移動体及びその制御方法

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【発明の名称】	移動体及びその制御方法
【発明者】	【氏名】灘光博
【要約】	【課題】エンジンや第１のモータなどに異常が発生し、二次電池の充電量が減少している場合に、移動距離を延ばすことができるようにする。【解決手段】異常検出判定部２７２ａはエンジン１５０やモータＭＧ１などについて異常検出がされたか否かを判定する。充電量判定部２７２ｂはバッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下となったか否かを判定する。所定値Ｓre以下であった場合、モータ動力性能低減部２７２ｃが充電量ＳＯＣを基にして、用意されたマップからモータＭＧ２の最大回転数Ｒmaxを求める。その最大回転数Ｒmaxは、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが減少するのに比例して下がっていくように設定されている。モータ動力性能低減部２７２ｃはモータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値が最大回転数Ｒmaxを上回っているか否かを判定し、上回っている場合には、回転数ＲＥＶ２が最大回転数Ｒmaxと等しくなるような、モータＭＧ２の目標トルクＴ２tagを算出し、モータ主制御ＣＰＵ２６２に対し、モータＭＧ２に関するトルク指令値としてＴ２req＝Ｔ２tagを出力する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】出力軸を有するエンジンと、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸に結合された第１のモータと、前記駆動軸に結合された第２のモータと、前記第１及び第２のモータとの間で電力のやりとりが可能な二次電池と、前記エンジン、前記第１及び第２のモータ、並びに前記二次電池を制御することが可能な制御装置と、を備える移動体であって、前記制御装置は、前記エンジンまたは前記第１のモータに関連した異常を検出した場合、前記エンジン、並びに前記第１及び第２のモータのうち、前記第２のモータのみを動作するよう制御すると共に、前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が所定値以下である場合、前記充電量の減少に応じて前記第２のモータの動力性能を低減させるよう、前記第２のモータを制御することを特徴とする移動体。
【請求項２】請求項１に記載の移動体において、前記制御装置は、前記第２のモータの動力性能として、前記第２のモータの最大出力、前記第２のモータの最大回転数、及び前記第２のモータの最大トルクのうち、少なくとも１つを低減させるよう、前記第２のモータを制御することを特徴とする移動体。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の移動体において、前記制御装置は、前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が前記所定値以下になるまでは、前記第２のモータの動力性能を低減しないよう、前記第２のモータを制御することを特徴とする移動体。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のうちの任意の１つに記載の移動体において、前記制御装置は、前記第２のモータの動力性能を所定の程度まで低減した後は、前記充電量の減少に関わらず、前記第２のモータの動力性能をそれ以上低減しないことを特徴とする移動体。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のうちの任意の１つに記載の移動体において、前記制御装置は、前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が前記所定値以下である場合であっても、前記第２のモータが回生動作を行う場合には、前記第２のモータの動力性能を低減しないよう、前記第２のモータを制御することを特徴とする移動体。
【請求項６】出力軸を有するエンジンと、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸に結合された第１のモータと、前記駆動軸に結合された第２のモータと、前記第１及び第２のモータとの間で電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える移動体の制御方法であって、（ａ）前記エンジンまたは前記第１のモータに関連した異常を検出する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で前記異常を検出した場合、前記エンジン、並びに前記第１及び第２のモータのうち、前記第２のモータのみを動作するよう制御する工程と、（ｃ）前記工程（ａ）で前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が所定値以下であるか否かを判定する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）で前記充電量が所定値以下であると判定した場合、前記充電量の減少に応じて前記第２のモータの動力性能を低減させるよう、前記第２のモータを制御する工程と、を備える移動体の制御方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン、第１のモータ及び第２のモータを備えるハイブリッド車両等の移動体に関し、特に、エンジンまたは第１のモータなどに異常が生じた場合における第２のモータの制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジン及びモータを動力源とするハイブリッド車両が提案されており（例えば特開平９－４７０９４に記載の技術等）、ハイブリッド車両の一種としていわゆるパラレルハイブリッド車両がある。パラレルハイブリッド車両では、エンジンから出力された動力は、第１のモータを有する動力調整装置を介することにより、その一部が駆動軸に伝達され、残余の動力が第１のモータにより電力として回生される。この電力はバッテリに充電されたり、エンジン以外の動力源としての第２のモータを駆動するのに用いられる。