JP2001057705A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジェネレータ・モータに異常が発生したこと
による走行困難な状態を回避可能なハイブリッド車両の
駆動装置の提供。 【解決手段】 ジェネレータ・モータ４の異常が検出さ
れたときには(S5)、少なくともエンジン１による走行が
可能な状態を確保すると共に、走行モータ２による回生
電力によってバッテリ３の充電を可能とすべく、エンジ
ン１が停止しているときには(S13)、回転している車輪
駆動軸に停止中のエンジン１の出力軸を締結させること
によって燃焼運転を開始させる(S17-S18)。また、遮断
器２１が故障したときには車速Ｖを自動的に抑制するこ
とによって(S6-S8)、或いは、バッテリ３の電池電圧の
異常が検出されたときには、遮断器２１を動作させるこ
とにより(S9,S10)、バッテリ３の過充電を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動源としてエン
ジンと電気モータとを併用するハイブリッド車両の駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、代表的な車両である自動車の
分野においては、駆動源としてエンジンと電気モータと
を併用するハイブリッド車両の制御方法が提案されてい
る。

【０００３】このようなハイブリッド車両の制御方法と
して、例えば特開平９−２６６６０５号には、エンジン
を始動可能な発電機系（所謂ジェネレータ・モータ）に
故障が発生したときにはモータ駆動系により車両の駆動
すると共にバッテリへの充電を行い、モータ駆動系が故
障したときには発電機系でバッテリへの充電を行うと共
に車両の駆動を行う制御方法が提案されている。

【０００４】また、特開平１０−０７３１６１号には、
走行用のモータによる回生制動時に、そのモータに故障
が発生したときには、エンジンブレーキが良く効くよう
に、自動変速機を適宜制御する制御方法が提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術によれ
ば、発電機系の故障、或いは走行用のモータの故障によ
って発電できなくなること、そしてバッテリの蓄電量が
少ないときにエンジンを始動できなくなることは防止す
ることができる。しかしながら、上記の従来技術におい
ては、バッテリに供給する電力を発生させることができ
なくなった場合を問題としているため、例えばジェネレ
ータ・モータが発生させた３相交流電流の不均衡やバッ
テリの過充電等の異常が発生したことによってバッテリ
やシステムの制御系がダメージを受け、その結果として
走行が困難になることを防止することはできない。

【０００６】そこで本発明は、ジェネレータ・モータに
異常が発生したことによる走行困難な状態を回避可能な
ハイブリッド車両の駆動装置の提供を第１の目的とす
る。

【０００７】また、バッテリの過充電を回避可能なハイ
ブリッド車両の駆動装置の提供を第２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置
は、以下の構成を特徴とする。

【０００９】即ち、燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を
回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によっ
て該駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆
動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに
供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給
電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ
機能と、そして該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して
締結・開放可能なクラッチとを備えるジェネレータ・モ
ータとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの
異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、走
行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジン
の出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致した
ときに前記クラッチを締結させることによって前記エン
ジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出手
段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出され
た場合に、前記エンジンが停止しているときには前記エ
ンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転し
ているときには、例えば、イグニッションキースイッチ
がオフにされるまで、その燃焼運転を強制的に継続させ
る制御手段を備えることを特徴とする。

【００１０】また、例えば前記制御手段は、前記異常検
出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出
されたときに、前記エンジンが停止しており、且つ前記
ハイブリッド車両が走行している場合に、前記エンジン
を強制的に始動させるべく、前記クラッチを前記駆動軸
に締結させると良い。

【００１１】また、例えば、前記ジェネレータ・モータ
の三相巻線のうち少なくとも２相の巻線の接続を遮断す
る遮断器を更に備え、前記制御手段は、前記ジェネレー
タ・モータの発電量が所定値より大きいときには前記遮
断器を作動させ、その後、前記異常検出手段による検出
結果に基づく制御を行うと良い。

【００１２】上記の第２の目的を達成するため、本発明
に係るハイブリッド車両の駆動装置は、以下の構成を特
徴とする。

【００１３】即ち、燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を
回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によっ
て該駆動軸を回転させると共に、該バッテリに回生電力
を供給する走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて
発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェ
ネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって
該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能と、そし
て該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可
能なクラッチとを備えるジェネレータ・モータとを備
え、前記エンジン、前記走行モータ、並びに前記ジェネ
レータ・モータとがエンジンルーム内に配設されたハイ
ブリッド車両の駆動装置であって、前記ジェネレータ・
モータまたは前記走行モータの三相巻線のうち少なくと
も２相の巻線の接続を遮断する遮断器と、走行状態に応
じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の
回転数と前記駆動軸の回転数が略一致したときに前記ク
ラッチを締結させることにより、前記エンジンの駆動力
による走行を行うと共に、前記ジェネレータ・モータの
発電量が第１の所定値より大きいときには前記遮断器を
作動させる第１の制御手段、或いは前記走行モータの発
電量が第２の所定値より大きいときには前記遮断器を作
動させる第２の制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１４】

【発明の効果】このように、本発明によれば、ジェネレ
ータ・モータに異常が発生したことによる走行困難な状
態を回避可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供が実
現する。また、バッテリの過充電を回避可能なハイブリ
ッド車両の駆動装置の提供が実現する。

