JP2009208539A - ハイブリッド制御装置及びハイブリッド制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機に異常が発生した場合に、発電機に発生する電力を低減して、ハイブリッド車両の走行を継続させることのできるハイブリッド制御装置及びハイブリッド制御方法を提供する。
【解決手段】動力分割機構６１を構成するプラネタリキャリア６１７に連結されたエンジン２と、サンギヤ６１１に連結された発電機ＭＧ１と、リングギヤ６１２に連結された車両１の駆動軸６２に減速機構６３を介して連結された電動機ＭＧ２を、車両の要求パワーに基づいて制御する動力制御部を備えているハイブリッド制御装置８４であって、電動機ＭＧ１に異常が発生し、且つ、発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２が接続されたバッテリ３が充電できない場合に、発電機ＭＧ１に制動トルクを付与する制動機構９を制御してエンジン直行トルクで走行可能に制御する走行制御部を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力分割機構を介して接続されたエンジン、発電機、及び電動機を車両の要求パワーに基づいて制御するハイブリッド制御装置及びハイブリッド制御方法に関する。

動力分割機構を構成する遊星歯車機構のプラネタリキャリアに出力軸が連結されたエンジンと、サンギヤに入力軸が連結された発電機と、リングギヤに連結された車両の駆動軸に減速機構を介して連結された電動機とを備え、エンジン、発電機、及び電動機を併用して動力を得ることで、エンジンの燃費の向上等を図るハイブリッド車両が提案されている。

ハイブリッド車両には、エンジン、発電機、及び電動機を車両の要求パワーに基づいて制御するハイブリッド制御装置が備えられている。

ハイブリッド制御装置は、ハイブリッド車両の通常走行時には、エンジン直行トルクと電動機の出力トルクの和を走行トルクとしている。ここで、エンジン直行トルクは、エンジンの駆動に伴うプラネタリキャリアの回転によってサンギヤが回転したときに、サンギヤの回転を発電機によって止める方向に働かせることで、エンジンの駆動力がリングギヤに伝わって生じるトルクのことである。尚、このときのサンギヤの回転によって、発電機は回転して発電する。

そして、ハイブリッド制御装置は、ハイブリッド車両の通常走行時にエンジン直行トルクを出力する際、電動機を駆動させることで発電機での発電電力を消費している。

ところで、従来のハイブリッド制御装置は、電動機の制御回路等に異常があった場合、電動機の駆動を停止して、エンジンと発電機によるエンジン直行トルクのみでハイブリッド車両を走行させていた。よって、この場合は、発電機での発電電力を通常走行時のように電動機で消費することができないので、発電機での発電電力は全てバッテリの充電に使用されることになっていた。

しかし、この状態での走行を継続すると、バッテリが満充電となり、ハイブリッド制御装置は、バッテリの充電が実行されないような制御を実行する。つまり、発電機での発電を禁止させるべく発電機のトルクが零となるように制御する。その結果、発電機の回転は停止して発電されなくなるが、発電機のトルクが零であるので、プラネタリキャリアは空回りとなり、エンジンの駆動力がリングギヤを介して駆動軸へ伝達されなくなり、駆動輪が回転せず、ハイブリッド車両の走行ができなくなってしまう。

このような問題を解決するために、特許文献１には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され、内燃機関からの動力の一部を発電機により電力に変換すると共に残余の動力を駆動軸に出力可能な電力変換動力出力手段と、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、電動機の異常等により電動機から駆動軸への動力の出力が不可能であるとき、内燃機関から電力変換動力出力手段を介して駆動軸に出力される動力だけで駆動軸に動力が出力されるよう内燃機関と電力変換動力出力手段とを駆動制御すると共に、発電機で変換された電力がエアコンディショナのコンプレッサを含む補機で消費されるよう制御する直達時制御手段とを備えることで、バッテリの過充電を防止することのできる動力出力装置が開示されている。

尚、特許文献２には、ハイブリッド車が走行モードであり且つそのエンジンが停止している状態でバッテリの異常を検出した場合に、エンジンの始動を指令して、エンジンの始動完了後に、バッテリの充放電を禁止すると共に走行モード中におけるエンジンの停止を禁止することで、エンジン停止中にバッテリ異常が発生した場合であってもエンジンの始動が不可能になることを防止することのできるハイブリッド車の駆動装置が開示されている。
特開２００６−１４３８６号公報 特開２００１-２５１０３号公報

しかし、特許文献１の動力出力装置では、電動機の故障時に補機で強制的に電力を消費させることによる弊害が生じる虞がある。

例えば、特許文献１の動力出力装置を、電動機の故障時に、発電機で変換された電力をエアコンディショナのコンプレッサで消費させる構成とした場合、エアコンディショナが必要以上に作動することにより、車内温度が下がりすぎて車両の乗員に不快を感じさせる虞がある。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、電動機に異常が発生した場合に、発電機に発生する電力を低減して、ハイブリッド車両の走行を継続させることのできるハイブリッド制御装置及びハイブリッド制御方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるハイブリッド制御装置の特徴構成は、動力分割機構を構成する遊星歯車機構のプラネタリキャリアに出力軸が連結されたエンジンと、サンギヤに入力軸が連結された発電機と、リングギヤに連結された車両の駆動軸に減速機構を介して連結された電動機を、車両の要求パワーに基づいて制御する動力制御部を備えているハイブリッド制御装置であって、前記電動機に異常が発生し、且つ、前記発電機及び前記電動機が接続されたバッテリが充電できない場合に、前記発電機に制動トルクを付与する制動機構を制御してエンジン直行トルクで走行可能に制御する走行制御部を備えている点にある。

