JP6365072B2

JP6365072B2 - ハイブリッド車両システム

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Publication number: JP6365072B2
Application number: JP2014153583A
Authority: JP
Inventors: 進藤　祐輔; 祐輔進藤; 浩也辻
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-07-29
Also published as: JP2016030510A

Description

本発明は、第１電動機及び第２電動機を備えたハイブリッド車両のシステムに関する。

従来、エンジンと、走行用及び発電用の２つのモータを備えたハイブリッド車両が知られている。この種のハイブリッド車両として、特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ、モータを制御するモータＥＣＵ、エンジンとモータの動力を統制するハイブリッドＥＣＵ、モータを駆動するインバータ、二次電池の電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータ等を備えている。そして、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、ハイブリッド車両の動作、特に昇圧コンバータに異常が発生しているときに、退避走行を行っている。

特開２０１３−１９３５２３号公報

特許文献１に記載のハイブリッド車両では、車両の動力を統制するハイブリッドＥＣＵが故障すると、エンジンと走行用モータのどちらも制御できなくなるため、車両を停車させるしかなく、退避走行ができない。

本発明は、上記実情に鑑み、退避走行できる状況を増やすことが可能なハイブリッド車両システムを提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、内燃機関と、該内燃機関に対して動力の入出力が可能な第１電動機と、車両の駆動軸に直結された第２電動機とを備え、前記内燃機関及び前記第１電動機による車両走行と、前記第２電動機による車両走行とをそれぞれ可能とするハイブリッド車両システムであって、ドライバによるアクセル操作に基づくトルク指令値に応じて、前記内燃機関、前記第１電動機及び前記第２電動機の動力を統括して制御する統括制御手段と、前記統括制御手段に通信線を介して接続され、該統括制御手段からの制御指令に基づいて前記第２電動機の駆動を制御する第２電動機制御手段と、を備え、前記第２電動機制御手段は、前記アクセル操作情報を前記統括制御手段を介さずに入力する入力部と、前記第１電動機を用いた車両走行に関する第１異常が生じた場合に、前記入力部に入力される前記アクセル操作情報に基づいて前記第２電動機を駆動し、前記車両の退避走行を実施する第２退避走行手段と、を有する。

本車両システムでは、統括制御手段が、アクセル操作に基づくトルク指令値に応じて、内燃機関、第１電動機及び第２電動機の動力を統括して制御するようにしており、それら各々の動力をバランス良く制御する上で好適な構成となっている。また、内燃機関及び第１電動機による走行、第２電動機による走行がそれぞれ可能になっている。そのため、仮に統括制御手段の側で異常が生じても第２電動機による退避走行が可能であり、他方、仮に第２電動機制御手段の側で異常が生じても内燃機関及び第１電動機による退避走行が可能である。この場合特に、統括制御手段の側での異常発生時には、統括制御手段から第２電動機制御手段への制御指令が出力されないが、第２電動機制御手段には統括制御手段を介さずにアクセル操作情報が入力されるため、統括制御手段の側で異常が生じていても、アクセル操作情報に基づく適正な退避走行を実現できる。したがって、退避走行できる状況を増やすことができるようになっている。

ハイブリッド車両システムの構成を示す図。モータの駆動システムの構成を示す図。第１実施形態に係る車両走行ＥＣＵの構成を示す図。第２実施形態に係る車両走行ＥＣＵの構成を示す図。

以下、ハイブリッド車両システムを具現化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
まず、本実施形態に係るハイブリッド車両システムの構成について、図１を参照しつつ説明する。本実施形態に係るハイブリッド車両は、エンジン１０（内燃機関）、ＭＧ１（第１電動機）、ＭＧ２（第２電動機）、動力分割機構１３、及びバッテリ２３を備える。

エンジン１０は、燃料噴射弁１９から供給された燃料と吸気との混合気の燃焼によって動力を発生する。発生した動力は、エンジン１０のクランク軸１６（出力軸）の回転動力として取り出され、後述する動力分割機構１３により２経路に分割される。一方の経路は、駆動軸１４に入力されて車両の走行動力となる経路であり、他方の経路は、ＭＧ１に伝達されて発電機として作動するＭＧ１の回転動力となる経路である。

ＭＧ１及びＭＧ２は、動力を入出力可能な三相のモータジェネレータである。ＭＧ１は、主に発電機として作動するとともに、エンジン１０の始動時に、クランク軸１６に初期回転を付与する電動機として作動する。ＭＧ１が発電機として作動する場合、ＭＧ１は、動力分割機構１３を介して回転軸１５に入力されたエンジン１０の出力により、駆動されて発電する。すなわち、ＭＧ１は、エンジン１０に対して動力の入出力が可能なモータジェネレータである。ＭＧ１により発電された電力は、ＭＧ２に供給されるかバッテリ２３（二次電池）に蓄電される。一方、ＭＧ１が電動機として作動する場合は、ＭＧ１の動力が、回転軸１５から動力分割機構１３を介してクランク軸１６へ入力され、クランク軸１６に初期回転が付与される。バッテリ２３は、複数の電池セルが直列接続されて構成された高圧の組電池であり、例えばリチウムイオン二次電池である。

