JP2014139038A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、コンバータの冷却系統に異常が生じた場合であっても、適切な部品保護を行ないつつ、走行性能の低下を抑制しながら退避走行を継続可能にする。
【解決手段】車両１００は、エンジン１６０により駆動されて発電が可能なモータジェネレータＭＧ１と、蓄電装置１１０からの電力で走行駆動力を発生するモータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータを駆動するインバータ１３０，１３５と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびリアクトルＬ１を含むコンバータ１２０とを備える。ＥＣＵは、コンバータ１２０の冷却系統の異常が検出された場合に、モータジェネレータＭＧ２が回生状態のときには上アームオン走行モードを選択し、モータジェネレータＭＧ２が力行状態のときにはＶｍＦ／Ｂ走行モードを選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両に関し、より特定的には、エンジンと回転電機とを備えたハイブリッド車両における異常時の退避走行制御に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

電動車両においては、発進時や加速時に蓄電装置から電力を受けて走行のための駆動力を発生するとともに、制動時に回生制動によって発電を行なって蓄電装置に電気エネルギを蓄えるためのモータジェネレータを備える場合がある。このように、走行状態に応じてモータジェネレータを制御するために、電動車両にはインバータが搭載される。

インバータが必要とする電力は、車両状態によって変動する。この変動する電力を安定的に供給するために、蓄電装置とインバータとの間に電圧変換器（コンバータ）が備えられる場合がある。このコンバータにより、インバータの入力電圧を蓄電装置の出力電圧より高くすることによりモータの高出力化が実現できるとともに、同一出力時のモータ電流を低減することで、インバータおよびモータの小型化，低コスト化を図ることができる。

特開２０１２−０７０４７３号公報（特許文献１）は、昇圧コンバータと、インバータと、モータジェネレータとを備え、所定の条件が成立した場合に昇圧コンバータの上アームのスイッチング素子を常時オン状態とする上アームオン走行を実行する電動車両を開示する。特開２０１２−０７０４７３号公報（特許文献１）においては、電動車両は、上アームオン走行中に、モータジェネレータの回転速度が、平滑コンデンサと昇圧コンバータのリアクトルで形成されるＬＣ回路の共振発生領域となる場合には、昇圧コンバータをゲート遮断して、モータジェネレータを電動機としてのみ動作させるモータドライブ（ＭＤ）放電走行を実行する。

特開２０１２−０７０４７３号公報

コンバータの冷却系統に故障が生じた場合、コンバータにおける発熱を抑制しつつ退避走行を継続するために、スイッチング素子のスイッチングを停止することが必要となる。コンバータのスイッチングを停止させる手法としては、特開２０１２−０７０４７３号公報（特許文献１）に開示されているような、上アームオン走行およびＭＤ放電走行を用いることができる。しかしながら、上アームオン走行においては、平滑コンデンサと昇圧コンバータのリアクトルで形成されるＬＣ回路との共振が問題となり、一方、ＭＤ放電走行においては、走行可能距離が蓄電装置に残された電力量により制限されてしまう。

本発明は、このような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、エンジンと回転電機とを備えたハイブリッド車両において、コンバータの冷却系統に異常が生じた場合であっても、適切な部品保護を行ないつつ、走行性能の低下を抑制しながら退避走行を継続的に可能とすることである。

本発明による車両は、蓄電装置からの電力を用いて走行が可能である。車両は、エンジンと、第１および第２の回転電機と、インバータと、コンバータと、インバータおよびコンバータを制御する制御装置とを備える。第１の回転電機は、エンジンにより駆動されて発電することが可能である。第２の回転電機は、蓄電装置からの電力により走行のための駆動力を発生する。インバータは、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して第１および第２の回転電機を駆動する。コンバータは、蓄電装置とインバータとの間で電圧変換を行なう。コンバータは、一方端が蓄電装置の正極端子に結合されたリアクトルと、リアクトルの他方端とインバータの正極側の電力線との間に接続された第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子とリアクトルとの接続ノードと、インバータの負極側の電力線との間に接続された第２のスイッチング素子と、第１および第２のスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された第１および第２のダイオードとを含む。制御装置は、コンバータの冷却系統の異常が検出された場合に、第２の回転電機が回生状態で運転されるときには、第１のスイッチング素子を導通状態とするとともに第２のスイッチング素子を非導通状態として、第２の回転電機で発電された電力を用いて蓄電装置を充電しながら走行する第１の走行モードを実行する。制御装置は、第２の回転電機が力行状態で運転されるときには、第１および第２のスイッチング素子を非導通状態として、第１の回転電機で発電された電力を用いて第２の回転電機を駆動して走行する第２の走行モードを実行する。

