JP3875698B2

JP3875698B2 - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JP3875698B2
Application number: JP2004166941A
Authority: JP
Inventors: 健治中島
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: JP2005344648A

Description

本発明は、エンジンと、発電機を兼ねるモータ発電機とを有し、これらの出力トルクを、遊星歯車機構からなる差動装置でトルクを合成して駆動輪に伝達すると共に、駆動輪を直接駆動するための駆動モータを備えたハイブリッド車両に関するものである。

この種のハイブリッド車両としては、例えば車両の停止に伴ってエンジンを停止する、所謂アイドリングストップの状態から、車両を発進する際には、通常はモータ発電機によってエンジンを始動するが、このモータ発電機に異常が生じた時には、まず駆動モータによって車両を走行させ、車両の走行速度が所定値以上になったら、モータ発電機の回転状態を規制する摩擦要素、即ちクラッチを締結し、その状態で、駆動モータのトルクでエンジンを始動するものがある（例えば特許文献１）。なお、この従来技術では、モータ発電機の異常時、一旦、エンジンを始動したら、走行速度が低下しても、若しくは車両が停止しても、エンジンを停止しない。
特開２０００−３４１８０４公報

ところで、モータ発電機の異常といっても、その実体は、種々に考えられる。例えば、モータ発電機自体が短絡等の異常なのか、或いはモータ発電機の回転状態、例えばモータ発電機の回転角度を検出するためのセンサが短絡等の異常なのかといった内容である。しかしながら、上記特許文献１は、これらを考慮していないため、次のような問題がある。例えば、インバータ回路等の駆動回路は正常で、モータ発電機自体が短絡等の異常である場合に、上記特許文献１に記載されるような制御を行うと、エンジンを始動する以前に、車両の走行に伴ってモータ発電機が所謂連れ回りされて逆起電力が発生するため、駆動回路に多大の電流が流れて駆動回路が新たに故障する恐れがある。一方、モータ発電機自体は正常で、回転状態を検出するセンサ自体が異常である場合には、モータ発電機を回転させても駆動回路に対しては問題はないのだが、前記のモータ発電機自体の故障を考慮して、エンジンを始動する際にはじめから摩擦要素を締結してモータ発電機の回転状態を規制してしまうと、車両及びエンジンの両方の回転を同時に上昇させる必要があり、駆動モータの負荷が大きいという問題がある。
本発明は上記諸問題を解決するために開発されたものであり、インバータ回路等の駆動回路を保護すると共にエンジン始動の際の駆動モータの負荷を軽減することが可能なハイブリッド車両を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、バッテリの電力で電動機として機能すると共に発電機として機能してバッテリに電力を蓄電するモータ発電機と、バッテリの電力で駆動輪を駆動する駆動モータと、前記駆動モータを制御する駆動モータ制御手段と、第１軸に前記エンジンの出力軸が接続され、且つ第２軸に前記モータ発電機の出力軸が接続され、且つ第３軸に前記駆動輪が接続された差動装置と、前記モータ発電機の回転状態を規制するために締結解放自在に配設された摩擦要素と、前記摩擦要素の締結解放を制御する摩擦要素制御手段と、前記モータ発電機の回転状態を検出するためのセンサの異常を検出するセンサ異常検出手段と、前記モータ発電機自体の異常を検出するモータ発電機異常検出手段と、前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、車両の停止に伴ってエンジンが停止している状態で、前記センサ異常検出手段によりセンサの異常が検出されたときには、前記摩擦要素を解放した後、前記駆動モータの回転速度を所定回転速度まで増大させ、その後、前記摩擦要素を締結することでエンジンを始動する第１異常モードエンジン始動手段と、車両の停止に伴ってエンジンが停止している状態で、前記モータ発電機異常検出手段によりモータ発電機自体の異常が検出されたときには、前記摩擦要素の締結後に、前記駆動モータの回転速度を増大させてエンジンを始動する第２異常モードエンジン始動手段とを備えたことを特徴とするものである。

