JP2008013119A - 車両の動力出力装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の信頼性を損なわないようにしつつ、車両の静粛性を向上させる車両の動力装置を提供する。
【解決手段】車両の動力出力装置は、電流制御回路１０２の第１の接続端子からバッテリＢ１を経由して電流制御回路１０２の第２の端子に至る電気接続経路の異常を検知する検知部と、電流制御回路１０２とモータジェネレータＭＧ１とを制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、エンジン４が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときにはモータジェネレータＭＧ１に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせてエンジン４の停止を促進させるとともに発電した電力をバッテリＢ１に回収させる。制御装置３０は、検知部が異常を検知しているときにはモータジェネレータＭＧ１の発電動作を禁止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の動力出力装置およびその制御方法に関し、特に内燃機関と回転電機とを含む車両の動力出力装置およびその制御方法に関する。

近年、車両の駆動力源として、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、電力の供給により動力を出力する電動機とを搭載したハイブリッド車が提案されている。このハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよび電動機の駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができる。

近年こうした動力出力装置を採用する車両の静粛性は、ますます高くなってきている。その結果、従来であれば問題視されていなかった運転時の騒音が問題にされるようになってきた。例えば、車両を停止しようとして運転者が停止指示をした直後に、エンジン周辺から一瞬あるいは所定時間聞こえる騒音なども、静粛性を損なうものとして、問題視されるようになってきた。こうした問題は、特にハイブリッド車輌のように、ギヤ機構のギヤ軸に電動機などの大きな慣性質量が結合されている場合に顕在化することがある。

このような、ハイブリッド自動車のエンジン停止時に騒音を低減させる技術が特開平１１−１７３１７１号公報（特許文献１）に開示されている。
特開平１１−１７３１７１号公報 特開２００４−２５４４３４号公報

特開平１１−１７３１７１号公報（特許文献１）の実施の形態３には、エンジンの停止が指令されたときに、モータを制御してプラネタリギヤのサンギヤ軸に負荷を結合し異音の発生を防止している。しかしながら、モータを制御するための電源系統たとえば昇圧コンバータの故障や、高電圧回路の断線故障等の際に異音発生防止の制御を行なうことにより電源系統のコンデンサ電圧が上昇し、部品寿命が短くなる可能性がある。

この発明の目的は、部品の信頼性を損なわないようにしつつ、車両の静粛性を向上させる車両の動力装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の動力出力装置であって、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、第１、第２の接続端子を有し、第１の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、蓄電装置と、第１の接続端子から蓄電装置を経由して第２の端子に至る電気接続経路と、電気接続経路の異常を検知する検知部と、電流制御回路と第１の回転電機とを制御する制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときには第１の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を蓄電装置に回収させる。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときには第１の回転電機の発電動作を禁止する。

好ましくは、電気接続経路は、制御装置の制御の下で開閉が行なわれるリレーを含む。検知部は、リレーの異常を検知する。

好ましくは、蓄電装置は、複数の蓄電セルを含む。電気接続経路は、複数の蓄電セルの間に設けられ開閉可能なスイッチを含む。検知部は、スイッチが開状態であることを異常として検知する。

好ましくは、電流制御回路は、第１の回転電機に接続されたインバータと、パワートランジスタ素子を有し、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータとを含む。制御装置は、昇圧コンバータ中のパワートランジスタ素子のスイッチング制御をさらに行なう。制御装置は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスイッチングを禁止している場合には、第１の回転電機の発電動作を禁止する。

好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第２の回転電機と、内燃機関および第１、第２の回転電機の間で機械的動力の分割を行なう動力分割機構をさらに備える。制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

この発明の他の局面に従うと、車両の動力出力装置であって、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、第１の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、第１の回転電機に電力を供給する電源と、電流制御回路または第１の回転電機の異常を検知する検知部と、電流制御回路と第１の回転電機とを制御する制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときには第１の回転電機に負のトルクを発生させて内燃機関の停止を促進させる。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときには第１の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なう。

