(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において、エンジンにより駆動された発電機の逆起電力を用いて退避走行を行う場合の走行性能を向上する。【解決手段】車両１００は、エンジン１６０と、コンバータ１２０と、インバータ１３０，１３５と、モータジェネレータ１４０，１４５とを備える。モータジェネレータ１４０は、エンジンにより駆動されて逆起電力を発生する。ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１４０が正常に駆動できなくなる所定の状態となった場合に、コンバータおよびインバータ１３０をゲート遮断し、エンジンの駆動によりモータジェネレータ１４０で発生した逆起電力を用いて退避走行を行なうことが可能である。ＥＣＵは、退避走行を行なう場合に、モータジェネレータ１４０の逆起電力を推定し、推定された逆起電力に基づいて、モータジェネレータ１４５のトルク指令値を決定する。【選択図】図２
2014184880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、
内燃機関と、
前記内燃機関により回転されることによって、回転速度に応じた逆起電力を発生する第１の回転電機と、
前記蓄電装置からの電力を用いて走行用の駆動力を発生する第２の回転電機と、
前記第１および第２の回転電機をそれぞれ駆動するための第１および第２のインバータと、
前記第１の回転電機が正常に駆動できなくなる所定の状態となった場合に、前記第１のインバータを停止するとともに前記内燃機関を駆動して、前記蓄電装置の電力および前記第１の回転電機の逆起電力の少なくとも一方を用いて前記第２の回転電機を駆動する退避走行を行なうように構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記退避走行を行なう際に、前記蓄電装置の出力電力と前記第２の回転電機の消費電力とに基づいて前記第１の回転電機の逆起電力を推定し、推定された逆起電力に基づいて前記第２の回転電機のトルク指令値を決定する、車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記推定された逆起電力と、前記蓄電装置の充放電電力上限値とに基づいて、前記トルク指令値を決定する、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記推定された逆起電力および前記蓄電装置の充放電電力上限値から定まる設定可能範囲と、前記推定された逆起電力およびユーザ要求トルクの上下限値から定まる設定可能範囲との重複範囲内となるように前記トルク指令値を決定する、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記蓄電装置の出力電圧を昇圧して前記第１および第２のインバータに供給するように構成されたコンバータをさらに備え、
前記制御装置は、前記退避走行を行なう際には、前記コンバータを停止させて非昇圧の前記蓄電装置の出力電圧を前記第１および第２のインバータに供給する、請求項１に記載の車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記所定の状態となった場合に、前記内燃機関を始動することができないときには、前記第１の回転電機の逆起電力を用いずに、前記蓄電装置の電力を用いて前記第２の回転電機を駆動する、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記第１および第２の回転電機、ならびに前記内燃機関は、プラネタリギヤを含んで構成される動力分割機構により互いに結合され、
前記内燃機関は、前記プラネタリギヤのプラネタリキャリアに結合され、
前記第１の回転電機は、前記プラネタリギヤのサンギヤに結合され、
前記第２の回転電機は、前記プラネタリギヤのリングギヤに結合され、
前記制御装置は、前記退避走行を行なう際には、前記第１の回転電機の回転速度が予め定められた回転速度に維持されるように、前記内燃機関の回転速度を調整する、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
車両の制御装置であって、
前記車両は、
蓄電装置と、
内燃機関と、
前記内燃機関により回転されることによって、回転速度に応じた逆起電力を発生する第１の回転電機と、
前記蓄電装置からの電力を用いて車両走行用の駆動力を発生する第２の回転電機と、
前記第１および第２の回転電機をそれぞれ駆動するための第１および第２のインバータとを含み、
前記制御装置は、
前記第１の回転電機が正常に駆動できなくなる所定の状態となった場合に、前記第１のインバータを停止するとともに前記内燃機関を駆動して、前記蓄電装置の電力および前記第１の回転電機の逆起電力との少なくとも一方を用いて前記第２の回転電機を駆動する退避走行を行ない、
前記退避走行を行なう際に、前記蓄電装置の出力電力と前記第２の回転電機の消費電力に基づいて前記第１の回転電機の逆起電力を推定し、推定された逆起電力に基づいて前記第２の回転電機のトルク指令値を決定する、車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両および車両の制御装置に関し、より特定的には、ハイブリッド車両における退避走行制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、エンジンのような内燃機関により発生された駆動力、および蓄電装置に蓄えられた電力を用いて回転電機によって発生された駆動力を用いて走行するハイブリッド車両が注目されている。
【０００３】
このようなハイブリッド車両において、エンジンにより駆動されることによって発電する発電機として主に機能する第１の回転電機と、走行用の駆動力を発生する電動機として主に機能する第２の回転電機を備えるものが知られている。
【０００４】
