JP6504024B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明はハイブリッド車両に関し、より特定的には、車両駆動用のモータジェネレータに設けられた回転角センサの異常時における制御に関する。

ハイブリッド車両のパワートレーン構成の一態様として、エンジン、第１のモータジェネレータ、および、第２のモータジェネレータを、遊星歯車装置によって連結する構成が特開２００７−２４４１２６号公報（特許文献１）等に記載されている。

特許文献１では、一方のモータジェネレータ（ＭＧ２）に設けられたレゾルバが動作不能となったときに、他方のモータジェネレータ（ＭＧ１）およびエンジンの出力によってリンプフォーム走行を行うことが記載されている。具体的には、レゾルバ異常のモータジェネレータ（ＭＧ２）を制御するインバータの駆動を停止するとともに、エンジンおよび正常なモータジェネレータ（ＭＧ１）からの動力を動力分轄装置（遊星歯車機構）へ入力することによりモータジェネレータ（ＭＧ２）が空転することによって、リンプフォーム走行が実現される。

特開２００７−２４４１２６号公報

しかしながら、特許文献１における、第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）にレゾルバ異常が発生したリンプフォーム走行では、正常な第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）が発電を伴う負トルクを継続的に出力することによって車両駆動力が得られる一方で、レゾルバ異常の第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）では電力が消費されない。この結果、蓄電装置の充電が促進されるため、蓄電装置の充電余地に依存して走行距離が制限されることが懸念される。また、第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）からは回生制動のためのトルク（負トルク）についても発生できなくなるので、機械的ブレーキ（たとえば、摩擦ブレーキ）の過負荷によって走行の継続が制限されることも懸念される。したがって、レゾルバ異常のモータジェネレータについてもトルク出力を可能とする制御が求められる。

一方で、このような制御を適用した車両走行では、当該モータジェネレータからの出力トルクには通常時よりも誤差が生じることが懸念される。モータジェネレータにトルク誤差が生じると、車両駆動力に誤差が生じることによって、運転性が低下することが懸念される。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、第１および第２のモータジェネレータならびにエンジンが遊星歯車装置によって機械的に連結された構成を有するハイブリッド車両において、車両駆動力を発生するモータジェネレータの回転角センサ異常時において運転性の低下を抑制しつつ走行距離の拡大を図ることである。

この発明のある局面では、ハイブリッド車両は、エンジンと、ロータに永久磁石を有する第１および第２のモータジェネレータと、出力軸と、遊星歯車装置と、第１および第２の電流センサと、第１および第２の回転角センサと、エンジンのクランク軸の回転検出センサと、第１および第２のインバータと、蓄電装置と、制御装置とを備える。出力軸は、駆動輪と機械的に接続される。遊星歯車装置は、エンジンのクランク軸、第１のモータジェネレータのロータおよび出力軸を機械的に連結する。第２のモータジェネレータのロータは、出力軸に対して機械的に接続される。第１および第２の回転角センサは、第１および第２のモータジェネレータにそれぞれ設けられる。第１および第２の電流センサは、第１および第２のモータジェネレータにそれぞれ設けられる。第１および第２のインバータは、第１および第２のモータジェネレータの出力をそれぞれ制御する。蓄電装置は、第１および第２のインバータを経由して第１および第２のモータジェネレータとの間で電力を授受する。制御装置は、第２の回転角センサに異常が発生するとともに第１の回転角センサが正常であるときの車両走行において、第２のモータジェネレータの出力を制御する。制御装置は、当該車両走行において、遊星歯車装置でのギヤ比、回転検出センサの検出値、および、第１の回転角センサの検出値から第２のモータジェネレータの回転角速度推定値を周期的に算出するとともに、回転角速度推定値から求められた回転角変化量推定値の積算によって周期的に電気角推定値を算出し、さらに、電気角推定値を用いて第２のインバータの制御指令を周期的に生成するように構成される。各周期における電気角推定値は、周期間での回転角変化量推定値と前回周期での電気角推定値との和に対して、第２のインバータの制御指令と第２の電流センサによる電流検出値とから推定演算された電気角誤差を補正することによって求められる。さらに、制御装置は、当該車両走行において、回転角速度推定値が所定の第１の判定値よりも低い、または、第１のモータジェネレータの出力トルクの絶対値が所定の第２の判定値よりも小さい場合には、第２のモータジェネレータからのトルクの出力を禁止して、エンジンおよび第１のモータジェネレータの出力によって車両を走行させる。

上記ハイブリッド車両によれば、回転角センサの異常が発生した第２のモータジェネレータについて、回転角センサが正常な第１のジェネレータの回転数およびエンジン回転数から回転数および回転角速度を推定し、推定された回転角速度の積算によって電気角推定値を周期的に算出することにより、電気角推定値を用いた出力制御（レゾルバレス制御）を実行することができる。これにより、第２のモータジェネレータに回転角センサの異常が発生した場合に、第２のモータジェネレータからのトルク出力（すなわち、電力消費）を伴ってハイブリッド車両が走行できる。さらに、第２のモータジェネレータのトルク誤差が運転性に与える影響が大きい領域（第２のモータジェネレータの低回転領域および第１のモータジェレータの低トルク領域）では、レゾルバレス制御が適用される第２のモータジェネレータからのトルク出力が禁止される。この結果、第２のモータジェネレータの回転角センサの異常時における車両走行において、車両駆動力の誤差による運転性低下を抑制しつつ、走行距離を拡大することができる。

この発明によれば、第１および第２のモータジェネレータならびにエンジンが遊星歯車装置によって機械的に連結された構成を有するハイブリッド車両において、車両駆動力を発生するモータジェネレータの回転角センサ異常時において運転性の低下を抑制しつつ走行距離の拡大を図ることができる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。 ＥＶ走行における遊星歯車機構での共線図である。 ＨＶ走行における遊星歯車機構での共線図である。 ＰＷＭ制御の基本動作を説明する概念的な波形図である。 各モータジェネレータに対する出力制御の構成を説明する機能ブロック図である。 本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるレゾルバ異常が発生したモータジェネレータに対する出力制御（レゾルバレス制御）の構成を説明する機能ブロック図である。 図７に示された電気角推定部による制御処理を説明するためのフローチャートである。 電気角推定誤差の算出原理を説明するための概念図である。 図８における電気角推定誤差の推定処理を詳細に説明するフローチャートである。 レゾルバ異常発生時の車両走行におけるＭＧ２出力制限のための制御処理を説明するフローチャートである。 レゾルバ異常発生時の車両走行における共線図である。 レゾルバ異常発生時の車両走行におけるモータジェネレータのトルク出力範囲を示す概念図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的として繰返さないものとする。

（ハイブリッド車両の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。

図１を参照して、車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ１０，２０と、遊星歯車機構３０と、駆動輪５０と、駆動輪５０に接続された出力軸６０と、「蓄電装置」を構成するバッテリ１５０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１６０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

車両１は、後程詳細に説明するように、エンジン１００を停止させてモータジェネレータ２０のみの動力を用いる電気自動車走行（ＥＶ走行）と、エンジン１００を作動させてエンジン１００およびモータジェネレータ２０の動力をともに用いるハイブリッド自動車走行（ＨＶ走行）との間で車両１の走行態様を切り替えることができる。

