説明

ハイブリッド車両の制御装置

【課題】ハイブリッド車両において、電動発電機に異常が発生しても、車速に関わらず、蓄電手段を充電する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、内燃機関と、入力軸及び出力軸を含む変速機構と、内燃機関又は駆動軸からのトルクを受けて逆起電圧により発電可能であると共に、駆動軸に駆動トルクを付与可能な電動発電機とを備える。ハイブリッド車両の制御装置は、電動発電機の回転軸を、入力軸に接続するイン接続と、変速機構を介することなく出力軸に接続するアウト接続との間で接続状態を切り替え可能な切替手段と、発電可能であり且つ駆動トルクが制御不能である所定種類の異常があるか否かを判定する異常判定手段と、接続状態がアウト接続である場合に蓄電手段が充電されるか否かを判定する充電判定手段と、所定種類の異常があると判定され且つアウト接続で充電されないと判定された場合に、イン接続に切り替える抑制手段とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば動力源として内燃機関及び電動発電機を備えるハイブリッド車両において、逆起電圧により発電し蓄電手段を充電するための電動発電機の制御に係る制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の装置として、モータジェネレータの出力軸を変速機の入力軸に接続する「IN接続状態」、及びモータジェネレータの出力軸を変速機の出力軸に接続する「OUT接続状態」、並びにモータジェネレータと変速機との接続が切り離される「ニュートラル状態」のうちのいずれかに、モータジェネレータの接続状態を切り替える切替機構が備えられたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1によれば、モータジェネレータに異常が発生した場合、「ニュートラル状態」に切り替えられることで、エンジンを動力源として使用しながら、車両走行中にモータジェネレータの出力軸の回転を停止するとされる。
【0003】
また、内燃機関の回転に応じて逆起電力を発生する第1モータと、車軸に動力を入出力可能な第2モータと、第1モータ駆動用インバータへの印加電圧を昇圧する昇圧回路とを備えるものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2によれば、第1モータ駆動用インバータのゲート遮断が可能な範囲内で、第1モータを正常に駆動できなくなる所定の異常が生じた時に、該ゲート遮断を行った状態でエンジンを駆動し、第1モータで発生可能な最大の発電電力が生じるように昇圧回路を制御することで、第2モータのみによる走行をより長く継続するとされる。
【0004】
また、故障等の発生時に、発電機の回転に応じて逆起電圧が発生し発電すると共に、発電された電力がモータで消費されることで、発電量と消費電力量とが釣り合い、バッテリを用いない走行を可能とするものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0005】
更には、モータジェネレータがインバータの短絡故障で制御不能になり、制動トルクを発生する時、クラッチを締結させ、モータ駆動車輪をエンジンにも結合させることで、制動トルクが減殺され、駆動力低下を緩和するものが提案されている(例えば、特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2010−247689号公報
【特許文献2】特開2010−012827号公報
【特許文献3】特開2001−329884号公報
【特許文献4】特開2011−037317号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述した特許文献1に記載の装置では、モータジェネレータに異常が発生した場合、モータジェネレータと変速機との接続が切り離され、逆起電圧による発電が物理的に不可能になる。このため、異常状況によっては発電が可能であるにも関わらず、異常が解消されない限り充電し得ないといった技術的問題点がある。一方、モータジェネレータに異常が発生していない場合に、例えば、モータジェネレータの接続状態がOUT接続状態で、低車速で走行すると、モータジェネレータへの供給電圧よりも逆起電圧が低くなるために充電し得ないといった技術的問題点もある。
【0008】
仮に充電がなされずに走行を継続し、蓄電手段の蓄電状態が制御下限を下回ると、例えば各種補機類への電力供給が滞り、走行が不可能になり兼ねない。加えて、蓄電状態が制御下限を下回ると、蓄電手段の劣化を招き兼ねない。
