(57)【特許請求の範囲】
【請求項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し、前記エンジン、前記第１回転電機、および前記出力軸の間でトルクを伝達可能な遊星歯車機構と、
前記出力軸に接続された第２回転電機と、
バッテリと、
前記バッテリから入力される電圧を昇圧して出力可能に構成されたコンバータと、
前記コンバータと前記第１回転電機の間、および前記コンバータと前記第２回転電機との間で電力を変換可能に構成されたインバータと、
インバータレス走行制御を実行可能に構成された制御装置とを備え、
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、かつ前記エンジンの駆動により前記第１回転電機を機械的に回転させることによって前記第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、前記インバータレス走行制御中に、シフトレンジが非前進走行レンジである場合には、前記逆起電圧が前記コンバータおよび前記インバータを結ぶ電力線の電圧よりも小さくなるように前記エンジンの回転速度を制御し、前記シフトレンジが前進走行レンジである場合には、前記逆起電圧が前記電力線の電圧よりも大きくなるように前記エンジンの回転速度を制御する、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記インバータレス走行制御中に、前記シフトレンジが前記非前進走行レンジである場合には、前記逆起電圧が前記コンバータおよび前記インバータを結ぶ電力線の電圧よりも小さくなり、かつ、インバータレス走行可能領域に近い予め定められた回転速度を目標回転速度として前記エンジンの回転速度を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記インバータレス走行制御中に、前記シフトレンジが前記非前進走行レンジである場合には、前記逆起電圧が前記コンバータおよび前記インバータを結ぶ電力線の電圧よりも小さくなり、かつ、前記エンジンの燃費効率の良い予め定められた回転速度を目標回転速度として前記エンジンの回転速度を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、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。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両において、エンジンと、第１および第２のモータジェネレータと、遊星歯車機構とを備える構成が知られている。遊星歯車機構は、第１のモータジェネレータに連結されたサンギヤと、第２のモータジェネレータ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。このハイブリッド車両の電気システムは、バッテリと、インバータとを備える。インバータは、バッテリと、第１のモータジェネレータと、第２のモータジェネレータとの間の電力を変換可能に構成される。
【０００３】
このような構成を有するハイブリッド車両において、第１および第２のモータジェネレータの回転駆動制御に支障を来たすようなインバータの異常が生じた場合には、機器を保護するために適切な処置を講ずることが必要となる。たとえば特開２０１３−２０３１１６号公報（特許文献１）は、インバータの異常が検出された場合に、インバータのゲート遮断を行なう制御を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０３１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているように、インバータの異常が生じた場合に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制御を、本明細書では「インバータレス走行制御」とも記載する。
【０００６】
インバータレス走行制御中においては、インバータをゲート遮断状態にしつつ、エンジンの回転力により第１のモータジェネレータを機械的に回転させることによって、第１のモータジェネレータに逆起電圧を発生させる。この際、第１のモータジェネレータは、第１のモータジェネレータの回転を妨げる方向に作用する制動トルク（逆起トルク）を発生する。この逆起トルクが第１のモータジェネレータからサンギヤに作用することによって、リングギヤには、逆起トルクの反力として正方向に作用する駆動トルクが発生する。この駆動トルクを用いることにより、退避走行が実現される。
【０００７】
ところで、インバータレス走行制御中のハイブリッド車両がたとえば一時停止した場合に、シフトレンジがＮ（ニュートラル）レンジ等の非前進レンジに切り替えられる場合がある。この場合であっても、第１のモータジェネレータがエンジンにより機械的に回転させられている限り、駆動トルクは正方向に作用し、駆動トルクを０にしたり負方向に作用させたりすることはできない。つまり、非前進レンジが選択されているにもかかわらず、ハイブリッド車両を前進させる方向のトルクが発生してしまう可能性がある。
【０００８】
駆動トルクの発生を抑制するための対策として、エンジンを停止することが考えられる。しかし、そうすると、インバータはゲート遮断状態にあるため、第１のモータジェネレータを用いて一旦停止したエンジンを再始動することはできない。つまり、退避走行を継続することができなくなる。
【０００９】
