(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の駆動輪と、
内燃機関と、
前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、
前記第１の駆動輪との間に動力伝達経路を有するように構成された第１の電動機と、
第１の電力線に対して、開閉器を介して電気的に接続される蓄電装置と、
前記第１の電力線と、前記第１の電動機および前記発電機の双方と電気的に接続された第２の電力線との間に接続されて、前記第１および第２の電力線の間で直流電圧変換を実行するように構成された第１の電圧変換器と、
前記第１の電力線の直流電圧を降圧して補機の動作電圧に変換するための第２の電圧変換器と、
前記第１の電力線と電気的に接続されて、前記第２の駆動輪との間に動力伝達経路を有するように構成された第２の電動機と、
前記開閉器が開放された走行状態において、前記内燃機関、前記第１の電圧変換器、前記発電機、ならびに、前記第１および第２の電動機を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１の電力線の電圧を制御するように前記第１の電圧変換器の動作を制御するとともに、車両状態に応じた車両駆動トルクを得るための、前記内燃機関の動作点と、前記内燃機関、前記発電機、ならびに、前記第１および第２の電動機の間での出力配分とを制御し、
前記制御装置は、さらに、
前記第１の電力線の電圧が所定の制御下限電圧よりも低下した場合には、前記第２の電動機が回生トルクを出力するとともに、前記第１の電圧変換器、前記発電機、前記内燃機関、ならびに、前記第１および第２の電動機の出力全体で前記車両駆動トルクが確保されるように前記出力配分を制御する一方で、前記第１の電力線の電圧が所定の制御上限電圧よりも上昇した場合には、前記第２の電動機が力行トルクを出力するとともに、前記出力全体で前記車両駆動トルクが確保されるように前記出力配分を制御する、ハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、車載蓄電装置を不使用とした走行モードを有するハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１２−１５３２２０号公報（特許文献１）および、特開２０１３−６００４２号公報（特許文献２）には、第１および第２のモータジェネレータが共通の直流電圧配線とインバータを経由して接続されるハイブリッド車両の構成において、バッテリを電気システムから切離して走行（以下、バッテリレス走行とも称する）する場合における走行制御が記載されている。
【０００３】
特許文献１および２の構成では、通常走行時には、昇圧チョッパによって構成された電圧変換器によって、車載蓄電装置の出力電圧を昇圧可能に、直流電圧配線の直流電圧が制御される。特許文献１では、バッテリレス走行時において、第１および第２のモータジェネレータの電力収支が崩れることによって上記直流電圧の電圧変動を生じないように考慮して、トルクを確保するための第１および第２のモータジェネレータのトルク上下限範囲を設定することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、特許文献１と同様のバッテリレス走行において、電圧変換器の一次側（蓄電装置側）の電力によって給電される補機負荷の作動を確保するための、電圧制御が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５３２２０号公報
【特許文献２】特開２０１３−６００４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２では、バッテリレス走行の開始前に、電圧変換器の一次側の電圧低下に備えて、直流電源配線の直流電圧を予備的に上昇させる制御が行われる一方で、バッテリレス走行中に電圧変換器の一次側の電圧が過度に上昇または低下した場合には、対応することができない。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、ハイブリッド車両のバッテリレス走行時における電気システム内の過度の電圧上昇および電圧低下を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るハイブリッド車両は、第１および第２の駆動輪と、内燃機関と、発電機と、第１および第２の電動機と、蓄電装置と、第１および第２の電力変換器と、制御装置とを備える。発電機は、内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電する。第１の電動機は、第１の駆動輪との間に動力伝達経路を有するように構成される。蓄電装置は、第１の電力線に対して、開閉器を介して電気的に接続される。第１の電圧変換器は、第１の電力線および第２の電力線の間に接続されて、第１および第２の電力線の間で直流電圧変換を実行するように構成される。第２の電力線は、第１の電動機および発電機の双方と電気的に接続される。第２の電圧変換器は、第１の電力線の直流電圧を降圧して補機の動作電圧に変換する。第２の電動機は、第１の電力線と電気的に接続されて、第２の駆動輪との間に動力伝達経路を有するように構成される。制御装置は、開閉器が開放された走行状態において、第１の電圧変換器、発電機、ならびに、第１および第２の電動機を制御する。制御装置は、第１の電力線の電圧を制御するように第１の電圧変換器の動作を制御するとともに、車両状態に応じた車両駆動トルクを得るための発電機、ならびに、第１および第２の電動機の間での出力配分を制御する。さらに、制御装置は、第１の電力線の電圧が所定の制御下限電圧よりも低下した場合には、第２の電動機が回生トルクを出力するとともに、第１の電圧変換器、発電機、ならびに、第１および第２の電動機の出力全体で車両駆動トルクが確保されるように出力配分を制御する一方で、第１の電力線の電圧が所定の制御上限電圧よりも低下した場合には、第２の電動機が力行トルクを出力するとともに、出力全体で車両駆動トルクが確保されるように出力配分を制御する。
