JP3974129B2 - ハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源として原動機と電動機とを備えるハイブリッド車両に、電動機と当該電動機で駆動すべき車輪との間の動力伝達が可能な状態と不能な状態とに切換自在とするために設けられる摩擦係合要素の制御装置に関する。

従来、前後輪の一方を原動機たるエンジンで駆動し、他方を電動機で駆動するようにしたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において、小型の電動機で大きな駆動トルクを得られるように、電動機と当該電動機で駆動すべき車輪との間に減速比の大きな減速機を介設する場合、電動機の回転速度が車輪の回転速度よりかなり速くなり、車速がある限度以上になると、電動機の回転速度が許容上限速度（定格速度）を超えてしまう。そこで、電動機と車輪との間の動力伝達が可能な状態と不能な状態とに切換自在とするための油圧クラッチや油圧ブレーキから成る摩擦係合要素を設け、車速が所定の閾値より低ければ、動力伝達が可能となるように摩擦係合要素を係合させるが、車速が閾値より高ければ、動力伝達が不能となるように摩擦係合要素を解放させ、電動機が車輪側からの逆駆動で定格速度を超えて過回転することを防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

尚、摩擦係合要素を解放しても、オイルの粘性に起因して発生する摩擦係合要素のフリクション分のトルクが車輪側から伝達されて、電動機の回転速度が一時的にオーバーシュートする。このオーバーシュート量はオイルの粘性が高くなる低温時ほど大きくなる。そこで、上記特許文献１に記載のものでは、摩擦係合要素の温度が低くなるほど上記閾値が低車速側に変更されるように閾値を補正し、低温時には摩擦係合要素を比較的低い車速で解放させ、電動機の回転速度がそのオーバーシュートで定格速度を超えることを防止できるようにしている。

ところで、電動機をある程度大型のものとして、電動機と車輪との間に介設する減速機の減速比を小さくし、或いは、定格速度の高い電動機を使用すれば、極端な高車速で走行しない限り電動機の過回転は生じない。然し、電動機の非作動時（電動機による駆動と回生発電の何れも行わない状態）に摩擦係合要素が係合状態に維持されて、電動機が車輪側から逆駆動されると、電動機の引き摺りによる損失（逆起電力の発生による損失）を生じ、この損失は図７にａ線で示すように車速の増加に伴って加速度的に増加する。また、電動機の非作動時に摩擦係合要素が解放されると、オイルの粘性に起因する摩擦係合要素のフリクションによる損失を生ずる。この損失は、図７にｂ１，ｂ２，ｂ３線で示すように低中車速域で電動機の引き摺りによる損失より大きくなる。更に、摩擦係合要素のフリクションによる損失は温度依存性が高く、摩擦係合要素の温度が常温であればｂ１線で示すように損失は比較的小さいが、摩擦係合要素の温度が低くなるにつれてｂ２，ｂ３線で示すように損失が大きくなる。燃費性を良くするには、電動機の引き摺りによる損失と、摩擦係合要素のフリクションによる損失とを考慮して、摩擦係合要素を適切に制御することが必要になる。
特許第３５５１１７８号公報 特開２００４−２０８４４５号公報

本発明は、以上の点に鑑み、電動機の引き摺りによる損失や摩擦係合要素のフリクションによる損失で現実に発生する損失をできるだけ低く抑えられるように摩擦係合要素を制御して、燃費性を可及的に向上し得るようにしたハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、駆動源として原動機と電動機とを備えるハイブリッド車両に、前記電動機と当該電動機で駆動すべき車輪との間の動力伝達が可能な状態と不能な状態とに切換自在とするために設けられる摩擦係合要素の制御装置であって、車速を検出する車速検出手段と、前記電動機の非作動時に、前記車速検出手段の検出車速が所定の閾値より低ければ前記動力伝達が可能となるように前記摩擦係合要素を係合させ、前記車速検出手段の検出車速が前記閾値より高ければ前記動力伝達が不能となるように前記摩擦係合要素を解放させる摩擦係合要素用制御手段とを備えるものにおいて、前記摩擦係合要素の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度が低くなるほど前記閾値が高車速側に変更されるように前記閾値を補正する第１の閾値補正手段とを備えることを特徴とする。

特に、本発明においては、電動機の非作動時における摩擦係合要素の係合で生ずる電動機の引き摺りによる損失を電動機損失、電動機の非作動時における摩擦係合要素の解放で生ずる摩擦係合要素のフリクションによる損失を摩擦係合要素損失として、前記第１の閾値補正手段は、車速に対する電動機損失の変化特性（図７のａ線）と、摩擦係合要素の温度が前記温度検出手段の検出温度に等しいときの車速に対する摩擦係合要素損失の変化特性（図７のｂ１、ｂ２，ｂ３線）とから求められる電動機損失と摩擦係合要素損失とが略等しくなる車速に前記閾値を補正するように構成されることが望ましい。