本発明によれば、ハイブリッド車両において、コンバータの冷却系統に異常が生じた場合であっても、適切な部品保護を行ないつつ、走行性能の低下を抑制しながら退避走行を継続可能にすることができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。 インバータの制御モードを説明するための図である。 力行運転時のＶｍＦ／Ｂ走行モードを説明するための図である。 回生運転時の上アームオン走行モードを説明するための図である。 本実施の形態においてＥＣＵで実行される走行制御を説明するためのフローチャートである。

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。

［車両の基本構成］
図１は、本実施の形態に従うハイブリッド車両１００（以下、単に「車両」とも称する。）の全体ブロック図である。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）１１５と、コンバータ１２０と、駆動装置１０５と、制御装置であるＥＣＵ３００（Electronic Control Unit）と、キャパシタＣ１，Ｃ２とを備える。駆動装置１０５は、インバータ１３０，１３５と、モータジェネレータ１４０，１４５と、動力伝達ギヤ１５０と、エンジン１６０と、駆動輪１７０と、回転角センサ１９０，１９５とを含む。

蓄電装置１１０，は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０，は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、ＳＭＲ１１５および電力線ＰＬ１，ＮＬ１を介してコンバータ１２０に接続される。蓄電装置１１０からの電力は、コンバータ１２０で所望の電圧に昇圧されて駆動装置１０５に供給される。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１４０，１４５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

蓄電装置１１０には、図示しない電圧センサおよび電流センサが設けられる。電圧センサは、蓄電装置１１０の電圧を検出し、その検出値ＶＢをＥＣＵ３００へ出力する。電流センサは、蓄電装置１１０に入出力される電流を検出し、その検出値ＩＢをＥＣＵ３００へ出力する。

ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１１０の正極端子と電力線ＰＬ１とに接続されるリレーＳＭＲＢと、蓄電装置１１０の負極端子と電力線ＮＬ１に接続されるリレーＳＭＲＧとを含む。さらに、電流制限用の抵抗Ｒ１と直列接続されたリレーＳＭＲＰが、リレーＳＭＲＧに並列に接続される。ＳＭＲ１１５に含まれる各リレーは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって個別に制御され、蓄電装置１１０とコンバータ１２０との間における電力の供給と遮断とを切換える。

直列接続された抵抗Ｒ１およびリレーＳＭＲＰは、蓄電装置１１０を電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続する際に、キャパシタＣ１，Ｃ２、コンバータ１２０およびインバータ１３０，１３５などに突入電流が流れることを防止するためのものである。すなわち、蓄電装置１１０を電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続する際には、まずリレーＳＭＲＢおよびＳＭＲＰが閉成され、抵抗Ｒ１によって低減された電流を用いて、キャパシタＣ１，Ｃ２の充電（以下、「プレ充電」とも称する。）を実行する。そして、キャパシタＣ１，Ｃ２の充電完了後、リレーＳＭＲＧが閉成されるとともにＳＭＲＰが開放される。

キャパシタＣ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に接続される。キャパシタＣ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１８０は、キャパシタＣ１にかかる電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

コンバータ１２０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。

リアクトルＬ１の一方端は、電力線ＰＬ１を介して蓄電装置１１０の正極端子に結合される。スイッチング素子Ｑ１は、リアクトルＬ１の他方端と電力線ＰＬ２との間に、電力線ＰＬ２からリアクトルＬ１に向かう方向を順方向として接続される。スイッチング素子Ｑ２は、スイッチング素子Ｑ１とリアクトルＬ１との接続ノードＮＤと、電力線ＮＬ１との間に、接続ノードＮＤから電力線ＮＬ１に向かう方向を順方向として接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。すなわち、コンバータ１２０は、昇降圧型のチョッパ回路を形成する。

