JP2015033922A - ハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のクランク軸と電動発電機との間の動力伝達を行う無段変速機構と電動発電機の異常を単純なロジックで検知したときに、迅速に対応し、安全性を確保することができるハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの動力伝達方法を提供する。
【解決手段】クランク軸用クラッチ１７によりエンジン１０のクランク軸１５と電動発電機２１との間を接続し、クランク軸１５に直結したＣＶＴ１６を介して、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を行う場合に、電動発電機２１の温度に基づいてＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知し、クランク軸用クラッチ１７によりクランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を切ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの制御方法に関する。

内燃機関と電動発電機の両方を搭載するハイブリッド車両（ＨＥＶ）では、内燃機関の出力により電動発電機を駆動して発電して、この発電した電力をバッテリに充電したり、このバッテリに充電した電力で電動発電機を駆動して内燃機関の出力をアシストしたりしている。この内燃機関で電動発電機を駆動する場合には、内燃機関の駆動力を電動発電機に伝達する必要がある。

そのようなハイブリッド車両において、各装置の異常を診断することは、安全性を確保するためには必須である。

これに関して、電動発電機と、その電動発電機の出力を変速する無段変速機構を有し、電動発電機と無段変速機構のどちらかの温度を検知すると共に、電動発電機と無段変速機構のどちらかの作動状態が所定範囲内であるかを監視し、その温度と作動状態から電動発電機と無段変速機構のどちらが故障しているか判定する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上記の構成では、電動発電機と無段変速機構のどちらかが異常高温となったときに、そのどちらに異常があるかを特定する時間と、特定した後に、特定された装置を個別に停止するまでに掛かる時間が必要であり、その時間の間にも電動発電機と無段変速機構の温度は上昇し続けることになる。

また、内燃機関と電動発電機との動力伝達経路が接続されていて、電動発電機が回生駆動されている場合には、電動発電機を停止させても、内燃機関によって電動発電機が連れ回ることになる。この場合に、電動発電機の回転数が定格回転数以上になる可能性もある。このような事態になったときに、電動発電機を停止させても、電動発電機の温度が上昇する可能性がある。

加えて、無段変速機構と電動発電機の異常を検知するために、無段変速機構の各装置の状態を検知するセンサを別途設けたり、異常を検知するロジックが複雑化したりするという問題もある。

特開平９−６５５０１号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、内燃機関のクランク軸と電動発電機との間の動力伝達を行う無段変速機構と電動発電機の異常を単純なロジックで検知したときに、迅速に対応し、安全性を確保することができるハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの制御方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明のハイブリッドシステムは、内燃機関と電動発電機を有するハイブリッドシステムにおいて、前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設け、該無段変速機構に前記電動発電機を連結すると共に、前記クランク軸と前記電動発電機との間を断接する動力断接装置を設けて構成され、前記電動発電機の温度に基づいて、前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知する異常検知手段を設けると共に、前記異常検知手段を実施して、前記無段変速機構と前記電動発電機のどちらか一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記動力断接装置により前記クランク軸と前記電動発電機との間を切断する断接手段を設けて構成される。

この構成によれば、無段変速機構を介してクランク軸と電動発電機との間の動力伝達を行った場合で、仮に無段変速機構と電動発電機のどちらか一方に予期せぬ異常が発生したときに、その異常を電動発電機の温度に基づいて検知し、異常を検知すると動力断接装置を断状態にして、クランク軸と電動発電機との間を切断する。これにより、内燃機関による電動発電機の連れ回りを即座に停止して、電動発電機の温度がそれ以上に上昇することを防止することができる。

例えば、無段変速機構の可変機構が可変できない場合で、且つ内燃機関の運転状態が高負荷高回転領域になり、回転数が上昇した場合に、その内燃機関の回転数の上昇に合わせて電動発電機の回転数も上昇する。そして、電動発電機の回転数の上昇に伴って電動発電機の温度が上昇する。このような事態が発生した場合に、迅速に動力断接装置を断状態にすることで、内燃機関による電動発電機の連れ回りを停止して、電動発電機の温度上昇を抑制することができる。

