 일본 공개특허 특개2006-327583에 기재된 차량용 구동 장치가 그것이다. 이 일본 공개특허 특개2006-327583에는, 기계식 변속 기구로서 공지의 유성 기어식의 자동 변속기를 이용하는 것, 또한, 미리 정해진 변속 맵에 따라 자동 변속기의 변속을 행하는 것이 기재되어 있다.
그런데, 제 1 전동기에 의한 전기식 변속 기구의 제어가 불가능하게 되는 고장이 발생했을 때에, 엔진을 퓨얼 컷하여 정지시키는 경우가 있다. 이러한 경우, 전기식 변속 기구에서는, 제 1 전동기로 엔진 회전 속도를 제어할 수 없기 때문에, 차동 작용이 작용하는 차동 기구에 있어서의 각 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계로부터, 차속과 기계식 변속 기구의 기어비로 정해지는 기계식 변속 기구의 입력 회전 부재의 회전 속도(전기식 변속 기구의 출력 회전 부재의 회전 속도도 동의(同意))와, 회전 정지되는 엔진의 회전 속도로, 제 1 전동기의 회전 속도가 정해진다. 이 때, 기계식 변속 기구의 입력 회전 부재의 회전 속도가 높으면 제 1 전동기가 과회전이 될 가능성이 있다. 이에 대하여, 상기 고장이 언제 발생해도 되도록, 엔진이 회전 정지되면 제 1 전동기가 과회전이 되어버리는 기계식 변속 기구의 입력 회전 부재의 회전 속도 이상의 주행 영역을 회피하여 주행하는 것, 즉 공지의 변속 맵에 있어서 고차속(高車速)측에서 로우 기어비측의 사용을 제한하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 상기의 제한에 의해, 운전자의 가속 요구가 커도, 로우 기어비로 보다 고차속까지 가속하는 것이 제한되어버려, 고장 시가 아닌 정상 시의 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시킬 가능성이 있다.
본 발명은, 전기식 변속 기구와 기계식 변속 기구를 직렬로 구비한 동력 전달 장치에 있어서, 전기식 변속 기구의 정상 시의 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시키지 않고, 전기식 변속 기구의 고장 시에 제 1 전동기의 과회전을 억제할 수 있는 제어 장치를 제공한다.
발명 제 1 양태는, (a) 엔진이 동력 전달 가능하게 연결된 차동 기구와 상기 차동 기구에 동력 전달 가능하게 연결된 제 1 전동기를 가지고 상기 제 1 전동기의 운전 상태가 제어됨으로써 상기 차동 기구의 차동 상태가 제어되는 전기식 변속 기구와, 상기 전기식 변속 기구의 출력 회전 부재에 동력 전달 가능하게 연결된 제 2 전동기와, 상기 출력 회전 부재와 구동륜의 사이의 동력 전달 경로의 일부를 구성하는 기계식 변속 기구를 구비한 동력 전달 장치의 제어 장치로서, (b) 상기 제 1 전동기의 운전 상태가 제어 불가능하게 되는 상기 전기식 변속 기구의 고장을 판정하는 고장 판정부와, (c) 상기 엔진의 운전을 정지시키는 엔진 작동 제어부와, (d) 상기 전기식 변속 기구의 고장이 판정되고 또한 상기 엔진의 운전이 정지되는 경우에는, 상기 엔진이 회전 정지될 때까지 상기 기계식 변속 기구의 업시프트를 개시하는 변속 제어부를 포함하는 것에 있다.
또한, 발명의 제 2 양태는, 상기 전기식 변속 기구의 고장이 판정되고 또한 상기 엔진의 운전이 정지되는 경우에는, 상기 엔진이 회전 정지된 상태에서의 상기 제 1 전동기의 추정 회전 속도를 산출하고, 상기 제 1 전동기의 추정 회전 속도가 소정 과회전 속도 영역에 들어가는지 여부를 판정하는 과회전 속도 판정부를 더 구비하며, 상기 변속 제어부는, 상기 제 1 전동기의 추정 회전 속도가 상기 소정 과회전 속도 영역에 들어간다고 판정된 경우에, 상기 기계식 변속 기구의 업시프트를 개시하는 것으로 해도 된다.
또한, 발명의 제 3 양태는, 상기 변속 제어부는, 상기 엔진이 회전 정지된 상태에서 상기 제 1 전동기의 회전 속도가 상기 소정 과회전 속도 영역으로부터 벗어나는 상기 기계식 변속 기구의 추정 변속비를 산출하고, 상기 기계식 변속 기구의 변속비를 상기 추정 변속비로 하도록 상기 기계식 변속 기구를 업시프트하는 것으로 해도 된다.
또한, 발명의 제 4 양태는, 상기 기계식 변속 기구는, 계합(engaging) 장치의 계합과 해방에 의해 변속이 실행되어 복수의 변속단이 선택적으로 형성되는 자동 변속기이며, 상기 변속 제어부는, 상기 업시프트 후의 변속단을 형성하기 위한 계합 장치를 계합함으로써 상기 업시프트를 진행시키는 것으로 해도 된다.
또한, 발명의 제 5 양태는, 상기 차동 기구는, 상기 엔진이 동력 전달 가능하게 연결된 입력 요소와, 상기 제 1 전동기가 동력 전달 가능하게 연결된 반력 요소와, 상기 전기식 변속 기구의 출력 회전 부재에 연결된 출력 요소의 3개의 회전 요소를 가지고 있는 것으로 해도 된다.
발명의 제 1 양태에 의하면, 전기식 변속 기구의 고장이 판정되고 또한 엔진의 운전이 정지되는 경우에는, 엔진이 회전 정지될 때까지 기계식 변속 기구의 업시프트가 개시되므로, 운전 정지에 따라 엔진이 회전 정지되었을 때에는, 전기식 변속 기구의 출력 회전 부재의 회전 속도는 전기식 변속 기구의 고장이 판정되기 전보다 낮아진다. 이에 따라, 제 1 전동기의 회전 속도는, 차동 기구에 있어서의 각 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계로부터, 기계식 변속 기구가 업시프트되지 않는 경우에 비해 절대값이 낮아지므로, 제 1 전동기의 과회전이 억제된다. 이 것은, 전기식 변속 기구의 정상 시의 주행중에 있어서, 엔진이 회전 정지되면 제 1 전동기가 과회전이 되어버리는 기계식 변속 기구의 입력 회전 부재의 회전 속도 이상의 주행 영역을 회피하여 주행할 필요가 없다는 것이다. 따라서, 전기식 변속 기구와 기계식 변속 기구를 직렬로 구비한 동력 전달 장치에 있어서, 전기식 변속 기구의 정상 시의 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시키지 않고, 전기식 변속 기구의 고장 시에 제 1 전동기의 과회전을 억제할 수 있다.
또한, 발명의 제 2 양태에 의하면, 엔진이 회전 정지된 상태에서의 제 1 전동기의 추정 회전 속도가 소정 과회전 속도 영역에 들어간다고 판정된 경우에 기계식 변속 기구의 업시프트가 개시되므로, 전기식 변속 기구의 고장 시에 제 1 전동기의 과회전을 적절히 억제할 수 있다.
