JP2004208368A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータ制御手段と車両制御手段との間での通信の異常が検出された場合において、走行上の安全性を向上させるとともに、電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれが少ないハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】走行駆動用のエンジン１と一体回転する電動モータ２の作動を制御するモータ制御手段９と、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段Ｈとが備えられ、モータ制御手段９が通信異常を検出すると出力トルクを零にするように、且つ、設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように電動モータ２の作動を制御し、車両制御手段Ｈが通信異常を検出すると、設定速度未満であるときには上限速度を越えないように、且つ、設定速度以上であるときには、回転速度が上限速度を下回った後において、上限速度を越えないように、エンジン１の作動を制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】走行駆動用のエンジン１と一体回転する電動モータ２の作動を制御するモータ制御手段９と、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段Ｈとが備えられ、モータ制御手段９が通信異常を検出すると出力トルクを零にするように、且つ、設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように電動モータ２の作動を制御し、車両制御手段Ｈが通信異常を検出すると、設定速度未満であるときには上限速度を越えないように、且つ、設定速度以上であるときには、回転速度が上限速度を下回った後において、上限速度を越えないように、エンジン１の作動を制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行駆動用のエンジンと、そのエンジンと一体回転するように直結されて力行及び回生作動する電動モータと、この電動モータの作動を制御するモータ制御手段と、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段とが備えられ、前記モータ制御手段が前記車両制御手段からの指令情報に基づいて前記電動モータの作動を制御するように構成されているハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のハイブリッド車両において、従来では、前記車両制御手段として、車両の全体的な制御を行う総合制御装置及びエンジンの制御を行うエンジン制御装置が夫々備えられ、前記モータ制御手段として、前記総合制御装置からの指令情報に基づいて電動モータの制御を行う走行モータ制御装置が備えられて、前記走行モータ制御装置が自己と前記総合制御装置との間での通信の異常を検出すると、言い換えると、モータ制御手段が自己と車両制御手段との間での通信の異常を検出すると、走行モータ制御装置すなわちモータ制御手段が車両の走行速度を減速又は走行停止するように電動モータの作動を制御する構成としたものがあった（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９７１５４号公報（第３−５頁、図１、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成においては、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信が異常となり、モータ制御手段が自己と車両制御手段との間での通信の異常を検出すると、車両制御手段側からモータ制御手段に制御情報を通信しようとしても正常な通信が行えないので、モータ制御手段が車両の走行速度を減速させるか又は走行を停止するように電動モータの作動を制御するようにしているのであるが、このように通信の異常が検出された場合に単に走行速度を減速させたり走行を停止させるようにすると、次のような不利な点がある。
【０００５】
例えば、車両が高速で走行しているときに、上記したようなモータ制御手段が、自己と車両制御手段との間での通信の異常を検出した場合において、車両の走行速度を減速するか又は走行を停止するように電動モータの作動を制御すると、運転者がブレーキ操作を行わないにもかかわらず車両が直ちに走行速度を低下させることになるから、走行速度が運転者の意思にかかわらず強制的に減速するという不適正な状況になるおそれがあり、例えば、高速道路において追い越し車線を走行しているときに上述したような通信の異常が発生して運転者への異常報知が行われたような場合であれば運転者は車両を路側帯に退避させようとするが、そのようなときに上記したように強制的に減速して走行速度が低下するとかえって走行上の安全性を低下させるおそれがある。
【０００６】
又、上記従来構成では、例えば高速で走行しているときに上記したような通信異常があったとき、走行速度を減速させるためには電動モータを回生作動させることになるが、このような場合には、高速で走行していることから電動モータの回転速度も高速となっており回生電力が過大となり、バッテリーに過電流が流入する状態になったり、モータ制御手段が過電圧によって損傷を受ける等、車両における電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれもある。
【０００７】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信の異常が発生した場合において、走行上の安全性を向上させることを可能にするとともに、車両における電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少なくすることが可能なハイブリッド車両を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のハイブリッド車両は、走行駆動用のエンジンと、そのエンジンと一体回転するように直結されて力行及び回生作動する電動モータと、この電動モータの作動を制御するモータ制御手段と、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段とが備えられ、前記モータ制御手段が前記車両制御手段からの指令情報に基づいて前記電動モータの作動を制御するように構成されているものであって、
前記エンジン又は前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段が備えられ、
前記モータ制御手段が、
自己と前記車両制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、前記電動モータの力行並びに回生用の出力トルクを零にするように、且つ、前記回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように前記電動モータの作動を制御するよう構成され、
前記車両制御手段が、
自己と前記モータ制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、前記回転速度検出手段の速度検出値が前記弱め界磁制御判別用の設定速度未満であるときには前記速度検出値が前記設定速度と同じか、前記設定速度の近傍又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、且つ、前記回転速度検出手段の速度検出値が前記弱め界磁制御判別用の設定速度以上であるときには、前記速度検出値が前記上限速度を下回った後において、前記速度検出値が前記設定速度と同じか又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、前記エンジンの作動を制御するよう構成されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、モータ制御手段と車両制御手段との間の通信が異常になると、その異常は、モータ制御手段及び車両制御手段の夫々において検出されるものとなる。そして、モータ制御手段は、自己と車両制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、力行並びに回生用の出力トルクを零にするように、且つ、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように電動モータの作動を制御することになる。
【００１０】
つまり、上述したような通信の異常を検出すると電動モータにおける力行並びに回生用の出力トルクを零にするのである。このように電動モータの出力トルクを零にするので、電動モータが制動するように作用することはないので車両が急減速することはなく、エンジンの出力で走行を継続することになる。又、このように電動モータの出力トルクが零であっても、エンジンが高速で回転していればエンジンと一体的に回転する電動モータは高い逆起電圧を発生しようとする。そこで、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であればモータ制御手段が弱め界磁制御を実行するので高い逆起電圧が発生することを抑制することができ、モータ制御手段が過電圧によって損傷を受けたり、バッテリーに過電流が流入する状態になる等、車両における電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少ないものにできる。
【００１１】
そして、車両制御手段は、自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度未満であるときには、速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度と同じか、前記設定速度の近傍又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、エンジンの作動を制御することになる。このようにエンジンの作動を制御することによって、運転者が例えばアクセル操作量を増加させることにより要求される走行駆動力が大きくなっても、エンジンの回転速度が上限速度よりも高くならないので、アクセル操作にかかわらずエンジンの速度が上限速度よりも高くならないものとなり、運転者は異常が発生したことを認識することができ、異常の発生に気づかないまま走行を長く継続するといった不利を回避させることができる。
