JP2019085043A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】第１モータに異常が生じているときに、モータ走行モードにより退避走行可能な距離をより長くする。【解決手段】第１モータに異常が生じている場合において、蓄電装置の蓄電割合が所定値以上であるときには、モータ走行モードで走行するようにエンジンと第１，第２インバータとを制御し、第１モータに異常が生じている場合において、蓄電装置の蓄電割合が所定値未満であるときには、インバータレス走行モードで走行するようにエンジンと第１，第２インバータとを制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンとプラネタリギヤと２つのモータと２つのインバータと蓄電装置とを備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第１モータと、プラネタリギヤと、第２モータと、第１，第２インバータと、蓄電装置（バッテリ）と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。第１モータは、回転に伴って逆起電圧を発生する。プラネタリギヤは、第１モータとエンジンと駆動輪に連結された出力軸とにサンギヤとキャリヤとリングギヤとが接続されている。第２モータは、出力軸に接続されている。第１，第２インバータは、第１，第２モータを駆動する。蓄電装置は、第１，第２インバータを介して第１，第２モータと電力をやりとりする。この装置では、第１，第２インバータをゲート遮断してエンジンの運転を伴って走行するインバータレス走行中に、バッテリの充電電流の積算値が所定値を超える場合、この積算値が所定値以下である場合に比して、エンジンを低い回転数で運転して、第１モータの回転速度を低下させて、第１モータの逆起電力を低下させる。これにより、バッテリの充電電力を低下させることができ、バッテリの劣化を抑制することができる。

特開２０１７−６５６０７号公報

こうしたハイブリッド自動車では、一般に、第１モータに異常が生じているときには、エンジンの運転を停止して第２モータからの動力で走行するモータ走行モードにより走行することで、走行性能を確保しながら退避走行を行なっている。しかしながら、モータ走行モードでの走行を継続すると、蓄電装置の蓄電割合（蓄電装置の全容量に対する蓄電装置から放電可能な電力の容量の割合）が低下し、モータ走行モードで退避走行可能な距離が短くなってしまう。

本発明のハイブリッド自動車は、第１モータに異常が生じているときに、モータ走行モードにより退避走行可能な距離をより長くすることを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
前記第１モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ、前記エンジン、前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力する第２モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
前記第１，第２インバータを介して前記第１，第２モータと電力をやり取りする蓄電装置と、
前記エンジンの運転を停止して前記第２モータからの動力で走行するモータ走行モードと、前記第１インバータおよび前記第２インバータのゲート遮断と前記エンジンの運転とを伴って走行するインバータレス走行モードと、を含む複数の走行モードから選択した一つの走行モードで走行するように前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、
前記第１モータに異常が生じている場合において、前記蓄電装置の蓄電割合が所定値以上であるときには、前記モータ走行モードで走行するように前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御し、
前記第１モータに異常が生じている場合において、前記蓄電装置の蓄電割合が前記所定値未満であるときには、前記インバータレス走行モードで走行するように前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンの運転を停止して第２モータからの動力で走行するモータ走行モードと、第１インバータおよび第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行するインバータレス走行モードと、を含む複数の走行モードのうちから選択した一つの走行モードで走行するようにエンジンと第１，第２インバータとを制御する。そして、第１モータに異常が生じている場合において、蓄電装置の蓄電割合が所定値以上であるときには、モータ走行で走行するようにエンジンと第１，第２インバータとを制御する。ここで、「第１モータに異常が生じている場合」としては、エンジンの運転中に第１インバータや第１インバータの制御に用いるセンサ（第１モータの各相の電流を検出する電流センサなど）に異常が生じている場合などを挙げることができる。「蓄電割合」は、蓄電装置の全容量に対する蓄電装置から放電可能な電力の容量の割合である。「所定値」は、蓄電装置を充電すべきか否かを判定するための蓄電割合の閾値である。こうした制御により、蓄電装置の蓄電割合が所定値以上であるときには、モータ走行により退避走行を行なうことができる。そして、第１モータに異常が生じている場合において、蓄電装置の蓄電割合が所定値未満であるときには、インバータレス走行で走行するようにエンジンと第１，第２インバータとを制御する。インバータレス走行では、第１モータの回生電力で蓄電装置を充電できるから、所定値未満であった蓄電装置の蓄電割合を回復させて所定値以上として、モータ走行を開始することができる。一般に、モータ走行は、インバータレス走行より走行性能が高いことから、退避走行では、より長い距離をモータ走行により退避走行することが望まれている。本発明では、蓄電装置の蓄電割合が所定値未満であるときには、インバータレス走行で走行するようにエンジンと第１，第２インバータとを制御することにより、モータ走行により退避走行可能な距離をより長くすることができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記蓄電装置が接続された低電圧側電力ラインと前記第１インバータおよび前記第２インバータが接続された高電圧側電力ラインとに接続され、前記高電圧側電力ラインの電圧の調節を伴って前記低電圧側電力ラインと前記高電圧側電力ラインとの間で電力のやりとりを行なう昇降圧コンバータ、を備え、前記制御装置は、前記インバータレス走行モードで走行しているときには、前記高電圧側電力ラインの電圧が前記第１モータの逆起電圧よりも低くなるように前記昇降圧コンバータを制御してもよい。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 インバータレス走行モードのときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される異常時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇降圧コンバータ５５と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、システムメインリレー５６と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、ダンパ２８を介してプラネタリギヤ３０のキャリヤに接続されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、上述したように、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。

インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられる。図２に示すように、インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。

昇降圧コンバータ５５は、高電圧側電力ライン５４ａと低電圧側電力ライン５４ｂとに接続されており、２つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン５４ａおよび低電圧側電力ライン５４ｂの負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと、に接続されている。昇降圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によってトランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨの調節を伴って、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７（高電圧側電力ライン５４ａ）の電圧（高電圧側電圧）ＶＨや、コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８（低電圧側電力ライン５４ｂ）の電圧（低電圧側電圧）ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や、昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や角速度ωｍ１，ωｍ２、回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えば定格電圧が２００Ｖなどのリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を運転しながら走行するハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードや、エンジン２２を運転せずに走行する電動走行（ＥＶ（モータ）走行）モード，エンジン２２の運転を継続しつつインバータ４１，４２をゲート遮断（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６の全てをオフ）して走行するインバータレス走行モードなどで走行する。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて駆動軸３６に要求される要求パワーＰｄ＊を計算する。続いて、要求パワーＰｄ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する。次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうと共に、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２や昇降圧コンバータ５５の制御については上述した。

インバータレス走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨがモータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｃｅｆ１よりも低くなるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に要求回転数Ｎｍ１ｔａｇを設定すると共に高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊に要求電圧ＶＨｔａｇを設定する。ここで、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１は、モータＭＧ１の角速度ωｍ１と逆起電圧定数Ｋｍ１との積に相当する。要求回転数Ｎｍ１ｔａｇおよび要求電圧ＶＨｔａｇは、実験や解析により予め定められる。要求回転数Ｎｍ１ｔａｇとしては、例えば、４０００ｒｐｍや５０００ｒｐｍ、６０００ｒｐｍなどを用いることができる。要求電圧ＶＨｔａｇとしては、例えば、３３０Ｖや３５０Ｖ、３７０Ｖなどを用いることができる。

続いて、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（駆動軸３６の回転数Ｎｄ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とを用いて式（１）によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を計算してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されたモータＭＧ２の回転子の回転位置θｍ２に基づいて演算された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力して用いることができる。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにエンジン２２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御）を行なう。モータＥＣＵ４０は、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信すると、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。

Ne*=(Nm1*・ρ+Nm2)/(1+ρ) (1)

図３は、インバータレス走行モードのときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるプラネタリギヤ３０のサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるプラネタリギヤ３０のキャリヤの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（および駆動軸３６の回転数Ｎｄ）であるプラネタリギヤ３０のリングギヤの回転数を示す。上述の式（１）は、図３を用いれば容易に導くことができる。

インバータレス走行モードのときには、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨをモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１よりも低くすることにより、モータＭＧ１で回生トルク（逆起トルク）Ｔｃｅｆ１が生じ、この回生トルクＴｃｅｆ１の反力トルク（−Ｔｃｅｆ１／ρ）が駆動トルク（前進用のトルク）Ｔｄとして駆動軸３６に出力され、このトルクにより走行することができる。ここで、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１は、詳細には、エンジン２２の運転に伴ってモータＭＧ１が連れ回され、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの電圧差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）に応じた電流（電力）が昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）を介してバッテリ５０に供給されるのに伴って生じる。なお、電圧差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）が大きいほど、モータＭＧ１側から昇降圧コンバータ５５を介してバッテリ５０側に流れる電流（電力）が大きくなり、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１が大きくなり、駆動軸３６の駆動トルクＴｄが大きくなる。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、モータＭＧ１に異常が生じているときの動作について説明する。図４は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される異常時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、モータＭＧ１に異常が生じているときに、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃなど）毎に繰り返して実行される。なお、モータＭＧ１に異常が生じているときとしては、エンジン２２の運転中にインバータ４１，４２やインバータ４１，４２の制御に用いるセンサ（電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖなど）に異常が生じているときなどモータＭＧ１の制御を適正に実行できないときを挙げることができる。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、蓄電割合ＳＯＣを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリＥＣＵ５２で演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力している。

続いて、蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。所定値Ｓｒｅｆは、バッテリ５０を充電する必要があるか否かを判定するための閾値であり、例えば、１０％，１５％，２０％などに設定される。

ステップＳ１１０で蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓｒｅｆ以上であるときには、バッテリ５０を充電する必要がないと判断して、ＥＶ走行モードで走行するようにエンジン２２，インバータ４１，４２，昇降圧コンバータ５５を制御して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。ＥＶ走行モードにおけるエンジン２２，インバータ４１，４２，昇降圧コンバータ５５の制御については、上述している。こうした制御により、駆動軸３６に要求トルクＴｄ＊を出力しながら走行（退避走行）することができる。このとき、モータＭＧ２によりバッテリ５０の電力が消費されることから、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣは低下することになる。

