JP6734677B2

JP6734677B2 - ハイブリッド車両システム、ハイブリッド車両システムの制御装置及びハイブリッド車両システムの制御方法

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Publication number: JP6734677B2
Application number: JP2016066469A
Authority: JP
Inventors: 悠一田中
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP2017177969A

Description

本発明は、ハイブリッド車両システム、ハイブリッド車両システムの制御装置及びハイブリッド車両システムの制御方法に関する。

従来、例えば下記の特許文献１には、ハイブリッドシステムのフェイル対応制御装置に関し、駆動源であるエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのいずれか１つまたは２つが出力異常であると検出されたとき、ハイブレーキまたはローブレーキのうち、何れか一方のブレーキを締結し、出力異常を生じていない駆動源の少なくとも１つを用いてエンジンを始動すること、及び車両慣性によりエンジンを始動することが記載されている。

特開２００４−１５９４１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている手法を用いて車両慣性によりエンジンを始動した場合、車両慣性のエネルギーがエンジン始動のエネルギーとして用いられるため、急激な減速が発生し、ドライバーに違和感を与えたり、ドライバビリティが低下する問題がある。

そこで、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、モータジェネレータが故障した場合に、車輪からの駆動力でエンジンを再始動するとともに、再始動時にドライバビリティが低下することを確実に抑止することが可能な、新規かつ改良されたハイブリッド車両システム、ハイブリッド車両システムの制御装置及びハイブリッド車両システムの制御方法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、車両を走行させる駆動力を発生するエンジンと、車両を走行させる駆動力を発生する第１のモータジェネレータと、車両を走行させる駆動力を発生する第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いずれか一方が故障した場合に、車輪からの駆動力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを再始動する駆動力伝達部と、を備え、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いずれか一方が故障した場合に、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いずれか他方は、ドライバーの要求に応じた走行駆動力と前記エンジンの再始動のための再始動駆動力との差分に相当する調整駆動力を発生し、前記駆動力伝達部は、前記エンジンの駆動軸と前記第１のモータジェネレータの駆動軸とを結合する第１のクラッチと、前記第１のモータジェネレータの駆動軸を無段変速機のプライマリ軸に連結する第２のクラッチと、前記無段変速機のセカンダリ軸と前記第２のモータジェネレータの駆動軸を結合する第３のクラッチと、を備え、前記第２のモータジェネレータの駆動軸が車輪に連結され、シングルモータＥＶ走行モードにおいて、前記第１のクラッチ、前記第２のクラッチ及び前記第３のクラッチが開放され、前記第２のモータジェネレータの駆動力が車輪に伝達される、ハイブリッド車両システムが提供される。

前記第１のモータジェネレータは、故障していない状態では、通常運転時に前記エンジンを始動する際に前記エンジンを始動するための駆動力を発生させ、前記駆動力伝達部は、前記第１のモータジェネレータが故障した場合に車輪からの駆動力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを再始動し、前記第２のモータジェネレータは、前記調整駆動力を発生するものであっても良い。

また、前記第１のモータジェネレータは、故障していない状態では、運転状態に応じて前記エンジンの駆動力により発電を行うものであっても良い。

以上説明したように本発明によれば、モータジェネレータが故障した場合に、車輪からの駆動力でエンジンを再始動するとともに、再始動時にドライバビリティが低下することを確実に抑止することが可能となる。

ハイブリッド車両の駆動系を示す模式図である。ハイブリッド車両の駆動系の別の例を示す模式図である。第１の実施形態において、アクセルオン時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。第１の実施形態において、アクセルオフ時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。第１の実施形態の処理を示すフローチャートである。図５の処理を実行するためのハイブリッドＥＣＵの構成を示す模式図である。第２の実施形態において、アクセルオン時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。第２の実施形態において、アクセルオフ時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。第２の実施形態の処理を示すフローチャートである。