ここで、電動機損失と摩擦係合要素損失とが等しくなる車速より低い車速域では、摩擦係合要素損失の方が電動機損失より大きくなるが、上記の構成によれば、この車速域では摩擦係合要素が係合状態に維持されるため、摩擦係合要素損失は発生せず、発生する損失は比較的小さな電動機損失になる。一方、電動機損失と摩擦係合要素損失とが等しくなる車速より高い車速域では、電動機損失の方が摩擦係合要素損失より大きくなるが、上記の構成によれば、この車速域では摩擦係合要素が解放されるため、電動機損失は発生せず、発生する損失は比較的小さな摩擦係合要素損失になる。即ち、電動機損失と摩擦係合要素損失とのうち大きい方の損失が発生しないように摩擦係合要素の係合と解放の切換が行われるため、損失の低減により燃費性が可及的に向上する。

また、摩擦係合要素の温度が低くなるほど摩擦係合要素損失が大きくなるため、電動機損失と摩擦係合要素損失とが等しくなる車速は、摩擦係合要素の温度が低くなるほど高車速側に変化する。そのため、上記の如く摩擦係合要素の温度が低くなるほど前記閾値が高車速側に変更されるようにすれば、損失を低減して燃費性を向上することができる。尚、上記温度検出手段の検出対象である「摩擦係合要素の温度」は、本明細書において、摩擦板といった摩擦係合要素の構成部材の温度(摩擦係合要素自体の温度)に限定されるものではなく、オイルの温度や摩擦係合要素の配置部近傍の温度といった摩擦係合要素の温度を推定可能な箇所の温度を含む。

ところで、外気温度が低い寒冷時には、凍結した路面を走行する可能性が高くなり、スリップしたときの車両の安定化のために電動機による駆動アシストを行う頻度が高くなる。ここで、前記第１の閾値補正手段で補正された閾値よりも高い車速域で走行中に、即ち、摩擦係合要素が解放されている状態で走行中にスリップを生じた場合、摩擦係合要素が係合されるまでは電動機による駆動アシストを行うことができず、駆動アシストの応答性が悪くなる。

そのため、外気温度を検出する外気温度検出手段と、外気温検出手段の検出温度が所定温度以下のときに、前記閾値を前記第１の閾値補正手段で補正された閾値よりも高車速側に設定される第２の閾値に補正する第２の閾値補正手段とを備えることが望ましい。これによれば、寒冷時には、摩擦係合要素を係合状態に維持する車速域が広くなり、スリップ時に応答性良く電動機による駆動アシストを行うことが可能になる。また、摩擦係合要素が解放状態からスリップの度に係合され、駆動アシストによる安定化後に解放されて、摩擦係合要素の頻繁な係合・解放を生ずることも防止され、耐久性の向上を図る上で有利である。

尚、外気温度が低くなるほど路面凍結の可能性が高くなるため、摩擦係合要素を係合状態に維持する車速域を外気温度の低下に伴ってより高車速側に拡張することが望まれる。そのためには、前記第２の閾値補正手段を、外気温度検出手段の検出温度が低くなるほど前記第２の閾値を高車速側に変更するように構成すれば良い。

また、路面の摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、路面摩擦係数推定手段で推定された路面摩擦係数が所定値以下のときに、前記閾値を前記第１の閾値補正手段で補正された閾値よりも高車速側に補正する第３の閾値補正手段とを備えることが望ましい。これによれば、ダート路等において外気温度では予測不可能な路面摩擦係数の低下によりスリップを生じたときも、応答性良く電動機による駆動アシストを行うことができる。

ここで、車両の前後輪の一方を原動機で駆動し、他方を電動機で駆動する４輪駆動式のハイブリッド車両に設ける電動機用の摩擦係合要素の制御装置に本発明を適用すると、車両の走行安定性を向上でき、有利である。但し、前後輪の一方を原動機及び電動機で駆動する２輪駆動式のハイブリッド車両に設ける電動機用の摩擦係合要素の制御装置にも本発明は適用可能である。

尚、後述する実施形態において、上記摩擦係合要素用制御手段に相当するのは図３に示すブレーキ制御処理であり、上記第１の閾値補正手段に相当するのは図４のＳ３−４からＳ３−８までのステップにおける処理であり、上記第２の閾値補正手段に相当するのは図４のＳ３−１４からＳ３−１５を介してＳ３−１７に至る処理であり、上記第３の閾値補正手段に相当するのは図４のＳ３−１２からＳ３−１７に至る処理である。