【００１５】即ち、請求項１の発明によれば、ジェネレ
ータ・モータに異常が発生した場合であっても、所謂、
押しがけによるエンジンの強制始動により（請求項
３）、エンジンの燃焼運転が確保されると共に、その燃
焼運転はイグニッションキースイッチがオンの間にわた
って継続されるため（請求項２）、走行困難な状態を回
避することができる。

【００１６】また、請求項４、請求項５の発明によれ
ば、ジェネレータ・モータによるバッテリの充電が行え
ない場合に、走行モータによる回生電力によって当該バ
ッテリを積極的に充電することができる。

【００１７】また、請求項６乃至請求項８の発明によれ
ば、バッテリの過充電を防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るハイブリッド
車両の駆動装置の実施形態を、図面を参照して詳細に説
明する。

【００１９】はじめに、本実施形態に係るハイブリッド
車両の駆動装置を実施可能な、ハイブリッド車両の全体
構成例について概説する。

【００２０】図１は、本実施形態に適用可能なハイブリ
ッド車両の機械的構成を例示すブロック図である。

【００２１】図１に示すように、本実施形態に係るハイ
ブリッド車両は、駆動力を発生するためのパワーユニッ
トとして、車両前方のエンジンルーム内に、鉛蓄電池や
Ｎｉ−Ｈ２（ニッケル水素）電池、或いはパワーコンデ
ンサが使用されるバッテリ３から供給される電力により
駆動される走行モータ（トラクションモータ）２と、ガ
ソリン等の液体燃料の爆発力により駆動されるエンジン
１とを併用して走行し、後述する車両の走行状態に応じ
て、走行モータ２のみによる走行、エンジンのみによる
走行、或いは走行モータ２及び／またはジェネレータ・
モータ（Ｇ・Ｍ）４とエンジン１の双方による走行とが
実現される。

【００２２】尚、本実施形態において、エンジン１、走
行モータ２、並びにジェネレータ・モータ４は、エンジ
ンルーム内にコンパクトに配置すべく、それら駆動源の
前後方向軸が略並行になるように配設される。このた
め、走行モータ２、並びにジェネレータ・モータ４は、
それらモータの外形形状の長さが長く、且つロータの直
径が短い構造を有しており、そのロータの回転が高速で
回転する程、発生させる回生電力、或いは発電量は多く
なる。

【００２３】エンジン１は、トルクコンバータ５を介し
てクラッチ６の締結により自動変速機（ＡＴ）７に駆動
力を伝達する。自動変速機７は、エンジン１から入力さ
れた駆動力を走行状態に応じて（或いは運転者の操作に
より）所定のトルク及び回転数に変換して、ギヤトレイ
ン１１及び差動機構８を介して駆動輪９、１０に伝達す
る。また、エンジン１は、バッテリ３を充電するために
ジェネレータ・モータ４を駆動する。尚、本実施形態で
は、エンジン１の燃焼を制御する際の空燃比を、所謂理
論空燃比λ＝１とする。

【００２４】走行モータ２は、バッテリ３から供給され
る電力により駆動され、ギアトレイン１１を介して駆動
輪９、１０に駆動力を伝達する。

【００２５】ジェネレータ・モータ４は、通常時はエン
ジン１により駆動されてバッテリを充電するが、エンジ
ン始動時にはバッテリ３からの供給電力によってエンジ
ン１をクランキングさせたり、急加速時にエンジン１を
介して車輪９、１０に駆動力を伝達させることができ
る。

【００２６】エンジン１には、例えば、エンジンの燃焼
室内に直接燃料を噴射する、所謂直噴式や、或いは、エ
ンジン始動時のポンピングロスを低減可能な、所謂可変
バルブタイミング式の低燃費ガソリンエンジンが搭載さ
れ、エンジン１の始動性を向上させている。

【００２７】走行モータ２、並びにジェネレータ・モー
タ４には、例えば三相同期電動機が使用される。

【００２８】電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００
は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及
びインバータ回路等からなり、走行モータ２やエンジン
１の出力トルクや回転数等の制御、後述する本実施形態
における特徴的な動作制御等を行うと共に、それらの制
御が実現するようにエンジン１を制御すべく、点火時期
や燃料噴射量等の制御を行う。

【００２９】また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の作動
時にジェネレータ・モータ４にて発電された電力を、走
行モータ２に供給したり、バッテリ３に充電させるよう
に、ジェネレータ・モータ４に通電する電流の位相制御
を行う。

【００３０】次に、下記図１０を参照して主要な状態下
におけるエンジン１、ジェネレータ・モータ４、走行モ
ータ２及びバッテリ３の制御について説明する。尚、図
１０において「力行」とは駆動トルクを出力している状
態を意味する。

【００３１】図１０は、ハイブリッド車両の走行状態に
応じたＥＣＵによるエンジン、ジェネレータ・モータ、
走行モータ、並びにバッテリに対する制御を説明する図
である。

【００３２】［停車時］図１０に示すように、停車時に
おいては、エンジン１、ジェネレータ・モータ４、走行
モータ２は停止される。但し、エンジン１は、冷間時と
バッテリ蓄電量低下時に運転され、ジェネレータ・モー
タ４は、エンジン運転中にはそのエンジンの回転トルク
を利用する発電機として機能し、そのときジェネレータ
・モータ４によって発電された電力はバッテリ３に充電
される。

