JP4075189B2 - 動力出力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置に関し、詳しくは、内燃機関と電動機とを備える動力出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、内燃機関から出力された動力をトルクコンバータおよびトランスミッションを介して駆動軸に伝達する既存の動力出力装置に、内燃機関とトルクコンバータとの間に電動機を取り付けて構成したものや、トルクコンバータとトランスミッションとの間に電動機を取り付けて構成したものや、トランスミッションの後段の駆動軸に直接電動機を取り付けて構成したものが提案されている。これらの装置は、エネルギーの有効利用を図ると共に、既存の動力出力装置のユニットをできる限り用いて開発コストや製造コストを低減しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの動力出力装置はそれぞれ以下の問題があった。トルクコンバータとトランスミッションとの間に電動機を取り付ける構成は、トルクコンバータとトランスミッションとを引き離すため、既存のユニットが使用できなくなるという問題があった。すなわち、既存のユニットでは、トルクコンバータのクラッチを駆動する油圧系統をトランスミッションのクラッチなどを駆動する油圧系統と一体のものとして構成する必要から、トルクコンバータとトランスミッションとを一体的に構成しているのである。また、駆動軸に直接電動機を取り付ける構成では、既存のユニットを用いることができるが、電動機から出力された動力のみにより駆動軸を駆動する場合を考えると、電動機に低回転高トルクから高回転低トルクまでの動作が要求され、電動機が大型化すると共に電動機に要するコストが大きくなってしまうという問題があった。内燃機関とトルクコンバータとの間に電動機を取り付ける構成では、こうした問題は生じないが、電動機がトルクコンバータに隣接しているために、電動機の温度が上昇しやすく、電動機が十分機能できない場合を生じるといった問題があった。
【０００４】
なお、電動機の温度の上昇を防止する必要から潤滑油やトランスミッションの駆動源としての油により電動機を冷却するもの（特開平５−３１００４８号公報や特開平６−３８３０３号公報など）も提案されているが、そのための冷却配管を必要とし既存のユニットを用いることができず、またポンプなどの装置を必要とする。
【０００５】
本発明の動力出力装置は、電動機の温度上昇を防止することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置は、トルクコンバータ等の流体式動力伝達手段の作動流体が高温となることによる劣化の促進を防止することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
出力軸に動力を出力する内燃機関と、
前記出力軸の動力を流体により伝達する流体式動力伝達手段と、
前記出力軸に前記流体式動力伝達手段と隣接して配置され、該出力軸に動力を出力する電動機と、
前記駆動軸に要求される動力と該駆動軸の駆動状態とに基づいて前記内燃機関の運転と前記電動機の運転とを制御する運転制御手段と
を備える動力出力装置であって、
前記流体を冷却可能な熱交換手段と、
前記流体式動力伝達手段に前記流体を圧送すると共に、前記熱交換手段にも該流体を圧送する流体圧送手段と、
前記流体の温度を検出する流体温度検出手段と、
該検出された流体の温度に基づいて前記流体圧送手段の運転を制御する流体圧送制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、流体圧送制御手段が流体式動力伝達手段に用いられる流体の温度に基づいて流体圧送手段の運転を制御することにより、流体の熱交換手段での冷却を制御することができ、流体の温度を制御することができる。この結果、流体の過熱を防止することができる。ここで、流体式動力伝達手段に用いられる流体の温度を制御することは、流体式動力伝達手段に隣接して配置された電動機の温度をある程度制御することに該当するから、電動機の過熱を防止することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が所定温度以上のとき、前記流体圧送手段を駆動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体が所定温度よりずっと高い温度になるのを防止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記流体圧送手段を駆動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体の温度の急上昇にも対応することができる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が所定温度以上のとき、前記熱交換手段に圧送される前記流体の流量を増加する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体が所定温度よりずっと高い温度になるのを防止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記熱交換手段に圧送される前記流体の流量を増加する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体の温度の急上昇にも対応することができる。
【００１１】
これら流体の温度が所定温度以上のときに流体圧送手段を駆動したり熱交換機に圧送される流体の流量を増加したりする本発明の動力出力装置において、前記熱交換手段は、前記内燃機関の冷却水をも冷却する手段であると共に該内燃機関の運転に伴って動作する冷却用のファンを備える手段であり、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度以上のとき前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する手段であるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手段の冷却用のファンが駆動により早期に流体を冷却することができ、流体式動力伝達手段や電動機の温度上昇を抑制することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体の温度の急上昇にも対応することができる。
【００１２】
こうした熱交換手段が内燃機関をも冷却する手段である本発明の動力出力装置において、前記流体温度検出手段が正常に動作しているかを判定する判定手段と、該判定手段により前記流体温度検出手段が正常に動作していないと判定したとき、前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する運転規制手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、流体温度検出手段が正常でないときでも常に熱交換手段の冷却用のファンが駆動されるから、流体の温度上昇を抑制することができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、前記流体温度検出手段に代えて又は加えて前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段を備え、前記流体圧送制御手段は、前記流体温度検出手段により検出された流体の温度に代えて又は加えて前記電動機温度検出手段により検出された前記電動機の温度に基づいて流体昇圧圧送手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の温度に基づいて流体の温度を制御することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置２０を車両に搭載した際の概略構成を模式的に示す構成図である。図示するように、実施例の動力出力装置２０は、大きくは、クランクシャフト３２に動力を出力する内燃機関であるエンジン３０と、クランクシャフト３２にダンパ３１を介して結合された出力軸である回転軸３３に動力を出力する電動機であるモータ４０と、流体の作用によりトルクを増幅するトルクコンバータ５０と、回転数を所定の変速比で減速あるいは増速する変速機６０と、装置全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）８０とを備える。
【００１５】
エンジン３０は、ガソリンを燃料として動力を出力する内燃機関であり、その運転は、エンジン用電子制御ユニット（以下、ＥＧＥＣＵと呼ぶ）３８により制御されている。ＥＧＥＣＵ３８によるエンジン３０の運転制御は、図示しないスロットルバルブの開度の制御と図示しない燃料噴射弁の開弁時間の制御により行なわれるが、その詳細は省略する。エンジン３０の冷却水は冷却水通路３６を通って、ラジエータ３５により冷却されるようになっている。このラジエータ３５には、電動ファン３７が取り付けられており、電動ファン３７の駆動モータ３７ａは、エンジン３０の運転に伴って駆動されるようＥＧＥＣＵ３８により駆動制御されている。
【００１６】
