JP4222301B2 - ハイブリッド車のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車のエンジン始動制御装置に関する。

従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が知られていて、走行モードとして、モータジェネレータのみを駆動源とする電気自動車走行モードと、エンジンとモータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車走行モードと、を有する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

しかしながら、上記従来のハイブリッド駆動システムでは、停車中においてもバッテリ容量が低下した場合、発電しなければならないため、エンジンの始動を要する。しかしながら、第１モータジェネレータが故障した場合、エンジンを始動することができない。また、第２モータジェネレータが故障した場合、シリーズモードにて第１モータジェネレータによりエンジンを始動することはできるが、駆動出力軸と駆動力発生機構とが切り離された状態となるため、発進することができない。さらに、出力以外の回転要素を固定する変速比固定モードにて１つのモータジェネレータによりエンジンを始動させた場合、駆動出力軸の回転を許容するシステム構成となる以上、車両は発進してしまい、また、停車するとエンジンも停止する。
以上のことから、停車中にエンジンを始動させ、車両を発進する制御は困難となる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合であっても、停車を維持しながらのエンジン始動と、停車状態から発進してのスムーズな走行を確保することができるハイブリッド車のエンジン始動制御装置およびエンジン始動制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
前記駆動出力部材は、駆動輪に駆動力を伝達し、
前記差動装置は、シングルピニオン型の第１遊星歯車と第２遊星歯車と第３遊星歯車により構成し、
前記駆動力合成変速機は、第１サンギヤと第２サンギヤとを第１回転メンバにより直結し、第１リングギヤと第３サンギヤとを第２回転メンバにより直結し、第２ピニオンキャリアと第３リングギヤとを第３回転メンバにより直結し、前記第１回転メンバと前記第２回転メンバと第３回転メンバと第１ピニオンキャリアと第２リングギヤと第３ピニオンキャリアとの６つの回転要素を有し、
前記第１回転メンバに、第２モータジェネレータを連結し、前記第３回転メンバに、第２クラッチを介してエンジンを連結し、前記第１ピニオンキャリアに、第１クラッチを介して第２モータジェネレータを連結すると共に第１ブレーキを介して変速機ケースに連結し、前記第２リングギヤに、第４クラッチを介して第１モータジェネレータを連結すると共に第２ブレーキを介して変速機ケースに連結し、前記第３ピニオンキャリアに、前記駆動出力部材を連結し、
前記２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合、前記駆動出力部材を固定する固定制御を行うと共に、前記駆動力合成変速機により無段変速比を得る無段変速モードに設定し、正常であるモータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動するエンジン始動制御手段を設け、
前記エンジン始動後、停車状態から発進する過程において、前記駆動出力部材の固定を解除し、前記正常であるモータジェネレータと前記エンジンとのトルク配分により、前記駆動出力部材の回転数を上昇させることとした。

よって、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置にあっては、エンジン始動制御手段において、２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合、駆動出力部材を固定する固定制御が行われると共に、駆動力合成変速機により無段変速比を得る無段変速モードに設定され、正常であるモータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動が行われる。すなわち、駆動出力部材を固定する固定制御により、車両を停止状態にて留めておくことができ、この停止状態でエンジン始動することができる。そして、無段変速モードでエンジン始動しているため、停車状態から発進する過程において、１つのモータとエンジンのトルク配分によりスムーズに走行することができる。この結果、２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合であっても、停車を維持しながらのエンジン始動と、停車状態から発進してのスムーズな走行を確保することができる。

以下、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系の構成を説明する。
図１は実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１のハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1（ジェネレータ）と、第２モータジェネレータMG2（モータジェネレータ）と、駆動出力部材OUT（駆動出力部材）と、これらの入出力要素Ｅ，MG1，MG2，OUTが連結される差動装置（第１遊星歯車PG1、第２遊星歯車PG2、第３遊星歯車PG3）を有する駆動力合成変速機と、を備えている。
なお、以下では駆動出力部材OUTを駆動出力軸OUTと記載する。

