JP5929940B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関とモータジェネレータを有するハイブリッド車両に関するものである。

特許文献１に示されるように、第２の電動発電機の異常が検出された際、内燃機関を動力源としてハイブリッド車両を退避走行させるハイブリッド車両の制御装置が提案されている。

ＷＯ２０１０−８２３１２号公報

上記したように特許文献１に示されるハイブリッド車両の制御装置は、第２の電動発電機に異常が生じた際に内燃機関を動力源として退避走行する。内燃機関はハイブリッド車両に搭載されたバッテリーによって始動させられるが、上記した制御装置ではバッテリーに異常が生じた場合に内燃機関を始動することができなかった。そのため、例えばハイブリッド車両がモータによってＥＶ走行している際にバッテリー（蓄電部）に異常が生じると、内燃機関を始動することができず、走行状態を維持することができなかった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、蓄電部に異常が生じたとしても内燃機関を始動することが可能なハイブリッド車両を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために本発明は、駆動軸（５１）に動力を伝達する内燃機関（１０）および第１モータジェネレータ（２０）と、内燃機関の動力によって発電する第２モータジェネレータ（３０）と、第１モータジェネレータに供給する電力、および、内燃機関をクランキングするための電力を蓄電する蓄電部（７０）と、第２モータジェネレータ、内燃機関、および、第１モータジェネレータそれぞれのトルクを制御する制御部（９０）と、第２モータジェネレータと連動するサンギヤ（４１）、内燃機関と連動するプラネタリーキャリア（４２）、第１モータジェネレータと連動するリングギヤ（４３）、および、プラネタリーキャリアに連結されたピニオンギヤ（４４）を有し、リングギヤとサンギヤとがピニオンギヤを介して噛み合わされることで、第２モータジェネレータ、内燃機関、および、第１モータジェネレータそれぞれの回転数の関係が共線図において直線で表されるように回転する動力分配機構（４０）と、第１モータジェネレータと駆動輪（５２）の回転比を調整する変速機（５８）と、を備えるハイブリッド車両であって、車両を前進させる回転とトルクを正回転および正トルクとし、その逆を逆回転および負トルクとすると、制御部は、リングギヤに正トルクを生じさせて正回転させつつサンギヤを逆回転させることで、内燃機関を始動させずに第１モータジェネレータの動力のみを駆動軸に伝達する第１制御と、第１制御を行っている際に蓄電部に故障が生じた場合、逆回転しているサンギヤに正トルクを生じさせることで電力を生成し、この生成した電力によって第１モータジェネレータを回転させるとともに、サンギヤとリングギヤとの回転数の相違によってピニオンギヤに正トルクを生じさせて、内燃機関をクランキングさせて始動する第２制御と、を行い、変速機は、蓄電部に故障が生じた際、第２モータジェネレータが逆回転から正回転に移行する手前にて、その移行を妨げるように第１モータジェネレータと駆動輪の回転比を制御することで、第１モータジェネレータの回転数を上げることを特徴とする。

このように本発明によれば、蓄電部の電力によって内燃機関をクランキングさせて始動することができなくなったとしても、第２モータジェネレータにて電力（回生エネルギー）を生成し、この生成した電力によって第１モータジェネレータを正回転させる。この第２制御において、第２モータジェネレータと連動するサンギヤ、および、第１モータジェネレータと連動するリングギヤそれぞれの回転数の相違によって、内燃機関と連動されたピニオンギヤに正トルクが生じるので、この正トルクによって内燃機関をクランキングさせ、始動することができる。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 動力分配機構を示す概略図である。 第２制御を説明するためのフローチャートである。 第１走行から第２走行への移行を説明するためのタイミングチャートである。 第１期間Ｔ１における回転数を示す共線図である。 第２期間Ｔ２における回転数を示す共線図である。 第３期間Ｔ３における回転数を示す共線図である。 第４期間Ｔ４における回転数を示す共線図である。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 第２制御を説明するためのフローチャートである。 変速機制御要求算出を説明するためのフローチャートである。 第１走行から第２走行への移行を説明するためのタイミングチャートである。 第１期間Ｔ１における回転数を示す共線図である。 第２期間Ｔ２における回転数を示す共線図である。 第３期間Ｔ３における回転数を示す共線図である。 第４期間Ｔ４における回転数を示す共線図である。 ハイブリッド車両の変形例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図８に基づいて、本実施形態に係るハイブリッド車両を説明する。以下においては車両を前進させる回転およびトルクを正回転および正トルクとし、その逆を逆回転および負トルクとする。そして図４では回転数およびトルクのゼロを破線で示し、図５〜図８ではトルクを矢印で示している。

図１に示すようにハイブリッド車両１００は、動力源として内燃機関１０とモータジェネレータ２０，３０を有し、動力を分配する動力分配機構４０を有する。内燃機関１０は所謂エンジンであり、燃料を燃焼させることで動力を発生させる。これに対してモータジェネレータ２０，３０それぞれは回転によって動力を発生させる機能と発電する機能を有する。これら内燃機関１０とモータジェネレータ２０，３０それぞれによって生成された動力は、動力分配機構４０によって車両走行やモータジェネレータ２０，３０の発電に分配される。

