JP6597567B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両を制御する車両制御装置に関する。

従来、エンジン及びモータジェネレータを備えるハイブリッド車両において、主機バッテリの異常時に変速操作を行い、エンジンにより車両を駆動しつつモータジェネレータを回生発電させる技術が知られている。このとき発生する電圧をコントロールすることで、補機バッテリへの電力が安定して供給される。
例えば特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置は、奇数段の第１クラッチと偶数段の第２クラッチとを備えるデュアルクラッチ式の車両において、主機バッテリの異常時に最低変速段までダウンシフト操作する。

特許第５８５５６０３号公報

特許文献１の従来技術では、高速走行時のダウンシフト操作等によりモータジェネレータの回転が上昇すると、回生電力の増大によりインバータに過電圧が印加される可能性がある。その結果、インバータを構成する素子が破損するおそれがある。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、主機電源の異常時に、エンジン走行を維持しつつモータジェネレータの回転を抑制し、インバータを過電圧から保護する車両制御装置を提供することにある。

本発明の車両制御装置は、動力源であるエンジン（７０）及びモータジェネレータ（６０）、並びに、インバータ（４０）を介してモータジェネレータと電力を授受可能な主機電源（２０）を備えたハイブリッド車両（９０１、９０２）に適用される。この車両制御装置は、エンジン及びモータジェネレータの動作を制御し、且つ、エンジンとモータジェネレータとの間の動力伝達又はモータジェネレータと車軸（９６）との間の動力伝達の少なくともいずれか一方を制御可能である。

この車両制御装置は、主機電源の異常が検出されたとき、主機電源とインバータとの間に設けられた電源リレー（２１）を遮断してモータジェネレータの力行動作を停止する。そして、車両制御装置は、エンジンによる車両走行を維持しつつ、車両の動作によりモータジェネレータの回転数（以下「ＭＧ回転数」）を増加させる要因を少なくとも一つ排除しモータジェネレータの回転を抑制する「ＭＧ回転抑制処理」を実行する。

本発明の一態様の車両制御装置は、ＭＧ回転抑制処理において、モータジェネレータに直接的に伝達され、もしくは、車両の走行に伴って間接的に伝達されるエンジンの回転を抑制するか、又は、モータジェネレータの回転を直接抑制する。
また、本発明の一態様の車両制御装置は、回転速度が相対的に速い車輪の回転を抑制するトラクションコントロールを実行可能な車両に適用され、ＭＧ回転抑制処理において、トラクションコントロール機能を運転者が任意に喪失させるトラクションコントロールカットを禁止する。その他のＭＧ回転抑制処理の例としては、マニュアルトランスミッションモードの禁止、減速ブリッピングの禁止、高速走行時におけるダウンシフトの禁止等がある。

本発明では、主機バッテリの異常時にモータジェネレータの力行動作を停止しつつも、エンジン走行が維持されるため、退避走行（いわゆるリンプホーム）が可能である。
その上で、ＭＧ回転抑制処理を実行することにより、エンジン又は車軸の回転がモータジェネレータに伝達されることによるＭＧ回転数の増加を回避する。これにより、回生発電によってインバータに印加される過電圧からインバータの素子を適切に保護することができる。

また、車両制御装置のインバータ制御部は、インバータ制御モードとして、ＭＧ回転数及びコンデンサ電圧について所定の実行条件が成立するとき、電圧制御を実行する。これにより、例えばインバータから補機バッテリに所望の電力を供給することができるため、退避走行中にスタータや電動パワーステアリング装置等の機能を確保することができる。一方、電圧制御実行条件が成立しないとき、インバータ制御部はゲート遮断を実行する。

第１実施形態の車両制御装置が適用される車両の概略構成図。 図１の車両における制御システムの構成図。 主機バッテリ異常時処理の全体を示すメインフローチャート。 図３のＭＧ回転抑制処理のサブフローチャート。 電圧制御及びゲート遮断でのＭＧ回転数とコンデンサ電圧との特性図。 ＭＧ回転数の変化による電圧制御とゲート遮断との切替えを示す図。 主機バッテリ異常時の第１の動作例を示すタイムチャート。 主機バッテリ異常時の第２の動作例を示すタイムチャート。 第２実施形態の車両制御装置が適用されるアクスルスプリット方式の車両の概略構成図。 アクスルスプリット方式の車両でのＭＧ回転抑制の構成例を示す図。

以下、車両制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、第１及び第２実施形態を包括して「本実施形態」という。
本実施形態の車両制御装置は、動力源としてエンジン及びモータジェネレータ（以下、「ＭＧ」）を備えるハイブリッド車両に適用される。第１実施形態は、エンジンとＭＧとが協働して同一の駆動輪を駆動する通常のハイブリッド車両に適用される。第２実施形態は、エンジンとＭＧとがそれぞれ別の駆動輪を駆動するアクスルスプリット方式の車両に適用される。