モータ４０は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石４３を有するロータ４２と、回転磁界を形成する三相コイル４５が巻回されたステータ４４とを備える。モータ４０の運転は、内部に図示しないインバータ回路を備えるモータ用電子制御ユニット（以下、ＭＧＥＣＵという）４６により制御されている。ＭＧＥＣＵ４６によるモータ４０の運転制御は、バッテリ４８に接続されたインバータ回路の各トランジスタのＯＮ時間の割合を順次制御して三相コイル４５の各コイルに流れる電流を制御することによって行なわれる。なお、実施例ではモータ４０を同期電動発電機としたから、制動時やエンジン３０による駆動時にモータ４０を発電機として動作させることにより、バッテリ４８の充電が行なえるようになっている。このモータ４０を発電機として動作させる制御もＭＧＥＣＵ４６によりなされる。
【００１７】
トルクコンバータ５０は、循環するオイルの作用によりトルクを増幅して後方に伝達する周知の流体式のトルクコンバータであり、クランクシャフト３２に接続されたポンプインペラ５２、変速機６０に接続されるタービンライナ５４および固定部にワンウェイクラッチ５６を介して連結されるステータ５８を備える。ポンプインペラ５２の軸部は延出しており、ここに機械式オイルポンプ７０が取り付けられている。機械式オイルポンプ７０についての詳細な説明は後述する。
【００１８】
変速機６０は、トルクコンバータ５０の出力軸にその入力軸が接続され、回転数を所定の変速比で減速あるいは増速する。さらにこの変速機６０の出力軸は駆動軸６６に連結され、駆動軸６６はディファレンシャルギヤ６７を介して駆動輪６８，６９に接続されている。本実施例の変速機６０は、前進５段、後進１段のものとして構成されている。具体的には、変速機６０は、複数の遊星歯車とクラッチやブレーキを備える遊星歯車機構６２と、車両の前進後進を切り換えたり、動力伝達の断続を行なうクラッチＣ１，Ｃ２とを備える。ここで、車両を前進させるときにはクラッチＣ１を係合させると共にクラッチＣ２を非係合とし、逆に車両を後進させるときにはクラッチＣ１を非係合とすると共にクラッチＣ２を係合させる。ニュートラルやパーキングのときには両クラッチＣ１，Ｃ２を非係合とすることによって、動力伝達が断たれる。遊星歯車機構６２の詳細な説明は、本発明の説明では冗長となるため、その説明は省略する。遊星歯車機構６２の図示しないクラッチやブレーキ，クラッチＣ１，Ｃ２は、油圧を動力源として動作しており、その油圧の作用は図示しないソレノイドバルブの開閉によりなされている。こうしたソレノイドバルブの開閉制御はオートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（以下、ＡＴＥＣＵという）６４により行なわれている。油圧は、前述の機械式オイルポンプ７０を駆動するか、バッテリ４８から供給される電力により駆動する電動オイルポンプ７２を駆動することにより確保されるようになっている。
【００１９】
機械式オイルポンプ７０は、図示しないが、ドリブンギヤとドライブギヤとからなるギヤ式オイルポンプとして構成されている。機械式オイルポンプ７０は、前述したようにポンプインペラ５２の軸部に取り付けられているから、駆動軸６６の回転の有無に拘わらず、クランクシャフト３２の回転により駆動される。したがって、駆動軸６６が回転していないとき、即ち車両が停止しているときには、機械式オイルポンプ７０は、エンジン３０が運転されていれば駆動されており、エンジン３０の運転が停止されているときには停止していることになる。勿論、モータ４０によりクランクシャフト３２を強制的に回転させることによっても機械式オイルポンプ７０は駆動されるが、この駆動はエネルギの効率の観点から見れば、好ましくない。
【００２０】
電動オイルポンプ７２は、駆動手段として回転数制御のオイルポンプモータ７３を備えており、オイルポンプモータ７３の回転数を変化させることにより電動オイルポンプ７２の吐出量を変化できるようになっている。オイルポンプモータ７３には、その回転数Ｎｍを検出するモータ回転数センサ７４が取り付けられている。
【００２１】
機械式オイルポンプ７０や電動オイルポンプ７２の吐出口に接続された油圧回路７６は、トルクコンバータ５０や変速機６０に接続されており、トルクコンバータ５０や変速機６０にオイルが圧送されるようになっている。また、油圧回路７６は、吐出側の圧力を調節する調圧弁７８を介して冷却回路７７に接続されており、オイルは冷却回路７７によりラジエータ３５で冷却されるようになっている。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）８０は、動力出力装置２０全体をコントロールするユニットである。ＨＶＥＣＵ８０は、ＣＰＵ８２を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ８４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ８６と、入出力ポート（図示せず）と、ＥＧＥＣＵ３８やＭＧＥＣＵ４６，ＡＴＥＣＵ６４と通信を行なうシリアル通信ポート（図示せず）とを備える。このＨＶＥＣＵ８０には、回転軸３３に取り付けられたレゾルバ３４により検出される回転軸３３の回転数Ｎｅやモータ４０内に取り付けられたモータ温度センサ４７からのモータ４０内の温度Ｔｍ，変速機６０に併設されたオイルパン７１に取り付けられたオイル温度センサ７５により検出される油温Ｔｏ，モータ回転数センサ７４により検出されるオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍ，スタータスイッチ８７からのスタータスイッチＳＴ，シフトポジションセンサ９２により検出されるシフトレバー９０のポジションであるシフトポジションＳＰ，ブレーキスイッチ９６により検出されるサイドブレーキレバー９４のオンオフとしてのブレーキスイッチＢＰ，駆動輪６８，６９に取り付けられた車輪速センサ６８ａ，６９ａからの車輪速Ｖ１，Ｖ２などが入力ポートを介して入力されている。また、ＨＶＥＣＵ８０からはオイルポンプモータ７３への駆動信号ＣＰや冷却回路７７の油圧を調整する調圧弁７８への駆動信号ＣＶ，インジケータ８８への点灯信号ＣＩなどが出力されている。
【００２３】
図２は、実際に配置されたモータ４０とトルクコンバータ５０の部分の断面の一部を示す部分断面図である。図示するように、トランスミッションハウジング６３内にトルクコンバータ５０が配置されており、このトルクコンバータ５０にきわめて近接する位置にモータ４０が配置されている。このトランスミッションハウジング６３はトルクコンバータ５０と変速機６０とをユニット化して収納するケースであり、トランスミッションハウジング６３にユニット化されたトルクコンバータ５０と変速機６０は既存のガソリン自動車に用いられていたものをそのまま用いている。トランスミッションハウジング６３の開口端（図２中左側）は、エンジン３０とトランスミッションハウジング６３とを連結するアダプタ４９に接続されている。アダプタ４９は、回転軸３３にモータ４０を取り付けるために必要なスペースをエンジン３０とトルクコンバータ５０との間に設けるスペーサーとして機能すると共に、モータ４０のステータ４４を支持するケースとしても機能する。図示するようにモータ４０を設置するための軸方向のスペースは小さいから、既存のユニットを用いて動力出力装置２０を構成することができ、既存のボディ（車両）に動力出力装置２０を設置することができる。この結果、開発コストや生産コストを低く抑えることができる。なお、モータ４０がトルクコンバータ５０にきわめて近接して配置されているから、モータ４０の温度雰囲気はトルクコンバータ５０により生じる熱によって大きく左右される。
【００２４】
こうして構成された動力出力装置２０は、図示しない駆動制御ルーチンにより、駆動軸６６に要求される動力や駆動軸６６の状態，バッテリ４８の状態などに基づいて定まるエンジン３０から出力される動力のみにより駆動軸６６を駆動するエンジン駆動モードやモータ４０から出力される動力のみにより駆動軸６６を駆動するモータ駆動モード，エンジン３０とモータ４０とから出力される動力により駆動軸６６を駆動するハイブリッド駆動モード，エンジン３０から出力される動力で駆動軸６６を駆動すると共にエンジン３０から出力される動力の一部をモータ４０によって回生してバッテリ４８を充電する充電駆動モードなど種々のモードで駆動軸６６を駆動する。こうした駆動モードのうちエンジン３０が運転される駆動モードでは、エンジン３０の運転に伴って機械式オイルポンプ７０が駆動するから、電動オイルポンプ７２の運転は停止される。また、エンジン３０が運転されない駆動モードでも、駆動輪６６へ動力伝達が必要でないときは、油圧は不要であるから、電動オイルポンプ７２の運転が停止される。
【００２５】
次に、モータ４０の雰囲気の温度制御と、変速機６０の制御流体であり、トルクコンバータ５０の作動流体であるオイルの温度制御について説明する。前述したようにモータ４０はトルクコンバータ５０にきわめて近接して配置されているから、その雰囲気の温度はトルクコンバータ５０の温度に大きく左右される。トルクコンバータ５０の温度は、前記オイルを冷却することにより制御できる。そこで実施例の動力出力装置２０では、図３に例示する油温制御ルーチンを実行することにより、このオイルの温度制御をしてトルクコンバータ５０の温度をひいてはモータ４０の雰囲気の温度を制御する。なお、この油温制御ルーチンは所定時間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返し実行されるものである。