【０００９】
上記ハイブリッド車両によれば、開閉器が開放された走行（バッテリレス走行）では、第１の電力線の電圧（ＶＬ）が、制御下限電圧から制御上限電圧までの一定範囲から外れたときには、第２の電動機による回生発電または電力消費を強制的に実行することにより、当該電圧を速やかに正常範囲内に復帰できる。その際に、第２の電動機による回生発電または電力消費による第２の駆動輪のトルクの増減を補償するように、出力配分修正を行うことによって、走行状態に応じた車両駆動トルクについても確保することができる。これにより、開閉器が開放された走行（バッテリレス走行）中に、第１の電力線の電圧（ＶＬ）の過度の上昇または低下によって走行継続が不能となることを防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ハイブリッド車両のバッテリレス走行時における電気システム内の過度の電圧上昇および電圧低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。
【図２】前輪の駆動に関する共線図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリレス走行時における電圧異常検出処理を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリレス走行時における走行制御の処理を説明するフローチャートである。
【図５】バッテリレス走行時における出力配分修正の一例を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１３】
（車両の構成および基本制御）
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置５と、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２と、フロントパワーコントロールユニット（Ｆｒ−ＰＣＵ：以下、前輪制御部と記す）１１と、リアパワーコントロールユニット（Ｒｅ−ＰＣＵ：以下、後輪制御部と記す）１４と、ＨＶ−ＥＣＵ８と、トランスアクスルＴＡと、モータジェネレータＭＧＲと、エンジンＥＮＧと、前輪ＷＦと、後輪ＷＲとを含む。
【００１５】
トランスアクスルＴＡは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＧとを含む。
【００１６】
Ｆｒ−ＰＣＵ１１は、コンバータ１２と、インバータ２０，２２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、ＭＧ−ＥＣＵ９とを含む。Ｒｅ−ＰＣＵ１４は、インバータ２４と、コンデンサＣ３と、ＭＧ−ＥＣＵ１０とを含む。ＨＶ−ＥＣＵ８と、ＭＧ−ＥＣＵ９と、ＭＧ−ＥＣＵ１０は、制御装置１２０を構成する。
【００１７】
動力分割機構ＰＧは、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合され、これらの間で動力を分割する機構である。たとえば動力分割機構としては、図示しない、サンギヤ（Ｓ）、プラネタリキャリヤ（Ｐ）、リングギヤ（Ｒ）の３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。そして、動力分割機構ＰＧでは、プラネタリキャリヤ（Ｐ）がエンジンＥＮＧのクランクシャフト（図示せず）と機械的に接続され、サンギヤ（Ｓ）がモータジェネレータＭＧ１のロータ（図示せず）と機械的に接続され、リングギヤ（Ｒ）がモータジェネレータＭＧ２のロータ（図示せず）と機械的に接続される。リングギヤ（Ｒ）は、出力軸ＤＳとも連結される。
【００１８】
このような動力分割機構ＰＧを介した連結により、エンジンＥＮＧの出力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力とが最適な比率となるように制御することができる。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。
【００１９】
モータジェネレータＭＧ２の回転軸と連結された動力分割機構ＰＧの出力軸ＤＳは、減速ギヤや差動ギヤを介して前輪ＷＦと機械的に連結される。すなわち、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、Ｆｒ−ＰＣＵ１１から供給される交流電力を受けて前輪ＷＦのトルクを発生することができる。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの出力によって発電することも可能であり、モータジェネレータＭＧ２は、前輪ＷＦの回生制動によって発電することも可能である。
【００２０】
また、モータジェネレータＭＧＲの回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤを介して、後輪ＷＲを駆動する。すなわち、モータジェネレータＭＧＲは、Ｒｅ−ＰＣＵ１４から供給される交流電力を受けて後輪ＷＲのトルクを発生することができる。モータジェネレータＭＧＲは、後輪ＷＲの回生制動による発電を行うことも可能である。
【００２１】
蓄電装置５は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素であり、代表的には、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によって構成される。あるいは、蓄電装置５は、電気二重層キャパシタなどの二次電池以外の蓄電素子を含んで構成されてもよい。
【００２２】
蓄電装置５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための直流電力をＦｒ−ＰＣＵ１１へ供給し、モータジェネレータＭＧＲを駆動するための直流電力をＲｅ−ＰＣＵ１４へ供給する。蓄電装置５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発生され、Ｆｒ−ＰＣＵ１１を介して供給される電力を蓄電する。蓄電装置５は、モータジェネレータＭＧＲによって発生され、Ｒｅ−ＰＣＵ１４を介して供給される電力を蓄電する。