（第１実施形態）
第１実施形態の車両制御装置について、図１〜図８を参照して説明する。
図１に示すように、車両９０１に適用される車両制御システム１０は、エンジン７０、ＭＧ６０、主機バッテリ２０、インバータ４０、動力伝達系のクラッチ８１、８２、変速機８４、及び、車両制御装置５０等を含む。
エンジン７０は、燃料を燃焼させて発生する熱エネルギーを回転駆動力に変換する。
ＭＧ６０は、主機バッテリ２０から供給される電力を消費してトルクを発生する力行動作、及び、エンジン７０又は駆動軸９４側から伝達されるトルクにより発電した電力を主機バッテリ２０に回生する回生動作を行う。本実施形態のＭＧ６０は、永久磁石式同期型の三相交流電動発電機である。

「主機電源」としての主機バッテリ２０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池により構成される。主機バッテリ２０の正極は、高電位ラインＰに接続され、主機バッテリ２０の負極は、低電位ラインＮに接続される。
なお、主機バッテリ２０を「高圧バッテリ」と称し、後述の補機バッテリ３２を「低圧バッテリ」と称してもよい。また、バッテリに代えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置が主機電源として用いられてもよい。

主機バッテリ２０とインバータ４０との間には、電力経路を遮断可能な電源リレー２１が設けられている。電源リレー２１は、いわゆるシステムメインリレーに相当し、高電位ラインＰに設けられる高電位側リレー２２、及び、低電位ラインＮに設けられる低電位側リレー２３を含む。高電位側リレー２２及び低電位側リレー２３は、機械式リレー、半導体リレーのいずれでもよい。

インバータ４０は、主機バッテリ２０側の直流電力と、ＭＧ６０側の三相交流電力とを相互に変換する。図２に示すように、インバータ４０は、三相上下アームのスイッチング素子４１−４６により構成される。詳しくは、スイッチング素子４１、４２、４３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子４４、４５、４６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。本実施形態のスイッチング素子４１−４６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。また、スイッチング素子４１−４６には、低電位側のエミッタ側から高電位側のコレクタ側への通電を許容するフライホイールダイオードが付随している。

インバータ４０の主機バッテリ２０側には、入力電圧を平滑化するコンデンサ２５が設けられる。コンデンサ２５の両端電圧、すなわち、高電位ラインＰと低電位ラインＮとの電位差をコンデンサ電圧Ｖｃという。コンデンサ電圧Ｖｃが耐圧上限値を上回ると、インバータ４０のスイッチング素子４１−４６等の素子が破損するおそれがある。
本実施形態において、例えば図示しない電圧センサによりコンデンサ電圧Ｖｃが監視されてもよい。

また、図１に示す構成例では、電源リレー２１とインバータ４０との間の電力経路から分岐した経路にＤＣＤＣコンバータ３０が接続されている。なお、図２には、ＤＣＤＣコンバータ３０の図示を省略する。
ＤＣＤＣコンバータ３０は、主機バッテリ２０の高圧電力を降圧し、低圧電力を出力する。補機バッテリ３２は、例えば鉛蓄電池等の二次電池で構成され、ＤＣＤＣコンバータ３０が出力した低圧電力により充電される。補機バッテリ３２は、車両の各種補機負荷３３に低圧電力を供給する。補機負荷３３には、例えばエンジンのスタータ、電動パワーステアリング装置、ブレーキアクチュエータ等、退避走行時に必要な機能を有するものが含まれる。

エンジン側クラッチ８１は、エンジン７０の出力軸７１に設けられ、エンジン７０とＭＧ６０との間の動力伝達を断続する。
車軸側クラッチ８２は、ＭＧ６０の出力側の駆動軸９４に設けられ、ＭＧ６０と車軸９６との間の動力伝達を断続する。変速機８４は、駆動軸９４に伝達される動力を変速可能である。車軸側クラッチ８２及び変速機８４の機能は、例えばデュアルクラッチトランスミッション（略称「ＤＣＴ」）として構成されてもよい。
変速機８４の出力側の駆動軸９４に伝達された駆動力は、デファレンシャルギア９５を介して車軸９６に伝達され、駆動輪９８を回転させる。

図２に示すように、車両制御装置５０は、複数の個別ＥＣＵ５２、５４、５７、５８と、それらを統括する統括ＥＣＵ５１とから構成され、車両の駆動に関する種々の制御を総合的に行う。各ＥＣＵは、いずれもマイコン等を主体として構成され、ＣＡＮ等の通信網を介して情報を送受信可能である。各ＥＣＵにおける処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

図２において車両制御装置５０は、統括ＥＣＵ５１、バッテリＥＣＵ５２、ＭＧ−ＥＣＵ５４、エンジンＥＣＵ５７及びトランスミッションＥＣＵ（図中「Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ」）５８を有する。なお、現実の車両では、図２に示すもの以外の個別ＥＣＵが更に含まれるが、図２には、本実施形態の主な動作に関連する構成や信号の入出力のみを図示する。
以下、本実施形態の主な動作に関連する機能のみを説明する。また、各ＥＣＵによる機能分担は下記に示す構成に限らず、車両制御装置５０の全体として、いずれかのＥＣＵが同様の機能を実現可能であればよい。

