JP4365424B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、より特定的には、エンジンおよび、エンジンと動力分割機構を介して接続されたモータジェネレータを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

ハイブリッド車両の一タイプとして、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されるとともに駆動軸に連結される出力部材にリングギヤが接続された遊星歯車機構で構成された動力分割機構と、この遊星歯車機構のサンギヤに接続された第１のモータジェネレータと、駆動軸に動力を入出力可能な第２のモータジェネレータとを備えた構成が提案されている。

たとえば、特開２００５−４５８６３号公報（特許文献１）には、このような構成のハイブリッド自動車において、電動機（第２のモータジェネレータ）や発電機（第１のモータジェネレータ）の回転数がロック領域にあるときに迅速にロック領域から脱出させることにより、モータジェネレータの駆動回路が過熱することを防止する制御方法が開示されている。具体的には、特許文献１による制御方法では、モータジェネレータがロック領域にある場合には、ロック脱出トルクを設定してロック領域からの速やかな脱出を試みるとともに、この脱出トルクについてはそのロック状態中の滞留時間が長くなるほど大きな値に設定することが開示されている。

また、特開２００６−１８７１６９号公報（特許文献２）には同様の構成のハイブリッド車両において、駆動軸に要求されるトルクや蓄電装置の入出力制限を考慮しながら、第１のモータジェネレータやその駆動回路の保護を図る構成が開示されている。具体的には、運転者が予期しないトルクが駆動軸に出力されるのを抑制するためのトルク制限と蓄電装置の入出力制限とを両立させるエンジンの回転数制限を設定するとともに、第１のモータジェネレータが０付近の回転数で駆動されるのを抑制するためのエンジン回転数制限がさらに設定される。そして、これらの回転数制限を考慮してエンジンの目標回転数を設定して、エンジンおよび２つのモータジェネレータを制御することが開示されている。
特開２００５−４５８６３号公報 特開２００６−１８７１６９号公報

しかしながら、特許文献１の制御方法によるロック脱出制御では、ロックを脱出するために通常より大きなロック脱出トルクを設定することは開示されているが、第１のモータジェネレータの出力トルクが既に最大トルクに達している場合等、これ以上の出力トルク増加が困難な場合には、ロック領域から脱出することができない。

たとえば、ハイブリッド車両の第１のモータジェネレータが低速回生で運転され、第２のモータジェネレータが高速力行で運転されている状態から、さらに車速が上昇することにより、第１のモータジェネレータの回転数が正転領域から逆転領域に移行する際に、第１のモータジェネレータが最大トルクを出力する状態で回転数が０ｒｐｍを横切る、すなわち、第１のモータジェネレータの回転数がロック領域（極低速領域）に入ることとなる。しかしながら、特許文献１によるロック脱出制御は、このような場合にロック状態から抜け出すことができない。

また、特許文献２は、ロック状態の発生を避けるようにエンジンの動作点、特にエンジン回転数を制限する技術を開示するものの、一旦ロック状態が発生した場合に速やかに脱出するための技術については開示していない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジンと動力分割機構を介して接続されたモータジェネレータを備えるハイブリッド車両において、モータジェネレータのロック状態発生時にロック状態から確実に抜け出すことである。

この発明によるハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第１および第２のモータジェネレータと、動力分割機構と、蓄電装置と、電力変換ユニットとを備える。動力分割機構は、エンジンの出力軸、第１のモータジェネレータの出力軸および出力部材とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、第１のモータジェネレータによる電力および動力の入出力を伴ってエンジンからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力するように構成される。第２のモータジェネレータは、出力部材から駆動輪までの間で動力を加える。電力変換ユニットは、蓄電装置ならびに第１および第２のモータジェネレータと接続されて双方向の電力変換を行なうように構成される。そして制御装置は、回転数検知手段と、ロック検知手段と、エンジントルク低下手段とを備える。回転数検知手段は、第１のモータジェネレータの回転数を検知する。ロック検知手段は、第１のモータジェネレータの回転数に基づき、第１のモータジェネレータのロック状態を検知する。エンジントルク低下手段は、ロック状態が検知された場合に、エンジンの出力トルクを低下させる。

好ましくは、動力分割機構は、エンジンの出力軸が結合されたキャリアと、出力部材が結合されたリングギヤと、第１のモータジェネレータの出力軸が結合されたサンギヤとを複数の回転要素として有する遊星歯車機構を含む。

上記ハイブリッド車両の制御装置によれば、第１のモータジェネレータのロック状態が検出されると、エンジンの出力トルクを低下させることによって、エンジンの回転数ならびに第１のモータジェネレータの回転数を低下させることができる。これにより、第１のモータジェネレータの出力トルクをこれ以上増加させることが困難な状態でロック状態となっても、ロック状態から抜け出すことができる。

また好ましくは、エンジントルク低下手段は、ロック状態が検知された場合に、第１のモータジェネレータの出力トルクが最大トルク値に達しているときにはエンジンの出力トルクを低下させる一方で、出力トルクが最大トルクに対して余裕があるときには出力トルクを増大させる。

このような構成とすることにより、第１のモータジェネレータのロック状態検出時には、第１のモータジェネレータが既に最大トルクを出力している場合に限定してエンジンの出力トルク低下処理を行なうので、燃費を優先させつつロック脱出制御を行なうことができる。

あるいは好ましくは、制御装置は、ロック継続時間判定手段と、復帰処理手段とをさらに備える。ロック継続時間判定手段は、エンジントルク低下手段によるエンジンの出力トルクの低下処理中に、ロック状態が所定時間を超えて継続しているかどうかを判定する。復帰処理手段は、ロック状態が所定時間を超えて継続したときに、第１のモータジェネレータの回転数を、ロック状態の発生前の回転数へ向かう方向に変化させる。

このような構成とすることにより、エンジンの出力トルクを低下させてもロック状態から抜け出せない場合には、第１のモータジェネレータ回転数をロック状態発生前の回転数に向けて変化させる復帰処理を行なうことにより、確実にロック状態から抜け出して機器保護を図ることができる。

