JP6743675B2

JP6743675B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP6743675B2
Application number: JP2016242951A
Authority: JP
Inventors: 直基村山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: JP2018095133A

Description

本開示は、エンジンと、蓄電装置と、エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、蓄電装置および第１電動機の少なくとも何れか一方からの電力を消費して動力を出力可能な第２電動機とを含むハイブリッド車両に関する。

従来、この種のハイブリッド車両として、運転者の操作に基づいてエンジンや第１および第２電動機への駆動指令を設定すると共に駆動指令に基づいて第１および第２電動機を制御するハイブリッド制御装置と、当該ハイブリッド制御装置と通信すると共に駆動指令に基づいてエンジンを制御するエンジン制御装置とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両において、エンジン制御装置は、ハイブリッド制御装置との通信に異常が生じている状態でエンジンがクランキングされたときに当該エンジンを始動させる。また、ハイブリッド制御装置は、エンジン制御装置との通信に異常が生じたときに、エンジンがクランキングされるよう第１電動機を制御し、当該第１電動機のクランキングによってエンジンが始動しない場合、第２電動機からの動力のみによりハイブリッド車両が走行するように当該第２電動機を制御する。

特開２０１６−１６４０５３号公報

上記従来のハイブリッド車両では、ハイブリッド制御装置とエンジン制御装置との通信に異常が生じた際に当該エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になっている場合、点火制御や燃料噴射制御の実行が不能となることでエンジンが始動されず、ハイブリッド車両は、第２電動機からの動力のみにより走行することになる。このような場合、ハイブリッド車両の走行可能距離は、蓄電装置のＳＯＣに応じて定まることになるが、ＳＯＣが低い場合、エンジン制御装置の異常発生後の走行可能距離が制限されてしまう。

そこで、本開示の発明は、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときのハイブリッド車両の走行可能距離をより長くすることを主目的とする。

本開示のハイブリッド車両は、エンジンと、蓄電装置と、前記エンジンに連結されると共に該エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、前記蓄電装置および前記第１電動機の少なくとも何れか一方からの電力を消費して動力を出力可能な第２電動機と、前記エンジンを制御するエンジン制御装置と、前記第１および第２電動機を制御する電動機制御装置とを含むハイブリッド車両において、前記電動機制御装置は、前記エンジン制御装置により前記エンジンを制御不能になったときに、前記エンジンから動力が出力されるように該エンジンを制御すると共に、前記エンジンからの動力を用いて発電するように前記第１電動機を制御する異常時制御部を有することを特徴とする。

このハイブリッド車両では、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときに、電動機制御装置の異常時制御部によりエンジンと第１電動機とが制御される。すなわち、当該異常時制御部は、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になると、エンジンから動力が出力されるように当該エンジンを制御すると共に、エンジンからの動力を用いて発電するように第１電動機を制御する。これにより、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときの蓄電装置のＳＯＣが低い場合であっても、第１電動機により発電される電力により蓄電装置を充電してＳＯＣを維持したり、第１電動機により発電される電力により第２電動機を駆動したりすることができる。この結果、このハイブリッド車両では、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときのハイブリッド車両の走行可能距離をより長くすることが可能となる。

また、異常時制御部は、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときに、一定の回転数で一定のトルクを出力するようにエンジンを制御するものであってもよい。更に、異常時制御部は、クランク角センサからの信号を入力すると共に、入力した信号に基づいてエンジンの点火時期および燃焼噴射時期を設定して点火装置およびインジェクタを制御するものであってもよい。また、異常時制御部は、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときの蓄電装置のＳＯＣが所定値未満である場合に、エンジンから動力が出力されるように当該エンジンを制御すると共に、エンジンからの動力を用いて発電するように第１電動機を制御するものであってもよい。更に、異常時制御部は、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときに、蓄電装置のＳＯＣが所定値未満であり、かつエンジンの運転が停止されている場合、当該エンジンを始動させるものであってもよい。また、異常時制御部は、エンジン制御装置によりエンジンを制御不能になったときに、蓄電装置のＳＯＣが所定値以上であり、かつエンジンが運転されている場合、当該エンジンの運転を停止させるものであってもよい。更に、本開示のハイブリッド車両は、３つの回転要素を有すると共にエンジンの出力軸と第１電動機と駆動輪に連結された駆動軸とに接続される遊星歯車を更に備えてもよく、第２電動機は、遊星歯車の何れかの回転要素に連結されてもよい。

