JP4015923B2 - ハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと２つのモータジェネレータを駆動源とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハイブリッドシステムは、エンジンと、２つの遊星歯車と、２つの遊星歯車のサンギヤを制御する２つのモータジェネレータと、を備え、遊星歯車のキャリヤをエンジンに接続し、遊星歯車のリングギヤを車輪に接続するものが記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０２１０６号公報（図１）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッドシステムにあっては、エンジンやインバータやバッテリ等の駆動源に異常が発生した場合に走行を行う制御方法が明示されておらず、これらの駆動源に異常が発生した場合には、走行不能に陥るおそれがあり、駆動源異常時におけるリンプフォーム（柔軟な形式）が成立しないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのいずれか１つまたは２つが出力異常時にリンプフォームを成立させることができるハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて、
駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
を設けた。
【０００６】
ここで、「第１モータジェネレータと第２モータジェネレータ」としては、２つの独立したモータジェネレータでも良いし、また、共通ステータと２つのロータにより外観上は１つのモータジェネレータであるが、機能上は２つのモータジェネレータを達成するものでも良い。
【０００７】
「遊星歯車機構」とは、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素を連結するため、少なくとも４つの回転要素を有する遊星歯車により構成される機構で、例えば、ラビニョウ型複合遊星歯車列等をいう。
【０００８】
「駆動源出力異常検出手段」とは、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの異常検出の場合には、モータジェネレータそのものの異常検出のみを意味するのではなく、駆動源として機能するために必要なインバータやバッテリ等の異常検出も含む。
【０００９】
「第１の締結手段」とは、共線図上の出力部材を挟んで一方側に配置され、締結により速度線を規定する締結手段で、例えば、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキをいう。
【００１０】
「第２の締結手段」とは、共線図上の出力部材を挟んで他方側に配置され、締結により速度線を規定する締結手段で、例えば、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキをいう。
【００１１】
【発明の効果】
よって、本発明のハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置にあっては、駆動源フェイル対応制御手段において、駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能とされるため、駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのいずれか１つまたは２つが出力異常時にリンプフォームを成立させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置を実現する実施の形態を、第１実施例と第２実施例に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置を示す全体システム図である。ハイブリッドシステムの駆動系を図１により説明すると、１はエンジン、２は同軸多層モータ（第１モータジェネレータと第２モータジェネレータ）、３はラビニョウ型複合遊星歯車列（遊星歯車機構）、４は出力ギヤ（出力部材）、５はカウンターギヤ、６はドライブギヤ、７はディファレンシャル、８，８はドライブシャフト、９はモータ＆ギヤケース、１０はエンジン出力軸、１１は第１モータジェネレータ出力軸、１２は第２モータジェネレータ出力軸、１３はモータ室、１４はギヤ室、１５はクラッチ、１６はハイブレーキ、１７はローブレーキである。
【００１４】
前記同軸多層モータ２は、モータ＆ギヤケース９に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの外側に配置し、図外の永久磁石を埋設したアウターロータORと、前記ステータＳの内側に配置し、図外の永久磁石を埋設したインナーロータIRと、を同軸上に配置することで構成されている。以下、ステータＳ＋インナーロータIRを、第１モータジェネレータMG1といい、ステータＳ＋アウターロータORを、第２モータジェネレータMG2という。
【００１５】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列３は、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンP1に噛み合う第１サンギヤS1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２サンギヤS2と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、の５つの回転要素を有する。
【００１６】
そして、ハイブリッド駆動系は、前記第２リングギヤR2とエンジン出力軸１０とをクラッチ１５を介して連結し、前記第１サンギヤS1と第１モータジェネレータ出力軸１１とを連結し、前記第２サンギヤS2と第２モータジェネレータ出力軸１２とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ４を連結することにより構成されている。
【００１７】
そして、前記ラビニョウ型複合遊星歯車列３は、第１サンギヤS1と第１ピニオンP1と第２ピニオンP2と第２リングギヤR2によりダブルピニオン型遊星歯車が構成され、このダブルピニオン型遊星歯車は、共線図上で（Ｓ−Ｒ−ＣまたはＣ−Ｒ−Ｓ）配列となる。また、前記ラビニョウ型複合遊星歯車列３は、第２サンギヤS2と第２ピニオンP2と第２リングギヤR2によりシングルピニオン型遊星歯車が構成され、このシングルピニオン型遊星歯車は、共線図上で（Ｓ−Ｃ−ＲまたはＲ−Ｃ−Ｓ）配列となる。
【００１８】
このため、ラビニョウ型複合遊星歯車列３に連結されるエンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2と出力ギヤ４との４つの回転要素は、図７に示すように、共線図上において、第１モータジェネレータMG1、エンジン１、出力ギヤ４、第２モータジェネレータMG2の回転速度順になるように連結される。
【００１９】
ここで、共線図（速度線図）とは、遊星歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリヤ、サンギヤを、間隔がサンギヤとリングギヤの歯数比になるように配置したものである。なお、シングルピニオン型遊星歯車の場合は、サンギヤとリングギヤとが逆回転するため、キャリヤの回転速度軸が真ん中になるように配置し、ダブルピニオン型遊星歯車の場合は、サンギヤとリングギヤとが同回転するため、キャリヤの回転速度軸が外になるように配置する。
【００２０】
前記ハイブレーキ１６は、共線図上で第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、転結により変速比をオーバードライブ側のハイ変速比に固定する（図７参照）。第１実施例のハイブレーキ１６は、第１サンギヤS1をモータ＆ギヤケース９に固定可能とする位置に配置している。
【００２１】
前記ローブレーキ１７は、共線図上で出力ギヤ４の回転速度軸と第２モータジェネレータMG2の回転速度軸との間の位置に配置され、転結により変速比をアンダードライブ側のロー変速比に固定する（図７参照）。第１実施例のローブレーキ１７は、第１リングギヤR1をモータ＆ギヤケース９に固定可能とする位置に配置している。
【００２２】
前記出力ギヤ４からの出力回転及び出力トルクは、カウンターギヤ５→ドライブギヤ６→ディファレンシャル７を経過し、ドライブシャフト８，８から図外の駆動輪へ伝達される。
【００２３】
ハイブリッド車の制御系の構成を図１により説明すると、２１はエンジンコントローラ、２２はスロットルバルブアクチュエータ、２３はモーターコントローラ、２４はインバータ、２５はバッテリ、２６はハイブリッドコントローラ、２７はアクセル開度センサ、２８は車速センサ、２９はモータ温度センサ、３０はエンジン回転数センサである。
【００２４】
前記エンジンコントローラ２１は、ハイブリッドコントローラ２６からの指令に応じてエンジン１の回転数を制御する指令をスロットルバルブアクチュエータ２２へ出力する。すなわち、エンジン回転数センサ３０からのエンジン回転数検出値をフィードバック情報としてスロットルバルブを開閉制御する。
【００２５】
前記モータコントローラ２３は、第１モータジェネレータMG1の回転数N1とトルクT1と第２モータジェネレータMG2の回転数N2とトルクT2をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ２４へ出力する。