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．第１の実施形態
１．１．ハイブリッド車両システムの構成例
図１は、本発明の各実施形態に係る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、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を切り替えながら、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の出力で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２のモータジェネレータ２４の出力で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の出力で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で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駆動力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、駆動力伝達装置（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、図示しない車軸又は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３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の駆動力又は駆動輪８０の回転により駆動されて、駆動力伝達装置３０に向けて作動油を供給する。駆動力伝達装置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して用いられる。駆動力伝達装置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：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）３１と、第１の伝達クラッチ（エンジンクラッチ）４２と、第２の伝達クラッチ４４と、第３の伝達クラッチ４６と、オイルポンプ２８と、を備える。

エンジン１０と第１のモータジェネレータ２０とは第１の伝達クラッチ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第１の伝達クラッチ４２が設けられている。第１の伝達クラッチ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との間で動力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の駆動力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、第１の伝達クラッチ４２により、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からの駆動力がエンジン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が連結されている。オイルポンプ２８は、モータ軸２１の回転により回転駆動され、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２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２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２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駆動力伝達部材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上での駆動力伝達部材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、任意の変速比に変換した駆動力を伝達する。

セカンダリ軸３６は、第３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３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３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との間で動力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駆動力が駆動輪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、駆動力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、第１の伝達クラッチ４２、第２の伝達クラッチ４４及び第３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４０及び第２のモータジェネレータ４２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。低電圧バッテリ６０は、ハイブリッド車両のシステムの主電源として用いられる。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、充電電力を低電圧バッテリ６０に供給する。

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。駆動力伝達装置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。これらのエンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、及び、モータＥＣＵ４００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、及び、モータＥＣＵ４００等を用いて、車両の走行制御又は減速制御、あるいは、高電圧バッテリ５０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（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）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。

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、運転状態に応じた適切な変速比に制御する。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、第１の伝達クラッチ４２、第２の伝達クラッチ４４、及び、第３の伝達クラッチ４６等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。

エンジン走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、第１の伝達クラッチ４２、第２の伝達クラッチ４４及び第３の伝達クラッチ４６をすべて締結して、エンジン１０からの駆動力を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からの駆動力を所定の変速比に変換して、駆動輪８０に伝達する。

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、第１の伝達クラッチ４２、第２の伝達クラッチ４４及び第３の伝達クラッチ４６をすべて開放して、第２のモータジェネレータ２４からの駆動力を駆動輪８０に伝達する。あるいは、シングル走行モードの場合、トランスミッションＥＣＵ３００は、第２の伝達クラッチ４４及び第３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からの駆動力を、ＣＶＴ３１及びモータ軸２５を介して駆動輪８０に伝達してもよい。

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２の伝達クラッチ４４及び第３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からの駆動力をＣＶＴ３１に伝達させる。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からの駆動力をモータ軸２５に伝達させ、第２のモータジェネレータ２４の駆動力と合わせて、駆動輪８０に伝達する。なお、以下では、シングルモータＥＶ走行モードとツインモータＥＶ走行モードを総称してＥＶ走行モードと称する。ＥＶ走行モードでは、エンジン１０を停止することで燃費の向上を図ることができる。

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、第１の伝達クラッチ４２、第２の伝達クラッチ４４及び第３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、駆動力を駆動輪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。そして、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の出力トルクと合わせて、駆動輪８０に伝達する。

さらに、トランスミッションＥＣＵ３００は、エンジン１０を始動させる際に第１の伝達クラッチ４２を締結させて、第１のモータジェネレータ２０の駆動力によりエンジン１０をクランキングさせてもよい。このとき、エンジン１０と第１のモータジェネレータ２０との差回転により車両の前後振動が発生しないように、トランスミッションＥＣＵ３００は、第１の伝達クラッチ４２を締結させる前に、第２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からの駆動力の一部又は全部により第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からの駆動力の一部により第１のモータジェネレータ２０に発電させることができる。

このように、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２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、車両の動力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。

図２は、ハイブリッド車両の駆動系１の別の例を示す模式図である。図２に示す例では、第２のモータジェネレータ２４の駆動軸がプライマリ軸３４と連結されており、第２のモータジェネレータ２４の駆動力は、ＣＶＴ３１を介して駆動輪８０に伝達される。また、図２に示す例では、第３の伝達クラッチ４６は設けられていない。その他の構成は、図１に示す構成と同様である。