なお、本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによって制御され、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１と、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１との間で電圧変換動作を行なう。

コンバータ１２０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２０は、昇圧動作時には、直流電圧ＶＬを直流電圧ＶＨに昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＰＬ２へ供給することにより行なわれる。

また、コンバータ１２０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、電力線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。

これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＬの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、昇圧動作および降圧動作が不要の場合（すなわち、ＶＨ＝ＶＬ）には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定するように制御信号ＰＷＣを設定することで、電圧変換比＝１．０（デューティ比＝１００％）とすることもできる。

コンバータ１２０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作によって発生する熱による温度上昇を抑制するための冷却経路（図示せず）が設けられる。この冷却経路には、たとえば冷却水のような冷媒が循環している。冷却経路には、内部を流れる冷却水の温度を検出するための温度センサ（図示せず）が設けられており、温度センサによって検出された水温ＴＷがＥＣＵ３００に出力される。

キャパシタＣ２は、コンバータ１２０とインバータ１３０，１３５とを結ぶ電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ１との間に接続される。キャパシタＣ２は、電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１８５は、キャパシタＣ２にかかる電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

インバータ１３０，１３５は、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１によって、コンバータ１２０に対して並列に接続される。インバータ１３０，１３５は、ＥＣＵ３００からの制御指令ＰＷＩ１，ＰＷＩ２によりそれぞれ制御され、コンバータ１２０から出力される直流電力を、モータジェネレータ１４０，１４５をそれぞれ駆動するための交流電力に変換する。インバータ１３０，１３５は、たとえば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の上下アームを有する三相フルブリッジタイプのインバータである。

モータジェネレータ１４０，１４５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１４０，１４５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ１５０を介して駆動輪１７０に伝達されて、車両１００を走行させる。また、モータジェネレータ１４０，１４５は動力伝達ギヤ１５０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１４０，１４５は、エンジン１６０の回転または駆動輪１７０の回転により発電が可能であり、その発電電力は、インバータ１３０，１３５によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

本実施の形態においては、モータジェネレータ１４５（以下、「ＭＧ２」とも称する。）を、専ら駆動輪１７０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１４０（以下、「ＭＧ１」とも称する。）を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。また、モータジェネレータ１４０は、エンジン１６０を始動する際には、エンジン１６０のクランク軸をクランキングするために用いられる。

モータジェネレータ１４０の出力軸は、動力伝達ギヤ１５０に含まれるプラネタリギヤ（図示せず）のサンギヤに結合される。モータジェネレータ１４５の出力軸はプラネタリギヤのリングギヤに結合されるとともに、減速機を介して駆動輪１７０にも結合される。また、エンジン１６０の出力軸はプラネタリギヤのプラネタリキャリアに結合される。

モータジェネレータ１４０，１４５には、ロータの回転角を検出するための回転角センサ１９０，１９５がそれぞれ設けられる。回転角センサ１９０，１９５は、検出したそれぞれの回転角θ１，θ２をＥＣＵ３００へ出力する。ＥＣＵ３００においては、受信した回転角θ１，θ２に基づいて、モータジェネレータ１４０，１４５の回転速度Ｎｍ１，Ｎｍ２が演算される。

電力線ＰＬ１，ＮＬ１には、補機装置２１０が接続される。補機装置２１０としては、たとえば、いずれも図示しないが、車室内を空調するためのエアコン装置や低圧（たとえば、１２Ｖ）機器に電源電圧を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータなどが含まれる。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値を受ける。ＥＣＵ３００は、これらの電圧および電流に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態（以下、ＳＯＣ（State of Charge）とも称する。）を演算する。

ＥＣＵ３００は、ユーザによって操作されるシフトレバー２００のシフトポジションを示す信号ＳＦＴを受ける。ＥＣＵ３００は、受信した信号ＳＦＴに基づいて、エンジン１６０およびモータジェネレータ１４０，１４５の回転速度を調整して、所望の変速比が得られるシフトレンジに設定する。また、図示しない変速機を有する場合には、ＥＣＵ３００が変速機の変速段を調整するようにしてもよい。

なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、駆動装置１０５用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

［インバータの制御モード］
図２は、インバータの制御モードを説明する図である。図２を参照して、制御モードには、正弦波ＰＷＭ制御モード、過変調ＰＷＭ制御モードおよび矩形波電圧制御モードの３つのモードが存在する。