【００２６】
前記インバータ２４は、前記同軸多層モータ３のステータＳのコイルに接続され、モータコントローラ２３からの指令により、インナーロータIRへの駆動電流とアウターロータORへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出す。このインバータ２４にはバッテリ２５が接続されている。
【００２７】
前記ハイブリッドコントローラ２６は、アクセル開度センサ２７，車速センサ２８，モータ温度センサ２９，エンジン回転数センサ３０等からのセンサ信号を入力して所定の演算処理を行う。このハイブリッドコントローラ２６には、前記エンジンコントローラ２１に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力するエンジン制御プログラムと、前記モータコントローラ２３に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力するモータ制御プログラムとが組み込まれている。
【００２８】
また、様々な走行モードは、常にハイブリッドコントローラ２６が把握して運転している。そして、駆動系フェイルが発生した場合には、ハイブリッドコントローラ２６の故障個所判定部において故障部位を特定する。さらに、ハイブリッドコントローラ２６の故障対応走行モード選定部において、故障部位と走行モード（走行状態）に応じて対応走行制御方法を決定する。
【００２９】
なお、ハイブリッドコントローラ２６とエンジンコントローラ２１、および、ハイブリッドコントローラ２６とモータコントローラ２３とは、それぞれ双方向通信線により接続されている。
【００３０】
次に、第１実施例のハイブリッドシステムの特徴点について述べる。
(1)同軸多層モータの採用
モータジェネレータとして２ロータ・１ステータの同軸多層モータ２を採用したことで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線とに２つの磁力線が作られ、コイル及びインバータ２４を２つのインナーロータIRとアウターロータORに対し共用できる。そして、インナーロータIRに対する電流とアウターロータORに対する電流を重ね合わせた複合電流を１つのコイルに印加することにより、２つのロータIR，ORをそれぞれ独立に制御することができる。つまり、外観的には、１つの同軸多層モータ２であるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせたものとして使える。
【００３１】
よって、例えば、それぞれにロータとステータを持つ２個の独立したモータジェネレータを設ける場合に比べ、コスト（部品点数低減、インバータ電流定格低減、磁石低減）・サイズ（同軸構造による小型化、インバータサイズ低減）・効率（鉄損低減・インバータ損失低減）の面で有利にすることができる。
【００３２】
また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持つため、例えば、第１実施例のように、ハイブリッド車の駆動源に同軸多層モータ２を採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的、或いは、効率的な組み合わせを選択することができる。
【００３３】
(2)ラビニョウ型複合遊星歯車列の採用
第１実施例装置のように、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素を有するハイブリッド駆動系には、４要素を連結するために少なくとも４つの回転要素を有するものであれば様々な遊星歯車機構を採用することができる。
【００３４】
しかし、多数の遊星歯車機構が考えられる中で、遊星歯車機構の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入でき、かつ、軸方向寸法が短くなりコンパクトな遊星歯車機構とすることができるという理由により、ラビニョウ型複合遊星歯車列３を採用した。
【００３５】
すなわち、ラビニョウ型複合遊星歯車列３は、２列の遊星歯車の幅寸法でありながら、４つの遊星歯車（２つの平行な縦方向遊星歯車と２つのクロスする前後方向遊星歯車）の組み合わせを実現しているため、例えば、４つの遊星歯車を軸方向に配列するのに比べて大幅に軸方向寸法が短縮される。
【００３６】
(3)ハイブリッド駆動系への適用
ハイブリッド駆動系に対し同軸多層モータ２とラビニョウ型複合遊星歯車列３を適用した場合、下記に列挙するメリットがある。
【００３７】
▲１▼互いに同軸構造であるため、同軸多層モータ２の出力軸１１，１２と、ラビニョウ型複合遊星歯車列３の両サンギヤS1,S2とを、例えば、スプライン嵌合にて簡単に連結できるというように、組み合わせ相性が非常に良く、スペース・コスト・重量の面で極めて有利である。
【００３８】
▲２▼同軸多層モータ２の一方を放電（モータ）として用い、他方を発電（ジェネレータ）として用いた場合、１つのインバータ２４を介してモータ電流を制御することも可能であり、バッテリ２５からの持ち出しを少なくすることができる。例えば、ダイレクト配電制御モードの場合、理論上、バッテリ２５からの持ち出しをゼロにすることができる。
【００３９】
▲３▼同軸多層モータ２の両方を放電（モータ）として用いた場合、駆動範囲を広くとることができる。すなわち、２つのモータパワーを掛け合わせた値がパワー最大値（一定値）以下の全ての領域を駆動可能範囲とし、一方のモータが小パワーで、他方のモータが大パワーという組み合わせで用いることもできる。
【００４０】
次に、作用を説明する。
【００４１】
［駆動系フェイル対応制御処理］
図２はハイブリッドコントローラ２６にて実行される駆動系フェイル対応制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００４２】
ステップＳ３０では、駆動系フェイルか否かが判断され、YESの場合はステップＳ３２へ移行し、NOの場合はステップＳ３１へ移行する。
【００４３】
ステップＳ３１では、車両状態や走行状態に応じて最適な走行モード、例えば、ダイレクト配電走行モードやＥＶ（電気自動車）走行モード等が選択され、選択された走行モードで、駆動系正常時の走行制御が実行される。
【００４４】
ステップＳ３２では、エンジン１の駆動時か否かが判断され、YESの場合はステップＳ３３へ移行し、NOの場合はステップＳ４０へ移行する。
【００４５】
ステップＳ３３では、ローブレーキ１７が締結か、つまり、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モード時か否かが判断され、YESの場合はステップＳ３７へ移行し、NOの場合はステップＳ３４へ移行する。
【００４６】
ステップＳ３４では、故障部位がモータジェネレータ系かエンジン系かが判断され、故障部位がモータジェネレータ系の場合はステップＳ３５へ移行し、故障部位がエンジン系の場合はステップＳ３６へ移行する。
【００４７】
ステップＳ３５では、ステップＳ３２とステップＳ３３による走行モード判定と、ステップＳ３４による故障部位の判定により、エンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするブレーキ解放によるダイレクト配電走行モード時、または、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、図３のＡパターンにしたがって、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定する（請求項２に記載の駆動源フェイル対応制御手段に相当）。
【００４８】
ステップＳ３６では、ステップＳ３２とステップＳ３３による走行モード判定と、ステップＳ３４による故障部位の判定により、エンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするブレーキ解放によるダイレクト配電走行モード時、または、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、エンジン１の出力に異常が発生していると検出されたとき、図３のＣパターンにしたがって、第２モータジェネレータMG2を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定する（請求項４に記載の駆動源フェイル対応制御手段に相当）。
【００４９】
ステップＳ３７では、故障部位がモータジェネレータ系かエンジン系かが判断され、故障部位がモータジェネレータ系の場合はステップＳ３８へ移行し、故障部位がエンジン系の場合はステップＳ３９へ移行する。
【００５０】
ステップＳ３８では、ステップＳ３２とステップＳ３３による走行モード判定と、ステップＳ３７による故障部位の判定により、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、図３のＢパターンにしたがって、少なくともエンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定する（請求項３に記載の駆動源フェイル対応制御手段に相当）。
【００５１】
ここで、図３のＢパターンによる故障対応走行モードは、モータジェネレータ系の具体的な故障部位により、
▲１▼第１モータジェネレータMG1の故障時
ローブレーキ締結＋エンジン（＋第２モータジェネレータMG2）
