JP4770696B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、駆動輪に動力を出力するモータと、モータを駆動するモータ駆動回路とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、モータ駆動回路の短絡故障が検出されたときには、車両の牽引を禁止することにより、モータの回転による逆起電圧の発生を抑制して本来故障のなかった他の部分にまで損傷が及ぶのを防止している。
特開２００６−８７１７５号公報

ところで、こうした車両では、モータ駆動回路の短絡故障が発生したときには、モータ駆動回路のインバータをゲート遮断したとしても、オン故障したスイッチング素子とモータの巻き線コイルとによって閉回路が形成され、モータの回転による逆起電圧に伴う制動力が車両に作用する。モータからの動力を複数の駆動輪のうちの一部の駆動輪にだけ出力して走行する車両（例えば、後輪駆動の車両）では、こうした逆起電圧に伴う制動力もその一部の駆動輪だけに作用するため、前後輪に作用する制動力がアンバランスとなり、車両が旋回しているときなどに車両の安定性が損なわれる場合がある。

本発明の車両およびその制御方法は、車両の安定性が悪化するのを抑制することを目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
駆動輪に連結された第１の車軸に動力を出力可能で、回転に伴って逆起電圧を発生する電動機と、
複数のスイッチング素子を有し、該複数のスイッチング素子のスイッチングを用いて前記電動機を駆動する駆動回路と、
少なくとも前記第１の車軸とは異なる第２の車軸に制動力を出力可能な制動力付与手段と、
前記駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、所定制動力が前記制動力付与手段から前記第２の車軸に付与されるよう前記制動力付与手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、駆動輪に連結された第１の車軸に動力を出力可能で回転に伴って逆起電圧を発生する電動機を複数のスイッチング素子のスイッチングを用いて駆動する駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、所定制動力が前記制動力付与手段から第２の車軸に付与されるよう制動力付与手段を制御する。駆動回路のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、電動機の回転により生じる逆起電圧により第１の車軸に制動力が作用することがあるが、適当な制動力を所定制動力として制動力付与手段から第２の車軸に付与することにより、第２の車軸に制動力を付与しないものに比して前後輪に作用する制動力がアンバランスとなるのを抑制することができ、車両の安定性が悪化するのを抑制することができる。

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記異常発生時には、車速が大きいほど大きくなる傾向の制動力を前記所定制動力として制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速に応じてより適正に車両の安定性の悪化を抑制することができる。

また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記異常発生時には、前記電動機の回転に伴って生じる逆起電圧により前記第１の車軸に作用する制動力である作用制動力に対して所定の関係となる制動力を前記所定制動力として制御する手段であるものとすることもできる。ここで、「所定の関係」には、作用制動力と所定制動力とが所定の比となる関係や、操舵角が大きいほど作用制動力と所定制動力との偏差が小さくなる関係などが含まれる。

さらに、本発明の車両において、前記制御手段は、前記異常発生時には、車速と操舵角とのうち少なくとも一方に基づいて前記制動力付与手段から前記第２の車軸に制動力を付与するよう制動力付与要求がなされているか否かを判定し、該制動力付与要求がなされていると判定されたときには前記所定制動力が前記制動力付与手段から前記第２の車軸に付与されるよう制御し、前記制動力付与要求がなされていないと判定されたときには前記制動力付与手段から前記第２の車軸に制動力を付与しない手段であるものとすることもできる。この場合、異常発生時に車速が低いときや操舵角が小さいときには、制動力付与手段から第２の車軸に制動力を付与しないものとすることもできる。こうすれば、第２の車軸に制動力を付与する場合を限定することができ、必要のないときに無駄に第２の車軸に制動力を付与するのを回避することができる。

あるいは、本発明の車両において、前記制御手段は、前記駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つがオン状態で故障したときを前記異常発生時として制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の車両において、前記電動機は、多相交流電動機であり、前記電動機の各相に流れる電流を検出する複数の電流検出手段を備え、前記制御手段は、前記駆動回路の複数のスイッチング素子の全てをゲート遮断している最中に前記複数の電流検出手段のうちの少なくとも一つにより電流が検出されたときを前記異常発生時として制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動回路の複数のスイッチング素子のうちの少なくとも一つに異常が生じたことをより適正に判定することができる。このようにして駆動回路の複数のスイッチング素子のいずれかに異常が生じたことを判定することができるのは以下の理由による。例えば、駆動回路の複数のスイッチング素子のうちのいずれかがオン故障したときを考えると、オン故障したスイッチング素子を含む閉回路が形成される。そして、電動機が回転しているときには、その回転に伴って発生する逆起電圧によって閉回路を電流が流れる。したがって、この電流を検出することによって駆動回路に異常が生じたことを判定できる。