このように、インバータレス走行制御中にシフトレンジが非前進レンジに操作された場合には、エンジンを停止することなく、ハイブリッド車両を前進させる方向に作用する不要なトルクの発生を抑制することが求められる。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータレス走行制御を実行可能に構成されたハイブリッド車両において、インバータレス走行制御中における不要なトルクの発生を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のある局面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し、エンジン、第１回転電機、および出力軸の間でトルクを伝達可能な遊星歯車機構と、出力軸に接続された第２回転電機と、バッテリと、バッテリから入力される電圧を昇圧して出力可能に構成されたコンバータと、コンバータと第１回転電機の間、およびコンバータと第２回転電機との間で電力を変換可能に構成されたインバータと、インバータレス走行制御を実行可能に構成された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、かつエンジンの駆動により第１回転電機を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前記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、インバータレス走行制御中に、シフトレンジが非前進走行レンジである場合には、逆起電圧がコンバータおよびインバータを結ぶ電力線の電圧よりも小さくなるようにエンジンの回転速度を制御し、シフトレンジが前進走行レンジである場合には、逆起電圧が電力線の電圧よりも大きくなるようにエンジンの回転速度を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、インバータレス走行制御中に、シフトレンジが非前進走行レンジである場合には、逆起電圧が電力線の電圧よりも小さくなるようにエンジン回転速度が制御されるため、第１回転電機の制動トルクの発生が抑制される。そのため、エンジンを停止することなく、制動トルクを反力とする駆動トルクの発生を抑制することができる。したがって、インバータレス走行制御中に不要なトルクの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】ハイブリッド車両の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。
【図３】インバータレス走行制御中における電気システムの構成を概略的に示す図である。
【図４】インバータレス走行制御中における各回転要素の挙動を説明するための共線図である。
【図５】ＭＧ１の回転速度と、システム電圧と、逆起電圧と、ＭＧ１を流れる電流と、逆起トルクとの間の関係を説明するための図である。
【図６】インバータレス走行制御中においてシフトレンジが非前進走行レンジに操作された場合の各回転要素の挙動を説明するための共線図である。
【図７】本実施の形態に係るハイブリッド車両における走行制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】逆起電圧＞システム電圧とすることにより電流の発生を抑制された場合の電気システムの構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
＜ハイブリッド車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１（以下、単に車両１と記載する）は、エンジン１００と、モータジェネレータ１０，２０（ＭＧ１，ＭＧ２）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。
【００１６】
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。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（ＥＶ走行）と、エンジン１００およびモータジェネレータ２０の両方の動力を用いるハイブリッド自動車走行（ＨＶ走行）との間で車両１の走行態様を切り替えることができる。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｎｅを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。
【００１９】
モータジェネレータ１０，２０の各々は、たとえば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（第１回転電機）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。
【００２０】
モータジェネレータ（第２回転電機）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からの供給電力およびモータジェネレータ１０による発電電力のうちの少なくとも一方を用いて出力軸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。
【００２１】
モータジェネレータ１０にはレゾルバ４２１が設けられている。レゾルバ４２１は、モータジェネレータ１０の回転速度Ｎｍ１を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。同様に、モータジェネレータ２０にはレゾルバ４２２が設けられている。レゾルバ４２２は、モータジェネレータ２０の回転速度Ｎｍ２を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。
【００２２】
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可能に構成されている。具体的には、遊星歯車機構３０は、回転要素としてサンギヤＳと、リングギヤＲと、キャリアＣＡと、ピニオンギヤＰとを含む。サンギヤＳは、モータジェネレータ１０のロータに連結される。リングギヤＲは、出力軸６０に連結される。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳとリングギヤＲとに噛合する。キャリアＣＡは、エンジン１００のクランクシャフト１１０に連結されるとともに、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。
【００２３】
バッテリ１５０は、再充電が可能に構成された蓄電装置である。バッテリ１５０は、代表的にはニッケル水素二次電池もしくはリチウムイオン二次電池などの二次電池、または電気二重層キャパシタなどのキャパシタを含んで構成される。
