KR20170059402A - 하이브리드 자동차 - Google Patents

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KR20170059402A
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motor
engine
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gear
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고지 호코이
다카하루 호리
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도요타지도샤가부시키가이샤
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    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
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    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/383—One-way clutches or freewheel devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/20—Control strategies involving selection of hybrid configuration, e.g. selection between series or parallel configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

모터 양구동 모드 시에, 엔진 회전수가 값 0인 것으로 간주하여 모터(MG1, MG2)의 회전수(Nm1, Nm2)로부터 구동축 회전수로서의 제1 회전수(Np1), 제2 회전수(Np2)를 계산한다(S110). 제1 회전수와 제2 회전수의 차분(Np1-Np2)이 역치(Npref)보다 큰 상태가 계속되어 이상 카운터(CW)가 역치(CWref)보다 커졌을 때에 원웨이 클러치(CL1)나 피니언 기어에 고장이 발생하였다고 판정한다(S140∼S180). 그리고, 엔진 시동 시에, 엔진 회전수(Ne)가 정상적으로 상승하고 있을 때에는 원웨이 클러치(CL1)에 고장이 발생하였다고 판정하고(S240), 정상적으로 상승하고 있지 않을 때에는 피니언 기어에 고장이 발생하였다고 판정한다(S260).

Description

하이브리드 자동차{HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 자동차에 관한 것이며, 상세하게는, 엔진과 제1 모터와 제2 모터와 유성 기어 기구를 구비하는 하이브리드 자동차에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 하이브리드 자동차로서는, 엔진이 정방향으로 회전하면 프리로 되고 엔진이 역방향으로 회전하려고 하면 로크되는 원웨이 클러치를 구비하는 하이브리드 자동차에 있어서, 엔진 회전수가 부의 값을 취하는 경우, 원웨이 클러치에 고장이 발생하였다고 판단하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-012046호 참조). 이 하이브리드 자동차에서는, 구동륜에 기어 기구 등에 의해 연결된 링 기어와 발전기 모터가 설치된 선 기어와 엔진의 출력축에 접속된 캐리어를 갖는 플래니터리 기어와, 링 기어에 접속된 기어 기구에 설치된 구동 모터를 구비하고 있고, 원웨이 클러치는 엔진의 출력축에 설치되어 있다. 이 자동차에서는, 엔진의 운전을 정지한 상태에서 발전기 모터로부터 엔진을 역회전시키는 방향의 토크를 출력하면, 그 원웨이 클러치에 의해 그 토크가 지지되고, 반력으로서의 토크를 링 기어에 출력할 수 있다. 이와 같이 작동함으로써, 자동차는, 발전기 모터로부터의 출력 토크와 구동 모터로부터의 출력 토크에 의해 주행한다.
일반적으로, 엔진의 회전수를 검출하는 센서로서는 정회전과 부회전의 판단을 할 수 없는 것이 사용되고 있기 때문에, 상술한 하이브리드 자동차와 같이, 엔진 회전수가 부의 값인 것을 검출하기 위해서는 정회전과 부회전의 판단이 가능한 센서를 사용할 필요가 있다. 이러한 센서를 사용하면 비용 증가로 된다.
본 발명은 원웨이 클러치 등의 회전 규제 기구나 유성 기어 장치 등의 고장을 보다 적정하게 판정하는 하이브리드 자동차를 제공한다.
본 발명의 형태에 따른 하이브리드 자동차는, 엔진과, 제1 모터와, 제2 모터와, 유성 기어 장치와, 회전 규제 기구와, 배터리와, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 유성 기어 장치는, 적어도 1개의 유성 기어를 포함한다. 상기 유성 기어 장치는, 회전 요소에 상기 엔진과 상기 제1 모터와 상기 제2 모터와 차축에 연결된 구동축이 접속된다. 상기 회전 규제 기구는, 상기 엔진의 회전을 규제하도록 구성된다. 상기 배터리는, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터와 전력의 교환을 행하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, i) 상기 엔진의 회전을 상기 규제 상태로 하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터로부터의 토크에 의해 주행하는 양구동 모드일 때에는, 상기 구동축에 요구되는 요구 토크가 상기 제1 모터와 상기 제2 모터로부터 상기 구동축에 출력되도록 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 제어하고, ii) 상기 양구동 모드에 있어서, 상기 엔진이 규제 상태로 되었을 때의 상기 제1 모터의 회전수로부터 계산한 상기 구동축의 제1 회전수와 상기 제2 모터의 회전수로부터 계산한 상기 구동축의 제2 회전수의 편차가 역치보다 클 때에는 상기 유성 기어 장치 또는 상기 회전 규제 기구 중 어느 하나에 고장이 발생하였다고 판정한다.
상기의 하이브리드 자동차에서는, 엔진의 회전을 규제하는 규제 상태로 하여 제1 모터 및 제2 모터로부터의 토크에 의해 주행하는 양구동 모드에서 한창 주행하고 있는 중에, 엔진이 규제 상태로 되었을 때의 제1 모터의 회전수로부터 구동축의 회전수(제1 회전수)를 계산함과 함께, 제2 모터의 회전수로부터 구동축의 회전수(제2 회전수)를 계산한다. 그리고, 제1 회전수와 제2 회전수의 편차가 역치보다 클 때에, 엔진의 회전을 규제하는 회전 규제 기구 또는 유성 기어 장치 중 어느 하나에 고장이 발생하였다고 판정한다. 회전 규제 기구나 유성 기어 기구가 정상적으로 작동하고 있을 때에는, 제1 회전수와 제2 회전수는, 센서 오차 등의 허용 범위 내에서 일치한다. 따라서, 제1 회전수와 제2 회전수의 편차가 허용 범위의 상한 근방의 값으로서 미리 설정된 역치보다 클 때에는 회전 규제 기구나 유성 기어 장치에 고장이 발생하였다고 판정할 수 있다. 이들에 의해, 회전 규제 기구나 유성 기어 장치의 고장을 보다 적정하게 판정할 수 있다. 또한, 제1 회전수와 제2 회전수의 편차는, 제1 회전수와 제1 회전수의 차의 절댓값을 의미한다.
이러한 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 유성 기어 장치는, 싱글 피니언식 유성 기어를 포함해도 된다. 상기 싱글 피니언식 유성 기어는, 상기 제1 모터가 연결된 선 기어와 상기 구동축이 연결된 링 기어와 복수의 피니언 기어를 연결함과 함께 상기 엔진이 연결된 캐리어를 포함해도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 회전수가 상기 제2 회전수보다 상기 역치를 초과하여 클 때에 상기 회전 규제 기구 또는 상기 피니언 기어의 고장이라고 판정하도록 구성되어 있어도 된다.