このようなハイブリッド車両は、上述の動力の伝達過程において、第１及び第２のモータを制御することによって、エンジンから出力された動力を任意の回転数及びトルクで駆動軸に出力することができる。駆動軸から出力すべき要求出力に関わらずエンジンは運転効率の高い運転ポイントを選択して運転することができるため、ハイブリッド車両は、エンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性及び排気浄化性に優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなハイブリッド車両において、上述したエンジンや第１のモータなどに異常が生じた場合、後述するように、エンジン１５０を動力源として車両を走行させることは不可能となる。また、第１のモータで電力を回生することもできなくなってしまうため、バッテリに電力を充電することもできなくなる。そのよう場合においてバッテリの充電量が減少してくると、如何にして走行距離を延ばしながらハイブリッド車両を走行させるかが問題となる。
【０００４】なお、この種の技術に関連するものとしては、例えば、特開平１０－２４８１０４号公報に記載のものが挙げれらる。かかる既提案例では、モータのみを動力源とする電気自動車において、バッテリの充電量が減少してほとんど走行ができなくなった場合に、他の車両や歩行者等の邪魔にならないように、短距離だけ移動可能となるようにしている。
【０００５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、エンジンや第１のモータなどに異常が発生し、二次電池の充電量が減少している場合に、移動距離を延ばすことが可能な移動体及びその制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の移動体は、出力軸を有するエンジンと、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸に結合された第１のモータと、前記駆動軸に結合された第２のモータと、前記第１及び第２のモータとの間で電力のやりとりが可能な二次電池と、前記エンジン、前記第１及び第２のモータ、並びに前記二次電池を制御することが可能な制御装置と、を備える移動体であって、前記制御装置は、前記エンジンまたは前記第１のモータに関連した異常を検出した場合、前記エンジン、並びに前記第１及び第２のモータのうち、前記第２のモータのみを動作するよう制御すると共に、前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が所定値以下である場合、前記充電量の減少に応じて前記第２のモータの動力性能を低減させるよう、前記第２のモータを制御することを要旨とする。
【０００７】また、本発明の制御方法は、出力軸を有するエンジンと、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸に結合された第１のモータと、前記駆動軸に結合された第２のモータと、前記第１及び第２のモータとの間で電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える移動体の制御方法であって、（ａ）前記エンジンまたは前記第１のモータに関連した異常を検出する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で前記異常を検出した場合、前記エンジン、並びに前記第１及び第２のモータのうち、前記第２のモータのみを動作するよう制御する工程と、（ｃ）前記工程（ａ）で前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が所定値以下であるか否かを判定する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）で前記充電量が所定値以下であると判定した場合、前記充電量の減少に応じて前記第２のモータの動力性能を低減させるよう、前記第２のモータを制御する工程と、を備えることを要旨とする。
【０００８】エンジンまたは第１のモータに関連して異常が生じた場合、エンジンを動力源として移動体を移動させることができない。そこで、本発明の移動体または制御方法では、エンジンまたは第１のモータに関連した異常を検出した場合、第２のモータのみを動作するよう制御している。また、エンジンまたは第１のモータに関連して異常が生じた場合、第１のモータで電力を回生して二次電池に充電させることができない。そこで、本発明の移動体または制御方法では、異常を検出した後に、二次電池の充電量が所定値以下である場合、充電量の減少に応じて第２のモータの動力性能を低減させるよう、第２のモータを制御している。
【０００９】従って、本発明の移動体または制御方法によれば、エンジンまたは第１のモータに関連した異常が発生し、二次電池の充電量が減少している場合でも、充電量の減少に応じて第２のモータの動力性能を低減させているので、その分、第２のモータで消費される電力を少なくすることができる。これにより、二次電池の充電量の減少する割合も緩やかになるので、その分、移動体の移動距離を延ばすことできる。
【００１０】本発明の移動体において、前記制御装置は、前記第２のモータの動力性能として、前記第２のモータの最大出力、前記第２のモータの最大回転数、及び前記第２のモータの最大トルクのうち、少なくとも１つを低減させるよう、前記第２のモータを制御することが好ましい。
【００１１】このように、第２のモータの動力性能として、第２のモータの最大出力、前記第２のモータの最大回転数、及び前記第２のモータの最大トルクのうち、少なくとも１つを低減させるよう、第２のモータを制御することによって、第２のモータで消費される電力を抑えることができる。
【００１２】本発明の移動体において、前記制御装置は、前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が前記所定値以下になるまでは、前記第２のモータの動力性能を低減しないよう、前記第２のモータを制御することが好ましい。
【００１３】このように構成することによって、移動体は、例え、移動中に上記した異常が発生した場合でも、二次電池の充電量が上記所定値を上回る場合には、第２のモータの動力性能は低減されていないので、引き続き運転者の要求通りの移動が可能となり、緊急回避をスムーズに行うことができる。
