(57)【要約】【課題】インバータ４１のトランジスタがオン故障しているときに、モータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電力が大きくなるのを抑制し、トランジスタのオン故障の影響を他に与えないようにする。【解決手段】インバータ４１のトランジスタのいずれかがオンの状態で故障しているときには、ブレーキＢ１でモータＭＧ１の回転軸３１ａを固定する。これにより、モータＭＧ１の回転数の絶対値が大きなることを抑制でき、モータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電力が大きくなるのを抑制することができる。この結果、オン故障したトランジスタを含む閉回路を流れる電流が大きくなるのを抑制することができ、トランジスタのオン故障の影響を他に与えるのを抑制することができる。【選択図】図１
2008007018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第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で、回転に伴って逆起電力を発生する第１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第１電動機を駆動する第１駆動回路と、
前記第３の軸の回転を制限可能な回転制限手段と、
前記第１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異常発生時には、該第１駆動回路の複数のスイッチング素子の全てが正常である正常時に比して前記第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう前記回転制限手段を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１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記載の動力出力装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
前記第１電動機は、多相交流電動機であり、
前記第１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、前記第１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いずれか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
動力出力装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記異常発生時であって前記第３の軸の回転数の絶対値が所定値より大きいとき、該第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう前記回転制限手段を制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第２電動機を駆動する第２駆動回路と、
を備える動力出力装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
【請求項７】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と第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で回転に伴って逆起電力を発生する第１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第１電動機を駆動する第１駆動回路と、前記第３の軸の回転を制限可能な回転制限手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記第１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異常発生時には、該複数のスイッチング素子の全てが正常である正常時に比して前記第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう前記回転制限手段を制御する、
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続される車輪に連結されたトルク出力シャフトにリングギアが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギアに可変速クラッチおよび発電機ブレーキを介して接続された発電機と、トルク出力シャフトに接続されたモータと、発電機およびモータと電力をやりとりするバッテリとを備えるものが提案されている。この装置では、エンジンが動作している最中にバッテリから発電機への電力の供給が遮断されたときには、可変速クラッチを調整すると共に発電機ブレーキを作動させることにより、エンジンのストールを回避している。
【特許文献１】特開２００６−３６２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、こうした動力出力装置では、発電機や発電機を駆動するインバータに異常が生じたときにより適切に対処することが望まれる。回転により逆起電力を生じる発電機では、インバータのスイッチング素子がオン故障すると、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発電機の巻き線コイルとによって閉回路が形成され、逆起電力によりその閉回路に電流が流れる。このとき、発電機の回転の程度によっては閉回路に流れる電流が大きくなり、スイッチング素子が過度に加熱して発電機やインバータなどをより損傷させるおそれが生じる。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、第１駆動回路に異常が生じたときに、第１電動機の回転に伴って発生する逆起電力が大きくなるのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、第１駆動回路に異常が生じたときに、第１電動機や第１駆動回路がより損傷するのを抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第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で、回転に伴って逆起電力を発生する第１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第１電動機を駆動する第１駆動回路と、
前記第３の軸の回転を制限可能な回転制限手段と、
前記第１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異常発生時には、該第１駆動回路の複数のスイッチング素子の全てが正常である正常時に比して前記第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう前記回転制限手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、第１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異常発生時には、第１駆動回路の複数のスイッチング素子の全てが正常である正常時に比して第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう回転制限手段を制御する。これにより、異常発生時に、第１電動機の回転数が大きくなるのを抑制することができ、第１電動機の回転に伴って発生する逆起電力が大きくなるのを抑制することができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第１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。