JP2017178054A - ハイブリッド車両の電力制御装置 - Google Patents

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Akira Shimizu
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憲彦 生駒
Norihiko Ikoma
憲彦 生駒
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Hironori Abe
洋則 安部
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Naoki Miyamoto
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Abstract

【課題】昇圧コンバータの温度上昇時に通過電力を制限して保護を図った上で、その時点の車両の走行状態を維持しながら、通過電力の制限に起因するバッテリへの充電量の減少を回避して十分な車両の航続距離を確保できるハイブリッド車両の電力制御装置を提供する。【解決手段】昇圧コンバータに対する電力制限値Ｗlimitが第１の判定値Ｗ1以下のときに（Ｓ１がＹes）、走行モードをパラレルモードに切り換える（Ｓ３）。さらに走行バッテリの充電を要し、且つ電力制限値Ｗlimitが第２の判定値Ｗ2を超えるときには（Ｓ５がＮo）、エンジンによりモータジェネレータを駆動し、その発電電力を昇圧コンバータを経て走行バッテリに充電させる。一方、走行バッテリの充電を要し、且つ電力制限値Ｗlimitが第２の判定値Ｗ2以下のときには（Ｓ５がＹes）、リヤモータを回生制御して回生電力を走行バッテリに充電させる。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の電力制御装置に係り、詳しくは走行バッテリの電力を昇圧して走行モータに供給する変圧装置（昇圧コンバータ）を搭載したハイブリッド車両の電力制御装置に関する。
例えば走行モードとしてシリーズモードとパラレルモードとを切換可能なハイブリッド車両では、走行モータを駆動輪に連結すると共に、クラッチを介してエンジンを同じく駆動輪に連結して構成されている。シリーズモードでは、クラッチを切断してエンジンによりモータジェネレータを駆動し、その発電電力で走行モータを駆動して走行すると共に、余剰電力を走行バッテリに充電し、一方パラレルモードでは、クラッチを接続してエンジンの駆動力、或いはそれに加えて走行モータの駆動力を駆動輪に伝達して走行している。
ところで、例えば特許文献１に記載されているように、近年では走行バッテリの電力をインバータでDC-AC変換するだけでなく、昇圧コンバータで昇圧することにより走行モータやインバータ等の効率向上を図ったハイブリッド車両が実用化されている。昇圧コンバータは走行バッテリからの電力の昇圧のみならず、例えば上記シリーズモードで、モータジェネレータにより発電された電力を降圧する機能も果たし、降圧後の電力が走行バッテリに充電されるようになっている。
特開２００７−３２５３５２号公報
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、昇圧コンバータの過熱防止のために実施される電力制限により、走行バッテリへの充電量が減少して車両の航続距離が短くなるという不具合が生じた。
例えば、昇圧コンバータを通過して昇圧または降圧される電力（以下、通過電力という）の増加、或いは高温の環境下での作動等は、昇圧コンバータを温度上昇させて過熱による機能障害を引き起こす要因になることから、部品保護の観点より所定の高温域では通過電力を制限する対策が採られている。そして、このような電力制限は、走行バッテリから走行モータに供給される電力のみならず、上記シリーズモード等でのモータジェネレータからの発電電力も対象となる。
このため、元々走行バッテリの充電を目的の１つとしてシリーズモードに切り換えたにも拘わらず、肝心のバッテリ充電が達成されない状況が継続してしまう。結果として走行バッテリのＳＯＣ（充電率：State Of Charge）が低下し、この要因は車両の航続距離を短縮させてしまうことにつながった。