この発明の他の構成によるハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第１および第２のモータジェネレータと、動力分割機構と、蓄電装置と、電力変換ユニットとを備える。動力分割機構は、エンジンの出力軸、第１のモータジェネレータの出力軸および出力部材とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、第１のモータジェネレータによる電力および動力の入出力を伴ってエンジンからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力するように構成される。第２のモータジェネレータは、出力部材から駆動輪までの間で動力を加える。電力変換ユニットは、蓄電装置ならびに第１および第２のモータジェネレータと接続されて双方向の電力変換を行なうように構成される。さらに、第１および第２のモータジェネレータの各々は、トルク指令値に対するトルク偏差に応じた位相の矩形波電圧が印加されるフィードバック制御を行なう第１の制御モードと、トルク指令値に対応する電流指令値に対する電流偏差に応じてパルス幅変調制御に従った交流電圧を印加されるフィードバック制御を行なう第２の制御モードとのいずれかを、自身の動作状態に応じて選択的に適用される。そして制御装置は、回転数検知手段と、ロック検知手段と、トルク制限緩和手段とを備える。回転数検知手段は、第１のモータジェネレータの回転数を検知する。ロック検知手段は、第１のモータジェネレータの回転数に基づき、第１のモータジェネレータのロック状態を検知する。トルク制限緩和手段は、ロック状態が検知され、かつ、第１のモータジェネレータの出力トルクが最大トルク値に達しているときに、最大トルク値を超えて第１のモータジェネレータの出力トルクを設定するようにトルク制限を一時的に緩和する。さらに、第１のモータジェネレータは、最大トルクの出力時において、第１の制御モードが適用される回転数領域および第２の制御モードが適用される回転数領域の両方を有するように設計され、かつ、ロック状態を含む低回転領域では第２の制御モードが適用される。

上記ハイブリッド車両の制御装置によれば、第１の制御モード（矩形波電圧制御モード）下での最大トルク出力時における電力変換ユニットでの最大電流値に対して、第２の制御モード（ＰＷＭ制御モード）下での最大トルク出力時には電力変換ユニットの電流値に余裕があることを利用して、ロック状態検知時にはこの電流余裕分に対応した範囲内で、第１のモータジェネレータの出力トルクの制限値を一時的に緩和することができる。この結果、第１のモータジェネレータの出力トルクを制御上の定格最大トルク値よりも一時的に緩和することによって、ロック状態発生時に速やかに脱出することができる。

好ましくは、制御装置は、ロック継続時間判定手段と、復帰処理手段とをさらに備える。ロック継続時間判定手段は、トルク制限緩和手段により一時的にトルク制限が緩和されている期間中に、ロック状態が所定時間を超えて継続しているかどうかを判定する。復帰処理手段は、ロック状態が所定時間を超えて継続したときに、トルク制限緩和手段により一時的なトルク制限の緩和を停止する処理と、第１のモータジェネレータの回転数を、ロック状態の発生前の回転数へ向かう方向に変化させる処理とを行なう。

このような構成とすることにより、一時的なトルク制限を所定時間継続してもロック状態を脱出できない場合には、第１のモータジェネレータ回転数をロック状態発生前の回転数に向けて変化させる復帰処理を行なうことにより、確実に第１のモータジェネレータのロック状態を脱出させて機器保護を図ることができる。

あるいは好ましくは、ロック検知手段は、第１のモータジェネレータの正転領域では回転数の絶対値が第１の所定回転数以下であるときにロック状態を検知する一方で、第１のモータジェネレータの逆転領域では回転数の絶対値が第２の所定回転数以下であるときにロック状態を検知する。そして、トルク制限緩和手段は、逆転領域では、正転領域と比較して、同一の回転数の絶対値に対して、相対的に出力トルクの絶対値が大きい領域までトルク制限を緩和する。

このような構成とすることにより、第１のモータジェネレータが正転回生状態から逆転力行状態へ移行する際にロックが発生しやすいことを反映して、速やかなロック状態からの脱出を図ることが可能である。

この発明によれば、エンジンと動力分割機構を介して接続されたモータジェネレータを備えるハイブリッド車両において、モータジェネレータのロック状態発生時にロック状態から確実に抜け出すことができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

（ハイブリッド車両の構成）
図１は、本発明に従う制御装置を搭載したハイブリッド車両の全体構成を示す概略ブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両５は、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリ１０と、電力変換ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２０と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、前輪７０Ｌ，７０Ｒと、後輪８０Ｌ，８０Ｒと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit：ＥＣＵ）３０とを備える。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ３０が実行するプログラムにより実現される。なお、図１には、前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動輪とするハイブリッド車両５が例示されるが、前輪７０Ｌ，７０Ｒに代えて後輪８０Ｌ，８０Ｒを駆動輪としてもよい。あるいは、図１に構成に加えて後輪８０Ｌ，８０Ｒ駆動用のモータジェネレータをさらに設けて、４ＷＤ構成とすることも可能である。

エンジンＥＮＧが発生する駆動力は、動力分割機構ＰＳＤにより、２経路に分割される。一方は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動させて発電する経路である。

モータジェネレータＭＧ１は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤにより分割されたエンジンＥＮＧの駆動力により、発電機として発電する。また、モータジェネレータＭＧ１は、発電機としての機能だけでなく、エンジンＥＮＧの回転数を制御するアクチュエータとしても機能をも有する。

なお、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、車両の運転状態やバッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力はそのままモータジェネレータＭＧ２をモータとして駆動させる動力となる。一方、バッテリ１０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合には、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、電力変換ユニット２０により交流電力から直流電力に変換されてバッテリ１０に蓄えられる。

このモータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧを始動する際の始動機としても利用される。エンジンＥＮＧを始動する際、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ１０から電力の供給を受けて、電動機として駆動する。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。

モータジェネレータＭＧ２は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ２が電動機として駆動される場合には、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくともいずれか一方により駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒに伝えられる。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみにより車両を走行させたりする。

車両の回生制動時には、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０ＲによりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として作動させられる。これによりモータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、電力変換ユニット２０を介してバッテリ１０に蓄えられる。

バッテリ１０は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池により構成される。本発明の実施の形態において、バッテリ１０は「蓄電装置」の代表例として示される。すなわち、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置をバッテリ１０に代えて用いることも可能である。バッテリ１０は、直流電圧を電力変換ユニット２０へ供給するとともに、電力変換ユニット２０からの直流電圧によって充電される。

電力変換ユニット２０は、バッテリ１０よって供給される直流電力と、モータを駆動制御する交流電力およびジェネレータによって発電される交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。

ハイブリッド車両５は、さらに、ハンドル４０と、アクセルペダルポジションＡＰを検出するアクセルポジションセンサ４４と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ４６と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ４８とを備える。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には、ロータ回転角を検出する回転角センサ５１，５２がさらに設けられる。回転角センサ５１によって検出されたモータジェネレータＭＧ１のロータ回転角θ１および回転角センサ５２によって検出されたモータジェネレータＭＧ２のロータ回転角θ２は、ＥＣＵ３０へ伝達される。なお、回転角センサ５１，５２は、ＥＣＵ３０においてモータジェネレータＭＧ１の電流、電圧等からロータ回転角θ１を推定し、また、モータジェネレータＭＧ２の電流、電圧等からロータ回転角θ２を推定することによって、配置を省略してもよい。

