JP2009274566A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達断接部の故障時に車両が安全に走行することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関と、内燃機関の駆動によって発電する発電機と、電動機に電力を供給する蓄電器と、蓄電器及び発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する電動機と、発電機と駆動輪の間に配置され、内燃機関から発電機を介した駆動輪までの動力の伝達経路を断接する動力伝達断接部と、を備え、電動機及び内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する車両の走行形態を制御する車両制御装置は、動力伝達断接部への断接指示を行う断接指示部と、動力伝達断接部の故障を検出する故障検出部と、故障検出部によって動力伝達断接部の故障が検出されたとき、動力伝達断接部の故障状態に応じて車両の走行形態を制御する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラッチの故障時に車両が安全に走行するための車両制御装置に関する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、蓄電器を電源とした電動機の駆動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の駆動力によって発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。一方、パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。

上記両方式を複合したシリーズ・パラレル方式のＨＥＶも知られている。当該方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを切断又は接続する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。特に低速走行時にはクラッチを切断してシリーズ方式の構成とし、特に中高速走行時にはクラッチを接続してパラレル方式の構成とする。

特許文献１には、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車に関して記載されている。当該ハイブリッド車は、クラッチの異常による運転特性の低下を防止するために、クラッチの異常を検出したときにはシリーズ方式で駆動される。

特許第３１７２４９０号明細書

図１３は、シリーズ・パラレル方式のＨＥＶの動力系及び電源系を示すブロック図である。図１３に示すＨＥＶでは、クラッチ１１３の状態に応じて、内燃機関(ENG)１０７からの駆動力がギアボックス１１５を介して駆動輪１２９に伝達される。すなわち、クラッチ１１３が切断状態であれば、内燃機関１０７からの駆動力は駆動輪１２９に伝達されず、クラッチ１１３が接続状態であれば、内燃機関１０７からの駆動力は駆動輪１２９に伝達される。

図１３に示したＨＥＶのクラッチ１１３が故障した際、特許文献１に記載のハイブリッド車のように、駆動力の伝達系統をシリーズ方式に切り替えても、クラッチ１１３の故障状態によっては、電動機(MOT)１０５への電力供給のために駆動されている内燃機関１０７からの駆動力がクラッチ１１３を介して駆動輪１２９に伝達される可能性がある。上述したように、シリーズ方式の車両は電動機１０５の駆動力によって走行しており、電動機１０５は車両の走行に必要な駆動力を出力するよう制御されている。したがって、シリーズ方式で走行中に、内燃機関１０７からの駆動力が駆動輪１２９に伝達されると、駆動輪１２９には必要以上の駆動力がかかってしまう。特に、クラッチ１１３が不安定な状態のときにシリーズ方式で走行すると、車両が予期せぬタイミングで予期せぬ加速をする恐れがある。

本発明の目的は、動力伝達断接部の故障時に車両が安全に走行することができる車両制御装置を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の車両制御装置は、内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１０７）と、前記内燃機関の駆動によって発電する発電機（例えば、実施の形態での発電機１０９）と、前記電動機に電力を供給する蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）と、前記蓄電器及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する電動機（例えば、実施の形態での電動機１０５）と、前記発電機と駆動輪の間に配置され、前記内燃機関から前記発電機を介した前記駆動輪までの動力の伝達経路を断接する動力伝達断接部（例えば、実施の形態でのロックアップクラッチ１１３）と、を備え、前記電動機及び前記内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する車両の走行形態を制御する車両制御装置であって、前記動力伝達断接部への断接指示を行う断接指示部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）と、前記動力伝達断接部の故障を検出する故障検出部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）と、前記故障検出部によって前記動力伝達断接部の故障が検出されたとき、前記動力伝達断接部の故障状態に応じて前記車両の走行形態を制御する制御部（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の車両制御装置では、前記動力伝達断接部が切断状態から接続状態に移行できないオフ故障状態のとき、前記制御部は、前記車両の走行形態を、前記内燃機関の駆動を停止して、前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動する前記電動機だけからの駆動力による第１走行（例えば、実施の形態でのＥＶ走行）に設定することを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の車両制御装置では、前記制御部は、前記第１走行時の前記車両の最高速度を、前記動力伝達断接部が故障前の最高速度よりも低い速度に制限することを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の車両制御装置では、前記蓄電器の残容量を検出する残容量検出部（例えば、実施の形態でのバッテリＥＣＵ１２３）を備え、前記制御部は、前記動力伝達断接部がオフ故障状態のとき、前記蓄電器の残容量が所定値未満であれば、前記車両が停止した状態で前記内燃機関を駆動して、前記発電機で発電された電力を前記蓄電器に充電するよう前記発電機からの電力供給経路を制御することを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の車両制御装置では、前記制御部は、前記車両の走行を制動する走行制動部による前記車両の制動が解除されたとき、前記内燃機関の駆動を停止することを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の車両制御装置では、前記制御部は、前記算容量検出部が検出した前記蓄電器の残容量に基づいて、前記車両の走行可能距離を算出し、当該算出した走行可能距離を前記車両のドライバに報知することを特徴としている。