また、無段変速機構の可変機構が動作しないなどの状態の場合に、内燃機関のクランク軸に過度のフリクションが加わる可能性があるが、クランク軸と電動発電機との間の動力伝達を切断することで、その過度のフリクションが加わることを回避することができる。

このように、上記のハイブリッドシステムは、電動発電機の温度に基づいて、単純なロジックで無段変速機構と電動発電機の予期しない異常を検知するだけではなく、クランク軸と電動発電機との間を切断することで、異常な状態をそれ以上悪化させないように迅速に対応することができ、システム全体の信頼性を向上することができる。

また、電動発電機の動力伝達に無段変速機構を介すことで、例えば、内燃機関と電動発電機の回転数比を連続的に変更できるレシオ可変機構として、ＣＶＴ等の無段変速機構を用いて、内燃機関のクランク軸の動力を電動発電機に伝達するので、内燃機関のクランク軸の回転数の変動に依存することなく、電動発電機の回転軸の回転数を電動発電機の発電又は駆動に適した回転数に制御することができる。

そのため、電動発電機における回転数の使用回転域が限定されることにより、電気的特性の効率が高い状態で電動発電機を使用することが可能となり、発電時及び電動駆動時のエネルギー効率を高めることができる。また、電動発電機側において、過大な回転数で使用できるように信頼性を確保するために必要とされる過剰な構成の軸受け構造及び高強度の構造体を採用する必要が無くなる。その結果、電動発電機及びハイブリッドシステムの小型化及び軽量化を図ることができる。

また、上記のハイブリッドシステムにおいて、前記異常検知手段を、前記電動発電機の温度が予め定めた異常判定値以上となるか否かを判定し、前記電動発電機の温度が予め定めた異常判定値以上となったときに、前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一
方に予期せぬ異常が発生したことを検知する手段とするように構成されると、電動発電機の温度が予期しない温度まで上昇した場合に、動力断接装置を断状態にして、クランク軸と電動発電機との間を切断する。これにより、内燃機関による電動発電機の連れ回りを即座に停止して、電動発電機の温度がそれ以上に上昇することを防止することができる。

従来技術において、無段変速機構と電動発電機の異常を検知するためには、それらの温度の他に、無段変速機のアクチュエータの作動の有無や、アクチュエータを作動させるための油圧又は電動機構の動作状況、あるいは、ベルトの滑り具合などを検知するセンサを新たに追加して、無段変速機構の動作状態を検知する必要があり、異常を検知するためのロジックが複雑になる。

上記の構成によれば、ハイブリッドシステムを運用する上で必要となる電動発電機の温度の変動をモニタリングするだけでよく、無段変速機構と電動発電機の異常を検知するための部品点数の増加や、制御の複雑化を抑制することができ、単純なロジックで、迅速且つ正確に無段変速機構と電動発電機の異常を検知することができる。これにより、無段変速機構と電動発電機に予期せぬ異常が発生した場合に、その異常をそれ以上悪化させないように対応して、システム全体の安全性を確保することができる。

加えて、上記のハイブリッドシステムにおいて、前記異常検知手段を実施して、前記無段変速機構と前記電動発電機のどちらか一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記電動発電機を停止する電動発電機停止手段を設けて構成されると、無段変速機構と電動発電機のどちらか一方に予期せぬ異常を検知したときに、電動発電機を停止することで、電動発電機の温度が上昇することを防止することができる。

そして、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッド車両は、上記のハイブリッドシステムを搭載して構成される。この構成によれば、システムに設けられた装置の異常を検知して、迅速に対応することで、安全性を確保したハイブリッド車両を提供することができる。

そして、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッドシステムの制御方法は、無段変速機構を介して内燃機関と電動発電機とを動力伝達するハイブリッドシステムの制御方法において、前記電動発電機の温度に基づいて前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記クランク軸と前記電動発電機との間の動力伝達を切ることを特徴とする方法である。