上述の構成によれば、制動機構によって発電機に付与された制動トルクが、サンギヤの回転を止めるように作用するので、サンギヤの回転が止まっても当該制動トルクによって発電機のトルクは零とはならず、エンジン直行トルクはリングギヤに伝わる。

また、上述の構成によれば、制動機構によって発電機に付与された制動トルクは、発電機の回転を停止させるように作用するので、発電機の回転は停止して発電されなくなる。

以上説明した通り、本発明によれば、電動機に異常が発生した場合に、発電機に発生する電力を低減して、ハイブリッド車両の走行を継続させることのできるハイブリッド制御装置及びハイブリッド制御方法を提供することができるようになった。

以下、本発明によるハイブリッド制御装置及びハイブリッド制御方法について説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２、バッテリ３、インバータ４、駆動輪５、無段変速機構６、及び本発明によるハイブリッド制御装置８４を含む複数の電子制御装置８等を備えて構成されている。

エンジン２は、図２に示すように、内燃部２０と、内燃部２０へ吸入される空気及び燃料の通路となる吸気管２１と、外気の汚れを除去するエアフィルタ２２と、吸気量を検出するエアフロメータ２３と、吸入される空気量を制御するスロットルバルブ２４と、内燃部２０の吸気ポート２０Ａに対して燃料タンクに貯蔵された燃料を噴射するための燃料噴射弁としてのフュエルインジェクション２５と、内燃部２０で燃焼されたガスを排気する排気通路２６と、排気されたガスを浄化する触媒２７と、触媒２７の上流側に設置された酸素濃度センサとなる空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２８等を備えて構成されている。尚、スロットルバルブ２４には、例えば、リニア式スロットル・ポジション・センサからなるスロットル開度を検出するためのスロットル開度検出手段２４Ａが設置されている。

エンジン２は、複数の電子制御装置８のうちの後述するエンジン制御装置８２によって、ハイブリッド制御装置８４から要求されるエンジン要求パワーを満たし、かつ最適燃費となるエンジン回転数となるようにスロットル開度を制御する。また、エンジン制御装置８２は、Ａ／Ｆセンサ２８により検出された酸素濃度に基づいて算出された空燃比が目標空燃比となるようにフュエルインジェクション２５から燃料噴射される燃料量が調整されてストイキ制御が行なわれることで、内燃部２０が適切に駆動されるように構成されている。

バッテリ３は、後述する発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２とインバータ４を介して接続されており、複数の電池セルが一体化されたモジュールを複数直列に接続したリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の組電池で構成されている。

インバータ４は、図１に示すように、複数の電子制御装置８のうちの後述するＭＧ制御装置８３によって、バッテリ３から入力された直流電力を交流電力に変換して発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２に出力するとともに、発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２から入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３に出力する。

無段変速機構６は、エンジン２のクランクシャフトから入力されたトルクを、遊星歯車機構でなる動力分割機構６１を介してプロペラ軸６２及び発電機ＭＧ１に伝達する。また、無段変速機構６には、プロペラ軸６２を駆動する走行アシスト用の電動機ＭＧ２がリダクションギヤ等のギヤ機構６３を介して備えられ、プロペラ軸６２がデファレンシャルギヤ機構６４を介して駆動輪５に連結されている。

発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２は、発電機及び電動機の両方として機能し得るが、発電機ＭＧ１は名称のとおり主として発電機として動作し、電動機ＭＧ２も名称のとおり主として電動機として動作する。

発電機ＭＧ１は、動力分割機構６１を介して伝達されたエンジン２からのトルクによって回転駆動して発電する。発電機ＭＧ１による発電電力は、インバータ４を介してバッテリ３及び／または電動機ＭＧ２に供給され、バッテリ３の充電電力及び／または電動機ＭＧ２の駆動電力として用いられる。

電動機ＭＧ２は、インバータ４から入力された交流電力によって回転駆動される。電動機ＭＧ２の回転駆動で生成された駆動力は、ギヤ機構６３、プロペラ軸６２、及びデファレンシャルギヤ機構６４を介して駆動輪５へ伝達される。また、ハイブリッド車両１の減速時には、電動機ＭＧ２の回転駆動による発電電力がインバータ４を介してバッテリ３に供給され、バッテリ３が充電される。

動力分割機構６１は、図３に示すような遊星歯車機構で構成されており、サンギヤ６１１と、リングギヤ６１２と、複数のピニオンギヤ６１３とを備えている。尚、図３は、図１に示した動力分割機構６１の断面図である。

図１に示すように、サンギヤ６１１は、サンギヤ軸６１４を介して発電機ＭＧ１の回転軸と接続されており、リングギヤ６１２は、リングギヤ軸６１５及びギヤ機構６３を介して電動機ＭＧ２の回転軸と接続されている。

複数のピニオンギヤ６１３は、サンギヤ６１１およびリングギヤ６１２との間に配置され、各ピニオンギヤ６１３が、サンギヤ６１１の外周を自転しながら公転する。各ピニオンギヤ６１３の公転力は、プラネタリキャリア軸６１６により図３に示すプラネタリキャリア６１７の回転力として与えられる。プラネタリキャリア軸６１６はエンジン２と接続されている。

プラネタリキャリア６１７の回転に伴ってサンギヤ６１１及びリングギヤ６１２が回転することにより、エンジン２からプラネタリキャリア軸６１６を介して供給されたトルクが、ピニオンギヤ６１３を介してリングギヤ６１２及びサンギヤ６１１へ伝達される。つまり、エンジン２によるトルクが、プロペラ軸６２のトルクと発電機ＭＧ１のトルクとに分割される。

