WO2010143278A1 - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

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sub power
voltage
storage devices
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加藤 紀彦
山本 雅哉
春樹 佐藤
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid vehicle and a control method therefor, and more particularly to power system control of a hybrid vehicle equipped with a main power storage device and a plurality of sub power storage devices.
  • hybrid vehicles have been developed and put into practical use as environmentally friendly vehicles.
  • a hybrid vehicle is equipped with an electric motor that generates vehicle driving force and a power supply system that supplies driving electric power for the electric motor.
  • the power supply system includes a power storage device.
  • hybrid vehicles a configuration in which the in-vehicle power storage device is charged by a power source outside the vehicle (hereinafter also referred to as “external power source”) may be proposed, and the travelable distance is increased by the stored power of the in-vehicle power storage device. Is required.
  • the charging of the in-vehicle power storage device by the external power source is also simply referred to as “external charging”.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-109840
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-109840
  • a voltage converter as a charge / discharge adjustment mechanism is provided for each power storage device (battery).
  • Patent Document 2 in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-167620, in a vehicle equipped with a main power storage device and a plurality of sub power storage devices, a converter corresponding to the main power storage device and a plurality of sub power storage devices are disclosed.
  • one of the plurality of sub power storage devices is selectively connected to the converter, and the driving power of the vehicle driving motor is supplied by the main power storage device and the selected sub power storage device. Is done.
  • a power supply device when the SOC (State of Charge) of the sub power storage device in use decreases, a plurality of sub power storage devices are sequentially used so as to connect the new sub power storage device and the converter.
  • the travel distance EV (Electric Vehicle) travel distance
  • traveling by only the motor output and traveling by both the motor output and the engine output are selected according to the traveling state. For this reason, the engine is intermittently operated with a start process or a stop process during traveling of the vehicle.
  • a charge / discharge request to the power supply system is generated.
  • motor power for cranking the engine is output from the power supply system.
  • motor power for deceleration control by driving the motor after fuel cut and for using the regenerative brake immediately before the stop is input / output to / from the power supply system.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a main power storage device and a plurality of sub power storage devices, and a voltage converter (In a hybrid vehicle having a configuration in which a converter is shared, the disconnection process associated with the end of use of the last sub power storage device is prevented from adversely affecting vehicle drivability.
  • a hybrid vehicle includes a motor that generates vehicle drive power, an internal combustion engine, a main power storage device, a power supply line, a first voltage converter, and a plurality of sub power storage devices provided in parallel to each other.
  • a second voltage converter, a connection unit, a control device, and a travel control unit are provided.
  • the internal combustion engine is configured to be able to output vehicle drive power independently of the motor.
  • the power supply line is configured to supply power to an inverter that drives and controls the motor.
  • the first voltage converter is provided between the power supply line and the main power storage device, and is configured to perform bidirectional voltage conversion.
  • the second voltage converter is provided between the plurality of sub power storage devices and the power supply line, and configured to perform bidirectional voltage conversion between one of the plurality of sub power storage devices and the power supply line.
  • the connection unit is provided between the plurality of sub power storage devices and the second voltage converter, and is configured to control connection and disconnection between the plurality of sub power storage devices and the second voltage converter.
  • the control device connects between the selected sub power storage device and the second voltage converter that are sequentially selected from among the plurality of sub power storage devices, and the second sub power storage device and the second sub power storage device. While disconnecting from the voltage converter, in the second mode, the connection unit is controlled to disconnect each of the plurality of sub power storage devices from the second voltage converter.
  • the travel control unit is configured to distribute the overall required power of the hybrid vehicle to the output power of the motor and the output power of the internal combustion engine. Then, the traveling control unit disconnects the sub power storage device to be used last from the second voltage converter for shifting from the first mode to the second mode from the second voltage converter. During this, the starting process of the stopped internal combustion engine and the stopping process of the operating internal combustion engine are prohibited.
  • the hybrid vehicle includes the motor, the internal combustion engine, the main power storage device, the power supply line, the first voltage converter, the plurality of sub power storage devices, and the second voltage described above.
  • a converter, a connection unit, a control device, and a travel control unit are provided.