▲２▼第２モータジェネレータMG2の故障時
ローブレーキ締結＋エンジン（＋第１モータジェネレータMG1）
▲３▼インバータ２４またはバッテリ２５の故障時
ローブレーキ締結＋エンジン
のように、きめ細かく決めることもできる。
【００５２】
ステップＳ３９では、ステップＳ３２とステップＳ３３による走行モード判定と、ステップＳ３７による故障部位の判定により、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、エンジン１の出力に異常が発生していると検出されたとき、図３のＤパターンにしたがって、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定する（請求項５に記載の駆動源フェイル対応制御手段に相当）。
【００５３】
ステップＳ４０では、ステップＳ３２においてＥＶ走行であると判断された場合、故障部位がモータジェネレータ系かエンジン系かが判断され、故障部位がモータジェネレータ系の場合はステップＳ４１へ移行し、故障部位がエンジン系の場合はステップＳ４４へ移行する。。
【００５４】
ステップＳ４１では、モータジェネレータ系の故障のうち、インバータ２４またはバッテリ２５の故障か否かが判断され、インバータ２４またはバッテリ２５の故障以外の場合はステップＳ４２へ移行し、インバータ２４またはバッテリ２５の故障の場合はステップＳ４３へ移行する。
【００５５】
ステップＳ４２では、ステップＳ３２による走行モード判定と、ステップＳ４０とステップＳ４１による故障部位の判定により、エンジン停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、図３のＥパターンにしたがって、正常である一方のモータジェネレータMG1またはMG2を駆動源としハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結してエンジン１を始動する（請求項６に記載の駆動源フェイル対応制御手段に相当）。
【００５６】
ここで、図３のＥパターンによる故障対応モードは、走行モードとモータジェネレータ系の具体的な故障部位により、
▲１▼MG1,MG2によるＥＶ走行モードで、故障部位はMG1
ハイブレーキ１６またはローブレーキ１７締結＋第２モータジェネレータMG2にてエンジン１の始動
▲２▼ハイブレーキ１６の締結によるＥＶ走行モードで、故障部位はMG1
ハイブレーキ１６締結＋第２モータジェネレータMG2にてエンジン１の始動
▲３▼ローブレーキ１７の締結によるＥＶ走行モードで、故障部位はMG1
ローブレーキ１７締結＋第２モータジェネレータMG2にてエンジン１の始動
▲４▼ＥＶ走行モードで、故障部位はMG2
ローブレーキ１７締結＋第１モータジェネレータMG1にてエンジン１の始動
のように、きめ細かく決める。
【００５７】
ステップＳ４３では、ステップＳ３２による走行モード判定と、ステップＳ４０とステップＳ４１による故障部位の判定により、エンジン停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との両方の出力に異常が発生していると検出されたとき、図３のＦパターンにしたがって、ハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結し、車両慣性にてエンジン１を始動する（請求項７に記載の駆動源フェイル対応制御手段に相当）。
【００５８】
ステップＳ４４では、ステップＳ３２においてＥＶ走行であると判断され、かつ、ステップＳ４０において故障部位がエンジン系であると判断された場合、走行モードを変更することなく、ＥＶ走行モードを維持する。
【００５９】
［故障判定］
図２のステップＳ３４，Ｓ３７，Ｓ４０，Ｓ４１での故障判定は、例えば、図４に示す故障判定表にしたがってなされる。
【００６０】
＊故障部位がモータジェネレータMG1, MG2の場合、
1)モータコントローラ２３からのフェイル信号によりモータジェネレータエラーを判定
2)指令回転数と出力軸回転数を比較しエラーを判定
3)指令トルクと出力回転数の時間微分値との比較によりエラーを判定
等により故障が判定される。
【００６１】
＊故障部位がインバータ２４の場合、
1)モータコントローラ２３からのフェイル信号によりインバータエラーを判定
2)直流側の投入パワー（電流・電圧）と交流側出力パワーを比較しエラーを判定
等により故障が判定される。
【００６２】
＊故障部位がエンジン１の場合、
1)エンジンコントローラ２１からのフェイル信号によりエンジンエラーを判定
2)指令回転数とユニット入力回転数を比較しエラーを判定
等により故障が判定される。
【００６３】
＊故障部位がバッテリ２５の場合、
1)バッテリーコントローラのフェイル信号によりバッテリエラーを判定
2)ハイブリッドコントローラ積算値とバッテリー出力電圧を比較しエラーを判定
等により故障が判定される。
【００６４】
［駆動系正常時］
駆動系が正常のときは、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３１へと進む流れとなり、ステップＳ３１では、車両状態や走行状態に応じて最適な走行モードが選択され、選択された走行モードで、駆動系正常時の走行制御が実行される。
【００６５】
ここで、走行モードの一例であるダイレクト配電走行モードでの走行制御について、図５及び図６により説明する。ここで、「ダイレクト配電走行モード」とは、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の一方を放電とし他方を発電として用い、両者MG1,MG2の収支がゼロとなるようにそれぞれの回転数N1,N2とトルクT1,T2を決めて制御する走行モードをいう。
【００６６】
図５はダイレクト配電制御ブロック図であり、５０は目標駆動トルク決定部、５１は出力軸回転数算出部、５２は目標パワー算出部、５３は目標エンジンパワー算出部、５４は最適燃費エンジン回転数決定部、５５はエンジン回転数＆エンジントルク算出部、５６はモータ動作点算出部である。
【００６７】
前記目標駆動トルク決定部５０は、アクセル開度検出値APSと車速検出値Vspと目標駆動トルクマップに基づいて、目標駆動トルクTo^〜を決定する。前記出力軸回転数算出部５１は、車速検出値Vspと変換係数K1とを用いて出力軸回転数Noを算出する。
【００６８】
前記目標パワー算出部５２は、目標駆動トルク決定部５０からの目標駆動トルクTo^〜と、出力軸回転数算出部５１からの出力軸回転数Noと、変換係数K2とを用いて目標パワーPo^〜を算出する。前記目標エンジンパワー算出部５３は、目標パワーPo^〜と、メカ効率ηmとを用いて、目標エンジンパワーPe^〜を算出する。
【００６９】
前記最適燃費エンジン回転数決定部５４は、目標エンジンパワーPe^〜と、最適燃費線によるエンジン出力マップを用いて、最適燃費エンジン回転数Neαを決定する。前記エンジン回転数＆エンジントルク算出部５５は、最適燃費エンジン回転数Neαをエンジン回転数Neとし、目標エンジンパワーPe^〜とエンジン回転数NeによりエンジントルクTeを算出する。
【００７０】
前記モータ動作点算出部５６は、エンジン回転数Ne、出力軸回転数No、エンジントルクTeを入力し、
N1＝Ne＋α（Ne−No） ...(1)
N2＝No−β（Ne−No） ...(2)
To＝T1＋T2＋Te ...(3)
N1・T1＋N2・T2＝Pb ...(4)
αT1＋To＝（１＋β）T2 ...(5)
但し、N1，T1:第１モータジェネレータMG1の回転数とトルク
N2，T2:第２モータジェネレータMG2の回転数とトルク
α，β：遊星歯車の歯数比
であらわされる(1)〜(5)の式（Ｅ−ＩＶＴバランス式）において、(4)式のバッテリパワーPbを、Pb＝０として、連立運動方程式を解くことにより、ダイレクト配電走行モードでのモータ動作点(N1,T1,N2,T2)を算出する。
【００７１】
よって、ダイレクト配電走行モードでの共線図は、図６に示すようになり、理論上はバッテリ負荷をゼロとし、良好な燃費性能を確保しながら、第１モータジェネレータMG1の回転数N1と、第２モータジェネレータMG2の回転数N2とを制御することにより、アンダードライブからオーバードライブまでの広い変速比を達成することができる。さらに、ダイレクト配電走行モードでは、下記に列挙するようなメリットを持つ。
【００７２】
▲１▼モータ動作点（第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の回転数N1,N2とトルクT1,T2）をバランス式により簡単に計算できる。
▲２▼モータパワー（＝モータ通過パワー）が「ゼロ」となる変速比が２点（例えば、１／変速比＝約0.6の近傍と、１／変速比＝約1.5の近傍）ある。
▲３▼ロー側ほどモータトルクが大きくなる。つまり、電気的な最ロー側変速比は、モータトルクT1,T2によって決定される。
▲４▼エンジン１が低出力時には、モータトルクT1,T2及び回転数N1,N2の両面で制限を受けることがなく、変速レンジを非常にワイドにとることができる。
【００７３】
［フェイル対応制御作用］
(1)Ａパターンでのフェイル対応
エンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするブレーキ解放によるダイレクト配電走行モード時、または、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたときは、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３２→ステップＳ３３→ステップＳ３４→ステップＳ３５へと進む流れとなり、図３のＡパターンにしたがって、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定される。
