JP4035805B2 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源としてエンジンと電気モータとを併用するハイブリッド車両の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、代表的な車両である自動車の分野においては、駆動源としてエンジンと電気モータとを併用するハイブリッド車両の制御方法が提案されている。
【０００３】
このようなハイブリッド車両の制御方法として、例えば特開平９−２６６６０５号には、エンジンを始動可能な発電機系（所謂ジェネレータ・モータ）に故障が発生したときにはモータ駆動系により車両の駆動すると共にバッテリへの充電を行い、モータ駆動系が故障したときには発電機系でバッテリへの充電を行うと共に車両の駆動を行う制御方法が提案されている。
【０００４】
また、特開平１０−０７３１６１号には、走行用のモータによる回生制動時に、そのモータに故障が発生したときには、エンジンブレーキが良く効くように、自動変速機を適宜制御する制御方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術によれば、発電機系の故障、或いは走行用のモータの故障によって発電できなくなること、そしてバッテリの蓄電量が少ないときにエンジンを始動できなくなることは防止することができる。しかしながら、上記の従来技術においては、バッテリに供給する電力を発生させることができなくなった場合を問題としているため、例えばジェネレータ・モータが発生させた３相交流電流の不均衡やバッテリの過充電等の異常が発生したことによってバッテリやシステムの制御系がダメージを受け、その結果として走行が困難になることを防止することはできない。
【０００６】
そこで本発明は、ジェネレータ・モータに異常が発生したことによる走行困難な状態を回避可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供を第１の目的とする。
【０００７】
また、バッテリの過充電を回避可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供を第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、以下の構成を特徴とする。
【０００９】
即ち、燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致したときに前記クラッチを締結させることによって前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された場合に、前記エンジンが停止しているときには前記走行モータのトルクを増大させてから前記クラッチを締結させることによって、前記エンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転しているときにはその燃焼運転を強制的に継続させる制御手段を備えることを特徴とする。
また、燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致したときに前記クラッチを締結させることによって前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された場合に、前記エンジンが停止しているときには前記エンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転しているときにはその燃焼運転を強制的に継続させる制御手段を備え、前記制御手段は、前記ハイブリッド車両の減速時に前記走行モータによる前記バッテリへの電力回生を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出されたときには、それ以降の前記走行モータによる電力回生の度合を、該異常が検出される前と比較して大きくすることを特徴とする。
また、燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致したときに前記クラッチを締結させることによって前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された場合に、前記エンジンが停止しているときには前記エンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転しているときにはその燃焼運転を強制的に継続させる制御手段を備え、前記制御手段は、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された後の前記エンジンの燃焼運転中に、前記走行モータによる電力回生を行うことを特徴とする。
【００１２】
上記の第２の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、以下の構成を特徴とする。
【００１３】