ＭＧ２は、主として電動機として作動するとともに、車両の減速時に、回生発電を行う発電機として作動する。ＭＧ２は車両の駆動軸１４に機械的に直結されている。駆動軸１４はデファレンシャルギヤ１７に連結されている。デファレンシャルギヤ１７は、一対の車輪１８を連結する車軸に連結されている。ＭＧ２が電動機として作動する場合、ＭＧ２の動力が、駆動軸１４からデファレンシャルギヤ１７を介して車輪１８に伝達され、車両の走行動力となる。

動力分割機構１３は、サンギヤＳと、リングギヤＲと、サンギヤＳとリングギヤＲとの間の動力伝達を可能とする複数のピニオンギヤＰ（図中、２つを例示）と、キャリアＣとを含む遊星歯車から構成されている。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳ及びリングギヤＲと係合し、キャリアＣは、自転可能なようにピニオンギヤＰを支持する。

動力分割機構１３には、エンジン１０のクランク軸１６、ＭＧ１の回転軸１５、及びＭＧ２の回転軸（駆動軸１４）の３軸が接続されている。詳しくは、キャリアＣには、エンジン１０のクランク軸１６が機械的に連結されており、サンギヤＳには、ＭＧ１の回転軸１５が機械的に連結されている。さらに、リングギヤＲには、ＭＧ２の回転軸が機械的に連結されている。本車両システムでは、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧ２の相互間にクラッチが設置されていない。そのため、本車両システムでは、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧ２を相互に切り離すことはできない。

動力分割機構１３は、エンジン１０、ＭＧ１及び駆動軸１４の間で、動力伝達を可能としている。例えば、クランク軸１６からキャリアＣへ入力されたエンジン１０の動力が、分割されてサンギヤＳとリングギヤＲとに入力される。リングギヤＲに入力された動力は走行動力となり、サンギヤＳに入力された動力はＭＧ１の回転動力となる。また、動力分割機構１３は、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧ３の回転速度を、３つの回転速度の間で一定の関係を保ちながら、様々に変化させることができる。

ＭＧ１はインバータ２６（第１駆動回路）により駆動され、ＭＧ２はインバータ２７（第２駆動回路）により駆動される。バッテリ２３とインバータ２６との間に昇圧コンバータ２８が接続されている。そして、昇圧コンバータ２８に対してインバータ２６と並列にインバータ２７が接続されている。

図２に、ＭＧ１及びＭＧ２の駆動システムの詳細な構成図を示す。インバータ２７の構成はインバータ２６の構成と同様なので、図２ではインバータ２７の詳細な構成は省略している。昇圧コンバータ２８は、リアクトルＬ１、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、及びダイオードＤ１，Ｄ２を備えるチョッパ回路である。

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には、ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ逆並列に接続されている。上アームのスイッチング素子Ｑ１のエミッタ端子と、下アームのスイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子とが接続されており、その接続部にリアクトルＬ１の一端が接続されている。リアクトルＬ１の他端は、バッテリ２３の正極端子に接続されている。バッテリ２３の正極端子と負極端子とには、平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子とスイッチング素子Ｑ２のエミッタ端子とには、平滑用のコンデンサＣ２が接続されている。

昇圧コンバータ２８は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオンオフされることにより、バッテリ２３から放電された電力を昇圧して、インバータ２６，２７へ供給したり、インバータ２６，２７から供給された電力を降圧して、バッテリ２３を充電したりする。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等を用いることもできる。

インバータ２６は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８とダイオードＤ３〜Ｄ８を備え、３個の直列体から構成されている。３個の直列体は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７のエミッタ端子とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８のコレクタ端子とが、それぞれ接続されて構成されている。そして、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８には、ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ逆並列に接続されている。各直列体の接続部は、ＭＧ１の三相のコイルにそれぞれ接続されている。インバータ２６は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８がオンオフされることにより、ＭＧ１を発電機又は電動機として駆動する。同様に、インバータ２７は、６個のスイッチング素子がオンオフされることによりＭＧ２を発電機又は電動機として駆動する。

さらに、本車両は、バッテリＥＣＵ２４、エンジンＥＣＵ２５、及び車両走行ＥＣＵ３０を備えている。バッテリＥＣＵ２４及びエンジンＥＣＵ２５は、それぞれ、ＣＰＵ、電源回路、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等から構成されている。車両走行ＥＣＵ３０は、ＨＶＣＰＵ２１（統括制御手段）、ＭＧ２ＣＰＵ３１（第２電動機制御手段）、ＭＧ１ＣＰＵ４１（第１電動機制御手段）、電源回路２２（第１電源）、電源回路３２（第２電源）、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等から構成されている。

ＭＧ２ＣＰＵ３１及びＭＧ１ＣＰＵ４１は、それぞれＨＶＣＰＵ２１に通信線２３，４３を介して接続されている。また、ＭＧ２ＣＰＵ３１とＭＧ１ＣＰＵ４１とは、通信線３３を介して接続されている。さらに、ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ２ＣＰＵ３１は、それぞれパワートレイン系のＣＡＮバスに接続されている。電源回路２２は、鉛二次電池等の低圧バッテリ５０からの給電により所定の電圧（例えば５Ｖ）を生成して、ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ１ＣＰＵ４１へ供給する電源の供給源である。電源回路３２は、低圧バッテリ５０から所定の電圧（例えば５Ｖ）を生成して、ＭＧ２ＣＰＵ３１へ供給する電源の供給源である。

