JP4311372B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド車両の制御、特に、モータ失陥時の制御に関する。

遊星歯車の各回転要素にエンジン、２つのモータジェネレータ及び出力ギヤを接続し、モータジェネレータの回転速度を制御することで、エンジンの回転速度を無段階に変速して出力ギヤへと伝達するハイブリッド車両が提案されている。
特開平９−１０３００１号公報

エンジン、第１のモータジェネレータ、第２のモータジェネレータ及び出力ギヤをそれぞれ遊星歯車のキャリア、サンギヤ、リングギヤに接続するハイブリッド車両の場合、駆動系の共線図（速度線図）は図２に示すようになる。エンジンのトルクと第１のモータジェネレータのトルクが遊星歯車において合成され、車両駆動トルクとして出力ギヤから駆動輪へと伝達される。

このような構成のハイブリッド車両において、第２のモータジェネレータが故障した場合、車両を加速させるには、図２中矢印で示すように、エンジンに図中上向きのトルク（増速方向のトルク）を発生させるとともに、第１のモータジェネレータに下向きのトルク（減速方向のトルク）を発生させる必要がある。第１のモータジェネレータのトルクは減速方向のトルクであるので第１のモータジェネレータは発電機として機能する。このため、車両加速中は、第１のモータジェネレータの発電電力によってバッテリが充電され続け、バッテリの蓄電量が増大して発電電力を吸収できなくなると、車両を加速させることができなくなる。

本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、モータジェネレータ失陥時においてバッテリの充電状態を適切な範囲に維持し、車両の走行可能距離を延ばすことを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両においては、少なくとも共線図上に左から順に配置される第１から第３の回転要素を有する差動機構と、第１の回転要素に接続される第１の回転電機と、第２の回転要素に接続されるエンジンと、第３の回転要素に接続される第２の回転電機と、第１の回転電機に接続されて第１の回転電機との間で電力の受け渡しをする蓄電装置とを備え、第３の回転要素はさらに駆動輪に駆動力を伝達する出力要素に接続されている。このような構成のもと、蓄電装置の蓄電量が所定の高蓄電量よりも多いかどうかを判断し、第２の回転電機の故障時、第１の回転電機が正回転しており、かつ、蓄電装置の蓄電量が所定の高蓄電量よりも多いと判断される場合には、第１の回転電機の回転方向を正回転から逆回転に切り換える。

第２の回転電機が故障している時、第１の回転電機の回転方向を切り換えるまでは、車両加速時に、図２に示すように、第１の回転電機が正回転で下向きのトルク、すなわち第１の回転電機の回転速度を減少させる方向のトルクを発生するので、第１の回転電機は常に発電機として機能する。発電電力は蓄電装置に蓄えられるため、蓄電装置で発電電力を吸収できなくなると、車両を加速することができなり、車両は走行不可能の状態に陥る。

しかしながら、本発明によれば、蓄電装置の蓄電量が所定の高蓄電量に達したところで第１の回転電機の回転方向が正回転から逆回転に切り換えられる。これにより、回転方向の切換え後は、車両を加速させる場合、第１の回転電機が逆回転で下向きのトルク、すなわち、第１の回転電機の回転速度を逆転方向に増大させる方向にトルクを発生することになる。第１の回転電機はモータとして機能し、蓄電装置に蓄えられている電力を消費するので、車両を加速しつつ蓄電装置の蓄電量を下げることができ、車両の航続可能距離を延ばすことができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明に係るハイブリッド車両の概略構成を示す。エンジン１の駆動力は、ダンパ２、遊星歯車機構３を介して出力ギヤ４に伝達され、出力ギヤに伝達された駆動力は、ギヤ５、駆動軸６を介して図示しない駆動輪へと伝達される。ダンパ２はエンジン１のトルク変動を吸収するためのものである。

