JP6485292B2 - 電動車両の電力制御方法および電力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の電力制御方法および電力制御装置に関し、特に、電源の過放電の抑制技術に関する。

従来、電動車両の電力制御装置として、電源に許容される下限電圧を設定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術は、電源に許容される下限電圧として第１の電圧を設定し、電源の電圧が第１の電圧を下回らないように電源の放電許容電力を導出する放電許容電力演算部を備える。
そして、従来技術では、バッテリから過大な電力が持ち出されることが予想される走行条件が成立した場合には、予めバッテリの下限電圧を第２の電圧に嵩上げしてバッテリの出力制限を行なうことにより、バッテリに過放電が発生するのを抑制することができる。

特開２００９−１６６５１３号公報

しかしながら、上述の従来技術では、電源であるバッテリの過放電防止にのみ着目して下限電圧を設定しており、モータの最大出力値がこの下限電圧により規定される。
このため、バッテリ状態によっては、モータの最大出力が、実際に出力可能な最大出力よりも低い値に制限される場合があり、この場合、ドライバ要求トルクを得ることができず、ドライバに違和感を与えるおそれがある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、バッテリの過放電を抑制しつつ、より大きなモータ出力を得ることが可能な電動車両の電力制御方法および電力制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電動車両の電力制御方法は、
車両の駆動源となるモータと、モータに電力供給を行うバッテリと、バッテリ状態を含む車両状態を検出する検出装置と、を備え、検出装置の検出に基づいて、システム下限電圧の上昇要求判定時に、システム下限電圧を通常時の値よりも上昇させる電動車両の電力制御方法である。
そして、本発明の電動車両の電力制御方法は、システム下限電圧の上昇時には、検出装置が検出するバッテリ状態に応じて変化するバッテリ出力電力特性を求めるとともに、モータの回転数に応じたモータ出力特性を求め、バッテリ出力電力特性とモータ出力特性とに応じてシステム下限電圧を設定することを特徴とする。

本発明では、システム下限電圧の上昇時に、システム下限電圧を、バッテリ出力電力特性に加え、モータ出力特性に応じて設定することで、バッテリ出力電力特性のみに基づく設定と比較して、モータ出力特性に応じモータ最大出力を上昇させることが可能となる。
これにより、システム下限電圧の設定により、バッテリの過放電を抑制しつつ、より大きなモータ出力を得ることが可能となり、ドライバ要求トルクが得られないことでドライバに違和感を与えることを抑制可能となる。

本発明のハイブリッド車両の電力制御方法を実施する実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置のパワートレーン系を示すパワートレーン系構成図である。 実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置の統合コントローラにて実行される演算処理を示す制御ブロック図である。 前記統合コントローラでのモード選択処理を行なう際に用いられるＥＶ−ＨＥＶ選択マップを示す図である。 前記統合コントローラにて用いられるマップ図であって、（ａ）は目標定常駆動トルクマップを示し、（ｂ）はＭＧアシストトルクマップを示す。 実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置で用いられるエンジン始動停止線マップを示すマップ図である。 実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置で用いられるバッテリＳＯＣに対する走行中要求発電出力を示す特性図である。 実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置で用いられるエンジンの最良燃費線を示す特性図である。 実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置に用いられた自動変速機における変速線の一例を示す変速マップ図である。 実施の形態１の電動車両の電力制御装置においてシステム下限電圧上昇制御の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１の電動車両の電力制御装置におけるシステム下限電圧に対するバッテリ出力可能電力線とＭＧ／ＩＮＶ最大使用電力線と交点との関係を示す電力特性図である。 実施の形態１の電動車両の電力制御装置におけるシステム下限電圧により決定するモータ最大トルクカーブを示すトルクカーブ特性図である。 実施の形態１の電動車両の電力制御装置と比較例との作用を説明するための説明図である。

以下、本発明の電動車両の電力制御方法および電力制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
まず、本発明の電動車両の電力制御方法を実施する実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置の構成を説明する。
この構成の説明にあたり、実施の形態１のハイブリッド車両の電力制御装置の構成を、「パワートレーン系構成」、「制御システム構成」、「統合コントローラの構成」、「システム下限電圧設定処理構成」に分けて説明する。

［パワートレーン系構成］
まず、実施の形態１のハイブリッド車両のパワートレーン系構成を説明する。
図１は、実施の形態１のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。

実施の形態１におけるハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥｎｇと、第１クラッチＣＬ１と、モータジェネレータＭＧと、第２クラッチＣＬ２と、自動変速機ＡＴと、駆動輪ＲＬ、ＲＲとを備えている。

エンジンＥｎｇは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、エンジンコントローラ１からのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やエンジン停止制御やスロットルバルブのバルブ開度制御が行われる。なお、エンジン出力軸には、フライホイールＦＷが設けられている。

第１クラッチＣＬ１は、エンジンＥｎｇとモータジェネレータＭＧの間に介装されたクラッチである。この第１クラッチＣＬ１は、第１クラッチコントローラ５からの第１クラッチ制御指令に基づいて、第１クラッチ油圧ユニット６により作り出された第１クラッチ制御油圧により、半クラッチ状態を含み締結・開放が制御される。また、この第１クラッチＣＬ１としては、例えば、ピストン１４ａを有する油圧アクチュエータ１４により締結・開放が制御される乾式単板クラッチが用いられる。

