JP2017056851A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＧ−ＥＣＵとＨＶ−ＥＣＵとの通信異常が生じた場合にインバータを確実にゲート遮断状態にする。【解決手段】車両は、エンジンと、ＭＧ（モータジェネレータ）１と、ＭＧ２と、これらを機械的に連結する遊星歯車機構と、バッテリと、インバータと、第１直結線によってインバータに接続されるＭＧ−ＥＣＵと、第２直結線によってインバータに接続されるとともに通信線によってＭＧ−ＥＣＵに接続されるＨＶ−ＥＣＵとを備える。ＭＧ−ＥＣＵは、ＨＶ−ＥＣＵとの通信異常が生じている場合、インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を第１直結線を通じてインバータに出力する。ＨＶ−ＥＣＵは、ＭＧ−ＥＣＵとの通信異常が生じている場合、インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を第２直結線を通じてインバータに出力する。【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、ロータに永久磁石を有する第１回転電機と、第２回転電機と、遊星歯車機構と、バッテリと、バッテリと第１回転電機と第２回転電機との間で電力変換を行なうインバータと、制御装置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、第２回転電機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。

制御装置は、インバータによる第１回転電機および第２回転電機の電気的な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、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」を実行する。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回転電機を力学的（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）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、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走行させる制御である。したがって、インバータレス走行制御を実行するには、インバータを確実にゲート遮断状態にする必要がある。

しかしながら、インバータを制御可能なＭＧ−ＥＣＵ（以下「第１制御装置」ともいう）と、エンジンを制御可能であって、かつインバータのゲート遮断指令を通信線を通じてＭＧ−ＥＣＵに出力可能なＨＶ−ＥＣＵ（以下「第２制御装置」ともいう）とが別々に設けられるハイブリッド車両においては、第１制御装置と第２制御装置との間の通信線の異常が生じている場合、あるいは第１制御装置の異常が生じている場合、インバータをゲート遮断状態にすることができない場合が生じ得る。すなわち、第１制御装置と第２制御装置との間の通信線の異常が生じている場合には、ゲート遮断指令を第２制御装置から第１制御装置に正常に伝達することができない。また、第１制御装置の異常が生じている場合には、たとえ第２制御装置からのゲート遮断指令が第１制御装置に正常に伝達されたとしても、第１制御装置そのものに異常が生じているため、第１制御装置がゲート遮断指令に従ってインバータをゲート遮断状態にすることができないおそれがある。

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制御装置と第２制御装置との間の通信線の異常が生じている場合であっても、第１制御装置の異常が生じている場合であっても、インバータを確実にゲート遮断状態にすることである。

この発明に係るハイブリッド車両は、エンジンと、ロータに永久磁石を有する第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装置と、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回転電機と第２回転電機との間で電力変換可能なインバータと、インバータによる第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場合にインバータレス走行制御を行なう制御装置とを備える。インバータレス走行制御は、インバータをゲート遮断状態にし、かつエンジンを駆動して第１回転電機に逆起電圧に起因する制動トルクを発生させ、制動トルクの反力として出力軸に作用するトルクでハイブリッド車両を走行させる制御である。制御装置は、インバータを制御可能な第１制御装置と、エンジンを制御可能であって、かつインバータのゲート遮断指令を通信線を通じて第１制御装置に出力可能な第２制御装置とを備える。ハイブリッド車両は、第１制御装置とインバータとを直接的に接続する第１接続線と、第２制御装置とインバータとを直接的に接続する第２接続線とをさらに備える。第１制御装置は、第２制御装置との通信に異常が生じている場合、インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を第１接続線を通じてインバータに出力する。第２制御装置は、第１制御装置との通信に異常が生じている場合、インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を第２接続線を通じてインバータに出力する。