ＥＣＵ３０は、エンジンＥＮＧ、電力変換ユニット２０およびバッテリ１０と電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、各種センサからの検出信号に基づいて、ハイブリッド車両５が所望の走行状態となるように、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態と、バッテリ１０の充電状態とを統合的に制御する。

図２は、図１のハイブリッド車両５におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。

図２を参照して、ハイブリッド車両５のパワートレイン（ハイブリッドシステム）は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０に接続される減速機ＲＤと、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、動力分割機構ＰＳＤとを備える。

動力分割機構ＰＳＤは、図２に示す例では遊星歯車機構により構成されて、クランクシャフト１５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ１５１と、クランクシャフト１５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ１５２と、サンギヤ１５１とリングギヤ１５２との間に配置され、サンギヤ１５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ１５３と、クランクシャフト１５０の端部に結合され各ピニオンギヤ１５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ１５４とを含む。

動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ１５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ１５２に結合されたリングギヤケース１５５およびプラネタリキャリヤ１５４に結合されたクランクシャフト１５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。

動力の取出用のカウンタドライブギヤ１７０がリングギヤケース１５５の外側に設けられ、リングギヤ１５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ１７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。リングギヤケース１５５は、本発明での「出力部材」に対応する。このようにして、動力分割機構ＰＳＤは、モータジェネレータＭＧ１による電力および動力の入出力を伴って、エンジンＥＮＧからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力するように動作する。

さらに、カウンタドライブギヤ１７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。そして、動力伝達減速ギヤＲＧは、駆動輪である前輪７０Ｌ、７０Ｒと連結されたディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では駆動輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。

モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ１３１と、ステータ１３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ１３２とを含む。ステータ１３１は、ステータコア１３３と、ステータコア１３３に巻回される三相コイル１３４とを含む。ロータ１３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ１５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア１３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ１は、ロータ１３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル１３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ１３２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。

モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ１３６と、ステータ１３６内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ１３７とを含む。ステータ１３６は、ステータコア１３８と、ステータコア１３８に巻回される三相コイル１３９とを含む。

ロータ１３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤケース１５５に減速機ＲＤを介して結合されている。ステータコア１３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ１３７の回転との相互作用により三相コイル１３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル１３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３７を回転駆動する電動機として動作する。

減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ１６６がケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ１３７の出力軸１６０に結合されたサンギヤ１６２と、リングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤ１６８と、リングギヤ１６８およびサンギヤ１６２に噛み合いサンギヤ１６２の回転をリングギヤ１６８に伝達するピニオンギヤ１６４とを含む。たとえば、サンギヤ１６２の歯数に対しリングギヤ１６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。

このようにモータジェネレータＭＧ２の回転力は、減速機ＲＤを介して、リングギヤ１５２，１６８と一体的に回転する出力部材（リングギヤケース）１５５に伝達される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、出力部材１５５から駆動輪までの間で動力を加えるように構成される。なお、減速機ＲＤの配置を省略して、すなわち減速比を設けることなく、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０および出力部材１５５の間を連結してもよい。

電力変換ユニット２０は、コンバータ１２と、インバータ１４，２２とを含む。コンバータ１２は、バッテリ１０からの直流電圧Ｖｂを電圧変換して電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に直流電圧ＶＨを出力する。また、コンバータ１２は、双方向に電圧変換可能に構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨをバッテリ１０の充電電圧Ｖｂに変換する。

インバータ１４，２２は、後程説明するように一般的な三相インバータで構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨを交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１へ出力する。また、インバータ１４，２２は、モータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１によって発電された交流電圧を直流電圧ＶＨに変換して、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に出力する。

（実施の形態１）
上述のように構成されたハイブリッド車両では、動力分割機構ＰＳＤによる差動動作により、モータジェネレータＭＧ１の回転数、エンジンＥＮＧの回転数および出力部材（リングギヤケース）１５５の回転数は、図３の共線図に示されるように、出力部材１５５に対するモータジェネレータＭＧ１およびエンジンＥＮＧの回転数差が、一定比率を維持するように、それぞれの回転数が変化する。

図３は、ロック状態発生時の回転数挙動を説明する共線図である。
図３を参照して、通常の走行時には、車速に対応して決定される出力部材１５５の回転数に対して、エンジン回転数が燃費の良い領域となるように、モータジェネレータＭＧ１の回転数（以下、単にＭＧ１回転数とも称する）が制御される。

すなわち、共線図３００の状態から運転者のアクセル操作等により車両要求駆動力が増加されると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクにより出力部材１５５の回転数が上昇する。これに伴い、ハイブリッド車両は、共線図３１０に示すようなモータジェネレータＭＧ１が低速回生、モータジェネレータＭＧ２が高速力行で運転される状態となり、エンジンの回転数は、燃費上の好適点３０５に設定されることになる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、ＭＧ１回転数の上昇を抑制する方向に出力トルクを発生することにより発電する。この状態では、基本的には、モータジェネレータＭＧ１による発電電力と、モータジェネレータＭＧ２による消費電力とが釣り合うような電力収支制御が行なわれる。

この状態から、さらに運転者の加速要求が発生すると、共線図３２０に示すように、燃費を良好に維持するために、エンジン回転数を維持してモータジェネレータＭＧ１の出力トルクを増大させることによって、出力部材１５５に伝わるトルクが増加し、回転数が上昇される。これに伴い、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクはさらにＭＧ１回転数を低下させる方向に増大される。これにより、ＭＧ１回転数がロック領域（極低速領域）に入る可能性がある。このとき、モータジェネレータＭＧ２は、出力トルクが小さくなった状態で運転され、電力収支制御が行なわれる。

ロック状態が発生すると、モータジェネレータＭＧ１の特定の相に電流が継続的に流れることとなるため、モータジェネレータＭＧ１のコイルおよびインバータ２２の特定の相のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）の発熱による機器損傷が懸念される。したがって、このようなロック状態が発生した場合には速やかに抜け出す必要がある。

したがって、理想的には、共線図３２０の状態から、エンジン回転数は維持したままで出力部材１５５の回転数をさらに上昇させるとともに、ＭＧ１回転数を正転領域から逆転領域へ移行させることによってロック状態から抜け出すことが望ましい。

図４を参照して、モータジェネレータＭＧ１は、回転数の正転／逆転および出力トルクの正／負の組合せによる４象限運転可能に構成される。この際に、モータジェネレータあるいはインバータの定格より、回転数の絶対値が所定以内の領域（低〜中回転領域）では、出力トルクは最大トルクＴｍａｘ（正トルク出力時）あるいは−Ｔｍａｘ（負トルク出力時）を超えない範囲内で設定される。一方、高回転数領域では、モータジェネレータＭＧ１の誘起電圧上昇により、最大トルクＴｍａｘあるいは−Ｔｍａｘまでのトルクが出力できなくなるため、出力トルクはさらに制限される。