エンジン１００は、燃料燃焼による熱エネルギを機械的エネルギに変換する内燃機関である。エンジン１００は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて車両１が走行するための動力を、クランクシャフト１１０の回転力として発生する。クランクシャフト１１０は、遊星歯車機構３０と接続される。

エンジン１００には、クランクシャフト１１０の回転位置（クランク角）を検出するための回転検出センサ４１０が設けられている。回転検出センサ４１０の検出結果を示す信号はＥＣＵ３００に出力される。回転検出センサ４１０によって検出された回転位置の変化速度に基づき、エンジン１００の回転数（エンジン回転数）Ｎｅを検出することができる。

モータジェネレータ１０，２０の各々は、たとえば三相交流永久磁石型同期モータで構成される。すなわち、モータジェネレータ１０（第１のモータジェネレータ：ＭＧ１）のロータ１１およびモータジェネレータ２０（第２のモータジェネレータ：ＭＧ２）のロータ２１の各々は、永久磁石を有する。

モータジェネレータ１０は、エンジン１００を始動させる際にはバッテリ１５０の電力を用いてエンジン１００のクランクシャフト１１０を回転させる。また、モータジェネレータ１０は、エンジン１００の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。また、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力がモータジェネレータ２０に供給される場合もある。

モータジェネレータ２０のロータ２１は、出力軸６０に対して機械的に接続される。なお、図１の例では、モータジェネレータ２０のロータ２１が出力軸６０と直接連結されているが、当該ロータは、変速機（減速機）を経由して、出力軸６０と機械的に接続されてもよい。

なお、車両１には、機械的ブレーキとしての制動装置５５がさらに設けられる。たとえば、制動装置５５は、ＥＣＵ３００からの制御指令に応答して、円板形状のブレーキディスク５６に対してブレーキパッド（図示せず）を油圧等によって押し当てることによって生じる摩擦力により、駆動輪６０の回転を妨げるように構成される。このように、車両１では、モータジェネレータ２０による回生制動力および、制動装置５５による機械的な制動力の組み合わせによって、ユーザによるブレーキペダル（図示せず）の操作に応じた制動力が確保される。

モータジェネレータ２０は、バッテリ１５０からの供給電力およびモータジェネレータ１０による発電電力のうちの少なくとも一方を用いて出力軸６０を回転させる。また、モータジェネレータ２０は、回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。

モータジェネレータ１０にはレゾルバ４２１が設けられている。レゾルバ４２１は、モータジェネレータ１０の回転角を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。レゾルバ４２１によって検出された回転角の変化速度から、モータジェネレータ１０の回転数（ＭＧ１回転数）Ｎｍ１を検出することができる。

同様に、モータジェネレータ２０にはレゾルバ４２２が設けられている。レゾルバ４２２は、モータジェネレータ２０の回転角θ１を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。レゾルバ４２２によって検出された回転角θ２の変化速度から、モータジェネレータ２０の回転数（ＭＧ２回転数）Ｎｍ２を検出することができる。

遊星歯車機構３０は、回転要素としてサンギヤＳと、リングギヤＲと、キャリアＣＡと、ピニオンギヤＰとを含む。サンギヤＳは、モータジェネレータ１０のロータ１１に連結される。リングギヤＲは、出力軸６０に連結される。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳとリングギヤＲとに噛合する。キャリアＣＡは、エンジン１００のクランクシャフト１１０に連結されるとともに、ピニオンギヤＰが自転かつ公転できるようにピニオンギヤＰを保持する。この結果、エンジン１００のクランクシャフト１１０、モータジェネレータ１０のロータ１１、および、モータジェネレータ２０のロータ２１と接続された出力軸６０は、遊星歯車機構３０によって機械的に連結される。これにより、車両１は、エンジン１００、モータジェネレータ１０および出力軸６０（モータジェネレータ２０）の間でトルクを伝達可能に構成される。特に、遊星歯車機構３０によって連結された、クランクシャフト１１０、モータジェネレータ１０のロータ１１および、出力軸６０（モータジェネレータ２０のロータ２１）の３軸の間では、いずれか２軸へ入出力される動力（または回転数）が決定されると、残りの１軸に入出力される動力（または回転数）は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まることが知られている。

バッテリ１５０は、再充電が可能に構成された「蓄電装置」の代表例として示される。バッテリ１５０は、代表的にはニッケル水素二次電池もしくはリチウムイオン二次電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置としては、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを用いることも可能である。バッテリ１５０の電圧（以下「バッテリ電圧」とも称する）ＶＢは、たとえば２００Ｖ程度の高電圧である。

ＳＭＲ１６０は、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との間の電力線に介挿接続されている。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との導通状態および遮断状態を切り替える。

ＰＣＵ２００は、バッテリ１５０に蓄えられた直流電力を昇圧し、昇圧された電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１０およびモータジェネレータ２０に供給する。また、ＰＣＵ２００は、モータジェネレータ１０およびモータジェネレータ２０により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１５０に供給する。すなわち、バッテリ１５０は、ＰＣＵ２００を経由してモータジェネレータ１０および２０との間で電力を授受（入出力）することができる。ＰＣＵ２００の構成については図２にて詳細に説明する。

車両１は、アクセルペダルセンサ５１１と、ブレーキペダルセンサ５１２と、車速センサ５１３と、パワースイッチ５１４とをさらに備える。アクセルペダルセンサ５１１は、ドライバによるアクセルペダル（図示せず）の操作量Ａｃｃを検出する。アクセルペダルの非操作時にはＡｃｃ＝０である。ブレーキペダルセンサ５１２は、ドライバによるブレーキペダル（図示せず）の操作量Ｂｒｋを検出する。車速センサ５１３は、車両１の速度、すなわち、車速ＳＰを検出する。アクセルペダルセンサ５１１、ブレーキペダルセンサ５１２および、車速センサ５１３による検出値は、ＥＣＵ３００へ入力される。

パワースイッチ５１４は、ドライバが車両運転の開始または終了を指示する際に操作される。パワースイッチ５１４がユーザによって操作されると、信号ＰＷＲがＥＣＵ３００へ入力されるので、ＥＣＵ３００は、信号ＰＷＲに応じてパワースイッチ５１４が操作されたことを検知できる。

たとえば、ＥＣＵ３００は、運転停止状態において、ドライバがブレーキペダルを踏んだ状態でパワースイッチ５１４が操作されると、車両１を「Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態」とする。Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態では、ＳＭＲ１６０がオンされて、バッテリ１５０およびＰＣＵ１２０が導通状態となって、車両１は、アクセルペダルの操作に応じて走行可能な状態となる。

一方で、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態においてドライバがパワースイッチ５１４を操作すると、車両１は運転停止状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態）に遷移する。Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態では、ＳＭＲ１６０がオフされて、バッテリ１５０およびＰＣＵ１２０の間が電気的に遮断されて、車両１は走行不能な状態となる。

ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の走行状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。本実施の形態では、ＥＣＵ３００は単一の要素として説明を進める。ＥＣＵ３００は「制御装置」の一実施例に対応する。
（電気システムの構成）
図２は、車両１の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。

図２を参照して、ＰＣＵ２００は、コンデンサＣ１と、コンバータ２１０と、コンデンサＣ２と、インバータ２２１，２２２と、電圧センサ２３０と、電流センサ２４１，２４２とを含む。

