JP3333814B2 - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents
ハイブリッド自動車の制御装置Info
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- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド自動
車（以下「ＨＶ」）に搭載される発電装置を制御する制
御装置に関する。
車（以下「ＨＶ」）に搭載される発電装置を制御する制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＶは、在来のエンジン車両と共通する
性格及び純粋な電気自動車と共通する性格を併有する車
両の総称であり、一般には、充放電可能なバッテリと、
その発電出力にてこのバッテリを充電可能な発電装置と
を、搭載している。発電装置の一例としては、エンジン
及びこのエンジンによって駆動される発電機（エンジン
駆動発電機）、光学的エネルギを電気的エネルギに変換
する太陽電池、電気化学反応例えば水の電気分解の逆反
応にて化学エネルギを電気的エネルギに変換する燃料電
池等があり、バッテリの例としては、鉛電池、ニッケル
水素電池等がある。これら、バッテリ及び発電装置は、
その負荷例えば車両走行用乃至車両加速アシスト用のモ
ータやエアコン駆動系等車載の大電力補機に、その放電
又は発電出力を供給する。バッテリは、更に、発電装置
から負荷への発電出力供給に際して、余剰分を蓄え不足
分を補うというバッファ機能を果たす。また、ＨＶは、
車両を走行させるためのトルクをどの様に発生させるか
により、パラレルＨＶ（以下「ＰＨＶ」）、シリーズＨ
Ｖ（以下「ＳＨＶ」）、パラレルシリーズＨＶ（以下
「ＰＳＨＶ」）等に分類できる。このうちＰＨＶは、車
両に複数のトルク源を搭載し各トルク源の出力を加算並
列的に利用して走行する車両であり、その一例として
は、在来のエンジン車両に更にエンジンアシスト用回転
電機を付加した構成、即ちエンジン及びエンジンアシス
ト用回転電機という２種類のトルク源の出力を加算並列
的に利用する構成がある。また、ＳＨＶは、車載の発電
装置の出力を車両走行用モータの駆動に利用し当該モー
タの出力にて走行する車両であり、その一例としては、
エンジン駆動発電機を発電装置として利用する構成があ
る。ＰＳＨＶは、ＰＨＶ的なトルク発生状態とＳＨＶ的
なトルク発生状態とを切り替えながら或いは同時並行的
に発生させる車両、即ちＰＨＶとＳＨＶの結合形態であ
る。ＨＶには、この他にも各種の実現形態がある。
性格及び純粋な電気自動車と共通する性格を併有する車
両の総称であり、一般には、充放電可能なバッテリと、
その発電出力にてこのバッテリを充電可能な発電装置と
を、搭載している。発電装置の一例としては、エンジン
及びこのエンジンによって駆動される発電機（エンジン
駆動発電機）、光学的エネルギを電気的エネルギに変換
する太陽電池、電気化学反応例えば水の電気分解の逆反
応にて化学エネルギを電気的エネルギに変換する燃料電
池等があり、バッテリの例としては、鉛電池、ニッケル
水素電池等がある。これら、バッテリ及び発電装置は、
その負荷例えば車両走行用乃至車両加速アシスト用のモ
ータやエアコン駆動系等車載の大電力補機に、その放電
又は発電出力を供給する。バッテリは、更に、発電装置
から負荷への発電出力供給に際して、余剰分を蓄え不足
分を補うというバッファ機能を果たす。また、ＨＶは、
車両を走行させるためのトルクをどの様に発生させるか
により、パラレルＨＶ（以下「ＰＨＶ」）、シリーズＨ
Ｖ（以下「ＳＨＶ」）、パラレルシリーズＨＶ（以下
「ＰＳＨＶ」）等に分類できる。このうちＰＨＶは、車
両に複数のトルク源を搭載し各トルク源の出力を加算並
列的に利用して走行する車両であり、その一例として
は、在来のエンジン車両に更にエンジンアシスト用回転
電機を付加した構成、即ちエンジン及びエンジンアシス
ト用回転電機という２種類のトルク源の出力を加算並列
的に利用する構成がある。また、ＳＨＶは、車載の発電
装置の出力を車両走行用モータの駆動に利用し当該モー
タの出力にて走行する車両であり、その一例としては、
エンジン駆動発電機を発電装置として利用する構成があ
る。ＰＳＨＶは、ＰＨＶ的なトルク発生状態とＳＨＶ的
なトルク発生状態とを切り替えながら或いは同時並行的
に発生させる車両、即ちＰＨＶとＳＨＶの結合形態であ
る。ＨＶには、この他にも各種の実現形態がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バッテリの
特性は使用年月が積み重なるといずれ劣化していくであ
ろうし、また使用状態使用環境によってはバッテリに過
熱等も生じ得る。この点を考慮すると、バッテリの使用
可否を適当な時点で判別し、使用不能又は使用不適であ
ることが判明したときにはバッテリを発電装置及び負荷
から電気的に切り離す制御を行うようにするのが好まし
い。このようにすれば、何らかの不具合が生じているバ
ッテリの使用を避けながら、発電装置を利用して車両を
推進すること（ＨＶにおける退避走行）等ができる（上
記負荷が車両走行用モータである場合）。しかし、単純
に切り離すのみだと、バッテリが切離し前に果たしてい
た機能の一つであるバッファ機能が失われることになる
から、例えば発電装置の発電出力が負荷での消費を上回
っているときに、当該発電出力の余剰分がその行場を失
う。この余剰分は、結局、発電装置と負荷との間に接続
されている平滑用コンデンサや他の補機等、いずれかの
回路乃至回路部品に流れ込むこととなり、場合によって
は当該回路乃至回路部品の損傷（コンデンサの例では過
電圧充電による損傷）が生じ得る。
特性は使用年月が積み重なるといずれ劣化していくであ
ろうし、また使用状態使用環境によってはバッテリに過