すなわち、共線図３２０（図３）のロック状態を抜け出すためには、正転回生領域から逆転力行領域に遷移する必要がある。しかしながら、図５に示すように、このような遷移の際には、ギヤ等の機械摩擦（慣性）の方向が逆転する。このため、ＭＧ１の出力トルク（負）が最大トルク−Ｔｍａｘに達しても、ＭＧ１回転数を逆転領域へ十分に遷移させることができず、ロック状態が継続してしまう可能性がある。

図６はこの発明の実施の形態１によるロック脱出制御を説明する概略ブロック図である。

図６を参照して、ＭＧ１回転数検出部４００は、モータジェネレータＭＧ１の回転数センサ５１によって検出された、または推定されたロータ回転角θ１に基づいてＭＧ１回転数Ｎｍ１（ｒｐｍ）を検出する。

ＭＧ１ロック検出部４１０は、検出されたＭＧ１回転数Ｎｍ１に基づき、モータジェネレータＭＧ１にロック状態が発生しているかどうかを検出する。そして、ロック状態の発生時には、ロック判定フラグＦＬＣをオンする。

ＭＧ１ロック検出部４１０によるロック検出は、ＭＧ１回転数Ｎｍ１が、回転数＝０を含む極低回転数領域（Ｎｌｎ≦Ｎｍ１≦Ｎｌｐ）の範囲内に入っているかどうかにより判定される。なお、Ｎｌｐは正転領域のロック判定値であり（すなわちＮｌｐ＞０）、Ｎｌｎは逆転領域のロック判定値である（すなわちＮｌｎ＜０）。

なお、ロック判定値Ｎｌｍ、Ｎｌｐについては、ＭＧ１回転数のデータ演算やデータ伝送の所要時間、あるいは、後述のロック回避のための制御の応答性等の影響を考慮して、実際のロック領域よりも絶対値が大きい側に設定することが好ましい。

ＭＧ１ロック回避部４２０は、ロック判定フラグＦＬＣがオンされたときに、エンジンＥＮＧの出力トルクを低下させるようなエンジン制御指令を発生する。

図７は、本発明の実施の形態１によるロック脱出制御をＥＣＵ３０で実現するためのフローチャートである。

図７を参照して、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１００では、ＭＧ１回転数を演算する。すなわち、ステップＳ１００の処理は、図６におけるＭＧ１回転数検出部４００の機能に相当する。

さらに、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１０により、モータジェネレータＭＧ１にロック状態が発生しているかどうかを判定する。すなわち、ステップＳ１１０の処理は、図６におけるＭＧ１ロック回避部４２０の機能に相当する。

ＥＣＵ３０は、ロック状態の発生時（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１２により、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクＴ１が最大トルク−Ｔｍａｘ（図４）に達しているかどうかを判定する。出力トルクＴ１が最大トルクに達してしないとき、すなわち、｜Ｔ１｜＜｜−Ｔｍａｘ｜のとき（Ｓ１１２のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１５により、モータジェネレータＭＧ１の出力トルク（絶対値）を増加させる。

一方、ＥＣＵ３０は、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクＴ１が最大トルク−Ｔｍａｘ（図４）に達しているとき（Ｓ１１２のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２０により、エンジン制御によるＭＧ１ロック回避処理を実行する。具体的には、エンジンの出力トルクを低下させてエンジン回転数を低下させるようにエンジン制御指令を発生する。これにより、図３の共線図３２０の状態から、エンジン回転数およびＭＧ１回転数を一体的に低下させることができ、出力トルク（絶対値）を増加しなくても、共線図３３０のように、逆転領域にてモータジェネレータＭＧ１をロック状態から脱出させることができる。すなわち、ステップＳ１２０の処理は、図６のＭＧ１ロック回避部４２０の動作に対応する。

図８を参照して、時刻ｔ１において、ＭＧ１回転数がロック領域に入ることにより、ロック判定フラグＦＬＣがオンされる。このときに、図７のステップＳ１２０のように、エンジンの出力トルクを低下するエンジン制御を行なうことにより、エンジン回転数が低下する。これにより、エンジン回転数の低下に伴ってＭＧ１回転数も低下するので、図３に示した共線図３２０から３３０への移行が実現される。

この結果、時刻ｔ２において、モータジェネレータＭＧ１は、ロック状態から短期間で抜け出すことができる。これにより、ロック判定フラグＦＬＣが再びオフされるため、エンジンの出力トルクを低下させるエンジン制御は終了される。この結果、モータジェネレータＭＧ１の特定の相に電流が継続的に流れることが回避でき、モータジェネレータＭＧ１のコイルおよびインバータ２２の特定の相のスイッチング素子が発熱することによる機器損傷を防ぐことができる。

これに対して、上記のようなエンジンの出力トルク低下によるロック脱出制御を実行しない場合には、図８中に点線で示されるように、共線図３２０（図３）の状態が継続して、ロック状態が比較的長期間（時刻ｔ１〜ｔ３）にわたって発生する。

このように、本実施の形態１によるハイブリッド車両の制御装置によれば、ＭＧ１のロック状態発生時には、エンジンの出力トルク低下によって、エンジン回転数と一体的にＭＧ１回転数も低下させてロック状態を脱出することができる。この結果、ロック状態発生時にモータジェネレータＭＧ１の出力トルクが最大トルクに達している場合にも、ロック状態から速やかに抜け出すことができる。

さらに、ロック状態の発生時に、ＭＧ１の出力トルクが最大トルクに達しているかどうかを判断して、ＭＧ１の出力トルクが最大トルクに達している場合に限定してエンジン回転数を変化（低下）させる制御とすることにより、エンジン動作の変化を極力抑えた上で、エンジンでの燃費を優先させつつロック脱出制御を行なうことができる。

（実施の形態１の変形例）
実施の形態１の変形例では、実施の形態１によるロック脱出制御を行なっても、ロック状態が所定時間を超えて継続する場合に、ロック状態から確実に脱出するための制御について説明する。

図９は、本発明の実施の形態１の変形例によるロック脱出制御を説明する概略ブロック図である。

図９を参照して、実施の形態１の変形例によるロック脱出制御では、図６に示した実施の形態１によるロック脱出制御の制御構成と比較して、ロック継続時間判定部４３０および復帰処理部４４０がさらに設けられる。

ロック継続時間判定部４３０は、ロック判定フラグＦＬＣに基づき、ロック状態の継続時間を検出して、ロック継続時間が所定時間を超えた場合にフラグＦＳＴをオンする。ＭＧ１ロック回避部４２０は、フラグＦＳＴがオンされると、それまで生成していた、エンジンの出力トルクを低下させるためのエンジン制御指令の生成を停止する。