【００３３】［緩発進時］アクセルが緩く踏み込まれた
緩発進時においては、図１０に示すように、エンジン
１、ジェネレータ・モータ４は停止され、走行モータ２
が駆動トルクを出力する。

【００３４】［急発進時］急発進時においては、図１０
に示すように、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２
とが駆動トルクを出力し、エンジン１は始動後高出力で
運転される。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・
モータ４と走行モータ２とに放電する。

【００３５】［エンジン始動時］エンジン始動時におい
ては、図１０に示すように、ジェネレータ・モータ４が
エンジン１をクランキングするために駆動トルクを出力
してエンジン１が起動される。このとき、バッテリ３
は、ジェネレータ・モータ４に放電する。

【００３６】［定常低負荷走行時］アクセルの開度量
（踏み込み量）が比較的小さい定常低負荷走行時におい
ては、図１０に示すように、エンジン１、ジェネレータ
・モータ４は停止され、走行モータ２が駆動トルクを出
力する。このとき、バッテリ３は、走行モータ２に放電
する。但し、エンジン１は、冷間時とバッテリ蓄電量低
下時とに運転され、ジェネレータ・モータ４は、エンジ
ン運転中にはそのエンジンの回転トルクを利用する発電
機として機能し、そのときジェネレータ・モータ４によ
って発電された電力はバッテリ３に充電される。

【００３７】［定常中負荷走行時］アクセルの開度量が
上記の「定常低負荷走行時」と比較してやや大きい定常
中負荷走行時においては、図１０に示すように、走行モ
ータ２は無出力とされ、エンジン１は高効率領域で運転
される。このとき、バッテリ３は、走行モータ２には放
電せず、ジェネレータ・モータ４は、高効率領域で運転
中のエンジン１の回転トルクを利用する発電機として機
能し、そのときジェネレータ・モータ４によって発電さ
れた電力はバッテリ３に充電される。

【００３８】［定常高負荷走行時］アクセルの開度量が
上記の「定常中負荷走行時」と比較して大きい定常高負
荷走行時においては、図１０に示すように、エンジン１
は高出力運転され、ジェネレータ・モータ４と走行モー
タ２とが車輪駆動軸に対して回転トルクを出力する。こ
のとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４と走行
モータ２とに放電する。但し、ジェネレータ・モータ４
は、バッテリ蓄電量低下時はバッテリ３を充電する。

【００３９】［急加速時］車両走行中においてアクセル
が急激に踏み込まれた急加速時においては、図１０に示
すように、エンジン１は高出力運転され、ジェネレータ
・モータ４と走行モータ２とが走行のために回転トルク
を出力する。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・
モータ４と走行モータ２とに放電する。

【００４０】［減速時（回生制動時）］車両走行中にお
いてアクセルの開度量が全閉状態となった減速時におい
ては、図１０に示すように、エンジン１及びジェネレー
タ・モータ４は停止され、走行モータ２は、車両が惰性
走行することにより車輪駆動軸を回転させるトルクによ
って発電する発電機として機能し、これにより発生した
回生電力は、バッテリ３を充電する。

【００４１】次に、図２乃至図７に示す動作説明図を参
照して、本実施形態にて適用可能なハイブリッド車両の
走行状態に応じた駆動力の伝達形態について説明する。

【００４２】［発進＆低速走行時］図２に示すように、
発進及び低速走行時には、ＥＣＵ１００は走行モータ２
のみを駆動させ、この走行モータ２による駆動力をギア
トレイン１１を介して駆動輪９、１０に伝達する。ま
た、発進後の低速走行時においても走行モータ２による
走行となる。

【００４３】［加速時］図３に示すように、加速時にお
いて、ＥＣＵ１００は、上記の走行モータ２による低速
走行状態からエンジン１を始動させた後でクラッチ６を
締結させ、エンジン１の出力軸の回転トルクを、ギアト
レイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力を伝達させ
る、或いは、急加速が要求されているときには、クラッ
チ６を締結させた後も引き続き走行モータ２を駆動する
ことにより、エンジン１と走行モータ２とによる駆動力
を併せて駆動輪９、１０に伝達する。

【００４４】［定常走行時］図４に示すように、定常走
行時には、ＥＣＵ１００は、エンジン１のみを駆動さ
せ、エンジン１からギアトレイン１１を介して駆動輪
９、１０に駆動力を伝達する。定常走行とは、エンジン
回転数が２０００〜３０００ｒｐｍ程度の最も高効率と
なる領域を使用する走行形態である。

【００４５】［減速時］図５に示すように、減速時に
は、クラッチ６を解放して、駆動輪９、１０の駆動力が
ギアトレイン１１を介して走行モータ２に伝達され、こ
れにより走行モータ２が回生した電力がバッテリ３が充
電される。

【００４６】［定常走行時＆充電時］図６に示すよう
に、定常走行＆充電時には、クラッチ６を締結して、エ
ンジン１からギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０
に駆動力が伝達されると共に、エンジン１はジェネレー
タ・モータ４を駆動してバッテリ３を充電する。

