JP2003319507A - ハイブリッドシステム、ハイブリッドシステムの制御方法およびハイブリッドシステムの制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 - Google Patents

ハイブリッドシステム、ハイブリッドシステムの制御方法およびハイブリッドシステムの制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体

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JP2003319507A
JP2003319507A JP2002117529A JP2002117529A JP2003319507A JP 2003319507 A JP2003319507 A JP 2003319507A JP 2002117529 A JP2002117529 A JP 2002117529A JP 2002117529 A JP2002117529 A JP 2002117529A JP 2003319507 A JP2003319507 A JP 2003319507A
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voltage
capacitor
motor
inverter
power supply
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JP2002117529A
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Tsutomu Matsuki
務 松木
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド自動車のクランキング時に駆動
モータを駆動するインバータの入力側に設けられたコン
デンサを簡単、かつ、低コストな構成で充電可能なハイ
ブリッドシステムを提供する。 【解決手段】 ハイブリッドシステム100において
は、ハイブリッド自動車のクランキング時、スタータ2
3はエンジン22を起動し、エンジン22は駆動モータ
21を回転し、駆動モータ21は発電する。また、制御
装置30は、直流電源10の出力電圧V1、およびコン
デンサ12の両端の電圧V2をそれぞれ電圧センサー1
1,13から受け、電圧V1と電圧V2との差が所定値
よりも大きいとき駆動モータ21が発電した電力により
コンデンサ12を充電するようにインバータ14を制御
する。そして、電圧V1と電圧V2との差が所定値より
も小さくなると、制御装置30はシステムリレー20を
オンする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ハイブリッド自
動車に搭載されるハイブリッドシステム、ハイブリッド
システムの制御方法、およびハイブリッドシステムの制
御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録
したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】最近、環境に配慮した自動車としてハイ
ブリッド自動車(Hybrid Vehicle)が大
きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車
は、一部、実用化されている。
【0003】このハイブリッド自動車は、従来のエンジ
ンに加え、直流電源とインバータとインバータによって
駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つま
り、エンジンを駆動することにより動力源を得るととも
に、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流
に変換し、その変換した交流によりモータを回転するこ
とによって動力源を得るものである。
【0004】このようなハイブリッド自動車は、図6に
示すモータ駆動装置110を搭載している。図6を参照
して、モータ駆動装置110は、直流電源111と、シ
ステムリレー112,114と、抵抗113と、コンデ
ンサ115と、インバータ116と、駆動モータ117
とを備える。
【0005】直流電源111は、システムリレー112
および抵抗113、またはシステムリレー114を介し
て直流電圧をコンデンサ115に供給する。コンデンサ
115は、直流電源111からの直流電圧を平滑化し、
その平滑化した直流電圧を入力電圧としてインバータ1
16に供給する。
【0006】インバータ116は、コンデンサ115か
ら供給された直流電圧を制御装置(図示せず)からの信
号に基づいてスイッチングして交流電圧に変換し、その
変換した交流電圧により所定のトルクを発生するように
駆動モータ117を駆動する。
【0007】ハイブリッド自動車においては、始動時、
モータ駆動装置110により駆動モータ117を駆動
し、駆動モータ117によって発生された所定のトルク
を駆動輪に伝達する。この場合、コンデンサ115の充
電量が少ないと、始動時にシステムリレー114をオン
すると、直流電源111から出力される直流電圧V1と
コンデンサ115の両端の電圧V2との差が大きいた