特開２０１０−０１２８２７号公報（先行文献１）には、上記のような２つの回転電機を有するハイブリッド車両において、主に発電機として機能する第１の回転電機が、回転電機を駆動するインバータのゲート遮断が可能な範囲内で正常に駆動できなくなる所定の異常が生じた場合の退避走行の手法が開示されている。特開２０１０−０１２８２７号公報（先行文献１）においては、上記のような異常が生じた場合に、当該インバータをゲート遮断した状態でエンジンを駆動し、第１の回転電機で発生する逆起電力を利用して第２の回転電機を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０１２８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０１０−０１２８２７号公報（先行文献１）に記載された退避走行の手法において、第１の回転電機で発生する逆起電力およびトルクは、インバータの直流側に印加される電圧および第２の回転電機で消費される電力に応じて変動し得る。そのため、第１の回転電機のトルクの変動幅に対して蓄電装置などの機器を保護する観点から、第２の回転電機で出力可能な駆動力に制限をかけることが必要となる場合がある。
【０００７】
一方で、退避走行を行なう際においても、できるだけ大きな駆動力でかつ長時間の走行を可能とすることが望まれており、特開２０１０−０１２８２７号公報（先行文献１）に開示された構成においては、走行性能の向上に関して改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、このような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、ハイブリッド車両において、エンジンにより駆動された発電機の逆起電力を用いて走行する退避走行を行う場合の走行性能を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による車両は、蓄電装置と、内燃機関と、第１および第２の回転電機と、第１および第２の回転電機をそれぞれ駆動するための第１および第２のインバータと、制御装置とを備える。第１の回転電機は、内燃機関により回転されることによって、回転速度に応じた逆起電力を発生する。第２の回転電機は、蓄電装置からの電力を用いて走行用の駆動力を発生する。制御装置は、第１の回転電機が正常に駆動できなくなる所定の状態となった場合に、第１のインバータを停止するとともに内燃機関を駆動して、蓄電装置の電力および第１の回転電機の逆起電力の少なくとも一方を用いて第２の回転電機を駆動する退避走行を行なうように構成され。また、、制御装置は、退避走行を行なう際に、蓄電装置の出力電力と第２の回転電機の消費電力とに基づいて第１の回転電機の逆起電力を推定し、推定された逆起電力に基づいて第２の回転電機のトルク指令値を決定する。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、推定された逆起電力と、蓄電装置の充放電電力上限値とに基づいて、トルク指令値を決定する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、推定された逆起電力および蓄電装置の充放電電力上限値から定まる設定可能範囲と、推定された逆起電力およびユーザ要求トルクの上下限値から定まる設定可能範囲との重複範囲内となるようにトルク指令値を決定する。
【００１２】
好ましくは、車両は、蓄電装置の出力電圧を昇圧して第１および第２のインバータに供給するように構成されたコンバータをさらに備える。制御装置は、退避走行を行なう際には、コンバータを停止させて非昇圧の蓄電装置の出力電圧を第１および第２のインバータに供給する。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、所定の状態となった場合に、内燃機関を始動することができないときには、第１の回転電機の逆起電力を用いずに、蓄電装置の電力を用いて第２の回転電機を駆動する。
【００１４】
好ましくは、第１および第２の回転電機、ならびに内燃機関は、プラネタリギヤを含んで構成される動力分割機構により互いに結合される。内燃機関は、プラネタリギヤのプラネタリキャリアに結合される。第１の回転電機は、プラネタリギヤのサンギヤに結合される。第２の回転電機は、プラネタリギヤのリングギヤに結合される。そして、制御装置は、退避走行を行なう際には、第１の回転電機の回転速度が予め定められた回転速度に維持されるように内燃機関の回転速度を調整する。
【００１５】
本発明による車両の制御装置は、蓄電装置と、内燃機関と、内燃機関により回転されることによって回転速度に応じた逆起電力を発生する第１の回転電機と、第１および第２の回転電機をそれぞれ駆動するための第１および第２のインバータとを含む車両を制御する。制御装置は、第１の回転電機が正常に駆動できなくなる所定の状態となった場合に、第１のインバータを停止するとともに内燃機関を駆動して、蓄電装置の電力および第１の回転電機の逆起電力との少なくとも一方を用いて第２の回転電機を駆動する退避走行を行なう。制御装置は、退避走行を行なう際に、蓄電装置の出力電力と第２の回転電機の消費電力に基づいて第１の回転電機の逆起電力を推定し、推定された逆起電力に基づいて第２の回転電機のトルク指令値を決定する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ハイブリッド車両において、エンジンにより駆動された発電機の逆起電力を用いて走行する退避走行を行う場合に、発電機により発生するトルクを推定し、推定された発電機のトルクを考慮して電動機のトルク指令値が決定される。そのため、発電機のトルク変動幅全体を考慮してトルク指令値を決定する場合よりも、電動機のトルク指令値の制限を緩和することができるので、退避走行時の走行性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。
【図２】ＭＤＥ退避走行モードの概要を説明するための図である。
【図３】ＭＤＥ退避走行モードにおけるエンジンの速度制御を説明するための図である。
【図４】ＭＤＥ退避走行モードにおいて設定可能なモータジェネレータのトルクを説明するための図である。
【図５】本実施の形態の退避走行制御を適用しない場合のモータジェネレータの駆動制限範囲を説明するための図である。
