JP2006304389A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの回転数Ｎｍ２を直接的に検出することができないときでも走行する。
【解決手段】 遊星歯車機構にエンジンと発電機と駆動輪に連結された駆動軸とを接続すると共に駆動軸にモータを接続した自動車において、モータの回転数を検出する電動機回転数センサが正常でなくエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと発電機の回転数を検出する発電機回転数センサとのうちの一方が正常でないときには（Ｓ２１０，Ｓ２４０，Ｓ２５０）、車速Ｖと進行方向α（前進または後進）とに基づいてモータの回転数Ｎｍ２を設定する（Ｓ２７０，Ｓ２８０）。これにより、モータの回転数Ｎｍ２を直接的に検出することができないときでもモータを制御できる。この結果、エンジンや発電機，モータを制御して走行することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、プラネタリギヤユニットにエンジンと発電機と車軸に連結された出力軸とを接続すると共に出力軸に駆動モータを接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、駆動モータの回転速度を、出力軸の回転速度に基づいて算出し、駆動モータのロータ位置に基づいて算出し、発電機の回転速度およびエンジンの回転速度に基づいて算出することにより、駆動モータの回転速度を精度よく算出して駆動モータの制御の信頼性の向上を図っている。
特開２００３−１４３７０７号公報

上述の車両では、エンジンの回転速度や駆動モータの回転速度を３つの算出方法によって算出することにより、エンジンの回転速度や駆動モータの回転速度の算出精度を向上させている。ところで、こうした車両では、駆動モータの回転速度と出力軸の回転速度とエンジンの回転速度とを直接的に検出できないときでもエンジンや発電機，駆動モータを制御して走行できることが好ましい。

本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関の回転数や電動機の回転数を直接的に検出することができないときでも内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御して走行することを目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記内燃機関の回転数である内燃機関回転数を検出または推定する内燃機関回転数検出推定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
車両前後方向の進行方向を検出する進行方向検出手段と、
前記検出された車速と前記検出された進行方向とに基づいて前記電動機の回転数である電動機回転数を推定する電動機回転数推定手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
所定条件が成立したとき、前記検出または推定された内燃機関回転数と前記推定された電動機回転数とを用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、車速および車両の進行方向に基づいて電動機の回転数を推定し、所定条件が成立したときには、検出または推定した内燃機関の回転数と推定した電動機の回転数とを用いて内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。したがって、所定条件が成立したときには、検出または推定した内燃機関の回転数と推定した電動機の回転数とを用いて走行することができる。

こうした本発明の車両において、前記電動機回転数を検出する電動機回転数検出手段を備え、前記制御手段は、前記電動機回転数検出手段により前記電動機回転数を検出することができない条件が成立したときに前記所定条件が成立したとして制御し、該所定条件が成立しないときには前記検出または推定された内燃機関回転数と前記検出された電動機回転数とを用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と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、電動機の回転数を検出することができないときでも内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御して走行することができる。この場合、前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段を備え、前記制御手段は、前記電動機回転数検出手段により前記電動機回転数を検出することができない条件と前記駆動軸回転数検出手段により前記駆動軸回転数を検出することができない条件とが共に成立したときに前記所定条件が成立したとして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、電動機の回転数および駆動軸の回転数を検出することができないときでも走行することができる。

また、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。

電動機回転数検出手段を備える共に電力動力入出力手段が発電機を備える態様の本発明の車両において、前記発電機の回転数である発電機回転数を検出する発電機回転数検出手段を備え、前記内燃機関回転数検出推定手段は少なくとも前記検出された発電機回転数に基づいて前記内燃機関回転数を推定する手段であり、前記制御手段は前記所定条件が成立しないときには前記推定された内燃機関回転数と前記検出された発電機回転数と前記検出された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し前記所定条件が成立したときには前記推定された内燃機関回転数と前記検出された発電機回転数と前記推定された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と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、内燃機関の回転数を検出することなく走行することができる。