本発明の車両において、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記第１の車軸に連結された駆動軸とに接続され電力の入出力と前記出力軸および前記第１の車軸への駆動力の入出力を伴って前記駆動軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
駆動輪に連結された第１の車軸に動力を出力可能で回転に伴って逆起電圧を発生する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングを用いて前記電動機を駆動する駆動回路と、少なくとも前記第１の車軸とは異なる第２の車軸に制動力を出力可能な制動力付与手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、所定制動力が前記制動力付与手段から前記第２の車軸に付与されるよう前記制動力付与手段を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両では、駆動輪に連結された第１の車軸に動力を出力可能で回転に伴って逆起電圧を発生する電動機を複数のスイッチング素子のスイッチングを用いて駆動する駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、所定制動力が前記制動力付与手段から第２の車軸に付与されるよう制動力付与手段を制御する。駆動回路のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、電動機の回転により生じる逆起電圧により第１の車軸に制動力が作用することがあるが、適当な制動力を所定制動力として制動力付与手段から第２の車軸に付与することにより、第２の車軸に制動力を付与しないものに比して前後輪に作用する制動力がアンバランスとなるのを抑制することができ、車両の安定性が悪化するのを抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０と後輪６６ａ，６６ｂとに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６５を介して、最終的には後輪６６ａ，６６ｂに出力される。

図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと、三相コイルが巻回されたステータとを備える周知のＰＭ型の同期発電電動機として構成されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期発電電動機として構成されているから、回転軸に動力を入力すれば、モータＭＧ１，ＭＧ２により発電することができる。即ち、モータＭＧ１，ＭＧ２は回転に応じた逆起電圧を生じる。このモータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。インバータ４１は、６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６と６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、電力ライン５４の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。この６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６には、それぞれ６個のダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続されている。したがって、電力ライン５４の正極母線と負極母線との間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１を回転駆動することができる。インバータ４２は、６個のトランジスタＴ７〜Ｔ１２と６個のダイオードＤ７〜Ｄ１２とにより構成されている。６個のトランジスタＴ７〜Ｔ１２は、インバータ回路４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。この６個のトランジスタＴ７〜Ｔ１２には、それぞれ６個のダイオードＤ７〜Ｄ１２が逆並列接続されている。したがって、電力ライン５４の正極母線と負極母線との間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ７〜Ｔ１２のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ２を回転駆動することができる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルの各相に流れる相電流を検出する電流センサ４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗ，４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，図示しないステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ８８からの操舵角θなどが入力ポートを介して入力されており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、前輪６３ａ，６３ｂおよび後輪６６ａ，６６ｂに制動力を出力するブレーキ６４ａ，６４ｂ，６７ａ，６７ｂへの駆動信号などが出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，電流センサ４６Ｕ，４６Ｖ，４６ＷからのモータＭＧ２の三相コイルの各相に流れる相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして後輪６６ａ，６６ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。

続いて、モータＭＧ２の三相コイルの各相に流れる相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２のうち絶対値が最も大きい電流値を最大電流Ｉ２として設定すると共に（ステップＳ１２０）、モータＭＧ２のインバータ４２がゲート遮断されているか否かを判定し（ステップＳ１３０）、モータＭＧ２のインバータ４２がゲート遮断されていないと判定されたときには、最大電流Ｉ２を閾値Ｉｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｉｒｅｆ１は、モータＭＧ２やインバータ４２に過大な電流が流れているか否かを判定するために用いられるものであり、モータＭＧ２やインバータ４２の特性などにより定められる。

最大電流Ｉ２が閾値Ｉｒｅｆ１以下のときには、モータＭＧ２やインバータ４２に過大な電流は流れていないと判断し、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１５０）。閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２の特性などにより定められ、エンジン２２を効率よく運転可能なパワーの下限値などに設定される。要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１６０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１７０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１８０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１９０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２１０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２のスイッチング制御を行なう。

一方、ステップＳ１５０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満のときには、エンジン２２が停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定すると共に（ステップＳ２２０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２３０）、前述したステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理を実行して駆動制御ルーチンを終了する。運転制御停止指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の運転制御を停止する。

ステップＳ１４０で最大電流Ｉ２が閾値Ｉｒｅｆ１より大きいときには、モータＭＧ２やインバータ４２に過大な電流が流れていると判断し、モータＭＧ２のインバータ４２のゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信すると共に（ステップＳ２４０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２６０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２７０）、駆動制御ルーチンを終了する。ゲート遮断指令を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ２のインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２を全てオフにする。