【図６】本実施の形態の退避走行制御を適用した場合のモータジェネレータの駆動制限範囲を説明するための図である。
【図７】本実施の形態において、ＥＣＵで実行される退避走行モードの選択処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】モータジェネレータの逆起電力によるエンジン始動を説明するための共線図である。
【図９】本実施の形態において、ＮＤＥ退避走行モードが選択された場合に、ＥＣＵで実行されるトルク指令値決定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
［車両の基本構成］
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）１１５と、コンバータ１２０と、インバータ１３０，１３５と、回転電機であるモータジェネレータ１４０，１４５と、動力伝達ギヤ１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、駆動輪１７０と、制御装置であるＥＣＵ３００（Electronic  Control  Unit）と、キャパシタＣ１，Ｃ２とを備える。
【００２０】
蓄電装置１１０，は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０，は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２１】
蓄電装置１１０は、ＳＭＲ１１５および電力線ＰＬ１，ＮＬ１を介してコンバータ１２０に接続される。蓄電装置１１０からの電力は、コンバータ１２０で所望の電圧に昇圧されてインバータ１３０，１３５に供給される。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１４０，１４５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２２】
蓄電装置１１０には、図示しない電圧センサおよび電流センサが設けられる。電圧センサは、蓄電装置１１０の電圧を検出し、その検出値ＶＢをＥＣＵ３００へ出力する。電流センサは、蓄電装置１１０に入出力される電流を検出し、その検出値ＩＢをＥＣＵ３００へ出力する。
【００２３】
ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１１０の正極端子と電力線ＰＬ１とに接続されるリレーＳＭＲＢと、蓄電装置１１０の負極端子と電力線ＮＬ１に接続されるリレーＳＭＲＧとを含む。さらに、電流制限用の抵抗Ｒ１と直列接続されたリレーＳＭＲＰが、リレーＳＭＲＧに並列に接続される。ＳＭＲ１１５に含まれる各リレーは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって個別に制御され、蓄電装置１１０とコンバータ１２０との間における電力の供給と遮断とを切換える。
【００２４】
直列接続された抵抗Ｒ１およびリレーＳＭＲＰは、蓄電装置１１０を電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続する際に、キャパシタＣ１，Ｃ２、コンバータ１２０およびインバータ１３０，１３５などに突入電流が流れることを防止するためのものである。すなわち、蓄電装置１１０を電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続する際には、まずリレーＳＭＲＢおよびＳＭＲＰが閉成され、抵抗Ｒ１によって低減された電流を用いて、キャパシタＣ１，Ｃ２の充電が実行される。そして、キャパシタＣ１，Ｃ２の充電完了後、リレーＳＭＲＧが閉成されるとともにＳＭＲＰが開放される。
【００２５】
キャパシタＣ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に接続される。キャパシタＣ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１８０は、キャパシタＣ１にかかる電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００２６】
コンバータ１２０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。
【００２７】
リアクトルＬ１の一方端は、電力線ＰＬ１を介して蓄電装置１１０の正極端子に結合される。スイッチング素子Ｑ１は、リアクトルＬ１の他方端と電力線ＰＬ２との間に、電力線ＰＬ２からリアクトルＬ１に向かう方向を順方向として接続される。スイッチング素子Ｑ２は、スイッチング素子Ｑ１とリアクトルＬ１との接続ノードＮＤと、電力線ＮＬ１との間に、接続ノードＮＤから電力線ＮＬ１に向かう方向を順方向として接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。すなわち、コンバータ１２０は、昇降圧型のチョッパ回路を形成する。
【００２８】
なお、本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。
【００２９】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによって制御され、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１と、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１との間で電圧変換動作を行なう。
【００３０】
コンバータ１２０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２０は、昇圧動作時には、直流電圧ＶＬを直流電圧ＶＨに昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＰＬ２へ供給することにより行なわれる。
【００３１】
また、コンバータ１２０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、電力線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。
