WO2008004418A1

WO2008004418A1 - Dispositif de production de puissance de véhicule et son procédé de commande

Info

Publication number: WO2008004418A1
Application number: PCT/JP2007/061959
Authority: WO
Inventors: Takahiko Hirasawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2008-01-10
Also published as: JP2008013119A

Description

明細書

. 車両の動力出力装置およびその制御方法技術分野

この発明は、車両の動力出力装置およびその制御方法に関し、特に内燃機関と回転電機とを含む車両の動力出力装置およびその制御方法に関する。背景技術

近年、車両の駆動力源として、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、電力の供給により動力を出力する電動機とを搭載したハイプリッド車が提案されている。このハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよび電動機の駆動■停止を制御することにより、燃費の向上おょぴ騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができる。

近年こうした動力出力装置を採用する車両の静粛性は、ますます高くなってきている。その結果、従来であれば問題視されていなかった運転時の騒音が問題にされるようになつてきた。例えば、車両を停止しようとして運転者が停止指示をした直後に、エンジン周辺から一瞬あるいは所定時間聞こえる騒音なども、静粛性を損なうものとして、問題視されるようになってきた。こうした問題は、特にハイプリッド車輛のように、ギヤ機構のギヤ軸に電動機などの大きな慣性質量が結合されている場合に顕在化することがある。

このような、ハイプリッド自動車のエンジン停止時に騒音を低減させる技術が特開平 1 1— 1 7 3 1 7 1号公報に開示されている。

特開平 1 1一 1 7 3 1 7 1号公幸の実施の形態 3には、エンジンの停止が指令されたときに、モータを制御してプラネタリギヤのサンギヤ軸に負荷を結合し異音の発生を防止している。しかしながら、モータを制御するための電源系統たとえば昇圧コンバータの故障や、高電圧回路の断線故障等の際に異音発生防止の制御を行なうことにより電源系統のコンデンサ電圧が上昇し、部品寿命が短くなる可能性がある。発明の開示

この発明の目的は、部品の信頼性を損なわないようにしつつ、車両の静粛性を向上させる車両の動力装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の動力出力装置であって、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、第 1、第 2の接続端子を有し、第 1の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、蓄電装置と、第 1の接続端子から蓄電装置を経由して第 2の端子に至る電気接続経路と、電気接続経路の異常を検知する検知部と、電流制御回路と第 1の回転電機とを制御する制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときには第 1の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を蓄電装置に回収させる。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときには第 1の回転電機の発電動作を禁止する。 '

好ましくは、電気接続経路は、制御装置の制御の下で開閉が行なわれるリレーを含む。検知部は、リレーの異常を検知する。

好ましくは、蓄電装置は、複数の蓄電セルを含む。電気接続経路は、複数の蓄電セルの間に設けられ開閉可能なスィッチを含む。検知部は、スィッチが開状態であることを異常として検知する。

好ましくは、電流制御回路は、第 1の回転電機に接続されたインバータと、パワートランジスタ素子を有し、蓄電装置の電圧を昇圧してインパータに供給する昇圧コンバータとを含む。制御装置は、昇圧コンバータ中のパワートランジスタ素子のスイッチング制御をさらに行なう。制御装置は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスイッチングを禁止している場合には、第 1の回転電機の発電動作を禁止する。

好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第 2の'回転電機と、内燃機関および第 1、第 2の回転電機の間で機械的動力の分割を行なう動力分割機構をさらに備える。制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

この発明の他の局面に従うと、車両の動力出力装置であって、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、第 1の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、第 1の回転電機に電力を供給する電源と、電流制御回路または第 1の回転電機の異常を検知する検知部と、電流制御回路と第 1の回転電機とを制御する制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときには第 1の回転電機に負のトルクを発生させて内燃機関の停止を促進させる。制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときには第 1の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なう。

好ましくは、検知部は、電流制御回路または第 1の回転電機の過電流を検出する電流センサを含む。

好ましくは、検知部は、電流制御回路または第 1の回転電機の過熱を検出する温度センサを含む。

好ましくは、制御装置は、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に限らず、検知部が異常を検知しているときは、第 1の回転電機の最大出力を制限する。

好ましくは、電流制御回路は、第 1の回転電機に接続されたインバータと、パワートランジスタ素子を有し、蓄電装置の.電圧を昇圧してィンバータに供給する昇圧コンバータとを含む。制御装置は、昇圧コンバータのパワートランジスタ素子のスイッチング制御をさらに行なう。制御装置は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスィツチングを禁止している場合には、第 1の回転電機の発電動作を禁止する。

好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第 2の回転電機と、内燃機関と第 1、第 2の回転電機の機械的接続を行ない、機械的動力の分割を行なう動力分割機構とをさらに備える。制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

この発明のさらに他の局面に従うと、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、第 1、第 2の接続端子を有し、第 1の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、蓄電装置と、第 1の接続端子から蓄電装置を経由して第 2の端子に至る電気接続経路とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、電気接続経路の異常を検知するステップと、電気接続経路に異常がないときに第 1の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を蓄電装置に回収させるステツプと、電気接続経路に異常があるときに第 1の回転電機の発電動作を禁止するステップとを備える。