以上の説明より、エンジン２の出力軸であるプラネタリキャリア軸６１６が動力分割機構６１を構成する遊星歯車機構のプラネタリキャリア６１７に連結されており、発電機ＭＧ１の入力軸であるサンギヤ軸６１４がサンギヤ６１１に連結されており、電動機ＭＧ２がリングギヤ６１２に連結された車両１の駆動軸であるプロペラ軸６２に、減速機構としてのギヤ機構６３を介して連結されている。

以下、無段変速機構６の動作について詳述する前提として、プラネタリキャリア６１７（エンジン２）、サンギヤ６１１（発電機ＭＧ１）、リングギヤ６１２（プロペラ軸６２）の回転数及びトルクの算出について詳述する。

遊星歯車機構では、サンギヤ６１１、リングギヤ６１２、及びプラネタリキャリア６１７のうちの何れか二つについて回転数及びトルクが決定されると、残り一つの回転数およびトルクが決定される。

ここで、プラネタリキャリア６１７（エンジン２）、サンギヤ６１１（発電機ＭＧ１）、またはリングギヤ６１２（プロペラ軸６２）の回転数は、残り二つの回転数、及び、サンギヤ６１１とリングギヤ６１２の歯の数の比に基づいて、以下の数１から数３で決定される。尚、数１から数３において、Ｎｅはエンジン２の回転数、Ｎｇは発電機ＭＧ１の回転数、Ｎｐはプロペラ軸６２の回転数、ρはサンギヤ６１１とリングギヤ６１２の歯の数の比（サンギヤ６１１の歯の数をリングギヤ６１２の歯の数で除算した値）である。

また、エンジン２、発電機ＭＧ１、及びプロペラ軸６２のトルクは、以下の数４から数６の関係を有している。尚、数４から数６において、Ｔｅはエンジン２のトルク、Ｔｇは発電機ＭＧ１のトルク、Ｔｐはプロペラ軸６２のトルク、Ｔｅｐはエンジン直行トルク、Ｔｍｐはプロペラ軸換算トルクであり、エンジン直行トルクＴｅｐ及びプロペラ軸換算トルクＴｍｐについては以下で説明する。

エンジン直行トルクＴｅｐは、エンジン２のトルクＴｅ及び発電機ＭＧ１のトルクＴｇの二箇所のトルクによって決定されるプロペラ軸６２に加わるトルクのことである。また、プロペラ軸換算トルクＴｍｐは、電動機ＭＧ２のトルクにギヤ機構６３のギヤ比を乗算することで算出されるトルクである。

つまり、数６より、プロペラ軸６２のトルクＴｐは、エンジン２のトルクによってプロペラ軸６２に加えられるトルクであるエンジン直行トルクＴｅｐと、電動機ＭＧ２のトルクによってプロペラ軸６２に加えられるトルクであるプロペラ軸換算トルクＴｍｐとの合算によって決定される。

以下、図４から図６に示す共線図を用いて、無段変速機構６の動作について詳述する。

ハイブリッド車両１が停止している場合、エンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２は何れも停止しており、エンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２の回転数及びトルクは零であるため、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２の動作点は図４（ａ）で示すような直線で表わされる。

ハイブリッド車両１が、エンジン２を停止させて電動機ＭＧ２の駆動力のみで前進している場合、エンジン２の回転数Ｎｅはエンジン２停止のため零であり、プロペラ軸６２は電動機ＭＧ２の駆動力により正回転（回転数Ｎｐは正の値）であり、発電機ＭＧ１はプロペラ軸６２の正回転により負回転（回転数Ｎｇは負の値）である。

また、エンジン２のトルクＴｇはエンジン２停止のため零であるので、発電機ＭＧ１のトルクＴｇも零となり、プロペラ軸６２のトルクＴｐ（正トルク）がそのままハイブリッド車両１の駆動力となる。

よって、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２の動作点は図４（ｂ）で示すような直線で表わされる。

ハイブリッド車両１が、エンジン２による前進加速走行を行なっている場合、エンジン２は正回転（回転数Ｎｅは正の値）である。プロペラ軸６２は正回転（回転数Ｎｐは正の値）であり、ハイブリッド車両１が高速である程その回転数Ｎｐは大きくなる。発電機ＭＧ１は、低速走行では正回転（回転数Ｎｇは正の値）だが、高速走行ではプロペラ軸６２の回転数Ｎｐの増大により負回転（回転数Ｎｇは負の値）となる。

また、エンジン２のトルクＴｅは、ハイブリッド車両１が加速走行のため、正トルクであり、発電機ＭＧ１のトルクＴｇは、エンジン２のトルクＴｅが正トルクであるため、負トルクとなる。エンジン直行トルクＴｅｐは、ハイブリッド車両１が加速走行のため、車速にかかわらず正トルクとなるが、プロペラ軸換算トルクＴｍｐは、ハイブリッド車両１が低速の場合には正トルクとなるが、ハイブリッド車両１が高速の場合には発電機ＭＧ１の消費電力を賄うための発電により負トルクとなる。但し、エンジン直行トルクＴｅｐの絶対値がプロペラ軸換算トルクＴｍｐの絶対値よりも大きいため、エンジン直行トルクＴｅｐとプロペラ軸換算トルクＴｍｐの合計であるプロペラ軸６２のトルクＴｐは正トルクとなる。

よって、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２の動作点は、低速の場合は図５（ａ）、高速の場合は図５（ｂ）で示すような直線で表わされる。