熱等も生じ得る。この点を考慮すると、バッテリの使用
可否を適当な時点で判別し、使用不能又は使用不適であ
ることが判明したときにはバッテリを発電装置及び負荷
から電気的に切り離す制御を行うようにするのが好まし
い。このようにすれば、何らかの不具合が生じているバ
ッテリの使用を避けながら、発電装置を利用して車両を
推進すること（ＨＶにおける退避走行）等ができる（上
記負荷が車両走行用モータである場合）。しかし、単純
に切り離すのみだと、バッテリが切離し前に果たしてい
た機能の一つであるバッファ機能が失われることになる
から、例えば発電装置の発電出力が負荷での消費を上回
っているときに、当該発電出力の余剰分がその行場を失
う。この余剰分は、結局、発電装置と負荷との間に接続
されている平滑用コンデンサや他の補機等、いずれかの
回路乃至回路部品に流れ込むこととなり、場合によって
は当該回路乃至回路部品の損傷（コンデンサの例では過
電圧充電による損傷）が生じ得る。
【０００４】本発明の目的の一つは、バッテリの使用可
否を適当な時点で判別し、使用不能又は使用不適である
ことが判明したときにはバッテリを発電装置及び負荷か
ら電気的に切り離す制御を行うようにすることにより、
ＨＶにおいていわゆる退避走行を可能にすることにあ
る。本発明の目的の一つは、バッテリを発電装置及び負
荷から電気的に切り離す際、発電装置の動作モードをこ
れに応じて切り替えることにより、当該切離しに伴いバ
ッテリがバッファとして機能し得なくなるにもかかわら
ず平滑用コンデンサ等の回路乃至回路部品に過度の負担
がかからないようにすることにある。本発明の目的の一
つは、上記動作モード切替により、路面の状態等によら
ず安定的に上記各目的を達成し得る即ち外乱に強い制御
手順乃至装置を実現することにある。
否を適当な時点で判別し、使用不能又は使用不適である
ことが判明したときにはバッテリを発電装置及び負荷か
ら電気的に切り離す制御を行うようにすることにより、
ＨＶにおいていわゆる退避走行を可能にすることにあ
る。本発明の目的の一つは、バッテリを発電装置及び負
荷から電気的に切り離す際、発電装置の動作モードをこ
れに応じて切り替えることにより、当該切離しに伴いバ
ッテリがバッファとして機能し得なくなるにもかかわら
ず平滑用コンデンサ等の回路乃至回路部品に過度の負担
がかからないようにすることにある。本発明の目的の一
つは、上記動作モード切替により、路面の状態等によら
ず安定的に上記各目的を達成し得る即ち外乱に強い制御
手順乃至装置を実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、インバータ及び永久磁石励磁型のモータを含
む発電装置並びに負荷と共にハイブリッド自動車に搭載
されたバッテリの使用可否を判別するバッテリ使用可否
判別手段と、該バッテリ使用可否判別手段により、バッ
テリが使用不可と判別された場合、上記バッテリを上記
発電装置及び負荷から電気的に切り離すバッテリ切離し
手段と、該バッテリ切離し手段により、バッテリが切り
離された場合、上記発電装置の発電出力が上記負荷に従
動するようそのインバータを非制御状態で動作させる非
制御状態動作手段と、を備えることを特徴とする。
るために、インバータ及び永久磁石励磁型のモータを含
む発電装置並びに負荷と共にハイブリッド自動車に搭載
されたバッテリの使用可否を判別するバッテリ使用可否
判別手段と、該バッテリ使用可否判別手段により、バッ
テリが使用不可と判別された場合、上記バッテリを上記
発電装置及び負荷から電気的に切り離すバッテリ切離し
手段と、該バッテリ切離し手段により、バッテリが切り
離された場合、上記発電装置の発電出力が上記負荷に従
動するようそのインバータを非制御状態で動作させる非
制御状態動作手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】本発明においては、バッテリが使用不可と
判別されたときに、バッテリが発電装置及び負荷から電
気的に切り離され、発電装置が非制御状態、即ちその発
電出力が負荷に従動する状態になる。このように、バッ
テリが使用不可であるときにバッテリを発電装置及び負
荷から電気的に切り離しているため、本発明に係るＨＶ
ではバッテリ不具合の発生に応じ退避走行等を実行可能
である。また、この切離しに伴いバッテリはバッファと
して機能し得なくなるけれども、発電装置の発電出力が
負荷に従動しているため、発電装置と負荷との間に配設
される回路乃至回路部品に負担はかからない。また、負
荷変動（当該負荷が車両走行用モータである場合には縁
石乗上げ、スリップ等）によらず安定的に、負荷に従動
した発電出力を供給できるという強い対外乱性能が得ら
れる。
判別されたときに、バッテリが発電装置及び負荷から電
気的に切り離され、発電装置が非制御状態、即ちその発
電出力が負荷に従動する状態になる。このように、バッ
テリが使用不可であるときにバッテリを発電装置及び負
荷から電気的に切り離しているため、本発明に係るＨＶ
ではバッテリ不具合の発生に応じ退避走行等を実行可能
である。また、この切離しに伴いバッテリはバッファと
して機能し得なくなるけれども、発電装置の発電出力が
負荷に従動しているため、発電装置と負荷との間に配設
される回路乃至回路部品に負担はかからない。また、負
荷変動（当該負荷が車両走行用モータである場合には縁
石乗上げ、スリップ等）によらず安定的に、負荷に従動
した発電出力を供給できるという強い対外乱性能が得ら
れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。まず、図１に、本発明を適
用したＳＨＶの一例システム構成を示す。この図に示さ
れるＳＨＶでは、三相交流モータ（例えば永久磁石励磁
型同期モータ）１０を車両走行用モータとして使用して
いる。このモータ１０に駆動電力を供給するためのコン
ポーネントとしては、主バッテリ１２及び発電機１４が
