JP2018090207A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】退避走行する際に、より大きなトルクを第１モータから出力する。【解決手段】エンジンと、回転により逆起電圧を生じる第１モータと、３つの回転要素が車軸に連結された駆動軸とエンジンと第１モータとに接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、第１モータを駆動する第１インバータと、第２モータを駆動する第２インバータと、蓄電装置と、を備えるハイブリッド自動車において、第１インバータおよび第２インバータを正常に作動することができないインバータ故障が生じている最中にアクセルがオン操作された退避走行時には、第１インバータおよび第２インバータをゲート遮断した状態で、蓄電装置に流れる第１電流が最大となるようにエンジンの回転数を制御する第１制御を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと２つのモータとが遊星歯車機構に接続されたハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、回転により逆起電圧を生じる第１モータと、３つの回転要素が車軸に連結された駆動軸とエンジンと第１モータとに接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を出力する第２モータとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、第１モータや第２モータを駆動するインバータが故障したときにエンジンが運転されているときには、インバータをゲート遮断して第１モータに逆起電圧が生じるようにエンジンの回転数を制御することにより、第１モータが逆起電圧を生じる際に発生するトルクを駆動軸に駆動トルクとして出力して走行する。

特開２０１３−２０３１１６号公報

モータが逆起電圧を生じる際に発生するトルクは、モータの回転数を上昇させると逆起電圧がインバータの直流側の電圧を超えたところから発生して増加し、極大値（ピーク）をとった以降に徐々に減少する。このため、モータトルクを最大にするにはインバータの直流側の電圧に対して極大値（ピーク）となるモータ回転数とする必要がある。モータの逆起電圧は、モータの製造バラツキやモータの温度、電圧センサのセンサ誤差などにより変化するため、インバータの直流側の電圧に対して極大値（ピーク）となるモータ回転数としても実際にモータから出力されるトルクを最大にすることはできない。

本発明のハイブリッド自動車は、インバータの故障が生じたときにインバータをゲート遮断した状態で第１モータに逆起電圧を生じる際に第１モータから出力されるトルクにより退避走行する際に、より大きなトルクを第１モータから出力することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
回転により逆起電圧を生じる第１モータと、
３つの回転要素が車軸に連結された駆動軸と前記エンジンと前記第１モータとに接続された遊星歯車機構と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
前記第１インバータおよび前記第２インバータを介して前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能な蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１インバータと前記第２インバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御装置は、前記第１インバータおよび前記第２インバータを正常に作動することができないインバータ故障が生じている最中にアクセルがオン操作された退避走行時には、前記第１インバータおよび前記第２インバータをゲート遮断した状態で前記蓄電装置に流れる第１電流が最大となるように前記エンジンの回転数を制御する第１制御を実行する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、第１インバータや第２インバータに故障が生じている最中にアクセルがオン操作された退避走行時には、第１インバータおよび第２インバータをゲート遮断した状態とし、この状態でエンジンを駆動して第１モータを連れ回す。第１モータは回転により逆起電圧を生じるから、この逆起電圧が第１インバータや第２インバータの直流側の電圧より高くなると、第１モータからトルクが出力されると共に蓄電装置に電流が流れて蓄電装置が充電される。第１モータから出力されたトルクは遊星歯車機構を介して駆動軸に駆動トルクとして出力され、車両の走行用トルクとされる。第１モータから出力するトルクは、第１モータの逆起電圧に起因しているから、蓄電装置を充電する電流が大きいほど大きくなる。したがって、蓄電装置に流れる第１電流が最大となるようにエンジンの回転数を制御することにより、第１モータから出力するトルクを最大にすることができる。これにより、退避走行する際に、より大きなトルクを第１モータから出力することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記第１制御として、前記エンジンの回転数を増減したときの前記第１電流の増減に基づいて前記第１電流が最大となるように前記エンジンの回転数を制御するものとしてもよい。例えば、以下の（１）〜（４）を行なうのである。こうすれば、モータの製造バラツキやモータの温度変化、電圧センサなどのセンサ誤差などがあっても第１モータのトルクを最大にすることができる。
（１）エンジンの回転数を増加したときに第１電流が増加したら更にエンジンの回転数を増加する。
（２）エンジンの回転数を増加したときに第１電流が減少したらエンジンの回転数を減少する。
（３）エンジンの回転数を減少したときに第１電流が増加したら更にエンジンの回転数を減少する。
（４）エンジンの回転数を減少したときに第１電流が減少したらエンジンの回転数を増加する。

