JP5243571B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行用の駆動力を発生するエンジンなどの原動機と、走行用の駆動力を発生するとともに該原動機により駆動されて発電を行う電動モータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

走行用の駆動力を発生するエンジンなどの原動機と、走行用の駆動力を発生するとともに該原動機により駆動されて発電を行う電動モータとを備えたハイブリッド車両がある。この種のハイブリッド車両には、電動モータを駆動する電力を供給するとともに該電動モータが発電した電力で充電される高電圧の高圧蓄電器と、例えば電圧が１２Ｖのような低電圧の低圧蓄電器および該低圧蓄電器から電源供給されて駆動されるオーディオや空調用ブロアファンなどの補機類よりなる低圧消費系とを備えたものがある。

上記のようなハイブリッド車両では、例えば特許文献１に示すように、低圧蓄電手段に接続された補機類の消費電力を補充するために、エンジンでモータを駆動して発電した電力を低圧消費系に供給するようになっている。そして、特許文献１に記載のハイブリッド車両の制御装置では、モータの発電効率と高圧蓄電器の状態とに応じてモータによる発電の実行／不実行を決定するようになっている。これにより、低圧消費系の消費電力を推定して、該推定した消費電力に一致するようにモータの発電電力をフィードバック制御することで、低圧消費系の消費電力を過不足なく補充して高圧蓄電器や低圧蓄電器の不要な充放電を回避するようになっている。

ところが、上記のようなハイブリッド車両の制御装置では、モータの発電電力を低圧消費系に供給して補機負荷を賄う場合、補機負荷がオフになった時点で、制御遅れによってモータの発電電力が一時的に走行駆動用の高圧蓄電器に入力されるという問題がある。この場合、高圧蓄電器の残容量が比較的多い状態では、過充電による上限電圧オーバーで高圧蓄電器の劣化が進んでしまうおそれがある。特に、−１０℃〜−３０℃程度の極低温状態で、かつ高圧蓄電器の残容量が多い状態では、高圧蓄電器が過充電状態になり易く、劣化の問題が顕著になる。そのため、上記のような状況において、高圧蓄電器が過充電状態に陥ることを防止するための方策が必要である。

特許第３３８２５４５号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの発電電力を低圧消費系に供給して補機負荷を賄うように構成したハイブリッド車両の制御装置において、補機負荷がオフになった時点で制御遅れによってモータの発電電力が高圧蓄電器に一時的に入力することなく、高圧蓄電器が過充電状態になることを防止できるようにすることにある。

上記の課題を解決するための本発明は、走行用の駆動力を発生する原動機（１１）と、走行用の駆動力を発生するとともに原動機（１１）により駆動されて発電を行うモータ（１２）と、モータ（１２）を駆動する電力を供給するとともに該モータ（１２）が発電した電力で充電される高圧蓄電器（１５）と、低圧蓄電器（１８）および該低圧蓄電器（１８）により駆動される補機類（１７）よりなる低圧消費系（２０）と、高圧蓄電器（１５）に蓄電された電力あるいはモータ（１２）が発電した電力を降圧して低圧消費系（２０）に供給する電圧変換手段（１９）と、を備えたハイブリッド車両（１）の制御装置において、低圧消費系（２０）の消費電力を演算する消費電力演算手段（１６）と、高圧蓄電器（１５）の残容量（ＳＯＣ）を演算する残容量演算手段（１６）と、消費電力演算手段（１６）及び残容量演算手段（１６）の演算結果に基づいてモータ（１２）の発電電力を制御する制御手段（１６）と、高圧蓄電器（１５）の温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（２７）を備え、制御手段（１６）は、高圧蓄電器（１５）の残容量（ＳＯＣ）が所定の閾値容量（ＳＯＣ１）未満のとき、モータ（１２）の発電電力を低圧消費系（２０）の消費電力と一致するように制御することで、低圧消費系（２０）の消費電力をモータ（１２）の発電電力のみで賄う通常制御を実施し、高圧蓄電器（１５）の残容量（ＳＯＣ）が所定の閾値容量（ＳＯＣ１）以上であることに加えて、高圧蓄電器（１５）の温度（Ｔ）が所定温度（Ｔ１）よりも低いときに、モータ（１２）の発電電力を低圧消費系（２０）の消費電力よりも低い制限値（Ｗａ又はＷｂ）に制限することで、低圧消費系（２０）の消費電力をモータ（１２）の発電電力と高圧蓄電器（１５）の放電電力との双方で賄う発電電力制限制御を実施することを特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド車両の制御装置では、高圧蓄電器の残容量が所定の閾値容量未満のとき上記の通常制御を実施し、高圧蓄電器の残容量が所定の閾値容量以上であり、かつ、高圧蓄電器の温度が所定温度よりも低い低温状態のときに、上記の発電電力制限制御を実施するようにした。
これにより、走行駆動用の高圧蓄電器の残容量が比較的多い状態で、補機の電力負荷（要求電力）が発生した場合、当該補機の電力負荷の一部をモータの発電電力で賄い、残りを高圧蓄電器の放電電力で賄うことができる。したがって、補機の電力負荷（要求電力）がオフになった時点では、モータの発電電力が通常時より制限された状態になっているので、モータの発電電力が制御遅れによって一時的に高圧蓄電器に入力することなく、高圧蓄電器が過充電状態になることを防止できる。