本開示のハイブリッド車両を示す概略構成図である。図１のハイブリッド車両の制御ブロック図である。図１のハイブリッド車両において、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれている際に実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示のハイブリッド車両１を示す概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両１は、エンジン１０と、シングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、何れも同期発電電動機（三相交流電動機）であるモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２と、蓄電装置４０と、当該蓄電装置４０に接続されると共にモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動する電力制御装置（以下、「ＰＣＵ」という）５０と、車両全体を制御するハイブリッド電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを含む。ハイブリッド車両１において、エンジン１０、プラネタリギヤ３０、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、ハイブリッド式の動力発生装置２０を構成する。

エンジン１０は、ガソリンや軽油、ＬＰＧといった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生する内燃機関であり、エンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という）１５により制御される。図２に示すように、エンジン１０は、図示しない複数の気筒（燃焼室）や、電子制御式のスロットルバルブ１１、複数の点火プラグを含む点火装置１２、それぞれ対応する気筒に対して燃料を供給する複数のインジェクタ１３、図示しないクランクシャフトの基準位置（上死点）および回転角を検出するクランク角センサ１４等を含む。

エンジンＥＣＵ１５は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを含む。エンジンＥＣＵ１５は、エンジン１０に対する要求トルクＴｅ＊に基づいてスロットルバルブ１１の開度や燃料噴射量を設定すると共に、クランク角センサ１４からの信号に基づいて点火タイミングや燃料噴射タイミングを設定し、上記スロットルバルブや点火装置１２、各インジェクタ１３を制御する。また、エンジンＥＣＵ１５は、クランク角センサ１４からの信号に基づいてクランクシャフト（エンジン１０）の回転数Ｎｅを算出する。更に、エンジンＥＣＵ１５は、専用通信線を介してＨＶＥＣＵ７０と接続されて相互に情報をやり取りする。

プラネタリギヤ３０は、モータジェネレータＭＧ１のロータに接続されるサンギヤ３１と、駆動軸３５に接続されると共に減速機３６を介してモータジェネレータＭＧ２のロータに連結されるリングギヤ３２と、複数のピニオンギヤ３３を回転自在に支持すると共にダンパ２８を介してエンジン１０のクランクシャフト（出力軸）に連結されるプラネタリキャリヤ３４とを有する。駆動軸３５は、図示しないギヤ機構、デファレンシャルギヤ３９を介して左右の車輪（駆動輪）ＤＷに連結される。なお、減速機３６の代わりに、モータジェネレータＭＧ２のロータと駆動軸３５との間の変速比を複数段階に設定可能な変速機が採用されてもよい。

モータジェネレータ（第１電動機）ＭＧ１は、主に、負荷運転されるエンジン１０からの動力の少なくとも一部を用いて電力を生成する発電機として動作する。モータジェネレータＭＧ２（第２電動機）は、主に、蓄電装置４０からの電力およびモータジェネレータＭＧ１からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて走行用の動力を出力する電動機として動作すると共に、ハイブリッド車両１の制動時に回生制動トルクを出力する。モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、ＰＣＵ５０を介して蓄電装置４０と電力をやり取りする。

蓄電装置４０は、例えば２００〜３００Ｖの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池であり、図示しないＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータを含む電源管理電子制御装置（以下、「電源管理ＥＣＵ」という）４５により管理される。電源管理ＥＣＵ４５は、専用通信線を介してＨＶＥＣＵ７０と接続されており、相互に情報をやり取りする。また、電源管理ＥＣＵ４５は、蓄電装置４０の電圧センサからの端子間電圧ＶＢや、電流センサからの充放電電流ＩＢ、温度センサからの電池温度Ｔｂ等に基づいて、蓄電装置４０のＳＯＣ（充電率）や、許容充電電力Ｗｉｎ、許容放電電力Ｗｏｕｔ等を算出する。なお、蓄電装置４０は、キャパシタであってもよく、二次電池およびキャパシタの双方を含んでもよい。