【００１４】本発明の移動体において、前記制御装置は、前記第２のモータの動力性能を所定の程度まで低減した後は、前記充電量の減少に関わらず、前記第２のモータの動力性能をそれ以上低減しないことが好ましい。
【００１５】このように構成することにより、第２のモータの動力性能を必要以上に低減することがなくなり、移動体の最低限の移動を保証することが可能となる。
【００１６】本発明の移動体において、前記制御装置は、前記異常を検出した後に、前記二次電池の充電量が前記所定値以下である場合であっても、前記第２のモータが回生動作を行う場合には、前記第２のモータの動力性能を低減しないよう、前記第２のモータを制御することが好ましい。
【００１７】このように、エンジンまたは第１のモータに関連した異常が発生し、二次電池の充電量が減少している場合でも、第２のモータが回生動作を行う場合には、第２のモータの動力性能を低減しないようにすることにより、第２のモータは通常通りの動力性能で回生動作を行うことができるため、電力を十分に回生することができ、その回生した電力を二次電池に充電して、二次電池の充電量を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．ハイブリッド車両の全体構成Ｂ．ハイブリッド車両の基本動作Ｃ．制御システムの構成Ｄ．異常検出時のモータ走行：Ｄ－１．制御装置の構成：Ｄ－２．異常検出時のモータ走行制御処理：Ｅ．変形例Ｅ－１．変形例１：Ｅ－２．変形例２：Ｅ－３．変形例３：Ｅ－４．変形例４：【００１９】Ａ．ハイブリッド車両の全体構成：図１は本発明の一実施例としてのシフト制御装置を含むハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は、エンジン１５０と、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、の３つの原動機を備えている。ここで、「モータ／ジェネレータ」とは、モータとしても機能し、また、ジェネレータとしても機能する原動機を意味している。なお、以下では簡単のため、これらを単に「モータ」と呼ぶ。車両の制御は、制御システム２００によって行われる。
【００２０】制御システム２００は、メインＥＣＵ２１０と、ブレーキＥＣＵ２２０と、バッテリＥＣＵ２３０と、エンジンＥＣＵ２４０とを有している。各ＥＣＵは、マイクロコンピュータや、入力インタフェース、出力インタフェースなどの複数の回路要素が１つの回路基板上に配置された１ユニットとして構成されたものである。メインＥＣＵ２１０は、モータ制御部２６０とマスタ制御部２７０とを有している。マスタ制御部２７０は、３つの原動機１５０，ＭＧ１，ＭＧ２の出力の配分などの制御量を決定する機能を有している。
【００２１】動力システム３００は、エンジン１５０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、駆動回路１９１，１９２と、システムメインリレー１９３と、バッテリ１９４とを有している。
【００２２】エンジン１５０は、通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転はエンジンＥＣＵ２４０により制御されている。エンジンＥＣＵ２４０は、マスタ制御部２７０からの指令に従って、エンジン１５０の燃料噴射量その他の制御を実行する。
【００２３】モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期電動機として構成されており、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２，１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１３１，１４１が巻回されたステータ１３３，１４３とを備える。ステータ１３３，１４３はケース１１９に固定されている。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１４３に巻回された三相コイル１３１，１４１は、それぞれ駆動回路１９１，１９２を介し、システムメインリレー１９３を経て、バッテリ１９４に接続されている。システムメインリレー１９３は、バッテリ１９４と駆動回路１９１，１９２との接続または切り離しを行うリレースイッチである。システムメインリレー１９３はマスタ制御部２７０によって制御される。また、バッテリ１９４からの電力はシステムメインリレー１９３を経て補機（図示せず）にも供給されている。
【００２４】駆動回路１９１，１９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを１対ずつ備えたトランジスタインバータである。駆動回路１９１，１９２はモータ制御部２６０によって制御される。モータ制御部２６０からの制御信号によって駆動回路１９１，１９２のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９４とモータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。モータＭＧ１，ＭＧ２はバッテリ１９４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を力行と呼ぶ）、ロータ１３２，１４２が外力により回転している場合には三相コイル１３１，１４１の両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ１９４を充電することもできる（以下、この動作状態を回生と呼ぶ）。
【００２５】エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸は、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１と、リングギヤ１２２と、プラネタリピニオンギヤ１２３を有するプラネタリキャリア１２４と、から構成されている。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０のクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１３０はクランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータＭＧ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１２９とデファレンシャルギア１１４とを介して車軸１１２および車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。