【００２４】
ＳＭＲ１６０は、バッテリ１５０とＰＣＵ２００とを結ぶ電力線に接続されている。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥに応じて開放または閉成される。これにより、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との電気的な接続状態および遮断状態が切り替えられる。
【００２５】
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。
【００２６】
車速センサ７３は、出力軸６０の回転速度を車両１の速度（車速）ＶＳとして検出し、検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。
【００２７】
車両１は、シフトレバー５００と、ポジションセンサ５１０とをさらに備える。シフトレバー５００は、ユーザが車両１のシフトレンジを設定するための機器である。ユーザがシフトレバー５００を操作すると、ポジションセンサ５１０はシフトレバー５００の位置（シフトポジション）ＳＦＴを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、シフトポジションＳＦＴに対応するシフトレンジを設定する。シフトレンジは、たとえばＤ（ドライブ）レンジおよびＢ（ブレーキ）レンジ等の前進走行レンジと、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジおよびＮ（ニュートラル）レンジ等の非前進走行レンジとを含む。
【００２８】
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。
【００２９】
＜電気システムの構成＞
図２は、車両１の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。図１および図２を参照して、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ＶＢ、バッテリ１５０の入出力電流ＩＢ、およびバッテリ１５０の温度ＴＢを検出して、それらの検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。
【００３０】
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、電流センサ２４１，２４２とを含む。
【００３１】
コンデンサＣ１は、バッテリ１５０に並列に接続されている。コンデンサＣ１は、バッテリ１５０の電圧ＶＢを平滑化してコンバータ２１０に供給する。
【００３２】
コンバータ２１０は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２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、コンバータ２１０とインバータ２２１とを結ぶ電力線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、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２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。
【００３３】
コンバータ２１０は、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に応じて、バッテリ１５０の電圧ＶＢを昇圧し、昇圧された電圧を電力線ＰＬ，ＮＬに供給する。また、コンバータ２１０は、制御信号ＰＷＭＣに応じて、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た電力線ＰＬ，ＮＬの直流電圧を降圧してバッテリ１５０を充電する。一方、コンバータ２１０は、ＥＣＵ３００からゲート遮断信号ＳＤＮＣを受けると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々を非導通状態にする。これにより、コンバータ２１０はゲート遮断状態になる。
【００３４】
コンデンサＣ２は、コンバータ２１０に並列に接続されている。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。
【００３５】
電圧センサ２３０は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち電力線ＰＬと電力線ＮＬと間の電圧（以下「システム電圧」とも記載する）ＶＨを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。
【００３６】
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。各相アームの中間点は、モータジェネレータ１０の各相コイルに接続されている。すなわち、モータジェネレータ１０のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３つのコイルの一方端は、中性点に共通接続されている。Ｕ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に接続されている。Ｖ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に接続されている。Ｗ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の中間点に接続されている。
【００３７】
インバータ２２１は、システム電圧ＶＨが供給されると、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ＰＷＭＩ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、トルク指令値により指定されたトルクを発生するように駆動される。一方、インバータ２２１は、ＥＣＵ３００からゲート遮断信号ＳＤＮ１を受けると、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の各々を非導通状態にする。これにより、インバータ２２１はゲート遮断状態になる。なお、インバータ２２２の構成はインバータ２２１の構成と同等であるため、説明は繰り返さない。