【００４７】［充電時］図７に示すように、充電時に
は、クラッチ６を解放してエンジン１から自動変速機７
に駆動力が伝達されないようにし、エンジン１はジェネ
レータ・モータ４を駆動してバッテリ３を充電する。

【００４８】［通常時］図８に示すように、通常時、即
ちバッテリ３がジェネレータ・モータ４を駆動するのに
十分な蓄電量を有するときには、ＥＣＵ１００はバッテ
リ３からジェネレータ・モータ４へ電力を供給し、ジェ
ネレータ・モータ４はエンジン１をクランキングさせ
る。

【００４９】尚、上述した本実施形態に係るハイブリッ
ド車両においては、クラッチ６を用いて制御したが、こ
の方式に限られるものではなく、自動変速機７のＮ（ニ
ュートラル）レンジと、Ｄ（ドライブ）レンジとの遷移
を制御することによって同様のクラッチ機能を実現して
も良い。

【００５０】［ハイブリッド車両の電気的構成］図９
は、本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の電気的
構成を示すブロック図である。

【００５１】図９に示すように、ＥＣＵ１００には、車
速Ｖを検出する車速センサ１０１からの信号、エンジン
１の出力軸回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ
１０２からの信号、エンジン１に供給される電圧を検出
する電圧センサ１０３からの信号、ドライバによるアク
セルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセル開
度センサ１０４からの信号、ガソリン残量センサ１０５
からの信号、バッテリ３の蓄電残量を検出する蓄電残量
センサ１０６からの信号、セレクトレバーによるシフト
レンジを検出するシフトレンジセンサ１０７からの信
号、エンジン１を冷却水の温度を検出する水温センサ１
０８からの信号、エンジンのクランク角度を検出するク
ランク角度センサ１０９からの信号が入力され、更にそ
の他センサとして自動変速機４の作動油温度を検出する
油温センサからの信号等が入力される。

【００５２】また、ＥＣＵ１００には、ジェネレータ・
モータ４に設けられた温度センサ２０１からの信号、ジ
ェネレータ・モータ４とインバータ２０とを接続する３
相の配線に流れる電流を検出する電流センサ２０２から
の信号が入力される。

【００５３】そして、入力された上記の複数種類の検出
信号に基づいて、ＥＣＵ１００は、車両の運転状態に関
するデータ、車速、エンジン回転数、電圧、ガソリン残
量、バッテリの蓄電残量、シフトレンジ、電力供給系統
等をＬＣＤ等の表示部１３に表示させる。

【００５４】また、ＥＣＵ１００は、上記の各種センサ
信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ１１
０、インジェクタ１１１、ディストリビュータ１１２及
びＥＧＲバルブ１１３に対して制御信号を出力すること
により、図１０、並びに図２乃至図７を参照して上述し
た各走行動作に応じて、エンジン１の点火時期や燃料噴
射量の制御等を行うと共に、走行モータ２への供給電力
量やジェネレータ・モータ４への供給電力量や発電量の
制御等を行う。

【００５５】更に、ＥＣＵ１００は、バッテリ３の電池
電圧の異常を検出したとき、ジェネレータ・モータ４と
インバータ２０との間に配設された遮断器２１を動作さ
せてバッテリ３の過充電を防止し、遮断器２１の故障を
検出したときには車速Ｖを自動的に抑制することによっ
てバッテリ３の過充電を防止する。また、ＥＣＵ１００
は、ジェネレータ・モータ４の異常を検出したときに
は、少なくともエンジン１による走行が可能な状態を確
保すると共に、走行モータ２による回生電力によってバ
ッテリ３の充電を可能とすべく、エンジン１が停止して
いるときには緊急時の制御処理を行って燃焼運転を開始
させる（詳細は後述する）。

【００５６】以上、本実施形態に適用可能なハイブリッ
ド車両の全体構成について説明したが、本実施形態に係
るハイブリッド車両の駆動装置は、バッテリ３に異常が
発生したとき、ジェネレータ・モータ４に異常が発生し
たとき、或いは遮断器２１に異常が発生したときの制御
方法に特徴を有する。このため、上述した各走行動作を
実現するためにＥＣＵ１００の不図示のＣＰＵが実行す
る制御処理については、一般的な制御ロジックを採用す
るものとし、本実施形態における詳細な説明は省略し、
以下の説明においては、本実施形態に係る特徴的な動作
制御処理について説明する。

【００５７】図１１は、本実施形態におけるハイブリッ
ド車両の駆動装置における駆動系を示す模式図である。

【００５８】同図において、インバータ２０は、バッテ
リ３からの供給電力を用いて、３相同期電動機である走
行モータ２及びジェネレータ・モータ４の動作を制御す
る。また、インバータ２０は、ＥＣＵ１００の制御によ
り、走行モータ２及びジェネレータ・モータ４に３相交
流電圧を印加するに際して、その交流電圧の位相をジェ
ネレータ・モータに発生する逆起電力の位相に対して連
続的に変更することができ、その交流電圧の位相を当該
逆起電力の位相に対して進めたときに、それらのモータ
を電動機として動作させ、遅らせたときにはバッテリ３
に蓄電する発電機として動作させる。