さらに、復帰処理部４４０は、フラグＦＳＴのオンに応答して、モータジェネレータＭＧ１の回転数を、ロック状態発生前の状態に向けて変化させるためのエンジン制御指令および／またはＭＧ１制御指令を発生する。

図１０は、図９に示した実施の形態１の変形例によるロック脱出制御をＥＣＵ３０により実現するためのフローチャートである。

図１０を参照して、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１００〜Ｓ１２０により実施の形態１と同様のロック脱出制御を行なう。さらに、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１２０によるエンジントルク低下を伴うＭＧ１ロック回避処理が実行されると、ステップＳ１３０により、ロック継続中であるかどうかを判定し、さらにステップＳ１４０により、ステップＳ１２０によるロック回避処理の開始からの経過時間であるロック継続時間の算出処理を行なう。

そして、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１５０により、ステップＳ１４０で算出したロック継続時間が所定時間Ｔｌｍを超えたかどうかを判定する。すなわち、Ｓ１３０〜Ｓ１５０の処理は、図９のロック継続時間判定部４３０の機能に対応する。

さらに、ＥＣＵ３０は、ロック継続時間が所定時間Ｔｌｍを超えてもロック状態を抜け出せない場合（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１６０により、ロック前状態への復帰処理を行なう。すなわち、Ｓ１６０の処理は、図９の復帰処理部４４０の機能に対応する。

一方、ロック継続時間が所定時間Ｔｌｍ以下のとき（Ｓ１５０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理が繰り返し実行される。

図１１は、ステップＳ１６０によるロック前状態への復帰処理を説明する動作波形図である。

図１１を参照して、時刻ｔａにＭＧ１回転数が正転領域のロック判定値Ｎｌｐより低くなることにより、ロック判定フラグがオンされる。そして、ロック判定フラグがオンに応答して、実施の形態１によるエンジンの出力トルク低下によるロック脱出制御が開始される。この結果、エンジン回転数が低下し、これに伴いＭＧ１回転数も低下していく。

しかしながら、ロック脱出制御が開始された時刻ｔａより所定時間Ｔｌｍが経過した時刻ｔｂにおいても、ＭＧ１回転数がロック領域を抜け出せない場合には、ステップＳ１６０（図１０）によるロック前状態への復帰処理が実行される。

たとえば、この状態で、モータジェネレータＭＧ１の出力トルク（絶対値）を低下させることにより、図３に示した共線図３２０の状態から、ＭＧ１回転数を正転領域側に上昇させるように、すなわち、ＭＧ１回転数をロック発生前の回転数に向かう方向に変化させるように制御することができる。あるいは、エンジンの出力トルク低下処理を中止してエンジンの出力トルクを相対的に上昇させることにより、エンジン回転数と一体的にＭＧ１回転数を上昇させても、上記と同様にＭＧ１回転数をロック発生前の状態へ向けて変化させることができる。すなわち、ステップＳ１６０では、ＭＧ１ロック回避部４２０によるエンジン出力トルク低下処理期間（時刻ｔａ〜ｔｂ）と比較して、モータジェネレータＭＧ１の出力トルク（絶対値）を相対的に低下する処理と、エンジンの出力トルクを相対的に上昇させる処理との少なくとも一方が実行される。

この結果、時刻ｔｂ以降では、ＭＧ１回転数およびエンジン回転数が上昇することにより、時刻ｔｃにおいてモータジェネレータＭＧ１は、ロック状態から抜け出すことができる。

このように、実施の形態１の変形例によるロック脱出制御によれば、実施の形態１によるモータジェネレータＭＧ１を正転領域から逆転領域へ遷移されるロック脱出制御によりロック状態から抜け出せなかった場合にも、ＭＧ１回転数を再び正転領域側でロック領域から脱出させることができる。この結果、モータジェネレータおよびインバータの機器保護を確実に図ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、モータジェネレータＭＧ１のロック状態発生時に、その出力トルク（絶対値）の増大によりロック状態からの脱出を図ることが可能な制御構成について説明する。

図１２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御構成を示す概略ブロック図である。

図１２を参照して、電力変換ユニット２０は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コンバータ１２と、インバータ１４，２２と、電流センサ２４，２８とを含む。

図２に示したＥＣＵ３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作指令値であるトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２ならびに、コンバータ１２の動作指令値である電圧指令値ＶＨｒｅｆを生成するＨＶ−ＥＣＵ３２と、コンバータ１２の出力電圧ＶＨが電圧指令値ＶＨｒｅｆに追従し、かつ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクがトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に追従するように、コンバータ１２およびインバータ１４，２２を制御するＭＧ−ＥＣＵ３５とを有する。

コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は
バッテリ１０の電源ラインに接続され、他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１とＩＧＢＴ素子Ｑ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

インバータ１４は、Ｕ相上下アーム１５と、Ｖ相上下アーム１６と、Ｗ相上下アーム１７とから成る。Ｕ相上下アーム１５、Ｖ相上下アーム１６、およびＷ相上下アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。Ｕ相上下アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相上下アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相上下アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相上下アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されるとともに、Ｕ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

インバータ２２は、インバータ１４と同じ構成から成る。
電圧センサ１１は、バッテリ１０から出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧ＶｂをＭＧ−ＥＣＵ３５へ出力する。コンデンサＣ１は、バッテリ１０から供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧Ｖｂをコンバータ１２へ供給する。

コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、コンバータ１２は、ＭＧ−ＥＣＵ３５から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２に供給する。

また、コンバータ１２は、ＭＧ−ＥＣＵ３５から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４および／またはインバータ２２から供給された直流電圧を降圧してバッテリ１０を充電する。

コンデンサＣ２は、コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬを介してインバータ１４，２２へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、コンバータ１２の出力電圧ＶＨ（インバータ１４，２２への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧ＶＨをＭＧ−ＥＣＵ３５へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されるとＭＧ−ＥＣＵ３５からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１４は、ハイブリッド車両５の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧をＭＧ−ＥＣＵ３５からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介してコンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

インバータ２２は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されるとＭＧ−ＥＣＵ３５からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１をＭＧ−ＥＣＵ３５へ出力する。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２をＭＧ−ＥＣＵ３５へ出力する。

さらに、回転角センサ５１によって検出されたモータジェネレータＭＧ１のロータ回転角θ１および回転角センサ５２によって検出されたモータジェネレータＭＧ２のロータ回転角θ２は、ＭＧ−ＥＣＵ３５およびＨＶ−ＥＣＵ３２へ伝達される。

ＭＧ−ＥＣＵ３５は、バッテリ１０から出力された直流電圧Ｖｂを電圧センサ１１から受け、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２をそれぞれ電流センサ２４，２８から受け、コンバータ１２の出力電圧ＶＨ（すなわち、インバータ１４，２２への入力電圧）を電圧センサ１３から受け、ロータ回転角θ１，θ２を回転角センサ５１，５２から受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３２より、動作指令値である、電圧指令値ＶＨｒｅｆおよびトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２を受ける。