ハイブリッド車両１が、図５（ａ）の状態で、エンジン２による前進減速走行を行なっている場合、ハイブリッド車両１が前進走行のため、エンジン２、プロペラ軸６２、及び発電機ＭＧ１共に正回転（回転数Ｎｅ、Ｎｐ、Ｎｇは正の値）である。

また、エンジン２のトルクＴｅは、ハイブリッド車両１が減速走行のため、負トルクであり、発電機ＭＧ１のトルクＴｇは、エンジン２のトルクＴｅが負トルクであるため、正トルクとなる。エンジン直行トルクＴｅｐは、ハイブリッド車両１が減速走行であるため制動力を確保するために、負トルクとなり、プロペラ軸換算トルクＴｍｐは、発電機ＭＧ１の消費電力を賄うために、負トルクとなる。つまり、エンジン直行トルクＴｅｐとプロペラ軸換算トルクＴｍｐの加算値であるプロペラ軸６２のトルクＴｐは負トルクとなる。

よって、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２の動作点は図６で示すような直線で表わされる。

上記の動作原理に基づき、ハイブリッド車両１は、エンジン２または電動機ＭＧ２のトルクによって、または、エンジン２及び電動機ＭＧ２のトルクの併用によって走行する。ハイブリッド車両１は、エンジン２及び電動機ＭＧ２の双方を駆動源として走行することにより、プロペラ軸６２から出力すべきトルクに応じて、エンジン２を運転効率の高い動作点で駆動できる。よって、ハイブリッド車両１は、エンジン２のみを駆動源とする従来の車両に比べて低燃費とすることができる。

尚、発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２により発電された電力の全てまたは一部は、バッテリ３に蓄積される。また、バッテリ３に蓄積された電力によって、発電機ＭＧ１または電動機ＭＧ２を駆動することもできる。

電子制御装置８は、バッテリ３の充電状態の監視を行なうバッテリ制御装置８１と、エンジン２の吸気量及び燃料噴射量の制御等を実行するエンジン制御装置８２と、モータジェネレータＭＧを制御するＭＧ制御装置８３と、動力分割機構６１を介して接続されたエンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２とをハイブリッド車両１の要求パワーとバッテリ３の充電許可電力及び放電許可電力に基づいて制御するハイブリッド制御装置８４等を備えて構成されている。

各電子制御装置８には、ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ、ＣＰＵで実行される制御プログラムが格納されたＲＯＭ及び／またはＥＥＰＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、及び入出力回路等が設けられており、以下で説明する各電子制御装置８の各機能（例えば、動力制御部及び走行制御部の機能）は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで実現されている。尚、各電子制御装置８は相互に通信可能に接続されている。

バッテリ制御装置８１は、バッテリ３の出力電圧を測定する電圧測定部３１と、出力電流を測定する電流測定部３２と、温度を測定する温度測定部３３からの測定値が入力されており、バッテリ制御装置８１は、これらの測定値に基づいてバッテリ残存容量（以下、「充電状態ＳＯＣ（State of Charge）」と記す。）を演算する。

エンジン制御装置８２は、エンジン２に備えられたクランク角センサ、エアフローセンサ、及びＡ／Ｆセンサ２８等の各センサの入力信号、並びに他の電子制御装置８からの通信データ（例えば、ハイブリッド制御装置８４からの要求パワーを示すデータ）等に基づいてエンジン２の状態を把握し、エンジン２への燃料供給量及び供給タイミング並びにスロットル開度等を制御することにより適切な回転数となるようにエンジン２を駆動制御する。

ＭＧ制御装置８３は、ハイブリッド制御装置８４から入力された発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２の要求トルクを満たすように発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２を駆動制御し、また、ハイブリッド制御装置８４から発電機ＭＧ１または電動機ＭＧ２に対してバッテリ３への出力要求がある場合、当該出力要求を満たす発電量を確保するために発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２を駆動制御する。

ハイブリッド制御装置８４は、エンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２を車両の要求パワーに基づいて制御する動力制御部を備えている。

動力制御部は、アクセルポジションセンサから得られたアクセル開度、シフトポジションセンサから得られたシフト位置、及び車速センサから得られた車速情報等のハイブリッド車両１の運転状態に基づいてエンジン出力及びモータトルクを算出する。また、動力制御部は、バッテリ制御装置８１において充電状態ＳＯＣ等に基づいて算出されたバッテリ３が必要とする電力値をバッテリ制御装置８１から受け取る。

そして、動力制御部は、算出したエンジン出力及びモータトルクを実現するために必要な電力値、及び、バッテリ制御装置８１から受け取ったバッテリ３が必要とする電力値の合計値のパワーを、エンジン制御装置８２及びＭＧ制御装置８３に要求する。つまり、動力制御部は、ユーザ要求（アクセル、シフト等）やバッテリ３が必要とする電力値に基づいて、エンジン２、発電機ＭＧ１、及び電動機ＭＧ２に駆動力を分配する。

動力制御部は、ハイブリッド車両１の力行時にバッテリ３からの放電電力を発電機ＭＧ１または電動機ＭＧ２に供給し、ハイブリッド車両１の回生制動時に発電機ＭＧ１または電動機ＭＧ２による発電電力でバッテリ３を充電するように、ＭＧ制御装置８３に発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２を制御させる。

詳述すると、動力制御部は、バッテリ制御装置８１から入力されたバッテリ３の充電状態ＳＯＣとハイブリッド制御装置７のＲＯＭに格納されたハイブリッド車両１の運転状態に対するエンジン出力及びモータトルクの配分を示すマップ情報等に基づいて演算処理を実行し、充電許可電力Ｗｉｎ及び放電許可電力Ｗｏｕｔの範囲内でバッテリ３の充放電が実行されるようにＭＧ制御装置８３に発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２を制御させる。