ＰＣＵ５０は、モータジェネレータＭＧ１を駆動する第１インバータ５１や、モータジェネレータＭＧ２を駆動する第２インバータ５２、蓄電装置４０からの電力を昇圧すると共にモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２側からの電力を降圧することができる昇降圧コンバータ（電圧変換モジュール）５３等を含む。ＰＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータを含むモータ電子制御装置（以下、「ＭＧＥＣＵ」という）５５により制御される。

図２に示すように、ＭＧＥＣＵ５５は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力インターフェース等を有する第１および第２マイクロコンピュータ（以下、マイクロコンピュータを適宜「マイコン」という）５５１，５５２を含む。本実施形態において、第１マイコン５５１は、モータジェネレータＭＧ１に対応した第１インバータ５１を制御し、第２マイコン５５２は、昇降圧コンバータ５３およびモータジェネレータＭＧ２に対応した第２インバータ５２を制御する。第１および第２マイコン５５１，５５２は、専用通信線を介して互いに接続されており、相互に情報をやり取りする。また、本実施形態において、第２マイコン５５２は、それぞれ専用通信線を介して電源管理ＥＣＵ４５およびＨＶＥＣＵ７０と接続されており、相互に情報をやり取りする。

第１マイコン５５１は、図示しない第１回転角センサ（レゾルバ）により検出されるモータジェネレータＭＧ１の回転角や、モータジェネレータＭＧ１の各相を流れる電流（相電流）の値等を入力し、第２マイコン５５２は、図示しない第２回転角センサ（レゾルバ）により検出されるモータジェネレータＭＧ２の回転角や、モータジェネレータＭＧ２の各相を流れる電流（相電流）の値等を入力する。加えて、第２マイコン５５２は、ＨＶＥＣＵ７０からの指令信号等を入力すると共に、必要な情報を第１マイコン５５１に送信する。また、第１マイコン５５１は、第１回転角センサからの回転角に基づいてモータジェネレータＭＧ１（ロータ）の回転数Ｎｍ１を算出し、第２マイコン５５２は、第２回転角センサからの回転角に基づいてモータジェネレータＭＧ２（ロータ）の回転数Ｎｍ２を算出する。更に、本実施形態において、第１マイコン５５１は、上述のような入力信号等に基づいてモータジェネレータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に、トルク指令Ｔｍ１＊に基づいて第１インバータ５１をスイッチング制御する。また、第２マイコン５５２は、上述のような入力信号等に基づいてモータジェネレータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共に、トルク指令Ｔｍ２＊に基づいて第２インバータ５２をスイッチング制御する。また、本実施形態において、第２マイコン５５２は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊等に基づいて昇降圧コンバータ５３をスイッチング制御する。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを含む。ＨＶＥＣＵ７０は、例えばハイブリッド車両１のシステム起動を指示するためのスタートスイッチ（イグニッションスイッチ）からの信号や、図示しないアクセルペダルポジションセンサにより検出されるアクセルペダルの踏み込み量を示すアクセル開度Ａｃｃ、図示しない車速センサにより検出される車速Ｖ、ＭＧＥＣＵ５５からのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２等を入力する。また、本実施形態において、ＨＶＥＣＵ７０は、他のＥＣＵ１５，４５，５５等と共に車載ネットワークＮＷに接続されており、当該車載ネットワークＮＷを介して他のＥＣＵ１５，４５，５５と相互に情報をやり取りすることができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両１の走行に際し、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づいて動力発生装置２０から駆動軸３５に出力されるべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、当該要求トルクＴｒ＊や駆動軸３５の回転数Ｎｒに基づいてハイブリッド車両１の走行に要求される要求走行パワーＰｄ＊を設定する。また、ＨＶＥＣＵ７０は、要求トルクＴｒ＊や要求走行パワーＰｄ＊、蓄電装置４０の目標充放電電力Ｐｂ＊や許容放電電力Ｗｏｕｔ等に基づいてエンジン１０を負荷運転させるか否かを判定する。エンジン１０を負荷運転させる場合、ＨＶＥＣＵ７０は、要求パワーＰ＊や目標充放電電力Ｐｂ＊等に基づいてエンジン１０が効率よく運転されるように当該エンジン１０の目標パワーＰｅ＊を設定すると共に、目標パワーＰｅ＊に応じたエンジン１０の目標回転数Ｎｅ＊を設定する。一方、エンジン１０の運転を停止させる場合、ＨＶＥＣＵ７０は、目標パワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊を値０に設定する。目標パワーＰｅ＊や目標回転数Ｎｅ＊を設定した後、ＨＶＥＣＵ７０は、目標パワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ１５に送信すると共に、要求トルクＴｒ＊や目標回転数Ｎｅ＊をＭＧＥＣＵ５５（第２マイコン５５２）に送信する。エンジンＥＣＵ１５は、目標パワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊に基づいて吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御等を実行する。