設けられている。主バッテリ１２は例えば鉛電池、ニッ
ケル水素電池である。発電機１４は三相交流の永久磁石
励磁型同期発電機であり、エンジン１６によって駆動さ
れる。また、主バッテリ１２とモータ１０の間及び発電
機１４と主バッテリ１２の間には、各々、その直流端子
（図中の＋、−）から入力される電力を直流から交流に
変換してその交流端子（図中のＵ，Ｖ，Ｗ）から出力す
ることが可能な三相インバータ１８又は２０が設けられ
ている。
関し図面に基づき説明する。まず、図１に、本発明を適
用したＳＨＶの一例システム構成を示す。この図に示さ
れるＳＨＶでは、三相交流モータ（例えば永久磁石励磁
型同期モータ）１０を車両走行用モータとして使用して
いる。このモータ１０に駆動電力を供給するためのコン
ポーネントとしては、主バッテリ１２及び発電機１４が
設けられている。主バッテリ１２は例えば鉛電池、ニッ
ケル水素電池である。発電機１４は三相交流の永久磁石
励磁型同期発電機であり、エンジン１６によって駆動さ
れる。また、主バッテリ１２とモータ１０の間及び発電
機１４と主バッテリ１２の間には、各々、その直流端子
（図中の＋、−）から入力される電力を直流から交流に
変換してその交流端子（図中のＵ，Ｖ，Ｗ）から出力す
ることが可能な三相インバータ１８又は２０が設けられ
ている。
【０００８】モータ側インバータ１８は、３対の電力用
トランジスタＱ1 〜Ｑ6 、これに逆並列接続された３対
のダイオードＤ1 〜Ｄ6 及び平滑用コンデンサＣ1 を内
蔵しており、その直流端子は主バッテリ１２側に、交流
端子はモータ１０側に接続されている。トランジスタＱ
1 とＱ2 、Ｑ3 とＱ4 、及びＱ5 とＱ6 は各々対を成し
ており、インバータ１８の直流端子間に順方向接続され
ている。平滑用コンデンサＣ１はインバータ１８の直流
端子間に接続されており、インバータ２０や主バッテリ
１２からの電力はコンデンサＣ1にて平滑された上でこ
れらのトランジスタ対各々の両端に印加される。従っ
て、トランジスタＱ1 〜Ｑ6 をアクセル操作に応じたパ
ターンでスイッチングさせることによりモータ１０の出
力トルク（力行）を制御することができ、ブレーキ操作
に応じたパターンでスイッチングさせることによりモー
タ１０の出力トルク（回生）ひいては主バッテリ１２へ
の回生電力を制御することができる。また、トランジス
タＱ1 〜Ｑ6 を全てオフすることにより、インバータ１
８を整流器として動作させることもできる。
トランジスタＱ1 〜Ｑ6 、これに逆並列接続された３対
のダイオードＤ1 〜Ｄ6 及び平滑用コンデンサＣ1 を内
蔵しており、その直流端子は主バッテリ１２側に、交流
端子はモータ１０側に接続されている。トランジスタＱ
1 とＱ2 、Ｑ3 とＱ4 、及びＱ5 とＱ6 は各々対を成し
ており、インバータ１８の直流端子間に順方向接続され
ている。平滑用コンデンサＣ１はインバータ１８の直流
端子間に接続されており、インバータ２０や主バッテリ
１２からの電力はコンデンサＣ1にて平滑された上でこ
れらのトランジスタ対各々の両端に印加される。従っ
て、トランジスタＱ1 〜Ｑ6 をアクセル操作に応じたパ
ターンでスイッチングさせることによりモータ１０の出
力トルク（力行）を制御することができ、ブレーキ操作
に応じたパターンでスイッチングさせることによりモー
タ１０の出力トルク（回生）ひいては主バッテリ１２へ
の回生電力を制御することができる。また、トランジス
タＱ1 〜Ｑ6 を全てオフすることにより、インバータ１
８を整流器として動作させることもできる。
【０００９】発電機側インバータ２０は３対の電力用ト
ランジスタＱ7 〜Ｑ12、３対のダイオードＤ7 〜Ｄ12及
び平滑用コンデンサＣ2 を内蔵しており、その直流端子
は主バッテリ１２側に、交流端子は発電機１４側に接続
されている。これらの回路素子及び端子相互の接続関係
は、インバータ１８におけるそれと同様である。発電機
１４の発電出力はトランジスタ対各々の接続点から入力
され、インバータ２０の直流端子間からの出力はコンデ
ンサＣ2 にて平滑される。従って、トランジスタＱ7 〜
Ｑ12を要求発電出力に応じたパターンでスイッチングさ
せることにより、発電機１４の発電出力を整流及び昇圧
した上で主バッテリ１２及びインバータ１８側へ出力し
かつ当該出力を制御することができる。更に、エンジン
始動時にトランジスタＱ7 〜Ｑ12をスイッチングさせ、
発電機１４をスタータモータとして動作させることもで
きる。また、トランジスタＱ7 〜Ｑ12を全てオフするこ
とにより、インバータ２０を整流器として動作させるこ
ともできる。以下の説明では、トランジスタＱ7 〜Ｑ12
をスイッチングさせている状態を「制御状態」又は「イ
ンバータ動作」と呼び、全てオフさせている状態を「非
制御状態」又は「インバータ停止」と呼ぶ。
ランジスタＱ7 〜Ｑ12、３対のダイオードＤ7 〜Ｄ12及
び平滑用コンデンサＣ2 を内蔵しており、その直流端子
は主バッテリ１２側に、交流端子は発電機１４側に接続
されている。これらの回路素子及び端子相互の接続関係
は、インバータ１８におけるそれと同様である。発電機
１４の発電出力はトランジスタ対各々の接続点から入力
され、インバータ２０の直流端子間からの出力はコンデ
ンサＣ2 にて平滑される。従って、トランジスタＱ7 〜
Ｑ12を要求発電出力に応じたパターンでスイッチングさ
せることにより、発電機１４の発電出力を整流及び昇圧
した上で主バッテリ１２及びインバータ１８側へ出力し
かつ当該出力を制御することができる。更に、エンジン
始動時にトランジスタＱ7 〜Ｑ12をスイッチングさせ、
発電機１４をスタータモータとして動作させることもで
きる。また、トランジスタＱ7 〜Ｑ12を全てオフするこ
とにより、インバータ２０を整流器として動作させるこ
ともできる。以下の説明では、トランジスタＱ7 〜Ｑ12