即ち、燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させると共に、該バッテリに回生電力を供給する走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能と、そして該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備えるジェネレータ・モータとを備え、前記エンジン、前記走行モータ、並びに前記ジェネレータ・モータとがエンジンルーム内に配設されたハイブリッド車両の駆動装置であって、前記ジェネレータ・モータまたは前記走行モータの三相巻線のうち少なくとも２相の巻線の接続を遮断する遮断器と、走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数が略一致したときに前記クラッチを締結させることにより、前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記ジェネレータ・モータの発電量が第１の所定値より大きいときには前記遮断器を作動させる第１の制御手段、或いは前記走行モータの発電量が第２の所定値より大きいときには前記遮断器を作動させる第２の制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、ジェネレータ・モータに異常が発生したことによる走行困難な状態を回避可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供が実現する。また、バッテリの過充電を回避可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供が実現する。
【００１５】
即ち、請求項１の発明によれば、ジェネレータ・モータに異常が発生した場合であっても、所謂、押しがけによるエンジンの強制始動により、エンジンの燃焼運転が確保されるため、走行困難な状態を回避することができる。
【００１６】
また、請求項２、請求項３の発明によれば、ジェネレータ・モータによるバッテリの充電が行えない場合に、走行モータによる回生電力によって当該バッテリを積極的に充電することができる。
【００１７】
また、請求項４の発明によれば、バッテリの過充電を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
はじめに、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置を実施可能な、ハイブリッド車両の全体構成例について概説する。
【００２０】
図１は、本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の機械的構成を例示すブロック図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両は、駆動力を発生するためのパワーユニットとして、車両前方のエンジンルーム内に、鉛蓄電池やＮｉ−Ｈ２（ニッケル水素）電池、或いはパワーコンデンサが使用されるバッテリ３から供給される電力により駆動される走行モータ（トラクションモータ）２と、ガソリン等の液体燃料の爆発力により駆動されるエンジン１とを併用して走行し、後述する車両の走行状態に応じて、走行モータ２のみによる走行、エンジンのみによる走行、或いは走行モータ２及び／またはジェネレータ・モータ（Ｇ・Ｍ）４とエンジン１の双方による走行とが実現される。
【００２２】
尚、本実施形態において、エンジン１、走行モータ２、並びにジェネレータ・モータ４は、エンジンルーム内にコンパクトに配置すべく、それら駆動源の前後方向軸が略並行になるように配設される。このため、走行モータ２、並びにジェネレータ・モータ４は、それらモータの外形形状の長さが長く、且つロータの直径が短い構造を有しており、そのロータの回転が高速で回転する程、発生させる回生電力、或いは発電量は多くなる。
【００２３】
エンジン１は、トルクコンバータ５を介してクラッチ６の締結により自動変速機（ＡＴ）７に駆動力を伝達する。自動変速機７は、エンジン１から入力された駆動力を走行状態に応じて（或いは運転者の操作により）所定のトルク及び回転数に変換して、ギヤトレイン１１及び差動機構８を介して駆動輪９、１０に伝達する。また、エンジン１は、バッテリ３を充電するためにジェネレータ・モータ４を駆動する。尚、本実施形態では、エンジン１の燃焼を制御する際の空燃比を、所謂理論空燃比λ＝１とする。
【００２４】
走行モータ２は、バッテリ３から供給される電力により駆動され、ギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力を伝達する。
【００２５】
ジェネレータ・モータ４は、通常時はエンジン１により駆動されてバッテリを充電するが、エンジン始動時にはバッテリ３からの供給電力によってエンジン１をクランキングさせたり、急加速時にエンジン１を介して車輪９、１０に駆動力を伝達させることができる。
【００２６】
エンジン１には、例えば、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する、所謂直噴式や、或いは、エンジン始動時のポンピングロスを低減可能な、所謂可変バルブタイミング式の低燃費ガソリンエンジンが搭載され、エンジン１の始動性を向上させている。
【００２７】
走行モータ２、並びにジェネレータ・モータ４には、例えば三相同期電動機が使用される。
【００２８】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及びインバータ回路等からなり、走行モータ２やエンジン１の出力トルクや回転数等の制御、後述する本実施形態における特徴的な動作制御等を行うと共に、それらの制御が実現するようにエンジン１を制御すべく、点火時期や燃料噴射量等の制御を行う。
【００２９】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の作動時にジェネレータ・モータ４にて発電された電力を、走行モータ２に供給したり、バッテリ３に充電させるように、ジェネレータ・モータ４に通電する電流の位相制御を行う。