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記第１電動機は多相交流電動機であり、前記第１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第１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いずれか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、第１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。このようにして第１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、第１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、第１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力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第１駆動回路に異常が生じたことを判定できるのである。こうして第１駆動回路に異常が生じたことが判定されたときに、第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう回転数制限手段を制御することにより、第１電動機の回転に伴って発生する逆起電力が大きくなるのを抑制することができ、第１電動機や第１駆動回路がより損傷するのを抑制することができる。この結果、第１駆動回路の異常による影響を他に与えないようにすることができる。
【００１０】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記異常発生時であって前記第３の軸の回転数の絶対値が所定値より大きいとき、該第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう前記回転制限手段を制御する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第２電動機を駆動する第２駆動回路と、を備えるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第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で回転に伴って逆起電力を発生する第１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第１電動機を駆動する第１駆動回路と、前記第３の軸の回転を制限可能な回転制限手段と、前記第１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異常発生時には、該第１駆動回路の複数のスイッチング素子の全てが正常である正常時に比して前記第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう前記回転制限手段を制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、異常発生時に第１電動機の回転に伴って発生する逆起電力が大きくなるのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１４】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と第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で回転に伴って逆起電力を発生する第１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第１電動機を駆動する第１駆動回路と、前記第３の軸の回転を制限可能な回転制限手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記第１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異常発生時には、該複数のスイッチング素子の全てが正常である正常時に比して前記第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう前記回転制限手段を制御する、
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、第１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異常発生時には、第１駆動回路の複数のスイッチング素子の全てが正常である正常時に比して第３の軸の回転数の絶対値が制限されるよう回転制限手段を制御する。これにより、異常発生時に、第１電動機の回転数が大きくなるのを抑制することができ、第１電動機の回転に伴って発生する逆起電力が大きくなるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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に接続された発電可能なモータＭＧ１と、モータＭＧ１の回転軸３１ａに接続されたブレーキＢ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５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。
【００１８】
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。
【００１９】
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およびブレーキＢ１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６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。なお、ブレーキＢ１がオンされたときには、モータＭＧ１の回転軸３１ａが固定される。このブレーキＢ１は、モータＭＧ１の回転軸３１ａを固定可能なものであれば、機械的に固定するものに限られず、例えば、電磁的にロックするもの（例えばモータなど）などを用いるものとしてもよい。
【００２０】
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力を生じる。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、ブレーキＢ１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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４５Ｕ，４５Ｖ，４５ＷからのモータＭＧ１の三相コイルの各相に流れる相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１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。
【００２６】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度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駆動輪６３ａ，６３ｂ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＊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。
【００２７】
続いて、モータＭＧ１の三相コイルの各相に流れる相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１のうち絶対値が最も大きい電流値を最大電流Ｉ１として設定すると共に（ステップＳ１２０）、モータＭＧ１のインバータ４１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ＭＧ１のインバータ４１がゲート遮断されていないと判定されたときには、ブレーキＢ１をオフとし即ちモータＭＧ１を回転可能な状態とし（ステップＳ１４０）、最大電流Ｉ１を閾値Ｉｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１５０）。ここで、閾値Ｉｒｅｆ１は、モータＭＧ１やインバータ４１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ＭＧ１やインバータ４１の特性などにより定められる。
