JP6636840B2 - ハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システム - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システムに関する。

従来、車両に搭載された、各種の電子部品や電気製品等の補機に対して電力を供給するバッテリとして、定格電圧が例えば１２Ｖの低電圧バッテリが使用されている。また、車両の駆動源としてエンジン及び駆動モータを備えたハイブリッド車両では、駆動モータに対して電力を供給するバッテリとして、定格電圧が例えば２００Ｖの高電圧バッテリが使用されている。ハイブリッド車両のシステムとして、高電圧バッテリの電力を、降圧器としてのＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧させて低電圧バッテリに供給し、低電圧バッテリを充電可能にしたシステムがある。

かかるハイブリッド車両システムにおいて、高電圧バッテリの異常時には、低電圧バッテリに対して充電電力の供給ができなくなり、低電圧バッテリの電力が枯渇した時点で車両が走行不能になる。これに対して、特許文献１には、高電圧バッテリの異常時に、モータジェネレータにより発電され、又は、回生された電力を、高電圧バッテリを介さずにＤＣ／ＤＣコンバータに供給することで、低電圧バッテリの充電を可能にした車両用バッテリ制御装置が開示されている。

特許第５１７１５７８号

しかしながら、特許文献１に記載された制御装置は、高電圧バッテリの異常時において車両の駆動に用いる動力については考慮されておらず、システムによっては、車両を発進させられない場合が生じるおそれがある。例えば、直列的に配置されたエンジンとモータジェネレータとの間にトルクコンバータが備えられていないシステムの場合、エンジンの出力トルクにより車両を駆動させようとしても、エンジンと駆動軸との差回転を吸収する機構が無いため車両を発進させることができない。したがって、このようなシステムに対して、特許文献１に記載された技術を適用しようとすると、車両を停止又は極低速にすることができないことになる。このため、かかるシステムでは、高電圧バッテリの異常時においても、モータジェネレータによる発進制御を実施しつつ、低電圧バッテリの充電制御を継続させる必要がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高電圧バッテリの異常時に、車両の走行状態を適切に制御しつつ、低電圧バッテリへの充電制御を実行可能な、新規かつ改良されたハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、エンジンに直列的に連設された第１のモータジェネレータ、及び、伝達クラッチを介して第１のモータジェネレータに連設された第２のモータジェネレータの電力供給源である第１のバッテリの電力を降圧器により降圧させて第２のバッテリに対して充電電力を供給させる充電制御部と、第１のバッテリの異常を検出する異常検出部と、第１のバッテリの異常が検出された場合に、エンジンの停止を禁止し、エンジンからの出力トルクを用いて第１のモータジェネレータにより定電圧発電を行わせ、第２のバッテリに対して充電電力を供給させる駆動制御部と、を備え、駆動制御部は、第１のバッテリの異常が検出された場合であって、ハイブリッド車両の加速時には、伝達クラッチを締結させてエンジンからの出力トルクを駆動輪に伝達させつつ、エンジンからの余剰のトルクを用いて第１のモータジェネレータにより定電圧発電を行わせて第２のバッテリに対して充電電力を供給させる、ハイブリッド車両の制御装置が提供される。

駆動制御部は、第１のバッテリの異常が検出された場合に、ハイブリッド車両の停車時又は発進時には、伝達クラッチを開放させ、第１のモータジェネレータにより定電圧発電を行わせて第２のバッテリに対して充電電力を供給させてもよい。

駆動制御部は、第１のバッテリの異常が検出された場合であって、ハイブリッド車両の停車時には、第２のモータジェネレータをゼロトルク状態としてもよい。

駆動制御部は、第１のバッテリの異常が検出された場合であって、ハイブリッド車両の発進時には、第２のモータジェネレータを力行駆動させてもよい。

駆動制御部は、第１のバッテリの異常が検出された場合であって、ハイブリッド車両の加速時には、第２のモータジェネレータをゼロトルク状態としてもよい。

駆動制御部は、第１のバッテリの異常が検出された場合に、ハイブリッド車両の減速時には、伝達クラッチを開放させ、第２のモータジェネレータを回生駆動させて第２のバッテリに対して充電電力を供給させてもよい。

駆動制御部は、第１のバッテリの異常が検出された場合であって、ハイブリッド車両の減速時には、第２のモータジェネレータの回生電力を用いて第１のモータジェネレータを駆動させ、第１のモータジェネレータからの出力トルクによりエンジンの連れ回しを行わせてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、エンジンと、エンジンに直列的に連設された第１のモータジェネレータと、伝達クラッチを介して第１のモータジェネレータに連設された第２のモータジェネレータと、第１のモータジェネレータ及び第２のモータジェネレータの電力供給源である第１のバッテリと、定格電圧が第１のバッテリの定格電圧よりも低い第２のバッテリと、第１のバッテリの電力を降圧器により降圧させて第２のバッテリに対して充電電力を供給させる充電制御部と、第１のバッテリの異常を検出する異常検出部と、第１のバッテリの異常が検出された場合に、エンジンの停止を禁止し、エンジンからの出力トルクを用いて第１のモータジェネレータにより定電圧発電を行わせ、第２のバッテリに対して充電電力を供給させる駆動制御部と、を備える、ハイブリッド車両システムが提供される。

以上説明したように本発明によれば、高電圧バッテリの異常時に、車両の走行状態を適切に制御しつつ、低電圧バッテリへの充電制御を実行することができる。

本発明の実施の形態にかかるハイブリッド車両の駆動系のシステム構成例を示すブロック図である。 同実施形態にかかるハイブリッド車両の走行モードの一例を示す説明図である。 同実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置の構成例を示すブロック図である。 同実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置によるフェールセーフモード時の制御状態を示す説明図である。 停車時のシステムの状態を示す説明図である。 発進時のシステムの状態を示す説明図である。 加速時のシステムの状態を示す説明図である。 減速時のシステムの状態を示す説明図である。 第１のモータジェネレータの出力上限を示す説明図である。 減速時の第２のモータジェネレータによる回生上限電力を示す説明図である。 同実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置によるフェールセーフモード時の制御を示すフローチャートである。 減速時のシステムの別の状態を示す説明図である。 変形例にかかるハイブリッド車両の駆動系のシステム構成例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．ハイブリッド車両システムの基本構成＞
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態にかかるハイブリッド車両の制御装置が適用され得るハイブリッド車両システムの駆動系１の基本構成について説明する。

図１は、ハイブリッド車両の駆動系１を示している。かかる駆動系１は、エンジン１０と、第１のモータジェネレータ２０と、第２のモータジェネレータ２４とを備え、エンジン１０、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４を駆動源として併用可能なパワーユニットである。かかる駆動系１では、走行モードが、エンジン走行モードと、シングルモータＥＶ走行モードと、ツインモータＥＶ走行モードと、ハイブリッド走行モードとで切り替えられながら、車両の駆動力制御が行われる。

エンジン走行モードは、エンジン１０から出力されるトルクにより車両を駆動するモードである。シングルモータＥＶ走行モードは、第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４から出力されるトルクにより車両を駆動するモードである。ツインモータＥＶ走行モードは、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４から出力されるトルクにより車両を駆動するモードである。ハイブリッド走行モードは、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４のうちの少なくとも一方から出力されるトルクと、エンジン１０から出力されるトルクとにより車両を駆動するモードである。