而して、本発明のハイブリッド車両によれば、差動装置の第１軸にエンジンの出力軸を接続し且つ第２軸にモータ発電機の出力軸を接続し且つ第３軸に駆動輪を接続し、エンジンの出力トルクとモータ発電機の出力トルクとを差動装置で合成して駆動輪に伝達すると共に、車両の停止に伴ってエンジンが停止している状態で、モータ発電機の回転状態を検出するためのセンサの異常が検出されたときには、モータ発電機の回転状態を規制する摩擦要素を解放した後、駆動モータの回転速度を所定回転速度まで増大させ、その後、摩擦要素を締結してモータ発電機の回転状態を規制することでエンジンを始動し、且つ車両の停止に伴ってエンジンが停止している状態で、モータ発電機自体の異常が検出されたときには、モータ発電機の回転状態を規制する摩擦要素の締結後に、駆動モータの回転速度を増大させてエンジンを始動する構成としたため、モータ発電機自体は正常であり、当該モータ発電機の回転状態を検出するためのセンサの異常が検出されたときには、まず、所定回転速度までは、摩擦要素を解放したままであるため、駆動モータのトルクは、モータのイナーシャ上昇（回転速度上昇）のみに消費される。次に、所定回転速度となると、摩擦要素の締結が行われ、エンジンイナーシャの上昇（回転速度の上昇）が行われる。このとき、駆動モータ側から差動装置を介して見たモータ発電機の等価イナーシャは、駆動輪に連結する駆動モータ側の等価イナーシャよりも小さな値となるため、駆動モータ側のイナーシャによるフライホイール効果と駆動モータのトルクとで、エンジンイナーシャの上昇（回転速度の上昇）が行われるため、はじめから摩擦要素を締結した場合に比べて、駆動モータの負荷が小さくなる。また、モータ発電機自体の異常が検出されたときには、モータ発電機の回転状態を規制することにより、インバータ回路等の駆動回路を保護することができる。

以下、本発明のハイブリッド車両の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のハイブリッド車両の一実施形態を示す回転駆動源及び駆動系の概略構成図である。本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン１及び発電機及び電動機として作用する３相同期モータ／発電機で構成される交流式のモータ／発電機２の出力側が、夫々、トルク合成機構である差動装置（遊星歯車機構）３の入力側に接続され、この差動装置３の出力側が、トルク合成歯車機構１４及び駆動モータ用クラッチ１５を介して、トルクコンバータ等の発進装置を搭載していないトランスミッション４の入力側に接続され、トランスミッション４の出力側が終減速装置２０等を介して駆動輪５に接続されている。なお、モータ／発電機２は、固定側のステータ２Ｓと回転側のロータ２Ｒとを備えている。

差動装置３は、トルク合成機構として遊星歯車機構２１を備えて構成されている。この遊星歯車機構２１は、エンジン１とモータ／発電機２との間で差動機能を発現しながらトルク合成機構をなすものである。そして、サンギヤＳと、その外周側に等角間隔で噛合する複数のピニオンＰと、各ピニオンＰを連結するピニオンキャリヤＣと、ピニオンＰの外側に噛合するリングギヤＲとを備え、この遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣがエンジン（図ではＥＮＧ）１に接続され、同じく遊星歯車機構２１のサンギヤＳがモータ／発電機２のロータ２Ｒに連結され、同じく遊星歯車機構２１のリングギヤＲがトルク合成歯車機構１４の入力側に連結されている。

一方、前記トルク合成歯車機構１４には、モータ／発電機２とは個別の駆動モータ１１も接続されている。このトルク合成歯車機構１４は、二つのドライブギヤ３１，３２が一つのドリブンギヤ３３に噛合しており、ドリブンギヤ３３はトランスミッション４の入力側に接続されている。そして、一方のドライブギヤ３１に遊星歯車機構２１のリングギヤＲが接続され、他方のドライブギヤ３２に駆動モータ１１の出力軸が接続され、これらの歯車機構によって、両者の出力トルクが合成される。なお、駆動モータ１１も、固定側のステータ１１Ｓと回転側のロータ１１Ｒとを備えており、後述する駆動モータ用駆動回路１０からの印加電流によっては、モータ／発電機２と同様に、電力発電を行い、バッテリ６を充電することもできる。ちなみに、この実施形態では、変速装置４の各種クラッチ等の摩擦要素や、後述するモータ／発電機用ブレーキ１６、駆動モータ用クラッチ１５の締結解放に用いられる流体圧を創成する図示しないオイルポンプが設けられている。

また、モータ／発電機２のロータ２Ｒには、その回転状態を規制するためのモータ／発電機用ブレーキ１６が設けられており、このモータ／発電機用ブレーキ１６を締結するとモータ／発電機２のロータ２Ｒが固定される。また、前記駆動モータ用クラッチ１５は、トルク合成歯車機構１４の出力側、つまりドリブンギヤ３３とトランスミッション４の入力側との間に介装されており、この駆動モータ用クラッチ１５を締結することにより駆動モータ１１を含むパワーユニットとトランスミッション４とを結合し、当該駆動モータ用クラッチ１５を解放することによりパワーユニットとトランスミッション４とを切断することができる。そして、これらのクラッチ１５，１６の締結解放は、各クラッチ１５，１６への作動流体圧を制御する圧力制御弁のソレノイドへの制御信号ＤＣＳ，ＧＣＳによって制御されており、それらのクラッチ制御信号ＤＣＳ，ＧＣＳが高レベルにあるとき各クラッチ１５，１６が締結され、当該クラッチ制御信号ＤＣＳ，ＧＣＳが低レベルにあるとき各クラッチ１５，１６が解放される。また、クラッチ制御信号ＤＣＳ，ＧＣＳは、前記低レベルと高レベルとの間で無段階に調整可能であり（実質的にはディジタル化される）、各クラッチ１５，１６の締結状態は、種々の締結力を発現することができる。