そして、選択された走行モードに応じ後述する油圧制御装置５からの制御油圧により締結・解放が制御される摩擦締結要素としては、ハイクラッチHC（第１クラッチ）と、エンジンクラッチEC（第２クラッチ）と、シリーズクラッチSC（第３クラッチ）と、モータジェネレータクラッチMGC（第４クラッチ）と、ローブレーキLB（第１ブレーキ）と、ハイローブレーキHLB（第２ブレーキ）と、を備えている。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記差動装置としての第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と駆動出力軸OUTと各係合要素LB,HC,HLB,EC,SC,MGCの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、モータジェネレータクラッチMGCを介して第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、駆動出力軸OUTが連結されている。なお、駆動出力軸OUTには、両モータジェネレータMG1,MG2のうち、一方のモータジェネレータが故障した場合、エンジン始動時に駆動出力軸OUTを固定する出力軸固定制御ユニット１６（出力部材固定制御ユニット）が設けられている。また、駆動出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
さらに、前記エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とは、シリーズクラッチSCを介して連結されている。

上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、駆動出力軸OUT (PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定モード」と「ハイ側無段変速モード」と「ハイギヤ固定モード」を実現する。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記シリーズクラッチSCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する位置に配置され、締結によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する。

前記モータジェネレータクラッチMGCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2を連結する位置に配置され、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2との締結解除を行う。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図６の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定モード」と「ロー側無段変速モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図６の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定モード」とする。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、第２リングギヤ回転数センサ１３と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令に基づいて、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、エンジンクラッチECと、シリーズクラッチSCと、モータジェネレータクラッチMGCの締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からの駆動力合成変速機入力回転数Ni等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。
走行モードとしては、ローギヤ固定モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。
ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるローギヤ固定モードである。

前記「Low-iVTモード」は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるロー側無段変速モードである。

前記「2ndモード」は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる２速固定モードである。

前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイ側無段変速モードである。

前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイギヤ固定モードである。

そして、前記「１０の走行モード」のエンジン始動制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図４に示すような前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図４は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

さらに、シリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGCを採用したことに伴い、上記「１０の走行モード」に加え、図５に示すように、発進時等で選択されるシリーズローギヤ固定モード（以下、「S-Lowモード」という。）が追加される。この「S-Lowモード」は、ローブレーキLBとハイローブレーキHLBを締結し、エンジンクラッチECとハイクラッチHCとモータジェネレータクラッチMGCを解放し、シリーズクラッチSCを締結することで得られる。

つまり、上記「１０の走行モード」はパラレル型ハイブリッド車としての走行モードであるが、シリーズローギヤ固定モードである「S-Lowモード」については、図６に示すように、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを共線図から切り離し、エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電し、該第１モータジェネレータMG1による発電電力を受け入れて充電するバッテリ４と、該バッテリ４の充電電力を用いて第２モータジェネレータMG2を駆動するというシリーズ型ハイブリッド車としての走行モードということができる。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図５に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・解放する制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図５に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。

これらのモード遷移制御のうち、例えば、エンジンＥの始動・停止とクラッチやブレーキの締結・解放が同時に必要な場合や、複数のクラッチやブレーキの締結・解放が必要な場合や、エンジンＥの始動・停止またはクラッチやブレーキの締結・解放に先行してモータジェネレータ回転数制御が必要な場合等においては、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

次に、作用を説明する。

［エンジン始動制御処理］
図７は統合コントローラ６にて実行されるエンジン始動制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（エンジン始動制御手段）。なお、この処理は、キースイッチ入力後、エンジン暖機時に実行される。

ステップＳ１では、エンジン始動モードであるとき、モータ故障診断が行われ、２つのモータジェネレータMG1,MG2のうち、両方共に正常である場合には、ステップＳ２へ移行し、一方のモータジェネレータが故障である場合には、ステップＳ５へ移行する。
ここで、「モータ故障診断」は、常時、統合コントローラ６にて行われていて、ステップＳ１では、モータ故障診断結果を入力して正常が故障かの判断を行う。