エンジン１０は、ガソリン等を燃料としてトルクを生成する内燃機関であり、出力軸としてのクランクシャフト１１を有する。クランクシャフト１１は、自動変速装置３０内に延設されている。また、クランクシャフト１１には、ギヤ式のオイルポンプ１５が連結されている。かかるオイルポンプ１５は、図示しない車軸、ＣＶＴ３１のプライマリ軸３４又はセカンダリ軸３６に対して、図示しないギヤ機構を介して連結されていてもよい。オイルポンプ１５が車軸に対して連結されている場合、駆動輪（車輪）８０の回転によってもオイルポンプ１５が駆動され得る。オイルポンプ１５がプライマリ軸３４又はセカンダリ軸３６に対して連結されている場合、第２の伝達クラッチ４６が締結されている間、駆動輪８０の回転によってもオイルポンプ１５が駆動され得る。オイルポンプ１５は、エンジン１０の出力トルク又は駆動輪８０の回転により駆動されて、自動変速装置３０に向けて作動油を供給する。自動変速装置３０に供給される作動油は、ＣＶＴ３１及び各クラッチを作動させる作動油として用いられる。自動変速装置３０は、第１のモータジェネレータ２０と、第２のモータジェネレータ２４と、自動変速機としての無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）３１とを備える。

エンジン１０と第１のモータジェネレータ２０とはエンジンクラッチ４２を介して直列的に配列される。エンジン１０のクランクシャフト１１と、第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１との間には、クランクシャフト１１とモータ軸２１との間を締結又は開放するエンジンクラッチ４２が設けられている。エンジンクラッチ４２が締結状態にあるときに、クランクシャフト１１とモータ軸２１との間でトルクを伝達することができる。

第１のモータジェネレータ２０は、例えば、三相交流式のモータであり、インバータ７０を介して高電圧バッテリ５０に接続されている。第１のモータジェネレータ２０は、高電圧バッテリ５０の電力を用いて駆動（力行駆動）されて車両の駆動力を生成する駆動モータとしての機能と、エンジン１０の出力トルクを用いて駆動されて発電する発電機としての機能と、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪８０の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを有する。さらに、第１のモータジェネレータ２０は、エンジン１０を始動又は停止させるスタータモータとしての機能と、モータ軸２１に連結されたオイルポンプ２８を回転駆動させるモータとしての機能とを併せ持つ。

第１のモータジェネレータ２０をスタータモータ、駆動モータ又はオイルポンプ２８の駆動モータとして機能させる場合、インバータ７０は、高電圧バッテリ５０から供給される直流電力を交流電力に変換し、第１のモータジェネレータ２０を駆動する。また、第１のモータジェネレータ２０を発電機として機能させる場合、インバータ７０は、第１のモータジェネレータ２０で発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ５０に充電する。

上述のとおり、本実施形態にかかる駆動系１では、トルクコンバータではなく、エンジンクラッチ４２を介して、クランクシャフト１１とモータ軸２１との間で動力の伝達が行われる。このため、第１のモータジェネレータ２０を駆動モータとして機能させる場合に、第１のモータジェネレータ２０とエンジン１０とを完全に切り離すことにより、第１のモータジェネレータ２０の出力トルクがエンジン１０で消費されることがなく、第１のモータジェネレータ２０の効率の低下を抑制することができる。

第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１には、ギヤ式のオイルポンプ２８が組み付けられている。オイルポンプ２８は、エンジン１０の回転、又は、第１のモータジェネレータ２０の回転に伴ってモータ軸２１が回転することによって駆動され、ＣＶＴ３１及び各クラッチに向けて作動油を供給する。かかるオイルポンプ２８は、第１のモータジェネレータ２０により駆動される電動オイルポンプとして構成される。また、第１のモータジェネレータ２０のモータ軸２１は、第１の伝達クラッチ４４を介して、ＣＶＴ３１のプライマリ軸３４に連設されている。第１の伝達クラッチ４４は、モータ軸２１とプライマリ軸３４との間を締結又は開放する。第１の伝達クラッチ４４が締結状態にあるときに、モータ軸２１とプライマリ軸３４との間で動力を伝達することができる。

ＣＶＴ３１は、プライマリ軸３４と、当該プライマリ軸３４に平行に配設されたセカンダリ軸３６とを有する。プライマリ軸３４にはプライマリプーリ３３が固定され、セカンダリ軸３６にはセカンダリプーリ３５が固定されている。プライマリプーリ３３及びセカンダリプーリ３５には、ベルト又はチェーンからなる巻き掛け式の動力伝達部材３７が卷回されている。ＣＶＴ３１は、プライマリプーリ３３及びセカンダリプーリ３５上での動力伝達部材３７の巻き掛け半径を変化させてプーリ比を変化させることにより、プライマリ軸３４とセカンダリ軸３６との間において、任意の変速比で変換したトルクを伝達する。

セカンダリ軸３６は、第２の伝達クラッチ４６を介して、第２のモータジェネレータ２４のモータ軸２５に連設されている。第２の伝達クラッチ４６は、セカンダリ軸３６とモータ軸２５との間を締結又は開放する。第２の伝達クラッチ４６が締結状態にあるときに、セカンダリ軸３６とモータ軸２５との間でトルクを伝達することができる。第２のモータジェネレータ２４のモータ軸２５は、図示しない減速ギヤ及び駆動軸を介して駆動輪８０に連設され、モータ軸２５を介して出力されるトルクが駆動輪８０に伝達可能になっている。モータ軸２５が、図示しないデファレンシャルギヤに接続され、トルクが前輪及び後輪に分配されてもよい。

第２のモータジェネレータ２４は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６を介してエンジン１０に連設されている。第２のモータジェネレータ２４は、第１のモータジェネレータ２０と同様、三相交流式のモータであり、インバータ７０を介して高電圧バッテリ５０に接続されている。第２のモータジェネレータ２４は、高電圧バッテリ５０の電力を用いて駆動（力行駆動）されて車両の駆動力を生成する駆動モータとしての機能と、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪８０の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを有する。

第２のモータジェネレータ２４を駆動モータとして機能させる場合、インバータ７０は、高電圧バッテリ５０から供給される直流電力を交流電力に変換し、第２のモータジェネレータ２４を駆動する。また、第２のモータジェネレータ２４を発電機として機能させる場合、インバータ７０は、第２のモータジェネレータ２４で発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ５０に充電する。第２のモータジェネレータ２４の定格出力と第１のモータジェネレータ２０の定格出力とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。

インバータ７０を介して第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４に接続された高電圧バッテリ５０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５を介して低電圧バッテリ６０が接続されている。高電圧バッテリ５０は、例えば定格電圧が２００Ｖの充放電可能なバッテリであり、低電圧バッテリ６０は、例えば定格電圧が１２Ｖの充放電可能なバッテリである。高電圧バッテリ５０が、本発明にかかる第１のバッテリに相当し、低電圧バッテリ６０が、本発明にかかる第２のバッテリに相当する。低電圧バッテリ６０は、ハイブリッド車両システムの主電源として用いられ、車載の電子部品や空調装置等の補機に対して電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５５は、高電圧バッテリ５０の直流電力の電圧を降圧させて、低電圧の充電電力を低電圧バッテリ６０に供給する。