モータジェネレータＭＧは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。このモータジェネレータＭＧは、モータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流などの複数相交流を印加することにより制御される。また、モータジェネレータＭＧは、バッテリ４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作する。さらに、モータジェネレータＭＧは、ロータがエンジンＥｎｇや駆動輪から回転エネルギを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ４を充電することもできる。なお、このモータジェネレータＭＧのロータは、ダンパーを介して自動変速機ＡＴの変速機入力軸に連結されている。

第２クラッチＣＬ２は、モータジェネレータＭＧと駆動輪ＲＬ,ＲＲとの間に介装されたクラッチである。この第２クラッチＣＬ２は、ＡＴコントローラ７からの第２クラッチ制御指令に基づき、第２クラッチ油圧ユニット８により作り出された制御油圧により、スリップ締結とスリップ開放を含み締結・開放が制御される。この第２クラッチＣＬ２としては、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキが用いられる。

自動変速機ＡＴは、前進５速/後退１速等の有段階の変速段を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える有段変速機である。そこで、第２クラッチＣＬ２は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ＡＴの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、トルク伝達経路に配置される最適なクラッチやブレーキを選択している。なお、第２クラッチＣＬ２は、自動変速機ＡＴの摩擦締結要素を用いずに、図において二点鎖線により示すように、専用のクラッチを、モータジェネレータＭＧと自動変速機ＡＴとの間、あるいは、自動変速機ＡＴと駆動輪ＲＬ，ＲＲとの間に介在させてもよい。

また、自動変速機ＡＴの出力軸は、プロペラシャフトＰＳ、ディファレンシャルＤＦ、左ドライブシャフトＤＳＬ、右ドライブシャフトＤＳＲを介して駆動輪ＲＬ,ＲＲに連結されている。

［制御システム構成］
次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。
実施の形態１におけるハイブリッド車両の制御系は、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＡＴコントローラ７と、第２クラッチ油圧ユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、を有する。なお、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ＡＴコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０とは、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線１１を介して接続されている。

エンジンコントローラ１は、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数情報と、統合コントローラ１０からの目標エンジントルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、エンジン動作点（Ｎｅ，Ｔｅ）を制御する指令を、エンジンＥｎｇのスロットルバルブアクチュエータ等へ出力する。

モータコントローラ２は、モータジェネレータＭＧのロータ回転位置を検出するレゾルバ１３からの情報と、統合コントローラ１０からの目標ＭＧトルク指令および目標ＭＧ回転数指令と、他の必要情報を入力する。そして、モータジェネレータＭＧのモータ動作点（Ｎｍ，Ｔｍ）を制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２では、バッテリ４の充電容量をあらわすバッテリＳＯＣを監視していて、このバッテリＳＯＣ情報は、モータジェネレータＭＧの制御情報に用いられると共に、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給される。

第１クラッチコントローラ５は、油圧アクチュエータ１４のピストン１４ａのストローク位置を検出する第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報と、統合コントローラ１０からの目標ＣＬ１トルク指令と、他の必要情報を入力する。そして、第１クラッチＣＬ１の締結・開放を制御する指令を第１クラッチ油圧ユニット６に出力する。

ＡＴコントローラ７は、アクセル開度センサ１６と、車速センサ１７と、他のセンサ類１８（変速機入力回転数センサ、インヒビタースイッチ等）からの情報を入力する。そして、Ｄレンジを選択しての走行時、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰにより決まる運転点がシフトマップ上で存在する位置により最適な変速段を検索し、検索された変速段を得る制御指令をＡＴ油圧コントロールバルブユニットＣＶＵに出力する。また、ＡＴコントローラ７は、上記自動変速制御に加えて、統合コントローラ１０から目標ＣＬ２トルク指令を入力した場合、第２クラッチＣＬ２の締結・開放を制御する指令をＡＴ油圧コントロールバルブユニットＣＶＵ内の第２クラッチ油圧ユニット８に出力する第２クラッチ制御を行う。
なお、シフトマップとは、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰに応じてアップシフト線とダウンシフト線を書き込んだマップであって、図８に一例を示している。

ブレーキコントローラ９は、４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ１９と、ブレーキストロークセンサ２０からのセンサ情報と、統合コントローラ１０からの回生協調制御指令と、他の必要情報を入力する。そして、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力（液圧制動力やモータ制動力）で補うように、回生協調ブレーキ制御を行う。

統合コントローラ１０は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、モータ回転数Ｎｍを検出するモータ回転数センサ２１や他のセンサ・スイッチ類２２からの必要情報およびＣＡＮ通信線１１を介して情報を入力する。そして、エンジンコントローラ１へ目標エンジントルク指令、モータコントローラ２へ目標ＭＧトルク指令および目標ＭＧ回転数指令、第１クラッチコントローラ５へ目標ＣＬ１トルク指令、ＡＴコントローラ７へ目標ＣＬ２トルク指令、ブレーキコントローラ９へ回生協調制御指令を出力する。

図２は、実施の形態１のハイブリッド車両の制御装置が適用されたハイブリッド車両の統合コントローラ１０にて実行される演算処理を示す制御ブロック図である。図３は、ハイブリッド車両の統合コントローラ１０でのモード選択処理を行う際に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。以下、図２及び図３に基づき、実施の形態１の統合コントローラ１０にて実行される演算処理を説明する。

