JP3373459B2 - 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

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パラレル式のハイ
ブリッド自動車に関し、特に、モータの電源として電気
二重層コンデンサを用い、かつ、モータの回生によって
前記電気二重層コンデンサを充電し、自動車の制動力を
得るハイブリッド自動車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、大気中への排気ガスの排出を
抑えるために、電気自動車の開発が進められている。と
ころが、電気エネルギーによって動くモータのみを利用
して、自動車を走行させる電気自動車は、電気エネルギ
ーを蓄えておくバッテリーの容量によって、航続距離が
制限されてしまう。逆に、十分な航続距離を得ようとす
れば、膨大な量のバッテリーが必要となり、自動車の走
行性能を著しく悪化させてしまう。
【０００３】そこで、化石燃料を燃焼させてエンジンを
駆動し、エンジンとモータとを併用することにより、モ
ータの電源であるバッテリーを小型化して、航続距離と
走行性能とを両立させたハイブリッド自動車の開発も進
められている。
【０００４】このハイブリッド自動車の一種であるパラ
レル式のハイブリッド自動車は、運転状態に応じて、モ
ータによる駆動とエンジンによる駆動とを切り換えて走
行を行うことにより、走行性能を維持しつつ、排気ガス
の排出量を低減させ、かつ、燃費をも向上させている。
【０００５】すなわち、パラレル式のハイブリッド自動
車は、加速時や低速走行時など、エンジンによる駆動で
は効率が悪くなる走行条件では、モータがエンジンをア
シストしたり、エンジンを停止してモータのみで走行し
たりして、エンジンを効率の良い領域だけで運転し、燃
費を向上させる。
【０００６】加えて、自動車の制動時には、モータを発
電機として動作させ、運動エネルギーを回収することに
より、エネルギーの損失を防ぎ、さらに燃費を向上させ
る。すなわち、自動車の制動時には、自動車の運動エネ
ルギーでモータを回転させ、回転するモータが発電する
電力をバッテリーに充電し、制動によるエネルギーを回
収する。
【０００７】ところが、例えば、制動によるバッテリー
への充電が続き、充電量が許容される最大充電量を超
え、バッテリーが過充電となると、バッテリーを劣化さ
せる可能性がある。
【０００８】これを防止するためには、バッテリーの充
電量が最大充電量となった満充電時には、回生充電を中
止しなければならない。ところが、自動車の制動中に回
生充電を中止すると、自動車の制動力が失われ、ドライ
バビリティに違和感が生ずるのみならず、ブレーキをか
ける頻度が増すので、例えば、長い下り坂等でブレーキ
に大きな負担がかかることになる。
【０００９】このような問題を回避するため、例えば、
特開平１０−２３６０３号公報に開示されているよう
に、バッテリーの残容量を算出し、この残容量が１００
％に達すると回生充電を禁止し、その代わりにエンジン
と駆動輪とを接続し、エンジンブレーキを使用すること
によって制動力を得るという技術があった。
【００１０】一方、ハイブリッド自動車に、バッテリー
の代わりに電気二重層コンデンサを使用したいという要
求がある。これは、電気二重層コンデンサは、バッテリ
ーと比較して、単位時間当たりに取り出せるエネルギー
の量、すなわち出力密度が高いからである。出力密度が
高ければ、例えば、急加速に必要なピーク電力を取り出
すことが可能となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、バッテリー
の代わりに電気二重層コンデンサを使用すると、次のよ
うな問題がある。すなわち、電気二重層コンデンサは、
耐電圧以上の電圧が端子間に印加されると性能劣化、絶
縁劣化する可能性があるので、性能劣化、絶縁劣化から
の保護のため、耐電圧以上の電圧が端子間に印加されな
いようにする必要がある。
【００１２】ところが、従来のように、残容量に基づい
て回生充電を制御すると、次のような問題がある。すな
わち、電気二重層コンデンサにおいては、残容量と端子
間電圧とは異なっている。これは、電気二重層コンデン
サは、バッテリーと比較して内部抵抗が大きいので、例
えば、回生充電を行い、電気二重層コンデンサに電流が
流れ込んでいる状態では、内部抵抗による電圧が発生す
るので、残容量から換算した電圧値よりも高い電圧が端
子間にかかっていることになる。
【００１３】従って、残容量から換算した電圧値に基づ
いて、電気二重層コンデンサを性能劣化、絶縁劣化から
保護することはできず、電気二重層コンデンサを性能劣
化させたり、絶縁劣化させたりしてしまう可能性がある
という問題がある。
【００１４】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたもので、電気二重層コンデンサを性能劣化させた