【００２６】
油温制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ８２は、まずオイル温度センサ７５が正常に動作しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１００）。具体的には、オイル温度センサ７５からの信号ラインが断線していないか、ショートしていないか等を信号ラインに電圧を作用させるなどして電気的にチェックするのである。オイル温度センサ７５が正常に動作しているときには、オイル温度センサ７５により検出される油温Ｔｏを読み込み（ステップＳ１０４）、読み込んだ油温Ｔｏを閾値Ｔ１および閾値Ｔ２と比較する（ステップＳ１０６）。ここで閾値Ｔ１は、オイルを冷却する必要が生じる温度として設定されるものであり、オイルの温度がトルクコンバータ５０やモータ４０の雰囲気の温度に及ぼす影響とオイルの許容温度範囲によって定められる。閾値Ｔ２は、オイルの冷却を停止する温度として設定されるものであり、オイルの冷却の開始と停止とが頻繁に生じないようヒステリシスを持たせるために閾値Ｔ１より低い温度として設定される。
【００２７】
油温Ｔｏが閾値Ｔ２以下のときには、冷却の必要はないと判断して冷却判定フラグＦに値０をセットし（ステップＳ１１０）、前述した図示しない駆動制御ルーチンによる通常の駆動制御を行なって（ステップＳ１１２）本ルーチンを終了する。実際には、駆動制御ルーチン内のステップで冷却判定フラグＦを判定し、その値が値０であるときには、何ら規制を受けることなく前述のいずれかの駆動モードを用いて駆動軸６６を駆動制御するのである。
【００２８】
油温Ｔｏが閾値Ｔ１未満ではあるが閾値Ｔ２より大きいときには冷却判定フラグＦを調べ（ステップＳ１１４）、冷却判定フラグＦが値０のときには前述の通常の駆動制御を行なって（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。
【００２９】
油温Ｔｏが閾値Ｔ１以上のときには、オイルの冷却が必要と判断して冷却判定フラグＦに値１を設定し（ステップＳ１１６）、エンジン３０の運転を停止しないエンジン駆動制御を行なう（ステップＳ１１８）。実際には、駆動制御ルーチン内のステップで冷却判定フラグＦを判定し、その値が値１であるときには、エンジン３０の運転を停止する駆動モード以外の駆動モードを用いて駆動軸６６を駆動制御するのである。このようにエンジン３０の運転を停止させないのは、エンジン３０の運転に伴って駆動されるラジエータ３５に冷風を送る電動ファン３７を駆動するためである。前述したように、オイルの冷却回路７７がラジエータ３５に接続されており、オイルはラジエータ３５により冷却されるからである。そして、電動オイルポンプ７２を駆動すると共に（ステップＳ１２０）、冷却回路７７のライン圧を高めるために調圧弁７８を開弁駆動する（ステップＳ１２２）。電動オイルポンプ７２を駆動して冷却回路７７のライン圧を高めることにより、オイルが冷却回路７７を流れてラジエータ３５で冷却される。この結果、トルクコンバータ５０が冷却され、モータ４０の雰囲気の温度が低下され、あるいは温度の上昇を抑制することができるのである。
【００３０】
油温Ｔｏが閾値Ｔ１未満で閾値Ｔ２より大きいときで更に冷却判定フラグＦが値１であるときには、前回以前に起動された本ルーチンでオイルの冷却が必要であると判断されてステップＳ１１８〜Ｓ１２２のエンジン駆動制御や電動オイルポンプ７２の駆動，冷却回路７７のライン圧のアップの処理が実行されている状態であるが、オイルの冷却はまだ十分に終了していないと状態と判断して、これらの処理（ステップＳ１１８〜Ｓ１２２のエンジン駆動制御や電動オイルポンプ７２の駆動，冷却回路７７のライン圧のアップの処理）を継続する。
【００３１】
ステップＳ１０２でオイル温度センサ７５が異常と判定されたときには、油温Ｔｏを検出することができず、油温Ｔｏに基づくトルクコンバータ５０の温度やモータ４０の雰囲気の温度制御が行なえないから、安全サイドの制御としてオイルの冷却処理、即ちステップＳ１１８〜Ｓ１２２のエンジン駆動制御や電動オイルポンプ７２の駆動，冷却回路７７のライン圧のアップの処理を実行する。こうすることにより油温Ｔｏが閾値Ｔ１や閾値Ｔ２より高くなるのを防止することができる。
【００３２】
次に、こうした図３の油温制御ルーチンを実施したときの油温Ｔｏの変化と電動オイルポンプ７２の駆動状態と冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態について図４を用いて説明する。図示するように、油温Ｔｏが閾値Ｔ１となる時間ｔ１で電動オイルポンプ７２と電動ファン３７とが駆動される。冷却回路７７のライン圧は電動オイルポンプ７２の駆動から若干遅れた時間ｔ２で上昇する。油温Ｔｏは、時間ｔ１後も若干上昇するが次第に温度上昇が停止し、その後降下する。油温Ｔｏは時間ｔ３に閾値Ｔ１を下回るが閾値Ｔ２を下回る時間ｔ４まで電動オイルポンプ７２や電動ファン３７の駆動は継続される。こうしてオイルは冷却されて、油温Ｔｏは閾値Ｔ２以下とされる。
【００３３】
以上説明した実施例の動力出力装置２０によれば、トルクコンバータ５０の作動流体であるオイルの温度を制御することができ、オイルの早期劣化を防止することができる。オイルの温度制御の結果、トルクコンバータ５０の温度制御やモータ４０の雰囲気の温度制御を行なうことができる。この結果、モータ４０の温度上昇を防止することができ、モータ４０から出力される動力による駆動軸６６の駆動制御を適正に行なうことができる。こうしたモータ４０の駆動制御が適正に行なえるということは、より効率の良い駆動モードを選択して駆動軸６６を駆動できるということであるから、動力出力装置２０全体のエネルギー効率を向上させることができる。しかも、既存のユニット化された構成にモータ４０を付加する程度で動力出力装置２０を構成できるから、開発コストや生産コストを低く抑えることができる。また、オイル温度センサ７５の動作確認を行なってオイル温度センサ７５の異常を判定し、そのときにはオイルを冷却する処理を行なうから、油温Ｔｏに基づくオイルの温度制御ができないときでも油温Ｔｏを閾値Ｔ１や閾値Ｔ２より高くしないようにすることができる。
【００３４】
実施例の動力出力装置２０では、オイルを冷却回路７７を介してラジエータ３５で冷却するものとしたが、オイル専用の熱交換機を用いて冷却するものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０では、電動ファン３７はエンジン３０の運転に伴って駆動するものとしたが、ラジエータ３５の温度に基づいて駆動するものとしてもよく、あるいは、ＨＶＥＣＵ８０からの駆動信号により駆動するものとしてもよい。
【００３５】
実施例の動力出力装置２０では、油温Ｔｏに基づいてオイルの冷却処理を行なったが、こうした油温Ｔｏに基づくオイルの冷却処理に油温Ｔｏの変化率に基づいてオイルの冷却処理を加えるものとしてもよい。この変形例の油温制御ルーチンの一例を図５に示す。図５の油温制御ルーチンのステップＳ２００〜Ｓ２０６の処理およびステップＳ２１４〜Ｓ２２８の処理は、それぞれ図３の油温制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理およびステップＳ１０８〜Ｓ１２２の処理と同一である。これらの処理の説明は重複するからその説明は省略し、図５の油温制御ルーチンについてはステップＳ２０８〜Ｓ２１２の処理を中心に説明する。
【００３６】
図５の油温制御ルーチンでは、読み込んだ油温Ｔｏが閾値Ｔ１未満のときには、油温Ｔｏを閾値Ｔ３と比較する（ステップＳ２０８）。閾値Ｔ３は、閾値Ｔ１より低い温度として設定されるものであり、実施例では閾値Ｔ１と閾値Ｔ２との間の温度として設定したが、閾値Ｔ２と同じ温度でもよい。油温Ｔｏが閾値Ｔ３以下のときには、ステップＳ２１４以降の処理を実行し、油温Ｔｏが閾値Ｔ３より大きいときには、油温Ｔｏから前回この油温制御ルーチンが起動されたときに読み込んだ油温Ｔｏを減じて偏差ΔＴｏを計算する（ステップＳ２１０）。次に、計算した偏差ΔＴｏを閾値ΔＴｒｅｆと比較する（ステップＳ２１２）。ここで、閾値ΔＴｒｅｆは、油温Ｔｏが閾値Ｔ１以上となってオイルの冷却処理がなされても、油温Ｔｏの変化が大きいために油温Ｔｏが大きく閾値Ｔ１を越えてしまう場合の許容される変化の程度の最大値として設定されるものであり、オイルやトルクコンバータ５０等の比熱や油温制御ルーチンの起動される頻度，オイルの許容温度範囲，閾値Ｔ１の値などに基づいて定められるものである。そして、偏差ΔＴｏが閾値ΔＴｒｅｆ以上のときには、オイルの冷却処理が必要と判断して冷却判定フラグＦに値１を設定して（ステップＳ２２２）、オイルの冷却処理を実行する（ステップＳ２２４〜Ｓ２２８）。一方、偏差ΔＴｏが閾値ΔＴｒｅｆ未満のときにはステップＳ２１４以降の通常の処理を行なう。
【００３７】
こうした変形例の油温制御ルーチンを実行する動力出力装置２０によれば、油温Ｔｏの変化率に基づいてオイルの温度を制御することができる。即ち、油温Ｔｏの変化率が大きいときには、油温Ｔｏが閾値Ｔ１に至っていなくてもオイルの冷却処理を行なうから、トルクコンバータ５０の温度の急上昇やモータ４０の雰囲気の温度の急上昇に迅速に対応することができ、モータ４０の雰囲気の温度を適正な温度範囲にすることができる。