【００２８】
最大電流Ｉ１が閾値Ｉｒｅｆ１以下のときには、モータＭＧ１やインバータ４１に過大な電流は流れていないと判断し、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、要求パワーＰｅ＊は、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ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。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
【００２９】
続いて、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１７０）。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Ｓ１８０）。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。
【００３０】
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／Ｇｒ）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Ｓ１９０）。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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ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。
【００３１】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
【００３２】
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Ｓ２００）、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Ｓ２１０）、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Ｓ２２０）。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。
【００３３】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (5)
【００３４】
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Ｓ２３０）、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。
【００３５】
一方、ステップＳ１７０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の運転制御を停止するための運転制御停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ２４０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２５０）、前述したステップＳ２００〜Ｓ２３０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。
【００３６】
ステップＳ１５０で最大電流Ｉ１が閾値Ｉｒｅｆ１より大きいときには、モータＭＧ１やインバータ４１に過大な電流が流れていると判断し、モータＭＧ１のインバータ４１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Ｓ２９０）、エンジン２２の運転制御停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ３００）、前述したステップＳ２００〜Ｓ２３０の処理を実行して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ＭＧ１のインバータ４１のトランジスタＴ１〜Ｔ６を全てオフにする。
【００３７】
ステップＳ１３０でインバータ４１がゲート遮断されていると判定されると、最大電流Ｉ１を閾値Ｉｒｅｆ２と比較する（ステップＳ２７０）。ここで、閾値Ｉｒｅｆ２は、インバータ４１がゲート遮断されているにも拘わらずモータＭＧ１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ＭＧ１やインバータ４１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４１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Ｔ１〜Ｔ６は全てオフされている。したがって、最大電流Ｉ１は通常は略値０となる。しかし、６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６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Ｔ１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Ｔ１〜Ｔ６の全てをオフしようとしてもトランジスタＴ１がオンしていることになり、トランジスタＴ１，モータＭＧ１のＵ相のコイル，Ｖ相またはＷ相のコイル，ダイオードＤ２またはダイオードＤ３，トランジスタＴ１の閉回路が形成され、モータＭＧ１が回転しているときにはその回転により生じる逆起電力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４１の異常を判定するためにインバータ４１をゲート遮断した状態で最大電流Ｉ１を閾値Ｉｒｅｆ２と比較するのである。
【００３８】
最大電流Ｉ１が閾値Ｉｒｅｆ２以下のときには、インバータ４１は正常であると判断し、ブレーキＢ１をオフとし即ちオフの状態を保持し（ステップＳ２４０）、ステップＳ２５０以降の処理を実行する。こうしてステップＳ２６０，Ｓ２３０の処理によりモータＭＧ１のインバータ４１のトランジスタＴ１〜Ｔ６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４１はゲート遮断されていないと判定される。
【００３９】
一方、ステップＳ２７０で最大電流Ｉｂが閾値Ｉｒｅｆ２より大きいときには、インバータ４１に異常が生じていると判断し、ブレーキＢ１をオンとし（ステップＳ２８０）、ステップＳ２９０以降の処理を実行する。いま、インバータ４１がゲート遮断され且つ最大電流Ｉｂが閾値Ｉｒｅｆ２より大きいとき、即ちインバータ４１のトランジスタＴ１〜Ｔ６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を考えている。インバータ４１がゲート遮断されているときの動力分配統合機構３０の回転要素の回転数の関係を説明するための共線図の一例を図７に示す。図中、実線はブレーキＢ１がオンされている状態の回転数の関係を示し、破線はブレーキＢ１がオフされている状態の回転数の関係を示す。インバータ４１のトランジスタＴ１〜Ｔ６のいずれかがオンの状態で故障しているときには、前述したように閉回路が形成され、モータＭＧ１の回転により生じる逆起電力により閉回路に電流が流れる。ここで、比較的高速で走行しているときのようにリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが比較的大きいときにエンジン２２の回転数Ｎｅが略値０である状態を考えると、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負の方向に大きることによって比較的大きな電流が閉回路を流れ、モータＭＧ１やインバータ４１の温度が上昇し、モータＭＧ１やインバータ４１などをより損傷させるおそれがある。特に、エンジン２２のフリクションが比較的大きい車両では、モータＭＧ１の回転による逆起電力に伴うトルクによりエンジン２２の回転数Ｎｅを大きくすることが困難なため、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値を小さくすることが困難となり、モータＭＧ１やインバータ４１などをより損傷させるおそれが大きくなる。