【００７４】
例えば、ダイレクト配電走行モード時であって、図７のａに示すレバー状態にてモータジェネレータがフェイルした場合、ハイブレーキ１６を締結して第１モータジェネレータMG1（第１サンギヤS1）を固定し、エンジン回転数（第２リングギヤR2）を下げることで、図７のｂに示すレバー状態に移行し、ダイレクト配電走行モードによる走行中にモータジェネレータがフェイルした後も、出力ギヤ４（共通キャリヤＣ）の出力回転数（車速）を変えることなく、そのまま走行を維持することができる。そして、エンジン１から出力ギヤ４までの変速比は、フェイル後はフェイル前よりハイ側に変速するため、エンジン１のトルク変動による影響は少なく、安全に制御することができる。
【００７５】
また、エンジン１を駆動源とするフェイル対応のハイブレーキ締結走行モードでの走行途中で車速（出力回転数）が下がってきた場合には、ローブレーキ１７を締結することで、図７のｃに示すレバー状態に移行し、２段階変速比による変速機として走行することもできる。これにより、リンプフォームを形成する。
【００７６】
なお、第１実施例において、ハイブレーキ１６を締結するときに、第２モータジェネレータMG2を用いて、ハイブレーキ締結時の出力回転数を変更させないようにレバーを動かすこともでき、この場合は、出力の駆動力変動を少なくすることができる。
【００７７】
(2)Ｂパターンでのフェイル対応
エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３２→ステップＳ３３→ステップＳ３７→ステップＳ３８へと進む流れとなり、図３のＢパターンにしたがって、少なくともエンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定される。
【００７８】
例えば、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行中にインバータ２４の制御信号線断線により、図８のａに示すレバー状態でフェイルが発生した場合、インバータ２４がフェイルしたことにより第１モータジェネレータMG1および第２モータジェネレータMG2がトルクを発生することができない。そこで、本モードでは、ローブレーキ１７の締結を保持することで変速比を固定し、エンジン１を用いて走行する。このフェイル対応により、対応後においても図８のａに示すレバー状態が保持されることになり、出力回転数（車速）を変えることなく、そのまま走行を維持することができる。
【００７９】
また、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の一方のみが故障の時には、（エンジン１＋正常であるモータジェネレータ）を駆動源とすることができる。
【００８０】
さらに、少なくともエンジン１を駆動源とするフェイル対応のローブレーキ締結走行モードでの走行途中で車速（出力回転数）が上がってきた場合には、ハイブレーキ１６を締結することで、図８のｂに示すレバー状態に移行し、２段階変速比による変速機として走行することもできる。これにより、リンプフォームを形成する。
【００８１】
(3)Ｃパターンでのフェイル対応
エンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするブレーキ解放によるダイレクト配電走行モード時、または、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、エンジン１の出力に異常が発生していると検出されたとき、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３２→ステップＳ３３→ステップＳ３４→ステップＳ３６へと進む流れとなり、図３のＣパターンにしたがって、第２モータジェネレータMG2を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定される。
【００８２】
例えば、ダイレクト配電走行モード時であって、図９のａに示すレバー状態にてエンジン１がフェイルした場合、ハイブレーキ１６を締結して第１サンギヤS1を固定し、第１モータジェネレータMG1の回転数を上げることで、図９のｂに示すレバー状態に移行し、ダイレクト配電走行モードによる走行中にエンジン１がフェイルした後も、出力ギヤ４（共通キャリヤＣ）の出力回転数（車速）を変えることなく、そのまま走行を維持することができる。そして、エンジン１から出力ギヤ４までの変速比は、フェイル後はフェイル前よりハイ側に変速するため、エンジン１のトルク変動による影響は少なく、安全に制御することができる。
【００８３】
また、エンジン１を駆動源とするフェイル対応のハイブレーキ締結走行モードでの走行途中で車速（出力回転数）が下がってきた場合には、ハイブレーキを解放し、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2を駆動源とするＥＶ走行を行うことで、図９のｃに示すレバー状態に移行し、ロー側変速比を使って走行することもできる。これにより、リンプフォームを形成する。
【００８４】
(4)Ｄパターンでのフェイル対応
エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、エンジン１の出力に異常が発生していると検出されたとき、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３２→ステップＳ３３→ステップＳ３７→ステップＳ３９へと進む流れとなり、図３のＤパターンにしたがって、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定される。
【００８５】
例えば、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行中にエンジンコントローラ２１の制御エラーにより、図１０のａに示すレバー状態でフェイルが発生した場合、エンジン１がフェイルしたことによりエンジン１がトルクを発生することができない。そこで、本モードでは、ローブレーキ１７の締結を保持することで変速比を固定し、第１モータジェネレータMG1および第２モータジェネレータMG2とを用いて走行する。このフェイル対応により、対応後においても図１０のａに示すレバー状態が保持されることになり、出力回転数（車速）を変えることなく、そのまま走行を維持することができる。
【００８６】
また、第１モータジェネレータMG1および第２モータジェネレータMG2を駆動源とするフェイル対応のローブレーキ締結走行モードでの走行途中で車速（出力回転数）が上がってきた場合で、モータジェネレータMG1, MG2の運転効率が悪い動作点の場合には、ローブレーキ１７を解放し、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2を駆動源とするＥＶ走行を行うことで、図１０のｂに示すレバー状態に移行し、ハイ側変速比を使って走行することもできる。これにより、リンプフォームを形成する。
【００８７】
(5)Ｅパターンでのフェイル対応
エンジン１が停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３２→ステップＳ４０→ステップＳ４１→ステップＳ４２へと進む流れとなり、図３のＥパターンにしたがって、正常である一方のモータジェネレータMG1またはMG2を駆動源としハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結してエンジン１を始動する。
【００８８】
図３のＥパターンによる故障対応モードを具体的に説明する。
▲１▼MG1,MG2によるＥＶ走行モードで、故障部位はMG1
故障部位は第１モータジェネレータMG1であるため、正常である第２モータジェネレータMG2をエンジン始動モータとして用いる。例えば、ハイブレーキ１６を締結し、第２モータジェネレータMG2を正転することによりエンジン１を始動する（図１１ａ）。または、ローブレーキ１７を締結し、第２モータジェネレータMG2を逆転することによりエンジン１を始動する（図１１ｂ）。
▲２▼ハイブレーキ１６の締結によるＥＶ走行モードで、故障部位はMG1
故障部位は第１モータジェネレータMG1であるため、ハイブレーキ１６の締結を維持したまま、正常である第２モータジェネレータMG2をエンジン始動モータとして用いる。つまり、ハイブレーキ１６を締結し、第２モータジェネレータMG2を正転することによりエンジン１を始動する（図１１ａ）。
▲３▼ローブレーキ１７の締結によるＥＶ走行モードで、故障部位はMG1
故障部位は第１モータジェネレータMG1であるため、ローブレーキ１７の締結を維持したまま、正常である第２モータジェネレータMG2をエンジン始動モータとして用いる。つまり、ローブレーキ１７を締結し、第２モータジェネレータMG2を逆転することによりエンジン１を始動する（図１１ｂ）。
▲４▼ＥＶ走行モードで、故障部位はMG2
故障部位は第２モータジェネレータMG2であるため、正常である第１モータジェネレータMG1をエンジン始動モータとして用いる。つまり、ローブレーキ１７を締結し、第１モータジェネレータMG1を正転することによりエンジン１を始動する（図１１ｃ）。
【００８９】