また、ＭＧＥＣＵ５５の第１マイコン５５１は、目標回転数Ｎｅ＊やモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ２、プラネタリギヤ３０のギヤ比ρ、減速機３６のギヤ比Ｇｒに基づいて、次式（１）からモータジェネレータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定する。更に、第１マイコン５５１は、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に一致させるフィードバック制御における関係式である次式（２）を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を許容充電電力Ｗｉｎおよび許容放電電力Ｗｏｕｔの範囲内に設定する。また、エンジン１０の目標回転数Ｎｅ＊が値０である場合、第１マイコン５５１は、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定する。そして、第１マイコン５５１は、トルク指令Ｔｍ１＊に基づいて第１インバータ５１へのスイッチング制御信号（ＰＷＭ信号）を生成して当該第１インバータ５１の各トランジスタをスイッチング制御する。一方、ＭＧＥＣＵ５５の第２マイコン５５２は、要求トルクＴｒ＊や第１マイコン５５１により設定されたトルク指令Ｔｍ１＊、ギヤ比ρおよびＧｒ等に基づく次式（３）を用いてモータジェネレータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を許容充電電力Ｗｉｎおよび許容放電電力Ｗｏｕｔの範囲内に設定する。更に、第２マイコン５５２は、トルク指令Ｔｍ２＊に基づいて第２インバータ５２へのスイッチング制御信号（ＰＷＭ信号）を生成して当該第２インバータ５２の各トランジスタをスイッチング制御する。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*=前回Tm1*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（２）
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（３）

エンジン１０が負荷運転される場合、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、エンジン１０から出力されるパワーの一部（充電時）またはすべて（放電時）をプラネタリギヤ３０と共にトルク変換して駆動軸３５に出力するように制御される。これにより、ハイブリッド車両１は、エンジン１０からの動力（直達トルク）およびモータジェネレータＭＧ２からの動力により走行（ＨＶ走行）する。これに対して、エンジン１０の運転が停止される場合、要求トルクＴｒ＊に応じたトルクがモータジェネレータＭＧ２から駆動軸３５に出力され、ハイブリッド車両１はモータジェネレータＭＧ２からの動力により走行（ＥＶ走行）する。また、ハイブリッド車両１のＥＶ走行中に予め定められたエンジン始動要件が成立すると、エンジン１０が始動される。エンジン１０の始動に際して、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１０をクランキングするように制御され、モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１によるエンジン１０のクランキングに伴って駆動軸３５に作用する反力トルクをキャンセルしつつ要求トルクＴｒ＊に応じたトルクを駆動軸３５に出力するように制御される。

ここで、エンジンＥＣＵ１５にマイコンの異常やクロック停止といった機能停止異常等が発生した場合、エンジン１０自体が正常であるにも拘わらず、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になってしまう。このため、本実施形態のＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ１５との通信が正常に実行されているか否かを常時監視しており、エンジンＥＣＵ１５との通信に異常が発生した場合、当該通信の異常が発生していない場合に値０に設定される通信異常フラグを値１に設定する。また、ＭＧＥＣＵ５５の第２マイコン５５２は、エンジン１０の制御に用いられる信号が車載ネットワークＮＷ上で伝送されているか否かを監視しており、車載ネットワークＮＷ上での当該信号の伝送が途絶えた場合、当該信号の伝送異常が発生していない場合に値０に設定される信号伝送異常フラグを値１に設定する。そして、本実施形態のハイブリッド車両１では、上記通信異常フラグおよび信号伝送異常フラグの双方が値１に設定されると、エンジンＥＣＵ１５に機能停止異常が発生したとみなされ、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸３５にトルクが出力されるＥＶ走行が待避走行として実行されることになる。