이 싱글 피니언식 유성 기어를 갖는 형태의 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 회전 규제 기구는, 상기 엔진의 정회전은 허용하지만 역회전은 허용하지 않는 원웨이 클러치이어도 된다. 상기 전자 제어 유닛이 상기 회전 규제 기구 및 상기 피니언 기어 중 어느 하나의 고장이라고 판정한 후에 상기 엔진을 시동할 때에, 상기 전자 제어 유닛은, i) 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 의해 계산된 회전수와 상기 엔진의 회전수의 차분이 소정 차분 이하일 때에는 상기 원웨이 클러치의 고장이라고 판정하고, ii) 상기 차분이 상기 소정 차분보다 클 때에는 상기 피니언 기어의 고장이라고 판정하도록 구성되어 있어도 된다.
상기의 하이브리드 자동차에서는, 원웨이 클러치의 고장(클러치 기능의 고장)에서는, 양구동 모드일 때에는 엔진을 역회전측으로 회전시켜 버리기 때문에 제1 회전수가 커지지만, 엔진 시동일 때에는 엔진을 정회전측으로 정상적으로 회전시키기 때문에 엔진 회전수는 정상적으로 상승한다. 이 때문에, 엔진의 회전수와 제1 모터 및 제2 모터에 의해 계산된 엔진의 회전수의 차분은, 센서 오차 등에 의한 허용 범위 내(소정 차분 내)로 된다. 한편, 피니언 기어의 고장(공회전 고장)에서는, 양구동 모드일 때에는 피니언 기어의 공회전 때문에 제1 회전수가 커지고, 엔진 시동일 때에도 피니언 기어의 공회전 때문에 엔진 회전수는 정상적으로 상승하지 않는다. 이 때문에, 엔진의 회전수와 제1 모터 및 제2 모터에 의해 계산된 엔진의 회전수의 차분은, 허용 범위(소정 차분)를 초과하게 된다. 이것에 기초하여 원웨이 클러치의 고장과 피니언 기어의 고장을 구별하는 것이다. 이에 의해, 원웨이 클러치의 고장과 피니언 기어의 고장을 보다 적정하게 판정할 수 있다.
이 경우, 상기 전자 제어 유닛은, i) 상기 원웨이 클러치의 고장이라고 판정하였을 때에는 하이브리드 모드와 단구동 모드를 허가하고, ii) 상기 피니언 기어의 고장이라고 판정하였을 때에는 상기 양구동 모드 및 상기 하이브리드 모드를 금지하고 상기 단구동 모드를 허가하도록 구성되어도 된다. 상기 하이브리드 모드는, 상기 양구동 모드를 금지하고 상기 엔진으로부터의 동력과 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터로부터의 토크에 의해 주행하는 모드이어도 된다. 상기 단구동 모드는, 상기 엔진을 회전 정지 상태로 하고 상기 제2 모터로부터의 토크에 의해서만 주행하는 모드이어도 된다. 이렇게 하면, 원웨이 클러치의 고장(클러치 기능의 고장)일 때나 피니언 기어의 고장(공회전 고장)일 때라도 다른 부품이 파손되지 않도록 주행할 수 있다.
또한, 싱글 피니언식 유성 기어를 갖는 형태의 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 유성 기어 장치는, 상기 제2 모터와 상기 링 기어에 연결된 감속 기어를 포함해도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 회전수가 상기 제2 회전수보다 상기 역치를 초과하여 작을 때에 상기 감속 기어가 고장이라고 판정하도록 구성되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 유성 기어 장치가 갖는 감속 기어의 고장을 판정할 수 있다.
이 경우, 상기 전자 제어 유닛이, 상기 감속 기어가 고장이라고 판정하였을 때에는, 상기 전자 제어 유닛은, 엔진 모터 주행 모드와 제1 모터 단구동 모드를 제외하고 다른 주행 모드를 금지하도록 구성되어 있어도 된다. 상기 엔진 모터 주행 모드는, 상기 엔진으로부터의 동력과 상기 제1 모터로부터의 토크에 의해 주행하는 모드이어도 된다. 상기 제1 모터 단구동 모드는, 상기 제1 모터로부터의 토크에 의해서만 주행하는 모드이어도 된다. 이렇게 하면, 감속 기어의 고장 시라도 다른 부품이 파손되지 않도록 주행할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사한 요소들을 유사한 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태로서의 하이브리드 자동차의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 2는 모터 양구동 모드일 때에 실행되는 고장 검출 처리 루틴의 일례를 나타내는 흐름도.
도 3은 모터 양구동 모드에서 주행하고 있을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
도 4는 원웨이 클러치의 클러치 기능에 고장(해방 고장)이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
도 5는 엔진의 회전수에 대한 모터의 부하율의 일례를 도시하는 설명도.
도 6은 엔진을 시동하고 있을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
도 7은 감속 기어에 고장이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
도 8은 제2 실시 형태의 하이브리드 자동차의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 9는 제3 실시 형태의 하이브리드 자동차의 구성의 개략을 도시하는 구성도.
도 10은 클러치를 결합 상태로 함과 함께 브레이크를 해방 상태로 하여 모터 양구동 모드에서 주행할 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
도 11은 클러치를 해방 상태로 함과 함께 브레이크를 결합 상태로 하여 모터 양구동 모드에서 주행할 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
도 12는 도 10의 상태로부터 원웨이 클러치에 고장이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
도 13은 도 11의 상태로부터 원웨이 클러치에 고장이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태로서의 하이브리드 자동차(20)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(22)과, 플래니터리 기어(30)와, 원웨이 클러치 CL1과, 모터 MG1, MG2와, 인버터(41, 42)와, 배터리(50)와, 하이브리드용 전자 제어 유닛(이하, 「HVECU」라 함)(70)을 구비한다.
엔진(22)은 가솔린이나 경유 등을 연료로 하여 동력을 출력하는 내연 기관으로서 구성되어 있다. 엔진(22)은 엔진용 전자 제어 유닛(이하, 「엔진 ECU」라 함)(24)에 의해 운전 제어되고 있다.
엔진 ECU(24)는, 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM이나 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다.
엔진 ECU(24)에는, 엔진(22)을 운전 제어하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트로부터 입력되고 있다. 각종 센서로부터의 신호의 일부로서 이하의 것을 들 수 있다.
ㆍ엔진(22)의 크랭크 샤프트(26)의 회전 위치를 검출하는 크랭크 포지션 센서(23)로부터의 크랭크각 θcr
ㆍ스로틀 밸브의 포지션을 검출하는 스로틀 밸브 포지션 센서로부터의 스로틀 개방도 TH
엔진 ECU(24)로부터는, 엔진(22)을 운전 제어하기 위한 다양한 제어 신호가 출력 포트를 통해 출력되고 있다. 다양한 제어 신호의 일부로서 이하의 것을 들 수 있다.
ㆍ스로틀 밸브의 포지션을 조절하는 스로틀 모터에의 구동 제어 신호
ㆍ연료 분사 밸브에의 구동 제어 신호
ㆍ이그나이터와 일체화된 이그니션 코일에의 구동 제어 신호
엔진 ECU(24)는, HVECU(70)와 통신 포트를 통해 접속되어 있다. 이 엔진 ECU(24)는, HVECU(70)로부터의 제어 신호에 의해 엔진(22)을 운전 제어한다. 또한, 엔진 ECU(24)는, 필요에 따라서 엔진(22)의 운전 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 엔진 ECU(24)는, 크랭크 포지션 센서(23)로부터의 크랭크각 θcr에 기초하여, 크랭크 샤프트(26)의 각속도 및 회전수, 즉, 엔진(22)의 각속도 ωne 및 회전수 Ne를 연산하고 있다.