以下に、本車両システムに異常が発生していない場合におけるバッテリＥＣＵ２４、エンジンＥＣＵ２５、ＨＶＣＰＵ２１、ＭＧ２ＣＰＵ３１及びＭＧ１ＰＣＵ４１の動作について説明する。

ＨＶＣＰＵ２１は、他のＣＰＵよりも上位のＣＰＵであり、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧ２の動力を統括して制御し、車両走行全体を制御する。ＨＶＣＰＵ２１は、ＭＧ２ＣＰＵ３１、ＭＧ１ＣＰＵ４１、エンジンＥＣＵ２５及びバッテリＥＣＵ２４のそれぞれと双方向通信を行う。また、ＨＶＣＰＵ２１は、アクセルペダルの踏込量であるアクセル開度Ａｃｃ（アクセル操作情報）を検出するアクセルセンサ５１から、アクセル開度Ａｃｃが入力される入力部２１ａを有する。また、ＨＶＣＰＵ２１には、ＣＡＮバスからシフトポジションや車速等の車両情報が入力される。

ＨＶＣＰＵ２１は、ドライバのアクセル操作すなわちアクセル開度Ａｃｃやシフトポジション、車速等の車両情報に基づいて、駆動軸１４に出力すべきトルク指令値を算出し、算出したトルク指令値が駆動軸１４に出力されるように、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧの動力を配分する。こうしたＨＶＣＰＵ２１の制御によって、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧ２の動力がバランス良く制御できる。

例えば、アクセル開度Ａｃｃが小さい場合等には、ＭＧ２の動力のみで車両を走行させる。この場合、エンジン１０は停止される。また、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合、バッテリ２３の残存容量ＳＯＣが低下した場合等には、エンジン１０を駆動させる。この場合、エンジン１０の動力のみで車両を走行させる場合と、エンジン１０の動力とＭＧ２の動力の両方で車両を走行させる場合とがある。また、エンジン１０の動力でＭＧ１を発電機として作動させ、ＭＧ１により発電された電力をＭＧ２に供給して、ＭＧ２を電動機として作動させることもできる。

エンジンＥＣＵ２５は、ＨＶＣＰＵ２１からの制御指令に基づいて、エンジン１０の駆動を制御するＥＣＵである。エンジンＥＣＵ２５は、エンジン１０の運転状態を検出する各種センサから検出信号を受信する。各種センサとしては、クランクポジションセンサ、スロットルバルブポジションセンサ等がある。そして、エンジンＥＣＵ２５は、ＨＶＥＵＣ２０からの指令、及び各種センサから受信した検出信号に基づいて、各種アクチュエータに制御信号を送信し、エンジン１０の駆動を制御する。各種アクチュエータは、燃料噴射弁１９、スロットルバルブのポジションを調整するスロットルモータ等である。

バッテリＥＣＵ２４は、図示しない電圧センサ、電流センサ及び温度センサにより検出された電池電圧、充放電電流、電池温度を取得して、バッテリ２３を管理するＥＣＵである。例えば、バッテリＥＣＵ２４は、充放電電流の積算値を算出し、算出した積算値と電池電圧とに基づいて残存容量ＳＯＣ(State of Charge)を算出する。そして、バッテリＥＣＵ２４は、算出した残存容量ＳＯＣと電池温度とに基づいて、バッテリ２３が過充電及び過放電にならないように、バッテリ２３を充放電してもよい最大許容電力を算出する。

ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１からの制御指令に基づいて、ＭＧ２の駆動を制御するＣＰＵである。ＭＧ２ＣＰＵ３０は、ＭＧ１ＥＣＵ４０と双方向通信を行う。ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＭＧ２の運転状態を検出する各種センサから検出信号を受信する。各種センサとしては、ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ、ＭＧ２のコイルを流れる電流を検出する電流センサ等がある。そして、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１からの制御指令に基づいて、ＭＧ２の駆動を制御する。詳しくは、ＭＧ２ＰＣＵ３１は、ＨＶＰＣＵ２１からの制御指令及び各種センサから受信した検出信号に基づいて、インバータ２７が備える６個のスイッチング素子に制御信号を送信し、ＭＧ２の駆動を制御する。また、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１を介さずにアクセル開度Ａｃｃを入力する入力部３１ａを備える。また、ＭＧ２ＣＰＵ３１には、ＣＡＮバスからシフトポジションや車速等の車両情報が入力される。