また、本発明では、走行用の駆動力を発生する原動機（１１）と、走行用の駆動力を発生するとともに原動機（１１）により駆動されて発電を行うモータ（１２）と、モータ（１２）を駆動する電力を供給するとともに該モータ（１２）が発電した電力で充電される高圧蓄電器（１５）と、低圧蓄電器（１８）および該低圧蓄電器（１８）により駆動される補機類（１７）よりなる低圧消費系（２０）と、高圧蓄電器（１５）に蓄電された電力あるいはモータ（１２）が発電した電力を降圧して低圧消費系（２０）に供給する電圧変換手段（１９）と、を備えたハイブリッド車両（１）の制御装置において、低圧消費系（２０）の消費電力を演算する消費電力演算手段（１６）と、高圧蓄電器（１５）の残容量（ＳＯＣ）を演算する残容量演算手段（１６）と、消費電力演算手段（１６）及び残容量演算手段（１６）の演算結果に基づいてモータ（１２）の発電電力を制御する制御手段（１６）と、高圧蓄電器（１５）の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段（２６）を備え、制御手段（１６）は、高圧蓄電器（１５）の残容量（ＳＯＣ）が所定の閾値容量（ＳＯＣ１）未満のとき、モータ（１２）の発電電力を低圧消費系（２０）の消費電力と一致するように制御することで、低圧消費系（２０）の消費電力をモータ（１２）の発電電力のみで賄う通常制御を実施し、高圧蓄電器（１５）の残容量（ＳＯＣ）が所定の閾値容量（ＳＯＣ１）以上であることに加えて、高圧蓄電器（１５）の内部抵抗が所定以上のときに、モータ（１２）の発電電力を低圧消費系（２０）の消費電力よりも低い所定の制限値（Ｗａ又はＷｂ）に制限することで、低圧消費系（２０）の消費電力をモータ（１２）の発電電力と高圧蓄電器（１５）の放電電力との双方で賄う発電電力制限制御を実施することを特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド車両の制御装置では、高圧蓄電器の残容量が所定の閾値容量未満のとき上記の通常制御を実施し、高圧蓄電器の残容量が所定の閾値容量以上であり、かつ、高圧蓄電器の内部抵抗が所定以上のときに、上記の発電電力制限制御を実施するようにした。
これにより、走行駆動用の高圧蓄電器の残容量が比較的多い状態で、補機の電力負荷（要求電力）が発生した場合、当該補機の電力負荷の一部をモータの発電電力で賄い、残りを高圧蓄電器の放電電力で賄うことができる。
また、補機の電力負荷（要求電力）がオフになった時点では、モータの発電電力が通常時より制限された状態になっているので、モータの発電電力が制御遅れによって一時的に高圧蓄電器に入力することはなく、高圧蓄電器が過充電状態になることを防止できる。

また、上記のハイブリッド車両の制御装置では、制御手段（１６）は、発電電力制限制御において、モータ（１２）の発電電力を低圧消費系（２０）の消費電力に一致する値から制限値（Ｗａ又はＷｂ）まで段階的に低下させるとよい。

車両の走行中などにモータの回生トルク及び発電電力を急激に変化させると、駆動源の負荷が急激に変化することで、車両の駆動輪に伝達されるトルクが急激に変化するおそれがある。これに対して、上記のように、モータの発電電力を段階的に変化させることで、駆動源の負荷及び駆動輪に伝達されるトルクが急激に変化することを回避できる。また、モータの発電電力を段階的に変化させることで、高圧蓄電器の電圧が急激に変化することも防止できるので、高圧蓄電器に化学反応などの不具合が生じることも防止できる。

またこの場合、制御手段（１６）は、発電電力制限制御において、車両走行状態での発電電力の制限値（Ｗｂ）よりも車両アイドル状態での発電電力の制限値（Ｗａ）の方が小さい値になるように設定するとよい。すなわち、車両走行状態では、走行駆動のために必要な低圧消費系の電気部品の消費電力が多くなるため、モータの発電電力の最終制限値（Ｗｂ）を比較的大きな値に設定する必要がある一方で、車両アイドル状態では、走行駆動に必要な低圧消費系の電気部品の消費電力が少なくなるため、モータの発電電力の最終制限値（Ｗａ）を比較的小さな値に設定してよい。

また、制御手段（１６）は、発電電力制限制御において、低圧消費系（２０）の負荷が大きい程、発電電力の制限値（Ｗａ，Ｗｂ）を大きくし、低圧消費系（２０）の負荷が小さい程、発電電力の制限値（Ｗａ，Ｗｂ）を小さくするように設定してもよい。
すなわち、この場合には、低圧消費系の負荷の消費状態に応じて適切な制限値を設定することができる。

また、制御手段（１６）は、発電電力制限制御の実施中に、高圧蓄電器（１５）の残容量（ＳＯＣ）が所定の閾値容量（ＳＯＣ１）未満になると、発電電力制限制御の実施を解除して、通常制御に切り替えるとよい。これにより、高圧蓄電器が過放電状態になることを防止できる。

また、制御手段（１６）は、発電電力制限制御の実施中に、高圧蓄電器（１５）の電圧値（ＶＢ）が所定の閾値電圧（ＶＢ１：下限電圧）以下になると、発電電力制限制御の実施を解除して、通常制御に切り替えるとよい。高圧蓄電器の温度が極めて低い状態などでは、高圧蓄電器の上限電圧値と下限電圧値との差が小さくなるため、上記のように、高圧蓄電器の下限電圧値を検知してモータの発電電力の制限を解除するように構成すれば、高圧蓄電器が過放電状態になることを防止できる。
なお、上記で括弧内に記した参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素に付した符号を参考のために例示したものである。