【００５９】ジェネレータ・モータ４とインバータ２０
との間に配設された遮断器２１は、ＥＣＵ１００から出
力される制御電圧により、図１１に示すように、ジェネ
レータ・モータ４とインバータ２０とを接続する３相の
配線のうち少なくとも２相の巻線をオン・オフすること
ができる。採用する遮断器２１の構造としては、コイル
に所定電圧を印加するのに応じて接点が開閉する電磁式
の継電器（リレー）であっても、スイッチング素子を用
いた半導体リレーであっても良いが、フェールセーフの
観点から、ＥＣＵ１００が停止しているとき、或いは制
御電圧（制御信号）が入力されていないときには当該少
なくとも２相の巻線がオフ（遮断）状態となる仕様が良
い。

【００６０】本実施形態では、バッテリ３の電池電圧の
異常が検出されたときには、遮断器２１を動作させてバ
ッテリ３の過充電を防止する。また、遮断器２１の故障
が検出されたときには、車速Ｖを自動的に抑制すること
によってバッテリ３の過充電を防止する。更に、ジェネ
レータ・モータ４の異常が検出されたときには、少なく
ともエンジン１による走行が可能な状態を確保すると共
に、走行モータ２による回生電力によってバッテリ３の
充電を可能とすべく、エンジン１が停止しているときに
は、回転している車輪駆動軸に停止中のエンジン１の出
力軸を締結させることによって燃焼運転を開始させる、
所謂押しがけにより、強制的にエンジン１の燃焼運転を
開始させる尚、以下に説明する制御処理においては、図
１１に示すように遮断器２１がジェネレータ・モータ４
とインバータ２０との間に配設され、且つ電流センサ２
０２がジェネレータ・モータ４に流れる電流を検出する
場合を例に説明するが、この構成に限られるものではな
く、遮断器２１が走行モータ２とインバータ２０との間
に配設され、且つ電流センサ２０２が走行モータ２に流
れる電流を検出する構成としても良い。

【００６１】以下、上記の制御を実現すべくＥＣＵ１０
０のＣＰＵ（不図示）が行う特徴的な制御処理について
説明する。

【００６２】図１２は、本実施形態における制御処理を
示すフローチャートであり、例えば当該ハイブリッド車
両のイグニッションキースイッチがオンに操作されるこ
とにより開始される。

【００６３】同図において、ステップＳ１：図９を参照
して説明した各種センサの検出信号を入手する。

【００６４】ステップＳ２〜ステップＳ４：ドライバに
よる所望のアクセル（スロットル）操作等に応じて、当
該ハイブリッド車両を走行させる要求トルクＴｒを設定
し（ステップＳ２）、その設定された要求トルクＴｒに
応じて上述した何れかの運転モード（走行動作）を設定
する（ステップＳ３）と共に、その設定された運転モー
ドに応じたエンジン目標（要求）トルクＥｂ、走行モー
タ目標（要求）トルクＭｂ、並びにジェネレータ・モー
タ目標（要求）トルクＧｂを設定する（ステップＳ
４）。ここで、エンジン目標トルクＥｂは、エンジン１
の出力軸が出力すべき回転トルクである。走行モータ目
標トルクＭｂは、走行モータ２の出力軸が出力すべき回
転トルクである。そして、ジェネレータ・モータ目標ト
ルクＧｂは、ジェネレータ・モータ４の出力軸が出力す
べき回転トルクである。

【００６５】尚、要求トルクＴｒ、並びにエンジン目標
トルクＥｂ、走行モータ目標トルクＭｂ、並びにジェネ
レータ・モータ目標トルクＧｂの設定処理については、
一般的な方法を採用するものとし、本実施形態における
詳細な説明は省略する。

【００６６】ステップＳ５：ジェネレータ・モータ４に
異常が発生したか否かを判断し、ＮＯ（異常なし）のと
きにはステップＳ６に進み、ＹＥＳ（異常あり）のとき
にはステップＳ１３に進む。

【００６７】ここで、本ステップにて検出すべきジェネ
レータ・モータ４の異常状態としては、ステップＳ１に
て入手した温度センサ２０１の検出信号び／または電流
センサ２０２の検出信号に基づいて、ジェネレータ・モ
ータ４の定格を越える異常な温度上昇及び／または３相
交流電流の不均衡状態がある。

【００６８】ステップＳ６：遮断器２１に故障が発生し
たか否かを判断し、ＮＯ（故障なし）のときにはステッ
プＳ９に進み、ＹＥＳ（故障あり）のときにはステップ
Ｓ７に進む。

【００６９】ここで、本ステップにおける遮断器２１の
故障検出方法としては、ＥＣＵ１００が出力している制
御信号に対して本来予定されている動作状態を検出でき
るか否かによって検出すれば良い。具体的には、例え
ば、ＥＣＵ１００が制御電圧（制御信号）を遮断器２１
に印加しているにも関らず、そのときＥＣＵ１００がイ
ンバータ２０に出力している指令値（トルク目標値Ｅ
ｂ）に応じた３相交流電圧を走行モータ２にて検出でき
ないとき、或いは車速Ｖが増加（減少）しないときに
は、遮断器２１に故障が発生したと判断すれば良い。或
いは、遮断器２１自体がフェイル信号を出力可能であれ
ばその信号をＥＣＵ１００に入力する構成とし、その入
力される信号に従って検出しても良い。