【００３０】
次に、下記図１０を参照して主要な状態下におけるエンジン１、ジェネレータ・モータ４、走行モータ２及びバッテリ３の制御について説明する。尚、図１０において「力行」とは駆動トルクを出力している状態を意味する。
【００３１】
図１０は、ハイブリッド車両の走行状態に応じたＥＣＵによるエンジン、ジェネレータ・モータ、走行モータ、並びにバッテリに対する制御を説明する図である。
【００３２】
［停車時］
図１０に示すように、停車時においては、エンジン１、ジェネレータ・モータ４、走行モータ２は停止される。但し、エンジン１は、冷間時とバッテリ蓄電量低下時に運転され、ジェネレータ・モータ４は、エンジン運転中にはそのエンジンの回転トルクを利用する発電機として機能し、そのときジェネレータ・モータ４によって発電された電力はバッテリ３に充電される。
【００３３】
［緩発進時］
アクセルが緩く踏み込まれた緩発進時においては、図１０に示すように、エンジン１、ジェネレータ・モータ４は停止され、走行モータ２が駆動トルクを出力する。
【００３４】
［急発進時］
急発進時においては、図１０に示すように、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とが駆動トルクを出力し、エンジン１は始動後高出力で運転される。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とに放電する。
【００３５】
［エンジン始動時］
エンジン始動時においては、図１０に示すように、ジェネレータ・モータ４がエンジン１をクランキングするために駆動トルクを出力してエンジン１が起動される。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４に放電する。
【００３６】
［定常低負荷走行時］
アクセルの開度量（踏み込み量）が比較的小さい定常低負荷走行時においては、図１０に示すように、エンジン１、ジェネレータ・モータ４は停止され、走行モータ２が駆動トルクを出力する。このとき、バッテリ３は、走行モータ２に放電する。但し、エンジン１は、冷間時とバッテリ蓄電量低下時とに運転され、ジェネレータ・モータ４は、エンジン運転中にはそのエンジンの回転トルクを利用する発電機として機能し、そのときジェネレータ・モータ４によって発電された電力はバッテリ３に充電される。
【００３７】
［定常中負荷走行時］
アクセルの開度量が上記の「定常低負荷走行時」と比較してやや大きい定常中負荷走行時においては、図１０に示すように、走行モータ２は無出力とされ、エンジン１は高効率領域で運転される。このとき、バッテリ３は、走行モータ２には放電せず、ジェネレータ・モータ４は、高効率領域で運転中のエンジン１の回転トルクを利用する発電機として機能し、そのときジェネレータ・モータ４によって発電された電力はバッテリ３に充電される。
【００３８】
［定常高負荷走行時］
アクセルの開度量が上記の「定常中負荷走行時」と比較して大きい定常高負荷走行時においては、図１０に示すように、エンジン１は高出力運転され、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とが車輪駆動軸に対して回転トルクを出力する。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とに放電する。但し、ジェネレータ・モータ４は、バッテリ蓄電量低下時はバッテリ３を充電する。
【００３９】
［急加速時］
車両走行中においてアクセルが急激に踏み込まれた急加速時においては、図１０に示すように、エンジン１は高出力運転され、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とが走行のために回転トルクを出力する。このとき、バッテリ３は、ジェネレータ・モータ４と走行モータ２とに放電する。
【００４０】
［減速時（回生制動時）］
車両走行中においてアクセルの開度量が全閉状態となった減速時においては、図１０に示すように、エンジン１及びジェネレータ・モータ４は停止され、走行モータ２は、車両が惰性走行することにより車輪駆動軸を回転させるトルクによって発電する発電機として機能し、これにより発生した回生電力は、バッテリ３を充電する。
【００４１】
次に、図２乃至図７に示す動作説明図を参照して、本実施形態にて適用可能なハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動力の伝達形態について説明する。
【００４２】
［発進＆低速走行時］
図２に示すように、発進及び低速走行時には、ＥＣＵ１００は走行モータ２のみを駆動させ、この走行モータ２による駆動力をギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に伝達する。また、発進後の低速走行時においても走行モータ２による走行となる。
【００４３】
［加速時］
図３に示すように、加速時において、ＥＣＵ１００は、上記の走行モータ２による低速走行状態からエンジン１を始動させた後でクラッチ６を締結させ、エンジン１の出力軸の回転トルクを、ギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力を伝達させる、或いは、急加速が要求されているときには、クラッチ６を締結させた後も引き続き走行モータ２を駆動することにより、エンジン１と走行モータ２とによる駆動力を併せて駆動輪９、１０に伝達する。
