JP2013086695A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置が故障した場合にも、走行することが可能なハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両１００は、前輪９を駆動するためのエンジン１およびモータＭＧ２と、エンジン１の動力により発電可能なジェネレータＭＧ１と、モータＭＧ２に供給される電力を蓄電するバッテリモジュール１３１と、外部電源５００を用いてバッテリモジュール１３１を充電する充電装置１５とを備える。ジェネレータＭＧ１は、バッテリモジュール１３１から供給される電力によりエンジン１をクランキング可能に構成され、かつ、バッテリモジュール１３１が故障している場合には、外部電源５００から充電装置１５を介して供給される電力によりエンジン１をクランキング可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンおよび電動機を備えたハイブリッド車両に関する。

従来、駆動輪を駆動するためのエンジンおよび電動機を備えたハイブリッド車両が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１のハイブリッド車両には、モータ（電動機）に電力を供給するメインバッテリと、メインバッテリを充電するための発電機とが設けられている。この発電機は、エンジンの動力により発電するとともに、エンジンの始動時にメインバッテリから供給される電力によりエンジンをクランキングするように構成されている。

また、特許文献１のハイブリッド車両には、外部車両などから充電することが可能なサブバッテリが設けられている。これにより、このハイブリッド車両では、メインバッテリの蓄電量が低下することに起因してエンジンをクランキングできない場合には、サブバッテリから電力を供給することにより、発電機がエンジンをクランキングすることが可能である。

特開２０００−１１０６０２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来のハイブリッド車両では、メインバッテリの蓄電量が低下した場合にも、サブバッテリを用いてエンジンをクランキングすることが可能であるが、メインバッテリが故障した場合については考慮されていない。したがって、このハイブリッド車両では、メインバッテリが故障した場合に、走行できなくなることが考えられる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、蓄電装置が故障した場合にも、走行することが可能なハイブリッド車両を提供することである。

本発明によるハイブリッド車両は、駆動輪を駆動するためのエンジンおよび電動機と、エンジンの動力により発電可能な発電機と、電動機に供給される電力を蓄電する蓄電装置と、外部電源を用いて蓄電装置を充電する充電装置とを備える。発電機は、蓄電装置から供給される電力によりエンジンをクランキング可能に構成され、かつ、蓄電装置が故障している場合には、外部電源から充電装置を介して供給される電力によりエンジンをクランキング可能に構成されている。

このように構成することによって、蓄電装置が故障している場合にも、外部電源からの電力によりエンジンをクランキングすることができるので、エンジンを起動させることができる。そして、エンジンの起動後はバッテリレス走行を行うことができる。

上記ハイブリッド車両において、エンジンの動力を駆動輪および発電機に分割して伝達する動力分割機構を備え、電動機は、発電機により発電された電力により駆動可能に構成されていてもよい。

このように構成すれば、充電量と発電量との均衡を図りながらバッテリレス走行することができる。

上記ハイブリッド車両において、車両システムの起動時に蓄電装置が故障している場合に、充電装置と外部電源との接続を利用者に促す表示を行う表示部を備えていてもよい。この場合において、充電装置と外部電源とが接続された場合に、外部電源から充電装置を介して供給される電力により発電機がエンジンをクランキングすることによってエンジンが起動したときに、表示部は、充電装置と外部電源との接続解除を利用者に促す表示を行うように構成されていてもよい。

このように構成すれば、蓄電装置の故障時に、利用者が取るべき対応を知ることができる。

この場合において、表示部は、充電装置と外部電源とが接続解除された場合に、走行可能な状態である旨を示す表示を行うように構成されていてもよい。

このように構成すれば、利用者が走行可能になったことを知ることができる。

本発明のハイブリッド車両によれば、蓄電装置が故障した場合にも、走行することができる。

本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の全体構成を示した図である。 図１のハイブリッド車両のＨＶバッテリおよび充電装置を示した図である。 図１のハイブリッド車両のＰＣＵを示した図である。 図１のハイブリッド車両のシフト操作装置を示した概略図である。 図１のハイブリッド車両のハイブリッドシステムの起動処理について説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−機械的構成−
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の機械的構成（駆動機構）について説明する。

ハイブリッド車両１００は、たとえば、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式であり、左右の前輪（駆動輪）９を駆動する。このハイブリッド車両１００は、図１に示すように、エンジン１と、ジェネレータＭＧ１と、モータＭＧ２と、動力分割機構２と、リダクション機構３と、減速装置４と、デファレンシャル装置５と、ドライブシャフト６とを備えている。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置である。エンジン１は、たとえば、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度（吸気空気量）、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御可能に構成されている。

エンジン１の出力は、クランクシャフト１ａおよびダンパ７を介して動力分割機構２のインプットシャフト２ａに伝達される。ダンパ７は、たとえば、コイルスプリング式トランスアクスルダンパであってエンジン１のトルク変動を吸収する。