また、上記のハイブリッドシステムの制御方法において、前記電動発電機の温度が予め定めた異常判定値以上となったときに、前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知することが望ましい。

加えて、上記のハイブリッドシステムの制御方法において、前記電動発電機の温度に基づいて前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記電動発電機を停止することが望ましい。

この方法によれば、ハイブリッドシステムを運用する上で検知される電動発電機の温度を検知し、その温度と予め定めた異常判定値と比較するという容易な方法で、ハイブリッドシステムに設けた無段変速機構と電動発電機の異常を検知すると共に、その異常をそれ以上悪化させないように、動力断接装置を断状態にすることで、信頼性を向上することができる。

本発明のハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの異常診断方法によれば、電動発電機の温度に基づいて、単純なロジックで無段変速機構と電動発電機の予期しない異常を検知するだけではなく、クランク軸と電動発電機との間の動力伝達を切ることで、異常な状態をそれ以上悪化させないように迅速に対応することができ、システム全体の信頼性を向上することができる。

本発明に係る実施の形態のハイブリッドシステム及びハイブリッド車両の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態のハイブリッドシステムの動力伝達方法を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッドシステム、ハイブリッド車両、及びハイブリッドシステムの制御方法について説明する。

図１に示すように、この実施の形態のハイブリッドシステム２は、エンジン（内燃機関）１０と電動発電機（Ｍ/Ｇ）２１を有するハイブリッドシステムである。なお、ここでは、このハイブリッドシステム２はハイブリッド車両（ＨＥＶ：以下車両とする）１に搭載されているものとして説明するが、必ずしも、車両に搭載されるものに限定されない。

図１の例に示すように、ハイブリッドシステム２は、エンジン１０にエンジン本体（ＥＮＧ）１１と排気通路１２とターボ過給器１３と、排気通路１２に設けられた排気ガス浄化装置（後処理装置）１４を備えている。

このエンジン１０のクランク軸１５に直結してＣＶＴ（無段変速機構：レシオ可変機構）１６を設け、このＣＶＴ１６に電動発電機２１を連結する。つまり、エンジン１０のクランク軸１５にＣＶＴ１６の第１プーリー１６ａを設けると共に、電動発電機２１にＣＶＴ１６の第２プーリー１６ｂを設けて構成し、第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂを介してクランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を行うように構成する。

この第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂとの間には無端状のベルト又はチェーン（動力伝達部材）１６ｃが掛けられており、クランク軸１５から第１プーリー１６ａと動力伝達部材１６ｃと第２プーリー１６ｂを経由して電動発電機２１に、また逆に、電動発電機２１から第２プーリー１６ｂと動力伝達部材１６ｃと第１プーリー１６ａを経由してクランク軸１５に、動力が伝達される。

このＣＶＴ１６では、２個一組の第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂに動力伝達部材１６ｃをかけ、個々のプーリー１６ａ、１６ｂの幅を変えることにより、プーリー１６ａ、１６ｂと動力伝達部材１６ｃの接する位置を変えるようにしており、動力伝達部材１６ｃの接する位置の直径が内側になれば小さくなり、逆に外側なれば大きくなるように構成されている。そして、電子制御による油圧機構（図示しない）で２個のプーリー１６ａ、１６ｂの幅の拡縮が互いに逆になるように変化させる制御をすることにより、動力伝達部材１６ｃをたるませることなく、変速を連続的に行うことができる。

このＣＶＴ１６を、エンジン１０において、クランク軸１５の一方に変速機３１が接続されており、クランク軸１５の他方にＣＶＴ１６が接続されているように構成すると、ＣＶＴ１６が、エンジン１０に関して、変速機３１とは反対側のクランク軸１５に設けられていることになる。これにより、エンジン１０と変速機３１の間にＣＶＴ１６を設ける必要がなくなる。そのため、ハイブリッドシステムを考慮していない、既存のエンジンと変
速機との組み合わせ（パワートレイン）に対しても、電動発電機を容易に設けることができ、ハイブリッドシステムを搭載できるパワートレインの種類を拡大することが容易にできる。