【００１２】
又、車両制御手段は、自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出したとき、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であるときには、速度検出値が弱め界磁制御判別用の上限速度を下回った後において、速度検出値が前記上限速度を越えないようにエンジンの作動を制御することになる。つまり、上記したような通信の異常を検出したときに、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度であるときは、回転速度検出手段の速度検出値が上限速度を下回るまで待機し、回転速度検出手段の速度検出値が上限速度を下回った後において、上限速度を越えないようにエンジンの作動を制御するのである。
【００１３】
このように車両制御手段が自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出したとき、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度のときは、直ちに、エンジンの回転速度を上限速度以下の回転速度に抑制するのではなく、上限速度を下回った後においてエンジンの回転速度を上限速度以下に抑制するようにしているので、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度のときは、車両制御手段が自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出したときに、強制的に走行速度を減速させることはない。
そして、速度検出値が上限速度を下回った後においては、上限速度を越えないようにエンジンの作動を制御するので、運転者が例えばアクセル操作量を増加させて要求される走行駆動力が大きくなっても、エンジンの回転速度が上限速度よりも高くならないので、上述の弱め界磁制御を行うことによる電力消費を抑制し、運転者は異常が発生したことを認識できて異常の発生に気づかないまま走行を長く継続するといった不利を回避させることができる。
【００１４】
説明を加えると、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信が異常であるときに、電動モータの出力トルクを零にさせて走行上の安全性を向上させるために車両の走行速度を強制的に減速させないようにしただけであれば、運転者がそのような異常が発生したことを認識しない状態が継続して、例えばサービス工場への入庫が行われない状態が長く続いてしまうといったおそれがある。そこで、アクセル操作にかかわらずエンジンの速度を上限速度よりも高くならないように上限速度以下に規制することで、上記したような走行上の安全性を向上させながらも異常が発生したことを運転者に認識させることができるのである。
【００１５】
しかも、エンジンの回転速度が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度である状態が長い時間継続すると、弱め界磁制御を実行することによりバッテリーから電力を持ち出す状態が長く続いてしまう不利があるが、エンジンの速度を上限速度よりも高くならないように上限速度以下に規制することで、弱め界磁制御を長時間実行することによる無駄な電力消費を抑制することができる。
【００１６】
従って、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信の異常が検出された場合であっても、走行上の安全性を向上させることが可能になるとともに、電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少なくすることが可能となり、さらには、上記したような異常が発生したことを運転者に認識させて異常が発生したことを認識しない状態で車両の走行を長く継続させる不利を回避でき、しかも、無駄な電力消費を極力抑制することが可能となるハイブリッド車両を提供できるに至った。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、このハイブリッド車両では、走行駆動用のエンジン１の出力軸１ａに直結される状態で走行駆動用の電動モータ２を備えて、これらの動力により走行装置としての左右の車輪３を駆動して走行するように駆動手段としての駆動ユニットＫＵが構成されている。
【００１８】
前記電動モータ２は、埋め込み磁石型の電動モータにて構成されている。詳述すると、この電動モータ２は、図３に示すように、中心部に回転軸２４が一体的に固定された円柱状の鉄製のロータ２Ａと、そのロータ２Ａの外周部を被うようにステータ２Ｂが設けられて構成され、前記ロータ２Ａには外周面よりも径方向内方側に入り込んだ位置に、周方向に等間隔をあけて４個の永久磁石２５が分散配置される状態で埋め込み装着されている。各永久磁石２５は、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に交互に異なるように配置されている。又、ステータ２Ｂには、周方向に分散配置された複数の磁極片２６に電機子コイル２７が巻回され、各電機子コイル２７に後述するように三相交流電流が供給されて径方向内部にて回転磁界を形成してロータ２Ａを回転させる構成となっている。
【００１９】
そして、この電動モータ２は、エンジン１の作動が停止している状態においてその出力軸１ａに対して駆動力を与えてエンジン１を始動させるように構成され、且つ、エンジン１が始動した後は、出力軸１ａに対してエンジン回転方向と同方向の駆動力を与えてトルクアシストを行う力行状態と、前記出力軸１ａから駆動力が与えられて発電する回生状態とに切り換え可能に構成されている。つまり、電動モータ２がエンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向にトルクを出力させる力行状態に切り換えることで、所望の走行駆動力を出力しながらエンジン１が低燃費状態となるように、エンジン１の出力に対する動力の補助つまりトルクアシストを行うことができる構成となっている。この作動状態が力行作動に対応する。又、走行速度を減速させているとき等において電動モータ２が回生状態となって、出力軸１ａから駆動力が与えられて発電して得られた回生電力を蓄電装置としてのバッテリー４に充電することができる構成となっている。この作動状態が回生作動に対応する。
【００２０】
前記駆動ユニットＫＵの動力は、トルクコンバータ５を介してトランスミッション６に伝えられ、このトランスミッション６内部のギア式の自動変速機構により変速された後に差動機構７を介して左右の車輪３に伝えられる構成となっている。
【００２１】
このハイブリッド車両では、動作異常が発生して電動モータ２が適正に作動することが出来ないような場合であってもエンジン１を始動することが可能なように小型の電動モータからなるエンジンスタータ２８が備えられている。
【００２２】
次に、このハイブリッド車両における制御構成について説明する。
図１及び図２に示すように、車両全体の動作を統括管理する車両制御部８、この車両制御部８からの制御情報に基づいて電動モータ２の動作を制御するモータ制御手段としてのモータ制御部９、車両制御部８からの制御情報に基づいてエンジン１の出力、具体的には、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料供給量を自動調節するエンジン制御部１２夫々が備えられ、アクセル操作具１３の操作量を検出するポテンショメータ式のアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作具１４が踏み込み操作されているか否かを検出するスイッチ式のブレーキ操作検出センサＳ２、電動モータ２の回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転速度センサＳ３、車軸の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４、シフトポジションレバー１７の位置を検出するシフトポジションセンサＳ５等による各種の検出情報が車両制御部８に入力される構成となっている。
【００２３】
前記モータ制御部９は、図４に示すように、バッテリー４から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータ２に供給する力行用電力を制御したり、回生作動により電動モータ２にて発生してバッテリー４に供給される回生電力を制御するインバータ２９と、車両制御部８からの制御情報に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号をインバータ２９における各スイッチングトランジスタの各ベース端子に供給するＰＷＭ制御回路３０とを備えるとともに、このＰＷＭ制御回路３０に指令される電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを求めるための構成が備えられている。つまり、車両制御部８からの指令情報と電流指令マップとから目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍと目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍとを演算にて求める電流指令演算部３１、電流検出センサＳ６にて検出されてｄｑ変換部３２にてｄｑ変換された電流検出値ｉｄ，ｉｑとの偏差を小さくするようにＰＩ制御にて電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを求める指令電圧算出部３３、電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを二相三相変換部３４にて三相変換した後にＰＷＭ制御回路３０に指令する構成となっている。又、回転速度センサＳ３にて検出された電動モータ２の角速度を積分した回転角度ωｔから電動モータ２の回転速度Ｎを求める回転速度算出部３５が備えられている。因みに、目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍは電動モータ２の出力トルクを調整するための値であり、目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍは電動モータ内の界磁を調整とするための値である。