本発明のハイブリッド自動車において、前記蓄電装置が接続された第１電力ラインと前記第１インバータおよび前記第２インバータが接続された第２電力ラインに接続され、前記第２電力ラインの高電圧側電圧を調整することにより前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間で電力のやりとりを行なうコンバータを備え、前記制御装置は、前記コンバータも制御するものであり、前記制御装置は、前記退避走行時に前記第２電力ラインから前記第１電力ラインに流れる第２電流を検出することができると共に前記高電圧側電圧を検出することができるときには、前記第１制御に代えて、前記第１インバータおよび前記第２インバータをシャットダウンした状態で前記第１モータが所定回転数で回転するように前記エンジンの回転数を制御すると共に前記第２電流が最大となるように前記高電圧側電圧を制御する第２制御を実行するものとしてもよい。こうしたコンバータを備えるハイブリッド自動車では、第１モータの逆起電圧が第１インバータや第２インバータの直流側の電圧より高くなると、コンバータを介して第２電力ラインから第１電力ラインに電流（第２電流）が流れる。この第２電流は大きいほど第１モータから出力するトルクが大きくなる。一方、第１モータから出力するトルクは、逆起電圧と第２電力ラインの電圧（高電圧側電圧）との電位差で定まる。したがって、第１モータからのトルクが最も大きくなると考えられる回転数を所定回転数とし、第１モータを所定回転数で回転するようにエンジンの回転数を制御すると共に第２電流が最大となるように高電圧側電圧を制御することにより、第１モータから出力するトルクを最大にすることができる。第１電力ラインは蓄電装置が接続されているだけでなく補機に電力を供給するためにＤＣ／ＤＣコンバータなどが接続されている場合が多いから、第２制御は、蓄電装置に流れる電流が最大になるようにエンジンの回転数を制御する第１制御に比して、精度良く、より大きなトルクを第１モータから出力することができる。なお、高電圧側電圧は、コンバータにより制御することができる。

この場合、前記制御装置は、前記第２制御として、前記高電圧側電圧を増減したときの前記第２電流の増減に基づいて前記第２電流が最大となるように前記高電圧側電圧を制御するものとしてもよい。即ち、以下の（５）〜（８）を行なうのである。こうすれば、モータの製造バラツキやモータの温度変化、電圧センサなどのセンサ誤差などがあっても第１モータのトルクを最大にすることができる。
（５）高電圧側電圧を増加したときに第２電流が増加したら更に高電圧側電圧を増加する。
（６）高電圧側電圧を増加したときに第２電流が減少したら高電圧側電圧を減少する。
（７）高電圧側電圧を減少したときに第２電流が増加したら更に高電圧側電圧を減少する。
（８）高電圧側電圧を減少したときに第２電流が減少したら高電圧側電圧を増加する。

コンバータを備える態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、運転者の操作に応じて走行用の駆動指令を設定すると共に前記駆動指令に基づいて前記エンジンを駆動制御し、更に前記第１制御の制御主体である第１制御部と、前記第１制御部との通信により前記駆動指令に基づいて前記第１インバータと前記第２インバータと前記コンバータとを制御すると共に前記第２制御の制御主体である第２制御部と、を有し、前記第１制御部は、前記インバータ故障が前記第２制御部との通信の異常によるものであるときには、前記第２制御部による前記第２制御を禁止して前記第１制御を実行するものとしてもよい。こうすれば、制御装置を第１制御部と第２制御部とに分離して分散制御している場合でも、より適正に退避走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される退避走行設定処理の一例を示すフローチャートである。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される第１制御によるインバータレス走行時の処理の一例を示すフローチャートである。 モータＥＣＵ４０により実行される第２制御によるインバータレス走行時の処理の一例を示すフローチャートである。 モータＭＧ１の全波整流トルクとモータＭＧ１の回転数と高電圧側電圧ＶＨとの関係の一例を示す説明図である。 プラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を用いて説明する説明図である。 変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、昇圧コンバータ５５と、システムメインリレー５６と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。

図２に示すように、インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されている。このインバータ４１は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。

