JP2017177971A - 車両制御機構および車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ジェネレータ制御装置が故障した場合であっても車両制御のための電力を確保することが可能な仕組みを提供する。【解決手段】バッテリと、前記バッテリと接続されるジェネレータと、前記ジェネレータと接続され、前記ジェネレータを制御するジェネレータ制御装置の故障に応じて変速比を、前記ジェネレータとの接続軸の回転数が前記ジェネレータにおいて前記バッテリの充電に係る励起電圧が発生する回転数以上になる程度に、上昇させる変速機と、を備える車両制御機構。および車両制御装置。【選択図】図５

Description

本発明は、車両制御機構および車両制御装置に関する。

近年、車両制御の電子化に伴い、車両において制御に用いられる電力を確保することが重要となっている。当該電力は概して、車両に搭載されるジェネレータにより生み出され、バッテリへ蓄積される。

このようなジェネレータの発電に関する技術として、変速機とエンジンとを用いてジェネレータに発電させる技術がある。例えば、変速機にダウンシフトさせることでエンジン回転数を上昇させることにより、エンジンにより駆動されるジェネレータに発電させる技術がある（特許文献１〜３）。

特開２００１−１１２１１５号公報 特開２００５−３０４１５７号公報 特開２００４−０１９６４１号公報

しかし、従来技術では、ジェネレータを制御する制御装置（以下、ジェネレータ制御装置とも称する。）の故障について考慮されていないという問題があった。具体的には、当該制御装置が故障すると、ジェネレータの発電ができなくなり、バッテリに充電することが困難となるおそれがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ジェネレータ制御装置が故障した場合であっても車両制御のための電力を確保することが可能な仕組みを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、バッテリと、前記バッテリと接続されるジェネレータと、前記ジェネレータと接続され、前記ジェネレータを制御するジェネレータ制御装置の故障に応じて変速比を、前記ジェネレータとの接続軸の回転数が前記ジェネレータにおいて前記バッテリの充電に係る励起電圧が発生する回転数以上になる程度に、上昇させる変速機と、を備える車両制御が提供される。

また、前記変速機は、前記変速比の上昇の程度を変化させながら前記変速比を上昇させてもよい。

また、前記変速機は、無段変速機を含んでもよい。

また、前記ジェネレータ制御装置の故障に応じて、前記ジェネレータとの接続軸に回転力を付加する動力発生装置をさらに備えてもよい。

また、前記動力発生装置は、回転により前記回転力を出力する出力軸の回転数の増加の程度を変化させながら前記出力軸の回転数を増加させてもよい。

また、前記動力発生装置は、前記変速比の上昇に応じて、回転により前記回転力を出力する出力軸の回転数を増加させてもよい。

また、前記動力発生装置は、内燃機関を含んでもよい。

また、前記ジェネレータは、トルクを発生させるモータの機能を有してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ジェネレータ制御装置の故障を検出する故障検出部と、前記故障検出部の故障検出に応じて変速機の変速比を、前記変速機のジェネレータとの接続軸の回転数が前記ジェネレータにおいてバッテリの充電に係る励起電圧が発生する回転数以上になる程度に、上昇させる制御部と、を備える車両制御装置が提供される。

以上説明したように本発明によれば、ジェネレータ制御装置が故障した場合であっても車両制御のための電力を確保することが可能な仕組みが提供される。

本発明の一実施形態に係る車両制御機構の全体構成の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両制御機構の全体構成の別の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るハイブリッドＥＣＵの概略的な機能構成の例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るハイブリッドＥＣＵの処理を概念的に示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る車両制御機構の動作例を示すタイミングチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．序論＞
まず、本発明の経緯について説明する。

車両制御機構は概して、動力発生装置、動力伝達装置およびこれら装置を制御する車両制御装置を備える。ハイブリッド車両に搭載される車両制御機構としては、動力発生装置としてエンジンおよびモータを備え、動力伝達装置の一部として変速機を備える車両制御機構がある。例えば、エンジンまたはモータから発生する回転トルクが変速機を通じて駆動輪に伝達される。

さらに、当該ハイブリッド車両に搭載される車両制御機構としては、２種類のバッテリとバッテリに電力を供給するジェネレータとを備える車両制御機構がある。具体的には、上述したモータを駆動させるための電力が蓄積される高電圧バッテリ、および車両制御機構を制御するための装置群（以下、制御系とも称する。）へ供給される電力が蓄積される低電圧バッテリの２種類のバッテリが備えられる。そのような車両制御機構の一例として、ジェネレータから高電圧バッテリへ電力を供給し、高電圧バッテリから降圧された電力を低電圧バッテリへ供給する車両制御機構がある。

ここで、ジェネレータ制御装置が故障した場合、ジェネレータを用いて高電圧バッテリへ充電することができず、高電圧バッテリが枯渇するおそれがある。

高電圧バッテリが枯渇すると、当然ながら低電圧バッテリへ電力が供給されなくなる。その結果、制御系へ電力が供給されず、車両を制御することが困難となりかねない。

そこで、本発明の一実施形態では、ジェネレータ制御装置が故障した場合であっても車両制御のための電力を確保することが可能な車両制御機構１を提案する。当該車両制御機構１は、ジェネレータ（後述する第１のモータジェネレータ２０）への入力回転の回転数が当該ジェネレータおいて励起電圧が発生する回転数以上となるように、変速機（後述するＣＶＴ３１）の変速比またはエンジン１０の出力回転数を制御する点に特徴を有する。

