JP2013180647A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＮ（ニュートラル）レンジに切り替えられた場合であっても車両走行不能となることを回避する。
【解決手段】ＥＣＵは、バッテリレス走行制御中（Ｓ１０にてＹＥＳ）にシフトレンジがＮレンジに切り替えられると（Ｓ１１にてＹＥＳ）、コンバータの降圧制御を停止し（Ｓ１２）、その後、システム電圧ＶＬが基準電圧αよりも低下すると（Ｓ１３にてＹＥＳ）、補機装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ａ／Ｃインバータ）の動作を停止する（Ｓ１４）。ＥＣＵは、シフトレンジが非Ｎレンジに復帰された場合（Ｓ１１にてＮＯ）、システム電圧ＶＬが第１しきい電圧βよりも低いと（Ｓ１５にてＹＥＳ）、エンジンの動力を用いてジェネレータが発電した電力でシステム電圧ＶＬを上昇させるＶＬプリチャージを開始し（Ｓ１６）、走行トルクの発生を一時的に停止させる（Ｓ１７）。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン、モータ、ジェネレータを備える車両に関する。

近年、エンジンおよびモータの少なくともいずれかの動力を用いて走行するハイブリッド車両が広く普及しつつある。ハイブリッド車両のなかには、モータとは別に、エンジンの動力で発電するジェネレータを備えるものがある。

特開２０１０−２４７７２５号公報（特許文献１）には、エンジンと、モータと、ジェネレータと、バッテリと、モータおよびジェネレータとバッテリとの間で電圧変換を行なうコンバータとを含む駆動装置を備えるハイブリッド車両において、バッテリの異常時に、バッテリを駆動装置から切り離し、エンジンの動力を用いてジェネレータが発電した電力でモータを駆動させて車両を走行させる制御（以下、「バッテリレス走行制御」ともいう）を行なう技術が開示されている。

また、特許文献１には、バッテリレス走行制御を行なう際、コンバータのモータ側の電圧（以下「システム電圧ＶＨ」ともいう）とコンバータのバッテリ側の電圧（以下「システム電圧ＶＬ」ともいう）との関係がＶＨ＞ＶＬとなるようにモータとジェネレータとの電力バランスをとった上で、バッテリを駆動装置から切り離す点が開示されている。

特開２０１０−２４７７２５号公報 特開２００７−３２０４９７号公報 特開２０１０−１６２９９６号公報 特開２００７−３１８８４９号公報

ところで、バッテリレス走行制御中にユーザによってシフトレンジがＮ（ニュートラル）レンジに切り替えられると、モータに供給可能な電圧であるシステム電圧ＶＨ，ＶＬが著しく低下して車両走行不能となる可能性がある。しかしながら、特許文献１にはそのような課題およびその対策について何ら言及されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがニュートラルレンジに切り替えられた場合であっても車両走行不能となることを回避することである。

この発明に係る車両は、車両を走行させるための走行トルクを出力する駆動装置と、駆動装置を制御する制御装置とを備える。駆動装置は、エンジンと、バッテリと、バッテリに対して互いに並列に接続されたモータおよびジェネレータと、バッテリとモータとを結ぶ電力線に接続された補機装置とを含む。制御装置は、バッテリの異常時に、バッテリを駆動装置から切り離し、エンジンの動力を用いてジェネレータが発電した電力でモータを駆動させるバッテリレス走行制御を行なう。制御装置は、シフトレンジが非ニュートラルレンジである場合はジェネレータによる発電を許容し、シフトレンジがニュートラルレンジである場合はジェネレータによる発電を許容しない。制御装置は、バッテリレス走行制御中に、シフトレンジが非ニュートラルレンジからニュートラルレンジに切り替えられた場合、補機装置の動作を停止させ、シフトレンジが非ニュートラルレンジに復帰された場合、モータに供給可能なシステム電圧が第１しきい値よりも低いときは、エンジンの動力を用いてジェネレータが発電した電力でシステム電圧を回復させるプリチャージ制御を実行する。

好ましくは、制御装置は、プリチャージ制御の実行によってシステム電圧が第１しきい値よりも高い第２しきい値まで回復した場合に、プリチャージ制御を停止するとともに補機装置の動作を許可する。