ここで、充電許可電力Ｗｉｎ及び放電許可電力Ｗｏｕｔは、バッテリ制御装置７で推定された充電状態ＳＯＣに応じて規定されるバッテリ３の入出力許可電力範囲のことであり、図７（ａ）に示すような充電状態ＳＯＣに対する入出力許可電力範囲を示したマップデータとして、ハイブリッド制御装置８４のＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭに記憶されている。

ハイブリッド制御装置８４は、電動機ＭＧ２に異常が発生し、且つ、バッテリ３が充電できない場合、例えばバッテリ３の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高い場合に、発電機ＭＧ１に制動トルクを付与する制動機構９を制御してエンジン直行トルクで走行可能に制御する走行制御部を備えている。

電動機ＭＧ２の異常としては、例えば、電動機ＭＧ２の制御回路上の素子の故障等に起因する制御回路異常がある。

電動機ＭＧ２の異常の有無を判断する方法として、例えば、走行制御部が、電動機ＭＧ２を構成する回転体の磁極位置の検出のためのレゾルバ等の位置センサの出力信号を読み取り、当該出力信号が、現在の電動機ＭＧ２の回転数や回転速度に相当する信号ではない、または、当該出力信号が入力されてこない等、回転体の磁極位置の異常を示すものであった場合に、走行制御部は、電動機ＭＧ２は異常であると判断する。

そして、電動機ＭＧ２の異常を判断した走行制御部は、ＭＧ制御装置８３を制御して電動機ＭＧ２を停止させる。その結果、駆動輪５の駆動は、エンジン２と発電機ＭＧ１によるエンジン直行トルクのみで行なわれる。

バッテリ３の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高いときとは、充電状態ＳＯＣが以下のような設定値よりも大きくなるときである。つまり、前記設定値は、走行制御部による制動機構９の制御前に、充電状態ＳＯＣの増加に伴って充電許可電力Ｗｉｎが下落してしまい、その結果、動力制御部によりバッテリ３の充電が禁止されてしまう値よりも小さく設定された値である。

前記設定値の具体例としては、図７（ａ）に示すように、充電状態ＳＯＣの上昇に伴ってバッテリ３の充電許可電力Ｗｉｎが下落開始するときの残存容量ＳＯＣ１、または、残存容量ＳＯＣ１よりも所定量だけ小さい残存容量ＳＯＣ２である。

制動機構９の実施形態としては、例えば、制動機構９が油圧式ブレーキ機構で構成された実施形態、制動機構９が力行駆動部で構成された実施形態、及び制動機構９が油圧式ブレーキ機構と力行駆動部で構成された実施形態の３種類があり、以下で各々について詳述する。

第一の実施形態では、制動機構９は、発電機ＭＧ１を摩擦制動する油圧式ブレーキ機構９１で構成され、走行制御部は油圧式ブレーキ機構９１に駆動信号を出力して発電機ＭＧ１に所定の制動トルクを付与するように構成されている。

以下に詳述する。油圧式ブレーキ機構９１は、例えば、図８（ａ）に示すように、サンギヤ軸６１４と一体回転する円盤型のディスク９１１と、摩擦剤を張りつけたブレーキパッド９１２等を備えて構成されている。

ハイブリッド制御装置８４のＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭには、図７（ｂ）に実線及び破線で例示するような充電状態ＳＯＣに対する油圧ブレーキ割合を示した油圧マップデータが記憶されており、走行制御部は、現在の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高くなっている場合に、当該油圧マップデータを現在の充電状態ＳＯＣで検索して、現在の充電状態ＳＯＣに対応する油圧ブレーキ割合ＴＲを導出する。

ここで、油圧ブレーキ割合ＴＲとは、発電機ＭＧ１による制動トルクと油圧ブレーキ機構９１による制動トルクの割合のことで、例えば、発電機ＭＧ１によってのみ制動トルクが作用する場合には、その値は「１」となり、油圧ブレーキ機構９１によってのみ制動トルクが作用する場合には、その値は「０」となり、両者によって均等に制動トルクが作用する場合には、その値は「０．５」となる。

走行制御部は、導出した油圧ブレーキ割合ＴＲを以下の数７及び数８に代入することで、サンギヤ６１１を介してプロペラ軸６２に加わる制動トルク、つまり発電機ＭＧ１によってサンギヤ６１１に加わる制動トルクである発電機最終出力トルクＴ１及び油圧ブレーキ機構９１によってサンギヤ６１１に加わる油圧ブレーキトルクＴ２を算出する。尚、数７及び数８において、Ｔ３は、電動機ＭＧ２に異常がなく、油圧ブレーキ機構９１を使用しないときに、発電機ＭＧ１によってサンギヤ６１１に加わる制動トルクである。

走行制御部は、算出した油圧ブレーキトルクＴ２をサンギヤ６１１に加えるために必要な油圧を油圧式ブレーキ機構９１にかけるための駆動信号を、油圧式ブレーキ機構９１に出力する。

駆動信号を受け取った油圧式ブレーキ機構９１は、ディスク９１１の両側を、ブレーキパッド９１２によって前記油圧にて締め付ける制御を実行する。それによって、サンギヤ６１１に油圧ブレーキトルクＴ２が加わる。

以下、制動機構９が油圧式ブレーキ機構９１で構成された場合の、走行制御部の処理について、図９（ａ）に示すフローチャートに基づいて説明する。

走行制御部は、電動機ＭＧ２の異常を検出すると、ＭＧ制御装置８３を制御して電動機ＭＧ２を停止させる。その結果、駆動輪５の駆動は、エンジン２と発電機ＭＧ１によるエンジン直行トルクのみで行なわれる。つまり、ハイブリッド車両１は退避走行を行なう（ＳＡ１）。