図２には、本実施形態のハイブリッド車両の駆動制御を行うシステム構成を示す。本実施形態では、エンジン１はエンジン用コントローラＥＣによって制御され、モータ／発電機２は充電可能なバッテリ６に接続されたモータ／発電機用駆動回路７によって駆動制御され、駆動モータ１１は充電可能なバッテリ６に接続された駆動モータ用駆動回路１０によって駆動制御される。

モータ／発電機用駆動回路７や駆動モータ用駆動回路１０は、バッテリ６に接続されたチョッパと、このチョッパとモータ／発電機２又は駆動モータ１１との間に接続された例えば６つのＩＧＢＴを有して直流を３相交流に変換するインバータとで構成され、チョッパにモータ／発電機用コントローラ１２からのデューティ制御信号ＧＤＳ，ＤＤＳが入力されることにより、このデューティ制御信号ＧＤＳ，ＤＤＳに応じたデューティ比のチョッパ信号をインバータに出力する。このインバータは、例えばモータ／発電機２のロータ２Ｒの回転角度或いは回転位置を検出する回転角度センサの回転角度検出信号に基づいて、モータ／発電機２の正回転時及び逆回転時に電動機又は発電機として作用させるように、その回転に同期した周波数で駆動する３相交流を形成するように、例えば前記各ＩＧＢＴのゲート制御信号を形成する。ちなみに、モータ／発電機２及び駆動モータ１１はエンジン１同様、車両を駆動するためにも用いられるので、車両を駆動する側への回転方向を正方向又は正回転とし、その逆方向への回転方向を負方向又は逆回転と定義する。
さらに、トランスミッション４は、変速装置用コントローラＴＣによって走行速度とスロットル開度とをもとに予め設定された変速制御マップを参照して決定された例えば第１速〜第４速の変速比に制御される。

また、エンジン１及びモータ／発電機２及び駆動モータ１１には、その出力軸の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ８及びモータ／発電機回転速度センサ９及び駆動モータ回転速度センサ１７が設けられていると共に、自車両の走行速度を検出する走行速度センサ２２及び図示しないセレクトレバーで選択されたレンジ位置（前進走行レンジ位置、非走行レンジ位置、後退走行レンジ位置等）に応じたレンジ信号を出力するインヒビタースイッチ２３及びアクセルペダルの踏込みに応じたスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２４が設けられ、エンジン回転速度センサ８のエンジン回転速度Ｎ_E及びモータ／発電機回転速度センサ９のモータ／発電機回転速度Ｎ_M/G及び駆動モータ回転速度センサ１７の駆動モータ回転速度Ｎ_M及び走行速度センサ２２の走行速度Ｖ及びインヒビタースイッチ２３のレンジ信号ＲＳ及びスロットル開度センサ２４のスロットル開度ＴＨ等がモータ／発電機用コントローラ１２に供給される。

また、前記モータ／発電機２には、その回転角度或いは回転位置を検出するための回転角度センサ２５が設けられている。この回転角度センサ２５は、所謂レゾルバ回転角度センサであり、ステータ２Ｓには、高周波の正弦電流を供給する励磁コイルと余弦電流を供給する励磁コイルと位置出力コイルとを配設し、ロータ２Ｒには、検出コイルと回転トランスとを配設し、各励磁コイルに流れる電流によって回転トランスを励磁し、その際の位置出力コイルの交流電圧を出力として得るものである。このとき、一方の励磁コイル印加電圧と、位置出力コイル電圧の励磁電流に対する位相がモータ／発電機２の回転角度に比例するようになっている。このため、モータ／発電機２が停止していても、その回転角度の検出が可能となる。従って、この回転角度センサ２５には、モータ／発電機２の回転角度を検出するための電流センサ（以下、回転角度用電流センサ）２６及び電圧センサ（以下、回転角度用電圧センサ）２７が設けられている。更に、前記モータ／発電機用駆動回路７のインバータには、モータ／発電機２自体の電流を検出する電流センサ２８も設けられている。そして、回転角度センサ２５で検出された回転角度θ及び回転角度用電流センサ２６で検出された回転角度用電流ｉθ及び回転角度用電圧センサ２７で検出された回転角度用電圧Ｖθ及び電流センサ２８で検出されたモータ／発電機電流ｉ_M/Gもモータ／発電機用コントローラ１２に供給される。

