JP2017114222A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＧ−ＥＣＵとＨＶ−ＥＣＵとの通信異常が発生した場合であっても、エンジンをクランキングしてインバータレス走行制御を実行可能にする。
【解決手段】ＭＧ−ＥＣＵは、ＥＶ走行中にＨＶ−ＥＣＵとの通信異常が発生した場合、自らの判断で第１インバータの三相オン制御を行なってエンジンをクランキングし、クランキングによってエンジンが始動した後にゲート遮断制御を行なう。ＨＶ−ＥＣＵは、ＥＶ走行中にＭＧ−ＥＣＵとの通信異常が発生した場合、エンジン回転速度を監視し、エンジン回転速度が所定値を超えた場合にエンジン駆動制御を行なう。ＭＧ−ＥＣＵが行なうゲート遮断制御とＨＶ−ＥＣＵが行なうエンジン駆動制御とによってインバータレス走行制御が実現される。
【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンと回転電機との少なくとも一方の動力を用いて走行可能なハイブリッド車両に関する。

特開２０１３−２０３１１６号公報（特許文献１）には、エンジンと、永久磁石が装着されたロータを有する第１回転電機と、駆動輪に接続された出力軸と、遊星歯車機構と、出力軸に接続された第２回転電機と、バッテリと、バッテリと第１回転電機との間で電力変換を行なう第１インバータと、バッテリと第２回転電機との間で電力変換を行なう第２インバータとを備えるハイブリッド車両が開示されている。遊星歯車機構は、第１回転電機に連結されたサンギヤと、出力軸に連結されたリングギヤと、エンジンに連結されたキャリアとを含む。このハイブリッド車両においては、エンジンの始動要求がある場合、第１インバータを制御することによって、エンジンをクランキングするためのトルクを第１回転電機から発生させる。クランキングによってエンジンの回転速度が所定値に達すると、エンジンの燃料噴射が開始されてエンジンが始動される。

また、このハイブリッド車両においては、第１インバータおよび第２インバータのＰＷＭ（Pulse Width Modulation)制御による第１回転電機および第２回転電機の駆動を正常に行なうことができない異常が生じている場合、第１インバータおよび第２インバータをゲート遮断状態にしつつ、エンジンを駆動して車両を退避走行させる「インバータレス走行制御」が実行される。インバータレス走行制御中においては、エンジンの回転力によって第１回転電機を機械的に回転させることによって、第１回転電機に逆起電力を発生させる。この際、第１回転電機には、第１回転電機の回転を妨げる方向に作用する逆起トルク（制動トルク）が発生する。この逆起トルクが第１回転電機からサンギヤに作用することによって、リングギヤには、第１回転電機の逆起トルクの反力として、正方向（前進方向）に作用する駆動トルクが発生する。この駆動トルクによって退避走行が実現される。

特開２０１３−２０３１１６号公報

上述のようにインバータレス走行制御は、第１インバータおよび第２インバータをゲート遮断状態にしつつ、エンジンを駆動状態にして車両を退避走行させる。そのため、エンジンを停止した状態からインバータレス走行制御を行なうには、エンジンをクランキングして始動する必要がある。インバータレス走行制御を行なう際には、第１インバータのＰＷＭ制御を正常に行なうことができない状態であるが、第１インバータを三相オン状態に維持する制御（三相オン制御）は可能であり、この第１インバータの三相オン制御によってエンジンをクランキングすることは可能である。

しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッド車両において、制御装置が、回転電機（インバータ）を制御するＭＧ−ＥＣＵ（以下「第１制御装置」ともいう）と、エンジンを含めた車両全体を統括的に制御するＨＶ−ＥＣＵ（以下「第２制御装置」ともいう）とに分割されている場合、第１インバータのＰＷＭ制御だけでなく、第１インバータの三相オン制御も正常に行なうことができず、エンジンをクランキングできないおそれがある。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵは、通常、ＨＶ−ＥＣＵからの指令に従って第１インバータの制御を行なう。そのため、仮にＨＶ−ＥＣＵとＭＧ−ＥＣＵとの通信に異常が発生した時においても通常どおりＭＧ−ＥＣＵがＨＶ−ＥＣＵからの指令に従って第１インバータの三相オン制御を行なうものとすると、通信異常の影響によってＨＶ−ＥＣＵからの指令がＭＧ−ＥＣＵへ正常に伝達されず、エンジンをクランキングできなくなるおそれがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、第１制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）と第２制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）との通信異常が発生した場合であっても、エンジンをクランキングしてインバータレス走行制御を実行可能にすることである。

