(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
直列に配置されるエンジン及びモータと、前記モータと駆動輪との間に配置されるクラッチと、前記クラッチに供給される油圧を調圧する調圧機構と、少なくとも発進時に前記クラッチに供給される油圧を前記調圧機構によって前記クラッチがスリップする油圧に調圧するウェットスタートクラッチ制御を行うハイブリッド車両の故障判定装置であって、
アクセル開度に基づき要求駆動力を演算し、該要求駆動力を前記クラッチで伝達するのに必要な前記クラッチのトルク容量を目標トルク容量として演算する目標トルク容量演算手段と、
前記エンジンの実トルク及び前記モータの実トルクを演算する実トルク演算手段と、
前記目標トルク容量と前記エンジンの実トルク及び前記モータの実トルクの和との偏差であるトルク偏差を演算するトルク偏差演算手段と、
前記ウェットスタートクラッチ制御中に前記トルク偏差が第1故障判定値よりも大きくなった場合に前記クラッチに締結不良が生じていると判定する故障判定手段と、
を備えた故障判定装置。
直列に配置されるエンジン及びモータと、前記モータと駆動輪との間に配置されるクラッチと、前記クラッチに供給される油圧を調圧する調圧機構と、少なくとも発進時に前記クラッチに供給される油圧を前記調圧機構によって前記クラッチがスリップする油圧に調圧するウェットスタートクラッチ制御を行うハイブリッド車両における故障判定方法であって、
アクセル開度に基づき要求駆動力を演算し、該要求駆動力を前記クラッチで伝達するのに必要な前記クラッチのトルク容量を目標トルク容量として演算する目標トルク容量演算ステップと、
前記エンジンの実トルク及び前記モータの実トルクを演算する実トルク演算ステップと、
前記目標トルク容量と前記エンジンの実トルク及び前記モータの実トルクの和との偏差であるトルク偏差を演算するトルク偏差演算ステップと、
前記ウェットスタートクラッチ制御中に前記トルク偏差が第1故障判定値よりも大きくなった場合に前記クラッチに締結不良が生じていると判定する故障判定ステップと、
を含む故障判定方法。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0014】
図1は、ハイブリッド車両(以下、車両という。)100の全体構成図である。車両100は、エンジン1と、第1クラッチ2と、モータジェネレータ(以下、MGという。)3と、第1オイルポンプ4と、第2オイルポンプ5と、第2クラッチ6と、無段変速機(以下、CVTという。)7と、駆動輪8と、統合コントローラ50とを備える。
【0015】
エンジン1は、ガソリン、ディーゼル油等を燃料とする内燃機関であり、統合コントローラ50からの指令に基づいて、回転速度、トルク等が制御される。
【0016】
第1クラッチ2は、エンジン1とMG3との間に介装されたノーマルオープンの油圧式クラッチである。第1クラッチ2は、統合コントローラ50からの指令に基づき、第1オイルポンプ4又は第2オイルポンプ5の吐出圧を元圧として油圧コントロールバルブユニット71によって調圧された油圧によって、締結・解放状態が制御される。第1クラッチ2としては、例えば、乾式多板クラッチが用いられる。
【0017】
MG3は、エンジン1に対して直列に配置され、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型回転電機である。MG3は、統合コントローラ50からの指令に基づいて、インバータ9により作り出された三相交流を印加することにより制御される。MG3は、バッテリ10からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することができる。また、MG3は、ロータがエンジン1や駆動輪8から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ10を充電することができる。
【0018】
第1オイルポンプ4は、MG3の回転がベルト4bを介して伝達されることによって動作するベーンポンプである。第1オイルポンプ4は、CVT7のオイルパン72に貯留される作動油を吸い上げ、油圧コントロールバルブユニット71に油圧を供給する。
【0019】
第2オイルポンプ5は、バッテリ10から電力の供給を受けて動作する電動オイルポンプである。第2オイルポンプ5は、統合コントローラ50からの指令に基づき、第1オイルポンプ4のみでは油量が不足する場合に駆動され、第1オイルポンプ4と同様にCVT7のオイルパン72に貯留される作動油を吸い上げ、油圧コントロールバルブユニット71に油圧を供給する。
【0020】