【００７０】ステップＳ７，ステップＳ８：ステップＳ
６にて遮断器２１の故障が検出されたため、ＥＣＵ１０
０は、遮断器２１の接点をオフ（遮断）することができ
ないが、この状態においても、エンジン１の燃焼運転に
応じてジェネレータ・モータ４が回転することにより、
ジェネレータ・モータ４はバッテリ３の充電を継続し、
且つ、走行モータ２は回生電力をバッテリ３に供給す
る。従って、このときバッテリ３の劣化等による蓄電可
能容量の減少等の状態が発生したとき、或いは、バッテ
リ３の蓄電量が適正な充電状態（State Of Charge :Ｓ
ＯＣ）を越えても、バッテリ３の過充電を防止すること
ができない。特に、この状態は車速Ｖが大きなときほど
顕著になる。

【００７１】そこで、ステップＳ７及びステップＳ８で
は、ステップＳ１にて検出した現在の車速Ｖが所定値Ｖ
ｕより大きいか否かを判断し（ステップＳ７）、ＹＥＳ
（Ｖ＞Ｖｕ）のときには、エンジン目標トルクＥｂ、走
行モータ目標トルクＭｂ、ジェネレータ・モータ目標ト
ルクＧｂの値を、アクセル開度に応じてステップＳ４で
設定された値より小さな値に低減することによって車速
Ｖの増加を強制的に抑制し、これにより、ジェネレータ
・モータ４及び／または走行モータ２が発電する電力量
を抑制する。

【００７２】ステップＳ９：ステップＳ５及びステップ
Ｓ６にてジェネレータ・モータ４の異常、並びに遮断器
２１の故障が検出されなかったため、本ステップでは、
バッテリ３の電池電圧Ｖｂａｔｔが所定値Ｖｂｖより大
きいか否かを判断し、ＹＥＳ（Ｖｂａｔｔ＞Ｖｂｖ）の
ときにはステップＳ１０に進み、ＮＯ（Ｖｂａｔｔ≦Ｖ
ｂｖ）のときにはステップＳ１９に進む。

【００７３】ステップＳ１０：ステップＳ９にて電池電
圧Ｖｂａｔｔが所定値Ｖｂｖより大きいと判断されたた
め、遮断器２１への制御電圧の印加を停止することによ
り、遮断器２１の接点をオフにする。これにより、ジェ
ネレータ・モータ４のロータは、エンジン１に対するイ
ナーシャ（慣性系）となる。

【００７４】ここで、本ステップにてジェネレータ・モ
ータ４をインバータ２０から電気的に切り離す理由を説
明すれば、当該ハイブリッド車両がエンジン１の駆動力
によって高速走行しているときには、ジェネレータ・モ
ータ４もエンジン１の回転に応じて高速で回転すること
になるが、この状態においてインバータ２０が故障した
ときには、発電機としてのジェネレータ・モータ４の位
相制御が行えなくなり、高速回転しているジェネレータ
・モータ４が、その高速回転に応じてバッテリ３に対し
て異常な高電圧を印加することも予想され、バッテリ３
の安全上好ましくない。また、この場合には、バッテリ
３に印加された異常な高電圧の影響により、ＥＣＵ１０
０に供給される所定の直流電圧も変動を起こし、正常な
動作を行えなくなる、或いは電気的に破壊されることも
予想される。そこで、本実施形態では、このような状況
を回避すべく、遮断器２１によってジェネレータ・モー
タ４の少なくとも２相の巻線を遮断する。

【００７５】ステップＳ１１：ステップＳ９と同様に、
バッテリ３の電池電圧Ｖｂａｔｔが所定値Ｖｂｖより大
きいか否かを再び判断し、ＹＥＳ（Ｖｂａｔｔ＞Ｖｂ
ｖ）のときにはステップＳ１２に進み、ＮＯ（Ｖｂａｔ
ｔ≦Ｖｂｖ）のときにはステップＳ１９に進む。

【００７６】ステップＳ１２：ステップＳ１１にて電池
電圧Ｖｂａｔｔを再び検出しても所定値Ｖｂｖより大き
いときには、遮断器２１が故障を起こしていているため
に、接点をオフにすることができない状態であると判断
して表示部１３等を用いて警報を発報し、ステップＳ１
９に進む。

【００７７】ステップＳ１３：ステップＳ５にてジェネ
レータ・モータ４の異常が検出されたため、本ステップ
では、エンジン１が燃焼運転を行っているか否かを判断
し、ＹＥＳ（エンジン運転中）のときにはステップＳ１
４に進み、ＮＯ（エンジン停止中）のときにはステップ
Ｓ１７に進む。

【００７８】ステップＳ１４，ステップＳ１５：バッテ
リ３のＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より大きいか否かを判断
し（ステップＳ１４）、ＹＥＳ（ＳＯＣ＞ＳＯＣ１）の
ときにはステップＳ１６に進み、ＮＯ（ＳＯＣ≦ＳＯＣ
１）のときには、バッテリ３の蓄電量が少ないと判断で
きるため、走行モータ２に発電（電力回生）を行わせる
べく、走行モータ２のトルク指令値Ｍｔに、所定の発電
トルク指令値Ｍｔｇを代入する。