さらに、請求項７に記載の発明の車両制御装置では、前記動力伝達断接部が接続状態から切断状態に移行できないオン故障状態のとき、前記制御部は、前記車両の走行形態を、前記内燃機関の駆動を停止して、前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動する前記電動機だけからの駆動力による第１走行（例えば、実施の形態でのＥＶ走行）、及び前記内燃機関だけからの駆動力による第２走行（例えば、実施の形態でのエンジン走行）のいずれかに設定することを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明の車両制御装置では、前記制御部は、前記車両の走行速度又は前記内燃機関若しくは前記電動機の回転数が所定値未満であれば前記第１走行に設定し、前記車両の走行速度又は前記内燃機関若しくは前記電動機の回転数が前記所定値以上であれば前記第２走行に設定することを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明の車両制御装置では、前記制御部は、前記第１走行時又は前記第２走行時の前記車両の最高速度を、前記動力伝達断接部が故障前の最高速度よりも低い速度に制限することを特徴としている。

さらに、請求項１０に記載の発明の車両制御装置では、前記制御部は、前記車両の走行形態が前記第２走行に設定されているとき、前記内燃機関の駆動によって前記発電機で発電された電力を前記蓄電器に充電するよう前記発電機からの電力供給経路を制御することを特徴としている。

さらに、請求項１１に記載の発明の車両制御装置では、前記制御部は、前記動力伝達断接部の故障回数をカウントし、前記故障回数が所定値を超えたとき、前記車両の走行形態を、前記内燃機関の駆動を停止して、前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動する前記電動機だけからの駆動力による第１走行に設定することを特徴としている。

さらに、請求項１２に記載の発明の車両制御装置では、前記故障検出部は、前記断接指示部から前記動力伝達断接部への指示内容、及び前記動力伝達断接部の入力軸の回転数と前記動力伝達断接部の出力軸の回転数の差である差回転数に基づいて、前記動力伝達断接部の故障状態を判別することを特徴としている。

さらに、請求項１３に記載の発明の車両制御装置では、前記故障検出部は、前記断接指示部からの指示内容が前記動力伝達断接部の接続であって、前記差回転数が０近傍の所定範囲外のとき、前記動力伝達断接部が切断状態から接続状態に移行できないオフ故障状態であると判断し、前記断接指示部からの指示内容が前記動力伝達断接部の切断であって、前記差回転数が前記所定範囲外となる形態での前記車両の走行が指示されているにもかかわらず、前記差回転数が前記所定範囲内のとき、前記動力伝達断接部が接続状態から切断状態に移行できないオン故障状態であると判断することを特徴としている。

さらに、請求項１４に記載の発明の車両制御装置では、前記発電機及び前記動力伝達断接部を介した前記内燃機関からの駆動力又は前記電動機からの駆動力を、所定の比率（例えば、実施の形態での変速比）での回転数及びトルクに変換して、前記駆動輪に伝達する動力伝達部（例えば、実施の形態でのギアボックス１１５）を備え、前記動力伝達断接部の入力軸の回転数は、前記発電機の回転数であり、前記動力伝達断接部の出力軸の回転数は、前記電動機の回転数と前記動力伝達部における前記比率の積であることを特徴としている。

さらに、請求項１５に記載の発明の車両制御装置では、前記車両は、前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動する前記電動機だけからの駆動力、前記蓄電器及び前記発電機からの電力供給によって駆動する前記電動機だけからの駆動力、又は前記内燃機関だけからの駆動力によって走行することを特徴としている。

請求項１及び２に記載の発明の車両制御装置によれば、動力伝達断接部がオフ故障のときには強制的に第１走行に限定される。第１走行中には内燃機関が駆動されないため、動力伝達断接部が予期せぬタイミングで接続したとしても、駆動輪に必要以上の駆動力が加わることはない。なお、動力伝達断接部が予期せぬタイミングで接続したときは、発電機と内燃機関による引き摺り損失が発生するため、駆動軸に伝達される駆動力が低下する。しかし、この場合は車速が多少低下するのみであるため、駆動力が加わる場合に比べると走行安全性の点では良い。