ステップＳ２では、ステップＳ１での２つのモータジェネレータMG1,MG2の両方が共に正常であるとの判断に引き続き、通常のエンジン始動制御が、ステップＳ３のクラッチ制御処理とステップＳ４のエンジン始動処理により実行される。

ステップＳ３では、「S-Lowモード」となるようにクラッチ制御が実行され、ステップＳ４へ移行する。
ここで、「S-Lowモード」は、ローブレーキLBとハイローブレーキHLBを締結し、エンジンクラッチECとハイクラッチHCとモータジェネレータクラッチMGCを解放し、シリーズクラッチSCを締結することで選択される。

ステップＳ４では、ステップＳ３での「S-Lowモード」とするクラッチ制御に続き、差動装置から切り離され、シリーズクラッチSCの締結によりエンジンＥに連結される第１モータジェネレータMG2をスタータモータとしてエンジンＥが始動され、エンジン始動が完了するとエンドへ移行する。

ステップＳ５では、ステップＳ１での２つのモータジェネレータMG1,MG2のうち、一方のモータジェネレータが故障であるとの判断に引き続き、モータ故障時のエンジン始制御が、ステップＳ６〜ステップＳ８の駆動出力軸固定制御処理と、ステップＳ９のクラッチ制御処理と、ステップＳ１０のエンジン始動処理により実行される。

ステップＳ６では、駆動出力軸OUTを変速機ケースTCに固定する出力軸固定制御ユニット１６の固定作動時か否かを判断し、YESの場合はステップＳ９へ移行し、NOの場合はステップＳ７へ移行する。

ステップＳ７では、ステップＳ６での出力軸固定制御ユニット１６の非固定作動時、もしくは、出力軸固定制御ユニット１６を有さないとの判断に続き、セレクトレンジ位置がパーキングレンジ（Ｐレンジ）であるか、もしくは、ブレーキ作動時であるかを判断し、いずれかの条件が成立している場合は、ステップＳ９へ移行し、何れの条件も不成立の場合はステップＳ８へ移行する。

ステップＳ８では、ステップＳ６またはステップＳ７において駆動出力軸OUTが非固定状態にあるとの判断に続き、駆動出力軸OUTを強制的に固定する駆動出力軸固定制御を行い、ステップＳ９へ移行する。
ここで、「駆動出力軸固定制御」とは、実施例１のように、出力軸固定制御ユニット１６を有する場合は、これを固定作動とし、出力軸固定制御ユニット１６を有さない場合は、パーキングレンジへのセレクト操作、もしくは、ブレーキ操作を運転者に促したり、または、制御可能なパーキングアクチュエータやブレーキアクチュエータを有する場合には、制御指令を出して、パーキングレンジへのセレクト制御やブレーキ制御を実行する。