【0009】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、電動発電機に異常が発生しても、車速に関わらず、蓄電手段を充電し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、(i)内燃機関と、(ii)該内燃機関の動力が入力される入力軸及び駆動軸へ変速後の動力を出力する出力軸を含む変速機構と、(iii)前記内燃機関又は前記駆動軸からのトルクを受けて逆起電圧により発電可能であると共に、前記駆動軸に駆動トルクを付与可能な電動発電機と、(iv)前記電動発電機との間で充放電可能である蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記電動発電機の回転軸を、前記入力軸に接続するイン接続と前記変速機構を介することなく前記出力軸に接続するアウト接続との間で、前記回転軸の接続状態を切り替え可能な切替手段と、前記逆起電圧により発電可能であり且つ前記駆動トルクが制御不能である所定種類の異常があるか否かを判定する異常判定手段と、前記接続状態が前記アウト接続である場合に、前記電動発電機が回転され前記蓄電手段が充電されるか否かを判定する充電判定手段と、前記異常判定手段によって前記所定種類の異常があると判定され、且つ前記充電判定手段によって前記アウト接続である場合に前記蓄電手段が充電されないと判定された場合に、前記接続状態が前記イン接続に切り替わるように前記切替手段を制御する抑制手段とを備える。
【0011】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力供給可能な動力要素として、(a)燃料の種別、供給態様、燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る内燃機関と、(b)例えばモータジェネレータ等として構成され得る電動発電機とを少なくとも備えた車両である。本発明に係る電動発電機は、特に、その回転軸が変速機構の入力軸又は出力軸に接続され、電動発電機の回転数に比例する逆起電圧により発電する一方で、その回転軸が変速機構の出力軸に接続される場合に通電電流に比例する駆動トルクを駆動軸に付与する(所謂、トルクアシスト機能)。本発明に係る蓄電手段は、電動発電機の電源とされる高圧電池等であり、電動発電機が入力軸又は出力軸からの回生トルクを受けて発生する逆起電圧により充電されると共に、電動発電機等に対して放電される。
【0012】
本発明に係る変速機構は、変速段を切り替えることで変速比を変化させる。本発明に係る変速機構は、具体的には、入力軸及び出力軸の2軸の他、例えば各軸に固定された複数の歯車から成る歯車機構を含んでおり、2軸を平行に配置して、一変速段を構成する歯車の組み合わせ(即ち、入力軸の一歯車及び出力軸の一歯車)が噛み合うように構成されている。2軸の回転数(言い換えれば、組み合わされる2つの歯車の回転数)の差異について、典型的には、比較的低車速時に、出力軸の回転数よりも入力軸の回転数が大きくなり、比較的高車速時に、出力軸の回転数よりも入力軸の回転数が小さくなる。或いは、本発明に係る変速機構は、入力軸及び出力軸を有する限りにおいて、ベルト、流体等を用いたCVT(無段変速機)、流体トランスミッション等の、歯車以外の部材を含んで構成されたものであってもよい。
【0013】
本発明に係る切替手段は、イン接続とアウト接続との間で、電動発電機の回転軸の接続状態を切り替える。ここで、「イン接続」では、電動変速機の回転軸を入力軸に接続するが、該回転軸が変速機構を介して出力軸にも接続される。一方、「アウト接続」では、電動発電機の回転軸を変速機構を介することなく出力軸に接続する。このため、接続状態に応じて、駆動軸からの回生トルクが入力軸又は出力軸に伝達し得る。本発明に係る切替手段は、具体的には、例えばアクチュエータや電動機等の駆動手段の動力によって、スリーブ等の結合手段を電動発電機の回転軸の軸線方向で変位させる。この変位によって、結合手段が所定位置に配置され、入力軸又は出力軸に対し該回転軸を選択的に連結することで、イン接続とアウト接続との間で接続状態の切り替えが可能になる。また、本発明に係る切替手段は、電動発電機の回転軸に固定された歯車を軸線方向で変位させることで、入力軸に固定された歯車、又は出力軸に固定された歯車に対し、該回転軸に固定された歯車を選択的に噛合することで、接続状態の切り替えを行ってもよい。或いは、本発明に係る切替手段は、所望時にイン接続からアウト接続へ切り替えられる限りにおいて、上述したようなスリーブ等の結合手段を回転軸に対して変位させる以外の、各回転軸や各歯車間の接続を維持又は切断可能な機械的機構を有してもよい。
【0014】
本発明に係る異常判定手段は、所定種類の異常があるか否かを判定する。ここで、「所定種類の異常」とは、逆起電圧により発電可能であり且つ駆動トルク(言い換えれば、電動発電機の駆動)が制御不能(即ち、トルクアシスト機能の喪失)であるところの異常を意味する。「所定種類の異常」とは、具体的には、電動発電機では依然として発電可能であるものの、例えば、駆動トルクの制御に必要とされる情報(例えば、モータ回転数(或いはモータ回転角)やモータ出力トルク等)を検出、算出又は推定するためのセンサや回路等において、情報の取得が不可能となる故障或いは不良や、電動発電機を制御するための電子回路における一部のスイッチング素子の「OFF」から「ON」への切り替えが不可能になる故障或いは不良等を意味する。