플래니터리 기어(30)는 외치 기어의 선 기어(31)와, 내치 기어의 링 기어(32)와, 선 기어(31) 및 링 기어(32)에 맞물리는 복수의 피니언 기어(33)와, 복수의 피니언 기어(33)를 자전 또한 공전 가능하게 유지하는 캐리어(34)를 갖는 싱글 피니언식의 유성 기어 기구로서 구성되어 있다. 선 기어(31)에는, 모터 MG1의 회전자가 접속되어 있다. 링 기어(32)에는, 구동륜(39a, 39b)에 차동 기어(38) 및 기어 기구(37)를 통해 연결된 구동축(36)이 접속되어 있다. 캐리어(34)에는, 댐퍼(28)를 통해 엔진(22)의 크랭크 샤프트(26)가 접속되어 있다. 플래니터리 기어(30)에의 윤활유의 공급은, 도시하지 않은 오일 펌프에 의해 행해지고 있고, 캐리어(34)의 회전 등에 의해 피니언 기어(33)에도 윤활유가 공급되고 있다.
원웨이 클러치 CL1은, 캐리어(34)와 차체에 고정된 케이스(21)에 설치되어 있다. 원웨이 클러치 CL1은, 케이스(21)에 대하여 캐리어(34)의 엔진(22)의 정회전 방향으로의 회전만을 허용하고 있다.
모터 MG1은, 예를 들어 동기 발전 전동기로서 구성되어 있다. 이 모터 MG1은, 상술한 바와 같이, 회전자가 플래니터리 기어(30)의 선 기어(31)에 접속되어 있다. 모터 MG2는, 예를 들어 동기 발전 전동기로서 구성되어 있다. 이 모터 MG2는, 회전자가 감속 기어(35)를 통해 구동축(36)에 접속되어 있다. 인버터(41, 42)는, 배터리(50)와 함께 전력 라인(54)에 접속되어 있다. 전력 라인(54)에는, 평활용의 콘덴서(57)가 설치되어 있다. 모터 MG1, MG2는, 모터용 전자 제어 유닛(이하, 「모터 ECU」라 함)(40)에 의해, 인버터(41, 42)의 도시하지 않은 복수의 스위칭 소자가 스위칭 제어됨으로써, 회전 구동된다.
모터 ECU(40)는, 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM이나 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다.
모터 ECU(40)에는, 모터 MG1, MG2를 구동 제어하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해 입력되고 있다. 각종 센서로부터의 신호의 일부로서, 이하의 것을 들 수 있다.
ㆍ모터 MG1, MG2의 회전자의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 센서(43, 44)로부터의 회전 위치 θm1, θm2
ㆍ모터 MG1, MG2의 각 상에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서로부터의 상 전류
모터 ECU(40)로부터는, 인버터(41, 42)의 도시하지 않은 스위칭 소자에의 스위칭 제어 신호 등이 출력 포트를 통해 출력되고 있다.
모터 ECU(40)는 HVECU(70)와 통신 포트를 통해 접속되어 있다. 이 모터 ECU(40)는, HVECU(70)로부터의 제어 신호에 의해 모터 MG1, MG2를 구동 제어한다. 또한, 모터 ECU(40)는, 필요에 따라서 모터 MG1, MG2의 구동 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 모터 ECU(40)는, 회전 위치 검출 센서(43, 44)로부터의 모터 MG1, MG2의 회전자의 회전 위치 θm1, θm2에 기초하여 모터 MG1, MG2의 회전수 Nm1, Nm2를 연산하고 있다.
배터리(50)는 예를 들어 리튬 이온 이차 전지나 니켈 수소 이차 전지로서 구성되어 있다. 이 배터리(50)는, 상술한 바와 같이, 인버터(41, 42)와 함께 전력 라인(54)에 접속되어 있다. 이 배터리(50)는 배터리용 전자 제어 유닛(이하, 「배터리 ECU」라 함)(52)에 의해 관리되고 있다.
배터리 ECU(52)는, 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다.
배터리 ECU(52)에는, 배터리(50)를 관리하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해 입력되고 있다. 각종 센서로부터의 신호의 일부로서, 이하의 것을 들 수 있다.
ㆍ배터리(50)의 단자간에 설치된 전압 센서(51a)로부터의 전지 전압 Vb
ㆍ배터리(50)의 출력 단자에 설치된 전류 센서(51b)로부터의 전지 전류 Ib[배터리(50)로부터 방전될 때가 정의 값]
ㆍ배터리(50)에 설치된 온도 센서(51c)로부터의 전지 온도 Tb
배터리 ECU(52)는, HVECU(70)와 통신 포트를 통해 접속되어 있다. 이 배터리 ECU(52)는, 필요에 따라서 배터리(50)의 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 배터리 ECU(52)는, 전압 센서(51a)로부터의 전지 전압 Vb와 전류 센서(51b)로부터의 전지 전류 Ib의 곱으로서 충방전 전력 Pb를 연산하고 있다. 또한, 배터리 ECU(52)는, 전류 센서(51b)로부터의 전지 전류 Ib의 적산값에 기초하여 축전 비율 SOC를 연산하고 있다. 축전 비율 SOC는, 배터리(50)의 전체 용량에 대한 배터리(50)로부터 방전 가능한 전력의 용량의 비율이다.
HVECU(70)는, 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다.
HVECU(70)에는, 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해 입력되고 있다. 각종 센서로부터의 신호의 일부로서, 이하의 것을 들 수 있다.
ㆍ이그니션 스위치(80)로부터의 이그니션 신호
ㆍ시프트 레버(81)의 조작 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서(82)로부터의 시프트 포지션 SP
ㆍ액셀러레이터 페달(83)의 답입량을 검출하는 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개방도 Acc
ㆍ브레이크 페달(85)의 답입량을 검출하는 브레이크 페달 포지션 센서(86)로부터의 브레이크 페달 포지션 BP
ㆍ차속 센서(88)로부터의 차속 V
HVECU(70)는, 상술한 바와 같이, 엔진 ECU(24), 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 통신 포트를 통해 접속되어 있다. 이 HVECU(70)는, 엔진 ECU(24), 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 각종 제어 신호나 데이터의 교환을 행하고 있다.
이렇게 하여 구성된 제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)에서는, 하이브리드 주행 모드(HV 주행 모드), 전동 주행 모드(EV 주행 모드)에 의해 주행한다. HV 주행 모드는, 엔진(22)과 모터 MG1과 모터 MG2로부터의 동력을 사용하여 주행하는 주행 모드이다. EV 주행 모드는, 엔진(22)을 운전 정지함과 함께 적어도 모터 MG1과 모터 MG2로부터의 동력을 사용하여 주행하는 주행 모드이다. 또한, EV 주행 모드에서는, 모터 MG1로부터 토크를 출력하지 않고 모터 MG2로부터의 토크에 의해서만 주행하는 모터 단구동 모드와, 모터 MG1로부터의 토크와 모터 MG2로부터의 토크에 의해 주행하는 모터 양구동 모드가 있다.