請求項３に記載の発明の車両制御装置によれば、第１走行時の最高速度は制限されるため、電動機の過回転を防止できる。

請求項４及び５に記載の発明の車両制御装置によれば、第１走行によって蓄電器の残容量が低下しても、車両が停止した際には充電が行われるため、連続走行しない限り走行可能距離を維持できる。

請求項６に記載の発明の車両制御装置によれば、第１走行時に走行可能距離が報知されるため、ドライバは計画的に運転することができる。

請求項７及び８に記載の発明の車両制御装置によれば、動力伝達断接部がオン故障のときには、強制的に第１走行又は第２走行に限定される。すなわち、駆動源を１種類に限定するため、動力伝達断接部の係合状態が不安定であっても安定した走行が可能である。

請求項９に記載の発明の車両制御装置によれば、第１走行時又は第２走行時の最高速度は制限されるため、電動機の過回転を防止できる。

請求項１０に記載の発明の車両制御装置によれば、第２走行時には発電機で発電された電力が蓄電器に充電されるため、第１走行時間を延ばすことができる。

請求項１１に記載の発明の車両制御装置によれば、故障回数が多く動力伝達断接部が不安定と推定される際には、強制的に第１走行に限定される。したがって、動力伝達断接部の係合状態が不安定であっても安定した走行が可能である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

以下説明する実施形態の車両制御装置は、シリーズ・パラレル方式のＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）の車両に搭載されている。当該ＨＥＶは、動力系として電動機及び内燃機関を備え、蓄電器又は蓄電器及び発電機からの電力供給によって駆動する電動機からの駆動力又は内燃機関からの駆動力によって走行する。

図１は、シリーズ・パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すシリーズ・パラレル方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）は、蓄電器(BATT)１０１と、第１インバータ(第１INV)１０３と、電動機(MOT)１０５と、内燃機関(ENG)１０７と、発電機(GEN)１０９と、第２インバータ(第２INV)１１１と、ロックアップクラッチ（以下、単に「クラッチ」という。）１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１５と、マネジメントＥＣＵ(MG ECU)１１７と、モータＥＣＵ(MOT ECU)１１９と、エンジンＥＣＵ(ENG ECU)１２１と、バッテリＥＣＵ(BATT ECU)１２３と、ディスプレイ(DISPLAY)１２５とを備える。なお、当該車両の動力系及び電源系の構成は、図１３のブロック図に示した構成と同様である。このため、図１中の動力系及び電源系に含まれる各構成要素には、図１３中の対応する構成要素に付した同一の参照符号が付されている。

蓄電器１０１は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。第１インバータ１０３は、蓄電器１０１からの直流電圧を交流電圧に変換して、３相電流を電動機１０５に供給する。

電動機１０５は、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。電動機１０５で発生したトルクは、ギア１１５を介して駆動輪１２９の駆動軸１２７に伝達される。電動機１０５には、電動機１０５の固定子に対する回転子の機械角度を検出し、検出した機械角度に応じた電気角度を示すデータを出力するレゾルバ１３１が設けられている。レゾルバ１３１から出力されたデータはマネジメントＥＣＵ１１７に送られる。マネジメントＥＣＵ１１７は、レゾルバ１３１から得られたデータに基づいて、電動機１０５の回転数を算出する。

内燃機関１０７は、クラッチ１１３が接続されて車両がパラレル方式又は内燃機関１０７のみによって駆動される方式に切り替えられた状態で、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。当該状態のとき内燃機関１０７で発生したトルクは、発電機１０９、クラッチ１１３及びギア１１５を介して駆動輪１２９の駆動軸１２７に伝達される。なお、発電機１０９は内燃機関１０７に直結されている。また、ギア１１５と電動機１０５の回転子は直結されている。このため、内燃機関１０７で発生したトルクは、駆動輪１２９を回転させる他、発電機１０９の回転のためにも消費される。なお、内燃機関１０７は、クラッチ１１３が切断された状態では、発電機１０９のみを回転させる。

発電機１０９は、内燃機関１０７によって駆動されることで電力を発生する。発電機１０９によって発電された電力は、蓄電器１０１に充電されるか、電動機１０５に供給される。発電機１０９には、発電機１０９の固定子に対する回転子の機械角度を検出し、検出した機械角度に応じた電気角度を示すデータを出力するレゾルバ１３３が設けられている。レゾルバ１３３から出力されたデータはマネジメントＥＣＵ１１７に送られる。マネジメントＥＣＵ１１７は、レゾルバ１３３から得られたデータに基づいて、発電機１０９の回転数を算出する。