【００３８】
実施例の動力出力装置２０やその変形例では、油温Ｔｏが閾値Ｔ１以上となったりその変化率に相当する偏差ΔＴｏが閾値ΔＴｒｅｆ以上となったときに、単に電動オイルポンプ７２を駆動すると共に調圧弁７８により冷却回路７７のライン圧を上げてオイルを冷却したが、電動オイルポンプ７２の吐出量を増加するよう電動オイルポンプ７２を駆動制御すると共に調圧弁７８により冷却回路７７のライン圧を上げるものとしてもよい。この場合の油温制御ルーチンの変更部分を図６に示す。この変形例の油温制御ルーチンでは、図３の油温制御ルーチンの処理のうちステップＳ１２０の処理に代えてステップＳ１２１のオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍを増加する処理を行なうものとしている。このオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍの増加は、通常の回転数Ｎｓｅｔに所定回転数ΔＮを加えることにより行なっている。オイルポンプモータ７３は回転数制御のモータであるから、このように回転数を増加することによりその吐出圧と吐出量を増加することができる。この変形例の油温制御ルーチンを実行したときの油温Ｔｏの変化とオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍと冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態を図７に示す。図示するように、通常の回転数Ｎｓｅｔで回転していた電動オイルポンプ７２のオイルポンプモータ７３は、油温Ｔｏが閾値Ｔ１となる時間ｔ１でΔＮだけ回転数が増加される駆動信号によりその回転数を増加させ、時間ｔ２でΔＮだけ増加した回転数に落ち着く。これに伴って冷却回路７７のライン圧も通常の圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に増加する。その後、油温Ｔｏが時間ｔ３に閾値Ｔ１を下回るが、閾値Ｔ２を下回る時間ｔ４までオイルポンプモータ７３の回転数ＮｍはΔＮだけ増加された回転数で運転される。
【００３９】
この変形例の動力出力装置２０によれば、オイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍを増加すると共に冷却回路７７のライン圧を上げることによりオイルを冷却することができ、トルクコンバータ５０の温度やモータ４０の雰囲気の温度を制御することができる。この変形例では、オイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍの増加量はΔＮで一定のものとしたが、油温Ｔｏに基づいて変化させるものとしてもよい。
【００４０】
実施例やその変形例の動力出力装置２０では、油温Ｔｏに基づいてオイルを冷却するものとしたが、モータ４０の温度Ｔｍの温度に基づいてオイルを冷却するものとしてもよい。この場合、図３や図５，図６の油温Ｔｏに代えてモータ温度センサ４７により検出されるモータ４０の温度Ｔｍを用い、閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３をモータ４０の適正温度範囲に応じて定めればよい。こうすれば、直接モータ４０の温度Ｔｍによりオイルを冷却することができるから、モータ４０を適正温度範囲内にすることができ、より効率の良い駆動モードを選択して駆動軸６６を駆動できる。この結果、動力出力装置２０全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００４１】
実施例の動力出力装置２０では、流体式のトルクコンバータ５０と有段式の変速機６０とを備えたが、これに代えて変速比が連続的に変更可能であり油圧制御式のクラッチを有する無段変速機（ＣＶＴ）を備えるものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０では、エンジン３０とモータ４０とにより車両を駆動するハイブリッド自動車に搭載されるものとして構成したが、モータ４０で車両を駆動することは必須ではなく、車両が停止中で所定の条件を満たされれば自動的にエンジンを停止し、前記所定の条件が満たされなくなると、前記モータ４０により自動的にエンジンを始動して運転を再開させるエンジン自動停止装置を有する車両に搭載するものとして構成してもよい。この場合、モータ４０の出力は、車両を駆動するだけの能力は不要で、エンジン３０を始動させるのに必要な能力でよい。
【００４２】
実施例やその変形例の動力出力装置２０では、モータ４０として同期電動機を用いたが、クランクシャフト３２に動力を出力できる電動機であれば如何なる種類のモータであってもよい。
【００４３】
実施例やその変形例の動力出力装置２０では、動力出力装置２０を自動車に搭載するものとしたが、自動車以外の列車などの車両や、船舶、航空機などに搭載するものとしてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である動力出力装置２０を車両に搭載した際の概略構成を模式的に示す構成図である。
【図２】 実際に配置されたモータ４０とトルクコンバータ５０の部分の断面の一部を示す部分断面図である。
【図３】 実施例の動力出力装置２０のＨＶＥＣＵ８０が備えるＣＰＵ８２により実行される油温制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】 油温制御ルーチンを実施したときの油温Ｔｏの変化と電動オイルポンプ７２の駆動状態と冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態とを例示する説明図である。
【図５】 変形例の油温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 変形例の油温制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図７】 図６の油温制御ルーチンを実施したときの油温Ｔｏの変化と電動オイルポンプ７２の駆動状態と冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態とを例示する説明図である。
【符号の説明】
２０ 動力出力装置、３０ エンジン、３１ ダンパ、３２ クランクシャフト、３３ 回転軸、３４ レゾルバ、３５ ラジエータ、３６ 冷却水通路、３７ 電動ファン、３７ａ 駆動モータ、３８ ＥＧＥＣＵ、４０ モータ、４２ロータ、４３ 永久磁石、４４ ステータ、４５ 三相コイル、４６ ＭＧＥＣＵ、４７ モータ温度センサ、４８ バッテリ、４９ アダプタ、５０ トルクコンバータ、５２ ポンプインペラ、５４ タービンライナ、５６ ワンウェイクラッチ、５８ ステータ、６０ 変速機、６２ 遊星歯車機構、６３ トランスミッションハウジング、６４ ＡＴＥＣＵ、６６ 駆動軸、６７ ディファレンシャルギヤ、６８，６９ 駆動輪、６８ａ，６９ａ 車輪速センサ、７０ 機械式オイルポンプ、７１ オイルパン、７２ 電動オイルポンプ、７３ オイルポンプモータ、７４ モータ回転数センサ、７５ オイル温度センサ、７６ 油圧回路、７７ 冷却回路、７８ 調圧弁、８０ ＨＶＥＣＵ、８２ ＣＰＵ、８４ ＲＯＭ、８６ ＲＡＭ、８７ スタータスイッチ、８８ インジケータ、９０ シフトレバー、９２ シフトポジションセンサ、９４ サイドブレーキレバー、９６ ブレーキスイッチ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置に関し、詳しくは、内燃機関と電動機とを備える動力出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、内燃機関から出力された動力をトルクコンバータおよびトランスミッションを介して駆動軸に伝達する既存の動力出力装置に、内燃機関とトルクコンバータとの間に電動機を取り付けて構成したものや、トルクコンバータとトランスミッションとの間に電動機を取り付けて構成したものや、トランスミッションの後段の駆動軸に直接電動機を取り付けて構成したものが提案されている。これらの装置は、エネルギーの有効利用を図ると共に、既存の動力出力装置のユニットをできる限り用いて開発コストや製造コストを低減しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの動力出力装置はそれぞれ以下の問題があった。トルクコンバータとトランスミッションとの間に電動機を取り付ける構成は、トルクコンバータとトランスミッションとを引き離すため、既存のユニットが使用できなくなるという問題があった。すなわち、既存のユニットでは、トルクコンバータのクラッチを駆動する油圧系統をトランスミッションのクラッチなどを駆動する油圧系統と一体のものとして構成する必要から、トルクコンバータとトランスミッションとを一体的に構成しているのである。また、駆動軸に直接電動機を取り付ける構成では、既存のユニットを用いることができるが、電動機から出力された動力のみにより駆動軸を駆動する場合を考えると、電動機に低回転高トルクから高回転低トルクまでの動作が要求され、電動機が大型化すると共に電動機に要するコストが大きくなってしまうという問題があった。内燃機関とトルクコンバータとの間に電動機を取り付ける構成では、こうした問題は生じないが、電動機がトルクコンバータに隣接しているために、電動機の温度が上昇しやすく、電動機が十分機能できない場合を生じるといった問題があった。