をスイッチングさせている状態を「制御状態」又は「イ
ンバータ動作」と呼び、全てオフさせている状態を「非
制御状態」又は「インバータ停止」と呼ぶ。
【００１０】従って、図１の車両では、エンジン駆動発
電機である発電機１４の発電出力をインバータ２０にて
交流から直流に変換し（整流及び昇圧し）、得られた直
流電力をインバータ２０にて再度交流電力に変換し、得
られた交流電力を用いてモータ１０を駆動することがで
きる。また、インバータ２０と１８の間に主バッテリ１
２が介在しているため、発電機１４からの発電出力をモ
ータ１０の駆動に必要な電力に厳密に追従させる必要は
なく、後者に対する前者の余剰分を主バッテリ１２に蓄
えまた不足分を主バッテリ１２にて補うことができる。
更に、制動エネルギをモータ１０からインバータ１８を
経て主バッテリ１２に回収する回生制動や、エンジン１
６を始動するためのトルクを発電機１４（この場合はモ
ータとして機能）にて発生させる始動動作が可能であ
る。
電機である発電機１４の発電出力をインバータ２０にて
交流から直流に変換し（整流及び昇圧し）、得られた直
流電力をインバータ２０にて再度交流電力に変換し、得
られた交流電力を用いてモータ１０を駆動することがで
きる。また、インバータ２０と１８の間に主バッテリ１
２が介在しているため、発電機１４からの発電出力をモ
ータ１０の駆動に必要な電力に厳密に追従させる必要は
なく、後者に対する前者の余剰分を主バッテリ１２に蓄
えまた不足分を主バッテリ１２にて補うことができる。
更に、制動エネルギをモータ１０からインバータ１８を
経て主バッテリ１２に回収する回生制動や、エンジン１
６を始動するためのトルクを発電機１４（この場合はモ
ータとして機能）にて発生させる始動動作が可能であ
る。
【００１１】これらインバータ１８及び２０の動作は、
車両操縦者等によるＩＧ（イグニッション）スイッチ、
アクセルペダル、ブレーキペダル等の操作に応じて、電
子制御ユニット（ＥＣＵ）等から構成される制御装置２
２が制御する。例えば、ＩＧスイッチのオン操作に応じ
て制御装置２２はシステムメインリレー（ＳＭＲ）２４
をオンさせ、これにより主バッテリ１２をインバータ１
８及び２０各々の直流端子と電気的に接続する。制御装
置２２は、アクセルペダル、ブレーキペダル等の操作に
応じて、かつモータ１０の回転数Ｎm及び電流Ｉm並びに
エンジン１６の回転数Ｎeのフィードバックを受けなが
ら、インバータ１８及び２０を構成する各トランジスタ
のスイッチング動作を制御することにより、モータ１０
からの出力トルクやインバータ２０を介した発電出力を
可変制御する。また、制御装置２２は、主バッテリ１２
の端子電圧、充電状態（ＳＯＣ）或いは充放電電流量、
温度等を監視し、これらの値に応じてモータ１０の出力
トルクを調整する他、例えば過熱等主バッテリ１２を引
続き使用し続けるのが好ましくない又は不可能な状況が
生じたときにはＳＭＲ２４をオフさせ、これにより主バ
ッテリ１２とインバータ１８及び２０との電気的接続を
断つ。なお、回転数、電圧、ＳＯＣ、温度等の検出方法
に関しては図示を省略しているが、これら諸量の検出方
法としては、公知乃至周知の技術を利用すればよいこと
は、当業者にとり自明であろう。
車両操縦者等によるＩＧ（イグニッション）スイッチ、
アクセルペダル、ブレーキペダル等の操作に応じて、電
子制御ユニット（ＥＣＵ）等から構成される制御装置２
２が制御する。例えば、ＩＧスイッチのオン操作に応じ
て制御装置２２はシステムメインリレー（ＳＭＲ）２４
をオンさせ、これにより主バッテリ１２をインバータ１
８及び２０各々の直流端子と電気的に接続する。制御装
置２２は、アクセルペダル、ブレーキペダル等の操作に
応じて、かつモータ１０の回転数Ｎm及び電流Ｉm並びに
エンジン１６の回転数Ｎeのフィードバックを受けなが
ら、インバータ１８及び２０を構成する各トランジスタ
のスイッチング動作を制御することにより、モータ１０
からの出力トルクやインバータ２０を介した発電出力を
可変制御する。また、制御装置２２は、主バッテリ１２
の端子電圧、充電状態（ＳＯＣ）或いは充放電電流量、
温度等を監視し、これらの値に応じてモータ１０の出力
トルクを調整する他、例えば過熱等主バッテリ１２を引
続き使用し続けるのが好ましくない又は不可能な状況が
生じたときにはＳＭＲ２４をオフさせ、これにより主バ
ッテリ１２とインバータ１８及び２０との電気的接続を
断つ。なお、回転数、電圧、ＳＯＣ、温度等の検出方法
に関しては図示を省略しているが、これら諸量の検出方
法としては、公知乃至周知の技術を利用すればよいこと
は、当業者にとり自明であろう。
【００１２】図２に、制御装置２２の動作手順の概要を
示す。制御装置２２は、ＩＧスイッチがオンされるのに
応じ（１００）、ＳＭＲ２４をオンさせ（１０２）、車
両各部から各種の検出量乃至状態量を入力する（１０
４）。ステップ１０４にて入力される量としては、アク
セル開度、ブレーキ踏力、シフトポジション、モータ１
０の回転数Ｎm・電流Ｉm等、エンジン１６の回転数Ｎ
e、主バッテリ１２のＳＯＣ（又は充放電電流量）・温
度その他を例示できる。制御装置２２は、入力した量の
うち特に主バッテリ１２の状態に関する量例えば主バッ
テリ１２のＳＯＣ・温度等に基づき、現時点で主バッテ
リ１２が使用可能な状態にあるか否かに関する評価を実
行する（１０６）。
示す。制御装置２２は、ＩＧスイッチがオンされるのに
応じ（１００）、ＳＭＲ２４をオンさせ（１０２）、車
両各部から各種の検出量乃至状態量を入力する（１０
４）。ステップ１０４にて入力される量としては、アク
セル開度、ブレーキ踏力、シフトポジション、モータ１
０の回転数Ｎm・電流Ｉm等、エンジン１６の回転数Ｎ
e、主バッテリ１２のＳＯＣ（又は充放電電流量）・温
度その他を例示できる。制御装置２２は、入力した量の
うち特に主バッテリ１２の状態に関する量例えば主バッ