【００２６】制御システム２００は、車両全体の制御を実現するために種々のセンサを用いており、例えば、運転者によるアクセルの踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ１６５、シフトレバーの位置（シフトポジション）を検出するシフトポジションセンサ１６７、ブレーキの踏み込み圧力を検出するためのブレーキセンサ１６３、バッテリ１９４の充電状態を検出するためのバッテリセンサ１９６、およびモータＭＧ２の回転数を測定ための回転数センサ１４４などを利用している。リングギヤ軸１２６と車軸１１２はチェーンベルト１２９によって機械的に結合されているため、リングギヤ軸１２６と車軸１１２の回転数の比は一定である。従って、リングギヤ軸１２６に設けられた回転数センサ１４４によって、モータＭＧ２の回転数のみでなく、車軸１１２の回転数も検出することができる。また、センサではないが、イグニッションキー１６２を回すことにより動力システム３００の起動／停止を行うためのイグニッションスイッチ１６１なども利用している。
【００２７】Ｂ．ハイブリッド車両の基本的動作：ハイブリッド車両の基本的な動作を説明するために、以下ではまず、プラネタリギヤ１２０の動作について説明する。プラネタリギヤ１２０は、上述した３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転数が決定されると残りの回転軸の回転数が決まるという性質を有している。各回転軸の回転数の関係は次式（１）の通りである。
【００２８】
Ｎｃ＝Ｎｓ×ρ／（１＋ρ）＋Ｎｒ×１／（１＋ρ） …（１）
【００２９】ここで、Ｎｃはプラネタリキャリア軸１２７の回転数、Ｎｓはサンギヤ軸１２５の回転数、Ｎｒはリングギヤ軸１２６の回転数である。また、ρは次式で表される通り、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比である。
【００３０】ρ＝［サンギヤ１２１の歯数］／［リングギヤ１２２の歯数］
【００３１】また、３つの回転軸のトルクは、回転数に関わらず、次式（２），（３）で与えられる一定の関係を有する。
【００３２】
Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ） …（２）
Ｔｒ＝Ｔｃ×１／（１＋ρ）＝Ｔｓ／ρ …（３）
【００３３】ここで、Ｔｃはプラネタリキャリア軸１２７のトルク、Ｔｓはサンギヤ軸１２５のトルク、Ｔｒはリングギヤ軸１２６のトルクである。
【００３４】本実施例のハイブリッド車両は、このようなプラネタリギヤ１２０の機能により、種々の状態で走行することができる。例えば、ハイブリッド車両が走行を始めた比較的低速な状態では、エンジン１５０を停止したまま、モータＭＧ２を力行することにより車軸１１２に動力を伝達して走行する。同様にエンジン１５０をアイドル運転したまま走行することもある。
【００３５】走行開始後にハイブリッド車両が所定の速度に達すると、制御システム２００はモータＭＧ１を力行して出力されるトルクによってエンジン１５０をモータリングして始動する。このとき、モータＭＧ１の反力トルクがプラネタリギヤ１２０を介してリングギヤ１２２にも出力される。
【００３６】エンジン１５０を運転してプラネタリキャリア軸１２７を回転させると、上式（１）～（３）を満足する条件下で、サンギヤ軸１２５およびリングギヤ軸１２６が回転する。リングギヤ軸１２６の回転による動力はそのまま車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。サンギヤ軸１２５の回転による動力は第１のモータＭＧ１で電力として回生することができる。一方、第２のモータＭＧ２を力行すれば、リングギヤ軸１２６を介して車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに動力を出力することができる。
【００３７】定常運転時には、エンジン１５０の出力が、車軸１１２の要求動力（すなわち車軸１１２の回転数×トルク）とほぼ等しい値に設定される。このとき、エンジン１５０の出力の一部はリングギヤ軸１２６を介して直接車軸１１２に伝えられ、残りの出力は第１のモータＭＧ１によって電力として回生される。回生された電力は、第２のモータＭＧ２がリングギヤ軸１２６を回転させるトルクを発生するために使用される。この結果、車軸１１２を所望の回転数で所望のトルクで駆動することが可能である。
【００３８】車軸１１２に伝達されるトルクが不足する場合には、第２のモータＭＧ２によってトルクをアシストする。このアシストのための電力には、第１のモータＭＧ１で回生した電力およびバッテリ１４９に蓄えられた電力が用いられる。このように、制御システム２００は、車軸１１２から出力すべき要求動力に応じて２つのモータＭＧ１，ＭＧ２の運転を制御する。
【００３９】本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０を運転したまま後進することも可能である。エンジン１５０を運転すると、プラネタリキャリア軸１２７は前進時と同方向に回転する。このとき、第１のモータＭＧ１を制御してプラネタリキャリア軸１２７の回転数よりも高い回転数でサンギヤ軸１２５を回転させると、上式（１）から明らかな通り、リングギヤ軸１２６は後進方向に反転する。制御システム２００は、第２のモータＭＧ２を後進方向に回転させつつ、その出力トルクを制御して、ハイブリッド車両を後進させることができる。
【００４０】プラネタリギヤ１２０は、リングギヤ１２２が停止した状態で、プラネタリキャリア１２４およびサンギヤ１２１を回転させることが可能である。従って、車両が停止した状態でもエンジン１５０を運転することができる。例えば、バッテリ１９４の充電量が少なくなれば、エンジン１５０を運転し、第１のモータＭＧ１を回生運転することにより、バッテリ１９４を充電することができる。車両が停止しているときに第１のモータＭＧ１を力行すれば、そのトルクによってエンジン１５０をモータリングし、始動することができる。