本実施形態にかかる駆動系１のシステム構成では、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４を制御するインバータ７０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５とが低電圧バッテリ充電回路７２により接続されている。低電圧バッテリ充電回路７２は、図示しない開閉スイッチを備え、低電圧バッテリ充電回路７２の開閉が切り替え可能になっている。これにより、高電圧バッテリ５０の異常時においても、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４により発電あるいは回生される電力が、インバータ７０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５５に供給され、低電圧バッテリ６０に充電可能になっている。

エンジン１０は、エンジン制御ユニット（エンジンＥＣＵ）２００により制御される。自動変速装置３０は、トランスミッション制御ユニット（トランスミッションＥＣＵ）３００により制御される。第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４は、モータ制御ユニット（モータＥＣＵ）４００により制御される。高電圧バッテリ５０及びＤＣ／ＤＣコンバータ５５は、バッテリ制御ユニット（バッテリＥＣＵ）５００により制御される。これらのエンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、モータＥＣＵ４００、及び、バッテリＥＣＵ５００は、システム全体を統合的に制御するハイブリッド制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）１００に接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、モータＥＣＵ４００、及び、バッテリＥＣＵ５００等に制御指令を出力し、車両の走行制御、あるいは、高電圧バッテリ５０又は低電圧バッテリ６０の充電制御を行う。

それぞれのＥＣＵは、マイクロコンピュータをはじめとして各種インタフェース又は周辺機器等を備えて構成される。それぞれのＥＣＵは、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ラインを介して双方向通信可能に接続され、制御情報や制御対象に関連する各種の情報を相互に通信する。以下、それぞれのＥＣＵの機能の概略について説明する。

バッテリＥＣＵ５００は、高電圧バッテリ５０の残存容量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）＿１やセル温度、セル電圧、出力電圧等の情報を取得し、高電圧バッテリ５０の状態を管理する。また、バッテリＥＣＵ５００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５を制御して、高電圧バッテリ５０の電力を降圧させ、低電圧の充電電力を低電圧バッテリ６０に供給して低電圧バッテリ６０の残存容量ＳＯＣ＿２を所定値に保ちつつ、各種補機に対して電力を供給する。

エンジンＥＣＵ２００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受け、エンジン１０に備えられた各種センサにより検出される情報に基づいて、スロットル開度、点火時期、及び、燃料噴射量等の制御量を算出する。エンジンＥＣＵ２００は、算出された制御量に基づいてスロットル弁、点火プラグ、及び、燃料噴射弁等を駆動し、エンジン１０の出力が制御指令値となるようにエンジン１０を制御する。

モータＥＣＵ４００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受け、インバータ７０を介して第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４をそれぞれ制御する。モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４の回転数や電圧、電流等の情報に基づいてインバータ７０に対して電流指令や電圧指令を出力し、第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４の出力が制御指令値となるように、第１のモータジェネレータ２０又は第２のモータジェネレータ２４をそれぞれ制御する。

トランスミッションＥＣＵ３００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受けてＣＶＴ３１の変速比を決定し、入力されるトルクを運転状態に応じた適切な変速比で制御する。トランスミッションＥＣＵ３００は、例えば、油圧を制御し、プーリ比を調節することにより、ＣＶＴ３１の変速比を制御する。また、トランスミッションＥＣＵ３００は、ハイブリッドＥＣＵ１００からの制御指令を受けて、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４、及び、第２の伝達クラッチ４６の断接の制御を行うことで、走行モードの切り替えを行う。トランスミッションＥＣＵ３００は、例えば、油圧を制御することにより、各クラッチの断接を制御する。

図２は、本実施形態にかかるハイブリッド車両の走行モードの一例を示している。エンジン走行モードにおいて、エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１０を駆動させる。トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をすべて締結させ、エンジン１０からの出力トルクをＣＶＴ３１に伝達させる。そして、トランスミッションＥＣＵ３００は、ＣＶＴ３１においてエンジン１０から出力されたトルクを所定の変速比で変換して、駆動輪８０に伝達させる。このとき、モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０をゼロトルク状態にするか、あるいは、エンジン１０から出力されるトルクの一部を用いて第１のモータジェネレータ２０の発電制御を行う。また、モータＥＣＵ４００は、第２のモータジェネレータ２４をゼロトルク状態にするか、あるいは、車両の減速時において第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させる。

シングルモータＥＶ走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をすべて開放する。また、モータＥＣＵ４００は、第２のモータジェネレータ２４を力行駆動させ、第２のモータジェネレータ２４から出力されるトルクを駆動輪８０に伝達する。このとき、モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０をゼロトルク状態にするか、あるいは、エンジン１０の出力トルクを用いて第１のモータジェネレータ２０の発電制御を行う。エンジンＥＣＵ２００は、基本的にはエンジン１０を停止させるが、第１のモータジェネレータ２０に発電させる際には、エンジン１０を駆動させる。第１のモータジェネレータ２０に発電させる場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２を締結させる。また、モータＥＣＵ４００は、車両の減速時においては、第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させる。

あるいは、シングルモータＥＶ走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６を締結して、第１のモータジェネレータ２０から出力されるトルクを、ＣＶＴ３１及びモータ軸２５を介して駆動輪８０に伝達してもよい。この場合、モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０を力行駆動及び回生駆動させる。また、モータＥＣＵ４００は、第２のモータジェネレータ２４をゼロトルク状態にするか、あるいは、車両の減速時において第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させる。ただし、第１のモータジェネレータ２０を用いたシングルモータＥＶ走行モードの場合、第１の伝達クラッチ４４、ＣＶＴ３１、及び、第２の伝達クラッチ４６を介して第１のモータジェネレータ２０と駆動輪８０との間でトルクが伝達されるため、第２のモータジェネレータ２４を用いる場合に比べて効率が低下することが考えられる。

ツインモータＥＶ走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６を締結して、第１のモータジェネレータ２０からの出力トルクをＣＶＴ３１に伝達させる。このとき、モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４の出力を調停しつつ、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４をそれぞれ力行駆動させる。また、モータＥＣＵ４００は、車両の減速時において第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させる。また、モータＥＣＵ４００は、必要に応じて第１のモータジェネレータ２０を回生駆動させる。そして、トランスミッションＥＣＵ３００は、ＣＶＴ３１を介して第１のモータジェネレータ２０から出力されるトルクをモータ軸２５に伝達させ、第２のモータジェネレータ２４の出力トルクと合わせて、駆動輪８０に伝達する。ツインモータＥＶ走行モードの場合、エンジンクラッチ４２は常時開放され、エンジン１０は停止される。

ハイブリッド走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をすべて締結させる。エンジンＥＣＵ２００は、エンジン１０を駆動させ、トルクを駆動輪８０に伝達させる。モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４のうちの少なくとも一方を力行駆動させ、エンジン１０による駆動輪８０の駆動を補助する。このとき、トランスミッションＥＣＵ３００は、ＣＶＴ３１に伝達されたトルクを所定の変速比で変換してモータ軸２５に伝達させ、第２のモータジェネレータ２４のトルクと合わせて、駆動輪８０に伝達させる。

図２に示した走行モード以外に、エンジン１０の始動時において、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジンクラッチ４２を締結させ、モータＥＣＵ４００は、第１のモータジェネレータ２０を駆動させ、エンジン１０をクランキングさせてもよい。このとき、エンジン１０のクランキング振動が駆動輪８０に伝達されないように、トランスミッションＥＣＵ３００は、第１の伝達クラッチ４４を開放させてもよい。