正弦波ＰＷＭ制御モードでは、正弦波状の電圧指令と搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って、インバータの各相上下アーム素子のオン／オフが制御される。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティが制御される。なお、正弦波ＰＷＭ制御モードでは、正弦波状の電圧指令の振幅が搬送波振幅以下の範囲に制限されるので、モータジェネレータへの印加電圧（以下、単に「モータ印加電圧」とも称する。）の基本波成分を入力電圧の約０．６１倍程度までしか高めることができない（以下、入力電圧（システム電圧）に対するモータ印加電圧（線間電圧）の基本波成分（実効値）の比を「変調率」と称する。）。

過変調ＰＷＭ制御モードは、電圧指令（正弦波成分）の振幅が搬送波振幅より大きい範囲で上記正弦波ＰＷＭ制御モードと同様のＰＷＭ制御を行なうものである。特に、電圧指令を本来の正弦波波形から歪ませる（振幅補正）ことによって基本波成分を高めることができ、正弦波ＰＷＭ制御モードでの最高変調率から０．７８の範囲まで変調率を高めることができる。

矩形波電圧制御モードでは、上記一定期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が１：１の矩形波１パルス分がモータジェネレータに印加される。これにより、矩形波電圧制御モードでは、変調率は０．７８まで高められる。矩形波電圧制御モードでは、モータ印加電圧の振幅が固定されるので、トルク指令値に対する偏差に基づく矩形波電圧パルスの位相制御によってトルク制御が実行される。

［走行制御の説明］
このようなハイブリッド車両において、コンバータ１２０の冷却系統に異常が生じた場合、コンバータ１２０の発熱を防止するために、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を連続的にオン・オフさせるスイッチング動作を抑制することが必要となる。一方で、車両を安全な場所まで移動したり、修理のためにディーラへ搬送したりするために、ある程度の退避走行を可能とすることが必要とされる。

このような退避走行の手法として、モータドライブ（ＭＤ）放電走行モードおよび上アームオン走行モードがある。

ＭＤ放電走行モードは、コンバータ１２０をゲート遮断した状態で、蓄電装置１１０の電力を用いてモータジェネレータを電動機としてのみ動作させる走行モードである。ＭＤ放電走行モードにおいては、蓄電装置１１０による電力を用いて走行を継続することができるが、走行可能距離は蓄電装置１１０に蓄えられている電力量により制限される。また、コンバータ１２０が遮断状態であり降圧動作ができないので、モータジェネレータ１４５の回生動作による発電を行なうことができない。そのため、蓄電装置１１０の充電ができず、回生制動力を得ることもできない。

さらに、コンバータ１２０の昇圧動作の停止により、電圧ＶＨが蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢに固定されてしまうので、ＰＷＭ制御モード（正弦波ＰＷＭ制御，過変調ＰＷＭ制御）のままでは出力可能トルクが制限されてしまう場合がある。そのため、要求トルクが大きい場合には、矩形波電圧制御モードが採用されやすくなる。

上アームオン走行モードは、コンバータ１２０の上アームであるスイッチング素子Ｑ１をオン状態に固定するとともにスイッチング素子Ｑ２をオフ状態に固定して走行を行なうモードである。上アームオン走行モードでは、力行運転時にはＭＤ放電走行モードと同様に蓄電装置１１０の電力でモータジェネレータ１４５を駆動することができ、回生運転時には回生発電電力により蓄電装置１１０を充電することができる。

上アームオン走行モードにおいては、スイッチング素子Ｑ１と逆並列ダイオードＤ１によって、コンバータ１２０内のリアクトルＬ１とキャパシタＣ２とが電気的に直結された状態となり、ＬＣ回路が形成される。

一方、モータジェネレータ１４５においては、特に矩形波電圧制御モードでは、回転速度に応じてトルクリップルが発生し、このトルクリップルに応じて電力線ＰＬ２に電圧リップルが発生する。このトルクリップルの変動周波数はモータジェネレータ１４５の回転速度に依存し、したがって、電力線ＰＬ２に現れる電圧リップルの変動周波数もモータジェネレータ１４５の回転速度に依存する。そして、電力線ＰＬ２に現れる電圧リップルの変動周波数が、モータジェネレータ１４５の回転とともにリアクトルＬ１とキャパシタＣ２とで形成されるＬＣ回路の共振周波数に近づくと、電圧リップルに誘引されてＬＣ回路の共振が発生する。