統括ＥＣＵ５１は、バッテリＥＣＵ５２、ＭＧ−ＥＣＵ５４、エンジンＥＣＵ５７及びトランスミッションＥＣＵ５８から、各情報を取得する。また、統括ＥＣＵ５１は、図示しないアクセルセンサ、シフトスイッチ、車速センサ等からアクセル開度、シフト位置、車速等に関する情報を取得する。統括ＥＣＵ５１は、取得したこれらの情報に基づいて、車両９０１全体の制御を司る。そして、統括ＥＣＵ５１は、ＭＧ−ＥＣＵ５４、エンジンＥＣＵ５７、トランスミッションＥＣＵ５８に対し、それぞれ指令信号を送信する。
また、回転速度が相対的に速い車輪の回転を抑制するトラクションコントロール（以下「ＴＲＣ」）を実行可能な車両において、統括ＥＣＵ５１は、ＴＲＣ機能を運転者が任意に喪失させる「ＴＲＣカット」を禁止することができる。

バッテリＥＣＵ５２は、主機バッテリ２０の電圧、電流、温度、ＳＯＣ等の主機バッテリ情報を取得し、主機バッテリ２０のＳＯＣが所定の範囲内となるように、主機バッテリ２０の状態を監視する。また、バッテリＥＣＵ５２は、取得した主機バッテリ情報に基づいて主機バッテリ２０の異常を検出する。
主機バッテリ２０の異常には、電圧が正常範囲を逸脱する電圧異常、電流が上限値を超える過電流異常、及び、ＳＯＣが正常範囲を逸脱するＳＯＣ異常等がある。主機バッテリ２０の異常が検出されると、バッテリＥＣＵ５２は、電源リレー２１を遮断し、主機バッテリ２０とインバータ４０及びＭＧ６０とを切り離す。

「インバータ制御部」としてのＭＧ−ＥＣＵ５４は、実ＭＧトルクＴｍ及び実ＭＧ回転数Ｎｍの情報を統括ＥＣＵ５１に通知する。また、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、統括ＥＣＵ５１から送信されたＭＧトルク指令Ｔｍ^*、ＭＧ回転数指令Ｎｍ^*に従って、インバータ４０のスイッチング素子４１−４６を操作することにより、ＭＧ６０の動作を制御する。
ここでＭＧ−ＥＣＵ５４は、例えば電流センサ６４が検出したモータ電流Ｉｍ、及び、回転角センサ６５が検出した電気角θを取得する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、相電流を座標変換したｄｑ軸電流を用いてＭＧトルクＴｍを算出してもよいし、図示しないトルクセンサが検出したＭＧトルクＴｍを取得してもよい。また、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、電気角θの検出値を時間微分してＭＧ回転数Ｎｍを算出してもよいし、位置センサレスの構成における推定位置に基づいてＭＧ回転数Ｎｍを推定してもよい。

ＭＧ−ＥＣＵ５４は、力行動作での通常制御時、電流フィードバック制御やトルクフィードバック制御により演算された電圧指令値に基づいてインバータ４０をＰＷＭ駆動することにより、インバータ４０に所望の電力を生成させ、ＭＧ６０に供給する。
また、電源リレー２１の遮断後における回生動作でのインバータ制御モードについて、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、「電圧制御」又は「ゲート遮断」を実行する。

「電圧制御」モードでは、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、インバータ４０の複数のスイッチング素子４１−４６の動作を操作してコンデンサ電圧Ｖｃを制御する。「ゲート遮断」モードでは、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、インバータ４０の複数のスイッチング素子４１−４６を全てオフ状態とする。ゲート遮断した状態では、ＭＧ６０側からの電流は、スイッチング素子４１−４６に付随するフライホイールダイオードを経由して低電位側から高電位側に向かって流れる。

エンジンＥＣＵ５７は、実エンジントルクＴｅ、実エンジン回転数Ｎｅの情報を統括ＥＣＵ５１に通知する。また、エンジンＥＣＵ５７は、統括ＥＣＵ５１から送信されたエンジントルク指令Ｔｅ^*に従って、燃料噴射弁の噴射量や噴射タイミング等を操作し、エンジン７０の動作を制御する。
エンジンＥＣＵ５７は、例えば図示しないアクセルＥＣＵ等と協働し、車両の減速時にエンジン回転数Ｎｅを増加させる減速ブリッピングを禁止することができる。

トランスミッションＥＣＵ５８は、トランスミッション情報（図中「Ｔ／Ｍ情報）を統括ＥＣＵ５１に通知する。また、トランスミッションＥＣＵ５８は、統括ＥＣＵ５１から送信されたクラッチ、変速指令に従ってクラッチ８１、８２、変速機８４の動作を制御する。車両９０１においては、トランスミッションＥＣＵ５８は、エンジン７０とＭＧ６０との間の動力伝達、及び、ＭＧ６０と車軸９６との間の動力伝達を制御する。

例えば、トランスミッションＥＣＵ５８は、クラッチ８１、８２に対し、係合、半係合又は開放の状態を切り替えるように指令する。また、トランスミッションＥＣＵ５８は、変速機８４に対し、シフト位置を切り替えるように指令したり、ダウンシフトを禁止したりする。さらに、車両９０１がオートマチックトランスミッションモードとマニュアルトランスミッションモード（以下「ＭＴモード」）とを切替可能な車両である場合、トランスミッションＥＣＵ５８は、ＭＴモードを禁止することができる。