バッテリ１５０には監視ユニット４４０が設けられている。監視ユニット４４０は、バッテリ電圧ＶＢ、バッテリ１５０の入出力電流（バッテリ電流）ＩＢ、およびバッテリ１５０の温度（バッテリ温度）ＴＢを検出して、それらの検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。コンデンサＣ１は、バッテリ１５０に並列に接続されている。コンデンサＣ１は、バッテリ電圧ＶＢを平滑化してコンバータ２１０に供給する。

コンバータ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、バッテリ電圧ＶＢを昇圧し、昇圧された電圧を電力線ＰＬ，ＮＬに供給する。また、コンバータ２１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、インバータ２２１およびインバータ２２２の一方または両方から供給された電力線ＰＬ，ＮＬの直流電圧を降圧してバッテリ１５０を充電する。

より具体的に、コンバータ２１０は、いわゆる昇圧チョッパによって構成されて、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２および後述するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ１４の各々は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間に互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間に逆並列にそれぞれ接続されている。

コンデンサＣ２は、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間に接続されている。コンデンサＣ２は、コンバータ２１０から供給された直流電圧を平滑化してインバータ２２１，２２２に供給する。

電圧センサ２３０は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわちコンバータ２１０とインバータ２２１とを結ぶ電力線ＰＬ，ＮＬ間の電圧（以下「システム電圧」とも称する）ＶＨを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。

インバータ２２１は、システム電圧ＶＨが供給されると、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１０を駆動する。これにより、モータジェネレータ１０は、トルク指令値に従ったトルクを発生するように、インバータ２２１により制御される。

インバータ２２１は、Ｕ相アーム１Ｕと、Ｖ相アーム１Ｖと、Ｗ相アーム１Ｗとを含む。各相アームは、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間に互いに並列に接続されている。Ｕ相アーム１Ｕは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を有する。Ｖ相アーム１Ｖは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を有する。Ｗ相アーム１Ｗは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を有する。各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、ダイオードＤ３〜Ｄ８が逆並列にそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、モータジェネレータ１０の各相コイルに接続されている。すなわち、モータジェネレータ１０のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３つのコイルの一方端は、中性点に共通接続されている。Ｕ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に接続されている。Ｖ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に接続されている。Ｗ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の中間点に接続されている。

インバータ２２２は、各相アーム２Ｕ〜２Ｗと、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４と、ダイオードＤ９〜Ｄ１４とを含む。なお、インバータ２２２の構成は、基本的にはインバータ２２１の構成と同等であるため、説明は繰り返さない。モータジェネレータ２０についても、トルク指令値に従ったトルクを発生するように、インバータ２２２により制御される。

モータジェネレータ１０には、レゾルバ４２１に加えて電流センサ２４１が設けられる。同様に、モータジェネレータ２０には、レゾルバ４２２に加えて電流センサ２４２が設けられる。電流センサ２４１は、モータジェネレータ１０を流れる三相電流（モータ電流ＭＣＲＴ１）を検出する。電流センサ２４２は、モータジェネレータ２０を流れる三相電流（モータ電流ＭＣＲＴ２）を検出する。これらのセンサは、検出結果を示す信号をＥＣＵ３００にそれぞれ出力する。

ＥＣＵ３００は、ドライバ操作に応じた走行が実現されるように車両１全体を制御する。具体的には、ＥＣＵ３００は、アクセルペダル操作量Ａｃｃ、ブレーキペダル操作量Ｂｒｋおよび車速ＳＰに基づいて、車両走行に必要な駆動力（駆動トルク）を算出する。さらに、当該駆動トルクを出力軸６０に作用させるための、エンジン１００およびモータジェネレータ１０，２０間の最適な出力配分を決定し、決定された出力配分に従って、モータジェネレータ１０，２０の運転指令およびエンジン１００の運転指令を生成する。エンジン１００の運転指令は、エンジン１００の停止指令および作動指令を含む。

また、ブレーキペダルの操作時には、ブレーキペダル操作量Ｂｒｋに応じた制動トルクが出力軸６０に作用するように、制動装置５０による制動トルクと、モータジェネレータ２０の回生ブレーキによる制動トルクとの配分が協調制御されるように、モータジェネレータ１０，２０、エンジン１００および制動装置５５の運転指令が生成される。一般的には、ブレーキペダルの操作時には、エンジン１００には停止指令が発せられるとともに、モータジェネレータ２０には負トルクの運転指令が発せられる。

エンジン１００の運転指令（作動時）は、目標エンジン回転数Ｎｅ＊および目標エンジントルクＴｅ＊を含む。目標エンジン回転数Ｎｅ＊および目標エンジントルクＴｅ＊は、上記出力配分に従って設定されたエンジン１００への要求パワーに従って、エンジン１００の高効率の動作領域に設定される。ＥＣＵ３００は、運転指令（目標エンジン回転数Ｎｅ＊および目標エンジントルクＴｅ＊）に従ってエンジン１００が駆動されるように、燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等を調整するためのアクチュエータ（図示せず）を制御する。

モータジェネレータ１０，２０の運転指令には、モータジェネレータ１０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１およびモータジェネレータ２０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２が含まれる。ＥＣＵ３００は、運転指令に従って、コンバータ２１０およびインバータ２２１，２２２の制御を通じて、モータジェネレータ１０，２０の出力を制御する。

ＥＣＵ３００は、コンバータ２１０の出力電圧の目標値（以下「目標システム電圧」という）ＶＨ＊を設定し、システム電圧ＶＨが目標システム電圧ＶＨ＊に追従するようにコンバータ２１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフを制御する。たとえば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフを制御する制御信号ＰＷＭＣが生成される。目標システム電圧ＶＨ＊は、モータジェネレータ１０，２０の動作状態（回転数、トルク）に応じて可変に設定される。

また、ＥＣＵ３００は、レゾルバ４２１，４２２および電流センサ２４１，２４２の出力等に基づいて、モータジェネレータ１０，２０が運転指令（トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２）に従って動作するようにインバータ２２１，２２２を制御する。

具体的には、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１０の出力を制御するために、システム電圧ＶＨ、回転角θ１（電気角）、モータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に基づいて、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の各々をスイッチング動作させるためのＰＷＭ方式の制御信号ＰＷＭ１を生成してインバータ２２１に出力する。一方、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１０の停止時には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の各々をゲート遮断するためのゲート遮断信号ＳＤＮ１を生成してインバータ２２１をシャットダウン状態とすることができる。

同様に、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ２０の出力を制御するために、システム電圧ＶＨ、回転角θ２（電気角）、モータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２に基づいて、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４の各々をスイッチング動作させるためのＰＷＭ方式の制御信号ＰＷＭ２を生成してインバータ２２２に出力する。一方、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ２０の停止時等には、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４の各々をゲート遮断するためのゲート遮断信号ＳＤＮ２を生成してインバータ２２２をシャットダウン状態とすることができる。このように、ＥＣＵ３００によるインバータ２２１，２２２の制御方式は同等である。