[統合コントローラの構成]
統合コントローラ１０は、図２に示すように、目標駆動トルク演算部１００と、モード選択部２００と、目標充放電演算部３００と、動作点指令部４００とを有する。
目標駆動トルク演算部１００では、図４（ａ）に示す目標定常駆動トルクマップと図４（ｂ）に示すＭＧアシストトルクマップとを用いて、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰに応じた変速機入力回転数とから、目標定常駆動トルクとＭＧアシストトルクを算出する。

モード選択部２００では、図５に示す車速毎に設定されたアクセル開度ＡＰＯにより設定されているエンジン始動停止線マップを用いて、「ＥＶ走行モード」または「ＨＥＶ走行モード」を目標走行モードとして選択する。なお、エンジン始動線およびエンジン停止線は、バッテリＳＯＣが低くなるに連れて、アクセル開度が小さくなる方向に低下する。

目標充放電演算部３００では、図６に示す走行中発電要求出力マップを用いて、バッテリＳＯＣに基づいて、目標発電出力を演算する。また、目標充放電演算部３００では、現在の動作点から図７において太線にて示す最良燃費線までエンジントルクを上げるために必要な出力を演算し、目標発電出力と比較して少ない出力を要求出力として、エンジン出力に加算する。

動作点指令部４００では、アクセル開度ＡＰＯと目標駆動トルクｔＦoＯ、ＭＧアシストトルクと目標モードと車速ＶＳＰと目標充放電電力（要求発電出力）ｔＰとを入力する。そして、これらの入力情報から、これらを動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標ＭＧトルクと目標ＭＧ回転数と目標ＣＬ１トルクと目標ＣＬ２トルクと目標変速比と、を演算する。これらの演算結果は、ＣＡＮ通信線１１を介して各コントローラ１，２，５，７に出力する。

さらに、動作点指令部４００では、エンジン始動処理を実行する。
すなわち、モード選択部２００では、ＥＶ走行中にアクセル開度ＡＰＯおよび車速ＶＳＰの組み合わせで決まる運転点がＥＶ→ＨＥＶ切り換え線を越えてＨＥＶ領域に入るとき、ＥＶ走行モードからエンジン始動を伴うＨＥＶ走行モードへのモード切り換えを行う。また、モード選択部２００では、ＨＥＶ走行中に運転点がＨＥＶ→ＥＶ切り換え線を越えてＥＶ領域に入るとき、ＨＥＶ走行モードからエンジン停止およびエンジン切り離しを伴うＥＶ走行モードへの走行モード切り換えを行う。

この走行モード切換に応じ、動作点指令部４００では、ＥＶ走行モードにて図５に示すエンジン始動線をアクセル開度ＡＰＯが越えた時点で、始動処理を行なう。この始動処理は、第２クラッチＣＬ２に対し、半クラッチ状態にスリップさせるようトルク容量を制御し、第２クラッチＣＬ２のスリップ開始と判断した後に、第１クラッチＣＬ１の締結を開始してエンジン回転を上昇させる。そして、エンジン回転が初爆可能な回転数に達成したらエンジンＥｎｇを作動させてモータ回転数とエンジン回転数とが近くなったところで第１クラッチＣＬ１を完全に締結し、その後、第２クラッチＣＬ２をロックアップさせてＨＥＶ走行モードに遷移させる。

変速制御部５００では、目標ＣＬ２トルク容量と目標変速比とから、これらを達成するように自動変速機ＡＴ内のソレノイドバルブを駆動制御する。
図８は、変速線を示している。すなわち、変速制御部５００では、車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、現在の変速段から次変速段を判定し、変速要求があれば変速クラッチを制御して変速させる。

以上の構成を備えた統合コントローラ１０は、走行モードとしては、ＥＶモードおよびＨＥＶモードの他に、これら走行モード間での切り替え過渡期におけるＷＳＣモードを設定する。
ＥＶモードは、モータジェネレータＭＧの動力のみで走行するモードである。このＥＶモードでは、エンジンＥｎｇを停止させた状態に保ち、第１クラッチＣＬ１を解放し、第２クラッチＣＬ２の締結またはスリップ締結により自動変速機ＡＴを介してモータジェネレータＭＧからの出力回転のみを左右の駆動輪ＲＬ，ＲＲに伝達する。
ＨＥＶモードは、エンジンＥｎｇとモータジェネレータＭＧの動力で走行するモードであり、第２クラッチＣＬ２ならびに第１クラッチＣＬ１を締結させ、エンジンＥｎｇからの出力回転およびモータジェネレータＭＧからの出力回転を、自動変速機ＡＴを介して駆動輪ＲＬ，ＲＲに伝達する。

ＷＳＣモードは、「ＨＥＶモード」からのＰ，Ｎ→Ｄセレクト発進時、あるいは、「ＥＶモード」や「ＨＥＶモード」からのＤレンジ発進時に、クラッチトルク容量をコントロールしながら発進するモードである。この場合、モータジェネレータＭＧの回転数制御により第２クラッチＣＬ２のスリップ締結状態を維持し、第２クラッチＣＬ２を経過するクラッチ伝達トルクが、車両状態やドライバ操作に応じて決まる要求駆動トルクとなるようにコントロールしながら発進する。この時、第２クラッチＣＬ２がスリップ締結状態であることにより、モード切換ショックを吸収して、ショック対策を行うことができる。なお、「ＷＳＣ」とは「Wet Start Clutch」の略である。