【００２３】
システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、蓄電装置５とＦｒ−ＰＣＵ１１およびＲｅ−ＰＣＵ１４とを接続する電力線ＰＬ１および接地線ＳＬ１の途中に挿入される。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、ＨＶ−ＥＣＵ８により制御される。電力線ＰＬ１および接地線ＳＬ１は、Ｆｒ−ＰＣＵ１１と接続される。
【００２４】
Ｆｒ−ＰＣＵ１１は、蓄電装置５からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に供給する。また、Ｆｒ−ＰＣＵ１１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発生した交流電力を、直流電力に変換して蓄電装置５を充電する。
【００２５】
コンバータ１２は、いわゆる昇圧チョッパ回路で構成されて、リアクトルＬ１と、電力線ＨＰＬと接地線ＳＬ１との間に直列に接続されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ逆並列接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子は、代表的にはＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、バイポーラトランジスタ、および、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor）等を適用することができる。なお、本実施の形態においては、スイッチング素子としてＩＧＢＴが例示されている。
【００２６】
コンバータ１２は、ＭＧ−ＥＣＵ９からの信号ＰＷＣに基づいて、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２を交互にオンオフすることによって、電力線ＨＰＬと接地線ＳＬ１間の直流電圧ＶＨを、電圧指令値に従って制御する。具体的には、所定のスイッチング周期毎におけるスイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン期間比（デューティ比）によって、電力線ＰＬ１と接地線ＳＬ１間の直流電圧ＶＬと、上記直流電圧ＶＨの間の電圧変換比が制御される。
【００２７】
なお、コンデンサＣ２が、コンバータ１２の高圧側（すなわち、コンバータ１２とインバータ２０，２２の間）の電力線ＨＰＬと接地線ＳＬ１間に接続されている。これにより、コンバータ１２およびインバータ２０，２２でスイッチング時に発生するリプル電圧を吸収することによって、直流電圧ＶＨは平滑化される。
【００２８】
同様に、コンデンサＣ１は、コンバータ１２の低圧側（すなわち、コンバータ１２と蓄電装置５との間）の電力線ＰＬ１と接地線ＳＬ１間に接続され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時のリプル電圧を吸収することによって、直流電圧ＶＬは平滑化される。
【００２９】
インバータ２０は、電力線ＨＰＬと接地線ＳＬ１と、モータジェネレータＭＧ１との間に接続される。インバータ２０は、Ｕ相アーム１２３と、Ｖ相アーム１２４と、Ｗ相アーム１２５とを含む、一般的な三相コンバータの構成を有する。Ｕ相アーム１２３、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２５は、電力線ＨＰＬと接地線ＳＬ１との間に並列に接続される。
【００３０】
Ｕ相アーム１２３は、電力線ＨＰＬと接地線ＳＬ１との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と逆並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを有する。Ｖ相アーム１２４は、同様に接続された、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６およびダイオードＤ５，Ｄ６を有する。同様に、Ｖ相アーム１２４は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８およびダイオードＤ７，Ｄ８を有する。
【００３１】
モータジェネレータＭＧ１は、たとえば、永久磁石型の三相同期電動機で構成される。モータジェネレータＭＧ１のステータ（図示せず）には、中性点でＹ結線された三相コイル（図示せず）が巻回されており、三相コイルの各一方端が中性点に共に接続されるとともに、各相の他方端は、図１に示すように、Ｕ相アーム１２３、Ｖ相アーム１２４、および、Ｗ相アーム１２５と電気的に接続される。
【００３２】
インバータ２０は、ＭＧ−ＥＣＵ９から出力される駆動指令ＰＷＩ１に従って上記スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のゲート信号をオンまたはオフさせる。これにより、インバータ２０は、直流電圧ＶＨとモータジェネレータＭＧ１の三相コイルに印可される交流電圧との間のＡＣ／ＤＣ電力変換によって、出力指令（たとえば、トルク指令値Ｔｍｇ１＊）に従ってモータジェネレータＭＧ１を駆動する。たとえば、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧを始動させるために駆動される。あるいは、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧから伝達される機械的動力によって発電するように駆動されてもよい。このとき、インバータ２０は、モータジェネレータＭＧ１の発電電力（ＡＣ）を直流電圧ＶＨに変換する。さらに、コンバータ１２での電圧変換によって、エンジン動力によって発電された電力を用いて蓄電装置５を充電することが可能である。