【００７９】ステップＳ１６：エンジン目標トルクＥｂ
に所定値Ｅｂｆを代入する。ここで、本ステップにてエ
ンジン目標トルクＥｂに所定値Ｅｂｆを代入する理由を
説明すれば、本ステップの前段の処理においては、ステ
ップＳ５にてジェネレータ・モータ５の異常が検出され
ており、且つステップＳ１３にてエンジン１が燃焼運転
を行っていることが判っているが、この状態において、
走行状態が変化することによってエンジン目標トルクＥ
ｂが０となり、ＥＣＵ１００が自動的にエンジン１を停
止させたときには、ジェネレータ・モータ４は駆動でき
ないため、エンジン１を再び始動させることができな
い。そこで、本実施形態では、ジェネレータ・モータ５
が異常であってエンジン１が燃焼運転を行っているとき
には、少なくともイグニッションキースイッチがオン状
態の間、即ち本実施形態に係る図１２及び図１３に示す
制御処理が実行されている間はエンジン１が停止するこ
とを回避すべく、エンジン目標トルクＥｂにある一定の
値を設定する。

【００８０】ステップＳ１７，ステップＳ１８：ステッ
プＳ５の判断においてジェネレータ・モータ４の異常が
検出され、且つステップＳ１３にてエンジン１が停止し
ていることが検出されたときには、通常のジェネレータ
・モータ４を用いたエンジン１の始動を行うことができ
ない。そこで、ステップＳ１７及びステップＳ１８で
は、回転している車輪駆動軸に停止中のエンジン１の出
力軸を締結させることによって燃焼運転を開始させる、
所謂押しがけによってエンジン１を強制的に始動させ
る。即ち、少なくとも押しがけが可能な程度の車速Ｖを
確保すべく、現在設定されている走行モータ２のトルク
指令値Ｍｔに所定値Ｍｔｓを加算した値を、新たなトル
ク指令値Ｍｔに設定し（ステップＳ１７）、その後でク
ラッチ６を締結させる（ステップＳ１８）。これによ
り、エンジン１を強制的に始動させることができる ステップＳ１９：エンジン目標トルクＥｂが０か否かを
判断し、ＹＥＳ（Ｅｂ＝０）のときにはステップＳ２０
に進み、ＮＯ（Ｅｂ≠０）のときにはステップＳ２１に
進む。

【００８１】ステップＳ２０：ステップＳ１９にてＥｂ
＝０であり、エンジン１の燃焼運転は要求されていない
ため、エンジン１を停止させる。

【００８２】ステップＳ２１：ステップＳ１９にてＥｂ
≠０であり、エンジン１の燃焼運転が要求されているた
め、本ステップでは、クラッチ６が締結されているか否
かを判断し、ＹＥＳのときにはステップＳ２２に進み、
ＮＯのときにはステップＳ２５に進む。

【００８３】ステップＳ２２：ステップＳ２１にてクラ
ッチ締結中と判断されたため、現時点においてエンジン
１は燃焼運転中であり、且つエンジン１が出力する回転
トルクによって当該ハイブリッド車両は走行中（停車を
含む）である。このため、ドライバの所望のアクセル操
作に応じて、一般的な手法により、スロットル開度指令
値ＴＶｔ、燃料量Ｐｔ、並びに点火時期θを設定すると
共に、それら設定された制御パラメータに応じてエンジ
ン１の燃焼運転を実行（継続）する。

【００８４】ステップＳ２３：現在の走行モータ目標ト
ルクＭｂを、走行モータ２のトルク指令値Ｍｔに代入す
ると共に、現在のジェネレータ・モータ目標トルクＧｂ
を、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔに代入
する。

【００８５】ステップＳ２４：ステップＳ２３にて設定
されたトルク指令値Ｍｔ及びトルク指令値Ｇｔに応じ
て、走行モータ２及びジェネレータ・モータ４の駆動を
実行し、リターンする。

【００８６】ステップＳ２５：ステップＳ１９にてエン
ジン目標トルクＥｂ≠０であり、且つステップＳ２１に
てクラッチ締結中ではないと判断されたため、現時点に
おいてエンジン１は停止中である。そこで、本ステップ
では、ジェネレータ・モータ４を駆動してエンジン１の
燃焼を開始させ、リターンする。

【００８７】このような本実施形態によれば、ジェネレ
ータ・モータ４の異常が検出されたときに、エンジン１
が停止している場合であっても、強制的にエンジン１の
燃焼運転を開始させることができ、少なくともエンジン
１による走行が可能な状態を確保できると共に、走行モ
ータ２による回生電力によってバッテリ３の充電を行う
ことができる。

【００８８】また、バッテリ３の電池電圧Ｖｂａｔｔの
異常が検出されたときには、遮断器２１を動作させるこ
とによってバッテリ３の過充電を防止することができる
と共に、遮断器２１の故障が検出されたときには、車速
Ｖを自動的に抑制することによってバッテリ３の過充電
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の機
械的構成を例示すブロック図である。

【図２】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の発
進＆低速走行時の駆動力の伝達形態を説明する図であ
る。