ハイブリッド車両１００は上記した動力に主として関わる構成要素１０，２０，３０，４０の他に、以下の基本要素を有する。すなわちハイブリッド車両１００は、減速機５０、駆動軸５１、駆動輪５２、クラッチ５３、油圧ブレーキ５４、回生ブレーキ５５、インバータ６０、蓄電部７０、容量部８０、および、制御部９０を有する。動力分配機構４０は減速機５０に連結され、減速機５０は駆動軸５１を介して駆動輪５２に連結されている。したがって動力分配機構４０によって減速機５０に分配された動力が駆動軸５１を介して駆動輪５２に伝達され、これによってハイブリッド車両１００が走行される。また、蓄電部７０はインバータ６０を介してモータジェネレータ２０，３０と電気的に接続されている。これにより、蓄電部７０から供給される電力がインバータ６０によってモータジェネレータ２０，３０に供給され、モータジェネレータ２０，３０が回転される。逆に、モータジェネレータ２０，３０にて生成された電力がインバータ６０を介して蓄電部７０に供給され、これによって蓄電部７０が充電される。本実施形態では第１モータジェネレータ２０と第２モータジェネレータ３０が容量部８０とインバータ６０とを介して電気的に接続されており、第２モータジェネレータ３０によって生成された電力によって第１モータジェネレータ２０が回転可能となっている。なお、インバータ６０は制御部９０によって制御され、これによってモータジェネレータ２０，３０が動力を生成するか発電するかが制御される。また、動力分配機構４０から駆動軸５１への動力の伝達具合はクラッチ５３によって調整され、車両速度は油圧ブレーキ５４と回生ブレーキ５５の制動力によって減速される。

内燃機関１０は燃料を燃焼させることで動力を生成し、その動力を動力分配機構４０に出力する。図示しないが、内燃機関１０はシリンダー、ピストン、インジェクタ、プラグ、および、クランクシャフトを有する。シリンダーとピストンとによって燃焼室が構成され、インジェクタによって霧状の燃料が燃焼室内に噴射される。そしてプラグによって火花が燃焼室内に生成される。燃焼室内に霧状の燃焼が噴射された際に火花が生成され、それによって燃焼室内で燃料が爆発する。この爆発による燃焼室内の気体の体積膨張と圧縮、および、燃焼室内への吸気と燃焼室外への排気によってピストンが上下運動し、このピストンの上下運動がクランクシャフトによって回転運動に変換される。この回転運動が動力として動力分配機構４０に伝達される。クランクシャフトは後述する動力分配機構４０のプラネタリーキャリア４２と連動しており、クランクシャフトの回転によってプラネタリーキャリア４２が回転される。逆に、内燃機関１０が駆動していない場合、プラネタリーキャリア４２の回転によってクランクシャフトがクランキングされる。内燃機関１０の始動時におけるクランクシャフトのクランキングは、プラネタリーキャリア４２の回転によって行われる。

モータジェネレータ２０，３０それぞれは、上記したように回転によって動力を発生させる機能と発電する機能を有する。第１モータジェネレータ２０は駆動軸５１に連結されており、第２モータジェネレータ３０は内燃機関１０の動力によって発電する。以下においては表記を簡便とするために、第１モータジェネレータ２０を第１ＭＧ２０、第２モータジェネレータ３０を第２ＭＧ３０と示す。図面においても同様である。

動力分配機構４０は、図２に示すように、サンギヤ４１、プラネタリーキャリア４２、リングギヤ４３、および、ピニオンギヤ４４を有する。サンギヤ４１は第２ＭＧ３０と連動し、プラネタリーキャリア４２は内燃機関１０と連動している。そしてリングギヤ４３は第１ＭＧ２０と連動し、ピニオンギヤ４４はプラネタリーキャリア４２に連結されている。この構成により、動力分配機構４０は、サンギヤ４１（第２ＭＧ３０）、プラネタリーキャリア４２（内燃機関１０）、および、リングギヤ４１（第１ＭＧ２０）それぞれの回転数の関係が共線図において直線で表されるように回転する。以下、図２に基づいて動力分配機構４０の形状を説明する。

図２に示すように、サンギヤ４１とピニオンギヤ４４それぞれは円形を成し、その側面に歯が形成されている。これに対してリングギヤ４３は円環状を成し、その内環面に歯が形成されている。リングギヤ４３の内環面によって囲まれた領域の中心にサンギヤ４１が配置され、サンギヤ４１とリングギヤ４３との間にピニオンギヤ４４が配置されている。ピニオンギヤ４４を介してリングギヤ４３とサンギヤ４１とが噛み合わされ、３つの内のいずれか１つのギヤに回転するためのトルクが生じると、それにともなって他の２つのギヤも回転する。

例えば、リングギヤ４３に正トルクが生成され、それによってリングギヤ４３が正回転すると、それにともなってピニオンギヤ４４は正回転し、サンギヤ４１は逆回転する。しかしながらサンギヤ４１にはなんらトルクが生じていないので、ピニオンギヤ４４は自転するだけで、サンギヤ４１の周りを公転しない。すなわち、ピニオンギヤ４４に連結されたプラネタリーキャリア４２は回転しない。これが、図４に示す第１走行時における動力分配機構４０の挙動である。