なお、本実施の形態１は、以上説明した制御システム構成において、インバータ３とバッテリ４との間に、特許文献１の公報に記載されたような昇圧コンバータを有していないことを特徴とする。

［システム下限電圧設定処理構成］
統合コントローラ１０は、システム下限電圧を設定する。
このシステム下限電圧の設定は、バッテリ４からの電力の持ち出しが所定範囲の通常時と、バッテリ４から過大な電力の持ち出しが予想される所定の高出力走行時と、で異なる。

通常時は、バッテリＳＯＣが、適正範囲外の過放電となるおそれがないようにバッテリ４の充放電特性などに基づいて予め設定された通常時の値に、システム下限電圧を設定する。

一方、システム下限電圧の上昇要求判定がなされたときには、システム下限電圧を、バッテリ出力可能電力線（バッテリ出力電力特性）とＭＧ／ＩＮＶ最大使用電力線（モータ出力特性）とに基づいて、通常時の値から上昇させるとともに可変設定する。

なお、システム下限電圧の上昇要求判定は、例えば、高出力走行時に成される。この高出力走行時としては、例えば、運転者が、ＥＶ走行モードでの走行中において、急加速操作を行った場合などが含まれる。この場合、車両状態としてのアクセル開度および車速が、エンジン始動線を横切り、エンジン始動制御が開始され、さらに、エンジン始動制御を開始した時点の後、所定期間の間、急加速操作が維持された場合、モータジェネレータは、高出力が要求される。
また、急加速操作や高出力走行は、アクセル開度ＡＰＯが、所定値よりも大きくなったことや、各種センサの出力に基づいて、ドライバ要求駆動力が、所定値を越えたことにより、検出することができ、これを上昇要求判定に用いることができる。

以下に、上昇要求判定がなされてシステム下限電圧を上昇させる場合の処理の流れを図９のフローチャートに基づいて、説明する。
まず、ステップＳ１では、バッテリ状態を読み込んでシステム下限電圧に対するバッテリ出力電力特性としてのバッテリ出力可能電力線（図１０においてＶＰの線）を求める。このバッテリ出力可能電力線は、図１０に示すように、システム下限電圧が小さいほど高い値となり、システム下限電圧が大きいほど低い値となる傾きを有する。

このバッテリ状態としては、バッテリ温度、バッテリＳＯＣ、バッテリ４の内部抵抗値（劣化度）、出力継続時間を読み込む。そして、これらが示すバッテリ状態に基づいてバッテリ出力可能電力線ＶＰを決める。
なお、システム下限電圧に対するバッテリ出力可能電力線ＶＰと、バッテリＳＯＣ、バッテリ温度、内部抵抗値、出力継続時間と、の関係は、下記のとおりである。
バッテリ出力可能電力線は、バッテリＳＯＣが高い程、システム下限電圧を上げる方向にシフトさせる。すなわち、図においてＶＰ（１）〜ＶＰ（３）の３本のバッテリ出力可能電力線のうち、ＶＰ（１）が最もバッテリＳＯＣが高い場合を示し、ＶＰ（３）が最もバッテリＳＯＣが低い場合を示す。このように、システム下限電圧を上昇させる場合、バッテリ出力可能電力線は、図において、右上方向に移動させる。

バッテリ出力可能電力線ＶＰは、バッテリ温度が高い程、システム下限電圧を上げる方向（図において右上方向）にシフトさせる。
バッテリ出力可能電力線ＶＰは、内部抵抗値（バッテリ劣化度合い）が小さい程、システム下限電圧を上げる方向（図において右上方向）にシフトさせる。
バッテリ出力可能電力線ＶＰは、出力継続時間が長い程、システム下限電圧を上げる方向（図において右上方向）にシフトさせる。

図９に戻り、ステップＳ１に続くステップＳ２では、システム下限電圧に対するモータ出力特性としてのＭＧ／ＩＮＶ最大使用電力線（以下、簡略化してＭＧ最大使用電力線と称する）ＭＰを求める。
このＭＧ最大使用電力線ＭＰは、その後の電力使用機能で取り得る最大モータ回転数における、各システム下限電圧に対する最大使用電力を、連続的に表したものである。

このＭＧ最大使用電力線ＭＰは、図１０に示すように、システム下限電圧が低い程、低い値となり、逆に、システム下限電圧が高い程、高い値となる右肩下がりの傾きを有する。
また、このＭＧ最大使用電力線ＭＰは、モータ回転数ごとに決定し、基本的には、低回転数程、バッテリ下限電圧を上げる方向にシフトする。すなわち、図１０に示す５本のＭＧ最大使用電力線ＭＰ（１）〜ＭＰ（５）のうち、ＭＰ（１）が、モータ回転数を最も低回転とした場合の特性であり、ＭＰ（５）が最も高回転とした場合の特性である。
また、この場合、補機類の駆動などバッテリ電力の各種損失分を考慮して、ＭＧ最大使用電力線ＭＰを決定する。

図９に戻り、ステップＳ２に続くステップＳ３では、バッテリ出力可能電力線ＶＰとＭＧ最大使用電力線ＭＰとから、「システム下限電圧」と「バッテリ最大出力可能値」とを求める。
すなわち、バッテリ出力可能電力線ＶＰとＭＧ最大使用電力線ＭＰとの交点（図１０においてＸＰ）が、バッテリ４とモータジェネレータＭＧとの、それぞれの最大出力ポイントである。このため、この交点ＸＰにより、「システム下限電圧」と「バッテリ最大出力可能値」とを決定する。