この発明に係るハイブリッド車両は、エンジンと、永久磁石が装着されたロータを有する第１回転電機と、駆動輪に接続された出力軸と、エンジン、第１回転電機および出力軸を機械的に連結する遊星歯車機構と、出力軸に接続された第２回転電機と、バッテリと、バッテリおよび第１回転電機の間に電気的に接続され、各々が上側アームおよび下側アームを有する三相の駆動アームを有する第１インバータと、バッテリおよび第２回転電機の間に電気的に接続された第２インバータと、第１インバータおよび第２インバータをゲート遮断状態にする遮断制御と、エンジンを駆動状態にする駆動制御とを行なうことによってハイブリッド車両を退避走行させるインバータレス走行制御を実行可能な制御装置とを備える。制御装置は、第１インバータおよび第２インバータを制御する第１制御装置と、第１制御装置と通信可能に構成され、かつエンジンを制御する第２制御装置とを備え、第１制御装置は、エンジンの停止中に第２制御装置との通信に異常が生じた場合、第１インバータの三相の上側アームまたは下側アームを導通状態にすることよってエンジンをクランキングし、クランキングによってエンジンが始動した後に遮断制御を行なう。第２制御装置は、エンジンの停止中に第１制御装置との通信に異常が生じた場合、エンジンの回転速度が所定値を超えた場合にエンジンの燃料噴射を開始して駆動制御を行なう。

上記構成によれば、第１制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）は、エンジンの停止中に第２制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）との通信異常が発生した場合、自らの判断で第１インバータの三相オン制御を行なってエンジンをクランキングし、クランキングによってエンジンが始動した後に遮断制御を行なう。第２制御装置は、エンジンの停止中に第１制御装置との通信異常が発生しており、かつエンジンの回転速度が所定値を超えた場合に、エンジンの燃焼噴射を開始して駆動制御を行なう。そのため、第１制御装置と第２制御装置との通信異常が発生した場合であっても、エンジンをクランキングしてインバータレス走行制御を実行することができる。

車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 車両の電気システムおよびＥＣＵの構成を説明するための回路ブロック図である。 インバータレス走行中における電気システムの状態を概略的に示す図である。 インバータレス走行中におけるエンジン、第１ＭＧおよび第２ＭＧの制御状態の一例を遊星歯車機構の共線図上に示す図である。 ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。 ＥＶ走行からインバータレス走行へ移行する際のエンジン、第１ＭＧおよび第２ＭＧの状態変化の一例を遊星歯車機構の共線図上に示す図である。 ＥＶ走行中にＨＶ−ＭＧ通信異常が発生した場合にＨＶ−ＥＣＵおよびＭＧ−ＥＣＵが行なう処理内容を示す図である。 ＭＧ−ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。 ＨＶ−ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る車両１の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ（第１回転電機）１０と、モータジェネレータ（第２回転電機）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、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、エンジン１００と第２ＭＧ２０との少なくとも一方の動力を用いて走行するハイブリッド車両である。車両１は、後述する通常走行中において、エンジン１００の動力を用いずに第２ＭＧ２０の動力を用いる電気自動車走行（以下「ＥＶ走行」という）と、エンジン１００および第２ＭＧ２０の双方の動力を用いるハイブリッド自動車走行（以下「ＨＶ走行」という）との間で走行態様を切り替えることができる。

エンジン１００は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関である。モータジェネレータ１０，２０の各々は、三相交流永久磁石型同期モータである。以下、モータジェネレータ１０を「第１ＭＧ１０」とも称し、モータジェネレータ２０を「第２ＭＧ２０」とも称する。

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発生する。エンジン１００により発生した動力は遊星歯車機構３０に出力される。エンジン１００にはエンジン回転速度センサ４１０が設けられている。エンジン回転速度センサ４１０は、エンジン１００の回転速度（エンジン回転速度）Ｎｅを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。

第１ＭＧ１０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。なお、車両１は、補機バッテリ（図示せず）の電力を用いてエンジンをクランキングするためのトルクを発生するスタータは備えていない。

第１ＭＧ１０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。第１ＭＧ１０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、第１ＭＧ１０によって発電された交流電力が第２ＭＧ２０に供給される場合もある。

第２ＭＧ２０のロータは、出力軸６０に連結される。第２ＭＧ２０は、バッテリ１５０および第１ＭＧ１０の少なくとも一方から供給される電力を用いて出力軸６０を回転させる。また、第２ＭＧ２０は、回生制動によって発電することも可能である。第２ＭＧ２０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。