昇圧コンバータ５５は、インバータ４１，４２が接続された高電圧側電力ライン５４ａと、バッテリ５０が接続された低電圧側電力ライン５４ｂと、に接続されている。この昇圧コンバータ５５は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン５４ａおよび低電圧側電力ライン５４ｂの負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によってトランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。また、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（高電圧側電力ライン５４ａの電圧（高電圧電圧））ＶＨやコンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（低電圧側電力ライン５４ｂの電圧（低電圧側電圧））ＶＬ，リアクトルＬの端子に取り付けられた電流センサ５５ａからのリアクトルＬに流れる電流（リアクトル電流）ＩＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電圧（バッテリ電圧）ＶＢやバッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電流（バッテリ電流）ＩＢ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの温度（バッテリ温度）Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ電流ＩＢの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇圧コンバータ５５との接続および接続の解除を行なう。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）、後進ポジション（Ｒポジション）、ニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進ポジション（Ｄポジション）などがある。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードや、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行（ＥＶ走行）モードで走行する。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）要求パワーＰｄ＊を計算する。続いて、要求パワーＰｄ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて車両に要求される（エンジン２２に要求される）要求パワーＰｅ＊を設定する。次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて高電圧側電力ライン５４ａ（コンデンサ５７）の目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうと共に高電圧側電力ライン５４ａの電圧（高電圧側電圧）ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２や昇圧コンバータ５５の制御については上述した。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、インバータ４１，４２を正常に作動することができない故障（インバータ故障）が生じたときの退避走行の際の動作について説明する。インバータ故障には、インバータ４１，４２に故障が生じたことによりインバータ４１，４２を正常に作動することができない場合や、モータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０との通信に異常が生じたことによりＨＶＥＣＵ７０からの指令に基づいてモータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の作動を行なうことができない場合などを挙げることができる。図３は、インバータ故障が生じたときにＨＶＥＣＵ７０により実行される退避走行設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎（例えば数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

退避走行設定処理が実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、インバータ故障が生じているか否かを判定する（ステップＳ１００）。インバータ故障が生じていないと判定したときには、本処理は不要と判断し、本処理を終了する。インバータ故障が生じていると判定したときには、インバータ４１，４２をゲート遮断し（ステップＳ１１０）、エンジン２２は運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。エンジン２２は停止中であると判定したときには、本処理は不要と判断し、本処理を終了する。エンジン２２は運転中であると判定したときには、インバータ故障がモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０との通信異常に起因するものであるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。インバータ故障がモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０との通信異常に起因するものではないと判定したときには、退避走行として図４に例示する第１制御によるインバータレス走行を実施し（ステップＳ１５０）、本処理を終了する。一方、インバータ故障がモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０との通信異常に起因するものであると判定したときには、電流センサ５５ａや電圧センサ５７ａは正常であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、電流センサ５５ａや電圧センサ５７ａは正常であると判定したときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が予め定められた所定回転数Ｎｓｅｔとなるようにエンジン２２の回転数Ｎｅが制御される制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１６０）、図５に例示する第２制御によるインバータレス走行を実施し（ステップＳ１７０）、本処理を終了する。電流センサ５５ａや電圧センサ５７ａは正常ではないと判定したときには図４に例示する第１制御によるインバータレス走行を実施し（ステップＳ１５０）、本処理を終了する。

第１制御によるインバータレス走行は、ＨＶＥＣＵ７０により図４の第１制御を実行することにより行なわれる。第１制御では、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセルペダル８３が踏み込まれてアクセルオンとされているか否かを判定する（ステップＳ２００）。アクセルオンされていないと判定したときには、駆動トルクは不要と判断し、本処理を終了する。

アクセルオンされていると判定したときには、処理判定フラグＦ１が値０であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。判定処理フラグＦ１は、この第１制御で設定されるものであり、初期値としては値０が設定されている。処理判定フラグＦ１が値０であると判定したときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを増減回転数ΔＮだけ上昇させ（ステップＳ２２０）、電流センサ５１ｂからのバッテリ電流ＩＢを入力して（ステップＳ２３０）、バッテリ電流ＩＢが増加したか否かを判定する（ステップＳ２４０）。バッテリ電流ＩＢが増加したと判定したときには、処理判定フラグＦ１に値０を設定して（ステップＳ２５０）、本処理を終了する。一方、バッテリ電流ＩＢが増加していない、即ち減少したと判定したときには、処理判定フラグＦ１に値１を設定して（ステップＳ２６０）、本処理を終了する。したがって、アクセルオンが継続されており、バッテリ電流ＩＢが増加していると判定されている間は、ステップＳ２００〜Ｓ２５０が繰り返し実行され、エンジン２２の回転数Ｎｅは増減回転数ΔＮずつ上昇する。