【００３２】
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＬの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、昇圧動作および降圧動作が不要の場合（すなわち、ＶＨ＝ＶＬ）には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定するように制御信号ＰＷＣを設定することで、電圧変換比＝１．０（デューティ比＝１００％）とすることもできる。
【００３３】
キャパシタＣ２は、コンバータ１２０とインバータ１３０，１３５とを結ぶ電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ１との間に接続される。キャパシタＣ２は、電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１８５は、キャパシタＣ２にかかる電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００３４】
インバータ１３０は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１との間に並列に設けられる、Ｕ相上下アーム１３１と、Ｖ相上下アーム１３２と、Ｗ相上下アーム１３３とを含んで構成される。各相上下アームは、電力線ＰＬ２およびＮＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子を含む。たとえば、Ｕ相上下アーム１３１はスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を含み、Ｖ相上下アーム１３２はスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を含み、Ｗ相上下アーム１３３はスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を含む。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続される。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１によって制御される。
【００３５】
モータジェネレータ１４０は、代表的には３相の永久磁石型同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相における３つのコイルの一方端が中性点に共通に接続される。さらに、各相コイルの他方端は、各相上下アーム１３１〜１３３における２つのスイッチング素子の接続ノードに接続される。
【００３６】
モータジェネレータ１４５を駆動するためのインバータ１３５は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１にインバータ１３０と並列に接続される。なお、インバータ１３５の詳細構成は、インバータ１３０の構成を同様であるので、その詳細は記載されておらず、それらの詳細な説明は繰り返さない。
【００３７】
モータジェネレータ１４０，１４５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ１５０を介して駆動輪１７０に伝達されて、車両１００を走行させる。また、モータジェネレータ１４０，１４５は動力伝達ギヤ１５０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１４０，１４５は、エンジン１６０の回転または駆動輪１７０の回転により発電が可能であり、その発電電力は、インバータ１３０，１３５によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００３８】
本実施の形態においては、モータジェネレータ１４５（以下、「ＭＧ２」とも称する。）を、専ら駆動輪１７０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１４０（以下、「ＭＧ１」とも称する。）を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。また、モータジェネレータ１４０は、エンジン１６０を始動する際には、エンジン１６０のクランク軸をクランキングするために用いられる。
【００３９】
モータジェネレータ１４０の出力軸は、動力伝達ギヤ１５０に含まれるプラネタリギヤ（図示せず）のサンギヤに結合される。モータジェネレータ１４５の出力軸はプラネタリギヤのリングギヤに結合されるとともに、減速機を介して駆動輪１７０にも結合される。また、エンジン１６０の出力軸はプラネタリギヤのプラネタリキャリアに結合される。
【００４０】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、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）で処理することも可能である。
【００４１】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値を受ける。ＥＣＵ３００は、これらの電圧および電流に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態（以下、ＳＯＣ（State of Charge）とも称する。）を演算する。
【００４２】
ＥＣＵ３００は、ユーザによるアクセルペダル１９０の操作量ＡＣＣを受け、これに基づいて車両走行のための要求駆動トルクを算出する。そして、ＥＣＵ３００は、車両１００の走行状態、走行モード、ＳＯＣなどに基づいて、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０の各駆動トルクを決定する。そして、ＥＣＵ３００は、決定された駆動トルクに従って、制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２，ＤＲＶを生成し、コンバータ１２０、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１６０をそれぞれ駆動する。