好ましくは、検知部は、電流制御回路または第１の回転電機の過電流を検出する電流センサを含む。

好ましくは、検知部は、電流制御回路または第１の回転電機の過熱を検出する温度センサを含む。

好ましくは、制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に限らず、検知部が異常を検知しているときは、第１の回転電機の最大出力を制限する。

好ましくは、電流制御回路は、第１の回転電機に接続されたインバータと、パワートランジスタ素子を有し、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータとを含む。制御装置は、昇圧コンバータのパワートランジスタ素子のスイッチング制御をさらに行なう。制御装置は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスイッチングを禁止している場合には、第１の回転電機の発電動作を禁止する。

好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第２の回転電機と、内燃機関と第１、第２の回転電機の機械的接続を行ない、機械的動力の分割を行なう動力分割機構とをさらに備える。制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

この発明のさらに他の局面に従うと、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、第１、第２の接続端子を有し、第１の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、蓄電装置と、第１の接続端子から蓄電装置を経由して第２の端子に至る電気接続経路とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、電気接続経路の異常を検知するステップと、電気接続経路に異常がないときに第１の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を蓄電装置に回収させるステップと、電気接続経路に異常があるときに第１の回転電機の発電動作を禁止するステップとを備える。

この発明のさらに他の局面に従うと、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、第１の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、第１の回転電機に電力を供給する電源とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、電流制御回路または第１の回転電機の異常を検知するステップと、検知するステップが異常を検知していないときには第１の回転電機に負のトルクを発生させて内燃機関の停止を促進させるステップと、検知するステップが異常を検知しているときには第１の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なうステップとを備える。

この発明によれば、車両の静粛性を向上させつつ、部品の信頼性の向上や長寿命化を両立させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。
図１を参照して、車両１００は、バッテリユニット４０と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、電流制御回路１０２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

たとえば、バッテリユニット４０は、後部座席の下や車室の運転席と助手席の間等に配置され、電流制御回路１０２、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、動力分割機構３およびエンジン４は、車両前方のエンジンルーム内に配置される。バッテリユニット４０と電流制御回路１０２とは高圧ケーブルである電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとによって接続されている。電流制御回路１０２には第１、第２の端子が設けられており、これらにそれぞれ電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬの高圧ケーブルが接続されている。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合され、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１の回転シャフトを中空にし、その中をエンジン４の動力シャフトを貫通させることでモータジェネレータＭＧ２、動力分割機構３、モータジェネレータＭＧ１、エンジン４を直線上に配置することができる。

なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、車輪２に図示しない減速ギヤや差動ギヤによって結合されている。また動力分割機構３の内部に、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速ギヤ機構や変速ギヤ機構をさらに組み込んでもよい。

バッテリユニット４０は、高圧バッテリＢ１と、高圧バッテリＢ１の負極に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＧと、高圧バッテリＢ１の正極に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＢと、システム起動時の突入電流を制限する制限抵抗Ｒ１およびシステムメインリレーＳＭＲＰとを含む。システムメインリレーＳＭＲＧの端子間に、制限抵抗Ｒ１およびシステムメインリレーＳＭＲＰが直列に接続される。システムメインリレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰは機械式のリレーが使用され、電流の少ないシステムメインリレーＳＭＲＰはたとえばＩＧＢＴ素子などのパワー半導体素子が使用される。

システムメインリレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＰは、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

高圧バッテリＢ１としては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。

バッテリユニット４０は、さらに、インターロックスイッチのレバーを起こすと高電圧を遮断するサービスプラグＳＰと、高圧バッテリＢ１の端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、高圧バッテリＢ１に流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。サービスプラグＳＰには、後に図３に説明するように高圧バッテリＢ１に過電流が流れると溶断するフューズＦが内蔵されている。

車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される平滑コンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する電圧センサ２１とを含む。