【図３】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の加
速時の駆動力の伝達形態を説明する図である。

【図４】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の定
常走行時の駆動力の伝達形態を説明する図である。

【図５】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の減
速時の駆動力の伝達形態を説明する図である。

【図６】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の定
常走行＆充電時の駆動力の伝達形態を説明する図であ
る。

【図７】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の充
電時の駆動力の伝達形態を説明する図である。

【図８】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両のエ
ンジン始動時の駆動力の伝達形態を説明する図である。

【図９】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の電
気的構成を示すブロック図である。

【図１０】ハイブリッド車両の走行状態に応じたＥＣＵ
によるエンジン、ジェネレータ・モータ、走行モータ、
並びにバッテリに対する制御を説明する図である。

【図１１】本実施形態におけるハイブリッド車両の駆動
装置の制御系の構成を示すブロック図である。

【図１２】本実施形態における制御処理を示すフローチ
ャートである。

【図１３】本実施形態における制御処理を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１：エンジン， ２：走行モータ， ３：バッテリ， ４：ジェネレータ・モータ， ５：トルクコンバータ， ６：クラッチ， ７：自動変速機， ８：差動機構， ９，１０：車輪， １１：ギヤトレイン， ２０：インバータ， ２１：遮断器， １００：ＥＣＵ，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 日出男 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 中林 精一 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 5H115 PA08 PA11 PA12 PC06 PI11 PI16 PI24 PI29 PO02 PO06 PO17 PU10 PU22 PU24 PU25 PV09 QE01 QE02 QE03 QE09 QE10 QE12 QH02 QI04 QN03 RB08 RB21 RE01 RE02 RE03 RE05 RE06 RE13 SE04 SE05 SE06 SE08 SE09 TB01 TE01 TE02 TE08 TE10 TI02 TO05 TO12 TO13 TO21 TO30 TR04 TR05 TR19 TU05 TU12 TU16 TZ07 UB05 UI13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転
   させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該
   駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆動力
   を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給
   するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力
   によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能
   と、そして該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結
   ・開放可能なクラッチとを備えるジェネレータ・モータ
   とを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、 前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの
   異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、 走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジ
   ンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致し
   たときに前記クラッチを締結させることによって前記エ
   ンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出
   手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出さ
   れた場合に、前記エンジンが停止しているときには前記
   エンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転
   しているときにはその燃焼運転を強制的に継続させる制
   御手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆
   動装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記異常検出手段によ
   って前記ジェネレータ・モータの異常が検出されたこと
   により、前記エンジンの燃焼運転の開始した、或いは継
   続させているときには、その燃焼運転をイグニッション
   キースイッチがオフにされるまで強制的に継続させるこ
   とを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の駆動
   装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記異常検出手段によ
   って前記ジェネレータ・モータの異常が検出されたとき
   に、前記エンジンが停止しており、且つ前記ハイブリッ
   ド車両が走行している場合に、前記エンジンを強制的に
   始動させるべく、前記クラッチを前記駆動軸に締結させ
   ることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の
   駆動装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記ハイブリッド車両
   の減速時に前記走行モータによる前記バッテリへの電力
   回生を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェ
   ネレータ・モータの異常が検出されたときには、それ以
   降の前記走行モータによる電力回生の度合を、該異常が
   検出される前と比較して大きくすることを特徴とする請
   求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記異常検出手段によ
   って前記ジェネレータ・モータの異常が検出された後の
   前記エンジンの燃焼運転中に、前記走行モータによる電
   力回生を行うことを特徴とする請求項１記載のハイブリ
   ッド車両の駆動装置。
6. 【請求項６】 前記ジェネレータ・モータの三相巻線の
   うち少なくとも２相の巻線の接続を遮断する遮断器を更
   に備え、 前記制御手段は、前記ジェネレータ・モータの発電量が
   所定値より大きいときには前記遮断器を作動させ、その
   後、前記異常検出手段による検出結果に基づく制御を行
   うことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の
   駆動装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記遮断器が故障した
   ときに、前記エンジンの燃焼運転中の回転数を所定値よ
   り小さい回転数に規制することを特徴とする請求項６記
   載のハイブリッド車両の駆動装置。
8. 【請求項８】 燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転
   させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該
   駆動軸を回転させると共に、該バッテリに回生電力を供
   給する走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電
   し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレ
   ータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エ
   ンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能と、そして該
   エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能な
   クラッチとを備えるジェネレータ・モータとを備え、前
   記エンジン、前記走行モータ、並びに前記ジェネレータ
   ・モータとがエンジンルーム内に配設されたハイブリッ
   ド車両の駆動装置であって、 前記ジェネレータ・モータまたは前記走行モータの三相
   巻線のうち少なくとも２相の巻線の接続を遮断する遮断
   器と、 走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジ
   ンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数が略一致した
   ときに前記クラッチを締結させることにより、前記エン
   ジンの駆動力による走行を行うと共に、前記ジェネレー
   タ・モータの発電量が第１の所定値より大きいときには
   前記遮断器を作動させる第１の制御手段、或いは前記走
   行モータの発電量が第２の所定値より大きいときには前
   記遮断器を作動させる第２の制御手段と、を備えること
   を特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。