また、バッテリ６の充電量も、駆動モータ用駆動回路１０を介してモータ／発電機用コントローラ１２でモニタされている。
また、前記モータ／発電機用コントローラ１２は、前記変速装置用コントローラＴＣと相互通信を行い、上述の信号を変速装置用コントローラＴＣに出力するとともに、例えば変速装置４のギヤ比（変速段）や摩擦要素の締結解放状態、即ち各摩擦要素への作動油圧の指令値、或いは変速装置４の入力軸回転速度や出力軸回転速度といった情報を、変速装置信号ＴＳとして入力するように構成されている。

また、このモータ／発電機用コントローラ１２は、前記エンジン用コントローラＥＣとも相互通信を行い、例えばアクセルペダルの踏込み量やエンジン１の運転状態、即ち吸入空気量、空燃比、点火時期、冷却水温、或いはエンジン１の爆発状態などの情報を、エンジン信号ＥＳとして入力するように構成されている。また、このエンジン用コントローラＥＣは、前記モータ／発電機用コントローラ１２からエンジントルクの要求があった場合には、その要求に応じてエンジントルクを制御するように構成されている。
前記モータ／発電機用コントローラ１２は、少なくとも入力側インタフェース回路１２ａ、演算処理装置１２ｂ、記憶装置１２ｃ及び出力側インタフェース回路１２ｄを有するマイクロコンピュータ１２ｅで構成されている。

入力側インタフェース回路１２ａには、エンジン回転速度センサ８のエンジン回転速度Ｎ_E、モータ／発電機回転速度センサ９のモータ／発電機回転速度Ｎ_M/G、駆動モータ回転速度センサ１７の駆動モータ回転速度Ｎ_M、走行速度センサ２２の走行速度Ｖ、インヒビタースイッチ２３のレンジ信号ＲＳ、スロットル開度センサ２４のスロットル開度検出値ＴＨ、回転角度センサ２５のモータ／発電機回転角度θ、回転角度用電流センサ２６の回転角度用電流ｉθ、回転角度用電圧センサ２７の回転角度用電圧Ｖθ、電流センサ２８のモータ／発電機電流ｉ_M/G、バッテリ６の充電状態、エンジン用コントローラＥＣのエンジン信号ＥＳ及び変速装置用コントローラの変速装置信号ＴＳが入力されている。

演算処理装置１２ｂは、例えばキースイッチ（図示せず）がオン状態となって所定の電源が投入されることにより作動状態となり、先ず初期化を行ってから、例えば後述する図３の演算処理に従って、エンジン回転速度Ｎ_E、モータ／発電機回転速度Ｎ_M/G、駆動モータ回転速度Ｎ_M、走行速度Ｖ、レンジ信号ＲＳ、スロットル開度ＴＨ等に基づいてモータ／発電機２、駆動モータ１１、モータ／発電機用ブレーキ１６、駆動モータ用クラッチ１５を制御する。ちなみに、この実施形態では、走行レンジ位置において車両の停車時にはエンジン１の回転を停止する、所謂アイドリングストップを行うように構成されている。

記憶装置１２ｃは、演算処理装置１２ｂの演算処理に必要な処理プログラムを予め記憶していると共に、演算処理装置１２ｂの演算過程で必要な各種データを記憶する。
出力側インタフェース回路１２ｄは、演算処理装置１２ｂの演算結果であるデューティ制御信号ＧＤＳ，ＤＤＳ及びクラッチ制御信号ＧＣＳ，ＤＤＳを出力する。
次に、前記モータ／発電機用コントローラ１２内で行われる数ある演算処理のうちから、車両の走行状態を制御する演算処理について、図３のフローチャートを伴って説明する。この演算処理は、前記モータ／発電機用コントローラ１２内の演算処理装置１２ｂで所定サンプリング時間ΔＴ毎のタイマ割込処理によって行われる。また、このフローチャートでは特に通信のステップを設けていないが、必要な情報やプログラムは随時入力インターフェース１２ａを介して外部や記憶装置１２ｃから読込まれ、演算処理中の情報は随時記憶装置１２ｃに記憶される。

この演算処理では、まずステップＳ１で、回転角度用電流センサ２６で検出された回転角度用電流ｉθ、回転角度用電圧センサ２７で検出された回転角度用電圧Ｖθ、モータ／発電機電流ｉ_M/Gを読込む。
次にステップＳ２に移行して、モータ／発電機電流ｉ_M/Gの値が正常であるか否か、即ちモータ／発電機２自体が正常であるか否かを判定し、モータ／発電機電流ｉ_M/Gの値が正常である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ５に移行する。