この発明のさらに他の局面に従うと、内燃機関と、内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、第 1の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、第 1の回転電機に電力を供給する電源とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、電流制御回路または第 1の回転電機の異常を検知するステツプと、検知するステップが異常を検知していないときには第 1の回転電機に負のトルクを発生させて内燃機関の停止を促進させるステップと、検知するステップが異常を検知しているときには第 1の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なうステップとを備える。

この発明によれば、車両の静粛 14を向上させつつ、部品の信頼性の向上や長寿命化を両立させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。

図 2は、図 1の制御装置 3 0が実行するプログラムの制御構造を示すフローチヤートである。

図 3は、図 1のサービスプラグ S Pの詳細を説明するための回路図である。図 4は、モータジェネレータ MG 1または MG 2のトルク制限について説明するための図である。

図 5は、モータジエネレータを使用した振動抑制制御を説明するための動力分割機構の共線図である。

図 6は、エンジン回転数（周波数）と振動のゲインの関係を示す図である。図 7は、振動抑制制御を実行したときと実行しなかったときのェンジン回転数の変化を示した動作波形図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図 1を参照して、車両 1 0 0は、ノくッテリュニット 4 0と、エンジン 4と、モータジェネレータ MG 1， MG 2と、電流制御回路 1 0 2と、動力分割機構 3と、車輪 2と、制御装置 3 0とを含む。

たとえば、バッテリユニット 4 0は、後部座席の下や車室の運転席と助手席の間等に配置され、電流制御回路 1 0 2、モータジェネレータ MG 1、 MG 2、動力分割機構 3およびェンジン 4は、車両前方のエンジンルーム内に配置される。バッテリユニット 4 0と電流制御回路 1 0 2とは高圧ケーブ^ ·である電源ライン P L 1と接地ライン S Lとによって接続されている。電流制御回路 1 0 2には第 1、第 2の端子が設けられており、これらにそれぞれ電源ライン P L 1と接地ライン S Lの高圧ケーブルが接続されている。

動力分割機構 3は、エンジン 4とモータジェネレータ MG 1 , MG 2に結合され、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、ブラネタリキヤリャ、リングギヤの 3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この 3つの回転軸がエンジン 4、モータジェネレータ M G 1 , MG 2の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータ MG 1の回転シャフトを中空にし、その中をエンジン 4の動力シャフトを貫通させることでモータジェネレータ MG 2、動力分割機構 3、モータジェネレータ M G 1、エンジン 4を直線上に配置することができる。なおモータジェネレータ MG 2の回転軸は、車輪 2に図示しない減速ギヤや差動ギヤによって結合されている。また動力分割機構 3の内部に、モータジエネレータ MG 2の回転軸に対する減速ギヤ機構や変速ギヤ機構をさらに組み込んでもよい。

ノッテリユニット 40は、高圧バッテリ B 1と、高圧バッテリ B 1の負極に接続されるシステムメインリレー SMRGと、高圧バッテリ B 1の正極に接続されるシステムメインリレ SMRBと、システム起動時の突入電流を制限する制限抵抗 R 1およびシステムメインリレー SMRPとを含む。システムメインリレー

SMRGの端子間に、制限抵抗 R 1およびシステムメインリレー SMRPが直列に接続される。システムメインリレー SMRG, SMRPは機械式のリレーが使用され、電流の少ないシステムメインリレー S MR Pはたとえば I GBT素子などのパヮ一半導体素子が使用される。

システムメインリレー SMRG, SMRB, SMR Pは、制御装置 30から与えられる制御信号 S Eに応じて導通/非導通状態が制御される。

高圧バッテリ B 1としては、二ッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。

バッテリユニット 40は、さらに、インターロックスィッチのレバーを起こすと高電圧を遮断するサービスプラグ S Pと、高圧バッテリ B 1の端子間の電圧 V Bを測定する電圧センサ 10と、高圧バッテリ B 1に流れる電流 I Bを検知する電流センサ 11とを含む。サービスプラグ SPには、後に図 3に説明するように高圧バッテリ B 1に過電流が流れると溶断するフューズ Fが内蔵されている。車両 100は、さらに、電源ライン PL 1と接地ライン S L間に接続される平滑コンデンサ C 1と、平滑コンデンサ C 1の両端間の電圧 VLを検知して制御装置 30に対して出力する電圧センサ 21とを含む。