め、直流電源111からコンデンサ115に突入電流が
流れ、それによってシステムリレー114の接点寿命を
短くしてしまう可能性があった。
【0008】そこで、このような問題を解決するため
に、ハイブリッド自動車の始動時には、直流電源111
からコンデンサ115への突入電流を防止するために、
システムリレー114をオフしたまま、システムリレー
112をオンして抵抗113を介して直流電源111か
らコンデンサ115に直流電圧を供給してコンデンサ1
15を充電し、直流電源111からの直流電圧V1とコ
ンデンサ115の両端の電圧V2との差が小さくなった
時点で、システムリレー112をオフし、システムリレ
ー114をオンして直流電源111からコンデンサ11
5に直流電圧を供給することが行なわれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示した
従来の方法では、直流電源111からコンデンサ115
への突入電流を防止するためには、システムリレー11
2および抵抗113が別途必要になり、部品点数を少な
くしてハイブリッド自動車の低コスト化を図ることが困
難であるという問題がある。
【0010】図6に示すシステムリレー112および抵
抗113を用いずにインバータに入力電圧を供給するコ
ンデンサをプリチャージする方法が特開平5−3366
11号公報に記載されている。特開平5−336611
号公報には図7に示す電気システム200が開示されて
いる。図7を参照して、電気システム200は、主電池
210と、主スイッチ220と、ヒューズ230と、コ
ンデンサ240と、インバータ250と、車輪駆動用の
交流電動機260と、補助スイッチ270と、DC−D
Cコンバータ280と、補助電池290と、直流負荷3
00とを備える。
【0011】電気システム200においては、直流電源
210は、主スイッチ220がオンされると直流電圧を
ヒューズ230を介してコンデンサ240に供給し、コ
ンデンサ240は、直流電圧を平滑化してインバータ2
50に供給する。インバータ250は、直流電圧をスイ
ッチングして交流電圧に変換し、その変換した交流電圧
により交流電動機260を駆動する。
【0012】また、電気システム200においては、補
助スイッチ270、DC−DCコンバータ280、補助
電池290および直流負荷300から成る電気系統がコ
ンデンサ240、インバータ250および交流電動機2
60から成る電気系統と並列に接続されている。そし
て、DC−DCコンバータ280は、補助スイッチ27
0がオンされると、直流電源210からの直流電圧に基
づいて補助電池290を充電する。また、DC−DCコ
ンバータ280は、補助電池290を充電した後、補助
電池290からの直流電圧に基づいてコンデンサ240
を充電する。すなわち、DC−DCコンバータ280
は、補助電池290を充電する回路と、コンデンサ24
0を充電する回路とから成る。補助電池290は、直流
負荷300に直流電圧を供給する。
【0013】電気自動車が起動されると、電気システム
200においては、補助スイッチ270がオンされる。
そして、DC−DCコンバータ280は、直流電源21
0からの直流電圧を用いて補助電池290を充電する。
補助電池290の充電が完了すると、補助スイッチ27
0がオフされ、DC−DCコンバータ280は、補助電
池290からの直流電圧を用いてコンデンサ240を充
電する。
【0014】その後、コンデンサ240の充電が完了す
ると、主スイッチ220がオンされ、コンデンサ240
は、直流電源210からの直流電圧を平滑化して直流電
圧をインバータ250に供給する。そして、インバータ
250は、直流電圧を交流電圧に変換して交流電動機2
60を駆動する。
【0015】したがって、電気システム200において
は、交流電動機260を駆動する直流電源210、コン
デンサ240およびインバータ250から成る電気系統
と別の電気系統であるDC−DCコンバータ280およ
び補助電池290を用いてインバータ250の入力側に
設けられたコンデンサ240が充電される。
【0016】そうすると、特開平5−336611号公
報に開示された従来の電気システムにおいては、電気自
動車の始動時に交流電動機を駆動するインバータの入力
側に設けられたコンデンサを充電するには、昇圧機能と
降圧機能とを兼ね備えたDC−DCコンバータが必要で
ある。その結果、高価なDC−DCコンバータを用いな
ければならず、低コストな電気システムを実現すること
ができないという問題がある。
【0017】そこで、この発明は、かかる問題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、ハイブリッ
ド自動車のクランキング時に駆動モータを駆動するイン
バータの入力側に設けられたコンデンサを簡単、かつ、
低コストな構成で充電可能なハイブリッドシステムを提
供することである。
【0018】また、この発明の別の目的は、ハイブリッ
ド自動車のクランキング時に駆動モータを駆動するイン
バータの入力側に設けられたコンデンサを簡単、かつ、
低コストな構成で充電可能なハイブリッドシステムの制
御方法を提供することである。
【0019】さらに、この発明の別の目的は、ハイブリ
ッド自動車のクランキング時に駆動モータを駆動するイ