図１に示す駆動系１では、第２のモータジェネレータ２４をＣＶＴ３１からも完全に切り離すことができるため、シングルモータＥＶ走行モードの場合にＣＶＴ３１の動作が不要となり、燃料消費及び電力消費を抑えた運転を行うことができる。一方、図２に示す駆動系１では、シングルモータＥＶ走行モードでもＣＶＴ３１による変速制御を行うことができるため、駆動力特性を重視した運転を行うことができる。

１．２．第１のモータジェネレータが故障した場合の制御
以上の構成において、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへ遷移する場合など、走行中にエンジン１０の再始動が行われる場合がある。エンジン再始動時は、第２の伝達クラッチ４４を解放状態として第１のモータジェネレータ２０によるエンジン再始動を行い、エンジン再始動から第２の伝達クラッチ４４を締結するまでの間、走行に必要な駆動力を第２のモータジェネレータ２４で賄う。一方、第１のモータジェネレータ２０が故障した際には、エンジン１０を再始動することができず、ＥＶ走行モードで走行することになる。この場合、走行に応じて高電圧バッテリ５０のＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）が低下し、ＳＯＣが所定値よりも低くなると車両走行が出来なくなる。

このように、ＥＶ走行モードでは第２の伝達クラッチ４４を切り離して第２のモータジェネレータ２４で走行を行うが、第１のモータジェネレータ２０が故障すると、エンジン１０を再始動するためのデバイスが無くなるため、エンジンを再始動することが出来なくなる。

このため、本実施形態では、ＥＶ走行モードで走行中に第１のモータジェネレータ２０が故障した場合、図１に示す構成例では、第１の伝達クラッチ４２、第２の伝達クラッチ４４及び第３の伝達クラッチ４６を締結する。なお、また、図２に示す構成例では、第１の伝達クラッチ４２及び第２の伝達クラッチ４４を締結する。これにより、駆動輪８０の回転による駆動力が、セカンダリ軸３６、駆動力伝達部材３７、プライマリ軸３４を介してモータ軸２１に伝達され、更にクランクシャフト１１に伝達されることによって、エンジン１０が回転する。これにより、駆動輪８０の回転による駆動力によってエンジン１０の回転数を上昇させることができ、エンジン１０を再始動することができる。具体的には、駆動輪８０の駆動力によりクランクシャフト１１が回転し、回転数がある程度まで上昇すると、エンジン１０の筒内に向けて噴射された燃料に点火が行われ、エンジン１０が始動する。

一方、駆動輪８０の回転による駆動力によってエンジン１０を再始動すると、駆動輪８０の回転による駆動力がエンジン１０の再始動のために使われるため、駆動力損失が発生し、ドライバーの要求に応じて定まる車両を走行させるための走行駆動力に過不足が生じる。例えば、アクセルオン時にエンジン再始動を行うと、アクセル開度と車両速度に応じて求まる走行駆動力に対し、再始動による駆動力損失が生じるため、車両の加速が鈍り、ドライバビリティが低下する。また、アクセルオフ時（回生制御時）にエンジン再始動を行うと、回生時の走行駆動力に対してエンジン再始動による駆動力損失分が重畳されて、想定よりも大きな減速が行われてしまう場合がある。

本実施形態では、駆動輪８０の回転による駆動力によってエンジン１０を再始動した際に、走行駆動力に対する駆動力損失分による過不足を第２のモータジェネレータ２４の駆動によって補う。このため、アクセル開度と車速に基づいて、ドライバーが要求する走行駆動力を算出する。また、車両速度とエンジン水温等に基づいて、エンジン再始動に必要な駆動力（再始動駆動力）を算出する。そして、走行駆動力とエンジン再始動に必要な駆動力との差分を第２のモータジェネレータ２４への要求駆動力（調整駆動力）とし、第２のモータジェネレータ２４を駆動する。

図３は、アクセルオン時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。図３に示すように、駆動輪８０の回転による駆動力は、第３の伝達クラッチ４６、第２の伝達クラッチ４４、第１の伝達クラッチ４２を締結することでクランクシャフト１１に伝達され、エンジン再始動が行われる。また、インバータ７０から第２のモータジェネレータ２４に電力が供給され、エンジン再始動によるエンジン回転数上昇に伴い、第２のモータジェネレータ２４による調整駆動力を発生させ、エンジン再始動による駆動力損失分が第２のモータジェネレータ２４の調整駆動力によって補われる。