なお、ＥＣＵ３００は、監視ユニット４４０からのバッテリ電圧ＶＢ、バッテリ電流ＩＢ、およびバッテリ温度ＴＢに基づき、バッテリ１５０のＳＯＣ（State of Charge）、放電電力上限値ＷＯＵＴ（ＷＯＵＴ≧０，ＷＯＵＴ＝０は放電禁止）および、充電電力上限値ＷＩＮ（ＷＩＮ≦０，ＷＩＮ＝０は充電禁止）を算出する。上述のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２は、バッテリ１５０の保護のために、モータジェネレータ１０および２０の入出力電力（トルク×回転数）の和がＷＩＮ〜ＷＯＵＴの範囲内に収まるように設定される必要がある。

（車両走行におけるモータジェネレータの出力制御）
ＥＣＵ３００は、上述のＥＶ走行およびＨＶ走行を必要によって切換えながら車両１を走行させる。たとえば、車両発進時や低速走行時において、エンジン１００が低効率領域で動作することを回避するために、ＥＶ走行が選択される。

図３には、ＥＶ走行における遊星歯車機構３０での共線図が示される。
図３を参照して、遊星歯車機構３０によって機械的に連結された、モータジェネレータ１０、エンジン１００および、モータジェネレータ２０のそれぞれの回転数である、ＭＧ１回転数Ｎｍ１、エンジン回転数Ｎｅおよび、ＭＧ２回転数Ｎｍ２の間には、ギヤ比ρを用いて、下記（１）式に示す関係が成立する。したがって、ＭＧ１回転数Ｎｍ１、エンジン回転数Ｎｅおよび、ＭＧ２回転数Ｎｍ２は、共線図上で結ばれる。

ρ・Ｎｍ１＝Ｎｅ・（１＋ρ）−Ｎｍ２・Ｇｒ… （１）
なお、式（１）中において、ＧｒはＭＧ２回転数Ｎｍ２と出力軸６０の回転数の間の変速比である。以下、モータジェネレータ２０のロータ軸が変速機を介さずに出力軸６０に連結される本実施の形態では、Ｇｒ＝１として式（１）を取り扱う。

ＥＶ走行では、エンジン１００は停止されており、モータジェネレータ２０のトルク（ＭＧ２トルク）Ｔｍによって車両１の駆動力が発生される。ＥＶ走行時には、モータジェネレータ１０のトルク（ＭＧ１トルク）Ｔｇ＝０であり、モータジェネレータ１０は、モータジェネレータ２０の回転に伴って、従動的に回転される。

モータジェネレータ１０の回転数（ＭＧ１回転数Ｎｍ１）は、上記（１）式にＮｅ＝０を代入することで求められる。すなわち、Ｎｍ１＝−（１／ρ）・Ｎｍ２となり、車両１の前進時（Ｎｍ２＞０）には、モータジェネレータ１０は、図３に示されるように、負方向に回転する。

一方で、ＥＣＵ３００は、ドライバによる加速要求（アクセルペダル操作）や、バッテリ１５０の充電のためにエンジン１００を作動させる必要がある場合には、ＥＶ走行からＨＶ走行への切換えを実行する。図４は、ＨＶ走行における遊星歯車機構３０での共線図である。

図４を参照して、ＨＶ走行中においても、上記（１）式に示す関係に従って、ＭＧ１回転数Ｎｍ１、エンジン回転数Ｎｅおよび、ＭＧ２回転数Ｎｍ２は、共線図上で結ばれる。図３および図４を通じて、遊星歯車機構３０に連結された、エンジン１００のクランクシャフト１１０、モータジェネレータ１０および２０のロータ軸の３軸について、３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されるとギヤ比に従って残余の１軸の回転数が決定されることが理解される。

ＨＶ走行中には、エンジン１００が作動されて、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅが、目標エンジン回転数Ｎｅ＊および目標エンジントルクＴｅ＊に従って制御される。

モータジェネレータ１０のトルク（ＭＧ１トルク）Ｔｇおよび回転数Ｎｍ１は、エンジン１００が目標エンジン回転数Ｎｅ＊および目標エンジントルクＴｅ＊に従って動作するように制御される。たとえば、目標エンジン回転数Ｎｅ＊および現在の出力軸６０の回転数（ＭＧ２回転数Ｎｍ２）から、式（１）を変形した下記の式（２）によって目標ＭＧ１回転数Ｎｍ１＊を定めることができる。

Ｎｍ１＊＝（Ｎｅ＊・（１＋ρ）−Ｎｍ２）／ρ …（２）
さらに、目標ＭＧ１回転数Ｎｍ１＊およびＭＧ１回転数Ｎｍ１の偏差に応じてＭＧ１トルクＴｇを増減するように、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１を設定することができる。

通常の前進走行時には、図４に示されるように、ＭＧ１トルクＴｇは負トルク（Ｔｇ＜０）とされて、モータジェネレータ１０は発電する状態となる。したがって、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に従ってＭＧ１トルクＴｇを制御すると、出力軸６０には、車両前進方向に作用する直達トルクＴｅｐ（＝−Ｔｇ／ρ）が伝達される。直達トルクＴｅｐは、モータジェネレータ１０で反力を受け持ちながら目標エンジン回転数Ｎｅ＊および目標エンジントルクＴｅ＊でエンジン１００を動作させたときに、出力軸６０に伝達されるトルクに相当する。

出力軸６０には、ＭＧ２トルクＴｍがさらに作用する。すなわち、ＨＶ走行では、必要な車両１の駆動トルクに対する直達トルクＴｅｐの過不足分を補償するように、ＭＧ２トルクＴｍを発生することで、円滑な走行制御が実現される。

このように、車両１では、モータジェネレータ１０，２０の出力トルク（Ｔｇ，Ｔｍ）は、走行制御に従って設定されたトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に追従して制御される必要がある。

（通常のモータジェネレータの出力制御）
本実施の形態によるハイブリッド車両では、モータジェネレータの出力制御として、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御について説明する。

図５は、ＰＷＭ制御の基本動作を説明する概念的な波形図である。
図５を参照して、ＰＷＭ制御では、搬送波１６０と、相電圧指令１７０との電圧比較に基づき、インバータ２２１，２２２の各相のスイッチング素子のオンオフ制御が制御される。これにより、モータジェネレータ１０，２０の各相に、擬似正弦波電圧としてのパルス幅変調電圧１８０が印加される。搬送波１６０は、所定周波数の三角波やのこぎり波によって構成することができる。相電圧指令１７０は、モータジェネレータ１０，２０がトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に従ったトルクを出力するための相電圧として、以下に説明するように演算される。パルス幅変調電圧１８０のパルス高さは、システム電圧ＶＨに相当する。

図６は、モータジェネレータ１０，２０に対する出力制御の構成を説明する機能ブロック図である。図６に示したＰＷＭ制御による制御構成は、モータジェネレータ１０および２０に共通に適用される。以下の説明では、モータジェネレータ１０，２０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２を包括的に、トルク指令値Ｔｑｃｏｍと表記する。また、モータジェネレータ１０，２０の回転角θ１およびθ２についても、包括的に電気角θと表記する。