好ましくは、制御装置は、プリチャージ制御を実行する際、走行トルクの発生を一時的に停止させ、プリチャージ制御の実行によってシステム電圧が第２しきい値まで回復した場合に走行トルクの発生を許可する。

好ましくは、駆動装置は、バッテリとモータとの間で電圧変換を行なうコンバータをさらに含む。ジェネレータは、コンバータに対してモータと並列に接続される。補機装置は、バッテリとコンバータとを結ぶ電力線に接続される。制御装置は、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがニュートラルレンジに切り替えられた場合、コンバータの動作を停止し、システム電圧が基準電圧よりも低いときに補機装置の動作を停止させる。

好ましくは、制御装置は、プリチャージ制御の実行によってシステム電圧が第２しきい値まで回復した場合に、プリチャージ制御を停止するとともに、コンバータの動作、補機装置の動作および走行トルクの発生を許可する。

好ましくは、駆動装置は、バッテリとコンバータとを結ぶ２本の電力線間に設けられ電力線間の電力変動を平滑化するコンデンサをさらに備える。システム電圧は、コンデンサの両端電圧である。

好ましくは、補機装置は、補機用コンバータおよび空調装置の少なくともいずれかを含む。

本発明によれば、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがニュートラルレンジに切り替えられた場合であっても車両走行不能となることを回避することができる。

車両の全体ブロック図である。 動力分割機構の共線図を示す図である。 第１ＭＧ，第２ＭＧを駆動制御するための電気システムの回路図である。 ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。 システム電圧ＶＬ，ＶＨ等の変化の様子を例示した図（その１）である。 システム電圧ＶＬ，ＶＨ等の変化の様子を例示した図（その２）である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に従う車両１の全体ブロック図である。車両１は、車両１を走行させるための走行トルクを出力する駆動装置と、この駆動装置を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０００とを備える。

駆動装置は、エンジン１００、第１ＭＧ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２００、動力分割機構３００、第２ＭＧ４００、プロペラ軸（出力軸）５６０、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６００、バッテリ７００、およびＳＭＲ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｍａｉｎ Ｒｅｌａｙ）７１０を含む。

エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジン１００の動力は動力分割機構３００に入力される。

動力分割機構３００は、エンジン１００から入力された動力を、出力軸５６０への動力と第１ＭＧ２００への動力とに分割する。

動力分割機構３００は、サンギヤ（Ｓ）３１０と、リングギヤ（Ｒ）３２０と、サンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合するピニオンギヤ（Ｐ）３４０と、ピニオンギヤ（Ｐ）３４０を自転かつ公転自在に保持しているキャリア（Ｃ）３３０とを有する遊星歯車機構である。

キャリア（Ｃ）３３０はエンジン１００のクランクシャフトに連結される。サンギヤ（Ｓ）３１０は第１ＭＧ２００のロータに連結される。リングギヤ（Ｒ）３２０は出力軸５６０に連結される。

第１ＭＧ２００および第２ＭＧ４００は、交流の回転電機であって、電動機（モータ）としても発電機（ジェネレータ）としても機能する。第１ＭＧ２００は、主として、動力分割機構３００を介して伝達されるエンジン１００の動力を用いてジェネレータとして機能するように制御される。

第２ＭＧ４００のロータは、出力軸５６０に連結される。出力軸５６０は、動力分割機構３００を介して伝達されるエンジン１００の動力、および第２ＭＧ４００の動力の少なくともいずれかの動力によって回転する。出力軸５６０の回転力は減速機８１を介して左右の駆動輪８２に伝達される。これにより、車両１が走行される。

図２は、動力分割機構３００の共線図を示す。動力分割機構３００が上述のように構成されることによって、サンギヤ（Ｓ）３１０の回転速度（＝第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１）、キャリア（Ｃ）３３０の回転速度（＝エンジン回転速度Ｎｅ）、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転速度（＝第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２、すなわち車速Ｖ）は、動力分割機構３００の共線図上で直線で結ばれる関係（いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）になる。

図１に戻って、ＰＣＵ６００は、バッテリ７００から供給される高電圧の直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００に出力する。これにより、第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００が駆動される。また、ＰＣＵ６００は、第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００によって発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリ７００へ出力する。これにより、バッテリ７００が充電される。