ステップＳ９では、ステップＳ６〜ステップＳ８の何れかのステップにて駆動出力軸OUTの固定が確認されたら、無段変速モードを得るようにクラッチ制御が実行され、ステップＳ１０へ移行する。
ここで、モータ故障時における「クラッチ制御」は、下記のように、「Low-iVTモード」を得る場合と「High-iVTモード」を得る場合とで分けられ、さらに、「Low-iVTモード」と「High-iVTモード」とのそれぞれにおいて、第１モータジェネレータMG1の故障時と第２モータジェネレータMG2の故障時とに分けられる。
(a)「Low-iVTモード」を得る場合
・第１モータジェネレータMG1の故障時
ハイクラッチHC：ＯＦＦ
エンジンクラッチEC：ＯＮ
シリーズクラッチSC：ＯＦＦ
モータジェネレータクラッチMGC：ＯＦＦ
ローブレーキLB：ＯＮ
ハイローブレーキHLB：ＯＦＦ
・第２モータジェネレータMG2の故障時
ハイクラッチHC：ＯＦＦ
エンジンクラッチEC：ＯＮ
シリーズクラッチSC：ＯＦＦ
モータジェネレータクラッチMGC：ＯＮ
ローブレーキLB：ＯＮ
ハイローブレーキHLB：ＯＦＦ
(b)「High-iVTモード」を得る場合
・第１モータジェネレータMG1の故障時
ハイクラッチHC：ＯＮ
エンジンクラッチEC：ＯＮ
シリーズクラッチSC：ＯＦＦ
モータジェネレータクラッチMGC：ＯＦＦ
ローブレーキLB：ＯＦＦ
ハイローブレーキHLB：ＯＦＦ
・第２モータジェネレータMG2の故障時
ハイクラッチHC：ＯＮ
エンジンクラッチEC：ＯＮ
シリーズクラッチSC：ＯＦＦ
モータジェネレータクラッチMGC：ＯＮ
ローブレーキLB：ＯＦＦ
ハイローブレーキHLB：ＯＦＦ

ステップＳ１０では、ステップＳ９での無段変速モードとするクラッチ制御に続き、正常であるモータジェネレータのトルクをエンジンＥに加え、エンジン回転数を上げて始動する処理が実行され、エンジン始動が完了するとエンドへ移行する。

［モータ正常時における通常のエンジン始動制御作用］
モータ正常時には、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４へと進む流れとなり、ステップＳ３にて、「S-Lowモード」とするクラッチ制御が実行され、ステップＳ４にて、シリーズクラッチSCの締結によりエンジンＥに連結される第１モータジェネレータMG2をスタータモータとしてエンジンＥが始動される。

すなわち、「S-Lowモード」は、図８(a)の共線図に示すように、ハイクラッチHC：ＯＦＦ、エンジンクラッチEC：ＯＦＦ、シリーズクラッチSC：ＯＮ、モータジェネレータクラッチMGC：ＯＦＦ、ローブレーキLB：ＯＮ、ハイローブレーキHLB：ＯＮにより得られ、モータジェネレータクラッチMGCの解放とシリーズクラッチSCの締結により、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とが差動装置から切り離され、第１モータジェネレータMG2をスタータモータとしてエンジンＥを始動することができる。

なお、モータ正常時には、「S-Lowモード」とするクラッチ制御に代え、「Low-iVTモード」とするクラッチ制御を行ってもエンジンＥの始動は可能なもので、この場合、図８(b)の共線図に示すように、ハイクラッチHC：ＯＦＦ、エンジンクラッチEC：ＯＮ、シリーズクラッチSC：ＯＦＦ、モータジェネレータクラッチMGC：ＯＮ、ローブレーキLB：ＯＮ、ハイローブレーキHLB：ＯＦＦにより得られ、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とをスタータモータとし、モータトルクをエンジンＥに与え、エンジン回転数を上げることでエンジンＥを始動することができる。

［MG1の故障時に「Low-iVTモード」を得るエンジン始動制御作用］
例えば、低温状態でエンジン始動モードとなったときで、第１モータジェネレータMG1が故障時には、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６（→ステップＳ７→ステップＳ８）→ステップＳ９→ステップＳ１０へと進む流れとなり、ステップＳ６〜ステップＳ８にて、駆動出力軸固定制御が行われ、ステップＳ９にて、「Low-iVTモード」とするクラッチ制御が実行され、ステップＳ１０にて、エンジン始動処理が行われる。

すなわち、「Low-iVTモード」は、図９(a)の共線図に示すように、ハイクラッチHC：ＯＦＦ、エンジンクラッチEC：ＯＮ、シリーズクラッチSC：ＯＦＦ、モータジェネレータクラッチMGC：ＯＦＦ、ローブレーキLB：ＯＮ、ハイローブレーキHLB：ＯＦＦにより得られ、モータジェネレータクラッチMGCとシリーズクラッチSCの解放により、故障である第１モータジェネレータMG1が切り離され、第２モータジェネレータMG2をスタータモータとし、モータトルクをエンジンＥに与え、エンジン回転数を上げることでエンジンＥを始動することができる。