本実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動系１では、すべての走行モードにおいて、車両の減速時に、第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させることによって、回生電力を生成させつつ、回生ブレーキ力を発生させることができる。また、エンジン走行モード、ツインモータＥＶ走行モード、及び、ハイブリッド走行モードにおいて、車両の減速時に、第１のモータジェネレータ２０を回生駆動させることによって、回生電力を生成させつつ、回生ブレーキ力を発生させることができる。また、シングルモータＥＶ走行モード、又は、ハイブリッド走行モードにおいて、エンジン１０から出力されるトルクの一部又は全部を用いて、第１のモータジェネレータ２０に発電させることができる。さらに、エンジン走行モードにおいて、エンジン１０から出力されるトルクの一部を用いて、第１のモータジェネレータ２０に発電させることができる。

また、本実施形態にかかる駆動系１では、第１のモータジェネレータ２０が、エンジン１０のスタータモータとしての機能を有する。したがって、エンジン１０の始動時又は停止時にしか使用されていなかった従来のスタータモータを省略することができる。また、第１のモータジェネレータ２０は、オイルポンプ２８と一体となって電動オイルポンプとしての機能を有する。したがって、エンジン１０又は駆動輪８０が停止し、ギヤ式のオイルポンプ１５により作動油圧を生成できない場合にしか使用されていなかった従来の電動オイルポンプを省略することができる。

また、本実施形態にかかる駆動系１では、第１のモータジェネレータ２０が、第１の伝達クラッチ４４を介して、ＣＶＴ３１のプライマリプーリ３３に連設されており、走行中において、第１のモータジェネレータ２０を駆動モータとして機能させることができる。したがって、車両のトルク性能を向上させることができる。さらに、エンジン１０により車両の駆動力を発生させている間、エンジン１０の出力に余剰のトルクがある場合には、第１のモータジェネレータ２０を発電機として機能させることができる。したがって、車両の燃費性能を向上させることができる。

本実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動系１は、エンジン１０と第１のモータジェネレータ２０との間にトルクコンバータを備えておらず、エンジンクラッチ４２を備えている。したがって、車両の停車時や極低速時にエンジン１０を駆動させた状態でエンジンクラッチ４２及び第１の伝達クラッチ４４が締結されると、モータ軸２５の抵抗が過大であることによってエンジン１０が停止する。このため、本実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動系１は、車両の停車時や発進時には、エンジン１０を駆動させたままでエンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６を締結させることができない。

＜２．ハイブリッド車両の制御装置の構成例＞
ここまで、本実施形態にかかるハイブリッド車両システムの駆動系１の基本構成について説明した。次に、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置について具体的に説明する。

図３は、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置の構成例のうち、フェールセーフモード時の駆動制御に関連する部分を示すブロック図である。本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置は、ＣＡＮ等の図示しない通信ラインに接続されたハイブリッドＥＣＵ１００、エンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、モータＥＣＵ４００及びバッテリＥＣＵ５００を備えて構成される。バッテリＥＣＵ５００は、本発明における充電制御部に相当する。かかるハイブリッド車両の制御装置により、高電圧バッテリ５０の異常時において、エンジン１０、自動変速装置３０、第１のモータジェネレータ２０、及び、第２のモータジェネレータ２４が協調制御される。なお、ハイブリッド車両の制御装置を構成する制御ユニットは、１つの制御ユニットからなっていてもよく、適宜の数の制御ユニットから構成されてもよい。

充電制御部としてのバッテリＥＣＵ５００は、高電圧バッテリ５０の正常時においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５を制御して、高電圧バッテリ５０の電力を降圧させて、低電圧バッテリ６０に充電させる。例えば、バッテリＥＣＵ５００は、低電圧バッテリ６０の残存容量ＳＯＣ＿２を監視し、補機による低電圧バッテリ６０の電力消費分を補うようにＤＣ／ＤＣコンバータ５５を制御して、低電圧バッテリ６０に対して充電電力を供給する。

一方、バッテリＥＣＵ５００は、高電圧バッテリ５０の異常時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５は高電圧バッテリ５０の電力を消費することができないものの、低電圧バッテリ充電回路７２から供給される電力を消費して、低電圧バッテリ６０に対して充電電力を供給する。これにより、フェールセーフモードにおいて、車両の走行状態が適切に制御されつつ、低電圧バッテリ６０への充電制御が実行される。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、異常検出部１１０と、駆動制御部１２０とを備える。異常検出部１１０及び駆動制御部１２０は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能であってよい。ハイブリッドＥＣＵ１００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の図示しない記憶素子を備えていてもよい。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリＥＣＵ５００を介して、高電圧バッテリ５０の残存容量ＳＯＣ＿１、セル温度、セル電圧、出力電圧、出力電流、又は、低電圧バッテリ６０の残存容量ＳＯＣ＿２等の情報を取得する。また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、車両のアクセルペダルの操作量及びブレーキペダルの操作量を取得する。また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ２００を介して、エンジン１０の温度や回転数等のエンジン１０の駆動に関わる各種の情報を取得する。また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータＥＣＵ４００を介して、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４の温度や回転数等の第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４の駆動に関わる各種の情報を取得する。

異常検出部１１０は、高電圧バッテリ５０に生じた異常を検出する。高電圧バッテリ５０の異常としては、例えば、電極の劣化、セルの劣化、電解液漏れ又は冷却液漏れ等が挙げられる。高電圧バッテリ５０の異常を検出する方法は、公知の方法であってよく、特に限定されない。例えば、上記のような高電圧バッテリ５０の異常が発生した場合、検出されるセル電圧、又は、出力電圧が異常値を示すことから、異常検出部１１０は、セル電圧又は出力電圧をモニタし、これらの値が異常値を示したときに、高電圧バッテリ５０の異常を検出してもよい。

駆動制御部１２０は、高電圧バッテリ５０の異常が検出された場合に、フェールセーフモードでの制御を実行する。駆動制御部１２０は、フェールセーフモード時に、エンジン１０の停止を禁止するとともに、インバータ７０とＤＣ／ＤＣコンバータ５５とを低電圧バッテリ充電回路７２を介して電気的に接続させる。例えば、駆動制御部１２０は、低電圧バッテリ充電回路７２に設けられたスイッチを繋いで、インバータ７０とＤＣ／ＤＣコンバータ５５とを電気的に接続させてもよい。そして、駆動制御部１２０は、エンジン１０から出力されるトルクを用いて第１のモータジェネレータ２０により定電圧発電を行わせ、低電圧バッテリ６０への充電を行う。

駆動制御部１２０は、回生電力によって低電圧バッテリ６０への充電が可能な車両の減速時を除いて、第１のモータジェネレータ２０に定電圧発電をさせて、低電圧バッテリ６０に充電させる。つまり、駆動制御部１２０は、第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させることができない期間には、低電圧バッテリ６０の残存容量ＳＯＣ＿２が低下しないように、第１のモータジェネレータ２０による定電圧発電を行わせる。