第2クラッチ6は、MG3とCVT7及び駆動輪8との間に介装される。第2クラッチは、統合コントローラ50からの指令に基づき、第1オイルポンプ4又は第2オイルポンプ5の吐出圧を元圧として油圧コントロールバルブユニット71によって調圧された油圧により、締結・解放が制御される。第2クラッチ6としては、例えば、ノーマルオープンの湿式多板クラッチが用いられる。
【0021】
CVT7は、MG3の下流に配置され、車速やアクセル開度等に応じて変速比を無段階に変更することができる。CVT7は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、両プーリに掛け渡されたベルトとを備える。第1オイルポンプ4及び第2オイルポンプ5からの吐出圧を元圧として油圧コントロールバルブユニット71によってプライマリプーリ圧とセカンダリプーリ圧を作り出し、プーリ圧によりプライマリプーリの可動プーリとセカンダリプーリの可動プーリとを軸方向に動かし、ベルトのプーリ接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更する。
【0022】
CVT7の出力軸には、図示しない終減速ギヤ機構を介してディファレンシャル12が接続され、ディファレンシャル12には、ドライブシャフト13を介して駆動輪8が接続される。
【0023】
統合コントローラ50には、エンジン1の回転速度Neを検出する回転速度センサ51、CVT7の入力回転速度Nin(=第2クラッチ6の出力回転速度)を検出する回転速度センサ52、アクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ53、CVT7のセレクトポジション(前進、後進、ニュートラル及びパーキングを切り替えるセレクトレバー又はセレクトスイッチの状態)を検出するインヒビタスイッチ54、車速VSPを検出する車速センサ55等からの信号が入力される。統合コントローラ50は、入力されるこれら信号に基づき、エンジン1、MG3(インバータ9)、CVT7に対する各種制御を行う。
【0024】
具体的には、統合コントローラ50は、アクセル開度APO及び車速VSPに基づき要求駆動力(運転者が要求する加速度を実現する駆動力)を演算し、この要求駆動力が実現されるようエンジン1及びMG3のトルクをそれぞれ制御する。
【0025】
また、統合コントローラ50は、要求駆動力を伝達可能な第2クラッチ6のトルク容量を目標トルク容量に設定し、第2クラッチ6のトルク容量が目標トルク容量となるように油圧コントロールバルブユニット71から第2クラッチ6に供給される油圧を制御する。
【0026】
また、統合コントローラ50は、アクセル開度APO及び車速VSPに基づき目標変速比を演算し、この目標変速比が実現されるようにCVT7の変速比を制御する。
【0027】
また、統合コントローラ50は、
図2に示すモード切換マップを参照して、車両100の運転モードとして、EVモードとHEVモードとを切り換える。
【0028】
EVモードは、第1クラッチ2を解放し、MG3のみを駆動源として走行するモードである。EVモードは、要求駆動力が低く、バッテリ10のSOCが十分な時に選択される。
【0029】
HEVモードは、第1クラッチ2を締結し、エンジン1とMG3とを駆動源として走行するモードである。HEVモードは、要求駆動力が高い時、あるいは、バッテリ10のSOCが不足する時に選択される。
【0030】
なお、EVモードとHEVモードとの切り換えがハンチングしないように、EVモードからHEVモードへの切換線は、HEVモードからEVモードへの切換線よりも高車速側かつアクセル開度大側に設定される。
【0031】
また、車両100がトルクコンバータを備えていないので、
図2に示すウェットスタートクラッチ領域(発進・減速停車時に使用される車速がVSP1以下の低車速領域、VSP1は、例えば、10km/h)では、統合コントローラ50は、第2クラッチ6をスリップさせながら発進及び停止するウェットスタートクラッチ制御を行う。
【0032】
具体的には、CVT7のセレクトポジションがN、P等の非走行ポジションからD、R等の走行ポジションに切り換えられて車両100が発進する場合は、統合コントローラ50は、第2クラッチ6に供給される油圧を徐々に増大させ、第2クラッチ6をスリップさせながら徐々に締結する。そして、車速がVSP1に到達すると、統合コントローラ50は、第2クラッチ6を完全締結し、ウェットスタートクラッチ制御を終了する。
【0033】
また、CVT7のセレクトポジションが走行ポジションで車両100が走行しており、車両100が減速してVSP1まで車速が低下した場合は、統合コントローラ50は、第2クラッチ6に供給される油圧を徐々に低下させ、第2クラッチ6をスリップさせながら徐々に解放する。そして、車両100が停車すると、統合コントローラ50は、第2クラッチ6を完全解放し、ウェットスタートクラッチ制御を終了する。