【００４３】
ＥＣＵ３００は、ユーザによって操作されるシフトレバー１９５のシフトポジションを示す信号ＳＦＴを受ける。ＥＣＵ３００は、受信した信号ＳＦＴに基づいて、エンジン１６０およびモータジェネレータ１４０，１４５の回転速度を調整して、所望の変速比が得られるシフトレンジに設定する。また、図示しない変速機を有する場合には、ＥＣＵ３００が変速機の変速段を調整するようにしてもよい。
【００４４】
なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、駆動装置用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００４５】
［退避走行の説明］
このような構成のハイブリッド車両において、主に発電機として機能するモータジェネレータ１４０について、回転速度センサおよび電流センサ（いずれも図示せず）などの故障によって、インバータ１３０およびモータジェネレータ１４０は正常であるけれども適切にトルク制御が行なえない異常が生じた場合を考える。
【００４６】
このような状態における退避走行として、インバータ１３０をゲート遮断するとともにエンジン１６０を停止させ、蓄電装置１１０からの電力のみを用いてモータジェネレータ１４５を駆動するモード（以下、「ＭＤ走行モード」あるいは「ＭＤ退避走行モード」とも称する。）が採用される場合がある。
【００４７】
ＭＤ走行モードは、電気自動車と同様の走行状態であり、コンバータ１２０によって蓄電装置１１０の電圧を昇圧してモータジェネレータ１４５を駆動することができるので、ユーザの要求トルクを実現しながら走行することが可能である。しかしながら、インバータ１３０およびモータジェネレータ１４０を用いた発電動作が行なえず、またエンジン１６０が停止されているためにモータジェネレータ１４０による逆起電力が十分に利用できない。そのため、走行可能距離は蓄電装置１１０に蓄えられた電力によって制限される。
【００４８】
また、他の退避走行として、インバータ１３０をゲート遮断した状態でエンジン１６０を駆動し、モータジェネレータ１４０によって生じる逆起電力を蓄電装置１１０からの電力とともに利用するモード（以下、「ＭＤＥ走行モード」あるいは「ＭＤＥ退避走行モード」とも称する。）が採用される場合がある。
【００４９】
このＭＤＥ走行モードにおいては、エンジン１６０によりモータジェネレータ１４０の回転速度を制御することによって、発生する逆起電圧を調整することができる。これにより、蓄電装置１１０からの電力に代えて、あるいは蓄電装置１１０からの電力に加えて、モータジェネレータ１４０の逆起電力を用いてモータジェネレータ１４５を駆動することができる。そのため、上記のＭＤ走行モードに比べて、走行可能距離を拡大することができる。
【００５０】
より具体的には、図２を参照して、ＭＤＥ走行モードにおいては、モータジェネレータ１４０からの電力をモータジェネレータ１４５の駆動力に効率的に使用するために、コンバータ１２０がゲート遮断される。これにより、コンバータ１２０による電圧制御が停止されるとともに、ダイオードＤ１によって蓄電装置１１０への充電動作が禁止される。
【００５１】
電圧ＶＨが蓄電装置１１０の電圧ＶＢよりも高い場合には、コンバータ１２０のダイオードＤ１によって、蓄電装置１１０からモータジェネレータ１４５への電力供給は行なわれない。この場合、モータジェネレータ１４５の消費電力Ｐｍは、キャパシタＣ２に蓄えられた電力から供給され、電力が消費されるにつれて電圧ＶＨが低下する。
【００５２】
このとき、エンジン１６０により駆動されたモータジェネレータ１４０の逆起電圧ＶＧが蓄電装置ＶＢよりも高いとき（ＶＧ＞ＶＢ）には、電圧ＶＨはモータジェネレータ１４０の逆起電圧ＶＧまで低下したとことろで釣り合う。そして、電圧ＶＨと逆起電圧ＶＧとが釣り合った状態で、モータジェネレータ１４０から引き出された逆起電力Ｐｇによりモータジェネレータ１４５が駆動される（Ｐｍ＝Ｐｇ）。
【００５３】
一方、モータジェネレータ１４０の逆起電圧ＶＧが蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢよりも低いとき（ＶＧ＜ＶＢ）には、モータジェネレータ１４０から逆起電力を取り出すことができない。そして、電圧ＶＨは蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢに維持され、蓄電装置１１０からの電力Ｐｂによりモータジェネレータ１４５が駆動される（Ｐｍ＝Ｐｂ）。
【００５４】
モータジェネレータ１４０の逆起電圧ＶＧを蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢに一致するように調整すると（ＶＧ＝ＶＢ）、蓄電装置１１０からの電力Ｐｂおよびモータジェネレータ１４０からの逆起電力Ｐｇを用いて、モータジェネレータ１４５を駆動することができる（Ｐｍ＝Ｐｂ＋Ｐｇ）。
【００５５】
このように、モータジェネレータ１４０の逆起電圧ＶＧを蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢ以上とすることによって、モータジェネレータ１４０からの逆起電力Ｐｇをモータジェネレータ１４５の駆動電力として用いることができる。
【００５６】
ＭＤＥ走行モードにおいては、蓄電装置１１０からの電力Ｐｂおよびモータジェネレータ１４０からの逆起電力Ｐｇを使用できるという利点がある。しかしながら、モータジェネレータ１４０による逆起電力Ｐｇは、電圧ＶＨの大きさ、モータジェネレータ１４０の回転速度（すなわち、エンジン１６０の回転速度）、モータジェネレータ１４５の消費電力Ｐｍ、および蓄電装置１１０からの電力供給能力によって成り行きで変動し得る。そのため、車両の走行状態や周囲環境等によっては、逆起電力Ｐｇが十分に引き出すことができずに蓄電装置１１０の過放電を招いたり、モータジェネレータ１４５のトルク不足が発生してしまったりすることが考えられる。したがって、ＭＤＥ走行モードにおいては、モータジェネレータ１４０の逆起電力の変動により生じ得る最大限の影響を考慮し、部品保護等の観点から、モータジェネレータ１４５の駆動力（トルク）を必要以上に制限してしまう場合がある。