定電圧発電中は、低電圧バッテリ６０の残存容量ＳＯＣ＿２の低下分を補償するように、第１のモータジェネレータ２０による発電が行われる。具体的には、低電圧バッテリ６０の電力が供給される各種の補機により低電圧バッテリ６０の電力が消費されると、低電圧バッテリ充電回路７２の電圧が低下する。インバータ７０は、かかる低下した電圧分の電力を補うよう、第１のモータジェネレータ２０に発電させて、低電圧バッテリ６０に充電電力を供給させる。このとき、第１のモータジェネレータ２０は、定電圧で制御される。これにより、駆動制御部１２０は、車両が停車状態から発進する際に、インバータ７０を介して第２のモータジェネレータ２４に対して速やかに発電電力を供給させて、第２のモータジェネレータ２４を力行駆動させることができる。したがって、フェールセーフモード中の車両の発進時の応答性を向上させることができる。

一方、駆動制御部１２０は、車両の減速時には、ドライバの要求減速度に応じた回生ブレーキ力が生成されるように、第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させる。生成される回生電力のうち、低電圧バッテリ６０への充電電力以外は、第１のモータジェネレータ２０の駆動に用いられる電力として消費される。この場合、低電圧バッテリ６０には各種の補機により消費される電力分の電力が供給され、かつ、第１のモータジェネレータ２０では、エンジン１０を連れ回すことにより消費され得る出力相当の電力が消費される。

図４は、フェールセーフモード時における車両の走行状態ごとのシステムの作動状態を示している。フェールセーフモード中、車両の停車時においては、エンジンクラッチ４２が締結される一方、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６が開放される。また、エンジン１０は、例えばあらかじめ設定された出力となるように駆動される。そして、第２のモータジェネレータ２４はゼロトルク状態とされ、第１のモータジェネレータ２０による定電圧発電が行われてＤＣ／ＤＣコンバータ５５に低電圧バッテリ６０の充電電力が供給される。車両の停車時においては、エンジン１０から出力されるトルクが駆動輪８０に伝達されないように、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６が開放され、エンジン１０が停止しないようにされる。したがって、車両の停車時においても、エンジン１０の駆動を継続させて、低電圧バッテリ６０の充電制御を実行することができる。

また、フェールセーフモード中、車両の発進時においては、エンジンクラッチ４２が締結される一方、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６が開放される。また、エンジン１０は、例えば第２のモータジェネレータ２４を駆動させるための電力が確保されるように駆動される。そして、第１のモータジェネレータ２０による定電圧発電が行われてＤＣ／ＤＣコンバータ５５に低電圧バッテリ６０への充電電力が供給されるとともに、第２のモータジェネレータ２４は、第１のモータジェネレータ２０で発電される電力を利用して力行駆動されて、駆動輪８０に伝達される駆動力を生成する。車両の発進時においては、エンジン１０から出力されるトルクが駆動輪８０に伝達されないように、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６が開放され、エンジン１０が停止しないようにされる。したがって、車両の発進時においても、エンジン１０の駆動を継続させて、低電圧バッテリ６０の充電制御を実行することができる。

また、フェールセーフモード中、車両の加速時においては、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６がすべて締結される。また、エンジン１０は、第１のモータジェネレータ２０の定電圧発電に用いられるトルクだけでなく、ＣＶＴ３１を介して駆動輪８０に伝達される駆動力を併せて出力するように駆動される。そして、第２のモータジェネレータ２４はゼロトルク状態とされ、第１のモータジェネレータ２０による定電圧発電が行われてＤＣ／ＤＣコンバータ５５に低電圧バッテリ６０の充電電力が供給される。車両の加速時においては、エンジン１０から出力されるトルクを駆動輪８０に伝達して、電力を用いずに車両を駆動させる。したがって、車両の加速時においても、エンジン１０の駆動を継続させて、低電圧バッテリ６０の充電制御を実行することができる。

また、フェールセーフモード中、車両の減速時においては、エンジンクラッチ４２が締結される一方、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６が開放される。また、エンジン１０は、停止しないように適宜の出力で駆動される。エンジン１０が停止しない限り、燃料噴射が停止されてもよい。そして、第２のモータジェネレータ２４は、ドライバの要求減速度に応じて回生駆動されて、回生電力を生成するとともに、回生ブレーキ力を発生させる。また、第１のモータジェネレータ２０は、第２のモータジェネレータ２４で生成された回生電力を利用して駆動（モータリング）される。このとき、第１の伝達クラッチ４４が開放されていることから、第１のモータジェネレータ２０から出力されるトルクはＣＶＴ３１には伝達されない一方、エンジンクラッチ４２により接続されたエンジン１０に伝達される。

これにより、第１のモータジェネレータ２０の出力トルクによってエンジン１０が連れ回され、エンジン１０の回転数がさらに増大させられる。エンジン１０の回転数を上昇させるためのトルクとして、第１のモータジェネレータ２０の出力が消費される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５により消費される電力が変動するとしても、第２のモータジェネレータ２４による回生電力のうち第１のモータジェネレータ２０により消費される電力の比率が大きいことから、第２のモータジェネレータ２４により生成可能な回生電力を安定させることができる。これにより、フェールセーフモード中に減速状態で生成される回生ブレーキ力と、平常時の減速状態で生成される回生ブレーキ力との差が低減される。

この場合、第２のモータジェネレータ２４の回生電力の上限は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５で消費される低電圧バッテリ６０の充電電力相当分と、第１のモータジェネレータ２０から出力可能な駆動（モータリング）出力相当分との和とすることができる。このように、車両の減速時においては、第２のモータジェネレータ２４により生成された回生電力を用いて低電圧バッテリ６０の充電制御を実行しつつ、平常時と同等の回生ブレーキ力を生成させることができる。

＜３．フェールセーフモード中の制御方法＞
次に、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置により実行されるフェールセーフモード中のハイブリッド車両の制御方法について説明する。以下、車両の走行状態ごとにハイブリッド車両システムの状態を説明した後、ハイブリッド車両の制御方法の一例をフローチャートに基づいて説明する。

（３−１．ハイブリッド車両システムの状態）
（３−１−１．停車時の状態）
図５は、フェールセーフモード中の車両の停車時におけるハイブリッド車両システムの状態を示している。車両の停車時において、エンジン１０は駆動される。エンジン１０は、例えば一定の出力で駆動される。第１の伝達クラッチ４４が開放されていることから、エンジン１０から出力されるトルクは、ＣＶＴ３１には伝達されない。エンジン１０から出力されるトルクは、第１のモータジェネレータ２０による定電圧発電に用いられる。第１のモータジェネレータ２０は、補機等により消費された低電圧バッテリ６０の電力の低下分を補うようにインバータ７０を介して制御される。発電された電力は、インバータ７０により交流電力から直流電力に変換され、低電圧バッテリ充電回路７２及びＤＣ／ＤＣコンバータ５５を介して低電圧バッテリ６０に充電される。車両は停車中であることから、第２のモータジェネレータ２４はゼロトルク状態とされ、第２のモータジェネレータ２４で電力が消費されることはない。

このように、車両の停車時においては、第１の伝達クラッチ４４が開放されてエンジン１０の駆動が可能とされ、エンジン１０から出力されるトルクを用いて、第１のモータジェネレータ２０で定電圧発電が行われる。これにより、不要な電力消費をなくしつつ、低電圧バッテリ６０の充電制御を継続することができる。