ステップＳ１３０でインバータ４２がゲート遮断されていると判定されると、最大電流Ｉ２を閾値Ｉｒｅｆ２と比較する（ステップＳ２８０）。ここで、閾値Ｉｒｅｆ２は、インバータ４２がゲート遮断されているにも拘わらずモータＭＧ２の三相コイルのいずれかに電流が流れているか否かを判定するために用いられるものであり、モータＭＧ２やインバータ４２の特性により定められ、前述した閾値Ｉｒｅｆ１より小さい値例えば値０やそれよりも若干大きい値などに設定される。いま、インバータ４２をゲート遮断した状態を考えているため、６個のトランジスタＴ７〜Ｔ１２は全てオフされている。したがって、最大電流Ｉ２は通常は略値０となる。しかし、６個のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のいずれかがオンの状態で故障しているとき、例えばトランジスタＴ７がオンの状態で故障しているときを考えると、トランジスタＴ７〜Ｔ１２の全てをオフしようとしてもトランジスタＴ７がオンしていることになり、トランジスタＴ７，モータＭＧ２のＵ相のコイル，Ｖ相またはＷ相のコイル，ダイオードＤ８またはダイオードＤ９，トランジスタＴ７の閉回路が形成され、モータＭＧ２が回転しているときにはその回転により生じる逆起電圧により閉回路に電流が流れることになる。実施例では、こうしたインバータ４２の異常を判定するためにインバータ４２をゲート遮断した状態で最大電流Ｉ２を閾値Ｉｒｅｆ２と比較するのである。

最大電流Ｉ２が閾値Ｉｒｅｆ２以下のときには、インバータ４２は正常であると判断し、ステップＳ２２０以降の処理を実行する。こうしてステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理によりモータＭＧ２のインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のゲート遮断が解除されると、次回に駆動制御ルーチンが実行されたときに、ステップＳ１３０でインバータ４２はゲート遮断されていないと判定される。

一方、ステップＳ２８０で最大電流Ｉ２が閾値Ｉｒｅｆ２より大きいときには、インバータ４２に異常が生じていると判断し、ブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに制動力を付与する制動力付与要求がなされているか否かを示す制動力付与要求フラグＦを設定する（ステップＳ２９０）。制動力付与要求フラグＦは、制動力付与要求がなされていないときに値０が設定され、制動力付与要求がなされているときに値１が設定されるフラグである。いま、インバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のいずれかに異常が生じているときを考えているから、モータＭＧ２の回転に伴って生じる逆起電圧に応じた制動トルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａを介して後輪６６ａ，６６ｂに作用する。したがって、前輪６３ａ，６３ｂと後輪６６ａ，６６ｂとに作用する制動トルクがアンバランスであることによって車両の安定性が損なわれるおそれがある。実施例では、こうしたおそれがあるときに、制動力付与要求がなされていると判断し、制動力付与要求フラグＦに値１を設定するものとした。制動力要求フラグＦは、実施例では、車速Ｖと操舵角θと制動力付与要求フラグＦとの関係を予め定めて制動力付与要求フラグ設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖと操舵角θの絶対値とが与えられると記憶したマップから対応する制動力付与要求フラグＦを導出して設定するものとした。制動力付与要求フラグ設定用マップの一例を図７に示す。制動力要求フラグＦは、図示するように、車速Ｖが大きいほど且つ操舵角θの絶対値が大きいほど値１が設定されやすいようになっている。これは、前述した車両の安定性が損なわれるおそれは、車速Ｖが大きいほど即ちモータＭＧ２の回転が大きくなり後輪６６ａ，６６ｂに作用する制動トルクが大きいほど大きくなり、操舵角θの絶対値が大きいほど即ち急旋回しているときほど大きくなると考えられることに基づく。