【００５７】
そこで、本実施の形態においては、モータジェネレータ１４０における逆起電力Ｐｇを蓄電装置１１０の供給電力Ｐｂおよびモータジェネレータ１４５の消費電力Ｐｍから推定し、推定された逆起電力と蓄電装置１１０の電力供給能力とに基づいて、モータジェネレータ１４５のトルク指令値を決定する手法を採用する。これによって、モータジェネレータ１４５のトルクを必要以上に制限することが抑制されるので、退避走行時における走行性能を向上することが可能となる。
【００５８】
［退避走行制御の説明］
図３は、本実施の形態の退避走行制御における、エンジン１６０の速度制御を説明するための共線図である。図３においては、図１の動力伝達ギヤ１５０に含まれるプラネタリギヤの、サンギヤ（Ｓ）に結合されるモータジェネレータ１４０（ＭＧ１）の回転速度ＮＭ１、プラネタリキャリア（Ｃ）に結合されるエンジン１６０の回転速度Ｎｅ、およびリングギヤ（Ｒ）に結合されるモータジェネレータ１４５（ＭＧ２）の回転速度ＮＭ２が示される。プラネタリギヤにおいては、サンギヤ，プラネタリキャリア，リングギヤが所定のギヤ比で互いに係合しており、これらのうちの２つの回転速度が決まれば、残りの１つの回転速度が自ずと決まる。
【００５９】
図３を参照して、上述のように、ＭＤＥ走行モードにおいてモータジェネレータ１４０の逆起電力を用いるためには、モータジェネレータ１４０の逆起電圧を蓄電装置１１０の出力電圧以上とすることが必要である。
【００６０】
また、回転電機において発生する逆起電力の大きさは、その回転速度に依存することが知られている。
【００６１】
本実施の形態においては、モータジェネレータ１４０からの逆起電力をできるだけ精度よく推定するために、モータジェネレータ１４０の回転速度ＮＭ１を目標回転速度Ｎｇに維持するように制御して、発生する逆起電圧ＶＧを一定とする。
【００６２】
より具体的には、たとえば、図３中の実線のような状態で走行しているときに、車速（すなわち、モータジェネレータ１４５の回転速度ＮＭ２）が破線のように増減した場合には、それに応答して、モータジェネレータ１４０の回転速度ＮＭ１を目標回転速度Ｎｇに維持するようにエンジン１６０の回転速度Ｎｅが変化される。なお、モータジェネレータ１４０の回転速度ＮＭ１の目標回転速度Ｎｇは、逆起電圧ＶＧが蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢ以上となるような値に設定することが必要であるが、モータジェネレータ１４０からの逆起電力および蓄電装置１１０からの電力の双方を用いるためには、目標回転速度Ｎｇを逆起電圧ＶＧが蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢとほぼ同じになるようにすることがより好ましい。
【００６３】
ここで、一般的に、駆動電力（パワー）は、駆動力（トルク）と回転速度の積で表わされる。そのため、たとえば、モータジェネレータ１４０の逆起電力のみをモータジェネレータ１４５の駆動電力として用いる場合、モータジェネレータ１４５に必要なトルクＴｍを出力するためには、モータジェネレータ１４０からはプラネタリギヤで定められる減速比に応じたトルクＴｇが出力されることになる。
【００６４】
次に、図４を用いて、ＭＤＥ退避走行モードにおいて設定可能なモータジェネレータのトルクについて説明する。図４においては、横軸にはプロペラシャフト（図示せず）におて必要とされる要求駆動力（トルク）Ｔｐが示され、縦軸には要求パワーＰＷＲが示される。
【００６５】
図４を参照して、要求トルクＴｐの上限値ＴＰ＿ｍａｘは、ユーザのアクセル操作から定められる要求トルクの最大値によって定められる。また、トルクＴｐの下限値Ｔｐ＿ｍｉｎは、アクセルオフ時の、シフトポジションに応じて設定される。より具体的には、シフトポジションがニュートラルポジション（Ｎ）や駐車ポジション（Ｐ）の場合には下限値Ｔｐ＿ｍｉｎはほぼゼロに設定される。また、シフトポジションが走行ポジション（Ｄ，Ｇ，Ｒなど）の場合には、クリープトルクを確保するために下限値Ｔｐ＿ｍｉｎは所定の正の値に設定される。また、回生動作の場合には、回生制動トルクの制限値として、図４の破線のように下限値Ｔｐ＿ｍｉｎは所定の負の値に設定される。
【００６６】
一方、要求パワーＰＷＲについては、主に蓄電装置１１０の保護の観点から上下限値が設定される。具体的には、下限値については、コンバータ１２０がゲート遮断とされており、蓄電装置１１０への充電動作が行なえないためゼロに設定される。そして、上限値については、蓄電装置１１０の放電電力制限値Ｗｏｕｔに設定される。
【００６７】
モータジェネレータ１４５で消費される電力（パワー）Ｐｍは、図２で説明したように、蓄電装置１１０からの出力電力Ｐｂとモータジェネレータ１４０からの逆起電力Ｐｇとの和とすることができる。しかしながら、たとえば、モータジェネレータ１４０の回転速度の検出のバラつきなどによって、モータジェネレータ１４０からの逆起電力Ｐｇが得られなかった場合には、結果として、モータジェネレータ１４５で必要となる電力のすべてが蓄電装置１１０から出力されることになる。このとき、要求パワーＰＷＲが蓄電装置１１０の出力可能電力Ｗｏｕｔを上回っていた場合には過放電の状態となってしまうおそれがある。そんため、上限値を蓄電装置１１０の放電電力制限値Ｗｏｕｔとすることが好ましい。モータジェネレータ１４０，１４５のトルクＴｇ，Ｔｍは、上述の上下限値で定まる図４に示される領域を満足する範囲内で設定することができる。
【００６８】
図５および図６は、本実施の形態の退避走行制御を適用した場合と適用しない場合について、モータジェネレータ１４５のトルク制限範囲の違いを説明するための図である。図５は、本実施の形態の退避走行制御を適用していない場合の比較例を示しており、図６が本実施の形態の退避走行制御を適用した場合を示している。
【００６９】