第２インバータ１１１は、発電機１０９で発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１１によって変換された電力は蓄電器１０１に充電されるか、第１インバータ１０３を介して電動機１０５に供給される。クラッチ１１３は、マネジメントＥＣＵ１１７からの指示に基づいて、内燃機関１０７から駆動輪１２９までの駆動力の伝達経路を断接する。なお、クラッチ１１３の断接が頻繁に行われると、摩擦による過熱や磨耗による滑り等が生じて故障する可能性がある。ギア１１５は、発電機１０９を介した内燃機関１０７からの駆動力又は電動機１０５からの駆動力を、所望の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１２７に伝達する変速機である。なお、ギア１１５の変速比はマネジメントＥＣＵ１１７によって管理されている。

マネジメントＥＣＵ１１７は、駆動力の伝達系統の切り替えや、電動機１０５や内燃機関１０７の制御、クラッチ１１３に対する断接指示、ギア１１５に対する変速比の変更指示等を行う。また、マネジメントＥＣＵ１１７は、電動機１０５のレゾルバ１３１から得られたデータに基づく電動機１０５の回転数と、発電機１０９のレゾルバ１３３から得られたデータに基づく発電機１０９の回転数と、ギア１１５の変速比と、クラッチ１１３への断接指示とに基づいて、クラッチ１１３の故障を検出する。クラッチ１１３の故障には、オン故障とオフ故障の２種類がある。オン故障は、クラッチ１１３が接続状態のまま固着して切断できない状態の故障であり、オフ故障は、滑り等によってクラッチ１１３を十分に接続できない状態の故障である。

マネジメントＥＣＵ１１７は、発電機１０９の回転数（Ｎｇｅｎ）、電動機１０５の回転数（Ｎｍｏｔ）及びギア１１５の変速比（ｒ）に応じた差回転数（α）を、以下の式（１）から算出する。
α＝Ｎｇｅｎ−Ｎｍｏｔ×ｒ …（１）

なお、「Ｎｇｅｎ」はクラッチ１１３の入力軸の回転数と同義であり、「Ｎｍｏｔ×ｒ」はクラッチ１１３の出力軸の回転数と同義である。

クラッチ１１３が接続状態のとき、クラッチ１１３が正常であれば、「Ｎｇｅｎ」と「Ｎｍｏｔ×ｒ」はほぼ同じ値となるため、差回転数αは０近傍の所定範囲内の値（ＮＬｏ≦α≦ＮＨｉ）となる。一方、クラッチ１１３が切断状態のとき、クラッチ１１３が正常であれば、「Ｎｇｅｎ」と「Ｎｍｏｔ×ｒ」は異なる値となるため、差回転数αの絶対値は所定値以上（α≦ＮＬｏ又はＮＨｉ≦α）となる。

但し、クラッチ１１３がオフ故障している場合、マネジメントＥＣＵ１１７がクラッチ１１３の接続指示を行ってもクラッチ１１３が接続状態とならないため、「Ｎｇｅｎ」と「Ｎｍｏｔ×ｒ」はそれぞれ異なる値となり、差回転数αは所定範囲内に収まらない。一方、クラッチ１１３がオン故障している場合、マネジメントＥＣＵ１１７がクラッチ１１３の接続指示を行ってもクラッチ１１３が切断状態とならないため、「Ｎｇｅｎ」と「Ｎｍｏｔ×ｒ」は同じ値となり、差回転数αは所定範囲内に収まる。

このように、マネジメントＥＣＵ１１７は、差回転数α及びクラッチ１１３への断接指示に基づいて、クラッチ１１３のオン故障又はオフ故障を判定する。マネジメントＥＣＵ１１７は、オン故障又はオフ故障の判定結果をディスプレイ１２５に表示する。なお、マネジメントＥＣＵ１１７は、クラッチ１１３のオン故障の回数をカウントするオン故障カウンタと、クラッチ１１３のオフ故障の回数をカウントするオフ故障カウンタとを有する。マネジメントＥＣＵ１１７は、オン故障回数（Ａ）とオフ故障回数（Ｂ）の合計値（Ａ＋Ｂ）が所定値（Ｃ）より大きい場合、又は合計値（Ａ＋Ｂ）が所定値（Ｃ）以下の場合であってもクラッチ１１３が故障していれば、その故障状態（オン故障又はオフ故障）に応じて、後述する車両の走行形態を決定する。

モータＥＣＵ１１９は、マネジメントＥＣＵ１１７からの指示に応じて、電動機１０５を制御する。なお、モータＥＣＵ１１９は、マネジメントＥＣＵ１１７から車速制限が指示されているとき、蓄電器１０１から電動機１０５に供給する電流を制限する。エンジンＥＣＵ１２１は、マネジメントＥＣＵ１１７からの指示に応じて、内燃機関１０７の始動及び停止や回転数を制御する。