【0015】
本発明に係る充電判定手段は、接続状態がアウト接続である場合に、電動発電機が回転され蓄電手段が充電されるか否かを判定する。本発明に係る充電判定手段は、具体的には、出力軸の回転数に基づく逆起電圧、及び電動発電機に供給すべき供給電圧を検出、算出又は推定し、これら逆起電圧と供給電圧とを比較することで、逆起電圧により発電し充電される可能性を判定する。ここで、「接続状態がアウト接続である場合に」とは、「判定する」なる動詞にかかるのではなく、「充電される」なる動詞にかかっており、「アウト接続にする前に、アウト接続であると仮定した場合」を包含する意味である。この場合、充電判定手段は、実際にアウト接続になる以前に、蓄電手段が充電されるか否かを推定する。即ち、接続状態が現在イン接続である、又はいずれにも接続されていない場合に、アウト接続である場合における充電の可否を判定してもよい。また、アウト接続である場合に「充電される」とは、例えば比較的高車速で走行中に、出力軸の回転に応じて電動発電機が発生する逆起電圧が供給電圧よりも高い状態を示す。一方、アウト接続である場合に「充電されない」とは、例えば比較的低車速で走行中に、出力軸の回転に応じて電動発電機が発生する逆起電圧が供給電圧よりも低い状態を示す。
【0016】
ここで、例えば、電動発電機において、発電可能であるものの、トルクアシスト機能が喪失される異常がある場合に、安全装置の作用によっては発電機能が停止し、異常が解消されない限り蓄電手段が充電されない事態が生じ得る。
【0017】
そこで、本発明に係る抑制手段は、異常判定手段によって所定種類の異常があると判定され、且つ充電判定手段によってアウト接続である場合において蓄電手段が充電されないと判定された場合に、切替手段によって接続状態をイン接続に切り替える。この切り替えにより、電動発電機の回転軸が入力軸に接続され、電動発電機の回転数が上昇することで、逆起電圧が供給電圧よりも高められる。
【0018】
このように、所定種類の異常があり、且つアウト接続において充電されないと判定された場合に、車速をそのままに電動発電機の回転数を上昇させるべく、接続状態をイン接続に切り替えることで、入力軸の回転に応じて電動発電機が発生する逆起電圧が供給電圧よりも高められ、蓄電手段が充電される。従って、電動発電機において、トルクアシスト機能が喪失される異常がある場合に、車速に関わらず、蓄電手段を充電することが可能である。
【0019】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、アクセルのオン操作を検出するアクセル操作検出手段を更に備え、前記充電判定手段は、前記接続状態が前記イン接続である場合に、前記電動発電機が回転され前記蓄電手段が充電されるか否かを更に判定し、前記制御手段は、前記異常判定手段によって前記所定種類の異常があると判定され、且つ前記充電判定手段によって前記イン接続である場合に前記蓄電手段が充電されないと判定され、且つ前記アクセル操作検出手段によって前記オン操作が検出されないと判定された場合に、前記変速機構を前記入力軸及び前記出力軸間が切り離されるニュートラルにした後、前記接続状態が前記イン接続に切り替わるように前記切替手段を制御すると共に、前記電動発電機へ供給すべき供給電圧に応じて前記内燃機関の回転数を上げる。
【0020】
本発明に係るアクセル操作検出手段は、例えばアクセル開度センサ等であって、運転者のアクセルペダルの踏み込み量たるアクセル開度に基づいて、アクセルペダルのオン操作を検出する。ここで、「オン操作を検出する」とは、例えばアクセル開度が所定開度以上変移することで、加速等のために駆動力が要求されていることを示す。
【0021】
本発明に係る充電判定手段は、接続状態がイン接続である場合に、電動発電機が回転され蓄電手段が充電されるか否かを判定する。ここで、「接続状態がイン接続である場合に」とは、「判定する」にかかるのではなく、「充電される」にかかっており、「イン接続にする前に、イン接続であると仮定した場合」を包含する意味である。この場合、充電判定手段は、実際にイン接続になる以前に、蓄電手段が充電されるか否かを推定する。即ち、接続状態が現在アウト接続である、又はいずれにも接続されていない場合に、イン接続である場合における充電の可否を判定してもよい。また、イン接続である場合に「充電される」とは、入力軸の回転に応じて電動発電機が発生する逆起電圧が供給電圧よりも高い状態を示す。一方、イン接続である場合に「充電されない」とは、入力軸の回転に応じて電動発電機が発生する逆起電圧が供給電圧よりも低い状態を示す。
【0022】