電流制御回路１０２は、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ２と、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する電圧センサ１３と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続される放電用の抵抗Ｒ２と、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力するインバータ１４とを含む。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬを測定する電流センサ２５と、昇圧コンバータ１２の過熱を検出する過熱センサ３２とを含む。測定された電流ＩＬの測定値や検出された過熱を示す信号ＯＨ０は、制御装置３０に送信される。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７と、Ｖ相アームおよびＷ相アームからモータジェネレータＭＧ１に流れる電流を検出する電流センサ２４と、インバータ１４の過熱を検知する過熱センサ３４とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点にともに接続される。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

車両１００は、さらに、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続されるインバータ２２を含む。

インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。インバータ２２には、インバータ１４と同様の過熱センサと電流センサとが含まれており、インバータ２２からは過熱を示す信号ＯＨ２と、電流値を示す信号ＭＣＲＴ２が制御装置３０へ出力されている。

車両１００は、さらに、ヘッドランプ等の補機類５２と、１２Ｖの補機バッテリＢ２と、電源ラインＰＬ１と補機バッテリＢ２および補機類５２との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ５０とを含む。電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間には、コンデンサＣ１、電動エアコン５４、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が並列に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、制御装置３０から与えられる降圧指示ＰＷＤ２に応じて、電源ラインＰＬ２の電圧を降圧して補機バッテリＢ２への充電や補機類５２への電力供給を行なうことが可能である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、制御装置３０から与えられる昇圧指示ＰＷＵ２に応じて、補機バッテリＢ２の電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２に対して供給することも可能である。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。車両１００は、エンジン４の回転数Ｎｅを検出する回転数センサ５をさらに含み、制御装置３０に回転数Ｎｅが送信される。

そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ１，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤ１および動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

また制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ２，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤ２を出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧を変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧を変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

また、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２からの過熱を示す信号ＯＨ０、電流値を示す信号ＩＬを受ける。さらに制御装置３０は、インバータ１４からの過熱を示す信号ＯＨ１、電流値を示す信号ＭＣＲＴ１を受ける。さらに制御装置３０は、インバータ２２からの過熱を示す信号ＯＨ２、電流値を示す信号ＭＣＲＴ２を受ける。制御装置３０は、これらの信号から、昇圧コンバータ１２、インバータ１４，２２が過負荷運転を行なっていないか監視して、その結果をＲＡＭ３１にフェイルフラグとして保持している。

図２は、図１の制御装置３０が実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、モータ制御のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼出されて実行される。

図１、図２を参照して、処理が開始されると、最初に騒音抑制処理が必要であるか否かが判断される。すなわち、まずステップＳ１において、運転者がイグニッションスイッチをＯＦＦ状態にしているか否かが判断される。イグニッションスイッチをＯＦＦにする操作は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に該当する。続いてステップＳ２においてエンジン回転数Ｎｅが所定のしきい値である回転数ＮｅＸＬよりも大きいか否かが判断される。

イグニッションスイッチがＯＦＦ状態であり、かつ、エンジン回転数が所定のしきい値である回転数ＮｅＸＬよりも大きい場合には、処理はステップＳ３に進む。一方、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態でないか、または、エンジン回転数が回転数ＮｅＸＬ以下である場合には、処理はステップＳ１０に進み制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ３では、昇圧コンバータ１２の故障が有るか否かが判断される。昇圧コンバータ１２の故障の有無は、制御装置３０中のＲＡＭ３１に該当するフェイルフラグが立っているかどうかを見ることで判断できる。なお、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２について、過熱センサ３２の出力する信号ＯＨ０、電流センサ２５の出力する電流値を示す信号ＩＬ、電圧ＶＨ、ＶＬをモニタして、昇圧コンバータ１２が過負荷となっていないか、異常が生じていないかを随時判断してＲＡＭ３１に該当するフェイルフラグを更新している。

ステップＳ３において、昇圧コンバータ１２に故障があると判断された場合には、処理はステップＳ８に進み、昇圧コンバータ１２に故障が無いと判断された場合には処理はステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧにオープン故障が発生したか否かが判断される。システムメインリレーの故障の有無も、制御装置３０中のＲＡＭ３１に該当するフェイルフラグが立っているかどうかを見ることで判断できる。