【００４４】
［定常走行時］
図４に示すように、定常走行時には、ＥＣＵ１００は、エンジン１のみを駆動させ、エンジン１からギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力を伝達する。定常走行とは、エンジン回転数が２０００〜３０００ｒｐｍ程度の最も高効率となる領域を使用する走行形態である。
【００４５】
［減速時］
図５に示すように、減速時には、クラッチ６を解放して、駆動輪９、１０の駆動力がギアトレイン１１を介して走行モータ２に伝達され、これにより走行モータ２が回生した電力がバッテリ３が充電される。
【００４６】
［定常走行時＆充電時］
図６に示すように、定常走行＆充電時には、クラッチ６を締結して、エンジン１からギアトレイン１１を介して駆動輪９、１０に駆動力が伝達されると共に、エンジン１はジェネレータ・モータ４を駆動してバッテリ３を充電する。
【００４７】
［充電時］
図７に示すように、充電時には、クラッチ６を解放してエンジン１から自動変速機７に駆動力が伝達されないようにし、エンジン１はジェネレータ・モータ４を駆動してバッテリ３を充電する。
【００４８】
［通常時］
図８に示すように、通常時、即ちバッテリ３がジェネレータ・モータ４を駆動するのに十分な蓄電量を有するときには、ＥＣＵ１００はバッテリ３からジェネレータ・モータ４へ電力を供給し、ジェネレータ・モータ４はエンジン１をクランキングさせる。
【００４９】
尚、上述した本実施形態に係るハイブリッド車両においては、クラッチ６を用いて制御したが、この方式に限られるものではなく、自動変速機７のＮ（ニュートラル）レンジと、Ｄ（ドライブ）レンジとの遷移を制御することによって同様のクラッチ機能を実現しても良い。
【００５０】
［ハイブリッド車両の電気的構成］
図９は、本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の電気的構成を示すブロック図である。
【００５１】
図９に示すように、ＥＣＵ１００には、車速Ｖを検出する車速センサ１０１からの信号、エンジン１の出力軸回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１０２からの信号、エンジン１に供給される電圧を検出する電圧センサ１０３からの信号、ドライバによるアクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ１０４からの信号、ガソリン残量センサ１０５からの信号、バッテリ３の蓄電残量を検出する蓄電残量センサ１０６からの信号、セレクトレバーによるシフトレンジを検出するシフトレンジセンサ１０７からの信号、エンジン１を冷却水の温度を検出する水温センサ１０８からの信号、エンジンのクランク角度を検出するクランク角度センサ１０９からの信号が入力され、更にその他センサとして自動変速機４の作動油温度を検出する油温センサからの信号等が入力される。
【００５２】
また、ＥＣＵ１００には、ジェネレータ・モータ４に設けられた温度センサ２０１からの信号、ジェネレータ・モータ４とインバータ２０とを接続する３相の配線に流れる電流を検出する電流センサ２０２からの信号が入力される。
【００５３】
そして、入力された上記の複数種類の検出信号に基づいて、ＥＣＵ１００は、車両の運転状態に関するデータ、車速、エンジン回転数、電圧、ガソリン残量、バッテリの蓄電残量、シフトレンジ、電力供給系統等をＬＣＤ等の表示部１３に表示させる。
【００５４】
また、ＥＣＵ１００は、上記の各種センサ信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ１１０、インジェクタ１１１、ディストリビュータ１１２及びＥＧＲバルブ１１３に対して制御信号を出力することにより、図１０、並びに図２乃至図７を参照して上述した各走行動作に応じて、エンジン１の点火時期や燃料噴射量の制御等を行うと共に、走行モータ２への供給電力量やジェネレータ・モータ４への供給電力量や発電量の制御等を行う。
【００５５】
更に、ＥＣＵ１００は、バッテリ３の電池電圧の異常を検出したとき、ジェネレータ・モータ４とインバータ２０との間に配設された遮断器２１を動作させてバッテリ３の過充電を防止し、遮断器２１の故障を検出したときには車速Ｖを自動的に抑制することによってバッテリ３の過充電を防止する。また、ＥＣＵ１００は、ジェネレータ・モータ４の異常を検出したときには、少なくともエンジン１による走行が可能な状態を確保すると共に、走行モータ２による回生電力によってバッテリ３の充電を可能とすべく、エンジン１が停止しているときには緊急時の制御処理を行って燃焼運転を開始させる（詳細は後述する）。
【００５６】
以上、本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の全体構成について説明したが、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置は、バッテリ３に異常が発生したとき、ジェネレータ・モータ４に異常が発生したとき、或いは遮断器２１に異常が発生したときの制御方法に特徴を有する。このため、上述した各走行動作を実現するためにＥＣＵ１００の不図示のＣＰＵが実行する制御処理については、一般的な制御ロジックを採用するものとし、本実施形態における詳細な説明は省略し、以下の説明においては、本実施形態に係る特徴的な動作制御処理について説明する。
【００５７】