遊星歯車機構３（差動機構）は、サンギヤＳ（第１の回転要素）、サンギヤＳに噛み合う複数のピニオンギヤＰ、ピニオンギヤＰを回転自在に支持するキャリアＣ（第２の回転要素）、サンギヤＳの外側に設けられピニオンギヤＰに噛み合うリングギヤＲ（第３の回転要素）とで構成される。キャリアＣには入力軸６が接続されており、入力軸６はサンギヤＳを軸方向に貫通する穴を通り、ダンパ２を介してエンジン１のクランクシャフトに接続される。リングギヤＲには出力ギヤ４が固定される出力軸７が接続される。

サンギヤＳの径方向外側には第１のモータジェネレータＭＧ１（第１の回転電機、以下、単に「ＭＧ１」という。）が設けられている。ＭＧ１は、サンギヤＳと一体に形成されるフランジ部の外周に複数の永久磁石を埋め込むとともに、それらの外側にコイルを配置することによって構成されるが、ＭＧ１の構成はこれに限ったものではなく、ギヤ列を介してサンギヤＳに接続される構成であっても良い。また、出力軸７のリングギヤＲに接続される側と反対側の端には第２のモータジェネレータＭＧ２（第２の回転電機、以下、単に「ＭＧ２」という。）の出力軸が接続されている。

ＭＧ１、ＭＧ２は例えば三相交流式のモータジェネレータであり、それぞれ図示しないインバータを介してバッテリ１０（蓄電装置）に接続され、バッテリ１０から必要な電力の供給を受ける。逆に、ＭＧ１、ＭＧ２が発電機として機能する場合には、ＭＧ１、ＭＧ２の発電電力がバッテリ１０に蓄えられる。

図２は、上記車両の駆動系を共線図（速度線図）を用いて表したものである。図中λはサンギヤＳとリングギヤＲの歯数比であり、縦軸は各回転要素の回転速度を表している。共線図では、サンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲが左から順に配置されており、２つの回転要素の回転速度を決めれば残りの一つの回転要素の回転速度が決定される。なお、この実施形態では、遊星歯車機構３により差動機構を構成しているが、差動機構の構成はこれ以外の構成であっても構わない。

コントローラ２０には、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ３１、ＭＧ１の回転速度を検出する回転速度センサ３２、ＭＧ２の回転速度を検出する回転速度センサ３３、バッテリ１０の蓄電量（ＳＯＣ）を出力端電圧等に基づき検出するＳＯＣセンサ３４、駆動軸６の回転速度から車両の現在の車速ＶＳＰを検出する車速センサ３５、運転者によるアクセルペダルの操作量ＡＰＯを検出するアクセル操作量センサ３６、セレクトレバーの位置を検出するシフトレバー位置センサ３７からの検出信号が入力される。コントローラ２０は、入力された検出信号に基づき車両の運転状態、運転者の加減速意図等を判断し、エンジン１の回転速度、燃料噴射時期、点火時期及びスロットル開度、ＭＧ１及びＭＧ２のトルクを制御する。このハイブリッド車両においては、車両の駆動力は主としてエンジン１、ＭＧ１で負担するようにし、ＭＧ２は駆動力が不足する場合に補助的に駆動力を発生させる場合や、発進に要する駆動力を発生するのに用いる。なお、エンジン１、ＭＧ１、ＭＧ２の駆動力の分担方法はこれ限らず、異なる分担方法、例えば、車両の駆動力を主としてエンジン１とＭＧ２で負担するようにしても構わない。

コントローラ２０は、また、ＭＧ２が何らかの原因により故障し、トルクを発生することができない状態に陥った時には（以下、「ＭＧ２失陥時」という。）、以下に説明するように、ＭＧ１の回転方向をＳＯＣ等に応じて切り換えるＭＧ２失陥時制御を行う。これは、ＭＧ１を同一回転方向のまま加速を続けるとバッテリ１０が過充電状態あるいは過放電状態になるので、ＭＧ１の回転方向をＳＯＣに応じて切り換えてバッテリ１０のＳＯＣが適切な範囲内に維持されるようにするためである。

図３は、コントローラ２０が行うＭＧ２失陥時のエンジン制御の内容を示したフローチャートであり、コントローラ２０において所定時間毎、例えば、１０ｍｓｅｃ毎に実行される。