電流制御回路 102は、平滑コンデンサ C 1の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ 12と、昇圧コンバータ 1 2によって昇圧された電圧を平滑化する平滑コンデンサ C 2と、平滑コンデンサ C 2の端子間電圧 VHを検知して制御装置 30 に出力する電圧センサ 13と、電源ライン PL 2と接地ライン S Lとの間に接続される放電用の抵抗 R 2と、昇圧コンバータ 12から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータ MG.lに出力するインバータ 14とを含む。昇圧コンバータ 12は、一方端が電源ライン PL 1に接続されるリアクトル L 1と、電源ライン PL 2と接地ライン SL間に直列に接続される I GBT素子 Q' 1, Q2と、 108丁素子(31， Q 2にそれぞれ並列に接続されるダイオード D 1, D2と、リアタトル L 1に流れる電流 I Lを測定する電流センサ 25と、昇圧コンバータ 12の過熱を検出する過熱センサ 32とを含む。測定された電流 I Lの測定値や検出された過熱を示す信号 OH0は、制御装置 30に送信される。リアクトル L 1の他方端は I 08丁素子01のェミッタおよび I 08丁素子0 2のコレクタに接続される。ダイォード D 1のカソードは I GBT素子 Q 1のコレクタと接続され、ダイオード D 1のアノードは I GBT素子 Q1のェミッタと接続される。ダイォード D 2の力ソードは I GBT素子 Q 2のコレクタと接続され、ダイォード D 2のアノードは I G B T素子 Q 2のェミッタと接続される。インバータ i 4は、昇圧コンバータ 1 2から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン 4を始動させるために、モータジェネレータ MG 1を駆動する。また、インバータ 14は、エンジン 4から伝達される機械的動力によってモータジエネレータ MG 1で発電された電力を昇圧コンバータ 12に戻す。このとき昇圧コンバータ 12は、降圧回路として動作するように制御装置 30によって制御される。インバータ 14は、 U相アーム 1 5と、 V相アーム 16と、 W相アーム 17と、 V相アームおよび W相アームからモータジェネレータ MG 1に流れる電流を検出する電流センサ 24と、インバータ 14の過熱を検知する過熱センサ 34とを含む。 U相アーム 15, V相アーム 16，および W相アーム 1 7は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に並列に接続きれる。

U相アーム 15は、電源ライン PL 2と接地ライン SLとの間に直列接続された I GBT素子 Q3， Q4と、 1。：6丁素子03， Q 4とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 3， D 4とを含む。ダイオード D3の力ソードは I GBT素子 Q3のコレクタと接続され、ダイオード D 3のアノードは I GBT素子 Q3のェミッタと接続される。ダイオード D 4の力ソードは I GBT素子 Q4のコレクタと接続され、ダイオード D4のアノードは I GBT素子 Q4のエミッタと接続される。 V相ア^ "ム 16は、電源ライン PL 2と接地ライン SLとの間に直列接続された I GBT素子 Q5.， Q6と、 I GBT素子 Q5， Q 6とそれぞれ並列に接続さ •れるダイォード D 5: , - D 6とを含む。ダイォード D 5の力ソードは I G B T素子 Q 5のコレクタと接続され、ダイォード D 5のアノードは I G 'B T素子 Q 5のェミッタと接続される。ダイオード D 6の力ソードは I GBT素子 Q 6のコレクタと接続され、ダイオード D 6のアノードは I GBT素子 Q6のエミッタと接続される。

W相アーム 17は、電源ライン PL 2と接地ライン S Lとの間に直列接続きれた I GBT素子 Q 7, Q 8と、 108丁素子07, Q 8とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 7， D 8とを含む。ダイオード D7の力ソードは I GBT素子 Q 7のコレクタと接続され、ダイオード D 7のアノードは I 08丁素子(37のェミッタと接続される。ダイォード D 8のカソードは I GB T素子 Q 8のコレクタと接続され、ダイオード D 8のアノードは I GBT素子 Q 8のェミッタと接続される。

モータジェネレータ MG 1は、三相の永久磁石同期モータであり、 U， V, W 相の 3つのコイルは各々一方端が中点にともに接続される。そして、 U相コイルの他方端が I GBT素子 Q3, Q 4の接続ノードに接続される。また V相コイルの他方端が I GBT素子 Q5, Q 6の接続ノードに接続される。また W相コイルの他方端が I G B T素子 Q 7, Q 8の接続ノ一ドに接続される。

電流センサ 24は、モータジェネレータ MG 1に流れる電流をモータ電流値 M

CRT 1として検出し、モータ電流値 MCRT 1を制御装置 30へ出力する。車両 100は、さらに、昇圧コンバータ 1 2に対してインバータ 14と並列的に接続されるインバータ 22を含む。

インバータ 22は車輪 2を駆動するモータジェネレータ MG 2に対して昇圧コンバータ 1 2の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ 22は、回生制動に伴い、モータジェネレータ MG 2において発電された電力を昇圧コンバータ 12に戻す。このとき昇圧コンバータ 12は降圧回路として動作するように制御装置 30によって制御される。インバータ 22の内部の構成は. 図示しないがインバータ 14と同様であり、詳細な説明は繰返さない。インバータ 22には、インバータ 14と同様の過熱センサと電流センサとが含まれており、インバータ 22からは過熱を示す信号 OH 2と、電流値を示す信号 MCRT2が制御装置 30へ出力されている。 - 車両 ΓΟ Οは、さらに、ヘッドランプ等の補機類 52と、 1 2 Vの補機バヅテリ B 2と、電源ライン P L 1と捕機バッテリ B 2.および補機類 52どの間に接続される DCノ DCコンバータ 50とを含む。電源ライン PL 1と接地ライン SL との間には、コンデンサ C l、電動エアコン 54、 DCZDCコンバータ 50が並列に接続されている。

DC/DCコンバータ 50は、制御装置 30から与えられる降圧指示 PWD 2 に応じて、電源ライン P L 2の電圧を降圧して捕機バッテリ B 2への充電や捕機類 52への電力供給を行なうことが可能である。また、 DCZDCコンバータ 5 0は、制御装置 30から与えられる昇圧指示 PWU2に応じて、補機バッテリ B 2の電圧を昇圧して電源ライン P L 2に対して供給することも可能である。