本発明によれば、モータの発電電力を低圧消費系に供給して補機負荷を賄うように構成したハイブリッド車両の制御装置において、補機負荷がオフになった時点で制御遅れによってモータの発電電力が一時的に高圧蓄電器に入力することなく、高圧蓄電器が過充電状態になることを防止できる。

本発明の第１実施形態にかかる制御装置を備えたハイブリッド車両の全体構成例を示す概略図である。 制御モードの判定手順を示すフローチャートである。 補機負荷（低圧消費系の消費電力）をモータの発電電力のみで賄う場合と、モータの発電電力と高圧蓄電器の放電電力との双方で賄う場合の電力の関係を示すグラフである。 モータの発電電力制限の実施手順を示すフローチャートである。 モータの発電電力制限を実施する場合における各種値の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態にかかる制御装置を備えたハイブリッド車両の全体構成例を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる制御装置を備えたハイブリッド車両の全体構成例を示す概略図である。同図に示すハイブリッド車両１は、エンジン（原動機）１１と、モータ（発電電動機）１２と、トランスミッション１３とを直列に連結したパラレル型のハイブリッド車両であり、エンジン１１およびモータ１２の駆動力は、トランスミッション１３及びディファレンシャル（図示略）を介して車両の駆動輪である左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに配分されて伝達される。また、ハイブリッド車両１の減速時に前輪Ｗｆ，Ｗｆ側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能して回生制動力を発生し、車両１の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、ハイブリッド車両の運転状態に応じて、モータ１２はエンジン１１の出力により発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。

モータ１２は、例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＤＣブラシレスモータ等とされ、該モータ１２の駆動および発電を制御するパワードライブユニット（インバータユニット）（以下「ＰＤＵ」と記す。）１４に接続されている。ＰＤＵ１４は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備えて構成されている。

ＰＤＵ１４には、モータ１２と電力の授受を行う高圧蓄電器１５が接続されている。高圧蓄電器１５は、氷点下の極低温状態で温度が低くなればなるほど内部抵抗が増加する傾向のあるリチウムイオンバッテリからなり、複数のセルを直列接続して構成している。そして、モータ１２と高圧蓄電器１５との間で授受される電力には、例えば、車両の走行駆動または車両走行駆動のアシスト動作時にモータ１２に供給される供給電力や、回生制動によるモータ１２の発電時にモータ１２から出力される出力電力がある。そして、ＰＤＵ１４は、制御ユニット１６からの制御指令を受けてモータ１２の回転駆動および発電を制御する。例えば、モータ１２の回転駆動時には、制御ユニット１６から出力されるトルク指令に基づき、高圧蓄電器１５から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。一方、モータ１２の発電時には、モータ１２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して、高圧蓄電器１５を充電する。

ＰＤＵ１４の電力変換動作は、制御ユニット１６からＰＷＭインバータのブリッジ回路を構成する各トランジスタのゲートに入力されるパルス、つまりパルス幅変調（ＰＷＭ）により各トランジスタをオン／オフ駆動させるためのパルスに応じて制御される。このパルスのデューティ比、つまりオン／オフ比率のマップ（データ）は、制御ユニット１６に記憶されている。また、制御ユニット１６は、モータ１２による発電時のデューティ比を変更することで、モータ１２の発電量を変更することができる。

また、車両の電装系などからなる各種の補機類１７を駆動するための低圧蓄電器１８は、鉛バッテリからなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換手段）１９を介して、ＰＤＵ１４および高圧蓄電器１５に対して並列に接続されている。上記の低圧蓄電器１８および該低圧蓄電器１８により駆動される補機類１７とＤＣ−ＤＣコンバータ１９とによって、低圧消費系２０が構成されている。

制御ユニット１６により電力変換動作が制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ１９は、例えば一方向のＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧蓄電器１５の端子間電圧、あるいはモータ１２が回生制動した際のＰＤＵ１４の端子間電圧を所定の電圧値まで降圧して低圧蓄電器１８を充電することができる。

制御ユニット１６は、エンジン１１およびモータ１２の運転状態に応じた車両１の状態や、ＰＤＵ１４およびＤＣ−ＤＣコンバータ１９の各電力変換動作や、補機類１７の作動状態等を制御する。このため、制御ユニット１６には、パワープラント（例えば、エンジン１１およびモータ１２）の状態を検出する各種センサやスイッチの出力信号が入力されるようになっている。

ここでの各種センサやスイッチには、エンジン１１の回転数Ｎｅを検出するための回転数センサ２１、モータ１２のロータの磁極位置（位相角）を検出するための回転角センサ３０、車両１の速度（車速）を検知するために従動輪（後輪）Ｗｒ，Ｗｒの回転速度（車輪速）ＮＷを検出する車輪速センサ２２、アクセル開度ＡＰを検出するためのアクセル開度センサ２３、運転者の入力操作に応じたトランスミッション（図示せず）のシフトポジションを検出するためのシフトポジションセンサ３１、ブレーキペダル（図示せず）の操作を検出するためのブレーキスイッチ３２、クラッチペダル（図示せず）の操作を検出するためのクラッチスイッチ３３、エンジン１１の吸気負圧ＰＢを検出するための吸気負圧センサ３４、エンジン１１のスロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ３５などがある。また、高圧蓄電器１５の充電電流および放電電流ＩＢを検出するための電流センサ２５、高圧蓄電器１５の各セルのセル電圧ＶＢを検出するための電圧センサ２６、高圧蓄電器１５の温度Ｔを複数箇所で検出するための温度センサ２７、低圧蓄電器１８の充電電流および放電電流ＩＡを検出するための電流センサ２８、低圧蓄電器１８の端子間電圧ＶＡを検出するための電圧センサ２９などもある。