ステップＳ３では、以下のようにして回転角度センサ２５が正常か否かの判定を行い、回転角度センサ２５が正常である場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合にはステップＳ６に移行する。即ち、励磁コイルの断線時には、当該励磁コイルに電圧を印加しても電流が流れないので、励磁コイルに電流が流れないときには励磁コイルの断線による異常であると判定する。また、励磁コイルの短絡時には、当該励磁コイルに電圧を印加すると、通常範囲外の電流が流れるので、励磁コイルに過大な電流が流れるときには励磁コイルの短絡による異常であると判定する。また、位置出力コイルの断線又は短絡時には、励磁コイルに電流を流しても位置出力コイルに交流電圧が発生しないので、位置出力コイルに交流電圧が発生しないときには位置出力コイルの断線又は短絡による異常であると判定する。

ステップＳ４では、回転角度センサ２５及びモータ／発電機２自体が正常であるとして、図示しない個別の演算処理に従って通常走行制御を行ってからメインプログラムに復帰する。この通常走行制御については、例えば特開２０００−３４１８０４公報に記載されるものがある。
ステップＳ５では、モータ／発電機２自体が異常であると判断してからステップＳ７に移行する。
ステップＳ６では、回転角度センサ２５が異常であると判断してからステップＳ７に移行する。
ステップＳ７では、後述する図４の演算処理に従って、フェールモード走行制御を行ってからメインプログラムに復帰する。

次に、前記図３の演算処理のステップＳ７で行われる図４の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ７１で、スロットル開度センサ２４で検出されたスロットル開度ＴＨ、走行速度センサ２２で検出された走行速度Ｖ、インヒビタスイッチ２３からレンジ信号ＲＳによるレンジ位置、駆動モータ用駆動回路１０でモニタされているバッテリ６の充電量を読込む。
次にステップＳ７２に移行して、現在、エンジン１が回転中であるか否かを判定し、エンジン１が回転中である場合にはステップＳ８４に移行し、そうでない場合にはステップＳ７３に移行する。

ステップＳ８４では、例えば特開２０００−３４１８０４公報に記載されるフェードモードパラレル走行制御、即ちエンジン１と駆動モータ１１とのトルクを合成しながら車両を走行する制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
ステップＳ７３では、現在、車両が停止中であるか否かを判定し、車両が停止中である場合にはステップＳ７７に移行し、そうでない場合にはステップＳ７４に移行する。
ステップＳ７４では、駆動モータ用クラッチ１５が締結中であるか否かを判定し、駆動モータ用クラッチ１５が締結中である場合にはステップＳ７６に移行し、そうでない場合には７５に移行する。

ステップＳ７５では、駆動モータ用クラッチ１５の締結制御を行ってからステップＳ７６に移行する。
ステップＳ７６では、例えば特開２０００−３４１８０４公報に記載されるように、駆動モータ１５のみによって車両を走行する駆動モータ走行制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
ステップＳ７７では、前記図３の演算処理のステップＳ５においてモータ／発電機２自体が異常であると判断されたか否かを判定し、モータ／発電機２自体が異常であると判断された場合にはステップＳ８２に移行し、そうでない場合、つまり回転角度センサ２５が異常である場合にはステップＳ７８に移行する。

ステップＳ７８では、後述する図５の演算処理に従って、第１フェール（異常）モードエンジン始動制御を行ってからステップＳ７９に移行する。
また、ステップＳ８２では、後述する図６の演算処理に従って、第２フェール（異常）モードエンジン始動制御を行ってからステップＳ７９に移行する。
ステップＳ７９では、エンジン用コントローラＥＣからのエンジン信号ＥＳのうち、アクセル開度の情報に基づいて、アクセルペダルが踏込まれているか否かを判定し、アクセルペダルが踏込まれている場合にはステップＳ８０に移行し、そうでない場合にはステップＳ８３に移行する。

ステップＰＳ８３では、フェールモード発電制御を行ってからステップＳ７９に戻る。このフェールモード発電制御は、駆動モータ１１を発電機として使用し、発電された電力でバッテリ６に充電する。
ステップＳ８０では、モータ／発電機用ブレーキ１６の締結制御を行ってからステップＳ８１に移行する。
ステップＳ８１では、前記ステップＳ８４と同様に、フェールモードパラレル走行制御を行ってからメインプログラムに復帰する。

次に、前記図４の演算処理のステップＳ７８で行われる図５の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ１０１で、駆動モータ用クラッチ１５の解放制御を行う。
次にステップＳ１０２に移行して、モータ／発電機用ブレーキ１６の解放制御を行う。
次にステップＳ１０３に移行して、駆動モータ１１の回転速度制御を行う。具体的には、駆動モータ１１の回転速度Ｎ_Mの増速制御を行う。
次にステップＳ１０４に移行して、駆動モータ１１の回転速度Ｎ_Mが所定値以上であるか否かを判定し、駆動モータ１１の回転速度Ｎ_Mが所定値以上である場合にはステップＳ１０５に移行し、そうでない場合には駆動モータ１１の回転速度Ｎ_Mが所定値以上になるまで判定を繰り返す。