より具体的には、リアクトルＬ１のリアクタンスをＬとし、キャパシタＣ１のキャパシタンスをＣとすると、上アームオン走行時に形成されるＬＣ回路の共振周波数ｆ１は、以下の式（１）によって表わされる。

ｆ１＝１／｛２π√（Ｌ×Ｃ）｝ … （１）
一方、モータジェネレータ１４５のロータに設けられる永久磁石を４極対とし、回転速度をＮｍ［rpm］とした場合には、６次高調波成分によるトルクリップルに応じて発生する矩形波電圧制御モード時の電圧リップルの変動周波数ｆ２は、以下の式（２）によって表わされる。

ｆ２＝Ｎｍ×４×６／６０ … （２）
式（２）からわかるように、電圧リップルの変動周波数ｆ２はモータジェネレータ１４５の回転速度に依存し、変動周波数ｆ２がＬＣ回路の共振周波数ｆ１に近くなるような回転速度になると、ＬＣ回路に共振が発生する。このような共振が発生すると、回路内に流れる電圧，電流が大きく振動するので、回路を構成する機器や素子などの定格仕様範囲を超えてしまい、破損や劣化の要因となる可能性がある。

一方で、ＬＣ回路の共振を抑制するために矩形波電圧制御モードを禁止するようにした場合には、発生可能な駆動力が著しく制限されてしまうために、十分な退避走行性能が得られなくなる状態となり得る。

そこで、本実施の形態においては、コンバータ１２０の冷却系統に異常が生じた場合に、上記のＭＤ放電走行モードおよび上アームオン走行モードに加えて、力行運転時に、コンバータ１２０を停止（ゲート遮断）させた状態で、モータジェネレータ１４０による発電電力を用いてモータジェネレータ１４５を駆動させるＶｍＦ／Ｂ走行モードを実行する。

図３は、退避走行において、巡航走行時または加速走行時のようにモータジェネレータ１４５を力行運転させるときのＶｍＦ／Ｂ走行モードを説明するための図である。

このＶｍＦ／Ｂ走行モードにおいては、図３中の矢印ＡＲ１で示されるように、モータジェネレータ１４０がエンジン１６０により駆動されて発電し、その発電電力を用いてモータジェネレータ１４５が駆動される。このとき、モータジェネレータ１４０の発電電圧、すなわち電圧ＶＨが、要求トルクに応じて蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢ（ＶＬ）よりも高くなるように制御される。これにより、要求トルクが大きい場合であっても、矩形波電圧制御モードを用いることなく、ＰＷＭ制御モードを用いて駆動力を確保することができる。

また、コンバータ１２０が遮断状態とされ、かつ電圧ＶＨを電圧ＶＬよりも高く調整することで、リアクトルＬ１とキャパシタＣ２との間でエネルギのやりとりが行なわれなくなるので、結果としてＬＣ回路が形成されなくなる。そのため、ＬＣ回路の共振は生じない。

ただし、このＶｍＦ／Ｂ走行モードにおいては、コンバータ１２０が遮断状態となっているため、ＭＤ放電走行モードの場合と同様に、モータジェネレータ１４５で回生動作を行なうことができない。そのため、本実施の形態においては、減速時等で回生動作が必要となった場合には、図４で示されるように、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１をオン状態に固定し、かつスイッチング素子Ｑ２をオフ状態に固定した上アームオン走行モードを採用する。このとき、コンバータ１２０では降圧動作ができないので、電圧ＶＨは蓄電装置１１０を充電可能な電圧まで低減される。これによって、回生動作を可能とし、制動力を確保するとともに蓄電装置１１０の充電が行なえるようにする（図４中の矢印ＡＲ２）。