＜２．本発明の一実施形態に係る車両制御機構＞
以上、本発明の一実施形態に係る車両制御機構１の発明経緯について説明した。次に、本発明の一実施形態に係る車両制御機構１について説明する。

＜２−１．車両制御機構の構成＞
まず、図１を参照して、車両制御機構１の全体構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御機構１の全体構成の例を示す図である。

図１は、ハイブリッド車両の車両制御機構１を示している。かかる車両制御機構１は、エンジン１０と、第１のモータジェネレータ２０と、第２のモータジェネレータ２４とを備え、エンジン１０、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４を駆動源として併用可能なパワーユニットである。かかる車両制御機構１では、エンジン走行モードと、シングルモータＥＶ走行モードと、ツインモータＥＶ走行モードと、ハイブリッド走行モードとが切り替えられながら、車両の駆動力制御が行われる。

エンジン走行モードは、エンジン１０の出力で車両を駆動するモードである。シングルモータＥＶ走行モードは、第２のモータジェネレータ２４の出力で車両を駆動するモードである。ツインモータＥＶ走行モードは、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４の出力で車両を駆動するモードである。ハイブリッド走行モードは、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４のうちの少なくとも一方の出力と、エンジン１０の出力とで車両を駆動するモードである。

エンジン１０は、ガソリン等を燃料としてトルクを生成する内燃機関であり、出力軸としてのクランクシャフト１１を有する。クランクシャフト１１は、自動変速装置３０内に延設されている。また、クランクシャフト１１には、ギヤ式のオイルポンプ１５が連結されている。かかるオイルポンプ１５は、図示しない車軸、ＣＶＴ３１のプライマリ軸３４又はセカンダリ軸３６に対して、図示しないギヤ機構を介して連結されていてもよい。オイルポンプ１５が車軸に対して連結されている場合、駆動輪（車輪）８０の回転によってもオイルポンプ１５が駆動され得る。オイルポンプ１５がプライマリ軸３４又はセカンダリ軸３６に対して連結されている場合、第２の伝達クラッチ４６が締結されている間、駆動輪８０の回転によってもオイルポンプ１５が駆動され得る。オイルポンプ１５は、エンジン１０のトルク又は駆動輪８０の回転により駆動されて、自動変速装置３０に向けて作動油を供給する。自動変速装置３０に供給される作動油は、ＣＶＴ３１及び各クラッチを作動させる作動油として用いられる。自動変速装置３０は、第１のモータジェネレータ２０と、第２のモータジェネレータ２４と、自動変速機としての無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）３１とを備える。

エンジン１０と第１のモータジェネレータ２０とはエンジンクラッチ４２を介して直列的に配列される。具体的には、エンジン１０のクランクシャフト１１と、第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１との間には、クランクシャフト１１とモータ軸２１との間を締結又は開放するエンジンクラッチ４２が設けられている。エンジンクラッチ４２が締結状態にある場合に、クランクシャフト１１とモータ軸２１との間で動力を伝達することができる。

第１のモータジェネレータ２０は、例えば、三相交流式のモータであり、インバータ７０を介して高電圧バッテリ５０に接続されている。第１のモータジェネレータ２０は、高電圧バッテリ５０の電力を用いて駆動（力行駆動）されて車両の駆動力を生成する駆動モータとしての機能と、エンジン１０のトルクを用いて駆動されて発電する発電機としての機能と、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪８０の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを有する。さらに、第１のモータジェネレータ２０は、エンジン１０を始動又は停止させるスタータモータとしての機能と、モータ軸２１に連結されたオイルポンプ２８を回転駆動させるモータとしての機能とを併せ持つ。

第１のモータジェネレータ２０をスタータモータ、駆動モータ又はオイルポンプ２８の駆動モータとして機能させる場合、インバータ７０は、高電圧バッテリ５０から供給される直流電力を交流電力に変換し、第１のモータジェネレータ２０を駆動する。また、第１のモータジェネレータ２０を発電機として機能させる場合、インバータ７０は、第１のモータジェネレータ２０で発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ５０に充電する。

上述のとおり、本実施形態にかかる車両制御機構１では、トルクコンバータではなく、エンジンクラッチ４２により、クランクシャフト１１とモータ軸２１との間で動力の伝達が行われる。このため、第１のモータジェネレータ２０を駆動モータとして機能させる場合に、第１のモータジェネレータ２０とエンジン１０とを完全に切り離すことにより、第１のモータジェネレータ２０からのトルクがエンジン１０で消費されることがない。それにより、第１のモータジェネレータ２０の効率の低下を抑制することができる。