遊星歯車機構３０は、エンジン１００、第１ＭＧ１０および出力軸６０を機械的に連結し、エンジン１００、第１ＭＧ１０および出力軸６０の間でトルクを伝達するように構成される。具体的には、遊星歯車機構３０は、回転要素として、第１ＭＧ１０のロータに連結されるサンギヤＳと、出力軸６０に連結されるリングギヤＲと、エンジン１００のクランクシャフト１１０に連結されるキャリアＣＡと、サンギヤＳとリングギヤＲとに噛合するピニオンギヤＰとを含む。キャリアＣＡは、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。

バッテリ１５０は、再充電が可能に構成されたリチウムイオン二次電池である。なお、バッテリ１５０は、ニッケル水素二次電池などの他の二次電池であってもよい。

ＳＭＲ１６０は、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との間の電力線に直列に接続されている。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、バッテリ１５０とＰＣＵ２００とを電気的に接続する導通状態と、バッテリ１５０とＰＣＵ２００とを電気的に遮断する遮断状態のどちらかに切り替えられる。

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第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０に供給する。また、ＰＣＵ２００は、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０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。ＰＣＵ２００の構成については図２にて詳細に説明する。

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。

＜電気システムおよびＥＣＵの構成＞
図２は、車両１の電気システムおよびＥＣＵ３００の構成を説明するための回路ブロック図である。車両１の電気システムは、バッテリ１５０と、ＰＣＵ２００と、第１ＭＧ１０と、第２ＭＧ２０と、ＥＣＵ３００とを含む。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とを含む。ＥＣＵ３００は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０と、エンジンＥＣＵ３２０と、ＨＶ−ＥＣＵ３３０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１５０の電圧（バッテリ電圧）ＶＢ、バッテリ１５０を流れる電流（バッテリ電流）ＩＢ、バッテリ１５０の温度（バッテリ温度）ＴＢをそれぞれ検出して、それらの検出結果を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ３３０に出力する。

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、上アーム（スイッチング素子Ｑ１）および下アーム（スイッチング素子Ｑ２）を有する。コンバータ２１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０からの制御信号に応じた上アームおよび下アームのスイッチング動作によって、バッテリ１５０から入力されるバッテリ電圧ＶＢを昇圧して電力線ＰＬ，ＮＬに出力する。また、コンバータ２１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０からの制御信号に応じた上アームおよび下アームのスイッチング動作によって、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る電力線ＰＬ，ＮＬの直流電圧を降圧してバッテリ１５０に出力する。

コンバータ２１０は、リアクトルＬ１と、上述のスイッチング素子Ｑ１（上アーム）およびスイッチング素子Ｑ２（下アーム）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。リアクトルＬ１の一方端は、バッテリ１５０の高電位側に接続されている。リアクトルＬ１の他方端は、上アームと下アームとの中間点（スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点）に接続されている。

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の出力電圧（以下「システム電圧」ともいう）ＶＨを検出し、その検出結果を示す信号をＭＧ−ＥＣＵ３１０に出力する。

インバータ２２１（以下「第１インバータ２２１」ともいう）は、システム電圧ＶＨが供給されると、ＭＧ−ＥＣＵ３１０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第１ＭＧ１０を駆動する。これにより、第１ＭＧ１０は、トルク指令値ＴＲ１により指定されたトルクを発生するように駆動される。

第１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。

インバータ２２２（以下「第２インバータ２２２」ともいう）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、第２インバータ２２２の構成は、基本的には第１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。

第１ＭＧ１０には、レゾルバ４２１、電流センサ２４１および温度センサ２５１が設けられる。第２ＭＧ２０には、レゾルバ４２２、電流センサ２４２および温度センサ２５２が設けられる。レゾルバ４２１は、第１ＭＧ１０の回転速度（ＭＧ１回転速度Ｎｍ１）を検出する。レゾルバ４２２は、第２ＭＧ２０の回転速度（ＭＧ２回転速度Ｎｍ２）を検出する。電流センサ２４１は、第１ＭＧ１０を流れる電流（モータ電流ＭＣＲＴ１）を検出する。電流センサ２４２は、第２ＭＧ２０を流れる電流（モータ電流ＭＣＲＴ２）を検出する。温度センサ２５１は、第１ＭＧ１０の温度（モータ温度ＴＨ１）を検出する。温度センサ２５２は、第２ＭＧ２０の温度（モータ温度ＴＨ２）を検出する。これらのセンサは、検出結果を示す信号をＭＧ−ＥＣＵ３１０にそれぞれ出力する。