다음에, 이렇게 하여 구성된 제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)의 동작, 특히 모터 양구동 모드에 의해 한창 주행하고 있는 중에 있어서, 원웨이 클러치 CL1이나 피니언 기어(33), 감속 기어(35)의 고장을 판정하는 동작에 대하여 설명한다. 도 2는 제1 실시 형태의 HVECU(70)에 의해 실행되는 고장 검출 처리 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 루틴은, 주행 모드로서 모터 양구동 모드가 설정되고, 엔진(22)의 운전 정지를 확인하였을 때에 실행된다.
고장 검출 처리 루틴이 실행되면, HVECU(70)는, 먼저, 모터 MG1, MG2의 회전수 Nm1, Nm2를 입력한다(스텝 S100). 모터 MG1, MG2의 회전수 Nm1, Nm2는, 회전 위치 검출 센서(43, 44)로부터의 모터 MG1, MG2의 회전자의 회전 위치 θm1, θm2에 기초하여 연산된 것을 모터 ECU(40)로부터 통신에 의해 입력할 수 있다.
계속해서, 엔진(22)의 회전수 Ne가 값 0인 것으로 간주하여 모터 MG1의 회전수 Nm1로부터 구동축(36)의 회전수로서의 제1 회전수 Np1을 계산함과 함께, 모터 MG2의 회전수 Nm2로부터 구동축(36)의 회전수로서의 제2 회전수 Np2를 계산한다(스텝 S110). 모터 양구동 모드에서 주행하고 있을 때의 공선도의 일례를 도 3에 도시한다. 도면 중, 좌측 단부의 S축은 선 기어(31)의 회전수임과 함께 모터 MG1의 회전수 Nm1을 나타내고, C축은 캐리어(34)의 회전수임과 함께 엔진(22)의 회전수 Ne를 나타내고, R축은 링 기어(32)의 회전수임과 함께 구동축(36)의 회전수 Np를 나타내고, 우측 단부의 M축은 감속 기어(35)의 감속 전의 기어의 회전수임과 함께 모터 MG2의 회전수 Nm2를 나타낸다. 또한, S축의 굵은 선 화살표는 모터 MG1로부터 출력되고 있는 토크를 나타내고, M축의 굵은 선 화살표는 모터 MG2로부터 출력되고 있는 토크를 나타내고, R축의 2개의 굵은 선 화살표는 모터 MG1, MG2로부터 출력되어 구동축(36)에 작용하는 토크를 나타낸다. 「ρ」는 플래니터리 기어(30)의 기어비[선 기어(31)의 잇수/링 기어(32)의 잇수]이고, 「Gr」은 감속 기어(35)의 기어비이다. 공선도로부터 명백해지는 바와 같이, 제1 회전수 Np1은 모터 MG1의 회전수 Nm1과 기어비 ρ의 곱(Nm1×ρ)으로서 계산할 수 있고, 제2 회전수 Np2는 모터 MG2의 회전수 Nm2를 기어비 Gr의 역수의 곱(Nm2/Gr)으로서 계산할 수 있다. 이렇게 하여 계산한 제1 회전수 Np1과 제2 회전수 Np2는, 원웨이 클러치 CL1이나 플래니터리 기어(30), 감속 기어(35)에 어떠한 고장도 발생하지 않았을 때에는, 센서 오차 등의 허용 범위 내에서 일치한다.
다음에, 엔진(22)이 운전 정지 중인지 여부를 판정하고(스텝 S120), 엔진(22)이 운전 정지 중이 아닐 때(운전 중일 때)에는, 모터 양구동 모드로부터 다른 주행 모드(예를 들어 HV 주행 모드)로 변경되었다고 판단하고, 본 루틴을 종료한다. 엔진(22)이 운전 정지 중일 때에는 모터 양구동 모드가 계속되고 있다고 판단하고, 계산한 제1 회전수 Np1과 제2 회전수 Np2의 크기를 비교한다(스텝 S130).
제1 회전수 Np1이 제2 회전수 Np2 이상일 때에는, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 Npref보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 S140). 여기서, 역치 Npref는, 원웨이 클러치 CL1이나 플래니터리 기어(30), 감속 기어(35)에 어떠한 고장도 발생하지 않은 정상적일 때의 센서 오차 등에 의해 제1 회전수 Np1과 제2 회전수 Np2의 차분이 허용되는 허용 범위의 상한값 또는 그 근방의 값으로서 미리 정해지는 것이며, 예를 들어 400rpm이나 500rpm, 600rpm 등을 사용할 수 있다. 따라서, 원웨이 클러치 CL1이나 플래니터리 기어(30), 감속 기어(35)에 어떠한 고장도 발생하지 않은 정상적일 때에는, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 Npref 이하로 된다. 이 경우, 원웨이 클러치 CL1 또는 피니언 기어(33)용의 이상 카운터 CW를 값 0으로 클리어하고(스텝 S150), 스텝 S100으로 되돌아간다. 한편, 스텝 S130에서 제1 회전수 Np1이 제2 회전수 Np2 미만이라고 판정하였을 때에는, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 -Npref보다 작은지 여부를 판정한다(스텝 S280). 여기서, 역치 -Npref는 상술한 역치 Npref에 마이너스 1을 곱한 것이다. 원웨이 클러치 CL1이나 플래니터리 기어(30), 감속 기어(35)에 어떠한 고장도 발생하지 않은 정상적일 때에는, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)은 역치 -Npref 이상(Np1-Np2의 절댓값은 Npref 이하)으로 된다. 이 경우, 감속 기어(35)용의 이상 카운터 CR을 값 0으로 클리어하고(스텝 S290), 스텝 S100으로 되돌아간다. 따라서, 원웨이 클러치 CL1이나 플래니터리 기어(30), 감속 기어(35)에 어떠한 고장도 발생하지 않은 정상적일 때에는, 모터 양구동 모드가 계속되고 있는 동안, 스텝 S100∼S150, S280, S290이 반복하여 실행되게 된다.