図４は、アクセルオフ時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。図４に示すように、駆動輪８０の回転による駆動力は、第３の伝達クラッチ４６、第２の伝達クラッチ４４、第１の伝達クラッチ４２を締結することでクランクシャフト１１に伝達され、エンジン再始動が行われる。また、駆動輪８０の回転による駆動力によって第２のモータジェネレータ２４が駆動され、回生制動により発生した電力がインバータ７０に送られる。アクセルオフ時（減速時）の場合は、駆動輪８０の回転による駆動力でエンジン１０の回転数が上昇し、エンジン１０を回転させるためのフリクションで車両を制動して減速することができる。減速の目標となる走行駆動力に対し、エンジン１０を回転させるためのフリクションによる制動力では不足が生じる場合は、不足分を第２のモータジェネレータ２４の回生で補う。このように、減速時はエンジン再始動によるエンジン回転数の上昇分の減速度と、第２のモータジェネレータ２４の回生制動による減速度でエンジンを再始動しながら車両が減速する。この際、エンジン回転数の上昇分による減速度が走行駆動力に応じた減速度よりも大きければ、第２のモータジェネレータ２４の駆動力で車両加速方向の駆動力を発生させ、走行駆動力に対応する駆動力を補うことも可能である。

これにより、アクセルオン時、アクセルオフ時のいずれにおいても、走行もしくは減速に必要な走行駆動力に対して、エンジン再始動による駆動力損失分を第２のモータジェネレータ２４の駆動力で補うことが可能となる。

従って、本実施形態によれば、第１のモータジェネレータ２０が故障した場合に、駆動輪８０の回転による駆動力で確実にエンジン再始動を行うことができ、エンジン走行モード（又はハイブリッド走行モード）で走行可能な状態に復帰することが可能である。また、エンジン再始動の際に、エンジン１０を再始動するために駆動力損失が発生するが、駆動力損失分を第２のモータジェネレータ２４の駆動力で補うことで、ドライバビリティが低下することを確実に抑止できる。

１．３．本実施形態の処理フロー
図５は、本実施形態の処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、アクセル開度、車両速度にもとづいて、ドライバーの要求に応じた車両の走行駆動力（１）を算出する。次のステップＳ１２では、車両速度、エンジン水温等に基づいて、エンジン再始動に必要な再始動駆動力（２）を算出する。次のステップＳ１４では、現在の走行モードがＥＶ走行モードであるか否かを判定し、ＥＶ走行モードの場合はステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では、第１のモータジェネレータ２０が故障しているか否かを判定し、第１のモータジェネレータ２０が故障している場合はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、第３の伝達クラッチ４６、第２の伝達クラッチ４４、第１の伝達クラッチ４２を締結する。これにより、駆動輪８０の回転による駆動力でクランクシャフト１１が回転し、エンジン１０が再始動する。

次のステップＳ２０では、第２のモータジェネレータ２４の駆動力を、ステップＳ１０で求めた走行駆動力（１）からステップＳ１２で求めた再始動駆動力（２）を減算して得られる値とする。これにより、エンジン再始動に伴う駆動力損失が、第２のモータジェネレータ２４の駆動力によって補われる。

また、ステップＳ１４でＥＶ走行モードでない場合はステップＳ２２へ進む。この場合、エンジン走行モードまたはハイブリッド走行モードで車両が運転されており、エンジン１０の駆動力が使われているため、第１のモータジェネレータ２０は正常である。ステップＳ２２において、エンジン１０の再始動を行う場合は、第１のモータジェネレータ２０の駆動力でエンジン１０を再始動し、エンジン再始動中は第２のモータジェネレータ２４の駆動力で車両を走行させるため、第２のモータジェネレータ２４の駆動力をステップＳ１０で求めた走行駆動力（１）とする。