【００３８】
電流センサ２４１は、モータジェネレータ１０を流れる電流（以下「モータ電流」とも記載する）ＩＭ１を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。なお、以下では、モータジェネレータ１０からバッテリ１５０へと向かう方向をモータ電流ＩＭ１の正方向とする。電流センサ２４２は、電流センサ２４１と同様に、モータジェネレータ２０を流れる電流ＩＭ２を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。
【００３９】
＜通常モードおよび退避モード＞
ＥＣＵ３００は、通常モードと退避モードとのいずれ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、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。通常モードによる走行を「通常走行」と称する。
【００４０】
退避モードは、レゾルバ４２１，４２２または電流センサ２４１，２４２等の部品の故障によりインバータ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、単に「インバータの異常」とも記載する）が生じた場合に、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の電気的な駆動が禁止されるモードである。この退避モードによる走行を「インバータレス走行」と称し、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」と称する。
【００４１】
図３は、インバータレス走行制御中における電気システムの構成を概略的に示す図である。図３を参照して、インバータレス走行制御中においては、ゲート遮断信号ＳＤＮ１に応答して、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が非導通状態にされる。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。同様に、図示しないが、ゲート遮断信号ＳＤＮ２に応答して、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）が非導通状態にされる。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、制御信号ＰＷＭＣに応じたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作（ＰＷＭ動作）が継続される。
【００４２】
また、インバータレス走行制御中においてはエンジン１００が駆動されるため、エンジン１００からのエンジントルク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が機械的（力学的）に回転させられる。モータジェネレータ１０は永久磁石型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により永久磁石１２が回転させられることによって逆起電圧Ｖｃが生じる。この逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも高くなると、モータジェネレータ１０とバッテリ１５０との間の電流経路ＣＰをモータ電流ＩＭ１が流れ、モータジェネレータ１０による発電が行なわれる。この際に、モータジェネレータ１０では、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が発生する。
【００４３】
図４は、インバータレス走行制御中における各回転要素の挙動を説明するための共線図である。図４を参照して、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（＝回転速度Ｎｍ１）と、キャリアＣＡの回転速度（＝回転速度Ｎｅ）と、リングギヤＲの回転速度（＝回転速度Ｎｍ２）とは、共線図上において直線で結ばれる関係を有する。
【００４４】
上述のように、インバータレス走行制御中にエンジントルクＴｅによってモータジェネレータ１０が機械的に回転させられると、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により、車両１のインバータレス走行が実現される。
【００４５】
回転速度Ｎｍ１と、システム電圧ＶＨと、逆起電圧Ｖｃと、モータ電流ＩＭ１と、逆起トルクＴｃとのとの間には、以下に説明するような関係が存在する。
【００４６】
図５は、回転速度Ｎｍ１と、システム電圧ＶＨと、逆起電圧Ｖｃと、モータ電流ＩＭ１と、逆起トルクＴｃとの間の関係を説明するための図である。図５において、横軸は回転速度Ｎｍ１を表わす。縦軸は、上から順に逆起電圧Ｖｃ、モータ電流ＩＭ１および逆起トルクＴｃを表す。
【００４７】
図５に示されるように、逆起電圧Ｖｃは、回転速度Ｎｍ１が高いほど高い値となる特性を有する。回転速度Ｎｍ１がＮｔｈよりも低い領域（非前進走行レンジ領域）では、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨ未満である。すなわち、逆起電圧Ｖｃとシステム電圧ＶＨとの電圧差をΔＶ（＝Ｖｃ−ＶＨ）と表すと、電圧差ΔＶは負である。この場合、モータ電流ＩＭ１は、モータジェネレータ１０からバッテリ１５０へと電流経路ＣＰを流れず、モータジェネレータ１０による発電は行なわれない。よって、逆起トルクＴｃも発生しない。
【００４８】
一方、回転速度Ｎｍ１がＮｔｈよりも高い領域（インバータレス走行可能領域）では、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも高いので、電圧差ΔＶは正となる。このため、モータ電流ＩＭ１が電流経路ＣＰを流れる。電圧差ΔＶが大きいほどモータ電流ＩＭ１は大きくなる。また、モータジェネレータ１０にて逆起トルクＴｃが発生するとともに、逆起トルクＴｃの反力として駆動トルクＴｅｐが発生する。