스텝 S140에서 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 Npref보다 크다고 판정하였을 때에는, 원웨이 클러치 CL1 또는 피니언 기어(33)용의 이상 카운터 CW를 값 1만큼 카운트 업한다(스텝 S160). 그리고, 이상 카운터 CW가 역치 CWref보다 큰지 여부를 판정하고(스텝 S170), 이상 카운터 CW가 역치 CWref 이하일 때에는 스텝 S100으로 되돌아간다. 따라서, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 Npref보다 큰 상태가 계속되면, 이상 카운터 CW가 역치 CWref보다 커질 때까지 스텝 S100∼S170을 반복한다. 여기서 역치 CWref는, 상술한 스텝 S100∼S170의 반복 빈도(시간 간격)에 따라 상이한 것으로 되지만, 경과 시간으로서 2초나 3초 등에 상당하는 카운터값이 사용된다. 원웨이 클러치 CL1의 클러치 기능에 고장(해방 고장)이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도 4에 도시한다. 도면 중, 파선은 엔진(22)의 회전수 Ne가 값 0인 것으로 간주하여 모터 MG1의 회전수 Nm1로부터 구동축(36)의 회전수로서의 제1 회전수 Np1을 계산하는 모습을 나타낸다. 도 4에서는, 원웨이 클러치 CL1의 클러치 기능에 고장(해방 고장)이 발생하였기 때문에, 엔진(22)의 회전수는 부측의 회전수로 되지만, 엔진(22)의 회전수 Ne가 값 0인 것으로 간주하여 모터 MG1의 회전수 Nm1에 기초하여 구동축(36)의 회전수를 계산하기 때문에, 제1 회전수 Np1은 실제의 구동축(36)의 회전수나 모터 MG2의 회전수 Nm2로부터 계산한 제2 회전수 Np2보다 큰 값으로 된다. 또한, 제1 실시 형태에서는, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 Npref보다 크다고 판정하였을 때에는, 엔진(22)이 고속으로 역회전하는 것을 방지하기 위해, 모터 MG1의 부하율 Km1을 엔진(22)의 회전수 Ne가 작아짐(절댓값이 커짐)에 따라서 작아지도록 설정한다. 엔진(22)의 회전수 Ne에 대한 모터 MG1의 부하율 Km1의 일례를 도 5에 도시한다. 부하율 Km1은, 모터 MG1의 토크 지령 Tm1*에 대하여 곱함으로써 사용된다. 도 5의 예에서는, 엔진(22)이 역회전측으로 -500rpm으로부터 -1000rpm까지의 사이에서 부하율 Km1이 값 1.0으로부터 리니어로 값 0에 이르도록 설정되어 있기 때문에, 엔진(22)은 역회전측으로 1000rpm보다 큰 회전수로 되는 일은 없다.
이상 카운터 CW가 역치 CWref보다 크다고 판정하면, 원웨이 클러치 CL1이나 플래니터리 기어(30)의 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였다고 판단하고(스텝 S180), 모터 양구동 모드를 금지한다(스텝 S190). 도 4에 도시한 바와 같이, 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였을 때에 모터 양구동 모드에서 주행하면, 엔진(22)이 역회전하고, 엔진(22)의 역회전에 의해 부품에 파손이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 모터 양구동 모드에 의한 주행을 금지하는 것이다. 도 4는 파선이 피니언 기어(33)에 고장(공회전하는 고장)이 발생하였을 때의 모습을 도시하는 것으로 하면, 피니언 기어(33)에 고장(공회전하는 고장)이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도시하는 것으로 된다. 피니언 기어(33)가 공회전하면, 모터 MG1의 회전수 Nm1의 절댓값이 커지기 때문에, 제1 회전수 Np1은 제2 회전수 Np2보다 큰 값으로 된다. 이와 같이 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였을 때에 모터 양구동 모드에서 주행하면, 피니언 기어(33)의 공회전에 의해 모터 MG1로부터의 토크를 구동축(36)에 전달할 수 없다. 이 때문에, 모터 양구동 모드에 의한 주행을 금지하는 것이다.
원웨이 클러치 CL1이나 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였기 때문에 모터 양구동 모드를 금지하면, 엔진이 시동되는 것을 기다린다(스텝 S200). 엔진(22)이 시동되면, 엔진 시동 시의 모터 MG1, MG2의 회전수 Nm1, Nm2와 엔진(22)의 회전수 Ne를 입력한다(스텝 S210). 여기서, 엔진(22)의 회전수 Ne는, 크랭크 포지션 센서(23)로부터의 크랭크각 θcr에 기초하여 연산된 것을 엔진 ECU(24)로부터 통신에 의해 입력할 수 있다. 그리고, 입력한 모터 MG1, MG2의 회전수 Nm1, Nm2에 기초하여 엔진(22)의 회전수로서의 계산 회전수 Nec를 계산한다(스텝 S220). 엔진(22)을 시동하고 있을 때의 공선도의 일례를 도 6에 도시한다. 계산 회전수 Nec는, 모터 MG1의 회전수 Nm1과 제2 회전수 Np2와 플래니터리 기어(30)의 기어비 ρ에 의한 비례 계산{(Np2+ρㆍNm1)/(1+ρ)}에 의해 구할 수 있다. 또한, 제2 회전수 Np2는 모터 MG2의 회전수 Nm2와 감속 기어(35)의 기어비 Gr의 역수의 곱(Nm2/Gr)이기 때문에, 계산 회전수 Nec는 {(Nm2/Gr+ρㆍNm1)/(1+ρ)}로 된다.
그리고, 엔진(22)의 회전수 Ne와 계산 회전수 Nec의 차분의 절댓값이 역치 Neref 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S230). 역치 Neref는, 센서 오차 등에 의한 허용 범위의 상한값이나 그 근방의 값으로서 미리 정해진 것이다. 엔진(22)의 회전수 Ne와 계산 회전수 Nec의 차분의 절댓값이 역치 Neref 이하일 때에는, 엔진(22)의 회전수 Ne는 정상적으로 상승하고 있다고 판단하고, 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였다고 판정한다(스텝 S240). 원웨이 클러치 CL1의 고장(클러치 기능의 고장)에서는, 엔진(22)의 역회전측의 규제를 할 수 없을 뿐이고 엔진(22)의 정회전측에서의 동작에 대해서는 전혀 지장은 발생하지 않는다. 따라서, 모터 단구동 모드에 의한 주행이나 HV 주행 모드에 의한 주행은 지장없이 실행할 수 있기 때문에, 모터 단구동 모드와 HV 주행 모드를 허가하고(스텝 S250), 본 루틴을 종료한다.
한편, 엔진(22)의 회전수 Ne와 계산 회전수 Nec의 차분의 절댓값이 역치 Neref보다 클 때에는, 엔진(22)의 회전수 Ne는 정상적으로 상승하고 있지 않다고 판단하고, 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였다고 판정한다(스텝 S260). 피니언 기어의 고장(공회전 고장)에서는, 피니언 기어(33)가 공회전하기 때문에, 엔진(22)의 회전수 Ne는 상승하지 않고, 회전수 Ne와 계산 회전수 Nec의 차분이 커져 버린다. 이 경우, 모터 MG1의 토크를 전달할 수 없기 때문에, 엔진(22)을 시동할 수도 없게 된다. 따라서, 모터 단구동 모드에 의한 주행밖에 행할 수 없기 때문에, 모터 단구동 모드만을 허가하고(스텝 S270), 본 루틴을 종료한다.