しかしながらリングギヤ４３が正トルクによって正回転し、サンギヤ４１が逆回転している状態においてサンギヤ４１に正トルク（制動トルク）が生成されると、サンギヤ４１の逆回転が弱まり、サンギヤ４１とリングギヤ４３との回転数の相違のためにピニオンギヤ４４に正トルクが生じる。これによってピニオンギヤ４４はサンギヤ４１の周りを公転し始める。すなわち、ピニオンギヤ４４と連結されたプラネタリーキャリア４２も回転し始める。上記したようにプラネタリーキャリア４２はクランクシャフトと連動しているので、プラネタリーキャリア４２の回転に伴ってクランクシャフトがクランキングされる。これが、図４に示す走行遷移時における動力分配機構４０の挙動である。なお、クランクシャフトの回転数が所定値を越えると、インジェクタによって燃料が噴射され、プラグによって火花が生成されることで内燃機関１０が始動される。

内燃機関１０の始動によってプラネタリーキャリア４２に正トルクが生成されると、それによってプラネタリーキャリア４２が正回転する。これによりリングギヤ４３も正回転し、サンギヤ４１も正回転する。この際、リングギヤ４３に正トルクが生成されると内燃機関１０と第１ＭＧ２０とによって生成された動力が駆動軸５１に伝達される。また、上記したように内燃機関１０によってサンギヤ４１が正回転されている際、サンギヤ４１に負トルクが生成されると第２ＭＧ３０で発電が行われ、発電によって生成された電力がインバータ６０に供給される。インバータ６０に供給された電力は第１ＭＧ２０の正トルクの生成に活用される。これが、図４に示す第２走行時における動力分配機構４０の挙動である。これは蓄電部７０に故障が生じている場合における動力分配機構４０の挙動である。

上記した動力分配機構４０の挙動は、蓄電部７０に故障が生じた場合のものである。これに対して蓄電部７０が正常の場合、プラネタリーキャリア４２の正回転によってリングギヤ４３が正回転している際、リングギヤ４３に負トルクが生成されると内燃機関１０によって生成された動力のみが駆動軸５１に伝達され、第１ＭＧ２０では発電が行われる。発電によって生成された電力はインバータ６０を介して蓄電部７０に供給され、これによって蓄電部７０が充電される。また、上記したように内燃機関１０によってサンギヤ４１が正回転されている際、サンギヤ４１に負トルクが生成されると第２ＭＧ３０で発電が行われ、発電によって生成された電力がインバータ６０に供給される。インバータ６０に供給された電力は蓄電部７０の充電か第１ＭＧ２０の正トルクの生成に活用される。

インバータ６０は、蓄電部７０から供給される直流電力を交流電力に変換する機能と、ＭＧ２０，３０から供給される交流電力を直流電力に変換する機能と、を有するものである。インバータ６０は多数のトランジスタ素子から成り、そのトランジスタ素子の駆動が制御部９０によって制御されることで、ＭＧ２０，３０それぞれに正トルク若しくは負トルクが生成される。図１に示すように、本実施形態では第２ＭＧ３０とインバータ６０が容量部８０を介して電気的に接続されている。第２ＭＧ３０にて生成された電力が一時的に容量部８０にて蓄えられ、その蓄えられた電力がインバータ６０に供給される。これによってインバータ６０は蓄電部７０から供給される電力だけではなく、第２ＭＧ３０から供給される電力によって第１ＭＧ２０にトルクを生じさせることが可能となっている。

図１に示すように、インバータ６０と蓄電部７０とは第１スイッチ５６を介して電気的に接続されている。この第１スイッチ５６は蓄電部７０が正常の場合はＯＮ状態となり、インバータ６０と蓄電部７０とを電気的に接続する。しかしながら蓄電部７０に故障が生じた場合はＯＦＦ状態となり、インバータ６０と蓄電部７０との電気的な接続を遮断する。換言すれば、蓄電部７０とＭＧ２０，３０との電気的な接続を遮断する。また、インバータ６０と容量部８０とは第２スイッチ５７を介して電気的に接続されている。この第２スイッチ５７は蓄電部７０が正常の場合はＯＦＦ状態となり、インバータ６０と容量部８０との電気的な接続を遮断する。しかしながら蓄電部７０に故障が生じた場合はＯＮ状態となり、インバータ６０と容量部８０とを電気的に接続する。以上の構成により、蓄電部７０が正常の場合、蓄電部７０にて生成された電力がインバータ６０に供給され、蓄電部７０に故障が生じた場合、第２ＭＧ３０にて生成された電力が容量部８０を介してインバータ６０に供給される。なお、蓄電部７０が正常の場合、第２ＭＧ３０にて生成された電力は容量部８０を介さずに直接インバータ６０に供給される。したがって容量部８０のために電力供給に遅延が生じることが抑制される。

蓄電部７０は、直流電力をインバータ６０に供給するものである。蓄電部７０が正常の場合、蓄電部７０から供給される電力によってＭＧ２０，３０にトルクを生じさせて回転させ、内燃機関１０の始動時において内燃機関１０をクランキングさせる。

容量部８０は、蓄電部７０に故障が生じた際に第２ＭＧ３０にて生成される電力を蓄電するものである。容量部８０は第２ＭＧ３０にて生成された電力を一時的に蓄電することで、安定した電力をインバータ６０に供給する。

制御部９０は、第２ＭＧ３０、内燃機関１０、および、第１ＭＧ２０それぞれの回転数とトルクを制御する。制御部９０は、第１ＭＧ２０の動力のみによってハイブリッド車両１００を第１走行状態に制御する第１制御と、第１走行状態において蓄電部７０に故障が生じた際に内燃機関１０を始動させ、内燃機関１０の動力によってハイブリッド車両１００を第２走行状態（退避走行状態）に制御する第２制御と、を行う。