なお、制御装置３０は、たとえば、システム起動完了後（ＲｅａｄｙＯＮ後）電圧ＶＨが所定値以下かつ電圧ＶＬが所定値以下であることを検知すると、システムメインリレーオープン故障のフェイルフラグを立てる。つまり、運転者が車両の起動を指示してシステムが一旦起動完了した後に、電圧が異常に低下した場合に、システムメインリレーの故障と判断される。

ステップＳ４において、システムメインリレーにオープン故障があると判断された場合には、処理はステップＳ８に進み、システムメインリレーに故障が無いと判断された場合には処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、インターロックオープンにより電源遮断が発生しているか否かが判断される。インターロックは、修理工場において作業者の作業中に電源を確実に遮断するために設けられている。

図３は、図１のサービスプラグＳＰの詳細を説明するための回路図である。
図３を参照して、サービスプラグＳＰは、高圧バッテリＢ１のバッテリセルが直列に複数接続された中間部分に挿入されている、直列接続されたスイッチ１０４およびフューズＦと、１２Ｖの補機バッテリから一方端に電圧が与えられているプルアップ用の抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ３の他方端とグランドＧＮＤとの間に接続されるスイッチ１０６と、スイッチ１０４，１０６を同時に制御するレバー１０８とを含む。

レバー１０８が横になっている場合には、スイッチ１０４，１０６はともに閉じた状態となる。このとき抵抗Ｒ３から出力される信号ＩＬＫはロウ（Ｌ）レベルを出力する。レバー１０８が縦になっている場合には、スイッチ１０４，１０６はともに開いた状態となる。このとき抵抗Ｒ３から出力される信号ＩＬＫはハイ（Ｈ）レベルを出力する。信号ＩＬＫを図１の制御装置３０が検知することで、制御装置３０はインターロックオープンにより電源遮断が発生しているか否かを判断することができる。

再び図１、図２を参照して、ステップＳ５において、インターロックオープンにより電源遮断が発生していると判断された場合には、処理はステップＳ８に進み、インターロックオープンによる電源遮断が発生していないと判断された場合には処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、高圧系に断線故障が発生したか否かが判断される。高圧系の断線故障は、電流制御回路１０２から電源ラインＰＬ１、高圧バッテリＢ１、サービスプラグ、接地ラインＳＬを経由して電流制御回路１０２に至る電気接続経路の断線故障である。この断線故障には、サービスプラグＳＰ中に含まれるフューズＦ（図３で示される）の溶断も含まれる。

この高圧系の断線故障の有無も、制御装置３０中のＲＡＭ３１に該当するフェイルフラグが立っているかどうかを見ることで判断できる。なお、制御装置３０は、たとえば、システム起動指示後（起動スイッチを操作した直後）所定時間経過しても電圧ＶＨがプリチャージ完了判定電圧以下で、かつ、バッテリ電流ＩＢが所定値以下であることを検知すると、高圧系の断線故障のフェイルフラグを立てる。つまり、運転者が車両の起動を指示した後に、いつまでたってもプリチャージが完了せず電圧が所定値に到達しない場合に高圧系の断線故障と判断される。

ステップＳ６において、高圧系の断線故障と判断された場合には、処理はステップＳ８に進み、高圧系の断線故障が無いと判断された場合には処理はステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２のいずれかのトルクが制限上限値未満に制限されているか否かが判断される。

図４は、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２のトルク制限について説明するための図である。

図１、図４を参照して、モータジェネレータＭＧ１の電流制御を行なうインバータ１４は、過熱センサ３４で過熱が監視され電流センサ２４で過電流が監視され、また電圧センサ１３によって過電圧が監視されている。過熱、過電流、過電圧のいずれかが検知されると、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１の上限トルクの大きさを１００％から８０％に制限する。そしてその結果、しばらく時間が経過した後に検出された過熱、過電流、過電圧のいずれかが解消すればよいが、解消しなければさらに上限トルクの大きさを８０％から６０％に制限する。さらに、解消しなければ上限トルクの大きさを６０％から４０％に制限する。