ンバータの入力側に設けられたコンデンサを簡単、か
つ、低コストな構成で充電可能なハイブリッドシステム
の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを
記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供する
ことである。
【0020】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明によれば、ハイブリッドシステムは、ハイブリッド自
動車に搭載されるハイブリッドシステムであって、エン
ジンを始動する始動用モータと、エンジンと接続された
モータジェネレータと、モータジェネレータを駆動する
インバータと、インバータに入力電圧を与えるコンデン
サとを備え、コンデンサは、ハイブリッド自動車のクラ
ンキング時、始動用モータがエンジンを始動することに
よりモータジェネレータが発電した電力によって充電さ
れる。
【0021】好ましくは、ハイブリッドシステムは、始
動用モータに電圧を与える第1の電源と、モータジェネ
レータに電圧を与える第2の電源とをさらに備え、モー
タジェネレータは、クランキング時、第1の電源からの
電圧を利用して回転する。
【0022】より好ましくは、ハイブリッドシステム
は、第2の電源からコンデンサへの電圧の供給を制御す
るシステムリレーをさらに備え、システムリレーは、コ
ンデンサが所定のプリチャージ状態に達したときオンさ
れる。
【0023】さらに、好ましくは、ハイブリッドシステ
ムは、第2の電源から出力される第1の電圧を検出する
第1の電圧センサーと、コンデンサの両端の第2の電圧
を検出する第2の電圧センサーと、第1の電圧と第2の
電圧との差が所定値よりも小さいときシステムリレーを
オフからオンに切替える制御回路とをさらに備える。
【0024】さらに、好ましくは、所定値は、第2の電
源からコンデンサまでの抵抗値に基づいて決定される。
【0025】さらに、好ましくは、第1の電源は、第2
の電源に比較して低圧である。この発明によれば、制御
方法は、ハイブリッド自動車のクランキング時における
制御方法であって、始動用モータによってエンジンを起
動する第1のステップと、起動されたエンジンによりモ
ータジェネレータを回転する第2のステップと、モータ
ジェネレータが回転することにより発電した電力を用い
て、モータジェネレータを駆動するインバータに入力電
圧を供給するコンデンサを充電する第3のステップとを
備える。
【0026】好ましくは、モータジェネレータは、始動
用モータに与えられる電圧により回転される。
【0027】より好ましくは、制御方法は、コンデンサ
が所定のプリチャージ状態に達したか否かを検出する第
4のステップと、プリチャージ状態に達したとき、直流
電源からコンデンサへの電圧の供給を制御するシステム
リレーをオフからオンに切替える第5のステップとをさ
らに備える。
【0028】さらに、好ましくは、直流電源から出力さ
れる第1の電圧とコンデンサの両端の第2の電圧との差
が所定値よりも小さいか否かを検出することにより、コ
ンデンサが所定のプリチャージ状態に達したか否かを検
出する。
【0029】この発明によれば、ハイブリッド自動車の
クランキング時における制御をコンピュータに実行させ
るためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能
な記録媒体は、始動用モータによってエンジンを起動す
る第1のステップと、起動されたエンジンによりモータ
ジェネレータを回転する第2のステップと、モータジェ
ネレータが回転することにより発電した電力を用いて、
モータジェネレータを駆動するインバータに入力電圧を
供給するコンデンサを充電する第3のステップとをコン
ピュータに実行させるためのプログラムを記録したコン
ピュータ読取り可能な記録媒体である。
【0030】好ましくは、モータジェネレータは、始動
用モータに与えられる電圧により回転される。
【0031】より好ましくは、コンピュータに実行させ
るためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能
な記録媒体は、コンデンサが所定のプリチャージ状態に
達したか否かを検出する第4のステップと、プリチャー
ジ状態に達したとき、直流電源からコンデンサへの電圧
の供給を制御するシステムリレーをオフからオンに切替
える第5のステップとをさらにコンピュータに実行させ
る。
【0032】さらに、好ましくは、直流電源から出力さ
れる第1の電圧とコンデンサの両端の第2の電圧との差
が所定値よりも小さいか否かを検出することにより、コ
ンデンサが所定のプリチャージ状態に達したか否かを検
出する。
【0033】したがって、この発明によれば、直流電源
から出力される電圧と、モータジェネレータを駆動する
インバータの入力側に設けられたコンデンサの両端の電
圧との差が所定値よりも小さくなるまで、ハイブリッド
自動車のクランキング時にスタータでエンジンを起動し
てモータジェネレータを回転することによりモータジェ
ネレータで発電させ、モータジェネレータが発電した交
流電圧を用いてコンデンサを充電するので、従来のよう
に高価なDC−DCコンバータ、またはシステムリレー
および抵抗を別途設けなくても直流電源からコンデンサ