制御ユニット１６は、各種センサやスイッチからの信号入力によって種々の演算処理を行う。これにより、制御ユニット１６は、例えば高圧蓄電器１５の電圧値と電流値と温度との関係を示す三次元マップ等から高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣ（State Of Charge）を演算する残容量演算部（ＳＯＣ演算部）、補機類１７の負荷電力（低圧消費系２０の消費電力）を演算する補機負荷消費電力演算部、モータ１２を駆動するために必要なモータトルクの指令値を演算するモータトルク演算部、エンジン１１を駆動するために必要なエンジントルクの指令値を演算するエンジントルク演算部などとして機能するようになっている。ここで、三次元マップとは、例えば初期状態等の劣化していないバッテリ（高圧蓄電器１５）の定常状態での電圧特性に基づいて作成されたマップであり、バッテリの残容量ＳＯＣに応じた電流値と電圧値とバッテリ温度との関係を示す三次元マップである。当該三次元マップは、予め実験的に求めることができるものである。

そして、本実施形態のハイブリッド車両１の制御装置による制御モードには、「始動モード」、「アイドル停止モード」、「アイドルモード」、「減速モード」、「加速モード」および「クルーズモード」の６種類がある。図２は、制御モードの判定手順を示すフローチャートである。以下、同図のフローチャートに基づいて、上記６種類の制御モードの判定手順について説明する。

まず、ステップＳＴ１１でドライバーがスタータスイッチ（図示せず）をＯＮしたとき、ステップＳＴ１２で回転数センサ２１により検出されたエンジン１１の回転数Ｎｅがエンジンストール判定回転数ＮＣＲと比較される。その結果、Ｎｅ≦ＮＣＲであってエンジンが停止状態にあれば、ステップＳＴ１３で「始動モード」が選択され、スタータモータ（図示せず）が作動してエンジンを始動する。そして、エンジンが始動してステップＳＴ１２でＮｅ＞ＮＣＲになると、「始動モード」を終了してステップＳＴ１６に移行する。

また、ステップＳＴ１１でスタータスイッチがＯＦＦすると、続くステップＳＴ１５でアイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧの状態を確認する。アイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧは、アイドル運転時にエンジン１１を停止させるか否かを識別するためのものである。このアイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧは、オートマチックトランスミッションを搭載した車両では、原則的にシフトポジションセンサ３１で検出したシフトポジションと、ブレーキスイッチ３２で検出した制動状態とに基づいて制御され、また、マニュアルトランスミッションを搭載した車両では、原則的にシフトポジションセンサ３１で検出したシフトポジションと、クラッチスイッチ３３で検出したクラッチ操作状態とに基づいて制御される。

ステップＳＴ１５でアイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧが「０」にセットされており、且つステップＳＴ１２でＮｅ≦ＮＣＲであってエンジン１１が停止状態にあれば、ステップＳＴ１３で「始動モード」が選択されてエンジン１１が自動的に始動する。これにより、例えば、信号待ち等の状態でエンジン１１が停止しているとき、シフトポジションセンサ３１、ブレーキスイッチ３２またはクラッチスイッチ３３の出力に基づいてドライバーが車両を発進させる意思を持ったことが確認されると、自動的にエンジン１１の始動が実行される。一方、ステップＳＴ１５でアイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧが「１」にセットされている場合、あるいはステップＳＴ１５でアイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧが「０」にセットされており、且つステップＳＴ１２でＮｅ＞ＮＣＲであってエンジン１１が運転状態にあれば、ステップＳＴ１６に移行し、スロットル開度センサ３５で検出したスロットル開度ＴＨをスロットル全閉判定値ＴＨＩＤＬＥと比較する。

ステップＳＴ１６でＴＨ＜ＴＨＩＤＬＥであってスロットルバルブが全閉状態にあり、且つステップＳＴ１７で車輪速センサ２２により検出した車速Ｖが０であれば、即ち車両が停止状態にあれば、ステップＳＴ１８でアイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧの状態を確認する。そして、アイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧが「１」にセットされていれば、ステップＳＴ１９で「アイドル停止モード」が選択され、燃料カットに続く燃料供給の再開が禁止されてアイドル運転を行わずにエンジン１１が停止させられる。一方、ステップＳＴ１８でアイドルエンジン停止制御実行フラグＦ＿ＦＣＭＧが「０」にセットされていれば、ステップＳＴ２０で「アイドルモード」が選択され、燃料カットに続く燃料供給の再開が実行されてエンジン１１がアイドル運転状態に維持される。

また、ステップＳＴ１６でＴＨ＜ＴＨＩＤＬＥであってスロットルバルブが全閉状態にあり、ステップＳＴ１７で車輪速センサ２２により検出した車速Ｖが０でなければ、ステップＳＴ２３で「減速モード」が選択され、モータ１２による回生制動が実行される。

減速モードでは、車両の駆動輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆからモータ１２に逆方向に伝達される駆動力で回生制動を行うことで、モータ１２が発電した回生電力で高圧蓄電器１５を充電することができる。また、モータ１２が発電した回生電力で低圧蓄電器１８から持ち出される低圧消費系２０の消費電力を補充することができる。