このように、制御装置３０は、過熱、過電流、過電圧のいずれかが検出されると１回毎に２０％ずつ上限トルクの大きさを減少させる。逆に、制御装置３０は、過熱、過電流、過電圧のいずれも検出されなくなったら、１００％に戻るまで、１回毎に２０％ずつ上限トルクの大きさを増加させる。なお、制御装置３０は、上限トルクの大きさが３０％未満となったときにはインバータ中のスイッチング素子であるＩＧＢＴ素子のゲートを非活性化させて電流を遮断しインバータを保護する。

同様な制御がモータジェネレータＭＧ２の電流制御を行なうインバータ２２に対しても行なわれている。そして、制御装置３０が内蔵するＲＡＭ３１には、インバータ１４に対する上限トルクの大きさとインバータ２２に対する上限トルクの大きさとが、随時更新されて記憶されている。

再び図１、図２を参照して、ステップＳ７において、モータジェネレータＭＧ１の上限トルクの大きさが所定の制限値未満であるか、またはモータジェネレータＭＧ２の上限トルクの大きさが所定の制限値未満である場合には、後に図５〜図７で説明するモータジェネレータを使用した振動抑制ができないのでステップＳ８に処理が進む。

なお、この所定の制限値は、インバータの電流を遮断する場合と同じ３０％としてもよいし、１００％〜３０％の間の値で、振動抑制制御に必要なパワーを考慮した適切な値に定めても良い。

一方、ステップＳ７において、モータジェネレータＭＧ１の上限トルクの大きさが所定の制限値未満でなく、かつモータジェネレータＭＧ２の上限トルクの大きさが所定の制限値未満でない場合には、処理はステップＳ９に進む。

ステップＳ８ではモータジェネレータを使用した振動抑制制御が禁止され、一方、ステップＳ９ではモータジェネレータを使用した振動抑制制御が実行される。

ステップＳ８、ステップＳ９の処理のいずれかが終了すると、ステップＳ１０に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

図５は、モータジェネレータを使用した振動抑制制御を説明するための動力分割機構の共線図である。

図１、図５を参照して、動力分割機構としてプラネタリギヤを用いた場合について説明する。ハイブリッド車両１００は、動力分割機構３としてプラネタリギヤを使用することができる。この場合、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｇ、エンジン回転数ＮｅおよびモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍは図５に示すように直線上に並ぶように連動して動く。

エンジン回転数Ｎｅはプラネタリキャリヤの回転数である。モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｇは、サンギヤの回転数である。モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍは、リングギヤの回転数である。

すなわち、プラネタリギヤで結合されているので、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｇ，エンジン回転数ＮｅおよびモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍの間には次の式（１）で示す関係が成立する。
Ｎｅ＝Ｎｍ×１／（１＋ρ）＋Ｎｇ×ρ／（１＋ρ）…（１）
イグニッションスイッチを運転者がオフに設定するときは、通常は停車中であり、車輪と連動して回転するモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍはゼロである。そして、運転者からの停止指示に応じてエンジンへの燃料供給が遮断されエンジン回転数がＮｅ１からゼロに向かって減少する。このときモータジェネレータＭＧ１の回転数もＮｇ１からゼロに向かって減少する。

図６は、エンジン回転数（周波数）と振動のゲインの関係を示す図である。
図６を参照して、エンジン回転数が減少していく過程において、エンジン、動力分割機構を含めた全体の振動を考えると、周波数ｆ１、ｆ２のように振動のゲインが極大となる共振周波数が存在する。この共振周波数は、エンジンや動力分割機構が異なれば車種ごとに異なるが、エンジンの回転数をゆっくり変化させて振動を測定することで容易に求めることができる。

たとえば、アイドリング時にエンジン回転数がＮｅ１であったとすると、運転者からの停止指示に応じて燃料供給が停止される。そのとき、エンジン回転数が減少していく過程で共振周波数ｆ０に対応する回転数ＮｅＸにおいて振動が増大し、エンジンや動力分割機構から「ガラ音」と呼ばれる騒音が発生する。