そして、ＭＧ−ＥＣＵ３５は、出力電圧ＶＨ、モータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２に基づいて、後述する方法によりインバータ１４がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときにインバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ１４へ出力する。また、ＭＧ−ＥＣＵ３５は、出力電圧ＶＨ、モータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に基づいて、後述する方法によりインバータ２２がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときにインバータ２２のＩＧＢＴ素子をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ２２へ出力する。

さらに、ＭＧ−ＥＣＵ３５は、電圧指令値ＶＨｒｅｆと、少なくとも直流電圧Ｖｂおよび出力電圧ＶＨに基づいて、コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成してコンバータ１２へ出力する。

図１３は、各モータジェネレータの制御モードを概略的に説明する図である。
図１３に示すように、本発明の実施の形態では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御、すなわち、インバータ１４，２２における電力変換について、３つの制御モードを切換えて使用する。

正弦波ＰＷＭ制御は、一般的なＰＷＭ制御として用いられるものであり、各相上下アーム素子のオン・オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、電気角３６０°の期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティ比が制御される。周知のように、正弦波ＰＷＭ制御モードでは、この基本波成分振幅をインバータ入力電圧の約０．６１倍までしか高めることができない。

一方、矩形波電圧制御では、電気角３６０°の期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が１：１の矩形波１パルス分を交流電動機印加する。これにより、変調率は０．７８まで高められる。

過変調ＰＷＭ制御は、上記電圧指令値の振幅を歪ませた上で上記正弦波ＰＷＭ制御と同様のＰＷＭ制御を行なうものである。この結果、基本波成分を歪ませることができ、変調率を正弦波ＰＷＭ制御モードでの最高変調率（約０．６１）から０．７８の範囲まで高めることができる。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなるため、必要となる線間電圧（モータ必要電圧）が高くなる。コンバータ１２の出力電圧ＶＨはこのモータ必要電圧よりも高く設定する必要がある。その一方で、コンバータ１２の出力電圧ＶＨには限界値（ＶＨ最大電圧）が存在する。

したがって、モータ必要電圧がＶＨ最大電圧より低い領域では、正弦波ＰＷＭ制御または過変調ＰＷＭ制御によるＰＷＭ制御モードが適用されて、ベクトル制御に従ったモータ電流のフィードバック制御によって出力トルクがトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に制御される。その一方で、モータ必要電圧がＶＨ最大電圧に達すると、出力電圧ＶＨをＶＨ最大電圧に設定した上で矩形波電圧制御モードが適用される。矩形波電圧制御では、基本波成分の振幅が固定されるため、トルク実績値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波電圧パルスの位相制御によってトルク制御が実行される。

図１４は、図４に示したモータジェネレータＭＧ１の動作領域の負トルク領域の拡大図である。

図１４を参照して、上述のように、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン回転数を制御する役割を有するため、広い回転数領域にわたって、高トルクを出力できることが好ましい。したがって、図１４に示すように、最大トルク（負）−Ｔｍａｘを出力する−Ｎｘｂ〜＋Ｎｘａで示す回転数領域のうちの一部（高回転領域＋Ｎａ〜＋Ｎｘａ，−Ｎｂ〜−Ｎｘｂ）が矩形波電圧制御モードの適用領域５００に含まれるように設計される。一方、正弦波ＰＷＭ制御モードの適用領域は、比較的低回転数の領域に設けられ、矩形波電圧制御モードの適用領域５００および正弦波ＰＷＭ制御モードの適用領域５２０の中間領域５１０が、過変調ＰＷＭ制御モードの適用領域とされる。

このように、矩形波電圧制御モードの適用領域５００が最大トルク（負トルク出力時は−Ｔｍａｘ）の出力領域を含むように設計することにより以下のメリットが生じる。

まず、最大トルク出力領域のすべてにＰＷＭ制御モードが適用される設計と比較して、必要とされるインバータ入力電圧ＶＨの最高値を下げることができる。これにより、各部品の耐圧要求を抑制することによるコスト低減を図ることができる。さらに、高回転領域でのモータジェネレータの誘起電圧を、矩形波電圧制御モードを適用することなく低下させるためには、モータジェネレータのステータによる回転磁界を増やすためにコイル巻線のターン数を増加させる必要があるので、高回転領域で矩形波電圧制御モードを適用することにより、モータの大型化を回避することができる。

図１５は、図１４に示す最大トルク（負）−Ｔｍａｘの出力線上を、回転数が＋Ｎｘａを始点とし−Ｎｘｂを終点として変化させたときの電圧ベクトルおよび電流ベクトルの変化を説明する図である。

図１５を参照して、定トルク線６００は、同一トルク出力時の電流ベクトルの軌跡を示すものであり、最適電流線６３０は、定トルク線６００上で、モータ効率が最大となる電流位相の電流ベクトルの軌跡に相当する。また、最大電圧円６２０は、ＶＨ最大電圧でインバータ２２がモータジェネレータＭＧ１を駆動する際に出力できる最大電圧の電圧ベクトル軌跡を示すものである。

ＰＷＭ制御モード適用時の電圧ベクトルは、最大電圧円６２０の内側で軌跡を描き、矩形波電圧制御モード適用時の電圧ベクトルは、最大電圧円６２０上に軌跡を描く。

モータジェネレータＭＧ１の動作点が、最大トルク−Ｔｍａｘで回転数＋Ｎｘａにあるときには、矩形波電圧制御モードが適用されており、電圧ベクトル６４１で示す電圧でモータジェネレータＭＧ１を駆動しており、このとき電流ベクトル６３１で示す電流が流れる。

回転数が＋Ｎｘａから＋Ｎａまで変化するのに従い、電圧ベクトル６４１を、最大電圧円６２０上を沿って、電圧ベクトル６４２まで変化させる。一方、電流ベクトル６３１は、電圧ベクトルの変化に伴って、最大トルク−Ｔｍａｘの定トルク線上に沿って、電流ベクトル６３２まで推移する。この回転数が＋Ｎｘａから＋Ｎａまで変化する間は、矩形波電圧制御モードでモータジェネレータＭＧ１を駆動し、回転数が＋Ｎａに到達したときは、過変調ＰＷＭ制御モードへ制御モードが切換えられる。