ただし、エンジンＥＣＵ１５の異常発生時における蓄電装置４０のＳＯＣが低い場合には、当該異常の発生後におけるハイブリッド車両１の走行可能距離が制限されてしまう。これを踏まえて、本実施形態のハイブリッド車両１は、ＭＧＥＣＵ５５の第１マイコン５５１によりエンジン１０を制御可能に構成されている。すなわち、第１マイコン５５１は、エンジン１０のスロットルバルブ１１、点火装置１２、各インジェクタ１３等と専用信号線を介して接続されており、スロットルバルブ１１、点火装置１２、各インジェクタ１３等への指令信号を設定して、これらの機器を制御することができる。また、第１マイコン５５１のＲＯＭには、エンジンＥＣＵ１５の異常発生時に用いられるスロットルバルブ１１の目標開度設定マップや燃料噴射量設定マップ、点火タイミング設定マップ、燃料噴射タイミング設定マップ等が格納されている。本実施形態において、目標開度設定マップや燃料噴射量設定マップ、点火タイミング設定マップ、燃料噴射タイミング設定マップは、それぞれ、回転数Ｎｅを予め定められた一定の回転数Ｎｘ（例えば、１５００ｒｐｍ程度）にすると共にスロットルバルブ１１の開度を一定にしてエンジン１０から予め定められた一定のトルクＴｘ（例えば、２０Ｎｍ程度）を出力させるように予め作成されたものと、エンジン１０を始動させる際に用いられるものと、エンジン１０の運転を停止させる際に用いられるものとを含む。

次に、図３を参照しながら、ＭＧＥＣＵ５５の第１マイコン５５１によるモータジェネレータＭＧ１やエンジン１０の制御手順について説明する。図３は、ハイブリッド車両１の運転者によりアクセルペダルが踏み込まれている際に第１マイコン５５１により所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ）おきに繰り返し実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。

図３のルーチンの開始に際して、第１マイコン５５１（ＣＰＵ）は、別途算出されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２や電源管理ＥＣＵ４５からの蓄電装置４０のＳＯＣ、エンジン１０のクランク角センサ１４からの信号、ＨＶＥＣＵ７０からの通信異常フラグの値、第２マイコン５５２からの信号伝送異常フラグの値といった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。次いで、第１マイコン５５１は、通信異常フラグおよび信号伝送異常フラグが共に値１であるかを判定する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０にて通信異常フラグおよび信号伝送異常フラグが共に値１ではなく、エンジンＥＣＵ１５が正常であると判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、第１マイコン５５１は、上述のようにしてトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に、トルク指令Ｔｍ１＊に基づいて第１インバータ５１へのスイッチング制御信号を生成して当該第１インバータ５１の各トランジスタを制御する（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１５の正常時処理の実行後、第１マイコン５５１は、図３のルーチンを一旦終了させ、次の実行タイミングが到来すると、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

一方、ステップＳ１１０にて通信異常フラグおよび信号伝送異常フラグが共に値１であってエンジンＥＣＵ１５に機能停止異常が発生したと判定した場合、第１マイコン５５１は、ステップＳ１００にて入力したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて、エンジン１０の回転数Ｎｅを算出する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０において、回転数Ｎｅは、上記式（１）からNe=(ρ・Nm1+Nm2/Gr)/(1+ρ) として算出される。

続いて、第１マイコン５５１は、ステップＳ１００にて入力したＳＯＣが基準値Ｓｒｅｆ（例えば、４０％程度）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０にてＳＯＣが基準値Ｓｒｅｆ未満であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、第１マイコン５５１は、ステップＳ１２０にて算出した回転数Ｎｅに基づいてエンジン１０の始動後であるか（エンジン１０の運転中あるいは始動処理が完了しているか）否かを判定する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１４０にて回転数Ｎｅが値０であってエンジン１０の運転が停止されていると判定した場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、第１マイコン５５１は、エンジン１０の始動が完了するまで当該エンジン１０の始動処理（ステップＳ１４５）を実行する。