制御装置 30は、トルク指令値 TR 1, TR2、モータ回転数 MRN1, MR N2、電圧 VB， VL, VH、電流 I Bの各値、モータ電流値 MCRT l, MC RT 2および起動信号 I GONを受ける。車両 100は、エンジン 4の回転数 N eを検出する回転数センサ 5をさらに含み、制御装置 30に回転数 Neが送信される。 ·

そして制御装置 30は、昇圧コンバータ 1 2に対して昇圧指示を行なう制御信号 PWU 1，降圧指示を行なう制御信号 PWD 1および動作禁止を指示する信号 C SDNを出力する。

また制御装置 30は、 D C ZD Cコンバータ 50に対して昇圧指示を行なう制御信号 PWU 2，降圧指示を行なう制御信号 PWD 2を出力する。

さらに、制御装置 30は、インバータ 14に対して、モータジェネレータ MG 1を駆動するための交流電圧に昇圧コンバータ 1 2の出力である直流電圧を変換する駆動指示 PWMI 1と、モータジェネレータ MG 1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ 12側に戻す回生指示 PWMC 1とを出力する。

同様に制御装置 30は、インパータ 22に対して、モータジェネレータ MG2 を駆動するための交流電圧に昇圧コンバータ 12の出力である直流電圧を変換する駆動指示 PWMI 2と、モータジェネレータ MG 2で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ 12側に戻す回生指示 PWMC 2とを出力する。また、 .制御装置 30は、昇圧コンバータ 1 2からの過熱示す信号 OH0、電流値を示す信号 I Lを受ける。さらに制 ί卸装置 30は、 'ィンバータ 14からの過熱を示す信号 ΟΗ1、電流値を示す信号 MCRT 1を受ける。さらに制御装置 3 0は、インバータ 22からの過熱を示す信号 ΟΗ 2、電流値を示す信号 MCRT 2を受ける。制御装置 30は、これらの信号から、昇圧コンバータ 12、インバータ 14， 22が過負荷運転を行なっていないか監視して、その結果を RAM 3 1にフェイルフラグとして保持している。

図 2は、図 1の制御装置 30が実行するプログラムの制御構造を示すフローチヤートである。このフローチャートの処理は、モータ制御のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼出されて実行される。

図 1、図 2を参照して、処理が開始されると、最初に騒音抑制処理が必要であるか否かが判断される。すなわち、まずステップ S 1において、運転者がイダ二ッシヨンスィッチを OFF状態にしているか否かが判断される。イダ二ッションスィツチを OFFにする操作は、運転者から与えられる'車両の動力の停止指示に該当する。続いてステップ S 2においてエンジン回転数 Neが所定のしきい値である回転数 Ne XLよりも大きいか否かが判断される。

ィグニッシヨンスィッチが OFF状態であり、かつ、エンジン回転数が所定のしきい値である回転数 N e XLよりも大きい場合には、処理はステップ S 3に進む。一方、イダニッシヨンスィッチが OF F状態でないか、または、エンジン回転数が回転数 N e X L以下である場合には、処理はステップ S 10に進み制御はメインルーチンに移される。

ステップ S 3では、昇圧コンバータ 12の故障が有るか否かが判断される。昇圧コンバータ 12の故障の有無は、制御装置 30中の RAM 31に該当するフエィルフラグが立っているかどうかを見ることで判断できる。なお、制御装置 30 は、昇圧コンバータ 12について、過熱センサ 32の出力する信号 OH0、電流センサ 25の出力する電流値を示す信号 I L、電圧 VH、 VLをモニタして、昇圧コンバータ l 2が過負荷となっていないか、異常が生じていないかを随時判断して R AM 3 1に該当するフェイルフラグを更新している。

ステップ S 3において、昇圧コンバータ 1 2に故障があると判断された場合には、処理はステップ S 8に進み、昇圧コンバータ 1 2に故障が無いと判断された場合には処理はステップ S 4に進む。

ステップ S 4では、システムメインリレー S MR B , S MR Gにオープン故障が発生したか否かが判断される。システムメインリレーの故障の有無も、制御装置 3 0中の R AM 3 1に該当するフェイルフラグが立っているかどうかを見ることで判断できる。

なお、制御装置 3 0は、たとえば、システム起動完了後（R e a d y O N後）電圧 VHが所定値以下かつ電圧 V Lが所定値以下であることを検知すると、システムメインリレーオープン故障のフェイルフラグを立てる。つまり、運転者が車両の起動を指示してシステムが一旦起動完了した後に、電圧が異常に低下した場合に、システムメインリレーの故障と判断される。

ステップ S 4において、システムメインリレーにオープン故障があると判断された場合には、処理はステップ S 8に進み、システムメインリレーに故障が無いと判断された場合には処理はステップ S 5に進む。

ステップ S 5では、インター口ックオープンにより電源遮断が発生しているか否かが判断される。インターロックは、修理工場において作業者の作業中に電源を確実に遮断するために設けられている。