走行制御部は、現在の充電状態ＳＯＣをバッテリ制御装置８１より読み込み（ＳＡ２）、現在の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態（例えば、図７（ａ）に示す残存容量ＳＯＣ１またはＳＯＣ２）より高くなっている場合に、図７（ｂ）に示す油圧マップデータを現在の充電状態ＳＯＣで検索して、現在の充電状態ＳＯＣに対応する油圧ブレーキ割合ＴＲを導出する（ＳＡ３）。

走行制御部は、ステップＳＡ３で導出した油圧ブレーキ割合ＴＲに基づいて、発電機最終出力トルクＴ１及び油圧ブレーキトルクＴ２を算出する（ＳＡ４、ＳＡ５）。そして、走行制御部は、算出した油圧ブレーキトルクＴ２をサンギヤ６１１に加えるために必要な油圧を油圧式ブレーキ機構９１にかけるための駆動信号を、油圧式ブレーキ機構９１に出力する。

第一の実施形態によれば、走行制御部は、バッテリ３の充電状態ＳＯＣに基づいて、異なる油圧ブレーキ割合を導出するので、バッテリ３の充電状態に応じて、制動機構９によって発電機ＭＧ１に付与する制動トルクを変動することができる。

第二の実施形態では、制動機構９は、発電機ＭＧ１を力行駆動する力行駆動部で構成され、走行制御部は力行駆動部に駆動信号を出力して発電機ＭＧ１に所定の制動トルクを付与するように構成されている。

以下に詳述する。力行駆動部は、例えば、発電機ＭＧ１を所定の回転数及びトルクで駆動するために、インバータに所定のＰＷＭ信号を出力するＭＧ制御装置８３で構成されている。

ハイブリッド制御装置８４のＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭには、充電状態ＳＯＣに対する三相交流電流の周波数及び位相等が力行マップデータとして記憶されており、走行制御部は、現在の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高くなっている場合に、当該力行マップデータを現在の充電状態ＳＯＣで検索して、現在の充電状態ＳＯＣに対応する三相交流電流の周波数や位相等を導出する。

尚、三相交流電流は、ＭＧ制御装置８３からインバータ４に出力されるＰＷＭ信号がインバータ４で変換されて出力された電流のことであり、三相交流電流の位相は、インバータ４から出力された電流の位相のことである。

走行制御部は、導出した三相交流電流の周波数や位相等で発電機ＭＧ１を駆動させるための駆動信号をＭＧ制御装置８３に出力し、当該駆動信号を受け取ったＭＧ制御装置８３は、当該駆動信号に対応した三相交流電流の周波数や位相等が発電機ＭＧ１に出力されるようなＰＷＭ信号をインバータ４に出力する。

三相交流電流の周波数や位相を受け取った発電機ＭＧ１は、三相交流電流の周波数や位相を以下の数９及び数１０に代入することで算出される力行トルクで回転する。つまり、それまで発電機ＭＧ１に作用していた制動トルクと逆方向の力行トルクが、発電機ＭＧ１に作用することにより、発電機ＭＧ１の回数数が減少して、発電機ＭＧ１での発電電力が減少するのである。

数９及び数１０において、Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗは三相交流の電流値、Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑはＩ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗに対するｄ，ｑ成分値、θ_ｎはｄ軸の進み角（ｒａｄ）、Ｐ_ｎは極対数、Ｐｈｉは鎖交磁束（Ｖ／ｒａｄ／ｓ）、Ｌｄはｄ軸インダクタンス（Ｈ）、そしてＬｑはｑ軸インダクタンス（Ｈ）である。

以下、制動機構９が力行駆動部で構成された場合の、走行制御部の処理について、図９（ｂ）に示すフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳＢ１、ＳＢ２は、第一の実施形態における図９（ａ）のステップＳＡ１、ＳＡ２と同様である。

走行制御部は、現在の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高くなっている場合に、力行マップデータを現在の充電状態ＳＯＣで検索して、現在の充電状態ＳＯＣに対応する対応する三相交流電流の周波数や位相等を導出し（ＳＢ３）、導出した三相交流電流の周波数や位相等で発電機ＭＧ１を駆動させるための駆動信号を力行駆動部に出力する（ＳＢ４）。

第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様、走行制御部は、バッテリ３の充電状態ＳＯＣに基づいて、異なる三相交流電流の周波数や位相等を導出するので、バッテリ３の充電状態に応じて、制動機構９によって発電機ＭＧ１に付与する制動トルクを変動することができる。

第三の実施形態では、制動機構９が発電機ＭＧ１を摩擦制動する油圧式ブレーキ機構９１及び発電機ＭＧ１を力行駆動する力行駆動部で構成され、走行制御部はバッテリ３の充電状態ＳＯＣに基づいて油圧式ブレーキ機構９１による制動トルクと力行駆動部による制動トルクの配分比を調整するように構成されている。

以下に詳述する。ハイブリッド制御装置８４のＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭには、充電状態ＳＯＣに対する油圧マップデータと力行マップデータの配分比が配分マップデータとして記憶されている。

走行制御部は、現在の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高くなっている場合に、以下の四ステップで、油圧ブレーキトルクＴ２及び三相交流電流の周波数や位相等を導出する。