への突入電流の発生を防止できる。
【0034】
【発明の実施の形態】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返さない。
【0035】図1を参照して、この発明の実施の形態に
よるハイブリッドシステム100は、直流電源10,2
5と、電圧センサー11,13と、コンデンサ12と、
インバータ14と、システムリレー20,24と、駆動
モータ21と、エンジン22と、スタータ23と、電流
センサー26と、制御装置30とを備える。なお、駆動
モータ21は、「モータジェネレータ」とも言う。
【0036】直流電源10,25は、ニッケル水素また
はリチウムイオン等の二次電池から成る。直流電源10
は、たとえば、36Vの直流電圧を出力する。また、直
流電源25は、たとえば、12Vの直流電圧を出力す
る。直流電源10,25は、これらの電圧値以外の直流
電圧を出力してもよいが、直流電源25は、直流電源1
0よりも低い直流電圧を出力する。
【0037】電圧センサー11は、直流電源10から出
力される直流電圧V1を検出し、その検出した直流電圧
V1を制御装置30へ出力する。コンデンサ12は、シ
ステムリレー20がオンされると直流電源10からの直
流電圧を受け、その受けた直流電圧を平滑化してインバ
ータ14に供給する。電圧センサー13は、コンデンサ
12の両端の電圧V2を検出し、その検出した電圧V2
を制御装置30へ出力する。
【0038】インバータ14は、U相アーム15と、V
相アーム16と、W相アーム17とから成る。U相アー
ム15、V相アーム16、およびW相アーム17は、電
源ラインとアースとの間に並列に設けられる。
【0039】U相アーム15は、直列接続されたNPN
トランジスタQ3,Q4から成り、V相アーム16は、
直列接続されたNPNトランジスタQ5,Q6から成
り、W相アーム17は、直列接続されたNPNトランジ
スタQ7,Q8から成る。また、各NPNトランジスタ
Q3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側か
らコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれ
ぞれ接続されている。
【0040】各相アームの中間点は、駆動モータ21の
各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、駆動
モータ21は、3相の永久磁石モータであり、U,V,
W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成
され、U相コイルの他端がNPNトランジスタQ3,Q
4の中間点に、V相コイルの他端がNPNトランジスタ
Q5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がNPNトラ
ンジスタQ7,Q8の中間点にそれぞれ接続されてい
る。
【0041】電流センサー26は、駆動モータ21の各
相を流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出した
モータ電流MCRTを制御装置30へ出力する。
【0042】制御装置30は、電圧センサー13により
検出された電圧V2と、電流センサー26により検出さ
れたモータ電流MCRTと、トルク指令値TRとに基づ
いて、後述する方法によりインバータ14のNPNトラ
ンジスタQ3〜Q8をスイッチング制御して駆動モータ
21の駆動を制御する。また、制御装置30は、ハイブ
リッド自動車のクランキング時におけるコンデンサ12
の充電を制御し、電圧センサー11により検出された電
圧V1と電圧センサー13により検出された電圧V2と
に基づいてインバータ14への直流電圧の供給を制御す
る。
【0043】システムリレー20は、電圧センサー11
により検出された電圧V1と電圧センサー13により検
出された電圧V2との差が所定値よりも小さいとき、制
御装置30からの信号RSによりオンされ、直流電源1
0から出力された直流電圧をコンデンサ12に供給す
る。駆動モータ21は、入出力軸を介してエンジン22
と接続され、ハイブリッド自動車のクランキング時にエ
ンジン21が起動されることにより発電し、その発電し
た電力によりインバータ14を介してコンデンサ12を
充電する。また、駆動モータ21は、インバータ14に
より駆動されたとき所定のトルクを発生し、その発生し
たトルクを駆動輪(図示せず)に伝達する。エンジン2
2は、スタータ23により起動されると入出力軸を介し
て駆動モータ21を回転する。スタータ23(「始動モ
ータ」とも言う。)は、入出力軸を介してエンジン22
と接続され、システムリレー24がオンされると直流電
源25からの直流電圧によりエンジン22を起動する。
なお、エンジン22とスタータ23との接続は、ピニオ
ンギアタイプおよびベルトタイプのいずれで行なわれて
も良く、一般的には、どんな方法で行なわれてもよい。
【0044】システムリレー24は、イグニッションキ
ー(図示せず)のオンに応じて、オンされ、直流電源2
5からの直流電圧をスタータ23に供給する。直流電源
25は、直流電圧を出力する。
【0045】図2は、制御装置30の機能ブロック図で
ある。図2を参照して、制御装置30は、トルク制御部
