JPH114507A - ハイブリッド車両 - Google Patents

ハイブリッド車両

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JPH114507A
JPH114507A JP9169567A JP16956797A JPH114507A JP H114507 A JPH114507 A JP H114507A JP 9169567 A JP9169567 A JP 9169567A JP 16956797 A JP16956797 A JP 16956797A JP H114507 A JPH114507 A JP H114507A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータに電力を供給するバッテリが使用でき
ない状態であっても、走行可能なハイブリッド車両を提
供する。 【解決手段】 通常走行モードにおいて、アクセル開度
αと車速Ｖに応じた駆動力をモータ４で制御し、エンジ
ン制御装置４２１によるスロットル開度θの制御と発電
機制御装置４２３による発電機３の制御により、エンジ
ン１を燃費最適運転させる。そして、バッテリの故障等
により使用できない場合には、電源フェールモードに移
行する。電源フェールモードでは、モータ制御装置４２
４により、アクセル開度αと車速Ｖに応じた駆動力をモ
ータ４で制御する。そして、発電機３を電源として使用
し、発電機制御装置４２３により発電機３による電源側
電圧ｅを定電圧に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はハイブリッド車両に
係り、詳細には、モータとエンジンと発電機とを備えた
ハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料の供給が容易な従来のエンジンと、
クリーンな電気エネルギを使用するモータとを利用する
ハイブリッド車両が提案されている。このハイブリッド
車両には、エンジンを発電用に使用してバッテリを充電
するシリーズ型と、エンジンを車両の駆動系に連結する
パラレル型、および、パラレル型とシリーズ型を組み合
わせたもの（シリパラ型）がある。特に、プラネタリギ
ヤにエンジンと発電機の出力を入力させプラネタリギヤ
の１つの要素からの出力にモータの出力を組み合わせる
ことで、発電機をエンジンに連結し、エンジンからの出
力の一部を発電、残りを直接出力軸に出力するハイブリ
ッド車両が提案されている（ＵＳＰ３５６６７１７）。
このハイブリッド車両では、エンジンを高効率領域で使
用でき、また、シリーズ型のハイブリッド車両のように
エンジンで発生したエネルギを全部発電に使用するので
はないので、燃費を向上させることができる。また、エ
ンジンを定常状態で運転することもできるので、排ガス
を低減することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のハイ
ブリッド車両において、電源（バッテリ・キャパシタ
等）が故障により使用できない場合であっても、少なく
とも修理場等に移動するまでの間走行することが必要に
なる。しかし、電源を無理に使用しようとすると、電源
が破損するおそれがあるという問題がある。一方、電源
を使用せず、エンジンと発電機で発電し、その電力を使
用してモータにより走行することも考えられるが、発電
機の出力電力と駆動モータの消費電力を厳密に合わせる
のは困難である。そして、発電機の出力電力と駆動モー
タの消費電力に差が生じた場合、その差分が発電機制御
装置のインバータのコンデンサに吸収され、コンデンサ
を破損するおそれがあり、好ましくない。
【０００４】そこで本発明は、モータとエンジンと発電
機とを備えたハイブリッド車両において、モータに供給
する電源が使用できない状態であっても、走行可能なハ
イブリッド車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
では、発電機と、この発電機を駆動するエンジンと、前
記発電機により発電された電力を蓄電する電源と、この
電源からの電力により駆動輪に連結された出力軸に出力
トルクを伝達するモータとを備えたハイブリッド車両で
あって、前記電源の状態を検出する電源状態検出手段
と、この電源状態検出手段により検出された電源状態か
ら前記電源を使用するか否かを判断する電源状態判断手
段と、この電源状態判断手段により前記電源を使用しな
いと判断した場合、前記電源としての使用を中止する電
源遮断手段と、車両に必要とされている走行必要負荷を
検出する走行必要負荷検出手段と、前記電源状態判断手