ステップＳ２１０で処理判定フラグＦ１が値０ではない、即ち値１であると判定したときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを増減回転数ΔＮだけ下降させ（ステップＳ２７０）、電流センサ５１ｂからのバッテリ電流ＩＢを入力して（ステップＳ２８０）、バッテリ電流ＩＢが増加したか否かを判定する（ステップＳ２９０）。バッテリ電流ＩＢが増加したと判定したときには、処理判定フラグＦ１に値１を設定して（ステップＳ３００）、本処理を終了する。一方、バッテリ電流ＩＢが増加していない、即ち減少したと判定したときには、処理判定フラグＦ１に値０を設定して（ステップＳ３１０）、本処理を終了する。したがって、アクセルオンが継続されており、バッテリ電流ＩＢが増加していると判定されている間は、ステップＳ２００，Ｓ２１０，Ｓ２７０〜Ｓ３００が繰り返し実行され、エンジン２２の回転数Ｎｅは増減回転数ΔＮずつ下降する。

こうした第１制御により、エンジン２２の回転数Ｎｅは、バッテリ電流ＩＢが最大となる回転数に収束する。バッテリ電流ＩＢは、エンジン２２の運転に伴ってモータＭＧ１が連れ回され、モータＭＧ１の逆起電圧により高電圧側電力ライン５４ａから昇圧コンバータ５５および低電圧側電力ライン５４ｂを介してバッテリ５０に流れる電流である。このため、バッテリ電流ＩＢが大きいほどモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が大きくなる。したがって、第１制御は、バッテリ電流ＩＢが最大となるようにエンジン２２の回転数Ｎｅを制御するものであり、言い換えれば、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が最大となるようにエンジン２２の回転数Ｎｅを制御するものとなる。モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）は、モータＭＧ１の逆起電圧と高電圧側電圧ＶＨとの電位差によって定まるが、図６に示すように、高電圧側ＶＨによってモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が最大となるモータＭＧ１の回転数が異なるものとなる。また、同じ高電圧側電圧ＶＨでも、モータＭＧ１の製造バラツキやモータＭＧ１の温度，電圧センサのセンサ誤差などによりモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が最大となるモータＭＧ１の回転数が異なるものとなる。実施例では、こうした事情を考慮し、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大とするために、第１制御を行なうのである。なお、アクセルオンのときにモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大とするのは、インバータ４１を正常に作動させることができるときに比してあまり大きな回生トルクをモータＭＧ１から出力することができないためである。

図７は、モータＭＧ１に逆起電力を生じさせることにより生じる全波整流トルク（回生トルク）により走行する際のプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を用いて説明する説明図である。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリアの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤの回転数Ｎｒを示す。また、Ｒ軸上の太線矢印はモータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを示す。図示するように、モータＭＧ１に逆起電力を生じさせることにより生じる全波整流トルクがプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用し、この駆動トルクにより走行する。

第２制御によるインバータレス走行は、モータＥＣＵ４０により図５の第２制御を実行することにより行なわれる。第２制御では、図３の退避走行設定処理で説明したように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が予め定められた所定回転数Ｎｓｅｔとなるようにエンジン２２の回転数Ｎｅが制御されている。ここで、所定回転数Ｎｓｅｔは、高電圧側電圧ＶＨとして予め定めた電圧Ｖ１（例えば、３５０Ｖなど）のときにモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大とするモータＭＧ１の回転数（例えば、６５００ｒｐｍなど）である。

第２制御が実行されると、モータＥＣＵ４０は、まず、アクセルペダル８３が踏み込まれてアクセルオンとされているか否かを判定する（ステップＳ４００）。アクセルオンされていないと判定したときには、駆動トルクは不要と判断し、本処理を終了する。

アクセルオンされていると判定したときには、処理判定フラグＦ２が値０であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。判定処理フラグＦ２は、この第２制御で設定されるものであり、初期値としては値０が設定されている。処理判定フラグＦ２が値０であると判定したときには、高電圧側電圧ＶＨを増減電圧ΔＶだけ上昇させ（ステップＳ４２０）、電流センサ５５ａからのリアクトル電流ＩＬを入力して（ステップＳ４３０）、リアクトル電流ＩＬが増加したか否かを判定する（ステップＳ４４０）。リアクトル電流ＩＬが増加したと判定したときには、処理判定フラグＦ２に値０を設定して（ステップＳ４５０）、本処理を終了する。一方、リアクトル電流ＩＬが増加していない、即ち減少したと判定したときには、処理判定フラグＦ２に値１を設定して（ステップＳ４６０）、本処理を終了する。したがって、アクセルオンが継続されており、リアクトル電流ＩＬが増加していると判定されている間は、ステップＳ４００〜Ｓ４５０が繰り返し実行され、高電圧側電圧ＶＨは増減電圧ΔＶずつ上昇する。なお、高電圧側電圧ＶＨの制御は、昇圧コンバータ５５により行なうことができる。