ＭＧ１ＣＰＵ４１は、ＨＶＣＰＵ２１からの制御指令に基づいて、ＭＧ１の駆動を制御するＣＰＵである。詳しくは、ＭＧ１ＣＰＵ４１は、ＭＧ２ＣＰＵ３１と同様に、ＨＶＣＰＵ２１からの制御指令、及びＭＧ３の運転状態を検出する各種センサから受信した検出信号に基づいて、インバータ２６が備える６個のスイッチング素子に制御信号を送信し、ＭＧ１の駆動を制御する。また、ＭＧ１ＣＰＵ４１は、ＨＶＣＰＵ２１からの指令に基づいて、昇圧コンバータ２８の２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に制御信号を送信し、昇圧コンバータ２８を作動させる。

本車両システムにおいて、ＨＶＣＰＵ２１、ＭＧ１ＣＰＵ４１、及びＭＧ２ＣＰＵ３１のうちのいずれかに関連する異常が生じた場合を想定すると、ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ１ＣＰＵ４１を一纏めにしてその動作が保証され、且つＭＧ２ＣＰＵ３１の動作が保証されていればよい。よって、ＭＧ２ＣＰＵ３１の電源回路とＨＶＰＣＵ２１の電源回路とは個別の回路とする必要があるが、ＨＶＰＣＵ２１の電源回路とＭＧ１ＰＣＵの電源回路とを個別の回路とする必要はない。そこで、ＨＶＣＰＵ２１とＭＧ１ＣＰＵ４１とで電源回路２２を共有する構成としている。これにより、本車両システムの異常発生時において退避走行モードを増加させても、３個のＣＰＵの電源回路を個別に設置する場合と比べて、コストの減少及び車両システムの小型化を実現できる。

次に、図３を参照して、異常発生時における退避走行機能について説明する。図３において、細い実線の矢印は通信ライン及び電源ラインを示し、破線の矢印は各ＣＰＵで使用される情報の流れを示す。ここでは、本車両システムの異常として第１異常と第２異常とを想定している。

第１異常は、ＭＧ１を用いた車両走行に関する異常であり、ＨＶＣＰＵ２１、ＭＧ１ＣＰＵ４１、通信線４３の少なくともいずれかに関連する異常である。詳しくは、第１異常は、ＨＶＣＰＵ２１、ＭＧ１、ＭＧ１ＣＰＵ４１、通信線４３、電源回路２２及びインバータ２６に関連する異常である。第１異常の発生時に、ＭＧ１及びエンジン１０のいずれか一方の駆動ができなくなると、動力分割機構１３における回転速度のつり合いから、他方の駆動もできなくなる。そのため、第１異常の発生時には、エンジン１０の動力が得られなくなるとともに、ＭＧ１の発電電力も得られなくなる。

第２異常は、ＭＧ２を用いた車両走行に関する異常であり、ＭＧ２、ＭＧ２ＣＰＵ３１、電源回路３２及びインバータ２７に関連する異常である。このような第２異常の発生時には、ＭＧ２の動力が得られなくなる。

ＨＶＣＰＵ２１は、第２異常の発生時に、エンジン１０及びＭＧ１を駆動し、第１退避走行モードを実施する（第１退避走行手段）。第１退避走行モードでは、ＨＶＣＰＵ２１は、アクセル開度Ａｃｃに基づいて、エンジンＥＣＵ２５を介してエンジン１０を駆動させるとともに、ＭＧ１ＣＰＵ４１を介してＭＧ１を駆動させ、エンジン１０の動力で車両を走行させる。このとき、ＨＶＣＰＵ２１は、アクセル開度Ａｃｃだけでなく車両情報のシフトポジションも用いれば、車両を前進及び後進させることができる。第１退避走行モードは、ＨＶＣＰＵ２１が実施するフェールセーフ制御である。

ＭＧ２ＣＰＵ３１は、第１異常の発生時に、ＭＧ２を駆動し、第２退避走行モードを実施する（第２退避走行手段）。第２退避走行モードでは、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、アクセル開度Ａｃｃに基づいてＭＧ２を駆動させて、ＭＧ２の動力で車両を走行させる。このとき、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、アクセル開度Ａｃｃだけでなく車両情報のシフトポジションも用いれば、車両を前進及び後進させることができる。第２退避走行モードは、ＭＧ２ＣＰＵ３１が実施するフェールセーフ制御である。

図３（ａ）に示すように、本車両システムの正常時には、ＨＶＣＰＵ２１は、ＣＡＮバスから車両情報を取得し、取得した車両情報とアクセル開度Ａｃｃとに基づいて算出した制御指令を、ＭＧ２ＣＰＵ及びＭＧ１ＣＰＵ４１へ送信する。すなわち、ＨＶＣＰＵ２１は上位のＣＰＵで、ＭＧ２ＣＰＵ３１及びＭＧ１ＣＰＵ４１は、ＨＶＣＰＵ２１に対して並列に下位のＣＰＵという関係になっている。また、ＨＶＣＰＵ２１のみが、入力されたアクセル開度Ａｃｃを用いる。すなわち、アクセルセンサ５１及びＣＡＮバスからＭＧ２ＣＰＵへの通信ライン及び入力部３１ａは、第２退避走行モードを実施可能とするため冗長分である。