【００２４】
又、このモータ制御部９には、自己と車両制御部８との間で通信線Ｌを介して指令情報等の通信を行うための通信装置３６と、その通信装置３６にて通信した受信情報に基づいて通信が正常に行われているか異常であるかを判別して、正常であれば車両制御部８からの指令情報を電流指令演算部３１に指令し、通信の異常が判別されると異常用の指令情報を電流指令演算部３１に指令する通信用処理部３７とが備えられている。この通信用処理部３７は、例えば、車両制御部８から通信されてくる受信データにおけるパリティチェックにより異常を判別したり、あるいは、前記受信データを受信しない状態が設定時間以上継続した場合に異常と判別する等、モータ制御部９と車両制御部８との間での通信線Ｌを介して行われる通信が異常であるか否かを検出する構成となっている。
【００２５】
前記ブレーキ操作具１４により機械式制動手段ＫＳを作動させて機械的な制動力を発生させるための構成について説明を加えると、運転者の足踏み操作にてブレーキ操作具１４が操作されると、その足踏み操作力に対応させて制動用の油圧操作力を発生させる周知構成のマスターシリンダ１５が備えられ、このマスターシリンダ１５から作動油供給路１５ａを通して出力される油圧操作力にて前記車輪３の近傍に設けられた摩擦式の制動装置１６を作動させて車体を制動させる構成となっている。このような機械式制動手段ＫＳは、ブレーキ操作具１４に対する運転者の操作力が大きくなるほど、その油圧操作力、すなわち、機械的な制動力が大となるように変更調節自在に構成されている。
【００２６】
前記シフトポジションレバー１７の位置としては、「Ｐ」（駐車位置）、「Ｒ」（後進走行位置）、「Ｎ」（中立位置）、「Ｄ」（前進走行位置）があり、運転者により運転状況に応じて適宜切り換え操作されることになる。
【００２７】
前記車両制御部８は、シフトポジションセンサＳ５の検出情報、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報、車速センサＳ４の検出情報等の情報に基づいてモータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するように構成されている。又、車両制御部８は後述するような異常状態が発生したときに運転者に報知するための異常報知装置３９を作動させる構成となっている。そして、この車両制御部８には、自己とモータ制御部９との間で通信線Ｌを介して指令情報等の通信を行うための通信装置３８と、その通信装置３８にて通信した受信情報に基づいて通信が正常に行われているか異常であるかを判別して、その判別結果が異常であれば後述するような異常用処理を実行させるための通信用処理部３９とが備えられている。この通信用処理部３９における異常を判別するための処理の構成はモータ制御部９における通信用処理部３７の場合と同様である。
【００２８】
次に、前記車両制御部８、モータ制御部９、エンジン制御部１２の夫々が正常に動作しており、しかも、各制御部８、９、１２同士の間での制御情報の通信が正常に行われている状態における各制御部の具体的な動作について説明する。
先ず、車両制御部８によるエンジン１及び電動モータ２の制御について説明する。例えば、シフトポジションレバー１７が、「Ｐ」（駐車位置）や「Ｎ」（中立位置）にあるときは、基本的にはエンジン１を停止し電動モータ２によるトルクアシストや回生作動は行わない。しかし、バッテリー４の充電状態が設定量以下にまで低下してバッテリー４を充電する必要があるような場合には、車両制御部８は、エンジン１を作動させてエンジン１の動力を電動モータ２の回生作動により発電した電力をバッテリー４に充電するように、エンジン１及び電動モータ２の作動を制御すべく、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するよう構成されている。
【００２９】
又、シフトポジションレバー１７が「Ｄ」（前進走行位置）に操作されて、車体進行方向として前進方向が指令されている場合には、アクセル操作具１３が踏み込み操作されて車体を発進させるときは、そのときエンジン１が停止していれば電動モータ２を回転させてエンジン１を始動させ、車体が前進走行すると、アクセル操作量に応じてエンジン１の出力を調整するとともに、電動モータ２が力行作動や回生作動を実行するように、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するよう構成されている。そして、シフトポジションレバー１７が「Ｒ」（後進走行位置）に操作されて、車体進行方向として後進方向が指令されている場合には、アクセル操作量に応じてエンジン１の出力を調整することになるが、電動モータ２については力行作動及び回生作動のいずれも行わないようになっている。
【００３０】
次に、エンジン１の制御について説明を加えると、アクセル操作量に対するエンジン１の目標トルクの変化特性が予め設定されており、車両制御部８は、その変化特性に対応させて目標トルクを出力するように、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報に基づいて指令情報を求めて、エンジン制御部１２に指令するように構成され、エンジン制御部１２はその指令情報に基づいて、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料供給量を夫々目標トルクに対応する目標値に自動調節することで、エンジン１の作動を制御する構成となっている。
【００３１】
又、車体が走行しているときに走行を停止させるためにアクセル操作具１３の踏み込み操作が解除され、その操作量が零になったような場合には、車速は徐々に低下していき、エンジン１の回転速度が低下することになるが、前記車両制御部８は、このようなエンジン１の回転速度が所定の回転速度にまで低下するアイドリング状態においてエンジン１を停止させるための所定のエンジン停止条件が成立すると、エンジン１を停止させるべくエンジン制御部１２に制御情報を指令するアイドルストップ制御を実行するよう構成されている。前記エンジン停止条件としては、アクセル操作量検出センサＳ１の検出値が零であり、しかも、車速センサＳ４にて検出される車速が設定速度以下にまで低下していることが条件とされる。つまり、アクセル操作が解除されてエンジン１を停止させてもよいと考えられる状況か否かを判断するための条件である。
【００３２】
車両制御部８による電動モータ２に対する制御について説明を加えると、力行作動および回生作動を実行する場合には、電動モータ２の目標トルクを求めて、その求めた目標トルクを発生させるようにモータ制御部９に制御情報として指令することになる。すなわち、電動モータ２の回転速度の変化に対する電動モータ２の目標トルクの変化特性がエンジン１の場合と同様に予め設定されている。但し、電動モータ２の場合には、求められる目標トルクとして「正」の場合と「負」の場合とがある。車両制御部８がこの特性に基づいて電動モータ２の目標トルクを求めて、目標トルクが「正」であれば前記力行作動を実行するようにモータ制御部９に制御情報が指令される。
そして、モータ制御部９は車両制御部８からこのような制御情報が通信されると、エンジン１の回転方向と同じ方向に電動モータ２が目標トルクを出力するように、その目標トルクに対応する制御情報がＰＷＭ制御回路３０に与えられる。そうすると、ＰＷＭ制御回路３０がその目標トルクに対応するようにタイミング及びデューティ比が設定された３相交流用のパルス信号が前記インバータ２９の各スイッチングトランジスタのベース端子に印加され、電動モータ２が目標トルクにてエンジン１をアシストすることになる。
【００３３】
車両制御部８にて求められる目標トルクが「正」でなく「負」であれば前記回生作動を実行するようにモータ制御部９にそのような制御情報を指令する。そして、モータ制御部９では、電動モータ２がエンジン１の回転方向とは反対方向に前記目標トルクを出力するように、その目標トルクに対応する制御情報がＰＷＭ制御回路３０に与えられる。そうすると、ＰＷＭ制御回路３０がその目標トルクに対応するようにタイミング及びデューティ比が設定された３相交流用のパルス信号がインバータ２９の各スイッチングトランジスタのベース端子に印加され、電動モータ２がエンジン１に対して逆向きのトルク、つまり、回生トルクを付与するように作用することになる。そうすると、電動モータ２がエンジン１の動力によって駆動されて発電機として作用して、インバータ２９によって回生トルクに対応する回生電力に変更調整され、平滑用コンデンサＣにて直流に平滑化されてバッテリー４に充電される。
【００３４】
そして、例えば、モータ制御部９と車両制御部８との間を通信可能に接続する通信線Ｌが断線する等の異常が発生して、車両制御部８が、自己とモータ制御部９との間での通信が異常であることを検出すると、回転速度センサＳ３の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度未満であるときには速度検出値が設定速度よりも低く設定された上限速度を越えないように、且つ、回転速度センサＳ３の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であるときには、速度検出値が上限速度を下回った後において、速度検出値が設定速度よりも低く設定された上限速度を越えないように、エンジン１の作動を制御するよう構成されている。
【００３５】
図５に示すフローチャートに基づいて、車両制御部８とモータ制御部９との間での通信が異常であることを検出したときにおける車両制御部８による異常用処理動作について説明する。
車両制御部８は通信処理部３９によって自己とモータ制御部９との間での通信の状態が異常であることが検出すると、次のような異常用処理を実行する。先ず、操縦パネルに備えた異常報知装置３８を作動させて異常が発生したことを運転者に知らせる（ステップ１、２）。次に、上記したようなアイドルストップ制御の実行を禁止する（ステップ３）。電動モータ２の制御が良好に行えない異常時であるからエンジン１を極力停止させないで緊急避難のための走行を行えるようにするためである。