なお、この場合、従来技術では、エンジンに関して、変速機とは反対側には、クランク軸から駆動力を得ている冷却ファンや冷却水ポンプや潤滑油ポンプ等の補機が配置されているので、これらの補機は電動化して、クランク軸から直接駆動力を得ることなく、電動発電機で発電した電力で駆動されるようにすることが好ましい。これにより、補機類のレイアウトに関して自由性が増し、更には状況に応じて補機による負荷損失のないエンジン出力を駆動力に活用できるというメリットが生じる。

また、クランク軸１５と第１プーリー１６ａとの間に、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力の伝達を断接するクランク軸用クラッチ１７を設けて構成する。

このクランク軸用クラッチ１７はハイブリッドシステム用制御装置４１により制御される。このクランク軸用クラッチ１７は、エンジン１０のクランク軸１５の動力で電動発電機２１を発電する場合や電動発電機２１の駆動力でエンジン１０の駆動力をアシストする場合には、接状態にして、クランク軸１５と電動発電機２１の間での動力の伝達を行う。

一方、電動発電機２１での発電が不要な場合にはクランク軸用クラッチ１７を断状態にして、エンジン１０と電動発電機２１間の動力伝達を切る。これにより、エンジン１０のクランク軸１５に電動発電機２１側及びＣＶＴ１６側のフリクションが加わることを回避することができるので、燃費を向上することができる。

そして、電力システム２０の一部である電動発電機２１は、発電機として、エンジン１０の駆動力を受けて発電をしたり、又は、車両１のブレーキ力等の回生力発生による回生発電をしたり、モータとして駆動して、その駆動力をエンジン１０のクランク軸１５に伝達して、エンジン１０の駆動力をアシストしたりする。

なお、発電して得た電力は、配線２２を経由してインバータ（ＩＮＶ）２３で変換して第１バッテリ（充電器：Ｂ１）２４Ａに充電される。また、電動発電機２１を駆動するときは、第１バッテリ２４Ａに充電された電力をインバータ２３で変換して電動発電機２１に供給する。

図１の構成では、更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＣＯＮ）２５と第２バッテリ（Ｂ２）２４Ｂを第１バッテリ２４Ａに直列に設けて、第１バッテリ２４Ａの、例えば、一般的な１２Ｖや２４Ｖ以上の高い電圧の電力を、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５で、例えば、１２Ｖに電圧降下させて、第２バッテリ２４Ｂに充電して、この第２バッテリ２４Ｂから補機の冷却ファン２６Ａ、冷却水ポンプ２６Ｂ、潤滑油ポンプ２６Ｃ等に電力を供給するように構成している。

このハイブリッドシステム２を搭載したハイブリッド車両（以下車両）１においては、エンジン１０の動力は、動力伝達システム３０の変速機（トランスミッション）３１に伝達され、更に、変速機３１より推進軸（プロペラシャフト）３２を介して作動装置（デファレンシャルギア）３３に伝達され、作動装置３３より駆動軸（ドライブシャフト）３４を介して車輪３５に伝達される。これにより、エンジン１０の動力が車輪３５に伝達され、車両１が走行する。

一方、電動発電機２１の動力に関しては、第１バッテリ２４Ａに充電された電力がインバータ２３を介して電動発電機２１に供給され、この電力により電動発電機２１が駆動さ
れ動力を発生する。この電動発電機２１の動力は、ＣＶＴ１６を介してクランク軸１５に伝達されて、エンジン１０の動力伝達経路を伝達して、車輪３５に伝達される。

尚、エンジン１０の搭載方式によっては、エンジン本体１１から車輪３５までの動力の伝達経路は異なってもよい。

これにより、電動発電機２１の動力がエンジン１０の動力と共に車輪３５に伝達され、車両１が走行する。なお、回生時には、逆の経路で、車輪３５の回生力、又はエンジン１０の回生力が電動発電機２１に伝達されて、電動発電機２１で発電が可能となる。