図５および図６においては、横軸にモータジェネレータ１４５のトルクＴｍが示され、縦軸にはモータジェネレータ１４０のトルクＴｇが示される。また、図５および図６中において、実線ＬＮ１，ＬＮ２は、それぞれ要求トルクＴｐの上下限値Ｔｐ＿ｍｉｎ，Ｔｐ＿ｍａｘの条件（トルク要件）となる場合を示す線である。実線ＬＮ３，ＬＮ４は要求パワーＰＷＲの上下限値の条件（電力要件）を示す線である。
【００７０】
さらに、ＭＤＥ退避走行を行なう場合には、モータジェネレータ１４０の逆起電力が必要となるので、トルクＴｇは発電側すなわち負の値となることが必要である。そのため、図５および図６中の原点と点Ｐ２〜Ｐ４とで囲まれる領域が、これらの要件をすべて満足する領域であり、モータジェネレータ１４０，１４５のトルクはこの領域内となるような任意の組み合わせとすることができる。
【００７１】
本実施の形態の退避走行制御を適用しない図５の場合においては、モータジェネレータ１４０の逆起トルクＴｇが不明であるので、安全側を見て、トルクＴｇが変動範囲の最大値をとる場合（図５中の破線ＬＮ２０）を考慮して、モータジェネレータ１４５のトルク指令値Ｔｍの上限値が設定される。すなわち、モータジェネレータ１４５のトルク指令値ＴｍはゼロからＴｍ１の間で設定可能である。
【００７２】
このとき、もし、モータジェネレータ１４５のトルク指令値ＴｍがＴｍ２と設定された場合には、モータジェネレータ１４０の逆起トルクによっては、図５中の点ＰＸのような状態となる可能性がある。この状態においては、点ＰＸは上述した設定可能領域内ではないので電力収支のバランスが保たれなくなる。
【００７３】
一方、本実施の形態の退避走行制御を適用した場合（図６）においては、現在蓄電装置１１０から出力されている実際の電力Ｐｂ（＝ＶＢ×ＩＢ）から、モータジェネレータ１４５のトルク指令値Ｔｍおよび回転速度Ｎｍに基づいて演算される消費電力Ｐｍ（Ｔｍ×Ｎｍ）を差し引くことにより、モータジェネレータ１４０の逆起電力の推定値Ｐｇ＃が演算される。
【００７４】
Ｐｇ＃＝ＶＢ×ＩＢ−Ｔｍ×Ｎｍ    …（１）
なお、ここで、式（１）においてはＰｇ＃≦０である。すなわち、Ｐｇ＃＝０の場合には、蓄電装置１１０からの電力のみによりモータジェネレータ１４５が駆動されていることを示しており、Ｐｇ＃＜０の場合には、モータジェネレータ１４０からは｜Ｐｇ＃｜の大きさの逆起電力が引き出されていることを示している。
【００７５】
図６においては、この推定逆起電力Ｐｇ＃から定まる逆起トルクＴｇ＃が実線ＬＮ３０として示されている。そして、この実線ＬＮ３０上で設定可能なトルク指令値Ｔｍは、電力要件（ＰＷＲ）から定まる範囲ＲＮＧ１とトルク要件（Ｔｐ）から定まる範囲ＲＮＧ２との重複範囲、すなわち、実線ＬＮ３０上の点Ｐ１０からＰ１１の間の値となる。言い換えれば、実線ＬＮ３０であってかつ、原点と点Ｐ２〜Ｐ４とで囲まれた領域内の値となる。
【００７６】
これによって、モータジェネレータ１４５のトルク指令値Ｔｍのとり得る最大値がＴｍ２（＞Ｔｍ１）となるので、図５で説明した場合に比べて駆動力の制限範囲が拡大され、退避走行時の走行性能を向上することができる。
【００７７】
次に、図７〜図９を用いて、本実施の形態においてＥＣＵ３００で実行される退避走行制御の詳細について説明する。
【００７８】
図７は、ＥＣＵ３００で実行される退避走行モードの選択処理を説明するためのフローチャートである。図７および後述する図９に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００７９】
図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、モータジェネレータ１４０において、ゲート遮断が可能な程度の故障の範囲でトルク制御ができなくなる状態となったか否かを判定する。このような状態としては、たとえば、モータジェネレータ１４０についての電流センサや回転角センサ（いずれも図示せず）の故障などが含まれる。
【００８０】
このような故障が生じていない場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、退避走行の必要はないので、処理がＳ１１５に進められて、ＥＣＵ３００は通常走行モードを選択する。一方、上記ような故障が生じている場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、処理がＳ１１０に進められて、ＥＣＵ３００は、次に、エンジン１６０が駆動中であるか、あるいは停止しているがモータジェネレータ１４０の逆起電力を用いてエンジン１６０の始動が可能であるかを判定する。
【００８１】
エンジン１６０駆動中またはエンジン始動可能な場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められて、ＥＣＵ３００は、ＭＤＥ退避走行モードを選択する。
【００８２】
一方、エンジン１６０が停止中でかつ始動が不可能である場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１２５に進められて、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電力のみで走行するＭＤ退避走行モードを選択する。
【００８３】
ここで、上述のステップＳ１１０におけるエンジン１６０の始動が可能か否かの判定は、たとえば、車両１００が所定の車速で走行しており、かつ、エンジン１６０が停止した状態におけるモータジェネレータ１４０の回転速度によって電圧ＶＨよりも高い逆起電力が発生できるかという条件によって判定される。具体的なクランキングの手法は、以下の通りである。
【００８４】
まず、車両１００が所定以上の車速で走行しているときに、コンバータ１２０およびインバータ１３０，１３５を遮断するとともに、ＳＭＲ１１５を開放して、蓄電装置１１０を駆動装置から切り離す。そして、ＳＭＲ１１５が切り離された状態で、モータジェネレータ１４５のインバータ１３５のスイッチング制御を再開する。このとき、エンジン１６０はまだ停止中であるので、図８に示す共線図における実線ＬＮ４０のように、モータジェネレータ１４０は負回転である。そして、モータジェネレータ１４０による逆起電圧が電圧ＶＨよりも高くなると、モータジェネレータ１４０から逆起電力から引き出されてモータジェネレータ１４５に供給される。これに伴って、モータジェネレータ１４０には、発電のために正回転側への逆起トルクが発生し、図８の破線ＬＮ４５のように、エンジン１６０の回転速度が上昇してクランキングされる。このときに、エンジン１６０の点火制御を行なうことによりエンジンが始動する。