（３−１−２．発進時の状態）
図６は、フェールセーフモード中の車両の発進時におけるハイブリッド車両システムの状態を示している。車両の発進時において、エンジン１０は駆動される。エンジン１０は、例えば第２のモータジェネレータ２４を駆動させるための要求電力に応じた出力で駆動される。第１の伝達クラッチ４４が開放されていることから、エンジン１０からの出力トルクは、ＣＶＴ３１には伝達されない。エンジン１０からの出力トルクは、第１のモータジェネレータ２０による定電圧発電に用いられる。第１のモータジェネレータ２０で発電された電力の一部は、インバータ７０により交流電力から直流電力に変換され、低電圧バッテリ充電回路７２及びＤＣ／ＤＣコンバータ５５を介して低電圧バッテリ６０に充電される。また、第１のモータジェネレータ２０で発電された電力の一部は、インバータ７０を介して第２のモータジェネレータ２４に供給される。

第１のモータジェネレータ２０は、低電圧バッテリ６０に充電される電力を発電しつつ、第２のモータジェネレータ２４に供給される電力を発電するように、インバータ７０を介して制御される。車両の停車時には、第１のモータジェネレータ２０は定電圧制御されていることから、車両の発進時において第１のモータジェネレータ２０で発電される電力を速やかに第２のモータジェネレータ２４に供給することができ、発進時の応答性が高められている。なお、フェールセーフモードにおいては、車両への要求駆動力は、平常時に比べて小さく設定される。

このように、車両の発進時においては、第１の伝達クラッチ４４が開放されてエンジン１０の駆動が可能とされ、エンジン１０から出力されるトルクを用いて、第１のモータジェネレータ２０で定電圧発電が行われる。これにより、低電圧バッテリ６０の充電制御を継続しつつ、第２のモータジェネレータ２４を駆動させる電力を供給することができる。

（３−１−３．加速時の状態）
図７は、フェールセーフモード中の車両の加速時におけるハイブリッド車両システムの状態を示している。車両の加速時において、エンジン１０は駆動される。第１の伝達クラッチ４４が締結されていることから、エンジン１０から出力されるトルクは、第１のモータジェネレータ２０の定電圧発電に用いられるだけでなく、ＣＶＴ３１に伝達される。エンジン１０は、第１のモータジェネレータ２０の定電圧発電に用いられるトルクと、ＣＶＴ３１を介して駆動輪８０に伝達される駆動力との合計以上のトルクが出力されるように駆動される。第１のモータジェネレータ２０は、低電圧バッテリ６０に充電される電力が発電されるようにインバータ７０を介して制御される。発電された電力は、インバータ７０により交流電力から直流電力に変換され、低電圧バッテリ充電回路７２及びＤＣ／ＤＣコンバータ５５を介して低電圧バッテリ６０に充電される。

エンジン１０から出力されてＣＶＴ３１に伝達されたトルクは、所定の変速比で変換されて駆動輪８０に伝達される。これにより、駆動輪８０が回転して、車両が加速する。第２のモータジェネレータ２４はゼロトルク状態とされているため、第２のモータジェネレータ２４で電力が消費されることはない。なお、フェールセーフモードにおいては、車両への要求駆動力の上限が、平常時に比べて小さく抑えられる。

このように、車両の加速時においては、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６が締結されてエンジン１０を駆動させ、エンジン１０から出力されるトルクを用いて、車両を駆動させつつ、第１のモータジェネレータ２０で定電圧発電が行われる。これにより、電力を消費せずに車両を加速させつつ、低電圧バッテリ６０の充電制御を継続することができる。

（３−１−４．減速時の状態）
図８は、フェールセーフモード中の車両の減速時におけるハイブリッド車両システムの状態を示している。車両の減速時において、エンジン１０は駆動される。第１の伝達クラッチ４４が開放されていることから、エンジン１０から出力されるトルクがＣＶＴ３１に伝達されることはない。第２のモータジェネレータ２４はインバータ７０を介して回生駆動され、駆動輪８０の運動エネルギを用いて回生電力を生成する。生成された回生電力の一部は、低電圧バッテリ６０に充電される。また、回生電力の一部は、第１のモータジェネレータ２０の駆動に用いられる。第１のモータジェネレータ２０が駆動されると、エンジン１０の回転数が上昇させられ、このときのトルクによって第１のモータジェネレータ２０の出力が消費される。

このとき、第２のモータジェネレータ２４は、ドライバの要求減速度に応じた回生ブレーキ力が生成されるように回生駆動される。生成される回生電力は、低電圧バッテリ６０への充電電力、及び、第１のモータジェネレータ２０の駆動電力として消費される。低電圧バッテリ６０への充電電力は、上述のとおり、低電圧バッテリ充電回路７２の電圧の低下を補う分の電力として求められる値であり、時々刻々と変化し得る。また、第１のモータジェネレータ２０で消費され得る電力は、第１のモータジェネレータ２０の回転数によって変化し得る。

図９は、第１のモータジェネレータ２０により生成され得る出力の上限（Ｍ／Ｇ１出力上限）について示す説明図である。図９中、横軸は第１のモータジェネレータ２０の回転数（ｒｐｍ）を示し、縦軸は第１のモータジェネレータ２０のトルク上限（Ｎｍ）と、出力上限（ｋＷ）とを示している。第１のモータジェネレータ２０の回転数が所定の閾値Ｘ以下の領域では、トルク上限は一定であり、出力上限は回転数に比例する。また、第１のモータジェネレータ２０の回転数が閾値Ｘを超える領域では、出力上限が一定となり、トルク上限は回転数と反比例の関係にある。したがって、第１のモータジェネレータ２０の回転数が閾値Ｘを超える状態、すなわち、モータ軸２１を回転させるエンジン１０の回転数が大きいほど、第１のモータジェネレータ２０により消費させる電力を大きくすることができる。

このため、車両の減速時には、第１のモータジェネレータ２０の回転数が閾値Ｘを超えるようにエンジン１０を駆動させ、第１のモータジェネレータ２０の回転数に応じた出力上限に相当する電力と、低電圧バッテリ６０への充電電力との和に相当する回生電力が生成されるように、第２のモータジェネレータ２４が制御される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５で消費される電力が変動する場合であっても、平常時と同様に、第２のモータジェネレータ２４による回生ブレーキ力を生成させることができ、ドライバに違和感を与えることがない。エンジン１０は、停止状態とならない限り、必ずしもトルクを発生させる状態でなくてもよく、モータ軸２１の回転数が大きい場合であれば、燃料カット状態となっていてもよい。エンジン１０が燃料カット状態であれば、燃費の低下を抑制することができる。

図１０は、フェールセーフモード中の車両の減速時に、図８に示した例によってハイブリッド車両システムを駆動した場合の例を概略的に示している。ハイブリッド車両の走行中、時刻ｔ０でアクセルペダルが戻されると、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６が開放される一方、エンジンクラッチ４２が締結され、第２のモータジェネレータ２４が回生駆動される。このとき、第１のモータジェネレータ２０の回転数、つまり、エンジン１０の回転数は比較的小さいものの、第２のモータジェネレータ２４により発生させる回生電力を最大にするために、第１のモータジェネレータ２０は上限の出力で駆動される（図９を参照）。第１のモータジェネレータ２０の出力トルクは、エンジン１０を連れ回しさせる抵抗により消費される。