図 3'は、図 1のサービスプラグ S Pの詳細を説明するための回路図である。図 3を参照して、サービスプラグ S Pは、高圧バッテリ B 1のバッテリセルが直列に複数接続された中間部分に挿入されている、直列接続されたスィッチ 1 0 4およびフューズ Fと、 1 2 Vの補機バッテリから一方端に電圧が与えられているプルアップ用の抵抗 R 3と、抵抗 R 3の他方端とグランド G NDとの間に接続されるスィッチ 1 0 6と、スィッチ 1 0 4， 1 0 6を同時に制御するレバー 1 0 8とを含む。'

レバー 1 0 8が横になつている場合には、スィッチ 1 0 4， 1 0 6はともに閉じた状態となる。このとき抵抗 R 3から出力される信号 I L Kはロウ（L ) レべルを出力する。レバー 1 0 8が縦になっている場合には、スィッチ 1 0 4， 1 0 6はともに開いた状態となる。このとき抵抗 R 3から出力される信号 I L Kはハィ（H) レベルを出力する。信号 I L Kを図 1の制御装置 3 0が検知することで、制御装置 3 0はインターロックオープンにより電源遮断が発生しているか否かを判断することができる。

再び図 1、図 2を参照して、ステップ S 5において、インターロックオープンにより電源遮断が発生していると判断された場合には、処理はステップ S 8に進み、インター口ックオープンによる電、源遮断が発生していないと判断された場合には処理はステップ S 6に進む。

ステップ S 6では、高圧系に断線故障が発生したか否かが判断される。高圧系の断線故障は、電流制御回路 1 0 2から電源ライン P L 1、高圧バッテリ B 1、サービスプラグ、接地ライン S Lを経由して電流制御回路 1 0 2に至る電気接続経路の断線故障である。この断線故障には、サービスプラグ S P中に含まれるフユーズ F (図 3で示される）の溶断も含まれる。

この高圧系の断線故障の有無も、制御装置 3 0中の R AM 3 1に該当するフエィルフラグが立っているかどうかを見ることで判断できる。なお、制御装置 3 0 は、たとえば、システム起動指示後（起動スィッチを操作した直後）所定時間経過しても電圧 V Hがプリチャージ完了判定電圧以下で、かつ、バッテリ電流 I B が所定値以下であることを検知すると、高圧系の断線故障のフェイルフラグを立てる。つまり、運転者が車両の起動を指示した後に、いつまでたってもプリチヤージが完了せず電圧が所定値に到達しない場合に高圧系の断線故障と判断される。ステップ S 6において、高圧系の断線故障と判断された場合には、処理はステップ S 8に進み、高圧系の断線故障が無いと判断された場合には処理はステップ S 7に進む。

ステップ S 7では、モータジェネレータ MG 1または MG 2のいずれかのトルクが制限上限値未満に制限されているか否かが判断される。

図 4は、モータジェネレータ M G 1または MG 2のトルク制限について説明するための図である。

図 1、図 4を参照して、モータジェネレータ MG 1の電流制御を行なうインバータ 1 4は、過熱センサ 3 4で過熱が監視され電流センサ 2 4で過電流が監視され、また電圧センサ 1 3によって過電圧が監視されている。過熱、過電流、過電圧のいずれかが検知されると、制御装置 3 0は、モータジェネレータ MG 1の上限トルクの大きさを 1 0 0 %から 8 0 %に制限する。そしてその結果、しばらく時間が経過した後に検出された過熱、過電流、過電圧のいずれかが解消すればよいが、解消しなければさら,に上限トルクの大きさを 8 0 %から 6 0 %に制限する。さらに、解消しなければ上限トルクの大きさを 6 0 %から 4 0 %に制限する。このように、制御装置 3 0は、過熱、過電流、過電圧のいずれかが検出されると 1回毎に 2 0 %ずつ上限トルクの大きさを減少させる。逆に、制御装置 3 0は、過熱、過電流、過電圧のいずれも検出されなくなったら、 1 0 0 %に戻るまで、 1回毎に 2 0 %ずつ上限トルクの大きさを増加させる。なお、制御装置 3 0は、上限トルクの大きさが 3 0 %未満となったときにはインバータ中のスイッチング素子である I G B T素子のゲートを非活性化させて電流を遮断しインバータを保護する。

同様な制御がモータジエネレータ MG 2の電流制御を行なうィンバーク 2 2に対しても行なわれている。そして、制御装置 3 0が内蔵する R AM 3 1には、ィンバータ 1 4に対する上限トルクの大きさとインバータ 2 2に対する上限トルクの大きさとが、随時更新されて記憶されている。

再び図 1、図 2を参照して、ステップ S 7において、モータジェネレータ MG 1の上限トルクの大きさが所定の制限値未満であるか、またはモータジエネレータ MG 2の上限トルクの大きさが所定の制限値未満である場合には、後に図 5〜図 7で説明するモータジエネレータを使用した振動抑制ができないのでステップ S 8に処理が進む。

なお、この所定の制限値は、インバータの電流を遮断する場合と同じ 3 0 %としてもよいし、 1 0 0 %〜 3 0 %の間の値で、振動抑制制御に必要なパワーを考慮した適切な値に定めても良い。