段により前記電源を使用しないと判断された場合、前記
エンジン及び前記発電機を電源側とし、この電源側と前
記モータの一方を前記走行必要負荷検出手段で検出され
た走行必要負荷に応じた出力となるように制御し、他方
を電源側電圧が定電圧となるように制御する制御手段と
をハイブリッド車両に具備させて前記目的を達成する。
請求項２に記載した発明では、請求項１に記載したハイ
ブリッド車両において、前記エンジンの出力を、前記発
電機及び出力軸に分配する分配手段を備える。請求項３
に記載した発明では、請求項２に記載したハイブリッド
車両において、前記分配手段としてプラネタリギヤを使
用する。請求項４に記載した発明では、請求項１、請求
項２、又は請求項３に記載したハイブリッド車両におい
て、前記走行必要負荷として車速及びアクセル開度を使
用する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明のハイブリッド車両
における好適な実施の形態について、図１から図１４を
参照して詳細に説明する。 （１）第１実施形態の構成 図１はハイブリッド車両の駆動装置の配列を示すスケル
トン図（骨図）である。図１に示すように、ハイブリッ
ド車両の駆動装置は、エンジン（ＥＧ）１、プラネタリ
ギヤ２、発電機（ジェネレータＧ）３、モータ（Ｍ）
４、およびデファレンシャルギヤ５を備えており、４軸
構成になっている。第１軸としてのエンジン１の出力軸
７上には、プラネタリギヤ２および発電機３が配置され
ている。プラネタリギヤ２は、キャリヤ２２がエンジン
１の出力軸７と連結され、サンギヤ２１が発電機３の入
力軸９と連結され、リングギヤ２３が第１カウンタドラ
イブキア１１に連結されている。第２軸としてのモータ
４の出力軸１３には、第２カウンタドライブギヤ１５が
連結されている。第３軸としてのカウンタシャフト３１
には、カウンタドリブンギヤ３３及びデフピニオンギヤ
３５が保持されており、カウンタドリブンギヤ３３には
第１カウンタドライブギヤ１１と第２カウンタドライブ
ギヤ１５が噛合されている。デファレンシャルギヤ５
は、第４軸を有するデフリングギヤ３７を介して駆動さ
れ、このデフリングギヤ３７とデフピニオンギヤ３５と
が互いに歯合している。また、第３軸は第１軸、第２
軸、第４軸によって包囲されている。
【０００７】プラネタリギヤ２はエンジン１の出力を発
電機３及びカウンタシャフト３１に分配する差動ギヤ
（分配手段）である。また、プラネタリギヤ２のキャリ
ヤ２２の入力回転数に対し、リングギヤ２３の出力回転
数を決定するのは、サンギヤ２１の回転数である。即
ち、発電機３の負荷トルクを制御することによって、サ
ンギヤ２１の回転数を制御することが可能である。例え
ば、サンギヤ２１を自由回転させた場合、キャリヤ２２
の回転はサンギヤ２１により吸収され、リングギヤ２３
は停止して、出力回転は生じないようになっている。プ
ラネタリギヤ２において、キャリヤ２２の入力トルク
は、発電機３の反力トルクと出力軸トルクの合成トルク
となる。すなわち、エンジン１からの出力はキャリヤ２
２に入力され、発電機３はサンギヤ２１に入力される。
エンジン１の出力トルクはリングギヤ２３から出力さ
れ、エンジン効率に基づいて設定されたギヤ比でカウン
ターギヤを介して駆動輪に出力される。またモータ４の
出力はモータ効率のよいギヤ比に基づいてカウンターギ
ヤを介して駆動輪に出力される。
【０００８】図２は、このようなハイブリッド車両の制
御部の構成を表したものである。この図２に示すよう
に、ハイブリッド車両は、駆動系４０と、駆動系４０そ
の他各部の状態を検出するセンサ系４１と、このセンサ
系４１による各検出値に応じて駆動系４０各部の制御を
行う制御系４２を備えている。駆動系４０は、エンジン
１、発電機３、モータ４および、駆動輪４０１を有して
いる。センサ系４１は、エンジン回転数センサ４１１、
発電機回転数センサ４１３、バッテリセンサ４１５、電
圧センサ４１６、アクセルセンサ４１７、車速センサ４
１８を備えている。制御系４２は、車両制御装置（ＥＣ
Ｕ）４２０、エンジン制御装置４２１、発電機制御装置
４２３、モータ制御装置４２４、バッテリ４２５、継電
器４２６からなるバッテリ遮断装置を備えている。
【０００９】センサ系４１のエンジン回転数センサ４１
１は、エンジン１の実際の回転数ＮＧを検出してエンジ
ン制御装置４２１に供給するようになっている。発電機
回転数センサ４１３は、発電機３の実際の回転数ＮＧを
検出して発電機制御装置４２３に供給する。バッテリセ
ンサ４１５は、バッテリ４２５の状態を検出して車両制
御装置４２０に供給する。バッテリセンサ４１５は、バ