【０００４】
なお、電動機の温度の上昇を防止する必要から潤滑油やトランスミッションの駆動源としての油により電動機を冷却するもの（特開平５−３１００４８号公報や特開平６−３８３０３号公報など）も提案されているが、そのための冷却配管を必要とし既存のユニットを用いることができず、またポンプなどの装置を必要とする。
【０００５】
本発明の動力出力装置は、電動機の温度上昇を防止することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置は、トルクコンバータ等の流体式動力伝達手段の作動流体が高温となることによる劣化の促進を防止することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
出力軸に動力を出力する内燃機関と、
前記出力軸の動力を流体により伝達する流体式動力伝達手段と、
前記出力軸に前記流体式動力伝達手段と隣接して配置され、該出力軸に動力を出力する電動機と、
前記駆動軸に要求される動力と該駆動軸の駆動状態とに基づいて前記内燃機関の運転と前記電動機の運転とを制御する運転制御手段と
を備える動力出力装置であって、
前記流体を冷却可能な熱交換手段と、
前記流体式動力伝達手段に前記流体を圧送すると共に、前記熱交換手段にも該流体を圧送する流体圧送手段と、
前記流体の温度を検出する流体温度検出手段と、
該検出された流体の温度に基づいて前記流体圧送手段の運転を制御する流体圧送制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、流体圧送制御手段が流体式動力伝達手段に用いられる流体の温度に基づいて流体圧送手段の運転を制御することにより、流体の熱交換手段での冷却を制御することができ、流体の温度を制御することができる。この結果、流体の過熱を防止することができる。ここで、流体式動力伝達手段に用いられる流体の温度を制御することは、流体式動力伝達手段に隣接して配置された電動機の温度をある程度制御することに該当するから、電動機の過熱を防止することができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が所定温度以上のとき、前記流体圧送手段を駆動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体が所定温度よりずっと高い温度になるのを防止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記流体圧送手段を駆動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体の温度の急上昇にも対応することができる。
【００１０】
また、本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が所定温度以上のとき、前記熱交換手段に圧送される前記流体の流量を増加する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体が所定温度よりずっと高い温度になるのを防止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記熱交換手段に圧送される前記流体の流量を増加する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体の温度の急上昇にも対応することができる。
【００１１】
これら流体の温度が所定温度以上のときに流体圧送手段を駆動したり熱交換機に圧送される流体の流量を増加したりする本発明の動力出力装置において、前記熱交換手段は、前記内燃機関の冷却水をも冷却する手段であると共に該内燃機関の運転に伴って動作する冷却用のファンを備える手段であり、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度以上のとき前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する手段であるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手段の冷却用のファンが駆動により早期に流体を冷却することができ、流体式動力伝達手段や電動機の温度上昇を抑制することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する手段であるものとすることもできる。こうすれば、流体の温度の急上昇にも対応することができる。
【００１２】
こうした熱交換手段が内燃機関をも冷却する手段である本発明の動力出力装置において、前記流体温度検出手段が正常に動作しているかを判定する判定手段と、該判定手段により前記流体温度検出手段が正常に動作していないと判定したとき、前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する運転規制手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、流体温度検出手段が正常でないときでも常に熱交換手段の冷却用のファンが駆動されるから、流体の温度上昇を抑制することができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、前記流体温度検出手段に代えて又は加えて前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段を備え、前記流体圧送制御手段は、前記流体温度検出手段により検出された流体の温度に代えて又は加えて前記電動機温度検出手段により検出された前記電動機の温度に基づいて流体昇圧圧送手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の温度に基づいて流体の温度を制御することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置２０を車両に搭載した際の概略構成を模式的に示す構成図である。図示するように、実施例の動力出力装置２０は、大きくは、クランクシャフト３２に動力を出力する内燃機関であるエンジン３０と、クランクシャフト３２にダンパ３１を介して結合された出力軸である回転軸３３に動力を出力する電動機であるモータ４０と、流体の作用によりトルクを増幅するトルクコンバータ５０と、回転数を所定の変速比で減速あるいは増速する変速機６０と、装置全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）８０とを備える。
【００１５】
エンジン３０は、ガソリンを燃料として動力を出力する内燃機関であり、その運転は、エンジン用電子制御ユニット（以下、ＥＧＥＣＵと呼ぶ）３８により制御されている。ＥＧＥＣＵ３８によるエンジン３０の運転制御は、図示しないスロットルバルブの開度の制御と図示しない燃料噴射弁の開弁時間の制御により行なわれるが、その詳細は省略する。エンジン３０の冷却水は冷却水通路３６を通って、ラジエータ３５により冷却されるようになっている。このラジエータ３５には、電動ファン３７が取り付けられており、電動ファン３７の駆動モータ３７ａは、エンジン３０の運転に伴って駆動されるようＥＧＥＣＵ３８により駆動制御されている。
【００１６】
モータ４０は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石４３を有するロータ４２と、回転磁界を形成する三相コイル４５が巻回されたステータ４４とを備える。モータ４０の運転は、内部に図示しないインバータ回路を備えるモータ用電子制御ユニット（以下、ＭＧＥＣＵという）４６により制御されている。ＭＧＥＣＵ４６によるモータ４０の運転制御は、バッテリ４８に接続されたインバータ回路の各トランジスタのＯＮ時間の割合を順次制御して三相コイル４５の各コイルに流れる電流を制御することによって行なわれる。なお、実施例ではモータ４０を同期電動発電機としたから、制動時やエンジン３０による駆動時にモータ４０を発電機として動作させることにより、バッテリ４８の充電が行なえるようになっている。このモータ４０を発電機として動作させる制御もＭＧＥＣＵ４６によりなされる。
【００１７】
トルクコンバータ５０は、循環するオイルの作用によりトルクを増幅して後方に伝達する周知の流体式のトルクコンバータであり、クランクシャフト３２に接続されたポンプインペラ５２、変速機６０に接続されるタービンライナ５４および固定部にワンウェイクラッチ５６を介して連結されるステータ５８を備える。ポンプインペラ５２の軸部は延出しており、ここに機械式オイルポンプ７０が取り付けられている。機械式オイルポンプ７０についての詳細な説明は後述する。
【００１８】