ステップＳ１２０で蓄電割合ＳＯＣが所定値ｒｅｆ未満であるときには、バッテリ５０を充電する必要があると判断して、インバータレス走行モードで走行するようにエンジン２２，インバータ４１，４２，昇降圧コンバータ５５を制御して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。インバータレス走行モードにおけるエンジン２２，インバータ４１，４２，昇降圧コンバータ５５の制御については、上述している。インバータレス走行では、エンジン２２の運転に伴ってモータＭＧ１が連れ回され、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの電圧差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）に応じた電流（電力）が昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）を介してバッテリ５０に供給されるから、バッテリ５０を充電することができる。こうした制御により、バッテリ５０を充電しながら、モータＭＧ１の回生トルク（逆起トルク）Ｔｃｅｆ１の反力トルク（−Ｔｃｅｆ１／ρ）を駆動トルク（前進用のトルク）Ｔｄとして駆動軸３６に出力しながら走行（退避走行）することができる。

ステップＳ１３０の処理でインバータレス走行による走行でバッテリ５０が充電されると、蓄電割合ＳＯＣが上昇する。そして、蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓｒｅｆ以上になると、インバータレス走行からＥＶ走行モードへ移行する（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）。インバータレス走行では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づく要求トルクＴｄ＊ではなく、モータＭＧ１の回生トルク（逆起トルク）Ｔｃｅｆ１の反力トルク（−Ｔｃｅｆ１／ρ）を駆動トルク（前進用のトルク）Ｔｄとして駆動軸３６に出力しながら走行する。そのため、インバータレス走行モードに比して、駆動軸３６にアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づく要求トルクＴｄ＊を出力可能なＥＶ走行モードのほうが、走行状態やユーザ要求に合致した駆動力で走行することができる（走行性能が高い）。したがって、退避走行では、インバータレス走行モードよりＥＶ走行モードでの走行が望ましい。実施例では、モータＭＧ１に異常が生じているときには、蓄電割合ＳＯＣが所定値ｒｅｆ未満であるときには、インバータレス走行モードで走行してバッテリ５０を充電することにより、蓄電割合ＳＯＣに拘わらずＥＶ走行モードで走行するものに比して、ＥＶ走行モードにより退避走行可能な距離をより長くすることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１に異常が生じている場合において、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓｒｅｆ以上であるときには、ＥＶ走行モードで走行するようにエンジン２２とインバータ４１，４２を制御し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓｒｅｆ未満であるときには、インバータレス走行モードで走行するようにエンジン２２とインバータ４１，４２を制御することにより、ＥＶ走行モードにより退避走行可能な距離をより長くすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、昇降圧コンバータ５５を備えているが、昇降圧コンバータ５５を備えておらず、バッテリ５０からの電力ラインがシステムメインリレー５６を介してインバータ４１，４２の電力ラインに接続されていてもよい。この場合、インバータレス走行モードでは、バッテリ５０の電圧ＶｂよりモータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高くなるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に要求回転数Ｎｍ１ｔａｇを設定し、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（駆動軸３６の回転数Ｎｄ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とを用いて式（１）によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を計算してエンジンＥＣＵ２４に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにエンジン２２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御）を行なう。こうしてモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１をバッテリ５０の電圧Ｖｂより高くすることにより、モータＭＧ１で回生トルク（逆起トルク）Ｔｃｅｆ１が生じ、この回生トルクＴｃｅｆ１の反力トルク（−Ｔｃｅｆ１／ρ）を駆動トルク（前進用のトルク）Ｔｄとして駆動軸３６に出力しながら走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いているが、蓄電可能な装置であれば、キャパシタなどを用いてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えているが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成してもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ 電流センサ、５０ バッテリ、５１ａ，５７ａ，５８ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧側電力ライン、５４ｂ 低電圧側電力ライン、５５ 昇降圧コンバータ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
   前記第１モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ、前記エンジン、前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
   前記駆動軸に動力を入出力する第２モータと、
   前記第１モータを駆動する第１インバータと、
   前記第２モータを駆動する第２インバータと、
   前記第１，第２インバータを介して前記第１，第２モータと電力をやり取りする蓄電装置と、
   前記エンジンの運転を停止して前記第２モータからの動力で走行するモータ走行モードと、前記第１インバータおよび前記第２インバータのゲート遮断と前記エンジンの運転とを伴って走行するインバータレス走行モードと、を含む複数の走行モードから選択した一つの走行モードで走行するように前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する制御装置と、
   を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記制御装置は、
   前記第１モータに異常が生じている場合において、前記蓄電装置の蓄電割合が所定値以上であるときには、前記モータ走行モードで走行するように前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御し、
   前記第１モータに異常が生じている場合において、前記蓄電装置の蓄電割合が前記所定値未満であるときには、前記インバータレス走行モードで走行するように前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する、
   ハイブリッド自動車。

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