その結果、第１のモータジェネレータ２０及びエンジン１０の回転数は徐々に増大し、時刻ｔ１から、車両が減速し始める。その後、第１のモータジェネレータ２０の回転数が上限に達した後も回生ブレーキ力により車両は減速し続け、第１のモータジェネレータ２０の回転数が閾値Ｘになる時刻ｔ２までの期間は、第２のモータジェネレータ２４の回生出力の上限で回生駆動させることができる。この間、低電圧バッテリ６０への充電電力が変動しても、第２のモータジェネレータ２４の回生出力は大きく変動することがなく、車両の減速度は安定している。そして、第１のモータジェネレータ２０の回転数が閾値Ｘ未満となると、第１のモータジェネレータ２０の回転数に応じて第１のモータジェネレータ２０の出力が減少する分、第２のモータジェネレータ２４の回生上限出力も減少する。

このように、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置では、フェールセーフモード中の車両の減速時に、低電圧バッテリ６０の充電制御を実行しつつ、平常時と同等の回生ブレーキ力を発生させて車両を減速させることができる。なお、図１０では、低電圧バッテリ６０の充電電力が一定として示されているが、実際には変動し得る。

（３−２．フローチャート）
図１１は、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置により実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。以下のフローチャートは、ハイブリッドＥＣＵ１００により実行される処理のルーチンであり、かかるフローチャートにしたがって、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、モータＥＣＵ４００、及び、バッテリＥＣＵ５００に対して制御指令を出力する。そのうえで、エンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、モータＥＣＵ４００、及び、バッテリＥＣＵ５００は、制御指令に基づいて、それぞれの制御対象を駆動させる。かかるフローチャートで示される制御処理は、ハイブリッド車両システムの電源がオンにされた後に常時実行され得る。

まず、ステップＳ１０において、ハイブリッドＥＣＵ１００の異常検出部１１０は、高電圧バッテリ５０に異常があるか否かを判別する。例えば、異常検出部１１０は、高電圧バッテリ５０のセル電圧及び出力電圧を監視し、セル電圧又は出力電圧に大きな変動が生じた場合に、高電圧バッテリ５０の異常を検出することができる。ただし、高電圧バッテリ５０の異常の検出方法は、かかる例に限定されない。

高電圧バッテリ５０が正常な場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、ステップＳ４０において、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両システムを通常モードで駆動させる。例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００は、車両の要求トルクや高電圧バッテリ５０の残存容量ＳＯＣ＿１、第１のモータジェネレータ２０及び第２のモータジェネレータ２４の温度等に基づいて走行モードを切り替えながら、図２に示したように、ハイブリッド車両システムを駆動させてもよい。

一方、高電圧バッテリ５０の異常が検出された場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２において、ハイブリッドＥＣＵ１００の駆動制御部１２０は、エンジンクラッチ４２を締結させ、かつ、エンジン１０の停止を禁止させる。この時点までにエンジン１０が停止していた場合には、エンジン１０が始動させられる。次いで、ステップＳ１４において、駆動制御部１２０は、車両が減速中か否かを判別する。車両が減速中である場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６において、駆動制御部１２０は、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をともに開放させる。

次いで、ステップＳ１８において、駆動制御部１２０は、第２のモータジェネレータ２４の回生上限出力を算出する。例えば、駆動制御部１２０は、エンジン１０の回転数に応じて第１のモータジェネレータ２０の出力上限を求めるとともに、低電圧バッテリ６０の充電電力を求め、これらの和を第２のモータジェネレータ２４の回生上限出力とする。次いで、ステップＳ２０において、駆動制御部１２０は、第２のモータジェネレータ２４を、ドライバの要求減速度に応じて回生駆動させる。このとき、第２のモータジェネレータ２４は、回生上限出力以下となるように回生駆動される。次いで、ステップＳ２２において、バッテリＥＣＵ５００は、第２のモータジェネレータ２４で生成された回生電力の一部を、低電圧バッテリ６０に充電させる。例えば、バッテリＥＣＵ５００は、低電圧バッテリ充電回路７２の電圧の低下分を補う分の電力を低電圧バッテリ６０に充電させる。さらに、ステップＳ４２において、駆動制御部１２０は、第２のモータジェネレータ２４で生成された回生電力の余剰分を用いて第１のモータジェネレータ２０を駆動させ、エンジン１０を連れ回しさせる。このとき、ハイブリッド車両システムは、図８に示した状態になる。

一方、上述のステップＳ１４において、車両が減速中でない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、つまり、車両が加速中である場合、ステップＳ２４において、駆動制御部１２０は、第１のモータジェネレータ２０を定電圧発電させる。次いで、ステップＳ２６において、駆動制御部１２０は、車速が大きいか否かを判別する。車速が大きいか否かは、例えば、車両が発進中であるか否かが判別できればよく、駆動制御部１２０は、車速が１０ｋｍ／ｈ以上であるか否かを判別してもよい。車速が大きい場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２８において、駆動制御部１２０は、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をともに締結させる。次いで、ステップＳ４０において、駆動制御部１２０は、第２のモータジェネレータ２４をゼロトルク状態にさせる。そして、ステップＳ４４において、バッテリＥＣＵ５００は、第１のモータジェネレータ２０で発電された電力を、低電圧バッテリ６０に充電させる。このとき、ハイブリッド車両システムは、図７に示した状態になる。

一方、上述のステップＳ２６において、車速が大きくない場合（Ｓ２６：Ｎｏ）、ステップＳ３２に進み、駆動制御部１２０は、第１の伝達クラッチ４４及び第２の伝達クラッチ４６をともに開放させる。次いで、ステップＳ３４において、駆動制御部１２０は、車両が停車中か否かを判別する。例えば、駆動制御部１２０は、車速がゼロであるか否かを判別する。車両が停車中の場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、駆動制御部１２０は、第２のモータジェネレータ２４をゼロトルク状態にさせる。そして、ステップＳ４４において、バッテリＥＣＵ５００は、第１のモータジェネレータ２０で発電された電力を、低電圧バッテリ６０に充電させる。例えば、バッテリＥＣＵ５００は、低電圧バッテリ充電回路７２の電圧の低下分を補う分の電力を低電圧バッテリ６０に充電させる。このとき、ハイブリッド車両システムは、図５に示した状態になる。

一方、上述のステップＳ３４において、車両が停車中でない場合（Ｓ３４：Ｎｏ）、つまり、車両の発進時等の車速が小さい状態では、ステップＳ３８において、駆動制御部１２０は、第１のモータジェネレータ２０で発電された電力を用いて、第２のモータジェネレータ２４を力行駆動させる。そして、ステップＳ４４において、バッテリＥＣＵ５００は、第１のモータジェネレータ２０で発電された電力を、低電圧バッテリ６０に充電させる。例えば、バッテリＥＣＵ５００は、低電圧バッテリ充電回路７２の電圧の低下分を補う分の電力を低電圧バッテリ６０に充電させる。このとき、ハイブリッド車両システムは、図６に示した状態になる。

以上説明したように、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システムは、高電圧バッテリ５０の異常時に、車両の走行状態を適切に制御しつつ、低電圧バッテリ６０の充電制御を継続させることができる。したがって、低電圧バッテリ６０の電力が枯渇して、車両が走行不能になることを防ぐことができる。

また、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システムは、エンジン１０と第１のモータジェネレータ２０との間にトルクコンバータを備えていない場合においても、車両の停車時又は極低速時にエンジン１０の運転を継続させて、低電圧バッテリ６０の充電制御を継続させることができる。そして、車両の発進時においては、第１のモータジェネレータ２０で発電された電力により第２のモータジェネレータ２４を駆動させて、車両を極低速で走行させることができる。