ステップＳ１０５では、モータ／発電機用ブレーキ１６の締結制御を行う。
次にステップＳ１０６に移行して、エンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上であるか否かを判定し、エンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上である場合にはステップＳ１０７に移行し、そうでない場合にはエンジン１の回転速度Ｎ_Eが所定値以上になるまで判定を繰り返す。
ステップＳ１０７では、エンジン１に対し、燃料噴射を開始し、エンジン１の始動を試みる。

次にステップＳ１０８に移行して、駆動モータ１１のトルクＴ_Mが所定値以下であるか否かを判定し、駆動モータ１１のトルクＴ_Mが所定値以下である場合にはステップＳ１１０に移行し、そうでない場合には駆動モータ１１のトルクＴ_Mが所定値以下になるまで判定を繰り返す。
ステップＳ１１０では、エンジン１の完全爆発（以下、完爆とも記す）、即ちエンジン始動を確認したものとして図４の演算処理のステップＳ７９に移行する。なお、完爆の判定は、エンジン１が自立回転していないと到達しない所定回転速度以上で回転していることをもって行う。

次に、前記図４の演算処理のステップＳ８２で行われる図６の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ２０１で、駆動モータ用クラッチ１５の解放制御を行う。
次にステップＳ２０２に移行して、モータ／発電機用ブレーキ１６の締結制御を行う。
次にステップＳ２０３に移行して、駆動モータ１１の回転速度制御を行う。具体的には、駆動モータ１１の回転速度Ｎ_Mの増速制御を行う。

次にステップＳ２０４に移行して、エンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上であるか否かを判定し、エンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上である場合にはステップＳ２０５に移行し、そうでない場合にはエンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上になるまで判定を繰り返す。
ステップＳ２０５では、エンジン１に対し、燃料噴射を開始し、エンジン１の始動を試みる。
次にステップＳ２０６に移行して、駆動モータ１１のトルクＴ_Mが所定値以下であるか否かを判定し、駆動モータ１１のトルクＴ_Mが所定値以下である場合にはステップＳ２０８に移行し、そうでない場合には駆動モータ１１のトルクＴ_Mが所定値以下になるまで判定を繰り返す。
ステップＳ２０８では、エンジン１の完全爆発（以下、完爆とも記す）、即ちエンジン始動を確認したものとして図４の演算処理のステップＳ７９に移行する。なお、完爆の判定は、エンジン１が自立回転していないと到達しない所定回転速度以上で回転していることをもって行う。

この演算処理によれば、モータ／発電機２の回転角度θを検出するための回転角度センサ２５の断線、短絡といった異常と、モータ／発電機２自体の断線、短絡といった異常とを個別に検出し、回転角度センサ２５の異常が検出されたときには第１フェールモードエンジン始動制御が行われ、モータ／発電機２自体の異常が検出されたときには第２フェールモードエンジン始動制御が行われる。このうち、第１フェールモードエンジン始動制御は、駆動モータ用クラッチ１５が解放されている状態で、一旦、モータ／発電機用ブレーキ１６を解放し、その状態で、駆動モータ１１から正方向のトルクを出力して駆動モータ回転速度Ｎ_Mを増速し、駆動モータ回転速度Ｎ_Mが所定値以上になったら、モータ／発電機用ブレーキ１６を締結する。モータ／発電機用ブレーキ１６が解放されている状態で駆動モータ１１から正方向のトルクを出力しても、モータ／発電機２のロータ２Ｒが自在に回転する。このときの駆動モータ１１側から差動装置３の遊星歯車機構２１を介してみたモータ／発電機２の等価イナーシャは、駆動モータ１１側の等価イナーシャより小さい。そして、その状態でモータ／発電機用ブレーキ１６を締結することにより、エンジン１が正方向に回転する、即ちクランキングされ、エンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上になったら燃料を噴射してエンジン１を始動する。このとき、駆動モータ１１側のフライホイール効果もエンジン１の回転始動に作用するので、モータ／発電機用ブレーキ１６を締結したままでエンジン１を始動するよりも、駆動モータ１１は小さなトルクでエンジン１を始動することができる。一方の第２フェールモードエンジン始動制御では、モータ／発電機用ブレーキ１６を締結した状態で、駆動モータ１１から正方向のトルクを出力して駆動モータ回転速度Ｎ_M及びエンジン回転速度Ｎ_Eを増速し、つまりクランキングし、エンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上になったら燃料を噴射してエンジン１を始動する。このとき、モータ／発電機２のロータ２Ｒは回転しないので、モータ／発電機用駆動回路７のインバータに過大な電流が流れることはない。