これによると、まず、ステップＳ１では、ＭＧ２失陥時制御中かどうかを判断する。失陥時制御には、例えば、ＭＧ２の制御信号（レゾルバ信号線等の制御信号）に異常が検出された場合や、インバータの温度が過度に上昇した場合や、ＭＧ２の運転状態（トルク、回転速度）から予測される充放電電力とバッテリ１０のＳＯＣの増減度とのずれが大きい場合にＭＧ２が故障していると判断して移行し、ＭＧ２失陥時制御中かどうかは、移行時に設定されるフラグ等を参照することで判断される。ＭＧ２失陥時制御中であると判断された場合はステップＳ２に進む。

次のステップＳ２では、ＭＧ１の回転速度Ｎｇがゼロを超えているかどうかによりＭＧ１の現在の回転方向を判定する。Ｎｇがゼロを超えており、ＭＧ１が正回転していると判断される場合はステップＳ３に進み、Ｎｇがゼロ以下で、ＭＧ１が逆回転していると判断される場合はステップＳ８に進む。

ステップＳ３では、バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ１を超えているかどうかが判断される。所定値Ｓ１は、バッテリ１０のＳＯＣの最適値よりもやや高めの値、例えば、６５％〜７０％の値に設定される。ＳＯＣが所定値Ｓ１を超えている場合は、ＭＧ１の回転方向を逆転させてＳＯＣを下げる必要があるのでステップＳ４に進む。そうでない場合はＭＧ１が正回転を継続しても車両はまだ加速することができるので、そのまま処理を終了する。

ステップＳ４では、エンジン１の回転速度Ｎｅを所定値Ｎｅ２まで下げることでＭＧ１を逆回転させることができる車速範囲（ＭＧ１逆転可能車速領域、ＶＳＰ２〜ＶＳＰ３）に現在の車速ＶＳＰがあるかどうかを判断する。所定値Ｎｅ２はエンジン１のストール回転速度よりもやや高めに設定される値であり、ＭＧ１逆転可能車速領域は、図５Ａに示すように、共線図上で、エンジン１の回転速度が所定値Ｎｅ２の点とＭＧ１の回転速度が過電流防止回転領域の下限値Ｎ１である点とを結んだ線とエンジン１の回転速度が所定値Ｎｅ２の点とＭＧ１の回転速度が最低回転速度である点とを結んだ線とで囲まれたＭＧ２の回転速度範囲に対応する車速範囲である（図５Ａでは２つの線で囲まれるＭＧ２の回転速度範囲を、便宜上、ＭＧ１逆転可能車速領域として示してある。図５Ｂ等も同じ）。過電流防止回転領域はＭＧ１の回転速度がゼロ近傍にあり、ＭＧ１にトルクを発生させようとすると過剰な電流がＭＧ１に流れる可能性がある領域である。現在の車速ＶＳＰがＭＧ１逆転可能車速領域内にあるときはステップＳ５に進み、そうでない場合はそのまま処理を終了する。

ステップＳ５では、目標駆動力がゼロかどうかを判断する。これは、以下に説明するＭＧ１の回転方向を正回転から逆回転に切り換える制御を行う場合、ＭＧ１のトルクをゼロにする必要があり、目標駆動力がゼロでないときに切換えを行うと目標とする駆動力を発揮できず、運転者に違和感を与える可能性があるからである。目標駆動力がゼロかどうかは例えばアクセル操作量ＡＰＯがゼロかどうかにより判断する。目標駆動力がゼロであると判断した場合はステップＳ６に進み、そうでない場合はそのまま処理を終了する。

ステップＳ６では、エンジン１の目標回転速度を所定値Ｎｅ２に設定する。

ステップＳ７では、エンジン１のトルクを低下させることでエンジン１の回転速度Ｎｅを低下させ、所定値Ｎｅ２にフィードバック制御する。エンジン１のトルクの低下は、スロットル開度を減少させることによる吸入空気量の減少、燃料カットの実行、点火時期の遅角化等により行う。