制御部９０は、第２制御において、第１ＭＧ２０と第２ＭＧ３０それぞれのトルクと回転数によって定まる出力のバランスを一定に保つことで、例えば図５〜図８に示す共線図における直線の関係を維持し、内燃機関１０をクランキングさせて始動する。制御部９０は、第１ＭＧ２０と第２ＭＧ３０の出力のバランスを一定に保つために、第２ＭＧ３０の出力を算出し、この算出した第２ＭＧ３０の出力の符号を反転させた値に第１ＭＧ２０の出力を一致させる。

以下、第２制御を図３に基づいて詳説する。図３に示すように、制御部９０はステップＳ１０にてハイブリッド車両１００が第１走行状態であるか否かをチェックする。制御部９０は、ハイブリッド車両１００が第１走行状態でないと判断した場合ステップＳ１０を繰り返し、第１走行状態であると判断した場合ステップＳ２０へと進む。

ステップＳ２０に進むと、制御部９０は蓄電部７０に異常（故障）が生じているか否かをチェックする。制御部９０は、蓄電部７０に異常が生じていないと判断した場合ステップＳ１０へと戻り、異常が生じていると判断した場合ステップＳ３０へと進む。

ステップＳ３０に進むと、制御部９０はユーザーに蓄電部７０に異常が生じていることを通知する。また制御部９０はハイブリッド車両１００の走行状態を第１走行状態から第２走行状態（退避走行状態）へと移行する旨もユーザーに通知する。そして制御部９０はステップＳ４０へと進む。なお、ユーザーへの通知方法は、画像および通報の少なくとも一方によって行われる。

ステップＳ４０に進むと、制御部９０は上記した第１スイッチ５６をＯＦＦ状態としてインバータ６０と蓄電部７０との電気的な接続を遮断するとともに、上記した第２スイッチ５７をＯＮ状態としてインバータ６０と容量部８０とを電気的に接続する。こうすることで故障した蓄電部７０からインバータ６０への電力の供給を遮断するとともに、第２ＭＧ３０にて生成された電力を容量部８０を介してインバータ６０に供給可能とする。また制御部９０は内燃機関１０に始動要求を送信する。詳しく言えば、制御部９０は、インジェクタへの燃料噴射、および、プラグへの火花生成要求をＥＣＵ（図示略）へと送信する。そして制御部９０はステップＳ５０へと進む。なお、上記した燃料噴射と火花生成に必要な電力は、蓄電部７０とは別のバッテリーから内燃機関１０に供給される。

ステップＳ５０に進むと、制御部９０は内燃機関１０の始動に必要なトルクを算出する。上記したように蓄電部７０は故障しているので、内燃機関１０の始動に必要なトルク（電力）は第２ＭＧ３０にて生成される。制御部９０は上記した始動に必要なトルクおよび第２ＭＧ３０の回転数に基づいて、内燃機関１０を始動するために必要な第２ＭＧ３０の出力（回転数×トルク）を算出する。そして制御部９０はステップＳ６０へと進む。

ステップＳ６０に進むと、制御部９０は内燃機関１０の始動に必要な第１ＭＧ２０の出力を算出する。図６に示すように制御部９０は共線図において直線の関係を保つように回転数を制御するが、内燃機関１０が駆動していない状態において第１ＭＧ２０の回転数と第２ＭＧ３０の回転数とは逆向きであり、その絶対値は出力をトルクで割った値に相当する。したがって制御部９０は、ステップＳ５０にて算出した第２ＭＧ３０の出力の符号を反転させることで、第１ＭＧ２０の出力を算出する。そして制御部９０は算出した出力およびトルクに基づいてＭＧ２０，３０それぞれにトルクを生じさせることで内燃機関１０をクランキングさせ、始動させる。制御部９０は上記したステップＳ１０〜Ｓ６０（第２制御）を内燃機関１０が始動し、ハイブリッド車両１００が第２走行状態になるまで行う。

なお、第２制御において、制御部９０はクラッチ５３を切ることで駆動軸５１への動力の伝達を遮断する。また制御部９０は、油圧ブレーキ５４と回生ブレーキ５５の制動力の比率も制御しており、第１制御と第２制御とでは上記した制動力の比率を変化させる。詳しく言えば、制御部９０は第２制御において第２ＭＧ３０が正回転している場合、第１制御時の制動力の比率よりも、回生ブレーキ５５の比率が高まるように調整する。これとは逆に、制御部９０は第２制御において第２ＭＧ３０が逆回転している場合、第１制御時の制動力の比率よりも、油圧ブレーキ５４の制動力の比率が高まるように調整する。