図１を参照して、１は、左右の前輪２，２を原動機３で駆動し、左右の後輪４，４を電動機（以下、第１モータと記す）５で駆動するようにした４輪駆動式のハイブリッド車両を示している。

原動機３は、エンジン（内燃機関）３ａとその出力軸（クランク軸）上の電動機（以下、第２モータと記す）３ｂとから成るハイブリッド式のパワーユニットで構成されている。原動機３は、前輪２に等速ジョイント２ａを介して連結される前車軸２ｂに、トランスミッション６とフロントディファレンシャルギヤ７とを介して連結されている。第２モータ３ｂは、車載コンピュータから成るコントローラ８により制御される第１のＰＤＵ（パワードライブユニット）９−１を介して蓄電池１０に接続され、車両１の走行状態に応じて第２モータ３ｂによる前輪２の駆動と回生発電とが行なわれる。

第１モータ５は、後輪４に等速ジョイント４ａを介して連結される後車軸４ｂに、動力伝達機構１１を介して連結されている。また、第１モータ５は、上記コントローラ８により制御される第２のＰＤＵ９−２を介して蓄電池１０に接続され、車両１の走行状態に応じて第１モータ５による後輪４の駆動と回生発電とが行なわれる。

動力伝達機構１１は、遊星ギヤ機構１２とリヤディファレンシャルギヤ１３とで構成されている。遊星ギヤ機構１２は、後車軸４ｂと同一軸線回りに回転自在に軸支される第１モータ５のロータ５ａに直結したサンギヤ１２ａと、リングギヤ１２ｂと、サンギヤ１２ａとリングギヤ１２ｂとの双方に噛合するプラネタリピニオン１２ｃと、プラネタリピニオン１２ｃを軸支するキャリア１２ｄとで構成され、キャリア１２ｄはリヤディファレンシャルギヤ１３の入力ケース１３ａに一体化されている。ここで、リングギヤ１２ｂは、動力伝達機構１１のケーシング１１ａに摩擦係合要素たる油圧ブレーキ１４を介して連結されている。かくして、油圧ブレーキ１４を係合させてリングギヤ１２ｂの回転を拘束すると、リングギヤ１２ｂが反力受けとして機能して、プラネタリピニオン１２ｃがサンギヤ１２ａの回転に伴い自転しつつ公転し、この公転でキャリア１２ｄを介してリヤディファレンシャルギヤ１３の入力ケース１３ａが回転し、第１モータ５とリヤディファレンシャルギヤ１３との間の動力伝達が可能になる。一方、油圧ブレーキ１４を解放させてリングギヤ１２ｂの拘束を解除すると、リングギヤ１２ｂが反力受けとして機能しなくなり、第１モータ５とリヤディファレンシャルギヤ１３との間の動力伝達が不能になる。油圧ブレーキ１４は、油圧回路(図示省略)に設けた上記コントローラ８で制御される制御弁１４ａを介しての給油と排油とにより係合状態と解放状態とに切換えられる。

コントローラ８には、各車輪２，４の回転速度を検出する車速検出手段たる車輪速センサ１５、アクセルペダル１６のオン／オフを含む開度を検出するアクセル開度センサ１７、ブレーキペダル１８の踏力を検出するブレーキ踏力センサ１９、ハンドル２０の操舵角を検出する操舵角センサ２１、車両１のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ２２、走行路の勾配を検出する勾配センサ２３、油圧ブレーキ１４の温度を検出する温度検出手段たるブレーキ温度センサ２４、外気温度を検出する外気温度センサ(外気温度検出手段)２５等の各種センサの検出信号が入力される。そして、コントローラ８は、これらセンサの検出信号に基づいて、図２に示す制御処理を所定の時間間隔（例えば、１０ｍｓｅｃ）で実行する。尚、ブレーキ温度センサ２４で検出する温度は、摩擦板といった油圧ブレーキ１４の構成部材の温度に限らず、オイルの温度や動力伝達機構１１のケーシング１１ａの温度といった油圧ブレーキ１４の温度を推定することができる箇所の温度であっても良い。

上記制御処理では、先ず、ステップＳ１−１で目標駆動力の設定処理を行う。この処理では、車輪速センサ１５の検出信号に基づいて算出される車速とアクセル開度センサ１７で検出されたアクセル開度とをパラメータとして目標駆動力をマップ検索する。次に、ステップＳ１−２で走行モードの選択処理を行う。この処理では、車速、アクセル開度、アクセル開度変化速度、目標駆動力、加減速判断、蓄電池１０の電力残量、モータ出力等から最適な走行モードを決定する。尚、走行モードには、第１モータ５のみによる後輪駆動モード、エンジン３ａのみによる前輪駆動モード、エンジン３ａと第２モータ３ｂによる前輪駆動モード、エンジン３ａと第１モータ５による４輪駆動モード、エンジン３ａと第２モータ３ｂと第１モータ５による４輪駆動モード、第１モータ５による回生モード、第１モータ５と第２モータ３ｂによる回生モード等がある。また、ステップＳ１−２で前輪駆動力のエンジン３ａと第２モータ３ｂの配分も決定する。