本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、その目的とするところは、昇圧コンバータの温度上昇時に通過電力を制限して保護を図った上で、その時点の車両の走行状態を維持しながら、通過電力の制限に起因するバッテリへの充電量の減少を回避して十分な車両の航続距離を確保することができるハイブリッド車両の電力制御装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の電力制御装置は、車両の前輪又は後輪のいずれか一方の車輪を駆動する第１の走行モータと、前記一方の車輪もしくは前記車両の前輪又は後輪のいずれか他方の車輪を、クラッチを介して駆動するエンジンと、前記エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機から前記第１の走行モータ及びバッテリに供給される発電電力を降圧する変圧装置と、前記変圧装置の温度に基づいて該変圧装置の通過電力を制限する電力制限手段と、前記変圧装置の通過電力が制限された場合に、前記クラッチを接続する接続手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。
このように構成したハイブリッド車両の電力制御装置によれば、エンジンにより発電機が駆動され、その発電電力が変圧装置により降圧されて第１の走行モータ及びバッテリに供給される。変圧装置の温度に基づいて通過電力を制限されるとバッテリへの充電量が減少するが、このとき本発明では、クラッチが接続されてエンジンにより一方の車輪もしくは他方の車輪が駆動される。結果として第１の走行モータ側への電力供給が中止されて、昇圧コンバータの通過電力が低下する。
通過電力の低下により変圧装置の温度低下が促され、電力制限手段による電力制限が軽減される。例えば、このときにはバッテリを充電する必要がなくても後に充電を要する場合が生じるが、その時点では変圧装置に対する電力制限が軽減されているため、変圧装置を経てバッテリへの充電が問題なく実施され、バッテリへの充電量の減少を未然に回避可能となる。
その他の態様として、前記他方の車輪を、前記発電機からの発電電力または前記変圧装置により昇圧された前記バッテリからの放電電力の少なくとも一方を供給されて、駆動する第２の走行モータをさらに備えることが好ましい（請求項２）。
この態様によれば、一方の車輪及び他方の車輪をそれぞれ駆動して車両を走行可能となる。
その他の態様として、前記第１の走行モータが駆動する車輪と、前記エンジンが駆動する車輪とを同一とすることが好ましい（請求項３）。
この態様によれば、本発明のハイブリッド車両を２輪駆動車として構成可能となる。
その他の態様として、前記電力制限手段が、前記変圧装置が温度上昇するほど電力制限値を低下側に設定し、該電力制限値に基づき前記変圧装置の通過電力を制限し、前記バッテリの充電率を推定する充電率推定手段と、前記変圧装置の通過電力の制限に応じて前記クラッチを接続する際に、前記充電率推定手段により推定された充電率に基づき前記バッテリの充電を要すると判定し、且つ前記電力制限値が実用的な充電電力の下限に設定された下限判定値を超えていると判定した場合に、前記一方の車輪もしくは他方の車輪を駆動中の前記エンジンに前記発電機を駆動させ、発電電力を前記変圧装置により降圧して前記バッテリに充電するバッテリ充電手段とをさらに備えることが好ましい（請求項４）。
この態様によれば、クラッチを接続する際に、充電率に基づきバッテリの充電を要すると判定され、且つ電力制限値が下限判定値を超えていると判定された場合に、エンジンにより発電機が駆動され、その発電電力が変圧装置で降圧されてバッテリに充電される。従って、バッテリの充電を実施していた場合には、その充電を継続可能となる。
その他の態様として、前記バッテリ充電手段が、前記クラッチを接続する際に、前記充電率推定手段により推定された充電率に基づき前記走行バッテリの充電を要すると判定し、且つ前記電力制限値が前記下限判定値未満であると判定した場合に、前記第１の走行モータを回生制御して回生電力を前記バッテリに充電することが好ましい（請求項５）。
この態様によれば、発電機の発電電力は、バッテリに充電する際に変圧装置の電力制限を受けるため、電力制限値が下限判定値未満の場合には実質的にバッテリを充電不能となる。このような場合に第１の走行モータの回生電力がバッテリに充電され、回生電力は変圧装置を通過しないため、バッテリへの充電量を最大限に増加可能となる。
その他の態様として、前記バッテリ充電手段が、前記エンジンに前記発電機を駆動させる際に前記発電機の駆動負荷分だけ前記エンジンの出力を増加させることが好ましい（請求項６）。
この態様によれば、エンジン出力の増加によりアクセル操作に対応する駆動輪の駆動力が確保され、良好なドライバビリティが保たれる。
その他の態様として、前記バッテリ充電手段が、前記第１の走行モータを回生制御する際に該第１の走行モータの回生負荷分だけ前記エンジンの出力を増加させることが好ましい（請求項７）。
この態様によれば、エンジン出力の増加によりアクセル操作に対応する駆動輪の駆動力が確保され、良好なドライバビリティが保たれる。
本発明のハイブリッド車両の電力制御装置によれば、変圧装置の温度上昇時に通過電力を制限して保護を図った上で、その時点の車両の走行状態を維持しながら、通過電力の制限に起因するバッテリへの充電量の減少を回避して十分な車両の航続距離を確保することができる。