図１１は、本実施形態におけるハイブリッド車両の駆動装置における駆動系を示す模式図である。
【００５８】
同図において、インバータ２０は、バッテリ３からの供給電力を用いて、３相同期電動機である走行モータ２及びジェネレータ・モータ４の動作を制御する。また、インバータ２０は、ＥＣＵ１００の制御により、走行モータ２及びジェネレータ・モータ４に３相交流電圧を印加するに際して、その交流電圧の位相をジェネレータ・モータに発生する逆起電力の位相に対して連続的に変更することができ、その交流電圧の位相を当該逆起電力の位相に対して進めたときに、それらのモータを電動機として動作させ、遅らせたときにはバッテリ３に蓄電する発電機として動作させる。
【００５９】
ジェネレータ・モータ４とインバータ２０との間に配設された遮断器２１は、ＥＣＵ１００から出力される制御電圧により、図１１に示すように、ジェネレータ・モータ４とインバータ２０とを接続する３相の配線のうち少なくとも２相の巻線をオン・オフすることができる。採用する遮断器２１の構造としては、コイルに所定電圧を印加するのに応じて接点が開閉する電磁式の継電器（リレー）であっても、スイッチング素子を用いた半導体リレーであっても良いが、フェールセーフの観点から、ＥＣＵ１００が停止しているとき、或いは制御電圧（制御信号）が入力されていないときには当該少なくとも２相の巻線がオフ（遮断）状態となる仕様が良い。
【００６０】
本実施形態では、バッテリ３の電池電圧の異常が検出されたときには、遮断器２１を動作させてバッテリ３の過充電を防止する。また、遮断器２１の故障が検出されたときには、車速Ｖを自動的に抑制することによってバッテリ３の過充電を防止する。更に、ジェネレータ・モータ４の異常が検出されたときには、少なくともエンジン１による走行が可能な状態を確保すると共に、走行モータ２による回生電力によってバッテリ３の充電を可能とすべく、エンジン１が停止しているときには、回転している車輪駆動軸に停止中のエンジン１の出力軸を締結させることによって燃焼運転を開始させる、所謂押しがけにより、強制的にエンジン１の燃焼運転を開始させる
尚、以下に説明する制御処理においては、図１１に示すように遮断器２１がジェネレータ・モータ４とインバータ２０との間に配設され、且つ電流センサ２０２がジェネレータ・モータ４に流れる電流を検出する場合を例に説明するが、この構成に限られるものではなく、遮断器２１が走行モータ２とインバータ２０との間に配設され、且つ電流センサ２０２が走行モータ２に流れる電流を検出する構成としても良い。
【００６１】
以下、上記の制御を実現すべくＥＣＵ１００のＣＰＵ（不図示）が行う特徴的な制御処理について説明する。
【００６２】
図１２は、本実施形態における制御処理を示すフローチャートであり、例えば当該ハイブリッド車両のイグニッションキースイッチがオンに操作されることにより開始される。
【００６３】
同図において、ステップＳ１：図９を参照して説明した各種センサの検出信号を入手する。
【００６４】
ステップＳ２〜ステップＳ４：ドライバによる所望のアクセル（スロットル）操作等に応じて、当該ハイブリッド車両を走行させる要求トルクＴｒを設定し（ステップＳ２）、その設定された要求トルクＴｒに応じて上述した何れかの運転モード（走行動作）を設定する（ステップＳ３）と共に、その設定された運転モードに応じたエンジン目標（要求）トルクＥｂ、走行モータ目標（要求）トルクＭｂ、並びにジェネレータ・モータ目標（要求）トルクＧｂを設定する（ステップＳ４）。ここで、エンジン目標トルクＥｂは、エンジン１の出力軸が出力すべき回転トルクである。走行モータ目標トルクＭｂは、走行モータ２の出力軸が出力すべき回転トルクである。そして、ジェネレータ・モータ目標トルクＧｂは、ジェネレータ・モータ４の出力軸が出力すべき回転トルクである。
【００６５】
尚、要求トルクＴｒ、並びにエンジン目標トルクＥｂ、走行モータ目標トルクＭｂ、並びにジェネレータ・モータ目標トルクＧｂの設定処理については、一般的な方法を採用するものとし、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００６６】
ステップＳ５：ジェネレータ・モータ４に異常が発生したか否かを判断し、ＮＯ（異常なし）のときにはステップＳ６に進み、ＹＥＳ（異常あり）のときにはステップＳ１３に進む。
【００６７】
ここで、本ステップにて検出すべきジェネレータ・モータ４の異常状態としては、ステップＳ１にて入手した温度センサ２０１の検出信号び／または電流センサ２０２の検出信号に基づいて、ジェネレータ・モータ４の定格を越える異常な温度上昇及び／または３相交流電流の不均衡状態がある。
【００６８】
ステップＳ６：遮断器２１に故障が発生したか否かを判断し、ＮＯ（故障なし）のときにはステップＳ９に進み、ＹＥＳ（故障あり）のときにはステップＳ７に進む。
【００６９】
ここで、本ステップにおける遮断器２１の故障検出方法としては、ＥＣＵ１００が出力している制御信号に対して本来予定されている動作状態を検出できるか否かによって検出すれば良い。具体的には、例えば、ＥＣＵ１００が制御電圧（制御信号）を遮断器２１に印加しているにも関らず、そのときＥＣＵ１００がインバータ２０に出力している指令値（トルク目標値Ｅｂ）に応じた３相交流電圧を走行モータ２にて検出できないとき、或いは車速Ｖが増加（減少）しないときには、遮断器２１に故障が発生したと判断すれば良い。或いは、遮断器２１自体がフェイル信号を出力可能であればその信号をＥＣＵ１００に入力する構成とし、その入力される信号に従って検出しても良い。