第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１には、ギヤ式のオイルポンプ２８が連結されている。オイルポンプ２８は、モータ軸２１の回転により回転駆動され、ＣＶＴ３１及び各クラッチに向けて作動油を供給する。かかるオイルポンプ２８は、第１のモータジェネレータ２０により駆動される電動オイルポンプとして構成される。また、第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１は、第１の伝達クラッチ４４を介して、ＣＶＴ３１のプライマリ軸３４に連設されている。第１の伝達クラッチ４４は、モータ軸２１とプライマリ軸３４との間を締結又は開放する。第１の伝達クラッチ４４が締結状態にある場合に、モータ軸２１とプライマリ軸３４との間で動力を伝達することができる。

ＣＶＴ３１は、プライマリ軸３４と、当該プライマリ軸３４に平行に配設されたセカンダリ軸３６とを有する。プライマリ軸３４にはプライマリプーリ３３が固定され、セカンダリ軸３６にはセカンダリプーリ３５が固定されている。プライマリプーリ３３及びセカンダリプーリ３５には、ベルト又はチェーンからなる巻き掛け式のトルク伝達部材３７が卷回されている。ＣＶＴ３１は、プライマリプーリ３３及びセカンダリプーリ３５上でのトルク伝達部材３７の巻き掛け半径を変化させてプーリ比を変化させることにより、プライマリ軸３４とセカンダリ軸３６との間において、任意の変速比で変換されたトルクを伝達する。

セカンダリ軸３６は、第２の伝達クラッチ４６を介して、第２のモータジェネレータ２４のモータ軸２５に連設されている。第２の伝達クラッチ４６は、セカンダリ軸３６とモータ軸２５との間を締結又は開放する。第２の伝達クラッチ４６が締結状態にある場合に、セカンダリ軸３６とモータ軸２５との間で動力を伝達することができる。第２のモータジェネレータ２４のモータ軸２５は、図示しない減速ギヤ及び駆動軸を介して駆動輪８０に連設され、モータ軸２５を介して出力されるトルクが駆動力として駆動輪８０に伝達可能になっている。モータ軸２５が、図示しないデファレンシャルギヤに接続され、駆動力が前輪及び後輪に分配されてもよい。

第２のモータジェネレータ２４は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６を介してエンジン１０と連設されている。第２のモータジェネレータ２４は、第１のモータジェネレータ２０と同様、三相交流式のモータであり、インバータ７０を介して高電圧バッテリ５０に接続されている。第２のモータジェネレータ２４は、高電圧バッテリ５０の電力を用いて駆動（力行駆動）されて車両の駆動力を生成する駆動モータとしての機能と、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪８０の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを有する。

第２のモータジェネレータ２４を駆動モータとして機能させる場合、インバータ７０は、高電圧バッテリ５０から供給される直流電力を交流電力に変換し、第２のモータジェネレータ２４を駆動する。また、第２のモータジェネレータ２４を発電機として機能させる場合、インバータ７０は、第２のモータジェネレータ２４で発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ５０に充電する。第２のモータジェネレータ２４の定格出力と第１のモータジェネレータ２０の定格出力とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。

インバータ７０を介して第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４に接続された高電圧バッテリ５０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５を介して低電圧バッテリ６０が接続されている。高電圧バッテリ５０は、例えば定格電圧が２００Ｖの充放電可能なバッテリであり、低電圧バッテリ６０は、例えば定格電圧が１２Ｖの充放電可能なバッテリである。低電圧バッテリ６０は、ハイブリッド車両のシステムの主電源として用いられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ５５は、高電圧バッテリ５０の直流電力の電圧を降圧させて、充電電力を低電圧バッテリ６０に供給する。

エンジン１０は、エンジン制御ユニット（エンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））２００により制御される。自動変速装置３０は、トランスミッション制御ユニット（トランスミッションＥＣＵ）３００により制御される。第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４は、モータ制御ユニット（モータＥＣＵ）４００により制御される。これらのエンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、及び、モータＥＣＵ４００は、システム全体を統合的に制御する、車両制御装置としてのハイブリッド制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）１００に接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、及び、モータＥＣＵ４００等を用いて、車両の走行制御又は減速制御、あるいは、高電圧バッテリ５０の充電制御を行う。

それぞれのＥＣＵは、マイクロコンピュータをはじめとして各種インタフェース又は周辺機器等を備えて構成される。それぞれのＥＣＵは、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ラインを介して双方向通信可能に接続され、制御情報や制御対象に関連する各種の情報を相互に通信する。以下、それぞれのＥＣＵの機能の概略について説明する。

エンジンＥＣＵ２００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受け、エンジン１０の出力が制御指令値となるようにエンジン１０を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１０に備えられた各種センサにより検出される情報に基づいて、スロットル開度、点火時期、及び、燃料噴射量等の制御量を算出する。エンジンＥＣＵ２００は、算出された制御量に基づいてスロットル弁、点火プラグ、及び、燃料噴射弁等に係るアクチュエータを駆動させる。

モータＥＣＵ４００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受け、第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４の出力が制御指令値となるように、インバータ７０を介して第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４をそれぞれ制御する。具体的には、モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４の回転数や電圧、電流等の情報に基づいてインバータ７０に対して電流指令や電圧指令を出力する。