図５Ａ〜図５Ｃは、ＭＧ２失陥時にＭＧ１の回転方向を正回転から逆回転に切り換える制御が行われる様子を共線図を用いて表したものである。図５Ａに示すようなＭＧ１が正回転かつ下向きのトルクを発生させている状態で加速を続けると、バッテリ１０がＭＧ１の発電電力で充電され続けて過充電状態になることから、ＳＯＣが所定値Ｓ１を超えたところでＭＧ１の回転方向を逆にする。

このためには、まず、図５Ｂに示すようにエンジン１の回転速度Ｎｅを所定値Ｎｅ２まで下げる。車速ＶＳＰがＭＧ１逆転可能車速領域にあれば、エンジン１の回転速度を所定値Ｎｅ２まで下げることによってＭＧ１はＭＧ１過電流防止回転領域を超え、逆回転領域へと入る。このとき、ＭＧ１にはトルクを掛けないようにし、ＭＧ１に過電流が流れるのを防止する。

ＭＧ１の回転方向が逆転した後は、加速要求に応じてＭＧ１に下向きのトルクを発生させる。ＭＧ１は逆回転しており、回転速度を逆回転方向に増大させる方向にトルクを作用させるので、ＭＧ１はモータとして機能する。これにより、バッテリ１０の電力を消費し、バッテリ１０のＳＯＣを適切な値まで下げることができる。

一方、図３のステップＳ２でＭＧ１の回転速度がゼロ以下でＭＧ１が逆回転していると判断された場合はステップＳ８に進む。ＭＧ１が逆回転しているときは、車両加速時、ＭＧ１がバッテリ１０の電力を消費するので、上記バッテリ１０の過充電の問題は生じないが、加速が続くと逆にバッテリ１０のＳＯＣが低下しすぎてバッテリ１０が過放電状態になるという問題が生じる。このため、本発明に係るハイブリッド車両では、ＭＧ１の回転方向を逆転させた後もバッテリ１０のＳＯＣの監視を継続し、ＳＯＣがある程度下がってきたらＭＧ１の回転を再び正回転に戻す制御を行う。

このため、ステップＳ８では、バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ２よりも低いかどうかが判断される。所定値Ｓ２はＳＯＣの最適値よりもやや低めの値が設定され、例えば５０％前後の値に設定される。ＳＯＣが所定値Ｓ２よりも低い場合はステップＳ９に進む。所定値Ｓ２よりも高い場合は、ＭＧ１の逆回転を継続しても車両は加速することができるので、そのまま処理を終了する。

ステップＳ９では、エンジン１の回転速度を所定値Ｎｅ１まで上昇させることでＭＧ１の回転を逆回転から正回転に切り換えることができる車速領域（ＭＧ１正転可能車速領域、０〜ＶＳＰ１）に現在の車速ＶＳＰが入っているかどうかを判断する。エンジン１の回転速度Ｎｅを際限なく上昇させればＭＧ１の回転方向を正回転に切り換えることができるが、これではＭＧ１の回転方向切換え時にエンジン１の回転速度が過度に上昇して運転者に違和感を与え、燃費の悪化にも繋がるので、ここではエンジン１の回転速度Ｎｅを所定値Ｎｅ１まで上昇させることによってＭＧ１の回転方向を逆回転から正回転に切り換えることができる場合に限ってＭＧ１の回転方向の切り替えを行うようにしている。