り、絶縁劣化させたりしてしまうことのないハイブリッ
ド自動車の制御装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、自動車の推進力を出力するエンジン（実施形態では
エンジンＥ）と、このエンジンの出力軸に連結され、動
力を伝達する軸の入力側と出力側とを接続あるいは分離
させる一対の係合要素（実施形態では係合要素１１、１
２）を内蔵するクラッチ（実施形態ではクラッチ１０）
と、このクラッチの出力側に連結された駆動輪（実施形
態では駆動輪Ｗ）と、この駆動輪に連結され、自動車の
推進力を出力すると共に、回生ブレーキとして動作可能
なモータ（実施形態ではメインモータ１９）と、このモ
ータが推進力を出力する場合には、このモータに電力を
供給すると共に、このモータを回生ブレーキとして動作
させる場合には、このモータが発電する電力を充電する
電気二重層コンデンサ（実施形態では電気二重層コンデ
ンサ２１）と、この電気二重層コンデンサと前記モータ
とを接続あるいは切断するスイッチ手段（実施形態では
パワードライブユニット２３）と、前記電気二重層コン
デンサに内蔵された個々のセル（実施形態ではセル２１
１、２１２、…、２１ｎ）および前記電気二重層コンデ
ンサ全体の端子間電圧（実施形態では個々のセルの端子
間電圧Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎおよび電気二重層コンデン
サ２１全体の端子間電圧Ｖｔｏｔａｌ）を検出する電圧
検出手段（実施形態では電圧センサ２２）と、この電圧
検出手段によって検出された個々のセルまたは前記電気
二重層コンデンサ全体の端子間電圧に応じて、前記クラ
ッチおよびスイッチ手段を制御する制御手段（実施形態
では制御回路２０）とを有し、前記モータを回生ブレー
キとして動作させているときに、前記電圧検出手段によ
って検出される個々のセルまたは前記電気二重層コンデ
ンサ全体の端子間電圧のいずれかが、各セルまたは前記
電気二重層コンデンサ全体のそれぞれの耐電圧に対応す
る基準値を超えた場合に、前記制御手段は、前記スイッ
チ手段によって電気二重層コンデンサとモータとを切断
し、かつ前記クラッチの係合要素を接続させることを特
徴とするハイブリッド自動車の制御装置である。
【００１６】上記構成によれば、電圧検出手段によって
検出される前記個々のセルまたは前記電気二重層コンデ
ンサ全体の端子間電圧の検出値と、各セルまたは前記電
気二重層コンデンサ全体のそれぞれの耐電圧に対応する
基準値とが制御手段において比較され、比較の結果、検
出値のいずれかが基準値を超えた場合には、スイッチ手
段によって電気二重層コンデンサとモータとを切断し、
電気二重層コンデンサへの充電を中止するので、各セル
毎に容量や耐電圧がばらついても、全てのセルを、耐電
圧以上の電圧が印加されることから保護することができ
る。また、同時に、クラッチの係合要素が接続され、エ
ンジンブレーキがかかるので、上記電気二重層コンデン
サへの充電の中止によって失われた制動力が補われる。
【００１７】請求項２に記載の発明は、自動車の推進力
を出力するエンジンと、このエンジンの出力軸に連結さ
れ、動力を伝達する軸の入力側と出力側とを接続あるい
は分離させる一対の係合要素を内蔵するクラッチと、こ
のクラッチの出力側に連結された駆動輪と、この駆動輪
に連結され、自動車の推進力を出力すると共に、回生ブ
レーキとして動作可能なモータと、このモータが推進力
を出力する場合には、このモータに電力を供給すると共
に、このモータを回生ブレーキとして動作させる場合に
は、このモータが発電する電力を充電する電気二重層コ
ンデンサと、この電気二重層コンデンサと前記モータと
を接続あるいは切断するスイッチ手段と、前記電気二重
層コンデンサに内蔵された個々のセルおよび前記電気二
重層コンデンサ全体の端子間電圧を検出する電圧検出手
段と、この電圧検出手段によって検出された個々のセル
または前記電気二重層コンデンサ全体の端子間電圧に応
じて、前記クラッチおよびスイッチ手段を制御する制御
手段とを有し、前記モータを回生ブレーキとして動作さ
せているときに、前記電圧検出手段によって検出される
個々のセルまたは前記電気二重層コンデンサ全体の端子
間電圧のいずれかが、各セルまたは前記電気二重層コン
デンサ全体のそれぞれの耐電圧より小さい値に設定した
基準値以上になった場合に、回生充電の量を減少させ
て、前記端子間電圧が耐電圧を超えないようにすること
を特徴とするハイブリッド自動車の制御装置である。
【００１８】上記構成によれば、電圧検出手段によって
検出される前記個々のセルまたは前記電気二重層コンデ
ンサ全体の端子間電圧の検出値と、各セルまたは前記電
気二重層コンデンサ全体のそれぞれの耐電圧より小さい
値に設定した基準値とが制御手段において比較され、比
較の結果、検出値のいずれかが基準値以上になった場合