また、ステップＳＴ１６でスロットル開度ＴＨがスロットル全閉判定値ＴＨＩＤＬＥ以上（ＴＨ≧ＴＨＩＤＬＥ）であってスロットルバルブが開いていれば、ステップＳＴ２４に移行し、そこでアシストトリガーテーブルを検索することにより、「加速モード」および「クルーズモード」を判別するための加速モード／クルーズモード判定フラグＦ＿ＭＡＳＴを決定する。

アシストトリガーテーブルは、スロットル開度センサ３５で検出したスロットル開度ＴＨと、回転数センサ２１で検出したエンジン１１の回転数Ｎｅとをパラメータとするもので、スロットル開度ＴＨが大きくエンジン１１の回転数Ｎｅが小さいときに「加速モード」が選択され、スロットル開度ＴＨが小さくエンジン１１の回転数Ｎｅが大きいときに「クルーズモード」が選択される。

ステップＳＴ２４において、アシストトリガーテーブルから加速モード／クルーズモード判定フラグＦ＿ＭＡＳＴを検索した結果、ステップＳＴ２５で加速モード／クルーズモード判定フラグＦ＿ＭＡＳＴが「１」であれば、ステップＳＴ２６で「加速モード」が選択され、モータ１２の駆動力でエンジン１１の駆動力がアシストされる。加速モードでは、高圧蓄電器１５から持ち出される電力で、モータ１２を駆動してエンジン１１の出力をアシストすると共に、低圧蓄電器１８から持ち出される低圧消費系２０の消費電力を補充する。

また、ステップＳＴ２５で加速モード／クルーズモード判定フラグＦ＿ＭＡＳＴが「０」であれば、ステップＳＴ２７で「クルーズモード」が選択され、車両はエンジン１１の駆動力で走行する。こうして、ステップＳＴ２８で上記の各モードに応じて決定される態様でモータ１２の駆動および回生が制御される。

ここで、車両走行時のモードのうち減速モードとクルーズモードのいずれか、あるいは、エンジン１１のアイドル運転時であるアイドルモードにおいて、モータ１２は、エンジン１１の駆動力又は駆動輪Ｗｆ，Ｗｆからの回生制動によって発電機として機能する。この場合、制御ユニット１６は、低圧蓄電器１８から持ち出される補機類１７の負荷電力（低圧消費系２０の消費電力）をＤＣ−ＤＣコンバータ１９の上流の電力（電圧値ＶＢ及び電流値ＩＢ）から演算により推定し、低圧消費系２０の消費電力を補充し得る電力をモータ１２で発電して低圧消費系２０に供給することができる。

図３は、補機類１７の負荷電力（低圧消費系２０の消費電力）をモータ１２の発電電力（回生電力）のみで賄う場合と、モータ１２の発電電力と高圧蓄電器１５の放電電力との双方で賄う場合の電力の関係を示すグラフである。本実施形態のハイブリッド車両１の制御装置では、上記のように低圧消費系２０の消費電力を補充し得る電力をモータ１２で発電して低圧消費系２０に供給する際、後述するモータ１２の発電電力制限（回生トルク制限）を実施していない状態（通常制御状態）では、図３のグラフに示すように、モータ１２の発電電力が補機類１７の負荷電力（低圧消費系２０の消費電力）と一致するように該モータ１２の発電電力をフィードバック制御することで、低圧消費系２０の消費電力をモータ１２の発電電力のみで賄うようになっている。その一方で、後述するモータ１２の発電電力制限を実施している状態では、モータ１２の発電電力を低圧消費系２０の消費電力よりも低い値である所定の制限値に制限することで、低圧消費系２０の消費電力をモータ１２の発電電力と高圧蓄電器１５の放電電力との双方で賄うようになっている。

図４は、モータ１２の発電電力制限（回生トルク制限）の実施手順を示すフローチャートである。以下、同図のフローチャートに基づいて、低圧消費系２０の消費電力を補充し得る電力をモータ１２で発電して低圧消費系２０に供給する場合におけるモータ１２の発電電力指令値の決定手順について、詳細に説明する。ここではまず、複数設けられた温度センサ２７で検出した高圧蓄電器１５の温度の内、最も高い温度Ｔが、所定の閾値温度Ｔ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ３１）。ここでの閾値温度Ｔ１は、例えば−１０℃〜−２０℃程度の極めて低い温度であり、これにより高圧蓄電器１５がいわゆる極低温状態であるか否かを判断することができる。その結果、高圧蓄電器１５の温度Ｔが閾値温度Ｔ１以上であれば（ＮＯ）、モータ１２の発電電力制限を実施しない（ステップＳＴ３２）。また、モータ１２の発電電力制限を既に実施している場合は、当該実施を解除する。一方、ステップＳＴ３１で高圧蓄電器１５の温度Ｔが閾値温度Ｔ１以上であれば（ＹＥＳ）、続けて、算出した高圧蓄電器１５の各セルの残容量ＳＯＣの内、最も高い残容量ＳＯＣが所定の閾値容量ＳＯＣ１よりも多いか否かを判断する（ステップＳＴ３３）。ここでの閾値容量ＳＯＣ１は、高圧蓄電器１５の温度Ｔから算出した放電目標ＳＯＣ値である。その結果、高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣが閾値容量ＳＯＣ１以下であれば（ＮＯ）、モータ１２の発電電力制限を実施しない（ステップＳＴ３２）。また、モータ１２の発電電力制限を既に実施している場合は、当該実施を解除して、通常制御に切り替える。