ジェネレータＭＧ１は、主に発電機として機能し、状況によっては電動機としても機能する。ジェネレータＭＧ１は、たとえば、交流同期発電機であり、インプットシャフト２ａに対して回転自在に支持された永久磁石からなるロータＭＧ１Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ１Ｓとを有する。なお、ジェネレータＭＧ１は、本発明の「発電機」の一例である。

モータＭＧ２は、主に電動機として機能し、状況によっては発電機としても機能する。モータＭＧ２は、たとえば、交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータＭＧ２Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ２Ｓとを有する。なお、モータＭＧ２は、本発明の「電動機」の一例である。

動力分割機構２は、エンジン１の出力を、左右の前輪９を駆動する動力と、発電のためにジェネレータＭＧ１を駆動する動力とに分割する機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。

具体的には、動力分割機構２は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ２Ｓと、サンギヤ２Ｓに外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤ２Ｐと、ピニオンギヤ２Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ２Ｒと、ピニオンギヤ２Ｐを支持するとともに、このピニオンギヤ２Ｐの公転を通じて自転するプラネタリキャリア２Ｃとを有する。

プラネタリキャリア２Ｃは、エンジン１側のインプットシャフト２ａに回転一体に連結されている。サンギヤ２Ｓは、ジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに回転一体に連結されている。

また、リングギヤ２Ｒの外周部にはカウンタドライブギヤ４ａが一体に設けられている。このカウンタドライブギヤ４ａは、カウンタドリブンギヤ４ｂに噛み合っている。カウンタドリブンギヤ４ｂには、ファイナルドライブギヤ４ｃが一体に設けられており、ファイナルドライブギヤ４ｃは、デファレンシャル装置５のデフドリブンギヤ５ａに噛み合っている。なお、カウンタドライブギヤ４ａ、カウンタドリブンギヤ４ｂ、ファイナルドライブギヤ４ｃ、および、デフドリブンギヤ５ａなどにより、減速装置４が構成されている。

この動力分割機構２を設けることにより、エンジン１から出力された動力が、プラネタリキャリア２Ｃから、サンギヤ２Ｓに伝達される動力と、リングギヤ２Ｒに伝達される動力とに分割される。

これらの分割された動力のうち、サンギヤ２Ｓに伝達された動力は、ジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに伝達され、その動力によりロータＭＧ１Ｒが駆動されることにより、ジェネレータＭＧ１で発電が行われる。なお、エンジン１の始動時には、ＨＶバッテリ１３から供給される電力によりジェネレータＭＧ１が駆動されることによって、エンジン１がクランキングされる。すなわち、ジェネレータＭＧ１はエンジン１の始動時にはスタータモータとしても機能する。

一方、エンジン１からリングギヤ２Ｒに伝達された動力は、モータＭＧ２が出力した動力と統合されて、リングギヤ２Ｒ（カウンタドライブギヤ４ａ）から、減速装置４、デファレンシャル装置５およびドライブシャフト６を介して前輪９に伝達され、その伝達された動力により前輪９が駆動される。

リダクション機構３は、モータＭＧ２の回転を減速し、駆動トルクの増幅を行う機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。

具体的には、リダクション機構３は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ３Ｓと、サンギヤ３Ｓに外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤ３Ｐと、ピニオンギヤ３Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ３Ｒとを有する。

リダクション機構３のリングギヤ３Ｒと、動力分割機構２のリングギヤ２Ｒと、カウンタドライブギヤ４ａとは互いに一体となっている。また、サンギヤ３ＳはモータＭＧ２のロータＭＧ２Ｒと回転一体に連結されている。

このリダクション機構３を設けることにより、モータＭＧ２が駆動したときには、このモータＭＧ２の出力（動力）が、エンジン１から動力分割機構２のリングギヤ２Ｒに伝達された動力に統合される。これにより、エンジン１の出力を補助（アシスト）することができ、前輪９の駆動力を高めることができる。なお、低速の軽負荷走行時などには、エンジン１を停止させたまま、モータＭＧ２の動力のみで走行を行うことができる（ＥＶ走行）。また、回生制動時には、モータＭＧ２が運動エネルギを電気エネルギに変換することにより発電を行うことができる。

なお、ジェネレータＭＧ１、モータＭＧ２、動力分割機構２、リダクション機構３、減速装置４、デファレンシャル装置５およびダンパ７などによりトランスアクスル８が構成されている。このトランスアクスル８には、クランクシャフト１ａを介してエンジン１が連結されるとともに、駆動シャフト６を介して前輪９が連結されている。

−電気的構成−
次に、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の電気的構成（電気系統）について説明する。

ハイブリッド車両１００は、図１に示すように、ＨＶＥＣＵ１１と、エンジンＥＣＵ１２と、ＨＶバッテリ１３と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１４と、充電装置１５とを備えている。

ＨＶＥＣＵ１１は、ハイブリッド車両１００を統括的に制御するように構成されている。たとえば、ＨＶＥＣＵ１１は、エンジン１の運転制御、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の駆動制御、エンジン１、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の協調制御などを実行する。

このＨＶＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。

ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭは、ＣＰＵによる演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭは、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

エンジンＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。エンジンＥＣＵ１２は、ＨＶＥＣＵ１１からの出力要求に応じて、吸入空気量制御、燃料噴射量制御および点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。

ＨＶバッテリ１３は、図２に示すように、高電圧電源であるバッテリモジュール１３１と、バッテリモジュール１３１を監視する電池監視ユニット１３２と、電気部品が収納されたジャンクションブロック１３３とを含んでいる。

バッテリモジュール１３１は、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動する電力を供給するとともに、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２により発電された電力を蓄電するように構成されている。このバッテリモジュール１３１は、たとえば、充放電可能なニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。また、バッテリモジュール１３１は、充電装置１５を介して外部電源５００から供給される電力を蓄電可能に構成されている。バッテリモジュール１３１は、ジャンクションブロック１３３を介してＰＣＵ１４および充電装置１５に接続されている。なお、バッテリモジュール１３１は、本発明の「蓄電装置」の一例である。

電池監視ユニット１３２には、バッテリモジュール１３１の充放電電流を検出する電流センサ１３ａ、バッテリモジュール１３１の電圧を検出する電圧センサ１３ｂ、および、バッテリモジュール１３１の温度（電池温度）を検出する温度センサ１３ｃが接続されている。そして、電池監視ユニット１３２は、バッテリモジュール１３１に関する情報（充放電電流、電圧および電池温度）をＨＶＥＣＵ１１に送信する。これにより、ＨＶＥＣＵ１１は、たとえば、充放電電流の積算値に基づいてバッテリモジュール１３１のＳＯＣ（State of Charge：充電状態）を演算するとともに、ＳＯＣおよび電池温度に基づいて入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔを演算する。

ジャンクションブロック１３３は、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃと、充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅとを含んでいる。

システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、バッテリモジュール１３１とＰＣＵ１４とを接続または遮断するために、バッテリモジュール１３１とＰＣＵ１４との間に設けられている。システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃは、ＨＶＥＣＵ１１からの制御信号に基づいてオン／オフ状態が切り替えられる。

具体的には、システムメインリレー１３３ａは、オン状態のときに電源ラインＰＬ１およびＰＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに電源ラインＰＬ１およびＰＬ２を遮断する。システムメインリレー１３３ｂは、オン状態のときに接地ラインＮＬ１およびＮＬ２を接続するとともに、オフ状態のときに接地ラインＮＬ１およびＮＬ２を遮断する。

なお、システムメインリレー１３３ｃは、始動電流（突入電流）の発生を抑制するために設けられている。システムメインリレー１３３ｃには抵抗器１３３ｆが直列に接続され、システムメインリレー１３３ｃおよび抵抗器１３３ｆは、システムメインリレー１３３ｂに並列に接続されている。そして、バッテリモジュール１３１がＰＣＵ１４に接続される際には、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｃがオン状態にされた後、システムメインリレー１３３ｂがオン状態にされるとともに、システムメインリレー１３３ｃがオフ状態にされる。

すなわち、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂがオン状態の場合には、バッテリモジュール１３１の電力をＰＣＵ１４に供給可能であり、かつ、ＰＣＵ１４から供給される電力によりバッテリモジュール１３１を充電可能である。また、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃがオフ状態の場合には、バッテリモジュール１３１をＰＣＵ１４と電気的に分離することが可能である。

充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅは、バッテリモジュール１３１と充電装置１５とを接続または遮断するために設けられている。充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅは、ＨＶＥＣＵ１１からの制御信号に基づいてオン／オフ状態が切り替えられる。

具体的には、充電リレー１３３ｄは、オン状態のときに電源ラインＰＬ２およびＰＬ４を接続するとともに、オフ状態のときに電源ラインＰＬ２およびＰＬ４を遮断する。充電リレー１３３ｅは、オン状態のときに接地ラインＮＬ２およびＮＬ４を接続するとともに、オフ状態のときに接地ラインＮＬ２およびＮＬ４を遮断する。

すなわち、充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅとシステムメインリレー１３３ａおよび１３３ｂとがオン状態の場合には、外部電源５００から充電装置１５を介して供給される電力によりバッテリモジュール１３１を充電可能であり、充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅがオフ状態の場合には、充電装置１５をバッテリモジュール１３１およびＰＣＵ１４と電気的に分離することが可能である。

ＰＣＵ１４は、図３に示すように、昇降圧コンバータ１４１と、インバータ１４２および１４３と、ＭＧＥＣＵ１４４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５とを含んでいる。

昇降圧コンバータ１４１は、ＨＶバッテリ１３の直流電圧を昇圧してインバータ１４２および１４３に供給するために設けられている。また、昇降圧コンバータ１４１は、ジェネレータＭＧ１により発電され、インバータ１４２により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給するとともに、モータＭＧ２により発電され、インバータ１４３により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給する機能も有する。