【００３６】
前記回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが後述するようなモータ制御部９が弱め界磁制御を実行するか否かの判別用の閾値となる弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ未満であれば（ステップ４）、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓよりも少し低く設定された上限速度Ｎｊを越えないように、エンジン１の作動を制御する上限規制処理を実行する（ステップ６）。尚、エンジン１は電動モータ２と一体回転しているので前記回転速度Ｎはエンジン１の回転速度と同じである。
【００３７】
前記上限規制処理について説明を加える。車両制御部８は、正常な動作の場合には、上述した如くアクセル操作量検出センサＳ１の検出情報に基づいてエンジンの目標トルクを求めて、その目標トルクをエンジン制御部１２に指令情報として指令するのであるが、通信異常が発生している異常時においては、回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎ、言い換えるとエンジンの出力回転速度が上限速度Ｎｊを越えないように、エンジン制御部１２に指令する目標トルクを、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報に基づいて求められる目標トルクよりも小さい値に抑制するのである。その結果、エンジン制御部１２では、その指令情報に従って電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料供給量を調整することになり、例えば、図６に示すように、前記回転速度Ｎが上限速度Ｎｊ以下に規制されることになる。
【００３８】
又、前記回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが前記弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ以上の高速状態であれば、直ちに上記したような上限規制処理に移行するのではなく、前記回転速度センサＳ３の速度検出値、つまり、回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが上限速度Ｎｊを下回った後において、上記したような上限規制処理に移行する（ステップ５、６）。従って、通信の異常が検出されても回転速度Ｎが上限速度Ｎｊを下回るまでは、正常な動作の場合と同様に、車両制御部８から指令される目標トルクとなるようにエンジン１を制御する状態を維持することになるから、車両が急減速することなくエンジン１の動力によって走行を継続することができる。
【００３９】
そして、上述したような上限規制処理によってエンジン１の作動を制御しているときにキースイッチがオフ操作され、その後再度キースイッチがオン操作されると、電動モータ２に対する制御が出来ないので、エンジンスタータ２８によりエンジン１を始動させ（ステップ７、８、９）、上述したような上限規制処理を引き続いて実行する。
【００４０】
一方、モータ制御部９は通信用処理部３７により自己と車両制御部８との間での通信が異常であることを検出すると、モータ制御部９は電動モータ２の力行並びに回生用の出力トルクを零にするように、且つ、回転速度センサＳ３の速度検出値、つまり、回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが、弱め界磁制御判別用の設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように電動モータ２の作動を制御するよう構成されている。
【００４１】
図７に示すフローチャートに基づいて、車両制御部８とモータ制御部９との間での通信が異常であることを検出したときにおけるモータ制御部９による異常用処理動作について説明する。
モータ制御部９は、自己と車両制御部８との間での通信の状態が異常であることを検出すると、電動モータ２の力行並びに回生用の出力トルクが零になるように前記目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍを零に設定する（ステップ１０、１１）。従って、電動モータ２は力行作動における力行トルクや回生作動における回生トルクのいずれも出力しない状態となる。そして、通信の異常が検出されたときに前記回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ未満であれば（ステップ１２）、前記目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍも零に設定する（ステップ１３）。つまり、このとき具体的には通信用処理部３７が前記目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍと目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍを共に零にする異常用の指令情報を電流指令演算部３１に指令することになる。従って、インバータ２９の全てのスイッチングトランジスタを遮断状態に維持するのである。このようにして電動モータ２の各接続端子が開放状態に等しい状態となり、バッテリー４からインバータ２９への電力供給がなくバッテリー４の電力消費が抑制されるので、バッテリー４の充電状態の低下を抑制できることになる。
【００４２】
前記回転速度センサＳ３の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ以上であれば弱め界磁制御を実行する。この弱め界磁制御について説明を加えると、エンジン１が回転することによって電動モータ２のロータ２Ａが一体的に回転することになるが、ロータ２Ａは上記したように永久磁石２が埋め込まれており、このロータ２Ａが回転することによって電機子コイル２７には永久磁石２５の回転に伴って誘起される逆起電圧Ｖが発生する。この逆起電圧Ｖは、図８に示すように、回転速度Ｎに比例して回転速度Ｎが高いほど高い電圧となるので、エンジン１が設定速度Ｎｓよりも高い回転速度で回転すると、図８の破線で示すように、インバータ２９の耐電圧を越えるような高い電圧になり、インバータ２９を損傷させたり、インバータ２９の帰還ダイオードを通して電流がバッテリー４に流れ込み、バッテリー４が過充電状態になる等、電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれがある。そこで、このような逆起電圧Ｖを低下させるために、電機子コイル２７による界磁の磁束を弱めるように、電機子コイル２７に電流が流れる方向と大きさを定める状態で目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍを変更調整して、その目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍが流れるようにインバータ２９を作動させるのである（ステップ１４、１５）。このとき具体的には、電流指令演算部３１が前記目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍを零にして、上述したような弱め界磁用の目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍを出力するように、通信用処理部３７が異常用の指令情報を電流指令演算部３１に指令することになる。その結果、図８の実線で示すように、逆起電圧Ｖがそれ以上高くならないように抑制するので、インバータ２９やバッテリー４等、電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少なくすることができる。
【００４３】
従って、この実施形態においては、前記車両制御部８及び前記エンジン制御部１２により、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段Ｈが構成される。
【００４４】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００４５】
（１）上記実施形態では、エンジンの回転速度を規制するための前記上限速度Ｎｊとして、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓよりも少し低く設定されるものを例示したが、このような構成に代えて、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓと同じ値、又は、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓの近傍、つまり、設定速度Ｎｓよりも少し高い値や少し低い値に設定するものでもよい。
【００４６】
（２）上記実施形態では、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段を、車両全体を統括管理する車両制御部と、この車両制御部からの指令情報に基づいてエンジンの作動を制御するエンジン制御部とで構成したが、このような構成に代えて、車両制御手段として、モータ制御手段に指令情報を通信にて指令する機能とエンジンの作動を制御する機能とを合わせ持つ１つの制御装置で構成してもよい。
【００４７】
（３）上記実施形態では、前記エンジン及び電動モータの走行用動力がトルクコンバータ及び自動変速機構内装式のトランスミッションを介して走行装置に伝えられる構成としたが、前記トルクコンバータの代わりに走行クラッチと手動変速式の変速機構を介して走行装置に伝えられる構成としたり、ベルト式無段変速装置を介して走行装置に伝えられる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成図
【図２】制御ブロック図
【図３】電動モータの構成を示す図
【図４】モータ制御部の構成を示す図
【図５】制御動作のフローチャート
【図６】エンジンの回転速度の変化を示す図