実施形態の電力制御装置が適用されたプラグインハイブリッド車両を示す全体構成図である。 昇圧コンバータの温度Ｔcvtrに基づき電力制限値Ｗlimitを算出するためのマップを示す図である。 車両ＥＣＵにより実行される電力制御ルーチンを示すフローチャートである。 前輪駆動のハイブリッド車両に適用した別例を示す全体構成図である。
以下、本発明をプラグインハイブリッド車両（以下、車両１という）の電力制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の電力制御装置が適用されたプラグインハイブリッド車両を示す全体構成図である。
本実施形態の車両１は、フロントモータ２（第２の走行モータ）の出力またはフロントモータ２及びエンジン３の出力により前輪４（他方の車輪）を駆動し、リヤモータ５（第１の走行モータ）の出力により後輪６（一方の車輪）を駆動するように構成された４輪駆動車である。
前輪４の駆動軸７にはフロントモータ２の出力軸が連結されると共に、クラッチ８を介してエンジン３が連結され、この駆動軸７にはフロントデフ９及び左右の駆動軸１０を介して前輪４が連結されている。フロントモータ２の駆動力、及びクラッチ８を接続したときのエンジン３の駆動力は、駆動軸７、フロントデフ９及び左右の駆動軸１０を経て前輪４に伝達され、前輪４に車両走行のための駆動力を発生させる。エンジン３の出力軸にはモータジェネレータ（発電機）１１が連結され、モータジェネレータ１１はクラッチ８の断接状態に関係なくエンジン３の駆動により任意に発電可能であると共に、クラッチ８の切断時には停止中のエンジン３を始動するスタータとしても機能する。
一方、後輪６の駆動軸１２にはリヤモータ５の出力軸が連結され、この駆動軸１２にはリアデフ１３及び左右の駆動軸１４を介して後輪６が連結されている。リヤモータ５の駆動力は、駆動軸１２、リアデフ１３及び左右の駆動軸１４を経て後輪６に伝達され、後輪６に車両走行のための駆動力を発生させる。
フロントモータ２及びモータジェネレータ１１にはそれぞれインバータ１６，１７が接続され、これらのインバータ１６，１７は昇圧コンバータ（変圧装置）１８に接続されている。リヤモータ５にはインバータ１９が接続され、このインバータ１９と走行バッテリ２０とが昇圧コンバータ１８に接続されている。走行バッテリ２０はリチウムイオン電池等の二次電池から構成され、そのＳＯＣ（充電率）の算出や温度ＴBATの検出を行うバッテリモニタリングユニット２０ａ（充電率推定手段）を内蔵している。
昇圧コンバータ１８を境界としてリア側とフロント側では作動電圧が相違し、リヤモータ５及びインバータ１９は、走行バッテリ２０の電圧（例えば、300V）により作動する仕様に製作されて、走行バッテリ２０と共に低圧回路２１を構成し、フロントモータ２、モータジェネレータ１１及びそれらのインバータ１６，１７は、効率向上を目的としてより高い電圧（例えば、600V）により作動する仕様に製作されて、高圧回路２２を構成している。
昇圧コンバータ１８は、双方の回路２１，２２間で電力が遣り取りされる際に昇圧及び降圧する機能を果たす。例えば、走行バッテリ２０から放電される低圧側の直流電力を昇圧してインバータ１６に供給し、インバータ１６で変換された三相交流電力によりフロントモータ２が駆動されると共に、同じくインバータ１７で変換された三相交流電力によりモータジェネレータ１１がスタータとして機能する。また、モータジェネレータ１１で発電された三相交流電力はインバータ１７により高圧側の直流電力に変換され、その直流電力を昇圧コンバータ１８は降圧して走行バッテリ２０に充電すると共に、昇圧コンバータ１８で降圧された直流電力がインバータ１９により三相交流電力に変換され、その供給を受けてリヤモータ５が駆動される。
なお、同一回路２１，２２内の電力の遣り取りは、昇圧コンバータ１８を介することなく行われる。例えば低圧回路２１側において、走行バッテリ２０から放電された直流電力はインバータ１９により三相交流電力に変換後にリヤモータ５に供給され、逆に回生制御によりリヤモータ５で発電された三相交流電力は、インバータ１９で直流電力に変換されて走行バッテリ２０に充電される。また高圧回路２２側において、モータジェネレータ１１により発電された三相交流電力はインバータ１７で直流電力に変換され、その後にインバータ１６で再び三相交流電力に変換されてフロントモータ２に供給される。
高圧回路２２側の各インバータ１６，１７にはフロントモータＥＣＵ２４が接続され、このフロントモータＥＣＵ２４により各インバータ１６，１７がスイッチングされて、上記のようにフロントモータ２及びモータジェネレータ１１の運転状態が制御される。また、低圧回路２１側のインバータ１９にはリヤモータＥＣＵ２５が接続され、このリヤモータＥＣＵ２５によりインバータ１９がスイッチングされて、上記のようにリヤモータ５の運転状態が制御される。