トランスミッションＥＣＵ３００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受けてＣＶＴ３１の変速比を決定し、運転状態に応じた適切な変速比に制御する。例えば、トランスミッションＥＣＵ３００は、油圧を制御し、プーリ比を調節することにより、ＣＶＴ３１の変速比を制御する。また、トランスミッションＥＣＵ３００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受けて、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４、及び、第２の伝達クラッチ４６等の制御を行うことで、走行モードの切り替えを行う。例えば、トランスミッションＥＣＵ３００は、油圧を制御することにより、各クラッチの断接を制御する。

エンジン走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をすべて締結させて、エンジン１０からのトルクをＣＶＴ３１に伝達させる。そして、トランスミッションＥＣＵ３００は、ＣＶＴ３１にエンジン１０からのトルクを所定の変速比で変換させ、駆動輪８０に伝達させる。

シングルモータＥＶ走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をすべて開放させて、第２のモータジェネレータ２４からのトルクを駆動輪８０に伝達させる。あるいは、シングル走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６を締結させて、第１のモータジェネレータ２０からのトルクを、ＣＶＴ３１及びモータ軸２５を介して駆動輪８０に伝達させてもよい。

ツインモータＥＶ走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６を締結させて、第１のモータジェネレータ２０からのトルクをＣＶＴ３１に伝達させる。そして、トランスミッションＥＣＵ３００は、ＣＶＴ３１を介して第１のモータジェネレータ２０からのトルクをモータ軸２５に伝達させ、第２のモータジェネレータ２４のトルクと合わせて、駆動輪８０に伝達させる。

ハイブリッド走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をすべて締結させて、エンジン１０からのトルクをＣＶＴ３１に伝達させる。そして、トランスミッションＥＣＵ３００は、ＣＶＴ３１に伝達されたトルクを所定の変速比で変換させ、モータ軸２５を介して第２のモータジェネレータ２４のトルクと合わせて、駆動輪に伝達させる。

さらに、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジン１０を始動させる際にエンジンクラッチ４２を締結させて、第１のモータジェネレータ２０のトルクによりエンジン１０にクランキングさせる。このとき、エンジン１０と第１のモータジェネレータ２０との差回転により車両の前後振動が発生しないように、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２を締結させる前に、第１の伝達クラッチ４４を開放させる。

本実施形態にかかる車両制御機構１では、すべての走行モードにおいて、車両の減速時に、第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させることによって、回生ブレーキ力を発生させることができる。また、エンジン走行モード、ツインモータＥＶ走行モード、及び、ハイブリッド走行モードにおいて、車両の減速時に、第１のモータジェネレータ２０を回生駆動させることによって、回生ブレーキ力を発生させることができる。また、シングルモータＥＶ走行モード、又は、ハイブリッド走行モードにおいて、エンジン１０からのトルクの一部又は全部により第１のモータジェネレータ２０に発電させることができる。さらに、エンジン走行モードにおいて、エンジン１０からのトルクの一部により第１のモータジェネレータ２０に発電させることができる。

また、本実施形態にかかる車両制御機構１では、第１のモータジェネレータ２０が、エンジン１０のスタータモータとしての機能を有する。したがって、エンジン１０の始動時又は停止時にしか使用されていなかった従来のスタータモータを省略することができる。また、第１のモータジェネレータ２０は、オイルポンプ２８と一体となって電動オイルポンプとしての機能を有する。したがって、エンジン１０又は駆動輪８０が停止し、ギヤ式のオイルポンプ１５により作動油圧を生成できない場合にしか使用されていなかった従来の電動オイルポンプを省略することができる。

また、本実施形態にかかる車両制御機構１では、第１のモータジェネレータ２０が、第１の伝達クラッチ４４を介して、ＣＶＴ３１のプライマリプーリ３３に連設されており、走行中において、第１のモータジェネレータ２０を駆動モータとして機能させることができる。したがって、車両の動力性能を向上させることができる。さらに、エンジン１０にトルクを発生させている間、エンジン１０の出力に余剰のトルクがある場合には、第１のモータジェネレータ２０を発電機として機能させることができる。したがって、車両の燃費性能を向上させることができる。

なお、車両制御機構１は、図１に示される形態と異なる他の形態であってもよい。具体的には、第２のモータジェネレータ２４は、プライマリ軸３４に連結されてよい。図２は、本発明の一実施形態に係る車両制御機構１の全体構成の別の例を示す図である。

例えば、図２に示したように、第２のモータジェネレータ２４は、クラッチを介さずにプライマリ軸３４と直接的に連結される。そのため、第２のモータジェネレータ２４が生成する動力が直接的にプライマリ軸３４に伝達される。

また、この場合、セカンダリ軸３６は、クラッチを介さずに図示しない減速ギヤ及び駆動軸を介して駆動輪８０に連設される。そして、セカンダリ軸３６を介して出力されるトルクが駆動輪８０に伝達される。