ＭＧ１正転可能車速領域は、図６Ａに示すように、エンジン１の回転速度がＮｅ１の点とＭＧ１の回転速度がＭＧ１過電流防止領域の上限値Ｎ２の点を結んだ線と、エンジン回転速度がＮｅ１の点と車速ゼロの点を結んだ線によって囲まれるＭＧ２の回転速度範囲に対応する車速範囲に設定される。現在の車速ＶＳＰがＭＧ１正転可能車速領域にあるときはステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では目標駆動力がゼロかどうかを判断する。これは、ステップＳ５と同じく、ＭＧ１の回転方向を切り換える際にＭＧ１のトルクをゼロにする必要があり、目標駆動力がゼロでないときに切換えを行うと目標とする駆動力を発揮できず運転者に違和感を与える可能性があるからである。目標駆動力がゼロかどうかは例えばアクセル操作量がゼロかどうかにより判断し、目標駆動力がゼロである場合はステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、エンジン１の目標回転速度を所定値Ｎｅ１に設定する。そして、ステップＳ７に進み、エンジン１のトルクを上昇させて回転速度Ｎｅを所定値Ｎｅ１にフィードバック制御する。エンジン１のトルクの上昇は、スロットル開度増大による吸入空気量の増大、燃料噴射量の増大などにより行う。

図６Ａ〜図６Ｃは、ＭＧ１の回転方向を逆回転から正回転に切り換える制御が行われる様子を共線図を用いて表したものである。図６Ａに示すようなＭＧ１が逆回転かつ下向きのトルクを発生させている状態で加速を続けると、ＭＧ１がモータとして機能し、バッテリ１０のＳＯＣが減少して過放電状態になることから、ＳＯＣが所定値Ｓ２を下回ったところでＭＧ１の回転方向を正回転に戻す。

このためには、まず、エンジン１の回転速度を所定値Ｎｅ１まで上げる。車速がＭＧ１正転可能車速領域にあるときは、図６Ｂに示すように、エンジン１の回転速度をＮｅ１まで上げることによってＭＧ１はＭＧ１過電流防止回転領域を超えて正回転領域に入る。このとき、ＭＧ１にはトルクを掛けないようにし、ＭＧ１に過電流が流れないようにする。

その後、加速要求に応じてＭＧ１に下向きのトルクを発生させる。ＭＧ１は正回転しており、回転速度を減少させる方向にトルクを作用させるので、ＭＧ１は発電機として機能し、その発電電力によってバッテリ１０を充電してＳＯＣを適切な値まで上昇させることができる。

図４は、コントローラ２０が行うＭＧ２失陥時のＭＧ１の制御の内容を示したフローチャートであり、図３のフローチャートと併せてコントローラ２０において実行される。実行周期は、図３のフローチャートと同じく例えば、１０ｍｓｅｃである。

これによると、ステップＳ２１では、図３のステップＳ１と同様にしてＭＧ２失陥時制御中であるかどうかを判断する。ＭＧ２失陥時制御中であると判断されたときはステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、セレクトレバーが前進用レンジ（Ｄレンジ、Ｌレンジ等）にあるかどうかを判断する。前進用レンジにあるときはステップＳ２３に進み、そうでない場合はそのまま処理を終了する。

ステップＳ２３では、ＭＧ１の回転速度がＭＧ１過電流防止回転領域（Ｎ１〜Ｎ２）内にあるかどうか判断する。ＭＧ１過電流防止回転領域内にあるときにＭＧ１にトルクを発生させようとするとＭＧ１に過電流が流れるので、ＭＧ１過電流防止回転領域にあるときはステップＳ２５に進んでＭＧ１の目標トルクＴＭＧ１をゼロに設定し、ＭＧ１がトルクを発生しないようにする。

ＭＧ１過電流防止回転領域にないときはステップＳ２４に進み、アクセル操作量ＡＰＯが所定値ＡＰＯ２以下かどうかを判断する。所定値ＡＰＯ２は運転者に減速意図があるかどうかを判断するためのしきい値である。アクセル操作量ＡＰＯが所定値ＡＰＯ２よりも小さいときは運転者に減速意図があるとしてステップＳ２５に進み、ＭＧ１の目標トルクＴＭＧ１をゼロに設定し、ＭＧ１のトルクがトルクを発生しないようにする。