31と、充電制御部32とを含む。トルク制御部31
は、トルク指令値TR、直流電源10の出力電圧V1、
モータ電流MCRT、モータ回転数MRNおよびインバ
ータ入力電圧V2に基づいて、後述する方法によりイン
バータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8をオン・オ
フするためのPWM(Pulese Width Mo
dulation)信号を生成し、その生成したPWM
信号をインバータ14へ出力する。
【0046】充電制御部32は、イグニッションキーが
オンされるとハイブリッド自動車がクランキングされた
ことを示す信号KRを外部に設けられたECU(Ele
ctrical Control Unit)から受
け、その受けた信号KRに応じて電圧センサー11から
の電圧V1と電圧センサー13からの電圧V2との差を
演算する。そして、充電制御部32は、演算した差が所
定値よりも大きいとき駆動モータ21によって発電され
た交流電圧を直流電圧に変換するようにインバータ14
のNPNトランジスタQ4,Q6,Q8をスイッチング
制御するためのPWC信号を生成してインバータ14へ
出力する。
【0047】この場合、充電制御部32は、駆動モータ
21のV相で発電されるときインバータ14のNPNト
ランジスタQ4,Q8をオンし、駆動モータ21のU相
で発電されるときインバータ14のNPNトランジスタ
Q6,Q8をオンし、駆動モータ21のW相で発電され
るときインバータ14のNPNトランジスタQ4,Q6
をオンするためのPWC信号を生成する。つまり、充電
制御部32は、駆動モータ21が発電するとき、駆動モ
ータ21により発電された交流電圧を直流電圧に変換す
るようにインバータ14を制御する。
【0048】また、充電制御部32は、演算した差が所
定値よりも小さいときシステムリレー20をオンするた
めの信号RSを生成してシステムリレー20に出力す
る。
【0049】図3を参照して、トルク制御部31は、モ
ータ制御用相電圧演算部40と、インバータ用PWM信
号変換部42とを含む。
【0050】モータ制御用相電圧演算部40は、インバ
ータ14への入力電圧V2を電圧センサー13から受
け、駆動モータ21の各相に流れるモータ電流MCRT
を電流センサー26から受け、トルク指令値TRを外部
ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部
40は、これらの入力される信号に基づいて、駆動モー
タ21の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計
算した結果をインバータ用PWM信号変換部42へ供給
する。インバータ用PWM信号変換部42は、モータ制
御用相電圧演算部40から受けた計算結果に基づいて、
実際にインバータ14の各NPNトランジスタQ3〜Q
8をオン・オフするPWM信号を生成し、その生成した
PWM信号をインバータ14の各NPNトランジスタQ
3〜Q8へ供給する。
【0051】これにより、各NPNトランジスタQ3〜
Q8は、スイッチング制御され、駆動モータ21が指令
されたモータトルクを出すように駆動モータ21の各相
に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電
流が制御され、トルク指令値に応じたモータトルクが出
力される。
【0052】このようにして、制御装置30のトルク制
御部31は、外部のECUから入力されたトルク指令値
によって指定されたトルクを駆動モータ21が発生する
ようにインバータ14を制御する。これにより、駆動モ
ータ21は、トルク指令値によって指定されたトルクを
発生する。
【0053】図4を参照して、ハイブリッド自動車のク
ランキング時におけるハイブリッドシステム100の動
作について説明する。クランキング時における動作がス
タートすると、イグニッションキーIGがオンされ(ス
テップS1)、トルク指令値TRが「0」に設定される
(ステップS2)。そして、ステップS1においてイグ
ニッションキーIGがオンされたことに応じてシステム
リレー24がオンされ、直流電源25から直流電圧が供
給されると、スタータ23はオンされる(ステップS
3)。
【0054】その後、スタータ23は始動し(ステップ
S4)、エンジン22を起動する。制御装置30に含ま
れる充電制御部32は、イグニッションキーIGがオン
されたことに応じて、ハイブリッド自動車がクランキン
グされたことを示す信号KRを外部ECUから受け、信
号KRに応じて電圧センサー11からの電圧V1と電圧
センサー13からの電圧V2との差を演算し、その演算
した差(電圧V1と電圧V2との差の絶対値|V1−V
2|を言う。)が所定値αよりも小さいか否かを判定す
る(ステップS5)。演算された差が所定値αよりも小
さいとき、システムリレー20をオンしても直流電源1
0からコンデンサ12に突入電流が流れないので、充電
制御部32は、システムリレー20をオンするための信
号RSを生成してシステムリレー20へ出力する。そし
て、システムリレー20は、充電制御部32からの信号
RSに応じてオンされる(ステップS6)。
【0055】そうすると、直流電源10は、直流電圧を
コンデンサ12に供給し、コンデンサ12は、直流電源