また、ハイブリッドシステム用制御装置４１が設けられ、エンジン１０の回転数Ｎｅや負荷Ｑ等の運転状態や電動発電機２１の回転数Ｎａ等の運転状態や第１バッテリ２４Ａ、第２バッテリ２４Ｂの充電量（ＳＯＣ）の状態をモニターしながら、ＣＶＴ１６や電動発電機２１、インバータ２３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５等を制御する。このハイブリッドシステム用制御装置４１は、通常は、エンジン１０や車両１を制御する全体制御装置４０に組み込まれて構成される。この全体制御装置４０は、エンジン１０の制御では、シリンダ内燃焼やターボ過給器１３や排気ガス浄化装置１４や補機の冷却ファン２６Ａ、冷却水ポンプ２６Ｂ、潤滑油ポンプ２６Ｃなどを制御している。

なお、この実施の形態では、ＣＶＴ１６のプーリー比（変速比）Ｒを変化させる手段、詳しくは、電動発電機２１の回転数Ｎｍが予め定めた高効率回転領域に限定されるように設定された電動発電機２１の目標回転数Ｎｍ’とエンジン１０のエンジン回転数Ｎｅに基づいてＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる手段も設けている。

高効率回転領域は、電動発電機２１の回生効率及び駆動効率に基づいて、それらの電気的特性の効率が高くなるように最適化された回転領域であり、電動発電機２１の最大トルクや最大馬力などの特性によって定められる回転領域である。

このＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させる手段は、まず、ハイブリッドシステム用制御装置４１に予め記憶された高効率回転領域内の目標回転数Ｎｍ’を設定する。次に、内燃機関回転数検知手段として、クランク角センサなどの回転数センサでエンジン回転数Ｎｅを検知する。次に、エンジン回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｍ’に基づいて、ハイブリッドシステム用制御装置４１に予め記憶されたプーリー比制御マップを参照し、ＣＶＴ１６に設けた図示しないアクチュエータにより、第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂのそれぞれ幅を拡縮して、それぞれのプーリー径を変化させて、プーリー比Ｒを変化させる。

これにより、特に、エンジン１０の運転領域が高負荷高回転領域になっている場合でも、電動発電機２１の回転数を高効率回転領域内に限定することができるので、電動発電機２１の回転数Ｎｍが電気的特性の効率が悪い高回転数になることを防止して、電動発電機２１のエネルギー損失が増加することを回避することができる。

よって、ＣＶＴ１６に予期せぬ異常が発生した場合は、電動発電機２１の回転数Ｎｍが高効率回転領域を超えて上昇する可能性があり、そのときに電動発電機２１の温度ｔが予期しない温度まで上昇する可能性がある。

そこで、この実施の形態のハイブリッドシステム２は、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期しない異常が発生した場合に、その異常をそれ異常悪化させないように迅速に対応するために、電動発電機２１の温度を検知する温度センサ４４を設けると共に、ハイブリッドシステム用制御装置４１が、断接手段Ｍ１と異常検知手段Ｍ２と警報手段Ｍ３と電動発電機停止手段Ｍ４を有して構成される。

断接手段Ｍ１は、クランク軸用クラッチ１７を接状態及び断状態にする手段である。この断接手段Ｍ１を実施することで、クランク軸用クラッチ１７を接状態にして、エンジン１０と電動発電機２１との間を接続し、一方、クランク軸用クラッチ１７を断状態にして、エンジン１０と電動発電機２１間を切断する。

異常検知手段Ｍ２は、電動発電機２１の温度ｔに基づいて、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知する手段である。詳しくは、電動発電機２１が予期しない温度まで上昇したことを検知する、つまり、温度検知手段として設けた温度センサ４４で、電動発電機２１の温度ｔを検知し、その温度ｔが予め定めた異常判定値ｔ’以上か否かを判定して、温度ｔが異常判定値ｔ’以上となったときに、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知する手段である。