【図７】制御動作のフローチャート
【図８】逆起電圧の変化を示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２ 電動モータ
９ モータ制御手段
Ｈ 車両制御手段
Ｓ３ 回転速度検出手段
Ｎｓ 弱め界磁制御判別用の設定速度
Ｎｊ 上限速度
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行駆動用のエンジンと、そのエンジンと一体回転するように直結されて力行及び回生作動する電動モータと、この電動モータの作動を制御するモータ制御手段と、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段とが備えられ、前記モータ制御手段が前記車両制御手段からの指令情報に基づいて前記電動モータの作動を制御するように構成されているハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のハイブリッド車両において、従来では、前記車両制御手段として、車両の全体的な制御を行う総合制御装置及びエンジンの制御を行うエンジン制御装置が夫々備えられ、前記モータ制御手段として、前記総合制御装置からの指令情報に基づいて電動モータの制御を行う走行モータ制御装置が備えられて、前記走行モータ制御装置が自己と前記総合制御装置との間での通信の異常を検出すると、言い換えると、モータ制御手段が自己と車両制御手段との間での通信の異常を検出すると、走行モータ制御装置すなわちモータ制御手段が車両の走行速度を減速又は走行停止するように電動モータの作動を制御する構成としたものがあった（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９７１５４号公報（第３−５頁、図１、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成においては、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信が異常となり、モータ制御手段が自己と車両制御手段との間での通信の異常を検出すると、車両制御手段側からモータ制御手段に制御情報を通信しようとしても正常な通信が行えないので、モータ制御手段が車両の走行速度を減速させるか又は走行を停止するように電動モータの作動を制御するようにしているのであるが、このように通信の異常が検出された場合に単に走行速度を減速させたり走行を停止させるようにすると、次のような不利な点がある。
【０００５】
例えば、車両が高速で走行しているときに、上記したようなモータ制御手段が、自己と車両制御手段との間での通信の異常を検出した場合において、車両の走行速度を減速するか又は走行を停止するように電動モータの作動を制御すると、運転者がブレーキ操作を行わないにもかかわらず車両が直ちに走行速度を低下させることになるから、走行速度が運転者の意思にかかわらず強制的に減速するという不適正な状況になるおそれがあり、例えば、高速道路において追い越し車線を走行しているときに上述したような通信の異常が発生して運転者への異常報知が行われたような場合であれば運転者は車両を路側帯に退避させようとするが、そのようなときに上記したように強制的に減速して走行速度が低下するとかえって走行上の安全性を低下させるおそれがある。
【０００６】
又、上記従来構成では、例えば高速で走行しているときに上記したような通信異常があったとき、走行速度を減速させるためには電動モータを回生作動させることになるが、このような場合には、高速で走行していることから電動モータの回転速度も高速となっており回生電力が過大となり、バッテリーに過電流が流入する状態になったり、モータ制御手段が過電圧によって損傷を受ける等、車両における電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれもある。
【０００７】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信の異常が発生した場合において、走行上の安全性を向上させることを可能にするとともに、車両における電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少なくすることが可能なハイブリッド車両を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のハイブリッド車両は、走行駆動用のエンジンと、そのエンジンと一体回転するように直結されて力行及び回生作動する電動モータと、この電動モータの作動を制御するモータ制御手段と、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段とが備えられ、前記モータ制御手段が前記車両制御手段からの指令情報に基づいて前記電動モータの作動を制御するように構成されているものであって、
前記エンジン又は前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段が備えられ、
前記モータ制御手段が、
自己と前記車両制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、前記電動モータの力行並びに回生用の出力トルクを零にするように、且つ、前記回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように前記電動モータの作動を制御するよう構成され、
前記車両制御手段が、
自己と前記モータ制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、前記回転速度検出手段の速度検出値が前記弱め界磁制御判別用の設定速度未満であるときには前記速度検出値が前記設定速度と同じか、前記設定速度の近傍又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、且つ、前記回転速度検出手段の速度検出値が前記弱め界磁制御判別用の設定速度以上であるときには、前記速度検出値が前記上限速度を下回った後において、前記速度検出値が前記設定速度と同じか又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、前記エンジンの作動を制御するよう構成されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、モータ制御手段と車両制御手段との間の通信が異常になると、その異常は、モータ制御手段及び車両制御手段の夫々において検出されるものとなる。そして、モータ制御手段は、自己と車両制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、力行並びに回生用の出力トルクを零にするように、且つ、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように電動モータの作動を制御することになる。
【００１０】
つまり、上述したような通信の異常を検出すると電動モータにおける力行並びに回生用の出力トルクを零にするのである。このように電動モータの出力トルクを零にするので、電動モータが制動するように作用することはないので車両が急減速することはなく、エンジンの出力で走行を継続することになる。又、このように電動モータの出力トルクが零であっても、エンジンが高速で回転していればエンジンと一体的に回転する電動モータは高い逆起電圧を発生しようとする。そこで、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であればモータ制御手段が弱め界磁制御を実行するので高い逆起電圧が発生することを抑制することができ、モータ制御手段が過電圧によって損傷を受けたり、バッテリーに過電流が流入する状態になる等、車両における電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少ないものにできる。
【００１１】
そして、車両制御手段は、自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度未満であるときには、速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度と同じか、前記設定速度の近傍又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、エンジンの作動を制御することになる。このようにエンジンの作動を制御することによって、運転者が例えばアクセル操作量を増加させることにより要求される走行駆動力が大きくなっても、エンジンの回転速度が上限速度よりも高くならないので、アクセル操作にかかわらずエンジンの速度が上限速度よりも高くならないものとなり、運転者は異常が発生したことを認識することができ、異常の発生に気づかないまま走行を長く継続するといった不利を回避させることができる。
【００１２】
又、車両制御手段は、自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出したとき、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であるときには、速度検出値が弱め界磁制御判別用の上限速度を下回った後において、速度検出値が前記上限速度を越えないようにエンジンの作動を制御することになる。つまり、上記したような通信の異常を検出したときに、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度であるときは、回転速度検出手段の速度検出値が上限速度を下回るまで待機し、回転速度検出手段の速度検出値が上限速度を下回った後において、上限速度を越えないようにエンジンの作動を制御するのである。
【００１３】
このように車両制御手段が自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出したとき、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度のときは、直ちに、エンジンの回転速度を上限速度以下の回転速度に抑制するのではなく、上限速度を下回った後においてエンジンの回転速度を上限速度以下に抑制するようにしているので、回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度のときは、車両制御手段が自己とモータ制御手段との間での通信が異常であることを検出したときに、強制的に走行速度を減速させることはない。