【００４９】
＜インバータレス走行制御中における車両の前進抑制＞
インバータレス走行制御中において車両１がたとえば車両１のシフトレンジが非前進走行レンジ（Ｐレンジ、ＲレンジまたはＮレンジ）に操作される場合に、駆動トルクが発生する場合がある。
【００５０】
図６は、インバータレス走行制御中においてシフトレンジが非前進走行レンジに操作された場合の各回転要素の挙動を説明するための共線図である。図６に示すように、シフト操作により非前進走行レンジが選択されているにもかかわらず、リングギヤＲには、車両１を前進させる方向（正方向）に作用する駆動トルクＴｅｐが発生してしまう可能性がある。なお、図６では車両１が停止した状況が例として示されているが、車両１の走行中にシフトレンジがＮレンジに操作された場合についても同様である。
【００５１】
駆動トルクＴｅｐの発生を抑制するための対策として、エンジン１００を停止することが考えられる。しかしながら、インバータ２２１はゲート遮断状態であるため、モータジェネレータ１０を用いて、一旦停止したエンジン１００を再始動することはできない。つまり、退避走行を継続することができなくなる。
【００５２】
そこで、本実施の形態によれば、インバータレス走行制御中において、シフトレンジが非前進走行レンジである場合には、逆起電圧が電力線の電圧よりも小さくなるようにエンジン回転速度を制御し、シフトレンジが前進走行レンジである場合には、逆起電圧が電力線の電圧よりも大きくなるようにエンジン回転速度を制御するものとする。これにより、逆起電圧が昇圧電圧よりも低くなるため、モータ電流ＩＭ１が発生することが抑制されるため、駆動トルクＴｅｐの発生を抑制することができる。
【００５３】
図７は、本実施の形態に係る車両１における走行制御を説明するためのフローチャートである。図７に示すフローチャートは、所定の条件成立時あるいは所定の期間経過毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、このフローチャートの各ステップ（以下Ｓと略す）は、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ３００内に作製された電子回路を用いたハードウェア処理によって実現されてもよい。
【００５４】
図１、図２および図７を参照して、Ｓ１１０において、ＥＣＵ３００は、上述したインバータの異常が生じているか否かを判定する。インバータの異常が生じていない場合（Ｓ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１２０に進め、制御モードを通常モードに設定して車両１の通常走行を行なう。その後、ＥＣＵ３００は、処理をメインルーチンへと戻す。
【００５５】
インバータの異常が生じている場合（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０〜Ｓ１９０にて、制御モードを退避モードに設定して車両１のインバータレス走行を行なう。以下、車両１のインバータレス走行制御について詳細に説明する。
【００５６】
Ｓ１３０において、ＥＣＵ３００は、ゲート遮断信号ＳＤＮ１，ＳＤＮ２を出力することにより、インバータ２２１，２２２をゲート遮断状態にする。これにより、インバータ２２１，２２２を保護することができる。
【００５７】
さらに、ＥＣＵ３００は、制御信号ＰＷＭＣを出力することにより、コンバータ２１０をＰＷＭ動作させる（Ｓ１４０）。また、ＥＣＵ３００は、エンジン１００を駆動する（あるいは駆動状態に維持する）（Ｓ１５０）。より具体的には、コンバータ２１０がＰＷＭ動作することにより電流経路ＣＰは電気的な接続状態（導通状態）に維持されるので、モータジェネレータ１０からのモータ電流ＩＭ１はバッテリ１５０へと流れ得る。
【００５８】
Ｓ１６０において、ＥＣＵ３００は、ポジションセンサ５１０からの信号に基づいて、シフトポジションＳＦＴに対応するシフトレンジを検出する。さらに、ＥＣＵ３００は、検出されたシフトレンジが前進走行レンジであるか否かを判定する（Ｓ１７０）。
【００５９】
シフトレンジが前進走行レンジの場合、すなわちシフトレンジがＤレンジまたはＢレンジの場合（Ｓ１７０においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００は、処理を１８０に進め、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも大きくなるようにエンジン回転速度Ｎｅを制御する。具体的には、ＥＣＵ３００は、エンジン１００を制御して回転速度Ｎｅを調整することによって、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも高い領域（図５に示すインバータレス走行可能領域）に回転速度Ｎｍ１を維持する。ＥＣＵ３００は、たとえば、モータジェネレータ１０の回転速度Ｎｍ１が、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも高い領域に設定される第１目標回転速度になるようにエンジン１００を制御する。第１目標回転速度は、予め定められた値であってもよいし、車両１の状態に基づいて設定されてもよい。ＥＣＵ３００は、レゾルバ４２１が正常状態である場合には、レゾルバ４２１を用いてモータジェネレータ１０の回転速度Ｎｍ１を取得する。なお、ＥＣＵ３００は、レゾルバ４２１が異常状態である場合には、エンジン回転速度Ｎｅとレゾルバ４２２を用いて取得可能なモータジェネレータ２０の回転速度Ｎｍ２と遊星歯車機構３０におけるギヤ比とに基づいてモータジェネレータ１０の回転速度Ｎｍ１を推定してもよい。また、ＥＣＵ３００は、レゾルバ４２１，４２２が異常状態である場合には、エンジン回転速度Ｎｅと車速センサ７３を用いて取得可能な車速ＶＳと遊星歯車機構３０におけるギヤ比とに基づいてモータジェネレータ１０の回転速度を推定してもよい。
【００６０】