—方、ステップ S 7において、モータジェネレータ MG 1の上限トルクの大きさが所定の制限値未満でなく、かつモータジェネレータ MG 2の上限トルクの大きさが所定の制限値未満でない場合には、処理はステップ S 9に進む。ステップ S 8ではモータジェネレータを使用した振動抑制制御が禁止され、一方、ステップ S 9ではモータジェネレータを使用した振動抑制制御が実行される。ステップ S 8、ステップ S 9の処理のいずれかが終了すると、ステップ S 1 0 に処理が進み制御はメィンルーチンに移される。

図 5は、モータジェ.ネレータを使用した振動抑制制御を説明するための動力分割機構の共線図である。

. 図 1、図 5を参照して、動力分割機構としてプラネタリギヤを用いた場合について説明する。ハイブリッド車両 1 0 0は、動力分割機構 3としてプラネタリギャを使用することができる。この場合、モータジェネレータ MG 1の回転数 N g、エンジン回転数 N eおよびモータジェネレータ MG 2の回転数 Nmは図 5に示すように直線上に並ぶように連動して動く。

エンジン回転数 N eはプラネタリキヤリャの回転数である。モータジエネレータ MG 1の回転数 N gは、サンギヤの回転数である。モータジェネレータ MG 2 の回転数 Nmは、リングギヤの回転数である。

すなわち、ブラネタリギヤで結合されているので、モータジェネレータ MG 1 の回転数 N g，ェンジン回転数 N eおよびモ—タジェネレータ MG 2の回転数 N mの間には次の式 ( 1 ) で示す関係が成立する。

N e = Nm X 1 / ( 1 + p ) + N g X p / ( 1 + p ) ··· ( 1 )

ィダニッションスィツチを運転者がオフに設定するときは、通常は停車中であり、車輪と連動して回転するモータジェネレータ MG 2の回転数 Nmはゼロである。そして、運転者からの停止指示に応じてエンジンへの燃料供給が遮断されェンジン回転数が N e 1からゼロに向かって減少する。このときモータジエネレータ MG 1の回転数も N g 1からゼロに向かって減少する。

図 6は、エンジン回転数（周波数）と振動のゲインの関係を示す図である。図 6を参照して、エンジン回転数が減少していく過程において、エンジン、動力分割機構を含めた全体の振動を考えると、周波数 ί 1、 f 2のように振動のゲインが極大となる共振周波数が存在する。この共振周波数は、エンジンや動力分割機構が異なれば車種ごとに異なる力エンジンの回転数をゆつくり変化させて振動を測定することで容易に求めることができる。たとえば、アイドリング時にエンジン回転数が N e 1であったとすると、運転者からの停止指示に応じて燃料供給が停止される。そのとき、エンジン回転数が減少していく過程で共振周波数 f 0に対応する回転数 N e Xにおいて振動が増大し、エンジンや動力分割機構から「ガラ音」と呼ばれる騒音が発生する。

この騒音を低減させる'には、共振周波数 f 'Oに対応する回転数 N e X付近を早 'く通過させることが有効である。ハイブリッド車両では、エンジンに燃料供給を行なっていないときもモータジェネレータは独立して制御可能である。そこで、図 5においてモータジェネレータ MG 1で発電を行ない負のトルクを発生させることでエンジン回転数の共振する回転域 N e X L〜N e X Hを早く通過させる。また、その反力で車両が動き出さないようにモータジェネレータ MG 2には車両静止状態を維持させるためのトルクを発生させる。

そうすることによって、ェンジン停止時の不快な振動と騒音を低減させるごとができる。また、エンジンの慣性による回転エネルギーが電気エネルギーとして回収されるので、燃費向上の面からも好ましい。

図 7は、振動抑制制御を実行したときと実行しなかったときのエンジン回転数の変化を示した動作波形図である。

図 1、図 7を参照して、時刻 t 1において運転者からの停止指示に応じて、 R e a d yインジケータがオン状態からオフ状態に変化するとともに、エンジンへの燃料供給が停止されエンジン回転数 N eは減少し始める。

時刻 t 2においてはシステムメインリレー S MR Gがオン状態からオフ状態に切換えられ、時刻 t 3においてシステムメインリレー S MR Bがオン状態から才フ状態に切換えられる。その後、システムメインリレー S MR Bの溶着故障判定のために、時刻 t 4〜t 5の間の短時間システムメインリレー S MR Pが導通され、電圧および電流変化がチェックされる。

このとき、図 2で説明したように、振動抑制制御を実行するステップ S 9の処理が実行される場合には、波形 W 1に示すようにすみやかにエンジン回転数 N e が減少する。これにより、エンジン回転数 N eが振動の共振が発生する回転域 N e X H〜N e X Lに該当する時間は T 1と短くなり、振動および騒音も目立たなくなる。一方、図 2のステップ S 3〜S 7において何らかの異常が発生していると判断された場合には、振動抑制制御を禁止したステップ S 8の処理が実行され、波形 W 0に示すようにゆっくりとエンジン回転数 N eが減少する。この場合は、振動および騒音の低減をすることはできないが、回生電力を高圧バッリ B 1に回収できないような状況において、コンデンサ C l、 C 2の電圧が過電圧となってしまうのを防ぐことができる。