ＥＣＵ３００は、上述のように、ＭＧ−ＥＣＵ３１０と、エンジンＥＣＵ３２０と、ＨＶ−ＥＣＵ３３０とを含む。

ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０と通信可能に構成される。ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、レゾルバ４２１，４２２、電流センサ２４１，２４２および温度センサ２５１，２５２の出力等に基づいて第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の状態（回転速度、通電電流、温度等）を監視するとともに、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令信号に基づいてコンバータ２１０およびインバータ２２１，２２２を制御することによって第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の出力（通電量）を制御する。

具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ３１０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）ＶＨｔａｇをＨＶ−ＥＣＵ３３０から受けた場合、システム電圧ＶＨが目標システム電圧ＶＨｔａｇ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の各々をスイッチング動作させるためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation)方式の制御信号ＰＷＭＣを生成してコンバータ２１０に出力する。一方、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からコンバータ２１０のゲート遮断指令を受けた場合には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々をゲート遮断するための制御信号（ゲート遮断信号）ＳＤＮＣを生成してコンバータ２１０に出力する。

また、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０から受けた運転指令に従って第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０が動作するようにインバータ２２１，２２２を制御する。ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０から第１ＭＧ１０の運転指令を受けた場合には、システム電圧ＶＨ、モータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１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を生成して第１インバータ２２１に出力する。同様に、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０から第２ＭＧ２０の運転指令を受けた場合には、ＰＷＭ方式の制御信号ＰＷＭ２を生成して第２インバータ２２２に出力する。

一方、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からインバータ２２１，２２２のゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを受けた場合には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の各々をゲート遮断するための制御信号（ゲート遮断信号）ＳＤＮ１を生成して第１インバータ２２１に出力するとともに、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４の各々をゲート遮断するための制御信号（ゲート遮断信号）ＳＤＮ２を生成して第２インバータ２２２に出力する。

エンジンＥＣＵ３２０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０と通信可能に構成される。エンジンＥＣＵ３２０は、エンジン回転速度センサ４１０の出力等に基づいてエンジン１００の状態を監視するとともに、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令信号に基づいてエンジン１００の出力を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ３２０は、エンジン回転速度センサ４１０からエンジン回転速度Ｎｅを受けて、その値をＨＶ−ＥＣＵ３３０に出力する。また、エンジンＥＣＵ３２０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０によって決定されたエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいて定められた動作点でエンジン１００が駆動されるように、エンジン１００の燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等を制御する。

ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信を行なって第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０を制御するとともに、エンジンＥＣＵ３２０との通信を行なってエンジン１００を制御することによって、車両１全体を統括的に制御する。

具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の運転指令を生成し、ＭＧ−ＥＣＵ３１０に出力する。

第１ＭＧ１０の運転指令には、第１ＭＧ１０の作動指令（第１インバータ２２１のＰＷＭ制御指令）、運転禁止指令（第１インバータ２２１のゲート遮断指令）が含まれる。たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、エンジン１００をクランキングする際には、エンジン１００をクランキング可能なトルクを第１ＭＧ１０が出力するように、第１ＭＧ１０の作動指令（第１インバータ２２１のＰＷＭ制御指令）を出力する。

第２ＭＧ２０の運転指令には、第２ＭＧ２０の作動指令（第２インバータ２２２のＰＷＭ制御指令）、運転禁止指令（第２インバータ２２２のゲート遮断指令）が含まれる。たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、第２ＭＧ２０から駆動力を出力させる際には、第２ＭＧ２０に要求されるパワーを第２ＭＧ２０が出力するように、第２ＭＧ２０の作動指令（第２インバータ２２２のＰＷＭ制御指令）を出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、目標システム電圧ＶＨｔａｇを設定し、その値を示す信号をＭＧ−ＥＣＵ３１０に出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、エンジン要求パワーＰｅ＊を決定し、その値を示す信号をエンジンＥＣＵ３２０に出力する。

なお、図２に示す例ではエンジンＥＣＵ３２０がＨＶ−ＥＣＵ３３０から分割されているが、エンジンＥＣＵ３２０の機能をＨＶ−ＥＣＵ３３０に統合してもよい。

以下では、ＭＧ−ＥＣＵ３１０、エンジンＥＣＵ３２０およびＨＶ−ＥＣＵ３３０を区別して説明する必要がない場合、これらの３つのＥＣＵを区別することなくＥＣＵ３００として説明する場合がある。