  • the control method is in a disconnection process of disconnecting the sub power storage device to be used last from the second voltage converter among the plurality of sub power storage devices for shifting from the first mode to the second mode. And a step of prohibiting a start process of the internal combustion engine in the stopped state and a stop process of the internal combustion engine in the operating state during the disconnection process.
  • the execution of the start process and the stop process of the internal combustion engine is prohibited. Can be prevented.
  • the hybrid vehicle generates a rotation element configured to change a rotation speed according to an output change of the internal combustion engine, and one of a start request and a stop request of the internal combustion engine to suppress over-rotation of the rotation element.
  • a protection control unit When the protection control unit generates a start request or a stop request, the travel control unit permits the internal combustion engine start process or stop process regardless of whether or not the disconnection process is being performed.
  • the control method further includes a step of permitting the start process or the stop process of the internal combustion engine regardless of whether or not the disconnection process is being performed when a start request or a stop request is generated by the protection control unit.
  • the control device includes a separation determination unit and a separation prohibition unit.
  • the disconnection determination unit based on the state of charge of the remaining capacity (SOC) of the selected sub power storage device in use when there is no sub power storage device that can be exchanged with the currently selected sub power storage device in the first mode. It is configured to generate a disconnect request that requests the start of the disconnect process.
  • the disconnection prohibition unit is configured to instruct the disconnection determination unit not to generate a disconnection request when the internal combustion engine is in the start process or the stop process.
  • the control method is based on the state of charge of the remaining capacity (SOC) of the selected sub power storage device in use when there is no sub power storage device that can be exchanged with the currently selected sub power storage device in the first mode.
  • the step of generating a disconnect request for requesting the start of the disconnection process and the disconnection request not generated regardless of the state of charge of the selected sub power storage device when the internal combustion engine is in the start process or the stop process And an instruction step.
  • the control device further includes a boost stop permission unit.
  • the boost stop permission unit is configured to set the lower limit value of the voltage control range of the power supply line to the output voltage of the main power storage device by lowering the lower limit value in the first mode.
  • the control method further includes a step of setting the lower limit value of the voltage control range of the power supply line in the second mode to the output voltage of the main power storage device by lowering the lower limit value in the first mode.
  • the voltage of the power supply line is not formed between the main power storage device and the sub power storage device without forming a short circuit path. Can be lowered. Therefore, in the second mode, it becomes possible to increase the energy efficiency of the hybrid vehicle by reducing the switching loss in the first voltage converter.
  • a hybrid vehicle in another aspect of the present invention, includes a motor that generates vehicle driving power, an internal combustion engine, a main power storage device, a power supply line, a first voltage converter, and a plurality of parallel vehicles.
  • a sub power storage device, a second voltage converter, a connection unit, and a control device are provided.
  • the internal combustion engine is configured to be able to output vehicle drive power independently of the motor.
  • the power supply line is configured to supply power to an inverter that drives and controls the motor.
  • the first voltage converter is provided between the power supply line and the main power storage device, and is configured to perform bidirectional voltage conversion.
  • the second voltage converter is provided between the plurality of sub power storage devices and the power supply line, and configured to perform bidirectional voltage conversion between one of the plurality of sub power storage devices and the power supply line.
  • the connection unit is provided between the plurality of sub power storage devices and the second voltage converter, and is configured to control connection and disconnection between the plurality of sub power storage devices and the second voltage converter.
  • the control device connects between the selected sub power storage device and the second voltage converter that are sequentially selected from among the plurality of sub power storage devices, and the second sub power storage device and the second sub power storage device. While disconnecting from the voltage converter, in the second mode, the connection unit is controlled to disconnect each of the plurality of sub power storage devices from the second voltage converter.
  • the control device includes a separation determination unit and a separation prohibition unit.
  • the disconnection determination unit determines the first based on the state of charge of the remaining capacity of the selected sub power storage device in use when there is no sub power storage device that can be exchanged with the currently selected sub power storage device in the first mode. It is configured to generate a disconnect request instructing a transition from the first mode to the second mode.
  • the disconnection prohibition unit is configured to instruct the disconnection determination unit not to generate a disconnection request when the internal combustion engine is in the start process or the stop process.