回転数が＋Ｎａからロック状態（ＭＧ１回転数≒０）を経て−Ｎｂまで変化する際には、電圧ベクトル６４２は、回転数変化に伴って、電圧ベクトル軌跡６４３に沿って電圧ベクトル６４４まで推移する。この回転数が＋Ｎａから−Ｎｂまで変化する間は、電流ベクトルを電流ベクトル６３２で固定した電流フィードバック制御であり、過変調ＰＷＭ制御モード→正弦波ＰＷＭ制御モード→過変調ＰＷＭ制御モードの制御モード切換えを実行し、かつ、回転数が−Ｎｂに到達したときには、過変調ＰＷＭ制御モードから矩形波電圧制御モードへ制御モードを切換える。

さらに、回転数が−Ｎｂから−Ｎｘｂまで変化するように従い、電圧ベクトル６４４を最大電圧円６２０に沿って、電圧ベクトル６４５まで変化させる。また、電流ベクトル６３２は、最大トルク−Ｔｍａｘの等トルク電流線に沿って、電流ベクトル６３１まで推移する。

モータジェネレータＭＧ１を駆動するインバータ２２の最大定格Ｉｍａｘは、電流ベクトル６３１以上の値であることが必要であるので、等電流円６５０が最大定格Ｉｍａｘの最小値を示す。

したがって、正弦波ＰＷＭ制御モードで駆動されるロック状態時（ＭＧ１回転数≒０）においては、最大定格Ｉｍａｘまでの余剰電流分ΔＩが発生する。つまり、ロック状態時には、電流ベクトル６６０で駆動することで、余剰電流分ΔＩによって駆動されるトルク余裕分ΔＴだけ、絶対値が最大出力トルク−Ｔｍａｘを超えるトルクを出力することができる。この結果、モータジェネレータＭＧ１の出力トルク制限について、最大トルク−Ｔｍａｘよりも緩和することが可能となる。

このため、実施の形態２によるロック脱出制御では、ロック状態の発生時には、図１４に示されるトルク制限緩和領域５５０の範囲内で、一時的にトルク制限を緩和して、最大トルク−Ｔｍａｘよりも絶対値が大きい出力トルク（図１４中のＴｔｅｍ）の発生を許容する。なお、トルク制限緩和領域５５０によるトルク制限緩和量（緩和した制限トルクと最大トルクとの差）は、余裕電流分ΔＩによって増加される上記トルク余裕ΔＴの範囲内で決定される。

なお、トルク制限緩和領域５５０については、正転領域（回転数＞０）および逆転領域（回転数＜０）の間で対称な形で設けるのではなく、逆転領域では正転領域と比較して、同一の回転数（絶対値）に対して緩和後の出力トルク値の絶対値が大きくなるように設定することが好ましい。このようにすることによって、正転回生から逆転力行への移行時の方がロックしやすいことを反映して、より適切にロック状態からの脱出を図ることができる。

また、図１４では図示しないが、正トルク領域についても、同様にトルク制限緩和領域を設けることが可能である点についても確認的に記載する。

図１６は、この発明の実施の形態２によるロック脱出制御を説明する概略ブロック図である。

図１６を参照して実施の形態２によるロック脱出制御では、図９による実施の形態１の変形例によるロック脱出制御の制御構成と比較して、ＭＧ１ロック回避部４２０に代えてＭＧ１ロック回避部４２０♯が設けらる。

ＭＧ１ロック回避部４２０♯は、ロック判定フラグＦＬＣのオン時に、図１４のトルク制限緩和領域５５０の範囲内で、モータジェネレータＭＧ１のトルク制限を一時的に緩和することによって、ロック状態からの脱出を図る。図１６の構成では、ロック継続時間判定部４３０は、ロック判定フラグＦＬＣに基づいて、モータジェネレータＭＧ１のトルク制限の一時的な緩和の開始からのロック状態の継続時間を判定する。すなわち、ロック継続時間判定部４３０は、ＭＧ１ロック回避部４２０♯によるＭＧ１トルク条件の緩和継続時間が所定時間Ｔｌｍを超えたかどうかを判定する。

ロック継続時間判定部４３０は、ロック継続時間が所定時間Ｔｌｍを超えると、フラグＦＳＴをオンする。ＭＧ１ロック回避部４２０♯は、フラグＦＳＴがオンされると、モータジェネレータＭＧ１のトルク制限の一時的な緩和を中止する。これにより、図１４に示した最大トルク−Ｔｍａｘよりも絶対値が小さい範囲内で、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクが設定される。

さらに、この際には、モータジェネレータＭＧ１のトルク制限の一時的な緩和によってロック状態から脱出できなかったため、実施の形態１の変形例と同様に、復帰処理部４４０によって、ロック前状態への復帰処理が実行される。

図１７は、実施の形態２によるロック脱出制御を説明するフローチャートである。
図１７を図１０のフローチャートと比較して、実施の形態２によるロック脱出制御では、図１０のフローチャートにおいてステップＳ１２０をステップＳ１２０♯に置換した制御処理が実行される。

ＥＣＵ３０は、ステップＳ１２０♯では、モータジェネレータＭＧ１のトルク制限を一時的に緩和する。すなわち、ステップＳ１２０♯の処理は、図１６のＭＧ１ロック回避部４２０♯の機能に対応する。これにより、図１４のトルク制限緩和領域５５０の範囲内で、モータジェネレータＭＧ１のトルク制限を一時的に緩和することによって、ロック状態からの脱出が図られる。

その他のステップＳ１００〜Ｓ１１５，Ｓ１３０〜Ｓ１６０の処理については実施の形態１の変形例と同様であるので説明は繰返さない。特に、ステップＳ１６０では、ＥＣＵ３０は、モータジェネレータＭＧ１のトルク制限の一時的な緩和の中止処理を、上述したＭＧ１回転数をロック発生前の状態へ向けて変化させるための処理ととも実行する。

このように実施の形態２によるロック脱出制御では、最大トルク出力領域の一部が矩形波電圧制御モードを適用されるような設計となっていることを条件に、ＰＷＭ制御モードが適用されるロック状態時においてモータジェネレータＭＧ１の出力トルク制限を一時的に緩和することによって、ロック状態からの脱出を図ることができる。

また、出力トルク制限を一時的に緩和する処理が一定の制限時間Ｔｌｍ以上継続してもロック状態が継続する場合には、モータジェネレータＭＧ１およびインバータ２２の過熱が懸念されるため、トルク制限の緩和を中止するとともに、実施の形態１の変形例と同様に、ＭＧ１回転数をロック発生前の領域に向けて変化させることによってロック領域から脱出させることができる。この結果、モータジェネレータおよびインバータの機器保護を確実に図ることができる。

なお、実施の形態２によるロック脱出制御は、上述した、モータジェネレータＭＧ１が負の最大トルク出力時にロック状態が発生した場合のみでなく、モータジェネレータＭＧ１が正の最大トルク出力時にロック状態が発生した場合にも適用することができる。