テリ１２のＳＯＣ・温度等に基づき、現時点で主バッテ
リ１２が使用可能な状態にあるか否かに関する評価を実
行する（１０６）。
【００１３】この評価の結果、主バッテリ１２に劣化、
過熱その他有意な不具合はなく、従って主バッテリ１２
を引き続き使用し続けることができるとの判断に至った
とき（１０８）、制御装置２２は、マップ２００を利用
してモータ１０に対するトルク指令を決定し（１１
０）、更に発電機１４に対する発電指令を決定し（１１
２）、決定したトルク指令及び発電指令に適宜調整を施
した上で、トルク指令に応じたスイッチング制御信号を
インバータ１８に、また発電指令に応じたスイッチング
制御信号をインバータ２０に、それぞれ出力する（１１
４）。これによって、モータ１０の出力トルクがトルク
指令相当値に、また発電機１４の発電出力が発電指令相
当値に、制御される。このときのインバータ２０の回路
状態は、等価的には、図３に示される状態である。制御
装置２２は、ＩＧオフ操作が行われるまで（１１６）、
主バッテリ１２における不具合発生等の状況に至らない
限りは、ステップ１０４〜１１４を繰り返し実行し、Ｉ
Ｇオフ操作が行われたときにはＳＭＲ２４をオフさせる
等所定の終了処理を実行する（１１８）。
過熱その他有意な不具合はなく、従って主バッテリ１２
を引き続き使用し続けることができるとの判断に至った
とき（１０８）、制御装置２２は、マップ２００を利用
してモータ１０に対するトルク指令を決定し（１１
０）、更に発電機１４に対する発電指令を決定し（１１
２）、決定したトルク指令及び発電指令に適宜調整を施
した上で、トルク指令に応じたスイッチング制御信号を
インバータ１８に、また発電指令に応じたスイッチング
制御信号をインバータ２０に、それぞれ出力する（１１
４）。これによって、モータ１０の出力トルクがトルク
指令相当値に、また発電機１４の発電出力が発電指令相
当値に、制御される。このときのインバータ２０の回路
状態は、等価的には、図３に示される状態である。制御
装置２２は、ＩＧオフ操作が行われるまで（１１６）、
主バッテリ１２における不具合発生等の状況に至らない
限りは、ステップ１０４〜１１４を繰り返し実行し、Ｉ
Ｇオフ操作が行われたときにはＳＭＲ２４をオフさせる
等所定の終了処理を実行する（１１８）。
【００１４】なお、マップ２００は、例えば回転数Ｎm
対最大出力トルクＴmax の特性を与えるマップである。
このような内容のマップ２００を搭載しているときに
は、制御装置２２は、ステップ１０４にて入力した現在
の回転数Ｎm に対応する最大出力トルクＴmax をマップ
２００から獲得し、ステップ１０４にて入力した現在の
アクセル開度又はブレーキ踏力に応じてこの最大出力ト
ルクＴmax を按分する等の手法で、トルク指令を決定す
る。制御装置２２は、また、インバータ１８を介しモー
タ１０に供給すべき電力や主バッテリ１２のＳＯＣに応
じ、また発電出力増減に伴うエンジン１４の効率低下が
できるだけ顕在化しないよう、発電出力を決定する。モ
ータ１０に供給すべき電力は、トルク指令及び回転数Ｎ
m から又はモータ１０の電流及び電圧から、求めること
ができる。トルク指令及び発電指令の調整は、例えば、
従前のサイクルで出力した指令値の実現状況やインバー
タ１８や２０の温度等を勘案して実行する。
対最大出力トルクＴmax の特性を与えるマップである。
このような内容のマップ２００を搭載しているときに
は、制御装置２２は、ステップ１０４にて入力した現在
の回転数Ｎm に対応する最大出力トルクＴmax をマップ
２００から獲得し、ステップ１０４にて入力した現在の
アクセル開度又はブレーキ踏力に応じてこの最大出力ト
ルクＴmax を按分する等の手法で、トルク指令を決定す
る。制御装置２２は、また、インバータ１８を介しモー
タ１０に供給すべき電力や主バッテリ１２のＳＯＣに応
じ、また発電出力増減に伴うエンジン１４の効率低下が
できるだけ顕在化しないよう、発電出力を決定する。モ
ータ１０に供給すべき電力は、トルク指令及び回転数Ｎ
m から又はモータ１０の電流及び電圧から、求めること
ができる。トルク指令及び発電指令の調整は、例えば、
従前のサイクルで出力した指令値の実現状況やインバー
タ１８や２０の温度等を勘案して実行する。
【００１５】前述のステップ１０８において主バッテリ
１２に何等かの不具合が生じていることが検出されたと
き、例えば主バッテリ１２に無視し得ない劣化や温度上
昇が見られたときには、制御装置２２はＳＭＲ２４をオ
フさせることにより（１２０）主バッテリ１２をインバ
ータ１８及び２０から電気的に切り離す。制御装置２２
は、更に、制御の安定性確保等のためそれまでのトルク
指令をリセットした上で（１２２）、インバータ２０を
シャットダウン即ちトランジスタＱ7 〜Ｑ12を全てオフ
させる（１２４）。これによって、インバータ２０は、
図４に示されるように三相ブリッジ整流器と等価な回路
状態（「非制御状態」）となり、インバータとして機能
していたとき（「制御状態」）に奏していたような昇圧
機能即ち発電機１４から発電エネルギを効率的にくみ上
げる機能は奏し得なくなる。制御状態から非制御状態に
移行した上で、制御装置２２は、ステップ１０４と同様
車両各部から各種の検出量乃至状態量を入力し（１２
６）、更にマップ３００を利用してモータ１０に対する
トルク指令を決定し（１２８）、決定したトルク指令に
応じたスイッチング制御信号をインバータ１８に出力す
る（１３０）。なお、ここで発電指令の決定及び出力は
不要であることに留意されたい。制御装置２２は、ＩＧ
オフ操作が行われるまで（１３２）ステップ１２６〜１
３０を繰り返し実行し、ＩＧオフ操作に応じて所定の終
了処理を実行する（１３４）。
１２に何等かの不具合が生じていることが検出されたと
き、例えば主バッテリ１２に無視し得ない劣化や温度上
昇が見られたときには、制御装置２２はＳＭＲ２４をオ