＜２−２．車両制御装置の構成＞
次に、図３を参照して、車両制御装置１００すなわちハイブリッドＥＣＵ１００の機能構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るハイブリッドＥＣＵ１００の概略的な機能構成の例を示すブロック図である。なお、ここでは、本発明の一実施形態に係る処理に関するハイブリッドＥＣＵ１００の機能についてのみ説明する。

図３に示したように、ハイブリッドＥＣＵ１００は、故障検出部１０２および制御部１０４を備える。

（故障検出部）
故障検出部１０２は、モータＥＣＵ４００の故障を検出する。具体的には、故障検出部１０２は、モータＥＣＵ４００との通信に基づいてモータＥＣＵ４００の故障を検出する。例えば、故障検出部１０２は、モータＥＣＵ４００から所定の信号が出力されない場合またはモータＥＣＵ４００から故障を示す信号が出力される場合に、モータＥＣＵ４００の故障を検出する。なお、モータＥＣＵ４００を監視する監視ＥＣＵにおいてモータＥＣＵ４００の故障が検出され、当該監視ＥＣＵからモータＥＣＵ４００の故障を示す信号が出力される場合に、モータＥＣＵ４００の故障が検出されてもよい。

（制御部）
制御部１０４は、車両制御機構１を全体的に制御する。具体的には、制御部１０４は、エンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００およびモータＥＣＵ４００を介して、エンジン１０、ＣＶＴ３１ならびに第１のモータジェネレータ２０および第２のモータジェネレータ２４を制御する。特に、制御部１０４は、モータＥＣＵ４００（ジェネレータ制御装置）の故障に応じてＣＶＴ３１およびエンジン１０を制御する。

まず、モータＥＣＵ４００の故障に応じたＣＶＴ３１の制御について説明する。制御部１０４は、高電圧バッテリ５０の充電において、モータＥＣＵ４００の故障の有無に応じた程度にＣＶＴ３１の変速比を上昇（ダウンシフト）させる。具体的には、制御部１０４は、モータＥＣＵ４００が故障した場合にＣＶＴ３１に変速比を、モータＥＣＵ４００が故障していない場合の変速比よりも上昇させる。より具体的には、制御部１０４は、モータＥＣＵ４００の故障に応じて変速比を、第１のモータジェネレータ２０との接続軸の回転数が第１のモータジェネレータ２０において高電圧バッテリ５０の充電に係る励起電圧が発生する回転数以上になる程度に、ＣＶＴ３１に上昇させる。

例えば、制御部１０４は、故障検出部１０２によりモータＥＣＵ４００の故障が検出されると、トランスミッションＥＣＵ３００へ特定の変速比への変速比の低下指令（以下、特定変速比変更指令とも称する。）を出力する。トランスミッションＥＣＵ３００は、特定変速比変更指令を受けると、ＣＶＴ３１の変速比を特定の変速比まで上昇させる。当該特定の変速比は、第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１と連設されるプライマリ軸３４の回転数が第１のモータジェネレータ２０において高電圧バッテリ５０に充電可能な励起電圧が発生する回転数以上となる変速比である。

ここで、モータＥＣＵ４００が故障している場合には、第１のモータジェネレータ２０のロータに励磁することができない。そのため、モータＥＣＵ４００が故障していない場合よりもロータの回転数を上昇させなければ、高電圧バッテリ５０に充電可能な励起電圧が発生しない。そこで、上述のようにＣＶＴ３１の変速比を上昇させることにより、モータＥＣＵ４００が故障している場合であっても高電圧バッテリ５０に充電することができる。

なお、制御部１０４は、ＣＶＴ３１に変速比の上昇の程度を変化させながら、変速比を上昇させてもよい。具体的には、制御部１０４は、特定変速比変更指令と共にまたは別個に変速比上昇についての重み付け処理の付加指令をトランスミッションＥＣＵ３００へ出力する。トランスミッションＥＣＵ３００は、当該重み付け処理の付加指令を受けると、特定変速比変更指令に基づく変速比の変更処理に重み付け処理を付加する。重み付け処理は、算出される値と過去の値とを重み付けすることにより次の値を決定する処理である。例えば、重み付け処理は、加重平均処理であってよい。このため、変速比の上昇の程度が徐々に変化させられることにより、変速比の急峻な変化を原因とするショックの発生を抑制することができる。なお、重み付け処理の代わりに、上昇率を時系列で変化させる処理が用いられてもよい。

続いて、モータＥＣＵ４００の故障に応じたエンジン１０の制御について説明する。制御部１０４は、モータＥＣＵ４００の故障に応じて、エンジン１０に第１のモータジェネレータ２０との接続軸へ回転力（トルク）を付加させる。具体的には、制御部１０４は、モータＥＣＵ４００の故障が検出されると、エンジン１０にエンジン回転数を上昇させることによりモータ軸２１へ回転力を付加させる。それにより、モータ軸２１の回転数が増加させられる。