以下、第１走行状態から第２走行状態への移行（遷移）を図４〜図８に基づいて説明する。なお、図４に示す時間０〜ｔ１の期間を第１期間Ｔ１、時間ｔ１〜ｔ２の期間を第２期間Ｔ２、時間ｔ２〜ｔ３の期間を第３期間Ｔ３、時間ｔ３〜ｔ４の期間を第４期間Ｔ４と示す。第１期間Ｔ１において蓄電部７０は正常であり、第１期間Ｔ１の終端である第１時間ｔ１（第２期間Ｔ２の始端である第１時間ｔ１）にて蓄電部７０に故障が生じ、第２期間Ｔ２以降において蓄電部７０は異常である。また第１期間Ｔ１においてハイブリッド車両１００は第１走行状態であり、期間Ｔ２〜Ｔ３の間において走行遷移状態である。第３期間Ｔ３の終端である第３時間ｔ３（第４期間Ｔ４の始端である第３時間ｔ３）にて内燃機関１０が始動し、第４期間Ｔ４以降においてハイブリッド車両１００は第２走行状態（退避走行状態）である。期間Ｔ２〜Ｔ３が内燃機関１０の始動期間であり、第４期間Ｔ４以降が内燃機関１０の起動期間である。

図４および図５に示すように、制御部９０は第１期間Ｔ１において第１ＭＧ２０のみに正トルクを生じさせて正回転させつつ第２ＭＧ３０を逆回転させる。こうすることで、内燃機関１０を始動させずに第１ＭＧ２０の動力のみを駆動軸５１に伝達し、ハイブリッド車両１００を第１走行状態に制御する。これが、上記した第１制御である。

第２期間Ｔ２の始端である時間ｔ１において蓄電部７０に故障が生じると、制御部９０は第２制御を実施する。上記したように制御部９０は、内燃機関１０の始動に必要なトルク（出力）を算出し、それを実現するために必要なトルクを第２ＭＧ３０に生成する。すなわち制御部９０は、図４および図６に示すように逆回転している第２ＭＧ３０に正トルク（制動トルク）を生じさせることで電力（回生エネルギー）を生成し、この生成した電力によって第１ＭＧ２０を正回転させる。上記したように第２ＭＧ３０はサンギヤ４１と連動し、第１ＭＧ２０はリングギヤ４３と連動し、内燃機関１０はプラネタリーキャリア４２と連動している。そしてプラネタリーキャリア４２はギヤ４１，４３それぞれと噛み合わされたピニオンギヤ４４に連結されている。したがって図６に示すように第１ＭＧ２０が正トルクによって正回転し、第２ＭＧ３０が逆回転している状態において第２ＭＧ３０に正トルク（制動トルク）が生成されると、第２ＭＧ３０の逆回転が弱まり、第２ＭＧ３０と第１ＭＧ２０との回転数の相違のために内燃機関１０に正トルクが生じる。これによってクランクシャフトがクランキングされる。

なお、図４および図６に示すように、第２期間Ｔ２においては走行遷移のために車両速度は減少する。そして第２ＭＧ３０の逆回転の回転数は制動トルクのために減少するとともに、第１ＭＧ２０は第２ＭＧ３０によって生成された回生エネルギーのために正回転を維持しようとするが、第２ＭＧ３０の制動トルクのために負トルク（図６に示す破線矢印）が生じ、正回転の回転数が減少する。この状態で内燃機関１０は正回転（クランキング）し始めるが、フリクション（摩擦）のために負トルクが生じ、未だ始動状態とはなっていない。車両速度について補足すると、道路勾配や路面状況、および、アクセル開度によっては、第２期間Ｔ２においても車両速度は減速されない場合もありうる。

図４および図７に示すように、第２ＭＧ３０は逆回転が弱まると、終には正回転へと移行する。この逆回転から正回転への移行は、第３期間Ｔ３の始端である第２時間ｔ２にて起こる。第３期間Ｔ３においても走行遷移が続いているために車両速度は減少する。そして第２ＭＧ３０は正回転し、共線図における直線関係が維持されるために、第１ＭＧ２０に負トルクが生じ、第１ＭＧ２０の正回転は弱まり続ける。この状態で内燃機関１０の回転数が上昇しているが、未だ燃料の燃焼によって始動状態には至っていない。

内燃機関１０の回転数の上昇がある閾値を越すと、インジェクタによって燃料が噴射され、プラグによって火花が生成されることで燃焼室内での燃料の爆発が起こり、内燃機関１０が始動する。この内燃機関１０の始動が、第４期間Ｔ４の始端である第３時間ｔ３にて起こる。これにより、第４期間Ｔ４以降においてハイブリッド車両１００は第２走行状態となる。図４および図８に示すように、燃料の燃焼によって内燃機関１０に正トルクが生じ、回転数が上昇する。そして内燃機関１０の動力によって車両速度は上昇し始める。この際、第２ＭＧ３０では負トルクが生じ、正回転が弱まる。しかしながらこの場合においても第２ＭＧ３０にて回生エネルギーが生成され、この生成された回生エネルギー（電力）によって第１ＭＧ２０に正トルクが生成される。第１ＭＧ２０は内燃機関１０とともに正回転し、その動力を駆動輪５２に伝達する。