この騒音を低減させるには、共振周波数ｆ０に対応する回転数ＮｅＸ付近を早く通過させることが有効である。ハイブリッド車両では、エンジンに燃料供給を行なっていないときもモータジェネレータは独立して制御可能である。そこで、図５においてモータジェネレータＭＧ１で発電を行ない負のトルクを発生させることでエンジン回転数の共振する回転域ＮｅＸＬ〜ＮｅＸＨを早く通過させる。また、その反力で車両が動き出さないようにモータジェネレータＭＧ２には車両静止状態を維持させるためのトルクを発生させる。

そうすることによって、エンジン停止時の不快な振動と騒音を低減させることができる。また、エンジンの慣性による回転エネルギーが電気エネルギーとして回収されるので、燃費向上の面からも好ましい。

図７は、振動抑制制御を実行したときと実行しなかったときのエンジン回転数の変化を示した動作波形図である。

図１、図７を参照して、時刻ｔ１において運転者からの停止指示に応じて、Ｒｅａｄｙインジケータがオン状態からオフ状態に変化するとともに、エンジンへの燃料供給が停止されエンジン回転数Ｎｅは減少し始める。

時刻ｔ２においてはシステムメインリレーＳＭＲＧがオン状態からオフ状態に切換えられ、時刻ｔ３においてシステムメインリレーＳＭＲＢがオン状態からオフ状態に切換えられる。その後、システムメインリレーＳＭＲＢの溶着故障判定のために、時刻ｔ４〜ｔ５の間の短時間システムメインリレーＳＭＲＰが導通され、電圧および電流変化がチェックされる。

このとき、図２で説明したように、振動抑制制御を実行するステップＳ９の処理が実行される場合には、波形Ｗ１に示すようにすみやかにエンジン回転数Ｎｅが減少する。これにより、エンジン回転数Ｎｅが振動の共振が発生する回転域ＮｅＸＨ〜ＮｅＸＬに該当する時間はＴ１と短くなり、振動および騒音も目立たなくなる。

一方、図２のステップＳ３〜Ｓ７において何らかの異常が発生していると判断された場合には、振動抑制制御を禁止したステップＳ８の処理が実行され、波形Ｗ０に示すようにゆっくりとエンジン回転数Ｎｅが減少する。この場合は、振動および騒音の低減をすることはできないが、回生電力を高圧バッテリＢ１に回収できないような状況において、コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧が過電圧となってしまうのを防ぐことができる。

最後に、再び主として図１を参照して、本願発明の種々の局面について総括的に説明する。

この発明のある局面に従う車両の動力出力装置は、エンジン４と、エンジン４に対して機械的動力が伝達可能に接続されたモータジェネレータＭＧ１と、第１、第２の接続端子を有し、モータジェネレータＭＧ１の電流を制御する電流制御回路１０２と、高圧バッテリＢ１と、第１の接続端子から高圧バッテリＢ１を経由して第２の端子に至る電気接続経路と、電気接続経路の異常を検知する検知部と、電流制御回路１０２とモータジェネレータＭＧ１とを制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、エンジン４が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときにはモータジェネレータＭＧ１に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせてエンジン４の停止を促進させるとともに発電した電力を高圧バッテリＢ１に回収させる。制御装置３０は、エンジン４が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときにはモータジェネレータＭＧ１の発電動作を禁止する。

好ましくは、電気接続経路は、制御装置３０の制御の下で開閉が行なわれるシステムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧを含む。検知部は、たとえば電圧センサ１３，２１を含み、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいてシステムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの異常を検知する。

図３に示すように、好ましくは、高圧バッテリＢ１は、複数の蓄電セルを含む。電気接続経路は、複数の蓄電セルの間に設けられ開閉可能なスイッチ１０４を含む。検知部は、たとえば、プルアップ抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ３を接地電位に結合しスイッチ１０４と連動して開閉するスイッチ１０６とを含み、スイッチ１０４が開状態であることを異常として検知する。