続いて、設定した制動力付与要求フラグＦの値を調べ（ステップＳ３００）、制動力付与要求フラグＦが値１のときには、制動力付与要求がなされていると判断し、車速Ｖに基づいて前輪６３ａ，６３ｂに出力すべき目標制動トルクＴｂ＊を設定すると共に（ステップＳ３１０）、設定した目標制動トルクＴｂ＊に応じた制動トルクが前輪６３ａ，６３ｂに出力されるようブレーキ６４ａ，６４ｂを駆動して（ステップＳ３２０）、ステップＳ２４０以降の処理を実行する。ここで、目標制動トルクＴｂ＊の設定は、実施例では、車速Ｖと目標制動トルクＴｂ＊との関係を予め実験などにより定めて目標制動トルク設定用マップとして記憶しておき、車速Ｖが与えられると記憶したマップから対応する目標制動トルクＴｂ＊を導出して設定するものとした。目標制動トルク設定用マップの一例を図８に示す。目標制動トルクＴｂ＊は、図示するように、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向に設定するものとした。これは、車速Ｖが大きいほど駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが大きくなり、モータＭＧ２の回転に伴って生じる逆起電圧が大きくなり、後輪６６ａ，６６ｂに大きな制動トルクが作用すると考えられることに基づく。このように、インバータ４２がゲート遮断され且つ最大電流Ｉ２が閾値Ｉｒｅｆ２より大きいとき、即ちインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のいずれかに異常が生じて閉回路が形成されているときに、制動力付与要求がなされているときには、車速Ｖに応じた目標制動トルクＴｂ＊に応じた制動トルクを前輪６３ａ，６３ｂに出力することにより、前輪６３ａ，６３ｂと後輪６６ａ，６６ｂとに作用する制動トルクがアンバランスになることによる車両の安定性の悪化を抑制することができる。

一方、ステップＳ３００で、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満であるときや、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であっても操舵角θの絶対値が閾値θｒｅｆ未満のときには、制動力付与要求はなされていないと判断し、ブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに制動力を付与することなく、ステップＳ２４０以降の処理を実行する。これにより、制動力付与要求はなされていないときに、無駄に前輪６３ａ，６３ｂに制動力を付与するのを回避することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２のインバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のいずれかに異常が生じて閉回路が形成されたときには、ブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに制動トルクを出力するから、モータＭＧ２の回転に伴って後輪６６ａ，６６ｂに作用する制動トルクとブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに出力する制動トルクとがアンバランスになることによる車両の安定性の悪化を抑制することができる。しかも、このとき、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向の制動トルクをブレーキ６４ａ，６４ｂに出力するから、車両の安定性の悪化を車速に応じて抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２のインバータ４２がゲート遮断されているときや、インバータ４２がゲート遮断されていないときでも最大電流Ｉ２が閾値Ｉｒｅｆ１を超えたときには、エンジン２２を停止すると共にモータＭＧ１からトルクを出力しないものとしてもよいが、ある程度のトルク、例えば、要求トルクＴｒ＊を所定トルクで制限したトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御するものとしてもよい。こうすれば、モータＭＧ２に異常が生じたときでも、エンジン２２からの動力を用いて走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２のインバータ４２がゲート遮断されているときに、最大電流Ｉ２を用いてインバータ４２に異常が生じているか否かを判定するものとしたが、これに代えてまたは加えて、モータＭＧ２の温度やインバータ４２の温度などを用いてインバータ４２に異常が生じているか否かを判定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２のインバータ４２にのトランジスタＴ７〜Ｔ１２のいずれかに異常が生じて閉回路が形成されたときには、車速Ｖと操舵角θの絶対値とに基づいて制動力付与要求がなされていると判断したときにブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに制動トルクを出力するものとしたが、車速Ｖや操舵角θの絶対値に拘わらずブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに制動トルクを出力するものとしてもよい。また、実施例では、車速Ｖと操舵角θの絶対値とに基づいて制動力付与要求がなされているか否かを判断するものとしたが、車速Ｖだけに基づいて判断するものとしてもよいし、操舵角θの絶対値だけに基づいて判断するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖに基づいて設定された目標制動トルクＴｂ＊をブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに出力するものとしたが、車速Ｖに拘わらず一定の制動トルクをブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに出力するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図８の制動トルク設定用マップに示したように、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向に目標制動トルクＴｂ＊を設定するものとしたが、図６のマップを用いずに、車速Ｖに応じてモータＭＧ２から後輪６６ａ，６６ｂに作用する制動トルクを推定し、推定した制動トルクに対して所定の比（例えば、１：１など）となるよう目標制動トルクＴｂ＊を設定するものとしてもよいし、制動トルクに対して操舵角θに応じた比（例えば、操舵角θが大きいほど所定の比に近づく傾向の比）となるよう目標制動トルクＴｂ＊を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して後輪６６ａ，６６ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ１３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ１３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機１３０を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力やモータＭＧ２からの動力を後輪６６ａ，６６ｂに出力するものとしたが、これらの動力を前輪６３ａ，６３ｂに出力するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２のインバータ４２に異常が生じたときには、ブレーキ６７ａ，６７ｂから後輪６６ａ，６６ｂに制動トルクを出力すればよい。