そして、走行時は、図９(b)の共線図に示すように、「Low-iVTモード」でエンジン始動をしているため、停車状態から発進する過程においては、駆動出力軸OUTの固定を解除し、正常である第２モータジェネレータMG2とエンジンＥとのトルク配分により、駆動出力軸OUTの回転数を徐々に上げてゆき、スムーズに走行することができる。

［MG2の故障時に「Low-iVTモード」を得るエンジン始動制御作用］
例えば、低温状態でエンジン始動モードとなったときで、第２モータジェネレータMG2が故障時には、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６（→ステップＳ７→ステップＳ８）→ステップＳ９→ステップＳ１０へと進む流れとなり、ステップＳ６〜ステップＳ８にて、駆動出力軸固定制御が行われ、ステップＳ９にて、「Low-iVTモード」とするクラッチ制御が実行され、ステップＳ１０にて、エンジン始動処理が行われる。

すなわち、「Low-iVTモード」は、図１０(a)の共線図に示すように、ハイクラッチHC：ＯＦＦ、エンジンクラッチEC：ＯＮ、シリーズクラッチSC：ＯＦＦ、モータジェネレータクラッチMGC：ＯＮ、ローブレーキLB：ＯＮ、ハイローブレーキHLB：ＯＦＦにより得られ、正常である第１モータジェネレータMG1をスタータモータとし、モータトルクをエンジンＥに与え、エンジン回転数を上げることでエンジンＥを始動することができる。

そして、走行時は、図１０(b)の共線図に示すように、「Low-iVTモード」でエンジン始動をしているため、停車状態から発進する過程においては、駆動出力軸OUTの固定を解除し、正常である第１モータジェネレータMG1とエンジンＥとのトルク配分により、駆動出力軸OUTの回転数を徐々に上げてゆき、スムーズに走行することができる。

［MG1の故障時に「High-iVTモード」を得るエンジン始動制御作用］
例えば、高温状態でエンジン始動モードとなったときで、第１モータジェネレータMG1が故障時には、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６（→ステップＳ７→ステップＳ８）→ステップＳ９→ステップＳ１０へと進む流れとなり、ステップＳ６〜ステップＳ８にて、駆動出力軸固定制御が行われ、ステップＳ９にて、「Low-iVTモード」とするクラッチ制御が実行され、ステップＳ１０にて、エンジン始動処理が行われる。

すなわち、「High-iVTモード」は、図１１(a)の共線図に示すように、ハイクラッチHC：ＯＮ、エンジンクラッチEC：ＯＮ、シリーズクラッチSC：ＯＦＦ、モータジェネレータクラッチMGC：ＯＦＦ、ローブレーキLB：ＯＦＦ、ハイローブレーキHLB：ＯＦＦにより得られ、モータジェネレータクラッチMGCとシリーズクラッチSCの解放により、故障である第１モータジェネレータMG1が切り離され、第２モータジェネレータMG2をスタータモータとし、モータトルクをエンジンＥに与え、エンジン回転数を上げることでエンジンＥを始動することができる。

そして、走行時は、図１１(b)の共線図に示すように、「High-iVTモード」でエンジン始動をしているため、停車状態から発進する過程においては、駆動出力軸OUTの固定を解除し、正常である第２モータジェネレータMG2とエンジンＥとのトルク配分により、駆動出力軸OUTの回転数を徐々に上げてゆき、スムーズに走行することができる。