好ましくは、電流制御回路１０２は、モータジェネレータＭＧ１に接続されたインバータ１４と、パワートランジスタ素子を有し、高圧バッテリＢ１の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータ１２とを含む。制御装置３０は、昇圧コンバータ１２中のパワートランジスタ素子（ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２）のスイッチング制御をさらに行なう。制御装置３０は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスイッチングを禁止している場合には、モータジェネレータＭＧ１の発電動作を禁止する。

好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有するモータジェネレータＭＧ２と、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で機械的動力の分割を行なう動力分割機構３をさらに備える。制御装置３０は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じてエンジン４が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

したがって、電気接続経路が正常であるときはエンジン停止時の振動や騒音が低減される一方で、電気接続経路に異常が検知された場合は、発電を禁止することにより過電圧が防止され部品の信頼性を損なわずに済む。

この発明の他の局面に従う車両の動力出力装置は、エンジン４と、エンジン４に対して機械的動力が伝達可能に接続されたモータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ１の電流制御を行なう電流制御回路１０２と、モータジェネレータＭＧ１に電力を供給する高圧バッテリＢ１と、電流制御回路１０２またはモータジェネレータＭＧ１の異常を検知する検知部と、電流制御回路１０２とモータジェネレータＭＧ１とを制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、エンジン４が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときにはモータジェネレータＭＧ１に負のトルクを発生させてエンジン４の停止を促進させる。制御装置３０は、エンジン４が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときにはモータジェネレータＭＧ１にトルクを発生させないように制御を行なう。

好ましくは、検知部は、電流制御回路１０２またはモータジェネレータＭＧ１の過電流を検出する電流センサ２４を含む。

好ましくは、検知部は、電流制御回路１０２またはモータジェネレータＭＧ１の過熱を検出する過熱センサ３４を含む。

好ましくは、制御装置３０は、エンジン４が運転状態から停止状態に遷移する場合に限らず、検知部が異常を検知しているときは、図４に示すようにモータジェネレータＭＧ１の最大出力を制限する。

好ましくは、電流制御回路１０２は、モータジェネレータＭＧ１に接続されたインバータ１４と、パワートランジスタ素子を有し、高圧バッテリＢ１の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータ１２とを含む。制御装置３０は、昇圧コンバータ１２のパワートランジスタ素子のスイッチング制御をさらに行なう。制御装置３０は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスイッチングを禁止している場合には、モータジェネレータＭＧ１の発電動作を禁止する。

好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪２の駆動軸に同期して回転するロータを有するモータジェネレータＭＧ２と、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の機械的接続を行ない、機械的動力の分割を行なう動力分割機構３とをさらに備える。制御装置３０は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じてエンジン４が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

したがって、モータジェネレータＭＧ１の動作が予め制限されている場合に、騒音や振動を低減させるためにさらにモータジェネレータＭＧ１に負荷をかけてしまうことを避けることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。 図１の制御装置３０が実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図１のサービスプラグＳＰの詳細を説明するための回路図である。 モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２のトルク制限について説明するための図である。 モータジェネレータを使用した振動抑制制御を説明するための動力分割機構の共線図である。 エンジン回転数（周波数）と振動のゲインの関係を示す図である。 振動抑制制御を実行したときと実行しなかったときのエンジン回転数の変化を示した動作波形図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、５ 回転数センサ、１０，１１，２４，２５ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１３，２１ 電圧センサ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、３２，３４ 過熱センサ、４０ バッテリユニット、５０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５２ 補機類、５４ 電動エアコン、１００ 車両、１０２ 電流制御回路、１０４，１０６ スイッチ、１０８ レバー、Ｂ１ 高圧バッテリ、Ｂ２ 補機バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｆ フューズ、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ 素子、Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲＧ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＰ システムメインリレー、ＳＰ サービスプラグ。