図６を参照して、ＰＷＭ制御部５００は、電流指令生成部５１０と、座標変換部５２０，５５０と、電圧指令生成部５４０と、ＰＷＭ変調部５６０とを含む。なお、図６ははじめとする機能ブロック図中の各機能ブロックについては、ＥＣＵ３００内に当該ブロックに相当する機能を有する電子回路（ハードウェア）によって実現されてもよいし、予め記憶されたプログラムに従ってＥＣＵ３００がソフトウェア処理を実行することにより実現されてもよい。ＰＷＭ制御部５００は、周期的に制御演算を実行する。以下では、ＰＷＭ制御の前回の制御周期から今回の制御周期までの経過時間をΔｔとする。すなわち、ΔｔはＰＷＭ制御の制御周期に相当する。この制御周期Δｔは一定値であってもよく、ＭＧ１回転数Ｎｍ１およびＭＧ２回転数Ｎｍ２の変化等に応じて可変とされてもよい。

電流指令生成部５１０は、予め作成されたテーブル等に従って、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに応じて、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍおよびｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを生成する。なお、√（Ｉｄｃｏｍ²＋Ｉｑｃｏｍ²）によって電流振幅が決まり、ＩｄｃｏｍおよびＩｑｃｏｍの比によって電流位相が決まる。

座標変換部５２０は、電気角θを用いた座標変換（ｄｑ変換）により、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。具体的には、座標変換部５２０は、電流センサ２４１（２４２）によって検出された三相電流ｉｖ，ｉｗ，ｉｖを、下記の式（３）に従って、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。

なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は０であるので（ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０）、電流センサ２４１（２４２）については２相に配置すれば、残りの１相の電流は演算によって求めることができる。

電圧指令生成部５４０には、ｄ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｄ（ΔＩｄ＝Ｉｄｃｏｍ−Ｉｄ）およびｑ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｑ（ΔＩｑ＝Ｉｑｃｏｍ−Ｉｑ）が入力される。電圧指令生成部５４０は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑのそれぞれについて、所定ゲインによるＰＩ（比例積分）演算を行なって電流制御偏差を求め、この電流制御偏差に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が生成される。

ｄ−ｑ軸平面での電圧方程式は、下記（４）式で与えられることが知られている。電圧指令生成部５４０における電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊の算出は、電圧方程式におけるＩｄ，ＩｑとＶｄ，Ｖｑとの関係に基づいて実行される。

なお、式（４）中において、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧であり、Ｒａ，Ｌｄ，Ｌｑは、モータジェネレータ１０（２０）の回路定数パラメータである。具体的には、Ｒａは１相の抵抗値、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Φはロータ１１（２１）の永久磁石による磁束である。また、ωはモータジェネレータ１０（２０）の回転角速度である。

座標変換部５５０は、電気角θを用いた座標変換（ｄｑ逆変換）によって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。具体的には、座標変換部５５０は、電圧指令生成部５４０からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、下記の式（５）に従って、電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。

ＰＷＭ変調部５６０は、搬送波１６０（図５）と座標変換部５５０からの各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとの電圧比較に従って、インバータ２２１（２２２）のオンオフを制御する制御信号ＰＷＭ１（ＰＷＭ２）を生成する。各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、図５での相電圧指令１７０に相当する。

これにより、制御信号ＰＷＭ１（ＰＷＭ２）に従って、インバータ２２１（２２２）の各相上下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８（Ｑ９〜Ｑ１４）がオンオフ制御される。これにより、モータジェネレータ１０（２０）の各相に、電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従った疑似正弦波電圧（図６のパルス幅変調電圧１８０）が印加される。

なお、ＰＷＭ変調における搬送波１６０の振幅は、システム電圧ＶＨに相当する。ただし、各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの振幅について、Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づく本来の振幅値をシステム電圧ＶＨで除算したものに正規化すれば、ＰＷＭ変調部５６０で用いる搬送波１６０の振幅を固定できる。

（レゾルバ異常時におけるモータジェネレータの出力制御）
このように、ロータに永久磁石モータを有するモータジェネレータ１０，２０の出力制御には、電気角θが必要である。図６に示された通常時（レゾルバ正常時）の制御では、座標変換部５２０，５５０による式（３），（５）の座標変換で必要となる電気角θは、レゾルバ４２１（４２２）の検出値から求められる。

したがって、図６の制御構成では、レゾルバ４２１，４２２のいずれか一方に異常が発生した場合には、レゾルバ異常が発生した一方のモータジェネレータでは、電気角θが検出不能となってしまうため出力制御ができなくなる。以下、本実施の形態では、モータジェネレータ２０のレゾルバ４２２に異常が発生する一方で、モータジェネレータ１０のレゾルバ４２２は正常に電気角θを検出可能であるケースにおける制御について説明する。

このようなレゾルバ異常の発生時に、特許文献１では、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータ（ＭＧ２）に対応するインバータをシャットダウンして当該モータジェネレータからのトルク出力を停止して、エンジン１００およびレゾルバ異常が発生していないモータジェネレータ（ＭＧ１）の出力によるリンプフォーム走行が実行される。

特許文献１に記載されたリンプフォーム走行は、図５に示された共線図において、Ｔｍ＝０として、直達トルクＴｅｐのみで車両１を走行するものである。しかしながら、この車両走行では、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）が継続的に負トルクを出力するため、モータジェネレータ１０による発電が継続的に実行される。この結果、バッテリ１５０のＳＯＣが上限まで上昇すると、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）によるトルク出力を停止せざるを得ず、車両走行が継続不能となってしまう。すなわち、特許文献１のリンプフォーム走行では、走行距離の確保に懸念が生じる。

図７は、本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるレゾルバ異常が発生したモータジェネレータに対する出力制御の構成を説明する機能ブロック図である。

本実施の形態では、モータジェネレータ１０については図６に示した制御構成によって出力が制御される。これに対して、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータ２０については、図７に示した出力制御が適用される。以下では、図７に従うモータジェネレータの出力制御を「レゾルバレス制御」とも称する。

図７を参照して、レゾルバレス制御のためのＰＷＭ制御部５００♯は、図６に示されたＰＷＭ制御部５００と比較して、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータ（ここでは、モータジェネレータ２０）の電気角を推定するための電気角推定部６００をさらに含む。ＰＷＭ制御部５００♯は、図６に示されたＰＷＭ制御部５００と同様に、周期的に（制御周期Δｔ）演算を実行する。なお、以下では、図７のＰＷＭ制御部５００♯での制御周期についてもΔｔと表記する。

電気角推定部６００は、エンジン回転数ＮｅおよびＭＧ１回転数Ｎｍ１と、電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊と、電流センサ２４２による電流検出値（三相電流）とを用いて、モータジェネレータ２０の電気角推定値θｅを算出する。

座標変換部５２０は、レゾルバ４２２によって検出された電気角θ２に代えて、電気角推定部６００からの電気角推定値θｅを用いた座標変換（式（３））により、電流センサ２４２によって検出された三相電流ｉｕ，ｉｗ，ｉｖからｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。

同様に、座標変換部５５０は、電気角推定部６００による電気角推定値θｅを用いた座標変換（式（５））によって、電圧指令生成部５４０からの電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊から電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。

図７に示されたＰＷＭ制御部５００♯における上記以外の構成および機能については、図６のＰＷＭ制御部５００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。すなわち、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータでは、レゾルバ検出値を用いることなく、電気角推定部６００によって算出された電気角推定値θｅを用いて、ｄｑ変換（座標変換部５２０）およびｄｑ逆変換（座標変換部５５０）が実行される。