例えば、制御部１０４は、故障検出部１０２によりモータＥＣＵ４００の故障が検出されると、エンジンＥＣＵ２００へ特定の回転数へのエンジン回転数の上昇指令（以下、特定回転数変更指令とも称する。）を出力する。エンジンＥＣＵ２００は、特定回転数変更指令を受けると、エンジン１０のエンジン回転数すなわちクランクシャフト１１の回転数を特定の回転数まで上昇させる。当該特定の回転数は、第１のモータジェネレータ２０における回転数（第１のモータジェネレータ２０において少なくとも励起電圧が発生する回転数）が維持される程度の回転数である

ここで、モータＥＣＵ４００が故障した場合、上述したように車両制御機構１は変速比を特定の変速比まで上昇させる。この場合、追加的な制御が行われないときには、駆動輪８０に負のトルクが伝達されることにより、駆動輪８０に伝達される駆動力が減少する。そのため、このままでは駆動力の減少に応じて車速が低下してしまう。そこで、追加的な制御として、上述のようにエンジン１０のエンジン回転数を上昇させることにより、変速比が上昇しても減少する駆動力を補うことができ、ひいては車速を維持することができる。

なお、制御部１０４は、エンジン１０にエンジン回転数の増加の程度を変化させながらエンジン回転数を増加させてもよい。具体的には、制御部１０４は、特定回転数変更指令と共にまたは別個にエンジン回転数上昇についての重み付け処理の付加指令をエンジンＥＣＵ２００へ出力する。エンジンＥＣＵ２００は、当該重み付け処理の付加指令を受けると、特定回転数変更指令に基づくエンジン回転数の変更処理に重み付け処理を付加する。これにより、エンジン回転数の増加率または増加量を緩やかに変化させることができる。従って、エンジン回転数の急峻な変化を原因とするショックの発生を抑制することができる。

さらに、制御部１０４は、エンジン１０に変速比の上昇に応じてエンジン回転数を増加させてもよい。具体的には、制御部１０４は、特定の変速比に向けた変速比の上昇と特定の回転数に向けたエンジン回転数の上昇とが連動するように、ＣＶＴ３１およびエンジン１０を制御する。例えば、制御部１０４は、特定変速比変更指令と特定回転数変更指令とを同じタイミングでそれぞれトランスミッションＥＣＵ３００とエンジンＥＣＵ２００とに出力する。これにより、変速比およびエンジン回転数の変化のタイミングがずれることを原因とする駆動力の変動を抑制することができる。それにより、車両の乗員の乗り心地の悪化を抑制することが可能となる。

＜２−３．車両制御装置の処理＞
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッドＥＣＵ１００の処理について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るハイブリッドＥＣＵ１００の処理を概念的に示すフローチャートである。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータＥＣＵ４００の故障が検出されたかを判定する（ステップＳ５０２）。具体的には、制御部１０４は、故障検出部１０２によりモータＥＣＵ４００の故障が検出されたかを判定する。

モータＥＣＵ４００の故障が検出されたと判定されると、ハイブリッドＥＣＵ１００は、トランスミッションＥＣＵ３００に特定の変速比への変速比の上昇を要求する（ステップＳ５０４）。具体的には、制御部１０４は、故障検出部１０２によりモータＥＣＵ４００の故障が検出されると、特定の変速比を算出し、トランスミッションＥＣＵ３００へ特定変速比変更指令を出力する。なお、特定の変速比は固定値であってもよい。

また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ２００に特定の回転数へのエンジン回転数の上昇を要求する（ステップＳ５０６）。具体的には、制御部１０４は、故障検出部１０２によりモータＥＣＵ４００の故障が検出されると、特定の回転数を算出し、エンジンＥＣＵ２００へ特定回転数変更指令を出力する。なお、特定の回転数は固定値であってもよい。

＜３．動作例＞
以上、本発明の一実施形態に係る車両制御機構１について説明した。次に、図５を参照して、車両制御機構１の動作例について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る車両制御機構１の動作例を示すタイミングチャートである。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータＥＣＵ４００の故障有無を監視する。例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータＥＣＵ４００のフェール値を監視する。モータＥＣＵ４００は正常に稼働している場合にはフェール値は０となり、モータＥＣＵ４００が故障している場合にはフェール値が１となる。

モータＥＣＵ４００が故障すると、第１のモータジェネレータ２０は、動作を停止する。例えば、第１のモータジェネレータ２０がモータとしてトルクを発生している場合に、モータＥＣＵ４００が故障すると、高電圧バッテリ５０から第１のモータジェネレータ２０への電流の供給が停止する。図５の時間ｔ１に示したように、モータＥＣＵ４００のフェール値が１になると、高電圧バッテリ５０の電流供給量が０になる。そのため、第１のモータジェネレータ２０（Ｍ／Ｇ１）の電圧も低下し、トルクの発生が停止する。

ここで、モータＥＣＵ４００の故障中は、発電による高電圧バッテリ６０への充電が行われない。そのような充電が行われない状態が継続し、高電圧バッテリ５０が枯渇すると、低電圧バッテリ６０への充電を行うことができなくなる。その結果、低電圧バッテリ６０の枯渇により制御系への電力供給が停止すると、車両が走行不能に陥ることになる。