또한, 발명의 제 3 양태에 의하면, 엔진이 회전 정지된 상태에서 제 1 전동기의 회전 속도가 소정 과회전 속도 영역으로부터 벗어나는 기계식 변속 기구의 추정 변속비로 하도록 기계식 변속 기구를 업시프트하므로, 전기식 변속 기구의 고장 시에 제 1 전동기의 과회전을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 발명의 제 4 양태에 의하면, 기계식 변속 기구는, 계합 장치의 계합과 해방에 의해 변속이 실행되어 복수의 변속단이 선택적으로 형성되는 자동 변속기이며, 업시프트 후의 변속단을 형성하기 위한 계합 장치가 계합됨으로써 업시프트가 진행되므로, 전기식 변속 기구의 출력 회전 부재의 회전 속도를 빠르게 저하시킬 수 있어, 전기식 변속 기구의 고장 시에 제 1 전동기의 과회전을 확실하게 억제할 수 있다. 즉, 업시프트 후의 변속단을 형성하기 위한 계합 장치를 계합함으로써 업시프트를 진행시키는 변속 제어의 경우에는, 업시프트의 계합 진행에 따라 기계식 변속 기구의 입력 회전 부재의 회전 속도가 저하되므로, 기계식 변속 기구의 입력 회전 부재의 회전 속도가 자연적으로 저하된 후에 업시프트 후의 변속단을 형성하기 위한 계합 장치를 계합하는 변속 제어의 경우에 비해, 기계식 변속 기구의 입력 회전 부재의 회전 속도의 저하 속도가 빨라져, 전기식 변속 기구의 고장 시에 제 1 전동기의 과회전을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 발명의 제 5 양태에 의하면, 제 1 전동기의 회전 속도는, 차동 기구에 있어서의 3개의 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계로부터, 기계식 변속 기구가 업시프트되지 않는 경우에 비해 절대값이 낮아지므로, 제 1 전동기의 과회전이 억제된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은, 본 발명이 적용되는 차량에 구비된 동력 전달 장치의 개략 구성을 설명하는 도임과 함께, 차량에 있어서의 각종 제어를 위한 제어 기능 및 제어 계통의 주요부를 설명하는 도이다.
도 2는, 동력 분배 기구에 있어서의 각 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계를 나타내는 공선도로서, 주행중일 때의 일례를 나타내는 도이다.
도 3은, 자동 변속기의 일례를 설명하는 골격도이다.
도 4는, 도 3에서 예시한 자동 변속기의 변속 작동과 그것에 이용되는 계합 장치의 작동의 조합 관계를 설명하는 작동 도표이다.
도 5는, 전자 제어 장치의 제어 작동의 주요부 즉 전기식 무단 변속기와 자동 변속기를 직렬로 구비한 동력 전달 장치에 있어서, 전기식 무단 변속기의 정상 시의 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시키지 않고, 전기식 무단 변속기의 고장 시에 제 1 전동기의 과회전을 억제하기 위한 제어 작동을 설명하는 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[실시예]
도 1은, 본 발명이 적용되는 차량(10)에 구비된 동력 전달 장치(12)의 개략 구성을 설명하는 도임과 함께, 차량(10)에 있어서의 각종 제어를 위한 제어 계통의 주요부를 설명하는 도이다. 도 1에 있어서, 차량(10)은, 엔진(14)과 제 1 전동기(MG1)와 제 2 전동기(MG2)를 구비한 하이브리드 차량이다. 동력 전달 장치(12)는, 엔진(14)과 제 1 전동기(MG1)와 제 2 전동기(MG2)가 복수의 회전 요소(회전 부재) 중 어느 것에 동력 전달 가능하게 연결된 차동 기구로서의 동력 분배 기구(16)와, 동력 분배 기구(16)와 구동륜(18)의 사이에 배설(配設)된 자동 변속기(AT)(20)를 구비하고 있다. 동력 전달 장치(12)에 있어서, 엔진(14)이나 제 2 전동기(MG2)로부터 출력되는 동력(특별히 구별하지 않는 경우에는 토크나 힘도 동의)은, 자동 변속기(20)로 전달되고, 그 자동 변속기(20)로부터 차동 기어 장치(22) 등을 개재하여 구동륜(18)으로 전달된다.
엔진(14)은, 차량(10)의 주동력원이며, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등의 공지의 내연 기관이다. 이 엔진(14)은, 후술하는 전자 제어 장치(50)에 의해 스로틀 밸브 개방도(θth) 혹은 흡입 공기량, 연료 공급량, 점화 시기 등의 운전 상태가 제어됨으로써 엔진 토크(Te)가 제어된다.
제 1 전동기(MG1) 및 제 2 전동기(MG2)는, 발동기로서의 기능 및 발전기로서의 기능을 가지고 있으며, 발동기 또는 발전기로서 선택적으로 작동되는 모터 제너레이터이다. 이들 제 1 전동기(MG1) 및 제 2 전동기(MG2)는, 각각, 동력 전달 장치(12)에 구비된 인버터(24)를 개재하여 동력 전달 장치(12)에 구비된 배터리(26)에 접속되어 있고, 후술하는 전자 제어 장치(50)에 의해 인버터(24)가 제어됨으로써, 제 1 전동기(MG1) 및 제 2 전동기(MG2)의 각각의 출력 토크(혹은 회생 토크)인 MG1 토크(Tg) 및 MG2 토크(Tm)가 제어된다. 배터리(26)는, 제 1 전동기(MG1) 및 제 2 전동기(MG2)의 각각에 대하여 전력을 수수(授受)하는 축전 장치이다.
동력 분배 기구(16)는, 선 기어(S)와, 그 선 기어(S)에 대하여 동심원 상에 배치된 링 기어(R)와, 그들 선 기어(S) 및 링 기어(R)에 맞물리는 피니언 기어(P)를 자전 및 공전 가능하게 지지하는 캐리어(CA)를 3개의 회전 요소로서 구비하는 공지의 싱글 피니언형의 유성 기어 장치로 구성되어 있으며, 차동 작용을 발생시키는 차동 기구로서 기능한다. 동력 전달 장치(12)에 있어서, 캐리어(CA)에는 댐퍼(28)를 개재하여 엔진(14)이 동력 전달 가능하게 연결되고, 선 기어(S)에는 제 1 전동기(MG1)가 동력 전달 가능하게 연결되며, 링 기어(R)에는 제 2 전동기(MG2)가 동력 전달 가능하게 연결되어 있다. 동력 분배 기구(16)에 있어서, 캐리어(CA)는 입력 요소로서 기능하고, 선 기어(S)는 반력 요소로서 기능하며, 링 기어(R)는 출력 요소로서 기능한다.