また、エンジン３にはエンジンＥＣＵ２６が接続され、このエンジンＥＣＵ２６によりエンジン３のスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等が制御されてエンジン３が運転される。
なお、図示はしないが走行バッテリ２０には充電器が備えられ、この充電器を用いて外部電源から供給される電力を任意に走行バッテリ２０に充電可能となっている。
以上のフロントモータＥＣＵ２４、リヤモータＥＣＵ２５及びエンジンＥＣＵ２６は、上位ユニットに相当する車両ＥＣＵ２７に接続されており、各ＥＣＵ２４〜２７は、それぞれ入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等から構成されている。
車両ＥＣＵ２７は、車両１の総合的な制御を行うための制御ユニットであり、この車両ＥＣＵ２７からの指令を受けた下位の各ＥＣＵ２４〜２６により、上記のようなフロントモータ２、モータジェネレータ１１、リヤモータ５、エンジン３の各運転状態が制御される。そのために、車両ＥＣＵ２７の入力側には、走行バッテリ２０のバッテリモニタリングユニット２０ａ、昇圧コンバータ１８の温度Ｔcvtrを検出する温度センサ２８、及び図示しないアクセル開度を検出するアクセル開度センサや車速Ｖを検出する車速センサ等のセンサ類が接続されると共に、フロントモータ２、モータジェネレータ１１、リヤモータ５及びエンジン３の各作動様態が各ＥＣＵ２４〜２６を介して入力される。
車両ＥＣＵ２７の出力側には、上記したフロントモータＥＣＵ２４、リヤモータＥＣＵ２５及びエンジンＥＣＵ２６に加えてクラッチ８及び昇圧コンバータ１８が接続されている。
そして、車両ＥＣＵ２７は、アクセル開度センサ等の上記各種検出量及び作動情報に基づき、車両１の走行モードをＥＶモード、シリーズモード、パラレルモードの間で切り換える。例えば、高速領域のようにエンジン３の効率が高い領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、中低速領域では、走行バッテリ２０のＳＯＣ等に基づきＥＶモードとシリーズモードとの間で切り換える。
ＥＶモードでは、クラッチ８を切断すると共にエンジン３を停止し、走行バッテリ２０からの電力によりフロントモータ２で前輪４を駆動し、リヤモータ５で後輪６を駆動して車両１を走行させる。シリーズモードでは、クラッチ８を切断してエンジン３を前輪４側から切り離した上で、エンジン３を運転してモータジェネレータ１１を駆動し、その発電電力によりフロントモータ２で前輪４を駆動し、リヤモータ５で後輪６を駆動して車両１を走行させると共に、余剰電力を走行バッテリ２０に充電する。
またパラレルモードでは、クラッチ８を接続した上で、エンジン３を運転して駆動力を前輪４に伝達し、エンジン駆動力の不足時には、バッテリ電力を使ってフロントモータ２やリヤモータ５を駆動する。また走行バッテリ２０のＳＯＣの低下により充電が必要なときには、エンジン３によりモータジェネレータ１１を駆動して発電電力を走行バッテリ２０に充電する。
勿論、これらの高圧及び低圧回路２１，２２間での電力の遣り取りの際には、上記のような昇圧コンバータ１８による昇圧及び高圧が行われる。
また、車両ＥＣＵ２７は、上記各種検出量及び作動情報に基づき車両１の走行に必要な総要求出力を算出し、その総要求出力を、ＥＶモード及びシリーズモードではフロントモータ２側とリヤモータ５側とに配分し、パラレルモードではフロントモータ２側とエンジン３側とリヤモータ５側とに配分する。そして、それぞれに配分した要求出力等に基づき、フロントモータ２、リヤモータ５及びエンジン３の各要求トルクを設定し、それぞれの要求トルクを達成するようにフロントモータＥＣＵ２４、リヤモータＥＣＵ２５及びエンジンＥＣＵ２６に指令信号を出力する。
フロントモータＥＣＵ２４及びリヤモータＥＣＵ２５では車両ＥＣＵ２７からの指令信号に基づき、要求トルクを達成するためにフロントモータ２やリヤモータ５の各相のコイルに流すべき目標電流値を算出する。そして、それらの目標電流値に基づき各インバータ１６，１９をスイッチングして要求トルクを達成する。尚、モータジェネレータ１１の発電時も同様であり、フロントモータＥＣＵ２４は負側の要求トルクから求めた目標電流値に基づき、インバータ１７をスイッチングして要求トルクを達成する。
エンジンＥＣＵ２６では車両ＥＣＵ２７からの指令信号に基づき、要求トルクを達成するためのスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等の目標値を算出し、それらの目標値に基づく制御によりエンジン３を運転して要求トルクを達成する。