図７は、バッテリ６の充電量が閾値より低く、アクセルペダルを解放した状態で、第１フェールモードエンジン始動制御を行ったときの駆動モータ用クラッチ１５、モータ／発電機用ブレーキ１６、駆動モータトルクＴ_M、エンジン回転速度Ｎ_E、駆動モータ回転速度Ｎ_M、モータ／発電機回転速度Ｎ_M/G、燃料噴射の経時変化を示したものである。このシミュレーションでは、時刻ｔ₀₁で駆動モータ用クラッチ１５を解放した後、時刻ｔ₀₂で駆動モータ１１から正方向のトルクを出力する。これに伴って駆動モータ１１は正方向に回転速度Ｎ_Mが増速し、モータ／発電機２は負方向に回転速度Ｎ_M/Gが増速する。また、エンジン回転速度Ｎ_Eも、差動装置３の遊星歯車機構２１のフリクションによって少し増速する。そして、時刻ｔ₀₃で駆動モータ回転速度Ｎ_Mが所定値以上となったのでモータ／発電機クラッチ１６を締結すると、モータ／発電機２の回転速度Ｎ_M/Gは急速に減速し、代わりにエンジン回転速度Ｎ_Eが正方向に増速する。その後、時刻ｔ₀₄でエンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上になったので燃料噴射を開始し、その結果、エンジン回転速度Ｎ_Eが増速し、それに伴って駆動モータ回転速度Ｎ_Mも増速し、時刻ｔ₀₅でエンジン１の完爆が確認されたので、その後は、エンジントルクで駆動モータ１１に負方向のトルクを発生させる、つまり発電を行って、フェールモード発電制御を行った。

一方、図８は、バッテリ６の充電量が閾値より低く、アクセルペダルを解放した状態で、第２フェールモードエンジン始動制御を行ったときの駆動モータ用クラッチ１５、モータ／発電機用ブレーキ１６、駆動モータトルクＴ_M、エンジン回転速度Ｎ_E、駆動モータ回転速度Ｎ_M、モータ／発電機回転速度Ｎ_M/G、燃料噴射の経時変化を示したものである。このシミュレーションでは、時刻ｔ₁₁で駆動モータ用クラッチ１５を解放すると共にモータ／発電機用ブレーキ１６を締結した後、時刻ｔ₁₂で駆動モータ１１から正方向のトルクを出力する。このとき、モータ／発電機用ブレーキ１６は締結されているので、モータ／発電機回転速度Ｎ_M/Gは増速せず、エンジン回転速度Ｎ_Eだけが差動装置３の遊星歯車機構２１の歯数比に応じて増速する。そして、時刻ｔ₁₃でエンジン回転速度Ｎ_Eが所定値以上になったので燃料噴射を開始し、その結果、エンジン回転速度Ｎ_Eが増速し、それに伴って駆動モータ回転速度Ｎ_Mも増速し、時刻ｔ₁₄でエンジン１の完爆が確認されたので、その後は、エンジントルクで駆動モータ１１に負方向のトルクを発生させる、つまり発電を行って、フェールモード発電制御を行った。

このように、本実施形態のハイブリッド車両によれば、車両の停止に伴ってエンジン１が停止している状態で、モータ／発電機２の回転角度センサ２５の異常が検出されたときには、モータ／発電機２の回転状態を規制するモータ／発電機用ブレーキ１６を解放した後、駆動モータ１１の回転速度を所定回転速度まで増大させ、その後、モータ／発電機用ブレーキ１６を締結してモータ／発電機２の回転状態を規制することでエンジン１を始動し、且つ車両の停止に伴ってエンジン１が停止している状態で、モータ／発電機２自体の異常が検出されたときには、モータ／発電機２の回転状態を規制するモータ／発電機用ブレーキ１６の締結後に、駆動モータ１１の回転速度を増大させてエンジン１を始動する構成としたため、モータ／発電機２自体は正常であり、当該モータ／発電機２の回転状態を検出するための回転速度センサ２５の異常が検出されたときには、まず、所定回転速度までは、モータ／発電機用ブレーキ１６を解放したままであるため、駆動モータ１１のトルクは、モータのイナーシャ上昇（回転速度上昇）のみに消費される。次に、所定回転速度となると、モータ／発電機用ブレーキ１６の締結が行われ、エンジンイナーシャの上昇（回転速度の上昇）が行われる。このとき、駆動モータ１１側から差動装置３を介して見たモータ／発電機２の等価イナーシャは、駆動輪に連結する駆動モータ１１側の等価イナーシャよりも小さな値となるため、駆動モータ１１側のイナーシャによるフライホイール効果と駆動モータ１１のトルクとで、エンジンイナーシャの上昇（回転速度の上昇）が行われるため、はじめからモータ／発電機用ブレーキ１６を締結した場合に比べて、駆動モータ１１の負荷が小さくなる。また、モータ／発電機２自体の異常が検出されたときには、モータ／発電機２の回転状態を規制することにより、モータ／発電機用駆動回路７のインバータに過大な電流が流れるのを回避して、それを保護することができる（請求項１に対応する効果）。