동력 분배 기구(16)에 있어서의 각 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계는, 도 2의 공선도에 의해 나타난다. 이 공선도에 있어서, 세로축 S(g축), 세로축 CA(e축), 및 세로축 R(m축)은, 선 기어(S)의 회전 속도, 캐리어(CA)의 회전 속도, 및 링 기어(R)의 회전 속도를 각각 나타내는 축이며, 세로축 S, 세로축 CA, 및 세로축 R의 상호 간격은, 세로축 S와 세로축 CA의 간격을 1로 하였을 때, 세로축 CA와 세로축 R의 간격이 ρ(즉 동력 분배 기구(16)의 기어비(치차비)ρ=선 기어(S)의 치수(齒數)(Zs)/링 기어(R)의 치수(Zr))가 되도록 설정된 것이다. 또한, 실선과 2점 쇄선은, 자동 변속기(20)의 변속단(기어단)이 로우 기어(예를 들면 제 1 속도 기어단)일 때(실선 참조)와 하이 기어(예를 들면 제 2 속도 기어단)일 때(2점 쇄선 참조)를 동일한 차속(V) 및 엔진 회전 속도(Ne)로 비교한 것이다.
또한, 도 2의 실선 및 2점 쇄선은, 적어도 엔진(14)을 구동원으로 하여 주행하는 엔진 주행이 가능한 하이브리드 주행 모드에 있어서의 각 회전 요소의 상대 속도를 나타내고 있다. 이 하이브리드 주행 모드에서는, 동력 분배 기구(16)에 있어서, 캐리어(CA)에 입력되는 엔진 토크(Te)에 대하여, 제 1 전동기(MG1)에 의한 부 토크인 반력 토크가 정회전에서 선 기어(S)에 입력되면, 링 기어(R)에는 정회전에서 정 토크가 되는 엔진 직달(直達) 토크 Td(=Te/(1+ρ)=-(1/ρ)×Tg)가 나타난다. 그리고, 요구 구동력에 따라, 엔진 직달 토크(Td)와 MG2 토크(Tm)의 합산 토크가 차량 전진 방향의 구동력으로서 자동 변속기(20)를 개재하여 구동륜(18)으로 전달된다. 이 때, 제 1 전동기(MG1)는 정회전에서 부 토크를 발생시키는 발전기로서 기능한다. 제 1 전동기(MG1)의 발전 전력(Wg)은, 배터리(26)에 충전되거나, 제 2 전동기(MG2)에서 소비된다. 제 2 전동기(MG2)는, 발전 전력(Wg)의 전부 또는 일부를 이용하고, 혹은 발전 전력(Wg)에 추가하여 배터리(26)로부터의 전력을 이용하여, MG2 토크(Tm)를 출력한다. 제 2 전동기(MG2)의 소비 전력(Wm)이, 발전 전력(Wg)의 전부를 소비한 전력으로서, 배터리(26)로부터 반출된 전력을 소비한 전력을 포함하지 않는 경우에는, 배터리(26)의 충방전 전력 수지는 제로가 된다.
도 2의 각 파선(A, B)에 나타내는 바와 같이, 엔진(14)을 정지시킴과 함께 제 2 전동기(MG2)를 구동원으로 하여 주행하는 모터 주행이 가능한 모터 주행 모드에서의 공선도에서는, 동력 분배 기구(16)에 있어서, 캐리어(CA)는 제로 회전이 되고, 링 기어(R)에는 정회전에서 정 토크가 되는 MG2 토크(Tm)가 입력된다. 이 때, 선 기어(S)에 연결된 제 1 전동기(MG1)는, 무부하 상태가 되어 부회전에 의해 공전된다. 즉, 모터 주행 모드에서는, 엔진(14)은 구동되지 않아, 엔진 회전 속도(Ne)는 제로가 되고, MG2 토크(Tm)(여기서는 정회전의 역행 토크)가 차량 전진 방향의 구동력으로서 자동 변속기(20)를 개재하여 구동륜(18)으로 전달된다.
동력 전달 장치(12)에서는, 엔진(14)이 동력 전달 가능하게 연결된 제 1 회전 요소(RE1)로서의 캐리어(CA)와 차동용 전동기로서의 제 1 전동기(MG1)가 동력 전달 가능하게 연결된 제 2 회전 요소(RE2)로서의 선 기어(S)와 주행용 전동기로서의 제 2 전동기(MG2)가 동력 전달 가능하게 연결된 제 3 회전 요소(RE3)로서의 링 기어(R)의 3개의 회전 요소를 가지는 동력 분배 기구(16)를 구비하여, 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태가 제어됨으로써 동력 분배 기구(16)의 차동 상태가 제어되는 전기식 변속 기구(전기식 차동 기구)로서의 전기식 무단 변속기(30)(도 1 참조)가 구성된다. 즉, 엔진(14)이 동력 전달 가능하게 연결된 동력 분배 기구(16)와 동력 분배 기구(16)에 동력 전달 가능하게 연결된 제 1 전동기(MG1)를 가져, 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태가 제어됨으로써 동력 분배 기구(16)의 차동 상태가 제어되는 전기식 무단 변속기(30)가 구성된다. 전기식 무단 변속기(30)는, 변속비(γ0(=엔진 회전 속도(Ne)/MG2 회전 속도(Nm))를 변화시키는 전기적인 무단 변속기로서 작동된다.
도 1로 되돌아가, 자동 변속기(20)는, 전기식 무단 변속기(30)의 출력 회전 부재인 전달 부재(32)와 구동륜(18)의 사이의 동력 전달 경로의 일부를 구성하는 기계식 변속 기구이다. 전달 부재(32)는, 링 기어(R)와 일체적으로 연결되어 있음과 함께, 자동 변속기(20)의 입력 회전 부재인 변속기 입력축(AT 입력축)(34)과 일체적으로 연결되어 있다. 전달 부재(32)에는, 제 2 전동기(MG2)가 동력 전달 가능하게 연결되어 있다. 동력 전달 장치(12)는, 전기식 무단 변속기(30)와 자동 변속기(20)를 직렬로 구비하고 있다. 자동 변속기(20)는, 예를 들면 복수 세트의 유성 기어 장치와 복수의 계합 장치를 가지고, 복수의 계합 장치 중 어느 것의 결합 전환에 의해(즉 계합 장치의 계합과 해방의 전환에 의해) 변속이 실행되는, 소위 클러치 투 클러치 변속을 행하는 공지의 유성 기어식 자동 변속기이다. 즉, 자동 변속기(20)는, 계합 장치의 계합과 해방에 의해 변속이 실행되어, 변속비(기어비)(γat(=AT 입력 회전 속도(Ni)/AT 출력 회전 속도(No)))가 상이한 복수의 변속단(기어단)이 선택적으로 형성되는 기계식 변속 기구이다.