上アームオン走行モードにおいては、上述のようにＬＣ回路が形成されるので、ＬＣ回路における共振の発生が懸念される。しかしながら、回生運転においては、力行運転に比べて高速かつ高トルクの状態にはなりにくく、矩形波電圧制御モードが選択されることは少ないため、ＬＣ回路による共振が発生する可能性は比較的小さい。また、減速時においては油圧ブレーキ等を併用することで制動力を確保することができるので、回生動作時に矩形波電圧制御モードとなることを禁止して、より確実に共振が発生しないようにしてもよい。

このように、力行運転時にはＶｍＦ／Ｂ走行モードを適用し、回生運転時には上アームオン走行モードを適用することによって、駆動力および制動力を確保するとともに、共振防止による部品保護を行ないながら、走行可能距離を拡大することが可能となる。

なお、力行運転においても、たとえば後退時、あるいは低速かつ低トルク時のように、電圧ＶＨを昇圧しなくても、蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢで要求トルクを生成できる場合がある。このような場合には、矩形波電圧制御モードになる可能性は非常に低いので、上アームオン走行モード（あるいは、ＭＤ放電走行モード）を適用して、エンジン１６０を駆動することなく蓄電装置１１０の電力のみで走行するようにしてもよい。このようにすることで、エンジン１６０による燃料消費を抑制しつつ、蓄電装置１１０の電力を有効に活用できるので、走行可能距離をさらに拡大することができる。

図５は、本実施の形態においてＥＣＵ３００で実行される走行制御を説明するためのフローチャートである。図５に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００において、Ｒｅａｄｙオン状態、すなわちシステムが起動されて走行の準備が整った状態であるか否かを判定する。

Ｒｅａｄｙオン状態でない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、当該走行制御を行なう必要はないので、以降のステップがスキップされて、処理がメインルーチンに戻される。

Ｒｅａｄｙオン状態である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、ＥＣＵ３００は、次にＨＶ冷却系、特にコンバータ１２０の冷却系統に故障が発生しているか否かを判定する。

冷却系統に故障が発生していない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、通常走行が可能であるので、処理がメインルーチンに戻される。冷却系統に故障が発生している場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められて、冷却水の温度ＴＷが所定の基準値α１よりも小さいか否か（ＴＷ＜α１）を判定する。

冷却水温ＴＷが基準値α１より小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、コンバータ１２０の温度が低く、スイッチング動作による発熱が許容できる状態であるので、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１３０に進めて、制限のない通常の走行モードを用いた走行を行なう。

一方、冷却水温ＴＷが基準値α１以上の場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、処理がＳ１４０に進められて、ＥＣＵ３００は、冷却水温ＴＷが基準値α２（α１＜α２）よりも低いか否かを判定する。

冷却水温ＴＷが基準値α２よりも低い（α１≦ＴＷ＜α２）場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められ、ＥＣＵ３００は、シフトレバー２００からの信号に基づいて、現在のシフトレンジが後退レンジ（Ｒレンジ）であるか否かを判定する。

シフトレンジが後退レンジである場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）には、モータジェネレータ１４５が高回転かつ高トルクとなる状況はほとんどないので、処理がＳ１５５に進められて、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１４５が矩形波電圧制御モードとなることを禁止するとともに、Ｓ１８５にて上アームオン走行モードを用いた走行を行なう。

シフトレンジが後退レンジでない場合（Ｓ１５０にてＮＯ）は、次にＳ１６０にて、ＥＣＵ３００は、シフトレンジが停止レンジ、すなわち駐車レンジ（Ｐレンジ）またはニュートラルレンジ（Ｎレンジ）であるか否かを判定する。

停止レンジである場合（Ｓ１６０にてＹＥＳ）は、走行のための駆動力は必要なく、また駐車レンジにおいて蓄電装置１１０を充電する場合であっても矩形波電圧制御モードとなるような高回転かつ高トルクとなることはないので、処理がＳ１８５に進められ、上アームオン走行モードが選択される。なお、このときに、Ｓ１５５における矩形波電圧制御モードの禁止を併せて行なってもよい。

停止レンジでない場合（Ｓ１６０にてＮＯ）は、処理がＳ１７０に進められ、ＥＣＵ３００は、シフトレンジが、たとえばドライブレンジ（Ｄレンジ）やブレーキレンジ（Ｂレンジ）に代表されるような前進側の走行レンジであるか否かを判定する。