ッテリ４２５の状態として、電源充電量ＳＯＣ、バッテ
リ温度（バッテリ表面温度又はバッテリ周辺気温等）
ｔ、バッテリ４２５を複数ブロックに分けた各ブロック
毎の電圧ｅＢと、バッテリ４２５全体の電圧ＥＢを検出
し、バッテリ状態として車両制御装置４２０に供給する
ようになっている。
【００１０】また、電圧センサ４１６は、発電機３によ
る発電電圧ｅを検出して発電機制御装置４２３に供給す
る。アクセルセンサ４１７は、運転者の車両駆動力への
要求度を示すアクセル開度αを検出して車両制御装置４
２０に供給する。車速センサ４１８は、車速Ｖを検出し
て車両制御装置４２０に供給する。そして、アクセルセ
ンサ４１７、車速センサ４１８が、車両に必要とされて
いる走行必要負荷を検出する走行必要負荷検出手段とし
て用いられる。
【００１１】一方制御系４２の、車両制御装置４２０
は、エンジン制御装置４２１に対して、エンジンのＯＮ
／ＯＦＦ信号を供給すると共に、電源フェールモードに
おいてモータ出力ＰＭ（ｋｗ）を供給するようになって
いる。また車両制御装置４２０は、発電機制御装置４２
３に対して、通常走行モードでは発電機３の目標回転数
ＮＧ＊を供給し、電源フェールモードでは目標電圧ｅ＊
を供給する。また車両制御装置４２０は、モータ制御装
置４２４に対して、目標トルクＴＭ＊を供給するように
なっている。さらに車両制御装置４２０は、バッテリ４
２５を使用しても支障がないか否かをバッテリセンサ４
１５から供給されるバッテリ状態から判断し、通常走行
モードと電源フェールモード間とのモード変更をする。
モード変更時において車両制御装置４２０は、変更後の
モードに応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を継電器（リレー）４
２６に供給するようになっている。
【００１２】そして、エンジン制御装置４２１は、スロ
ットル開度θを制御することで、エンジン１の出力を制
御する。すなわち、通常走行モードでは、車両制御装置
４２０から供給されるＯＮ信号と、エンジン回転数セン
サ４１１から供給されるエンジン回転数ＮＥに応じて、
スロットル開度θを制御する。また電源フェールモード
では、車両制御装置４２０から供給されるＯＮ信号とモ
ータ出力ＰＭに応じて、スロットル開度をθを制御する
ようになっている。
【００１３】発電機制御装置４２３は、発電機３の電流
（トルク）ＩＧを制御することで、発電機３を制御す
る。すなわち、通常走行モードでは目標回転数ＮＧ＊と
なるように、電源フェールモードでは目標電圧Ｅ＊とな
るように、電流（トルク）ＩＧを制御するようになって
いる。モータ制御装置４２４は、車両制御装置４２０か
ら供給されるトルクＴＭ＊によって、モータ４の電流
（トルク）ＩＭを制御するようになっている。
【００１４】バッテリ４２５は、モータ制御装置４２４
及び発電機制御装置４２３を介して、モータ４に電力を
供給すると共に、モータ４からの回生電力および発電機
３の電力で充電されるようになっている。このバッテリ
４２５としては、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、
ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池、水素２次電
池、レドックス型電池、等の各種２次電池が使用され、
複数台の同一２次電池を直列及び／又は並列に接続する
ことによって、全体で例えば、２４０ボルトの電圧とな
るように構成されている。継電器４２６は、車両制御装
置４２０から供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号にしたがっ
て、発電機制御装置４２３、モータ制御装置４２４とバ
ッテリ４２５との間の電気的な接続及び遮断を行う。
【００１５】（２）第１実施形態の動作 以上のように構成された第１実施形態における車両制御
動作について次に説明する。 （ａ）通常走行モードにおける動作 この通常走行モードでは、アクセル開度αと車速Ｖに応
じた駆動力をモータ４で制御する。そして、スロットル
開度θと発電機３の制御により、エンジン１を燃費最適
運転させる。
【００１６】エンジン１に対する制御動作（通常走行モ
ード） 図３はエンジン回転数ＮＥとエンジントルクＴＥとエン
ジン出力ＰＥ（ｋｗ）との関係を表したエンジン効率マ
ップである。この図３に細い実線で表された複数本の曲
線は、エンジン１の等出力曲線で、太い実線で表された
曲線Ａはエンジン１の最大効率曲線である。エンジン１
は、最適燃費ラインとしてこの曲線Ａをトレースするよ
うに燃費最適運転される。そのため、スロットル開度θ
に対するエンジン回転数ＮＥとエンジントルクＴＥとの