【0034】
なお、ウェットスタートクラッチ制御中は、統合コントローラ50は、第2クラッチ6における回転速度差が目標とする回転速度差になるように、エンジン1及びMG3を制御する。
【0035】
ところで、車両100において、第2クラッチ6に供給する油圧が不足して第2クラッチ6の締結不良(MIN圧故障)が生じた場合は、その元となるライン圧が低下している可能性があり、ライン圧が低下しているとCVT7においてベルト滑りが発生する可能性がある。このため、第2クラッチ6の締結不良が生じた場合は、早急にそれを判定し、エンジン1及びMG3のトルクダウン等、適切な制御を行う必要がある。
【0036】
しかしながら、上記の通り、ウェットスタートクラッチ制御中、第2クラッチ6はスリップ状態になるので、ウェットスタートクラッチ制御中は、第2クラッチ6の締結不良の発生の有無に関わらず第2クラッチ6に回転速度差が生じ、回転速度差のみに基づいて第2クラッチに締結不良が生じているか否かの判定をすることが難しい。
【0037】
そこで、車両100においては、以下に説明する故障判定処理により、第2クラッチ6に締結不良が生じているかの判定を行う。
【0038】
図3は、統合コントローラ50が行う第2クラッチ6の故障判定処理の内容を示したフローチャートである。
【0039】
これについて説明すると、まず、S1では、統合コントローラ50は、故障判定条件が成立しているか判断する。故障判定条件は、CVT7のセレクトポジションがD、R等の走行用ポジションにあり、アクセル開度が0よりも大きく、運転モード切換中でなく、セレクトポジション変更中でなく、かつ、センサ等のフェールが検知されていない場合に成立していると判断される。故障判定条件が成立している場合は処理がS2に進み、そうでない場合は処理が終了する。
【0040】
S2では、統合コントローラ50は、アクセル開度APO、車速VSP、エンジン1の回転速度Ne、MG3の回転速度Nm、CVT7の入力回転速度Ninを読み込む。アクセル開度APO、車速VSP、エンジン1の回転速度Ne、及び、CVT7の入力回転速度Ninはセンサにより検出された値であり、MG3の回転速度NmはMG3の制御信号から演算される値である。
【0041】
S3では、統合コントローラ50は、エンジン1の実トルクTe及びMG3の実トルクTmを演算する。エンジン1の実トルクTeは、アクセル開度APO及びエンジン1の回転速度Neに基づき、エンジン1のトルクマップを参照することによって演算することができる。MG3の実トルクは、MG3の電気負荷(電流値)に基づき演算することができる。
【0042】
S4では、統合コントローラ50は、第2クラッチ6の目標トルク容量Tcを演算する。目標トルク容量Tcは、アクセル開度APO及び車速VSPに基づき演算される要求駆動力を伝達するのに必要な第2クラッチ6のトルク容量であり、要求駆動力に基づき演算することができる。
【0043】
S5では、統合コントローラ50は、MG3の回生によって第2クラッチ6締結不良時のエンジン1の空吹きを抑制することができるか判断する。エンジン1の空吹きを抑制できるかは、エンジン1の実トルク及びMG3の回生能力に依存し、アクセル開度APOが所定開度APOthよりも小さい場合、又は、バッテリ10のSOCが所定の所定値SOCthよりも小さい場合に、MG3の回生によってエンジン1の空吹きを抑制することができると判断される。
【0044】
MG3の回生によってエンジン1の空吹きを抑制することができると判断された場合は処理がS6に進み、抑制する事ができないと判断された場合は処理がS10に進む。
【0045】
S6では、統合コントローラ50は、第2クラッチ6の目標トルク容量Tcとエンジン1の実トルクTe及びMG3の実トルクTmの和(=CVT7の実入力トルク)との偏差の絶対値(以下、「トルク偏差」という。)を演算し、これが第1故障判定値δ1よりも大きいか判断する。
【0046】
第2クラッチ6に締結不良が発生している場合は、第2クラッチ6における回転速度差が目標とする回転速度差よりも大きくならないようにMG3による回生が行われ、MG3のトルクが負値になるので、エンジン1及びMG3から第2クラッチ6に入力されるトルクが小さくなり、トルク偏差が大きくなる。
【0047】
したがって、トルク偏差が第1故障判定値δ1よりも大きい場合は、統合コントローラ50は、第2クラッチ6に締結不良が生じている可能性があると判断され、処理がS7に進む。そうでない場合は処理がS14に進む。
【0048】