図３（ｂ）に示すように、ＨＶＣＰＵ２１の故障（第１異常）が発生した場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１と通信不能で、ＭＧ１ＣＰＵ４１と通信可能になる。また、通信線２３の故障が発生した場合にも、同様に、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１と通信不能で、ＭＧ１ＣＰＵ４１と通信可能になる。ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１と通信不能で、ＭＧ１ＣＰＵ４１と通信可能な場合、ＣＡＮバスから車両情報を取得し、取得した車両情報をＭＧ１ＣＰＵ４１へ送信する。さらに、この場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、入力部３１ａに入力されたアクセル開度Ａｃｃ及び取得したシフトポジションに基づいて、第２退避走行モードを実施する。また、この場合、ＭＧ１ＣＰＵ４１は、受信した車両情報（排気の情報等）からエンジン１０で燃焼が行われていないことを把握し、第２退避走行モードの実行に障害となり得るＭＧ１の駆動を停止させるとよい。このようにすると、第２退避走行モードの実行が容易になる。ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＭＧ１の停止を行わせる信号として、車両情報の代わりにＭＧ１の停止指令をＭＧ１ＣＰＵ４１へ出力してもよい。また、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ１ＣＰＵ４１と通信不能となった場合、ＭＧ１ＣＰＵ４１へ車両情報を送信しないで、第２退避走行モードを実施する。

ＨＶＣＰＵ２１の故障又は通信線２３の故障が発生した場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１とＨＶＣＰＵ２１との間で通信異常が生じて、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１と通信不能となる。また、ＭＧ１ＣＰＵ４１の故障（第１異常）又は通信線３３の故障が発生した場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１とＭＧ１ＣＰＵ４１との間で通信異常が生じて、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＭＧ１ＣＰＵ４１と通信不能となる。また、電源回路２２の故障（第１異常）が発生した場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１とＭＧ１ＣＰＵ４１の両方と通信不能となる。ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１と通信不能で、ＭＧ１ＣＰＵ４１と通信可能な場合は、ＨＶＣＰＵ２１又は通信線２３の故障と判定し、ＭＧ１ＣＰＵ４１と通信不能で、ＨＶＣＰＵ２１と通信可能な場合は、ＭＧ１ＣＰＵ４１又は通信線３３の故障と判定する。さらに、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１とＭＧ１ＣＰＵ４１の両方と通信不能な場合は、電源回路２２の故障と判定する。

さらに、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、昇圧コンバータ２８の上アームのスイッチング素子Ｑ１に制御信号を送信して、スイッチング素子Ｑ１をオン状態すなわち導通状態に維持する。正常時では、ＭＧ１ＣＰＵ４１が昇圧コンバータ２８の上下のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御しているが、ＨＶＣＰＵ２１が故障すると、ＭＧ１ＣＰＵ４１は昇圧コンバータ２８を制御できなくなる。スイッチング素子Ｑ１がオフ状態のときにＭＧ２が回生発電を行うと、コンデンサＣ２の両端に耐圧以上の電圧が印加され、コンデンサＣ２、昇圧コンバータ２８、インバータ２６、インバータ２７が破損するおそれがある。しかしながら、ＭＧ２の回生発電を禁止すると、バッテリ２３を充電できないため、退避走行距離が短くなる。そこで、第２異常発生時には、ＭＧ２ＣＰＵ３１はスイッチング素子Ｑ１を導通状態に維持する。これにより、ＭＧ２により回生発電された電力をバッテリ２３に充電できるため、退避走行距離を伸ばすことができる。なお、バッテリ２３からの放電は、スイッチング素子Ｑ１に逆並列に接続されたダイオードＤ１を通して行われる。

図３（ｃ）に示すように、ＭＧ１ＣＰＵ４１の故障が発生した場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１と通信可能で、ＭＧ１ＣＰＵ４１と通信不能となる。このとき、ＨＶＣＰＵ２１は、ＣＡＮバスから車両情報を取得し、取得した車両情報をＭＧ２ＣＰＵ３１へ送信する。ＭＧ２ＣＰＵ３１は、入力部３１ａに入力されたアクセル開度Ａｃｃ、及びＨＶＣＰＵ２１から送信されたシフトポジションに基づいて、第２退避走行モードを実施する。また、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、通信線４３の故障（第１異常）が発生したことを示す信号をＨＶＣＰＵ２１から受信した場合にも、入力部３１ａに入力されたアクセル開度Ａｃｃ、及びＨＶＣＰＵ２１から送信されたシフトポジションに基づいて、第２退避走行モードを実施する。また、これらの場合も、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、スイッチング素子Ｑ１に制御信号を送信し、スイッチング素子Ｑ１を導通状態に維持する。

図３（ｄ）に示すように、ＭＧ２ＣＰＵ３１及び電源回路３２の少なくとも一方の故障（第２異常）が生じた場合、ＨＶＣＰＵ２１は、ＭＧ２ＣＰＵ３１と通信不能となる。ＨＶＣＰＵ２１は、ＭＧ２ＣＰＵ３１と通信不能となった場合、ＣＡＮバスから車両情報を取得し、取得した車両情報をＭＧ１ＣＰＵ４１へ送信する。また、この場合、ＨＶＣＰＵ２１は、入力部２１ａに入力されたアクセル開度Ａｃｃ及び取得したシフトポジションに基づいて、第１退避走行モードを実施する。