図９に戻り、ステップＳ３に続くステップＳ４では、その時点で出力可能な最大モータジェネレータトルク（以下、最大ＭＧトルクという）ＭＴｍａｘを決定する。
この最大ＭＧトルクＭＴｍａｘは、ステップＳ３において決定した「システム下限電圧」と、現在の「モータ回転数」と、別途準備されたシステム下限電圧毎の最大ＭＧトルク特性（図１１参照）とから、その時点で出力可能な最大ＭＧトルクを決定する。なお、図１１において最大ＭＧトルクＭＴｍａｘ２は、最大ＭＧトルクＭＴｍａｘ１よりも、相対的にシステム下限電圧を低くした場合のトルクカーブを示す。

図９に戻り、ステップＳ４に続くステップＳ５ａ〜Ｓ５ｃでは、所定の復帰条件の成立に基づいて「システム下限電圧」を、徐々に通常時の値に戻す処理である。
この復帰条件は、「バッテリ電圧」と「システム下限電圧」の差分が、予め設定された閾値Ｖｌｉｍ以下となった場合、もしくは、所定値以上のバッテリ出力が閾値ｔｌｉｍ以上継続した場合である。
そこで、ステップＳ５ａでは、「バッテリ電圧」と「システム下限電圧」の差分が、閾値Ｖｌｉｍ以下であるか否か判定し、閾値Ｖｌｉｍ以下の場合はステップＳ５ｃに進み、閾値Ｖｌｉｍ未満の場合はステップＳ５ｂに進む。

ステップＳ５ａにおいて前記差分が閾値Ｖｌｉｍ未満の場合に進むステップＳ５ｂでは、バッテリ出力が、予め設定された所定値以上の状態が閾値ｔｌｉｍ以上継続したか否か判定する。そして、この出力状態が、閾値ｔｌｉｍ以上継続した場合は、ステップＳ５ｃに進み、閾値ｔｌｉｍに満たない場合は、ステップＳ５ａに戻る。
なお、所定値以上の出力とは、上昇要求判定がなされる高出力走行に伴う出力に応じて設定され、閾値ｔｌｉｍの継続でバッテリ電圧がシステム下限電圧に近付くことが想定される出力とする。
また、閾値ｔｌｉｍは、システム下限電圧を上昇させるのを想定した時間であって、想定される高出力走行時間に基づいて設定し、数秒程度の時間とする。
そして、ステップＳ５ａ、ステップＳ５ｂのいずれかでＹｅｓ判定の場合に進むステップＳ５ｃでは、「システム下限電圧」を、徐々に通常時の値に戻す。
ここで、システム下限電圧を、徐々に通常時の値に戻すのにあたり、一定勾配で戻したり、バッテリ電圧とシステム下弦電圧との乖離幅に応じて一定時間で戻したりすることができる。

（実施の形態１の作用）
以下に、実施の形態１の作用を説明するが、その説明に先立ち、システム下限値が固定値である比較例について簡単に説明する。

＜比較例＞
システム下限電圧の上昇要求判定がなされたときには、システム下限電圧を、通常時の値から上昇させる。
この比較例は、本実施の形態１と同様に、バッテリとインバータとの間に昇圧コンバータを持たない構成において、この上昇時のシステム下限値を、バッテリ状態のみに基づいて所定値に設定する例である。

例えば、図１２に示すように、バッテリ状態のみによりシステム下限電圧ＶＡを設定した場合、一般には、システム下限電圧における最大ＭＧトルクを、システム最大出力値とする。

ここで、最大ＭＧトルクを、バッテリＳＯＣが最も低い値に応じて設定した場合（これをＭＴａとする）、バッテリＳＯＣ、実ＭＧ出力に余力を残すおそれがあり、その場合、効率的な出力を実現できない。

一方、最大ＭＧトルクを、バッテリＳＯＣが高い値に応じて設定した場合（これをＭＴｂとする）、バッテリ最大出力によりモータジェネレータＭＧに出力指令すると、図において点線ＭＰＷに示すように、電圧低下と共に実最大ＭＧトルクが低下する。この場合、ドライバの操作（要求駆動力）と実トルクとが乖離し、ドライバに違和感を与えるおそれがある。
そこで、この違和感が生じないようにするには、上記のように、最大ＭＧトルクを、バッテリＳＯＣが低い場合に応じて設定する必要があり、この場合、上記のように効率的な出力を実現できないおそれがある。

＜実施の形態１＞
実施の形態１では、システム下限電圧を通常時の値から上昇させる際は、まず、バッテリ状態に応じたシステム下限電圧に対する現在のバッテリ出力可能電力線ＶＰ（バッテリ出力電力特性）を求める（ステップＳ１）。

このバッテリ出力可能電力線ＶＰは、バッテリ温度、バッテリＳＯＣ、内部抵抗値（劣化度）、出力継続時間に基づいて設定するもので、図１０に示すように、システム下限電圧に対して、右肩下がりの特性である。また、バッテリ出力可能電力線ＶＰ（バッテリ出力電力特性）は、バッテリＳＯＣに応じて、縦軸（バッテリ要求電力）の方向に幅を有し、バッテリＳＯＣが低くなるほど、バッテリ要求電力の値が小さくなる。