스텝 S280에서 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 -Npref보다 작다(Np1-Np2의 절댓값이 Npref보다 크다)고 판정하였을 때에는, 감속 기어(35)용의 이상 카운터 CR을 값 1만큼 카운트 업한다(스텝 S300). 그리고, 이상 카운터 CR이 역치 CRref보다 큰지 여부를 판정하고(스텝 S310), 이상 카운터 CR이 역치 CRref 이하일 때에는 스텝 S100으로 되돌아간다. 따라서, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 -Npref보다 작은(절댓값으로서는 큰) 상태가 계속되면, 이상 카운터 CR이 역치 CRref보다 커질 때까지 스텝 S100∼S130, S280, S300을 반복한다. 여기서 역치 CRref는, 상술한 스텝 S100∼S130, S280, S300의 반복 빈도(시간 간격)에 따라 상이한 것으로 되지만, 경과 시간으로서 2초나 3초 등에 상당하는 카운터값이 사용된다. 감속 기어(35)에 고장이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도 7에 도시한다. 도면 중, 파선은 감속 기어(35)가 정상적이라고 간주하여 모터 MG2의 회전수 Nm2로부터 구동축(36)의 회전수로서의 제2 회전수 Np2를 계산하는 모습을 나타낸다. 도 7에서는, 감속 기어(35)에 고장이 발생하였기 때문에, 제2 회전수 Np2는 실제의 구동축(36)의 회전수나 모터 MG1의 회전수 Nm1로부터 계산한 제1 회전수 Np1보다 큰 값으로 된다.
이상 카운터 CR이 역치 CRref보다 크다고 판정하면, 감속 기어(35)에 고장이 발생하였다고 판단하고(스텝 S320), 엔진(22)으로부터의 동력과 모터 MG1로부터의 토크에 의해 주행하는 엔진 모터 주행 모드와 모터 MG1로부터의 토크에 의해서만 주행하는 MG1 단구동 모드만을 허가하고(스텝 S330), 본 루틴을 종료한다. 감속 기어(35)에 고장이 발생하였을 때에는, 모터 MG2로부터의 토크를 구동축(36)에 전달할 수 없기 때문에, 모터 양구동 모드나 HV 주행 모드, 모터 MG2에 의한 모터 단구동 모드는 금지할 필요가 있다. 한편, 원웨이 클러치 CL1에 의해 반력을 취하면 모터 MG1로부터의 토크를 구동축(36)에 출력할 수 있고, 모터 MG1에 의해 반력을 취하면 엔진(22)으로부터의 동력을 구동축(36)에 출력할 수 있다. 이 때문에, 엔진(22)으로부터의 동력과 모터 MG1로부터의 토크에 의해 주행하는 엔진 모터 주행 모드만을 허가하는 것이다.
이상 설명한 제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)에서는, 모터 양구동 모드일 때에, 엔진(22)의 회전수 Ne가 값 0인 것으로 간주하여 모터 MG1의 회전수 Nm1로부터 구동축(36)의 회전수로서의 제1 회전수 Np1을 계산함과 함께, 모터 MG2의 회전수 Nm2로부터 구동축(36)의 회전수로서의 제2 회전수 Np2를 계산한다. 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 Npref보다 큰 상태가 계속되어 이상 카운터 CW가 역치 CWref보다 커졌을 때에 원웨이 클러치 CL1이나 플래니터리 기어(30)의 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였다고 판정한다. 그리고, 이와 같이 판정하였을 때에는, 다음 엔진(22)의 시동 시에, 엔진(22)의 회전수 Ne가 정상적으로 상승하고 있을 때에는 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였다고 판정하고, 엔진(22)의 회전수 Ne가 정상적으로 상승하고 있지 않을 때에는 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였다고 판정한다. 또한, 제1 회전수 Np1로부터 제2 회전수 Np2를 뺀 값(Np1-Np2)이 역치 -Npref보다 작은(절댓값으로서는 큰) 상태가 계속되어 이상 카운터 CR이 역치 CRref보다 커졌을 때에 감속 기어(35)에 고장이 발생하였다고 판정한다. 이와 같이, 원웨이 클러치 CL1의 고장이나 피니언 기어(33)의 고장, 감속 기어(35)의 고장을 보다 적정하게 판정할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)에서는, 원웨이 클러치 CL1이나 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였다고 판정하였을 때에는 모터 양구동 모드를 금지한다. 그리고, 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였다고 판정하였을 때에는 모터 단구동 모드와 HV 주행 모드를 허가하고, 피니언 기어(33)에 고장이 발생하였다고 판정하였을 때에는 모터 단구동 모드만을 허가한다. 또한, 감속 기어(35)에 고장이 발생하였다고 판정하였을 때에는 엔진(22)으로부터의 동력과 모터 MG1로부터의 토크에 의해 주행하는 엔진 모터 주행 모드만을 허가한다. 이와 같이, 주행 모드를 금지나 허가함으로써, 원웨이 클러치 CL1이나 피니언 기어(33), 감속 기어(35)에 고장이 발생하였을 때에도 주행을 확보할 수 있다.
제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)에서는, 감속 기어(35)를 구비하는 것으로 하였지만, 감속 기어(35)를 구비하지 않고, 모터 MG2가 구동축(36)에 직접 설치되어 있는 것으로 해도 된다. 이 경우, 도 2의 고장 검출 처리 루틴에 있어서의 스텝 S280∼S330의 처리는 불필요하게 된다.
제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)에서는, 캐리어(34)에 원웨이 클러치 CL1이 설치되어 있는 것으로 하였지만, 도 8의 제2 실시 형태의 하이브리드 자동차(220)에 예시하는 바와 같이, 캐리어(34)를 케이스(21)에 대하여 회전 불가능하게 고정(접속)함과 함께 캐리어(34)를 케이스(21)에 대하여 회전 가능하게 해방하는 브레이크 BR1이 설치되는 것으로 해도 된다. 이 경우, 모터 양구동 모드에서는, 기본적으로, 브레이크 BR1을 온으로 하여 캐리어(34)를 고정하여 주행한다. 이 때문에, 도 2의 고장 검출 처리 루틴에서는, 원웨이 클러치 CL1의 고장을 브레이크 BR1의 고장으로 하면 된다.
제1 실시 형태의 하이브리드 자동차(20)에서는, 유성 기어 장치로서, 1개의 플래니터리 기어(30)와 감속 기어(35)를 갖는 것으로 하였다. 그러나, 유성 기어 장치로서, 2개 이상의 플래니터리 기어를 갖는 것으로 해도 된다. 이 경우, 도 9의 제3 실시 형태의 하이브리드 자동차(320)에 나타내는 구성으로 해도 된다.
도 9의 제3 실시 형태의 하이브리드 자동차(320)는 유성 기어 장치로서, 하이브리드 자동차(20)의 플래니터리 기어(30) 대신에 플래니터리 기어(330, 340)를 가짐과 함께, 클러치 CL2 및 브레이크 BR2를 갖는다.