に、回生充電の量を減少させて、前記個々のセルまたは
前記電気二重層コンデンサ全体の端子間電圧が耐電圧を
超えないようにするので、各セル毎に容量や耐電圧がば
らついても、全てのセルを、耐電圧以上の電圧が印加さ
れることから保護することができる。また、同時に、ク
ラッチの係合要素が接続され、エンジンブレーキがかか
るので、上記電気二重層コンデンサへの充電の中止によ
って失われた制動力が補われる。請求項３に記載の発明
は、前記電圧検出手段は、前記電気二重層コンデンサ全
体の端子間電圧を検出した後に、前記個々のセルの端子
間電圧を検出することを特徴とする請求項１または請求
項２に記載のハイブリッド自動車の制御装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態であるハイブ
リッド自動車の構成を図１を参照して説明する。図１に
は、ハイブリッド自動車の動力伝達系と、この動力伝達
系を制御するための制御系とが示されている。
【００２０】まず、動力伝達系の構成を説明する。エン
ジンＥの出力軸は、サブモータ１を介してオイル・ポン
プ２に連結されている。サブモータ１は、エンジンＥの
起動やアシスト等を行う。オイル・ポンプ２は、エンジ
ンＥの駆動力によって油圧を発生させ、油圧制御装置２
４を介して、ＣＶＴ４の変速を行う。
【００２１】エンジンＥの出力軸は、さらに、自動車の
前後進を切り替えるためのプラネタリー・ギア３に連結
されている。このプラネタリー・ギア３は、図示してい
ないセレクトレバーと機械的に連結されており、このセ
レクトレバーの操作により、自動車の前後進が切り替え
られる。
【００２２】プラネタリー・ギア３の出力軸は、無段変
速を行うＣＶＴ４に内蔵された駆動側プーリ５に連結さ
れている。ＣＶＴ４は、前記駆動側プーリ５の他に、金
属ベルト６、被動側プーリ７、側室８および９を内蔵し
ている。駆動側プーリ５と被動側プーリ７とには、両プ
ーリにまたがる共通の金属ベルト６が巻き付けられてい
て、両プーリ間で動力が伝達されるようになっている。
【００２３】駆動側プーリ５および被動側プーリ７の側
面には、それぞれ、各プーリへの金属ベルト６の巻き付
き径を変化させるための側室８および９が設けられてい
る。巻き付き径は、側室８および９に加えられる油圧に
よって、各プーリの幅が変化し、ベルトとプーリとの斜
面接点が移動することによって変化する。側室８および
９に加えられる油圧は、前記オイル・ポンプ２によって
発生される。
【００２４】ＣＶＴ４に内蔵された被動側プーリ７は、
クラッチ１０に内蔵された係合要素１１に連結されてい
る。クラッチ１０には、前記係合要素１１と共に、この
係合要素１１と対をなす係合要素１２と、これらの係合
要素１１および１２を結合あるいは分離させるクラッチ
制御用アクチュエータ１３とが内蔵されている。
【００２５】クラッチ１０に内蔵された係合要素１２
は、最終減速機１４およびギア１５と連結されている。
最終減速機１４は、デファレンシャル・ギア１６と噛み
合わされている。デファレンシャル・ギア１６は、車軸
１７を介して、自動車の駆動輪Ｗと連結されている。
【００２６】前記ギア１５は、ギア１８と噛み合わされ
ていて、このギア１８は、メインモータ１９の回転軸に
連結されている。
【００２７】次に、制御系の構成を説明する。制御回路
２０は、前記メインモータ１９の電源である電気二重層
コンデンサ２１に設けられた電圧センサ２２と、前記メ
インモータ１９を制御するためのパワードライブユニッ
ト２３と、前記クラッチ１０に内蔵されたクラッチ制御
用アクチュエータ１３と、前記ＣＶＴ４に内蔵された側
室８および９に加えられる油圧を制御する油圧制御装置
２４とに接続されている。
【００２８】電気二重層コンデンサ２１は、パワードラ
イブユニット２３を介してメインモータ１９と接続され
ている。また、電気二重層コンデンサ２１の端子間に
は、電圧センサ２２が設けられている。
【００２９】電気二重層コンデンサ２１と、電圧センサ
２２との詳細な構成を図２に示す。電気二重層コンデン
サ２１は、複数のセル２１１、２１２、２１３、…、２
１ｎが積層された構造となっている。また、電圧センサ
２２は、電気二重層コンデンサ２１全体の端子間電圧Ｖ
ｔｏｔａｌを検出するための電圧センサ２２ｔと、各セ
ル２１１、２１２、２１３、…、２１ｎの端子間電圧Ｖ
１、Ｖ２、Ｖ３、…、Ｖｎを検出するための電圧センサ
２２１、２２２、２２３、…、２２ｎとを内蔵してい
る。
【００３０】次に、本実施形態の動作を図１を参照して
説明する。まず、制御系の動作を説明する。始めに、エ
ンジンＥの駆動力で自動車を走行させる場合について説
明する。エンジンＥの駆動力は、サブモータ１を介し
て、オイル・ポンプ２およびプラネタリー・ギア３を駆
動する。オイル・ポンプ２は、油圧を発生し、この油圧
を、油圧制御装置２４を介して、ＣＶＴ４に内蔵された
側室８および９に伝達する。プラネタリー・ギア３は、