第４期間Ｔ４の終端である第４時間ｔ４にいたると、ハイブリッド車両１００の走行状態が安定し、内燃機関１０、および、ＭＧ２０，３０それぞれのトルクと回転数も安定状態となる。これにより、ハイブリッド車両１００は第１走行から第２走行への移行（遷移）が完全に終了する。なお、図４に示すタイミングチャートにおいてトルクを横ばいの直線で表している箇所があるが、これは挙動を概略的に示しているからに過ぎず、必ずしも一定であることを示しているわけではない。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両１００の作用効果を説明する。上記したように、蓄電部７０の電力によって内燃機関１０をクランキングさせて始動することができなくなったとしても、第２ＭＧ３０にて電力（回生エネルギー）を生成し、この生成した電力によって第１ＭＧ２０を正回転させる。この第２制御において、第２ＭＧ３０と連動するサンギヤ４１、および、第１ＭＧ２０と連動するリングギヤ４３それぞれの回転数の相違によって、内燃機関１０と連動されたピニオンギヤ４４に正トルクが生じるので、この正トルクによって内燃機関１０をクランキングさせ、始動することができる。換言すれば、第２制御において、サンギヤ４１の正トルク（制動トルク）、および、回生エネルギーによるリングギヤ４３の正回転によって、プラネタリーキャリア４２を正回転させるための正トルクが生じるため、内燃機関１０をクランキングさせて始動することができる。

制御部９０は、第２制御において、蓄電部７０と第２ＭＧ３０の電気的な接続、および、蓄電部７０と第１ＭＧ２０の電気的な接続それぞれを切る。これによれば、故障した蓄電部７０の充放電による不具合の発生を抑制することができる。

蓄電部７０に故障が生じた際に第２ＭＧ３０にて生成される電力を蓄電する容量部８０を有する。これによれば、蓄電部７０に故障が生じたとしても、第２ＭＧ３０にて生成された電力によって第１ＭＧ２０を安定して回転させることができる。

上記したように、制御部９０は第２制御において内燃機関１０を始動するために第１ＭＧ２０に正トルクを生成して、第１ＭＧ２０を正回転する。このためユーザーの加減速度操作に関わらずに車両速度が増大する虞がある。そこで制御部９０は、第２制御において、クラッチ５３を切ることで駆動軸５１への動力の伝達を遮断する。これにより、第２制御時における第１ＭＧ２０の正回転によって、ユーザーの加減速度操作に関わらずに車両速度が増大することが抑止される。

制御部９０は、第２制御において第２ＭＧ３０が正回転する際、第１制御における油圧ブレーキ５４と回生ブレーキ５５の制動力の比率よりも、回生ブレーキ５５が高まるように調整する。これによれば、ユーザーのブレーキの踏み込みによって失われた運動エネルギーを回生エネルギーによって補い、内燃機関１０を始動することができる。

制御部９０は、第２制御において第２ＭＧ３０が逆回転する際、第１制御における油圧ブレーキ５４と回生ブレーキ５５の制動力の比率よりも、油圧ブレーキ５４が高まるように調整する。これによれば、クラッチ５３を切らない場合に、第２制御時における第１ＭＧ２０の正回転によって車両速度が増大したとしても、それを効率良く減速することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図９〜図１６に基づいて説明する。第２実施形態に係るハイブリッド車両は上記した実施形態によるものと共通するところが多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また、以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与する。

本実施形態では、第１実施形態に係るハイブリッド車両１００に第１ＭＧ２０と駆動輪５２の回転比を調整する変速機５８が加えられた点を特徴とする。変速機５８は４段階（１速〜４速）に回転比を調整することができ、その調整は制御部９０によって行われる。制御部９０は、第２制御において、第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行する手前にて、その移行を妨げるように第１ＭＧ２０と駆動輪５２の回転比を制御する。こうすることで、第１ＭＧ２０の回転数を上げる。

図１０に示すように、制御部９０は、第２制御において、第１実施形態で示したステップＳ１０〜Ｓ６０に加えて、ステップＳ７０を行う。すなわち制御部９０は、ステップＳ６０後に、変速機制御要求算出を行う。

図１１に変速機制御要求算出の詳細を示す。図１１に示すように、制御部９０はステップＳ１１０にて第２ＭＧ３０の回転数を取得する。そしてステップＳ１２０へと進む。

ステップＳ１２０に進むと、制御部９０は第２ＭＧ３０の回転数が０回転に近いか否かを判定する。換言すれば、制御部９０は第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行する手前であるか否かを判定する。制御部９０は第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行する手前でないと判断すると、再びステップＳ１１０に戻る。これとは逆に、制御部９０は第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行する手前であると判断すると、ステップＳ１３０へと進む。

ステップＳ１３０に進むと、制御部９０は第２ＭＧ３０の回転数が０回転領域に入らないように、変速機５８の回転比（変速レンジ）を設定する。具体的に言えば、図１２に示すように、高変速から低変速へと設定する。そしてステップＳ１４０へと進む。

ステップＳ１４０に進むと、制御部９０は変速機５８にステップＳ１３０にて設定した変速レンジ（低変速）へとかえるよう、変速機５８に変速制御要求を送信する。以上のステップを経ることで、変速機５８の変速レンジが変更され、第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行することが抑制される。

次に、図１２に示すタイミングチャートを説明する。図１２は第１実施形態で示した図４のタイミングチャートに対応しているが、その変更点は、図４に変速機５８のタイミングチャートが付け加えられた点と、第３期間Ｔ３でのＭＧ２０，３０の回転数と第１ＭＧ２０のトルクである。第１実施形態で説明したように、第２ＭＧ３０は逆回転が弱まると、終には正回転へと移行する。すると第１ＭＧ２０に負トルクが生じ、第１ＭＧ２０の正回転が弱まる。これに対して、本実施形態では第３期間Ｔ３の始端である第２時間ｔ２にて変速レンジを高変速から低変速へとかえる。これによって第２ＭＧ３０の逆回転の回転数を上げ、第１ＭＧ２０の正回転の回転数を上げる。これによって第１ＭＧ２０に負トルクが生じることが抑制され、それによって車両速度が落ちることが抑制される。なお、内燃機関１０の始動が第４期間Ｔ４の始端である第３時間ｔ３にて行われるが、この後、変速機５８の変速レンジは低変速から中変速へと変更される。