この態様によれば、本発明に係る制御手段は、異常判定手段によって所定種類の異常があると判定され、且つ充電判定手段によってイン接続である場合において充電手段が充電されないと判定され、且つアクセル操作検出手段によってオン操作が検出されない(即ち、駆動力が要求されない)と判定された場合に、変速機構をニュートラルにする。ここで、「ニュートラルにする」とは、例えば変速機構において変速段が選択されず、入力軸及び出力軸間が切り離されることで、入力軸の回転(言い換えれば、内燃機関の動力)を駆動軸に伝達しない趣旨の状態である。変速機構がニュートラルにされた後、制御手段は、接続状態をイン状態に切り替えることで、電動発電機の回転軸を入力軸に接続する。加えて、制御手段は、供給電圧に応じて内燃機関の回転数を上げることで、入力軸を介し電動発電機の回転数を大幅に上げる。ここで、電動発電機への「供給すべき供給電圧」とは、電動発電機に対し供給すべき電力の電圧、言い換えれば、電動発電機に印加される電圧を意味し、広義にはこうした電圧と同等になり得る、蓄電手段の電源電圧を意図する。「供給電圧に応じて」とは、具体的には、逆起電圧が供給電圧よりも高まるように、供給電圧に基づいて内燃機関の回転数を制御することを意味する。こうした制御により、逆起電圧が確実に供給電圧よりも高められる。
【0023】
このように、所定種類の異常があり、且つイン接続において充電されず、且つアクセルのオン操作が検出されないと判定された場合に、車速をそのままに電動発電機の回転数を上昇させるべく、変速機構をニュートラルにし、内燃機関の動力が駆動軸に伝達されない状態にした後に、接続状態をイン接続に切り替えると共に内燃機関の回転数を上げる。これにより、内燃機関の回転に応じて電動発電機が発生する逆起電圧が供給電圧よりも高められ、充電手段が充電される。従って、電動発電機において、トルクアシスト機能が喪失される異常が発生した場合に、車速に関わらず、蓄電手段を確実に充電することが可能である。
【0024】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表すブロック図である。
【図2】実施形態における各接続状態に対応する、図1の切替機構の一例を示すブロック図である。
【図3】図1の電動発電機における回転数及び逆起電力の関係を示すグラフである。
【図4】実施形態における第1発電制御処理を示すフローチャートである。
【図5】実施形態における第2発電制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
<実施形態>
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、実施形態に係るハイブリッド車両1の構成について説明する。ここに、図1は、ハイブリッド車両1の構成を概念的に表すブロック図である。
【0027】
図1において、ハイブリッド車両1は、主として、車速センサ2、アクセル開度センサ3、MG回転角センサ4、ハイブリッド駆動装置10及びECU100を備える。
【0028】
車速センサ2は、ハイブリッド車両1の車速を検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ2は、ECU100と電気的に接続されており、検出された車速は、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【0029】
アクセル開度センサ3は、本発明に係る「アクセル操作検出手段」の一例であり、不図示のアクセルペダルの踏み込み量たるアクセル開度を検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ3は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度は、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【0030】
MG回転角センサ4は、モータジェネレータ20の回転軸の角度(以下、単に「モータ回転角」と称する)を検出することが可能に構成された、例えばレゾルバ等のセンサである。MG回転角センサ4は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたモータ回転角は、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【0031】
<ハイブリッド駆動装置の構成>
ハイブリッド駆動装置10は、ハイブリッド車両1のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ハイブリッド駆動装置10は、主として、エンジン11、クラッチ12、トランスミッション13、差動ギア16、切替機構17、モータジェネレータ20、高圧回路23、DC−DCコンバータ25、及び低圧回路28を備える。
【0032】