【００４１】Ｃ．制御システムの構成：図２は、実施例における制御システム２００のより詳細な構成を示すブロック図である。マスタ制御部２７０は、マスタ制御ＣＰＵ２７２と、電源制御回路２７４とを含んでいる。また、モータ制御部２６０は、モータ主制御ＣＰＵ２６２と、２つのモータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ制御するための２つのモータ制御ＣＰＵ２６４，２６６とを有している。各ＣＰＵは、それぞれ図示しないＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入力ポートと出力ポートを備えており、これらとともに１チップマイクロコンピュータを構成している。
【００４２】マスタ制御ＣＰＵ２７２は、動力システム３００の起動を制御したり、３つの原動機１５０，ＭＧ１，ＭＧ２の回転数やトルクの配分等の制御量を決定し、他のＣＰＵやＥＣＵに各種の要求値を供給して、各原動機の駆動を制御したりする機能を有している。この制御のために、マスタ制御ＣＰＵ２７２には、イグニッションスイッチ信号ＩＧや、アクセル開度を示すアクセルポジション信号ＡＰや、シフトポジションを示すシフトポジション信号ＳＰ１，ＳＰ２等が供給されると共に、システムメインリレー１９３等に対しては起動信号ＳＴを出力する。なお、シフトポジションセンサ１６７やアクセルセンサ１６５などは、必要に応じて２重化されている。
【００４３】電源制御回路２７４は、バッテリ１９４の高圧直流電圧をメインＥＣＵ２１０内の各回路用の低圧直流電圧に変換するためのＤＣＤＣコンバータである。この電源制御回路２７４は、マスタ制御ＣＰＵ２７２の異常を監視する監視回路としての機能も有している。
【００４４】エンジンＥＣＵ２４０は、マスタ制御ＣＰＵ２７２から与えられたエンジン出力要求値ＰＥreq に応じてエンジン１５０を制御する。エンジンＥＣＵ２４０からは、エンジン１５０の回転数ＲＥＶenがマスタ制御ＣＰＵ２７２にフィードバックされる。
【００４５】モータ主制御ＣＰＵ２６２は、マスタ制御ＣＰＵ２７２から与えられたモータＭＧ１，ＭＧ２に関するトルク要求値Ｔ１req，Ｔ２reqに応じて、２つのモータ制御ＣＰＵ２６４，２６６にそれぞれ電流要求値Ｉ１req，Ｉ２reqを供給する。モータ制御ＣＰＵ２６４，２６６は、電流要求値Ｉ１req，Ｉ２reqに従って駆動回路１９１，１９２をそれぞれ制御して、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数センサからは、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数ＲＥＶ１，ＲＥＶ２がモータ主制御ＣＰＵ２６２にフィードバックされている。なお、モータ主制御ＣＰＵ２６２からマスタ制御ＣＰＵ２７２には、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数ＲＥＶ１，ＲＥＶ２や、バッテリ１９４から駆動回路１９１，１９２への電流値ＩＢなどがフィードバックされている。
【００４６】バッテリＥＣＵ２３０は、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣを監視して、マスタ制御ＣＰＵ２７２に供給する。マスタ制御ＣＰＵ２７２は、この充電量ＳＯＣを考慮して各原動機の出力を決定する。すなわち、充電が必要な場合には、走行に必要な出力よりも大きい動力をエンジン１５０に出力させて、その一部を第１のモータＭＧ１による充電動作に配分する。
【００４７】ブレーキＥＣＵ２２０は、図示しない油圧ブレーキと、第２のモータＭＧ２による回生ブレーキとのバランスを取る制御を行う。この理由は、このハイブリッド車両では、ブレーキ時に第２のモータＭＧ２による回生動作が行われてバッテリ１９４が充電されるからである。具体的には、ブレーキＥＣＵ２２０は、ブレーキセンサ１６３からのブレーキ圧力ＢＰに基づいて、マスタ制御ＣＰＵ２７２に回生要求値ＲＥＧreq を入力する。マスタ制御ＣＰＵ２７２は、この要求値ＲＥＧreq に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の動作を決定して、ブレーキＥＣＵ２２０に回生実行値ＲＥＧpracをフィードバックする。ブレーキＥＣＵ２２０は、この回生実行値ＲＥＧpracと回生要求値ＲＥＧreq の差分と、ブレーキ圧力ＢＰとに基づいて、油圧ブレーキによるブレーキ量を適切な値に制御する。
【００４８】以上のように、マスタ制御ＣＰＵ２７２は、各原動機１５０，ＭＧ１，ＭＧ２の出力を決定して、それぞれの制御を担当するＥＣＵ２４０やＣＰＵ２６４，２６６に要求値を供給する。ＥＣＵ２４０やＣＰＵ２６４，２６６は、この要求値応じて各原動機を制御する。この結果、ハイブリッド車両は、走行状態に応じて適切な動力を車軸１１２から出力して走行することができる。また、ブレーキ時には、ブレーキＥＣＵ２２０とマスタ制御ＣＰＵ２７２とが協調して、各原動機や油圧ブレーキの動作を制御する。この結果、電力を回生しつつ、運転者に違和感をあまり感じさせないブレーキングを実現することができる。
【００４９】４つのＣＰＵ２７２，２６２，２６４，２６６は、いわゆるウォッチドッグパルスＷＤＰを用いて互いの異常を監視し、ＣＰＵに異常が発生してウォッチドッグパルスが停止した場合には、そのＣＰＵにリセット信号ＲＥＳを供給してリセットさせる機能を有している。なお、マスタ制御ＣＰＵ２７２の異常は、電源制御回路２７４によっても監視されている。
【００５０】異常履歴登録回路２８０には、アクセルセンサ１６５やシフトポジションセンサ１６７の異常発生の履歴が登録される。また、異常履歴登録回路２８０の入力ポートには、マスタ制御ＣＰＵ２７２とモータ主制御ＣＰＵ２６２との間で送受信されるリセット信号ＲＥＳ１，ＲＥＳ２が入力されている。異常履歴登録回路２８０は、これらのリセット信号ＲＥＳ１，ＲＥＳ２が発生すると、これを内部のメモリに格納する。
【００５１】なお、マスタ制御ＣＰＵ２７２と異常履歴登録回路２８０とは、双方向通信配線２１４を介して互いに各種の要求や通知を行うことができる。また、マスタ制御ＣＰＵ２７２とモータ主制御ＣＰＵ２６２の間にも双方向通信配線２１２が設けられている。