バッテリＥＣＵ１２３は、蓄電器１０１の状態を示す残容量（ＳＯＣ：State of Charge）等を検知して、当該状態を示す情報をマネジメントＥＣＵ１１７に送る。マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１からの電流供給だけで電動機１０５を駆動して車両が走行する場合、バッテリＥＣＵ１２３から送られた情報と車両の平均消費電力とに基づいて走行可能距離を算出する。マネジメントＥＣＵ１１７は、算出した可能走行距離をディスプレイ１２５に表示する。

次に、車両の走行状態に応じた駆動力の伝達経路及び電源供給の形態について、図２〜図５を参照して説明する。図２は、車速と負荷の関係に応じた走行形態の分布を示す図である。なお、マネジメントＥＣＵ１１７には、図示しない車速センサからのデータが入力される。

車両が図２に示す低速・低負荷の状態（Ｘ）では、車両は、蓄電器１０１からの電源供給によって駆動する電動機１０５の駆動力によって走行（ＥＶ走行）する。図３は、シリーズ・パラレル方式の車両がＥＶ走行時の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図である。ＥＶ走行時、内燃機関１０７は駆動されず、クラッチ１１３は切断状態である。したがって、このときの差回転数α（＝Ｎｇｅｎ−Ｎｍｏｔ×ｒ）は、所定範囲外（α≦ＮＬｏ）である。

また、車両が図２に示す低速・高負荷又は中速の状態（Ｙ）では、車両は、蓄電器１０１及び発電機１０９の双方からの電力の供給、又は、発電機１０９のみからの電力の供給によって駆動する電動機１０５の駆動力によって車両は走行（シリーズ走行）する。図４は、シリーズ・パラレル方式の車両がシリーズ走行時の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図である。なお、図４（ａ）は、蓄電器１０１及び発電機１０９の双方からの電力の供給によって駆動する電動機１０５によるシリーズ走行時の電源供給を示し、図４（ｂ）は、発電機１０９のみからの電力の供給によって駆動する電動機１０５によるシリーズ走行時の電源供給を示す。シリーズ走行時、内燃機関１０７は駆動され、クラッチ１１３は切断状態である。

なお、シリーズ走行時に発電のために駆動される内燃機関１０７の運転形態は、「出力追従運転」である。出力追従運転時の内燃機関１０７は、車速やアクセル開度等から得られるドライバ要求値の電力を電動機１０５に供給するために必要な回転数で運転される。すなわち、ドライバ要求値が変化すれば内燃機関１０７の回転数も変更される。

また、車両が図２に示す高速・低負荷の状態（Ｚ）では、車両は、内燃機関１０７の駆動力によって走行（エンジン走行）する。図５は、シリーズ・パラレル方式の車両がエンジン走行時の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図である。エンジン走行時、電動機１０５は駆動されず、クラッチ１１３は接続状態である。なお、内燃機関１０７の駆動によって発電機１０９及び電動機１０５も回転する。したがって、このときの差回転数αは、所定範囲内（ＮＬｏ≦α≦ＮＨｉ）である。

なお、上記説明したシリーズ走行又はエンジン走行中に、非常の高い駆動力がドライバから要求され、電動機１０５又は内燃機関１０７だけの駆動力ではドライバからの要求に応えられない場合には、電動機１０５及び内燃機関１０７の双方からの駆動力によって走行する。すなわち、シリーズ走行中は電動機１０５の駆動力によって車両は走行しているが、クラッチ１１３を接続して、電動機１０５及び内燃機関１０７の双方の駆動力によって走行する。また、エンジン走行中は内燃機関１０７の駆動力によって車両は走行しているが、電動機１０５を駆動して、電動機１０５及び内燃機関１０７の双方の駆動力によって走行する。

次に、マネジメントＥＣＵ１１７による車両制御について説明する。図６は、マネジメントＥＣＵ１１７による車両制御を示すフローチャートである。まず、マネジメントＥＣＵ１１７は、オン故障回数（Ａ）とオフ故障回数（Ｂ）の合計値（Ａ＋Ｂ）が所定値（Ｃ）以下か否かを判断する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で、合計値（Ａ＋Ｂ）が所定値（Ｃ）以下（Ａ＋Ｂ≦Ｃ）と判断されれば、ステップＳ１０３に進み、所定値より大きい（Ａ＋Ｂ＞Ｃ）と判断されれば、ステップＳ１１１に進んで走行形態をＥＶ走行に設定する。