上記▲１▼〜▲４▼のパターンによりエンジン１の始動が確保され、エンジン１の始動が確保された後は、例えば、エンジン１を駆動源とし、ローブレーキ１７を締結してのロー変速比とハイブレーキ１６を締結してのハイ変速比との２段変速により走行することができ、リンプフォームを成立する。
【００９０】
(6)Ｆパターンでのフェイル対応
エンジン１が停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との両方の出力に異常が発生していると検出されたとき、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ３０→ステップＳ３２→ステップＳ４０→ステップＳ４１→ステップＳ４３へと進む流れとなり、図３のＦパターンにしたがって、ハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結し、車両慣性にてエンジン１を始動する。
【００９１】
例えば、インバータ２４がフェイルしたことにより第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との両方でトルクを発生できないし、また、エンジン１は停止であることにより入力源が無い。そこで、本モードでは、ハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結し、車両慣性にてエンジン１を始動させ、エンジン１の始動が確保され、エンジン１の始動が確保された後は、例えば、エンジン１を駆動源とし、ローブレーキ１７を締結してのロー変速比とハイブレーキ１６を締結してのハイ変速比との２段変速により走行することができ、リンプフォームを成立する。
【００９２】
ローブレーキ１７を締結してのエンジン始動方法を、図１２のフローチャートにより説明する。ステップＳ５０では、出力軸回転数NoがNo≧０か否かが判断され、No≧０のときにステップＳ５１へ移行し、No＝０のときにステップＳ５４へ移行する。ステップＳ５１では、ローブレーキ１７の締結を開始すると共に、クラッチ１５を締結し、ステップＳ５２へ移行する。ステップＳ５２では、エンジン回転数Neがアイドル回転数Neidl以上か否かを判断し、Ne≧NeidlであるとステップＳ５３へ移行し、Ne＜NeidlであるとステップＳ５６へ移行する。ステップＳ５３では、エンジン１が完爆であることにより、ローブレーキ１７を解放し、ハイブレーキ１６を締結する。ステップＳ５４では、クラッチ１５を締結し、次のステップＳ５５では車両を停止させる。ステップＳ５６では、クラッチ１５を解放し、次のステップＳ５７では車両を停止させる。
【００９３】
まず、ＥＶ走行中に図１３のａに示すレバー状態でインバータ２４のフェイルが発生した場合、ローブレーキ１７を締結させながら、クラッチ１５を締結することにより、図１３のｂに示すレバー状態に示すように、エンジンイナーシャと車両イナーシャにより出力ギヤ付近をこのレバーの重心として回転し、エンジン１を始動する。そして、ローブレーキ１７を完全締結させる前にエンジン１を完爆させれば、図１３のｃに示すレバー状態に示すように、ローブレーキ１７を解放し、ハイブレーキ１６を締結する。ローブレーキ１７の締結動作時に車速が多少変動するが、エンジン１の完爆後にハイブレーキ１６を締結すれば当初の車速が得られる。ローブレーキ１７の締結動作は、各軸の回転差を吸収するために大きな減速感を運転者に与えることは無く、このようにエンジン１を始動させれば、ローブレーキ１７とハイブレーキ１６を使って２段変速を行い走行することができ、リンプフォームを成立させる。
【００９４】
また、ＥＶ走行モードでの車両停止中にモータジェネレータMG1またはMG2が異常であると検出されたときは、ステップＳ５０→ステップＳ５４→ステップＳ５５へと進む流れとなり、クラッチ１５を締結し、エンジン１を停止し、車両を安全に停止する。
【００９５】
また、ＥＶ走行モードでモータジェネレータMG1またはMG2が異常であると検出され、車速はあるがエンジン１を始動できなかった場合には、ステップＳ５０→ステップＳ５１→ステップＳ５２→ステップＳ５６→ステップＳ５７へと進む流れとなり、クラッチ１５を解放して車両を安全に停止させる。
【００９６】
次に、効果を説明する。
第１実施例のハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００９７】
(1) エンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2と出力ギヤ４との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータMG1、エンジン１、出力ギヤ４、第２モータジェネレータMG2の回転速度順になるように連結されたラビニョウ型複合遊星歯車列３を有するハイブリッドハイブリッドシステムにおいて、共線図上で第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキ１６と、共線図上で出力ギヤ４の回転速度軸と第２モータジェネレータMG2の回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキ１７と、駆動源であるエンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2のそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つと、前記ハイブレーキ１６または前記ローブレーキ１７の何れか一方のブレーキと、を用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、を設けたため、駆動源であるエンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2のいずれか１つまたは２つが出力異常時にリンプフォームを成立させることができる。
【００９８】
(2) 前記駆動源フェイル対応制御手段を、エンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするブレーキ解放によるダイレクト配電走行モード時、または、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定する手段としたため、ハイブレーキ１６の締結によりエンジン１の駆動力変化が車両に与える影響を少なくしながら、安全にフェイル後の走行を確保することができる。
【００９９】
(3) 前記駆動源フェイル対応制御手段を、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、少なくともエンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定する手段としたため、ローブレーキ１７の締結によりエンジン１の駆動力変化が車両に与える影響を少なくしながら、安全にフェイル後の走行を確保することができる。
【０１００】
(4) 前記駆動源フェイル対応制御手段を、エンジン１と第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするブレーキ解放によるダイレクト配電走行モード時、または、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、エンジン１の出力に異常が発生していると検出されたとき、第２モータジェネレータMG2を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定する手段としたため、エンジンフェイル時にハイ側変速比に固定したＥＶ車として安全にフェイル後の走行を確保することができる。
【０１０１】
(5) 前記駆動源フェイル対応制御手段を、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、エンジン１の出力に異常が発生していると検出されたとき、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定する手段としたため、エンジンフェイル時にロー側変速比に固定したＥＶ車として安全にフェイル後の走行を確保することができる。
【０１０２】
(6) 前記駆動源フェイル対応制御手段を、エンジン停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、正常である一方のモータジェネレータMG1またはMG2を駆動源としハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結してエンジン１を始動する手段としたため、エンジン始動専用モータを用いることなく、フェイル直後に停止しているエンジンの始動を行うことができる。
【０１０３】
(7) 前記駆動源フェイル対応制御手段を、エンジン停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との両方の出力に異常が発生していると検出されたとき、ハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結し、車両慣性にてエンジン１を始動する手段としたため、エンジン始動専用モータを用いることなく、フェイル直後に停止しているエンジンの始動を行うことができる。
【０１０４】