上記した変速機５８の変速レンジの変更による回転数およびトルクの振る舞いは図１３〜図１６に示す共線図においても表される。一部説明が重複することとなるが、以下、図１３〜図１６に基づいて回転数と変速レンジについて説明する。図１３〜図１６は第１実施形態で示した図５〜図８に対応しており、ＳＧ，ＰＣ，ＲＧは、サンギヤ、プラネタリーキャリア、リングギヤの略である。

図１３に示すように第１期間Ｔ１において変速レンジは３速（高変速）に設定されている。そして蓄電部７０に故障が生じたとしても、図１４に示すように第２期間Ｔ２において変速レンジは３速の状態を維持する。しかしながら第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行する手前に至ると、図１５に示すように第３期間Ｔ３において変速レンジが３速から１速（低変速）へと変化される。これによって第１ＭＧ２０の正回転、および、第２ＭＧ３０の逆回転それぞれの回転数が上がり、第２ＭＧ３０が正回転に移行することが抑制されるとともに、第１ＭＧ２０に負トルクが生じることが抑制される。そして内燃機関１０が始動し始めると、図１６に示すように第４期間Ｔ４において変速レンジが１速から２速（中変速）へと変化される。

上記したように、本実施形態に係るハイブリッド車両１００は変速機５８を有している。そして変速機５８は、蓄電部７０に故障が生じた際、第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行する手前にて、その移行を妨げるように第１ＭＧ２０と駆動輪の回転比を制御することで、第１ＭＧ２０の回転数を上げる。これによれば、第２ＭＧ３０が逆回転から正回転に移行して第１ＭＧ２０に負トルクが生じ、それによって車両速度が落ち込むことが抑制される。

また、内燃機関１０が駆動していない状態（期間Ｔ２〜Ｔ３の間）において第２ＭＧ３０が低速で正回転することが抑制されるので、第２ＭＧ３０が発熱することが抑制される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

各実施形態においてハイブリッド車両１００が容量部８０を有する例を示した。しかしながら図１７に示すようにハイブリッド車両１００は容量部８０を有していなくともよい。この場合、蓄電部７０に故障が生じたとしても、第２ＭＧ３０にて生成された電力は直接インバータ６０に供給される。

各実施形態においてインバータ６０と蓄電部７０とは第１スイッチ５６を介して電気的に接続され、インバータ６０と容量部８０とは第２スイッチ５７を介して電気的に接続されている例を示した。しかしながら図１７に示すように、ハイブリッド車両１００はスイッチ５６，５７を有さなくともよい。

各実施形態において制御部９０がインバータ６０の制御だけではなく、スイッチ５６，５７の駆動、ブレーキ５４，５５の制動力の比率調整、および、クラッチ５３の接続を行う例を示した。しかしながら制御部９０とは別の制御回路がスイッチ５６，５７の駆動、ブレーキ５４，５５の制動力の比率調整、および、クラッチ５３の接続を行っても良い。

各実施形態において制御部９０は、第２制御においてユーザーに蓄電部７０に異常が生じていること、および、ハイブリッド車両１００の走行状態を第１走行状態から第２走行状態へと移行することをユーザーに通知する例を示した。しかしながら制御部９０は上記した通知をユーザーに行わなくともよい。

各実施形態において制御部９０は、第２制御においてインバータ６０と蓄電部７０との電気的な接続を遮断する例を示した。しかしながら制御部９０はインバータ６０と蓄電部７０との電気的な接続を遮断しなくともよい。

各実施形態において制御部９０は、第２制御においてクラッチ５３を切る例を示した。しかしながら制御部９０は第２制御においてクラッチ５３を切らなくともよい。更に言えば、クラッチ５３はなくとも良い。

各実施形態において制御部９０は、第２制御において油圧ブレーキ５４と回生ブレーキ５５の制動力の比率を変化させる例を示した。しかしながら制御部９０は第２制御において油圧ブレーキ５４と回生ブレーキ５５の制動力の比率を変化させなくともよい。

第２実施形態において変速機５８が４段階に回転比を調整することができる例を示した。しかしながら変速機５８の回転比の調整階数は上記例に限定されない。

１０・・・内燃機関
２０・・・第１モータジェネレータ
３０・・・第２モータジェネレータ
５１・・・駆動軸
７０・・・蓄電部
９０・・・制御部
１００・・・ハイブリッド車両

Claims (8)