走行レンジである場合（Ｓ１７０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１８０に進められ、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１４５の回転速度がしきい値Ｎｒｅｆより大きく、かつ要求トルクがしきい値Ｔｒｅｆよりも大きいか否か、すなわち、比較的高回転かつ高トルクの力行運転状態であるか否かを判定する。

モータジェネレータ１４５の回転速度がしきい値Ｎｒｅｆより大きく、かつ要求トルクがしきい値Ｔｒｅｆよりも大きい場合（Ｓ１８０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１９０に進められて、ＥＣＵ３００は、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をゲート遮断するとともに、電圧ＶＨを制御しつつモータジェネレータ１４０の発電電力を用いてモータジェネレータ１４５を駆動するＶｍＦ／Ｂ走行モードを用いた走行を行なう。

一方、モータジェネレータ１４５の回転速度がしきい値Ｎｒｅｆ以下、または、要求トルクがしきい値Ｔｒｅｆ以下の場合（Ｓ１８０にてＮＯ）は、低回転および／または低トルクであり矩形波電圧制御モードに移行する可能性が低いので、処理がＳ１８５に進められて、ＥＣＵ３００は、上アームオン走行モードを選択する。この場合にも、矩形波電圧制御モードの禁止を併せて行なってもよい。

Ｓ１７０においてＮＯが選択される場合には、シフトレンジが確定されないこととなるので、その場合には、一旦処理がメインルーチンに戻されて再度図５の処理が実行される。なお、このようなシフトレンジが確定されない状況が繰り返される場合には、シフトレバー２００や変速機における異常が考えられるので、処理が適切に実行されない旨を警報や表示等によりユーザに対して通知することが好ましい。

なお、上記の処理を行なってもなおコンバータ１２０の冷却能力が十分に確保できず、冷却水温ＴＷがしきい値α２以上になってしまう場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、部品保護を優先して、矩形波電圧制御モードとなることを禁止してトルク制限を行ない（Ｓ１５５）、上アームオン走行モードを選択する（Ｓ１８５）。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ハイブリッド車両において、コンバータの冷却系統に異常が生じた場合であっても、回路内の共振を防止して部品保護を行ないつつ、走行性能の低下を抑制しながら退避走行を継続することが可能となる。

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。

１００ 車両、１０５ 駆動装置、１１０ 蓄電装置、１２０ コンバータ、１３０，１３５ インバータ、１４０，１４５ モータジェネレータ、１５０ 動力伝達ギヤ、１６０ エンジン、１７０ 駆動輪、１８０，１８５ 電圧センサ、１９０，１９５ 回転角センサ、２００ シフトレバー、２１０ 補機装置、３００ ＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２ キャパシタ、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＮＤ 接続ノード、ＮＬ１，ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子、Ｒ１ 抵抗、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ リレー。

Claims (1)

1. 蓄電装置からの電力を用いて走行が可能な車両であって、
   エンジンと、
   前記エンジンにより駆動されて発電が可能に構成された第１の回転電機と、
   前記蓄電装置からの電力により走行のための駆動力を発生するように構成された第２の回転電機と、
   前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記第１および第２の回転電機を駆動するためのインバータと、
   前記蓄電装置と前記インバータとの間で電圧変換を行なうコンバータと、
   前記インバータおよび前記コンバータを制御するための制御装置とを備え、
   前記コンバータは、
   一方端が前記蓄電装置の正極端子に結合されたリアクトルと、
   前記リアクトルの他方端と前記インバータの正極側の電力線との間に接続された第１のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子と前記リアクトルとの接続ノードと、前記インバータの負極側の電力線との間に接続された第２のスイッチング素子と、
   前記第１および第２のスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された第１および第２のダイオードとを含み、
   前記制御装置は、前記コンバータの冷却系統の異常が検出された場合に、前記第２の回転電機が回生状態で運転されるときには、前記第１のスイッチング素子を導通状態とするとともに前記第２のスイッチング素子を非導通状態として、前記第２の回転電機で発電された電力を用いて前記蓄電装置を充電しながら走行する第１の走行モードを実行し、前記第２の回転電機が力行状態で運転されるときには、前記第１および第２のスイッチング素子を非導通状態として、前記第１の回転電機で発電された電力を用いて前記第２の回転電機を駆動して走行する第２の走行モードを実行する、車両。

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