フさせることにより（１２０）主バッテリ１２をインバ
ータ１８及び２０から電気的に切り離す。制御装置２２
は、更に、制御の安定性確保等のためそれまでのトルク
指令をリセットした上で（１２２）、インバータ２０を
シャットダウン即ちトランジスタＱ7 〜Ｑ12を全てオフ
させる（１２４）。これによって、インバータ２０は、
図４に示されるように三相ブリッジ整流器と等価な回路
状態（「非制御状態」）となり、インバータとして機能
していたとき（「制御状態」）に奏していたような昇圧
機能即ち発電機１４から発電エネルギを効率的にくみ上
げる機能は奏し得なくなる。制御状態から非制御状態に
移行した上で、制御装置２２は、ステップ１０４と同様
車両各部から各種の検出量乃至状態量を入力し（１２
６）、更にマップ３００を利用してモータ１０に対する
トルク指令を決定し（１２８）、決定したトルク指令に
応じたスイッチング制御信号をインバータ１８に出力す
る（１３０）。なお、ここで発電指令の決定及び出力は
不要であることに留意されたい。制御装置２２は、ＩＧ
オフ操作が行われるまで（１３２）ステップ１２６〜１
３０を繰り返し実行し、ＩＧオフ操作に応じて所定の終
了処理を実行する（１３４）。
【００１６】以上述べた動作手順のうち、本実施形態の
特徴の一部を成しているのは、主バッテリ１２の状態を
評価し（１０６）その結果不具合が見いだされたときに
ＳＭＲ２４をオフさせている（１２０）ことである。こ
れによって、主バッテリ１２不具合時に退避走行を実行
可能になる。また、本実施形態の特徴の他の一部は、主
バッテリ１２に不具合が見いだされたときにインバータ
２０の制御モードを非制御状態に切り替える（１２２以
降）ことである。非制御状態では、インバータ２０は整
流器と等価であり、その出力は負荷であるところのモー
タ１０の出力の変動に従動することになる。言い換えれ
ば、インバータ２０の直流出力電力が常にインバータ１
８の直流入力電力と一致することとなり、後者に対する
前者の余剰分がコンデンサＣ1 又はＣ2 に流れ込むこと
はない。従って、コンデンサＣ1及びＣ2 の過電圧損傷
は生じない。
特徴の一部を成しているのは、主バッテリ１２の状態を
評価し（１０６）その結果不具合が見いだされたときに
ＳＭＲ２４をオフさせている（１２０）ことである。こ
れによって、主バッテリ１２不具合時に退避走行を実行
可能になる。また、本実施形態の特徴の他の一部は、主
バッテリ１２に不具合が見いだされたときにインバータ
２０の制御モードを非制御状態に切り替える（１２２以
降）ことである。非制御状態では、インバータ２０は整
流器と等価であり、その出力は負荷であるところのモー
タ１０の出力の変動に従動することになる。言い換えれ
ば、インバータ２０の直流出力電力が常にインバータ１
８の直流入力電力と一致することとなり、後者に対する
前者の余剰分がコンデンサＣ1 又はＣ2 に流れ込むこと
はない。従って、コンデンサＣ1及びＣ2 の過電圧損傷
は生じない。
【００１７】また、“インバータ２０の直流出力電力が
常にインバータ１８の直流入力電力と一致する”状態は
制御状態におけるインバータ２０の精密な制御でも大ま
かには実現可能である。しかしながら、現実には、かか
る制御には何等かの制御遅れが伴いあるいはその追従性
にはある程度の限界があるので、予期せぬ外乱に対して
弱いという欠点がある。これに対し、本実施形態のよう
に非制御状態への移行という手法を採用すれば、そのよ
うな追従性上の問題は生じないので、予期せぬ外乱に対
しては強くなる。即ち、縁石乗上げ、スリップ等の外乱
が原因でモータ１０の出力が瞬時的に或いは急峻に変動
したときでも、負荷に従動しているインバータ２０の直
流出力電力は、モータ１０の出力の変動に正確に追従す
る。この点で、本実施形態は、発電機側インバータを具
備する特開平８−１２６１１５号の構成と主バッテリ充
電不可能時に目標発電量をモータ出力に追従させる特開
平７−３３６８０９号の構成（但し発電機側インバータ
を具備していない）との組合せとは、構成上相違してお
りかつ有意な効果を提供している。
常にインバータ１８の直流入力電力と一致する”状態は
制御状態におけるインバータ２０の精密な制御でも大ま
かには実現可能である。しかしながら、現実には、かか
る制御には何等かの制御遅れが伴いあるいはその追従性
にはある程度の限界があるので、予期せぬ外乱に対して
弱いという欠点がある。これに対し、本実施形態のよう
に非制御状態への移行という手法を採用すれば、そのよ
うな追従性上の問題は生じないので、予期せぬ外乱に対
しては強くなる。即ち、縁石乗上げ、スリップ等の外乱
が原因でモータ１０の出力が瞬時的に或いは急峻に変動
したときでも、負荷に従動しているインバータ２０の直
流出力電力は、モータ１０の出力の変動に正確に追従す
る。この点で、本実施形態は、発電機側インバータを具
備する特開平８−１２６１１５号の構成と主バッテリ充
電不可能時に目標発電量をモータ出力に追従させる特開
平７−３３６８０９号の構成（但し発電機側インバータ
を具備していない）との組合せとは、構成上相違してお
りかつ有意な効果を提供している。
【００１８】なお、インバータ２０を制御状態で動作さ
せたときと非制御状態で動作させたときとを比べると、
図５に示すように、前者のほうが、電圧の面でも電力の
面でも出力が大きくなる。これは、制御状態の方がより
効率的に発電エネルギをくみ上げられることによる。こ
の点で、非制御状態での動作は制御状態での動作より特
性的に劣っているけれども、本実施形態では非制御状態
での動作を主バッテリ１２不具合発生時に限定している
から、非制御状態での動作の採用は、車両全体としての
エネルギ利用効率にさしたる影響を与えない。また、こ
のように非制御状態におけるインバータ２０の直流出力
電圧は制御状態におけるそれよりも低いため、インバー
タ２０が非制御状態にあるときには制御状態にあるとき