また、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システムは、車両の高速走行時においては、エンジン１０から出力されるトルクによって車両を走行させることができる。したがって、フェールセーフモード中において、車両の駆動のために電力が消費されることがない。

また、本実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システムは、車両の減速時において、第２のモータジェネレータ２４による回生電力を用いて第１のモータジェネレータ２０を駆動させ、エンジン１０を連れ回しさせる。したがって、第２のモータジェネレータ２４を回生上限出力で回生駆動させることができ、低電圧バッテリ６０への充電電力が変動する場合であっても、平常時と同等の回生ブレーキ力を発生させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、フェールセーフモード中の車両の減速時に、第２のモータジェネレータ２４を回生駆動させて、低電圧バッテリ６０に充電させつつ、第１のモータジェネレータ２０によりエンジン１０を連れ回すことによって、回生ブレーキ力を発生させているが、本発明はかかる例に限定されない。図１２は、フェールセーフモード中の車両の減速時におけるハイブリッド車両システムの状態の別の例を示している。図１２に示した例では、車両の減速時に、エンジンクラッチ４２、第１の伝達クラッチ４４、及び、第２の伝達クラッチ４６をすべて締結し、第２のモータジェネレータ２４をゼロトルク状態にするとともに、第１のモータジェネレータ２０に定電圧発電をさせる。そして、エンジン１０を燃料カット状態にして、駆動輪８０の回転トルクによってエンジン１０を回転させ、抵抗によってエンジンブレーキを生じさせる。ハイブリッド車両システムをかかる状態とした場合であっても、第１のモータジェネレータ２０による発電電力により低電圧バッテリ６０を充電しつつ、車両を減速させることができる。

ただし、図１２に示した例では、第１のモータジェネレータ２０は、回生駆動ではなく、定電圧発電を行うため、発電トルクが発生し、正常時と比べて制動力の発生量が異なることが考えられる。また、低電圧バッテリ６０への充電電力の変動によって発電トルクも変動することから、ドライバの操作とは関係なく、車両の減速度が変動することも考えられる。このため、第２のモータジェネレータ２４を安定的に回生駆動させることができ、車両の減速度を安定させることができることから、車両の減速時においては、図８に示した例により駆動させることが好ましい。

また、上記実施形態では、第２のモータジェネレータ２４が、エンジン１０及び第１のモータジェネレータ２０の動力伝達経路上に配置（シリアル配置）されていたが、本発明を適用可能なハイブリッド車両システムの構成は、かかる例に限定されない。図１３は、第２のモータジェネレータ２４が、エンジン１０及び第１のモータジェネレータ２０の動力伝達経路に対して並列に配置（パラレル配置）された駆動系１の構成例を示す。図１３に示した駆動系１では、上記実施形態における第２の伝達クラッチ４６に相当する伝達クラッチが省略されている。かかる駆動系１であっても、上記実施形態における第１の伝達クラッチ４４の断接に対応するように第１の伝達クラッチ４４を開放又は締結させることによって、上記実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両システムと同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態におけるフローチャートの各ステップは、必ずしもフローチャート図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、駆動制御処理における各ステップは、フローチャート図として記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。

１ 駆動系
１０ エンジン
２０ 第１のモータジェネレータ
２４ 第２のモータジェネレータ
３０ 自動変速装置
３１ ＣＶＴ
４２ エンジンクラッチ
４４ 第１の伝達クラッチ
４６ 第２の伝達クラッチ
５０ 高電圧バッテリ
５５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６０ 低電圧バッテリ
７０ インバータ
７２ 低電圧バッテリ充電回路
８０ 駆動輪
１００ ハイブリッド制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）
２００ エンジン制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
３００ トランスミッション制御ユニット（トランスミッションＥＣＵ）
４００ モータ制御ユニット（モータＥＣＵ）
５００ バッテリ制御ユニット（バッテリＥＣＵ）

Claims (8)

1. エンジンに直列的に連設された第１のモータジェネレータ、及び、伝達クラッチを介して前記第１のモータジェネレータに連設された第２のモータジェネレータの電力供給源である第１のバッテリの電力を降圧器により降圧させて第２のバッテリに対して充電電力を供給させる充電制御部と、
   前記第１のバッテリの異常を検出する異常検出部と、
   前記第１のバッテリの異常が検出された場合に、前記エンジンの停止を禁止し、前記エンジンからの出力トルクを用いて前記第１のモータジェネレータにより定電圧発電を行わせ、前記第２のバッテリに対して充電電力を供給させる駆動制御部と、を備え、
   前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合であって、前記ハイブリッド車両の加速時には、前記伝達クラッチを締結させて前記エンジンからの出力トルクを駆動輪に伝達させつつ、前記エンジンからの余剰のトルクを用いて前記第１のモータジェネレータにより前記定電圧発電を行わせて前記第２のバッテリに対して充電電力を供給させる、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合に、前記ハイブリッド車両の停車時又は発進時には、前記伝達クラッチを開放させ、前記第１のモータジェネレータにより前記定電圧発電を行わせて前記第２のバッテリに対して充電電力を供給させる、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合であって、前記ハイブリッド車両の停車時には、前記第２のモータジェネレータをゼロトルク状態とする、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合であって、前記ハイブリッド車両の発進時には、前記第２のモータジェネレータを力行駆動させる、請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合であって、前記ハイブリッド車両の加速時には、前記第２のモータジェネレータをゼロトルク状態とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合に、前記ハイブリッド車両の減速時には、前記伝達クラッチを開放させ、前記第２のモータジェネレータを回生駆動させて前記第２のバッテリに対して充電電力を供給させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合であって、前記ハイブリッド車両の減速時には、前記第２のモータジェネレータの回生電力を用いて前記第１のモータジェネレータを駆動させ、前記第１のモータジェネレータからの出力トルクにより前記エンジンの連れ回しを行わせる、請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。
8. エンジンと、
   前記エンジンに直列的に連設された第１のモータジェネレータと、
   伝達クラッチを介して前記第１のモータジェネレータに連設された第２のモータジェネレータと、
   前記第１のモータジェネレータ及び前記第２のモータジェネレータの電力供給源である第１のバッテリと、
   定格電圧が前記第１のバッテリの定格電圧よりも低い第２のバッテリと、
   前記第１のバッテリの電力を降圧器により降圧させて前記第２のバッテリに対して充電電力を供給させる充電制御部と、
   前記第１のバッテリの異常を検出する異常検出部と、
   前記第１のバッテリの異常が検出された場合に、前記エンジンの停止を禁止し、前記エンジンからの出力トルクを用いて前記第１のモータジェネレータにより定電圧発電を行わせ、前記第２のバッテリに対して充電電力を供給させる駆動制御部と、を備え、
   前記駆動制御部は、前記第１のバッテリの異常が検出された場合であって、前記ハイブリッド車両の加速時には、前記伝達クラッチを締結させて前記エンジンからの出力トルクを駆動輪に伝達させつつ、前記エンジンからの余剰のトルクを用いて前記第１のモータジェネレータにより前記定電圧発電を行わせて前記第２のバッテリに対して充電電力を供給させる、ハイブリッド車両システム。

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