1. 駆動軸（５１）に動力を伝達する内燃機関（１０）および第１モータジェネレータ（２０）と、
   前記内燃機関の動力によって発電する第２モータジェネレータ（３０）と、
   前記第１モータジェネレータに供給する電力、および、前記内燃機関をクランキングするための電力を蓄電する蓄電部（７０）と、
   前記第２モータジェネレータ、前記内燃機関、および、前記第１モータジェネレータそれぞれのトルクを制御する制御部（９０）と、
   前記第２モータジェネレータと連動するサンギヤ（４１）、前記内燃機関と連動するプラネタリーキャリア（４２）、前記第１モータジェネレータと連動するリングギヤ（４３）、および、前記プラネタリーキャリアに連結されたピニオンギヤ（４４）を有し、前記リングギヤと前記サンギヤとが前記ピニオンギヤを介して噛み合わされることで、前記第２モータジェネレータ、前記内燃機関、および、前記第１モータジェネレータそれぞれの回転数の関係が共線図において直線で表されるように回転する動力分配機構（４０）と、
   前記第１モータジェネレータと駆動輪（５２）の回転比を調整する変速機（５８）と、を備えるハイブリッド車両であって、
   車両を前進させる回転とトルクを正回転および正トルクとし、その逆を逆回転および負トルクとすると、
   前記制御部は、
   前記リングギヤに正トルクを生じさせて正回転させつつ前記サンギヤを逆回転させることで、前記内燃機関を始動させずに前記第１モータジェネレータの動力のみを前記駆動軸に伝達する第１制御と、
   前記第１制御を行っている際に前記蓄電部に故障が生じた場合、逆回転している前記サンギヤに正トルクを生じさせることで電力を生成し、この生成した電力によって前記第１モータジェネレータを回転させるとともに、前記サンギヤと前記リングギヤとの回転数の相違によって前記ピニオンギヤに正トルクを生じさせて、前記内燃機関をクランキングさせて始動する第２制御と、を行い、
   前記変速機は、前記蓄電部に故障が生じた際、前記第２モータジェネレータが逆回転から正回転に移行する手前にて、その移行を妨げるように前記第１モータジェネレータと前記駆動輪の回転比を制御することで、前記第１モータジェネレータの回転数を上げることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 駆動軸（５１）に動力を伝達する内燃機関（１０）および第１モータジェネレータ（２０）と、
   前記内燃機関の動力によって発電する第２モータジェネレータ（３０）と、
   前記第１モータジェネレータに供給する電力、および、前記内燃機関をクランキングするための電力を蓄電する蓄電部（７０）と、
   前記第２モータジェネレータ、前記内燃機関、および、前記第１モータジェネレータそれぞれのトルクを制御する制御部（９０）と、
   前記第２モータジェネレータと連動するサンギヤ（４１）、前記内燃機関と連動するプラネタリーキャリア（４２）、前記第１モータジェネレータと連動するリングギヤ（４３）、および、前記プラネタリーキャリアに連結されたピニオンギヤ（４４）を有し、前記リングギヤと前記サンギヤとが前記ピニオンギヤを介して噛み合わされることで、前記第２モータジェネレータ、前記内燃機関、および、前記第１モータジェネレータそれぞれの回転数の関係が共線図において直線で表されるように回転する動力分配機構（４０）と、
   油圧ブレーキ（５４）と回生ブレーキ（５５）と、を備えるハイブリッド車両であって、
   車両を前進させる回転とトルクを正回転および正トルクとし、その逆を逆回転および負トルクとすると、
   前記制御部は、
   前記リングギヤに正トルクを生じさせて正回転させつつ前記サンギヤを逆回転させることで、前記内燃機関を始動させずに前記第１モータジェネレータの動力のみを前記駆動軸に伝達する第１制御と、
   前記第１制御を行っている際に前記蓄電部に故障が生じた場合、逆回転している前記サンギヤに正トルクを生じさせることで電力を生成し、この生成した電力によって前記第１モータジェネレータを回転させるとともに、前記サンギヤと前記リングギヤとの回転数の相違によって前記ピニオンギヤに正トルクを生じさせて、前記内燃機関をクランキングさせて始動する第２制御と、を行い、
   前記第２制御において前記第２モータジェネレータが逆回転する際、第１制御における油圧ブレーキと回生ブレーキの制動力の比率よりも、前記油圧ブレーキが高まるように調整することを特徴とするハイブリッド車両。
3. 前記第１モータジェネレータと駆動輪（５２）の回転比を調整する変速機（５８）を有し、
   前記変速機は、前記蓄電部に故障が生じた際、前記第２モータジェネレータが逆回転から正回転に移行する手前にて、その移行を妨げるように前記第１モータジェネレータと前記駆動輪の回転比を制御することで、前記第１モータジェネレータの回転数を上げることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御部は、前記第２制御において、前記第２モータジェネレータの出力を算出し、この算出した前記第２モータジェネレータの出力の符号を反転させた値に前記第１モータジェネレータの出力を一致させることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御部は、前記第２制御において、前記蓄電部と前記第２モータジェネレータの電気的な接続、および、前記蓄電部と前記第１モータジェネレータの電気的な接続それぞれを切ることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のハイブリッド車両。
6. 前記蓄電部に故障が生じた際に前記第２モータジェネレータにて生成される電力を蓄電する容量部（８０）を有することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両。
7. 油圧ブレーキ（５４）と回生ブレーキ（５５）を有し、
   前記制御部は、前記第２制御において前記第２モータジェネレータが正回転する際、第１制御における前記油圧ブレーキと前記回生ブレーキの制動力の比率よりも、前記回生ブレーキが高まるように調整することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載のハイブリッド車両。
8. 前記内燃機関および前記第１モータジェネレータから前記駆動軸への動力の伝達具合を調整するクラッチ（５３）を有し、
   前記制御部は、前記第２制御において、前記クラッチを切ることで前記駆動軸への動力の伝達を遮断することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載のハイブリッド車両。

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