ステップＳ４１０で処理判定フラグＦ２が値０ではない、即ち値１であると判定したときには、高電圧側電圧ＶＨを増減電圧ΔＶだけ下降させ（ステップＳ４７０）、電流センサ５５ａからのリアクトル電流ＩＬを入力して（ステップＳ４８０）、リアクトル電流ＩＬが増加したか否かを判定する（ステップＳ４９０）。リアクトル電流ＩＬが増加したと判定したときには、処理判定フラグＦ２に値１を設定して（ステップＳ５００）、本処理を終了する。一方、リアクトル電流ＩＬが増加していない、即ち減少したと判定したときには、処理判定フラグＦ２に値０を設定して（ステップＳ５１０）、本処理を終了する。したがって、アクセルオンが継続されており、リアクトル電流ＩＬが増加していると判定されている間は、ステップＳ４００，Ｓ４１０，Ｓ４７０〜Ｓ５００が繰り返し実行され、高電圧側電圧ＶＨは増減電圧ΔＶずつ下降する。

こうした第２制御により、高電圧側電圧ＶＨは、リアクトル電流ＩＬが最大となる電圧に収束する。リアクトル電流ＩＬは、モータＭＧ１の逆起電圧により高電圧側電力ライン５４ａから昇圧コンバータ５５を介して低電圧側電力ライン５４ｂに流れる電流である。このため、リアクトル電流ＩＬが大きいほどモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が大きくなる。したがって、第２制御は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を所定回転数Ｎｓｅｔとした状態で、リアクトル電流ＩＬが最大となるように高電圧側電圧ＶＨを制御するものであり、言い換えれば、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が最大となるように高電圧側電圧ＶＨを制御するものとなる。上述したように、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）は、モータＭＧ１の逆起電圧と高電圧側電圧ＶＨとの電位差によって定まるが、図６に示すように、高電圧側ＶＨによってモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が最大となるモータＭＧ１の回転数が異なるものとなる。また、同じ高電圧側電圧ＶＨでも、モータＭＧ１の製造バラツキやモータＭＧ１の温度，電圧センサのセンサ誤差などによりモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）が最大となるモータＭＧ１の回転数が異なるものとなる。実施例では、こうした事情を考慮し、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大とするために、第２制御を行なうのである。

第１制御に代えて第２制御を実行するのは、第１制御より高い精度でモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大にするためである。低電圧側電力ライン５４ｂには、図１には図示しないが補機などの電源としての補機用バッテリに電力供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータが取り付けられていたり、乗員室のエアコンのコンプレッサへの電力供給のためのＤＣ／ＡＣコンバータが取り付けられている場合があり、この場合、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）による電流とバッテリ電流ＩＢとに乖離が生じる。一方、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）による電流とリアクトル電流ＩＬとには乖離が生じない。このため、第２制御の方が高い精度でモータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大にすることができる。したがって、第２制御によるインバータレス走行を実行することができるときには、第２制御を実行することが望ましい。

インバータ故障がＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との通信異常に起因するものであるときには、通信異常によりＨＶＥＣＵ７０から昇圧コンバータ５５の制御指令をモータＥＣＵ４０に送信することができないため、第２制御を実行することができない。また、インバータ故障がＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との通信異常に起因するものではないときでも、電流センサ５５ａや電圧センサ５７ａが正常ではないときには第２制御を実行することができない。実施例では、これらの場合、第２制御に比して精度が落ちるが、退避走行できないことを回避するために、第１制御を実行する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータ故障がＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との通信異常に起因するものであるときや、インバータ故障がＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との通信異常に起因するものではないときでも電流センサ５５ａや電圧センサ５７ａが正常ではないときには、インバータ４１，４２をゲート遮断し、バッテリ電流ＩＢが最大となるようにエンジン２２の回転数Ｎｅを制御する。これにより、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大とすることができる。この結果、退避走行する際に、より大きなトルクをモータＭＧ１から出力することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータ故障がＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との通信異常に起因するものではないときに電流センサ５５ａや電圧センサ５７ａが正常に作動するときには、インバータ４１，４２をゲート遮断し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を所定回転数Ｎｓｅｔとした状態で、リアクトル電流ＩＬが最大となるように高電圧側電圧ＶＨを制御する。これにより、モータＭＧ１の全波整流トルク（回生トルク）を最大とすることができる。この結果、退避走行する際に、より大きなトルクをモータＭＧ１から出力することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータ故障がＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との通信異常に起因するものではないときに電流センサ５５ａや電圧センサ５７ａが正常に作動するときには、第２制御によるインバータレス走行を実施するものとした。しかし、インバータ故障のときには、故障の要因に拘わらずに、退避走行として常に第１制御によるインバータレス走行を実施するものとしてもよい。