エンジン11は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列4気筒ガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両1の主たる動力源として機能するように構成されている。
【0033】
クラッチ12は、エンジン11とトランスミッション13との間に配置されており、エンジン11のクランク軸とトランスミッション13の入力軸14とを接続又は分離することで、エンジン11の動力をトランスミッション13に伝達又は遮断するように構成されている。
【0034】
トランスミッション13は、例えばクラッチ操作のみが自動化された従来のマニュアル・トランスミッションたるオートメイティッド・マニュアル・トランスミッション(Automated Manual Transmission)等のトランスミッションであり、本発明に係る「変速機構」の一例である。トランスミッション13は、入力軸14及び出力軸15、並びにこれら入力軸14と出力軸15とを接続する複数のギアを有する歯車機構を含んでおり、複数のギアの組み合わせを変更することで、クラッチ12を介して入力軸14に入力されるエンジン11の回転を変速し、出力軸15から駆動軸に出力するように構成されている。出力軸15には、一のギアを介して差動ギア16が連結されている。トランスミッション13は、後述する第1及び第2発電制御処理において、クラッチ12を介して入力軸14に入力されたエンジン11の動力が駆動軸に伝達されないように、出力軸14及び出力軸15間を切り離すニュートラルをとり得る。
【0035】
モータジェネレータ20は、本発明に係る「電動発電機」の一例たる同期電動発電機であり、外周面に複数個の永久磁石を有する不図示のロータ、及び三相コイルが巻回された不図示のステータから成る。本実施形態では、モータジェネレータ20は、後述する切替機構17によって、イン接続、アウト接続及び非接続の間でロータ軸21の接続状態が切り替えられる。モータジェネレータ20は、こうした接続状態に応じてロータが回転することでステータに発生する逆起電圧により発電する発電機能と、ステータへの通電により回転トルクを発生し出力軸15に駆動トルクを付与する力行機能とを備えるように構成されている。
【0036】
切替機構17は、本発明に係る「切替手段」の一例として、モータジェネレータ20(具体的には、ロータ軸21)の接続状態を、イン接続、アウト接続及び非接続の間で切り替え可能に構成されている。切替機構17は、連結部C14、C15及びC21、並びにスリーブC17を含んでいる。連結部C14、C15及びC21は夫々、入力軸14、出力軸15、及びモータジェネレータ20のロータ軸(即ち、本発明に係る「回転軸」の一例)21に固定されている。スリーブC17は、不図示のアクチュエータの動力によりロータ軸21の軸線方向で変位し、所定の3位置のいずれかに配置されることで、連結部C14、C15及びC21をスプライン結合可能に構成されている。
【0037】
次に、図2を参照し、本実施形態における、モータジェネレータ20の接続状態について、具体的な例を用いて説明する。ここに、図2(a)、(b)及び(c)は、イン接続、アウト接続及び非接続の各々に対応する切替機構17の一例を示すブロック図である。
【0038】
図2(a)に示すように、本例において、イン接続では、スリーブC17は、連結部C14及びC21に対応する位置に配置される。これにより、連結部C14及びC21がスプライン結合され、入力軸14とモータジェネレータ20との間で動力伝達が可能になる。イン接続では、入力軸14の回転に応じてロータが回転する。
【0039】
図2(b)に示すように、本例において、アウト接続では、スリーブC17は、連結部C15及びC21に対応する位置に配置される。これにより、連結部C15及びC21がスプライン結合され、出力軸15とモータジェネレータ20との間で動力伝達が可能になる。アウト接続では、出力軸15の回転に応じてロータが回転する。
【0040】
図2(c)に示すように、本例において、非接続では、スリーブC17は、連結部C21のみ対応する位置に配置される。このため、連結部C21は、いずれの連結部ともスプライン結合されることなく、モータジェネレータ20における動力伝達は不可能になる。
【0041】
次に、図3を参照し、モータジェネレータ20が発電し高圧電池24が充電されるための、逆起電圧の要件について説明する。ここで、図3は、モータジェネレータ20の回転数及び逆起電力の関係を示すグラフである。逆起電力Eは、逆起電力定数を「K」、磁束密度を「Φ」、モータ回転数(角速度)を「ω」とする場合、例えば下記の式によって求められる。
E = K・Φ・ω
【0042】
図3には、縦軸に、高圧電池24の電位Vhがとられ、横軸に、該電位Vhを表すラインと逆起電力Eの比例グラフとが交わる時のモータ回転数の値ω0がとられている。図3に示すように、車両走行中、モータ回転数ωが上昇するに連れ、逆起電力Eもまた上昇する。ここで、モータジェネレータ20が逆起電圧により発電するには、モータ回転数を値ω0より上げることで、高圧電池24の電位Vhを上回る逆起電力Eを発生させる。言い換えれば、高圧電池24の電源電圧よりも高い逆起電圧が発生する場合に、逆起電圧によりモータジェネレータ20が発電し、高圧電池24が充電される。