상기 복수의 계합 장치는 각각, 엔진(14)이나 제 2 전동기(MG2)로부터의 동력을 받는 변속기 입력축(34)과, 자동 변속기(20)의 출력 회전 부재인, 구동륜(18)에 동력을 전달하는 변속기 출력축(AT 출력축)(36)의 사이에서 회전과 토크를 전달하는 유압식의 마찰 계합 장치이다. 이들 계합 장치는, 자동 변속기(20)에 구비된 유압 제어 회로(38) 내의 솔레노이드 밸브 등에 의한 계합 유압(클러치 유압)의 조압(調壓)에 의해 각각의 토크 용량(클러치 토크)을 변화시킴으로써, 각각 계합과 해방이 제어된다. 본 실시예에서는, 편의상, 상기 복수의 계합 장치를 클러치(C)라고 칭하지만, 클러치(C)는 클러치 이외에도 공지의 브레이크 등을 포함하는 것으로 한다.
여기서, 클러치(C)의 클러치 토크는, 예를 들면 클러치(C)의 마찰재의 마찰계수나 마찰판을 가압하는 클러치 유압에 의해 결정된다. 클러치(C)를 슬라이딩시키지 않고(즉 클러치(C)에 차(差)회전 속도를 발생시키지 않고) 변속기 입력축(34)과 변속기 출력축(36)의 사이에서 토크(예를 들면 변속기 입력축(34)에 입력되는 토크인 AT 입력 토크(Ti))를 전달하기 위해서는, 그 토크에 대하여 클러치(C)의 각각에서 담당할 필요가 있는 클러치 전달 토크분(즉 클러치(C)의 분담 토크)가 얻어지는 클러치 토크가 필요해진다. 단, 클러치 전달 토크분이 얻어지는 클러치 토크에 있어서는, 클러치 토크를 증가시켜도 클러치 전달 토크는 증가하지 않는다. 즉, 클러치 토크는, 클러치(C)를 전달할 수 있는 최대의 토크에 상당하고, 클러치 전달 토크는, 클러치(C)가 실제로 전달하는 토크에 상당한다. 또한, 클러치 토크(혹은 클러치 전달 토크)와 클러치 유압은, 예를 들면 클러치(C)의 팩 채우기에 필요한 클러치 유압을 공급하는 영역을 제외하면, 대략 비례 관계에 있다.
도 3은, 자동 변속기(20)의 일례를 설명하는 골격도이다. 또한, 자동 변속기(20)는 변속기 입력축(34)의 축심(C)에 대하여 대략 대칭적으로 구성되어 있으며, 도 3에서는 그 축심(C)의 하반(下半)분이 생략되어 있다. 도 3에 있어서, 자동 변속기(20)는, 제 1 유성 기어 장치(21a) 및 제 2 유성 기어 장치(21b)의 각 회전 요소(선 기어(S1, S2), 캐리어(CA1, CA2), 링 기어(R1, R2))가, 직접적으로 혹은 클러치(C)(클러치(C1, C2), 브레이크(B1, B2))나 원웨이 클러치(F1)를 개재하여 간접적(혹은 선택적)으로, 일부가 서로 연결되거나, 변속기 입력축(34), 비회전 부재로서의 케이스(40), 혹은 변속기 출력축(36)에 연결되어 있다. 그리고, 클러치(C)의 각각의 계합 해방 제어에 의해, 운전자의 액셀 조작이나 차속(V) 등에 따라, 도 4의 계합 작동표에 나타내는 바와 같이 전진 4단의 각 기어단이 성립된다. 도 4의 「1st」~「4th」는 전진 기어단으로서의 제 1 속도 기어단~제 4 속도 기어단을 의미하고 있다. 도 4의 계합 작동표는, 상기 각 기어단과 클러치(C)의 각 작동 상태의 관계를 정리한 것이며, 「○」는 계합, 「△」는 엔진 브레이크 시에 계합, 공란은 해방을 각각 나타내고 있다. 제 1 속도 기어단 「1st」를 성립시키는 브레이크(B2)에는 병렬로 원웨이 클러치(F1)가 설치되어 있기 때문에, 발진 시(가속 시)에는 브레이크(B2)를 계합시킬 필요는 없다.
도 1에 되돌아가, 차량(10)은, 예를 들면 동력 전달 장치(12)의 제어 장치를 포함하는 전자 제어 장치(50)를 구비하고 있다. 따라서, 도 1은, 전자 제어 장치(50)의 입출력 계통을 나타내는 도이고, 또한, 전자 제어 장치(50)에 의한 제어 기능의 주요부를 설명하는 기능 블록선도이다. 전자 제어 장치(50)는, 예를 들면 CPU, RAM, ROM, 입출력 인터페이스 등을 구비한 소위 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성되어 있고, CPU는 RAM의 일시 기억 기능을 이용하면서 미리 ROM에 기억된 프로그램에 따라 신호 처리를 행함으로써 차량(10)의 각종 제어를 실행한다. 예를 들면, 전자 제어 장치(50)는, 엔진(14)의 출력 제어, 제 1 전동기(MG1) 및 제 2 전동기(MG2)의 회생 제어를 포함하는 각 출력 제어, 자동 변속기(20)의 변속 제어 등을 실행하도록 되어 있고, 필요에 따라 엔진 제어용, 전동기 제어용, 유압 제어용(변속 제어용) 등으로 구분되어 구성된다.
전자 제어 장치(50)에는, 차량(10)이 구비하는 각종 센서(예를 들면 엔진 회전 속도 센서(60), 리졸버 등의 전동기 회전 속도 센서(62, 64), 차속 센서(66), 액셀 개방도 센서(68), 스로틀 밸브 개방도 센서(70) 등)에 의해 검출된 검출 신호에 의거하는 각종 실제값(예를 들면 엔진(14)의 회전 속도인 엔진 회전 속도(Ne), 제 1 전동기(MG1)의 회전 속도인 MG1 회전 속도(Ng), 변속기 입력축(34)의 회전 속도인 AT 입력 회전 속도(Ni)에 대응하는 제 2 전동기(MG2)의 회전 속도인 MG2 회전 속도(Nm), 차속(V)에 대응하는 변속기 출력축(36)의 회전 속도인 AT 출력 회전 속도(No), 운전자의 가속 요구량으로서의 액셀 페달의 조작량인 액셀 개방도(θacc), 전자 스로틀 밸브의 개방도인 스로틀 밸브 개방도(θth) 등)가, 각각 공급된다. 또한, 전자 제어 장치(50)로부터는, 엔진(14)의 출력 제어를 위한 엔진 출력 제어 지령 신호(Se), 제 1 전동기(MG1) 및 제 2 전동기(MG2)를 제어하는 인버터(24)를 작동시키기 위한 전동기 제어 지령 신호(Smg), 자동 변속기(20)의 변속에 관련되는 클러치(C)를 제어하기 위한 유압 제어 지령 신호(Sp) 등이, 각각 출력된다. 이 유압 제어 지령 신호(Sp)는, 예를 들면 클러치(C)의 각각의 유압 액추에이터로 공급되는 각 클러치 유압을 조압하는 각 솔레노이드 밸브를 구동하기 위한 지령 신호(유압 지령값)이며, 유압 제어 회로(38)로 출력된다.
전자 제어 장치(50)는, 하이브리드 제어 수단 즉 하이브리드 제어부(52), 및 변속 제어 수단 즉 변속 제어부(54)를 구비하고 있다.