そこで、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータＥＣＵ４００が故障すると、ＣＶＴ３１の変速比を特定の変速比へ上昇させる。例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００は、トランスミッションＥＣＵ３００へ特定変速比変更指令を出力する。トランスミッションＥＣＵ３００は、特定変速比変更指令に基づいてＣＶＴ３１の変速比を特定の変速比まで上昇させる。図５に示したように、ＣＶＴ３１の変速比は、シフトＨｉから緩やかに上昇し始め、特定のシフトＬｏへ緩やかにサチュレーションする。

ＣＶＴ３１の変速比が上昇するにつれて、第１のモータジェネレータ２０の回転数が上昇し、高電圧バッテリ５０への充電が開始される。例えば、ＣＶＴ３１の変速比が上昇するにつれて、プライマリ軸３４の回転数が上昇する。そのため、プライマリ軸３４と連設される第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１の回転数も上昇する。モータ軸２１の回転数が上昇すると、第１のモータジェネレータ２０のロータの回転により発生する起電力も上昇する。そして、第１のモータジェネレータ２０に発生する起電力が高電圧バッテリ５０の充電に係る励起電圧を超えると、図５の時間ｔ２に示したように高電圧バッテリ５０への充電が開始される。

さらに、車両制御機構１は、モータＥＣＵ４００が故障すると、ＣＶＴ３１の変速比を上昇させると共に、エンジン１０のエンジン回転数を特定の回転数へ上昇させる。例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ２００へ特定回転数変更指令を出力する。エンジンＥＣＵ２００は、特定回転数変更指令に基づいてエンジン１０のエンジン回転数を特定の回転数まで上昇させる。図５に示したように、エンジン１０のエンジン回転数は、回転数ｒ１から緩やかに上昇し始め、特定の回転数ｒ２へ緩やかにサチュレーションする。

ここで、車両の走行中に変速比が上昇すると、追加的な制御が行われない場合は、駆動輪８０に伝達される駆動力が減少する。これに対し、上述のようにエンジン回転数を上昇させる追加的な制御が行われることにより、エンジン１０からトルクを供給することができる。従って、駆動力の減少を抑制することができ、図５に示したように車速Ｖを維持することが可能となる。

なお、エンジン１０は停止状態から起動されてもよい。例えば、シングルモータＥＶ走行モードまたはツインモータＥＶ走行モードにおいてモータＥＣＵ４００が故障した場合に、ハイブリッドＥＣＵ１００は、走行モードをハイブリッド走行モードまたはエンジン走行モードへ移行する。そして、上述の変速比およびエンジン回転数の制御が行われる。

＜４．むすび＞
以上、本発明の一実施形態によれば、車両制御機構１は、バッテリと、当該バッテリと接続されるジェネレータと、当該ジェネレータと接続され、ジェネレータ制御装置の故障に応じて変速比を、当該ジェネレータとの接続軸の回転数が当該ジェネレータにおいて当該バッテリの充電に係る励起電圧が発生する回転数以上になる程度に、上昇させる変速機と、を備える。

ここで、第１のモータジェネレータ２０を制御するモータＥＣＵ４００が故障した場合には第１のモータジェネレータ２０に電流が供給されず、ロータに励磁することができない。そのため、励起電圧以上の電圧が第１のモータジェネレータ２０において発生する程度までにロータを回転させなければ、高電圧バッテリ５０に充電することができない。

従来では、モータＥＣＵの故障は想定されていないため、モータＥＣＵの故障中においては回転数不足によりジェネレータにおいて励起電圧以上の電圧が発生しない。そのため、高電圧バッテリおよび低電圧バッテリが枯渇し、制御系への電力供給も停止してしまう。その結果、車両は走行不能に陥ることになる。

これに対し、本発明の一実施形態によれば、ロータが励磁されない状態で励起電圧以上の電圧が発生するまでロータが回転させられることにより、モータＥＣＵ４００が故障しても高電圧バッテリ５０に充電することができる。従って、モータＥＣＵ４００が故障した場合であっても車両制御のための電力を確保することが可能となる。

また、上記変速機は、変速比の上昇の程度を変化させながら変速比を上昇させる。このため、変速比が急峻に変化することを原因とするショックの発生を抑制することができる。従って、車両の乗員の乗り心地の低下を抑制することが可能となる。

また、上記変速機は、無段変速機を含む。このため、有段変速機に比べて円滑に変速比を変化させることができる。従って、上述のショックの発生を抑制することが可能となる。また、エンジン回転数の上昇に対応させやすくすることができる。従って、駆動力ひいては車速の変動の程度を抑制することが可能となる。

また、車両制御機構１は、ジェネレータ制御装置の故障に応じて、上記ジェネレータとの接続軸に回転力を付加する動力発生装置をさらに備える。このため、第１のモータジェネレータ２０を通じて駆動輪８０に駆動力が付加されることにより、変速比の上昇による駆動力の減少を補うことができる。従って、モータＥＣＵ４００が故障しても車速を維持することが可能となる。