また、電動機回転数検出手段を備える共に電力動力入出力手段が発電機を備える態様の本発明の車両において、前記内燃機関回転数検出推定手段は前記内燃機関回転数を検出する内燃機関回転数検出手段であり、少なくとも前記検出された内燃機関回転数に基づいて前記発電機の回転数である発電機回転数を推定する発電機回転数推定手段を備え、前記制御手段は前記所定条件が成立しないときには前記検出された内燃機関回転数と前記推定された発電機回転数と前記検出された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し前記所定条件が成立したときには前記検出された内燃機関回転数と前記推定された発電機回転数と前記推定された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と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、発電機の回転数を検出することなく走行することができる。

本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、を備える車両の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の回転数である内燃機関回転数を検出または推定し、
（ｂ）車速を検出し、
（ｃ）車両前後方向の進行方向を検出し、
（ｄ）前記検出された車速と前記検出された進行方向とに基づいて前記電動機の回転数である電動機回転数を推定し、
（ｅ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
（ｆ）所定条件が成立したとき、前記検出または推定された内燃機関回転数と前記推定された電動機回転数とを用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法によれば、車速および車両の進行方向に基づいて電動機の回転数を推定し、所定条件が成立したときには、検出または推定した内燃機関の回転数と推定した電動機の回転数とを用いて内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。したがって、所定条件が成立したときには、検出または推定した内燃機関の回転数と推定した電動機の回転数とを用いて走行することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けられクランク角を検出するクランクポジションセンサ２３などエンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、駆動輪６３ａ，６３ｂに取り付けられ車両前後方向の進行方向（前進または後進）に拘わらずに車輪速の絶対値を検出する車輪速センサ６４ａ，６４ｂからの駆動輪６３ａ，６３ｂの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車両前後方向の進行方向（前進または後進）に拘わらずに車速の絶対値を検出する車速センサ８８からの車速Ｖ，車両前後方向の進行方向（前進または後進）を検出可能なＧセンサ８９からの車両前後方向の進行方向などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２ａ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，進行方向αなど制御に必要なデータを入力する処理を実行すると共に（ステップＳ１００）、図３に例示するモータ回転数設定処理によりモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３からの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２ａは、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。進行方向αは、Ｇセンサ８９により検出される車両前後方向の進行方向（前進または後進）に基づいて設定されて（車両が前進するときには値１，後進するときには値（−１））ＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。図３のモータ回転数設定処理については後述する。

続いて、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、図３のモータ回転数設定処理で設定したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めたり、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたりすることができる。

要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１４０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差を図３のモータ回転数設定処理で設定したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ１５０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（４）により計算し（ステップＳ１６０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１７０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（４）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (4)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１８０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、図３のモータ回転数設定処理について説明する。モータ回転数設定処理では、まず、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２ａを算出するための電動機回転数センサとしてモータＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４４の状態を調べ（ステップＳ２００）、回転位置検出センサ４４が正常であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、回転位置検出センサ４４の状態は、回転位置検出センサ４４からモータＥＣＵ４０への信号が所定時間に亘って途絶えていないか否かなどを判定することにより調べることができる。回転位置検出センサ４４が正常であるときには、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００で入力した回転数Ｎｍ２ａを設定し（ステップＳ２２０）、モータ回転数設定処理を終了する。

一方、回転位置検出センサ４４が正常でないと判定されたときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを算出するためのエンジン回転数センサとしてクランク角を検出するクランクポジションセンサ２３の状態を調べると共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を算出するための発電機回転数センサとしてモータＭＧ１の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３の状態を調べ（ステップＳ２３０）、クランクポジションセンサ２３および回転位置検出センサ４３が正常であるか否かを判定する（ステップＳ２４０，Ｓ２５０）。ここで、クランクポジションセンサ２３の状態は、クランクポジションセンサ２３からエンジンＥＣＵ２４への信号が所定時間に亘って途絶えていないか否かなどを判定することにより調べることができ、回転位置検出センサ４３の状態は、前述した回転位置検出センサ４４の状態と同様に調べることができる。クランクポジションセンサ２３および回転位置検出センサ４３が正常であるときには、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００で入力したエンジン２２の回転数ＮｅおよびモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて次式（５）によりモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定し（ステップＳ２６０）、モータ回転数設定処理を終了する。これにより、回転位置検出センサ４４が正常でないときでもモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定してモータＭＧ２を制御することができる。この結果、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御して走行することができる。なお、式（５）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。