また、実施の形態２によるロック脱出制御を、実施の形態１またはその変形例によるロック脱出制御と組合わせて、図７または図１０のステップＳ１１５でのＭＧ１出力トルク（絶対値）の増加を、図１７のステップＳ１２０♯と同様の範囲まで、すなわち、図１４のトルク制限緩和領域５５０の範囲内まで許容するような制御構成とすることも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に従う制御装置を搭載したハイブリッド車両の全体構成を示す概略ブロック図である 図１のハイブリッド車両のパワートレインの詳細を説明する模式図である。 ロック状態発生時の回転数挙動を説明する共線図である。 モータジェネレータ（ＭＧ１）の動作領域を説明する概念図である。 ロック領域でのモータジェネレータの出力トルクと摩擦力発生方向との関係を説明する概念図である。 発明の実施の形態１によるロック脱出制御を説明する概略ブロック図である。 発明の実施の形態１によるロック脱出制御を実現するためのフローチャートである。 発明の実施の形態１によるロック脱出制御時の動作波形図である。 発明の実施の形態１の変形例によるロック脱出制御を説明する概略ブロック図である。 発明の実施の形態１の変形例によるロック脱出制御を実現するためのフローチャートである。 ロック前状態への復帰処理を説明する動作波形図である。 モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御構成を示す概略ブロック図である。 各モータジェネレータの制御モードを概略的に説明する図である。 図４の負トルク領域の拡大図である。 負の最大トルク出力時に回転数を変化させたときの電圧ベクトルおよび電流ベクトルを説明する図である。 発明の実施の形態２によるロック脱出制御を説明する概略ブロック図である。 発明の実施の形態２によるロック脱出制御を実現するためのフローチャートである。

符号の説明

５ ハイブリッド車両、１０ バッテリ（蓄電装置）、１１，１３ 電圧センサ、１２ コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相上下アーム、１６ Ｖ相上下アーム、１７ Ｗ相上下アーム、２０ 電力変換ユニット、２４，２８ 電流センサ、４０ ハンドル、４４ アクセルポジションセンサ、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４８ シフトポジションセンサ、５１，５２ 回転角センサ、７０Ｌ，７０Ｒ 前輪（駆動輪）、８０Ｌ，８０Ｒ 後輪、１３１，１３６ ステータ、１３２，１３７ ロータ、１３３，１３８ ステータコア、１３４，１３９ 三相コイル、１５０ クランクシャフト、１５１ サンギヤ（ＰＳＤ）、１５２ リングギヤ（ＰＳＤ）、１５３ ピニオンギヤ（ＰＳＤ）、１５４ プラネタリキャリヤ（ＰＳＤ）、１５５ リングギヤケース（出力部材）、１６０ 出力軸（ＭＧ２）、１６２ サンギヤ（ＲＤ）、１６４ ピニオンギヤ（ＲＤ）、１６６ プラネタリキャリヤ（ＲＤ）、１６８ リングギヤ（ＲＤ）、１７０ カウンタドライブギヤ、３００，３１０，３２０，３３０ 共線図、４００ 回転数検出部、４１０ ロック検出部、４２０，４２０♯ ロック回避部、４３０ ロック継続時間判定部、４４０ 復帰処理部、５００ 矩形波電圧制御適用領域、５１０ 過変調制御適用領域、５２０ 正弦波ＰＷＭ制御適用領域、５５０ トルク制限緩和領域、６００ 定トルク線、６１０ 電圧ベクトル（ＰＷＭ制御）、６２０ 電圧ベクトル（矩形波電圧制御）、６３０ 最大効率線、６５０ 等電流線、ＡＰ アクセルペダルポジション、ＢＰ ブレーキペダルポジション、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＤＥＦ ディファレンシャルギヤ、ＥＮＧ エンジン、ＦＬＣ ロック判定フラグ、ＦＳＴ フラグ、ＧＬ 接地ライン、Ｌ１ リアクトル、ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２ モータ電流、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎｌｐ ロック判定値（正転）、Ｎｍ１ ＭＧ１回転数、ＰＬ 電源ライン、ＰＳＤ 動力分割機構、ＰＷＭＣ，ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２ スイッチング制御信号、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＲＤ 減速機、ＲＧ 動力伝達減速ギヤ、ＳＰ シフトポジション、Ｔｌｍ 所定時間（ロック継続制限時間）、Ｔｍａｘ，−Ｔｍａｘ 最大トルク、Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２ トルク指令値、Ｖｂ 直流電圧、ＶＨ コンバータ出力電圧（インバータ入力電圧）、ＶＨｒｅｆ 電圧指令値、ΔＩ 電流余裕、ΔＴ トルク余裕、θ１，θ２ ロータ回転角。

Claims (5)

1. 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、前記エンジンの出力軸、第１のモータジェネレータの出力軸および出力部材とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、前記第１のモータジェネレータによる電力および動力の入出力を伴って前記エンジンからの出力の少なくとも一部を前記出力部材へ出力する動力分割機構と、前記出力部材から駆動輪までの間で動力を加える第２のモータジェネレータと、蓄電装置ならびに前記第１および前記第２のモータジェネレータと接続されて双方向の電力変換を行なう電力変換ユニットとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記第１のモータジェネレータの回転数を検知する回転数検知手段と、
   前記第１のモータジェネレータの回転数に基づき、前記第１のモータジェネレータのロック状態を検知するロック検知手段と、
   前記ロック状態が検知された場合に、前記エンジンの回転数を低下させるように前記エンジンの出力トルクを低下させるエンジントルク低下手段とを備える、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記エンジントルク低下手段は、前記ロック状態が検知された場合に、前記第１のモータジェネレータの出力トルクが最大トルク値に達しているときには前記エンジンの回転数を低下させるように前記エンジンの出力トルクを低下させる一方で、前記第１のモータジェネレータの出力トルクが前記最大トルクに対して余裕があるときには前記第１のモータジェネレータの出力トルクを増大させる、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記エンジントルク低下手段による前記エンジンの出力トルクの低下処理中に、前記ロック状態が所定時間を超えて継続しているかどうかを判定するロック継続時間判定手段と、
   前記ロック状態が前記所定時間を超えて継続したときに、前記第１のモータジェネレータの回転数を、前記ロック状態の発生前の回転数へ向かう方向に変化させるための復帰処理手段とをさらに備える、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記復帰処理手段は、前記エンジントルク低下手段によるエンジンの出力トルク低下処理期間中と比較して、前記エンジンの出力トルクを相対的に上昇させる処理、および、前記第１のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を相対的に低下させる処理のうちの少なくとも一方を実行する、請求項３記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記動力分割機構は、前記エンジンの出力軸が結合されたキャリアと、前記出力部材が結合されたリングギヤと、前記第１のモータジェネレータの出力軸が結合されたサンギヤとを前記複数の回転要素として有する遊星歯車機構を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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