また、ステップＳ１６で第１のモータジェネレータ２０が故障していない場合は、ステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、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の駆動力を決定する。具体的には、シングルモータＥＶ走行モードの場合、第２のモータジェネレータ２４で車両を走行させるため、第２のモータジェネレータ２４の駆動力をステップＳ１０で求めた走行駆動力（１）とする。また、ツインモータＥＶ走行モードの場合、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の駆動力分配結果に応じて、ステップＳ１０で求めた走行駆動力（１）を第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の駆動力で分配する。

以上のようにして第１のモータジェネレータ２０が故障している場合であっても、エンジン１０を再始動することができる。これにより、エンジンを再始動できずにＥＶモードで走行した場合に発生するＳＯＣの低下を抑えることが可能となり、第１のモータジェネレータ２０が故障している場合であっても、エンジン１０の駆動力により車両を走行させることが可能となる。

１．４．ハイブリッドＥＣＵの構成例
図６は、図５の処理を実行するためのハイブリッドＥＣＵ１００の構成を示す模式図である。図６に示すように、ハイブリッドＥＣＵ１００は、走行駆動力取得部１０２、故障判定部１０４、再始動制御部１０６、再始動駆動力取得部１０８、調整駆動力制御部１１０、モード判定部１１２を有して構成されている。走行駆動力取得部１０２は、図５のステップＳ１０において、ドライバーの要求に応じた走行駆動力を取得する。故障判定部１０４は、図５のステップＳ１６において、第１のモータジェネレータ２０が故障しているか否かを判定する。再始動制御部１０６は、図５のステップＳ１８において、第１のモータジェネレータ２０が故障した場合に、駆動力伝達部３０を制御して車輪からの駆動力をエンジン１０に伝達してエンジンを再始動する。再始動駆動力取得部１０８は、図５のステップＳ１２において、エンジン１０の再始動に必要な再始動駆動力を取得する。調整駆動力制御部１１０は、図５のステップＳ２０において、走行駆動力と再始動駆動力との差分に相当する調整駆動力を発生させるように第２のモータジェネレータ２４を制御する。モード判定部１１２は、図５のステップＳ１４において、ＥＶ走行モードであるか否かを判定する。

なお、図６に示す各構成要素の１又は複数は、エンジンＥＣＵ２００、トランスミッションＥＣＵ３００、又はモータＥＣＵ４００に設けられていても良い。

第１のモータジェネレータ２０が故障している状態でエンジン１０を再始動してエンジン走行モードにより走行した場合に、車両を停止してイグニッションキーをオフにすると、エンジン１０、第１のモータジェネレータ２０、第２のモータジェネレータ２４が停止する。その後、イグニッションキーをオンにした際には、第１のモータジェネレータ２０が故障しているため、エンジン１０を再始動することはできないが、シングルモータＥＶ走行モードにより第２のモータジェネレータ２４の駆動力で車両を走行させることができる。この際、図２に示した構成では、シングルモータＥＶ走行モードでは第２の伝達クラッチ４４を開放することによりオイルポンプ２８を駆動できないため、オイルポンプ２８によりＣＶＴ３１にオイルを供給することはできない。このため、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）を別途設け、電動オイルポンプによりＣＶＴ３１にオイルを供給することが望ましい。図１に示す構成の場合は、第３の伝達クラッチ４６を開放することでＣＶＴ３１の動作が不要となるため、イグニッションキーをオフにした後、再度オンにして走行を開始する場合も、電動オイルポンプを別途設けることなく、シングルモータＥＶ走行モードにより走行が可能である。

以上説明したように第１の実施形態によれば、第１のモータジェネレータ２０が故障した場合に、駆動輪８０の回転による駆動力で確実にエンジン再始動を行うことができ、エンジン１０の駆動力により走行可能な状態に復帰することが可能である。また、エンジン再始動の際に、エンジン１０を再始動するために駆動力損失が発生するが、駆動力損失分を第２のモータジェネレータ２４の駆動力で補うことで、ドライバビリティが低下することを確実に抑止できる。