この異常判定値ｔ’は、電動発電機２１を通常に使用する場合には、到達し得ない温度に設定され、例えば、予め実験などにより電動発電機２１を通常使用した場合の温度を計測しておき、その最高温度よりも高めに設定するとよい。

この異常検知手段Ｍ２を設けることで、電動発電機２１が予期しない温度にまで上昇したことを検知することができる。そして、この異常検知手段Ｍ２が電動発電機２１が予期しない温度にまで上昇していることを検知した場合は、迅速に断接手段Ｍ１を実施して、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を切ることで、エンジン１０による電動発電機２１の連れ回りを抑制し、電動発電機２１のそれ以上の温度上昇を防止することができる。

警報手段Ｍ３は、電動発電機２１が予期しない温度にまで上昇したことで、クランク軸用クラッチ１７が断状態となったことを、警報器４３により、運転手に報知する手段である。具体的には、運転席に設けられたブザー４３ａを鳴らしたり、インジケータ４３ｂを点灯させたりして、運転手に報知する手段である。これにより、運転手はＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期しない異常が発生したことと、それに起因してクランク軸用クラッチ１７が断状態になっていることを知ることができ、その状況に迅速に対応することができる。

電動発電機停止手段Ｍ４は、電動発電機２１を停止する手段である。詳しくは、異常検知手段Ｍ２が実施されて、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことが検知されたときに、電動発電機２１を停止する手段である。なお、この電動発電機停止手段Ｍ４は断接手段Ｍ１と対で実施され、断接手段Ｍ１によりクランク軸用クラッチ１７が断状態となったときに、電動発電機２１を停止するように構成される。

そして、この実施の形態におけるハイブリッド車両１の制御方法は、クランク軸用クラッチ１７によりエンジン１０のクランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を行い、クランク軸１５に直結したＣＶＴ１６を介して、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を行う場合に、電動発電機２１の温度ｔに基づいて、詳しくは、電動発電機２１の温度ｔが異常判定値ｔ’以上となったときに、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知し、クランク軸用クラッチ１７によりクランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を切ることを特徴とする方法である。

この制御方法について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下で説明する制御方法は、クランク軸用クラッチ１７が接状態で、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達が行われている場合に行われる方法である。

まず、温度センサ４４が電動発電機２１の温度ｔを検知するステップＳ１０を行う。次に、異常検知手段Ｍ２を実施して、電動発電機２１の温度ｔが異常判定値ｔ’以上か否かを判定するステップＳ２０を行う。このステップＳ２０により、温度ｔが異常判定値ｔ’よりも小さいと判定されると、ＣＶＴ１６と電動発電機２１に異常はないと判断され、再びステップＳ１０に戻る。一方、ステップＳ２０で温度ｔが異常判定値ｔ’以上と判定されると、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知する。

ステップＳ２０で異常が発生したことを検知すると、次に、断接手段Ｍ１を実施して、クランク軸用クラッチ１７を断状態にし、クランク軸用クラッチ１７によりクランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を切るステップＳ３０を行う。このステップＳ３０により、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達が切られて、エンジン１０による電動発電機２１の連れ回りを停止する。

次に、電動発電機停止手段Ｍ４を実施して、電動発電機２１を停止するステップＳ４０を行う。このステップＳ４０により電動発電機２１への通電が停止される。これにより、電動発電機２１の回転数Ｎｍはゼロに向かって減少していく。

次に、警報手段Ｍ３を実施して、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生し、それに起因してクランク軸用クラッチ１７が断状態になったことを、警報器４３で警報するステップＳ５０を行って、この制御方法は完了する。

本発明の実施の形態のハイブリッドシステム２、ハイブリッド車両１、及びその制御方法によれば、電動発電機２１の動力の伝達を行うＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に異常が発生したことを検知したときに、迅速に対応し、安全性を確保することができる。