［MG1の故障時に「High-iVTモード」を得るエンジン始動制御作用］
例えば、高温状態でエンジン始動モードとなったときで、第２モータジェネレータMG2が故障時には、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６（→ステップＳ７→ステップＳ８）→ステップＳ９→ステップＳ１０へと進む流れとなり、ステップＳ６〜ステップＳ８にて、駆動出力軸固定制御が行われ、ステップＳ９にて、「Low-iVTモード」とするクラッチ制御が実行され、ステップＳ１０にて、エンジン始動処理が行われる。

すなわち、「High-iVTモード」は、図１２(a)の共線図に示すように、ハイクラッチHC：ＯＮ、エンジンクラッチEC：ＯＮ、シリーズクラッチSC：ＯＦＦ、モータジェネレータクラッチMGC：ＯＮ、ローブレーキLB：ＯＦＦ、ハイローブレーキHLB：ＯＦＦにより得られ、正常である第１モータジェネレータMG1をスタータモータとし、モータトルクをエンジンＥに与え、エンジン回転数を上げることでエンジンＥを始動することができる。

そして、走行時は、図１２(b)の共線図に示すように、「High-iVTモード」でエンジン始動をしているため、停車状態から発進する過程においては、駆動出力軸OUTの固定を解除し、正常である第１モータジェネレータMG1とエンジンＥとのトルク配分により、駆動出力軸OUTの回転数を徐々に上げてゆき、スムーズに走行することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車のエンジン始動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、前記２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合、前記駆動出力部材を固定する固定制御を行うと共に（ステップＳ６〜ステップＳ８）、前記駆動力合成変速機により無段変速比を得る無段変速モードに設定し（ステップＳ９）、正常であるモータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動（ステップＳ１０）するエンジン始動制御手段（ステップＳ５）を設けたため、２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合であっても、停車を維持しながらのエンジン始動と、停車状態から発進してのスムーズな走行を確保することができる。

(2) 前記エンジン始動制御手段は、前記駆動出力軸OUTを変速機ケースTCに固定する出力軸固定制御ユニット１６を有する場合は、該出力軸固定制御ユニット１６の固定作動を確認し、前記出力軸固定制御ユニット１６を有さない場合は、セレクトレンジ位置がパーキングレンジであるかブレーキ作動時であるかのいずれかを確認することで（ステップＳ６〜ステップＳ８）、前記駆動出力軸OUTを固定するため、２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合のエンジン始動に先行して行われる駆動出力軸OUTの固定制御を確実に保証することができる。

(3) 前記差動装置は、シングルピニオン型の第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3により構成し、前記駆動力合成変速機は、第１サンギヤS1と第２サンギヤS2とを第１回転メンバM1により直結し、第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とを第２回転メンバM2により直結し、第２ピニオンキャリアPC2と第３リングギヤR3とを第３回転メンバM3により直結し、前記第１回転メンバM1と前記第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有し、前記第１回転メンバM1に、第２モータジェネレータMG2を連結し、前記第３回転メンバM3に、エンジンクラッチECを介してエンジンＥを連結し、前記第１ピニオンキャリアPC1に、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2を連結すると共にローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結し、前記第２リングギヤR2に、モータジェネレータクラッチMGCを介して第１モータジェネレータMG1を連結すると共にハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結し、前記第３ピニオンキャリアPC3に、前記駆動出力軸OUTを連結したため、走行モードとして、ハイブリッド車モードと電気自動車モードのそれぞれで、２つの無段変速モードと３つの固定変速モードを達成することができる。

(4) 前記エンジン始動制御手段は、第１モータジェネレータMG1の故障時、前記駆動出力軸OUTを固定する固定制御を行うと共に、前記モータジェネレータクラッチMGCを切り離し、前記エンジンクラッチECと前記ローブレーキLBを締結することで前記駆動力合成変速機を「Low-iVTモード」に設定し、正常である第２モータジェネレータMG2のトルクをエンジンＥに加え、エンジン回転数を上げて始動するため、低温状況下で第１モータジェネレータMG1の故障した時、停車を維持しながらのエンジン始動と、停車状態から発進してのスムーズな走行を確保することができる。