次に、ステップＳ１−３で油圧ブレーキ１４の制御処理を行う。この処理については後で詳述する。次に、ステップＳ１−４で、前輪２と後輪４の駆動力配分の設定処理を行う。この処理では、ステップＳ１−２で選択された走行モードに従い、車両の前後重量配分を基本にして、モータ５，３ｂの駆動・回生の別、道路勾配、車速、操舵角、ヨーレイト等を加味して前輪２と後輪４の駆動力配分を決定する。次に、ステップＳ１−５で第１モータ５の駆動・回生の制御処理を行う。この処理では、ステップＳ１−１で決定された目標駆動力とステップＳ１−４で決定された後輪駆動力配分とに従って第１モータ５の駆動力または回生力を決定し、これに応じて第２のＰＤＵ９−２を制御して、第１モータ５による後輪駆動または回生発電を行う。次に、ステップＳ１−６で第２モータ３ｂの駆動・回生の制御処理を行う。この処理では、ステップＳ１−１で決定された目標駆動力とステップＳ１−４で決定された前輪駆動力配分とステップＳ１−２で決定されたエンジン３ａと第２モータ３ｂの駆動力配分とに従って第２モータ３ｂの駆動力または回生力を決定し、これに応じて第１のＰＤＵ９−１を制御して、第２モータ３ｂによる前輪駆動または回生発電を行う。次に、ステップＳ１−７でエンジン３ａの駆動制御処理を行う。この処理では、ステップＳ１−１で決定された目標駆動力とステップＳ１−４で決定された前輪駆動力配分とステップＳ１−２で決定されたエンジン３ａと第２モータ３ｂの駆動力配分とに従ってエンジン３ａの駆動力を決定し、これに応じてエンジン３ａの図示省略したスロットル、燃料噴射弁等を制御する。

ステップＳ１−３のブレーキ制御処理の詳細は図３に示す通りであり、先ず、ステップＳ２−１で車輪速センサ１５の検出信号に基づいて算出された車速Ｖを読込み、次にステップＳ２−２で車速Ｖが零であるか否かを判別する。Ｖ≠０であれば、ステップＳ２−３に進み、上記ステップＳ１−２で選択された走行モードに基づいて第１モータ５が非作動であるか否かを判別する。具体的には、ステップＳ１−２で選択された走行モードが第１モータ５の駆動と回生発電の何れも行わないモードであるときに、第１モータ５が非作動であると判別する。そして、第１モータ５の非作動時は、ステップＳ２−４で後述するブレーキ係合解放判断処理を行った後にステップＳ２−６に進む。一方、Ｖ＝０であるときや第１モータ５の作動時は、ステップＳ２−５でブレーキ係合フラグＦ−Ｂｏｎを「１」にセットした後にステップＳ２−６に進む。そして、ステップＳ２−６でブレーキ係合フラグＦ−Ｂｏｎが「１」にセットされているか否かを判別し、Ｆ−Ｂｏｎ＝１であれば、ステップＳ２−７で油圧ブレーキ１４の係合処理を行い、Ｆ−Ｂｏｎ＝０であれば、ステップＳ２−８で油圧ブレーキ１４の解放処理を行う。

ここで、第１モータ５の非作動時に油圧ブレーキ１４が係合状態に維持されて、第１モータ５が後輪４側から逆駆動されると、第１モータ５の引き摺りによる損失（逆起電力の発生による損失）を生ずる。第１モータ５の引き摺りによる損失（以下、モータ損失という）の仕事量は図７にａ線で示すように車速の増加に伴って加速度的に増加する。また、第１モータ５の非作動時に油圧ブレーキ１４が解放されると、オイルの粘性に起因する油圧ブレーキ１４のフリクションによる損失を生ずる。油圧ブレーキ１４のフリクションによる損失（以下、ブレーキ損失という）の仕事量は、図７にｂ１，ｂ２，ｂ３線で示すように低中車速域でモータ損失より大きくなる。更に、ブレーキ損失は温度依存性が高く、油圧ブレーキ１４の温度Ｔｂが常温Ｔ１であるときにはｂ１線で示すように損失は小さいが、油圧ブレーキ１４の温度ＴｂがＴ２(＜Ｔ１)，Ｔ３(＜Ｔ２)と低くなるにつれてｂ２，ｂ３線で示すように損失が大きくなる。燃費性を良くするには、第１モータ５の引き摺りによる損失と、油圧ブレーキ１４のフリクションによる損失とを考慮して、油圧ブレーキ１４を適切に制御することが必要になる。