ステップＳ１０３では、マネジメントＥＣＵ１１７は差回転数αを算出する。次に、ステップＳ１０５では、マネジメントＥＣＵ１１７は、クラッチ１１３への断接指示が接続指示か切断指示かを判断し、接続指示の場合にはステップＳ１０７に進み、切断指示の場合にはステップＳ１１７に進む。

ステップＳ１０７では、マネジメントＥＣＵ１１７は、ステップＳ１０３で算出した差回転数αが上記説明した所定範囲内（ＮＬｏ≦α≦ＮＨｉ）か否かを判断し、差回転数αが所定範囲内であれば当該処理を終了し、所定範囲外（α≦ＮＬｏ又はＮＨｉ≦α）であればステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、マネジメントＥＣＵ１１７は、クラッチ接続指示にもかかわらず差回転数αが所定範囲外であるため、クラッチ１１３がオフ故障状態であると判断する。

次に、マネジメントＥＣＵ１１７は、車両の走行形態を図２に示した車速や負荷の状態によらず強制的にＥＶ走行に設定する（ステップＳ１１１）。なお、ステップＳ１１１において、内燃機関１０７が駆動している場合には、内燃機関１０７の駆動を停止する。ステップＳ１１１の処理を行った際の駆動力の伝達経路及び電源供給を図７に示す。次に、マネジメントＥＣＵ１１７は、最高速度（VcarMAX）をクラッチ故障前の最高速度よりも低い速度（例えば、時速４０ｋｍ）に設定する（ステップＳ１１３）。最後に、マネジメントＥＣＵ１１７は、オフ故障カウンタをインクリメントする（ステップＳ１１５）。

一方、ステップＳ１１７（ステップＳ１０５でクラッチ切断指示と判断された場合）では、マネジメントＥＣＵ１１７は、差回転数αが所定範囲外（α≦ＮＬｏ又はＮＨｉ≦α）となる形態での走行（シリーズ走行の一部又はＥＶ走行）が指示されているかを判断する。ステップＳ１１７で、差回転数αが所定範囲外となる形態での走行が指示されていると判断されたときはステップＳ１１９に進み、当該形態での走行が指示されていないと判断されたときは、当該処理を終了する。

ステップＳ１１９では、マネジメントＥＣＵ１１７は、ステップＳ１０３で算出した差回転数αが所定範囲内（ＮＬｏ≦α≦ＮＨｉ）か否かを判断し、差回転数αが所定範囲外（α≦ＮＬｏ又はＮＨｉ≦α）であれば当該処理を終了し、所定範囲内であればステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１では、マネジメントＥＣＵ１１７は、クラッチ切断指示されており、かつ、差回転数αが所定範囲外（α≦ＮＬｏ又はＮＨｉ≦α）となる形態での走行が指示されているにもかかわらず差回転数αが所定範囲内であるため、クラッチ１１３がオン故障状態であると判断する。

次に、マネジメントＥＣＵ１１７は、車速（ＶＮ）又は内燃機関１０７若しくは電動機１０５の回転数（ＮＥ）が所定値以上であればエンジン走行に設定し、車速（ＶＮ）又は内燃機関１０７若しくは電動機１０５の回転数（ＮＥ）が所定値未満であればＥＶ走行に設定する。ステップＳ１２３を行った際の駆動力の伝達経路及び電源供給を図８及び図９に示す。図８はエンジン走行が設定された場合を示し、図９はＥＶ走行が設定された場合を示す。なお、図８に示すエンジン走行時には、内燃機関１０７の駆動によって発電機１０９で発電した電力は、蓄電器１０１に充電される。次に、マネジメントＥＣＵ１１７は、最高速度をクラッチ故障前の最高速度よりも低い所定速度に設定する（ステップＳ１２５）。最後に、マネジメントＥＣＵ１１７は、オン故障カウンタをインクリメントする（ステップＳ１２７）。

図１０は、クラッチ１１３がオフ故障時のＥＶ走行の際に行われる充電制御を示すフローチャートである。まず、マネジメントＥＣＵ１１７は、クラッチ１１３がオフ故障か否かを判断する（ステップＳ２０１）。クラッチ１１３がオフ故障でなければステップＳ２０３に進み、図６のステップＳ１１１で行ったＥＶ走行強制設定を解除する。一方、クラッチ１１３がオフ故障であればステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、マネジメントＥＣＵ１１７は、車速（Ｖｃａｒ）が０か否かを判断する。車速が０でなければステップＳ２０７に進み、内燃機関１０７を駆動することによる蓄電器１０１の充電を禁止する。これは、クラッチ１１３の状態が不安定であるためにクラッチ１１３がオフ故障から正常状態に復帰して、予期せぬタイミングでクラッチ１１３が接続した際に内燃機関１０７が駆動していると、その駆動力が駆動軸１２７に伝達されてしまうためである。一方、車速が０であればステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０９では、マネジメントＥＣＵ１１７は、ギア１１５が、Ｄ（ドライブ）レンジやＳ（スポーツ＝セミオートマ）レンジ、Ｌ（ロー＝一速）レンジ等の前進シフト（FWD）、又は、Ｒレンジの後進シフト（RVS）に入っているかを判別する。ステップＳ２０９で、ギア１１５が前進シフト又は後進シフトに入っていると判断された場合にはステップＳ２１１に進み、前進シフト又は後進シフトに入っていないと判断された場合にはステップＳ２１３に進む。