上記の構成によれば、第１制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）は、第２制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）との通信に異常が生じている場合、インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を第１接続線を通じてインバータに出力する。そのため、通信異常の発生要因が第１制御装置と第２制御装置との間の通信線の異常である場合（すなわち第２制御装置からのゲート遮断指令を第１制御装置に伝達できない場合）であっても、第１制御装置が直接的にインバータをゲート遮断状態にする。さらに、第２制御装置は、第１制御装置との通信に異常が生じている場合、ゲート遮断指令を通信線を通じて第１制御装置に出力するのではなく、インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を第２接続線を通じて直接的にインバータに出力する。そのため、通信異常の発生要因が第１制御装置の異常である場合（すなわち第１制御装置がゲート遮断指令に従ってインバータをゲート遮断状態にすることができない場合）であっても、第２制御装置が直接的にインバータをゲート遮断状態にする。その結果、第１制御装置と第２制御装置との間の通信線に異常が生じている場合であっても、第１制御装置に異常が生じている場合であっても、インバータを確実にゲート遮断状態にすることができる。

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。 ＭＧ−ＥＣＵとＨＶ−ＥＣＵとインバータとの接続関係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制御状態の一例を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。 ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因とインバータの状態との関係を示す図である。 ＨＶ−ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。 ＭＧ−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とモータジェネレータ２０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の動力を用いずにモータジェネレータ２０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およびモータジェネレータ２０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。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。

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。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のロータは、出力軸６０に連結される。モータジェネレータ２０は、バッテリ１５０およびモータジェネレータ１０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、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。

遊星歯車機構３０は、エンジン１００、モータジェネレータ１０および出力軸６０を機械的に連結し、エンジン１００、モータジェネレータ１０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、モータジェネレータ１０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。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、モータジェネレータ１０，２０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。

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１０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。モータジェネレータ２０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、モータジェネレータ１０の回転速度（ＭＧ１回転速度Ｎｍ１）を検出する。レゾルバ４２２は、モータジェネレータ２０の回転速度（ＭＧ２回転速度Ｎｍ２）を検出する。電流センサ２４１は、モータジェネレータ１０を流れる電流（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を流れる電流（モータ電流ＭＣＲＴ２）を検出する。温度センサ２５１は、モータジェネレータ１０の温度（モータ温度ＴＨ１）を検出する。温度センサ２５２は、モータジェネレータ２０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、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モータジェネレータ１０，２０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モータジェネレータ１０，２０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モータジェネレータ１０，２０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からモータジェネレータ１０の運転許可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を生成してインバータ２２１に出力する。同様に、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からモータジェネレータ２０の運転許可指令を受けた場合には、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、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を生成してインバータ２２２に出力する。

図３は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０とＨＶ−ＥＣＵ３３０とインバータ２２１，２２２との接続関係を概略的に示す図である。

ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、直結線３１１（第１接続線）によってインバータ２２１，２２２に直接的に接続される。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、直結線３１１（１）によってインバータ２２１に直結され、直結線３１１（２）によってインバータ２２２に直結される。

ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、通信線３３１によってＭＧ−ＥＣＵ３１０に接続される。具体的には、通信線３３１の一方の端部はＨＶ−ＥＣＵ３３０に接続され、通信線３３１の他方の端部はコネクタ３３３に接続される。このコネクタ３３３がＭＧ−ＥＣＵ３１０側のコネクタ３１２に結合（挿入）されることによって、ＨＶ−ＥＣＵ３３０とＭＧ−ＥＣＵ３１０とが通信線３３１によって接続される。

さらに、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ３３０とインバータ２２１，２２２とが直結線３３２（第２接続線）によって直接的に接続される。本実施の形態においては、直結線３３２は、直結線３３２（１）〜３３２（４）を含む。直結線３３２（１）の一方の端部はＨＶ−ＥＣＵ３３０に接続され、直結線３３２（１）の他方の端部にはコネクタ３３３が設けられる。このコネクタ３３３がＭＧ−ＥＣＵ３１０側のコネクタ３１２に結合（挿入）されることによって、直結線３３２（１）がＭＧ−ＥＣＵ３１０の内部に設けられた直結線３３２（２）に接続される。直結線３３２（２）は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０の内部で直結線３３２（３）と直結線３３２（４）とに分岐される。直結線３３２（３）の一方の端部は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０の内部で直結線３３２（２）に接続され、直結線３３２（３）の他方の端部はインバータ２２１に接続される。直結線３３２（４）の一方の端部は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０の内部で直結線３３２（２）に接続され、直結線３３２（４）の他方の端部はインバータ２２２に接続される。