詳しくは、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達が行われている場合に、電動発電機２１の温度ｔが異常判定値ｔ’以上になったことで、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知し、その異常の発生を検知すると、直ぐにクランク軸用クラッチ１７を断状態にして、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を切る。これにより、エンジン１０による電動発電機２１の連れ回りを即座に停止して、発生した異常がそれ以上に悪化すること、特に電動発電機２１の温度ｔがそれ以上に上昇することを防止することができる。

そのため、ＣＶＴ１６と電動発電機２１の異常を検知するための部品点数の増加や、制御の複雑化を抑制することができ、単純なロジックで、迅速且つ正確にＣＶＴ１６と電動発電機２１に発生した異常を検知して、その異常を検知した場合は、クランク軸用クラッチ１７を断状態にして対応することで、システム全体の安全性を確保することができる。

また、上記の効果に加えて、ＣＶＴ１６を用いて、エンジン１０のクランク軸１５の動力を電動発電機２１に伝達するので、エンジン１０のクランク軸１５の回転数Ｎｅの変動に依存することなく、電動発電機２１の回転軸の回転数Ｎｍを電動発電機２１の発電又は駆動に適した回転数に制御することができる。

そのため、電動発電機２１における回転数Ｎｍの使用回転域が限定されることにより、電気的特性の効率が高い状態で電動発電機２１を使用することが可能となり、発電時及び電動駆動時のエネルギー効率を高めることができる。

更に、電動発電機２１側において、過大な回転数で使用できるように信頼性を確保するために必要とされる過剰な構成の軸受け構造及び高強度の構造体を採用する必要が無くなり、その結果、電動発電機２１及びハイブリッドシステム２の小型化及び軽量化を図ることができる。

なお、上記の実施の形態のハイブリッドシステム２のエンジン１０は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンに適用することができ、その気筒数や配列は限定されない。

また、電動発電機２１は、一般的なスタータモータなどに用いられる高回転になるに従ってトルクが低下する直巻きＤＣモータとは異なり、力行運転により駆動力をアシストしたり、余剰な駆動力により回生運転されると、発電したりできるモータであって、ある回転までは一定のトルクを発生する誘導モータや同期モータが望ましい。

このような誘導モータや同期モータを電動発電機２１として用いる場合は、前述したように、ＣＶＴ１６のプーリー比Ｒを変化させることにより、電動発電機２１の回転数Ｎｍを電気的特性の効率の良い高効率回転領域に限定することで、常に電動発電機２１の駆動効率や回生効率を向上することができる。

加えて、上記のハイブリッドシステム２は、電動発電機２１に別の電動発電機を直列に配置して、電動発電機を複数設けるように構成することができる。複数の電動発電機を設けることで、設計の自由度が増加するので、多様な仕様に対応することができる。また、標準仕様で電動発電機２１の１個にした場合でも、オプションとして容易に、後から別の電動発電機を追加できるので、基本レイアウトを同一とすることができ、部品点数、重量、コストを削減することができる。

このように、電動発電機２１に別の電動発電機を直列に配置した場合は、電動発電機２１と別の電動発電機との間に動力断接装置を設けるとよい。この場合は、上記のフローチャートに加えて、別の電動発電機の温度の上昇を検知して対応するとよい。例えば、電動発電機２１の温度ｔが異常判定値ｔ’以上で、且つ別の電動発電機の温度が異常判定値ｔ’以上の場合は、クランク軸用クラッチ１７とその動力断接装置の両方を断状態にする。また、電動発電機２１の温度ｔが異常判定値ｔ’より小さく、且つ別の電動発電機の温度が異常判定値ｔ’以上の場合は、クランク軸用クラッチ１７を接状態のまま維持し、その動力断接装置のみを断状態にする。

加えて、クランク軸用クラッチ１７は、エンジン１０のクランク軸１５と、電動発電機２１の駆動軸とを切り離すことが可能な装置であればよく、例えば、摩擦式クラッチ、電磁式クラッチ（パウダークラッチ）の他に、流体継手などを用いることができる。このクランク軸用クラッチ１７は、変速機３１に設けられ、エンジン１０と変速機３１との間の動力伝達を断接するクラッチとは別に設けられたものである。