【0043】
高圧回路23は、モータジェネレータ20の回転数及び出力トルクを制御可能なインバータ回路として機能し、高圧電池24を含んでいる。高圧回路23には、トランジスタT23と、該トランジスタT23の設置方向と逆方向に並列に接続されたダイオードD23との組み合わせが6つ配置されており、各組み合わせの一端子は、高圧電池24に接続され、他端子は、モータジェネレータ20の三相コイルに接続されている。
【0044】
高圧電池24は、本発明に係る「蓄電手段」の一例として、モータジェネレータ20が発生する逆起電圧により充放電するように構成されている。尚、高圧電池24は、例えば100V〜400Vといった高圧電源であり、主として、モータジェネレータ20の駆動用電池として機能する。
【0045】
高圧回路23は、モータジェネレータ20がモータとして機能する際には、即ち、力行動作が行われる際には、高圧電池24におけるDC(直流)の電圧からAC(交流)の電圧を生成し、これをモータジェネレータ20に印加するように構成されている。或いは、高圧回路23は、モータジェネレータ20がジェネレータとして機能する際には、即ち、回生動作が行われる際には、モータジェネレータ20からのACの電圧からDCの電圧(即ち、逆起電圧)を生成し、これを高圧電池24に供給するように構成されている。
【0046】
DC−DCコンバータ25は、高圧電池24及び低圧電池26と並列に接続されており、高圧電池24の端子電圧を降圧し、これを補機電池26又は各種補機27に供給するように構成されている。
【0047】
低圧回路28は、各種補機27に電力を供給するための回路として機能し、補機電池26を含んでいる。補機電池26は、エンジン補機やシステム始動用の、例えば10V〜15V程度の低圧電源であり、DC−DCコンバータ25の降圧電圧により充放電するように構成されている。
【0048】
ECU100は、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例として、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びバッファメモリ等を備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)であり、ハイブリッド車両1の各部の動作を制御可能に構成されている。
【0049】
ECU100は、異常判定部101、及び充電判定部102を含んでおり、これら各部に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、これら各部の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各部は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等の各種コンピュータシステムとして構成されていてもよい。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する第1及び第2発電制御処理を実行可能に構成されている。
【0050】
異常判定部101は、本発明に係る「異常判定手段」の一例であり、モータジェネレータ20が逆起電圧により発電可能であり且つモータジェネレータ20の駆動トルクが制御不能である、所定種類の異常がある(即ち、トルクアシスト機能が喪失される)か否かを判定するように構成されている。ここで、「所定種類の異常」として、モータジェネレータ20のジェネレータとしての回生動作が可能である状況下にて、MG回転角センサ4の検出値(モータ回転角)が得られない、或いはモータ回転角の検出値と要求値との間に非常な差異があるといったMG回転角センサ4の故障や、高圧回路23に含まれるスイッチング素子の「ON」への切り替えが不可能になる故障等が予め設定されている。
【0051】
充電判定部102は、本発明に係る「充電判定手段」の一例であり、仮にイン接続又はアウト接続である場合に、モータジェネレータ20が、発生すると推定される逆起電圧により発電し、高圧電池24を充電することが可能か否か、言い換えれば、逆起電圧が高圧電池24の電源電圧よりも高いか否かを判定する。
【0052】
ECU100は、本発明に係る「制御手段」の一例であり、異常判定部101によって所定種類の異常があると判定された場合に、車速に関わらず、モータジェネレータ20が回転され(即ち、逆起電圧により発電し)、高圧電池24が充電されるように、充電判定部102の判定に基づいて、切替機構17及びエンジン11を適宜制御し、後述する第1及び第2発電制御処理を実行する。
【0053】
<実施形態の動作>
<第1発電制御処理>