(5) 前記エンジン始動制御手段は、第２モータジェネレータMG2の故障時、前記駆動出力軸OUTを固定する固定制御を行うと共に、前記エンジンクラッチECとモータジェネレータクラッチMGCとローブレーキLBを締結することで前記駆動力合成変速機を「Low-iVTモード」に設定し、正常である第１モータジェネレータMG1のトルクをエンジンＥに加え、エンジン回転数を上げて始動するため、低温状況下で第２モータジェネレータMG2の故障した時、停車を維持しながらのエンジン始動と、停車状態から発進してのスムーズな走行を確保することができる。

(6) 前記エンジン始動制御手段は、第１モータジェネレータMG1の故障時、前記駆動出力軸OUTを固定する固定制御を行うと共に、前記モータジェネレータクラッチMGCを切り離し、前記ハイクラッチHCと前記エンジンクラッチECを締結することで前記駆動力合成変速機を「High-iVTモード」に設定し、正常である第２モータジェネレータMG2のトルクをエンジンＥに加え、エンジン回転数を上げて始動するため、高温状況下で第１モータジェネレータMG1の故障した時、停車を維持しながらのエンジン始動と、停車状態から発進してのスムーズな走行を確保することができる。

(7) 前記エンジン始動制御手段は、第２モータジェネレータMG2の故障時、前記駆動出力軸OUTを固定する固定制御を行うと共に、前記ハイクラッチHCとエンジンクラッチECとモータジェネレータクラッチMGCを締結することで前記駆動力合成変速機を「High-iVTモード」に設定し、正常である第１モータジェネレータMG1のトルクをエンジンＥに加え、エンジン回転数を上げて始動するため、高温状況下で第２モータジェネレータMG2の故障した時、停車を維持しながらのエンジン始動と、停車状態から発進してのスムーズな走行を確保することができる。

以上、本発明のハイブリッド車のエンジン始動制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１のエンジン始動制御装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機を搭載したハイブリッド車への適用例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機を搭載したハイブリッド車にも適用することができる。さらに、動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えた他のハイブリッド車にも適用することができる。

実施例１のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド車を示す全体システム図である。 実施例１のエンジン始動制御装置を搭載したハイブリッド車において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のエンジン始動制御装置を搭載したハイブリッド車においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のエンジン始動制御装置を搭載したハイブリッド車において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。 実施例１のエンジン始動制御装置を搭載したハイブリッド車において「１０の走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキ・シリーズクラッチ・モータジェネレータクラッチの作動表である。 実施例１のエンジン始動制御装置を搭載したハイブリッド車において各係合要素との関係を示す共線図である。 実施例１の統合コントローラにて実行されるエンジン始動制御処理の流れを示すフローチャートである。 「S-Lowモード」による通常時のエンジン始動共線図と「Low-iVTモード」によるエンジン始動共線図である。 第１モータジェネレータ故障時に「Low-iVTモード」でエンジン始動する場合のエンジン始動共線図と走行共線図である。 第２モータジェネレータ故障時に「Low-iVTモード」でエンジン始動する場合のエンジン始動共線図と走行共線図である。 第１モータジェネレータ故障時に「High-iVTモード」でエンジン始動する場合のエンジン始動共線図と走行共線図である。 第２モータジェネレータ故障時に「High-iVTモード」でエンジン始動する場合のエンジン始動共線図と走行共線図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
MG1 第１モータジェネレータ
MG2 第２モータジェネレータ
OUT 駆動出力軸（駆動出力部材）
PG1 第１遊星歯車
PG2 第２遊星歯車
PG3 第３遊星歯車
HC ハイクラッチ（第１クラッチ）
EC エンジンクラッチ（第２クラッチ）
SC シリーズクラッチ（第３クラッチ）
MGC モータジェネレータクラッチ（第４クラッチ）
LB ローブレーキ（第１ブレーキ）
HLB ハイローブレーキ（第２ブレーキ）
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 油圧制御装置
６ 統合コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ エンジン回転数センサ
１０ 第１モータジェネレータ回転数センサ
１１ 第２モータジェネレータ回転数センサ
１２ 第３リングギヤ回転数センサ
１３ 第２リングギヤ回転数センサ
１６ 出力軸固定制御ユニット（出力部材固定制御ユニット）