実施例では、バッテリ５０とインバータ４１，４２との間に昇圧コンバータ５５を備えるハイブリッド自動車２０に本発明を適用したが、図８の変形例のハイブリッド自動車２０Ｂに示すように、昇圧コンバータ５５を備えないものとしてもよい。この場合、インバータ故障のときには退避走行として常に第１制御によるインバータレス走行を実施すればよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」に相当する。また、低電圧側電力ライン５４ｂが「第１電力ライン」に相当し、高電圧側電力ライン５４ａが「第２電力ライン」に相当し、昇圧コンバータ５５が「コンバータ」に相当する。さらに、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とバッテリＥＣＵ５２とが「第１制御部」に相当し、モータＥＣＵ４０が「第２制御部」に相当する。なお、バッテリ電流ＩＢが「第１電流」に相当し、リアクトル電流ＩＬが「第２電流」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，２０Ｂ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧側電力ライン、５４ｂ 低電圧側電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、５５ａ 電流センサ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (5)

1. エンジンと、
   回転により逆起電圧を生じる第１モータと、
   ３つの回転要素が車軸に連結された駆動軸と前記エンジンと前記第１モータとに接続された遊星歯車機構と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
   前記第１モータを駆動する第１インバータと、
   前記第２モータを駆動する第２インバータと、
   前記第１インバータおよび前記第２インバータを介して前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能な蓄電装置と、
   前記エンジンと前記第１インバータと前記第２インバータとを制御する制御装置と、
   を備えるハイブリッド自動車において、
   前記制御装置は、前記第１インバータおよび前記第２インバータを正常に作動することができないインバータ故障が生じている最中にアクセルがオン操作された退避走行時には、前記第１インバータおよび前記第２インバータをゲート遮断した状態で前記蓄電装置に流れる第１電流が最大となるように前記エンジンの回転数を制御する第１制御を実行する、
   ハイブリッド自動車。
2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御装置は、前記第１制御として、前記エンジンの回転数を増減したときの前記第１電流の増減に基づいて前記第１電流が最大となるように前記エンジンの回転数を制御する、
   ハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
   前記蓄電装置が接続された第１電力ラインと前記第１インバータおよび前記第２インバータが接続された第２電力ラインに接続され、前記第２電力ラインの高電圧側電圧を調整することにより前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間で電力のやりとりを行なうコンバータを備え、
   前記制御装置は、前記コンバータも制御するものであり、
   前記制御装置は、前記退避走行時に前記第２電力ラインから前記第１電力ラインに流れる第２電流を検出することができると共に前記高電圧側電圧を検出することができるときには、前記第１制御に代えて、前記第１インバータおよび前記第２インバータをシャットダウンした状態で前記第１モータが所定回転数で回転するように前記エンジンの回転数を制御すると共に前記第２電流が最大となるように前記高電圧側電圧を制御する第２制御を実行する、
   ハイブリッド自動車。
4. 請求項３記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御装置は、前記第２制御として、前記高電圧側電圧を増減したときの前記第２電流の増減に基づいて前記第２電流が最大となるように前記高電圧側電圧を制御する、
   ハイブリッド自動車。
5. 請求項３または４記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御装置は、運転者の操作に応じて走行用の駆動指令を設定すると共に前記駆動指令に基づいて前記エンジンを駆動制御し、更に前記第１制御の制御主体である第１制御部と、前記第１制御部との通信により前記駆動指令に基づいて前記第１インバータと前記第２インバータと前記コンバータとを制御すると共に前記第２制御の制御主体である第２制御部と、を有し、
   前記第１制御部は、前記インバータ故障が前記第２制御部との通信の異常によるものであるときには、前記第２制御部による前記第２制御を禁止して前記第１制御を実行する、
   ハイブリッド自動車。

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