ステップＳ１４５において、第１マイコン５５１は、ＲＯＭに格納された図示しないクランキングトルク設定マップ（通常のエンジン始動時に用いられるマップ）から経過時間ｔとステップＳ１２０にて算出した回転数Ｎｅとに応じたトルク指令Ｔｍ１＊（クランキングトルク）を導出する。更に、第１マイコン５５１は、トルク指令Ｔｍ１＊に基づいて第１インバータ５１へのスイッチング制御信号を生成し、モータジェネレータＭＧ１がエンジン１０をクランキングするように第１インバータ５１をスイッチング制御する。また、ステップＳ１４５において、第１マイコン５５１は、ステップＳ１２０にて算出した回転数Ｎｅが予め定められた点火開始回転数Ｎｆｉｒｅ（例えば１０００〜１２００ｒｐｍ）に達すると、ステップＳ１００にて入力したクランク角センサ１４からの信号に基づいてエンジン１０の点火時期や燃料噴射時期を設定する。更に、第１マイコン５５１は、クランク角センサ１４からの信号に基づいて点火時期や燃焼噴射時期が到来したと判断すると、エンジン１０の点火装置１２や対応するインジェクタ１３に点火指令や燃料噴射指令を送信する。

ステップＳ１４５にて上述のような処理が実行される間、ＭＧＥＣＵ５５の第２マイコン５５２は、モータジェネレータＭＧ１によるエンジン１０のクランキングに伴って駆動軸３５に作用する反力トルクをキャンセルしつつ要求トルクＴｒ＊に応じたトルクを駆動軸３５に出力するようにモータジェネレータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、トルク指令Ｔｍ２＊に従って第２インバータ５２を制御する。

これに対して、ステップＳ１４０にてエンジン１０の始動後（エンジン１０の運転中あるいはステップＳ１４５の処理の完了後）であると判定した場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、第１マイコン５５１は、エンジン１０のスロットルバルブ１１の開度を上記トルクＴｘに応じた一定開度に設定すると共に、当該一定開度に応じた吸入空気量と予め定められた目標空燃比（例えば理論空燃比）とに応じた燃料噴射量を設定する（ステップＳ１５０）。また、第１マイコン５５１は、ステップＳ１００にて入力したクランク角センサ１４からの信号に基づいてエンジン１０の点火時期や燃料噴射時期を設定する（ステップＳ１６０）。次いで、第１マイコン５５１は、スロットルバルブ１１に指令信号を与えると共に、クランク角センサ１４からの信号に基づいて点火時期や燃焼噴射時期が到来したと判断すると、エンジン１０の点火装置１２や対応するインジェクタ１３に点火指令や燃料噴射指令を送信する（ステップＳ１７０）。

更に、第１マイコン５５１は、上述の回転数Ｎｘをエンジン１０の目標回転数Ｎｅ＊として上記式（１）からモータジェネレータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に上記式（２）を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１８０）。そして、第１マイコン５５１は、トルク指令Ｔｍ１＊に基づいて第１インバータ５１へのスイッチング制御信号（ＰＷＭ信号）を生成して当該第１インバータ５１の各トランジスタをスイッチング制御する（ステップＳ１９０）。これにより、エンジン１０は、第１マイコン５５１によって一定の回転数Ｎｘで一定のトルクＴｘを出力するように制御され、モータジェネレータＭＧ１は、第１マイコン５５１によってエンジン１０からの動力を用いて発電するように制御されることになる。ステップＳ１９０の処理の実行後、第１マイコン５５１は、図３のルーチンを一旦終了させ、次の実行タイミングが到来すると、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