次に、図4を参照し、本実施形態における第1発電制御処理について説明する。ここに、図4は、第1発電制御処理を示すフローチャートである。
【0054】
図4において、異常判定部101により、所定種類の異常(即ち、ここでは、逆起発電が可能であり且つトルク制御が不可能であるといった異常)があるか否か判定する(ステップS101)。この判定の結果、所定種類の異常がないと判定された場合(ステップS101:No)、ステップS101からの処理が繰り返し行われる。
【0055】
一方、ステップS101の判定の結果、所定種類の異常があると判定された場合(ステップS101:Yes)、充電判定部102により、仮にアウト接続である場合に逆起電圧により発電し、高圧電池24を充電可能か否かが判定される(ステップS102)。この判定の結果、仮にアウト接続である場合に充電可能と判定された場合(ステップS102:Yes)、ECU100により、切替機構17が制御され、モータジェネレータ20の接続状態がアウト接続に切り替えられる(ステップS103)。これにより、逆起電圧が高圧電池24の電源電圧よりも高くなることで、逆起電圧により発電し、高圧電池24が充電される。これに併せて、DC−DCコンバータ25を介して補機電池26が充電される。これにより、各種補機27への電力供給が停止されることがなく、所定種類の異常があっても、各種補機27を駆動して走行を継続することが可能である。
【0056】
一方、ステップS102の判定の結果、仮にアウト接続である場合に高圧電池24を充電できないと判定された場合(ステップS102:No)、ECU100により、アクセル開度センサ3の検出値に基づいて、アクセル操作(即ち、オン操作)がなされたか否かが判定される(ステップS104)。この判定の結果、アクセル操作が行われないと判定された場合(ステップS104:OFF)、ECU100により、トランスミッション13がニュートラルにされた後(ステップS105)、切替機構17が制御され、モータジェネレータ20の接続状態がイン接続に切り替えられると共に、エンジン11が制御され、機関回転数が上昇される(ステップS106)。これにより、逆起電圧が高圧電池24の電源電圧よりも高くなることで、逆起電圧により発電し、高圧電池24が充電される。
【0057】
一方、ステップS104の判定の結果、アクセル操作が行われたと判定された場合(ステップS104:ON)、ECU100により、駆動力が要求されていると断定され、モータジェネレータ20の接続状態が非接続に切り替えられる(ステップS107)。これにより、一連の第1発電制御処理が終了する。
【0058】
上述した第1発電制御処理によれば、アウト接続である場合に充電可能であるか否かの判定(ステップS102)が行われるが、これに加えて、アウト接続での充電が不可能である場合に(ステップS102:No)、イン接続である場合に充電可能であるか否かの判定を行っても構わない。これにより、高圧電池24を充電するために、トランスミッション13をニュートラルにしたり、機関回転数を制御する機会を減らすことが可能である。
【0059】
<第2発電制御処理>
次に、図5を参照し、本実施形態における第2発電制御処理について説明する。ここに、図5は、第2発電制御処理を示すフローチャートである。当該第2発電制御処理では、図4の第1発電制御処理との差異として、アウト接続である場合に充電可能であるか否かの判定に加えて、イン接続である場合にも充電可能であるか否かの判定が行われる。尚、図4の第1発電制御処理と同一の処理(即ち、ステップS101からS107)については、説明を省略する又は簡略にし、該第1発電制御処理と異なる処理について、主として説明を行うこととする。
【0060】
図5において、異常判定手段101によって所定種類の異常があると判定され(ステップS101:Yes)、且つ充電判定部102によって仮にアウト接続である場合に高圧電池24を充電できないと判定された場合(ステップS102:No)、更に、充電判定部102により、仮にイン接続である場合に逆起電圧により発電し、高圧電池24を充電可能か否かが判定される(ステップS201)。この判定の結果、仮にイン接続である場合に充電可能と判定された場合(ステップS201:Yes)、ECU100により、切替機構17が制御され、モータジェネレータ20の接続状態がイン接続に切り替えられる(ステップS202)。これにより、逆起電圧が高圧電池24の電源電圧よりも高くなりことで、逆起電圧により発電し、高圧電池24が充電される。
【0061】
一方、ステップS201の判定の結果、仮にイン接続である場合に高圧電池24を充電できないと判定された場合(ステップS201:No)、ECU100によってアクセル操作がなされたか否かが判定され(ステップS104)、アクセル操作が行われないと判定された場合(ステップS104:OFF)、ECU100により、トランスミッション13がニュートラルにされた後(ステップS105)、接続状態がイン接続に切り替えられると共に、機関回転数が上昇される(ステップS106)。これにより、逆起電圧が高圧電池24の電源電圧よりも高くなることで、逆起電圧により発電し、高圧電池24が充電される。これにより、一連の第2発電制御処理が終了する。