関係を表した図４から、エンジン回転数ＮＥとスロット
ル開度θとの関係を予め作成しておく。すなわち、図４
において、各エンジン回転数ＮＥにおける、最高効率曲
線Ａ上でのスロットル開度θを求めることで、図５のマ
ップを作成する。エンジン制御装置４２１は、この図５
に示したマップに従って、エンジン回転数センサ４１１
から供給されるエンジン回転数ＮＥに応じてスロットル
開度θを制御する。これにより、エンジン１は、図３の
最高効率曲線Ａをトレースするように制御される。
【００１７】発電機３に対する制御動作（通常走行モー
ド） 発電機制御装置４２３は、発電機３に対して、アクセル
開度αと電源充電量（ＳＯＣ）に応じた回転数制御を行
う。すなわち、通常走行モードにおいて車両制御装置４
２０は、バッテリセンサ４１５から供給されるバッテリ
状態のうちの電源充電量（ＳＯＣ）と、アクセルセンサ
４１７から供給されるアクセル開度αとから、発電機３
の目標回転数ＮＧ＊を決定する。電源充電量ＳＯＣに対
する目標回転数ＮＧ＊とアクセル開度αとの関係は、例
えば図６に示す関係を使用する。この例では、アクセル
開度αが大きくなるほど、また、電源充電量ＳＯＣが小
さくなるほど、目標回転数ＮＧ＊が大きくなるように決
められている。発電機制御装置４２３では、車両制御装
置４２０から供給される目標回転数ＮＧ＊と、発電機回
転センサ４１３で実測される発電機３の回転数ＮＧとの
差によるフィードバック制御により発電機３のトルクを
制御する。
【００１８】図７は発電機制御装置４２３における発電
機回転数フィードバック制御系のブロック図である。こ
の図に示すように、発電機制御装置４２３は、発電機目
標回転数ＮＧ＊と実回転数ＮＧの差（ＮＧ−ＮＧ＊）に
比例ゲインを乗じて発電機トルク指令値とし、発電機３
のトルク（電流ＩＧ）を制御する。これにより、回転数
の差が大きくなるほど、発電機トルクを上げて誤差（Ｎ
Ｇ−ＮＧ＊）が小さくなるように補正される。例えば、
発電機３の実回転数ＮＧが目標回転数ＮＧ＊より大きい
ほど、発電機トルク（ＩＧ）を上げて発電機回転数ＮＧ
を押さえることになる。
【００１９】図８は、第１実施形態における発電機制御
装置４２３による発電機回転数フィードバック制御の変
形例を表したものである。この変形例は、更に積分ゲイ
ンを追加することで、誤差が定常的に残るのを防止する
ようにしたものである。すなわち、図８に示されるよう
に、発電機目標回転数ＮＧ＊と実回転数ＮＧの差（ＮＧ
‐ＮＧ＊）の積分値に積分ゲインを乗じて発電機トルク
指令値とすることで、差（ＮＧ‐ＮＧ＊）の積分値が大
きくなるほどトルクを上げて補正する。これにより、誤
差が定常的に残るのことが防止される。
【００２０】モータ４及びモータ制御装置４２４の動作
（通常走行モード） モータ制御装置４２４は、走行必要出力（アクセル開度
αと車速Ｖ）に応じて、モータ４のトルク制御を行う。
すなわち、車両制御装置４２０は、車速センサ４１８で
検出される車速Ｖとアクセルセンサ４１７で検出される
アクセル開度αとから、目標トルクＴＭ＊を決定してモ
ータ制御装置４２４に供給する。モータ制御装置４２４
では、モータトルクＴＭが、ＴＭ＝ＴＭ＊となるよう
に、モータ４の電流値ＩＭを制御する。なお、車両制御
装置４２０は、図９に示す、モータトルク−車速特性図
からアクセル開度αに応じてモータトルクＴＭ＊を決定
する。
【００２１】（ｂ）車両制御装置４２０による電源監視
動作 以上説明した通常走行モードの動作中において、車両制
御装置４２０は、バッテリセンサ４１５から供給される
バッテリ状態に従って、電源フェールモードに移行する
か否かを監視している。すなわち、バッテリ４２５の特
性として、温度が低すぎると作動しなくなり、温度が高
すぎるときに作動させると破損する可能性が高くなる。
そこで、車両制御装置４２０は、供給されるバッテリ温
度ｔがｔ≦−１０°Ｃになった場合、又は７０°Ｃ≦ｔ
になった場合に、電源フェールモードに移行する。ま
た、温度条件以外に、バッテリ４２５のいずれかのブロ
ックの電圧ｅＢが他のブロックの電圧よりも所定値以上
小さくなった場合、及び、所定値以上大きくなった場合
にも電源フェールモードに移行する。さらに、車両制御
装置４２０は、バッテリ４２５の電圧ＥＢが所定値以下
になった場合にもフェールモードに移行する。
【００２２】車両制御装置４２０は、通常走行モードか
ら電源フェールモードに移行する場合、継電器４２６に
対してＯＦＦ信号を供給する。これにより、バッテリ４
２５と、発電機制御装置４２３及びモータ制御装置４２
４と間の電気的接続が継電器４２６によって遮断され
る。その後、車両制御装置４２０は、電源フェールモー