플래니터리 기어(330)는 싱글 피니언식의 플래니터리 기어(유성 기어)로서 구성되어 있고, 외치 기어의 선 기어(331)와, 내치 기어의 링 기어(332)와, 선 기어(331) 및 링 기어(332)에 맞물리는 복수의 피니언 기어(333)와, 복수의 피니언 기어(333)를 자전 또한 공전 가능하게 유지하는 캐리어(334)를 갖는다. 선 기어(331)에는, 모터 MG2의 회전자가 접속되어 있다. 링 기어(332)에는, 엔진(22)의 크랭크 샤프트(26)가 접속되어 있다. 캐리어(334)에는, 구동륜(39a, 39b)에 차동 기어(38) 및 기어 기구(37)를 통해 연결된 구동축(336)이 접속되어 있다.
플래니터리 기어(340)는 싱글 피니언식의 플래니터리 기어(유성 기어)로서 구성되어 있고, 외치 기어의 선 기어(341)와, 내치 기어의 링 기어(342)와, 선 기어(341) 및 링 기어(342)에 맞물리는 복수의 피니언 기어(343)와, 복수의 피니언 기어(343)를 자전 또한 공전 가능하게 유지하는 캐리어(344)를 갖는다. 선 기어(341)에는, 모터 MG1의 회전자가 접속되어 있다. 캐리어(344)에는, 구동축(336)이 접속되어 있다.
클러치 CL2는, 플래니터리 기어(330)의 선 기어(331) 및 모터 MG2의 회전자와, 플래니터리 기어(340)의 링 기어(342)를 접속함과 함께 양자의 접속을 해제한다. 브레이크 BR2는, 플래니터리 기어(340)의 링 기어(342)를 케이스(21)에 대하여 회전 불가능하게 고정(접속)함과 함께 링 기어(342)를 케이스(21)에 대하여 회전 가능하게 해방한다.
도 10은 클러치 CL2를 결합 상태로 함과 함께 브레이크 BR2를 해방 상태로 하여 모터 양구동 모드에서 주행할 때의 플래니터리 기어(330, 340)의 공선도의 일례를 도시하는 설명도이고, 도 11은 클러치 C2를 해방 상태로 함과 함께 브레이크 BR2를 결합 상태로 하여 모터 양구동 모드에서 주행할 때의 플래니터리 기어(330, 340)의 공선도의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 10, 도 11에 있어서, S1, R2축은, 플래니터리 기어(330)의 선 기어(331)의 회전수를 나타냄과 함께 플래니터리 기어(340)의 링 기어(342)의 회전수를 나타내고 또한 모터 MG2의 회전수 Nm2를 나타낸다. C1, C2축은, 플래니터리 기어(330, 340)의 캐리어(334, 344)의 회전수를 나타냄과 함께 구동축(336)의 회전수를 나타낸다. R1축은, 플래니터리 기어(330)의 링 기어(332)의 회전수를 나타냄과 함께 엔진(22)의 회전수 Ne를 나타낸다. S2축은, 플래니터리 기어(340)의 선 기어(341)의 회전수를 나타냄과 함께 모터 MG1의 회전수 Nm1을 나타낸다. 도 10, 도 11에 있어서, C1, C2축에 있어서의 2개의 굵은 선 화살표는, 모터 MG1로부터 토크 Tm1을 출력하였을 때에 구동축(336)에 출력되는 토크(Tm1ㆍk1)와, 모터 MG2로부터 토크 Tm2를 출력하였을 때에 구동축(336)에 출력되는 토크(Tm2ㆍk2)를 나타낸다. 환산 계수 k1은, 모터 MG1의 토크 Tm1을 구동축(336)의 토크로 환산하기 위한 계수이다. 환산 계수 k2는, 모터 MG2의 토크 Tm2를 구동축(336)의 토크로 환산하기 위한 계수이다.
도 10의 경우, 클러치 CL2를 결합 상태로 하기 때문에, 모터 MG2의 회전수 Nm2인 플래니터리 기어(330)의 선 기어(331)의 회전수와, 플래니터리 기어(340)의 링 기어(342)의 회전수는 동일해진다. 따라서, 플래니터리 기어(330, 340)는, 소위 4요소 타입의 유성 기어 장치로서 기능한다. 이 경우, 모터 양구동 모드에서는, 모터 MG1의 회전수 Nm1을 부측으로 크게 하는 방향(도면 중 하측 방향)의 토크 Tm1을 모터 MG1로부터 플래니터리 기어(340)의 선 기어(341)에 출력함과 함께, 모터 MG2의 회전수 Nm2를 정측으로 크게 하는 방향(도면 중 상측 방향)의 토크 Tm2를 모터 MG2로부터 플래니터리 기어(330)의 선 기어(331) 및 플래니터리 기어(340)의 링 기어(342)에 출력한다. 이에 의해, 플래니터리 기어(330)의 링 기어(332)[엔진(22)]를 회전 정지 상태로 하여 모터 MG1 및 모터 MG2로부터의 토크에 의해 주행할 수 있다.
도 11의 경우, 모터 양구동 모드에서는, 모터 MG1의 회전수 Nm1을 정측으로 크게 하는 방향(도면 중 상향)의 토크 Tm1을 모터 MG1로부터 플래니터리 기어(340)의 선 기어(341)에 출력함과 함께, 모터 MG2의 회전수 Nm2를 정측으로 크게 하는 방향(도면 중 상향)의 토크 Tm2를 모터 MG2로부터 플래니터리 기어(330)의 선 기어(331) 및 플래니터리 기어(340)의 링 기어(342)에 출력한다. 이에 의해, 플래니터리 기어(330)의 링 기어(332)[엔진(22)]를 회전 정지 상태로 하여 모터 MG1 및 모터 MG2로부터의 토크에 의해 주행할 수 있다.
도 12는 클러치 CL2를 결합 상태로 함과 함께 브레이크 BR2를 해방 상태로 하여 모터 양구동 모드에서 주행하고 있는 상태(도 10의 상태)로부터 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도이다. 도면 중, 실선은 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였을 때의 상태를 나타낸다. 파선은 엔진(22)의 회전수 Ne가 값 0인 것으로 간주하여 모터 MG1의 회전수 Nm1로부터 구동축(336)의 회전수로서의 제1 회전수 Np1을 계산하는 모습을 나타낸다. 일점쇄선은 엔진(22)의 회전수 Ne가 값 0인 것으로 간주하여 모터 MG2의 회전수 Nm2로부터 구동축(336)의 회전수로서의 제2 회전수 Np2를 계산하는 모습을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였을 때에는, 제1 회전수 Np1은 제2 회전수 Np2보다 커진다. 이 때문에, 제3 실시 형태의 하이브리드 자동차(320)에 있어서의 도 10의 상태에 의한 모터 양구동 모드라도, 도 2의 고장 검출 처리 루틴의 스텝 S100∼S190까지의 처리를 사용함으로써, 원웨이 클러치 CL1의 고장을 판정할 수 있다.