Claims (13)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、
   第１、第２の接続端子を有し、前記第１の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、
   蓄電装置と、
   前記第１の接続端子から前記蓄電装置を経由して前記第２の端子に至る電気接続経路と、
   前記電気接続経路の異常を検知する検知部と、
   前記電流制御回路と前記第１の回転電機とを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、前記検知部が異常を検知していないときには前記第１の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて前記内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を前記蓄電装置に回収させ、前記検知部が異常を検知しているときには前記第１の回転電機の発電動作を禁止する、車両の動力出力装置。
2. 前記電気接続経路は、前記制御装置の制御の下で開閉が行なわれるリレーを含み、
   前記検知部は、前記リレーの異常を検知する、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
3. 前記蓄電装置は、
   複数の蓄電セルを含み、
   前記電気接続経路は、前記複数の蓄電セルの間に設けられ開閉可能なスイッチを含み、
   前記検知部は、前記スイッチが開状態であることを異常として検知する、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
4. 前記電流制御回路は、
   前記第１の回転電機に接続されたインバータと、
   パワートランジスタ素子を有し、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータとを含み、
   前記制御装置は、前記昇圧コンバータ中の前記パワートランジスタ素子のスイッチング制御をさらに行ない、
   前記制御装置は、前記パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスイッチングを禁止している場合には、前記第１の回転電機の発電動作を禁止する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の動力出力装置。
5. 車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第２の回転電機と、
   前記内燃機関および前記第１、第２の回転電機の間で機械的動力の分割を行なう動力分割機構をさらに備え、
   前記制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の動力出力装置。
6. 内燃機関と、
   前記内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、
   前記第１の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、
   前記第１の回転電機に電力を供給する電源と、
   前記電流制御回路または前記第１の回転電機の異常を検知する検知部と、
   前記電流制御回路と前記第１の回転電機とを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、前記検知部が異常を検知していないときには前記第１の回転電機に負のトルクを発生させて前記内燃機関の停止を促進させ、前記検知部が異常を検知しているときには前記第１の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なう、車両の動力出力装置。
7. 前記検知部は、前記電流制御回路または前記第１の回転電機の過電流を検出する電流センサを含む、請求項６に記載の車両の動力出力装置。
8. 前記検知部は、前記電流制御回路または前記第１の回転電機の過熱を検出する温度センサを含む、請求項６に記載の車両の動力出力装置。
9. 前記制御装置は、前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に限らず、前記検知部が異常を検知しているときは、前記第１の回転電機の最大出力を制限する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の車両の動力出力装置。
10. 前記電流制御回路は、
    前記第１の回転電機に接続されたインバータと、
    パワートランジスタ素子を有し、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータとを含み、
    前記制御装置は、前記昇圧コンバータのパワートランジスタ素子のスイッチング制御をさらに行ない、
    前記制御装置は、前記パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスイッチングを禁止している場合には、前記第１の回転電機の発電動作を禁止する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の車両の動力出力装置。
11. 車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第２の回転電機と、
    前記内燃機関と前記第１、第２の回転電機の機械的接続を行ない、機械的動力の分割を行なう動力分割機構とをさらに備え、
    前記制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の車両の動力出力装置。
12. 内燃機関と、前記内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、第１、第２の接続端子を有し、前記第１の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、蓄電装置と、前記第１の接続端子から前記蓄電装置を経由して前記第２の端子に至る電気接続経路とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、
    前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、
    前記電気接続経路の異常を検知するステップと、
    前記電気接続経路に異常がないときに前記第１の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて前記内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を前記蓄電装置に回収させるステップと、
    前記電気接続経路に異常があるときに前記第１の回転電機の発電動作を禁止するステップとを備える、車両の動力出力装置の制御方法。
13. 内燃機関と、前記内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第１の回転電機と、前記第１の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、前記第１の回転電機に電力を供給する電源とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、
    前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、
    前記電流制御回路または前記第１の回転電機の異常を検知するステップと、
    前記検知するステップが異常を検知していないときには前記第１の回転電機に負のトルクを発生させて前記内燃機関の停止を促進させるステップと、
    前記検知するステップが異常を検知しているときには前記第１の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なうステップとを備える、車両の動力出力装置の制御方法。

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