一方、アクセル操作量ＡＰＯが所定値ＡＰＯ２を超えている場合はステップＳ２６に進み、アクセル操作量ＡＰＯが所定値ＡＰＯ１を超えているかどうかを判断する。所定値ＡＰＯ２は運転者に加速意図があるかどうかを判断するためのしきい値である。アクセル操作量ＡＰＯが所定値ＡＰＯ２よりも大きいときはステップＳ２７に進んでＭＧ１の目標トルクＴＭＧ１をＴ１に設定し、ＭＧ１にトルクＴ１を発生させる。トルクＴ１は、ＭＧ１が正回転しているとき逆回転しているときいずれの場合も下向きのトルクである。これにより、ＭＧ１は正回転しているときは発電機として機能し、逆回転しているときはモータとして機能する。

したがって、図４に示す制御によれば、運転者の加速意図を判断し、運転者に加速意図があるときはＭＧ１に下向きのトルクＴ１を発生させ車両を加速させる。同じ加速時であっても、ＭＧ１が正回転しているときは上記の通りＭＧ１が発電機として機能するので、バッテリ１０のＳＯＣを減らすことができ、逆に、ＭＧ１が逆回転しているときはＭＧ１がモータとして機能するので、バッテリ１０のＳＯＣを増大させることができる。

次に、上記制御を行うことによる作用効果について説明する。

図７は、バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ１を超えたことを受けて、ＭＧ１の回転方向が正回転から逆回転に切り換えられる様子を示したタイムチャートである。バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ１を超え、車速ＶＳＰがＭＧ１逆転可能車速領域にある状態で（ＶＳＰ３＞ＶＳＰ＞ＶＳＰ２）、アクセルペダルが離されて目標駆動力がゼロになると（時刻ｔ１１）、エンジン１のトルクが下げられ、エンジン１の回転速度が所定値Ｎｅ２まで下げられる（時刻ｔ１１〜ｔ１２）。これにより、ＭＧ１の回転方向は正転方向から逆転方向に切り換えられる。回転方向切換え時、ＭＧ１のトルクはゼロのままであるので、ＭＧ１に過電流が流れることはない。

その後、時刻ｔ１３でアクセルペダルが踏み込まれると、ＭＧ１は下向きのトルクを発生させる。ＭＧ１のトルクはＭＧ１の回転速度を逆転方向に増大する方向なので、このときＭＧ１はモータとして機能し、バッテリ１０に蓄えられた電力を消費してＳＯＣを低下させる。これにより、ＭＧ２失陥時にバッテリ１０が過充電状態になるのを回避することができる。

逆に、図８は、バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ２よりも低くなったことを受けて、ＭＧ１の回転方向を逆回転から正回転に切り換える様子を示したタイムチャートである。バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ２を下回り、時刻ｔ２１でアクセルペダルが離されて目標駆動力がゼロになり、その後、車速がＭＧ１正転可能車速領域に入ると（ＶＳＰ１＞ＶＳＰ＞０）、エンジン１のトルクが増大されてエンジン１の回転速度がＮｅ１まで上昇させられ（時刻ｔ２２〜ｔ２３）、これによって、ＭＧ１の回転方向が逆回転から正回転に切り換えられる。

そして、その後、時刻ｔ２４でアクセルペダルが踏み込まれると、ＭＧ１は下向きのトルクＴ１を発生する。ＭＧ１の回転方向は正回転であり、下向きのトルクはＭＧ１の回転速度を下げる方向であるので、このときＭＧ１は発電機として機能する。したがって、バッテリ１０のＳＯＣは、ＭＧ１が発電した電力によって再び充電され、ＭＧ１が過放電状態となるのを回避することができる。

図７、図８に示す動作を交互に繰り返すことで、バッテリ１０のＳＯＣは常に適正な範囲内に制御され、バッテリ１０が過充電状態あるいは過放電状態になることは確実に回避され、従来技術に比べて車両の航続可能距離を大幅に伸ばすことが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の作用効果をまとめると次のようになる。