２．第２の実施形態
２．１．第１のモータジェネレータが故障した場合の制御
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第２のモータジェネレータ２４が故障した場合に関する。第１の実施形態で説明したように、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへ遷移する場合など、走行中にエンジン１０の再始動が行われる場合がある。エンジン再始動時は、第２の伝達クラッチ４４を解放状態として第１のモータジェネレータ２０によるエンジン再始動を行い、エンジン再始動から第２の伝達クラッチ４４を締結するまでの間、走行に必要な駆動力を第２のモータジェネレータ２４で賄う。一方、第２のモータジェネレータ２４が故障した際には、走行に必要な駆動力を確保することができず、エンジン再始動の際に駆動力が低下する。

このように、ＥＶ走行モードでは第２の伝達クラッチ４４を切り離して第２のモータジェネレータ２４で走行を行うが、第２のモータジェネレータ２４が故障すると、エンジン１０の再始動を開始してからエンジン１０が駆動力を出力可能な状態になるまでにはある程度に時間がかかるかめ、その間、車両走行のための駆動力が低下し、いわゆる駆動力抜けが発生する。

このため、本実施形態では、ＥＶ走行モードで走行中に第２のモータジェネレータ２０が故障した場合、図１に示す構成例では、第１の伝達クラッチ４２、第２の伝達クラッチ４４及び第３の伝達クラッチ４６を締結する。なお、また、図２に示す構成例では、第１の伝達クラッチ４２及び第２の伝達クラッチ４４を締結する。これにより、駆動輪８０の回転による駆動力が、セカンダリ軸３６、駆動力伝達部材３７、プライマリ軸３４を介してモータ軸２１に伝達され、更にクランクシャフト１１に伝達されることによって、エンジン１０が回転する。これにより、駆動輪８０の回転による駆動力によってエンジン１０の回転数を上昇させることができ、エンジン１０を再始動することができる。具体的には、駆動輪８０の駆動力によりクランクシャフト１１が回転し、回転数がある程度まで上昇すると、エンジン１０の筒内に向けて噴射された燃料に点火が行われ、エンジン１０が始動する。

本実施形態では、駆動輪８０の回転による駆動力によってエンジン１０を再始動した際に、走行駆動力に対する駆動力損失分による過不足を第１のモータジェネレータ２０の駆動によって補う。このため、アクセル開度と車速に基づいて、ドライバーが要求する走行駆動力を算出する。また、車両速度とエンジン水温等に基づいて、エンジン再始動に必要な駆動力（再始動駆動力）を算出する。そして、走行駆動力とエンジン再始動に必要な駆動力との差分を第１のモータジェネレータ２０への要求駆動力（調整駆動力）とし、第１のモータジェネレータ２０を駆動する。

図７は、アクセルオン時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。図７に示すように、駆動輪８０の回転による駆動力は、第３の伝達クラッチ４６、第２の伝達クラッチ４４、第１の伝達クラッチ４２を締結することでクランクシャフト１１に伝達され、エンジン再始動が行われる。また、インバータ７０から第１のモータジェネレータ２０に電力が供給され、エンジン再始動によるエンジン回転数上昇に伴い、第１のモータジェネレータ２０による調整駆動力を発生させ、エンジン再始動による駆動力損失分が第１のモータジェネレータ２０の調整駆動力によって補われる。

図８は、アクセルオフ時にエンジン再始動を行う場合を示す模式図である。図８に示すように、駆動輪８０の回転による駆動力は、第３の伝達クラッチ４６、第２の伝達クラッチ４４、第１の伝達クラッチ４２を締結することでクランクシャフト１１に伝達され、エンジン再始動が行われる。また、駆動輪８０の回転による駆動力によって第１のモータジェネレータ２０が駆動され、回生制動により発生した電力がインバータ７０に送られる。アクセルオフ時（減速時）の場合は、駆動輪８０の回転による駆動力でエンジン１０の回転数が上昇し、エンジン１０を回転させるためのフリクション車両を制動して減速することができるが、制動の不足分を第１のモータジェネレータ２０の回生で補う。このように、減速時はエンジン再始動によるエンジン回転数の上昇分の減速度と、第１のモータジェネレータ２０の回生制動による減速度でエンジンを再始動しながら車両が減速する。この際、エンジン回転数の上昇分による減速度が走行駆動力に応じた減速度よりも大きければ、第１のモータジェネレータ２０の駆動力で車両加速方向の駆動力を発生させ、走行駆動力に対応する駆動力を補うことも可能である。