変速機６０は、トルクコンバータ５０の出力軸にその入力軸が接続され、回転数を所定の変速比で減速あるいは増速する。さらにこの変速機６０の出力軸は駆動軸６６に連結され、駆動軸６６はディファレンシャルギヤ６７を介して駆動輪６８，６９に接続されている。本実施例の変速機６０は、前進５段、後進１段のものとして構成されている。具体的には、変速機６０は、複数の遊星歯車とクラッチやブレーキを備える遊星歯車機構６２と、車両の前進後進を切り換えたり、動力伝達の断続を行なうクラッチＣ１，Ｃ２とを備える。ここで、車両を前進させるときにはクラッチＣ１を係合させると共にクラッチＣ２を非係合とし、逆に車両を後進させるときにはクラッチＣ１を非係合とすると共にクラッチＣ２を係合させる。ニュートラルやパーキングのときには両クラッチＣ１，Ｃ２を非係合とすることによって、動力伝達が断たれる。遊星歯車機構６２の詳細な説明は、本発明の説明では冗長となるため、その説明は省略する。遊星歯車機構６２の図示しないクラッチやブレーキ，クラッチＣ１，Ｃ２は、油圧を動力源として動作しており、その油圧の作用は図示しないソレノイドバルブの開閉によりなされている。こうしたソレノイドバルブの開閉制御はオートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（以下、ＡＴＥＣＵという）６４により行なわれている。油圧は、前述の機械式オイルポンプ７０を駆動するか、バッテリ４８から供給される電力により駆動する電動オイルポンプ７２を駆動することにより確保されるようになっている。
【００１９】
機械式オイルポンプ７０は、図示しないが、ドリブンギヤとドライブギヤとからなるギヤ式オイルポンプとして構成されている。機械式オイルポンプ７０は、前述したようにポンプインペラ５２の軸部に取り付けられているから、駆動軸６６の回転の有無に拘わらず、クランクシャフト３２の回転により駆動される。したがって、駆動軸６６が回転していないとき、即ち車両が停止しているときには、機械式オイルポンプ７０は、エンジン３０が運転されていれば駆動されており、エンジン３０の運転が停止されているときには停止していることになる。勿論、モータ４０によりクランクシャフト３２を強制的に回転させることによっても機械式オイルポンプ７０は駆動されるが、この駆動はエネルギの効率の観点から見れば、好ましくない。
【００２０】
電動オイルポンプ７２は、駆動手段として回転数制御のオイルポンプモータ７３を備えており、オイルポンプモータ７３の回転数を変化させることにより電動オイルポンプ７２の吐出量を変化できるようになっている。オイルポンプモータ７３には、その回転数Ｎｍを検出するモータ回転数センサ７４が取り付けられている。
【００２１】
機械式オイルポンプ７０や電動オイルポンプ７２の吐出口に接続された油圧回路７６は、トルクコンバータ５０や変速機６０に接続されており、トルクコンバータ５０や変速機６０にオイルが圧送されるようになっている。また、油圧回路７６は、吐出側の圧力を調節する調圧弁７８を介して冷却回路７７に接続されており、オイルは冷却回路７７によりラジエータ３５で冷却されるようになっている。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）８０は、動力出力装置２０全体をコントロールするユニットである。ＨＶＥＣＵ８０は、ＣＰＵ８２を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ８４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ８６と、入出力ポート（図示せず）と、ＥＧＥＣＵ３８やＭＧＥＣＵ４６，ＡＴＥＣＵ６４と通信を行なうシリアル通信ポート（図示せず）とを備える。このＨＶＥＣＵ８０には、回転軸３３に取り付けられたレゾルバ３４により検出される回転軸３３の回転数Ｎｅやモータ４０内に取り付けられたモータ温度センサ４７からのモータ４０内の温度Ｔｍ，変速機６０に併設されたオイルパン７１に取り付けられたオイル温度センサ７５により検出される油温Ｔｏ，モータ回転数センサ７４により検出されるオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍ，スタータスイッチ８７からのスタータスイッチＳＴ，シフトポジションセンサ９２により検出されるシフトレバー９０のポジションであるシフトポジションＳＰ，ブレーキスイッチ９６により検出されるサイドブレーキレバー９４のオンオフとしてのブレーキスイッチＢＰ，駆動輪６８，６９に取り付けられた車輪速センサ６８ａ，６９ａからの車輪速Ｖ１，Ｖ２などが入力ポートを介して入力されている。また、ＨＶＥＣＵ８０からはオイルポンプモータ７３への駆動信号ＣＰや冷却回路７７の油圧を調整する調圧弁７８への駆動信号ＣＶ，インジケータ８８への点灯信号ＣＩなどが出力されている。
【００２３】
図２は、実際に配置されたモータ４０とトルクコンバータ５０の部分の断面の一部を示す部分断面図である。図示するように、トランスミッションハウジング６３内にトルクコンバータ５０が配置されており、このトルクコンバータ５０にきわめて近接する位置にモータ４０が配置されている。このトランスミッションハウジング６３はトルクコンバータ５０と変速機６０とをユニット化して収納するケースであり、トランスミッションハウジング６３にユニット化されたトルクコンバータ５０と変速機６０は既存のガソリン自動車に用いられていたものをそのまま用いている。トランスミッションハウジング６３の開口端（図２中左側）は、エンジン３０とトランスミッションハウジング６３とを連結するアダプタ４９に接続されている。アダプタ４９は、回転軸３３にモータ４０を取り付けるために必要なスペースをエンジン３０とトルクコンバータ５０との間に設けるスペーサーとして機能すると共に、モータ４０のステータ４４を支持するケースとしても機能する。図示するようにモータ４０を設置するための軸方向のスペースは小さいから、既存のユニットを用いて動力出力装置２０を構成することができ、既存のボディ（車両）に動力出力装置２０を設置することができる。この結果、開発コストや生産コストを低く抑えることができる。なお、モータ４０がトルクコンバータ５０にきわめて近接して配置されているから、モータ４０の温度雰囲気はトルクコンバータ５０により生じる熱によって大きく左右される。
【００２４】
こうして構成された動力出力装置２０は、図示しない駆動制御ルーチンにより、駆動軸６６に要求される動力や駆動軸６６の状態，バッテリ４８の状態などに基づいて定まるエンジン３０から出力される動力のみにより駆動軸６６を駆動するエンジン駆動モードやモータ４０から出力される動力のみにより駆動軸６６を駆動するモータ駆動モード，エンジン３０とモータ４０とから出力される動力により駆動軸６６を駆動するハイブリッド駆動モード，エンジン３０から出力される動力で駆動軸６６を駆動すると共にエンジン３０から出力される動力の一部をモータ４０によって回生してバッテリ４８を充電する充電駆動モードなど種々のモードで駆動軸６６を駆動する。こうした駆動モードのうちエンジン３０が運転される駆動モードでは、エンジン３０の運転に伴って機械式オイルポンプ７０が駆動するから、電動オイルポンプ７２の運転は停止される。また、エンジン３０が運転されない駆動モードでも、駆動輪６６へ動力伝達が必要でないときは、油圧は不要であるから、電動オイルポンプ７２の運転が停止される。
【００２５】
次に、モータ４０の雰囲気の温度制御と、変速機６０の制御流体であり、トルクコンバータ５０の作動流体であるオイルの温度制御について説明する。前述したようにモータ４０はトルクコンバータ５０にきわめて近接して配置されているから、その雰囲気の温度はトルクコンバータ５０の温度に大きく左右される。トルクコンバータ５０の温度は、前記オイルを冷却することにより制御できる。そこで実施例の動力出力装置２０では、図３に例示する油温制御ルーチンを実行することにより、このオイルの温度制御をしてトルクコンバータ５０の温度をひいてはモータ４０の雰囲気の温度を制御する。なお、この油温制御ルーチンは所定時間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返し実行されるものである。
【００２６】
油温制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ８２は、まずオイル温度センサ７５が正常に動作しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１００）。具体的には、オイル温度センサ７５からの信号ラインが断線していないか、ショートしていないか等を信号ラインに電圧を作用させるなどして電気的にチェックするのである。オイル温度センサ７５が正常に動作しているときには、オイル温度センサ７５により検出される油温Ｔｏを読み込み（ステップＳ１０４）、読み込んだ油温Ｔｏを閾値Ｔ１および閾値Ｔ２と比較する（ステップＳ１０６）。ここで閾値Ｔ１は、オイルを冷却する必要が生じる温度として設定されるものであり、オイルの温度がトルクコンバータ５０やモータ４０の雰囲気の温度に及ぼす影響とオイルの許容温度範囲によって定められる。閾値Ｔ２は、オイルの冷却を停止する温度として設定されるものであり、オイルの冷却の開始と停止とが頻繁に生じないようヒステリシスを持たせるために閾値Ｔ１より低い温度として設定される。
【００２７】
油温Ｔｏが閾値Ｔ２以下のときには、冷却の必要はないと判断して冷却判定フラグＦに値０をセットし（ステップＳ１１０）、前述した図示しない駆動制御ルーチンによる通常の駆動制御を行なって（ステップＳ１１２）本ルーチンを終了する。実際には、駆動制御ルーチン内のステップで冷却判定フラグＦを判定し、その値が値０であるときには、何ら規制を受けることなく前述のいずれかの駆動モードを用いて駆動軸６６を駆動制御するのである。
【００２８】