一方、車両ＥＣＵ２７は昇圧コンバータ１８を制御し、高圧及び低圧回路２１，２２間で遣り取りされる電力を昇圧及び降圧させる。昇圧及び降圧によりフロントモータ２やモータジェネレータ１１及びそれらのインバータ１６，１７等の効率が向上する反面、昇圧コンバータ１８は作動に伴って電力消費する。このため、例えば特に良好な効率が得られるもしくは高出力が必要なフロントモータ２やモータジェネレータ１１の高回転高負荷域で昇圧コンバータ１８を作動させ、それ以外の運転領域では昇圧コンバータ１８を停止させている。
また、昇圧コンバータ１８の通過電力の増加や高温の環境下での作動等は、昇圧コンバータ１８を温度上昇させて機能障害を引き起こす要因になることから、車両ＥＣＵ２７は、昇圧コンバータ１８の温度に応じて通過電力を制限している（電力制限手段）。具体的には、図２に示すマップに基づき、温度センサ２８により検出される昇圧コンバータ１８の温度Ｔcvtrに基づき通過電力の制限値Ｗlimit（以下、電力制限値という）を算出し、その電力制限値Ｗlimitを上限として、例えばモータジェネレータ１１による発電電力を制限することで通過電力を制限している。
図から判るように、温度上昇により昇圧コンバータ１８に機能障害の可能性がある下限温度Ｔ0以上の温度域で電力制限が実施され、昇圧コンバータ１８の温度Ｔcvtrが上昇するほど電力制限値Ｗlimitが低下側に設定されることにより、温度上昇の抑制が図られる。しかしながら、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、シリーズモード中に昇圧コンバータ１８の電力制限が実施されると、走行バッテリ２０への充電量が減少してＳＯＣの低下により車両１の航続距離が短縮するという問題がある。
以上の不具合を鑑みて本発明者は、シリーズモードにおいて昇圧コンバータ１８で制限される電力がリヤモータ５及び走行バッテリ２０に供給される電力であり、その電力中のリヤモータ５への供給電力を減少させれば、その減少分で走行バッテリ２０への充電電力を賄える点に着目した。そして、リヤモータ５の駆動を中止したままシリーズモードを継続すると、モータジェネレータ１１、インバータ１６，１７及びフロントモータ２でそれぞれ生じる効率低下により、エンジン３の駆動力の全てを前輪４に伝達できない点を鑑みて、走行モードをシリーズモードからパラレルモードに切り換えている。以下、この知見に基づき、昇圧コンバータ１８の温度上昇時に車両ＥＣＵ２７により実行される電力制御について説明する。
図３は車両ＥＣＵ２７により実行される電力制御ルーチンを示すフローチャートである。
説明の前提として、現在コンバータ温度Ｔcvtrが下限温度Ｔ0以上であることを受けて、電力制限値Ｗlimitに基づく昇圧コンバータ１８の電力制限が実施されており、走行モードとしてシリーズモードが選択されて車両１が走行中であるものとする。
まず車両ＥＣＵ２７はステップＳ１で、電力制限に適用されている電力制限値Ｗlimitが予め設定された第１の判定値Ｗ1以下であるか否かを判定する。第１の判定値Ｗ1は、走行バッテリ２０の充電に支障が生じる上限電力として設定されている。よって、電力制限値Ｗlimitが第１の判定値Ｗ1を超えるときには、昇圧コンバータ１８を経て降圧される通過電力が制限されていたとしても走行バッテリ２０の充電に支障なしと見なし、ステップＳ１でＮo（否定）の判定を下してステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では通常の走行モードの切換制御を実行する。例えば、エンジン３の効率が高い高速領域では走行モードをパラレルモードに切り換え、それ以外の車速域では、走行バッテリ２０のＳＯＣが所定値以上のときにはＥＶモードに、ＳＯＣが所定値未満のときにはシリーズモードに切り換えた後、一旦ルーチンを終了する。
また、電力制限値Ｗlimitが第１の判定値Ｗ1未満である場合（本発明の「変圧装置の通過電力が制限された場合」に相当）には、ステップＳ１でＹes（肯定）の判定を下してステップＳ３でパラレルモードに切り換える（接続手段）。即ち、クラッチ８を接続した上でエンジン３を運転し、その駆動力を前輪４に伝達させる。パラレルモードへの切換に伴いフロントモータ２及びリヤモータ５の駆動は中止され、車両１は前輪４に対して機械的に接続されたエンジン３の駆動力のみで走行する。続くステップＳ４では走行バッテリ２０のＳＯＣに基づき充電を要するか否かを判定し、Ｎoのときには一旦ルーチンを終了する。
また、ステップＳ４の判定がＹesのときにはステップＳ５に移行し、電力制限値Ｗlimitが予め設定された第２の判定値Ｗ2（下限判定値）以下であるか否かを判定する。第２の判定値Ｗ2は、電力制限値Ｗlimitに基づく電力制限を受けても走行バッテリ２０への充電が可能であるか否かを見極める閾値として機能する。換言すると、以下に述べるように走行バッテリ２０にモータジェネレータ１１の発電電力を充電するのか、或いはリヤモータ５の回生電力を充電するのかを選択するための閾値として機能する。このため第２の判定値Ｗ2は、走行バッテリ２０への実用的な充電電力の下限（ＳＯＣを有効に増加可能な下限）として設定されている。