Nm2=(Ne・(1+ρ)-Nm1・ρ)・Gr (5)

ステップＳ２４０でクランクポジションセンサ２３が正常でないと判定されたときには、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００で入力した車速Ｖと進行方向αとに基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定し（ステップＳ２７０）、モータ回転数設定処理を終了する。この場合、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、車速センサ８８からの車速Ｖに換算係数ｋを乗じて得られる駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じることにより計算した値（絶対値）と進行方向α（前進のときに値１，後進のときに値（−１））との積として設定することができる。このように車速Ｖと進行方向αとに基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定することにより、登坂路でシフトポジションＳＰがＤ（ドライブ）レンジにある状態の発進時に車両のずり下がりが生じた場合などのようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が負の値になるときでもモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を適正に設定することができる。この結果、回転位置検出センサ４４およびクランク角センサ２３が正常でないときでもモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定してモータＭＧ２を制御することができるから、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御して走行することができる。

ステップＳ２５０で回転位置検出センサ４３が正常でないと判定されたときには、前述したステップＳ２７０の処理と同様にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定すると共に（ステップＳ２８０）、設定したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて次式（６）によりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を設定し（ステップＳ２９０）、モータ回転数設定処理を終了する。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に加えてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１も設定するのは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１４０，Ｓ１５０で用いるためである。このようにモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を設定することにより、回転位置検出センサ４３，４４が正常でないときでもモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を設定してモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することができる。この結果、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御して走行することができる。

Nm1=Ne・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (6)

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を算出するために用いられる回転位置検出センサ４４が正常でないときにエンジン２２の回転数Ｎｅを算出するために用いられるクランクポジションセンサ２３とモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を算出するために用いられる回転位置検出センサ４３とのうちの一方が正常でないときには、車速センサ８８からの車速ＶとＧセンサ８９からの車両前後方向の進行方向とに基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定するから、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を直接的に検出することができないときにエンジン２２の回転数ＮｅまたはモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を直接的に検出することができないときでもエンジンやモータＭＧ１，ＭＧ２を制御して走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｇセンサ８９により車両前後方向の進行方向（前進または後進）を検出するものとしたが、Ｇセンサに限られず、車両前後方向の進行方向を検出することができるものであればよい。また、車両前後方向の進行方向に代えて、モータＭＧ２の回転軸の回転方向または駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転方向を検出することができるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、クランクポジションセンサ２３と回転位置検出センサ４３とのうちの一方が異常であるときには、車速センサ８８からの車速ＶとＧセンサ８９からの車両前後方向の進行方向（前進または後進）とに基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定するものとしたが、この車速Ｖは、車速センサ８８からではなく、駆動輪６３ａ，６３ｂに取り付けられた車輪速センサ６４ａ，６４ｂからの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒを用いて計算するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、回転位置検出センサ４４が正常でないと判定されると共にクランクポジションセンサ２３と回転位置検出センサ４３とのうちの一方が正常でないと判定されたときに車速センサ８８からの車速ＶとＧセンサ８９からの車両前後方向の進行方向（前進または後進）とに基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定するものとしたが、回転位置検出センサ４４が正常でないと判定されたときには、クランクポジションセンサ２３および回転位置検出センサ４３が正常であるか否かに拘わらず、車速センサ８８からの車速ＶとＧセンサ８９からの車両前後方向の進行方向とに基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ３２ａの回転数Ｎｒを検出する回転数センサを備えないものとしたが、この回転数センサを備えるものとしてもよい。この場合のモータ回転数設定処理の一例を図７に示す。このモータ回転数設定処理は、図３のモータ回転数設定処理にステップＳ３００〜Ｓ３３０の処理を加えた点を除いて図３のモータ回転数設定処理と同一である。図７のモータ回転数設定処理では、ステップＳ２１０で回転位置検出センサ４４が正常でないと判定されたときには、駆動軸回転数センサとしてリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを検出する回転数センサから駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを入力すると共に（ステップＳ３００）、回転数センサからの信号が所定時間に亘って途絶えていないか否かなどを判定することによって回転数センサの状態を調べ（ステップＳ３１０）、回転数センサが正常であるか否かを判定する（ステップＳ３２０）。そして、回転数センサが正常であると判定されたときには、回転数センサにより検出された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じることによりモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定し（ステップＳ３３０）、回転数センサが正常でないと判定されたときには、図３のモータ回転数設定処理と同様にステップＳ２３０以降の処理を実行し、モータ回転数設定処理を終了する。この場合には、回転位置検出センサ４４および回転数センサが正常でないと共にクランクポジションセンサ２３と回転位置検出センサ４３のうち一方が正常でないときでも車速Ｖと車両前後方向の進行方向（前進または後進）とに基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を設定してモータＭＧ２を制御することができる。この結果、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御して走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、クランクポジションセンサ２３により検出されるクランク角を用いてエンジン２２の回転数Ｎｅを設定すると共に回転位置検出センサ４３により検出されるモータＭＧ１の回転子の回転位置を用いてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を設定するものとしたが、回転位置検出センサ４３を備えずに、エンジン２２の回転数Ｎｅと図３のモータ回転数設定処理で設定したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を設定するものとしてもよいし、クランクポジションセンサ２３を備えずに、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と図３のモータ回転数設定処理で設定したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６３ｃ，６３ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 モータ回転数設定処理の一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 変形例のモータ回転数設定処理の一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５，減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪速センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ Ｇセンサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