具体的には、昇降圧コンバータ１４１は、接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間の電圧を昇圧して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力可能に構成されるとともに、接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間の電圧を降圧して接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間に出力可能に構成されている。

この昇降圧コンバータ１４１は、リアクトル１４１ａと、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１４１ｂおよび１４１ｃと、ダイオード１４１ｄおよび１４１ｅとを有する。リアクトル１４１ａは、一方端が電源ラインＰＬ２に接続されるとともに、他方端がノードＮ１に接続されている。

ＩＧＢＴ１４１ｂおよび１４１ｃは、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号がゲートに入力されており、その駆動信号に応じてオン／オフ状態が制御される。ＩＧＢＴ１４１ｂは、エミッタが接地ラインＮＬ２（ＮＬ３）に接続され、コレクタがノードＮ１に接続されている。ＩＧＢＴ１４１ｃは、エミッタがノードＮ１に接続され、コレクタが電源ラインＰＬ３に接続されている。ダイオード１４１ｄは、アノードが接地ラインＮＬ２（ＮＬ３）に接続され、カソードがノードＮ１に接続されている。ダイオード１４１ｅは、アノードがノードＮ１に接続され、カソードが電源ラインＰＬ３に接続されている。

これにより、昇降圧コンバータ１４１は、ＭＧＥＣＵ１４４から供給される駆動信号により、ＩＧＢＴ１４１ｂおよび１４１ｃのオン／オフ状態が制御されることによって、昇圧または降圧を行うように構成されている。

インバータ１４２は、たとえば、三相ブリッジ回路であり、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号により駆動される。インバータ１４２は、エンジン１の動力によりジェネレータＭＧ１で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）とともに、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してジェネレータＭＧ１を駆動する（力行制御）。

インバータ１４３は、たとえば、三相ブリッジ回路であり、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号により駆動される。インバータ１４３は、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ２を駆動する（力行制御）とともに、回生制動時にモータＭＧ２で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）。

ＭＧＥＣＵ１４４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。ＭＧＥＣＵ１４４は、ＨＶＥＣＵ１１から送信される出力要求を受信するとともに、その出力要求などに基づいて昇降圧コンバータ１４１、インバータ１４２および１４３の駆動信号を生成し、その駆動信号を昇降圧コンバータ１４１、インバータ１４２および１４３に出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間の電圧を降圧して補機バッテリ１６を充電するために設けられている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、降圧した電圧を補機類（たとえば、ランプなど）および各ＥＣＵ（たとえば、ＨＶＥＣＵ１１など）に供給する機能を有する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１４５は、ＨＶＥＣＵ１１の要求に応じて駆動するように構成されている。

補機バッテリ１６は、たとえば、充放電可能な鉛蓄電池であり、補機類および各ＥＣＵを駆動する電力の供給源として機能する。なお、ＨＶＥＣＵ１１には、補機バッテリ１６の電圧を検出する電圧センサ１６ａおよび補機バッテリ１６の温度を検出する温度センサ１６ｂが接続されている。

また、ＰＣＵ１４には、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間に電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４６が設けられ、電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間に電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４７が設けられている。電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間には、ハイブリッドシステムの停止後に電源ラインＰＬ３の電圧を落とすための抵抗器１４８が設けられている。

また、ＰＣＵ１４には、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間の電圧を検出する電圧センサ１４ａと、電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間の電圧を検出する電圧センサ１４ｂとが設けられている。電圧センサ１４ａおよび１４ｂの検出結果は、ＨＶＥＣＵ１１に出力されている。

充電装置１５は、図２に示すように、外部電源（たとえば、家庭用電源）５００を用いてＨＶバッテリ１３を充電するために設けられている。すなわち、ハイブリッド車両１００は、いわゆるプラグインハイブリッド車両である。この充電装置１５は、ＨＶバッテリ１３とインレット１７との間に設けられており、外部電源５００から供給される交流電力を直流電力に変換してＨＶバッテリ１３に出力する。

インレット１７は、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）である充電ケーブル５１０を接続可能に構成されている。充電ケーブル５１０は、一方端にコネクタ５１１が設けられるとともに、他方端にプラグ（図示省略）が設けられている。コネクタ５１１はインレット１７に着脱可能に構成され、プラグは外部電源５００に接続可能に構成されている。

また、充電ケーブル５１０には、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device：充電回路遮断装置）５１２が設けられている。ＣＣＩＤ５１２は、プラグとコネクタ５１１とを接続または遮断するリレー５１２ａと、リレー５１２ａのオン／オフ状態を制御するコントロールパイロット回路５１２ｂとを有する。このため、充電ケーブル５１０は、リレー５１２ａがオン状態の場合に、外部電源５００からハイブリッド車両１００に電力を供給可能な状態になり、リレー５１２ａがオフ状態の場合に、外部電源５００からハイブリッド車両１００に電力を供給不可能な状態になる。