【００７０】
ステップＳ７，ステップＳ８：ステップＳ６にて遮断器２１の故障が検出されたため、ＥＣＵ１００は、遮断器２１の接点をオフ（遮断）することができないが、この状態においても、エンジン１の燃焼運転に応じてジェネレータ・モータ４が回転することにより、ジェネレータ・モータ４はバッテリ３の充電を継続し、且つ、走行モータ２は回生電力をバッテリ３に供給する。従って、このときバッテリ３の劣化等による蓄電可能容量の減少等の状態が発生したとき、或いは、バッテリ３の蓄電量が適正な充電状態（State Of Charge :ＳＯＣ）を越えても、バッテリ３の過充電を防止することができない。特に、この状態は車速Ｖが大きなときほど顕著になる。
【００７１】
そこで、ステップＳ７及びステップＳ８では、ステップＳ１にて検出した現在の車速Ｖが所定値Ｖｕより大きいか否かを判断し（ステップＳ７）、ＹＥＳ（Ｖ＞Ｖｕ）のときには、エンジン目標トルクＥｂ、走行モータ目標トルクＭｂ、ジェネレータ・モータ目標トルクＧｂの値を、アクセル開度に応じてステップＳ４で設定された値より小さな値に低減することによって車速Ｖの増加を強制的に抑制し、これにより、ジェネレータ・モータ４及び／または走行モータ２が発電する電力量を抑制する。
【００７２】
ステップＳ９：ステップＳ５及びステップＳ６にてジェネレータ・モータ４の異常、並びに遮断器２１の故障が検出されなかったため、本ステップでは、バッテリ３の電池電圧Ｖｂａｔｔが所定値Ｖｂｖより大きいか否かを判断し、ＹＥＳ（Ｖｂａｔｔ＞Ｖｂｖ）のときにはステップＳ１０に進み、ＮＯ（Ｖｂａｔｔ≦Ｖｂｖ）のときにはステップＳ１９に進む。
【００７３】
ステップＳ１０：ステップＳ９にて電池電圧Ｖｂａｔｔが所定値Ｖｂｖより大きいと判断されたため、遮断器２１への制御電圧の印加を停止することにより、遮断器２１の接点をオフにする。これにより、ジェネレータ・モータ４のロータは、エンジン１に対するイナーシャ（慣性系）となる。
【００７４】
ここで、本ステップにてジェネレータ・モータ４をインバータ２０から電気的に切り離す理由を説明すれば、当該ハイブリッド車両がエンジン１の駆動力によって高速走行しているときには、ジェネレータ・モータ４もエンジン１の回転に応じて高速で回転することになるが、この状態においてインバータ２０が故障したときには、発電機としてのジェネレータ・モータ４の位相制御が行えなくなり、高速回転しているジェネレータ・モータ４が、その高速回転に応じてバッテリ３に対して異常な高電圧を印加することも予想され、バッテリ３の安全上好ましくない。また、この場合には、バッテリ３に印加された異常な高電圧の影響により、ＥＣＵ１００に供給される所定の直流電圧も変動を起こし、正常な動作を行えなくなる、或いは電気的に破壊されることも予想される。そこで、本実施形態では、このような状況を回避すべく、遮断器２１によってジェネレータ・モータ４の少なくとも２相の巻線を遮断する。
【００７５】
ステップＳ１１：ステップＳ９と同様に、バッテリ３の電池電圧Ｖｂａｔｔが所定値Ｖｂｖより大きいか否かを再び判断し、ＹＥＳ（Ｖｂａｔｔ＞Ｖｂｖ）のときにはステップＳ１２に進み、ＮＯ（Ｖｂａｔｔ≦Ｖｂｖ）のときにはステップＳ１９に進む。
【００７６】
ステップＳ１２：ステップＳ１１にて電池電圧Ｖｂａｔｔを再び検出しても所定値Ｖｂｖより大きいときには、遮断器２１が故障を起こしていているために、接点をオフにすることができない状態であると判断して表示部１３等を用いて警報を発報し、ステップＳ１９に進む。
【００７７】
ステップＳ１３：ステップＳ５にてジェネレータ・モータ４の異常が検出されたため、本ステップでは、エンジン１が燃焼運転を行っているか否かを判断し、ＹＥＳ（エンジン運転中）のときにはステップＳ１４に進み、ＮＯ（エンジン停止中）のときにはステップＳ１７に進む。
【００７８】
ステップＳ１４，ステップＳ１５：バッテリ３のＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より大きいか否かを判断し（ステップＳ１４）、ＹＥＳ（ＳＯＣ＞ＳＯＣ１）のときにはステップＳ１６に進み、ＮＯ（ＳＯＣ≦ＳＯＣ１）のときには、バッテリ３の蓄電量が少ないと判断できるため、走行モータ２に発電（電力回生）を行わせるべく、走行モータ２のトルク指令値Ｍｔに、所定の発電トルク指令値Ｍｔｇを代入する。
【００７９】
ステップＳ１６：エンジン目標トルクＥｂに所定値Ｅｂｆを代入する。ここで、本ステップにてエンジン目標トルクＥｂに所定値Ｅｂｆを代入する理由を説明すれば、本ステップの前段の処理においては、ステップＳ５にてジェネレータ・モータ５の異常が検出されており、且つステップＳ１３にてエンジン１が燃焼運転を行っていることが判っているが、この状態において、走行状態が変化することによってエンジン目標トルクＥｂが０となり、ＥＣＵ１００が自動的にエンジン１を停止させたときには、ジェネレータ・モータ４は駆動できないため、エンジン１を再び始動させることができない。そこで、本実施形態では、ジェネレータ・モータ５が異常であってエンジン１が燃焼運転を行っているときには、少なくともイグニッションキースイッチがオン状態の間、即ち本実施形態に係る図１２及び図１３に示す制御処理が実行されている間はエンジン１が停止することを回避すべく、エンジン目標トルクＥｂにある一定の値を設定する。
【００８０】