そこで、コントローラ８に、図７のａ線のような車速に対するモータ損失の変化特性をデータテーブルとして記憶させると共に、図７のｂ１，ｂ２，ｂ３線のような温度及び車速に対するブレーキ損失の変化特性をデータマップとして記憶させている。そして、上記ステップＳ２−４のブレーキ係合解放判断処理において、モータ損失とブレーキ損失とを比較し、モータ損失とブレーキ損失とが等しくなる車速(例えば、Ｔｂ＝Ｔ１のときはＶ１−１，Ｔｂ＝Ｔ２のときはＶ１−２，Ｔｂ＝Ｔ３のときはＶ１−３)を閾値として、閾値より低い車速域（ブレーキ損失よりもモータ損失の方が小さくなる領域）では油圧ブレーキ１４を係合すべきと判断して、ブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎを「１」にセットし、閾値より高い車速域（モータ損失よりもブレーキ損失の方が小さくなる領域）では油圧ブレーキ１４を解放すべきと判断して、ブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎを「０」にリセットするようにしている。

ブレーキ係合解放判断処理の詳細は図４に示す通りであり、先ず、ステップＳ３−１でブレーキ係合フラグの前回値Ｆ−Ｂｏｎｏｌｄを今回値Ｆ−Ｂｏｎに更新する。次に、ステップＳ３−２において、ブレーキ温度センサ２４で検出された現時点での油圧ブレーキ１４の温度と車速とに対応するブレーキ損失ＷＢをマップ検索して読込むと共に、ステップＳ３−３において、現時点での車速に対応するモータ損失ＷＭをテーブル検索して読み込む。

次に、ステップＳ３−４でブレーキ損失の前回値ＷＢｏｌｄとモータ損失の前回値ＷＭｏｌｄとを比較し、ＷＢｏｌｄ≧ＷＭｏｌｄであれば、ステップＳ３−５で今回のモータ損失ＷＭとブレーキ損失ＷＢとの差が所定値ＹＷ以上であるか否かを判別し、また、ＷＢｏｌｄ＜ＷＭｏｌｄであれば、ステップＳ３−６で今回のブレーキ損失ＷＢとモータ損失ＷＭとの差が所定値ＹＷ以上であるか否かを判別する。そして、ステップＳ３−５でＷＢ−ＷＭ≧ＹＷと判別されたとき、または、ステップＳ３−６でＷＭ−ＷＢ＜ＹＷと判別されたとき、ステップＳ３−７に進んでブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎを「０」にリセットし、一方、ステップＳ３−５でＷＢ−ＷＭ＜ＹＷと判別されたとき、または、ステップＳ３−６でＷＭ−ＷＢ≧ＹＷと判別されたとき、ステップＳ３−８に進んでブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎを「１」にセットする。

以上の処理によれば、前回ＷＢ≧ＷＭ（基本的に油圧ブレーキ１４が係合される状態）である場合は、今回ＷＢ＜ＷＭになっても、即ち、車速がＷＢ＝ＷＭとなる閾値より高くなって基本的に油圧ブレーキ１４が解放される状態になっても、ブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎはＷＭ≧ＷＢ＋ＹＷにならない限り「０」にリセットされない。また、前回ＷＢ＜ＷＭ（基本的に油圧ブレーキ１４が解放される状態）である場合は、今回ＷＢ≧ＷＭになっても、即ち、車速がＷＢ＝ＷＭとなる閾値より低くなって基本的に油圧ブレーキ１４が係合される状態になっても、ブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎはＷＢ≧ＷＭ＋ＹＷにならない限り「１」にセットされない。かくして、ＹＷがヒステリシスとなり、油圧ブレーキ１４の係合・解放のハンチングを生ずることが防止される。尚、油圧ブレーキ１４の温度が低くなると、ブレーキ損失ＷＢが大きくなるため、油圧ブレーキ１４の係合・解放の切換が行われる車速は高くなる。

尚、第１モータ５の非作動時に、後輪４側からの逆駆動により発生する逆起電力を打ち消すために、第１モータ５に逆起電力分の駆動電力を入力する制御方式を採用する場合、この駆動電力はモータ損失ＷＭを表すパラメータになる。従って、上記ステップＳ３−２で第１モータ５の駆動電力を読込み、モータ損失に代えてこの駆動電力を用いて上記ステップＳ３−４〜Ｓ３−６での判別処理を行うことも可能である。