ドに移行する。
【００２３】なお、後述する電源フェールモードにおい
ても車両制御装置４２０は、バッテリ状態を監視してお
り、上記したバッテリ温度ｔや、バッテリ電圧ｅＢ、Ｅ
Ｂが正常値に回復した場合には、継電器４２６に対して
ＯＮ信号を供給する。これにより、バッテリ４２５と、
発電機制御装置４２３及びモータ制御装置４２４との間
が継電器４２６によって電気的に接続される。その後、
車両制御装置４２０は、再度通常走行モードに戻って前
記した各部の制御を行う。
【００２４】（ｃ）電源フェールモードにおける動作 この電源フェールモードでは、アクセル開度αと車速Ｖ
に応じた駆動力をモータ４で制御する。そして、発電機
３を電源として使用し、発電機制御装置４２３により発
電機３による電源側電圧ｅを定電圧に制御する。
【００２５】モータ４に対する制御動作（電源フェール
モード） モータ制御装置４２４は、通常走行モードと同様に、走
行必要出力（アクセル開度αと車速Ｖ）に応じて、モー
タ４のトルク制御を行う。すなわち、通常走行モードと
同様に、車両制御装置４２０が図９に従って目標トルク
ＴＭ＊を決定し、モータ制御装置４２４は、モータトル
クＴＭがＴＭ＝ＴＭ＊となるようにモータ４の電流値Ｉ
Ｍを制御する。ただし、この電源フェールモードではバ
ッテリ４２５からの電力供給が無いので、エンジン１と
発電機３とによる発電量がモータ４の必要出力よりも小
さい場合、モータ制御装置４２４は、発電機３の最大発
電量に応じてモータ４の最大出力を制限する。
【００２６】なお、発電機制御装置４２３による発電機
３の電源電圧フィードバック制御（後述する）の応答を
助けるために、モータ制御装置４２４は図１０に示され
るように、モータ４に対する応答性を落とすようにして
もよい。すなわち、モータ制御装置４２４は、図１０の
点線で示される車両制御装置４２０からの目標トルクＴ
Ｍ＊に対して、同図の実践で示されるように、モータ４
に対する実際の指令値（ＴＭ＊に対応する電流ＩＭ）の
出力を遅らせる。また、モータ制御装置４２４に目標ト
ルクＴＭ＊を供給するタイミングを車両制御装置４２０
で遅らせることで、発電機制御装置４２３による応答を
助けるようにしてもよい。
【００２７】エンジン１に対する制御動作（電源フェー
ルモード） 電源フェールモードにおいて、エンジン制御装置４２１
は、モータ４の出力に応じたエンジン１の出力制御を行
う。車両制御装置４２０は、モータ４のトルクＴＭと回
転数ＮＭとから、モータ出力ＰＭ（ｋｗ）を算出し、エ
ンジン制御装置４２１に供給する。ここで、モータトル
クＴＭとしては、モータ制御装置４２４に供給している
目標トルクＴＭ＊の値を使用する。ただし、モータ制御
装置４２４が、図１０に示すように、応答性を落として
いる場合には、同様に応答遅れに対応したトルクＴＭを
使用する。また、モータ４の回転数ＮＭは、車速センサ
４１８から供給される車速Ｖから算出する。
【００２８】図１１は、モータ４の出力ＰＭとスロット
ル開度θとの関係を表した図である。この図１１は、図
３の点線で示した出力（ｋｗ）と、図４の実線で示した
スロットル開度θとから、予め作成しておく。エンジン
制御装置４２１は、この図１１に従って、車両制御装置
４２０から供給されるモータ出力ＰＭに応じたスロット
ル開度θの制御を行う。また、モータ４の効率が１００
％を大きく下まわる場合には、駆動モータ出力ＰＭを効
率で割った値を図１１の横軸に用いる。
【００２９】発電機３に対する制御動作（電源フェール
モード） 電源フェールモードにおいて発電機制御装置４２０は、
通常走行モードにおける発電機回転数フィードバック制
御から、電源側（発電機３及び発電機制御装置４２３）
電圧が定電圧となるように電源電圧フィードバック制御
に切り替えて発電機３を制御する。
【００３０】図１２は、発電機制御装置４２３による電
源電圧フィードバック制御系のブロック図である。この
図に示されるように、発電機制御装置４２３は、車両制
御装置４２０から供給される目標電圧ｅ＊と、電圧セン
サ４１６から供給される電源側電圧ｅとの差（ｅ‐ｅ
＊）の積分値に積分ゲインを乗じて発電機トルク指令値
とすることで、差（ｅ‐ｅ＊）の積分値が大きくなるほ
ど発電機トルクＴＧ（トルク指令値ＩＧ）を上げて発電
量を抑える。この電源電圧フィードバック制御では、上
記したようにエンジン制御装置４２１がモータ出力ＰＭ
に対して釣り合うようにエンジン１のスロットル開度θ
を図１１に従って制御しているので、発電機３の定電圧
制御をしていても、発電機回転数ＮＧは結果的には予め
定められる値の近傍になる。
【００３１】ここで、車両制御装置４２０は、電源電圧