そして、速度検出値が上限速度を下回った後においては、上限速度を越えないようにエンジンの作動を制御するので、運転者が例えばアクセル操作量を増加させて要求される走行駆動力が大きくなっても、エンジンの回転速度が上限速度よりも高くならないので、上述の弱め界磁制御を行うことによる電力消費を抑制し、運転者は異常が発生したことを認識できて異常の発生に気づかないまま走行を長く継続するといった不利を回避させることができる。
【００１４】
説明を加えると、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信が異常であるときに、電動モータの出力トルクを零にさせて走行上の安全性を向上させるために車両の走行速度を強制的に減速させないようにしただけであれば、運転者がそのような異常が発生したことを認識しない状態が継続して、例えばサービス工場への入庫が行われない状態が長く続いてしまうといったおそれがある。そこで、アクセル操作にかかわらずエンジンの速度を上限速度よりも高くならないように上限速度以下に規制することで、上記したような走行上の安全性を向上させながらも異常が発生したことを運転者に認識させることができるのである。
【００１５】
しかも、エンジンの回転速度が弱め界磁制御判別用の設定速度以上の高い速度である状態が長い時間継続すると、弱め界磁制御を実行することによりバッテリーから電力を持ち出す状態が長く続いてしまう不利があるが、エンジンの速度を上限速度よりも高くならないように上限速度以下に規制することで、弱め界磁制御を長時間実行することによる無駄な電力消費を抑制することができる。
【００１６】
従って、モータ制御手段と車両制御手段との間での通信の異常が検出された場合であっても、走行上の安全性を向上させることが可能になるとともに、電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少なくすることが可能となり、さらには、上記したような異常が発生したことを運転者に認識させて異常が発生したことを認識しない状態で車両の走行を長く継続させる不利を回避でき、しかも、無駄な電力消費を極力抑制することが可能となるハイブリッド車両を提供できるに至った。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、このハイブリッド車両では、走行駆動用のエンジン１の出力軸１ａに直結される状態で走行駆動用の電動モータ２を備えて、これらの動力により走行装置としての左右の車輪３を駆動して走行するように駆動手段としての駆動ユニットＫＵが構成されている。
【００１８】
前記電動モータ２は、埋め込み磁石型の電動モータにて構成されている。詳述すると、この電動モータ２は、図３に示すように、中心部に回転軸２４が一体的に固定された円柱状の鉄製のロータ２Ａと、そのロータ２Ａの外周部を被うようにステータ２Ｂが設けられて構成され、前記ロータ２Ａには外周面よりも径方向内方側に入り込んだ位置に、周方向に等間隔をあけて４個の永久磁石２５が分散配置される状態で埋め込み装着されている。各永久磁石２５は、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に交互に異なるように配置されている。又、ステータ２Ｂには、周方向に分散配置された複数の磁極片２６に電機子コイル２７が巻回され、各電機子コイル２７に後述するように三相交流電流が供給されて径方向内部にて回転磁界を形成してロータ２Ａを回転させる構成となっている。
【００１９】
そして、この電動モータ２は、エンジン１の作動が停止している状態においてその出力軸１ａに対して駆動力を与えてエンジン１を始動させるように構成され、且つ、エンジン１が始動した後は、出力軸１ａに対してエンジン回転方向と同方向の駆動力を与えてトルクアシストを行う力行状態と、前記出力軸１ａから駆動力が与えられて発電する回生状態とに切り換え可能に構成されている。つまり、電動モータ２がエンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向にトルクを出力させる力行状態に切り換えることで、所望の走行駆動力を出力しながらエンジン１が低燃費状態となるように、エンジン１の出力に対する動力の補助つまりトルクアシストを行うことができる構成となっている。この作動状態が力行作動に対応する。又、走行速度を減速させているとき等において電動モータ２が回生状態となって、出力軸１ａから駆動力が与えられて発電して得られた回生電力を蓄電装置としてのバッテリー４に充電することができる構成となっている。この作動状態が回生作動に対応する。
【００２０】
前記駆動ユニットＫＵの動力は、トルクコンバータ５を介してトランスミッション６に伝えられ、このトランスミッション６内部のギア式の自動変速機構により変速された後に差動機構７を介して左右の車輪３に伝えられる構成となっている。
【００２１】
このハイブリッド車両では、動作異常が発生して電動モータ２が適正に作動することが出来ないような場合であってもエンジン１を始動することが可能なように小型の電動モータからなるエンジンスタータ２８が備えられている。
【００２２】
次に、このハイブリッド車両における制御構成について説明する。
図１及び図２に示すように、車両全体の動作を統括管理する車両制御部８、この車両制御部８からの制御情報に基づいて電動モータ２の動作を制御するモータ制御手段としてのモータ制御部９、車両制御部８からの制御情報に基づいてエンジン１の出力、具体的には、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料供給量を自動調節するエンジン制御部１２夫々が備えられ、アクセル操作具１３の操作量を検出するポテンショメータ式のアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作具１４が踏み込み操作されているか否かを検出するスイッチ式のブレーキ操作検出センサＳ２、電動モータ２の回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転速度センサＳ３、車軸の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４、シフトポジションレバー１７の位置を検出するシフトポジションセンサＳ５等による各種の検出情報が車両制御部８に入力される構成となっている。
【００２３】
前記モータ制御部９は、図４に示すように、バッテリー４から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータ２に供給する力行用電力を制御したり、回生作動により電動モータ２にて発生してバッテリー４に供給される回生電力を制御するインバータ２９と、車両制御部８からの制御情報に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号をインバータ２９における各スイッチングトランジスタの各ベース端子に供給するＰＷＭ制御回路３０とを備えるとともに、このＰＷＭ制御回路３０に指令される電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを求めるための構成が備えられている。つまり、車両制御部８からの指令情報と電流指令マップとから目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍと目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍとを演算にて求める電流指令演算部３１、電流検出センサＳ６にて検出されてｄｑ変換部３２にてｄｑ変換された電流検出値ｉｄ，ｉｑとの偏差を小さくするようにＰＩ制御にて電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを求める指令電圧算出部３３、電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを二相三相変換部３４にて三相変換した後にＰＷＭ制御回路３０に指令する構成となっている。又、回転速度センサＳ３にて検出された電動モータ２の角速度を積分した回転角度ωｔから電動モータ２の回転速度Ｎを求める回転速度算出部３５が備えられている。因みに、目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍは電動モータ２の出力トルクを調整するための値であり、目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍは電動モータ内の界磁を調整とするための値である。
【００２４】
又、このモータ制御部９には、自己と車両制御部８との間で通信線Ｌを介して指令情報等の通信を行うための通信装置３６と、その通信装置３６にて通信した受信情報に基づいて通信が正常に行われているか異常であるかを判別して、正常であれば車両制御部８からの指令情報を電流指令演算部３１に指令し、通信の異常が判別されると異常用の指令情報を電流指令演算部３１に指令する通信用処理部３７とが備えられている。この通信用処理部３７は、例えば、車両制御部８から通信されてくる受信データにおけるパリティチェックにより異常を判別したり、あるいは、前記受信データを受信しない状態が設定時間以上継続した場合に異常と判別する等、モータ制御部９と車両制御部８との間での通信線Ｌを介して行われる通信が異常であるか否かを検出する構成となっている。
【００２５】
前記ブレーキ操作具１４により機械式制動手段ＫＳを作動させて機械的な制動力を発生させるための構成について説明を加えると、運転者の足踏み操作にてブレーキ操作具１４が操作されると、その足踏み操作力に対応させて制動用の油圧操作力を発生させる周知構成のマスターシリンダ１５が備えられ、このマスターシリンダ１５から作動油供給路１５ａを通して出力される油圧操作力にて前記車輪３の近傍に設けられた摩擦式の制動装置１６を作動させて車体を制動させる構成となっている。このような機械式制動手段ＫＳは、ブレーキ操作具１４に対する運転者の操作力が大きくなるほど、その油圧操作力、すなわち、機械的な制動力が大となるように変更調節自在に構成されている。