図示していないセレクトレバーの操作により、軸の回転
方向を切り替え、自動車の前後進を切り替える。
【００３１】プラネタリー・ギア３の出力軸の回転は、
ＣＶＴ４に内蔵された駆動側プーリ５に伝達され、駆動
側プーリ５の回転は、金属ベルト６を介して被動側プー
リ７に伝達される。駆動側プーリ５と被動側プーリ７と
の回転数比は、両プーリへの金属ベルト６の巻き付き径
によって決まり、この巻き付き径は、両プーリの側室８
および９による押し付け力によって両プーリの幅が変化
し、ベルトとプーリとの斜面接点が移動することによっ
て変化する。側室８および９による押し付け力は、オイ
ル・ポンプ２による油圧によって発生され、発生された
油圧は、オイル・ポンプ２と、側室８および９との間に
設けられた油圧制御装置２４によって制御される。
【００３２】ＣＶＴ４に内蔵された被動側プーリ７は、
クラッチ１０に内蔵された係合要素１１に回転を伝達す
る。係合要素１１と１２とは、クラッチ制御用アクチュ
エータ１３によって、結合あるいは分離させられ、結合
されれば回転が伝達され、分離されれば伝達されない。
【００３３】係合要素１１と１２とが結合された場合に
は、係合要素１１の回転が係合要素１２に伝達され、こ
の係合要素１２の回転が、最終減速機１４およびギア１
５に伝達される。
【００３４】ギア１５の回転は、このギア１５と噛み合
っているギア１８に伝達され、ギア１８の回転によっ
て、メインモータ１９の回転軸が回転させられる。この
とき、メインモータ１９の回転で発電を行い、このモー
タの電源である電気二重層コンデンサ２１を充電するモ
ードとなっていた場合には、メインモータ１９の回転軸
が回転させられることにより、発電が行われ、発電され
た電力が、パワードライブユニット２３を経由して、電
気二重層コンデンサ２１に充電される。
【００３５】また、メインモータ１９による充電が行わ
れないモードとなっていた場合には、メインモータ１９
の回転軸は回転させられるが、このモータから電力が取
り出されることはなく、モータは単に空転する。
【００３６】前記最終減速機１４の回転は、デファレン
シャル・ギア１６および車軸１７を介して、自動車の駆
動輪Ｗに伝達される。以上の動作によって、エンジンＥ
によって駆動輪Ｗが駆動され、自動車が走行する。
【００３７】次に、メインモータ１９の駆動力で自動車
を走行させる場合の動作を説明する。電気二重層コンデ
ンサ２１は、パワードライブユニット２３を介して、メ
インモータ１９に電力を供給する。供給された電力によ
って、メインモータ１９は、その回転軸から駆動力を発
生し、この駆動力による回転軸の回転がギア１８に伝達
される。ギア１８の回転は、このギア１８と噛み合って
いるギア１５に伝達され、さらに、ギア１５の回転は、
このギア１５と軸が連結している最終減速機１４に伝達
される。
【００３８】ここで、メインモータ１９の駆動力で自動
車を走行させる場合、すなわちモータ走行の場合には、
クラッチ１０が切られている。すなわち、クラッチ１０
に内蔵された係合要素１１と１２とが分離されていて、
両係合要素間で回転は伝達されない。従って、最終減速
機１４の回転の伝達は、クラッチ１０で切断され、ＣＶ
Ｔ４に伝達されることはない。
【００３９】従って、最終減速機１４の回転は、デファ
レンシャル・ギア１６のみに伝達され、伝達された回転
は、車軸１７を介して駆動輪Ｗに伝達される。以上の動
作によって、メインモータ１９によって駆動輪Ｗが駆動
され、自動車が走行する。
【００４０】次に、エンジンＥを負荷として制動力を得
る、すなわちエンジンブレーキをかける場合の動作を説
明する。この場合の回転力の伝達は、前述した、エンジ
ンＥの駆動力で駆動輪Ｗを回転させ、自動車を走行させ
る場合の逆をたどる。すなわち、駆動輪Ｗの回転が、車
軸１７、デファレンシャル・ギア１６、最終減速機１４
を介して、クラッチ１０に伝達される。
【００４１】ここで、エンジンブレーキをかける場合に
は、クラッチ１０を接続する。すなわち、クラッチ１０
に内蔵された、クラッチ制御アクチュエータ１３を動作
させ、係合要素１２と１１とを接続させる。すると、最
終減速機１４から伝達された回転が、クラッチ１０を経
由して、ＣＶＴ４に内蔵された被動側プーリ７に伝達さ
れる。
【００４２】被動側プーリ７の回転は、金属ベルト６を
介して、駆動側プーリ５に伝達され、この駆動側プーリ
５の回転は、軸が連結されたプラネタリー・ギア３に伝
達される。プラネタリー・ギア３の回転は、オイル・ポ
ンプ２、サブモータ１を介して、エンジンＥに伝達され
る。エンジンＥ内の負荷により、制動力が発生され、エ
ンジンブレーキがかけられる。
【００４３】次に、メインモータ１９を負荷として制動
力を得る、すなわちモータによる回生制動の動作を説明
する。この場合の回転力の伝達は、前述した、メインモ
ータ１９の駆動力で駆動輪Ｗを回転させ、自動車を走行
させる場合の逆をたどる。すなわち、駆動輪Ｗの回転
が、車軸１７、デファレンシャル・ギア１６、最終減速