ところで、主機バッテリ２０の異常が検出され、電源リレー２１が遮断された後、ＭＧ６０が発電した電力は、主機バッテリ２０に回生されず、コンデンサ２５に充電されるため、コンデンサ電圧Ｖｃが上昇する。このとき、ＭＧ回転数Ｎｍが高く回生発電量が大きいと、コンデンサ電圧Ｖｃが過大となるロードダンプが発生する。このロードダンプによる過電圧で、スイッチング素子４１−４６、コンデンサ２５、及び、ＤＣＤＣコンバータ３０の素子等が破損するおそれがある。

そこで、車両制御装置５０は、主機バッテリ２０の異常により電源リレー２１を遮断した後、エンジン７０による車両走行を維持して退避走行を可能としつつ、ＭＧ回転数Ｎｍの増加を抑制するための「ＭＧ回転抑制処理」を実行する。このＭＧ回転抑制処理では、車両制御装置５０は、車両の動作によりＭＧ回転数を増加させる要因を少なくとも一つ排除する。具体的に車両制御装置５０は、ＭＧ６０に直接的に伝達される、もしくは、車両の走行に伴って間接的に伝達されるエンジン７０の回転を抑制するか、又は、ＭＧ６０の回転を直接抑制する。

続いて、車両制御装置５０による主機バッテリ異常時処理について、図３のメインフローチャート、図４のサブフローチャート、及び、図５、図６を参照して説明する。フローチャートの説明で記号Ｓは「ステップ」を表す。
Ｓ１のレディオンの後、Ｓ２で、ＭＧ−ＥＣＵ５４はインバータ４０を通常制御する。Ｓ２による通常制御は、Ｓ３で、バッテリＥＣＵ５２により主機バッテリ異常が検出されるまで続けられる。

Ｓ３で主機バッテリ異常が検出されると、Ｓ４では、その時点のＭＧトルクＴｍを閾値Ｔｍｔｈと比較し、現在のＭＧ６０の動作状態が力行であるか回生であるかを判別する。ＭＧトルクＴｍが閾値Ｔｍｔｈより大きくＳ４でＹＥＳのとき、力行と判定し、Ｓ５に移行する。ＭＧトルクＴｍが閾値Ｔｍｔｈ以下でありＳ４でＮＯのとき、回生と判定し、Ｓ６に移行する。

ＭＧ６０の力行動作中に主機バッテリ異常が検出された場合、車両制御装置５０は、Ｓ５で電源リレー２１をオフする。このときコンデンサ電圧Ｖｃが低下するため、通常制御では電圧センサのダイアグ信号が生成される。しかし、本処理では意図的に電源リレー２１をオフしているのでダイアグ信号は不要である。そこで、Ｓ７でダイアグ信号がマスクされた後、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、電圧制御指令の受信を待つ。そして、ＭＧ−ＥＣＵ５４が電圧制御指令を受信し、Ｓ８でＹＥＳと判断されると、Ｓ１０のＭＧ回転抑制処理、及び、Ｓ２１のゲート遮断に移行する。

一方、ＭＧ６０の回生動作中に主機バッテリ異常が検出された場合、Ｓ６で電源リレー２１をオフすると、ＭＧ６０が発電した電力によりインバータ４０の電圧が上昇しロードダンプが発生するため、すぐにインバータ４０を遮断する必要がある。そのため、Ｓ６での電源リレーオフとともに、すぐに、Ｓ１０のＭＧ回転抑制処理、及び、Ｓ２１のゲート遮断が実行される。

図４に示すように、Ｓ１０のＭＧ回転抑制処理では、Ｓ１１にて以下の３通りの処理が行われる。
（ａ）ＴＲＣカット禁止フラグＯＮ
（ｂ）ＭＴモード禁止フラグＯＮ
（ｃ）減速ブリッピング禁止フラグＯＮ
さらに、車速が車速閾値を上回っておりＳ１２でＹＥＳのとき、Ｓ１３で（ｄ）の処理が行われる。
（ｄ）ダウンシフト禁止
車速が車速閾値以下でありＳ１２でＮＯのとき、Ｓ１４でダウンシフトが許可される。

上記の各ＭＧ回転抑制処理は、次のような目的で行われるものである。
（ａ）ＴＲＣでは、ある車輪が他の車輪よりも極端に回転速度が速い場合、空転したと判断し、その車輪の回転を抑制する制御を行う。仮にこの機能をカットしてしまうと、空転した車輪の回転が伝達されてＭＧ回転数が増加するおそれがある。そこで、ＭＧ回転数の増加要因となり得るＴＲＣカットを禁止する。
（ｂ）ＭＴモードでは、車両制御装置５０が制御可能な範囲を超えて、運転者の人為操作によってＭＧ回転数の増加に至るおそれがある。そこで、ＭＧ回転数の増加要因となり得るＭＴモードを禁止する。