油温Ｔｏが閾値Ｔ１未満ではあるが閾値Ｔ２より大きいときには冷却判定フラグＦを調べ（ステップＳ１１４）、冷却判定フラグＦが値０のときには前述の通常の駆動制御を行なって（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。
【００２９】
油温Ｔｏが閾値Ｔ１以上のときには、オイルの冷却が必要と判断して冷却判定フラグＦに値１を設定し（ステップＳ１１６）、エンジン３０の運転を停止しないエンジン駆動制御を行なう（ステップＳ１１８）。実際には、駆動制御ルーチン内のステップで冷却判定フラグＦを判定し、その値が値１であるときには、エンジン３０の運転を停止する駆動モード以外の駆動モードを用いて駆動軸６６を駆動制御するのである。このようにエンジン３０の運転を停止させないのは、エンジン３０の運転に伴って駆動されるラジエータ３５に冷風を送る電動ファン３７を駆動するためである。前述したように、オイルの冷却回路７７がラジエータ３５に接続されており、オイルはラジエータ３５により冷却されるからである。そして、電動オイルポンプ７２を駆動すると共に（ステップＳ１２０）、冷却回路７７のライン圧を高めるために調圧弁７８を開弁駆動する（ステップＳ１２２）。電動オイルポンプ７２を駆動して冷却回路７７のライン圧を高めることにより、オイルが冷却回路７７を流れてラジエータ３５で冷却される。この結果、トルクコンバータ５０が冷却され、モータ４０の雰囲気の温度が低下され、あるいは温度の上昇を抑制することができるのである。
【００３０】
油温Ｔｏが閾値Ｔ１未満で閾値Ｔ２より大きいときで更に冷却判定フラグＦが値１であるときには、前回以前に起動された本ルーチンでオイルの冷却が必要であると判断されてステップＳ１１８〜Ｓ１２２のエンジン駆動制御や電動オイルポンプ７２の駆動，冷却回路７７のライン圧のアップの処理が実行されている状態であるが、オイルの冷却はまだ十分に終了していないと状態と判断して、これらの処理（ステップＳ１１８〜Ｓ１２２のエンジン駆動制御や電動オイルポンプ７２の駆動，冷却回路７７のライン圧のアップの処理）を継続する。
【００３１】
ステップＳ１０２でオイル温度センサ７５が異常と判定されたときには、油温Ｔｏを検出することができず、油温Ｔｏに基づくトルクコンバータ５０の温度やモータ４０の雰囲気の温度制御が行なえないから、安全サイドの制御としてオイルの冷却処理、即ちステップＳ１１８〜Ｓ１２２のエンジン駆動制御や電動オイルポンプ７２の駆動，冷却回路７７のライン圧のアップの処理を実行する。こうすることにより油温Ｔｏが閾値Ｔ１や閾値Ｔ２より高くなるのを防止することができる。
【００３２】
次に、こうした図３の油温制御ルーチンを実施したときの油温Ｔｏの変化と電動オイルポンプ７２の駆動状態と冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態について図４を用いて説明する。図示するように、油温Ｔｏが閾値Ｔ１となる時間ｔ１で電動オイルポンプ７２と電動ファン３７とが駆動される。冷却回路７７のライン圧は電動オイルポンプ７２の駆動から若干遅れた時間ｔ２で上昇する。油温Ｔｏは、時間ｔ１後も若干上昇するが次第に温度上昇が停止し、その後降下する。油温Ｔｏは時間ｔ３に閾値Ｔ１を下回るが閾値Ｔ２を下回る時間ｔ４まで電動オイルポンプ７２や電動ファン３７の駆動は継続される。こうしてオイルは冷却されて、油温Ｔｏは閾値Ｔ２以下とされる。
【００３３】
以上説明した実施例の動力出力装置２０によれば、トルクコンバータ５０の作動流体であるオイルの温度を制御することができ、オイルの早期劣化を防止することができる。オイルの温度制御の結果、トルクコンバータ５０の温度制御やモータ４０の雰囲気の温度制御を行なうことができる。この結果、モータ４０の温度上昇を防止することができ、モータ４０から出力される動力による駆動軸６６の駆動制御を適正に行なうことができる。こうしたモータ４０の駆動制御が適正に行なえるということは、より効率の良い駆動モードを選択して駆動軸６６を駆動できるということであるから、動力出力装置２０全体のエネルギー効率を向上させることができる。しかも、既存のユニット化された構成にモータ４０を付加する程度で動力出力装置２０を構成できるから、開発コストや生産コストを低く抑えることができる。また、オイル温度センサ７５の動作確認を行なってオイル温度センサ７５の異常を判定し、そのときにはオイルを冷却する処理を行なうから、油温Ｔｏに基づくオイルの温度制御ができないときでも油温Ｔｏを閾値Ｔ１や閾値Ｔ２より高くしないようにすることができる。
【００３４】
実施例の動力出力装置２０では、オイルを冷却回路７７を介してラジエータ３５で冷却するものとしたが、オイル専用の熱交換機を用いて冷却するものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０では、電動ファン３７はエンジン３０の運転に伴って駆動するものとしたが、ラジエータ３５の温度に基づいて駆動するものとしてもよく、あるいは、ＨＶＥＣＵ８０からの駆動信号により駆動するものとしてもよい。
【００３５】
実施例の動力出力装置２０では、油温Ｔｏに基づいてオイルの冷却処理を行なったが、こうした油温Ｔｏに基づくオイルの冷却処理に油温Ｔｏの変化率に基づいてオイルの冷却処理を加えるものとしてもよい。この変形例の油温制御ルーチンの一例を図５に示す。図５の油温制御ルーチンのステップＳ２００〜Ｓ２０６の処理およびステップＳ２１４〜Ｓ２２８の処理は、それぞれ図３の油温制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理およびステップＳ１０８〜Ｓ１２２の処理と同一である。これらの処理の説明は重複するからその説明は省略し、図５の油温制御ルーチンについてはステップＳ２０８〜Ｓ２１２の処理を中心に説明する。
【００３６】
図５の油温制御ルーチンでは、読み込んだ油温Ｔｏが閾値Ｔ１未満のときには、油温Ｔｏを閾値Ｔ３と比較する（ステップＳ２０８）。閾値Ｔ３は、閾値Ｔ１より低い温度として設定されるものであり、実施例では閾値Ｔ１と閾値Ｔ２との間の温度として設定したが、閾値Ｔ２と同じ温度でもよい。油温Ｔｏが閾値Ｔ３以下のときには、ステップＳ２１４以降の処理を実行し、油温Ｔｏが閾値Ｔ３より大きいときには、油温Ｔｏから前回この油温制御ルーチンが起動されたときに読み込んだ油温Ｔｏを減じて偏差ΔＴｏを計算する（ステップＳ２１０）。次に、計算した偏差ΔＴｏを閾値ΔＴｒｅｆと比較する（ステップＳ２１２）。ここで、閾値ΔＴｒｅｆは、油温Ｔｏが閾値Ｔ１以上となってオイルの冷却処理がなされても、油温Ｔｏの変化が大きいために油温Ｔｏが大きく閾値Ｔ１を越えてしまう場合の許容される変化の程度の最大値として設定されるものであり、オイルやトルクコンバータ５０等の比熱や油温制御ルーチンの起動される頻度，オイルの許容温度範囲，閾値Ｔ１の値などに基づいて定められるものである。そして、偏差ΔＴｏが閾値ΔＴｒｅｆ以上のときには、オイルの冷却処理が必要と判断して冷却判定フラグＦに値１を設定して（ステップＳ２２２）、オイルの冷却処理を実行する（ステップＳ２２４〜Ｓ２２８）。一方、偏差ΔＴｏが閾値ΔＴｒｅｆ未満のときにはステップＳ２１４以降の通常の処理を行なう。
【００３７】
こうした変形例の油温制御ルーチンを実行する動力出力装置２０によれば、油温Ｔｏの変化率に基づいてオイルの温度を制御することができる。即ち、油温Ｔｏの変化率が大きいときには、油温Ｔｏが閾値Ｔ１に至っていなくてもオイルの冷却処理を行なうから、トルクコンバータ５０の温度の急上昇やモータ４０の雰囲気の温度の急上昇に迅速に対応することができ、モータ４０の雰囲気の温度を適正な温度範囲にすることができる。
【００３８】
実施例の動力出力装置２０やその変形例では、油温Ｔｏが閾値Ｔ１以上となったりその変化率に相当する偏差ΔＴｏが閾値ΔＴｒｅｆ以上となったときに、単に電動オイルポンプ７２を駆動すると共に調圧弁７８により冷却回路７７のライン圧を上げてオイルを冷却したが、電動オイルポンプ７２の吐出量を増加するよう電動オイルポンプ７２を駆動制御すると共に調圧弁７８により冷却回路７７のライン圧を上げるものとしてもよい。この場合の油温制御ルーチンの変更部分を図６に示す。この変形例の油温制御ルーチンでは、図３の油温制御ルーチンの処理のうちステップＳ１２０の処理に代えてステップＳ１２１のオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍを増加する処理を行なうものとしている。このオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍの増加は、通常の回転数Ｎｓｅｔに所定回転数ΔＮを加えることにより行なっている。オイルポンプモータ７３は回転数制御のモータであるから、このように回転数を増加することによりその吐出圧と吐出量を増加することができる。この変形例の油温制御ルーチンを実行したときの油温Ｔｏの変化とオイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍと冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態を図７に示す。図示するように、通常の回転数Ｎｓｅｔで回転していた電動オイルポンプ７２のオイルポンプモータ７３は、油温Ｔｏが閾値Ｔ１となる時間ｔ１でΔＮだけ回転数が増加される駆動信号によりその回転数を増加させ、時間ｔ２でΔＮだけ増加した回転数に落ち着く。これに伴って冷却回路７７のライン圧も通常の圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に増加する。その後、油温Ｔｏが時間ｔ３に閾値Ｔ１を下回るが、閾値Ｔ２を下回る時間ｔ４までオイルポンプモータ７３の回転数ＮｍはΔＮだけ増加された回転数で運転される。