【００５２】Ｄ．異常検出時のモータ走行：Ｄ－１．制御装置の構成：図３は異常検出時におけるモータ走行を制御するための制御装置の構成を示すブロック図である。マスタ制御ＣＰＵ２７２は、異常検出判定部２７２ａとしての機能と、充電量判定部２７２ｂとしての機能と、モータ動力性能低減部２７２ｃとしての機能と、を有している。異常検出判定部２７２ａは、エンジンＥＣＵ２４０またはモータ主制御ＣＰＵ２６２から出力された信号に基づいて、エンジン１５０またはモータＭＧ１に関連して異常検出がされたか否かを判定する。充電量判定部２７２ｂは、バッテリＥＣＵ２３０から出力された信号に基づいて、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値以下になったか否かを判定する。モータ動力性能低減部２７２ｃは、異常が検出され、充電量ＳＯＣが所定値以下となった場合に、第２のモータの動力性能を低減するよう、モータ主制御ＣＰＵ２６２にモータ制御の指示を出す。
【００５３】Ｄ－２．異常検出時のモータ走行制御処理：図４は図３に示す制御装置による異常検出時のモータ走行制御処理の処理手順を示すフローチャートである。図４に示す処理が開始されると、マスタ制御ＣＰＵ２７２の異常検出判定部２７２ａは、エンジンＥＣＵ２４０から出力される信号とモータ主制御ＣＰＵ２６２から出力される信号を入力し、これらの信号を基にして、エンジン１５０自体やそれに関連する部分（例えば、エンジンＥＣＵ２４０）について異常検出がされたか否か、または、モータＭＧ１自体やそれに関連する部分（例えば、駆動回路１９１や第１モータ制御ＣＰＵ２６４など）について異常検出がされたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、何れについても異常検出がされていないと判定したときは、マスタ制御ＣＰＵ２７２は、通常の処理によって、エンジン出力要求値ＰＥreqやモータＭＧ１，ＭＧ２に関するトルク要求値Ｔ１req，Ｔ２reqを算出し、エンジンＥＣＵ２４０やモータ主制御ＣＰＵ２６２に与える。一方、何れかについて異常検出がされたと判定した場合は、マスタ制御ＣＰＵ２７２は、後述するような異常検出時の処理を行う。
【００５４】エンジン１５０やモータＭＧ１などに異常が発生した場合、ハイブリッド車両では、次のような不具合が生じる。即ち、エンジン１５０またはそれに関連する部分に異常が発生すると、エンジン１５０がストールするため、ハイブリッド車両では、エンジン１５０を動力源とした走行は不可能となってしまう。
【００５５】また、ハイブリッド車両では、エンジン１５０は間欠運転されるため、走行中であっても、エンジン１５０が停止する場合があるが、そのようなエンジン停止中に、モータＭＧ１またはそれに関連する部分に異常が発生した場合も、エンジン１５０を動力源とした走行はできなくなってしまう。
【００５６】なぜなら、ハイブリッド車両では、モータＭＧ１等に異常が生じても、エンジンが動作していれば、逆起発電によるバッテリレス走行が可能であるが、エンジン停止中にモータＭＧ１等に異常が発生すると、もはや、モータＭＧ１によるモータリングによってエンジン１５０を始動することができなくなるため、エンジン１５０を用いた逆起発電によるバッテリレス走行も不可能となるからである。
【００５７】また、エンジン１５０やモータＭＧ１などに異常が発生すると、ハイブリッド車両では、モータＭＧ１で電力を回生することも不可能となるため、バッテリ１９４に電力を充電することもできなくなってしまう。
【００５８】そこで、このような不具合に対処するために、ステップＳ１０２において、異常検出がされたと判定した場合、マスタ制御ＣＰＵ２７２は、まず、充電量判定部２７２ｂが、バッテリＥＣＵ２３０から出力された信号に基づいて、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下になったか否かを判定する（ステップＳ１０６）。バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓreを上回っていれば、バッテリ１９４に十分な余裕があるため、何ら制限を設けることなく、そのバッテリ１９４に蓄えられた電力を用いてモータＭＧ２を駆動し、モータＭＧ２によるモータ走行を行うようにする。
【００５９】具体的には、モータ動力性能低減部２７２ｃは、アクセルセンサ１６５から出力されたアクセルポジション信号ＡＰを基にして、運転者によって要求された要求出力Ｐtagを算出し、さらに、モータ主制御ＣＰＵ２６２から出力されたモータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値と、算出した要求出力Ｐtagとから、要求トルクＴtagを算出する（ステップＳ１０８）。モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２は、車軸１１２の回転数、延いては車速と比例しているため、要求出力Ｐtagと現在の回転数ＲＥＶ２の商として、運転者によって要求された要求トルクＴtagを算出することができる。
【００６０】次に、モータ動力性能低減部２７２ｃは、エンジンＥＣＵ２４０に対し、エンジン出力要求値として、ＰＥreq＝０を出力すると共に、モータ主制御ＣＰＵ２６２に対し、モータＭＧ１に関するトルク指令値として、Ｔ１req＝０を出力し、モータＭＧ２に関するトルク指令値として、Ｔ２req＝Ｔtagを出力する。
【００６１】これにより、エンジン１５０及びモータＭＧ１は共に停止状態となり、モータＭＧ２のみがトルクＴtagを出力するよう制御される。この結果、ハイブリッド車両は、モータＭＧ２のみによってモータ走行されることになり、しかも、運転者の要求通りの出力を出すことができる。
【００６２】一方、ステップＳ１０６において、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下であった場合は、バッテリ１９４にそれほど余裕がないため、後述するような制限を設けて、モータＭＧ２で消費される電力を抑えた上で、モータＭＧ２によるモータ走行を行うようにする。
【００６３】具体的には、モータ動力性能低減部２７２ｃが、充電量判定部２７２ｂから得たバッテリ１９４の充電量ＳＯＣを基にして、予め用意されたマップから、モータＭＧ２の最大回転数Ｒmaxを求める（ステップＳ１１２）。