バッテリ７００は、第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００を駆動するための高電圧（たとえば２００Ｖ程度）の直流電力を蓄える二次電池である。バッテリ７００は、代表的にはニッケル水素やリチウムイオンを含んで構成される。なお、バッテリ７００に代えて、大容量のキャパシタも採用可能である。

ＳＭＲ７１０は、バッテリ７００とＰＣＵ６００を含む電気システムとの接続状態を切り替えるためのリレーである。

ＥＣＵ１０００には、アクセルポジションセンサ３１、シフトポジションセンサ３２などが接続される。アクセルポジションセンサ３１は、実アクセル開度Ａ（ユーザによるアクセルペダルの実操作量）を検出する。シフトポジションセンサ３２は、シフトポジションＳＰ（ユーザによって操作されるシフトレバーの位置）を検出する。これらの各センサは検出結果をＥＣＵ１０００に出力する。

ＥＣＵ１０００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行する。ＥＣＵ１０００は、演算処理の結果に基づいて車両１に搭載される各機器を制御する。

図３は、第１ＭＧ２００，第２ＭＧ４００を駆動制御するための電気システムの回路図である。この電気システムは、第１ＭＧ２００、第２ＭＧ４００、ＰＣＵ６００、バッテリ７００、ＳＭＲ７１０、ＥＣＵ１０００で構成される。ＰＣＵ６００は、コンバータ６１０、インバータ６２０，６３０を含む。

ＳＭＲ７１０は、バッテリ７００とコンバータ６１０とを接続する２本の電力線ＰＬ０，ＮＬ上にそれぞれ設けられる２つのリレーを備える。ＳＭＲ７１０がオフ状態（２つのリレーの少なくとも一方がオフ状態）であると、バッテリ７００は電気システムから切り離される。ＳＭＲ７１０がオン状態（２つのリレーの双方がオン状態）であると、バッテリ７００が電気システムに接続される。ＳＭＲ７１０は、ＥＣＵ１０００からの制御信号に応じて制御（オンオフ）される。

コンバータ６１０は、リアクトルおよび２つのスイッチング素子（上アームＱ１，下アームＱ２）によって構成される、一般的な昇圧チョッパ回路の構成を有する。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードが接続される。

電力線ＰＬ０，ＮＬ間には、電力変動を平滑化するコンデンサＣ０が設けられる。電力線ＰＬ０，ＮＬ間の電圧（すなわちコンデンサＣ０の両端電圧、以下「システム電圧ＶＬ」ともいう）は、電圧センサ１８０によって検出され、ＥＣＵ１０００に送信される。

コンバータ６１０は、電力線ＰＬ１，ＮＬによってインバータ６２０，６３０に電気的に接続される。

電力線ＰＬ１，ＮＬ間には、電力変動を平滑化するコンデンサＣ１が設けられる。電力線ＰＬ１，ＮＬ間の電圧（すなわちコンデンサＣ１の両端電圧、以下「システム電圧ＶＨ」ともいう）は、電圧センサ１８１によって検出され、ＥＣＵ１０００に送信される。

コンバータ６１０は、システム電圧ＶＨとシステム電圧ＶＬとの間で、双方向の電圧変換を行なう。バッテリ７００から放電された電力を第１ＭＧ２００もしくは第２ＭＧ４００に供給する際、システム電圧ＶＬがコンバータ６１０により昇圧される。逆に、第１ＭＧ２００もしくは第２ＭＧ４００により発電された電力をバッテリ７００に充電する際、システム電圧ＶＨがコンバータ６１０により降圧される。なお、コンバータ６１０を停止しても、ＶＬ＞ＶＨであれば、システム電圧ＶＬがそのままインバータ６２０，６３０側に出力される。すなわち、コンバータ６１０を停止したとしても、少なくともシステム電圧ＶＬ以上の電圧を第２ＭＧ４００に供給可能である。

インバータ６２０，６３０は、コンバータ６１０に対して互いに並列に接続される。
インバータ６２０は、コンバータ６１０と第１ＭＧ２００との間に接続される。インバータ６２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つスイッチング素子（上アームおよび下アーム）を有する。各スイッチング素子には逆並列ダイオードが設けられている。