一方、シフトレンジが非前進走行レンジの場合、すなわちシフトレンジがＰレンジ、ＮレンジまたはＲレンジの場合（Ｓ１７０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１９０に進め、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも小さくなるようにエンジン回転速度Ｎｅを制御する。具体的には、ＥＣＵ３００は、エンジン１００を制御して回転速度Ｎｅを調整することによって、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも低い領域（図５に示す非前進走行レンジ領域）に回転速度Ｎｍ１を維持する。ＥＣＵ３００は、たとえば、モータジェネレータ１０の回転速度Ｎｍ１が、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも低い領域に設定される第２目標回転速度になるようにエンジン１００を制御する。第２目標回転速度は、予め定められた値であってもよいし、車両１の状態に基づいて設定されてもよい。
【００６１】
Ｓ１８０の処理またはＳ１９０の処理が終了すると、ＥＣＵ３００は、処理をメインルーチンへと戻す。
【００６２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ３００の動作について説明する。
【００６３】
たとえば、ＥＶ走行中にインバータの異常が発生したため（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、インバータレス走行が開始される場合を想定する。
【００６４】
この場合、インバータ２２１，２２２がゲート遮断状態になり（Ｓ１３０）、コンバータがＰＷＭ動作される（Ｓ１４０）。そして、エンジン１００を始動させ、駆動状態にするとともに（Ｓ１５０）、シフトレンジが検出される（Ｓ１６０）。
【００６５】
シフトレンジが、たとえば、Ｄレンジである場合（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも大きくなるようにエンジン回転速度Ｎｅが制御される（Ｓ１８０）。これにより、モータ電流ＩＭ１が電流経路ＣＰを継続的に流れるので、逆起トルクＴｃを発生させることができる。これにより、車両１は、逆起トルクＴｃを反力とする駆動トルクＴｅｐにより前進方向の駆動力を得て、退避走行を行なうことができる。
【００６６】
一方、車両１が一時的に停止されるなどして、シフトレンジが、たとえば、Ｎレンジとなる場合（Ｓ１７０にてＮＯ）、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも小さくなるようにエンジン回転速度Ｎｅが制御される（Ｓ１９０）。これにより、図８に示すように、モータジェネレータ１０からバッテリ１５０へと向かう方向の電流が流れないため、逆起トルクＴｃの発生を抑制することができる。その結果、エンジン１００を停止させることなく、逆起トルクＴｃを反力とする駆動力トルクＴｅｐの発生を抑制することができる。
【００６７】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、インバータレス走行制御中にシフトレンジが非前進走行レンジに操作された場合には、逆起電圧Ｖｃがシステム電圧ＶＨよりも小さくなるようにエンジン回転速度Ｎｅが制御される。そのため、モータジェネレータ１０とバッテリ１５０との間の電流経路ＣＰにおいてモータ電流ＩＭ１の発生することが抑制される。これにより、モータジェネレータ１０による逆起トルクＴｃの発生が抑制されるので、エンジン１００を停止させることなく、逆起トルクＴｃを反力とする駆動トルクＴｅｐの発生を抑制することができる。したがって、インバータレス走行制御中に不要なトルクの発生を抑制することができる。
【００６８】
以下、変形例について記載する。
上述した実施の形態では、インバータレス走行制御中にシフトレンジが非前進走行レンジである場合に、モータジェネレータ１０の回転速度Ｎｍ１が非前進走行レンジ領域内の第２目標回転速度になるようにエンジン１００を制御するものとして説明したが、たとえば、第２目標回転速度は、たとえば、インバータレス走行可能領域に近い回転速度としてもよい。このようにすると、シフトレンジが非前進走行レンジから前進走行レンジに切り換えられた場合に、応答性よく駆動力を発生させることができる。
【００６９】
あるいは、モータジェネレータ１０の回転速度Ｎｍ１が非前進走行レンジ領域内となり、かつ、エンジン１００の動作状態が燃費効率の良いエンジン回転速度になるように第２目標回転速度を設定してもよい。このようにすると、車両１の停止状態においてエンジン１００の燃費効率を向上させることができる。
【００７０】
上述した実施の形態では、遊星歯車機構３０を含む車両１を一例として説明したが、たとえば、遊星歯車機構３０のサンギヤＳ、リングギヤＲおよびキャリアＣＡの少なくともいずれかに変速機が連結される構成であってもよい。
【００７１】
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
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】
【００７２】
１  ハイブリッド車両、１Ｕ，１Ｖ，１Ｗ  アーム、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、７３  車速センサ、１００  エンジン、１１０  クランクシャフト、１５０  バッテリ、１６０  ＳＭＲ、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、３００  ＥＣＵ、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、５００  シフトレバー、５１０  ポジションセンサ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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