次に、マネジメントＥＣＵ１１７は、図示しないブレーキが踏まれた状態又は図示しないサイドブレーキがかかった状態かを判断する（ステップＳ２１１）。いずれかのブレーキが効いていればステップＳ２１３に進み、どちらのブレーキも効いていなければステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２１３では、マネジメントＥＣＵ１１７は、バッテリＥＣＵ１２３から得られた蓄電器１０１の残容量（ＳＯＣ）が所定値未満か否かをヒステリシスをもって判断し、残容量が所定値未満であればステップＳ２１５に進み、所定値以上であればステップＳ２０７に進む。ステップＳ２１５では、マネジメントＥＣＵ１１７は、エンジンＥＣＵ１２１に内燃機関１０７を駆動するよう指示して、内燃機関１０７の駆動により発電機１０９で発生した電力を蓄電器１０１に充電するよう制御する。ステップＳ２１５の処理を行った際の充電経路を図１１に示す。なお、このときの内燃機関１０７の運転形態は、「ＢＳＦＣ（Brake Specific Fuel Consumption）ボトム運転」である。ＢＳＦＣボトム運転時の内燃機関１０７は、単位発電電力量あたりの消費燃料量が最小となる一定の回転数で定点運転される。すなわち、このときの内燃機関１０７による発電効率が最も良い。

また、マネジメントＥＣＵ１１７は、図１２に示すように、ステップＳ１０９でクラッチ１１３がオフ故障と判断されたとき、及び、ステップＳ１２１でクラッチ１１３がオン故障と判断されたとき、ディスプレイにクラッチ１１３が故障している旨の表示を行う。さらに、オフ故障と判断された際、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１のＳＯＣと車両の平均消費電力とに基づいて走行可能距離を算出してディスプレイ１２５に表示する。

以上説明したように、本実施形態の車両制御によれば、クラッチ１１３がオフ故障のときには強制的にＥＶ走行に限定される。ＥＶ走行中には内燃機関１０７が駆動されないため、クラッチ１１３が予期せぬタイミングで接続したとしても、駆動輪１２９に必要以上の駆動力が加わることはない。なお、クラッチ１１３が予期せぬタイミングで接続したときは、発電機１０９と内燃機関１０７による引き摺り損失が発生するため、駆動軸１２７に伝達される駆動力が低下する。しかし、この場合は車速が多少低下するのみであるため、駆動力が加わる場合に比べると走行安全性の点では良い。

また、ＥＶ走行時の最高速度は制限されるため、電動機１０５の過回転を防止できる。また、ＥＶ走行によって蓄電器１０１のＳＯＣが低下しても、車両が停止した際には充電が行われるため、連続走行しない限り走行可能距離を維持できる。さらに、ＥＶ走行時、ディスプレイには走行可能距離が表示されるため、ドライバは計画的に運転することができる。

また、クラッチ１１３がオン故障のときには、強制的にＥＶ走行又はエンジン走行に限定される。すなわち、駆動源を１種類に限定するため、クラッチ１１３の係合状態が不安定であっても安定した走行が可能である。なお、エンジン走行時には、発電機１０９で発電された電力が蓄電器１０１に充電されるため、ＥＶ走行時間を延ばすことができる。また、ＥＶ走行時又はエンジン走行時の最高速度は制限されるため、電動機１０５の過回転を防止できる。

さらに、クラッチ１１３の故障回数が多く、クラッチ１１３が不安定と推定される際には、強制的にＥＶ走行に限定される。したがって、クラッチ１１３の係合状態が不安定であっても安定した走行が可能である。