なお、図３に示される構成では直結線３３２の一部がＭＧ−ＥＣＵ３１０の内部に設けられているが、直結線３３２はＨＶ−ＥＣＵ３３０とインバータ２２１，２２２とを直接的に接続するものであればよく、必ずしも図３に示される構成に限定されない。たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３３０とインバータ２２１とを接続する直結線と、ＨＶ−ＥＣＵ３３０とインバータ２２２とを接続する直結線とを別々に設け、これら２本の直結線がＭＧ−ＥＣＵ３１０の内部を通らないように配設されるようにしてもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、インバータ２２１，２２２のゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを通信線３３１を通じてＭＧ−ＥＣＵ３１０に出力することができる。ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを受信すると、ゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍに従ってゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２を生成し、インバータ２２１，２２２にそれぞれ出力する。これにより、インバータ２２１，２２２はそれぞれゲート遮断状態となる。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、インバータ２２１，２２２を直接的にゲート遮断するための制御信号（ゲート遮断信号）ＳＤＮ（ＨＶ）を生成し、生成したゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）を直結線３３２を通じてインバータ２２１，２２２に直接的に出力することも可能である。これにより、インバータ２２１，２２２はそれぞれゲート遮断状態となる。

図２に戻って、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（目標エンジン回転速度Ｎｅｔａｇおよび目標エンジントルクＴｅｔａｇ）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モータジェネレータ１０，２０を制御するとともに、エンジンＥＣＵ３２０との通信を行なって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、モータジェネレータ１０，２０の運転指令を生成し、ＭＧ−ＥＣＵ３１０に出力する。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１０，２０各々の運転許可指令および運転禁止指令（インバータ２２１，２２２へのゲート遮断指令）、モータジェネレータ１０のトルク指令値ＴＲ１、モータジェネレータ２０のトルク指令値ＴＲ２、ならびに、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１およびＭＧ２回転速度Ｎｍ２の指令値等が含まれる。

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。言い換えれば、通常モードは、インバータ２２１，２２２によるモータジェネレータ１０，２０の電気的な駆動が許容されるモードである。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によるモータジェネレータ１０，２０の電気的な駆動を正常に行なうことができないような異常（以下「インバータ異常」ともいう）が生じている場合に、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。言い換えれば、退避モードは、インバータ２２１，２２２によるモータジェネレータ１０，２０の電気的な駆動が許容されないモードである。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４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、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、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。図４には示していないが、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、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。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。

また、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によってモータジェネレータ１０が力学的（機械的）に回転させられる。モータジェネレータ１０は同期モータであるので、モータジェネレータ１０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によってモータジェネレータ１０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、モータジェネレータ１０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、モータジェネレータ１０からバッテリ１５０に向かって電流が流れる。この際、モータジェネレータ１０には、モータジェネレータ１０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５は、インバータレス走行中におけるエンジン１００およびモータジェネレータ１０，２０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１００からエンジントルクＴｅが出力される。エンジントルクＴｅによってモータジェネレータ１０が力学的に回転させられると、モータジェネレータ１０は逆起電圧Ｖｃを発生する。逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨを超えると、モータジェネレータ１０は、モータジェネレータ１０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がモータジェネレータ１０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によってモータジェネレータ２０が回転させられるためモータジェネレータ２０にも逆起電圧が生じるが、図５に示す例では、モータジェネレータ２０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、モータジェネレータ２０には逆起トルクは生じていない。

図６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。インバータ異常が生じていない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、Ｓ２０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。

インバータ異常が生じている場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、Ｓ３０〜Ｓ５０にて、制御モードを退避モードに設定してインバータレス走行を行なう。

具体的には、ＥＣＵ３００は、Ｓ３０にてインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にする。その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ４０にて、システム電圧ＶＨが目標システム電圧ＶＨｔａｇとなるようにコンバータ２１０を作動する。本実施の形態において、目標システム電圧ＶＨｔａｇは、たとえば予め定められた固定値とすることができる。

その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ５０にて、エンジン１００を駆動する。すなわち、ＥＣＵ３００は、エンジン１００を駆動してモータジェネレータ１０を機械的に回転させることによって、モータジェネレータ１０の逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨを超えるようにしてモータジェネレータ１０から逆起トルクＴｃを発生させる。これにより、逆起トルクＴｃの反力として出力軸６０に作用する駆動トルクＴｅｐによって車両１が退避走行される。