インバータ６３０は、コンバータ６１０と第２ＭＧ４００との間に接続される。インバータ６３０は、インバータ６２０と同様に、一般的な三相インバータの構成を有する。すなわち、インバータ６３０は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分の上下アームと、各アームに設けられる逆並列ダイオードとを含む。

インバータ６２０は直流のシステム電圧ＶＨを交流電圧に変換して第１ＭＧ２００に供給する。また、インバータ６２０は第１ＭＧ２００が発電した交流電力を直流電力に変換する。同様に、インバータ６３０はシステム電圧ＶＨを交流電圧に変換して第２ＭＧ４００に供給する。また、インバータ６３０は第２ＭＧ４００が発電した交流電力を直流電力に変換する。

第１ＭＧ２００および第２ＭＧ４００は電力線ＰＬ１，ＮＬを介して互いに電気的に接続されているので、第１ＭＧ２００および第２ＭＧ４００の一方で発電される電力を他方で消費することができる。したがって、ＳＭＲ７１０がオン状態となりバッテリ７００が電気システムに接続された状態では、バッテリ７００は、第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００の発電電力や不足電力により充放電されることになる。逆に、ＳＭＲ７１０がオフ状態となりバッテリ７００が電気システムから切り離された状態では、バッテリ７００を電力バッファとして用いることができないため、第１ＭＧ２００と第２ＭＧ４００との間で電力収支のバランスをとる必要がある。

さらに、この電気システムは、補機装置８００を含む。補機装置８００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（補機用コンバータ）８１０、補機バッテリ８２０、Ａ／Ｃ（Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）インバータ８３０、Ａ／Ｃコンプレッサ８４０を含む。なお、これらは補機装置８００の代表的なものを示したもので、実際には車両１の走行を補助する他のさまざまな電気機器を含んで構成される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０は電力線ＰＬ０，ＮＬに接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０は、ＥＣＵ１０００からの制御信号に応じて動作し、電力線ＰＬ０，ＮＬ間のシステム電圧ＶＬを低電圧（たとえば１２ボルト程度）に降圧して補機バッテリ８２０に出力する。これにより、補機バッテリ８２０がバッテリ７００またはコンデンサＣ０に蓄えられた電力で充電される。なお、補機バッテリ８２０は、低電圧補機類（たとえばＥＣＵ１０００など）に接続されており、これらに低電圧の電力を供給する。

Ａ／Ｃインバータ８３０も電力線ＰＬ０，ＮＬに接続される。Ａ／Ｃインバータ８３０は、ＥＣＵ１０００からの制御信号に応じて動作し、電力線ＰＬ０，ＮＬから受ける電力（バッテリ７００またはコンデンサＣ０に蓄えられた電力）をＡ／Ｃコンプレッサ８４０を駆動するための電力に変換してＡ／Ｃコンプレッサ８４０に出力する。これにより、Ａ／Ｃコンプレッサ８４０が駆動され、車室内の空調が行なわれる。

ＥＣＵ１０００は、実アクセル開度Ａを用いて制御用アクセル開度Ａｃを設定し、制御用アクセル開度Ａｃに応じた走行トルクで車両１を走行させるように、駆動装置（エンジン１００、コンバータ６１０、インバータ６２０，６３０など）を制御する。

ＥＣＵ１０００は、シフトポジションＳＰに応じて車両１のシフトレンジを切り替える。具体的には、ＥＣＵ１０００は、シフトポジションＳＰがＤ（ドライブ）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションである場合、シフトレンジをそれぞれＤレンジ、Ｒレンジ、Ｐレンジ、Ｎレンジに切り替える。Ｄレンジでは、前進方向の走行トルクが駆動輪８２に伝達される状態となる。Ｒレンジでは、後進方向の走行トルクが駆動輪８２に伝達される状態となる。Ｐレンジでは、出力軸５６０が固定され、駆動輪８２が回転しない状態となる。Ｎレンジでは、走行トルクが駆動輪８２に伝達されない状態となる。