実施例では、エンジン２２からの動力とモータＭＧ２からの動力とにより走行するハイブリッド自動車２０について説明したが、モータからの動力だけにより走行する電気自動車に適用するものとしてもよい。

ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、後輪６６ａ，６６ｂに動力を出力可能で回転に伴って逆起電圧を発生するモータＭＧ２が「電動機」に相当し、６個のトランジスタＴ７〜Ｔ１２を有しそのトランジスタＴ７〜Ｔ１２のスイッチングを用いてモータＭＧ２を駆動するインバータ４２が「駆動回路」に相当し、前輪６３ａ，６３ｂに制動力を付与するブレーキ６４ａ，６４ｂが「制動力付与手段」に相当し、インバータ４２のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のいずれかに異常が生じて閉回路が形成されたときにブレーキ６４ａ，６４ｂから前輪６３ａ，６３ｂに目標制動トルクＴｂ＊に応じた制動トルクが出力されるようブレーキ６４ａ，６４ｂを駆動するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「制御手段」に相当する。また、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６と駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとに接続された動力分配統合機構３０と動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ１とが「回転調整手段」に相当する。なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド自動車２０に搭載されてモータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２，バッテリ５０などからなる電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 制動力付与要求フラグ設定用マップの一例を示す説明図である。 要求制動トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３１ａ 回転軸、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６３ａ，６３ｂ 前輪、６５ デファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ 後輪、６４ａ，６４ｂ，６７ａ，６７ｂ ブレーキ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ 操舵角センサ、９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗ，９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗ 電流センサ、１３０ 対ロータ電動機、１３２ インナーロータ １３４ アウターロータ、Ｂ１ ブレーキ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｄ１〜Ｄ１２ ダイオード、Ｔ１〜Ｔ１２ トランジスタ。

Claims (8)

1. 駆動輪に連結された第１の車軸に動力を出力可能で、回転に伴って逆起電圧を発生する電動機と、
   複数のスイッチング素子を有し、該複数のスイッチング素子のスイッチングを用いて前記電動機を駆動する駆動回路と、
   少なくとも前記第１の車軸とは異なる第２の車軸に制動力を出力可能な制動力付与手段と、
   前記駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、前記電動機の回転に伴って生じる逆起電圧により前記第１の車軸に作用する制動力である作用制動力に対して所定の関係となる制動力としての所定制動力が前記制動力付与手段から前記第２の車軸に付与されるよう前記制動力付与手段を制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記制御手段は、前記異常発生時には、車速が大きいほど大きくなる傾向の制動力を前記所定制動力として制御する手段である請求項１記載の車両。
3. 前記制御手段は、前記異常発生時には、車速と操舵角とのうち少なくとも一方に基づいて前記制動力付与手段から前記第２の車軸に制動力を付与するよう制動力付与要求がなされているか否かを判定し、該制動力付与要求がなされていると判定されたときには前記所定制動力が前記制動力付与手段から前記第２の車軸に付与されるよう制御し、前記制動力付与要求がなされていないと判定されたときには前記制動力付与手段から前記第２の車軸に制動力を付与しない手段である請求項１または２記載の車両。
4. 前記制御手段は、前記駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つがオン状態で故障したときを前記異常発生時として制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の車両。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の車両であって、
   前記電動機は、多相交流電動機であり、
   前記電動機の各相に流れる電流を検出する複数の電流検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記駆動回路の複数のスイッチング素子の全てをゲート遮断している最中に前記複数の電流検出手段のうちの少なくとも一つにより電流が検出されたときを前記異常発生時として制御する手段である
   車両。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の車両であって、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力軸と前記第１の車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力の入出力と前記出力軸および前記第１の車軸への駆動力の入出力を伴って前記駆動軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、
   を備える車両。
7. 前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記動力軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項６記載の車両。
8. 駆動輪に連結された第１の車軸に動力を出力可能で回転に伴って逆起電圧を発生する電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子のスイッチングを用いて前記電動機を駆動する駆動回路と、少なくとも前記第１の車軸とは異なる第２の車軸に制動力を出力可能な制動力付与手段と、を備える車両の制御方法であって、
   前記駆動回路の複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つに異常が生じた異常発生時には、前記電動機の回転に伴って生じる逆起電圧により前記第１の車軸に作用する制動力である作用制動力に対して所定の関係となる制動力としての所定制動力が前記制動力付与手段から前記第２の車軸に付与されるよう前記制動力付与手段を制御する、
   車両の制御方法。
   
   

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