＜ＨＶ−ＭＧ通信異常時のインバータのゲート遮断＞
上述のように、インバータレス走行制御は、インバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にしつつエンジン１００を駆動して車両１を走行させる制御である。したがって、インバータレス走行制御を実行するには、インバータ２２１，２２２を確実にゲート遮断状態にする必要がある。

しかしながら、車両１においては、ゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍに従ってインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態に制御するＭＧ−ＥＣＵ３１０（第１制御装置）と、ゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを通信線３３１を通じてＭＧ−ＥＣＵ３１０に出力するＨＶ−ＥＣＵ３３０（第２制御装置）とが別々に設けられる。そのため、ＭＧ−ＥＣＵ３１０とＨＶ−ＥＣＵ３３０との間の通信線３３１の異常（以下「ＨＶ−ＭＧ通信線異常」ともいう）が生じている場合、あるいはＭＧ−ＥＣＵ３１０の異常（以下「ＭＧ異常」ともいう）が生じている場合、インバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にすることができない場合が生じ得る。すなわち、ＨＶ−ＭＧ通信線異常が生じている場合には、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍがＭＧ−ＥＣＵ３１０に正常に伝達されない。また、ＭＧ異常が生じている場合には、たとえＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍがＭＧ−ＥＣＵ３１０に正常に伝達されたとしても、ＭＧ−ＥＣＵ３１０がゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２の生成および出力を正常に行なうことができないおそれがある。

そこで、本実施の形態においては、ＭＧ−ＥＣＵ３１０とＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信の異常（以下「ＨＶ−ＭＧ通信異常」ともいう）が生じた場合、ＭＧ−ＥＣＵ３１０からのゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２と、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）とを、インバータ２２１，２２２に直接的に出力する。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０との通信に異常が生じている場合、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを受信したか否かに関わらず、ゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２をインバータ２２１，２２２に出力する。ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＭＧ−ＥＣＵ３１０との通信に異常が生じている場合、通信線３３１を通じてゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍをＭＧ−ＥＣＵ３１０に出力するのではなく、直結線３３２（直結線３３２（１）〜３３２（４））を通じてゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）をインバータ２２１，２２２に直接的に出力する。これにより、ＨＶ−ＭＧ通信線異常が生じている場合であっても、ＭＧ異常が生じている場合であっても、インバータ２２１，２２２を確実にゲート遮断状態にすることができる。

図７は、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因とインバータ２２１，２２２の状態との関係を示す図である。

ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因がＭＧ異常である場合、たとえばＭＧ−ＥＣＵ３１０内のＣＰＵ故障などによってＭＧ−ＥＣＵ３１０がゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２の生成および出力を正常に行なうことができず、インバータ２２１，２２２がゲート遮断状態とならない可能性がある。しかしながら、本実施の形態においては、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じた場合には、ＭＧ−ＥＣＵ３１０からのゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２だけでなく、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）が直結線３３２を通じてインバータ２２１，２２２に直接的に出力される。これにより、ＭＧ異常が生じていることによって、ＭＧ−ＥＣＵ３１０からのゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２が正常に機能しない場合であっても、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）によってインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にすることができる。

一方、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因がＨＶ−ＭＧ通信線異常（通信線３３１の異常）である場合、通信線３３１とコネクタ３３３を共用している直結線３３２（１）にも異常が生じている可能性があり、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）が正常にインバータ２２１，２２２に出力されず、インバータ２２１，２２２がゲート遮断状態とならない可能性がある。しかしながら、本実施の形態においては、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じた場合には、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）だけでなく、ＭＧ−ＥＣＵ３１０からのゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２がインバータ２２１，２２２にそれぞれ出力される。これにより、ＨＶ−ＭＧ通信線異常が生じている場合であっても、ＭＧ−ＥＣＵ３１０が直接的にインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にすることができる。

図８は、インバータレス走行制御中におけるインバータ２２１，２２２のゲート遮断処理（上述の図６のＳ３０の処理）をＨＶ−ＥＣＵ３３０が行なう手順を示すフローチャートである。

Ｓ３１にて、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じているか否かを判定する。ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じていない場合（Ｓ３１にてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、Ｓ３２にて、通信線３３１を通じてＭＧ−ＥＣＵ３１０にゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを出力する。