これらに対して、インバータ４１に異常が生じて閉回路が形成されたときに、ブレーキＢ１をオンとしてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を略値０に固定すれば、モータＭＧ１の回転による逆起電力の発生を抑制することができるから、閉回路に電流が流れるを抑制することができ、モータＭＧ１やインバータ４１などがより損傷するのを抑制することができる。即ち、インバータ４１のトランジスタＴ１〜Ｔ６のいずれかがオンの状態で故障しているときに、その影響を他に与えないようにすることができる。しかも、ブレーキＢ１をオンにして逆起電力の発生を抑制することにより、逆起電力に伴うトルクの発生を抑制することができる。この逆起電力に伴うトルクは、モータＭＧ１が負の回転数で回転しているときには駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数を小さくする方向のトルクとしてリングギヤ軸３２ａに作用することになるから、この逆起電力に伴うトルクの発生を抑制することにより、車両の走行性能の低下を抑制しつつモータＭＧ２からの動力により走行することができる。
【００４０】
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ＭＧ１のインバータ４１のトランジスタＴ１〜Ｔ６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Ｂ１をオンとするから、モータＭＧ１の回転により逆起電力が発生することや逆起電力により閉回路に電流が流れることを抑制することができ、トランジスタの異常の影響を他に与えないようにすることができる。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を出力して走行している最中にインバータ４１に異常が生じて閉回路が形成されたときの動作について説明したが、リングギヤ軸３２ａに動力を出力して走行している最中に限られず、例えば、実施例のハイブリッド自動車２０が牽引されてリングギヤ軸３２ａが回転しているときであっても、インバータ４１に異常が生じて閉回路が形成されたときには、ブレーキＢ１をオンするものとしてもよい。これにより、ハイブリッド自動車２０が牽引されているときでも、インバータ４１に異常が生じたときにその影響を他に与えないようにすることができる。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１のインバータ４１がゲート遮断されているときに、最大電流Ｉ１を用いてインバータ４１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ＭＧ１の温度やインバータ４１の温度などを用いてインバータ４１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。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１のインバータ４１がゲート遮断されている状態で最大電流Ｉ１が閾値Ｉｒｅｆ２より大きいときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が略値０となるようブレーキＢ１をオンの状態（完全に係合した状態）にするものとしたが、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を略値０とするものに限られず、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値が小さくなるようブレーキＢ１を半係合するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１のインバータ４１がゲート遮断されている状態で最大電流Ｉ１が閾値Ｉｒｅｆ２より大きいときには、ブレーキＢ１をオンとした状態でモータＭＧ２からの動力により走行するものとしたが、ブレーキＢ１をオンとした状態でモータＭＧ２からの動力に加えてエンジン２２からの動力も用いて走行するものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１のインバータ４１がゲート遮断されている状態で最大電流Ｉ１が閾値Ｉｒｅｆ２より大きいときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に拘わらずブレーキＢ１をオンとするものとしたが、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値が閾値Ｎｒｅｆより大きいときにはブレーキＢ１をオンとし、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値が閾値Ｎｒｅｆ以下のときにはブレーキＢ１をオフとするものとしてもよい。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、モータＭＧ１の回転による逆起電力により閉回路に流れる電流によってモータＭＧ１やインバータ４１をより損傷させるおそれがあ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ＭＧ１やインバータ４１の定格などにより定められる。このように制御するものとしてもよいのは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が比較的小さいときには、閉回路に流れる電流も比較的小さいため、ブレーキＢ１をオンとしなくても即ちモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を略値０にしなくてもモータＭＧ１やインバータ４１をより損傷させるおそれが小さいことに基づく。
【００４６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４７】
実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とブレーキＢ１とを備えるハイブリッド自動車２０に適用するものとして説明したが、これらのハード構成のうちモータＭＧ２を備えない自動車に適用するものとしてもよい。
【００４８】
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、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
【００４９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】インバータ４１がゲート遮断されているときの動力分配統合機構３０の回転要素の回転数の関係を説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図８】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】
【００５２】
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、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、６４ａ，６４ｂ  車輪、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、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、Ｂ１  ブレーキ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2008007018.tif 000003
【図２】
2008007018.tif 000004
【図３】
2008007018.tif 000005
【図４】
2008007018.tif 000006
【図５】
2008007018.tif 000007
【図６】
2008007018.tif 000008
【図７】
2008007018.tif 000009
【図８】
2008007018.tif 000010