ステップＳ１７，ステップＳ１８：ステップＳ５の判断においてジェネレータ・モータ４の異常が検出され、且つステップＳ１３にてエンジン１が停止していることが検出されたときには、通常のジェネレータ・モータ４を用いたエンジン１の始動を行うことができない。そこで、ステップＳ１７及びステップＳ１８では、回転している車輪駆動軸に停止中のエンジン１の出力軸を締結させることによって燃焼運転を開始させる、所謂押しがけによってエンジン１を強制的に始動させる。即ち、少なくとも押しがけが可能な程度の車速Ｖを確保すべく、現在設定されている走行モータ２のトルク指令値Ｍｔに所定値Ｍｔｓを加算した値を、新たなトルク指令値Ｍｔに設定し（ステップＳ１７）、その後でクラッチ６を締結させる（ステップＳ１８）。これにより、エンジン１を強制的に始動させることができる
ステップＳ１９：エンジン目標トルクＥｂが０か否かを判断し、ＹＥＳ（Ｅｂ＝０）のときにはステップＳ２０に進み、ＮＯ（Ｅｂ≠０）のときにはステップＳ２１に進む。
【００８１】
ステップＳ２０：ステップＳ１９にてＥｂ＝０であり、エンジン１の燃焼運転は要求されていないため、エンジン１を停止させる。
【００８２】
ステップＳ２１：ステップＳ１９にてＥｂ≠０であり、エンジン１の燃焼運転が要求されているため、本ステップでは、クラッチ６が締結されているか否かを判断し、ＹＥＳのときにはステップＳ２２に進み、ＮＯのときにはステップＳ２５に進む。
【００８３】
ステップＳ２２：ステップＳ２１にてクラッチ締結中と判断されたため、現時点においてエンジン１は燃焼運転中であり、且つエンジン１が出力する回転トルクによって当該ハイブリッド車両は走行中（停車を含む）である。このため、ドライバの所望のアクセル操作に応じて、一般的な手法により、スロットル開度指令値ＴＶｔ、燃料量Ｐｔ、並びに点火時期θを設定すると共に、それら設定された制御パラメータに応じてエンジン１の燃焼運転を実行（継続）する。
【００８４】
ステップＳ２３：現在の走行モータ目標トルクＭｂを、走行モータ２のトルク指令値Ｍｔに代入すると共に、現在のジェネレータ・モータ目標トルクＧｂを、ジェネレータ・モータ４のトルク指令値Ｇｔに代入する。
【００８５】
ステップＳ２４：ステップＳ２３にて設定されたトルク指令値Ｍｔ及びトルク指令値Ｇｔに応じて、走行モータ２及びジェネレータ・モータ４の駆動を実行し、リターンする。
【００８６】
ステップＳ２５：ステップＳ１９にてエンジン目標トルクＥｂ≠０であり、且つステップＳ２１にてクラッチ締結中ではないと判断されたため、現時点においてエンジン１は停止中である。そこで、本ステップでは、ジェネレータ・モータ４を駆動してエンジン１の燃焼を開始させ、リターンする。
【００８７】
このような本実施形態によれば、ジェネレータ・モータ４の異常が検出されたときに、エンジン１が停止している場合であっても、強制的にエンジン１の燃焼運転を開始させることができ、少なくともエンジン１による走行が可能な状態を確保できると共に、走行モータ２による回生電力によってバッテリ３の充電を行うことができる。
【００８８】
また、バッテリ３の電池電圧Ｖｂａｔｔの異常が検出されたときには、遮断器２１を動作させることによってバッテリ３の過充電を防止することができると共に、遮断器２１の故障が検出されたときには、車速Ｖを自動的に抑制することによってバッテリ３の過充電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の機械的構成を例示すブロック図である。
【図２】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の発進＆低速走行時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図３】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の加速時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図４】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の定常走行時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図５】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の減速時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図６】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の定常走行＆充電時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図７】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の充電時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図８】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両のエンジン始動時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
【図９】本実施形態に適用可能なハイブリッド車両の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】ハイブリッド車両の走行状態に応じたＥＣＵによるエンジン、ジェネレータ・モータ、走行モータ、並びにバッテリに対する制御を説明する図である。