本発明に係るハイブリッド車両においては、差動機構としての遊星歯車機構３のサンギヤ、キャリア、リングギヤにそれぞれＭＧ１、エンジン１、ＭＧ２が接続され、これらエンジン１等の駆動力はリングギヤに接続される出力ギヤ４から駆動輪へと出力される。ＭＧ１、ＭＧ２はバッテリ１０が接続さる。このような構成のもと、バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ１よりも多いかどうかを判断し、ＭＧ２が故障しており（ＭＧ２のトルク＝ゼロ）、ＭＧ１が正回転しており、かつ、バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ１よりも多いと判断される場合には、ＭＧ１の回転方向を正回転から逆回転に切り換えるようにする。

ＭＧ２が故障している時は、ＭＧ１の回転方向を切り換えるまでは、車両加速時にＭＧ１が常に発電機として機能するので、バッテリ１０がＭＧ１の発電電力によって充電され続け、バッテリ１０が充電不能の状態になると車両を加速することができなくなるが、本発明に係るハイブリッド車両では、上記の通り、バッテリ１０のＳＯＣが所定値Ｓ１に達したところでＭＧ１の回転方向が正回転から逆回転に切り換えられる。そして、切換え後は、ＭＧ１に逆回転で下向きのトルク、すなわち、ＭＧ１の回転速度を逆回転方向に増大させる方向のトルクを発生させて車両を加速するので、ＭＧ１はモータとして機能し、車両を加速しつつバッテリ１０のＳＯＣを下げることができる。これにより、バッテリ１０が充電できなくなることによって車両が加速できなくなるのを回避することができる。

さらに、ＭＧ１の回転方向を逆回転に切り換えて走行を続けると、ＭＧ１がモータとして機能し、バッテリ１０のＳＯＣが減少し、バッテリ１０が過放電状態になる可能性が出てくる。そこで本発明に係るハイブリッド車両では、バッテリ１０のＳＯＣが所定量Ｓ２よりも少なくなると、今度は、ＭＧ１の回転方向を逆回転から正回転に切り換える制御を行うようにする。これにより、バッテリ１０のＳＯＣが減少して過放電状態になることも回避することができる。

ＭＧ１の回転方向の切換えは、ＭＧ１のトルクがゼロの状態でエンジン１の回転速度を下げる、あるいは上げることによって行うようにする。回転方向を切り換える場合、ＭＧ１の回転速度がゼロ近傍の値をとるが、この切換え方法によれば、ＭＧ１にトルクを発生させないので、ＭＧ１に過電流が流れるのを防止することができる。

また、運転者の駆動力要求の有無を判定し、ＭＧ１の回転方向の切換えを運転者の駆動力要求がないときに行うようにする。切換え時はＭＧ１のトルクがゼロになり、車両を加速させることができないが、このように切換えを駆動力要求がないときに行うようにすれば、運転者に違和感を与えない切換えを実現することができる。

また、エンジン１の回転速度Ｎｅを下げるあるいは上げるだけでＭＧ１の回転方向を切り換えるためには、現在の車速ＶＳＰがＭＧ１逆転可能車速領域内、ＭＧ１正転可能車速領域内にある必要があるので、本発明に係るハイブリッド車両においては、現在の車速ＶＳＰがこれらの車速領域にあるかどうかを判断し、これらの車速領域にあるときにのみＭＧ１の回転方向の切換えを行うようにする。これにより、エンジン１の回転速度を変化させたにも関わらずＭＧ１の回転方向が切り換わらないといった事態を回避し、確実にＭＧ１の回転方向の切換えを完了することができる。