【００３３】
インバータ２２は、インバータ２０と同様に、三相インバータによって構成されて、電力線ＨＰＬと接地線ＳＬ１と、前輪ＷＦを駆動するモータジェネレータＭＧ２との間に接続される。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、永久磁石型の三相同期電動機で構成される。
【００３４】
インバータ２２は、コンバータ１２に対してインバータ２０と並列に接続されて、ＭＧ−ＥＣＵ９から出力される駆動指令ＰＷＩ２に従ってスイッチング素子（図示せず）のゲート信号をオンまたはオフさせる。これにより、直流電圧ＶＨとモータジェネレータＭＧ２の三相コイル（図示せず）に印可される交流電圧との間のＡＣ／ＤＣ電力変換によって、出力指令（たとえば、トルク指令値Ｔｍｇ２＊）に従ってモータジェネレータＭＧ２が駆動される。
【００３５】
モータジェネレータＭＧ２は、前輪ＷＦのトルクを出力するために駆動される。あるいは、モータジェネレータＭＧ２は、車両減速時には、前輪ＷＦの回転力によって回生制動することができる。回生制動時には、インバータ２２は、モータジェネレータＭＧ２の発電電力を直流電圧ＶＨに変換する。さらに、コンバータ１２での電圧変換によって、回生発電された電力を用いて蓄電装置５を充電することが可能である。
【００３６】
次に、後輪駆動用の構成を説明する。
電力線ＰＬ２および接地線ＳＬ２は、電力線ＰＬ１および接地線ＳＬ１とそれぞれ接続される。したがって、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオン時には、電力線ＰＬ２および接地線ＳＬ２は、蓄電装置５に対して、電力線ＰＬ１および接地線ＳＬ１と並列に接続される。また、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオフ時にも、電力線ＰＬ２および接地線ＳＬ２と、電力線ＰＬ１および接地線ＳＬ１との、電気的な接続は維持されている。
【００３７】
インバータ２４は、インバータ２０，２２と同様に、三相インバータによって構成されて、電力線ＰＬ２および接地線ＳＬ２と、後輪ＷＲを駆動するモータジェネレータＭＧＲとの間に接続される。モータジェネレータＭＧＲは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と同様に、永久磁石型の三相同期電動機で構成される。
【００３８】
インバータ２２は、ＭＧ−ＥＣＵ１０から出力される駆動指令ＰＷＩ３に従ってスイッチング素子（図示せず）のゲート信号をオンまたはオフさせる。これにより、コンバータ１２による昇圧前の直流電圧ＶＬと、モータジェネレータＭＧＲの三相コイル（図示せず）に印可される交流電圧との間のＡＣ／ＤＣ電力変換により、出力指令（たとえば、トルク指令値Ｔｍｇｒ＊）に従ってモータジェネレータＭＧＲが駆動される。
【００３９】
モータジェネレータＭＧＲは、後輪ＷＲのトルクを出力するために駆動される。あるいは、モータジェネレータＭＧＲは、車両減速時には、後輪ＷＲの回転力によって回生制動することができる。回生制動時には、インバータ２４は、モータジェネレータＭＧＲの発電電力を直流電圧ＶＬに変換する。これにより、回生電力によって蓄電装置５を充電することが可能である。
【００４０】
コンデンサＣ３は、インバータ２４と蓄電装置５との間の電力線ＰＬ２と接地線ＳＬ２間に接続され、インバータ２４でスイッチング時に発生するリプル電圧を吸収することによって、電力線ＰＬ２と接地線ＳＬ２間の直流電圧ＶＬの変動を平滑化する。
【００４１】
直流電圧ＶＨからは、補機負荷１３０の作動電圧が生成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２は、電力線ＰＬ２および接地線ＧＬ２と接続されて、直流電圧ＶＬを補機負荷１３０の作動電圧に降圧する。補機負荷１３０は、たとえば、オーディオ等の車室内の電気機器、ヘッドライト、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲ以外の種々の電動機等を含む。
【００４２】
補機負荷１３０に対しては、補機バッテリ１３５が接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２による供給電力が補機負荷１３０の消費電力よりも大きいときには、余剰電力分によって補機バッテリ１３５が充電される。反対に、補機負荷１３０の消費電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１３２による供給電力がよりも大きいときには、補機バッテリ１３５の放電によって補機負荷１３０の作動が確保される。
【００４３】
ＨＶ−ＥＣＵ８、ＭＧ−ＥＣＵ９、および、ＭＧ−ＥＣＵ１０の各々は、図示しない、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、メモリ、入出力ポート、および通信ポート等を有する電子制御ユニットとして構成される。各ＥＣＵは、互いにデータや情報を送受信可能に構成される。
【００４４】
ＨＶＥＣＵ８には、イグニッションスイッチ（図示せず）からのイグニッション信号、シフトレバー（図示せず）の操作位置を検出する信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量を示すブレーキペダルポジション、車速センサ（図示せず）によって検出された車速などが入力されている。なお、ＨＶ−ＥＣＵ８は、直流電圧ＶＬ，ＶＨの検出値についても、図示しない電圧センサからの入力または、他ＥＣＵからの伝送によって取得することが可能である。
【００４５】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、車両状態に応じて、リレー制御信号ＳＥを生成し、システムメインリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２のオンオフを制御する。具体的には、イグニッションスイッチがオンされた車両運転中には、リレー制御信号ＳＥがオンに設定されることにより、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が閉じられて（オン状態）、蓄電装置５とＦｒ−ＰＣＵ１１およびＲｅ−ＰＣＵ１４とが接続される。