に比べ厳しい制約が、モータ１０からの出力トルクに課
せられる。即ち、モータ１０の最大出力トルク特性は、
通常、トルク一定の線にて制約される領域（低回転域）
とパワー一定の線にて制約される領域（高回転域）とを
有しており、両領域の境界はインバータ１８の直流端子
間に印加される最高電圧が低ければ低いほど低回転域に
ある。従って、マップ２００及び３００として回転数Ｎ
m 対最大出力トルクＴmax の特性を与えるマップを用い
るときには、例えば、マップ２００は図６中の細い実
線、マップ３００は太い実線となる。
せたときと非制御状態で動作させたときとを比べると、
図５に示すように、前者のほうが、電圧の面でも電力の
面でも出力が大きくなる。これは、制御状態の方がより
効率的に発電エネルギをくみ上げられることによる。こ
の点で、非制御状態での動作は制御状態での動作より特
性的に劣っているけれども、本実施形態では非制御状態
での動作を主バッテリ１２不具合発生時に限定している
から、非制御状態での動作の採用は、車両全体としての
エネルギ利用効率にさしたる影響を与えない。また、こ
のように非制御状態におけるインバータ２０の直流出力
電圧は制御状態におけるそれよりも低いため、インバー
タ２０が非制御状態にあるときには制御状態にあるとき
に比べ厳しい制約が、モータ１０からの出力トルクに課
せられる。即ち、モータ１０の最大出力トルク特性は、
通常、トルク一定の線にて制約される領域（低回転域）
とパワー一定の線にて制約される領域（高回転域）とを
有しており、両領域の境界はインバータ１８の直流端子
間に印加される最高電圧が低ければ低いほど低回転域に
ある。従って、マップ２００及び３００として回転数Ｎ
m 対最大出力トルクＴmax の特性を与えるマップを用い
るときには、例えば、マップ２００は図６中の細い実
線、マップ３００は太い実線となる。
【００１９】また、先に、インバータ２０を制御状態に
したままＳＭＲ２４をオフさせたときの問題点としてコ
ンデンサＣ１及びＣ２の過電圧損傷の発生可能性を述
べ、本実施形態ではそのような問題は生じないことを述
べた。本実施形態においてその損傷や負担増大を回避で
きるコンポーネントには、コンデンサＣ1 及びＣ2 のみ
ならず、インバータ１８・２０間にある各種のコンポー
ネントが含まれ得る。図７に、そのようなコンポーネン
トの例を示す。図示されているように、エアコンコンプ
レッサ等比較的大電力を消費するため主バッテリ１２か
ら電力供給を受ける補機２６及びその制御のための補機
用インバータ２８や、制御装置２２を構成するＥＣＵ等
の補機３０に駆動電力を供給するためのバッテリである
補機バッテリ３２及びその充電のためのＤＣ／ＤＣコン
バータ３４等も、インバータ２０からの余剰電力の供給
による損傷や負担増大を免れ得る。
したままＳＭＲ２４をオフさせたときの問題点としてコ
ンデンサＣ１及びＣ２の過電圧損傷の発生可能性を述
べ、本実施形態ではそのような問題は生じないことを述
べた。本実施形態においてその損傷や負担増大を回避で
きるコンポーネントには、コンデンサＣ1 及びＣ2 のみ
ならず、インバータ１８・２０間にある各種のコンポー
ネントが含まれ得る。図７に、そのようなコンポーネン
トの例を示す。図示されているように、エアコンコンプ
レッサ等比較的大電力を消費するため主バッテリ１２か
ら電力供給を受ける補機２６及びその制御のための補機
用インバータ２８や、制御装置２２を構成するＥＣＵ等
の補機３０に駆動電力を供給するためのバッテリである
補機バッテリ３２及びその充電のためのＤＣ／ＤＣコン
バータ３４等も、インバータ２０からの余剰電力の供給
による損傷や負担増大を免れ得る。
【００２０】更に、先に述べた制御手順では、主バッテ
リ１２に不具合ありと判別された後は、操縦者等が一旦
ＩＧをオフしその後再度オンするまでは、ＳＭＲ２４は
オフし続けていた。この手順を変形し、主バッテリ１２
が正常な状態に復帰したことがステップ１２６〜１３２
の間で検出されたときステップ１０４に移行するように
しても、構わない。但し、この移行処理は、主バッテリ
１２における“不具合”が明らかに一時的なものである
と認められる場合にのみ実行するようにするのが、好ま
しい。その他、前述の制御手順には、各種の変形が可能
である。
リ１２に不具合ありと判別された後は、操縦者等が一旦
ＩＧをオフしその後再度オンするまでは、ＳＭＲ２４は
オフし続けていた。この手順を変形し、主バッテリ１２
が正常な状態に復帰したことがステップ１２６〜１３２
の間で検出されたときステップ１０４に移行するように
しても、構わない。但し、この移行処理は、主バッテリ
１２における“不具合”が明らかに一時的なものである
と認められる場合にのみ実行するようにするのが、好ま
しい。その他、前述の制御手順には、各種の変形が可能
である。
【００２１】また、本発明の適用対象は、ＳＨＶに限定
されず、ＰＨＶやＰＳＨＶ等にも本発明を適用できる。
ＰＨＶに適用した例を、図８に示す。図中のエンジン１
６は駆動輪と機械的に連結されており、モータ兼用発電
機３６は、その出力トルクとエンジン１６の出力トルク
との加算トルクが駆動輪に伝達されるよう配設されてい
る。モータ兼用発電機３６は、モータとして動作してい
るときにはエンジン１６を加速方向にアシストし、発電
機として動作しているときには減速方向にアシストす
る。モータ兼用発電機側インバータ３８の動作モードに
は制御状態と非制御状態とがあり、制御状態には更に前
述のインバータ１８と類似の制御状態とインバータ２０
と類似の制御状態とがある。かかる構成においても、主
バッテリ１２の不具合が生じたときにＳＭＲ２４をオフ
させ、補機２６等への駆動電力供給をモータ兼用発電機
３６の発電出力にて賄うことが可能であり、更にそのと
きインバータ３８を非制御状態におくことで、補機用イ
ンバータ２８特にその直流端子間のコンデンサ（図示省
略）の過電圧損傷を防止することができる。