次に、システム下限電圧に対するＭＧ最大使用電力線ＭＰ（ＭＧ出力特性）を求める（ステップＳ２）。
このＭＧ最大使用電力線ＭＰは、図１０に示すように、システム下限電圧に対して右肩上がりとなる。
また、このＭＧ最大使用電力線ＭＰは、モータ回転数に応じて、縦軸（バッテリ要求電力）の方向に幅を有している。

次に、図１０に示すように、求めたバッテリ出力可能電力線ＶＰ（バッテリ出力電力特性）とＭＧ最大使用電力線ＭＰ（ＭＧ出力特性）との交点ＸＰから、「システム下限電圧」と「バッテリ最大出力可能値」とを決定する。
すなわち、図１０に示す交点ＸＰは、システムとしてのポテンシャル最大点であり、出力開始後、その出力値を保証できる。

したがって、比較例の最大ＭＧトルクを、バッテリＳＯＣが最も低い値に応じて設定した場合（ＭＴａ）を用いた場合のように、バッテリ出力とＭＧ最大出力に余力を有した設定となることが無い。
また、比較例の最大ＭＧトルクを、バッテリＳＯＣが最も高い値に応じて設定した場合（ＭＴｂ）を用いた場合のように、電圧低下と共に最大ＭＧトルクが低下して、ドライバに違和感を与えるおそれもない。

さらに、上記のシステム下限電圧を通常時の値よりも上昇させる制御は、所定の終了条件が成立した時点で、通常時の値に戻す。
システム下限電圧を上昇させた状態のままでは、バッテリ最大出力性能が制限されている状態である。そこで、所定終了条件でシステム下限電圧を通常時の値に戻すことでバッテリ最大出力性能を確保することができる。

この終了条件の１つは、システム下限電圧の上昇後、バッテリ４の電圧とシステム下限電圧との差分が閾値Ｖｌｉｍ以下となった場合である。
すなわち、バッテリ電圧が左記システム下限電圧に近づいてきた場合は、バッテリ実力値がシステム下限電圧を前提とした場合の出力限界値に近づいた状態である。このため、システム下限電圧を通常時の値に下げることで、バッテリ出力可能電力を向上させることができる。

もう１つの終了条件は、システム下限電圧の上昇後、バッテリ４の所定値以上の出力時間が閾値ｔｌｉｍ以上継続した場合である。
すなわち、システム下限電圧を上昇させる処理は、バッテリ出力のある継続時間を想定して設定される。このため、バッテリ４の所定値以上の出力が、閾値ｔｌｉｍを越えて継続した場合は、バッテリ電圧がシステム下限電圧付近まで低下するおそれがある。
よって、バッテリ４の所定値以上の出力が、閾値ｔｌｉｍを越えて継続した場合は、システム下限電圧を通常時の値に低下させることで、最大ＭＧトルクを下げ、バッテリ出力可能電力を向上させることができる。

また、このシステム下限電圧を通常時の値に向けて低下する際は、徐々にゆっくり低下させる。このように、システム下限電圧を徐々にゆっくり低下させることにより、システム下限電圧で決まる最大ＭＧトルク出力時の変化を抑えることができる。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の効果を列挙する。
１）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
車両の駆動源となるモータジェネレータＭＧと、
モータジェネレータＭＧに電力供給を行うバッテリ４と、
バッテリ状態を含む車両状態を検出する検出装置（各センサおよびスイッチ）と、
を備え、
検出装置の検出に基づいて、システム下限電圧の上昇要求判定時に、システム下限電圧を通常時の値よりも上昇させる電動車両の電力制御方法であって、
システム下限電圧の上昇時には、検出装置が検出するバッテリ状態に応じて変化するバッテリ出力電力特性（バッテリ出力可能電力線ＶＰ）を求める（ステップＳ１）とともに、モータ回転数に応じたモータ出力特性（ＭＧ最大使用電力線ＭＰ）を求め（ステップＳ２）、
バッテリ出力電力特性とモータ出力特性とに応じてシステム下限電圧を設定する（ステップＳ３）ことを特徴とする。
したがって、上昇要求判定時には、システム下限電圧を上昇させることでモータジェネレータＭＧの最大出力を上げることができる。
さらに、システム下限電圧を、バッテリ出力電力特性に加えモータ出力特性に応じて設定するため、昇圧コンバータなどの高価な構成を用いること無く、バッテリ出力可電力特性のみに基づき設定する場合よりも、最大ＭＧトルクを上昇させることが可能となる。
これにより、システム下限電圧の設定により、バッテリの過放電を抑制しつつ、高価な昇圧コンバータを用いることなしに大きなモータ出力を得ることが可能となり、ドライバ要求トルクが得られないことによりドライバに違和感を与えることを抑制可能となる。

２）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
システム下限電圧を、システム下限電圧に対するバッテリ出力電力特性としてのバッテリ出力可能電力線ＶＰと、システム下限電圧に対するモータ出力特性としてのＭＧ最大使用電力線ＭＰとの交点ＸＰに基づいて設定することを特徴とする。
したがって、システム下限電圧を、バッテリ出力可能電力線ＶＰに加えＭＧ最大使用電力線ＭＰに応じて設定することにより、いっそう確実に最大ＭＧトルクを上昇させることが可能となる。
また、システム下限電圧を、最もバッテリＳＯＣが高い場合に応じて設定した場合（図１２のＭＴｂ）よりも最大バッテリ出力が低下するが、最大ＭＧトルクの出力時に、電圧低下に伴い最大ＭＧトルクが低下する不具合は生じない。
しかも、実施の形態１では、ＭＧ最大使用電力線ＭＰは、各種電力損失分を考慮しているため、この損失を原因とする最大ＭＧトルクの低下が生じるおそれが無い。