ステップＳ５の判定がＮoのときには、モータジェネレータ１１の発電電力を昇圧コンバータ１８を経て走行バッテリ２０に充電可能であると判断する。この場合にはステップＳ６に移行し、エンジン３によりモータジェネレータ１１を駆動し、その発電電力を昇圧コンバータ１８を経て降圧しつつ低圧回路側の走行バッテリ２０に充電させる（バッテリ充電手段）。
続くステップＳ７ではモータジェネレータ１１の駆動負荷分だけエンジン出力を増加させ（バッテリ充電手段）、その後にルーチンを終了する。現在のエンジン３は前輪４を駆動中であるため、モータジェネレータ１１の駆動負荷により前輪４の駆動力が低下すると、運転者に失速感を与えてしまう。そこで、エンジン出力の増加によりアクセル操作に対応する前輪４の駆動力を確保しており、これにより良好な車両１のドライバビリティを保つことができる。
また、ステップＳ５の判定がＹesのときには、モータジェネレータ１１からの発電電力が昇圧コンバータ１８で電力制限されて走行バッテリ２０を十分に充電できないと判断する。この場合にはステップＳ８に移行し、リヤモータ５を回生制御して回生電力を走行バッテリ２０に充電させる（バッテリ充電手段）。
続くステップＳ９ではリヤモータ５の回生負荷分だけエンジン出力を増加させ（バッテリ充電手段）、その後にルーチンを終了する。この処理の趣旨は上記ステップＳ７と同様であり、リヤモータ５を回生負荷分により前輪４の駆動力が低下したときの運転者への失速感を防止し、良好な車両１のドライバビリティを保つことができる。
次に、以上の車両ＥＣＵ２７の制御によって実行される車両１内での電力収支を各ケース毎に説明する。
以下の表では、エンジン（E/G）３、フロントモータ（FM）２及びリヤモータ（RM）５の出力、モータジェネレータ（MG）１１の発電量、走行バッテリ２０の充電量、昇圧コンバータ（CVTR）１８の通過電力を直接比較するために無次元化し、且つ各機器での損失は無いものとしている。
よって、例えば表１の上段のケースでは、エンジン出力100でモータジェネレータ１１を駆動することにより発電量100が得られ、その発電量100をフロント及びリヤモータ２，５に均等に分配すると、それぞれ50の出力が達成されることが表されている。但し、各表は一例であり、言うまでもないがこれに限定されるものではない。
まず下表１は、昇圧コンバータ１８の電力制限値Ｗlimitが第１の判定値Ｗ1以下であり（図３のステップＳ１がＹes）、且つ走行バッテリ２０が充電を要しないケース（ステップＳ４がＮo）を示している。
Figure 2017178054
切換前のシリーズモードでは、クラッチ８が切断され、エンジン出力100の駆動によりモータジェネレータ１１が100を発電し、その発電量100がフロント及びリヤモータ２，５に均等に配分されることにより、それぞれのモータ２，５が出力50で前輪４及び後輪６を駆動して車両１を走行させている。このときの昇圧コンバータ１８の通過電力は、リヤモータ５側に供給される50となる。
パラレルモードへの切換後にはモータジェネレータ１１の発電が中止され、クラッチ８の接続によりエンジン３が出力100で前輪４を駆動して車両１を走行させることになる。結果としてリヤモータ５側への電力供給が中止されて、昇圧コンバータ１８の通過電力が0まで低下する。
現時点で走行バッテリ２０を充電する必要はないが、例えばパラレルモード中にエンジン駆動力の不足によりバッテリ電力を使ってフロントモータ２やリヤモータ５を駆動した場合には、その後の走行バッテリ２０のＳＯＣの低下により充電を要する状況に変わることもある。このような状況に移行する以前の段階で、上記例示では昇圧コンバータ１８の通過電力が0にされるため、昇圧コンバータ１８の温度低下が促される。よって、図２のマップに基づく電力制限値Ｗlimitが増加して第１の判定値Ｗ1を超え、車両ＥＣＵ２７は図３のステップＳ１からステップＳ２に移行し、通常の走行モードの切換制御に復帰する。
即ち、シリーズモードにおいて、上記例示した通過電力50が電力制限値Ｗlimitにより制限される場合も制限されない場合も有り得る。しかし何れの場合であっても、その時点の車両１の走行状態をパラレルモードによって維持しながら、通過電力を0にして昇圧コンバータ１８の温度低下を促すことから、早期の段階で通常の走行モードの切換制御に復帰できる。そして復帰した時点では、既に電力制限値Ｗlimitの増加により昇圧コンバータ１８に対する電力制限が軽減されているため、昇圧コンバータ１８を経て走行バッテリ２０への充電を問題なく実施できる。
結果として本実施形態のハイブリッド車両１の電力制御装置によれば、昇圧コンバータ１８の温度上昇時に通過電力を制限して保護を図った上で、その時点の車両１の走行状態を維持しながら、通過電力の制限に起因する走行バッテリ２０への充電量の減少を回避して十分な車両１の航続距離を確保することができる。