第一ステップでは、第一の実施形態で説明したように油圧ブレーキトルクＴ２を算出し、第二ステップでは、第二の実施形態で説明したように力行トルクを算出する。そして、第三ステップでは、配分マップデータを現在の充電状態ＳＯＣで検索して配分比を導出し、第一ステップで算出した油圧ブレーキトルクＴ２と第二ステップで算出した力行トルクに、当該配分比に基づく重み演算を行なうことによって、最終的な油圧ブレーキトルクＴ２と力行トルクを算出する。更に、第四ステップでは、算出した力行トルクとなるような三相交流電流の周波数や位相を算出する。

上述の構成によれば、第一及び第二の実施形態と同様、走行制御部は、バッテリ３の充電状態ＳＯＣに基づいて、異なる油圧ブレーキ割合並びに三相交流電流の周波数及び位相等を導出するので、バッテリ３の充電状態に応じて、制動機構９によって発電機ＭＧ１に付与する制動トルクを変動することができる。

以上説明したとおり、本発明によるハイブリッド制御方法は、動力分割機構６１を構成する遊星歯車機構のプラネタリキャリア６１７に出力軸が連結されたエンジン２と、サンギヤ６１１に入力軸が連結された発電機ＭＧ１と、リングギヤ６１２に連結された車両の駆動軸に減速機構６３を介して連結された電動機ＭＧ２を、車両１の要求パワーに基づいて動力制御するハイブリッド制御方法であって、電動機ＭＧ１に異常が発生し、且つ、発電機ＭＧ１及び電動機ＭＧ２が接続されたバッテリ３が充電できない場合に、発電機ＭＧ１に制動トルクを付与する制動機構９を制御してエンジン直行トルクで走行可能に制御する図９にフローチャートに示したような方法である。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、制動機構９は、油圧式ブレーキ機構９１または力行駆動部で構成され、走行制御部は油圧式ブレーキ機構９１または力行駆動部に駆動信号を出力して発電機ＭＧ１に所定の制動トルクを付与する構成について説明したが、制動機構９は、油圧式ブレーキ機構９１や力行駆動部の代わりに、または、これらに加えて発電機ＭＧ１を強制的に停止させるロック機構９３で構成され、走行制御部はロック機構９３に駆動信号を出力して発電機ＭＧ１に所定の制動トルクを付与するように構成されていてもよい。

以下に詳述する。ロック機構９３は、例えば、図８（ｂ）に示すように、サンギヤ軸６１４に穿たれた穴９３１と、穴９３１に挿入されることでサンギヤ軸６１４の回転を強制的に停止するロックピン９３２と、ロックピン９３２を上下駆動させてロックピン９３２の穴９３１へ挿入及び排出させるソレノイド９３３等を備えて構成されていてもよい。尚、穴９３１は孔であってもよい。

走行制御部は、現在の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高くなっている場合に、ソレノイド９３３を制御してロックピン９３２を穴９３１へ挿入させることで、発電機ＭＧ１に所定の制動トルクを付与するように構成されていてもよい。

尚、ロック機構９３は、ロックピン９３２を穴９３１へ挿入させるという構造上、サンギヤ軸６１４、つまり発電機ＭＧ１が非回転または所定数以下の回転数のときに使用される。その際、穴９３１がロックピン９３２の真下に位置していない場合には、走行制御部は、ロックピン９３２を穴９３１へ挿入させるようにソレノイド９３３を制御しつつ、発電機ＭＧ１を一瞬駆動させるようにＭＧ制御装置８３を制御してサンギヤ軸６１４を少し回転させることで、ロックピン９３２を穴９３１へ挿入する。

また、制動機構９にロック機構９３を用いている構成の場合、エンジン２にセルモーターを設ける必要がある。エンジン２にセルモーターを設けるのは、ハイブリッド車両１では発電機ＭＧ１がセルモーターの役割も果たしているが、ロック機構９３によって停止された発電機ＭＧ１の代わりに、エンジン２を始動させる機構が必要となるためである。

上述の構成によれば、ロック機構９３によってサンギヤ６１１が固定されるので、プラネタリキャリア６１７が空回りすることはなく、エンジン直行トルクをリングギヤ６１２に伝えることができる。

ロック機構９３は、電動機ＭＧ２に異常が発生したときだけでなく、発電機ＭＧ１に異常が発生したときにも、異常な発電機ＭＧ１での発電を実行させないことを目的として使用することができる。

以下に詳述する。ロック機構９３を発電機ＭＧ１に異常が発生したときに用いる構成の場合、ハイブリッド車両１には、エンジン２にセルモーターを設けると共に、ギヤ機構６３とデファレンシャルギヤ機構６４の間のプロペラ軸６２にクラッチを設ける必要がある。

クラッチを設けるのは、ロック機構９３によってサンギヤ６１１が固定されていると、エンジン２の駆動力はエンジン直行トルクとして必ず駆動輪５に伝わってしまい、アイドリングが不可能となることから、エンジン２から駆動輪５への動力の伝達の有無を切り替えてアイドリングを可能とするためである。つまり、クラッチが切られているときにアイドリング状態が実現される。

以下、制動機構９がロック機構９３で構成されているときに、発電機ＭＧ１または電動機ＭＧ２に異常が発生した場合の、走行制御部の処理について、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。

発電機ＭＧ１に異常が生じた場合（ＳＣ１）、ハイブリッド車両１は退避走行を行ない（ＳＣ２）、走行制御部はアクセル開度を読み込み（ＳＣ３）、アクセル開度が全閉の場合は、ギヤ機構６３とデファレンシャルギヤ機構６４の間のクラッチを切り（ＳＣ４、ＳＣ５）、全閉でない場合は、クラッチの接続を維持する（ＳＣ４、ＳＣ６）。