【００３９】
この変形例の動力出力装置２０によれば、オイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍを増加すると共に冷却回路７７のライン圧を上げることによりオイルを冷却することができ、トルクコンバータ５０の温度やモータ４０の雰囲気の温度を制御することができる。この変形例では、オイルポンプモータ７３の回転数Ｎｍの増加量はΔＮで一定のものとしたが、油温Ｔｏに基づいて変化させるものとしてもよい。
【００４０】
実施例やその変形例の動力出力装置２０では、油温Ｔｏに基づいてオイルを冷却するものとしたが、モータ４０の温度Ｔｍの温度に基づいてオイルを冷却するものとしてもよい。この場合、図３や図５，図６の油温Ｔｏに代えてモータ温度センサ４７により検出されるモータ４０の温度Ｔｍを用い、閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３をモータ４０の適正温度範囲に応じて定めればよい。こうすれば、直接モータ４０の温度Ｔｍによりオイルを冷却することができるから、モータ４０を適正温度範囲内にすることができ、より効率の良い駆動モードを選択して駆動軸６６を駆動できる。この結果、動力出力装置２０全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００４１】
実施例の動力出力装置２０では、流体式のトルクコンバータ５０と有段式の変速機６０とを備えたが、これに代えて変速比が連続的に変更可能であり油圧制御式のクラッチを有する無段変速機（ＣＶＴ）を備えるものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０では、エンジン３０とモータ４０とにより車両を駆動するハイブリッド自動車に搭載されるものとして構成したが、モータ４０で車両を駆動することは必須ではなく、車両が停止中で所定の条件を満たされれば自動的にエンジンを停止し、前記所定の条件が満たされなくなると、前記モータ４０により自動的にエンジンを始動して運転を再開させるエンジン自動停止装置を有する車両に搭載するものとして構成してもよい。この場合、モータ４０の出力は、車両を駆動するだけの能力は不要で、エンジン３０を始動させるのに必要な能力でよい。
【００４２】
実施例やその変形例の動力出力装置２０では、モータ４０として同期電動機を用いたが、クランクシャフト３２に動力を出力できる電動機であれば如何なる種類のモータであってもよい。
【００４３】
実施例やその変形例の動力出力装置２０では、動力出力装置２０を自動車に搭載するものとしたが、自動車以外の列車などの車両や、船舶、航空機などに搭載するものとしてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である動力出力装置２０を車両に搭載した際の概略構成を模式的に示す構成図である。
【図２】 実際に配置されたモータ４０とトルクコンバータ５０の部分の断面の一部を示す部分断面図である。
【図３】 実施例の動力出力装置２０のＨＶＥＣＵ８０が備えるＣＰＵ８２により実行される油温制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】 油温制御ルーチンを実施したときの油温Ｔｏの変化と電動オイルポンプ７２の駆動状態と冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態とを例示する説明図である。
【図５】 変形例の油温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 変形例の油温制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図７】 図６の油温制御ルーチンを実施したときの油温Ｔｏの変化と電動オイルポンプ７２の駆動状態と冷却回路７７のライン圧の変化と電動ファン３７の駆動状態とを例示する説明図である。
【符号の説明】
２０ 動力出力装置、３０ エンジン、３１ ダンパ、３２ クランクシャフト、３３ 回転軸、３４ レゾルバ、３５ ラジエータ、３６ 冷却水通路、３７ 電動ファン、３７ａ 駆動モータ、３８ ＥＧＥＣＵ、４０ モータ、４２ロータ、４３ 永久磁石、４４ ステータ、４５ 三相コイル、４６ ＭＧＥＣＵ、４７ モータ温度センサ、４８ バッテリ、４９ アダプタ、５０ トルクコンバータ、５２ ポンプインペラ、５４ タービンライナ、５６ ワンウェイクラッチ、５８ ステータ、６０ 変速機、６２ 遊星歯車機構、６３ トランスミッションハウジング、６４ ＡＴＥＣＵ、６６ 駆動軸、６７ ディファレンシャルギヤ、６８，６９ 駆動輪、６８ａ，６９ａ 車輪速センサ、７０ 機械式オイルポンプ、７１ オイルパン、７２ 電動オイルポンプ、７３ オイルポンプモータ、７４ モータ回転数センサ、７５ オイル温度センサ、７６ 油圧回路、７７ 冷却回路、７８ 調圧弁、８０ ＨＶＥＣＵ、８２ ＣＰＵ、８４ ＲＯＭ、８６ ＲＡＭ、８７ スタータスイッチ、８８ インジケータ、９０ シフトレバー、９２ シフトポジションセンサ、９４ サイドブレーキレバー、９６ ブレーキスイッチ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ。
Claims (9)
- 出力軸に動力を出力する内燃機関と、
前記出力軸の動力を流体により伝達する流体式動力伝達手段と、
前記出力軸に前記流体式動力伝達手段と隣接して配置され、該出力軸に動力を出力する電動機と、
前記駆動軸に要求される動力と該駆動軸の駆動状態とに基づいて前記内燃機関の運転と前記電動機の運転とを制御する運転制御手段と
を備える動力出力装置であって、
前記流体を冷却可能な熱交換手段と、
前記流体式動力伝達手段に前記流体を圧送すると共に、前記熱交換手段にも該流体を圧送する流体圧送手段と、
前記流体の温度を検出する流体温度検出手段と、
該検出された流体の温度に基づいて前記流体圧送手段の運転を制御する流体圧送制御手段とを備え、
前記流体圧送手段は、前記内燃機関の運転に伴って駆動される第１の流体圧送手段と、第２の電動機によって駆動される第２の流体圧送手段と、を含み、
前記流体圧送制御手段は、前記流体温度が所定値以上のときのみ、前記第２の流体圧送手段を駆動し、前記第２の流体圧送手段から前記熱交換手段に圧送される流体の圧力を高めることを特徴とする動力出力装置。 - 前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が所定温度以上のとき、前記流体圧送手段を駆動する手段である請求項１記載の動力出力装置。
- 前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記流体圧送手段を駆動する手段である請求項２記載の動力出力装置。
- 前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が所定温度以上のとき、前記熱交換手段に圧送される前記流体の流量を増加する手段である請求項１記載の動力出力装置。
- 前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記熱交換手段に圧送される前記流体の流量を増加する手段である請求項４記載の動力出力装置。
- 請求項２または４記載の動力出力装置であって、
前記熱交換手段は、前記内燃機関の冷却水をも冷却する手段であると共に、該内燃機関の運転に伴って動作する冷却用のファンを備える手段であり、
前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度以上のとき、前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する手段である
動力出力装置。 - 前記流体圧送制御手段は、前記検出された流体の温度が前記所定温度未満であっても該検出された流体の温度の変化率が所定変化率以上のとき、前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する手段である請求項６記載の動力出力装置。
- 請求項６または７記載の動力出力装置であって、
前記流体温度検出手段が正常に動作しているかを判定する判定手段と、
該判定手段により前記流体温度検出手段が正常に動作していないと判定したとき、前記内燃機関の運転の停止を禁止するよう前記運転制御手段を規制する運転規制手段と
を備える動力出力装置。 - 請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置であって、
前記流体温度検出手段に代えて又は加えて前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段を備え、
前記流体圧送制御手段は、前記流体温度検出手段により検出された流体の温度に代えて又は加えて前記電動機温度検出手段により検出された前記電動機の温度に基づいて流体圧送手段を制御する手段である
動力出力装置。
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