【００４６】
一方、リレー制御信号ＳＥがオフに設定されるとシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の接点が開放されることにより（オフ状態）、蓄電装置５と、Ｆｒ−ＰＣＵ１１およびＲｅ−ＰＣＵ１４との間の電力経路が遮断される。たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ８は、イグニッションスイッチがオフされた運転終了時には、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオフするように、リレー制御信号ＳＥを出力する。
【００４７】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、車両状態に適した走行を行なうための走行制御を実行する。たとえば、車両発進時および低速走行時には、エンジンＥＮＧを停止した状態で、モータジェネレータＭＧ２の出力によってハイブリッド車両１００は走行する。定常走行時には、エンジンＥＮＧを始動して、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ２の出力によってハイブリッド車両１００は走行する。特に、エンジンＥＮＧを高効率の動作点で動作させることによって、ハイブリッド車両１００の燃費が向上する。
【００４８】
具体的には、走行制御では、ＨＶ−ＥＣＵ８は、走行状態（たとえば、車速およびアクセル開度）に応じて、ハイブリッド車両１００のトータルトルクＴｔｌを演算する。ハイブリッド車両１００のトータルトルクＴｔｌは、前輪トルクＴｗｆおよび後輪トルクＴｗｂの和となる（Ｔｔｌ＝Ｔｗｆ＋Ｔｗｂ）。このため、ＨＶ−ＥＣＵ８は、トータルトルクＴｔｌを前輪トルクＴｗｆおよび後輪トルクＴｗｂに分配する。この際に、正値のトータルトルクＴｔｌ（Ｔｔｌ＞０）に対して、前輪トルクＴｗｆおよび後輪トルクＴｗｂの一方を負値に設定することも可能である。この場合には、前輪トルクＴｗｆおよび後輪トルクＴｗｂの他方が、トータルトルクＴｔｌよりも大きな正トルクに設定されることになる。
【００４９】
さらに、ＨＶ−ＥＣＵ８は、前輪トルクＴｗｆを確保するための、エンジンＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の出力指令（たとえば、トルク指令値Ｔｍｇ１＊，Ｔｍｇ２＊）の設定、ならびに、後輪トルクＴｗｂを確保するためのモータジェネレータＭＧＲの出力指令（たとえば、トルク指令値Ｔｍｇｒ＊）の設定を実行する。このようにして、トータルトルクＴｔｌを確保するためのエンジンＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２、および、モータジェネレータＭＧＲの出力配分が制御される。
【００５０】
前輪ＷＦの駆動に関して、エンジンＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２が動力分割機構ＰＧを介して連結されることで、エンジンＥＮＧ、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の回転数は、図２に示すように共線図で結ばれる関係になる。なお、以下では、モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２と、動力分割機構ＰＧの出力軸ＤＳの回転数との変速比は１に固定されているものとする。
【００５１】
図２を参照して、エンジンＥＮＧは、出力配分に沿って設定されたエンジン要求パワーに基づいて定められた動作点（エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅ）で動作するように制御される。
【００５２】
モータジェネレータＭＧ１のトルクＴｍｇ１および回転数Ｎｍｇ１は、エンジン回転数Ｎｅを上記動作点に従った目標回転数とするように制御される。通常走行時には、ＭＧ１は負トルク（Ｔｍｇ１＜０）を出力し、発電する状態となる。
【００５３】
このとき、エンジントルクＴｅの反力を受け持つように出力されたトルクＴｍｇ１によって、出力軸ＤＳに伝達される直達トルクＴｅｐは、Ｔｅｐ＝−Ｔｍｇ１×（１／ρ）で示される。なおρは、動力分割機構ＰＧにおけるギヤ比である。
【００５４】
一方で、上記のように変速比＝１とすると、モータジェネレータＭＧ２のトルクＴｍｇ２が、そのまま出力軸ＤＳに作用する。したがって、前輪トルクＴｗｆについて、下記（１）式が成立する。
【００５５】
Ｔｗｆ＝Ｔｍｇ２−Ｔｍｇ１×（１／ρ）        …（１）
走行時には、モータジェネレータＭＧ２は主に「電動機」として動作し、モータジェネレータは主に「発電機」として動作するので（Ｔｍｇ２＞０，Ｔｍｇ１＜０）、Ｔｅｐ＞０として、前輪トルクＴｗｆが確保される。
【００５６】
そして、前輪トルクＴｗｆおよび後輪トルクＴｗｂの和によって、アクセル操作に応じたトータルトルクＴｔｌが確保される。
【００５７】
（バッテリレス走行）
次に、ハイブリッド車両１００のバッテリレス走行について説明する。
【００５８】
ハイブリッド車両１００では、蓄電装置５に異常が発生して充放電が禁止されると、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオフするようにリレー制御信号ＳＥを生成する。これにより、蓄電装置５を電気システムから切り離した状態で、蓄電装置５を不使用とした走行である、バッテリレス走行を実行することができる。
【００５９】
バッテリレス走行においても、前輪トルクＴｗｆは、図２に示した共線図に従って出力され、後輪トルクＴｗｂは、モータジェネレータＭＧＲの出力トルクに相当する。すなわち、バッテリレス走行においても、前輪トルクＴｗｆおよび後輪トルクＴｗｂの和によって、トータルトルクＴｔｌが確保される。