（ｃ）減速シフト時に運転者がアクセルを踏み込んでエンジン回転数を増加させる減速ブリッピングを行うと、エンジン回転の伝達によりＭＧ回転数が増加するおそれがある。そこで、車速に依らず、ＭＧ回転数の増加要因となり得る減速ブリッピングを禁止する。
（ｄ）特に高速走行時には、ダウンシフト自体を禁止することで、ダウンシフトに伴うエンジン回転数の増加、及び、それに伴うＭＧ回転数の増加を防止することができる。

図３に戻り、Ｓ２１〜Ｓ２４はインバータ制御の切替に関するステップである。
Ｓ２１では、ＭＧ−ＥＣＵ５４はインバータ４０をゲート遮断する。つまり、Ｓ５又はＳ６で電源リレー２１がオフされた直後、インバータ４０は、一旦ゲート遮断される。
次にＳ２２で、電圧制御実行条件の成否が判定される。電圧制御実行条件は、ＭＧ回転数Ｎｍ及びコンデンサ電圧Ｖｃがそれぞれの上下限値の範囲内に入っている場合に成立すると判定される。ここで、ＭＧ回転数Ｎｍの上限値をＮｍＨ、下限値をＮｍＬと表し、コンデンサ電圧Ｖｃの上限値をＶｃＨ、下限値をＶｃＬと表すと、式（１）、（２）がいずれも成立するとき、Ｓ２２でＹＥＳと判断される。
ＮｍＬ≦Ｎｍ≦ＮｍＨ ・・・（１）
ＶｃＬ≦Ｖｃ≦ＶｃＨ ・・・（２）

電圧制御実行条件が成立せず、Ｓ２２でＮＯのとき、Ｓ２１の前に戻り、ゲート遮断が継続される。
電圧制御実行条件が成立し、Ｓ２２でＹＥＳのとき、Ｓ２３でレディオフの有無が判定される。レディオフされた場合、Ｓ２３でＹＥＳと判断され、処理ルーチンは終了する。レディオフされず、Ｓ２３でＮＯと判断されると、Ｓ２４に移行する。
Ｓ２４では、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、インバータ４０を駆動し電圧制御を実行する。その後、Ｓ２２の前に戻り、電圧制御実行条件の成否が繰り返し判定される。

図５に示すように、ゲート遮断の場合には、ＭＧ回転数Ｎｍとコンデンサ電圧Ｖｃとは正の相関を有しており、ＭＧ回転数Ｎｍが増加するほどコンデンサ電圧Ｖｃが上昇する。
一方、電圧制御は、ＭＧ回転数Ｎｍが下限値ＮｍＬから上限値ＮｍＨの間にあり、且つコンデンサ電圧Ｖｃが下限値ＶｃＬから上限値ＶｃＨの間にある領域でのみ実行可能であり、この範囲では、ＭＧ−ＥＣＵ５４の指令に応じてコンデンサ電圧Ｖｃが制御される。

また、実用上では、電圧制御実行条件領域におけるＭＧ回転数上限値ＮｍＨを跨いで、ＭＧ回転数Ｎｍが変化するときのハンチング防止が課題となる。本実施形態では、図６に示すように、ＭＧ回転数Ｎｍに制御モード切替のヒステリシスが設定されている。
つまり、ＭＧ回転数Ｎｍが増加し、電圧制御からゲート遮断に切り替えられる増速切替回転数Ｎｘ＋は、上限値ＮｍＨ以下の値に設定される。一方、ＭＧ回転数Ｎｍが減少し、ゲート遮断から電圧制御に切り替えられる減速切替回転数Ｎｘ−は、増速切替回転数Ｎｘ＋よりも小さい値に設定される。これにより、ＭＧ回転数Ｎｍが上限値ＮｍＨ付近にあるとき、電圧制御とゲート遮断との頻繁な切替えによって制御が不安定になることが防止される。

次に、図７、図８のタイムチャートを参照し、車両制御装置５０による主機バッテリ異常時処理の動作例を説明する。各図の時間軸において共通の記号で示す時刻ｔ０、ｔ１、ｔ３は、互いに対応するタイミングを意味する。各図の縦方向の破線矢印は、ある状態の変化と、他の状態の変化との関連を示す。また、上述のＭＧ回転抑制処理のうち、「ＴＲＣカット禁止」及び「ＭＴモード禁止」を図７、図８に共通に示し、さらに「高速走行時のダウンシフト禁止」を図７に示す。これらに代えて又は加えて、「減速ブリッピング禁止」等のＭＧ回転抑制処理が実行されてもよい。

図７に第１の動作例を示す。図７の下の部分には、比較例として、「高速走行時のダウンシフト禁止」を実行しない場合の動作を二点鎖線で示す。
時刻ｔ０以前の初期にはインバータ４０は通常制御されている。コンデンサ電圧Ｖｃは下限値ＶｃＬと上限値ＶｃＨとの間にあり、ＭＧ回転数Ｎｍは下限値ＮｍＬと上限値ＮｍＨとの間にある。また、変速ギアの位置は「５速」とする。