【００６４】図５に、そのようなバッテリ１９４の充電量ＳＯＣとモータＭＧ２の最大回転数Ｒmaxとの関係を表すマップの一例を示す。図５において、横軸はバッテリ１９４の充電量ＳＯＣであり、縦軸はモータＭＧ２の最大回転数Ｒmaxである。図５に示すように、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓreを上回っている場合は、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２は何ら制限されていないが、所定値Ｓre以下の場合は、最大回転数Ｒmaxが設定され、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２は、後述するように、その最大回転数Ｒmax以下に制限される。しかも、その最大回転数Ｒmaxは、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが減少するのに比例して下がっていくように設定されている。そして、最終的に、その最大回転数Ｒmaxが所定値Ｒreminになると、充電量ＳＯＣが減少しても、もはやそれ以上下がることはない。
【００６５】こうして、図５に示すようなマップから、モータＭＧ２の最大回転数Ｒmaxを求めると、次に、モータ動力性能低減部２７２ｃは、モータ主制御ＣＰＵ２６２から出力されたモータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値が、その求めた最大回転数Ｒmaxを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１１４）。判定の結果、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値が最大回転数Ｒmax以下である場合には、制限内であるので、運転者の要求通りの出力を出しても問題はない。従って、モータ動力性能低減部２７２ｃは、前述したステップＳ１０８，Ｓ１１０の処理を行って、運転者の要求に従った出力でモータ走行を行う。
【００６６】しかし、判定の結果、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値が最大回転数Ｒmaxを上回っている場合には、制限内になるよう、モータＭＧ２の制御を行う。具体的には、モータ動力性能低減部２７２ｃは、まず、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値が最大回転数Ｒmaxと等しくなるような、モータＭＧ２の目標トルクＴ２tagを算出する（ステップＳ１１６）。例えば、比例積分制御（ＰＩ制御）において用いられる比例積分によって、モータＭＧ２の目標トルクＴ２tagを算出する。即ち、回転数ＲＥＶ２の値と最大回転数Ｒmaxとの偏差に所定の比例定数をかけて得られる比例項と、上記偏差の時間積分値に所定の比例定数をかけて得られる積分項と、の和から、モータＭＧ２の目標トルクＴ２tagを求めるのである。
【００６７】次に、モータ動力性能低減部２７２ｃは、エンジンＥＣＵ２４０に対し、エンジン出力要求値として、ＰＥreq＝０を出力すると共に、モータ主制御ＣＰＵ２６２に対し、モータＭＧ１に関するトルク指令値として、Ｔ１req＝０を出力し、モータＭＧ２に関するトルク指令値としては、Ｔ２req＝Ｔ２tagを出力する。
【００６８】これにより、エンジン１５０及びモータＭＧ１は共に停止状態となり、モータＭＧ２のみが目標トルクであるトルクＴ２tagを出力するよう制御される。この結果、ハイブリッド車両は、モータＭＧ２のみによってモータ走行され、しかも、最大回転数Ｒmaxを上回っていたモータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値が、その最大回転数Ｒmaxに近づくよう制御されるので、運転者がそれ以上の出力を要求していたとしても、最終的に、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２の値は、最大回転数Ｒmax以下に制限される。
【００６９】このようにして、モータ動力性能低減部２７２ｃがエンジンＥＣＵ２４０やモータ主制御ＣＰＵ２６２に要求値や指令値を出力すると、処理は再びステップＳ１０６に戻り、上述したと同様の処理が繰り返される。
【００７０】以上説明したように、本実施例によれば、ハイブリッド車両の走行中に、エンジン１５０やモータＭＧ１などについて異常が発生した場合でも、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓreを上回っていて、バッテリ１９４に十分余裕がある場合には、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２は何ら制限をされないので、モータＭＧ２のみによって運転者の要求に従った走行を行うことができる。そのため、異常が発生した後も、緊急避難をスムーズに行うことができる。
【００７１】また、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下であって、バッテリ１９４に余裕がない場合には、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２は最大回転数Ｒmax以下に制限され、しかも、その最高回転数Ｒmaxは充電量ＳＯＣが減少するのに伴って低くなっていくので、充電量ＳＯＣが減少すればするほど、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２も抑えられ、モータＭＧ２で消費される電力を少なくすることができる。この結果、時間に対して充電量ＳＯＣが減少する割合も緩やかになるので、その分、ハイブリッド車両の走行距離を伸ばすことが可能となる。
【００７２】また、設定したモータＭＧ２の最大回転数Ｒmaxが低下して所定値Ｒreminになると、充電量ＳＯＣが減少しても、もはやそれ以上低下することはないため、ハイブリッド車両の最低限の走行を保証することができる。
【００７３】さて、以上説明したように、エンジン１５０やモータＭＧ１などについて異常が発生し、しかも、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下であって、バッテリ１９４に余裕がない場合において、バッテリ１９４に蓄えられた電力を用いてモータＭＧ２を駆動する場合には、モータＭＧ２に対し上記したような制限を設けて、モータＭＧ２で消費される電力を抑えるようにしていた。しかしながら、そのように、異常が発生しバッテリ１９４に余裕がない場合であっても、モータＭＧ２で電力を消費するのではなく、逆に、モータＭＧ２で電力を回生するような場合には、その電力をバッテリ１９４に充電して、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣを高めることができるので、モータＭＧ２に対し上記したような制限を設ける必要はない。