【0062】
上述した第1及び第2発電制御処理によれば、所定種類の異常があり、且つアウト接続である場合において高圧電池24が充電されないと判定された場合に、車速をそのままにモータジェネレータ20の回転数を上昇させるべく、接続状態をイン接続に切り替えることで、入力軸14の回転に応じてモータジェネレータ20が発生する逆起電圧が高圧電池24の電源電圧よりも高められ、高圧電池24が充電される。従って、モータジェネレータ20において、トルクアシスト機能が喪失される異常がある場合に、車速に関わらず、高圧電池24を充電することが可能である。
【0063】
また、所定種類の異常があり、且つイン接続である場合において充電されず、且つアクセル操作が行われないと判定された場合に、車速をそのままにモータジェネレータ20の回転数を上昇させるべく、トランスミッション13をニュートラルにした後に、接続状態をイン接続に切り替えると共にエンジン11の回転数を上げる。これにより、エンジン11の回転に応じてモータジェネレータ20が発生する逆起電圧が高圧電池24の電源電圧よりも高められ、高圧電池24が充電される。従って、モータジェネレータ20において、トルクアシスト機能が喪失される異常がある場合に、車速に関わらず、高圧電池24を確実に充電することが可能である。
【0064】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0065】
1…ハイブリッド車両、11…エンジン、13…トランスミッション、14…入力軸、15…出力軸、17…切替機構、20…モータジェネレータ、24…高圧電池、100…ECU、101…異常判定部、102…充電判定部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(i)内燃機関と、(ii)該内燃機関の動力が入力される入力軸及び駆動軸へ変速後の動力を出力する出力軸を含む変速機構と、(iii)前記内燃機関又は前記駆動軸からのトルクを受けて逆起電圧により発電可能であると共に、前記駆動軸に駆動トルクを付与可能な電動発電機と、(iv)前記電動発電機との間で充放電可能である蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記電動発電機の回転軸を、前記入力軸に接続するイン接続と前記変速機構を介することなく前記出力軸に接続するアウト接続との間で、前記回転軸の接続状態を切り替え可能な切替手段と、
前記逆起電圧により発電可能であり且つ前記駆動トルクが制御不能である所定種類の異常があるか否かを判定する異常判定手段と、
前記接続状態が前記アウト接続である場合に、前記電動発電機が回転され前記蓄電手段が充電されるか否かを判定する充電判定手段と、
前記異常判定手段によって前記所定種類の異常があると判定され、且つ前記充電判定手段によって前記アウト接続である場合に前記蓄電手段が充電されないと判定された場合に、前記接続状態が前記イン接続に切り替わるように前記切替手段を制御する抑制手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項2】
アクセルのオン操作を検出するアクセル操作検出手段を更に備え、
前記充電判定手段は、前記接続状態が前記イン接続である場合に、前記電動発電機が回転され前記蓄電手段が充電されるか否かを更に判定し、
前記制御手段は、前記異常判定手段によって前記所定種類の異常があると判定され、且つ前記充電判定手段によって前記イン接続である場合に前記蓄電手段が充電されないと判定され、且つ前記アクセル操作検出手段によって前記オン操作が検出されないと判定された場合に、前記変速機構を前記入力軸及び前記出力軸間が切り離されるニュートラルにした後、前記接続状態が前記イン接続に切り替わるように前記切替手段を制御すると共に、前記電動発電機へ供給すべき供給電圧に応じて前記内燃機関の回転数を上げる
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。

【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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【公開番号】特開2013−107415(P2013−107415A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−251590(P2011−251590)
【出願日】平成23年11月17日(2011.11.17)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】