【００６０】
特許文献１，２にも記載されるように、バッテリレス走行時には、蓄電装置５を電力バッファとして使用することができないので、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体での入出力電力ΔＰ（ΔＰ＝Ｔｍｇ１×Ｎｍｇ１＋Ｔｍｇ２×Ｎｍｇ２）が、そのまま直流電圧ＶＨを変動させる。一方で、直流電圧ＶＨが過度に低下または上昇すると、バッテリレス走行の継続が不能となる虞がある。
【００６１】
このため、バッテリレス走行では、特許文献１，２に記載されるように、入出力電力ΔＰの調整による直流電圧ＶＨの調整（電力制御）と、前輪トルクＴｗｆの確保を両立するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジンＥＮＧの出力を設定することが必要となる。
【００６２】
また、バッテリレス走行中において、特許文献２に記載されるように、コンバータ１２は、直流電圧ＶＬを電圧指令値ＶＬｒに従って制御するように動作することができる。すなわち、直流電圧ＶＬ，ＶＨの検出値および、電圧指令値ＶＬｒの従って、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のデューティ比が制御される。以下では、このような制御を単に「ＶＬ制御」とも称する。
【００６３】
バッテリレス走行中においても、直流電圧ＶＬが過度に上昇すると、機器の耐圧破壊の虞がある一方で、直流電圧ＶＬが過度に低下すると、補機負荷１３０の作動が困難となる虞がある。このため、バッテリレス走行の継続のためには、直流電圧ＶＬについても一定範囲内に制御することが必要である。
【００６４】
したがって、本実施の形態では、バッテリレス走行時において、直流電圧ＶＬを制御下限電圧ＶＬｍｉｎ〜制御上限電圧ＶＬｍａｘの範囲内に維持するように、走行制御を実行する。
【００６５】
図３および図４には、ハイブリッド車両１００のバッテリレス走行時における走行制御での処理が示される。図３では、ＶＬの電圧異常検出処理が示され、図４には、走行制御の詳細が示される。図３および図４の処理は、ＨＶ−ＥＣＵ８によって所定周期で繰返して実行される。
【００６６】
図３を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ１００により、バッテリレス走行中であるかどうかを判定する。バッテリレス走行中でない場合（ステップＳ１００のＮＯ判定時）には、ステップＳ１１０以下の処理は実行されない。
【００６７】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、バッテリレス走行時には（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０により、コンバータ１２にＶＬ制御を実行するように指令する。これを受けて、ＭＧ−ＥＣＵ９は、直流電圧ＶＬを電圧指令値ＶＬｒに制御するように、コンバータ１２の信号ＰＷＣを生成する。
【００６８】
さらに、ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ１２０およびＳ１３０により、直流電圧ＶＬをサンプリングするとともに、直流電圧ＶＬが正常範囲内であるかどうかを判定する。具体的には、ステップＳ１２０では、ＶＬ＞ＶＬｍａｘであるか否かが判定され、ステップＳ１３０では、ＶＬ＜ＶＬｍｉｎであるか否かが判定される。
【００６９】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、ＶＬｍｉｎ≦ＶＬ≦ＶＬｍａｘのとき（Ｓ１２０，Ｓ１３０のＮＯ判定時）、すなわち、直流電圧ＶＬが正常範囲内である場合には、ステップＳ１４０により、ＶＬ異常フラグＦｖｌ＝０に設定する。
【００７０】
一方で、ＨＶ−ＥＣＵ８は、ＶＬ＞ＶＬｍａｘのとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）、すなわち、直流電圧ＶＬが制御上限電圧よりも高い場合には、ステップＳ１５０により、ＶＬ異常フラグＦｖｌ＝１に設定するとともに、上昇要求フラグＦＶｕｐ＝０に設定する。
【００７１】
さらに、ＨＶ−ＥＣＵ８は、ＶＬ＜ＶＬｍｉｎのとき（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）、すなわち、直流電圧ＶＬが制御下限電圧よりも低い場合には、ステップＳ１６０により、ＶＬ異常フラグＦｖｌ＝１に設定するとともに、上昇要求フラグＦＶｕｐ＝１に設定する。
【００７２】
このように、ＶＬ異常フラグＦｖｌおよび上昇要求フラグＦＶｕｐにより、直流電圧ＶＬの異常有無、および、異常が上昇側および低下側のいずれであるかを識別する情報が得られる。当該情報は、図４に示される走行制御での出力配分に反映される。
【００７３】
図４を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ２００により、バッテリレス走行中であるかどうかを判定する。バッテリレス走行中でない場合（ステップＳ２００のＮＯ判定時）には、ステップＳ２１０以下の処理は実行されない。この場合には、通常走行での走行制御が別途実行される。
【００７４】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、バッテリレス走行時（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２１０により、走行状態からハイブリッド車両１００のトータルトルクＴｔｌを算出する。たとえば、ハイブリッド車両１００のアクセル開度Ａｃｃおよび車速をパラメータとして、当該２変数からバッテリレス走行時のトータルトルクＴｔｌを設定するマップが予め作成されることにより、ステップＳ２１０の処理が実現できる。