リレー５１２ａは、一対の電力ライン５１３にそれぞれ設けられている。コントロールパイロット回路５１２ｂは、コネクタ５１１およびインレット１７を介してＨＶＥＣＵ１１にパイロット信号を出力している。

パイロット信号は、ハイブリッド車両１００に充電ケーブル５１０の定格電流などを通知するための信号であり、ＨＶＥＣＵ１１がリレー５１２ａのオン／オフ状態を制御するための信号としても用いられる。具体的には、コントロールパイロット回路５１２ｂは、ＨＶＥＣＵ１１により操作されるパイロット信号の電位の変化に基づいてリレー５１２ａのオン／オフ状態を制御する。

充電装置１５は、整流回路１５１と、ＤＣ／ＡＣ変換回路１５２と、絶縁トランス１５３と、整流回路１５４と、充電ＥＣＵ１５５とを含んでいる。

整流回路１５１は、外部電源５００から供給される交流電力を直流電力に整流してＤＣ／ＡＣ変換回路１５２に出力する。ＤＣ／ＡＣ変換回路１５２は、整流回路１５１から供給される直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス１５３に出力する。

絶縁トランス１５３は、コアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを有する。一次コイルおよび二次コイルは、それぞれ、ＤＣ／ＡＣ変換回路１５２および整流回路１５４に接続されている。絶縁トランス１５３は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１５２から供給される交流電力を巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路１５４に出力する。

整流回路１５４は、絶縁トランス１５３から供給される交流電力を直流電力に整流してＨＶバッテリ１３（接地ラインＮＬ４および電源ラインＰＬ４間）に出力する。充電ＥＣＵ１５５は、ＨＶＥＣＵ１１から送信される制御信号を受信するとともに、その制御信号などに基づいてＤＣ／ＡＣ変換回路１５２などの駆動信号を生成し、その駆動信号をＤＣ／ＡＣ変換回路１５２などに出力する。充電ＥＣＵ１５５には、整流回路１５１とＤＣ／ＡＣ変換回路１５２との間における電力線対間の電圧を検出する電圧センサ１５ａ、充電装置１５の出力電圧を検出する電圧センサ１５ｂ、および、充電装置１５の出力電流を検出する電流センサ１５ｃが接続されている。

充電装置１５には、整流回路１５１とインレット１７との間にリレー１５６が設けられている。また、充電装置１５には、整流回路１５１とＤＣ／ＡＣ変換回路１５２との間に電力線対間の電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１５７と、出力電圧の変動を平滑化するためのコンデンサ１５８と、逆流防止用のダイオード１５９とが設けられている。

−ユーザインターフェース−
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００のユーザインターフェースについて説明する。

ハイブリッド車両１００は、図４に示すように、パワースイッチ２１と、シフト操作装置２２と、コンビネーションメータ２３とを備えている。

パワースイッチ２１は、ハイブリッドシステム（車両システム）を起動および停止させるために設けられている。パワースイッチ２１は、ドライバを含む搭乗者（利用者）により操作された場合に、その操作に応じた信号をＨＶＥＣＵ１１に出力する。ＨＶＥＣＵ１１は、パワースイッチ２１から出力された信号などに基づいてハイブリッドシステムの起動および停止を開始する。

ここで、ハイブリッドシステムとは、エンジン１の運転制御、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の駆動制御、エンジン１、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２の協調制御などを含む各種制御を実行することにより、ハイブリッド車両１００の走行を制御するシステムである。

シフト操作装置２２は、シフトポジションの切替指示をドライバから受け付けるために設けられている。シフト操作装置２２は、セレクタレバー２２ａと、Ｐポジションスイッチ２２ｂとを有する。

セレクタレバー２２ａは、シフトポジションを、前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）、アクセルオフ時の制動力（エンジンブレーキ）が大きな前進走行用のブレーキポジション（Ｂポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、および、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）に切り替えるために設けられている。Ｐポジションスイッチ２２ｂは、シフトポジションを駐車用のパーキングポジション（Ｐポジション）に切り替えるために設けられている。

セレクタレバー２２ａは、各シフトポジションへと移動（操作）可能に設けられている。そして、セレクタレバー２２ａの移動はシフトポジションセンサ２２ｃにより検出される。シフトポジションセンサ２２ｃは、セレクタレバー２２ａが操作されたことを検出した場合に、その操作に応じた信号をＨＶＥＣＵ１１に出力する。また、Ｐポジションスイッチ２２ｂは、ドライバにより操作された場合に、ＨＶＥＣＵ１１に信号を出力する。

コンビネーションメータ２３は、各種情報を表示するディスプレイ２３ａおよびインジケータランプ２３ｂと、警告音を発生するブザー２３ｃと、コンビネーションメータ２３を制御するメータコンピュータ２３ｄとを含んでいる。なお、コンビネーションメータ２３は、本発明の「表示部」の一例である。