ＨＶＣＰＵ２１は、通信線２３の故障が発生した場合にもＭＧ２ＣＰＵ３１と通信不能となる。通信線２３の故障が発生した場合、上述したようにＭＧ２ＣＰＵ３１が第２退避走行モードを実施するので、ＨＶＣＰＵ２１は、ＭＧ１ＣＰＵ４１からＭＧ２ＣＰＵ３１が第２退避走行モードを実施可能なことを示す信号を受信して、第１退避走行モードを実施しない。

なお、通信線２３の故障が発生した場合に、第１退避走行モードを実施するようにして、第２退避走行モードを実施しないようにしてもよい。第１退避走行モードを優先する場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＭＧ１ＣＰＵ４１からＨＶＣＰＵ２１が第１退避走行モードを実施可能なことを示す信号を受信して、第２退避走行モードを実施しない。すなわち、通信線２３の故障が発生した場合は、第１退避走行モード及び第２退避走行モードのいずれか一方による退避走行を実施する。

以上説明した第１実施形態によれば以下の効果を奏する。

（１）本車両システムでは、ＨＶＣＰＵ２１が、アクセル開度Ａｃｃに基づくトルク指令値に応じて、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧ２の動力を統括して制御するようにしており、それら各々の動力をバランス良く制御する上で好適な構成となっている。また、エンジン１０及びＭＧ１による走行、ＭＧ２による走行がそれぞれ可能になっている。そのため、仮にＨＶＣＰＵ２１の側で異常が生じてもＭＧ２による退避走行が可能であり、他方、仮にＭＧ２ＣＰＵ３１の側で異常が生じてもエンジン１０及びＭＧ１による退避走行が可能である。この場合特に、ＨＶＣＰＵ２１の側での異常発生時には、ＨＶＣＰＵ２１からＭＧ２ＣＰＵ３１への制御指令が出力されないが、ＭＧ２ＣＰＵ３１にはＨＶＣＰＵ２１を介さずにアクセル開度Ａｃｃが入力される。そのため、ＨＶＣＰＵ２１の側で異常が生じていても、アクセル開度Ａｃｃに基づく適正な退避走行を実現できる。したがって、退避走行できる状況を増やすことができる。

（２）ＭＧ２ＣＰＵ３１の側で異常が生じている場合には、ＨＶＣＰＵ２１は、ＨＶＰＣＵ２１に入力されたアクセル開度Ａｃｃに基づく適正な退避走行を実現できる。

（３）本車両システムでは、ＨＶＣＰＵ２１、ＭＧ１ＣＰＵ４１、ＭＧ２ＣＰＵ３１及び通信線４３のうちのいずれかに関連する異常が生じた場合を想定すると、ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ１ＣＰＵ４１を一纏めにしてその動作が保証され、且つＭＧ２ＣＰＵ３１の動作が保証されていればよい。この観点からして、ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ１ＣＰＵ４１と、ＭＧ２ＣＰＵ３１とでそれぞれ一つずつの電源回路が設けられているとよい。これにより、各ＣＰＵにそれぞれ電源回路を設けた場合と比べて、コスト低減及び車両システムの小型化の効果が得られる。

（４）第１異常がＨＶＣＰＵ２１のみの異常であった場合に、ＭＧ２ＣＰＵ３１から、ＭＧ１ＣＰＵ４１に対して、ＭＧ１の停止を行わせる信号が出力される。ＭＧ１ＣＰＵ４１は、ＭＧ２ＣＰＵ３１から出力された車両情報に基づいて、ＭＧ１の駆動を停止させる。これにより、第２退避走行モードの実施を容易にできる。

（５）ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ１ＣＰＵ４１の２個のＣＰＵに対して１個の電源回路２２を設けることにより、第１異常が生じた場合に、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶＣＰＵ２１又は通信線２３、ＭＧ１ＣＰＵ４１又は通信線３３、電源回路２２のいずれかの異常か判定できる。

（６）第１異常が発生した場合は、ＭＧ２ＣＰＵ３１により、昇圧コンバータ２８の上アームのスイッチング素子Ｑ１が導通状態に維持される。これにより、バッテリ２３の電力を上アームのダイオードＤ１を介してインバータ２７へ放電できるとともに、ＭＧ２の回生電力を、上アームのスイッチング素子Ｑ１を介してバッテリ２３へ充電することができる。よって、バッテリ２３の充放電が可能となるため、退避走行距離を伸ばすことができる。

（第１実施形態の変形例）
・正常時において、ＭＧ２ＣＰＵ３１が、昇圧コンバータ２８のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御するようにしてもよい。このようにした場合、第１異常の発生時に、ＭＧ１ＣＰＵ４１がスイッチング素子Ｑ１を導通状態に維持する。