次に、電気角推定部６００による電気角推定値θｅの算出手法を詳細に説明する。
図８は、電気角推定部６００による制御処理を説明するためのフローチャートである。

図８を参照して、電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１００により、回転検出センサ４１０およびレゾルバ４２１の検出値から求められたエンジン回転数ＮｅおよびＭＧ１回転数Ｎｍ１を用いて、ＭＧ２回転数Ｎｍ２の推定値（ＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２）を算出する。

図４に示された共線図および式（１）より、ステップＳ１００におけるＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２の算出式は、Ｇｒ＝１とした式（１）を変形して得られる下記の式（６）とすることができる。

Ｎｍｅ２＝Ｎｅ・（１＋ρ）−Ｎｍ１・ρ …（６）
電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００で求められたＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２を回転角速度ωに換算する。回転角速度ωと、ＰＷＭ制御の制御周期Δｔとの積により、制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）を求めることができる。

電気角推定部６００は、ＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２に基づく制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）を逐次積算することによって、各制御周期における電気角推定値θｅを算出することができる。たとえば、第ｉ番目（ｉ：自然数）の制御周期において、前回の制御周期における電気角推定値θｅ（ｉ−１）と、第（ｉ−１）周期および第ｉ周期の間での電気角変化量ω・Δｔとの和によって、今回の制御周期における電気角推定値θｅ（ｉ）を算出することができる。

一方で、制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）の積算のみでは、レゾルバレス制御の開始時における電気角推定値θｅの初期値に誤差が存在すると、モータジェネレータの出力トルクに誤差が発生してしまう。このため、本実施の形態によるレゾルバレス制御では、電気角推定値θｅの精度を高めるために、各制御周期において電気角の推定誤差Δθの算出処理が実行される。

具体的には、電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１２０により、ＰＷＭ制御によるインバータ２２２への制御指令と、電流センサ２４２の検出値に基づく実際の電流値とを用いて、前回の制御周期での電気角推定値θ（ｉ−１）の推定誤差Δθを演算する。

図９は、ステップＳ１２０における電気角推定誤差Δθの算出原理を説明するための概念図である。

図９を参照して、ｄ−ｑ軸平面上の電流ベクトルは、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを上述の式（３）に従って変換した、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑのベクトル和に相当する。この際の電気角θは、永久磁石のＮ極に相当するｄ軸とＵ相の交流巻線との角度によって定義される。

図９中のｄ′軸およびｑ′軸は、現在の電気角推定値θｅの基準とされたｄ軸およびｑ軸である。ｄ′軸およびｑ′軸は、実際のｄ軸およびｑ軸に対して、Δθの誤差を有している。図８のステップＳ１２０では、この電気角推定誤差Δθの推定演算が実行される。

再び図７を参照して、電流フィードバックに基づく電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊から三相の電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗへの変換は、電気角推定誤差Δθを含む電気角推定値θｅを用いて実行される。さらに、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づく電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが印可されることによって、すなわちインバータ２２２への制御指令に応じて実際に生じる電流は、実際の電気角（θｅ−Δθ）に従った値である。すなわち、実際の三相電流値を変換して得られるｄ軸電流およびｑ軸電流についても、電気角推定誤差Δθを含んだものとなる。

したがって、電圧方程式（式（４））に従って電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊によって生じるべきｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑと、実際に生じたｄ軸電流Ｉｄ＿ｓおよびｑ軸電流Ｉｑ＿ｓとの間には、角度Δθの回転による一次変換に相当する下記式（７）の関係が成立する。

同様に、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に相当する理論値Ｖｄ＿ｔおよびＶｄ＿ｔと、実際にモータジェネレータ２０に作用するｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑとの間には、下記式（８）の関係が成立する。

図１０は、図８のステップＳ１２０による電気角推定誤差Δθの推定処理を詳細に説明するフローチャートである。

図１０を参照して、図８に示されたステップＳ１２０は、ステップＳ１２２〜Ｓ１２８を有する。

電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１２２により、前回周期での電気角推定値θｅ（ｉ−１）を用いた座標変換（式（３））により、電流センサ２４２によって検出された今回の制御周期での三相電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）から、センサ検出値に基づくｄ軸電流Ｉｄ＿ｓおよびｑ軸電流Ｉｑ＿ｓを算出する。

電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１２４により、前回周期、すなわち第（ｉ−１）周期での電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔにセットする。さらに、電気角推定部６００は、ステップＳ１２５により、センサ検出値に基づくＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓと、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔから、電気角推定誤差Δθを求めるための係数パラメータｋａ〜ｋｄを算出する。

ここで、係数パラメータｋａ〜ｋｄについて説明する。
電圧方程式（式（４））の左辺において、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑには、式（８）から得られる、Ｖｄ＝ｃｏｓΔθ・Ｖｄ＿ｔ−ｓｉｎΔθ・Ｖｑ＿ｔおよび、Ｖｑ＝ｓｉｎΔθ・Ｖｄ＿ｔ＋ｃｏｓΔθ・Ｖｑ＿ｔを代入することができる。

同様に、電圧方程式（式（４））の右辺では、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに対して、式（７）から得られる、Ｉｄ＝ｃｏｓΔθ・Ｉｄ＿ｓ−ｓｉｎΔθ・Ｉｑ＿ｓおよび、Ｉｑ＝ｓｉｎΔθ・Ｉｄ＿ｓ＋ｃｏｓΔθ・Ｉｑ＿ｓを代入することができる。

これらの代入により、電圧方程式は、ｃｏｓΔθおよびｓｉｎΔθを変数とする下記（９）式に書き直すことができる。

式（９）において、ｃｏｓΔθおよびｓｉｎΔθの係数となるｋａ〜ｋｄは、センサ検出値に基づくＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓおよび電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔを変数として、下記（１０）〜（１３）式で示される。

なお、式（９）において、Δθ＝０のとき、すなわち、Ｉｄ＝Ｉｄ＿ｓ，Ｉｑ＝Ｉｑ＿ｓかつＶｄ＝Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＝Ｖｑ＿ｔのときには、電圧方程式（式（４））との比較から、ｃｏｓΔθの係数となるｋａ，ｋｄについて、ｋａ＝０，ｋｄ＝ω・φとなることが理解される。また、θ＝０のとき、ｓｉｎΔθ＝０であるから、ｋｂ・ｓｉｎΔθ＝ｋｃ・ｓｉｎΔθ＝０となる。

電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１２５により、ステップＳ１２２，Ｓ１２４で求められたＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓおよびＶｄ＿ｔおよびＶｑ＿ｔを式（１０）〜（１３）に代入することにより、係数パラメータｋａ〜ｋｄを算出する。なお、電圧方程式中の回路定数パラメータＲａ，Ｌｄ，Ｌｑは、予め求められており、回転角速度ωについては、ステップＳ１１０（図８）で求められている。

さらに、電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１２６により、式（９）の連立方程式を変形した下記の式（１４）に、ステップＳ１２５で求められた係数パラメータｋａ〜ｋｄを代入することによって、ｓｉｎΔθおよびｃｏｓΔθを算出する。

そして、電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１２８により、ステップＳ１２６で算出されたｓｉｎΔθおよび／またはｃｏｓΔθから、電気角推定誤差Δθを算出する。