−走行状態−
次に、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の走行状態の一例について説明する。

たとえば、ハイブリッド車両１００は、発進時および低車速の軽負荷走行時などにおいて、エンジン１の運転を停止し、モータＭＧ２を力行制御して走行（ＥＶ走行）を行う。

また、ハイブリッド車両１００は、定常走行時などにおいて、エンジン１を主動力源として走行を行い、ジェネレータＭＧ１を回生制御するとともに、その回生制御で得られた電気エネルギでモータＭＧ２を補助的に力行制御する。

また、ハイブリッド車両１００は、加速時などにおいて、エンジン１を駆動するとともに、ジェネレータＭＧ１を回生制御して得られた電気エネルギおよびＨＶバッテリ１３の電気エネルギでモータＭＧ２を力行制御して走行を行う。

また、ハイブリッド車両１００は、減速時（アクセルをオフ時）などにおいて、モータＭＧ２を回生制御することにより、制動トルクを付与するとともに、エネルギ回収を行ってＨＶバッテリ１３の充電を行う。

また、ハイブリッド車両１００は、後進時には、モータＭＧ２を前進時に対して逆回転方向に力行制御する。

−ハイブリッドシステムの起動処理−
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００のハイブリッドシステムの起動処理について説明する。なお、以下の各ステップはＨＶＥＣＵ１１（図２参照）により実行される。

まず、ステップＳ１において、ハイブリッドシステムの起動操作がされたか否かが判断される。具体的には、ブレーキペダルが踏まれた状態でパワースイッチ２１（図４参照）が操作されたか否かが判断される。そして、起動操作がされたと判断された場合には、ステップＳ２に移る。その一方、起動操作がされていないと判断された場合には、ステップＳ１が繰り返し行われる。すなわち、ハイブリッド車両１００は起動操作がされるまで待機する。

次に、ステップＳ２において、ＨＶバッテリ１３のバッテリモジュール１３１（図２参照）が故障しているか否かが判断される。バッテリモジュール１３１が故障しているか否かは、たとえば、電池監視ユニット１３２から送信されるバッテリモジュール１３１に関する情報に基づいて判断される。なお、バッテリモジュール１３１の故障とは、たとえば、バッテリモジュール１３１が充放電不可能な状態になることをいう。そして、バッテリモジュール１３１が故障していると判断された場合には、ステップＳ３に移る。その一方、バッテリモジュール１３１が故障していないと判断された場合には、ステップＳ１５に移る。

次に、ステップＳ３において、コンビネーションメータ２３（図４参照）にプラグイン（外部電源５００と充電装置１５との接続）を促すメッセージが表示される。たとえば、メータコンピュータ２３ｄにより「バッテリが使用できません。プラグを挿入してください。」とのメッセージをディスプレイ２３ａに表示する。

次に、ステップＳ４において、プラグインされたか否かが判断される。すなわち、インレット１７（図２参照）に充電ケーブル５１０を介して外部電源５００が接続されたか否かが判断される。なお、この接続されたか否かの判断は、たとえば、充電ケーブル５１０のコントロールパイロット回路５１２ｂから出力されるパイロット信号に基づいて判断される。そして、プラグインされたと判断された場合には、ステップＳ５に移る。その一方、プラグインされていないと判断された場合には、ステップＳ４が繰り返し行われる。すなわち、ハイブリッド車両１００はプラグインされるまで待機する。

次に、ステップＳ５において、コンビネーションメータ２３にＰポジションへの設定を促すメッセージが表示される。たとえば、メータコンピュータ２３ｄにより「Ｐに入れてください。」とのメッセージをディスプレイ２３ａに表示する。

次に、ステップＳ６において、Ｐポジションスイッチ２２ｂ（図４参照）からの出力信号に基づいて、シフトポジションがＰポジションに設定されたか否かが判断される。そして、Ｐポジションに設定されたと判断された場合には、ステップＳ７に移る。その一方、Ｐポジションに設定されていないと判断された場合には、ステップＳ６が繰り返し行われる。すなわち、ハイブリッド車両１００はＰポジションに設定されるまで待機する。

次に、ステップＳ７において、充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅ（図２参照）が接続されるとともに、充電装置１５が駆動される。これにより、故障したバッテリモジュール１３１の代わりに、外部電源５００から充電装置１５を介してＰＣＵ１４に電力が供給される。なお、充電装置１５では、充電ＥＣＵ１５５により、リレー１５６が接続されるとともに、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間の電圧が一定となるように、ＤＣ／ＡＣ変換回路などの駆動が制御される。また、バッテリモジュール１３１が故障していることから、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃはオフ状態であり、バッテリモジュール１３１とＰＣＵ１４および充電装置１５とは電気的に分離されている。

次に、ステップＳ８において、ＭＧＥＣＵ１４４（図３参照）から出力される駆動信号によりインバータ１４２が駆動されることによって、外部電源５００から充電装置１５を介して供給される電力によりジェネレータＭＧ１がエンジン１をクランキングする。そして、エンジンＥＣＵ１２（図１参照）により燃料噴射量制御および点火時期制御などが実行される。