最後に、再び主として図 1を参照して、本願発明の種々の局面について総括的に説明する。

この発明のある局面に従う車両の動力出力装置は、エンジン 4と、エンジン 4 に対して機械的動力が伝達可能に接続されたモータジェネレータ MG 1と、第 1、第 2の接続端子を有し、モータジュネレータ MG 1の電流を制御する電流制御回路 1 0 2と、高圧バッテリ B 1と、第 1の接続端子から高圧バッテリ B 1を経由して第 2の端子に至る電気接続経路と、電気接続経路の異常を検知する検知部と、電流制御回路 1 0 2とモータジェネレータ MG 1とを制御する制御装置 3 0とを備える。制御装置 3 0は、エンジン 4が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知していないときにはモータジェネレータ MG 1に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせてエンジン 4の停止を促進させるとともに発電した電力を高圧バッテリ B 1に回収させる。制御装置 3 0は、エンジン 4が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときにはモータジェネレータ MG 1の発電動作を禁止する。

好ましくは、電気接続経路は、制御装置 3 0の制御の下で開閉が行なわれるシステムメインリレー S MR B , S MR Gを含む。検知部は、たとえば電圧センサ 1 3， 2 1を含み、電圧 VH, V Lに基づいてシステムメインリレー S MR B , S MR Gの異常を検知する。

図 3に示すように、好ましくは、高圧バッテリ B 1は、複数の蓄電セルを含む。電気接続経路は、複数の蓄電セルの間に設けられ開閉可能なスィツチ 1 0 4を含む。検知部は、たとえば、ブルアップ抵抗 R 3と抵抗 R 3を接地電位に結合しスイッチ 1 0 4と連動して開閉するスィツチ 1 0 6とを含み、スィツチ 1 0 4が開状態であることを異常として検知する。好ましくは、電流制御回路 1 0 2は、モータジェネレータ MG 1に接続されたインバータ 1 4と、パワートランジスタ素子を有し、高圧バッテリ B 1の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータ 1 2とを含む。制御装置 3 0は、昇圧コンバータ 1 2中のパヮトランジスタ素子（I G B T素子 Q l , Q 2 ) のスイッチング制御 ¾さら'に行なう。制御装置 3 0は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスィツチングを止している場合には、モータジェネレータ MG 1の発電動作を禁止する。

好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有するモータジェネレータ MG 2と、エンジン 4およびモータジェネレータ M G l , MG 2の間で機械的動力の分割を行なう動力分割機構 3をさらに備える。制御装置 3 0は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じてェンジン 4が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

したがって、電気接続経路が正常であるときはエンジン停止時の振動や騒音が低減される一方で、電気接続経路に異常が検知された場合は、発電を禁止することにより過電圧が防止され部品の信頼性を損なわずに済む。

この発明の他の局面に従う車両の動力出力装置は、エンジン 4と、エンジン 4 - に対して機械的動力が伝達可能に接続されたモータジェネレータ MG 1と、モータジェネレータ MG 1の電流制御を行なう電流制御回路 1 0 2と、モータジエネレータ MG 1に電力を供給する高圧バッテ B 1と、電流制御回路 1 0 2またはモータジェネレータ MG 1の異常を検知する検知部と、電流制御回路 1 0 2とモータジエネレータ MG 1とを制御する制御装置 3 0とを備える。制御装置 3 0は、エンジン 4が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知してレ、ないときにはモータジェネレータ MG 1に負のトルクを発生させてエンジン 4 の停止を促進させる。制御装置 3 0は、エンジン 4が運転状態から停止状態に遷移する場合に、検知部が異常を検知しているときにはモータジェネレータ MG 1 にトルクを発生させないように制御を行なう。

好ましくは、検知部は、電流制御回路 1 0 2またはモータジェネレータ MG 1 の過電流を検出する電流センサ 2 4を含む。

好ましくは、検知部は、電流制御回路 1 0 2またはモータジエネレータ MG 1 の過熱を検出する過熱センサ 3 4を含む。

好ましくは、制御装置 3 0は、 'エンジン 4が運転状態から停止状態に遷移する場合に限らず、検知部が異常を検知しているときは、図 4に示すようにモータジエネレータ MG 1の最大出力を制限する。

好ましくは、電流制御回路 1 0 2は、モータジエネレータ MG 1に接続されたインバータ 1 4と、パワートラ.ンジスタ素子を有し、高圧パッテリ B 1の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータ 1 2とを含む。制御装置 3 0は、昇圧コンバータ 1 2のパワートランジスタ素子のスィッチング制御をさらに行なう。制御装置 3 0は、パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスィッチングを禁止している場合には、モータジェネレータ MG 1の発電動作を禁止する。好ましくは、車両の動力出力装置は、車輪 2の駆動軸に同期して回転するロータを有するモータジェネレータ MG 2と、エンジン 4とモータジェネレータ MG 1 , MG 2の機械的接続を行ない、機械的動力の分割を行なう動力分割機構 3とをさらに備える。制御装置 3 0は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じてエンジン 4が運転状態から停止状態に遷移することを検知する。

したがって、モータジェネレータ MG 1の動作が予め制限されている場合に、騒音や振動を低減させるためにさらにモータジェネレータ MG 1に負荷をかけてしまうことを避けることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1 . 内燃機関と、