また、ブレーキ損失ＷＢとモータ損失ＷＭとが等しくなる車速を第１の閾値Ｖ１として、油圧ブレーキ１４の温度変化に対する第１の閾値Ｖ１の変化特性をデータテーブルとしてコントローラに記憶させておき、ブレーキ温度センサ２４で検出された現時点での油圧ブレーキ１４の温度に対応する第１の閾値Ｖ１をテーブル検索して、この閾値Ｖ１と車速Ｖとの比較でブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎのセットリセットを行うことも可能である。この場合、油圧ブレーキ１４の係合・解放のハンチングを防止するため、所定のヒステリシスΔＶを付け、Ｖ≦Ｖ１のときはブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎを「１」にセットするが、Ｖ＞Ｖ１になってブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎが「０」にリセットされた後は、Ｖ≦Ｖ１−ΔＶになるまでブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎが「１」にセットされないようにする。

上記の如くステップＳ３−７，Ｓ３−８でのブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎのセットリセット処理を行うと、次に、ステップＳ３−９でブレーキ損失とモータ損失の前回値ＷＢｏｌｄ，ＷＭｏｌｄを今回値ＷＢ，ＷＭに更新した後、ステップＳ３−１０でブレーキ係合許可フラグＦ−ｐｒｅＢｏｎが「１」にセットされているか否かを判別する。Ｆ−ｐｒｅＢｏｎ＝１であれば、ステップＳ３−１７に進んでブレーキ係合フラグＦ−Ｂｏｎを「１」にセットする。

一方、Ｆ−ｐｒｅＢｏｎ＝０であれば、ステップＳ３−１１で路面摩擦係数μの推定値を読込む。路面摩擦係数μは、前輪２の駆動力、前輪２と後輪４の回転速度差等に基づいてコントローラ８が演算により推定する。従って、コントローラ８で路面摩擦係数推定手段が構成される。次に、ステップＳ３−１２で路面摩擦係数μが所定値Ｙμ以下か否かを判別し、μ≦Ｙμであれば、ステップＳ３−１７に進む。そのため、ブレーキ損失ＷＢとモータ損失ＷＭとの比較で決定される油圧ブレーキ１４の係合・解放の切換を行う車速閾値(以下、第１の閾値Ｖ１という)がμ≦Ｙμのときには実質的に無限大に変更されることになり、油圧ブレーキ１４は常時係合される。

ここで、前輪２のみの２輪駆動モードでの走行中に前輪２がスリップしたときは、第１モータ５により後輪４を駆動する４輪駆動モードに移行するが、油圧ブレーキ１４が解放されていると、油圧ブレーキ１４が係合されるまでに多少とも時間がかかり、第１モータ５による後輪駆動の応答性が悪くなる。ダート路等の摩擦係数μの低い路面ではスリップを生じる可能性が高く、そこで、本実施形態では、μ≦Ｙμのときは油圧ブレーキ１４を常時係合させ、前輪スリップ時に応答性良く第１モータ５による後輪駆動を行えるようにしている。尚、μ≦Ｙμのときに、第１の閾値Ｖ１より高く設定される所定速度以上の車速になったところで油圧ブレーキ１４を解放するようにしても良い。

μ＞Ｙμのときは、ステップＳ３−１３で外気温度センサ２５により検出された外気温度Ｔａｔｍを読込んだ後、ステップＳ３−１４で外気温度Ｔａｔｍが所定温度ＹＴ(例えば、５℃)以下であるか否かを判別する。Ｔａｔｍ≦ＹＴであれば、ステップＳ３−１５で車速Ｖが第１の閾値Ｖ１よりも高く設定される第２の閾値Ｖ２（図７参照）以下であるか否かを判別する。Ｖ＞Ｖ２であれば、ステップＳ３−１８でブレーキ係合フラグＦ−Ｂｏｎを「０」にリセットするが、Ｖ≦Ｖ２であれば、ステップＳ３−１７に進む。そのため、Ｔａｔｍ≦ＹＴとなる寒冷時には、油圧ブレーキ１４が係合状態に維持される車速域が高速側に拡張される。ここで、寒冷時には路面が凍結しやすく、車両１が凍結場所に進入したところで前輪２が突然スリップすることがある。その結果、寒冷時には第１モータ５による後輪駆動を行う頻度が高くなるが、本実施形態では、広い車速域に亘り応答性良く第１モータ５による後輪駆動を行うことができる。尚、外気温度が低くなるほど路面凍結の可能性が高くなるため、油圧ブレーキ１４を係合状態に維持する車速域を外気温度の低下に伴ってより高車速側に拡張することが望まれる。そこで、本実施形態では、図８に示す如く、外気温度が低くなるほど第２の閾値Ｖ２が高車速側に変更されるようにしている。