機１４を介して、ギア１５に伝達される。
【００４４】ここで、モータによる回生制動を行う場合
には、クラッチ１０を切り、最終減速機１４の回転力
は、全てギア１５に伝達される。ギア１５の回転は、ギ
ア１８に伝達され、ギア１８は、メインモータ１９の回
転軸を回転させる。
【００４５】メインモータ１９は、回転軸を外力で回転
させられることによって、発電機として動作する。ここ
で、モータによる回生制動を行う場合には、パワードラ
イブユニット２３は、メインモータ１９と、電気二重層
コンデンサ２１とを接続する状態とされている。従っ
て、メインモータ１９で発電された電力は、パワードラ
イブユニット２３を経由して、電気二重層コンデンサ２
１に送られ、ここに充電される。このように、メインモ
ータ１９から電力が取り出されることによって、メイン
モータ１９は負荷を発生し、これが制動力となり、モー
タによる回生制動が行われる。
【００４６】次に、制御系の動作を説明する。制御回路
２０は、油圧制御装置２４を制御し、オイル・ポンプ２
が発生し、ＣＶＴ４に内蔵された側室８および９に加え
られる油圧を制御する。油圧の制御によって、駆動側プ
ーリ５および被動側プーリ７の幅が変化し、金属ベルト
６とプーリ５、７との斜面接点が移動し、変速が行われ
る。
【００４７】また、制御装置２０は、クラッチ１０に内
蔵されたクラッチ制御アクチュエータ１３を制御し、ク
ラッチ１０の接続あるいは切断を行う。すなわち、クラ
ッチ制御アクチュエータ１３は、やはりクラッチ１０に
内蔵された係合要素１１および１２を、接続あるいは分
離させる。
【００４８】さらに、制御装置２０は、パワードライブ
ユニット２３を制御し、メインモータ１９と、このメイ
ンモータ１９の電源である電気二重層コンデンサ２１と
の接続・切断を制御する。すなわち、パワードライブユ
ニット２３は、電気二重層コンデンサ２１からメインモ
ータ１９へ電力を供給し、自動車をモータ走行させる場
合や、メインモータ１９による回生制動を行うため、メ
インモータ１９によって発電された電力を電気二重層コ
ンデンサへ充電する場合には、電気二重層コンデンサ２
１とメインモータ１９とを接続する。また、エンジンの
みによる走行や、エンジンブレーキのみによる制動を行
う場合には、電気二重層コンデンサ２１とメインモータ
１９とを切断する。
【００４９】また、制御回路２０は、電気二重層コンデ
ンサ２１の端子間に接続された電圧センサ２２の出力を
入力する。すなわち、制御回路２０は、電圧センサ２２
によって検出された、電気二重層コンデンサ２１の端子
間電圧の測定値を入力する。
【００５０】モータによる回生制動時に、例えば、電気
二重層コンデンサ２１への充電が続き、電気二重層コン
デンサ２１の端子間電圧が耐電圧以上になった場合に
は、制御回路２０は、パワードライブユニット２３を制
御し、メインモータ１９と電気二重層コンデンサ２１と
を切断し、電気二重層コンデンサ２１への充電を中止さ
せる。
【００５１】すなわち、制御回路２０には、あらかじ
め、電気二重層コンデンサ２１の耐電圧に相当する基準
値が記憶されている。そして、制御回路２０は、記憶さ
れていた基準値と、電圧センサ２２から送られる、電気
二重層コンデンサ２１の端子間電圧の測定値とを比較
し、両者が等しくなった場合には、パワードライブユニ
ット２３を制御し、メインモータ１９と電気二重層コン
デンサ２１とを切断する。
【００５２】これにより、電気二重層コンデンサ２１へ
の充電が中止され、電気二重層コンデンサ２１の端子間
電圧が耐電圧以上になることが防止される。ただし、同
時に、メインモータ１９から電力が取り出されなくなる
ので、メインモータ１９の負荷が無くなり、自動車の制
動力が失われる。
【００５３】このとき、同時に、制御回路２０は、クラ
ッチ１０に内蔵されたクラッチ制御アクチュエータ１３
を制御し、クラッチ１０を接続させる。すると、駆動輪
Ｗから、車軸１７、デファレンシャル・ギア１６を介し
て、最終減速機１４に伝達された回転力は、クラッチ１
０を介してＣＶＴ４へ伝達され、さらに、プラネタリー
・ギア３、オイル・ポンプ２、サブモータ１を介して、
エンジンＥに伝達される。これにより、エンジンＥの負
荷による制動力が発生し、エンジンブレーキがかかり、
自動車の制動力が補われる。
【００５４】上記の、電気二重層コンデンサ２１の端子
間電圧を測定する動作を、図３に示す過電圧検出のフロ
ーチャートを参照して詳細に説明する。図３は、電気二
重層コンデンサ２１の端子間に接続された電圧センサ２
２によって検出された電圧に基づいて、制御回路２０内
に記憶されている過電圧フラグを操作する動作を示すフ
ローチャートである。なお、以下の文中におけるＳ１等
の符号は、フローチャート中のステップを表している。
【００５５】まず、制御回路２０内の変数”Ｃｅｌｌ”
が０とされる（Ｓ１）。変数”Ｃｅｌｌ”の値は、図２
に示した、電気二重層コンデンサ２１に内蔵されたセル