また、上記動力発生装置は、回転により上記回転力を出力する出力軸の回転数の増加の程度を変化させながら当該出力軸の回転数を増加させる。このため、駆動力が急峻に変化することを原因とするショックの発生を抑制することができる。従って、車両の乗員の乗り心地の悪化を抑制することが可能となる。

また、上記動力発生装置は、上記変速比の上昇に応じて、回転により上記回転力を出力する出力軸の回転数を増加させる。ここで、変速比の上昇とエンジン回転数の上昇のタイミングがずれると、駆動力が減少したり目標よりも増加したりする。その結果、車両の乗員の乗り心地が悪化しかねない。これに対し、変速比の上昇とエンジン回転数の上昇とを対応させることにより、駆動力の変動を抑制することができる。従って、乗り心地またはドライバビリティの悪化を抑制することが可能となる。

また、上記動力発生装置は、内燃機関を含む。このため、高電圧バッテリ５０の電力を用いることなく変速比の上昇による駆動力の減少を補うことができる。従って、高電圧バッテリ５０への充電が妨げられることが抑制される。

また、上記ジェネレータは、トルクを発生させるモータの機能を有する。このため、モータとジェネレータとが別個に設けられる場合に比べて、車両制御機構１の構成を簡素化することができる。従って、車両制御機構１にかかるコストを低減することおよび車両スペースを別目的で活用することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、変速機が無段変速機（ＣＶＴ）であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、変速機は有段変速機（ＡＴ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）であってもよい。

また、上記実施形態では、モータＥＣＵ４００の故障の検出が変速比を上昇させる制御のトリガである例を説明したが、モータＥＣＵ４００の故障の検出後のバッテリの充電開始が当該制御のトリガであってもよい。

また、上記実施形態では、モータＥＣＵ４００が故障していない場合も変速比の上昇により高電圧バッテリ５０が充電される例を間接的に説明したが、モータＥＣＵ４００が故障していない場合には他の方法で高電圧バッテリ５０が充電されてもよい。例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１０のエンジン回転数を上昇させることにより第１のモータジェネレータ２０に発電させてよい。

また、上記実施形態では、特定変速比変更指令および特定回転数変更指令はそれぞれ一度ずつ出力される例を説明したが、特定変速比変更指令および特定回転数変更指令は複数に分割されてもよい。

また、上記の実施形態のフローチャートに示されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的にまたは個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。

また、車両制御装置１００（ハイブリッドＥＣＵ１００）に内蔵されるハードウェアに上述した車両制御装置１００の各機能構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、当該コンピュータプログラムが記憶された記憶媒体も提供される。

１０ エンジン
１１ クランクシャフト
２０ 第１のモータジェネレータ
２１、２５ モータ軸
２４ 第２のモータジェネレータ
２８ オイルポンプ
３０ 自動変速装置
３１ ＣＶＴ
３３ プライマリプーリ
３４ プライマリ軸
３５ セカンダリプーリ
３６ セカンダリ軸
３７ トルク伝達部材
４２ エンジンクラッチ
４４ 第１の伝達クラッチ
４６ 第２の伝達クラッチ
５０ 高電圧バッテリ
５５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６０ 低電圧バッテリ
７０ インバータ
８０ 駆動輪
１００ ハイブリッドＥＣＵ
１０２ 故障検出部
１０４ 制御部
２００ エンジンＥＣＵ
３００ トランスミッションＥＣＵ
４００ モータＥＣＵ

Claims (9)

1. バッテリと、
   前記バッテリと接続されるジェネレータと、
   前記ジェネレータと接続され、前記ジェネレータを制御するジェネレータ制御装置の故障に応じて変速比を、前記ジェネレータとの接続軸の回転数が前記ジェネレータにおいて前記バッテリの充電に係る励起電圧が発生する回転数以上になる程度に、上昇させる変速機と、
   を備える車両制御機構。
2. 前記変速機は、前記変速比の上昇の程度を変化させながら前記変速比を上昇させる、
   請求項１に記載の車両制御機構。
3. 前記変速機は、無段変速機を含む、
   請求項１または２に記載の車両制御機構。
4. 前記ジェネレータ制御装置の故障に応じて、前記ジェネレータとの接続軸に回転力を付加する動力発生装置をさらに備える、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御機構。
5. 前記動力発生装置は、回転により前記回転力を出力する出力軸の回転数の増加の程度を変化させながら前記出力軸の回転数を増加させる、
   請求項４に記載の車両制御機構。
6. 前記動力発生装置は、前記変速比の上昇に応じて、回転により前記回転力を出力する出力軸の回転数を増加させる、
   請求項４または５に記載の車両制御機構。
7. 前記動力発生装置は、内燃機関を含む、
   請求項４〜６のいずれか１項に記載の車両制御機構。
8. 前記ジェネレータは、トルクを発生させるモータの機能を有する、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両制御機構。
9. ジェネレータ制御装置の故障を検出する故障検出部と、
   前記故障検出部の故障検出に応じて変速機の変速比を、前記変速機のジェネレータとの接続軸の回転数が前記ジェネレータにおいてバッテリの充電に係る励起電圧が発生する回転数以上になる程度に、上昇させる制御部と、
   を備える車両制御装置。

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