  • a method for controlling a hybrid vehicle wherein the hybrid vehicle includes the motor, the internal combustion engine, the main power storage device, the power supply line, the first voltage converter, and the plurality of sub power storage devices described above. , A second voltage converter, a connection unit, and a control device. Then, when there is no sub power storage device that can be exchanged with the currently selected sub power storage device in the first mode, the control method is based on the state of charge of the remaining capacity of the selected sub power storage device in use. Generating a disconnect request for instructing a transition from the first mode to the second mode, and the disconnect request regardless of the state of charge of the selected sub power storage device when the internal combustion engine is being started or stopped. Instructing not to occur.
  • the start of the sub-storage device disconnection process is prohibited during execution of the internal combustion engine start process or stop process.
  • the control device includes a boost instruction unit, a power limiting unit, a separation control unit, and a boost stop permission unit.
  • the boosting instruction unit sets the voltage of the power supply line to a first voltage higher than at least the output voltages of the main power storage device and the plurality of sub power storage devices. It is configured to instruct the transducer.
  • the power limiting unit is configured to gradually decrease the input / output power upper limit value by the selected sub power storage device to zero after the voltage of the power supply line reaches the first voltage.
  • the disconnect control unit disconnects the selected sub power storage device from the second voltage converter with respect to the connection unit when the input / output power upper limit value is set to zero by the power limiting unit, and the remaining sub power storage Instruct to maintain a disconnect between the device and the second voltage converter.
  • the boost stop permission unit sets the lower limit value of the voltage control range of the power supply line to be lower than the lower limit value in the first mode after each sub power storage device is disconnected from the second voltage converter by the disconnection control unit.
  • the output voltage of the main power storage device is set to be lowered.
  • the control method may be configured such that when a disconnection request is generated, the voltage of the power supply line is set to a first voltage higher than at least the output voltages of the main power storage device and the plurality of sub power storage devices.
  • the upper limit value is set to zero
  • the selected sub power storage device is disconnected from the second voltage converter with respect to the connection portion, and the connection between the remaining sub power storage device and the second voltage converter is performed.
  • the lower limit value of the voltage control range of the power supply line is set in the first mode.
  • the lower limit Further comprising a step of setting the output voltage of the main power storage device is lowered than.
  • a newly used sub power storage device can be connected to the second power converter.
  • the voltage of the power supply line is lowered without forming a short circuit path between the main power storage device and the sub power storage device. Is possible. Therefore, in the second mode, it becomes possible to increase the energy efficiency of the hybrid vehicle by reducing the switching loss in the first voltage converter.
  • a hybrid vehicle that includes a main power storage device and a sub power storage device and shares a voltage converter (converter) with a plurality of power storage devices, disconnection associated with the end of use of the last sub power storage device This is to prevent the processing from adversely affecting the vehicle drivability.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of each inverter shown in FIG. 1. It is a circuit diagram which shows the detailed structure of each converter shown in FIG. It is a functional block diagram explaining driving control of a hybrid vehicle. It is a flowchart which shows the rough process sequence of the separation process of the selection sub electrical storage apparatus in the hybrid vehicle by embodiment of this invention. 6 is a flowchart for explaining details of a separation determination process for the sub power storage device shown in FIG. 5. It is a flowchart explaining the detail of the pressure
  • FIG. 6 It is a flowchart explaining the detail of the separation operation
  • movement shown in FIG. 6 is a flowchart for explaining details of a migration process shown in FIG. 5. It is a conceptual diagram which compares the voltage control range of the electric power feeding line before and behind a separation process. It is an operation waveform diagram at the time of disconnection processing of the selected sub power storage device in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • 5 is a first flowchart illustrating a control process for engine start / stop restriction in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • 6 is a second flowchart illustrating a control process for engine start / stop restriction in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention. It is a functional block diagram explaining the functional part for the separation process of a selection sub electrical storage apparatus, and engine start / stop restriction
  • FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • hybrid vehicle 1 includes batteries BA, BB1, and BB2, which are power storage devices, connection portions 39A and 39B, converters 12A and 12B, smoothing capacitors C1, C2, and CH, and voltage sensor 10A.