도 13은 클러치 CL2를 해방 상태로 함과 함께 브레이크 BR2를 결합 상태로 하여 모터 양구동 모드에서 주행하고 있는 상태(도 11의 상태)로부터 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였을 때의 공선도의 일례를 도시하는 설명도이다. 도면 중, 실선은 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였을 때의 상태를 나타낸다. 파선은 엔진(22)의 회전수 Ne가 값 0인 것으로 간주하여 모터 MG2의 회전수 Nm2로부터 구동축(336)의 회전수로서의 제2 회전수 Np2를 계산하는 모습을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 원웨이 클러치 CL1에 고장이 발생하였을 때에는, 제1 회전수 Np1은 제2 회전수 Np2보다 작아진다. 이 때문에, 변형예의 하이브리드 자동차(320)에 있어서의 도 11의 상태에 의한 모터 양구동 모드에서는, 도 2의 고장 검출 처리 루틴의 스텝 S100∼S190까지의 처리에 있어서 제1 회전수 Np1과 제2 회전수 Np2를 교체함으로써, 원웨이 클러치 CL1의 고장을 판정할 수 있다.
실시예의 주요한 요소와 발명의 내용에 기재한 주요한 요소의 대응 관계에 대하여 설명한다. 실시예에서는, 엔진(22)이 「엔진」에 상당하고, 모터 MG1이 「제1 모터」에 상당하고, 모터 MG2가 「제2 모터」에 상당하고, 플래니터리 기어(30)와 감속 기어(35)가 「유성 기어 장치」에 상당하고, 원웨이 클러치 CL1이 「회전 규제 기구」에 상당하고, 배터리(50)가 「배터리」에 상당하고, 엔진 ECU(24)와 모터 ECU(40)와 HVECU(70)를 조합한 것이 「전자 제어 유닛」에 상당하고, 도 2의 고장 검출 처리 루틴을 실행하는 HVECU(70)가 「전자 제어 유닛」에 상당한다.
또한, 실시예의 주요한 요소와 발명의 내용에 기재한 주요한 요소의 대응 관계에 대하여, 실시예가 발명의 내용에 기재한 발명을 실시하기 위한 형태를 구체적으로 설명하기 위한 일례이다. 실시예가 발명의 내용에 기재한 발명의 요소를 한정하는 것은 아니다. 즉, 발명의 내용에 기재한 발명에 대한 해석은 그 란의 기재에 기초하여 행해져야 할 것이며, 실시예는 발명의 내용에 기재한 발명의 구체적인 일례에 지나지 않는 것이다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 실시예를 사용하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은 하이브리드 자동차의 제조 산업 등에 이용 가능하다.

Claims (6)

  1. 엔진(22)과,
    제1 모터(MG1)와,
    제2 모터(MG2)와,
    적어도 1개의 유성 기어를 포함하며, 회전 요소에 상기 엔진(22)과 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)와 차축에 연결된 구동축이 접속된 유성 기어 장치(30, 35)와,
    상기 엔진(22)의 회전을 규제하도록 구성되는 회전 규제 기구(CL1)와,
    상기 제1 모터(MG1) 및 상기 제2 모터(MG2)와 전력의 교환을 행하는 배터리(50)와,
    전자 제어 유닛(24, 40, 70)을 구비하고,
    상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)은,
    i) 상기 엔진(22)의 회전을 상기 규제 상태로 하여 상기 제1 모터(MG1) 및 상기 제2 모터(MG2)로부터의 토크에 의해 주행하는 양구동 모드일 때에는, 상기 구동축에 요구되는 요구 토크가 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)로부터 상기 구동축에 출력되도록 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)를 제어하고,
    ii) 상기 양구동 모드에 있어서, 상기 엔진(22)이 규제 상태로 되었을 때의 상기 제1 모터(MG1)의 회전수로부터 계산한 상기 구동축의 제1 회전수와 상기 제2 모터(MG2)의 회전수로부터 계산한 상기 구동축의 제2 회전수의 편차가 역치보다 클 때에는 상기 유성 기어 장치(30, 35) 또는 상기 회전 규제 기구(CL1) 중 어느 하나에 고장이 발생하였다고 판정하도록 구성된, 하이브리드 자동차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유성 기어 장치(30, 35)는 싱글 피니언식 유성 기어를 포함하고,
    상기 싱글 피니언식 유성 기어는, 상기 제1 모터(MG1)가 연결된 선 기어(31)와 상기 구동축이 연결된 링 기어(32)와 복수의 피니언 기어(33)를 연결함과 함께 상기 엔진(22)이 연결된 캐리어(34)를 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)은 상기 제1 회전수가 상기 제2 회전수보다 상기 역치를 초과하여 클 때에 상기 회전 규제 기구(CL1) 또는 상기 피니언 기어(33)의 고장이라고 판정하도록 구성되어 있는, 하이브리드 자동차.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 규제 기구(CL1)는 상기 엔진(22)의 정회전은 허용하지만 역회전은 허용하지 않는 원웨이 클러치이고,
    상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)이 상기 회전 규제 기구(CL1) 및 상기 피니언 기어(33) 중 어느 하나의 고장이라고 판정한 후에 상기 엔진(22)을 시동할 때에, 상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)은, i) 상기 제1 모터(MG1) 및 상기 제2 모터(MG2)에 의해 계산된 회전수와 상기 엔진(22)의 회전수의 차분이 소정 차분 이하일 때에는 상기 원웨이 클러치의 고장이라고 판정하고, ii) 상기 차분이 상기 소정 차분보다 클 때에는 상기 피니언 기어(33)의 고장이라고 판정하도록 구성되어 있는, 하이브리드 자동차.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)은,
    i) 상기 원웨이 클러치의 고장이라고 판정하였을 때에는 하이브리드 모드와 단구동 모드를 허가하고,
    ii) 상기 피니언 기어(33)의 고장이라고 판정하였을 때에는 상기 양구동 모드 및 상기 하이브리드 모드를 금지하고 상기 단구동 모드를 허가하도록 구성되고,
    상기 하이브리드 모드는, 상기 양구동 모드를 금지하고 상기 엔진(22)으로부터의 동력과 상기 제1 모터(MG1) 및 상기 제2 모터(MG2)로부터의 토크에 의해 주행하는 모드이고,
    상기 단구동 모드는, 상기 엔진(22)을 회전 정지 상태로 하고 상기 제2 모터(MG2)로부터의 토크에 의해서만 주행하는 모드인, 하이브리드 자동차.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유성 기어 장치(30, 35)는 상기 제2 모터(MG2)와 상기 링 기어(32)에 연결된 감속 기어(35)를 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)은 상기 제1 회전수가 상기 제2 회전수보다 상기 역치를 초과하여 작을 때에 상기 감속 기어(35)가 고장이라고 판정하도록 구성되어 있는, 하이브리드 자동차.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)이 상기 감속 기어(35)가 고장이라고 판정하였을 때에는, 상기 전자 제어 유닛(24, 40, 70)은 엔진 모터 주행 모드와 제1 모터 단구동 모드를 제외하고 다른 주행 모드를 금지하도록 구성되고,
    상기 엔진 모터 주행 모드는, 상기 엔진(22)으로부터의 동력과 상기 제1 모터(MG1)로부터의 토크에 의해 주행하는 모드이고,
    상기 제1 모터 단구동 모드는, 상기 제1 모터(MG1)로부터의 토크에 의해서만 주행하는 모드인, 하이브리드 자동차.
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