【００７４】そこで、本実施例においては、マスタ制御ＣＰＵ２７２が、ステップＳ１０２において異常検出がされたと判定し、しかも、ステップＳ１０６においてバッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下であると判定した場合であっても、ブレーキ時など、モータＭＧ２が回生動作を行う場合には、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２に何ら制限を加えないようにしている。その結果、モータＭＧ２は、通常通りの動力性能で、回生動作を行うことができるため、電力を十分に回生することができ、バッテリ１９４に充電することができる。
【００７５】Ｅ．変形例：なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７６】Ｅ－１．変形例１：上記した実施例では、図５に示したように、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２を制限する最大回転数Ｒmaxは、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが減少するのに比例して下がっているが、比例する必要は必ずしもなく、少なくとも、充電量ＳＯＣの減少に応じて、最大回転数Ｒmaxが下がる傾向にあれば、どのように変化しても構わない。
【００７７】Ｅ－２．変形例２：上記した実施例では、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下となった場合、最大回転数Ｒmaxを設定し、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２がその最大回転数Ｒmax以下となるようにモータＭＧ２を制御することにより、制限をかけているが、これに代えて、最高速度を設定し、ハイブリッド車両の速度がその最高速度以下となるようにモータＭＧ２を制御するようにしても良い。この場合、上記した最高速度は、最大回転数Ｒmaxの場合と同様に、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが減少するのに伴って下がるように設定される。
【００７８】Ｅ－３．変形例３：上記した実施例では、バッテリ１９４の充電量ＳＯＣが所定値Ｓre以下となった場合、モータＭＧ２の回転数ＲＥＶ２に対して制限をかけるようにしているが、本発明は、これに限定されるものではなく、モータＭＧ２のトルクに対して制限をかけるようにしても良し、モータＭＧ２の出力に対して制限をかけるようにしても良い。
【００７９】例えば、モータＭＧ２のトルクに対して制限をかける場合は、最大トルクを設定し、モータＭＧ２のトルクがその最大トルク以下となるようにモータＭＧ２を制御すると共に、その最大トルクを充電量ＳＯＣの減少に応じて下がるよう設定すれば良い。
【００８０】また、モータＭＧ２の出力に対して制限をかける場合も、同様に、最大出力を設定し、モータＭＧ２の出力がその最大出力以下となるようにモータＭＧ２を制御すると共に、その最大出力を充電量ＳＯＣの減少に応じて下がるように設定すれば良い。
【００８１】また、その他の方法として、制限率ｘ％（但し、ｘ＜１００）を設定し、運転者によって要求された要求出力Ｐtagや要求トルクＴtagに対して、モータＭＧ２からは、その要求出力Ｐtagや要求トルクＴtagのｘ％の出力やトルクしか出力しないように、モータＭＧ２を制御し、その制限率ｘの値を充電量ＳＯＣの減少に応じて下がるように設定するようにしても良い。
【００８２】Ｅ－４．変形例４：上記した実施例では、動力調整装置としてモータＭＧ１とプラネタリアギアを用いて、エンジンの動力を車軸と第１のモータＭＧ１とに分配するいわゆる機械分配式のハイブリッド車両について説明したが、本発明は、動力調整装置として、プラネタリアギアを用いずに、対ロータ構成であるモータＭＧ１のみを用いて、電気的にエンジンの動力を分配するいわゆる電気分配式のハイブリッド車両にも適用可能である。この場合のモータＭＧ１は、通常のロータであるインナロータの他に、ケースに固定されたステータではなく、回転可能なアウタロータを有しており、対ロータ構成となっている。なお、このような電気分配式のハイブリッド車両については、例えば本出願人により開示された特開平９－４６９６５号公報に開示されているので、ここではその説明は省略する。
【００８３】また、そのほか、エンジンの出力軸に結合するエンジン始動発電機を第１のモータとし、エンジンの出力軸及び駆動軸に直接またはプラネタリギヤを介して結合する駆動／回生用モータを第２のモータとするハイブリッド車両などにも、本発明を適用することができる。
【００８４】また、上記した実施例では、エンジンの発生した動力から、第１のモータの発電に要する動力を機械的または電気的に分配し、残りの動力を駆動軸に出力する、いわゆるパラレルタイプのハイブリッド車両について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、エンジンの発生した動力を第１のモータで発電し、その発電した電力で第２のモータを駆動して駆動軸に動力を出力する、いわゆるシリーズタイプのハイブリッド車両にも適用可能である。
【００８５】また、本発明は、車両の他、飛行機、船舶などの種々の移動体に適用可能である。すなわち、本発明は、エンジン、第１のモータを有する動力調整装置、及び第２のモータを備えた移動体に適用可能である。さらに、本発明は、移動体以外の制御にも適用することが可能である。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】	平成１２年５月１０日（２０００．５．１０）
【代理人】	【識別番号】１０００９６８１７【弁理士】【氏名又は名称】五十嵐孝雄（外３名）
【公開番号】	特開２００１－３２０８０６（Ｐ２００１－３２０８０６Ａ）
【公開日】	平成１３年１１月１６日（２００１．１１．１６）
【出願番号】	特願２０００－１３６９４８（Ｐ２０００－１３６９４８）