【００２６】
前記シフトポジションレバー１７の位置としては、「Ｐ」（駐車位置）、「Ｒ」（後進走行位置）、「Ｎ」（中立位置）、「Ｄ」（前進走行位置）があり、運転者により運転状況に応じて適宜切り換え操作されることになる。
【００２７】
前記車両制御部８は、シフトポジションセンサＳ５の検出情報、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報、車速センサＳ４の検出情報等の情報に基づいてモータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するように構成されている。又、車両制御部８は後述するような異常状態が発生したときに運転者に報知するための異常報知装置３９を作動させる構成となっている。そして、この車両制御部８には、自己とモータ制御部９との間で通信線Ｌを介して指令情報等の通信を行うための通信装置３８と、その通信装置３８にて通信した受信情報に基づいて通信が正常に行われているか異常であるかを判別して、その判別結果が異常であれば後述するような異常用処理を実行させるための通信用処理部３９とが備えられている。この通信用処理部３９における異常を判別するための処理の構成はモータ制御部９における通信用処理部３７の場合と同様である。
【００２８】
次に、前記車両制御部８、モータ制御部９、エンジン制御部１２の夫々が正常に動作しており、しかも、各制御部８、９、１２同士の間での制御情報の通信が正常に行われている状態における各制御部の具体的な動作について説明する。
先ず、車両制御部８によるエンジン１及び電動モータ２の制御について説明する。例えば、シフトポジションレバー１７が、「Ｐ」（駐車位置）や「Ｎ」（中立位置）にあるときは、基本的にはエンジン１を停止し電動モータ２によるトルクアシストや回生作動は行わない。しかし、バッテリー４の充電状態が設定量以下にまで低下してバッテリー４を充電する必要があるような場合には、車両制御部８は、エンジン１を作動させてエンジン１の動力を電動モータ２の回生作動により発電した電力をバッテリー４に充電するように、エンジン１及び電動モータ２の作動を制御すべく、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するよう構成されている。
【００２９】
又、シフトポジションレバー１７が「Ｄ」（前進走行位置）に操作されて、車体進行方向として前進方向が指令されている場合には、アクセル操作具１３が踏み込み操作されて車体を発進させるときは、そのときエンジン１が停止していれば電動モータ２を回転させてエンジン１を始動させ、車体が前進走行すると、アクセル操作量に応じてエンジン１の出力を調整するとともに、電動モータ２が力行作動や回生作動を実行するように、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するよう構成されている。そして、シフトポジションレバー１７が「Ｒ」（後進走行位置）に操作されて、車体進行方向として後進方向が指令されている場合には、アクセル操作量に応じてエンジン１の出力を調整することになるが、電動モータ２については力行作動及び回生作動のいずれも行わないようになっている。
【００３０】
次に、エンジン１の制御について説明を加えると、アクセル操作量に対するエンジン１の目標トルクの変化特性が予め設定されており、車両制御部８は、その変化特性に対応させて目標トルクを出力するように、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報に基づいて指令情報を求めて、エンジン制御部１２に指令するように構成され、エンジン制御部１２はその指令情報に基づいて、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料供給量を夫々目標トルクに対応する目標値に自動調節することで、エンジン１の作動を制御する構成となっている。
【００３１】
又、車体が走行しているときに走行を停止させるためにアクセル操作具１３の踏み込み操作が解除され、その操作量が零になったような場合には、車速は徐々に低下していき、エンジン１の回転速度が低下することになるが、前記車両制御部８は、このようなエンジン１の回転速度が所定の回転速度にまで低下するアイドリング状態においてエンジン１を停止させるための所定のエンジン停止条件が成立すると、エンジン１を停止させるべくエンジン制御部１２に制御情報を指令するアイドルストップ制御を実行するよう構成されている。前記エンジン停止条件としては、アクセル操作量検出センサＳ１の検出値が零であり、しかも、車速センサＳ４にて検出される車速が設定速度以下にまで低下していることが条件とされる。つまり、アクセル操作が解除されてエンジン１を停止させてもよいと考えられる状況か否かを判断するための条件である。
【００３２】
車両制御部８による電動モータ２に対する制御について説明を加えると、力行作動および回生作動を実行する場合には、電動モータ２の目標トルクを求めて、その求めた目標トルクを発生させるようにモータ制御部９に制御情報として指令することになる。すなわち、電動モータ２の回転速度の変化に対する電動モータ２の目標トルクの変化特性がエンジン１の場合と同様に予め設定されている。但し、電動モータ２の場合には、求められる目標トルクとして「正」の場合と「負」の場合とがある。車両制御部８がこの特性に基づいて電動モータ２の目標トルクを求めて、目標トルクが「正」であれば前記力行作動を実行するようにモータ制御部９に制御情報が指令される。
そして、モータ制御部９は車両制御部８からこのような制御情報が通信されると、エンジン１の回転方向と同じ方向に電動モータ２が目標トルクを出力するように、その目標トルクに対応する制御情報がＰＷＭ制御回路３０に与えられる。そうすると、ＰＷＭ制御回路３０がその目標トルクに対応するようにタイミング及びデューティ比が設定された３相交流用のパルス信号が前記インバータ２９の各スイッチングトランジスタのベース端子に印加され、電動モータ２が目標トルクにてエンジン１をアシストすることになる。
【００３３】
車両制御部８にて求められる目標トルクが「正」でなく「負」であれば前記回生作動を実行するようにモータ制御部９にそのような制御情報を指令する。そして、モータ制御部９では、電動モータ２がエンジン１の回転方向とは反対方向に前記目標トルクを出力するように、その目標トルクに対応する制御情報がＰＷＭ制御回路３０に与えられる。そうすると、ＰＷＭ制御回路３０がその目標トルクに対応するようにタイミング及びデューティ比が設定された３相交流用のパルス信号がインバータ２９の各スイッチングトランジスタのベース端子に印加され、電動モータ２がエンジン１に対して逆向きのトルク、つまり、回生トルクを付与するように作用することになる。そうすると、電動モータ２がエンジン１の動力によって駆動されて発電機として作用して、インバータ２９によって回生トルクに対応する回生電力に変更調整され、平滑用コンデンサＣにて直流に平滑化されてバッテリー４に充電される。
【００３４】
そして、例えば、モータ制御部９と車両制御部８との間を通信可能に接続する通信線Ｌが断線する等の異常が発生して、車両制御部８が、自己とモータ制御部９との間での通信が異常であることを検出すると、回転速度センサＳ３の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度未満であるときには速度検出値が設定速度よりも低く設定された上限速度を越えないように、且つ、回転速度センサＳ３の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であるときには、速度検出値が上限速度を下回った後において、速度検出値が設定速度よりも低く設定された上限速度を越えないように、エンジン１の作動を制御するよう構成されている。
【００３５】
図５に示すフローチャートに基づいて、車両制御部８とモータ制御部９との間での通信が異常であることを検出したときにおける車両制御部８による異常用処理動作について説明する。
車両制御部８は通信処理部３９によって自己とモータ制御部９との間での通信の状態が異常であることが検出すると、次のような異常用処理を実行する。先ず、操縦パネルに備えた異常報知装置３８を作動させて異常が発生したことを運転者に知らせる（ステップ１、２）。次に、上記したようなアイドルストップ制御の実行を禁止する（ステップ３）。電動モータ２の制御が良好に行えない異常時であるからエンジン１を極力停止させないで緊急避難のための走行を行えるようにするためである。
【００３６】
前記回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが後述するようなモータ制御部９が弱め界磁制御を実行するか否かの判別用の閾値となる弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ未満であれば（ステップ４）、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓよりも少し低く設定された上限速度Ｎｊを越えないように、エンジン１の作動を制御する上限規制処理を実行する（ステップ６）。尚、エンジン１は電動モータ２と一体回転しているので前記回転速度Ｎはエンジン１の回転速度と同じである。
【００３７】
前記上限規制処理について説明を加える。車両制御部８は、正常な動作の場合には、上述した如くアクセル操作量検出センサＳ１の検出情報に基づいてエンジンの目標トルクを求めて、その目標トルクをエンジン制御部１２に指令情報として指令するのであるが、通信異常が発生している異常時においては、回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎ、言い換えるとエンジンの出力回転速度が上限速度Ｎｊを越えないように、エンジン制御部１２に指令する目標トルクを、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報に基づいて求められる目標トルクよりも小さい値に抑制するのである。その結果、エンジン制御部１２では、その指令情報に従って電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料供給量を調整することになり、例えば、図６に示すように、前記回転速度Ｎが上限速度Ｎｊ以下に規制されることになる。