３）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
バッテリ出力可能電力線ＶＰを、バッテリ４の温度が高い程、システム下限電圧を上昇させる側に設定することを特徴とする。
バッテリ温度が高い程、バッテリ内部抵抗値が小さくなりシステム下限電圧を上昇させても確保できる電力値が大きくなる。よって、システム下限電圧を上げることで向上する最大ＭＧ出力トルクを、より確保することが可能となる。

４）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
バッテリ出力可能電力線ＶＰを、バッテリ４の充電電力量（バッテリＳＯＣ）が高い程、システム下限電圧を上昇させる側に設定することを特徴とする。
バッテリＳＯＣが高い程、バッテリ内部抵抗値が小さくなりシステム下限電圧を上昇させても確保できる電力値が大きくなる。よって、システム下限電圧を上げることで向上する最大ＭＧトルクをより確保することが可能となる。

５）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
バッテリ出力可能電力線ＶＰを、バッテリ４の劣化度合いが小さい程、システム下限電圧を上昇させる側に設定することを特徴とする。
バッテリ劣化度合いが小さい程、バッテリ内部抵抗値が小さくなりシステム下限電圧を上昇させても確保できる電力値が大きくなる。よって、システム下限電圧を上げることで向上する最大ＭＧトルクをより確保することが可能となる。

６）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
所定の終了条件が成立した場合は、バッテリ状態に関わらず上昇させたシステム下限電圧を通常時の値に戻すことを特徴とする。
システム下限電圧を上昇させた状態のままでは、バッテリ最大出力性能が制限されている状態であるため、所定終了条件でシステム下限電圧を通常時の値に戻すことでバッテリ最大出力性能を確保することができる。

７）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
前記所定の終了条件に、システム下限電圧の上昇後、バッテリ４の電圧とシステム下限電圧との差分が閾値Ｖｌｉｍ以下となった場合を含むことを特徴とする。
バッテリ電圧が左記システム下限電圧に近づいてきた場合は、バッテリ実力値がシステム下限電圧を前提とした場合の出力限界値に近づいた状態である。このため、システム下限電圧を通常時の値に下げることで、バッテリ出力可能電力を向上させることができる。

８）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
所定の終了条件に、システム下限電圧の上昇後、バッテリ４の所定値以上の出力時間が閾値ｔｌｉｍ以上継続した場合を含むことを特徴とする。
システム下限電圧を上昇させる処理は、バッテリ出力のある継続時間を想定して設定される。このため、バッテリ４の所定値以上の出力が、想定継続時間に応じた閾値ｔｌｉｍを越えて継続した場合は、バッテリ電圧がシステム下限電圧を下回るおそれがある。
よって、バッテリ４の所定値以上の出力が、閾値ｔｌｉｍを越えて継続した場合は、システム下限電圧を通常時の値に低下させることで、最大ＭＧトルクを下げ、バッテリ出力可能電力を向上させることができる。

９）実施の形態１の電動車両の電力制御方法は、
所定の終了条件の成立によりシステム下限電圧を通常時の値に戻す際は、前記システム下限電圧を徐々に低下させることを特徴とする。
したがって、最大ＭＧトルクを出力している状態で、システム下限電圧が低下した場合の変化を抑え、ドライバに違和感を与えるのを抑制できる。

１０）実施の形態１の電動車両の電力制御装置は、
車両の駆動源となるモータジェネレータＭＧと、
モータジェネレータＭＧに電力供給を行うバッテリ４と、
バッテリ状態を含む車両状態を検出する検出装置（各センサおよびスイッチ）と、
検出装置の検出に基づいて、システム下限電圧の上昇要求判定時に、システム下限電圧を通常時の値よりも上昇させる電力コントローラとしての統合コントローラ１０と、
を備えた電動車両の電力制御装置であって、
統合コントローラ１０は、システム下限電圧の上昇時には、検出装置が検出するバッテリ状態を求め、さらに、バッテリ状態に応じて変化するバッテリ出力電力特性を求めるとともに、モータ回転数に応じたモータ出力特性を求め、バッテリ出力電力特性とモータ出力特性とに応じて前記システム下限電圧を設定する
ことを特徴とする。
したがって、上記１）と同様の効果を奏する。
すなわち、システム下限電圧を、バッテリ出力電力特性に加え、モータ出力特性に応じて設定することにより、バッテリ出力可電力特性のみに基づき設定する場合よりも、最大ＭＧトルクを上昇させることが可能となる。
これにより、システム下限電圧の設定により、バッテリの過放電を抑制しつつ、より大きなモータ出力を得ることが可能となり、ドライバ要求トルクが得られないことによりドライバに違和感を与えることを抑制可能となる。
特に、本実施の形態１のように昇圧コンバータを持たない安価なシステムにおいて、最大ＭＧトルクを上昇させることは、より有効となる。