＜通常走行およびインバータレス走行＞
ＥＣＵ３００は、通常モードと退避モードとのどちらかの制御モードで車両１を走行させることができる。通常モードは、上述のＥＶ走行とＨＶ走行とを必要に応じて切り替えながら車両１を走行させるモードである。以下では、通常モードによる走行を「通常走行」と記載する。

退避モードは、インバータ２２１，２２２のＰＷＭ制御による第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の駆動を正常に行なうことができない異常（以下、このような異常を説明の便宜上「インバータ異常」ともいう）が生じている場合、インバータ２２１，２２２をゲート遮断状態としつつ、エンジン１００を駆動して車両１を退避走行させるモードである。「インバータ異常」には、レゾルバ４２１，４２２、電流センサ２４１，２４２等のセンサ類の故障、およびＭＧ−ＥＣＵ３１０とＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常（以下「ＨＶ−ＭＧ通信異常」ともいう）などが含まれる。以下では、この退避モードによる走行を「インバータレス走行」と記載し、インバータレス走行を行なうための制御を「インバータレス走行制御」と記載する。

図３は、インバータレス走行中における電気システムの状態を概略的に示す図である。インバータレス走行中においては、第１インバータ２２１に含まれるすべてのスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８がゲート遮断状態（非導通状態）とされる。そのため、第１インバータ２２１に含まれるダイオードＤ３〜Ｄ８によって三相全波整流回路が構成される。一方、コンバータ２１０では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が継続される。なお、図３には示されていないが、第２インバータ２２２に含まれるすべてのスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４（図２参照）もゲート遮断状態（非導通状態）とされる。そのため、第２インバータ２２２に含まれるダイオードＤ９〜Ｄ１４によって三相全波整流回路が構成される。

インバータレス走行中においては、エンジン１００が駆動され、エンジン１００からエンジントルクＴｅが出力される。このエンジントルクＴｅによって第１ＭＧ１０が機械的に回転させられる。第１ＭＧ１０は同期モータであるので、第１ＭＧ１０のロータには永久磁石１２が設けられている。このため、エンジントルクＴｅによって第１ＭＧ１０のロータに設けられた永久磁石１２が回転させられることによって、第１ＭＧ１０には逆起電圧Ｖｃが生じる。この逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨを超えると、第１ＭＧ１０からバッテリ１５０に向かって電流が流れる。この際、第１ＭＧ１０には、第１ＭＧ１０の回転を妨げる方向に作用する逆起トルクＴｃ（制動トルク）が発生する。

図４は、インバータレス走行中におけるエンジン１００、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の制御状態の一例を遊星歯車機構３０の共線図上に示す図である。遊星歯車機構３０が図１にて説明したように構成されることによって、サンギヤＳの回転速度（＝ＭＧ１回転速度Ｎｍ１）と、キャリアＣＡの回転速度（＝エンジン回転速度Ｎｅ）と、リングギヤＲの回転速度（＝ＭＧ２回転速度Ｎｍ２）とは、共線図上において直線で結ばれる関係（いずれか２つの回転速度が決まれば残り１つの回転速度も決まる関係、以下「共線図の関係」ともいう）を有する。

インバータレス走行中には、エンジントルクＴｅによって第１ＭＧ１０が機械的に回転させられることによって、第１ＭＧ１０は逆起電圧Ｖｃを発生する。この逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨを超えると、第１ＭＧ１０は、第１ＭＧ１０の回転を妨げる方向（負方向）に作用する逆起トルクＴｃを発生する。

逆起トルクＴｃが第１ＭＧ１０からサンギヤＳに作用することによって、リングギヤＲには、逆起トルクＴｃの反力として、正方向（前進方向）に作用する駆動トルクＴｅｐが発生する。この駆動トルクＴｅｐによって車両１が退避走行される。

なお、駆動トルクＴｅｐによって第２ＭＧ２０が回転させられるため第２ＭＧ２０にも逆起電圧が生じるが、図４に示す例では、第２ＭＧ２０の逆起電圧がシステム電圧ＶＨを超えない回転速度までＭＧ２回転速度Ｎｍ２が低下しているため、第２ＭＧ２０には逆起トルクは生じていない。

図５は、ＥＣＵ３００がインバータレス走行制御を行なう際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは所定周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ３００は、上述したインバータ異常が生じているか否かを判定する。インバータ異常には、上述したように、レゾルバ４２１，４２２、電流センサ２４１，２４２等のセンサ類の故障、およびＨＶ−ＭＧ通信異常などが含まれる。

インバータ異常が生じていない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１にて、制御モードを通常モードに設定して通常走行を行なう。すなわち、ＥＣＵ３００は、上述のＥＶ走行とＨＶ走行とを必要に応じて切り替えながら車両１を走行させる。