一方、ステップＳＴ３３で高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣが閾値容量ＳＯＣ１よりも多ければ（ＹＥＳ）、続けて、電圧センサ２６で検出した高圧蓄電器１５のセル電圧の内、最も電圧値の低いセルのセル電圧ＶＢが所定の閾値電圧ＶＢ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ３４）。これにより、高圧蓄電器１５を構成する複数の蓄電セルの内、最も電圧の高いセルだけでなく、最も電圧の低いセルが過放電状態に近付いているかどうかをも判断する。その結果、高圧蓄電器１５のセル電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢ１未満（ＶＢ＜ＶＢ１）であれば（ＹＥＳ）、すなわち最も電圧の低いセルが過放電状態に近付いていれば、モータ１２の発電電力制限を実施しない（ステップＳＴ３２）。また、モータ１２の発電電力制限を既に実施している場合は、当該実施を解除して通常制御に切り替える。一方、ステップＳＴ３４で高圧蓄電器１５のセル電圧ＶＢが閾値電圧ＶＢ１以上（ＶＢ≧ＶＢ１）であれば（ＮＯ）、すなわち最も電圧の低いセルが過放電状態に近付いていなければ、続けて、エンジン１１のアイドル運転を行う車両アイドル状態であるか否かを判断する（ステップＳＴ３５）。その結果、車両アイドル状態であれば（ＹＥＳ）、モータ１２の発電電力制限を実施する。この場合、車両アイドル状態でのモータ１２の発電電力制限による発電電力の最終制限値＝Ｗｂとする。（ステップＳＴ３６）。一方、ステップＳＴ３５で車両アイドル状態でない場合（ＮＯ）には、さらに、エンジン１１の駆動で車両走行を行う車両走行状態であるか否かを判断する（ステップＳＴ３７）。その結果、車両走行状態であれば（ＹＥＳ）、モータ１２の発電電力制限を実施する。この場合、車両走行状態でのモータ１２の発電電力制限による発電電力の最終制限値＝Ｗａとする。（ステップＳＴ３８）。そして、車両走行状態でのモータ１２の発電電力の最終制限値Ｗｂよりも、車両アイドル状態での発電電力の最終制限値Ｗａの方が小さな値（Ｗｂ＞Ｗａ）となるように設定する。

一方、ステップＳＴ３７で車両が走行状態でなければ（ＮＯ）、モータ１２の発電電力制限を実施しない（ステップＳＴ３２）。また、モータ１２の発電電力制限を既に実施している場合は、当該実施を解除して通常制御に切り替える。

ここで、モータ１２の発電電力制限（回生トルク制限）について、さらに詳細に説明する。図５は、モータ１２の発電電力制限を実施する場合における各種値の変化を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）のグラフは、補機類１７の負荷電力（低圧消費系２０の消費電力）、モータ１２の発電電力（回生電力）、高圧蓄電器１５の放電電力の各値を示し、同図（ｂ）のグラフは、モータ１２の回生トルクを示し、同図（ｃ）のグラフは、高圧蓄電器１５の電圧の検出値ＶＢ及びその上限値ＶＢｍａｘを示している。

図５（ｃ）のグラフに示すように、モータ１２の発電電力制限を実施していない状態では、高圧蓄電器１５の電圧の検出値ＶＢとその上限値（上限リミット）ＶＢｍａｘとのマージンが小さいため、その状態で補機類１７の電力負荷（要求電力）がオフになった場合、モータ１２の発電電力が制御遅れによって一時的に高圧蓄電器１５に入力することで、高圧蓄電器１５の電圧値ＶＢが上限値ＶＢｍａｘを超えてしまうおそれがある。そこで、図４のフローチャートに基づいて説明したように、高圧蓄電器１５の温度Ｔが所定の閾値温度Ｔ１未満で、かつ、高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣが所定の閾値容量ＳＯＣ１以上で、かつ、高圧蓄電器１５の電圧ＶＢが所定の閾値電圧ＶＢ１以上であるときに、モータ１２の発電電力制限（発電電力制限）を実施することで、モータ１２の発電電力を低圧消費系２０の消費電力よりも低い値である所定の制限値（最終制限値Ｗａ又はＷｂ）に制限するようにしている。

これにより、モータ１２の発電電力を低圧消費系２０に供給しているときに補機類１７の電力負荷（要求電力）がオフになったとしても、その時点では、モータ１２の発電電力が制限された状態になっている。したがって、モータ１２の発電電力が制御遅れによって一時的に高圧蓄電器１５に入力することはなく、高圧蓄電器１５が過充電状態になることを防止できる。

その一方で、モータ１２の発電電力制限を行っている状態で、高圧蓄電器１５の最も残容量ＳＯＣの高いセルが上記所定の閾値容量ＳＯＣ１未満になると、モータ１２の発電電力の制限を解除して通常制御に切り替えるようにしている。これは、高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣが閾値容量ＳＯＣ１未満であれば、モータ１２の発電電力が一時的に高圧蓄電器１５に入力しても高圧蓄電器１５が過充電状態になるおそれはないと判断できるからである。このように、高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣが上記所定の閾値容量ＳＯＣ１未満になるとモータ１２の発電電力の制限を解除することで、高圧蓄電器１５が過放電状態になることを防止できる。なお、閾値容量ＳＯＣ１は、上昇側の閾値と下降側の閾値とを互いに異ならせてヒステリシスを設けてもよい。