前記内燃機関.に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、第 1、第 2の続端子を有し、前記第 1の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、

蓄電装置と、

前記第 1の接続端子から前記蓄電装置を経由して前記第 2の端子に至る電気接続経路と、

前記電気接続経路の異常を検知する検知部と、

前記電流制御回路と前記第 1の回転電機とを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、前記検知部が異常を検知していないときには前記第 1の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて前記内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を前記蓄電装置に回収させ、前記検知部が異常を検知しているときには前記第 1の回転電機の発電動佧を禁止する、車両の動力出力装置。

2 . ·前記電気接続経路は、前記制御装置の制御の下で開閉が行なわれるリレーを含み、

前記検知部は、前記リレーの異常を検知する、請求の範囲第 1項に記載の車両の動力出力装置。

3 . 前記蓄電装置は、

複数の蓄電セルを含み、

前記電気接続経路は、前記複数の蓄電セルの間に設けられ開閉可能なスィツチを含み、

前記検知部は、前記スィツチが開状態であることを異常として検知する、請求の範囲第 1項に記載の車両の動力出力装置。

4 . 前記電流制御回路は、

前記第 1の回転電機に接続されたィンバータと、

パワートランジスタ素子を有し、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記ィンバータに供給する昇圧コンバータとを含み、

前.記制御装置は、前記昇圧コンバータ中の前記パワートランジスタ素子のスィッチング制御をさらに行ない、

前記制御装置は、前記パワートランジスタ素子を非導通状態に固定しスィッチ. ングを禁止している場合には、前記第 1の回転電機の発電動作を禁止する、請求の範囲第 1項に記載の車両の動力出力装置。

5 . 車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第 2の回転電機と、前記内燃機関および前記第 1、第 2の回転電機の間で機械的動力の分割を行なう動力分割機構をさらに備え、

前記制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する、請求の範囲第 1項に記載の車両の動力出力装置。

6 . 内燃機関と、..

前記内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、前記第 1の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、

前記第 1の回転電機に電力を供給する電源と、

前記電流制御回路または前記第 1の回転機の異常を検知する検知部と、前記電流制御回路と前記第 1の回転電機とを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に、前記検知部が異常を検知していないときには前記第 1の回転電機に負のトルクを発生させて前記内燃機関の停止を促進させ、前記検知部が異常を検知しているときには前記第 1の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なう、車両の動力出力装置。

7 . 前記検知部は、前記電流制御回路または前記第 1の回転電機の過電流を検出する電流センサを含む、請求の範囲第 6項に記載の車両の動力出力装置。

8 . 前記検知部は、前記電流制御回路または前記第 1の回転電機の過熱を検出する温度センサを含む、請求の範囲第 6項に記載の車両の動力出力装置。

9 . . 前記制御装置は、前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移する場合に限らず、前記検知部が異常を検知しているときは、前記第 1の回転電機の最大出力を制限する、請求の範囲第 6項に記載の車両の動力出力装置。

1 0 . 前記電流制御回路は、

前記第 1の回転電機に接続されたィンバ一タと、

前記制御装置は、前記昇圧コンバータのパワートランジスタ素子のスィッチング制御をさらに行ない、

前記制御装置は、前記パワートランジスタ素子を非導通状態に'固定しスィツチングを禁止している場合には、前記第 1の回転電機の発電動作を禁止する、請求の範囲第 6項に記載の車両の動力出力装置。

1 1 . 車輪の駆動軸に同期して回転するロータを有する第 2の回転電機と、前記内燃機関と前記第 1、第 2の回転電機の機械的接続を行ない、機械的動力の分割を行なう動力分割機構とをさらに備え、

前記制御装置は、運転者から与えられる車両の動力系の停止指示に応じて前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検知する、請求の範囲第 6項に記載の車両の動力出力装置。

1 2 . 内燃機関と、前記内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、第 1、第 2の接続端子を有し、前記第 1の回転電機の電流を制御する電流制御回路と、蓄電装置と、前記第 1の接続端子から前記蓄電装置を経由して前記第 2の端子に至る電気接続経路とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、

前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、前記電気接続経路の異常を検知するステップと、

前記電気接続経路に異常がないときに前記第 1の回転電機に負のトルクを発生させる発電動作を行なわせて前記内燃機関の停止を促進させるとともに発電した電力を前記蓄電装置に回収させるステップと、

前記電気接続経路に異常があるときに前記第 1の回転電機の発電動作を禁止するステップとを備える、車両の動力出力装置の制御方法。

1 3 . 内燃機関と、前記内燃機関に対して機械的動力が伝達可能に接続された第 1の回転電機と、前記第 1の回転電機の電流制御を行なう電流制御回路と、前記第 1の回転電機に電力を供給する電源とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、

前記内燃機関が運転状態から停止状態に遷移することを検出するステップと、前記電流制御回路または前記第 1の回転電機の異常を検知するステップと、前記検知するステップが異常を検知していないときには前記第 1の回転電機に負のトルクを発生させて前記内燃機関の停止を促進させるステップと、

前記検知するステップが異常を検知しているときには前記第 1の回転電機にトルクを発生させないように制御を行なうステップとを備える、車両の動力出力装置の制御方法。