하이브리드 제어부(52)는, 엔진(14)의 작동을 제어하는 엔진 작동 제어 수단 즉 엔진 작동 제어부(55)로서의 기능과, 인버터(24)를 개재하여 제 1 전동기(MG1) 및 제 2 전동기(MG2)의 작동을 제어하는 전동기 작동 제어 수단 즉 전동기 작동 제어부(56)로서의 기능을 포함하고 있고, 그들 제어 기능에 의해 엔진(14), 제 1 전동기(MG1), 및 제 2 전동기(MG2)에 의한 하이브리드 구동 제어 등을 실행한다. 구체적으로는, 하이브리드 제어부(52)는, 미리 실험적으로 혹은 설계적으로 요구되어 기억된(즉 미리 정해진) 관계(예를 들면 구동력 맵)에 액셀 개방도(θacc) 및 차속(V)을 적용함으로써 요구 구동력(Fdem)을 산출한다. 하이브리드 제어부(52)는, 엔진 최적 연비점, 전달 손실, 보조 기계 부하, 자동 변속기(20)의 기어비(γat), 배터리(26)의 충방전 가능 전력(Win, Wout) 등을 고려하여, 그 요구 구동력(Fdem)이 얻어지도록, 엔진(14), 제 1 전동기(MG1), 및 제 2 전동기(MG2)를 제어하는 지령 신호(엔진 출력 제어 지령 신호(Se) 및 전동기 제어 지령 신호(Smg))를 출력한다. 이 제어 결과로서, 전기식 무단 변속기(30)의 변속비(γ0)가 제어된다.
변속 제어부(54)는, 하이브리드 제어부(52)에 의한 엔진(14), 제 1 전동기(MG1), 제 2 전동기(MG2), 및 전기식 무단 변속기(30)의 변속비(γ0)의 제어 등과 협조하여, 요구 구동력(Fdem)이 얻어지도록, 자동 변속기(20)의 변속 제어를 실행한다. 구체적으로는, 변속 제어부(54)는, 요구 구동력(Fdem)을 얻기 위해 자동 변속기(20)의 변속을 실행해야 한다고 판단한 경우에는, 요구 구동력(Fdem)을 만족시킨다고 판단한 기어단을 형성하도록, 자동 변속기(20)의 변속에 관여하는 클러치(C)를 계합 및/또는 해방시키는 유압 제어 지령 신호(Sp)를 유압 제어 회로(38)로 출력한다.
그런데, 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태가 제어 불가능하게 되는 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생할 가능성이 있다. 전기식 무단 변속기(30)의 고장은, 예를 들면 제 1 전동기(MG1)에 관련된 고장이나 엔진(14)에 관련된 고장이다. 제 1 전동기(MG1)에 관련된 고장에서는, 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태를 제어할 수 없으므로, 제 1 전동기(MG1)에 의한 전기식 무단 변속기(30)의 제어가 불가능해진다. 이 제 1 전동기(MG1)에 관련된 고장에서는, 엔진 토크(Te)의 반력을 제 1 전동기(MG1)에서 받을 수 없기 때문에, 엔진(14)의 운전을 정지시키는 것이 바람직하다. 또한, 엔진(14)에 관련된 고장에서는, 엔진(14)의 운전을 정지시켜 엔진(14)을 회전 정지시키는 것(즉 엔진 회전 속도(Ne)를 제로로 하는 것)이 바람직하다. 이 때문에, 이 엔진(14)에 관련된 고장에서는, 제 1 전동기(MG1)는 고장나 있지 않아, 제 1 전동기(MG1) 자체는 작동시키는 것이 가능해도, 엔진(14)을 회전 정지시키기 때문에(즉 엔진 회전 속도(Ne)가 제로로 규제되기 때문에), 제 1 전동기(MG1)를 자유롭게 움직일 수 없게 된다. 전기식 무단 변속기(30)의 고장은, 엔진(14)을 회전 정지시킬 필요가 있는 고장이다.
엔진 주행중에 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생했기 때문에 엔진(14)을 회전 정지시키는 경우, 동력 분배 기구(16)에 있어서의 3개의 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계로부터, AT 입력 회전 속도(Ni)(MG2 회전 속도(Nm)도 동의)와, 제로를 향해 저하되는 엔진 회전 속도(Ne)로, MG1 회전 속도(Ng)가 정해진다(도 2 참조). 이 때, AT 입력 회전 속도(Ni)가 높을수록, 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되기 쉽다. 그리고, 차속(V)이 높을수록, 또한, 자동 변속기(20)의 기어단이 저차속측(로우측)일수록, AT 입력 회전 속도(Ni)가 높아지기 쉽다. 이 때문에, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되지 않도록, 고장 시가 아닌 정상 시의 엔진 주행중에는 고차속측에서 로우 기어비측의 사용을 제한함으로써, 전기식 무단 변속기(30)의 고장의 발생에 대비하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 제한에 의해, 운전자의 가속 요구가 커도, 로우 기어비로 보다 고차속까지 가속되는 것이 제한되어버려, 정상 시의 엔진 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시킬 가능성이 있다.
또한, 다른 관점에서는, 엔진 주행중에 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생한 경우, 제 2 전동기(MG2)에 의한 모터 주행으로 회피 주행하는 것이 가능하다. 엔진 주행에 비해 AT 입력 토크(Ti)가 낮아지는 모터 주행에서는, 구동력을 확보하기 위해, 자동 변속기(20)를 다운시프트하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 자동 변속기(20)의 다운시프트에 의해 AT 입력 회전 속도(Ni)가 더욱 높아지므로, 제 1 전동기(MG1)가 보다 과회전이 되기 쉬워진다.
따라서, 전자 제어 장치(50)는, 엔진 주행중에 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생하고, 또한 엔진(14)을 회전 정지시키는 경우, 자동 변속기(20)를 업시프트한다. 자동 변속기(20)의 업시프트에 의해 AT 입력 회전 속도(Ni)가 낮아지므로, 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되기 어려워진다. 모터 주행에서의 구동력 확보에 우선하여, 제 1 전동기(MG1)의 내구성 확보를 우선한다. 엔진(14)이 회전 정지된 후에 자동 변속기(20)의 업시프트를 개시한 것으로는, 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 억제할 수 없다. 이 때문에, 전자 제어 장치(50)는, 엔진(14)이 회전 정지될 때까지 자동 변속기(20)의 업시프트를 개시한다. 적합하게는, 전자 제어 장치(50)는, 엔진(14)이 회전 정지될 때까지 자동 변속기(20)의 업시프트를 완료한다.
엔진(14)이 회전 정지된 상태에서 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되지 않으면, 자동 변속기(20)를 업시프트할 필요는 없다. 이 때문에, 전자 제어 장치(50)는, 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생한 시점에서, 엔진(14)이 회전 정지되면 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되는지 여부를 예측하고, 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되면 자동 변속기(20)의 업시프트를 개시한다.