Claims (6)

1. 動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
   前記駆動出力部材は、駆動輪に駆動力を伝達し、
   前記差動装置は、シングルピニオン型の第１遊星歯車と第２遊星歯車と第３遊星歯車により構成し、
   前記駆動力合成変速機は、第１サンギヤと第２サンギヤとを第１回転メンバにより直結し、第１リングギヤと第３サンギヤとを第２回転メンバにより直結し、第２ピニオンキャリアと第３リングギヤとを第３回転メンバにより直結し、前記第１回転メンバと前記第２回転メンバと第３回転メンバと第１ピニオンキャリアと第２リングギヤと第３ピニオンキャリアとの６つの回転要素を有し、
   前記第１回転メンバに、第２モータジェネレータを連結し、前記第３回転メンバに、第２クラッチを介してエンジンを連結し、前記第１ピニオンキャリアに、第１クラッチを介して第２モータジェネレータを連結すると共に第１ブレーキを介して変速機ケースに連結し、前記第２リングギヤに、第４クラッチを介して第１モータジェネレータを連結すると共に第２ブレーキを介して変速機ケースに連結し、前記第３ピニオンキャリアに、前記駆動出力部材を連結し、
   前記２つのモータのうち、一方のモータが故障した場合、前記駆動出力部材を固定する固定制御を行うと共に、前記駆動力合成変速機により無段変速比を得る無段変速モードに設定し、正常であるモータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動するエンジン始動制御手段を設け、
   前記エンジン始動後、停車状態から発進する過程において、前記駆動出力部材の固定を解除し、前記正常であるモータジェネレータと前記エンジンとのトルク配分により、前記駆動出力部材の回転数を上昇させること
   を特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、前記駆動出力部材を変速機ケースに固定する出力部材固定制御ユニットを有する場合は、該出力部材固定制御ユニットの固定作動を確認し、前記出力部材固定制御ユニットを有さない場合は、セレクトレンジ位置がパーキングレンジであるかブレーキ作動時であるかのいずれかを確認することで、前記駆動出力部材を固定すること
   を特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
3. 請求項１に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、第１モータジェネレータの故障時、前記駆動出力部材を固定する固定制御を行うと共に、前記第４クラッチを切り離し、前記第２クラッチと前記第１ブレーキを締結することで前記駆動力合成変速機をロー側無段変速モードに設定し、正常である第２モータジェネレータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動すること
   を特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
4. 請求項１に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、第２モータジェネレータの故障時、前記駆動出力部材を固定する固定制御を行うと共に、前記第２クラッチと第４クラッチと第１ブレーキを締結することで前記駆動力合成変速機をロー側無段変速モードに設定し、正常である第１モータジェネレータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動すること
   を特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
5. 請求項１に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、第１モータジェネレータの故障時、前記駆動出力部材を固定する固定制御を行うと共に、前記第４クラッチを切り離し、前記第１クラッチと前記第２クラッチを締結することで前記駆動力合成変速機をハイ側無段変速モードに設定し、正常である第２モータジェネレータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動すること
   を特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
6. 請求項１に記載されたハイブリッド車のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動制御手段は、第２モータジェネレータの故障時、前記駆動出力部材を固定する固定制御を行うと共に、前記第１クラッチと第２クラッチと第４クラッチを締結することで前記駆動力合成変速機をハイ側無段変速モードに設定し、正常である第１モータジェネレータのトルクをエンジンに加え、エンジン回転数を上げて始動すること
   を特徴とするハイブリッド車のエンジン始動制御装置。

Images