【図１１】本実施形態におけるハイブリッド車両の駆動装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１２】本実施形態における制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】本実施形態における制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：エンジン，
２：走行モータ，
３：バッテリ，
４：ジェネレータ・モータ，
５：トルクコンバータ，
６：クラッチ，
７：自動変速機，
８：差動機構，
９，１０：車輪，
１１：ギヤトレイン，
２０：インバータ，
２１：遮断器，
１００：ＥＣＵ，

Claims (4)

1. 燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、
   走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致したときに前記クラッチを締結させることによって前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された場合に、前記エンジンが停止しているときには前記走行モータのトルクを増大させてから前記クラッチを締結させることによって、前記エンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転しているときにはその燃焼運転を強制的に継続させる制御手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、
   走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致したときに前記クラッチを締結させることによって前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された場合に、前記エンジンが停止しているときには前記エンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転しているときにはその燃焼運転を強制的に継続させる制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記ハイブリッド車両の減速時に前記走行モータによる前記バッテリへの電力回生を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出されたときには、それ以降の前記走行モータによる電力回生の度合を、該異常が検出される前と比較して大きくすることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
3. 燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させる走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記ジェネレータ・モータ及び／または前記バッテリの異常を、検出及び／または推定する異常検出手段と、
   走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数とが略一致したときに前記クラッチを締結させることによって前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された場合に、前記エンジンが停止しているときには前記エンジンを強制的に始動させ、前記エンジンが燃焼運転しているときにはその燃焼運転を強制的に継続させる 制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記異常検出手段によって前記ジェネレータ・モータの異常が検出された後の前記エンジンの燃焼運転中に、前記走行モータによる電力回生を行うことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
4. 燃料の燃焼によって車輪の駆動軸を回転させるエンジンと、バッテリからの供給電力によって該駆動軸を回転させると共に、該バッテリに回生電力を供給する走行モータと、該エンジンの駆動力を用いて発電し、その発電した電力を該バッテリに供給するジェネレータ機能及びそのバッテリからの供給電力によって該エンジンの燃焼運転を始動させるモータ機能を備えるジェネレータ・モータと、該エンジンの出力軸を該駆動軸に対して締結・開放可能なクラッチとを備え、前記エンジン、前記走行モータ、並びに前記ジェネレータ・モータとがエンジンルーム内に配設されたハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記ジェネレータ・モータまたは前記走行モータの三相巻線のうち少なくとも２相の巻線の接続を遮断する遮断器と、
   走行状態に応じて前記エンジンを始動させ、前記エンジンの出力軸の回転数と前記駆動軸の回転数が略一致したときに前記クラッチを締結させることにより、前記エンジンの駆動力による走行を行うと共に、前記ジェネレータ・モータの発電量が第１の所定値より大きいときには前記遮断器を作動させる第１の制御手段、或いは前記走行モータの発電量が第２の所定値より大きいときには前記遮断器を作動させる第２の制御手段と、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。

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