적어도 1단 고차속측(하이측)의 기어단으로 자동 변속기(20)를 업시프트함으로써 AT 입력 회전 속도(Ni)를 낮게 하면, 제 1 전동기(MG1)의 과회전은 억제할 수 있다. 적합하게는, 제 1 전동기(MG1)가 확실히 과회전이 되지 않도록 AT 입력 회전 속도(Ni)를 낮게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 전자 제어 장치(50)는, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되지 않는 자동 변속기(20)의 기어비(γat) 이하의 기어비(γat)가 되는 하이측 기어단으로 자동 변속기(20)를 업시프트한다.
일반적으로, 클러치(C)의 계합 해방 제어에 의해 기어단이 형성되는 자동 변속기(20)에서는, 피구동 상태에 있어서의 업시프트 시에는, 자연적으로 AT 입력 회전 속도(Ni)가 저하되는 것을 기다리고, AT 입력 회전 속도(Ni)가 변속 후의 동기 회전 속도 근방까지 저하된 후에, 업시프트 후의 기어단을 형성하기 위한 클러치(C)를 계합하는 오프 업시프트를 실행한다. 한편, 자동 변속기(20)에서는, 구동 상태에 있어서의 업시프트 시에는, 업시프트 후의 기어단을 형성하기 위한 클러치(C)를 계합함으로써 AT 입력 회전 속도(Ni)를 강제적으로 저하시켜 업시프트를 진행시키는 온 업시프트를 실행한다. 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에는, 전기식 무단 변속기(30)로부터 토크가 출력되지 않기 때문에, 오프 업시프트를 실행해도 된다. 그러나, 오프 업시프트는, 온 업시프트에 비해 AT 입력 회전 속도(Ni)의 저하 속도가 느려진다. 추가하여, 동력 전달 장치(12)에서는, 변속기 입력축(34)에 제 2 전동기(MG2)가 연결되어 있기 때문에, 제 2 전동기(MG2)의 관성에 의해 AT 입력 회전 속도(Ni)의 저하 속도가 느려진다. 따라서, 오프 업시프트는, 온 업시프트에 비해, 엔진 회전 속도(Ne)의 저하 속도에 따라서는 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되기 쉬워진다. 이 때문에, 적합하게는, 온 업시프트를 실행하여 AT 입력 회전 속도(Ni)의 저하 속도를 빠르게 하고, 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되기 어렵게 하는 것이 바람직하다. 전자 제어 장치(50)는, 엔진 주행중에 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생하고, 또한 엔진(14)을 회전 정지시키는 경우, 자동 변속기(20)의 온 업시프트를 실행한다.
구체적으로는, 전자 제어 장치(50)는, 고장 판정 수단 즉 고장 판정부(58), 및 과회전 속도 판정 수단 즉 과회전 속도 판정부(59)를 더 구비하고 있다.
고장 판정부(58)는, 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태가 제어 불가능하게 되는 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생하였는지 여부를 판정한다. 고장 판정부(58)는, 전동기 제어 지령 신호(Smg)에 대하여 인버터(24)에 있어서의 제 1 전동기(MG1)의 전류 센서값이 이상해지는 제 1 전동기(MG1)의 고장이 발생한 경우, 과전류, 내부 회로 고장, 단락 등의 인버터(24)의 고장이 발생한 경우, 전자 제어 장치(50) 중에서 전동기 제어용의 제어 장치에 제 1 전동기(MG1)나 제 2 전동기(MG2)의 통신 이상 등의 이상이 발생한 경우, 배터리(26)의 충방전 가능 전력(Win, Wout)의 제어 이상 등의 배터리(26)의 이상이 발생한 경우, 엔진 출력 제어 지령 신호(Se)에 대하여 엔진 출력 이상이나 엔진 시동 이상이 되는 엔진(14)의 고장이 발생한 경우 등에는, 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생했다고 판정한다.
엔진 작동 제어부(55)는, 엔진(14)의 운전을 정지한다. 적합하게는, 엔진 작동 제어부(55)는, 엔진 주행중에, 고장 판정부(58)에 의해 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생했다고 판정된 경우에는, 엔진(14)의 운전을 정지시키는 엔진 정지 처리를 실행한다. 엔진 작동 제어부(55)는, 예를 들면 엔진(14)의 퓨얼 컷(F/C)을 실시하여 엔진 정지 처리를 실행한다.
과회전 속도 판정부(59)는, 엔진 주행중에, 고장 판정부(58)에 의해 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생했다고 판정되고, 또한 엔진 작동 제어부(55)에 의해 엔진 정지 처리가 실행된 경우에는, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서의 제 1 전동기(MG1)의 추정 회전 속도(이하, 추정 MG1 회전 속도(Nge)라고 함)를 산출한다. 전기식 무단 변속기(30)는, 동력 분배 기구(16)의 3개의 회전 요소 중 2개의 회전 요소에 있어서의 회전 속도가 결정되면 나머지의 1개의 회전 요소에 있어서의 회전 속도가 결정된다. 이 때문에, 과회전 속도 판정부(59)는, 동력 분배 기구(16)에 있어서의 3개의 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계에 의거하여 미리 정해진, 엔진 회전 속도(Ne)의 값을 제로로 하였을 때의 MG1 회전 속도(Ng)의 추정식인 다음 식 (1)에, AT 입력 회전 속도(Ni)를 적용함으로써 추정 MG1 회전 속도(Nge)를 산출한다(도 2의 공선도에 있어서의 파선 A, B의 상태 참조). 과회전 속도 판정부(59)는, 추정 MG1 회전 속도(Nge)가 소정 과회전 속도 영역에 들어가는지 여부를 판정한다. 과회전 속도 판정부(59)는, 추정 MG1 회전 속도(Nge)의 절대값이 소정 과회전 속도(Ngo)(> 0) 이상인지 여부에 의거하여, 추정 MG1 회전 속도(Nge)가 소정 과회전 속도 영역에 들어가는지 여부를 판정한다. 상기 소정 과회전 속도 영역은, MG1 회전 속도(Ng)의 절대값이 소정 과회전 속도(Ngo) 이상이 되는 미리 정해진 회전 속도 영역이다. 상기 소정 과회전 속도(Ngo)는, 예를 들면 제 1 전동기(MG1)의 내구성을 고려하여 제 1 전동기(MG1)가 과회전이라고 판단되기 위한 미리 정해진 MG1 회전 속도(Ng)(절대값)의 하한값이다.
Nge=-(1/ρ)×Ni…(1)
변속 제어부(54)는, 엔진 주행중에, 고장 판정부(58)에 의해 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생했다고 판정되고, 또한 엔진 작동 제어부(55)에 의해 엔진 정지 처리가 실행되는 경우에는, 엔진(14)이 회전 정지될 때까지 자동 변속기(20)의 업시프트를 개시하는 유압 제어 지령 신호(Sp)를 유압 제어 회로(38)로 출력한다. 적합하게는, 변속 제어부(54)는, 과회전 속도 판정부(59)에 의해 추정 MG1 회전 속도(Nge)가 소정 과회전 속도 영역에 들어간다고 판정된 경우에, 자동 변속기(20)의 업시프트를 개시한다. 변속 제어부(54)는, 이 업시프트를, 온 업시프트로 실행한다. 예를 들면, 변속 제어부(54)는, 엔진(14)이 회전 정지될 때까지 자동 변속기(20)의 업시프트를 완료하기 위해, 온 업시프트를 실행한다.