10からの直流電圧を平滑化してインバータ14に供給
する。一方、制御装置30のトルク制御部31は、トル
ク指令値TR、直流電源10の出力電圧V1、モータ電
流MCRT、モータ回転数MRNおよびインバータ入力
電圧V2に基づいて、上述したように駆動モータ21が
トルク指令値TRによって指定されたトルクを発生する
ようにインバータ14のNPNトランジスタQ3〜Q8
をスイッチング制御するためのPWM信号を生成してイ
ンバータ14へ出力する。
【0056】これにより、インバータ14は、コンデン
サ12から供給された直流電圧を交流電圧に変換して駆
動モータ21を駆動する。そして、駆動モータ21/エ
ンジン22が始動されたか否かが判定され(ステップS
7)、駆動モータ21/エンジン22が始動されたと
き、駆動モータ21/エンジン22を起動するシーケン
スが終了する(ステップS8)。一方、ステップS7に
おいて駆動モータ21/エンジン22が始動されていな
いと判定されたとき、駆動モータ21が発生すべきトル
クをΔTだけ増加させ(ステップS9)、その後、ステ
ップS7が繰返し行なわれる。
【0057】ステップS5において、電圧V1と電圧V
2との差が所定値αよりも小さくないと判定されたと
き、駆動モータ21/エンジン22が始動されたか否か
が判定され(ステップS10)、駆動モータ21/エン
ジン22が始動されていると判定されたときステップS
5に戻る。一方、ステップS10において駆動モータ2
1/エンジン22が始動されていないと判定されたと
き、スタータ動作が継続される(ステップS11)。ス
テップS5において、電圧V1と電圧V2との差が所定
値αよりも小さいと判定された場合のみシステムリレー
20がオンされて駆動モータ21が起動される。したが
って、ステップS5において電圧V1と電圧V2との差
が所定値αよりも小さくないと判定されたときシステム
リレー20がオンされることはないので、ステップS1
0においては、通常、駆動モータ21/エンジン22は
始動されていないと判定され、スタータ動作が継続され
る。
【0058】この場合、スタータ23がエンジン22を
起動すると、エンジン22は駆動モータ21を回転さ
せ、駆動モータ21は発電する。一方、充電制御部32
は、駆動モータ21で発電された交流電圧を直流電圧に
変換するためにインバータ14のNPNトランジスタQ
4,Q6,Q8をスイッチング制御するためのPWC信
号を生成してインバータ14へ出力する。そして、NP
NトランジスタQ4,Q6,Q8は、PWC信号によっ
てスイッチング制御され、駆動モータ21のV相で発電
されるときNPNトランジスタQ4,Q8がオンされ、
駆動モータ21のU相で発電されるときNPNトランジ
スタQ6,Q8がオンされ、駆動モータ21のW相で発
電されるときNPNトランジスタQ4,Q6がオンされ
る。これにより、インバータ14は、駆動モータ21が
発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直
流電圧によりコンデンサ12を充電する。
【0059】スタータ動作が継続された後、ステップS
5に戻り、直流電源10から出力される電圧V1とコン
デンサ12の両端の電圧V2との差が所定値よりも小さ
いか否かが繰返し判定される。そして、その判定結果に
応じて、上述したステップS6〜S9の動作またはステ
ップS10,S11の動作が繰返し行なわれる。
【0060】なお、所定値αは、直流電源10からコン
デンサ12までの抵抗値に応じて決定される。直流電源
10からコンデンサ12への突入電流は、直流電源10
からコンデンサ12までの抵抗値に依存するからであ
る。
【0061】このように、ハイブリッド自動車の起動
時、ハイブリッドシステム100においては、直流電源
10から出力される電圧V1とインバータ14の入力側
に設けられたコンデンサ12の両端の電圧V2との差が
所定値αよりも小さいか否かが判定され、電圧V1と電
圧V2との差が所定値αよりも小さい場合に限り、シス
テムリレー20がオンされてインバータ14により駆動
モータ21が駆動される。一方、電圧V1と電圧V2と
の差が所定値αよりも小さくないとき、駆動モータ21
はエンジン22により回転されて発電し、その発電した
電力によりコンデンサ12を充電する。電圧V1と電圧
V2との差が所定値αよりも小さくなるとシステムリレ
ー20がオンされて駆動モータ21がトルクを発生する
ように駆動される。
【0062】したがって、この発明によるハイブリッド
システム100においては、直流電源10から出力され
る電圧V1とコンデンサ12の両端の電圧V2との差が
所定値αよりも小さい場合に限りシステムリレー20が
オンされるので、従来のように突入電流の発生を防止す
るためのDC−DCコンバータ、またはシステムリレー
および抵抗を別途設けなくても直流電源10からコンデ
ンサ12への突入電流の発生を防止できる。
【0063】上述した充電制御部32は、具体的には図
5に示すブロック図から成る。図5を参照して、充電制
御部32は、CPU(Central Process
ing Unit)321と、RAM(Random
Access Memory)322と、ROM(Re
ad Only Memory)323と、バスBSと
を含む。
【0064】ROM323は、図4を参照して説明した