【００７５】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ２２０により、トータルトルクＴｔｌを確保するための基本的な出力配分を仮決定する。ステップＳ２２０では、後輪トルクＴｗｂ＝０として、前輪トルクＴｗｆのみでトータルトルクＴｔｌを発生するように（Ｔｔｌ＝Ｔｗｆ）、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲの出力が設定される。
【００７６】
具体的には、Ｔｗｒ＝０、すなわち、Ｔｍｇｒ＝０とした上で、図２に示された共線図に従って、Ｔｆｒ＝Ｔｔｌを出力し、かつ、直流電圧ＶＨの電力制御が実現されるように、エンジンＥＮＧの動作点、ならびに、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２のトルクＴｍｇ１ｒおよびＴｍｇ２ｒが設定される。たとえば、特許文献１または２と同様の手法にて、Ｔｍｇ１ｒおよびＴｍｇ２ｒを設定することができる。このとき、Ｔｍｇ１ｒ，Ｔｍｇ２ｒに加えて、Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２の上下限値がさらに設定される。当該上下限値は、たとえば、電力制御が破綻しないためのトルク範囲と対応して設定される。
【００７７】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ２３０により、ＶＬ異常フラグＦｖｌをチェックする。そして、Ｆｖｌ＝０のとき（Ｓ２３０のＮＯ判定時）、すなわち、直流電圧ＶＬが正常範囲内であるときには、ステップＳ２５０に処理が進められる。
【００７８】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ２５０では、ステップＳ２２０の出力配分を維持して、トルク指令値Ｔｍｇ１＊，Ｔｍｇ２＊，Ｔｍｇｒ＊を設定する。この結果、Ｔｍｇｒ＊＝０、かつ、Ｔｍｇ１＊＝Ｔｍｇｒ１（Ｓ２２０），Ｔｍｇ２＊＝Ｔｍｇ２ｒ（Ｓ２２０）に設定される。
【００７９】
ＨＶ−ＥＣＵ８は、ＶＬ異常フラグＦｖｌ＝１のとき（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２４０により、ステップＳ２２０で設定されたトルクＴｍｇ１ｒ，Ｔｍｇ２ｒが、併せて設定された上下限値（Ｓ２２０）と等しいかどうかを判定する。ＨＶ−ＥＣＵ８は、Ｔｍｇ１ｒ，Ｔｍｇ２ｒのいずれかが上下限値に等しい場合には（Ｓ２４０のＹＥＳ判定時）、出力配分を修正する余地がないと判断して、ステップＳ２５０に処理を進める。この結果、ステップＳ２２０のときの配分を維持して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲのトルク指令値Ｔｍｇ１＊，Ｔｍｇ２＊，Ｔｍｇｒ＊が設定される。
【００８０】
これに対して、ＨＶ−ＥＣＵ８は、出力配分に変更の余裕があるとき（Ｓ２４０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２６０に処理を進めて、上昇要求フラグＦＶｕｐを確認する。そして、ＦＶｕｐ＝１のとき（Ｓ２６０のＹＥＳ判定時）、すなわち、直流電圧ＶＬが制御下限電圧ＶＬｍｉｎよりも低下しており電圧上昇が必要なときには、ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ２７０に処理を進めて、出力配分を修正する。
【００８１】
ステップＳ２７０では、モータジェネレータＭＧＲが回生トルクの出力によって発電するように、トルク指令値Ｔｍｇｒ＊＜０（負値）に設定される。このときのＴｍｇｒは、所定値であってもよく、制御上限電圧ＶＬｍａｘに対する上昇量（ＶＬ−ＶＬｍａｘ）に応じて、可変に設定されてもよい。Ｔｍｇｒ＜０、すなわち回生トルクの出力によってモータジェネレータＭＧＲが発電することにより、直流電圧ＶＬを上昇させることが可能となる。
【００８２】
さらに、Ｔｍｇｒ＜０に設定することにより、当該負トルクの分だけ前輪トルクＴｗｆを増加することによって、トータルトルクＴｔｌ（Ｓ２１０）が確保されるように出力配分が修正される。具体的には、Ｔｗｆ＝Ｔｔｌ−Ｔｍｇｒ＝Ｔｔｌ＋｜Ｔｍｇｒ｜に修正するとともに、修正された前輪トルクＴｗｆを確保するように、ステップＳ２２０と同様の処理によって、エンジンＥＮＧの動作点、ならびに、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２のＴｍｇ１＊およびＴｍｇ２＊が設定される。なお、この際に、上記上下限値の範囲内でトルク指令値Ｔｍｇ１＊およびＴｍｇ２＊が設定できない場合には、トルク指令値Ｔｍｇｒ＊の絶対値を減少させて、再計算することが必要である。
【００８３】
反対に、ＦＶｕｐ＝０のとき（Ｓ２６０のＮＯ判定時）、すなわち、直流電圧ＶＬが制御上限電圧ＶＬｍａｘも上昇しており電圧低下が必要なときには、ＨＶ−ＥＣＵ８は、ステップＳ２８０に処理を進めて、出力配分を修正する。
【００８４】
ステップＳ２８０では、モータジェネレータＭＧＲが力行トルクの出力により電力を消費するように、トルク指令値Ｔｍｇｒ＊＞０（正値）に設定される。このときのＴｍｇｒは、所定値であってもよく、制御上限電圧ＶＬｍａｘに対する低下量（ＶＬｍｉｎ−ＶＬ）に応じて、可変に設定されてもよい。Ｔｍｇｒ＞０、すなわち力行トルクの出力によってモータジェネレータＭＧＲが電力を消費することにより、直流電圧ＶＬを低下させることができる。
【００８５】
さらに、Ｔｍｇｒ＞０に設定することにより、当該正トルクの分だけ前輪トルクＴｗｆを減少することによって、トータルトルクＴｔｌ（Ｓ２１０）が確保されるように出力配分が修正される。具体的には、Ｔｗｆ＝Ｔｔｌ−Ｔｍｇｒ（Ｔｍｇｒ＞０）に修正するとともに、修正された前輪トルクＴｗｆを確保するように、ステップＳ２２０と同様の処理によって、エンジンＥＮＧの動作点、ならびに、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２のトルク指令値Ｔｍｇ１＊およびＴｍｇ２＊が設定される。なお、この際にも、上記上下限値の範囲内でトルク指令値Ｔｍｇ１＊およびＴｍｇ２＊が設定できない場合には、ステップＳ２７０と同様の再計算が実行される。