尚、クラッチの接続を維持する場合は、ステップＳＣ７以降の処理ができない、つまりステップＳＣ９でのロック機構９３による発電機ＭＧ１の停止ができないため、以降の走行の安全等の観点から早期に発電機ＭＧ１の停止を実行するために、運転者に対してアクセルを全閉にするように報知する等の対策をとることが好ましい。

クラッチが切られると（ＳＣ５）、走行制御部は、発電機ＭＧ１の回転数を小さくするために、電動機ＭＧ２に負トルクを出力させるように制御する（ＳＣ７）。

ステップＳＣ７の制御は発電機ＭＧ１の回転数が一定値以下となるまで行なわれ（ＳＣ８）、一定値以下となると、走行制御部は、ロック機構９３を駆動制御して発電機ＭＧ１を停止させる（ＳＣ９）。

一方、電動機ＭＧ２に異常が生じた場合（ＳＣ１０）、ハイブリッド車両１は退避走行を行ない（ＳＣ１１）、走行制御部は、現在の充電状態ＳＯＣをバッテリ制御装置８１より読み込み（ＳＣ１２）、現在の充電状態ＳＯＣが所定の充電状態より高くなっている場合に（ＳＣ１３）、アクセル開度を読み込む（ＳＣ１４）。そして、アクセル開度が全閉の場合はクラッチを切り（ＳＣ１５、ＳＣ１６）、全閉でない場合はクラッチの接続を維持する（ＳＣ１５、ＳＣ６）。

クラッチが切られると（ＳＣ１６）、走行制御部は、発電機ＭＧ１の回転数を小さくするために、油圧ブレーキ機構９１や力行駆動部等を制御する（ＳＣ１７）。

ステップＳＣ１７の制御は発電機ＭＧ１の回転数が一定値以下となるまで行なわれ（ＳＣ１８）、一定値以下となると、走行制御部は、ロック機構９３を駆動制御して発電機ＭＧ１を停止させる（ＳＣ１９）。

上述の実施形態では、油圧式ブレーキ機構９１がディスク９１１を備えたディスクブレーキである構成について説明したがディスクブレーキに限らず、例えば、ドラムブレーキであってもよい。

尚、上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

ハイブリッド車両の機能ブロック構成図 エンジンの説明図 動力分割機構の断面図 （ａ）は、車両停止中の動作点を示し、（ｂ）は、ＥＶ前進走行中の動作点を示す共線図 （ａ）は、高速時の前進加速走行中の動作点を示し、（ｂ）は、低速時の前進加速走行中の動作点を示す共線図 前進減速走行中の動作点を示す共線図 （ａ）は、充電状態に対する入出力許可電力範囲を示したマップデータを示し、（ｂ）は、油圧マップデータを示すグラフ （ａ）は、油圧式ブレーキ機構を示し、（ｂ）は、ロック機構を示す外観図 （ａ）は、制動機構が油圧式ブレーキ機構で構成された場合の走行制御部の処理について説明し、（ｂ）は、制動機構が力行駆動部で構成された場合の走行制御部の処理について説明するためのフローチャート 制動機構がロック機構で構成されている場合の走行制御部の処理について説明するためのフローチャート

符号の説明

１：車両（ハイブリッド車両）
２：エンジン
３：バッテリ
６１：動力分割機構
６１１：サンギヤ
６１２：リングギヤ
６１７：プラネタリキャリア
６２：駆動軸（プロペラ軸）
６３：減速機構（ギヤ機構）
８４：ハイブリッド制御装置
９：制動機構
９１：油圧式ブレーキ機構
ＭＧ１：発電機
ＭＧ２：電動機

Claims (5)

1. 動力分割機構を構成する遊星歯車機構のプラネタリキャリアに出力軸が連結されたエンジンと、サンギヤに入力軸が連結された発電機と、リングギヤに連結された車両の駆動軸に減速機構を介して連結された電動機を、車両の要求パワーに基づいて制御する動力制御部を備えているハイブリッド制御装置であって、
   前記電動機に異常が発生し、且つ、前記発電機及び前記電動機が接続されたバッテリが充電できない場合に、前記発電機に制動トルクを付与する制動機構を制御してエンジン直行トルクで走行可能に制御する走行制御部を備えているハイブリッド制御装置。
2. 前記制動機構が前記発電機を摩擦制動する油圧式ブレーキ機構で構成され、前記走行制御部は前記油圧式ブレーキ機構に駆動信号を出力して前記発電機に所定の制動トルクを付与する請求項１記載のハイブリッド制御装置。
3. 前記制動機構が前記発電機を力行駆動する力行駆動部で構成され、前記走行制御部は前記力行駆動部に駆動信号を出力して前記発電機に所定の制動トルクを付与する請求項１記載のハイブリッド制御装置。
4. 前記制動機構が前記発電機を摩擦制動する油圧式ブレーキ機構及び前記発電機を力行駆動する力行駆動部で構成され、前記走行制御部は前記バッテリの充電状態ＳＯＣに基づいて前記油圧式ブレーキ機構による制動トルクと前記力行駆動部による制動トルクの配分比を調整するように構成されている請求項１記載のハイブリッド制御装置。
5. 動力分割機構を構成する遊星歯車機構のプラネタリキャリアに出力軸が連結されたエンジンと、サンギヤに入力軸が連結された発電機と、リングギヤに連結された車両の駆動軸に減速機構を介して連結された電動機を、車両の要求パワーに基づいて動力制御するハイブリッド制御方法であって、
   前記電動機に異常が発生し、且つ、前記発電機及び前記電動機が接続されたバッテリが充電できない場合に、前記発電機に制動トルクを付与する制動機構を制御してエンジン直行トルクで走行可能に制御するハイブリッド制御方法。