一方、インバータ異常が生じている場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２にて、制御モードを退避モードに設定して上述のインバータレス走行を行なう。具体的には、ＥＣＵ３００は、上述のように、コンバータ２１０を作動させつつインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にする制御（以下「ゲート遮断制御」ともいう）と、第１ＭＧ１０が上述の逆起トルクＴｃを発生するようにエンジン１００を駆動する制御（以下「エンジン駆動制御」ともいう）とを行なって車両１を走行させる。

＜ＥＶ走行からインバータレス走行へ移行＞
上述のように、インバータレス走行制御を行なうには、上述のエンジン駆動制御を行なう必要がある。そのため、ＥＶ走行（エンジン１００の停止中）からインバータレス走行へ移行するには、エンジン１００を始動する必要がある。

ところが、インバータ異常が発生している場合には、第１インバータ２２１のＰＷＭ制御を正常に行なうことができない。すなわち、第１インバータ２２１のＰＷＭ制御によっては、エンジン１００をクランキング可能なトルクを第１ＭＧ１０から正常に発生させることができない可能性がある。

そこで、ＥＣＵ３００は、ＥＶ走行からインバータレス走行へ移行する際、第１インバータ２２１のＰＷＭ制御を行なうのではなく、第１インバータ２２１の三相オン制御を行なうことによって、第１ＭＧ１０からエンジン１００をクランキングするためのトルクを発生させる。

図６は、ＥＶ走行からインバータレス走行へ移行する際のエンジン１００、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の状態変化の一例を遊星歯車機構３０の共線図上に示す図である。ＥＶ走行での前進中には、図９中に点線で示されるように、エンジン回転速度Ｎｅは０となり、ＭＧ２回転速度Ｎｍ２は正の値となり、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１は負の値となる。

このような状態からインバータレス走行に移行する際には、ＥＣＵ３００は、エンジン１００をクランキングするために、第１インバータ２２１の三相オン制御を実行する。

第１インバータ２２１の三相オン制御とは、第１インバータ２２１の三相分の上側アームＱ３，Ｑ５，Ｑ７または下側アームＱ４，Ｑ６，Ｑ８を導通状態に維持する制御である。第１インバータ２２１の三相オン制御によって、第１ＭＧ１０の逆起電圧に起因する電流が、三相分の上側アームＱ３，Ｑ５，Ｑ７または下側アームＱ４，Ｑ６，Ｑ８を双方向に流れ得る状態となる。このような状態で第１ＭＧ１０が負方向に回転させられると、第１ＭＧ１０には、自らの回転を妨げる方向に作用する引きずりトルクＴｄが発生する。この引きずりトルクＴｄがサンギヤＳからキャリアＣに伝達されることによって、エンジン１００がクランキングされ、エンジン回転速度Ｎｅが上昇する。

これにより、図９中に一点鎖線で示されるように、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１（クランキング目標回転速度）を超えると、エンジン１００の燃料噴射制御および燃料点火制御が開始されてエンジン１００が始動される。これにより、エンジン１００はエンジントルクＴｅを発生する。

エンジントルクＴｅによって、図９中の実線で示されるように、エンジン回転速度Ｎｅは所定値Ｎ２（Ｎ２＞Ｎ１）を超える値に上昇する。これにより、第１ＭＧ１０は正方向に回転させられ、第１ＭＧ１０は逆起トルクＴｃを発生し、リングギヤＲには逆起トルクＴｃの反力として駆動トルクＴｅｐが発生する。これにより、インバータレス走行が実現される。

＜ＭＧ−ＥＣＵによるエンジンクランキング＞
上述のように、ＥＶ走行（エンジン１００の停止中）からインバータレス走行へ移行する際には、第１インバータ２２１のＰＷＭ制御を正常に行なうことができない可能性があることに鑑み、ＥＣＵ３００は、第１インバータ２２１の三相オン制御によってエンジン１００をクランキングする。

しかしながら、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じている場合（たとえばインバータ異常と判定された要因がＨＶ−ＭＧ通信異常である場合）には、第１インバータ２２１のＰＷＭ制御だけでなく、第１インバータ２２１の三相オン制御も正常に行なわれず、エンジン１００をクランキングできない可能性がある。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、通常、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令に従って第１インバータ２２１の制御を行なう。そのため、仮にＨＶ−ＭＧ通信異常の発生時においても通常どおりＭＧ−ＥＣＵ３１０がＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令を受けたことをトリガーとして第１インバータ２２１の三相オン制御を行なうものとすると、ＨＶ−ＭＧ通信異常の影響によってＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令がＭＧ−ＥＣＵ３１０へ正常に伝達されず、エンジン１００をクランキングできない可能性がある。