本発明にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。 車両の駆動系の共線図である。 コントローラが行うＭＧ２失陥時のエンジン制御の内容を示したフローチャートである。 コントローラが行うＭＧ２失陥時のＭＧ１制御の内容を示したフローチャートである。 ＭＧ１の回転方向が正回転から逆回転に切り換えられる様子を示した共線図である。 同じく、ＭＧ１の回転方向が正回転から逆回転に切り換えられる様子を示した共線図である。 同じく、ＭＧ１の回転方向が正回転から逆回転に切り換えられる様子を示した共線図である。 ＭＧ１の回転方向が逆回転から正回転に切り換えられる様子を示した共線図である。 同じく、ＭＧ１の回転方向が逆回転から正回転に切り換えられる様子を示した共線図である。 同じく、ＭＧ１の回転方向が逆回転から正回転に切り換えられる様子を示した共線図である。 ＭＧ１の回転方向が正回転から逆回転に切り換える様子を示したタイムチャートである。 ＭＧ１の回転方向が逆回転から逆回転に切り換える様子を示したタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ ダンパ
３ 遊星歯車機構（差動機構）
４ 出力ギヤ
６ 駆動軸
７ 出力軸
１０ バッテリ
Ｓ サンギヤ（第１の回転要素）
Ｃ キャリア（第２の回転要素）
Ｒ リングギヤ（第３の回転要素）
Ｐ ピニオンギヤ
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ（第１の回転電機）
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ（第２の回転電機）
２０ コントローラ
３１〜３３ 回転速度センサ
３４ ＳＯＣセンサ
３５ 車速センサ
３６ アクセル操作量センサ
３７ シフトレバー位置センサ

Claims (9)

1. 少なくとも共線図上に左から順に配置される第１から第３の回転要素を有する差動機構と、前記第１の回転要素に接続される第１の回転電機と、前記第２の回転要素に接続されるエンジンと、前記第３の回転要素に接続される第２の回転電機と、前記第１の回転電機に接続されて前記第１の回転電機との間で電力の受け渡しをする蓄電装置と、を備え、前記第３の回転要素がさらに駆動輪に駆動力を伝達する出力要素に接続されるハイブリッド車両において、
   前記蓄電装置の蓄電量が所定の高蓄電量よりも多いかどうかを判断する蓄電量判定手段と、
   前記第２の回転電機の故障時に、前記第１の回転電機が正回転しており、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が所定の高蓄電量よりも多いと判断される場合には、前記第１の回転電機の回転方向を正回転から逆回転に切り換える回転方向切換え手段と、
   を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記差動機構は遊星歯車機構であり、前記第１ないし第３の回転要素は前記遊星歯車機構のサンギヤ、キャリア及びリングギヤであることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記回転方向切換え手段は、前記第１の回転電機のトルクがゼロの状態で前記エンジンの回転速度を下げることによって前記第１の回転電機の回転方向を正回転から逆回転に切り換えることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
4. 運転者の駆動力要求の有無を判定する手段を備え、
   前記回転方向切換え手段は、運転者の駆動力要求がないときに前記第１の回転電機の回転方向の切換えを行うことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両。
5. 前記エンジンの回転速度を下げることで前記第１の回転電機の回転方向を正回転から逆回転に切り換えることができる所定の逆転可能車速領域に現在の車速が入っているかどうかを判断する手段を備え、
   前記回転方向切換え手段は、現在の車速が前記所定の逆転可能車速領域に入っているときに、前記第１の回転電機の回転方向の切換えを行うことを特徴とする請求項３または４に記載のハイブリッド車両。
6. 前記回転方向切換え手段は、前記第１の回転電機の回転方向を逆回転に切り換えて走行している間に前記蓄電装置の蓄電量が所定の低蓄電量よりも少なくなった場合は、前記第１の回転電機の回転方向を逆回転から正回転に切り換えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のハイブリッド車両。
7. 前記回転方向切換え手段は、前記第１の回転電機のトルクがゼロの状態で前記エンジンの回転速度を上昇させることによって前記第１の回転電機の回転方向を逆回転から正回転に切り換えることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両。
8. 運転者の駆動力要求の有無を判定する手段を備え、
   前記回転方向切換え手段は、運転者の駆動力要求がないときに前記第１の回転電機の回転方向の切換えを行うことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両。
9. 前記エンジンの回転速度を上昇させることで前記第１の回転電機の回転方向を逆回転から正回転に切り換えることができる所定の正転可能車速領域に現在の車速が入っているかどうかを判断する手段を備え、
   前記回転方向切換え手段は、現在の車速が前記所定の正転可能車速領域に入っているときに、前記第１の回転電機の回転方向の切換えを行うことを特徴とする請求項７または８に記載のハイブリッド車両。

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