Ｔａｔｍ＞ＹＴのときは、ステップＳ１３−１６で車速Ｖが比較的低く設定される第３の閾値Ｖ３（例えば、５０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判別する。そして、Ｖ＞Ｖ３のときはステップＳ３−１８に進むが、Ｖ≦Ｖ３であれば、ステップＳ３−１７に進む。従って、Ｖ≦Ｖ３の低車速域では油圧ブレーキ１４が常に係合状態に維持されることになる。これは、低車速域では第１モータ５による後輪駆動を行う頻度が高く、後輪駆動の応答性を良くすることが要求されるためである。尚、低車速域ではブレーキ損失ＷＢとモータ損失ＷＭとの差が少なく、且つ、ブレーキ損失ＷＢも小さいため、油圧ブレーキ１４を常に係合状態に維持しても、損失の点で特に問題は生じない。

上記ステップＳ２−７のブレーキ係合処理の詳細は図５に示す通りであり、先ず、ステップＳ４−１でブレーキ係合フラグの前回値Ｆ−Ｂｏｎｏｌｄが「０」であるか否か、即ち、油圧ブレーキ１４が解放中であるか否かを判別する。Ｆ−Ｂｏｎｏｌｄ＝１のとき、即ち、油圧ブレーキ１４が係合されているときは、ステップＳ４−６に進んで油圧ブレーキ１４の油圧指令値ＰＢを前回値ＰＢｏｌｄに維持する。一方、Ｆ−Ｂｏｎｏｌｄ＝０であるときは、ステップＳ４−２で油圧ブレーキ１４の滑り量(リングギヤ１２ｂの回転数)ΔＮＢを読込み、次に、ステップＳ４−３で油圧指令値変化量ΔＰＢを算出する。この変化量ΔＰＢは、図９(ａ)に示すデータテーブルからブレーキ滑り量ΔＰＢをパラメータとして検索した基本量ΔＰＢｂに、図９(ｂ)に示すデータテーブルから油圧ブレーキ１４の温度ＴＢをパラメータとして検索した温度補正係数Ｋｔを乗算して算出される(ΔＰＢ＝ΔＰＢｂ×Ｋｔ)。次に、ステップＳ４−４でブレーキ滑り量ΔＮＢが所定値ＹΔＮより大きいか否かを判別し、ΔＮＢ＞ＹΔＮであれば、ステップＳ４−５で油圧指令値ＰＢを前回値ＰＢｏｌｄに変化量ΔＰＢを加算した値に更新する。これにより、制御弁１４ａを介して油圧ブレーキ１４の油圧が昇圧され、油圧ブレーキ１４が係合される。ΔＮＢ≦ＹΔＮであれば、ステップＳ４−６に進み、油圧指令値ＰＢはそれ以上増加されなくなる。

上記ステップＳ２−８のブレーキ解放処理の詳細は図６に示す通りであり、先ず、ステップＳ５−１でブレーキ係合フラグの前回値Ｆ−Ｂｏｎｏｌｄが「１」であるか否か、即ち、油圧ブレーキ１４が係合中であるか否かを判別する。Ｆ−Ｂｏｎｏｌｄ＝０のとき、即ち、油圧ブレーキ１４が解放されているときは、ステップＳ５−６に進んで油圧ブレーキ１４の油圧指令値ＰＢを零にする。一方、Ｆ−Ｂｏｎｏｌｄ＝１であるときは、ステップＳ５−２で油圧ブレーキ１４の滑り量ΔＮＢを読込み、次に、ステップＳ５−３で油圧指令値変化量ΔＰＢを算出する。この変化量ΔＰＢは、ブレーキ係合処理と同様に図９(ａ)に示すデータテーブルからブレーキ滑り量ΔＰＢをパラメータとして検索した基本量ΔＰＢｂに、図９(ｂ)に示すデータテーブルから油圧ブレーキ１４の温度ＴＢをパラメータとして検索した温度補正係数Ｋｔを乗算して算出される。次に、ステップＳ５−４で油圧指令値の前回値ＰＢｏｌｄが所定圧ＹＰＢより大きいか否かを判別し、ＰＢｏｌｄ＞ＹＰＢであれば、ステップＳ５−５で油圧指令値ＰＢを前回値ＰＢｏｌｄから変化量ΔＰＢを減算した値に更新する。これにより、制御弁１４ａを介して油圧ブレーキ１４の油圧が減圧され、油圧ブレーキ１４が解放される。ＰＢｏｌｄ≦ＹＰＢであれば、ステップＳ５−６に進み、油圧指令値ＰＢを零にする。