と対応付けられていて、例えば、Ｃｅｌｌ＝１の場合に
は、セル２１１が端子間電圧測定対象として選択された
ことを意味し、Ｃｅｌｌ＝２の場合には、セル２１２が
選択されたことを意味する。ただし、上記のＣｅｌｌ＝
０は、端子間電圧測定対象として、電気二重層コンデン
サ２１全体が選択されたことを意味する。
【００５６】次に、電気二重層コンデンサ２１の端子間
電圧が、電圧センサ２２によって測定される。すなわ
ち、直前のステップであるＳ１で、Ｃｅｌｌ＝０とさ
れ、電気二重層コンデンサ２１全体が測定対象として選
択されているので、電気二重層コンデンサ２１全体の端
子間電圧Ｖｔｏｔａｌが、電圧センサ２２に内蔵された
電圧センサ２２ｔによって測定される。
【００５７】電圧センサ２２ｔによって測定された測定
値Ｖｔｏｔａｌは、制御回路２０へ送られ、ここで、あ
らかじめこの制御回路２０内に記憶されていた基準値と
比較される（Ｓ２）。この場合の基準値は、電気二重層
コンデンサ２１全体の端子間の耐電圧に対応する値であ
る。比較の結果、測定値Ｖｔｏｔａｌ≧基準値であれば
Ｓ８へ跳び、そうでなければ次のステップＳ３へ進む。
【００５８】Ｓ３では、変数”Ｃｅｌｌ”の値に１が加
えられる。すなわち、前のステップＳ１でＣｅｌｌ＝０
とされていたので、１が加えられると、Ｃｅｌｌ＝１と
なる。これは、前述したように、電気二重層コンデンサ
２１に内蔵されたセル２１１が、端子間電圧測定対象と
して選択されたことを意味する。
【００５９】次に、電気二重層コンデンサ２１に内蔵さ
れた各セル２１１〜２１ｎの端子間電圧を測定するルー
プＳ４〜Ｓ６が開始される。まず、ステップＳ３でＣｅ
ｌｌ＝１とされていたので、セル２１１の端子間電圧Ｖ
１が、電圧センサ２２１によって測定される。この測定
値は制御回路２０に送られ、ここで基準値と比較される
（Ｓ４）。この場合の基準値は、セル２１１の耐電圧に
対応する基準値である。比較の結果、測定値Ｖ１≧基準
値であればＳ８へ跳び、そうでなければ次のステップＳ
５へ進む。
【００６０】Ｓ５では、変数”Ｃｅｌｌ”の値に１が加
えられる。その結果、変数”Ｃｅｌｌ”の値は２とな
る。
【００６１】次のステップＳ６では、変数”Ｃｅｌｌ”
の値が、電気二重層コンデンサ２１に内蔵されたセルの
総数ｎと比較され、Ｃｅｌｌ＞ｎであればさらに次のス
テップＳ７へ進み、そうでなければＳ４に戻り、ループ
Ｓ４〜Ｓ６を繰り返す。現時点では、Ｓ５でＣｅｌｌ＝
２とされており、この値はセルの総数ｎより小さいの
で、Ｓ４へ戻る。
【００６２】Ｓ４では、今度は、Ｃｅｌｌ＝２なので、
セル２１２の端子間電圧Ｖ２が、電圧センサ２２２によ
って測定され、この測定値が制御回路２０に送られ、こ
こで基準値と比較される。この場合の基準値は、セル２
１２の耐電圧に対応する基準値である。比較の結果、測
定値Ｖ２≧基準値であればＳ８へ跳び、そうでなければ
次のステップＳ５へ進む。
【００６３】Ｓ５では、変数”Ｃｅｌｌ”の値に１が加
えられる。その結果、今度は変数”Ｃｅｌｌ”の値は３
となる。
【００６４】次のステップＳ６では、変数”Ｃｅｌｌ”
の値がセルの総数ｎと比較され、Ｃｅｌｌ＞ｎであれば
次のステップＳ９へ進み、そうでなければＳ４に戻り、
ループＳ４〜Ｓ６が繰り返される。
【００６５】以上の動作により、各セルの端子間に耐電
圧以上の電圧が印加されていなければ、ループＳ４〜Ｓ
６が繰り返され、変数”Ｃｅｌｌ”の値が、ｎ＋１とな
ったところでループから抜け、次のステップＳ７へ進
む。
【００６６】なお、各セル毎に耐電圧がばらついていて
も、各セル毎の耐電圧に対応した基準値が、制御回路２
０内に記憶されているので、どのセルの端子間電圧が耐
電圧以上になっても、これを検出することができ、Ｓ７
へ進み、後述する過電圧フラグが１とされる。
【００６７】Ｓ７では、過電圧フラグが０とされる。こ
の過電圧フラグの状態は、後述する別のフロー中で検出
され、電気二重層コンデンサ２１への充電の制御等に用
いられる。
【００６８】Ｓ２あるいはＳ４で耐電圧以上の電圧が検
出された場合には、Ｓ８へ跳び、このＳ８で、過電圧フ
ラグが１とされ、その後、次のステップＳ９へ進む。
【００６９】次のステップＳ９では、自動車がモータ走
行中であるか否か、すなわち電気二重層コンデンサ２１
が放電中であるか否かが検出され、放電中であればＳ７
へ進んで過電圧フラグを０に戻し、そうでなければ過電
圧フラグは１のままでフローを終了させる。
【００７０】次に、図４のフローチャートを参照し、上
記の過電圧フラグに基づいて回生およびクラッチを制御
するフローの動作を説明する。なお、以下の文中におけ
るＳ１１等の符号は、フローチャート中のステップを表
している。
【００７１】まず、過電圧フラグの状態が調べられ（Ｓ
１１）、過電圧フラグが１であればＳ１２へ進み、過電
圧フラグが０であればＳ１３へ進む。
【００７２】過電圧フラグが１であれば、Ｓ１２へ進
み、電気二重層コンデンサ２１への回生充電が中止さ