【００３８】
又、前記回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが前記弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ以上の高速状態であれば、直ちに上記したような上限規制処理に移行するのではなく、前記回転速度センサＳ３の速度検出値、つまり、回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが上限速度Ｎｊを下回った後において、上記したような上限規制処理に移行する（ステップ５、６）。従って、通信の異常が検出されても回転速度Ｎが上限速度Ｎｊを下回るまでは、正常な動作の場合と同様に、車両制御部８から指令される目標トルクとなるようにエンジン１を制御する状態を維持することになるから、車両が急減速することなくエンジン１の動力によって走行を継続することができる。
【００３９】
そして、上述したような上限規制処理によってエンジン１の作動を制御しているときにキースイッチがオフ操作され、その後再度キースイッチがオン操作されると、電動モータ２に対する制御が出来ないので、エンジンスタータ２８によりエンジン１を始動させ（ステップ７、８、９）、上述したような上限規制処理を引き続いて実行する。
【００４０】
一方、モータ制御部９は通信用処理部３７により自己と車両制御部８との間での通信が異常であることを検出すると、モータ制御部９は電動モータ２の力行並びに回生用の出力トルクを零にするように、且つ、回転速度センサＳ３の速度検出値、つまり、回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが、弱め界磁制御判別用の設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように電動モータ２の作動を制御するよう構成されている。
【００４１】
図７に示すフローチャートに基づいて、車両制御部８とモータ制御部９との間での通信が異常であることを検出したときにおけるモータ制御部９による異常用処理動作について説明する。
モータ制御部９は、自己と車両制御部８との間での通信の状態が異常であることを検出すると、電動モータ２の力行並びに回生用の出力トルクが零になるように前記目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍを零に設定する（ステップ１０、１１）。従って、電動モータ２は力行作動における力行トルクや回生作動における回生トルクのいずれも出力しない状態となる。そして、通信の異常が検出されたときに前記回転速度センサＳ３の検出情報から求められる回転速度Ｎが弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ未満であれば（ステップ１２）、前記目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍも零に設定する（ステップ１３）。つまり、このとき具体的には通信用処理部３７が前記目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍと目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍを共に零にする異常用の指令情報を電流指令演算部３１に指令することになる。従って、インバータ２９の全てのスイッチングトランジスタを遮断状態に維持するのである。このようにして電動モータ２の各接続端子が開放状態に等しい状態となり、バッテリー４からインバータ２９への電力供給がなくバッテリー４の電力消費が抑制されるので、バッテリー４の充電状態の低下を抑制できることになる。
【００４２】
前記回転速度センサＳ３の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓ以上であれば弱め界磁制御を実行する。この弱め界磁制御について説明を加えると、エンジン１が回転することによって電動モータ２のロータ２Ａが一体的に回転することになるが、ロータ２Ａは上記したように永久磁石２が埋め込まれており、このロータ２Ａが回転することによって電機子コイル２７には永久磁石２５の回転に伴って誘起される逆起電圧Ｖが発生する。この逆起電圧Ｖは、図８に示すように、回転速度Ｎに比例して回転速度Ｎが高いほど高い電圧となるので、エンジン１が設定速度Ｎｓよりも高い回転速度で回転すると、図８の破線で示すように、インバータ２９の耐電圧を越えるような高い電圧になり、インバータ２９を損傷させたり、インバータ２９の帰還ダイオードを通して電流がバッテリー４に流れ込み、バッテリー４が過充電状態になる等、電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれがある。そこで、このような逆起電圧Ｖを低下させるために、電機子コイル２７による界磁の磁束を弱めるように、電機子コイル２７に電流が流れる方向と大きさを定める状態で目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍを変更調整して、その目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍが流れるようにインバータ２９を作動させるのである（ステップ１４、１５）。このとき具体的には、電流指令演算部３１が前記目標トルク分電流Ｉｑｃｏｍを零にして、上述したような弱め界磁用の目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍを出力するように、通信用処理部３７が異常用の指令情報を電流指令演算部３１に指令することになる。その結果、図８の実線で示すように、逆起電圧Ｖがそれ以上高くならないように抑制するので、インバータ２９やバッテリー４等、電動モータ駆動用の電気系統に損傷を与えるおそれを少なくすることができる。
【００４３】
従って、この実施形態においては、前記車両制御部８及び前記エンジン制御部１２により、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段Ｈが構成される。
【００４４】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００４５】
（１）上記実施形態では、エンジンの回転速度を規制するための前記上限速度Ｎｊとして、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓよりも少し低く設定されるものを例示したが、このような構成に代えて、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓと同じ値、又は、弱め界磁制御判別用の設定速度Ｎｓの近傍、つまり、設定速度Ｎｓよりも少し高い値や少し低い値に設定するものでもよい。
【００４６】
（２）上記実施形態では、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段を、車両全体を統括管理する車両制御部と、この車両制御部からの指令情報に基づいてエンジンの作動を制御するエンジン制御部とで構成したが、このような構成に代えて、車両制御手段として、モータ制御手段に指令情報を通信にて指令する機能とエンジンの作動を制御する機能とを合わせ持つ１つの制御装置で構成してもよい。
【００４７】
（３）上記実施形態では、前記エンジン及び電動モータの走行用動力がトルクコンバータ及び自動変速機構内装式のトランスミッションを介して走行装置に伝えられる構成としたが、前記トルクコンバータの代わりに走行クラッチと手動変速式の変速機構を介して走行装置に伝えられる構成としたり、ベルト式無段変速装置を介して走行装置に伝えられる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成図
【図２】制御ブロック図
【図３】電動モータの構成を示す図
【図４】モータ制御部の構成を示す図
【図５】制御動作のフローチャート
【図６】エンジンの回転速度の変化を示す図
【図７】制御動作のフローチャート
【図８】逆起電圧の変化を示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２ 電動モータ
９ モータ制御手段
Ｈ 車両制御手段
Ｓ３ 回転速度検出手段
Ｎｓ 弱め界磁制御判別用の設定速度
Ｎｊ 上限速度
Claims (1)
- 走行駆動用のエンジンと、そのエンジンと一体回転するように直結されて力行及び回生作動する電動モータと、この電動モータの作動を制御するモータ制御手段と、車両全体の運転状態を制御する車両制御手段とが備えられ、前記モータ制御手段が前記車両制御手段からの指令情報に基づいて前記電動モータの作動を制御するように構成されているハイブリッド車両であって、
前記エンジン又は前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段が備えられ、
前記モータ制御手段が、
自己と前記車両制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、前記電動モータの力行並びに回生用の出力トルクを零にするように、且つ、前記回転速度検出手段の速度検出値が弱め界磁制御判別用の設定速度以上であれば弱め界磁制御を実行するように前記電動モータの作動を制御するよう構成され、
前記車両制御手段が、
自己と前記モータ制御手段との間での通信が異常であることを検出すると、前記回転速度検出手段の速度検出値が前記弱め界磁制御判別用の設定速度未満であるときには前記速度検出値が前記設定速度と同じか、前記設定速度の近傍又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、且つ、前記回転速度検出手段の速度検出値が前記弱め界磁制御判別用の設定速度以上であるときには、前記速度検出値が前記上限速度を下回った後において、前記速度検出値が前記設定速度と同じか又はそれよりも低く設定された上限速度を越えないように、前記エンジンの作動を制御するよう構成されているハイブリッド車両。
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