上記の点に鑑み、本実施の形態によるＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＥＶ走行中（エンジン１００の停止中）に、ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が生じたか否かを自ら判定し、ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が生じたことをトリガーとして第１インバータ２２１の三相オン制御を行なう。これにより、ＨＶ−ＭＧ通信異常によってＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令がＭＧ−ＥＣＵ３１０へ正常に伝達されない場合においても、エンジン１００をクランキングすることができる。

図７は、ＥＶ走行中にＨＶ−ＭＧ通信異常が発生した場合にＨＶ−ＥＣＵ３３０およびＭＧ−ＥＣＵ３１０が行なう処理内容を示す図である。図７において、ＨＶ−ＥＣＵ３３０の処理内容が上段に示され、ＭＧ−ＥＣＵ３１０の処理内容が下段に示され、エンジン回転速度Ｎｅが中断に示される。

ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＥＶ走行中に、ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が生じたか否かを自ら判定する。たとえば、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令を所定期間受信しない場合に、ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が生じたと判定する。

そして、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、時刻ｔ１にてＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が生じていると自らが判定したことをトリガーとして、時刻ｔ２にて第１インバータ２２１の三相オン制御を開始する。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令を受けていなくても、ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が生じていると自らが判定したことをトリガーとして、第１インバータ２２１の三相オン制御を独自に行なう。そのため、ＨＶ−ＭＧ通信異常が発生した場合においても、エンジン１００をクランキングすることができる。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＥＶ走行中に、ＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信異常が生じたか否かを判定する。たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０からの信号を所定期間受信しない場合に、ＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信異常が生じたと判定する。

ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、時刻ｔ１にてＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信異常が生じると、エンジン回転速度Ｎｅの監視を開始する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ３１０が時刻ｔ２にて独自に開始した三相オン制御（クランキング）によって、時刻ｔ３にてエンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１に達すると、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、エンジン１００の燃料噴射制御および燃料点火制御を開始し、上述のエンジン駆動制御（第１ＭＧ１０が逆起トルクＴｃを発生するようにエンジン１００を駆動する制御）を行なう。これにより、エンジン回転速度Ｎｅが上昇し、時刻ｔ４にて所定値Ｎ２に達する。

ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、時刻ｔ４にてエンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ２を超えたと判定すると、第１インバータ２２１の三相オン制御を停止し、上述のゲート遮断制御（コンバータ２１０を作動させつつインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にする制御）を行なう。なお、ＨＶ−ＭＧ通信異常時においては、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、エンジン回転速度センサ４１０が検出したエンジン回転速度Ｎｅの情報をＨＶ−ＥＣＵ３３０から取得することはできないが、レゾルバ４２１，４２２によってそれぞれ検出されたＭＧ１回転速度Ｎｍ１およびＭＧ２回転速度Ｎｍ２から、共線図の関係（ＭＧ１回転速度Ｎｍ１、エンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ２回転速度Ｎｍ２のうち、いずれか２つの回転速度が決まれば残り１つの回転速度も決まる関係）を利用してエンジン回転速度Ｎｅを算出することができる。

このように、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＥＶ走行中にＨＶ−ＭＧ通信異常が発生した場合、自らの判断でエンジン１００をクランキングし、クランキングによってエンジン１００が始動した後に上述のゲート遮断制御を行なう。ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＥＶ走行中にＨＶ−ＭＧ通信異常が発生した場合、エンジン回転速度Ｎｅを監視し、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１を超えた場合に上述のエンジン駆動制御を行なう。そのため、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生によってＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令をＭＧ−ＥＣＵ３１０に正常に伝達できない場合であっても、インバータレス走行を行なうことができる。

図８は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０が行なう処理手順を示すフローチャートである。Ｓ２０にて、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＥＶ走行中（エンジン１００の停止中）であるか否かを判定する。ＥＶ走行中ではない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、処理を終了する。

ＥＶ走行中である場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ２１にて、ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が発生したか否かを自ら判定する。ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が発生していない場合（Ｓ２１にてＮＯ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、処理を終了する。

ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常が発生した場合（Ｓ２１にてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ２２にて、第１インバータ２２１の三相オン制御を行なう。これにより、エンジン１００がクランキングされる。

Ｓ２３にて、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、エンジン１００が始動したか否かを判定する。たとえば、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１およびＭＧ２回転速度Ｎｍ２から共線図の関係を利用してエンジン回転速度Ｎｅを算出し、算出されたエンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ２を超えている場合に、エンジン１００が始動したと判定する。