目標値ｅ＊として、例えば発電機制御装置４２３に配置
された図示しないインバータに含まれるコンデンサの耐
圧より低い所定の値を使用し、発電機制御装置４２３に
供給する。なお、車両制御装置４２０は、例えば駆動モ
ータの効率が最適となるように、ｅ＊の設定値を変える
ようにしてもよい。
【００３２】（３）第２の実施形態 次に第２の実施形態について説明する。この第２の実施
形態における駆動装置の配列は、図１に示したスケルト
ン図と同一なのでその説明を省略する。図１３は、第２
実施形態におけるハイブリッド車両の制御部の構成を表
したものである。なお、説明を簡略するために、図２に
示した第１実施形態と同一部分については同一符号を付
して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明するこ
ととする。
【００３３】第２の実施形態では、図１３に示されるよ
うに、エンジン回転数センサ４１１で検出されたエンジ
ン１の回転数ＮＥがエンジン制御装置４２１と共に発電
機制御装置４２３にも供給される。また、エンジン１の
スロットル開度θがエンジン制御装置４２１から車両制
御装置４２０に供給されるようになっている。また、電
圧センサ４１６で検出された発電機３による発電電圧ｅ
は、発電機制御装置４２３ではなく、モータ制御装置４
２４に供給される。さらに車両制御装置４２０は、図１
３に示すように、電源フェールモードにおいて、発電機
制御装置４２３に対して目標エンジン回転数ＮＥ＊を供
給し、モータ制御装置４２４に対して目標電圧ｅ＊を供
給するようになっている。
【００３４】次に、第２の実施形態における動作を説明
するが、（ａ）通常走行モードにおける動作、及び
（ｂ）車両制御装置４２０による電源監視動作の両動作
については、第１の実施形態と同一なので説明を省略す
ることとし、（ｃ）電源フェールモードの動作について
説明する。この第２実施形態の電源フェールモードで
は、エンジン１でアクセル開度αと車速Ｖに応じた出力
を出し、モータ４で電源側電圧ｅを定電圧に制御する。
【００３５】エンジン１に対する制御動作（電源フェー
ルモード） エンジン制御装置４２１は、アクセル開度αと車速Ｖと
から、エンジン１の出力をスロットル開度θにより決め
る。すなわち、車両制御制御装置４２０がアクセル開度
αと車速Ｖとから、図９により仮想のモータトルクＴＭ
＊を算出すると共に、車速Ｖからモータ回転数ＮＭを算
出する。そして、算出した仮想のモータトルクＴＭ＊と
モータ回転数ＮＭとからモータ４の必要出力ＰＭ（ｋ
ｗ）を算出し、エンジン制御装置４２０に供給する。こ
こで必要出力ＰＭが発電機最大出力より大きい場合に
は、必要出力ＰＭを発電機最大出力に制限してエンジン
制御装置４２１の入力とする。エンジン制御装置４２１
では、供給される必要出力ＰＭに応じて、図１１に従い
スロットル開度θを制御する。
【００３６】発電機３及び発電機制御装置４２３の動作
（電源フェールモード） 発電機制御装置４２３は、図５に従い、スロットル開度
θに対してエンジン回転数ＮＥを制御する。すなわち、
この第２実施形態の発電機制御装置４２３では、電源フ
ェールモードにおいてもエンジン１を効率的に駆動させ
るために、通常走行モードで使用する図５を使用する。
通常走行モードではエンジン回転数ＮＥが先に決定さ
れ、その値ＮＥに応じて図５に従ってスロットル開度θ
がエンジン制御装置４２１で決定される。これに対して
第２実施形態では、エンジン制御装置４２１においてス
ロットル開度θが先に決定され、決定されたスロットル
開度θに応じて車両制御装置４２０が図５から目標エン
ジン回転数ＮＥ＊を決定して発電機制御装置４２３に供
給する。発電機制御装置４２３は、エンジン回転数セン
サ４１１から供給される実エンジン回転数ＮＥと目標回
転数ＮＥ＊とを比較して、エンジン１がこの目標回転数
ＮＥ＊となるようにフィードバック制御する。すなわ
ち、発電機制御装置４２３は、ＮＥがＮＥ＊よりも大き
いほど発電機トルク（ＩＭ）を上げて発電機回転数を抑
え、その結果エンジン回転数が目標回転数ＮＥ＊となる
ようにフィードバック制御を行う。
【００３７】なお、第２実施形態における発電機３およ
び発電機制御装置４２３の動作の変形例として、以下の
ように動作させてもよい。いま、デファレンシャルギヤ
比とタイヤ半径による定数をγとし、車速をＶとし、プ
ラネタリギヤ比をβとし、目標発電機回転数をＮＧ＊と
した場合、次の数式１の関係があり、この数式１を変形
すると、数式２で表される目標発電機回転数ＮＧ＊が求
まる。
【００３８】
【数１】ＮＥ＊＝ＮＥ０＋ΔＮＥ＊ ＮＥ０＝γＶ ΔＮＥ＊＝βＮＧ＊
【００３９】
【数２】ＮＧ＊＝（ＮＥ＊−γＶ）／β