ＥＣＵ１０００は、シフトレンジがＮレンジ以外のレンジ（本実施の形態ではＤ、Ｒ、Ｐのいずれかのシフトレンジ、以下「非Ｎレンジ」という）である場合、第１，第２ＭＧ２００，４００が力行トルクおよび回生トルクを発生することを許容する。すなわち、ＥＣＵ１０００は、インバータ６２０，６３０のスイッチング素子のゲート状態を制御することで、第１，第２ＭＧ２００，４００がモータあるいはジェネレータとして機能することを許容する。

一方、ＥＣＵ１０００は、シフトレンジがＮレンジである場合、第１，第２ＭＧ２００，４００が力行トルクおよび回生トルクを発生することを許容しない。すなわち、ＥＣＵ１０００は、インバータ６２０，６３０の全ゲート遮断を行なうことで、第１，第２ＭＧ２００，４００がモータあるいはジェネレータとして機能することを許容しない。さらに、ＥＣＵ１０００は、シフトレンジがＮレンジである場合、実アクセル開度Ａがどのような値であるかに関わらず、制御用アクセル開度Ａｃを０に設定する。これにより、Ｎレンジでユーザの意図しない駆動力が発生されることが回避される。

次に、バッテリレス走行制御について説明する。ＥＣＵ１０００は、バッテリ７００に異常が発生すると、ＳＭＲ７１０をオフ状態としてバッテリ７００を駆動装置から切り離した状態で車両１を走行させるフェールセーフ制御を行なう。このフェールセーフ制御が「バッテリレス走行制御」である。

バッテリレス走行制御時には、バッテリ７００を電力バッファとして使用することができないため、エンジン１００の動力を用いて第１ＭＧ２００で発電した電力で第２ＭＧ４００を駆動させる必要がある。そのため、バッテリレス走行制御時には、ＥＣＵ１０００は、第１ＭＧ２００の発電量と第２ＭＧ４００の電力消費量との収支を調整するように、エンジン１００、第１ＭＧ２００（インバータ６２０）、第２ＭＧ４００（インバータ６３０）を制御する。このとき、第１ＭＧ２００の発電量の一部はコンデンサＣ１に蓄えられる。

以上のような構成を有する車両１において、ＥＣＵ１０００は、バッテリレス走行制御時には、通常、コンバータ６１０のデューティＤｕｔｙ（Ｑ１オン期間（＝Ｑ２オフ期間）とＱ１オフ期間（＝Ｑ２オン期間）の合計期間に対するＱ１オン期間の割合）を制御することでシステム電圧ＶＨを降圧して電力線ＰＬ０に供給する制御（以下「降圧制御」ともいう）を行なう。この降圧制御を行なうことによって、バッテリレス走行制御中においても補機装置８００へ電力を供給することができるとともにシステム電圧ＶＬの安定化が図られる。

ところが、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＮレンジに切り替えられると、上述したように、ＥＣＵ１０００は、インバータ６２０，６３０の全ゲート遮断を行なう。そのため、第１ＭＧ２００による発電ができない状態となる。このような状態で補機装置８００の動作を長時間継続させると、システム電圧ＶＬ，ＶＨが低下してしまい、インバータ６３０から第２ＭＧ４００への電力供給ができなくなる。そのため、その後に非Ｎレンジ（ＤレンジやＰレンジ）に復帰しても車両１の走行を継続することができなくなる可能性がある。

そこで、本実施の形態に係るＥＣＵ１０００は、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＮレンジに切り替えられた場合、降圧制御を一時的に停止するとともに、必要に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０（補機装置８００）の動作を一時的に停止する。これにより、Ｎレンジへの切替によってシステム電圧ＶＨが低下することを極力抑えることができる。そして、その後に非Ｎレンジ（たとえばＤレンジ）に復帰した場合、ＥＣＵ１０００は、必要に応じてエンジン１００の動力を用いて第１ＭＧ２００が発電した電力をコンデンサＣ０に供給してシステム電圧ＶＬを上昇させる制御（以下「ＶＬプリチャージ」という）を行なう。これにより、Ｎレンジ中にシステム電圧ＶＬ，ＶＨが著しく低下していた場合であっても、非Ｎレンジ復帰後に車両１の走行を再開させることができる。これらの点が本実施の形態の最も特徴的な点である。

図４は、上述の機能を実現するためのＥＣＵ１０００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＥＣＵ１０００の動作中、所定周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ１０００は、バッテリレス走行制御中であるか否かを判定する。バッテリレス走行制御中でない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、処理は終了される。