なお、第１のモータジェネレータ２０は故障していないため、第１のモータジェネレータ２０の駆動力でエンジン再始動を行うことも考えられるが、第２のモータジェネレータ２４が故障している状態では、車両を走行する駆動力は第１のモータジェネレータ２０からしか発生させることができない。このため、第１のモータジェネレータ２０の駆動力でエンジン再始動を行うと、車両を走行する駆動力が低下し、車両走行のための駆動トルクが低下してしまい、いわゆる駆動力抜けが発生する。本実施形態では、駆動輪８０の回転による駆動力でエンジン再始動を行い、損失分を第１のモータジェネレータ２０の駆動力で補填するため、車両走行のための駆動トルクに抜けが生じてしまうことがなく、ドライバビリティの低下を確実に抑止できる。

従って、本実施形態によれば、第２のモータジェネレータ２４が故障した場合に、駆動輪８０の回転による駆動力で確実にエンジン再始動を行うことができ、エンジン走行モード（又はハイブリッド走行モード）で走行可能な状態に復帰することが可能である。また、エンジン再始動の際に、エンジン１０を再始動するために駆動力損失が発生するが、駆動力損失分を第１のモータジェネレータ２０の駆動力で補うことで、駆動力の低下を抑止することができ、ドライバビリティが低下することを確実に抑止できる。

２．２．本実施形態の処理フロー
図９は、本実施形態の処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ３０では、アクセル開度、車両速度にもとづいて、ドライバーの要求に応じた車両の走行駆動力（１）を算出する。次のステップＳ３２では、車両速度、エンジン水温等に基づいて、エンジン再始動に必要な再始動駆動力（２）を算出する。次のステップＳ３４では、現在の走行モードがＥＶ走行モードであるか否かを判定し、ＥＶ走行モードの場合はステップＳ３６へ進む。

ステップＳ３６では、第２のモータジェネレータ２４が故障しているか否かを判定し、第２のモータジェネレータ２４が故障している場合はステップＳ１８へ進む。ステップＳ３８では、第３の伝達クラッチ４６、第２の伝達クラッチ４４、第１の伝達クラッチ４２を締結する。これにより、駆動輪８０の回転による駆動力でクランクシャフト１１が回転し、エンジン１０が再始動する。

次のステップＳ４０では、第１のモータジェネレータ２０の駆動力を、ステップＳ３０で求めた走行駆動力（１）からステップＳ１２で求めた再始動駆動力（２）を減算して得られる値とする。これにより、エンジン再始動に伴う駆動力損失が、第１のモータジェネレータ２０の駆動力によって補われる。

また、ステップＳ３４でＥＶ走行モードでない場合はステップＳ４２へ進む。この場合、エンジン走行モードまたはハイブリッド走行モードで車両が運転されており、エンジン１０の再始動を行う場合は、第１のモータジェネレータ２０の駆動力でエンジン１０を再始動する。このため、ステップＳ４２では、第１のモータジェネレータ２０の駆動力をステップＳ１２で求めた再始動駆動力とする。

また、ステップＳ３６で第２のモータジェネレータ２４が故障していない場合は、ステップＳ４４へ進む。ステップＳ４４では、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の駆動力を決定する。具体的には、シングルモータＥＶ走行モードの場合、第２のモータジェネレータ２４で車両を走行させるため、第２のモータジェネレータ２４の駆動力をステップＳ３０で求めた走行駆動力（１）とする。また、ツインモータＥＶ走行モードの場合、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の駆動力分配結果に応じて、ステップＳ３０で求めた走行駆動力（１）を第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の駆動力で分配する。

以上のようにして第２のモータジェネレータ２４が故障している場合であっても、エンジン１０を再始動することができる。これにより、エンジン１０を再始動できずにＥＶモードで走行した場合に発生するＳＯＣの低下を抑えることが可能となり、第２のモータジェネレータ２４が故障している場合であっても、エンジン１０の駆動力により車両を走行させることが可能となる。また、エンジン１０を再始動する際の駆動力低下を第１のモータジェネレータ２０の駆動力で補うことができるため、再始動時に車両を走行させるための駆動力が低下してしまうことを抑止できる。