・車両走行ＥＣＵ３０を、ＨＶＣＰＵ２１を備えるＥＣＵ、ＭＧ２ＣＰＵ３１を備えるＥＣＵ、ＭＧ１ＣＰＵ４１を備えるＥＣＵの３つのＥＣＵとしてもよい。この場合、ＨＶＣＰＵ２１を備えるＥＣＵと、ＭＧ１ＣＰＵ４１を備えるＥＣＵは、電源回路を共有する構成とする。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点について図４を参照して説明する。ＨＶＣＰＵ及びＭＧ１ＣＰＵを一纏めにしてその動作が保証され、且つＭＧ２ＣＰＵの動作が保証されていれば、第１退避走行モード及び第２退避走行モードのいずれかを実施できる。よって、エンジン１０の駆動を制御するＣＰＵと、ＭＧ２の駆動を制御するＣＰＵとは独立したＣＰＵとする必要があるが、エンジン１０の駆動を制御するＣＰＵとＭＧ１の駆動を制御するＣＰＵとは、独立したＣＰＵとする必要がない。

そこで、第２実施形態では、ＨＶＣＰＵ２１及びＭＧ１ＣＰＵ４１は、１つのＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂとして構成され、ＭＧ２ＣＰＵ３１はＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂとは別のＣＰＵとして構成されている。第２実施形態では、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂが統括制御手段に相当する。ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂの電源回路として、低圧バッテリ５０からの給電により所定の電源電圧を生成する電源回路２２が設けられている。以下に、第２実施形態に係る退避走行機能について説明する。

本車両システムの正常時には、図４（ａ）に示すように、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂは、ＣＡＮバスから車両情報を取得し、取得した車両情報とアクセル開度Ａｃｃとに基づいて算出した制御指令を、ＭＧ２ＣＰＵ３１へ送信する。また、ＨＶ―ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂは、入力部２１ａに入力されたアクセル開度Ａｃｃ及び取得した車両情報に基づいて、エンジン１０、ＭＧ１及びＭＧ２の動力の統括制御を行っている。

図４（ｂ）に示すように、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂ及び電源回路２２の少なくとも一方の故障（第１異常）が生じた場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂと通信不能となる。ＭＧ２ＣＰＵ３１は、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂと通信不能となった場合に、ＣＡＮバスから車両情報を取得する。また、この場合、ＭＧ２ＣＰＵ３１は、入力部３１ａに入力されたアクセル開度Ａｃｃ及び取得したシフトポジションに基づいて、第２退避走行モードを実施するとともに、第１実施形態と同様に、昇圧コンバータ２８の上アームのスイッチング素子Ｑ１をオン状態に維持して、バッテリ２３の充放電を可能とする。

図４（ｃ）に示すように、ＭＧ２ＣＰＵ３１及び電源回路３２の少なくとも一方の故障（第２異常）が生じた場合、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂはＭＧ２ＣＰＵ３１と通信不能となる。ＨＶ―ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂは、ＭＧ２ＣＰＵ３１と通信不能となった場合に、ＣＡＮバスから車両情報を取得するとともに、入力部２１ａに入力されたアクセル開度Ａｃｃ及び取得したシフトポジションに基づいて、第１退避走行モードを実行する。

第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）と同様の効果を奏するとともに、さらに、コストの減少及び車両システムの小型化の効果が得られる。

（第２実施形態の変形例）
・正常時において、ＭＧ２ＣＰＵ３１が、昇圧コンバータ２８のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御するようにしてもよい。このようにした場合、第１異常の発生時に、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂがスイッチング素子Ｑ１を導通状態に維持する。

・車両走行ＥＣＵ３０を、ＨＶ−ＭＧ１ＣＰＵ２１ｂを備えるＥＣＵと、ＭＧ２ＣＰＵ３１を備えるＥＣＵの２つのＥＣＵとしてもよい。このようにした場合、第１異常の発生時に、ＭＧ２ＣＰＵ３１がスイッチング素子Ｑ１を導通状態に維持する。

（他の実施形態）
・駆動軸に直結されたＭＧ２は１個に限らない。一対の車輪１８とは異なる一対の車輪に連結された駆動軸に直結されたＭＧ２を、さらに備えていてもよい。この場合、いずれかのＭＧ２の動力で、第２退避走行モードを実行できればよい。