バッテリレス走行制御中である場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１１にて、シフトレンジがＮレンジであるか否かを判定する。

シフトレンジがＮレンジである場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１２にて、上述の降圧制御を停止する。その後、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１３にて、システム電圧ＶＬが基準電圧αよりも低いか否かを判定する。ここで、基準電圧αは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作を停止するか否かの判定基準となる電圧である。基準電圧αは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作を保障可能な電圧に設定される。システム電圧ＶＬが基準電圧αよりも低い場合（Ｓ１３にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１４にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作を停止する。

一方、シフトレンジが非Ｎレンジである場合（Ｓ１１にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１５にて、システム電圧ＶＬが第１しきい電圧βよりも低いか否かを判定する。ここで、第１しきい電圧βは、上述のＶＬプリチャージを開始するか否かの判定基準となる電圧である。第１しきい電圧βは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０、Ａ／Ｃインバータ８３０、コンバータ６１０の少なくともいずれかが動作不能となる電圧に設定される。第１しきい電圧βは、上述の基準電圧αよりも低い値である。

システム電圧ＶＬが第１しきい電圧βよりも低い場合（Ｓ１５にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１６にて、上述のＶＬプリチャージを開始する。具体的には、ＥＣＵ１０００は、エンジン１００の動力を用いて第１ＭＧ２００が発電するようにエンジン１００および第１ＭＧ２００（インバータ６２０）を制御するとともに、コンバータ６１０の上アームＱ１をオン状態に固定する（Ｄｕｔｙ＝１００％に固定する）。これにより、第１ＭＧ２００の発電電力がコンバータ６１０の上アームＱ１を介してコンデンサＣ０に供給されるため、システム電圧ＶＬが上昇する。

ＶＬプリチャージの開始後、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１７にて、走行トルクの発生を一時的に停止させる。具体的には、ＥＣＵ１０００は、実アクセル開度Ａに関わらず、制御用アクセル開度Ａｃを０に設定する。その後、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１８にてＶＬプリチャージを継続する。

一方、システム電圧ＶＬが第１しきい電圧βよりも高い場合（Ｓ１５にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、Ｓ１９にて、システム電圧ＶＬが第２しきい電圧γよりも高いか否かを判定する。ここで、第２しきい電圧γは、ＶＬプリチャージを停止するか否かの判定基準となる電圧である。第２しきい電圧γは、ＶＬプリチャージの開始／停止の判定にヒステリシスを持たせるために、第１しきい電圧βよりも所定値だけ高い値に設定される。第２しきい電圧γは、上述の降圧制御を保障可能な電圧に設定される。なお、第２しきい電圧γを上述の基準電圧αと同じ値としてもよい。

システム電圧ＶＬが第２しきい電圧γよりも低い場合（Ｓ１９にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、処理をＳ１７（走行トルク発生の一時的停止）およびＳ１８（ＶＬプリチャージ）に戻す。

一方、システム電圧ＶＬが第２しきい電圧γよりも高い場合（Ｓ１９にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、Ｓ２０にて、ＶＬプリチャージを停止する。その後、ＥＣＵ１０００は、Ｓ２１にて、降圧制御を実行（再開）するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作を許可する。その後、ＥＣＵ１０００は、Ｓ２２にて、走行トルクの発生を許可する。具体的には、ＥＣＵ１０００は、制御用アクセル開度Ａｃの増加率を所定率未満に制限しつつ、制御用アクセル開度Ａｃを実アクセル開度Ａに近づける。

図５は、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＤレンジからＮレンジに切り替えられた場合のシステム電圧ＶＬ，ＶＨ等の変化の様子を例示的に示す図である。

バッテリレス走行制御中である時刻ｔ１にてシフトレンジがＤレンジからＮレンジに切り替えられると、インバータ６２０，６３０の全ゲート遮断が行なわれる。この際、ＥＣＵ１０００は、コンバータ６１０のデューティＤｕｔｙを０％にして降圧制御を停止することによって、コンデンサＣ１（システム電圧ＶＨ）からコンデンサＣ０（システム電圧ＶＬ）への電荷の流れを停止する。そのため、降圧制御を継続させた場合（従来相当、一点鎖線参照）に比べて、システム電圧ＶＨの低下を必要最小限に抑えることができ、非Ｎレンジ復帰後のシステム電圧ＶＨの早期回復を実現することができる。