【００８６】
図５は、バッテリレス走行時における出力配分修正の一例を説明する概念図である。
図５を参照して、直流電圧ＶＬが正常範囲内であるときの（Ｆｖｌ＝０）出力配分では、モータジェネレータＭＧＲではＴｍｇｒ＝０に設定されるとともに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２では、Ｔｍｇ２＞０，Ｔｍｇ１＜０に設定されることで、トータルトルクＴｔｌが確保される。
【００８７】
これに対して、ＶＬ＜ＶＬｍｉｎとなるＶＬ昇圧時（ＶＬｕｐ＝１）には、Ｔｍｇｒ＝０からＴｍｇｒ＜０に修正される。さらに、Ｔｍｇｒ＜０による駆動力の減少を補償するために、Ｔｔｌよりも｜Ｔｍｇｒ｜だけ大きいＴｗｆ（Ｔｗｆ＝Ｔｔｌ−Ｔｍｇｒ）を確保するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｍｇ１＊，Ｔｍｇ２＊が修正される。これにより、モータジェネレータＭＧＲの回生発電によって直流電圧ＶＬを上昇させるとともに、走行状態に応じたトータル駆動力（Ｓ２１０）を確保するように、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲの出力配分が修正される。
【００８８】
一方で、ＶＬ＞ＶＬｍｉｎとなるＶＬ降圧時（ＶＬｕｐ＝０）には、Ｔｍｇｒ＝０からＴｍｇｒ＞０に修正される。さらに、Ｔｍｇｒ＞０による駆動力の増加を補償するために、ＴｔｌよりもＴｍｇｒだけ小さいＴｗｆ（Ｔｗｆ＝Ｔｔｌ−Ｔｍｇｒ）を出力するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｍｇ１＊，Ｔｍｇ２＊が修正される。これにより、モータジェネレータＭＧＲの電力消費によって直流電圧ＶＬを低下させるとともに、走行状態に応じたトータル駆動力（Ｓ２１０）を確保するように、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲの出力配分が修正される。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態に従う車両によれば、バッテリレス走行時に、直流電圧ＶＬが一定範囲（ＶＬｍｉｎ≦ＶＬ≦ＶＬｍａｘ）から外れたときには、モータジェネレータＭＧＲの回生発電または電力消費を強制的に実行することにより、直流電圧ＶＬの過上昇または過低下を速やかに解消できる。その際に、図５に示したような出力配分修正を行うことによって、走行状態に応じた車両のトータルトルクＴｔｌについても確保することができる。これにより、バッテリレス走行中に、直流電圧ＶＬの過度の上昇または低下によって走行継続が不能となることを防止できるので、バッテリレス走行の走行距離を確保することが可能となる。
【００９０】
本実施の形態では、バッテリレス走行において、モータジェネレータＭＧ１は「発電機」の一実施例に対応し、モータジェネレータＭＧ２は「第１の電動機」の一実施例に対応し、モータジェネレータＭＧＲは「第２の電動機」の一実施例に対応する。同様に、前輪ＷＦは「第１の駆動輪」に対応し、後輪ＷＲは「第２の駆動輪」に対応する。さらに、コンバータ１２は「第１の電圧変換器」に対応し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２は「第２の電圧変換器」に対応するので、電力線ＰＬ１は「第１の電力線」に対応し、電力線ＨＰＬは「第２の電力線」に対応する。
【００９１】
なお、本発明が適用されるハイブリッド車両の構成は、図１の例示に限定されるものではない点について確認的に記載する。たとえば、モータジェネレータＭＧ１が、エンジン出力による専用の発電機で構成された場合にも、モータジェネレータＭＧＲの出力トルクを同様に制御することによって、直流電圧ＶＬの過度の上昇および低下を防止することができる。
【００９２】
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】
【００９３】
５  蓄電装置、１１  Ｆｒ−ＰＣＵ、１２  コンバータ、１４  Ｒｅ−ＰＣＵ、２０，２２，２４  インバータ、１００  ハイブリッド車両、１２０  制御装置、１２３，１２４，１２５  アーム、１３０  補機負荷、１３２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１３５  補機バッテリ、Ｃ１〜Ｃ３  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、ＤＳ  出力軸、ＥＮＧ  エンジン、ＦＶｕｐ  上昇要求フラグ、Ｆｖｌ  ＶＬ異常フラグ、ＧＬ２，ＳＬ１，ＳＬ２  接地線、ＨＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ２  電力線、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲ  モータジェネレータ、ＰＧ  動力分割機構、ＰＷＣ  信号(コンバータ）、ＰＷＩ１〜ＰＷＩ３  駆動指令（インバータ）、Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子、ＳＥ  リレー制御信号、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２  システムメインリレー、ＴＡ  トランスアクスル、Ｔｅｐ  直達トルク、Ｔｍｇ１＊，Ｔｍｇ２＊，Ｔｍｇｒ＊  トルク指令値、Ｔｔｌ  トータルトルク、Ｔｗｂ  後輪トルク、Ｔｗｆ  前輪トルク、ＶＨ，ＶＬ  直流電圧、ＶＬｍａｘ  制御上限電圧、ＶＬｍｉｎ  制御下限電圧、ＷＦ  前輪、ＷＲ  後輪。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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