されず、ＰＨＶやＰＳＨＶ等にも本発明を適用できる。
ＰＨＶに適用した例を、図８に示す。図中のエンジン１
６は駆動輪と機械的に連結されており、モータ兼用発電
機３６は、その出力トルクとエンジン１６の出力トルク
との加算トルクが駆動輪に伝達されるよう配設されてい
る。モータ兼用発電機３６は、モータとして動作してい
るときにはエンジン１６を加速方向にアシストし、発電
機として動作しているときには減速方向にアシストす
る。モータ兼用発電機側インバータ３８の動作モードに
は制御状態と非制御状態とがあり、制御状態には更に前
述のインバータ１８と類似の制御状態とインバータ２０
と類似の制御状態とがある。かかる構成においても、主
バッテリ１２の不具合が生じたときにＳＭＲ２４をオフ
させ、補機２６等への駆動電力供給をモータ兼用発電機
３６の発電出力にて賄うことが可能であり、更にそのと
きインバータ３８を非制御状態におくことで、補機用イ
ンバータ２８特にその直流端子間のコンデンサ（図示省
略）の過電圧損傷を防止することができる。
【００２２】更に、本発明の適用対象は、交流回転電機
やインバータを用いる構成に限定されるものではない。
例えば、直流回転電機及び昇（降）圧チョッパ回路を用
いる構成でも、昇（降）圧チョッパ回路を構成するトラ
ンジスタ等のスイッチング素子を利用して当該昇（降）
圧チョッパ回路を“非制御状態”におくことができるか
ら、かかる構成にも本発明を適用できる。
やインバータを用いる構成に限定されるものではない。
例えば、直流回転電機及び昇（降）圧チョッパ回路を用
いる構成でも、昇（降）圧チョッパ回路を構成するトラ
ンジスタ等のスイッチング素子を利用して当該昇（降）
圧チョッパ回路を“非制御状態”におくことができるか
ら、かかる構成にも本発明を適用できる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バッテリが使用不可であると判別された場合に、バッテ
リを発電装置及び負荷から電気的に切り離し、発電装置
を非制御状態即ちその発電出力が負荷に従動する状態に
て動作させるようにしたため、バッテリ不具合の発生に
応じ退避走行等を実行できる他、発電装置と負荷との間
に配設される回路乃至回路部品にこの切離しに伴い負担
が加わることを防止でき、また、負荷変動によらず安定
的に負荷に追従できる強い対外乱性能が得られる。
バッテリが使用不可であると判別された場合に、バッテ
リを発電装置及び負荷から電気的に切り離し、発電装置
を非制御状態即ちその発電出力が負荷に従動する状態に
て動作させるようにしたため、バッテリ不具合の発生に
応じ退避走行等を実行できる他、発電装置と負荷との間
に配設される回路乃至回路部品にこの切離しに伴い負担
が加わることを防止でき、また、負荷変動によらず安定
的に負荷に追従できる強い対外乱性能が得られる。
【図１】 本発明を適用したＳＨＶの一例システム構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】 制御装置の動作手順を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図３】 制御状態における発電機側インバータ等価回
路構成を示す回路図である。
路構成を示す回路図である。
【図４】 非制御状態における発電機側インバータ等価
回路構成を示す回路図である。
回路構成を示す回路図である。
【図５】 制御状態と非制御状態とで発電機側インバー
タの直流出力性能を比較対照した特性図である。
タの直流出力性能を比較対照した特性図である。
【図６】 マップの一例を示す特性図である。
【図７】 発電機側インバータとモータ側インバータと
の間にあるコンポーネントを例示するブロック図であ
る。
の間にあるコンポーネントを例示するブロック図であ
る。
【図８】 本発明を適用したＰＨＶの一例システム構成
の要部を示すブロック図である。
の要部を示すブロック図である。
１０ モータ、１２ 主バッテリ、１４ 発電機、１６
エンジン、１８，２０，２８，３８ インバータ、２
２ 制御装置、２４ ＳＭＲ、２６，３０ 補機、３２
補機バッテリ、３４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３６
モータ兼用発電機。
エンジン、１８，２０，２８，３８ インバータ、２
２ 制御装置、２４ ＳＭＲ、２６，３０ 補機、３２
補機バッテリ、３４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３６
モータ兼用発電機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ Ｈ０２Ｍ 7/72 Ｈ０２Ｍ 7/72
Claims (2)
- 【請求項１】 インバータ及び永久磁石励磁型のモータ
を含む発電装置並びに負荷と共にハイブリッド自動車に
搭載されたバッテリの使用可否を判別するバッテリ使用
可否判別手段と、 該バッテリ使用可否判別手段により、バッテリが使用不
可と判別された場合、上記バッテリを上記発電装置及び
負荷から電気的に切り離すバッテリ切離し手段と、 該バッテリ切離し手段により、バッテリが切り離された
場合、上記発電装置の発電出力が上記負荷に従動するよ
うそのインバータを非制御状態で動作させる非制御状態
動作手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の制御装置において、 バッテリ切離し手段を、上記発電装置又は負荷に設けら
れた平滑用コンデンサと、上記バッテリとを接続する部
位に設けたことを特徴とする制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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