時刻ｔ１以降においても、システム電圧ＶＬが第１しきい電圧βに低下するまでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作が継続される。

そして、時刻ｔ２にてシステム電圧ＶＬが第１しきい電圧βまで低下すると、降圧制御に加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作も停止される。これにより、システム電圧ＶＨだけでなくシステム電圧ＶＬの低下も必要最小限に抑えることができる。そのため、システム電圧ＶＬが第１しきい電圧βに低下するまでの時間（すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ８１０、Ａ／Ｃインバータ８３０、コンバータ６１０の少なくともいずれかが動作不能となるまでの時間）を遅延させて、退避走行可能時間を極力延長させることができる。また、その後に非Ｎレンジに復帰された時に走行トルクの発生が一時的に停止されることを回避しやすくなる。仮に非Ｎレンジに復帰された時に走行トルクの発生が一時的に停止されたとしても、システム電圧ＶＬの著しい低下が抑えられているため、走行トルクの発生を早期に再開させることができる。その結果、車両１の走行を継続させることができる。

図６は、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＮレンジからＤレンジに復帰された場合のシステム電圧ＶＬ，ＶＨ等の変化の様子を例示的に示す図である。

時刻ｔ１１以前はシフトレンジがＮレンジであるため、コンバータ６１０の降圧制御は停止されている（Ｄｕｔｙ＝０％とされる）。

時刻ｔ１１にてシフトレンジがＤレンジに復帰されると、システム電圧ＶＬが第１しきい電圧βよりも低いため、ＥＣＵ１０００は、ＶＬプリチャージを開始する。具体的には、ＥＣＵ１０００は、エンジン１００の動力を用いて第１ＭＧ２００が発電するようにエンジン１００および第１ＭＧ２００（インバータ６２０）を制御するとともに、コンバータ６１０の上アームＱ１をオン状態に固定する（Ｄｕｔｙ＝１００％に固定する）。なお、図６に示す例では、エンジン回転速度Ｎｅを上昇させることで発電を促進する例が示されている。

ＶＬプリチャージの開始に伴い、第１ＭＧ２００が発電した電力がコンバータ６１０の上アームＱ１を介してコンデンサＣ０に供給されるため、システム電圧ＶＬが上昇し始める。なお、第１ＭＧ２００が発電した電力はコンデンサＣ１にも供給されるため、システム電圧ＶＨも上昇し始める。

ＥＣＵ１０００は、ＶＬプリチャージによってシステム電圧ＶＬが第２しきい電圧γに回復するまでは、降圧制御の停止およびＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作停止を継続させるとともに、制御用アクセル開度Ａｃを０のまま維持することで走行トルクの発生を一時的に停止させる。

そして、時刻ｔ１２にてシステム電圧ＶＬが第２しきい電圧γまで回復すると、ＥＣＵ１０００は、降圧制御を再開させるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１０およびＡ／Ｃインバータ８３０の動作を許可する。そして、ＥＣＵ１００は、走行トルクの発生を再開させる。この際、ＥＣＵ１０００は、制御用アクセル開度Ａｃの増加率を所定率未満に制限しつつ、制御用アクセル開度Ａｃを実アクセル開度Ａに緩やかに近づける。これにより、Ｄレンジ復帰時に走行トルクが急増されてショックが生じることを回避することができる。

以上のように、本実施の形態に係るＥＣＵ１０００は、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＮレンジに切り替えられた場合、コンバータ６１０の降圧制御を一時的に停止するとともに、補機装置８００の動作を一時的に停止する。そして、その後にシフトレンジが非Ｎレンジに復帰された場合、ＥＣＵ１０００は、必要に応じてＶＬプリチャージを行なうことでシステム電圧ＶＬを走行継続可能な値まで回復させる。これにより、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＮレンジに切り替えられた場合であっても車両１が走行不能となることを回避することができる。