次に、ステップＳ９において、エンジン１が起動（完爆）したか否かが判断される。エンジン１が起動したか否かは、たとえば、クランクポジションセンサ（図示省略）の検出結果に基づいて判断されるエンジン１の回転数が予め設定された値を超えたか否かによって判断される。そして、エンジン１が起動したと判断された場合には、充電装置１５の駆動が停止されるとともに、充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅが遮断され、ステップＳ１０に移る。その一方、エンジン１が起動していないと判断された場合には、ステップＳ１３に移る。

次に、ステップＳ１０において、コンビネーションメータ２３にプラグアウト（外部電源５００と充電装置１５との接続解除）を促すメッセージが表示される。たとえば、メータコンピュータ２３ｄにより「エンジンが起動しました。プラグを抜いてください。」とのメッセージをディスプレイ２３ａに表示する。

次に、ステップＳ１１において、プラグアウトされたか否かが判断される。すなわち、インレット１７から充電ケーブル５１０が抜かれたか否かが判断される。なお、この抜かれたか否かの判断は、たとえば、インレット１７からのケーブル接続信号に基づいて判断される。そして、プラグアウトされたと判断された場合には、ステップＳ１２に移る。その一方、プラグアウトされていないと判断された場合には、ステップＳ１１が繰り返し行われる。すなわち、ハイブリッド車両１００はプラグアウトされるまで待機する。

次に、ステップＳ１２において、ハイブリッドシステムが起動し、走行可能な状態（Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ状態）である旨を示すインジケータランプ２３ｂ（図４参照）が点灯される。なお、このとき、バッテリモジュール１３１が故障し、システムメインリレー１３３ａ〜１３３ｃが遮断されており、いわゆるバッテリレス走行可能な状態である。

ここで、バッテリレス走行では、ＨＶＥＣＵ１１により算出されたトータル出力に応じた動力がエンジン１から出力されるようにエンジン１を運転制御するとともに、エンジン１から出力される動力の全てが動力分割機構２、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２によりトルク変換されてカウンタドライブギヤ４ａ（図１参照）に出力されるようにジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２が駆動制御される。すなわち、バッテリレス走行では、バッテリモジュール１３１での充放電が行われず、ＰＣＵ１４において充電量と放電量とが均衡するように制御される。

また、エンジン１が起動していないと判断された場合には（ステップＳ９：No）、ステップＳ１３において、エンジン１が起動不可であるか否かが判断される。たとえば、クランキングを開始してから所定の時間が経過した場合に、エンジン１が起動不可であると判断する。エンジン１が起動不可ではないと判断された場合には、ステップＳ９に戻る。その一方、エンジン１が起動不可であると判断された場合には、充電装置１５の駆動が停止されるとともに、充電リレー１３３ｄおよび１３３ｅが遮断され、ステップＳ１４に移る。

次に、ステップＳ１４において、コンビネーションメータ２３に走行不可を通知するメッセージが表示される。たとえば、メータコンピュータ２３ｄにより「エンジンが起動できませんでした。」とのメッセージをディスプレイ２３ａに表示する。この場合には、バッテリモジュール１３１が故障し、外部電源５００を用いてもエンジン１を起動させることができないことから、走行不可能な状態である。

また、バッテリモジュール１３１が故障していないと判断された場合には（ステップＳ２：No）、ステップＳ１５において、システムメインリレー１３３ａおよび１３３ｃが接続される。そして、システムメインリレー１３３ｂが接続されるとともに、システムメインリレー１３３ｃが遮断される。これにより、バッテリモジュール１３１からＰＣＵ１４に電力が供給される。

次に、ステップＳ１６において、ＥＶ走行可能であるか否かが判断される。なお、たとえば、エンジン１の暖機が必要なく、かつ、バッテリモジュール１３１を充電する必要がない場合にＥＶ走行可能であると判断される。そして、ＥＶ走行できないと判断された場合には、ステップＳ１７に移る。その一方、ＥＶ走行できると判断された場合には、ステップＳ１８に移る。

次に、ステップＳ１７において、エンジン１が始動される。このとき、ＭＧＥＣＵ１４４から出力される駆動信号によりインバータ１４２が駆動されることによって、バッテリモジュール１３１から供給される電力によりジェネレータＭＧ１がエンジン１をクランキングする。

その後、ステップＳ１８において、ハイブリッドシステムが起動し、走行可能な状態（Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ状態）である旨を示すインジケータランプ２３ｂが点灯される。この場合には、バッテリモジュール１３１が故障しておらず、通常の走行が可能である。すなわち、エンジン１を停止してモータＭＧ２の駆動により走行することが可能であるとともに、バッテリモジュール１３１を充放電しながら走行することが可能である。