再び図８を参照して、電気角推定部６００（ＥＣＵ３００）は、ステップＳ１３０に処理を進めて、今回の制御周期（すなわち、第ｉ制御周期）における電気角推定値θｅ（ｉ）を算出する。具体的には、前回の制御周期における電気角推定値θｅ（ｉ−１）に対して、ステップＳ１１０で求められた回転角速度ωに基づく制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）を加算し、さらに、ステップＳ１３０で算出された電気角推定誤差Δθを用いた補正を行って、電気角推定値θｅ（ｉ）が算出される（θｅ（ｉ）＝θｅ（ｉ−１）＋ω・Δｔ−Δθ）。

なお、電気角推定誤差Δθによる補正については、上述したように制御周期毎に電気角推定値θｅに直接反映する方式の他、ローパスフィルタ等によって平滑化した学習値として電気角推定値θｅに反映することも可能である。いずれにしても、電気角推定値θｅと実際の電気角との誤差が小さくなるにつれて、Δθは０に収束する。

さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１４０により、ステップＳ１００〜Ｓ１３０の処理によって、すなわち電気角推定部６００により求められた電気角推定値θｅを用いて、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータ２０のトルク制御を実行する。具体的には、図７の座標変換部５２０，５５０での式（３），（５）によるｄｑ変換およびｄｑ逆変換に電気角推定値θｅを使用した制御演算によって、インバータ２２２の制御信号ＰＷＭ２が生成される。

これにより、図７に示された機能ブロック図に従うレゾルバレス制御によって、インバータ２２２によってモータジェネレータ２０の出力を制御することができる。したがって、モータジェネレータ２０にレゾルバ故障が発生して電気角の検出値を得ることができなくなっても、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ２に従ってモータジェネレータ２０の出力を制御することができる。なお、図７に示された制御構成では、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ２がゼロトルクや負トルクに設定されても、モータジェネレータ２０の出力を制御することが可能である。したがって、レゾルバ４２２に異常が発生した場合においても、レゾルバレス制御の適用によりモータジェネレータ２０による回生制動のためのトルク出力が可能となる。

このように、本発明の実施の形態に従うハイブリッド車両によれば、モータジェネレータ２０にレゾルバ異常が発生しても、電気角推定を行うレゾルバレス制御を適用することによって、モータジェネレータ２０からトルクを出力することができる。以下では、レゾルバレス制御が適用された車両走行をレゾルバレス走行とも称する。

本実施の形態によるレゾルバレス走行によれば、モータジェネレータ２０にレゾルバ異常が発生したときの車両走行について、ＭＧ２トルクＴｍを継続的に出力した車両走行が可能となるので、特許文献１のように、モータジェネレータ２０のトルク出力を停止させて（すなわち、電力消費なし）リンプフォーム走行を行なう場合と比較して、走行距離を拡大することができる。また、モータジェネレータ２０による回生ブレーキを使用できるので、摩擦ブレーキ５５の過負荷によって走行継続が制限されることも防止できる。

（レゾルバレス走行におけるモータジェネレータの出力制限）
しかしながら、上述のレゾルバレス制御では、電気角に推定誤差が発生していると出力トルクに誤差が生じることが懸念される。電気角推定誤差Δθの周期的な更新によって最終的にはΔθが０に収束した状態とすることが可能であるものの、モータジェネレータ２０のトルク誤差が運転性に影響を与える虞がある場面では、トルク出力に制約を設けることが好ましい。

図１１は、本実施の形態に従うハイブリッド車両のレゾルバレス走行時におけるトルク制限の制御処理を説明するフローチャートである。図１１に示されるフローチャートの制御処理は、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態においてＥＣＵ３００によって繰返し実行される。

図１１を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２００により、モータジェネレータ２０のレゾルバ異常（ＭＧ２レゾルバ異常）が発生しているか否かを判定する。ステップＳ２００による判定は、たとえば、ダイアグコードの出力等に基づいて実行することができる。

ＥＣＵ３００は、ＭＧ２レゾルバ異常の非発生時（Ｓ２００のＮＯ判定時）には、以降の処理をスキップする。この場合には、モータジェネレータ２０の出力は、図６に示された制御構成に従って、レゾルバ４２２の検出値に基づく電気角θを用いて制御される。すなわち、車両１ではレゾルバレス走行は実行されない。

ＥＣＵ３００は、ＭＧ２レゾルバ異常の発生時（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、以下の制御処理に従って、レゾルバレス走行を実行する。ＥＣＵ３００は、ステップＳ２１０により、ＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２を所定の判定値Ｎｔｈと比較する。ＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２は、図８のステップＳ１００での算出値を用いることができる。

さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２２０により、ＭＧ１トルクの大きさ｜Ｔｇ｜を所定の判定値Ｔｔｈと比較する。ＭＧ１トルクＴｇについては、モータジェネレータ１０の電圧値および電流値から実績値を演算してもよく、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１を用いてステップＳ２２０の判定を行ってもよい。

図４の共線図から理解されるとおり、ＭＧ２回転数が低い領域では、ＭＧ２トルクＴｍの誤差が、出力軸６０の回転数（車速）の変化に与える影響が大きい。また、ＭＧ１トルク｜Ｔｇ｜が小さいと、直達トルクＴｅｐも小さくなるので、出力軸６０に作用するトルク（車両駆動力）に占めるＭＧ２トルクＴｍの割合が大きくなる。したがって、これらのＭＧ２低回転領域、および、ＭＧ１低トルク領域では、ＭＧ２トルクの誤差が運転快適性に及ぼす影響が大きくなることが懸念される。すなわち、図１１のステップＳ２１０，Ｓ２２０における判定値Ｎｔｈ，Ｔｔｈは、ＭＧ２トルクに生じた誤差が運転性に与える影響を評価して、実験等によって予め定められる。

したがって、ＥＣＵ３００は、ＭＧ２低回転領域内（Ｓ２１０のＮＯ判定時）であるとき、または、ＭＧ１低トルク領域内（Ｓ２２０のＮＯ判定時）であるときには、ステップＳ２４０に処理を進めてＭＧ２トルクの出力を禁止する。たとえば、ＥＣＵ３００は、ゲート遮断信号ＳＤＮ２を出力してインバータ２２２をシャットダウン状態とすることによって、確実にＭＧ２トルクＴｍ＝０とすることができる。

あるいは、ステップＳ２２０においては、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ２＝０としてレゾルバレス制御を実行してもよい。この場合には、電気角誤差Δθが存在していると、実際にはＭＧ２トルクを確実に０とすることはできないが、比較的低トルク出力とした下で、電気角誤差Δθを収束させることが可能となる。

一方で、ＥＣＵ３００は、ＭＧ２低回転領域外（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）、かつ、ＭＧ１低トルク領域外（Ｓ２２０のＹＥＳ判定時）であるときには、ステップＳ２３０により、ＭＧ２トルクの出力を許可する。

図１２には、レゾルバレス走行時における共線図が示される。図１１のステップＳ２４０によりＭＧ２トルクの出力が禁止されると、車両１は共線図３０１に従って走行する。すなわち、Ｎｍ２（Ｎｍｅ２）＜ＮｔｈのＭＧ２低回転領域、および、｜Ｔｇ｜＜ＴｔｈのＭＧ１低トルク領域では、Ｔｍ＝０として、エンジン１００およびモータジェネレータ１０による直達トルクＴｅｐのみを用いて、車両駆動力（出力の駆動トルクＴｐ）が発生される。