エンジン１００が始動していない場合（Ｓ２３にてＮＯ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、処理をＳ２２に戻し、第１インバータ２２１の三相オン制御を継続する。

エンジン１００が始動した場合（Ｓ２３にてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ２４にて第１インバータ２２１の三相オン制御を停止し、Ｓ２５にてゲート遮断制御（コンバータ２１０を作動させつつインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にする制御）を行なう。

図９は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０が行なう処理手順を示すフローチャートである。Ｓ３０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＥＶ走行中（エンジン１００の停止中）であるか否かを判定する。ＥＶ走行中ではない場合（Ｓ３０にてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、処理を終了する。

ＥＶ走行中である場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、Ｓ３１にて、ＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信異常が発生したか否かを自ら判定する。ＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信異常が発生していない場合（Ｓ３１にてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、処理を終了する。

ＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信異常が発生した場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、Ｓ３２にて、エンジン回転速度Ｎｅの監視を開始し、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１（クランキング目標回転速度）を超えたか否かを判定する。エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１を超えていない場合（Ｓ５７にてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は処理をＳ３２に戻し、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１を超えるまで待つ。

エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１を超えた場合（Ｓ３２にてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、Ｓ３３にてエンジン１００の燃料噴射制御および燃料点火制御を開始し、Ｓ３４にてエンジン駆動制御（第１ＭＧ１０が上述の逆起トルクＴｃを発生するようにエンジン１００を駆動する制御）を行なう。

以上のように、本実施の形態によるＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＥＶ走行中にＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信異常（ＨＶ−ＭＧ通信異常）が発生した場合、自らの判断で第１インバータ２２１の三相オン制御を行なってエンジン１００をクランキングし、クランキングによってエンジン１００が始動した後に上述のゲート遮断制御を行なう。本実施の形態によるＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＥＶ走行中にＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信異常（ＨＶ−ＭＧ通信異常）が発生した場合、エンジン回転速度Ｎｅを監視し、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１を超えた場合に上述のエンジン駆動制御を行なう。そのため、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生によってＨＶ−ＥＣＵ３３０からの指令をＭＧ−ＥＣＵ３１０に正常に伝達できない場合であっても、インバータレス走行を行なうことができる。

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、１０ モータジェネレータ（第１ＭＧ）、１２ 永久磁石、２０ モータジェネレータ（第２ＭＧ）、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、２００ ＰＣＵ、２１０ コンバータ、２２１ 第１インバータ、２２２ 第２インバータ、２３０ 電圧センサ、２４１，２４２ 電流センサ、２５１，２５２ 温度センサ、３００ ＥＣＵ、３１０ ＭＧ−ＥＣＵ、３２０ エンジンＥＣＵ、３３０ ＨＶ−ＥＣＵ、４１０ エンジン回転速度センサ、４２１，４２２ レゾルバ、４４０ 監視ユニット。

Claims (1)

1. ハイブリッド車両であって、
   エンジンと、
   永久磁石が装着されたロータを有する第１回転電機と、
   駆動輪に接続された出力軸と、
   前記エンジン、前記第１回転電機および前記出力軸を機械的に連結する遊星歯車機構と、
   前記出力軸に接続された第２回転電機と、
   バッテリと、
   前記バッテリおよび前記第１回転電機の間に電気的に接続され、各々が上側アームおよび下側アームを有する三相の駆動アームを有する第１インバータと、
   前記バッテリおよび前記第２回転電機の間に電気的に接続された第２インバータと、
   前記第１インバータおよび前記第２インバータをゲート遮断状態にする遮断制御と、前記エンジンを駆動状態にする駆動制御とを行なうことによって前記ハイブリッド車両を退避走行させるインバータレス走行制御を実行可能な制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御する第１制御装置と、
   前記第１制御装置と通信可能に構成され、かつ前記エンジンを制御する第２制御装置とを備え、
   前記第１制御装置は、前記エンジンの停止中に前記第２制御装置との通信に異常が生じた場合、前記第１インバータの前記三相の前記上側アームまたは前記下側アームを導通状態にすることよって前記エンジンをクランキングし、クランキングによって前記エンジンが始動した後に前記遮断制御を行ない、
   前記第２制御装置は、前記エンジンの停止中に前記第１制御装置との通信に異常が生じた場合、前記エンジンの回転速度が所定値を超えた場合に前記エンジンの燃料噴射を開始して前記駆動制御を行なう、ハイブリッド車両。

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