れ、かつ、クラッチ１０が接続され、エンジンブレーキ
がかけられる。
【００７３】過電圧フラグが０であれば、Ｓ１３へ進
み、通常の制御が続行される。すなわち、電気二重層コ
ンデンサ２１への回生充電中であれば、この動作が続行
され、さらなる制動力が必要であれば、クラッチの断続
制御が行われる。また、モータによる走行中であれば、
クラッチ１０は切断された状態が続行され、エンジンに
よる走行中であれば、クラッチ１０は接続された状態が
続行される。
【００７４】以上の動作により、電気二重層コンデンサ
２１全体の端子間電圧Ｖｔｏｔａｌと、電気二重層コン
デンサ２１に内蔵された各セル２１１、２１２、…、２
１ｎの端子間電圧Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎとのうちのいず
れかが、あらかじめ制御回路２０に記憶されていた、各
端子間の耐電圧に対応した基準値以上になった場合に
は、電気二重層コンデンサ２１への回生充電が中止さ
れ、コンデンサが保護される。
【００７５】なお、上記の実施形態では、電気二重層コ
ンデンサ２１の端子間電圧が、耐電圧に対応した基準値
以上になった場合に、回生充電を中止しているが、前記
基準値を耐電圧に達する以前、すなわち耐電圧より小さ
い値に設定し、端子間電圧がこの基準値以上になった場
合に、回生充電の量を減少させることにより、端子間電
圧が耐電圧を超えないようにすることも可能である。
【００７６】
【発明の効果】本発明によれば、モータを回生ブレーキ
として動作させているときに、電圧検出手段によって検
出される電気二重層コンデンサに内蔵された個々のセル
または前記電気二重層コンデンサ全体の端子間電圧のい
ずれかが、電気二重層コンデンサの各セルまたは前記電
気二重層コンデンサ全体のそれぞれの耐電圧に対応する
基準値を超えた場合に、制御手段が、スイッチ手段によ
って電気二重層コンデンサとモータとを切断するので、
電気二重層コンデンサへの回生充電が中止される。
【００７７】従って、電気二重層コンデンサの残容量
や、充電電流等と、電気二重層コンデンサの内部抵抗分
とによって発生する電圧に関わらず、電気二重層コンデ
ンサの個々のセルまたは前記電気二重層コンデンサ全体
の端子間電圧のいずれかがそれぞれの耐電圧に対応する
基準値を超えた場合には、電気二重層コンデンサへの回
生充電が中止され、セル毎に、容量や耐電圧がばらつい
たとしても、全てのセルを、過電圧の印加から確実に保
護できる。
【００７８】また、端子間電圧を正確に検出できるの
で、電気二重層コンデンサの耐電圧ぎりぎりの領域まで
使用できる。従って、実質的に、電気二重層コンデンサ
に貯蔵できるエネルギーの量を増やすことができる。一
般に、電気二重層コンデンサは、バッテリーと比較する
と、貯蔵できるエネルギーの容量が少ないので、前記の
ような効果は有効である。
【００７９】さらに、電気二重層コンデンサへの回生充
電を中止すると同時に、クラッチの係合要素を接続させ
るので、回生充電の中止によって失われた制動力が、エ
ンジンブレーキによって補われるので、ドライバビリデ
ィが低下することがない。
【００８０】また、電圧検出手段によって検出される前
記個々のセルまたは前記電気二重層コンデンサ全体の端
子間電圧の検出値と、各セルまたは前記電気二重層コン
デンサ全体のそれぞれの耐電圧より小さい値に設定した
基準値とを比較し、個々のセルまたは前記電気二重層コ
ンデンサ全体の端子間電圧のいずれかがそれぞれの耐電
圧より小さい値に設定した基準値以上になった場合に、
回生充電の量を減少させて、前記端子間電圧が耐電圧を
超えないようにすれば、セル毎に、容量や耐電圧がばら
ついたとしても、全てのセルを、過電圧の印加から確実
に保護できる。また、前記電圧検出手段は、前記電気二
重層コンデンサ全体の端子間電圧を検出した後に、前記
個々のセルの端子間電圧を検出することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態であるハイブリッド自動
車の動力伝達系および制御系の模式図。
【図２】 電気二重層コンデンサ２１と電圧センサ２２
との詳細な構成を示す図。
【図３】 電気二重層コンデンサ２１の端子間電圧に基
づいて過電圧フラグを操作するフローを示すフローチャ
ート。
【図４】 過電圧フラグの状態に基づいて電気二重層コ
ンデンサ２１への回生充電およびクラッチ１０の接続・
切断を制御するフローを示すフローチャート。
【符号の説明】
Ｅ エンジン １ サブモータ ２ オイル・ポンプ ３ プラネタリー・ギ
ア ４ ＣＶＴ ５ 駆動側プーリ ６ 金属ベルト ７ 被動側プーリ ８、９ 側室 １０ クラッチ １１、１２ 係合要素 １３ クラッチ制御アクチュエータ １４ 最終減速機 １５ ギア １６ デファレンシャル・ギア １７ 車軸 Ｗ 駆動輪 １８ ギア １９ メインモータ