1. 内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   前記内燃機関の回転数である内燃機関回転数を検出または推定する内燃機関回転数検出推定手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   車両前後方向の進行方向を検出する進行方向検出手段と、
   前記検出された車速と前記検出された進行方向とに基づいて前記電動機の回転数である電動機回転数を推定する電動機回転数推定手段と、
   前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   所定条件が成立したとき、前記検出または推定された内燃機関回転数と前記推定された電動機回転数とを用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記電動機回転数を検出する電動機回転数検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記電動機回転数検出手段により前記電動機回転数を検出することができない条件が成立したときに前記所定条件が成立したとして制御し、該所定条件が成立しないときには前記検出または推定された内燃機関回転数と前記検出された電動機回転数とを用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
   車両。
3. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する発電機と、を備える手段である請求項１または２記載の車両。
4. 請求項２に係る請求項３記載の車両であって、
   前記発電機の回転数である発電機回転数を検出する発電機回転数検出手段を備え、
   前記内燃機関回転数検出推定手段は、少なくとも前記検出された発電機回転数に基づいて前記内燃機関回転数を推定する手段であり、
   前記制御手段は、前記所定条件が成立しないときには前記推定された内燃機関回転数と前記検出された発電機回転数と前記検出された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記所定条件が成立したときには前記推定された内燃機関回転数と前記検出された発電機回転数と前記推定された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である
   車両。
5. 請求項２に係る請求項３記載の車両であって、
   前記内燃機関回転数検出推定手段は、前記内燃機関回転数を検出する内燃機関回転数検出手段であり、
   少なくとも前記検出された内燃機関回転数に基づいて前記発電機の回転数である発電機回転数を推定する発電機回転数推定手段を備え、
   前記制御手段は、前記所定条件が成立しないときには前記検出された内燃機関回転数と前記推定された発電機回転数と前記検出された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記所定条件が成立したときには前記検出された内燃機関回転数と前記推定された発電機回転数と前記推定された電動機回転数とを用いて前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である
   車両。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項１または２記載の車両。
7. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、を備える車両の制御方法であって、
   （ａ）前記内燃機関の回転数である内燃機関回転数を検出または推定し、
   （ｂ）車速を検出し、
   （ｃ）車両前後方向の進行方向を検出し、
   （ｄ）前記検出された車速と前記検出された進行方向とに基づいて前記電動機の回転数である電動機回転数を推定し、
   （ｅ）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
   （ｆ）所定条件が成立したとき、前記推定された電動機回転数と前記検出または推定された内燃機関回転数とを用いて前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
   車両の制御方法。

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