２．３．ハイブリッドＥＣＵの構成例
図９の処理を実行するためのハイブリッドＥＣＵ１００の基本的な構成は、図６と同様である。但し、故障判定部１０４は、図９のステップＳ３６において、第２のモータジェネレータ２４が故障しているか否かを判定し、再始動駆動力取得部１０８は、図９のステップＳ３８において、第２のモータジェネレータ２４が故障した場合に、駆動力伝達部３０を制御して車輪からの駆動力をエンジン１０に伝達してエンジンを再始動する。また、調整駆動力制御部１１０は、図９のステップＳ４０において、走行駆動力と再始動駆動力との差分に相当する調整駆動力を発生させるように第２のモータジェネレータ２４を制御する。

第２のモータジェネレータ２４が故障している状態でエンジン１０を再始動してエンジン走行モードにより走行した場合に、車両を停止してイグニッションキーをオフにすると、エンジン１０、第１のモータジェネレータ２０、第２のモータジェネレータ２４が停止する。その後、イグニッションキーをオンにした際には、第１のモータジェネレータ２０でエンジン１０を始動することはできる。従って、エンジン始動後は、エンジン走行モードで車両を走行させることができる。この際、第１のモータジェネレータ２０の駆動力によってオイルポンプ２８が駆動され、ＣＶＴ３１にオイルが供給される

以上説明したように第２の実施形態によれば、第２のモータジェネレータ２４が故障した場合に、駆動輪８０の回転による駆動力で確実にエンジン再始動を行うことができ、エンジン１０の駆動力により走行可能な状態に復帰することが可能である。また、エンジン再始動の際に、エンジン１０を再始動するために駆動力損失が発生するが、駆動力損失分を第１のモータジェネレータ２０の駆動力で補うことで、ドライバビリティが低下することを確実に抑止できる。

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。

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駆動力伝達装置
３１ＣＶＴ
３４プライマリ軸
３６セカンダリ軸
４２第１の伝達クラッチ
４４第２の伝達クラッチ
４６第３の伝達クラッチ
８０駆動輪
１００ハイブリッドＥＣＵ
１０２走行駆動力取得部
１０４故障判定部
１０６再始動制御部
１０８再始動駆動力取得部
１１０調整駆動力制御部
１１２モード判定部

Claims

車両を走行させる駆動力を発生するエンジンと、
車両を走行させる駆動力を発生する第１のモータジェネレータと、
車両を走行させる駆動力を発生する第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いずれか一方が故障した場合に、車輪からの駆動力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを再始動する駆動力伝達部と、を備え、
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いずれか一方が故障した場合に、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いずれか他方は、ドライバーの要求に応じた走行駆動力と前記エンジンの再始動のための再始動駆動力との差分に相当する調整駆動力を発生し、
前記駆動力伝達部は、
前記エンジンの駆動軸と前記第１のモータジェネレータの駆動軸とを結合する第１のクラッチと、
前記第１のモータジェネレータの駆動軸を無段変速機のプライマリ軸に連結する第２のクラッチと、
前記無段変速機のセカンダリ軸と前記第２のモータジェネレータの駆動軸を結合する第３のクラッチと、を備え、
前記第２のモータジェネレータの駆動軸が車輪に連結され、
シングルモータＥＶ走行モードにおいて、前記第１のクラッチ、前記第２のクラッチ及び前記第３のクラッチが開放され、前記第２のモータジェネレータの駆動力が車輪に伝達されることを特徴とする、ハイブリッド車両システム。
前記第１のモータジェネレータは、故障していない状態では、通常運転時に前記エンジンを始動する際に前記エンジンを始動するための駆動力を発生させ、
前記駆動力伝達部は、前記第１のモータジェネレータが故障した場合に車輪からの駆動力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを再始動し、
前記第２のモータジェネレータは、前記調整駆動力を発生す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システム。
前記第１のモータジェネレータは、故障していない状態では、運転状態に応じて前記エンジンの駆動力により発電を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載のハイブリット車両システム。