변속 제어부(54)는, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서 MG1 회전 속도(Ng)가 소정 과회전 속도 영역으로부터 벗어나는 자동 변속기(20)의 추정 기어비(γate)를 산출한다. 과회전 속도 판정부(59)는, 동력 분배 기구(16)에 있어서의 3개의 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계에 의거하여 미리 정해진, 엔진 회전 속도(Ne)의 값을 제로로 하고 또한 MG1 회전 속도(Ng)의 값을 소정 과회전 속도(Ngo)로 하였을 때의 기어비(γat)의 이론식인 다음 식 (2)에, AT 출력 회전 속도(No)를 적용함으로써 업시프트 후 기어비(γata)를 산출한다(도 2의 공선도에 있어서의 파선 A, B의 상태 참조). 업시프트 후 기어비(γata)보다 큰 기어비(γat)가 되는 하이측 기어비가, MG1 회전 속도(Ng)가 소정 과회전 속도 영역으로부터 벗어나는 자동 변속기(20)의 추정 기어비(γate)가 된다. 변속 제어부(54)는, 자동 변속기(20)의 기어비(γat)를 추정 기어비(γate)로 하도록 자동 변속기(20)를 업시프트한다. 변속 제어부(54)는, 자동 변속기(20)의 기어비(γat)가 추정 기어비(γate)가 되는 자동 변속기(20)의 기어단으로 업시프트한다. 변속 제어부(54)는, 추정 기어비(γate)가 되는 자동 변속기(20)의 기어단이 복수 있는 경우에는, 예를 들면 추정 기어비(γate)가 되는 자동 변속기(20)의 기어단 중 가장 로우측의 기어단으로 업시프트한다.
γ ata = ρ×Ngo/No…(2)
도 5는, 전자 제어 장치(50)의 제어 작동의 주요부 즉 전기식 무단 변속기(30)와 자동 변속기(20)를 직렬로 구비한 동력 전달 장치(12)에 있어서, 전기식 무단 변속기(30)의 정상 시의 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시키지 않고, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 억제하기 위한 제어 작동을 설명하는 플로우 차트이며, 예를 들면 엔진 주행중에 반복하여 실행된다.
도 5에 있어서, 먼저, 고장 판정부(58)의 기능에 대응하는 단계(이하, 단계를 생략함) S10에 있어서, 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태가 제어 불가능하게 되는 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생하였는지 여부가 판정된다. 이 S10의 판단이 부정되는 경우에는 본 루틴이 종료된다. 이 S10의 판단이 긍정되는 경우에는 엔진 작동 제어부(55)의 기능에 대응하는 S20에 있어서, 엔진(14)의 퓨얼 컷(F/C)이 실시되어 엔진 정지 처리가 실행된다(도 2 중의 「F/C」 참조). 이어서, 과회전 속도 판정부(59)의 기능에 대응하는 S30에 있어서, 상기 식 (1)을 이용하여 산출된, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서의 추정 MG1 회전 속도(Nge)가, 소정 과회전 속도 영역에 들어가는지 여부가 판정된다(도 2의 단선분(短線分)의 파선 A 참조). 이 S30의 판단은, 엔진 회전 속도(Ne)가 제로가 된 후에 실행되는 것은 아니고, S20에 이어서 즉시 실행된다. 이 S30의 판단이 부정되는 경우에는 본 루틴이 종료된다. 이 S30의 판단이 긍정되는 경우에는 변속 제어부(54)의 기능에 대응하는 S40에 있어서, 자동 변속기(20)를 업시프트하는 지령이 출력된다. 즉, 전기식 무단 변속기(30)의 정상 시에 실행되는 자동 변속기(20)의 통상 변속에 있어서의 업시프트가 아닌 강제적인 업시프트를 실행하는 지령이 출력된다. 예를 들면, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서 MG1 회전 속도(Ng)가 소정 과회전 속도 영역으로부터 벗어나는 자동 변속기(20)의 추정 기어비(γate)가 되는 자동 변속기(20)의 기어단으로 자동 변속기(20)를 업시프트하는 지령이 출력된다(도 2의 긴 길이의 파선 B 참조). 이어서, 변속 제어부(54)의 기능에 대응하는 S50에 있어서, 자동 변속기(20)의 업시프트가 온 업시프트로 실행된다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 판정되고 또한 엔진(14)의 운전이 정지되는 경우에는, 엔진(14)이 회전 정지될 때까지 자동 변속기(20)의 업시프트가 개시되므로, 운전 정지에 따라 엔진(14)이 회전 정지되었을 때에는, AT 입력 회전 속도(Ni)는 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 판정되기 전보다 낮아진다. 이에 따라, MG1 회전 속도(Ng)는, 동력 분배 기구(16)에 있어서의 각 회전 요소의 회전 속도의 상대적 관계로부터, 자동 변속기(20)가 업시프트되지 않는 경우에 비해 절대값이 낮아지므로, 제 1 전동기(MG1)의 과회전이 억제된다. 이 것은, 전기식 무단 변속기(30)의 정상 시의 주행중에 있어서, 엔진(14)이 회전 정지되면 제 1 전동기(MG1)가 과회전이 되어버리는 AT 입력 회전 속도(Ni) 이상의 주행 영역을 회피하여 주행할 필요가 없다는 것이다. 따라서, 전기식 무단 변속기(30)와 자동 변속기(20)를 직렬로 구비한 동력 전달 장치(12)에 있어서, 전기식 무단 변속기(30)의 정상 시의 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시키지 않고, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 억제할 수 있다.
본 실시예는, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 자동 변속기(20)를 뉴트럴 상태로 하여 제 2 전동기(MG2)로 MG1 회전 속도(Ng)를 제어한다는 기술에 비해, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 MG2에 의한 모터 주행으로 퇴피 주행이 가능하게 된다는 이점이 있다. 또한, 본 실시예는, 클러치를 개재하여 제 1 전동기(MG1)를 동력 분배 기구(16)에 연결하고, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 그 클러치를 해방함으로써 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 억제한다는 기술에 비해, 그러한 클러치를 추가하기 위한 비용이나 스페이스가 불필요해진다는 이점이 있다. 또한, 본 실시예는, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 억제하여 내구성을 향상시킴으로써, 일시적인 고장으로부터 정상적으로 복귀할 기회가 얻어진다. 예를 들면, 엔진(14)의 운전을 정지하여 외란이 억제된 상태에서 고장 판정한 결과, 정상이라고 판정할 수 있으면, 정상적으로 복귀할 기회가 얻어진다.