一方、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じている場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ３３０は、Ｓ３３にて、直結線３３２を通じてゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）をインバータ２２１，２２２に直接的に出力する。これにより、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因がＭＧ異常である場合であっても、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）によってインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にすることができる。

図９は、インバータレス走行制御中におけるインバータ２２１，２２２のゲート遮断処理（上述の図６のＳ３０の処理）をＭＧ−ＥＣＵ３１０が行なう手順を示すフローチャートである。

Ｓ３５にて、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じているか否かを判定する。ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じていない場合（Ｓ３５にてＮＯ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ３６にて、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを受信したか否かを判定する。ゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを受信していない場合（Ｓ３６にてＮＯ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は処理を終了する。一方、ゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを受信した場合（Ｓ３６にてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、Ｓ３７にて、直結線３１１（１），３１１（２）を通じてインバータ２２１，２２２にゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２をそれぞれ出力する。

さらに、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じている場合（Ｓ３５にてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍを受信したか否かに関わらず、処理をＳ３７に移し、直結線３１１（１），３１１（２）を通じてインバータ２２１，２２２にゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２をそれぞれ出力する。これにより、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因がＨＶ−ＭＧ通信線異常である場合であっても、ＭＧ−ＥＣＵ３１０が直接的にインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にすることができる。

以上のように、本実施の形態においては、ＨＶ−ＭＧ通信異常が生じた場合、ＭＧ−ＥＣＵ３１０がゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２をインバータ２２１，２２２に直接的に出力するとともに、ＨＶ−ＥＣＵ３３０がゲート遮断信号ＳＤＮ（ＨＶ）をインバータ２２１，２２２に直接的に出力する。そのため、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因がＨＶ−ＭＧ通信線異常であり、ＨＶ−ＥＣＵ３３０からのゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍがＭＧ−ＥＣＵ３１０に伝達されない場合であっても、ＭＧ−ＥＣＵ３１０が直接的にインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にする。さらに、ＨＶ−ＭＧ通信異常の発生要因がＭＧ異常であり、ＭＧ−ＥＣＵ３１０がゲート遮断指令ＳＤＮｃｏｍに従ってインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にすることができない場合であっても、ＨＶ−ＥＣＵ３３０が直接的にインバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にする。その結果、ＨＶ−ＭＧ通信線異常が生じている場合であっても、ＭＧ異常が生じている場合であっても、インバータ２２１，２２２を確実にゲート遮断状態にすることができる。

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、１０，２０ モータジェネレータ、１２ 永久磁石、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、２２１，２２２ 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、３１１，３３２ 直結線、３１２，３３３ コネクタ、３３１ 通信線、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、
   ロータに永久磁石を有する第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装置と、
   前記出力軸に接続された第２回転電機と、
   バッテリと、
   前記バッテリと前記第１回転電機と前記第２回転電機との間で電力変換可能なインバータと、
   前記インバータによる前記第１回転電機および前記第２回転電機の駆動を正常に行なうことができない場合にインバータレス走行制御を行なう制御装置とを備え、
   前記インバータレス走行制御は、前記インバータをゲート遮断状態にし、かつ前記エンジンを駆動して前記第１回転電機に逆起電圧に起因する制動トルクを発生させ、前記制動トルクの反力として前記出力軸に作用するトルクで前記ハイブリッド車両を走行させる制御であり、
   前記制御装置は、
   前記インバータを制御可能な第１制御装置と、
   前記エンジンを制御可能であって、かつ前記インバータのゲート遮断指令を通信線を通じて前記第１制御装置に出力可能な第２制御装置とを備え、
   前記ハイブリッド車両は、
   前記第１制御装置と前記インバータとを直接的に接続する第１接続線と、
   前記第２制御装置と前記インバータとを直接的に接続する第２接続線とをさらに備え、
   前記第１制御装置は、前記第２制御装置との通信に異常が生じている場合、前記インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を前記第１接続線を通じて前記インバータに出力し、
   前記第２制御装置は、前記第１制御装置との通信に異常が生じている場合、前記インバータをゲート遮断状態にするための制御信号を前記第２接続線を通じて前記インバータに出力する、ハイブリッド車両。

Images