（モータ） ２０ 制御回路（制御手段） ２１ 電気二重層コンデンサ ２２ 電圧センサ（電圧検出手段） ２３ パワードライブユニット（スイッチ手段） ２４ 油圧制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６０Ｌ 3/00 Ｂ６０Ｌ 3/00 Ｓ 7/12 7/12 Ｑ 11/18 11/18 Ｇ Ｆ１６Ｄ 48/02 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｆ１６Ｄ 25/14 ６４０Ｈ (56)参考文献 特開 平10−23603（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−220810（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−214452（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 1/00 - 15/42 B60K 6/02 - 6/06 F16D 48/00 - 48/12 H02J 7/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車の推進力を出力するエンジンと、 このエンジンの出力軸に連結され、動力を伝達する軸の
    入力側と出力側とを接続あるいは分離させる一対の係合
    要素を内蔵するクラッチと、 このクラッチの出力側に連結された駆動輪と、 この駆動輪に連結され、自動車の推進力を出力すると共
    に、回生ブレーキとして動作可能なモータと、 このモータが推進力を出力する場合には、このモータに
    電力を供給すると共に、このモータを回生ブレーキとし
    て動作させる場合には、このモータが発電する電力を充
    電する電気二重層コンデンサと、 この電気二重層コンデンサと前記モータとを接続あるい
    は切断するスイッチ手段と、 前記電気二重層コンデンサに内蔵された個々のセルおよ
    び前記電気二重層コンデンサ全体の端子間電圧を検出す
    る電圧検出手段と、この電圧検出手段によって検出され
    た個々のセルまたは前記電気二重層コンデンサ全体の端
    子間電圧に応じて、前記クラッチおよびスイッチ手段を
    制御する制御手段とを有し、 前記モータを回生ブレーキとして動作させているとき
    に、前記電圧検出手段によって検出される個々のセルま
    たは前記電気二重層コンデンサ全体の端子間電圧のいず
    れかが、各セルまたは前記電気二重層コンデンサ全体の
    それぞれの耐電圧に対応する基準値を超えた場合に、前
    記制御手段は、前記スイッチ手段によって電気二重層コ
    ンデンサとモータとを切断し、かつ前記クラッチの係合
    要素を接続させることを特徴とするハイブリッド自動車
    の制御装置。
  2. 【請求項２】 自動車の推進力を出力するエンジンと、 このエンジンの出力軸に連結され、動力を伝達する軸の
    入力側と出力側とを接続あるいは分離させる一対の係合
    要素を内蔵するクラッチと、 このクラッチの出力側に連結された駆動輪と、 この駆動輪に連結され、自動車の推進力を出力すると共
    に、回生ブレーキとして動作可能なモータと、 このモータが推進力を出力する場合には、このモータに
    電力を供給すると共に、このモータを回生ブレーキとし
    て動作させる場合には、このモータが発電する電力を充
    電する電気二重層コンデンサと、 この電気二重層コンデンサと前記モータとを接続あるい
    は切断するスイッチ手段と、 前記電気二重層コンデンサに内蔵された個々のセルおよ
    び前記電気二重層コンデンサ全体の端子間電圧を検出す
    る電圧検出手段と、この電圧検出手段によって検出され
    た個々のセルまたは前記電気二重層コンデンサ全体の端
    子間電圧に応じて、前記クラッチおよびスイッチ手段を
    制御する制御手段とを有し、 前記モータを回生ブレーキとして動作させているとき
    に、前記電圧検出手段によって検出される個々のセルま
    たは前記電気二重層コンデンサ全体の端子間電圧のいず
    れかが、各セルまたは前記電気二重層コンデンサ全体の
    それぞれの耐電圧より小さい値に設定した基準値以上に
    なった場合に、回生充電の量を減少させて、前記端子間
    電圧が耐電圧を超えないようにすることを特徴とするハ
    イブリッド自動車の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記電圧検出手段は、前記電気二重層コ
    ンデンサ全体の端子間電圧を検出した後に、前記個々の
    セルの端子間電圧を検出することを特徴とする請求項１
    または請求項２に記載のハイブリッド自動車の制御装
    置。
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