また、モータ１２の発電電力制限を開始する際には、モータ１２の回生トルクの制限を段階的に実施することで、図５（ａ）の区間Ｘ１に示すように、モータ１２の発電電力を低圧消費系２０の消費電力に一致する値から最終制限値Ｗａ又はＷｂまで複数段に分けて段階的に（徐々に）低下させるようにしている。また、モータ１２の発電電力制限を解除する際にも、モータ１２の回生トルクの制限解除を段階的に実施することで、図５（ａ）の区間Ｘ２に示すように、モータ１２の発電電力を制限実施中の最終制限値Ｗａ又はＷｂから低圧消費系２０の消費電力に一致する値まで、複数段に分けて段階的に（徐々に）上昇させて戻すようにしている。

このようにモータ１２の回生トルク及び発電電力を段階的に変化させるようにしたのは、以下の理由による。すなわち、モータ１２の回生トルク及び発電電力を急激に変化させると、エンジン１１の負荷が急激に変化することで、駆動輪Ｗｆ，Ｗｆ側に伝達されるトルクが急激に変化するおそれがある。これに対して、上記のように、モータ１２の発電電力を段階的に変化させることで、エンジン１１の負荷及び駆動輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達されるトルクが急激に変化することを回避できる。また、高圧蓄電器１５の電圧が急激に変化することも防止できるので、高圧蓄電器１５に化学反応などの不具合が生じることも防止できる。

またここでは、図５（ｂ）のグラフに示すように、車両アイドル状態でのモータ１２の回生トルクの最終制限値ｔａよりも、車両走行状態でのモータ１２の回生トルクの最終制限値ｔｂを小さな値（ｔｂ＜ｔａ）に設定している。これにより、図５（ａ）のグラフに示すように、車両走行状態でのモータ１２の発電電力の最終制限値Ｗｂよりも、車両アイドル状態でのモータ１２の発電電力の最終制限値Ｗａの方が小さな値（Ｗｂ＞Ｗａ）になっている。このように設定する理由は、車両走行状態では、走行駆動のために必要な低圧消費系２０の電気部品の消費電力が多くなるため、モータ１２の発電電力の最終制限値Ｗｂを比較的大きな値に設定する必要がある一方で、車両アイドル状態では、走行駆動に必要な低圧消費系２０の電気部品の消費電力が少なくなるため、モータ１２の発電電力の最終制限値Ｗａを比較的小さな値に設定することが可能なためである。

また、本実施形態では、高圧蓄電器１５の中で最も残容量ＳＯＣの高いセルが所定の閾値容量ＳＯＣ１以上であることに加えて、高圧蓄電器１５の中で最も温度の高いセルの温度Ｔが閾値温度Ｔ１よりも低いときに、発電電力制限制御を実施するようにしている。高圧蓄電器１５の温度Ｔが閾値温度Ｔ１よりも低い低温状態のときは、高圧蓄電器１５の蓄電可能容量が低下するため、その状態で補機類１７の電力負荷（要求電力）がオフになった場合、モータ１２の発電電力が制御遅れによって一時的に高圧蓄電器に入力することで、高圧蓄電器１５が過充電状態に陥り易い。そこで、上記のように、高圧蓄電器１５の温度Ｔが閾値温度Ｔ１よりも低いときに発電電力制限制御を実施することで、モータ１２の発電電力が高圧蓄電器１５に入力しても、高圧蓄電器１５が過充電状態に陥ることを防止するようにしている。

また、本実施形態では、高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣが所定の閾値容量ＳＯＣ１以上であり、かつ、高圧蓄電器１５の温度Ｔが所定の閾値温度Ｔ１以上のときに、上記の発電電力制限制御を実施するようにしているが、これ以外にも、高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣが所定の閾値容量ＳＯＣ１以上であり、かつ、高圧蓄電器１５の内部抵抗の演算値または推定値が所定以上のときに、発電電力制限制御を実施するようにしても、同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、発電電力制限制御の実施中に、高圧蓄電器１５の電圧値ＶＢが所定の閾値電圧（下限電圧値）ＶＢ１以下になると、発電電力制限制御の実施を解除して、通常制御に切り替えるようにしている。これは、高圧蓄電器１５の温度が極めて低い状態などでは、高圧蓄電器１５の上限電圧値と下限電圧値との差が小さくなるため、上記のように、高圧蓄電器１５の下限電圧値を検知してモータ１２の発電電力の制限を解除することで、高圧蓄電器１５が過放電状態になることを効果的に防止できるようにするためである。

なお、モータ１２の発電電力制限における回生トルクの最終制限値ｔａ，ｔｂ及び発電電力の最終制限値Ｗａ，Ｗｂは一定値とする以外にも、条件に応じて持ち替えるようにすることも可能である。この場合、具体的には下記（１），（２）のような設定が可能である。

（１）補機類１７の負荷電力（低圧消費系２０の消費電力）が大きい程、モータ１２の発電電力の最終制限値Ｗａ，Ｗｂを大きな値にする。これにより、補機類１７の負荷電力が大きい場合に、高圧蓄電器１５の放電量が過度に増加することを防止できるので、高圧蓄電器１５が過放電状態になることを防止してその保護を図ることができる。