ハイブリッド自動車のクランキング時におけるハイブリ
ッドシステム100の動作を制御するためのプログラム
を格納する。RAM322は、CPU321が演算処理
を行なう際のワークメモリである。CPU321は、R
OM323に格納されたプログラムをバスBSを介して
読出し、その読出したプログラムに従って電圧センサー
11からの電圧V1と電圧センサー13からの電圧V2
との差を演算し、|V1−V2|<αを判定する。そし
て、CPU321は、|V1−V2|<αが成立しない
と判定したとき、上述したPWC信号を生成してインバ
ータ14へ出力する。また、CPU321は、|V1−
V2|<αが成立すると判定したときシステムリレー2
0をオンするための信号RSを生成してシステムリレー
20へ出力する。
【0065】このように、充電制御部32は、CPU3
21、RAM322、ROM323およびバスBSによ
って容易に構成され、ROM323は、ハイブリッドシ
ステム100の制御をコンピュータ(CPU321)に
実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ
(CPU321)が読取り可能な記録媒体である。
【0066】上述したように、ハイブリッド自動車のク
ランキング時の動作について説明したが、この発明にお
いて「クランキング」とは、イグニッションキーがオン
されてからエンジンが完爆するまでの間を言う。「クラ
ンキング」の意味については、より詳細には、本出願人
により先に出願された特開昭60−173367号公報
に記載されている。
【0067】この発明によれば、ハイブリッドシステム
は、ハイブリッド自動車のクランキング時に、駆動モー
タを駆動するインバータの入力側に設けられたコンデン
サの電圧と直流電源から出力される電圧との差が所定値
よりも大きい場合、エンジンの起動により駆動モータで
発電させ、その発電させた電力によりコンデンサを充電
し、コンデンサの電圧と直流電源から出力される電圧と
の差が所定値よりも小さくなるとシステムリレーをオン
して所定のトルクを発生するように駆動モータを駆動す
るように制御する充電制御部を備えるので、従来のよう
に高価なDC−DCコンバータ、またはシステムリレー
および抵抗を別途設けなくても直流電源からコンデンサ
への突入電流の発生を防止できる。
【0068】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、上記した実施の形態の説明では
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明によるハイブリッドシステムの概略
ブロック図である。
【図2】 図1に示す制御装置の機能ブロック図であ
る。
【図3】 図2に示すトルク制御部の機能を説明するた
めの機能ブロック図である。
【図4】 ハイブリッド自動車のクランキング時におけ
るハイブリッドシステムの動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図5】 図2に示す充電制御部のブロック図である。
【図6】 従来のモータ駆動装置である。
【図7】 電気自動車に搭載される従来の電気システム
である。
【符号の説明】
10,25,111 直流電源、11,13 電圧セン
サー、12,240コンデンサ、14,116,250
インバータ、20,24,112,114システムリ
レー、21,117 駆動モータ、22 エンジン、2
3 スタータ、26 電流センサー、30 制御装置、
31 トルク制御部、32 充電制御部、40 モータ
制御用相電圧演算部、42 インバータ用PWM信号変
換部、100 ハイブリッドシステム、110 モータ
駆動装置、113 抵抗、200 電気システム、21
0 主電池、220 主スイッチ、230 ヒューズ、
260 交流電動機、270 補助スイッチ、280
DC−DCコンバータ、290 補助電池、300 直
流負荷、321 CPU、322 RAM、323 R
OM、BS バス。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 376 F02D 45/00 376B H02M 7/48 H02M 7/48 L Fターム(参考) 3G084 AA00 BA28 CA01 DA00 EA11 EB08 FA03 5H007 BB06 CA01 CB02 CB05 CC01 CC07 CC09 DA06 DC05 GA03 5H115 PA08 PC06 PG04 PI16 PI21 PO06 PO09 PU08 PU24 PV09 QE01 QN03 QN09 RB22 RE01 SE04 TI05

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハイブリッド自動車に搭載されるハイブ
    リッドシステムであって、 エンジンを始動する始動用モータと、 前記エンジンと接続されたモータジェネレータと、 前記モータジェネレータを駆動するインバータと、 前記インバータに入力電圧を与えるコンデンサとを備
    え、 前記コンデンサは、前記ハイブリッド自動車のクランキ
    ング時、前記始動用モータが前記エンジンを始動するこ
    とにより前記モータジェネレータが発電した電力によっ