また、第１フェールモードエンジン始動制御時又は第２フェールモードエンジン始動制御時には、駆動モータ用クラッチ１５を解放する構成としたため、車両を走行することなくエンジンを始動することが可能となり、例えばバッテリの充電量が小さいときにもエンジンを始動することができる（請求項２に対応する効果）。

以上より、図１のモータ／発電機用ブレーキ１６が本発明の摩擦要素を構成し、以下同様に、図２のモータ／発電機用コントローラが駆動モータ制御手段及び摩擦要素制御手段及び第２摩擦要素制御手段を構成し、図２の回転角度用電流センサ２６及び回転角度用電圧センサ２７及び図３の演算処理のステップＳ２及びステップＳ５がセンサ異常検出手段を構成し、図２の電流センサ２８及び図３の演算処理のステップＳ３及びステップＳ６がモータ発電機異常検出手段を構成し、図２の駆動モータ用駆動回路１０及び図４の演算処理のステップＳ７１が充電状態検出手段を構成し、図４の演算処理のステップＳ７８及び図５の演算処理全体が第１異常モードエンジン始動手段を構成し、図４の演算処理のステップＳ８２及び図６の演算処理全体が第２異常モードエンジン始動手段を構成し、図１の駆動モータ用クラッチ１５が第２摩擦要素を構成している。

なお、前記実施形態では、トランスミッションとは個別に、駆動モータ用クラッチを介装したが、この駆動モータ用クラッチは、例えばトランスミッション内で変速制御を行うためのクラッチ又はブレーキと兼用してもよい。また、場合によってはトランスミッション自体を省略することも可能である。
また、前記実施形態では、コントローラにマイクロコンピュータを用いた場合について説明したが、これに代えて各種の演算回路を使用することも可能である。

本発明のハイブリッド車両の一実施形態を示す回転駆動源及び駆動系の概略構成図である。図１のハイブリッド車両の駆動制御システム構成図である。図２のモータ／発電機用コントローラで行われる演算処理を示すフローチャートである。図３の演算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。図４の演算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。図４の演算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。図５の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。図６の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１はエンジン
２はモータ／発電機
３は差動装置
４はトランスミッション
５は駆動輪
６はバッテリ
７はモータ／発電機駆動回路
８はエンジン回転速度センサ
９はモータ／発電機回転速度センサ
１０は駆動モータ駆動回路
１１は駆動モータ
１２はモータ／発電機用コントローラ
１４はトルク合成歯車機構
１５は駆動モータ用クラッチ
１６はモータ／発電機用ブレーキ
１７は駆動モータ回転速度センサ
２２は走行速度センサ
２３はインヒビタスイッチ
２４はスロットル開度センサ
２５は回転角度センサ
２６は回転角度用電流センサ
２７は回転角度用電圧センサ
２８は電流センサ
Ｓはサンギヤ
Ｒはリングギヤ
Ｃはピニオンキャリア

Claims

エンジンと、バッテリの電力で電動機として機能すると共に発電機として機能してバッテリに電力を蓄電するモータ発電機と、バッテリの電力で駆動輪を駆動する駆動モータと、前記駆動モータを制御する駆動モータ制御手段と、第１軸に前記エンジンの出力軸が接続され、且つ第２軸に前記モータ発電機の出力軸が接続され、且つ第３軸に前記駆動輪が接続された差動装置と、前記モータ発電機の回転状態を規制するために締結解放自在に配設された摩擦要素と、前記摩擦要素の締結解放を制御する摩擦要素制御手段と、前記モータ発電機の回転状態を検出するためのセンサの異常を検出するセンサ異常検出手段と、前記モータ発電機自体の異常を検出するモータ発電機異常検出手段と、前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、車両の停止に伴ってエンジンが停止している状態で、前記センサ異常検出手段によりセンサの異常が検出されたときには、前記摩擦要素を解放した後、前記駆動モータの回転速度を所定回転速度まで増大させ、その後、前記摩擦要素を締結することでエンジンを始動する第１異常モードエンジン始動手段と、車両の停止に伴ってエンジンが停止している状態で、前記モータ発電機異常検出手段によりモータ発電機自体の異常が検出されたときには、前記摩擦要素の締結後に、前記駆動モータの回転速度を増大させてエンジンを始動する第２異常モードエンジン始動手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
前記駆動輪と駆動モータとの間に配設され、両者を締結解放可能な第２の摩擦要素と、前記第２の摩擦要素の締結解放を制御する第２摩擦要素制御手段とを備え、前記第２摩擦要素制御手段は、前記第１異常モードエンジン始動手段及び第２異常モードエンジン始動手段でエンジンを始動する際、前記第２の摩擦要素を解放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。