一方で、図１１のステップＳ２３０によりＭＧ２トルクの出力が許可されると、車両１は共線図３０２に従って走行する。すなわち、直達トルクＴｅｐと、レゾルバレス制御されるモータジェネレータ２０からのＭＧ２トルクＴｍとの和が出力軸６０に作用することによって、車両１は走行する。

この結果、レゾルバレス走行におけるモータジェネレータ１０，２０のトルク出力範囲は、図１３に示すようになる。

図１３を参照して、ＭＧ１トルクの絶対値｜Ｔｇ｜が判定値Ｔｔｈよりも小さい領域では、ＭＧ２トルクの発生が禁止されるので、Ｔｍ＝０である。一方で、｜Ｔｇ｜＞Ｔｔｈの領域では、ＭＧ２トルクの発生が許可される。この際に、レゾルバレス制御されるモータジェネレータ２０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２は、車両状況（たとえば、アクセル操作量Ａｃｃおよび車速ＳＰ）に基づいて設定することができる。ただし、上述のように、レゾルバレス走行時（Ｓ２３０）には、通常の車両走行（レゾルバ正常時）と比較して、車両駆動力（出力軸の駆動トルクＴｐ）の上限値が制限されることが好ましい。

このように、本実施の形態に従うハイブリッド車両によれば、モータジェネレータ２０のレゾルバ異常発生時において、レゾルバレス制御の適用によってモータジェネレータ２０からのトルク出力を可能とすることで走行距離を確保することができる。さらに、モータジェネレータ２０のトルク誤差が運転性に与える影響が大きい領域では、レゾルバレス制御が適用されるモータジェネレータ２０からのトルク出力が禁止される。この結果、運転性の低下を回避しつつ、モータジェネレータ２０からのトルク出力を伴う車両走行を行うことができるので、車両駆動力の誤差による運転性低下を抑制しつつ、レゾルバ異常時における走行距離を拡大することができる。

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特許請求の範囲によって示され、特許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。

１ 車両、１Ｕ，１Ｖ，１Ｗ，２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ アーム、１０ モータジェネレータ（ＭＧ１）、２０ モータジェネレータ（ＭＧ２）、１１，２１ ロータ、３０ 遊星歯車機構、５０ 駆動輪、６０ 出力軸、１００ エンジン、１１０ クランクシャフト、１５０ バッテリ、１６０ 搬送波、１７０，Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 電圧指令、１８０ パルス幅変調電圧、２１０ コンバータ、２２０，２２１，２２２ インバータ、２３０ 電圧センサ、２４１，２４２ 電流センサ、３００ ＥＣＵ、４１０ 回転検出センサ（クランクシャフト）、４２１，４２２ レゾルバ、４４０ 監視ユニット、５００，５００♯ ＰＷＭ制御部、５１０ 電流指令生成部、５１１ アクセルペダルセンサ、５１２ ブレーキペダルセンサ、５１３ 車速センサ、５１４ パワースイッチ、５２０，５５０ 座標変換部、５４０ 電圧指令生成部、５６０ ＰＷＭ変調部、６００ 電気角推定部、Ａｃｃ アクセルペダル操作量、Ｂｒｋ ブレーキペダル操作量、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＣＡ キャリア、Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード、ＦＬＧ 初期値フラグ、ＩＢ バッテリ電流、Ｉｄ ｄ軸電流、Ｉｑ ｑ軸電流、Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍ 軸電流指令値、Ｌ１ リアクトル、Ｌｄ，Ｌｑ，Ｒａ 回路定数パラメータ、ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２ モータ電流、ＮＬ，ＰＬ 電力線、Ｎｅ 目標エンジン回転速度、Ｎｅ エンジン回転数、Ｎｅ＊ 目標エンジン回転数、Ｎｍ１ ＭＧ１回転数、Ｎｍ１＊ ＭＧ１目標回転数、Ｎｍ２ ＭＧ２回転数、Ｎｍｅ２ ＭＧ２回転数推定値、Ｎｔｈ 判定値（ＭＧ２回転数）、Ｐ ピニオンギヤ、ＰＷＭ１，ＰＷＭＣ 制御信号、Ｑ１〜Ｑ１４ スイッチング素子、Ｒ リングギヤ、Ｓ サンギヤ、ＳＤＮ１，ＳＤＮ２ ゲート遮断信号、ＳＰ 車速、Ｔｅ エンジントルク、Ｔｅ＊ 目標エンジントルク、Ｔｅｐ 直達トルク、Ｔｇ トルク（ＭＧ１）、Ｔｍ トルク（ＭＧ２）、Ｔｐ 駆動トルク、Ｔｑｃｏｍ，Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２ トルク指令値、ＶＢ バッテリ電圧、ＶＨ システム電圧、ＶＨ＊ 目標システム電圧、Ｖｄ ｄ軸電圧、Ｖｑ ｑ軸電圧、Ｖｄ＊，Ｖｑ＊ 電圧指令値（ｄ軸，ｑ軸）、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 電圧指令（三相）、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ 三相電流、θ，θ１，θ２ 電気角、θｅ 電気角推定値、Δθ 電気角推定誤差。

Claims (1)

1. エンジンと、
   ロータに永久磁石を有する第１および第２のモータジェネレータと、
   駆動輪と機械的に接続された出力軸と、
   前記エンジンのクランク軸、前記第１のモータジェネレータのロータおよび前記出力軸を機械的に連結する遊星歯車装置とを備え、
   前記第２のモータジェネレータのロータは、前記出力軸に対して機械的に接続され、
   前記第１および第２のモータジェネレータにそれぞれ設けられた第１および第２の回転角センサと、
   前記第１および第２のモータジェネレータにそれぞれ設けられた第１および第２の電流センサと、
   前記クランク軸の回転検出センサと、
   前記第１および第２のモータジェネレータの出力をそれぞれ制御する第１および第２のインバータと、
   前記第１および第２のインバータを経由して前記第１および第２のモータジェネレータとの間で電力を授受する蓄電装置と、
   前記第２の回転角センサに異常が発生するとともに前記第１の回転角センサが正常であるときの車両走行において、前記第２のモータジェネレータの出力を制御する制御装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記車両走行において、前記遊星歯車装置でのギヤ比、前記回転検出センサの検出値、および、前記第１の回転角センサの検出値から前記第２のモータジェネレータの回転角速度推定値を周期的に算出するとともに、前記回転角速度推定値から求められた回転角変化量推定値の積算によって周期的に電気角推定値を算出し、さらに、前記電気角推定値を用いて前記第２のインバータの制御指令を周期的に生成するように構成され、
   各周期における前記電気角推定値は、周期間での前記回転角変化量推定値と前回周期での前記電気角推定値との和に対して、前記第２のインバータの制御指令と前記第２の電流センサによる電流検出値とから推定演算された電気角誤差を補正することによって求められ、
   前記制御装置は、さらに、前記車両走行において、前記回転角速度推定値が所定の第１の判定値よりも低い、または、前記第１のモータジェネレータの出力トルクの絶対値が所定の第２の判定値よりも小さい場合には、前記第２のモータジェネレータからのトルクの出力を禁止して、前記エンジンおよび前記第１のモータジェネレータの出力によって車両を走行させる、ハイブリッド車両。

Images