時刻ｔ０で主機バッテリ異常が発生し、電源リレー２１がオフされる。その後、コンデンサ２５の放電によりコンデンサ電圧Ｖｃは下限値ＶｃＬを下回り、０にまで低下する。
時刻ｔ０以前にＭＧ６０が力行動作していたと仮定すると、時刻ｔ１に、ＭＧ−ＥＣＵ５４が電圧制御指令を受信するとともに、車両制御装置５０はＭＧ回転抑制処理として、ＴＲＣカット及びＭＴモードを禁止する。これにより、車両の動作によりＭＧ回転数Ｎｍを増加させる要因のうちのいくつかが排除される。
この時、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、インバータ制御モードをゲート遮断とする。

時刻ｔ１の後、ＭＧ６０の回生発電によりコンデンサ電圧Ｖｃが上昇し、時刻ｔ３に、下限値ＶｃＨに達する。また、ＭＧ回転数Ｎｍは、下限値ＮｍＬと上限値ＮｍＨとの間にあるため、電圧制御実行条件が成立する。したがって、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、インバータ制御モードをゲート遮断から電圧制御に切り替える。
その後、時刻ｔ５に車速が低下し始めるとき、比較例では、クラッチを係合状態から開放し、変速ギアを例えば「５速」から「３速」へダウンシフトした後、再び係合させる。
これに対し本実施形態では、車速が図４のＳ１２の車速閾値よりも大きければ、ダウンシフトを禁止し、クラッチを係合させたまま、変速ギアを「５速」に維持する。

比較例では、ダウンシフトに伴って、時刻ｔ５の前後にＭＧ回転数Ｎｍが増加し上限値ＮｍＨを上回るとともに、コンデンサ電圧Ｖｃが上昇し上限値ＶｃＨを上回るため、インバータ４０に過電圧が印加され、素子が破損するおそれがある。
これに対し本実施形態では、ダウンシフトを禁止することで、ＭＧ回転数Ｎｍの増加を抑制し、コンデンサ電圧Ｖｃの上昇を防ぐことができる。よって、インバータ４０の素子を過電圧から適切に保護することができる。

図８に第２の動作例を示す。時刻ｔ０で主機バッテリ異常が発生し、時刻ｔ１でＴＲＣカット及びＭＴモードが禁止され、且つインバータ制御モードがゲート遮断になるまでの動作は図７と同じであるため、説明を省略する。
時刻ｔ１の後、ＭＧ６０の回生発電により、コンデンサ電圧Ｖｃが上昇する。しかし、コンデンサ電圧Ｖｃが下限値ＶｃＨに達する時刻ｔ３よりも早い時刻ｔ２に、ＭＧ回転数Ｎｍが上限値ＮｍＨを上回る状況が発生する。したがって、時刻ｔ３においても電圧制御実行条件が成立しないため、インバータ制御モードは、ゲート遮断のまま継続される。

また、ＭＧ回転数Ｎｍが上限値ＮｍＨを上回った時刻ｔ２に、車両制御装置５０のトランスミッションＥＣＵ５８は、ＭＧ回転数Ｎｍを低下させるように、エンジン側クラッチ８１を半係合状態とし、エンジン７０からＭＧ６０への動力伝達を不十分なものとする。そして、時刻ｔ４にＭＧ回転数Ｎｍが上限値ＮｍＨを下回ると、トランスミッションＥＣＵ５８は、エンジン側クラッチ８１を再び係合状態とする。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ４の間に、係合状態と半係合状態とを断続的に繰り返すようにしてもよい。

時刻ｔ３の後、コンデンサ電圧Ｖｃは下限値ＶｃＬと上限値ＶｃＨとの間に保たれる。これにより、インバータ４０の素子を過電圧から適切に保護することができる。
そして、時刻ｔ４にＭＧ回転数Ｎｍが上限値ＮｍＨを下回ることにより電圧制御実行条件が成立する。したがって、ＭＧ−ＥＣＵ５４は、インバータ制御モードをゲート遮断から電圧制御に切り替える。

また、図１に示すようにインバータ４０と並列にＤＣＤＣコンバータ３０が接続されている構成では、電圧制御の実行開始と同時にＤＣＤＣコンバータ３０を駆動することで、補機バッテリ３２への低圧電力供給が可能となる。その結果、主機バッテリ２０が異常であっても、ＭＧ６０による回生電力を利用して補機負荷３３を駆動することができる。
これにより、退避走行中に、補機バッテリ３２からスタータや電動パワーステアリング装置等の補機負荷３３への電力供給を継続することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について、図９、図１０を参照して説明する。第２実施形態は、エンジン７０に接続された車輪と、ＭＧ６０に接続された車輪とが分離したアクスルスプリット方式の車両９０２に適用される。
図９に示す例では、エンジン７０の出力軸７１は変速機８３を介して駆動軸９１に接続されており、駆動軸９１は、デファレンシャルギア９２および車軸９３を介して駆動輪である前輪９７に接続されている。また、ＭＧ６０は、車軸９６を介して後輪９８に接続されている。インバータ４０は、主機バッテリ２０の電力を変換してＭＧ６０に供給する。
なお、他の実施形態では、図９に対し前輪と後輪とを逆の構成としてもよい。