(8) 第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2を、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータORと、ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、ステータＳのコイルに接続され、インナーロータIRへの駆動電流とアウターロータORへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出すインバータ２４と、該インバータ２４に接続されたバッテリ２５と、を備えた同軸多層モータ２としたため、それぞれにロータとステータを持つ２個の独立したモータジェネレータを設ける場合に比べ、コスト（部品点数低減、インバータ電流定格低減、磁石低減）・サイズ（同軸構造による小型化、インバータサイズ低減）・効率（鉄損低減・インバータ損失低減）の面で有利にすることができる。
【０１０５】
(9) 遊星歯車機構を、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンP1に噛み合う第１サンギヤS1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２サンギヤS2と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、第２ピニオンP2に噛み合うリングギヤR2との５つの回転要素を有するするラビニョウ型複合遊星歯車列３とし、第２リングギヤR2とエンジン出力軸１０とをクラッチ１５を介して連結し、第１サンギヤS1と第１モータジェネレータ出力軸１１とを連結し、第２サンギヤS2と第２モータジェネレータ出力軸１２とを連結し、共通キャリヤＣに出力ギヤ４（Out）を連結することにより、共線図上で第１モータジェネレータMG1、エンジン１、出力ギヤ４、第２モータジェネレータMG2の回転速度順になるように連結し、ハイブレーキ１６を、第１サンギヤS1をモータ＆ギヤケース９に固定可能とする位置に配置し、ローブレーキ１７を、第１リングギヤR1をモータ＆ギヤケース９に固定可能とする位置に配置したため、遊星歯車機構の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入でき、かつ、軸方向寸法が短くなりコンパクトな遊星歯車機構とすることができる。
【０１０６】
（第２実施例）
この第２実施例は、エンジン１が正常で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、エンジン１を駆動源としローブレーキ締結によるロー変速比と、エンジン１を駆動源としハイブレーキ締結によるハイ変速比と、の２段変速比による走行モードを実現するようにした例である。構成的には第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【０１０７】
次に、作用を説明する。
【０１０８】
［駆動系フェイル対応制御処理］
図１４は第２実施例のハイブリッドコントローラ２６にて実行される駆動系フェイル対応制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【０１０９】
ステップＳ６０では、駆動系フェイルか否かが判断され、YESの場合はステップＳ３２へ移行し、NOの場合はステップＳ３１へ移行する。
【０１１０】
ステップＳ６１では、車両状態や走行状態に応じて最適な走行モード、例えば、ダイレクト配電走行モードやＥＶ（電気自動車）走行モード等が選択され、選択された走行モードで、駆動系正常時の走行制御が実行される。
【０１１１】
ステップＳ６２では、エンジン１の駆動時か否かが判断され、YESの場合はステップＳ４５へ移行し、NOの場合はステップＳ４０へ移行する。
【０１１２】
ステップＳ６２では、車速とアクセル開度をパラメータとし、ロー変速比領域とハイ変速比領域とに分けたシフトスケジュールを用い、車両の運転点がシフトスケジュール上でロー変速比領域に存在するか、ハイ変速比領域に存在するかを判断し、ハイ変速比領域に存在する場合にはステップＳ６４へ移行し、ロー変速域に存在する場合にはステップＳ６５へ移行する。
【０１１３】
ステップＳ６４では、ステップＳ６２での変速比領域判断に基づいて、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定する。
【０１１４】
ステップＳ６５では、ステップＳ６２での変速比領域判断に基づいて、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定する。
【０１１５】
ステップＳ６６では、ステップＳ６２においてＥＶ走行であると判断された場合、故障部位がモータジェネレータ系かエンジン系かが判断され、故障部位がモータジェネレータ系の場合はステップＳ６７へ移行し、故障部位がエンジン系の場合はステップＳ７０へ移行する。。
【０１１６】
ステップＳ６７では、モータジェネレータ系の故障のうち、インバータ２４またはバッテリ２５の故障か否かが判断され、インバータ２４またはバッテリ２５の故障以外の場合はステップＳ６８へ移行し、インバータ２４またはバッテリ２５の故障の場合はステップＳ６９へ移行する。
【０１１７】
ステップＳ６８では、エンジン停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、正常である一方のモータジェネレータMG1またはMG2を駆動源としハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結してエンジン１を始動し、ステップＳ６３へ移行する。
【０１１８】
ステップＳ６９では、エンジン停止で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との両方の出力に異常が発生していると検出されたとき、ハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結し、車両慣性にてエンジン１を始動し、ステップＳ６３へ移行する。
【０１１９】
ステップＳ７０では、ステップＳ６２においてＥＶ走行であると判断され、かつ、ステップＳ６６において故障部位がエンジン系であると判断された場合、走行モードを変更することなく、ＥＶ走行モードを維持する。
【０１２０】
［フェイル対応制御作用］
エンジン１が正常に動作している走行モードのときに、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたときは、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ６０→ステップＳ６２→ステップＳ６３へと進む流れとなり、ステップＳ６３ではシフトスケジュール上の運転点が、ハイ変速比領域に存在するかロー変速比領域に存在するかが判断され、ハイ変速比領域に存在すると判断された場合には、ステップＳ６４へ進んでエンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定される。一方、ステップＳ６３でロー変速比領域に存在すると判断された場合には、ステップＳ６５へ進んでエンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定される。
【０１２１】
また、ＥＶ走行モードのときに、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたときは、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ６０→ステップＳ６２→ステップＳ６６→ステップＳ６７→ステップＳ６８へと進む流れとなり、ステップＳ６８では、正常である一方のモータジェネレータMG1またはMG2を駆動源としハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結してエンジン１が始動され、エンジン１が始動されると、ステップＳ６３へ進む。また、ＥＶ走行モードのときに、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の両方の出力に異常が発生していると検出されたときは、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ６０→ステップＳ６２→ステップＳ６６→ステップＳ６７→ステップＳ６９へと進む流れとなり、ステップＳ６９では、ハイブレーキ１６またはローブレーキ１７を締結し、車両慣性によりエンジン１が始動され、エンジン１が始動されると、ステップＳ６３へ進む。
【０１２２】
ステップＳ６３以降は、上記同様に、ステップＳ６３でハイ変速比領域に存在すると判断された場合には、ステップＳ６４へ進んでエンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定され、また、ステップＳ６３でロー変速比領域に存在すると判断された場合には、ステップＳ６５へ進んでエンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定される。
【０１２３】
例えば、ダイレクト配電走行モード時であって、図１５のａに示すレバー状態にてモータジェネレータがフェイルした場合、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定することで、図１５のｂに示すレバー状態に移行する。そして、エンジン１を駆動源とするハイブレーキ締結走行モードの途中で、例えば、車速が下がってくることで、ステップＳ６３でロー変速比領域に存在すると判断された場合には、エンジン１を駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定することで、図１５のｃに示すレバー状態に移行する。つまり、２段階変速比による変速機として走行することができ、これにより、リンプフォームを形成する。