更に、このクランク軸用クラッチ１７は、上記の実施の形態では、エンジン１０とＣＶＴ１６との間に設けられたが、本発明はこれに限定されずに、例えば、ＣＶＴ１６と電動発電機２１との間に設けることもできる。但し、エンジン１０とＣＶＴ１６との間に設けると、クランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を切断したときに、エンジン１０にＣＶＴ１６側のフリクションが加わることを回避できるため望ましい。

本発明のハイブリッドシステムとハイブリッドシステムの制御方法は、電動発電機の温度に基づいて、単純なロジックで無段変速機構と電動発電機の予期しない異常を検知するだけではなく、クランク軸と電動発電機との間の動力伝達を切断することで、異常な状態
をそれ以上悪化させないように迅速に対応することができ、システム全体の信頼性を向上することができるので、ディーゼルエンジンと電動発電機とを組み合わせたハイブリット車両に利用することができる。

１ 車両（ハイブリッド車両：ＨＥＶ）
２ ハイブリッドシステム
１０ エンジン（内燃機関）
１１ エンジン本体
１２ 排気通路
１３ ターボ過給器
１４ 排気ガス浄化装置
１５ クランク軸
１６ ＣＶＴ（無段変速機構）
１７ クランク軸用クラッチ（動力断接装置）
２０ 電力システム
２１ 電動発電機（Ｍ/Ｇ）
２２ 配線
２３ インバータ（ＩＮＶ）
２４Ａ 第１バッテリ（Ｂ）
２４Ｂ 第２バッテリ（Ｂ）
２５ ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＣＯＮ）
２６Ａ 冷却ファン（補機）
２６Ｂ 冷却水ポンプ（補機）
２６Ｃ 潤滑油ポンプ（補機）
３０ 動力伝達システム
３１ 変速機（トランスミッション）
３２ 推進軸（プロペラシャフト）
３３ 差動装置（デファレンシャルギア）
３４ 駆動軸（ドライブシャフト）
３５ 車輪
４０ 全体制御装置
４１ ハイブリッドシステム用制御装置

Claims (7)

1. 内燃機関と電動発電機を有するハイブリッドシステムにおいて、前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設け、該無段変速機構に前記電動発電機を連結すると共に、前記クランク軸と前記電動発電機との間を断接する動力断接装置を設けて構成され、
   前記電動発電機の温度に基づいて、前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知する異常検知手段を設けると共に、
   前記異常検知手段を実施して、前記無段変速機構と前記電動発電機のどちらか一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記動力断接装置により前記クランク軸と前記電動発電機との間を切断する断接手段を設けることを特徴とするハイブリッドシステム。
2. 前記異常検知手段を、前記電動発電機の温度が予め定めた異常判定値以上となるか否かを判定し、前記電動発電機の温度が予め定めた異常判定値以上となったときに、前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知する手段とすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドシステム。
3. 前記異常検知手段を実施して、前記無段変速機構と前記電動発電機のどちらか一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記電動発電機を停止する電動発電機停止手段を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッドシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッドシステムを搭載することを特徴とするハイブリッド車両。
5. 無段変速機を介して内燃機関と電動発電機とを動力伝達するハイブリッドシステムの制御方法において、前記電動発電機の温度に基づいて前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記クランク軸と前記電動発電機との間の動力伝達を切ることを特徴とするハイブリッドシステムの制御方法。
6. 前記電動発電機の温度が予め定めた異常判定値以上となったときに、前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
7. 前記電動発電機の温度に基づいて前記無段変速機構と前記電動発電機の少なくとも一方に予期せぬ異常が発生したことを検知したときに、前記電動発電機を停止することを特徴とする請求項５又は６に記載のハイブリッドシステムの制御方法。

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