（２）モータ１２の回転数が大きい程、モータ１２の発電電力の最終制限値Ｗａ，Ｗｂを小さな値にする。この理由は、モータ１２の回生トルクを制限してもモータ１２の回転数が大きくなると発電電力が大きくなるため、当該発電電力が大きくなる分を調整することが望ましいためである。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。なお、この点は、他の実施形態においても同様である。

図６は、本発明の第２実施形態にかかる制御装置を備えたハイブリッド車両１−２の全体構成例を示す概略図である。本実施形態のハイブリッド車両１では、図１に示す構成に加えて、高圧蓄電器１５を加温するためのヒータ（加温手段）４０を備えている。これにより、本実施形態のハイブリッド車両の制御装置による制御では、モータ１２の発電電力制限（回生トルク制限）を行う際、高圧蓄電器１５をヒータ４０で加温することができる。このように高圧蓄電器１５を加温することで、高圧蓄電器１５の放電を促進させることができるので、高圧蓄電器１５の残容量ＳＯＣを能動的に（積極的に）低下させることが可能となる。したがって、高圧蓄電器１５が過充電状態になることをより効果的に防止できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ ハイブリッド車両
１１ エンジン（原動機）
１２ モータ
１３ トランスミッション
１５ 高圧蓄電器
１６ 制御ユニット（制御手段）
１７ 補機類
１８ 低圧蓄電器
１９ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換手段）
２０ 低圧消費系
２１ 回転数センサ
２２ 車輪速センサ
２３ アクセル開度センサ
２４ 勾配センサ
２５ 電流センサ
２６ 電圧センサ
２７ 温度センサ
２８ 電流センサ
２９ 電圧センサ
３１ シフトポジションセンサ
３２ ブレーキスイッチ
３３ クラッチスイッチ
３４ 吸気負圧センサ
３５ スロットル開度センサ

Claims (7)

1. 走行用の駆動力を発生する原動機と、
   走行用の駆動力を発生するとともに前記原動機により駆動されて発電を行うモータと、
   前記モータを駆動する電力を供給するとともに該モータが発電した電力で充電される高圧蓄電器と、
   低圧蓄電器および該低圧蓄電器により駆動される補機類よりなる低圧消費系と、
   前記高圧蓄電器に蓄電された電力あるいは前記モータが発電した電力を降圧して前記低圧消費系に供給する電圧変換手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記低圧消費系の消費電力を演算する消費電力演算手段と、前記高圧蓄電器の残容量を演算する残容量演算手段と、前記消費電力演算手段及び前記残容量演算手段の演算結果に基づいて前記モータの発電電力を制御する制御手段と、前記高圧蓄電器の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記高圧蓄電器の残容量が所定の閾値容量未満のとき、前記モータの発電電力を前記低圧消費系の消費電力と一致するように制御することで、前記低圧消費系の消費電力を前記モータの発電電力のみで賄う通常制御を実施し、
   前記高圧蓄電器の残容量が前記所定の閾値容量以上であることに加えて、前記高圧蓄電器の温度が所定温度よりも低いときに、前記モータの発電電力を前記低圧消費系の消費電力よりも低い所定の制限値に制限することで、前記低圧消費系の消費電力を前記モータの発電電力と前記高圧蓄電器の放電電力との双方で賄う発電電力制限制御を実施する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 走行用の駆動力を発生する原動機と、
   走行用の駆動力を発生するとともに前記原動機により駆動されて発電を行うモータと、
   前記モータを駆動する電力を供給するとともに該モータが発電した電力で充電される高圧蓄電器と、
   低圧蓄電器および該低圧蓄電器により駆動される補機類よりなる低圧消費系と、
   前記高圧蓄電器に蓄電された電力あるいは前記モータが発電した電力を降圧して前記低圧消費系に供給する電圧変換手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記低圧消費系の消費電力を演算する消費電力演算手段と、前記高圧蓄電器の残容量を演算する残容量演算手段と、前記消費電力演算手段及び前記残容量演算手段の演算結果に基づいて前記モータの発電電力を制御する制御手段と、前記高圧蓄電器の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記高圧蓄電器の残容量が所定の閾値容量未満のとき、前記モータの発電電力を前記低圧消費系の消費電力と一致するように制御することで、前記低圧消費系の消費電力を前記モータの発電電力のみで賄う通常制御を実施し、
   前記高圧蓄電器の残容量が前記所定の閾値容量以上であることに加えて、前記高圧蓄電器の内部抵抗が所定以上のときに、前記モータの発電電力を前記低圧消費系の消費電力よりも低い所定の制限値に制限することで、前記低圧消費系の消費電力を前記モータの発電電力と前記高圧蓄電器の放電電力との双方で賄う発電電力制限制御を実施する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記発電電力制限制御において、前記モータの発電電力を前記低圧消費系の消費電力に一致する値から前記制限値まで段階的に低下させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記発電電力制限制御において、車両走行状態での前記発電電力の制限値よりも車両アイドル状態での前記発電電力の制限値の方が小さい値になるように設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記発電電力制限制御において、前記低圧消費系の負荷が大きい程、前記発電電力の制限値を大きくし、前記低圧消費系の負荷が小さい程、前記発電電力の制限値を小さくする
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記制御手段は、前記発電電力制限制御の実施中に、前記高圧蓄電器の残容量が前記所定の閾値容量未満になると、前記発電電力制限制御の実施を解除して、前記通常制御に切り替える
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記制御手段は、前記発電電力制限制御の実施中に、前記高圧蓄電器の電圧値が所定の閾値電圧以下になると、前記発電電力制限制御の実施を解除して、前記通常制御に切り替える
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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