【００４０】車両制御装置４２０は、エンジン制御装置
４２１から供給されるスロットル開度θに応じて図５か
ら求まるエンジン回転数を目標エンジン回転数ＮＧ＊と
して、数式２により目標発電機回転数ＮＧ＊を算出し、
この目標発電機回転数ＮＧ＊を目標エンジン回転数ＮＥ
＊に代えて発電機制御装置４２３に供給する。発電機制
御装置４２０は、発電機回転数センサ４１３から供給さ
れる発電機回転数ＮＧと目標発電機回転数ＮＧ＊とを比
較し、目標発電機回転数ＮＧ＊となるように発電機３を
フィードバック制御する。すなわち、目標発電機回転数
ＮＧ＊となるように、発電機トルク（ＩＭ）を制御す
る。なお、以上説明した変形例による場合、エンジン回
転数センサ４１１は、検出したエンジン回転数ＮＥを発
電機制御装置４２３に供給せず、エンジン制御装置４２
１にのみ供給する。
【００４１】モータ４に対する制御動作（電源フェール
モード） モータ制御装置４２４は、電源側電圧ｅが定電圧となる
ようフィードバック制御を行う。図１４は、モータ制御
装置４２４による電源電圧フィードバック制御系のブロ
ック図である。この図に示されるように、モータ制御装
置４２４は、電圧センサ４１６から供給される電源側電
圧ｅと車両制御装置４２０から供給される目標電圧ｅ＊
とを比較し、電源側電圧ｅが目標電圧ｅ＊よりも低いほ
ど、モーク４のトルク（ＩＭ）を上げて消費電力を上げ
る。このようにモータ制御装置４２４において定電圧制
御することにより、モータ４は結果的にエンジン１の出
力に見合った出力を出すことになる。また、エンジン出
力はアクセル開度αと車速Ｖに応じた出力に定められて
いるので、モータ４の出力は結果的にアクセル開度αと
車速Ｖ（すなわち、ドライバの出力要求）に応じた出力
を出すことになる。
【００４２】以上第１及び第２の実施形態によりハイブ
リッド車両の説明を説明したが、本発明は、この構成及
び動作に限定されるものではなく、各請求項に記載した
発明の範囲において種々の変形をすることができる。例
えば、第１及び第２の実施形態では電源として２次電池
を使用したバッテリについて説明したが、本発明は、電
源として大容量のコンデンサを使用した場合、及び電源
としてバッテリとコンデンサを併用した場合のハイブリ
ッド車両であってもよい。この場合の電源故障判断、す
なわち、車両制御装置４２０がバッテリセンサ４１５か
ら供給されるバッテリ状態に従って電源フェールモード
に移行するか否かの判断は、コンデンサの全体または分
割した数カ所単位の電圧を検出して故障を判断する。例
えば、コンデンサの接続が断線した場合には測定電圧が
不安定（または不可能）になり、電流を測定している場
合にはゼロとなる。また、コンデンサがショート（短
絡）した場合には測定電圧がゼロとなる。この電圧また
は電流を検出して電源故障か否かを車両制御装置４２０
が判断する。また、コンデンサの場合も、表面温度等の
温度を測定し、例えば７０度以上になったら場合に異常
と判断し、電源フェールモードに移行する。
【００４３】また、第１及び第２の実施形態ではスプリ
ット型のハイブリッド車両の場合について説明したが、
本発明では他に、図１５に示したシリーズ型のハイブリ
ッド車両でもよい。また、第１及び第２の実施形態で
は、分配手段としてプラネタリギヤを用いた例を示した
が、発電機自体が分配手段として機能する構成であって
もよい。つまり、エンジンの出力が回転自在に配置され
た発電機のステータに入力され、発電機のロータがモー
タの出力軸及び駆動輪に連結されたカウンタシャフトに
連結される構成でもよい。また、説明した各実施形態で
は、車両制御装置４２０がエンジン制御装置４２１に供
給するモータ出力ＰＭを算出する場合に、車速センサ４
１８で検出された車速Ｖからモータ４の回転数ＮＭを算
出して使用した、モータ回転数センサが配置されたハイ
ブリッド車両であるバッテリには、その実測値をＮＭを
車両制御装置４２０に供給するようにしてもよい。更
に、説明した各実施形態では、ガソリンにより駆動する
エンジンを前提にスロットル開度θによりエンジン１を
制御する場合について説明したが、ディーゼルエンジン
を使用する場合にはスロットル開度θに代えて燃料噴射
量によりディーゼルエンジンを制御するようにしてもよ
い。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、電源状態判断手段によ
り前記電源を使用しないと判断した場合、電源遮断手段
により電源としての使用を中止し、エンジンと発電機に
よる電源側とモータの一方を走行必要負荷に応じた出力
となるように制御し、他方を電源側電圧が定電圧となる