    て充電される、ハイブリッドシステム。
  2. 【請求項2】 前記始動用モータに電圧を与える第1の
    電源と、 前記モータジェネレータに電圧を与える第2の電源とを
    さらに備え、 前記モータジェネレータは、前記クランキング時、前記
    第1の電源からの電圧を利用して回転する、請求項1に
    記載のハイブリッドシステム。
  3. 【請求項3】 前記第2の電源から前記コンデンサへの
    電圧の供給を制御するシステムリレーをさらに備え、 前記システムリレーは、前記コンデンサが所定のプリチ
    ャージ状態に達したときオンされる、請求項2に記載の
    ハイブリッドシステム。
  4. 【請求項4】 前記第2の電源から出力される第1の電
    圧を検出する第1の電圧センサーと、 前記コンデンサの両端の第2の電圧を検出する第2の電
    圧センサーと、 前記第1の電圧と前記第2の電圧との差が所定値よりも
    小さいとき前記システムリレーをオフからオンに切替え
    る制御回路とをさらに備える、請求項3に記載のハイブ
    リッドシステム。
  5. 【請求項5】 前記所定値は、前記第2の電源から前記
    コンデンサまでの抵抗値に基づいて決定される、請求項
    4に記載のハイブリッドシステム。
  6. 【請求項6】 前記第1の電源は、前記第2の電源に比
    較して低圧である、 請求項2から請求項5のいずれか1項に記載のハイブリ
    ッドシステム。
  7. 【請求項7】 ハイブリッド自動車のクランキング時に
    おける制御方法であって、 始動用モータによってエンジンを起動する第1のステッ
    プと、 前記起動されたエンジンによりモータジェネレータを回
    転する第2のステップと、 前記モータジェネレータが回転することにより発電した
    電力を用いて、前記モータジェネレータを駆動するイン
    バータに入力電圧を供給するコンデンサを充電する第3
    のステップとを備える制御方法。
  8. 【請求項8】 前記モータジェネレータは、前記始動用
    モータに与えられる電圧により回転される、請求項7に
    記載の制御方法。
  9. 【請求項9】 前記コンデンサが所定のプリチャージ状
    態に達したか否かを検出する第4のステップと、 前記プリチャージ状態に達したとき、直流電源から前記
    コンデンサへの電圧の供給を制御するシステムリレーを
    オフからオンに切替える第5のステップとをさらに備え
    る、請求項8に記載の制御方法。
  10. 【請求項10】 前記直流電源から出力される第1の電
    圧と前記コンデンサの両端の第2の電圧との差が所定値
    よりも小さいか否かを検出することにより、前記コンデ
    ンサが前記所定のプリチャージ状態に達したか否かを検
    出する、請求項9に記載の制御方法。
  11. 【請求項11】 ハイブリッド自動車のクランキング時
    における制御をコンピュータに実行させるためのプログ
    ラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であ
    って、 始動用モータによってエンジンを起動する第1のステッ
    プと、 前記起動されたエンジンによりモータジェネレータを回
    転する第2のステップと、 前記モータジェネレータが回転することにより発電した
    電力を用いて、前記モータジェネレータを駆動するイン
    バータに入力電圧を供給するコンデンサを充電する第3
    のステップとをコンピュータに実行させるためのプログ
    ラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
  12. 【請求項12】 前記モータジェネレータは、前記始動
    用モータに与えられる電圧により回転される、請求項1
    1に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム
    を記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
  13. 【請求項13】 前記コンデンサが所定のプリチャージ
    状態に達したか否かを検出する第4のステップと、 前記プリチャージ状態に達したとき、直流電源から前記
    コンデンサへの電圧の供給を制御するシステムリレーを
    オフからオンに切替える第5のステップとをさらにコン
    ピュータに実行させる、請求項12に記載のコンピュー
    タに実行させるためのプログラムを記録したコンピュー
    タ読取り可能な記録媒体。
  14. 【請求項14】 前記直流電源から出力される第1の電
    圧と前記コンデンサの両端の第2の電圧との差が所定値
    よりも小さいか否かを検出することにより、前記コンデ
    ンサが前記所定のプリチャージ状態に達したか否かを検
    出する、請求項13に記載のコンピュータに実行させる
    ためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な
    記録媒体。
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