第１実施形態と同様に、車両制御装置５０は、主機バッテリ２０、インバータ４０、ＭＧ６０、エンジン７０、変速機８３等との間で信号を通信し、各種情報の入力や指令信号の出力を行う。
この構成では、主機バッテリ２０が異常となりＭＧ６０の力行動作を停止したとき、エンジン７０により前輪９７を駆動して車両９０２を走行させる。すると、前輪９７に従動して後輪９８が回転することにより、ＭＧ６０が回生発電する。このとき発生する電圧が過大となるとインバータ４０の素子が破損するおそれがあるため、車両制御装置５０は、ＭＧ回転抑制処理をする。

この構成では、一つの方法として、エンジン７０により駆動される前輪９７の回転速度を下げて車速を低速にすることにより、ＭＧ回転数Ｎｍを低下させる方法がある。また、別の方法として、ＭＧ６０の回転を直接抑制することも有効である。
図１０に、アクスルスプリット方式の車両に特有のＭＧ回転抑制の構成例を示す。ここでは、エンジン７０による前輪９７の駆動構成は図９と同様であるものとして図示を省略し、ＭＧ６０に接続される後輪９８側のみを図示する。なお、上述通り、前輪と後輪とを逆にした構成に適用してもよい。

図１０（ａ）に示す構成では、ＭＧ６０とデファレンシャルギア９５とを接続する駆動軸９４の途中にクラッチ８２が設けられている。エンジン７０の駆動により車両９０２が一定の車速を維持して走行している状態で、車両制御装置５０は、クラッチ８２をスリップさせてＭＧ回転数Ｎｍを上限値ＮｍＨ以下に低下させてから電圧制御を実行する。

図１０（ｂ）に示す構成では、ＭＧ６０とデファレンシャルギア９５とを接続する駆動軸９４の途中にクラッチ８２及び変速機８４が設けられている。エンジン７０の駆動により車両９０２が一定の車速を維持して走行している状態で、車両制御装置５０は、変速機８４をＨｉギアにシフトさせてＭＧ回転数Ｎｍを上限値ＮｍＨ以下に低下させてから電圧制御を実行する。

図１０（ｃ）に示す構成では、ＭＧ６０と左右の後輪９８とを接続する車軸９７の途中にそれぞれクラッチ９６が設けられている。エンジン７０の駆動により車両９０２が一定の車速を維持して走行している状態で、車両制御装置５０は、クラッチ９６をスリップさせてＭＧ回転数Ｎｍを上限値ＮｍＨ以下に低下させてから電圧制御を実行する。
このように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（その他の実施形態）
（１）ＭＧ回転抑制処理の具体例は、上記実施形態に例示したものに限らず、「車両の動作によりモータジェネレータの回転数を増加させる要因」を排除するあらゆる処理が、ＭＧ回転抑制処理に含まれる。

（２）本発明の車両制御装置は、１台のモータジェネレータを備えるシステムに限らず、例えば動力分割機構によって連結される２台のモータジェネレータを備えるシステムに適用されてもよい。また、回生電力の一部が燃料電池により供給されるシステムにも適用可能である。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０・・・車両制御システム
２０・・・主機バッテリ（主機電源）、
２１・・・電源リレー、
４０・・・インバータ、
５０・・・車両制御装置、
６０・・・ＭＧ（モータジェネレータ）、
７０・・・エンジン、
９０１、９０２・・・車両、
９６・・・車軸。

Claims (9)