一方、下表２は、走行バッテリ２０が充電を要するケース（図３のステップＳ４がＹes）を示し、その中段は、昇圧コンバータ１８の電力制限値Ｗlimitが第１の判定値Ｗ1から第２の判定値Ｗ2の間にあるケース（ステップＳ５がＮo）を、下段は、昇圧コンバータ１８の電力制限値Ｗlimitが第２の判定値Ｗ1以下であるケース（ステップＳ５がＹes）を示している。
Figure 2017178054
切換前のシリーズモードでの表１との相違点は、エンジン出力と共にモータジェネレータ１１の発電量が高められ（100→120）、その増加分20が昇圧コンバータ１８を経て走行バッテリ２０に充電されることにより、リヤモータ５側への供給量50と合わせて、昇圧コンバータ１８の通過電力が70に増加している点にある。
中段のケースにおいて、パラレルモードへの切換後にはリヤモータ５側への電力供給が中止されるため、昇圧コンバータ１８の通過電力は走行バッテリ２０の充電量に相当する20まで低下する。そして、表１の下段と表２の中段との比較から判るように、エンジン出力を増加させることにより、走行バッテリ２０の充電に伴うモータジェネレータ１１の駆動負荷分を補っている（図３のステップＳ７）。従って、車両１の走行状態をパラレルモードによって維持しながら、所期の充電量20を維持して走行バッテリ２０への充電を継続できる。
またシリーズモード中に、電力制限値Ｗlimitに基づき通過電力70がより低い値に制限されることもあり、その場合は所期の充電量20が達成されない状況を意味するが、パラレルモードへの切換と共に充電量20相当まで通過電力が低下することにより電力制限が解除される。よって、この場合には走行バッテリ２０の充電量を所期の値20まで増加でき、走行バッテリ２０の充電量に関してより顕著な効果が得られる。
また、重複する説明はしないが、通過電力の低下により昇圧コンバータ１８の温度低下が促されるため、早期の段階で通常の走行モードの切換制御に復帰できるという効果も得られる。
一方、中段のケースに比較して下段のケースでは昇圧コンバータ１８に対するより厳しい電力制限への対処として、モータジェネレータ１１の発電量と共に昇圧コンバータ１８の通過電力が10まで低下される。そして、走行バッテリ２０の充電量の不足分は、リヤモータ５を回生制御して得た回生電力を走行バッテリ２０に充電して補われる。リヤモータ５と走行バッテリ２０とは共に低圧回路２１側であるため、昇圧コンバータ１８を経ることなく（電力制限を受けることなく）、リヤモータ５からの回生電力を走行バッテリ２０に充電可能である。
そして、表１の下段と表２の下段との比較から判るように、エンジン出力を増加させることにより、走行バッテリ２０の充電に伴うリヤモータ５の回生負荷分を補っている（図３のステップＳ９）。従って、車両１の走行状態をパラレルモードによって維持しながら、所期の充電量20を保って走行バッテリ２０への充電を継続できる。なお、通過電力の低下により昇圧コンバータ１８の温度低下が促される点についても、中段のケースと同様である。
ところで走行バッテリ２０の充電のために、中段のケースのようにモータジェネレータ１１を発電させる場合と、下段のケースのようにリヤモータ５を回生させる場合とでは、互いに異なる利点がある。モータジェネレータ１１を発電させても走行中の車両１の駆動状態は変化せず、通常のパラレルモードと同じく基本的に前輪４に駆動力が発生するため、運転者は違和感を抱くことなく運転操作を継続でき、車両１のドライバビリティの点で優れる。その反面、モータジェネレータ１１の発電電力は、走行バッテリ２０に充電する際に昇圧コンバータ１８の電力制限を受けるため、実用的な充電下限である第２の判定値Ｗ2まで電力制限されると、実質的に走行バッテリ２０を充電不能となる。
これに対してリヤモータ５の回生は、昇圧コンバータ１８の電力制限とは関係なく走行バッテリ２０を充電可能なため、バッテリ充電の点で優れる。その反面、リヤモータ５の回生による制動力が後輪６に作用するため、走行中の車両挙動が変化して運転者が違和感を抱く可能性がある。
そこで本実施形態では、図３のフローチャートで述べたように、まずモータジェネレータ１１を発電させて走行バッテリ２０を充電し、昇圧コンバータ１８の電力制限により継続不能となった場合に、リヤモータ５の回生に切り換えてバッテリ充電を継続しており、これにより良好なドライバビリティを確保した上で、走行バッテリ２０への充電量を最大限に増加させることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、４輪駆動のハイブリッド車両１の電力制御装置として具体化したが、２輪駆動（前輪駆動又は後輪駆動）のハイブリッド車両１０１にも適用できる。