上述のようなステップＳ１５０〜Ｓ１９０の処理が実行される間、ＭＧＥＣＵ５５の第２マイコン５５２は、モータジェネレータＭＧ１の発電に伴って駆動軸３５に出力されるトルクを考慮しながら、要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが駆動軸３５に出力されるようにモータジェネレータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、トルク指令Ｔｍ２＊に従って第２インバータ５２を制御する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置４０およびモータジェネレータＭＧ１の少なくとも何れか一方からの電力を消費して走行用の動力を駆動軸３５に出力する。

また、ステップＳ１３０にてＳＯＣが上記基準値Ｓｒｅｆ以上であると判定した場合、第１マイコン５５１は、更に、ステップＳ１２０にて算出した回転数Ｎｅに基づいてエンジン１０の運転が停止される前であるか（エンジン１０の運転中か）否かを判定する（ステップＳ１３５）。ステップＳ１３５にて回転数Ｎｅが値０よりも大きく、エンジン１０の運転が停止されていないと判定した場合（ステップＳ１３５：ＮＯ）、第１マイコン５５１は、エンジン１０の運転が完全に停止するまで当該エンジン１０の停止処理（ステップＳ１３７）を実行する。

ステップＳ１３７において、第１マイコン５５１は、エンジン１０の全インジェクタ１３からの燃料噴射を停止させる。更に、ステップＳ１３７において、第１マイコン５５１は、例えばエンジン１０の回転数Ｎｅが予め定められた停止直前回転数に達するまでクランクシャフトの回転を抑制するための負のトルクをモータジェネレータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共に、回転数Ｎｅが停止直前回転数に達したタイミングでピストンを保持するための正のトルクをモータジェネレータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定する。また、ステップＳ１３７において、第１マイコン５５１は、トルク指令Ｔｍ１＊に基づいて当該第１インバータ５１の各トランジスタをスイッチング制御する。更に、ステップＳ１３７において、第１マイコン５５１は、エンジン１０が完全に停止したと判定すると、クランク角センサ１４からの信号に基づいて、停止時のクランクシャフトの回転位置を取得する。ステップＳ１３７の処理の実行後、第１マイコン５５１は、図３のルーチンを一旦終了させ、次の実行タイミングが到来すると、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。ステップＳ１３７の処理が実行される間、第２マイコン５５２は、モータジェネレータＭＧ１から駆動軸３５に出力されるトルクを考慮しながら、要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが駆動軸３５に出力されるようにモータジェネレータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、トルク指令Ｔｍ２＊に従って第２インバータ５２を制御する。

一方、ステップＳ１３５にてエンジン１０の運転が完全に停止していると判定した場合（ステップＳ１３５：ＮＯ）、第１マイコン５５１は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定すると共に、第１インバータ５１のスイッチング制御を停止する（ステップＳ１３９）。これにより、ステップＳ１３９のエンジン停止後処理が実行される間、ハイブリッド車両１は、モータジェネレータＭＧ２のみから駆動軸３５にトルクが出力されることで、ＥＶ走行することになる。

上述のような図３のルーチンが実行される結果、ハイブリッド車両１では、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になったときに、ＭＧＥＣＵ５５の第１マイコン５５１によりエンジン１０とモータジェネレータＭＧ１とが制御される。すなわち、異常時制御部としての第１マイコン５５１は、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になったときの蓄電装置４０のＳＯＣが基準値Ｓｒｅｆ未満である場合、必要に応じてエンジン１０を始動させ（図３のステップＳ１４５）、一定の回転数Ｎｘで一定のトルクＴｘを出力するようにエンジン１０を制御すると共に、エンジン１０からの動力を用いて発電するようにモータジェネレータＭＧ１を制御する（図３のステップＳ１５０〜Ｓ１９０）。

これにより、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になったときの蓄電装置４０のＳＯＣが低い場合であっても、モータジェネレータＭＧ１により発電される電力により蓄電装置４０を充電してＳＯＣを維持したり、モータジェネレータＭＧ１により発電される電力によりモータジェネレータＭＧ２を駆動したりすることができる。この結果、ハイブリッド車両１では、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になったときの走行可能距離をより長くすることが可能となる。