以上、本発明の電動車両の電力制御法補および電力制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、電動車両として、駆動源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両を示したが、駆動源としてモータのみを備えた電動車両にも適用することができる。
また、実施の形態１では、システム下限電圧を、バッテリ出力電力特性とモータ出力特性に応じて、両特性の交点を、システム下限電圧とするとともに、この下限電圧による最大出力値としたがこれに限定されない。例えば、交点から、ある程度のマージンを確保して、交点よりも下にシステム下限電圧を設定してもよい。あるいは、逆に、最大出力が、システム下限電圧による出力よりも低下しても違和感が生じない程度に、交点よりも上側にシステム下限電圧を設定してもよい。
また、実施の形態１では、バッテリ出力電力特性を設定するのにあたり、バッテリ温度、バッテリＳＯＣ、バッテリ劣化度、出力継続時間を参照して設定する例を示したが、これに限定されず、少なくとも、これらの条件のいずれか１つを含んで設定してもよいし、これらの条件以外の条件を加えてもよい。
また、実施の形態１では、所定の終了条件の成立により、上昇させたシステム下限電圧を通常時の値に低下させるのにあたり、徐々に低下させる例を示したが、これに限定されず、瞬時に通常時の値に戻してもよい。

１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
１０ 統合コントローラ（電力コントローラ）
ＡＴ 自動変速機
ＣＬ１ 第１クラッチ
ＣＬ２ 第２クラッチ
ＭＧ モータジェネレータ
ＭＰ ＭＧ最大使用電力線（モータ出力特性）
ＭＴｍａｘ 最大ＭＧトルク
Ｎｍ モータ回転数
ｔｌｉｍ 閾値
Ｖｌｉｍ 閾値
ＶＰ バッテリ出力可能電力線（バッテリ出力電力特性）
ＸＰ 交点

Claims (10)

1. 車両の駆動源となるモータと、
   前記モータに電力供給を行うバッテリと、
   前記バッテリ状態を含む車両状態を検出する検出装置と、
   前記モータを駆動させるシステムとして、前記バッテリと前記モータとに接続され、前記バッテリから供給される電力により前記モータに複数相交流を印加するインバータを備え、
   前記検出装置の検出に基づいて、前記バッテリからの電力の持ち出しが大きくなる運転者による前記モータの高出力要求時を、前記バッテリの使用可能な下限電圧であるシステム下限電圧の上昇要求判定時として、前記システム下限電圧を通常時の値よりも上昇させる電動車両の電力制御方法であって、
   前記システム下限電圧の上昇時には、前記検出装置が検出するバッテリ状態に応じて変化するバッテリ出力電力特性を求めるとともに、前記モータの回転数に応じたモータ出力特性を求め、
   前記バッテリ出力電力特性と前記モータ出力特性とのそれぞれで最大出力が得られる電圧に基づいて前記システム下限電圧を設定する
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
2. 請求項１に記載の電動車両の電力制御方法において、
   前記システム下限電圧を、前記システム下限電圧に対する前記バッテリ出力電力特性と、前記システム下限電圧に対する前記モータ出力特性との交点に基づいて設定する
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動車両の電力制御方法において、
   前記バッテリ出力電力特性を、前記バッテリの温度が高い程、前記システム下限電圧を上昇させる側に設定する
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電動車両の電力制御方法において、
   前記バッテリ出力電力特性を、前記バッテリの充電電力量が高い程、前記システム下限電圧を上昇させる側に設定する
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電動車両の電力制御方法において、
   前記バッテリ出力電力特性を、前記バッテリの劣化度合いが小さい程、前記システム下限電圧を上昇させる側に設定する
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電動車両の電力制御方法において、
   所定の終了条件が成立した場合は、前記バッテリ状態に関わらず上昇させた前記システム下限電圧を通常時の値に戻す
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
7. 請求項６に記載の電動車両の電力制御方法において、
   前記所定の終了条件に、前記システム下限電圧の上昇後、前記バッテリの電圧と前記システム下限電圧との差分が閾値以下となった場合を含む
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の電動車両の電力制御方法において、
   前記所定の終了条件に、前記システム下限電圧の上昇後、前記バッテリの所定値以上の出力時間が閾値以上継続した場合を含む
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
9. 請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の電動車両の電力制御方法において、
   前記所定の終了条件の成立により前記システム下限電圧を通常時の値に戻す際は、前記システム下限電圧を徐々に低下させる
   ことを特徴とする電動車両の電力制御方法。
10. 車両の駆動源となるモータと、
    前記モータに電力供給を行うバッテリと、
    前記バッテリ状態を含む車両状態を検出する検出装置と、
    前記モータを駆動させるシステムとして、前記バッテリと前記モータとに接続され、前記バッテリから供給される電力により前記モータに複数相交流を印加するインバータを備え、
    前記検出装置の検出に基づいて、前記バッテリからの電力の持ち出しが大きくなる運転者による前記モータの高出力要求時を、前記バッテリの使用可能な下限電圧であるシステム下限電圧の上昇要求判定時として、前記システム下限電圧を通常時の値よりも上昇させる電力コントローラと、
    を備えた電動車両の電力制御装置であって、
    前記電力コントローラは、前記システム下限電圧の上昇時には、前記検出装置が検出するバッテリ状態を求め、さらに、前記バッテリ状態に応じて変化するバッテリ出力電力特性を求めるとともに、前記モータの回転数に応じたモータ出力特性を求め、前記バッテリ出力電力特性と前記モータ出力特性とのそれぞれで最大出力が得られる電圧に基づいて前記システム下限電圧を設定する
    ことを特徴とする電動車両の電力制御装置。