１０…エンジン、１４…駆動軸、２１，２１ｂ…ＨＶＣＰＵ、３１…ＭＧ２ＣＰＵ、３１ａ…入力部。

Claims

内燃機関（１０）と、該内燃機関に対して動力の入出力が可能な第１電動機（ＭＧ１）と、車両の駆動軸（１４）に直結された第２電動機（ＭＧ２）とを備え、前記内燃機関及び前記第１電動機による車両走行と、前記第２電動機による車両走行とをそれぞれ可能とするハイブリッド車両システムであって、
ドライバによるアクセル操作に基づくトルク指令値に応じて、前記内燃機関、前記第１電動機及び前記第２電動機の動力を統括して制御する統括制御手段（２１，２１ｂ）と、
前記統括制御手段に通信線（２３）を介して接続され、該統括制御手段からの制御指令に基づいて前記第２電動機の駆動を制御する第２電動機制御手段（３１）と、
を備え、
前記第２電動機制御手段は、
アクセル操作情報を前記統括制御手段を介さずに入力する入力部（３１ａ）と、
前記第１電動機を用いた車両走行に関する第１異常が生じた場合に、前記入力部に入力される前記アクセル操作情報に基づいて前記第２電動機を駆動し、前記車両の退避走行を実施する第２退避走行手段と、
を有し、
前記統括制御手段に通信線（４３）を介して接続され、該統括制御手段からの制御指令に基づいて前記第１電動機の駆動を制御する第１電動機制御手段（４１）を備え、
前記第２退避走行手段は、前記第１異常として、前記統括制御手段と、前記第１電動機制御手段と、前記統括制御手段及び前記第１電動機制御手段を接続する前記通信線との少なくともいずれかに関する異常が生じた場合に、前記アクセル操作情報に基づいて前記第２電動機の駆動による退避走行を実施し、
前記統括制御手段及び前記第１電動機制御手段は、第１電源（２２）から電源供給を受け、
前記第２電動機制御手段は、前記第１電源とは別に設けられた第２電源（３２）から電源供給を受けるハイブリッド車両システム。
前記第２電動機制御手段は、前記統括制御手段と、前記統括制御手段及び前記第２電動機制御手段を接続する前記通信線とのいずれかに異常が生じており、且つ前記第１電動機制御手段が正常であることを条件として、前記第１電動機制御手段に対して前記第１電動機の停止を行わせる信号を出力する請求項１に記載のハイブリッド車両システム。
前記第２電動機制御手段は、前記統括制御手段及び前記第１電動機制御手段のうちのいずれか一方との間で通信不能となっている場合に、通信不能が生じている方の制御手段と、その制御手段及び前記第２電動機制御手段を接続する前記通信線とのいずれかが異常であると判定するとともに、前記統括制御手段及び前記第１電動機制御手段の両方との間で通信不能となっている場合に、前記第１電源の異常であると判定する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両システム。
前記統括制御手段は、前記第２電動機を用いた車両走行に関する第２異常が生じた場合に、前記アクセル操作情報に基づいて前記内燃機関及び前記第１電動機を駆動し、前記車両の退避走行を実施する第１退避走行手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両システム。
前記統括制御手段は、前記第２電動機を用いた車両走行に関する第２異常が生じた場合に、前記アクセル操作情報に基づいて前記内燃機関及び前記第１電動機を駆動し、前記車両の退避走行を実施する第１退避走行手段を有し、
前記統括制御手段及び前記第２電動機制御手段を接続する前記通信線の異常が生じた場合に、前記第１退避走行手段及び前記第２退避走行手段のいずれか一方による退避走行を実施する請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両システム。
内燃機関（１０）と、該内燃機関に対して動力の入出力が可能な第１電動機（ＭＧ１）と、車両の駆動軸（１４）に直結された第２電動機（ＭＧ２）とを備え、前記内燃機関及び前記第１電動機による車両走行と、前記第２電動機による車両走行とをそれぞれ可能とするハイブリッド車両システムであって、
ドライバによるアクセル操作に基づくトルク指令値に応じて、前記内燃機関、前記第１電動機及び前記第２電動機の動力を統括して制御する統括制御手段（２１，２１ｂ）と、
前記統括制御手段に通信線（２３）を介して接続され、該統括制御手段からの制御指令に基づいて前記第２電動機の駆動を制御する第２電動機制御手段（３１）と、
を備え、
前記第２電動機制御手段は、
アクセル操作情報を前記統括制御手段を介さずに入力する入力部（３１ａ）と、
前記第１電動機を用いた車両走行に関する第１異常が生じた場合に、前記入力部に入力される前記アクセル操作情報に基づいて前記第２電動機を駆動し、前記車両の退避走行を実施する第２退避走行手段と、
を有し、
前記統括制御手段に通信線（４３）を介して接続され、該統括制御手段からの制御指令に基づいて前記第１電動機の駆動を制御する第１電動機制御手段（４１）を備え、
前記第２退避走行手段は、前記第１異常として、前記統括制御手段と、前記第１電動機制御手段と、前記統括制御手段及び前記第１電動機制御手段を接続する前記通信線との少なくともいずれかに関する異常が生じた場合に、前記アクセル操作情報に基づいて前記第２電動機の駆動による退避走行を実施し、
前記統括制御手段は、前記第２電動機を用いた車両走行に関する第２異常が生じた場合に、前記アクセル操作情報に基づいて前記内燃機関及び前記第１電動機を駆動し、前記車両の退避走行を実施する第１退避走行手段を有し、
前記統括制御手段及び前記第２電動機制御手段を接続する前記通信線の異常が生じた場合に、前記第１退避走行手段及び前記第２退避走行手段のいずれか一方による退避走行を実施するハイブリッド車両システム。
二次電池（２３）と、
前記第１電動機を駆動する第１駆動回路（２６）と、
前記二次電池と前記第１駆動回路との間に接続された昇圧コンバータ（２８）と、
前記第２電動機を駆動する駆動回路であって、前記昇圧コンバータに対して前記第１駆動回路と並列に接続された第２駆動回路（２７）と、を備え、
前記第２電動機制御手段は、前記第１異常が生じた場合に、前記昇圧コンバータの上アームのスイッチング素子（Ｑ１）を導通状態に維持する請求項１〜６のいずれかに記載のハイブリッド車両システム。