1. 動力源であるエンジン（７０）及びモータジェネレータ（６０）、並びに、インバータ（４０）を介して前記モータジェネレータと電力を授受可能な主機電源（２０）を備えたハイブリッド車両（９０１、９０２）に適用され、前記エンジン及び前記モータジェネレータの動作を制御し、且つ、前記エンジンと前記モータジェネレータとの間の動力伝達又は前記モータジェネレータと車軸（９６）との間の動力伝達の少なくともいずれか一方を制御可能な車両制御装置であって、
   前記主機電源の異常が検出されたとき、
   前記主機電源と前記インバータとの間に設けられた電源リレー（２１）を遮断して前記モータジェネレータの力行動作を停止し、
   前記エンジンによる車両走行を維持しつつ、車両の動作により前記モータジェネレータの回転数を増加させる要因を少なくとも一つ排除し前記モータジェネレータの回転を抑制するＭＧ回転抑制処理を実行し、前記ＭＧ回転抑制処理において、前記モータジェネレータに直接的に伝達される、もしくは、車両の走行に伴って間接的に伝達される前記エンジンの回転を抑制するか、又は、前記モータジェネレータの回転を直接抑制し、
   回転速度が相対的に速い車輪の回転を抑制するトラクションコントロールを実行可能な車両に適用され、
   前記ＭＧ回転抑制処理において、トラクションコントロール機能を運転者が任意に喪失させるトラクションコントロールカットを禁止する車両制御装置。
2. 動力源であるエンジン（７０）及びモータジェネレータ（６０）、並びに、インバータ（４０）を介して前記モータジェネレータと電力を授受可能な主機電源（２０）を備えたハイブリッド車両（９０１、９０２）に適用され、前記エンジン及び前記モータジェネレータの動作を制御し、且つ、前記エンジンと前記モータジェネレータとの間の動力伝達又は前記モータジェネレータと車軸（９６）との間の動力伝達の少なくともいずれか一方を制御可能な車両制御装置であって、
   前記主機電源の異常が検出されたとき、
   前記主機電源と前記インバータとの間に設けられた電源リレー（２１）を遮断して前記モータジェネレータの力行動作を停止し、
   前記エンジンによる車両走行を維持しつつ、車両の動作により前記モータジェネレータの回転数を増加させる要因を少なくとも一つ排除し前記モータジェネレータの回転を抑制するＭＧ回転抑制処理を実行し、
   前記エンジンと前記モータジェネレータとの間の動力伝達を断続するエンジン側クラッチ（８１）を備える車両に適用され、
   少なくとも一つ以上の前記ＭＧ回転抑制処理の実行後に前記モータジェネレータの回転数が所定の上限値（ＮｍＨ）を上回っているとき、前記エンジン側クラッチを半係合状態とし、又は、係合状態と半係合状態とを繰り返すように制御する車両制御装置。
3. 検出又は推定された前記モータジェネレータの回転数を取得し、前記インバータの動作を制御するインバータ制御部（５４）を有し、
   前記インバータ制御部は、
   前記主機電源の異常が検出され、前記電源リレーを遮断した後、
   前記モータジェネレータの回転数（Ｎｍ）が所定の回転数範囲内にあり、且つ、前記インバータの前記主機電源側に設けられたコンデンサ（２５）の両端電圧であるコンデンサ電圧（Ｖｃ）が所定の電圧範囲内にあるとき、前記インバータの複数のスイッチング素子（４１−４６）を操作して前記コンデンサ電圧を制御する電圧制御を実行し、
   前記電圧制御を実行する条件以外のとき、前記インバータの前記複数のスイッチング素子を全てオフ状態とするゲート遮断を実行する請求項２に記載の車両制御装置。
4. 動力源であるエンジン（７０）及びモータジェネレータ（６０）、並びに、インバータ（４０）を介して前記モータジェネレータと電力を授受可能な主機電源（２０）を備えたハイブリッド車両（９０１、９０２）に適用され、前記エンジン及び前記モータジェネレータの動作を制御し、且つ、前記エンジンと前記モータジェネレータとの間の動力伝達又は前記モータジェネレータと車軸（９６）との間の動力伝達の少なくともいずれか一方を制御可能な車両制御装置であって、
   前記主機電源の異常が検出されたとき、
   前記主機電源と前記インバータとの間に設けられた電源リレー（２１）を遮断して前記モータジェネレータの力行動作を停止し、
   前記エンジンによる車両走行を維持しつつ、車両の動作により前記モータジェネレータの回転数を増加させる要因を少なくとも一つ排除し前記モータジェネレータの回転を抑制するＭＧ回転抑制処理を実行し、
   検出又は推定された前記モータジェネレータの回転数を取得し、前記インバータの動作を制御するインバータ制御部（５４）を有し、
   前記インバータ制御部は、
   前記主機電源の異常が検出され、前記電源リレーを遮断した後、
   前記モータジェネレータの回転数（Ｎｍ）が所定の回転数範囲内にあり、且つ、前記インバータの前記主機電源側に設けられたコンデンサ（２５）の両端電圧であるコンデンサ電圧（Ｖｃ）が所定の電圧範囲内にあるとき、前記インバータの複数のスイッチング素子（４１−４６）を操作して前記コンデンサ電圧を制御する電圧制御を実行し、
   前記電圧制御を実行する条件以外のとき、前記インバータの前記複数のスイッチング素子を全てオフ状態とするゲート遮断を実行する車両制御装置。
5. 前記モータジェネレータの回転数の変化に応じた前記電圧制御及び前記ゲート遮断の制御モードの切替において、
   前記モータジェネレータの回転数が減少するときに制御モードが切り替えられる減速切替回転数（Ｎｘ−）は、前記モータジェネレータの回転数が増加するときに制御モードが切り替えられる増速切替回転数（Ｎｘ＋）よりも小さい値に設定されている請求項３または４に記載の車両制御装置。
6. 前記ＭＧ回転抑制処理において、
   前記モータジェネレータに直接的に伝達される、もしくは、車両の走行に伴って間接的に伝達される前記エンジンの回転を抑制するか、又は、
   前記モータジェネレータの回転を直接抑制する請求項２〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
7. オートマチックトランスミッションモードとマニュアルトランスミッションモードとを切替可能な車両に適用され、
   前記ＭＧ回転抑制処理において、マニュアルトランスミッションモードを禁止する請求項１または６に記載の車両制御装置。
8. 前記ＭＧ回転抑制処理において、車両の減速時に前記エンジンの回転数を増加させる減速ブリッピングを禁止する請求項１、６または７に車両制御装置。
9. 前記エンジンと前記モータジェネレータとの間又は前記モータジェネレータと車軸との間に、伝達される動力を変速可能な変速機（８３、８４）を設けた車両に適用され、
   前記ＭＧ回転抑制処理において、車速が速度閾値を上回っているとき、前記変速機のダウンシフトを禁止する請求項１または６〜８のいずれか一項に記載の車両制御装置。

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