【０１２４】
次に、効果を説明する。
第２実施例のハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置にあっては、第１実施例(1),(8),(9)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【０１２５】
(10) 前記駆動源フェイル対応制御手段を、エンジン１が正常で第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、エンジン１を駆動源としローブレーキ締結によるロー変速比と、エンジン１を駆動源としハイブレーキ締結によるハイ変速比と、の２段変速比による走行モードを実現する手段としたため、モータジェネレータ系のフェイル時にハイブレーキ１６とローブレーキ１７を用いて２速変速機を搭載したエンジン駆動車として安全にフェイル後の走行を確保することができる。
【０１２６】
以上、本発明のハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置を第１実施例及び第２実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例及び第２実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【０１２７】
第１実施例及び第２実施例では、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとして、共通ステータと２つのロータにより外観上は１つのモータジェネレータであるが、機能上は２つのモータジェネレータを達成する同軸多層モータ２の適用例を示したが、２つの独立したモータジェネレータを用いたものであっても良い。
【０１２８】
第１実施例及び第２実施例では、遊星歯車機構として、ラビニョウ型複合遊星歯車列３の適用例を示したが、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素を連結するため、少なくとも４つの回転要素を有する遊星歯車により構成される機構であれば、ラビニョウ型複合遊星歯車列３に限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置のハイブリッドコントローラで実行される駆動系フェイル対応制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】第１実施例装置での走行モードと故障部位に対応した駆動系フェイル対応パターンを示す図である。
【図４】第１実施例装置での故障部位と故障判定の内容を示す図である。
【図５】第１実施例装置のハイブリッドコントローラにおけるダイレクト配電制御モードでのモータ制御ブロック図である。
【図６】第１実施例装置のダイレクト配電制御モードでの共線図である。
【図７】第１実施例装置でＡパターンにおける駆動系フェイル対応作用を説明する共線図である。
【図８】第１実施例装置でＢパターンにおける駆動系フェイル対応作用を説明する共線図である。
【図９】第１実施例装置でＣパターンにおける駆動系フェイル対応作用を説明する共線図である。
【図１０】第１実施例装置でＤパターンにおける駆動系フェイル対応作用を説明する共線図である。
【図１１】第１実施例装置でＥパターンにおける駆動系フェイル対応作用を説明する共線図である。
【図１２】第１実施例装置でＦパターンにおけるエンジン始動処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第１実施例装置でＦパターンにおける駆動系フェイル対応作用を説明する共線図である。
【図１４】第２実施例装置のハイブリッドコントローラで実行される駆動系フェイル対応制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第２実施例装置で２速変速機による駆動系フェイル対応作用を説明する共線図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 同軸多層モータ（第１モータジェネレータと第２モータジェネレータ）
３ ラビニョウ型複合遊星歯車列（遊星歯車機構）
４ 出力ギヤ（出力部材）
５ カウンターギヤ
６ ドライブギヤ
７ ディファレンシャル
８，８ ドライブシャフト
９ モータ＆ギヤケース
１０ エンジン出力軸
１１ 第１モータジェネレータ出力軸
１２ 第２モータジェネレータ出力軸
１３ モータ室
１４ ギヤ室
１５ クラッチ
１６ ハイブレーキ
１７ ローブレーキ
２１ エンジンコントローラ
２２ スロットルバルブアクチュエータ
２３ モーターコントローラ
２４ インバータ
２５ バッテリ
２６ ハイブリッドコントローラ
２７ アクセル開度センサ
２８ 車速センサ
２９ モータ温度センサ
３０ エンジン回転数センサ

Claims (9)

1. エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて、
   前記共線図上の出力部材を挟んで一方側と他方側に配置され、締結により速度線を規定する第１の締結手段と第２の締結手段と、
   駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
   駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、前記第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
   を設け、
   前記第１の締結手段は、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキであり、前記第２の締結手段は、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキであり、
   前記駆動源フェイル対応制御手段は、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを駆動源とするブレーキ解放走行モード時、または、エンジンを駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、エンジンを駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定することを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
2. エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて、
   前記共線図上の出力部材を挟んで一方側と他方側に配置され、締結により速度線を規定する第１の締結手段と第２の締結手段と、
   駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
   駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、前記第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
   を設け、
   前記第１の締結手段は、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキであり、前記第２の締結手段は、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキであり、
   前記駆動源フェイル対応制御手段は、エンジンを駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、少なくともエンジンを駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定することを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
3. エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて 、
   前記共線図上の出力部材を挟んで一方側と他方側に配置され、締結により速度線を規定する第１の締結手段と第２の締結手段と、
   駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
   駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、前記第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
   を設け、
   前記第１の締結手段は、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキであり、前記第２の締結手段は、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキであり、