−効果−
本実施形態では、上記のように、外部電源５００から充電装置１５を介して供給される電力によりエンジン１をクランキング可能にジェネレータＭＧ１を構成することによって、バッテリモジュール１３１が故障している場合にも、エンジン１を起動させることができる。そして、エンジン１の起動後はバッテリレス走行を行うことができる。これにより、ハイブリッド車両１００を修理工場などまで移動させるための退避走行をすることができる。

また、本実施形態では、エンジン１の動力により発電するジェネレータＭＧ１と、エンジン１の動力を前輪９およびジェネレータＭＧ１に分割して伝達する動力分割機構２と、ジェネレータＭＧ１により発電された電力によって駆動されるモータＭＧ２とを設けることによって、充電量と発電量との均衡を図りながらバッテリレス走行することができる。

また、本実施形態では、バッテリモジュール１３１が故障している場合に、プラグインを促すメッセージを表示し、エンジン１が起動した場合に、プラグアウトを促すメッセージを表示することによって、バッテリモジュール１３１の故障時に、ドライバが取るべき対応を知ることができる。

また、本実施形態では、プラグアウトされた後に、ハイブリッドシステムが起動し、走行可能な状態（Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ状態）である旨を示すインジケータランプ２３ｂを点灯することによって、ドライバが走行可能になったことを知ることができる。

また、本実施形態では、エンジン１が起動できなかった場合に、走行不可を通知するメッセージを表示することによって、ドライバが走行不可能であることを知ることができる。

また、本実施形態では、Ｐポジションに設定された後に、エンジン１のクランキングを行うことによって、クランキングトルクが前輪９に出力されるのを防止することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。

たとえば、本実施形態では、ＦＦ方式のハイブリッド車両１００に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、ＦＲ方式または４ＷＤ方式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。

また、本実施形態では、２個のモータジェネレータ（ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２）がハイブリッド車両１００に設けられる例を示したが、これに限らず、３個以上のモータジェネレータがハイブリッド車両に設けられていてもよい。たとえば、本実施形態によるハイブリッド車両１００において、ジェネレータＭＧ１およびモータＭＧ２に加えて、後輪車軸を駆動するモータジェネレータが設けられていてもよい。

また、本実施形態では、外部電源５００が家庭用電源であり、交流電力である例を示したが、これに限らず、外部電源５００が直流電力であってもよい。

また、本実施形態では、電池監視ユニット１３２から送信されるバッテリモジュール１３１に関する情報に基づいて、バッテリモジュール１３１が故障したか否かを判断する例を示したが、これに限らず、前回トリップ時にバックアップＲＡＭに記憶されたバッテリモジュール１３１に関する情報に基づいて、バッテリモジュール１３１が故障したか否かを判断するようにしてもよい。

また、本実施形態では、Ｐポジションへの設定を促すメッセージを表示する例を示したが、これに限らず、予めＰポジションに設定されていた場合に、このメッセージの表示を省略するようにしてもよい。

また、本実施形態のステップＳ１３では、クランキングを開始してから所定の時間が経過した場合に、エンジン１が起動不可であると判断する例を示したが、これに限らず、外部電源５００が落ちた場合に、エンジン１が起動不可であると判断するようにしてもよい。

１ エンジン
２ 動力分割機構
９ 前輪（駆動輪）
１５ 充電装置
２３ コンビネーションメータ（表示部）
１００ ハイブリッド車両
１３１ バッテリモジュール（蓄電装置）
５００ 外部電源
ＭＧ１ ジェネレータ（発電機）
ＭＧ２ モータ（電動機）

Claims (5)

1. 駆動輪を駆動するためのエンジンおよび電動機と、
   前記エンジンの動力により発電可能な発電機と、
   前記電動機に供給される電力を蓄電する蓄電装置と、
   外部電源を用いて前記蓄電装置を充電する充電装置とを備え、
   前記発電機は、前記蓄電装置から供給される電力により前記エンジンをクランキング可能に構成され、かつ、前記蓄電装置が故障している場合には、外部電源から前記充電装置を介して供給される電力により前記エンジンをクランキング可能に構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   前記エンジンの動力を前記駆動輪および前記発電機に分割して伝達する動力分割機構を備え、
   前記電動機は、前記発電機により発電された電力により駆動可能に構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両において、
   車両システムの起動時に前記蓄電装置が故障している場合に、前記充電装置と外部電源との接続を利用者に促す表示を行う表示部を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
4. 請求項３に記載のハイブリッド車両において、
   前記充電装置と外部電源とが接続された場合に、前記外部電源から前記充電装置を介して供給される電力により前記発電機が前記エンジンをクランキングすることによって前記エンジンが起動したときに、前記表示部は、前記充電装置と前記外部電源との接続解除を利用者に促す表示を行うように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。
5. 請求項４に記載のハイブリッド車両において、
   前記表示部は、前記充電装置と前記外部電源とが接続解除された場合に、走行可能な状態である旨を示す表示を行うように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。

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