【００８５】
図９は、本実施の形態において、ＮＤＥ退避走行モードが選択された場合に、ＥＣＵ３００で実行されるトルク指令値決定処理を説明するためのフローチャートである。
【００８６】
図１および図９を参照して、ＥＣＵ３００は、Ｓ３００にて、ユーザのアクセル操作量ＡＣＣに基づいて、要求駆動力Ｔｐを演算する。また、ＥＣＵ３００は，Ｓ３１０にて、シフトレバー１９５のシフトポジションＳＦＴ等に基づいて、最低駆動力Ｔｐ＿ｍｉｎを演算する。さらに、ＥＣＵ３００は、Ｓ３２０にて、蓄電装置１１０のＳＯＣや温度等に基づいて、充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算する。
【００８７】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ３３０にて、図７で説明したような処理に従って、ＭＤＥ退避走行モードが選択されたか否かを判定する。ＭＤＥ退避走行モードが選択されていない場合（Ｓ３３０にてＮＯ）は、以降の処理は不要であるので、ＥＣＵ３００は、処理をメインルーチンに戻す。一方、ＭＤＥ退避走行モードが選択された場合（Ｓ３３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ３３５に進められて、ＥＣＵ３００は、コンバータ１２０およびインバータ１３０をゲート遮断する。
【００８８】
その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ３４０にて、所定の逆起電圧が実現可能なモータジェネレータ１４０の目標回転速度Ｎｇと、現在の車速（すなわち、モータジェネレータ１４５の回転速度に対応）とに基づいて、エンジン１６０の回転速度Ｎｅを演算し、その回転速度Ｎｅが実現されるようにエンジン１６０の速度制御を行なう。
【００８９】
ＥＣＵ３００は、Ｓ３５０にて、現在の蓄電装置１１０からの出力電力Ｐｍ（＝ＶＢ×ＩＢ）、ならびに、モータジェネレータ１４５の回転速度Ｎｍおよびトルク指令値Ｔｍから、モータジェネレータ１４０における逆起電力Ｐｇ＃を、上記の式（１）により推定する。そして、推定された逆起電力Ｐｇ＃とモータジェネレータ１４０の回転速度Ｎｇとから、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１４０の逆起トルクＴｇ＃を、以下の式（２）を用いて演算する。
【００９０】
Ｔｇ＃＝Ｐｇ＃／Ｎｇ    …  （２）
その後、ＥＣＵ３００は、Ｓ３７０にて、図６で説明したように、推定された逆起トルクＴｇ＃と充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとに基づいて、電力要件から定まるモータジェネレータ１４５のトルク指令値Ｔｍの設定可能範囲ＲＮＧ１を演算する。
【００９１】
さらに、ＥＣＵ３００は、Ｓ３８０にて、推定された逆起トルクＴｇ＃、最低駆動力Ｔｐ＿ｍｉｎおよび要求トルクＴｐに基づいて、トルク要件から定まるトルク指令値Ｔｍの設定可能範囲ＲＮＧ２を演算する。
【００９２】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ３７０，Ｓ３８０で求めた使用可能範囲ＲＮＧ１，ＲＮＧ２の双方を満たす範囲から、要求トルクＴｐに近づくようにモータジェネレータ１４５のトルク指令値Ｔｍを決定する（Ｓ３９０）。
【００９３】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ハイブリッド車両において、エンジンにより駆動された発電機の逆起電力を用いて走行するＭＤＥ退避走行を行う場合に、発電機により発生するトルクを推定し、推定された発電機のトルクを考慮して電動機のトルク指令値を決定することができる。これによって、発電機のトルク変動幅全体を考慮した場合よりも、電動機のトルク指令値の使用範囲を拡大することができるので、ＭＤＥ退避走行モード時の走行性能を向上させることができる。
【００９４】
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。
【符号の説明】
【００９５】
１００  車両、１１０  蓄電装置、１１５  ＳＭＲ、１２０  コンバータ、１３０，１３５  インバータ、１３１  Ｕ相上下アーム、１３２  Ｖ相上下アーム、１３３  Ｗ相上下アーム、１４０，１４５  モータジェネレータ、１５０  動力伝達ギヤ、１６０  エンジン、１７０  駆動輪、１８０，１８５  電圧センサ、１９０  アクセルペダル、１９５  シフトレバー、３００  ＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２  キャパシタ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＮＤ  接続ノード、ＮＬ１，ＰＬ１，ＰＬ２  電力線、Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子、Ｒ１  抵抗、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ  リレー。
【図１】
2014184880.tif 000003
【図２】
2014184880.tif 000004
【図３】
2014184880.tif 000005
【図４】
2014184880.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014184880.tif 000008
【図７】
2014184880.tif 000009
【図８】
2014184880.tif 000010
【図９】
2014184880.tif 000011