また、上記実施形態において、第１マイコン５５１は、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になったときに、一定の回転数Ｎｘで一定のトルクＴｘを出力するようにエンジン１０を制御する。これにより、第１マイコン５５１に対してエンジン１０の制御機能を付加したことによるコストアップを抑制することが可能となる。ただし、第１マイコン５５１は、エンジン１０の動作点をより広い範囲で設定し得るようなものとして構成されてもよい。更に、第１マイコン５５１は、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になったときに、蓄電装置４０のＳＯＣが基準値Ｓｒｅｆ以上であり、かつエンジン１０が運転されている場合、当該エンジン１０の運転を停止させる（ステップＳ１３７）。これにより、ＳＯＣが充分に確保されている場合には、エンジンＥＣＵ１５の機能停止に応じて速やかにＨＶ走行からＥＶ走行へと移行させることが可能となる。

以上説明したように、本開示のハイブリッド車両１は、エンジン１０と、蓄電装置４０と、プラネタリギヤ３０を介してエンジン１０に連結されると共に当該エンジン１０からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能なモータジェネレータＭＧ１と、蓄電装置４０およびモータジェネレータＭＧ１の少なくとも何れか一方からの電力を消費して動力を出力可能なモータジェネレータＭＧ２と、エンジン１０を制御するエンジン制御装置としてのエンジンＥＣＵ１５と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する電動機制御装置としてのＭＧＥＣＵ５５とを含む。そして、ＭＧＥＣＵ５５は、エンジンＥＣＵ１５によりエンジン１０を制御不能になったときに、エンジン１０から動力が出力されるように当該エンジン１０を制御すると共に、エンジン１０からの動力を用いて発電するようにモータジェネレータＭＧ１を制御する異常時制御部としての第１マイコン５５１を有する。これにより、ハイブリッド車両１では、エンジンＥＣＵ１５よりエンジン１０を制御不能になったときのハイブリッド車両１の走行可能距離をより長くすることが可能となる。

なお、上記実施形態において、エンジン１０の制御機能をＭＧＥＣＵ５５の第２マイコン５５２にもたせてもよい。また、図３のステップＳ１３０では、蓄電装置４０の許容充電電力Ｗｉｎが充電電力として値０よりも大きい所定値以上であるか否かを判定するものであってもよい。また、ハイブリッド車両１は、駆動軸３５とデファレンシャルギヤ３９との間に介設された変速機構（有段変速機）を含むものであってもよい。更に、本開示の発明が適用されるハイブリッド車両は、２つ以上の電動機を有するものであれば、動力分配用のプラネタリギヤを有さないものであってもよく、シリーズ式のハイブリッド車両であってもよく、プラグイン式のハイブリッド車両であってもよい。

また、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、ハイブリッド車両の製造産業等において利用可能である。

１ハイブリッド車両、１０エンジン、１１スロットルバルブ、１２点火装置、１３インジェクタ、１４クランク角センサ、１５エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、２０動力発生装置、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３３ピニオンギヤ、３４プラネタリキャリヤ、３５駆動軸、３６減速機、３９デファレンシャルギヤ、４０蓄電装置、４５電源管理電子制御装置（電源管理ＥＣＵ）、５０ＰＣＵ、５１第１インバータ、５２第２インバータ、５３昇降圧コンバータ、５５モータ電子制御装置（ＭＧＥＣＵ）、５５１第１マイクロコンピュータ（第１マイコン）、５５２第２マイクロコンピュータ（第２マイコン）、７０ハイブリッド電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、ＤＷ駆動輪、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ。

Claims

エンジンと、蓄電装置と、前記エンジンに連結されると共に該エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、前記蓄電装置および前記第１電動機の少なくとも何れか一方からの電力を消費して動力を出力可能な第２電動機と、前記エンジンを制御するエンジン制御装置と、前記第１および第２電動機を制御する電動機制御装置とを含むハイブリッド車両において、
前記電動機制御装置は、前記エンジン制御装置により前記エンジンを制御不能になったときに、前記エンジンから動力が出力されるように該エンジンを制御すると共に、前記エンジンからの動力を用いて発電するように前記第１電動機を制御する異常時制御部を有すると共に、前記異常時制御部により前記エンジンおよび前記第１電動機が制御される間、走行用の動力を出力するように前記第２電動機を制御することを特徴とするハイブリッド車両。