シリーズ・パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 車速と負荷の関係に応じた走行形態の分布を示す図 シリーズ・パラレル方式の車両がＥＶ走行時の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図 シリーズ・パラレル方式の車両がシリーズ走行時の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図 シリーズ・パラレル方式の車両がエンジン走行時の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図 マネジメントＥＣＵ１１７による車両制御を示すフローチャート ステップＳ１１１でＥＶ走行が設定された場合の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図 ステップＳ１２３でエンジン走行が設定された場合の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図 ステップＳ１２３でＥＶ走行が設定された場合の駆動力の伝達経路及び電源供給を示す図 クラッチ１１３がオフ故障時のＥＶ走行の際に行われる充電制御を示すフローチャート ステップＳ２１５の処理を行った際の充電経路を示す図 クラッチ故障表示を行う制御を示すフローチャート シリーズ・パラレル方式のＨＥＶの動力系及び電源系を示すブロック図

符号の説明

１０１ 蓄電器(BATT)
１０３ 第１インバータ(第１INV)
１０５ 電動機(MOT)
１０７ 内燃機関(ENG)
１０９ 発電機(GEN)
１１１ 第２インバータ(第２INV)
１１３ ロックアップクラッチ
１１５ ギアボックス
１１７ マネジメントＥＣＵ(MG ECU)
１１９ モータＥＣＵ(MOT ECU)
１２１ エンジンＥＣＵ(ENG ECU)
１２３ バッテリＥＣＵ(BATT ECU)
１２５ ディスプレイ(DISPLAY)
１２７ 駆動軸
１２９ 駆動輪
１３１，１３３ レゾルバ

Claims (11)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関の駆動によって発電する発電機と、
   前記電動機に電力を供給する蓄電器と、
   前記蓄電器及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する電動機と、
   前記発電機と駆動輪の間に配置され、前記内燃機関から前記発電機を介した前記駆動輪までの動力の伝達経路を断接する動力伝達断接部と、を備え、
   前記電動機及び前記内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する車両の走行形態を制御する車両制御装置であって、
   前記動力伝達断接部への断接指示を行う断接指示部と、
   前記動力伝達断接部の故障を検出する故障検出部と、
   前記故障検出部によって前記動力伝達断接部の故障が検出されたとき、前記動力伝達断接部の故障状態に応じて前記車両の走行形態を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記動力伝達断接部が切断状態から接続状態に移行できないオフ故障状態のとき、前記制御部は、前記車両の走行形態を、前記内燃機関の駆動を停止して、前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動する前記電動機だけからの駆動力による第１走行に設定することを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記第１走行時の前記車両の最高速度を、前記動力伝達断接部が故障前の最高速度よりも低い速度に制限することを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項２に記載の車両制御装置であって、
   前記蓄電器の残容量を検出する残容量検出部を備え、
   前記制御部は、前記動力伝達断接部がオフ故障状態のとき、前記蓄電器の残容量が所定値未満であれば、前記車両が停止した状態で前記内燃機関を駆動して、前記発電機で発電された電力を前記蓄電器に充電するよう前記発電機からの電力供給経路を制御することを特徴とする車両制御装置。
5. 請求項４に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記車両の走行を制動する走行制動部による前記車両の制動が解除されたとき、前記内燃機関の駆動を停止することを特徴とする車両制御装置。
6. 請求項４に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記算容量検出部が検出した前記蓄電器の残容量に基づいて、前記車両の走行可能距離を算出し、当該算出した走行可能距離を前記車両のドライバに報知することを特徴とする車両制御装置。
7. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記動力伝達断接部が接続状態から切断状態に移行できないオン故障状態のとき、前記制御部は、前記車両の走行形態を、前記内燃機関の駆動を停止して、前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動する前記電動機だけからの駆動力による第１走行、及び前記内燃機関だけからの駆動力による第２走行のいずれかに設定することを特徴とする車両制御装置。
8. 請求項７に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記車両の走行速度又は前記内燃機関若しくは前記電動機の回転数が所定値未満であれば前記第１走行に設定し、前記車両の走行速度又は前記内燃機関若しくは前記電動機の回転数が前記所定値以上であれば前記第２走行に設定することを特徴とする車両制御装置。
9. 請求項７又は８に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記第１走行時又は前記第２走行時の前記車両の最高速度を、前記動力伝達断接部が故障前の最高速度よりも低い速度に制限することを特徴とする車両制御装置。
10. 請求項７〜９のいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
    前記制御部は、前記車両の走行形態が前記第２走行に設定されているとき、前記内燃機関の駆動によって前記発電機で発電された電力を前記蓄電器に充電するよう前記発電機からの電力供給経路を制御することを特徴とする車両制御装置。
11. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
    前記制御部は、
    前記動力伝達断接部の故障回数をカウントし、
    前記故障回数が所定値を超えたとき、前記車両の走行形態を、前記内燃機関の駆動を停止して、前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動する前記電動機だけからの駆動力による第１走行に設定することを特徴とする車両制御装置。

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