ように制御するようにしたので、特に専用のハードウエ
アを追加することなく、バッテリ故障時にも走行するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるハイブリッド車両
の駆動装置の配列を示すスケルトン図である。
【図２】同上、このようなハイブリッド車両の制御部の
構成をブロックで表したブロック構成図である。
【図３】同上、ハイブリッド車両におけるエンジン回転
数ＮＥとエンジントルクＴＥとエンジン出力ＰＥ（ｋ
ｗ）との関係を表したエンジン効率マップである。
【図４】同上、ハイブリッド車両における、スロットル
開度θに対するエンジン回転数ＮＥとエンジントルクＴ
Ｅとの関係を表した図である。
【図５】同上、ハイブリッド車両における、エンジン回
転数ＮＥとスロットル開度θとの関係を表した図であ
る。
【図６】同上、ハイブリッド車両における、電源充電量
ＳＯＣに対する目標回転数ＮＧ＊とアクセル開度αとの
関係を示す図である。
【図７】同上、発電機制御装置における発電機回転数フ
ィードバック制御系を表したブロック図である。
【図８】同上、発電機制御装置による発電機回転数フィ
ードバック制御の変形例を表したブロック図である。
【図９】同上、モータトルク−車速特性図である。
【図１０】同上、モータ制御装置による、モータに対す
る応答性を落とことについての説明図である。
【図１１】同上、モータの出力ＰＭとスロットル開度θ
との関係を表した図である。
【図１２】同上、発電機制御装置による電源電圧フィー
ドバック制御系のブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるハイブリッド
車両の制御部の構成をブロックで表したブロック構成図
である。
【図１４】同上、第２の実施形態における、モータ制御
装置による電源電圧フィードバック制御系のブロック図
である。
【図１５】本発明の変形例におけるシリーズ型のハイブ
リッド車両の駆動装置の配列を示すスケルトン図であ
る。
【符号の説明】
１ エンジン ２ プラネタリギヤ ２１ サンギヤ ２２ キャリヤ ２３ リングギヤ ３ 発電機 ４ モータ ５ デファレンシャルギヤ ４０ 駆動系 ４０１ 駆動輪 ４１ センサ系 ４１１ エンジン回転数センサ ４１３ 発電機回転数センサ ４１５ バッテリセンサ ４１６ 電圧センサ ４１７ アクセルセンサ ４１８ 車速センサ ４２ 制御系 ４２０ 車両制御装置 ４２１ エンジン制御装置 ４２３ 発電機制御装置 ４２４ モータ制御装置 ４２５ バッテリ ４２６ 継電器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発電機と、この発電機を駆動するエンジ
    ンと、前記発電機により発電された電力を蓄電する電源
    と、この電源からの電力により駆動輪に連結された出力
    軸に出力トルクを伝達するモータとを備えたハイブリッ
    ド車両であって、 前記電源の状態を検出する電源状態検出手段と、 この電源状態検出手段により検出された電源状態から前
    記電源を使用するか否かを判断する電源状態判断手段
    と、 この電源状態判断手段により前記電源を使用しないと判
    断した場合、前記電源としての使用を中止する電源遮断
    手段と、 車両に必要とされている走行必要負荷を検出する走行必
    要負荷検出手段と、 前記電源状態判断手段により前記電源を使用しないと判
    断された場合、前記エンジン及び前記発電機を電源側と
    し、この電源側と前記モータの一方を前記走行必要負荷
    検出手段で検出された走行必要負荷に応じた出力となる
    ように制御し、他方を電源側電圧が定電圧となるように
    制御する制御手段とを具備することを特徴とするハイブ
    リッド車両。
  2. 【請求項２】 前記エンジンの出力を、前記発電機及び
    出力軸に分配する分配手段を備えたことを特徴とする請
    求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 【請求項３】 前記分配手段はプラネタリギヤであるこ
    とを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
  4. 【請求項４】 前記走行必要負荷は車速及びアクセル開
    度であることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請
    求項３に記載のハイブリッド車両。
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