또한, 본 실시예에 의하면, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서의 추정 MG1 회전 속도(Nge)가 소정 과회전 속도 영역에 들어간다고 판정된 경우에 자동 변속기(20)의 업시프트가 개시되므로, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 적절하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서 MG1 회전 속도(Ng)가 소정 과회전 속도 영역으로부터 벗어나는 자동 변속기(20)의 추정 기어비(γate)로 하도록 자동 변속기(20)를 업시프트하므로, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 업시프트 후의 기어단을 형성하기 위한 클러치(C)가 계합됨으로써 업시프트가 진행되므로, AT 입력 회전 속도(Ni)를 빠르게 저하시킬 수 있어, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 확실하게 억제할 수 있다. 즉, 온 업시프트에 의한 변속 제어의 경우에는, 오프 업시프트에 의한 변속 제어의 경우에 비해, AT 입력 회전 속도(Ni)의 저하 속도가 빨라져, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 확실하게 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 그 밖의 양태에 있어서도 적용된다.
예를 들면, 상기 서술한 실시예에서는, 전달 부재(32)와 구동륜(18)의 사이의 동력 전달 경로의 일부를 구성하는 기계식 변속 기구로서 유성 기어식 자동 변속기인 자동 변속기(20)를 예시했지만, 이에 한정되지 않는다. 기계식 변속 기구는, 예를 들면 상시 맞물리는 복수 쌍의 변속 기어를 2축간에 구비하는 공지의 동기 맞물림형 평행 2축식 변속기로서 액추에이터에 의해 도그 클러치(즉 맞물림식 클러치)의 계합과 해방이 제어되어 기어단이 자동적으로 전환되는 동기 맞물림형 평행 2축식 자동 변속기, 그 동기 맞물림형 평행 2축식 자동 변속기로서 입력축을 2계통 구비하는 공지의 DCT(Dual Clutch Transmission), 공지의 무단 변속기(CVT) 등이어도 된다. CVT의 경우, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에는, 예를 들면 정상 시에 비해 변속비의 변화 속도를 빠르게 함으로써, AT 입력 회전 속도(Ni)를 빠르게 저하시킨다.
또한, 전술의 실시예에서는, 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서의 추정 MG1 회전 속도(Nge)가 소정 과회전 속도 영역에 들어가는 경우에, 자동 변속기(20)의 업시프트를 온 업시프트로 실행했지만, 이 양태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 엔진 주행중에 전기식 무단 변속기(30)의 고장이 발생하고, 또한 엔진(14)을 회전 정지시키는 경우에, 자동 변속기(20)의 업시프트를 오프 업시프트로 실행해도 된다. 이와 같이 해도, 전기식 무단 변속기(30)의 정상 시의 주행중에 있어서의 드라이버빌리티를 저하시키지 않고, 전기식 무단 변속기(30)의 고장 시에 제 1 전동기(MG1)의 과회전을 억제할 수 있다는 일정한 효과는 얻어진다. 이러한 경우, 도 5의 플로우 차트에 있어서의 S30 및 S50은 필요없다.
또한, 전술의 실시예에서는, 동력 분배 기구(16)는, 3개의 회전 요소를 가지는 차동 기구의 구성이었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 동력 분배 기구(16)는, 복수의 유성 기어 장치가 서로 연결됨으로써 4개 이상의 회전 요소를 가지는 차동 기구여도 본 발명은 적용될 수 있다. 또한, 동력 분배 기구(16)는, 더블 플래너테리의 유성 기어 장치여도 된다. 또한, 동력 분배 기구(16)는, 엔진(14)에 의해 회전 구동되는 피니언과, 그 피니언에 맞물리는 한 쌍의 베벨 기어가 제 1 전동기(MG1) 및 전달 부재(32)에 작동적으로 연결된 차동 기어 장치여도 된다.
또한, 상기 서술한 것은 어디까지나 일 실시 형태이며, 본 발명은 당업자의 지식에 의거하여 다양한 변경, 개량을 추가한 양태로 실시할 수 있다.

Claims (5)

  1. 엔진(14)이 동력 전달 가능하게 연결된 차동 기구(16)와 상기 차동 기구(16)에 동력 전달 가능하게 연결된 제 1 전동기(MG1)를 가지고 상기 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태가 제어됨으로써 상기 차동 기구(16)의 차동 상태가 제어되는 전기식 변속 기구(30)와,
    상기 전기식 변속 기구(30)의 출력 회전 부재에 동력 전달 가능하게 연결된 제 2 전동기(MG2)와,
    상기 출력 회전 부재와 구동륜의 사이의 동력 전달 경로의 일부를 구성하는 기계식 변속 기구(20)를 구비한 동력 전달 장치(12)의 제어 장치로서,
    상기 제 1 전동기(MG1)의 운전 상태가 제어 불가능하게 되는 상기 전기식 변속 기구(30)의 고장을 판정하는 고장 판정부(58)와,
    상기 엔진(14)의 운전을 정지시키는 엔진 작동 제어부(55)와,
    상기 전기식 변속 기구(30)의 고장이 판정되고 또한 상기 엔진(14)의 운전이 정지되는 경우에는, 상기 엔진(14)이 회전 정지될 때까지 상기 기계식 변속 기구(20)의 업시프트를 개시하는 변속 제어부(54)를 포함하는 동력 전달 장치(12)의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기식 변속 기구(30)의 고장이 판정되고 또한 상기 엔진(14)의 운전이 정지되는 경우에는, 상기 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서의 상기 제 1 전동기(MG1)의 추정 회전 속도를 산출하고, 상기 제 1 전동기(MG1)의 추정 회전 속도가 소정 과회전 속도 영역에 들어가는지 여부를 판정하는 과회전 속도 판정부(59)를 더 구비하고,
    상기 변속 제어부(54)는, 상기 제 1 전동기(MG1)의 추정 회전 속도가 상기 소정 과회전 속도 영역에 들어간다고 판정된 경우에, 상기 기계식 변속 기구(20)의 업시프트를 개시하는 동력 전달 장치(12)의 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변속 제어부(54)는, 상기 엔진(14)이 회전 정지된 상태에서 상기 제 1 전동기(MG1)의 회전 속도가 상기 소정 과회전 속도 영역으로부터 벗어나는 상기 기계식 변속 기구(20)의 추정 변속비를 산출하고, 상기 기계식 변속 기구(20)의 변속비를 상기 추정 변속비로 하도록 상기 기계식 변속 기구(20)를 업시프트하는 동력 전달 장치(12)의 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계식 변속 기구(20)는, 계합 장치의 계합과 해방에 의해 변속이 실행되어 복수의 변속단이 선택적으로 형성되는 자동 변속기이며,
    상기 변속 제어부(54)는, 상기 업시프트 후의 변속단을 형성하기 위한 계합 장치를 계합함으로써 상기 업시프트를 진행시키는 동력 전달 장치(12)의 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차동 기구(16)는, 상기 엔진(14)이 동력 전달 가능하게 연결된 입력 요소와, 상기 제 1 전동기(MG1)가 동력 전달 가능하게 연결된 반력 요소와, 상기 전기식 변속 기구(30)의 출력 회전 부재에 연결된 출력 요소의 3개의 회전 요소를 가지고 있는 동력 전달 장치(12)의 제어 장치.
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