以上、第１モータ５と後輪４との間の動力伝達が可能な状態と不能な状態とに切換える摩擦係合要素として油圧ブレーキ１４を用い、この油圧ブレーキ１４の制御装置として本発明を適用した実施形態について説明したが、摩擦係合要素として第１モータ５とリヤディファレンシャルギヤ１３との間の動力伝達経路に直列に介設される油圧クラッチを用いることも可能であり、この油圧クラッチの制御装置として同様に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、前輪２を原動機３で駆動し、後輪４を第１モータ５で駆動するようにしたが、後輪４を原動機３で駆動し、前輪２を第１モータ５で駆動することも可能である。更に、図１０に示す第２実施形態のように、第１モータ５を摩擦係合要素たる油圧クラッチ１４´を介してフロントディファレンシャルギヤ７に連結し、原動機３と第１モータ５とで前輪２を駆動することも可能である。この場合にも、油圧クラッチ１４´の制御装置として上記実施形態と同様に本発明を適用できる。尚、図１０では上記実施形態と同様の部材に上記と同一の符号を付している。また、上記実施形態では、原動機３としてエンジン３ａと第２モータ３ｂとから成るハイブリッド式のパワーユニットを用いているが、エンジンのみで原動機３を構成しても良い。

本発明の実施形態の制御装置を具備するハイブリッド車両を示す説明図。 図１の車両の全体的な制御を示すフロー図。 油圧ブレーキの制御を示すフロー図。 図３の制御に含まれるブレーキ係合解放判断処理の内容を示すフロー図。 図３の制御に含まれるブレーキ係合処理の内容を示すフロー図。 図３の制御に含まれるブレーキ解放処理の内容を示すフロー図。 モータ損失とブレーキ損失の車速に対する変化特性を示すグラフ。 図４の処理で使用する第２の閾値Ｖ２のデータテーブルを示す図。 (ａ)図５、図６の処理でのΔＰＢの算出に用いる基本量ΔＰＢｂのデータテーブルを示す図、(ｂ)ΔＰＢの算出に用いる温度補正係数Ｋｔのデータテーブルを示す図、 第２実施形態のハイブリッド車両を示す説明図。

符号の説明

１…ハイブリッド車両、２…前輪、３…原動機、４…後輪、５…第１モータ(電動機)、８…コントローラ(摩擦係合要素用制御手段、第１乃至第３の閾値補正手段、路面摩擦係数推定手段)、１４…油圧ブレーキ(摩擦係合要素)、１４´…油圧クラッチ(摩擦係合要素)、１５…車輪速センサ(車速検出手段)、２４…ブレーキ温度センサ(摩擦係合要素の温度検出手段)、２５…外気温度センサ(外気温度検出手段)。

Claims (6)

1. 駆動源として原動機と電動機とを備えるハイブリッド車両に、前記電動機と当該電動機で駆動すべき車輪との間の動力伝達が可能な状態と不能な状態とに切換自在とするために設けられる摩擦係合要素の制御装置であって、
   車速を検出する車速検出手段と、前記電動機の非作動時に、前記車速検出手段の検出車速が所定の閾値より低ければ前記動力伝達が可能となるように前記摩擦係合要素を係合させ、前記車速検出手段の検出車速が前記閾値より高ければ前記動力伝達が不能となるように前記摩擦係合要素を解放させる摩擦係合要素用制御手段とを備えるものにおいて、
   前記摩擦係合要素の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出温度が低くなるほど前記閾値が高車速側に変更されるように前記閾値を補正する第１の閾値補正手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置。
2. 前記電動機の非作動時における前記摩擦係合要素の係合で生ずる前記電動機の引き摺りによる損失を電動機損失、前記電動機の非作動時における前記摩擦係合要素の解放で生ずる前記摩擦係合要素のフリクションによる損失を摩擦係合要素損失として、
   前記第１の閾値補正手段は、車速に対する電動機損失の変化特性と、前記摩擦係合要素の温度が前記温度検出手段の検出温度に等しいときの車速に対する摩擦係合要素損失の変化特性とから求められる電動機損失と摩擦係合要素損失とが略等しくなる車速に前記閾値を補正するように構成されることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置。
3. 外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記外気温検出手段の検出温度が所定温度以下のときに、前記閾値を前記第１の閾値補正手段で補正された閾値よりも高車速側に設定される第２の閾値に補正する第２の閾値補正手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置。
4. 前記第２の閾値補正手段は、前記外気温度検出手段の検出温度が低くなるほど前記第２の閾値を高車速側に変更するように構成されていることを特徴とする請求項３記載のハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置。
5. 路面の摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、
   前記路面摩擦係数推定手段で推定された路面摩擦係数が所定値以下のときに、前記閾値を前記第１の閾値補正手段で補正された閾値よりも高車速側に補正する第３の閾値補正手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置。
6. 車両の前後輪の一方を前記原動機で駆動し、他方を前記電動機で駆動することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のハイブリッド車両における電動機用摩擦係合要素の制御装置。

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