S7では、統合コントローラ50は、故障判定フラグに1をセットするとともに、故障判定タイマをカウントアップする。故障判定タイマは、トルク偏差が第1故障判定値δ1よりも大きくなっている時間を計測するためのタイマである。
【0049】
S8では、統合コントローラ50は、故障判定タイマの値が故障判定閾値TFAILよりも大きくなったか判断する。故障判定タイマの値が故障判定閾値TFAILよりも大きい場合は処理がS9に進み、統合コントローラ50は、第2クラッチ6に締結不良が発生していると判定する。故障判定タイマの値が故障判定閾値TFAILよりも大きくない場合は処理が終了する。
【0050】
トルク偏差が第1故障判定値δ1よりも大きくなった場合に直ちに第2クラッチ6に締結不良が生じていると判断しないのは、セレクトポジションが走行用ポジションになって統合コントローラ50は走行用ポジションと認識しているにもかかわらず油圧コントロールバルブユニット71の作動遅れによって第2クラッチ6が締結していない状態(疑似D状態)である場合にもトルク偏差が一時的に第1故障判定値δ1よりも大きくなるので、このような疑似D状態と第2クラッチ6の締結不良とを区別するためである。
【0051】
一方、S5でMG3の回生によってエンジン1の空吹きを抑制することができないと判断されて進むS10では、統合コントローラ50は、MG3の回転速度NmとCVT7の入力回転速度Ninとに基づき第2クラッチ6における回転速度差を演算し、これが第2故障判定値δ2よりも大きいか判断する。
【0052】
第2クラッチ6に締結不良が発生している場合は、上記の通り、第2クラッチ6における回転速度差が目標とする回転速度差よりも大きくならないようにMG3による回生が行われる。しかしながら、アクセル開度APOが大きくエンジン1の空吹きをMG3の回生で抑制できない場合、又は、バッテリ10のSOCが高いためにMG3による回生を十分に行えずエンジン1の空吹きをMG3の回生で抑制できない場合は、エンジン1の空吹きが生じ、上記トルク偏差による第2クラッチ6の締結不良の判定が難しくなる。
【0053】
このため、このような場合は、第2クラッチ6における回転速度差に基づいた第2クラッチ6に締結不良の判定を行うようにし、回転速度差が第2故障判定値δ2よりも大きい場合は、第2クラッチ6に締結不良が生じている可能性があるとして、処理がS11に進み、そうでない場合は処理がS14に進む。
【0054】
S11〜S13の処理はS7〜S9の処理と同じであり、故障判定フラグに1がセットされて故障判定タイマがカウントアップされる。そして、故障判定タイマの値が故障判定閾値TFAILよりも大きくなった場合には第2クラッチ6に締結不良が発生していると判定される。
【0055】
一方、S6でトルク偏差が第1故障判定値δ1よりも小さいと判断された場合、及び、S10で回転速度差が第2故障判定値δ2よりも小さいと判断された場合は、処理がS14に進み、統合コントローラ50は故障判定フラグに0をセットする。
【0056】
S15では、統合コントローラ50は、復帰判定条件が成立しているか判断する。復帰判定条件は、以下の2つの条件のいずれかが成立している場合に成立していると判断される。
・トルク偏差<第1復帰判定値Δ1、かつ、回転速度差<第2復帰判定値Δ2
・アクセル開度APO>0、かつ、回転速度差≒0
【0057】
復帰判定条件が成立していると判断された場合は処理がS16に進み、復帰判定タイマがカウントアップされる。
【0058】
S17では、統合コントローラ50は、復帰判定タイマが復帰判定閾値TSAFEよりも大きくなったか判断する。復帰判定タイマが復帰判定閾値TSAFEよりも大きくなったと判断された場合は処理がS18に進み、統合コントローラ50は、故障判定タイマ及び復帰判定タイマをリセットし、第2クラッチ6が正常であると判定する。
【0059】
図4は、アクセルペダルが踏み込まれて車両が発進する時に第2クラッチ6の故障判定が行われる様子を示している。この例では、アクセルペダルが2回踏み込まれており、1回目の踏み込み時に第2クラッチ6に油圧が供給されない不具合が発生している。
【0060】
このため時刻t11〜t12では、回転速度差の上昇を抑えるためにMG3によって回生が行われており、MG3のトルクが負になることでトルク偏差(第2クラッチ6の目標トルク容量Tcとエンジン1の実トルクTe及びMG3の実トルクTmの和のとの偏差)が大きくなり、故障判定フラグが1になる。
【0061】
この間、故障判定タイマのカウントアップが行われるが、この例では故障判定タイマの値が故障判定閾値TFAILに達する前にトルク偏差が小さくなって故障判定フラグが0になっているため、第2クラッチ6に締結不良が発生しているとの判定はなされない。