なお、本実施の形態では、バッテリレス走行制御中にシフトレンジがＮレンジに切り替えられた時点でコンバータ６１０の降圧制御を停止し、その後にシステム電圧ＶＬが基準電圧αよりも低下した時点で補機装置８００の動作を停止させたが、降圧制御の停止タイミングと補機装置８００の停止タイミングとはこれに限定されない。たとえば、バッテリレス走行制御中にＮレンジに切り替えられた時点で降圧制御および補機装置８００の双方を同時に停止させるようにしてもよい。

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。

１ 車両、３１ アクセルポジションセンサ、３２ シフトポジションセンサ、８１ 減速機、８２ 駆動輪、１００ エンジン、１８０，１８１ 電圧センサ、２００ 第１ＭＧ、３００ 動力分割機構、４００ 第２ＭＧ、５６０ 出力軸、６００ ＰＣＵ、６１０，８１０ コンバータ、６２０，６３０ インバータ、７００ バッテリ、８００ 補機装置、８１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（補機用コンバータ）、８２０ 補機バッテリ、８３０ Ａ／Ｃインバータ、８４０ Ａ／Ｃコンプレッサ、１０００ ＥＣＵ、Ｃ０，Ｃ１ コンデンサ、ＰＬ０，ＰＬ１，ＮＬ 電力線、Ｑ１ 上アーム。

Claims (7)

1. 車両を走行させるための走行トルクを出力する駆動装置と、
   前記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
   前記駆動装置は、エンジンと、バッテリと、前記バッテリに対して互いに並列に接続されたモータおよびジェネレータと、前記バッテリと前記モータとを結ぶ電力線に接続された補機装置とを含み、
   前記制御装置は、前記バッテリの異常時に、前記バッテリを前記駆動装置から切り離し、前記エンジンの動力を用いて前記ジェネレータが発電した電力で前記モータを駆動させるバッテリレス走行制御を行ない、
   前記制御装置は、シフトレンジが非ニュートラルレンジである場合は前記ジェネレータによる発電を許容し、前記シフトレンジがニュートラルレンジである場合は前記ジェネレータによる発電を許容せず、
   前記制御装置は、前記バッテリレス走行制御中に、前記シフトレンジが前記非ニュートラルレンジから前記ニュートラルレンジに切り替えられた場合、前記補機装置の動作を停止させ、前記シフトレンジが前記非ニュートラルレンジに復帰された場合、前記モータに供給可能なシステム電圧が第１しきい値よりも低いときは、前記エンジンの動力を用いて前記ジェネレータが発電した電力で前記システム電圧を回復させるプリチャージ制御を実行する、車両。
2. 前記制御装置は、前記プリチャージ制御の実行によって前記システム電圧が前記第１しきい値よりも高い第２しきい値まで回復した場合に、前記プリチャージ制御を停止するとともに前記補機装置の動作を許可する、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、前記プリチャージ制御を実行する際、前記走行トルクの発生を一時的に停止させ、前記プリチャージ制御の実行によって前記システム電圧が前記第２しきい値まで回復した場合に前記走行トルクの発生を許可する、請求項２に記載の車両。
4. 前記駆動装置は、前記バッテリと前記モータとの間で電圧変換を行なうコンバータをさらに含み、
   前記ジェネレータは、前記コンバータに対して前記モータと並列に接続され、
   前記補機装置は、前記バッテリと前記コンバータとを結ぶ電力線に接続され、
   前記制御装置は、前記バッテリレス走行制御中に前記シフトレンジが前記ニュートラルレンジに切り替えられた場合、前記コンバータの動作を停止し、前記システム電圧が基準電圧よりも低いときに前記補機装置の動作を停止させる、請求項３に記載の車両。
5. 前記制御装置は、前記プリチャージ制御の実行によって前記システム電圧が前記第２しきい値まで回復した場合に、前記プリチャージ制御を停止するとともに、前記コンバータの動作、前記補機装置の動作および前記走行トルクの発生を許可する、請求項４に記載の車両。
6. 前記駆動装置は、前記バッテリと前記コンバータとを結ぶ２本の電力線間に設けられ前記電力線間の電力変動を平滑化するコンデンサをさらに備え、
   前記システム電圧は、前記コンデンサの両端電圧である、請求項４に記載の車両。
7. 前記補機装置は、補機用コンバータおよび空調装置の少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の車両。

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