   前記駆動源フェイル対応制御手段は、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを駆動源とするブレーキ解放走行モード時、または、エンジンを駆動源とするハイブレーキ締結走行モード時に、エンジンの出力に異常が発生していると検出されたとき、第２モータジェネレータを駆動源とするハイブレーキ締結走行モードに固定することを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
4. エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて、
   前記共線図上の出力部材を挟んで一方側と他方側に配置され、締結により速度線を規定する第１の締結手段と第２の締結手段と、
   駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
   駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、前記第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
   を設け、
   前記第１の締結手段は、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキであり、前記第２の締結手段は、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキであり、
   前記駆動源フェイル対応制御手段は、エンジンを駆動源とするローブレーキ締結走行モード時に、エンジンの出力に異常が発生していると検出されたとき、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを駆動源とするローブレーキ締結走行モードに固定することを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
5. エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて、
   前記共線図上の出力部材を挟んで一方側と他方側に配置され、締結により速度線を規定する第１の締結手段と第２の締結手段と、
   駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
   駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、前記第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じてい ない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
   を設け、
   前記第１の締結手段は、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキであり、前記第２の締結手段は、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキであり、
   前記駆動源フェイル対応制御手段は、エンジン停止で第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、正常である一方のモータジェネレータを駆動源としハイブレーキまたはローブレーキを締結してエンジンを始動することを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
6. エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて、
   前記共線図上の出力部材を挟んで一方側と他方側に配置され、締結により速度線を規定する第１の締結手段と第２の締結手段と、
   駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
   駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、前記第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
   を設け、
   前記第１の締結手段は、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキであり、前記第２の締結手段は、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキであり、
   前記駆動源フェイル対応制御手段は、エンジン停止で第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの少なくとも一方を駆動源とする走行モード時に、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの両方の出力に異常が発生していると検出されたとき、ハイブレーキまたはローブレーキを締結し、車両慣性にてエンジンを始動することを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
7. エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された遊星歯車機構を備えたハイブリッドシステムにおいて、
   前記共線図上の出力部材を挟んで一方側と他方側に配置され、締結により速度線を規定する第１の締結手段と第２の締結手段と、
   駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのそれぞれの出力異常を検出する駆動源出力異常検出手段と、
   駆動源のいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、前記第１の締結手段と前記第２の締結手段のうち、何れか一方の締結手段を締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いて走行可能にする駆動源フェイル対応制御手段と、
   を設け、
   前記第１の締結手段は、共線図上で第１モータジェネレータの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により変速比を固定するハイブレーキであり、前記第２の締結手段は、共線図上で出力部材の回転速度軸と第２モータジェネレータの回転速度軸との間の位置 に配置され、締結により変速比を固定するローブレーキであり、
   前記駆動源フェイル対応制御手段は、エンジンが正常で第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの少なくとも一方の出力に異常が発生していると検出されたとき、エンジンを駆動源としローブレーキ締結によるロー変速比と、エンジンを駆動源としハイブレーキ締結によるハイ変速比と、の２段変速比による走行モードを実現することを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
8. 請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載されたハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置において、
   前記第１モータジェネレータと第２モータジェネレータは、コイルを巻いた固定電機子としてのステータと、ステータの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータと、ステータの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータと、ステータのコイルに接続され、インナーロータへの駆動電流とアウターロータへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出すインバータと、該インバータに接続されたバッテリと、を備えた同軸多層モータであることを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。
9. 請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載されたハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置において、
   前記遊星歯車機構を、互いに噛み合う第１ピニオンと第２ピニオンを支持する共通キャリヤと、第１ピニオンに噛み合う第１サンギヤと、第２ピニオンに噛み合う第２サンギヤと、第１ピニオンに噛み合う第１リングギヤと、第２ピニオンに噛み合う第２リングギヤとの５つの回転要素を有するラビニョウ型複合遊星歯車列とし、
   前記第２リングギヤとエンジン出力軸とをクラッチを介して連結し、前記第１サンギヤと第１モータジェネレータ出力軸とを連結し、前記第２サンギヤと第２モータジェネレータ出力軸とを連結し、前記共通キャリヤに出力部材を連結することにより、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結し、
   前記ハイブレーキを、第１サンギヤをケースに固定可能とする位置に配置し、前記ローブレーキを、第１リングギヤをケースに固定可能とする位置に配置したことを特徴とするハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置。

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