【0062】
2回目の踏み込みでは第2クラッチ6に油圧が正常に供給され、ウェットスタートクラッチ制御が正常に行われている。
【0063】
ウェットスタートクラッチ制御中、MG3による回生は行われないので、トルク偏差は第1復帰判定値Δ1よりも小さく、また、ウェットスタートクラッチ制御が進行するにつれ第2クラッチ6における回転速度差が小さくなり、時刻t13で第2復帰判定値Δ2よりも小さくなる。
【0064】
そしてこの状態が所定時間(復帰判定タイマが復帰判定閾値TSAFEに達するまでの時間)継続すると、故障判定タイマ及び復帰判定タイマがリセットされる(時刻t14)。
【0065】
また、
図5は、アクセルペダルが大きく踏み込まれて車両が発進する時に第2クラッチ6の故障判定が行われる様子を示している。この例では、アクセルペダルが2回踏み込まれており、1回目の踏み込み時に第2クラッチ6に油圧が供給されない不具合が発生している。
【0066】
時刻t21〜t22では、第2クラッチ6における回転速度差が大きくなり、故障判定フラグが1になる。そして、この間、故障判定タイマのカウントアップが行われるが、この例では故障判定タイマの値が故障判定閾値TFAILに達する前にトルク偏差が小さくなって故障判定フラグが0になっているため、第2クラッチ6に締結不良が発生しているとの判定はなされない。
【0067】
2回目の踏み込みでは第2クラッチ6に油圧が正常に供給され、ウェットスタートクラッチ制御が正常に行われている。
【0068】
ウェットスタートクラッチ制御中、MG3による回生は行われないので、トルク偏差は第1復帰判定値Δ1よりも小さく、また、ウェットスタートクラッチ制御が進行するにつれ第2クラッチ6における回転速度差が小さくなり、時刻t23で第2復帰判定値Δ2よりも小さくなる。
【0069】
そしてこの状態が所定時間(復帰判定タイマが復帰判定閾値TSAFEに達するまでの時間)継続すると、故障判定タイマ及び復帰判定タイマがリセットされる(時刻t24)。
【0070】
したがって、上記故障判定処理によれば、セレクトポジションが非走行ポジションから走行ポジションに操作され、ウェットスタートクラッチ制御が行われている間であっても、トルク偏差に基づき第2クラッチ6の締結不良を判定することができる。これにより、第2クラッチ6の締結不良を早期に判定することができ、エンジン1及びMG3のトルクダウン等、適切な制御を開始することができる。
【0071】
また、アクセルペダルの踏み込み量が大きくエンジン1の空吹きの程度が大きい、バッテリ10のSOCが高くMG3によって十分な回生を行えない等によって、第2クラッチ6の締結不良によるエンジン1の空吹きをMG3の回生によって抑制できない状況では、第2クラッチ6における回転速度差に基づき第2クラッチ6の締結不良を判定するようにした。これにより、エンジン1の空吹きが発生し、上記トルク偏差による第2クラッチ6の締結不良の判定が難しくなる場合であっても、第2クラッチ6の締結不良を判定することができる。
【0072】
また、第2クラッチ6の締結不良を判定するにあたって参照する条件が成立した時間の累積値が所定値になった場合に第2クラッチ6に締結不良が生じていると判定するようにしたことで、故障判定の精度を向上させることができる。特に、疑似Dのように一時的に第2クラッチ6が締結されない状況を第2クラッチ6の締結不良と誤判定するのを防止することができる。
【0073】
また、アクセルペダルが踏み込まれており、かつ、第2クラッチ6における回転速度差が略ゼロの場合や、ウェットスタートクラッチ制御中に、トルク偏差が第1復帰判定値Δ1よりも小さく、かつ、第2クラッチ6における回転速度差が第2復帰判定値Δ2よりも小さい場合のように、第2クラッチ6が正常であると判断できる状況では累積値をリセットするようにした。
【0074】
これにより、第2クラッチ6が一時的に締結不良になった場合であっても、その後復帰した場合には第2クラッチ6が正常であると判定することができ、エンジン1及びMG3のトルクダウン等が不必要に行われるのを防止することができる。
【0075】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【0076】
例えば、上記実施形態では車両100が変速機としてCVT7を備えているが、CVT7に代えてその他の方式の変速機(ステップAT、トロイダルCVT、2ペダルMT等)を備えていてもよい。
【0077】
本願は日本国特許庁に2013年6月3日に出願された特願2013−116835号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。