図４は前輪駆動のハイブリッド車両１０１に適用した別例を示している。機械的な構成は図１に示す実施形態と同様であり、単に呼称がフロントモータ２からモータ２に、フロントモータＥＣＵ２４からモータＥＣＵ２４に変更されているだけである。但し、モータジェネレータ１１及びインバータ１７は昇圧コンバータ１８に接続されて、本実施形態と同じく高圧回路２２を構成するのに対し、モータ２及びインバータ１６は走行バッテリ２０と共に低圧回路２１を構成している点が相違する。
このような構成では、モータ（第１の走行モータ）２が上記実施形態のリヤモータ５として機能する。即ち、シリーズ走行では、昇圧コンバータ１８により降圧されたモータジェネレータ１１の発電電力を供給されて、モータ２が前輪４（一方の車輪）を駆動して車両１０１を走行させ、パラレルモードでは、その電力供給の中止により昇圧コンバータ１８の通過電力を低下させる役割を果たし、走行バッテリ２０の充電時にはエンジン駆動力の一部を使って回生制御される。よって、重複する説明はしないが、本実施形態と同様の種々の作用効果が得られる。
１ 車両
２ フロントモータ（第２の走行モータ、第１の走行モータ）
３ エンジン
４ 前輪（他方の車輪、一方の車輪）
５ リヤモータ（第１の走行モータ）
６ 後輪（一方の車輪）
８ クラッチ
１１ モータジェネレータ（発電機）
１８ 昇圧コンバータ（変圧装置）
２０ 走行バッテリ
２０ａ バッテリモニタリングユニット（充電率推定手段）。
２７ 車両ＥＣＵ（電力制限手段、接続手段、充電率推定手段、バッテリ充電手段）

Claims (7)

  1. 車両の前輪又は後輪のいずれか一方の車輪を駆動する第１の走行モータと、
    前記一方の車輪もしくは前記車両の前輪又は後輪のいずれか他方の車輪を、クラッチを介して駆動するエンジンと、
    前記エンジンにより駆動される発電機と、
    前記発電機から前記第１の走行モータ及びバッテリに供給される発電電力を降圧する変圧装置と、
    前記変圧装置の温度に基づいて該変圧装置の通過電力を制限する電力制限手段と、
    前記変圧装置の通過電力が制限された場合に、前記クラッチを接続する接続手段と
    を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の電力制御装置。
  2. 前記他方の車輪を、前記発電機からの発電電力または前記変圧装置により昇圧された前記バッテリからの放電電力の少なくとも一方を供給されて、駆動する第２の走行モータをさらに備えた
    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電力制御装置。
  3. 前記第１の走行モータが駆動する車輪と、前記エンジンが駆動する車輪とが同一である
    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電力制御装置。
  4. 前記電力制限手段は、前記変圧装置が温度上昇するほど電力制限値を低下側に設定し、該電力制限値に基づき前記変圧装置の通過電力を制限し、
    前記バッテリの充電率を推定する充電率推定手段と、
    前記変圧装置の通過電力の制限に応じて前記クラッチを接続する際に、前記充電率推定手段により推定された充電率に基づき前記バッテリの充電を要すると判定し、且つ前記電力制限値が実用的な充電電力の下限に設定された下限判定値を超えていると判定した場合に、前記一方の車輪もしくは他方の車輪を駆動中の前記エンジンに前記発電機を駆動させ、発電電力を前記変圧装置により降圧して前記バッテリに充電するバッテリ充電手段と
    をさらに備えた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電力制御装置。
  5. 前記バッテリ充電手段は、前記クラッチを接続する際に、前記充電率推定手段により推定された充電率に基づき前記走行バッテリの充電を要すると判定し、且つ前記電力制限値が前記下限判定値未満であると判定した場合に、前記第１の走行モータを回生制御して回生電力を前記バッテリに充電する
    ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の電力制御装置。
  6. 前記バッテリ充電手段は、前記エンジンに前記発電機を駆動させる際に前記発電機の駆動負荷分だけ前記エンジンの出力を増加させる
    ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の電力制御装置。
  7. 前記バッテリ充電手段は、前記第１の走行モータを回生制御する際に該第１の走行モータの回生負荷分だけ前記エンジンの出力を増加させる
    ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の電力制御装置。
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