  • a power supply system for a hybrid vehicle includes a battery BA that is a main power storage device, a power supply line PL2 that supplies power to inverter 14 that drives motor generator MG2, and a main power storage device (BA) and power supply line PL2.
  • Converter 12A that is a voltage converter that is provided in between and performs bidirectional voltage conversion, batteries BB1 and BB2 that are a plurality of sub power storage devices provided in parallel to each other, and a plurality of sub power storage devices (BB1 and BB2) )
  • the power supply line PL2 and a converter 12B that is a voltage converter that performs bidirectional voltage conversion is selectively connected to any one of the plurality of sub power storage devices (BB1, BB2), and performs bidirectional voltage conversion with the power feed line PL2.
  • the sub power storage device (one of BB1 or BB2) and the main power storage device (BA) can output, for example, the maximum power allowed for the electrical load (22 and MG2) connected to the power supply line by simultaneous use.
  • the chargeable capacity is set as shown. As a result, traveling at maximum power is possible in EV traveling without using the engine. If the power storage state of the sub power storage device deteriorates, the sub power storage device may be replaced and run further. If the power of the sub power storage device is consumed, the maximum power can be traveled without using the sub power storage device by using the engine in addition to the main power storage device.
  • the converter 12B is shared by a plurality of sub power storage devices, so that the number of converters need not be increased by the number of power storage devices.
  • a battery may be added in parallel to the batteries BB1 and BB2.
  • hybrid vehicle 1 further includes a battery charging device (charging converter) 6 for connection to an external power supply 8 which is a commercial power supply of AC 100V, for example.
  • the battery charger 6 converts alternating current into direct current and regulates the voltage to supply battery charging power.
  • the configuration enabling external charging includes a system in which the neutral point of the stator coils of motor generators MG1 and MG2 is connected to an AC power supply, and converters 12A and 12B combined to form an AC / DC converter. A functioning method may be used. Alternatively, external charging may be performed by a method in which the external power source and the vehicle are electromagnetically coupled without contact.
  • Smoothing capacitor C1 is connected between power supply line PL1A and ground line SL2.
  • the voltage sensor 21 ⁇ / b> A detects the voltage VLA across the smoothing capacitor C ⁇ b> 1 and outputs it to the control device 30.
  • Converter 12A can boost the voltage across terminals of smoothing capacitor C1 and supply the boosted voltage to power supply line PL2.
  • Smoothing capacitor C2 is connected between power supply line PL1B and ground line SL2.
  • the voltage sensor 21B detects the voltage VLB across the smoothing capacitor C2 and outputs it to the control device 30.
  • Converter 12B can boost the voltage across terminals of smoothing capacitor C2 and supply it to power supply line PL2.
  • Smoothing capacitor CH smoothes the voltage boosted by converters 12A and 12B.
  • the voltage sensor 13 detects the inter-terminal voltage VH of the smoothing capacitor CH and outputs it to the control device 30.
  • converters 12A and 12B can step down voltage VH between terminals smoothed by smoothing capacitor CH and supply it to power supply lines PL1A and PL1B.
  • the inverter 14 converts the DC voltage supplied from the converter 12B and / or 12A into a three-phase AC voltage and outputs it to the motor generator MG1.
  • Inverter 22 converts the DC voltage applied from converters 12B and / or 12A into a three-phase AC voltage and outputs the same to motor generator MG2.
  • the power split mechanism 3 is a mechanism that is coupled to the engine 4 and the motor generators MG1 and MG2 and distributes power between them.
  • a planetary gear mechanism having three rotating shafts of a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear can be used.
  • rotation of two of the three rotation shafts is determined, rotation of the other one rotation shaft is forcibly determined.
  • These three rotation shafts are connected to the rotation shafts of engine 4 and motor generators MG1, MG2, respectively.
  • the rotating shaft of motor generator MG2 is coupled to wheel 2 by a reduction gear and a differential gear (not shown).
  • a reduction gear for the rotation shaft of motor generator MG2 may be further incorporated in power split device 3. That is, the change in the engine output not only changes the engine rotation speed, but also changes the rotation speed of the rotating elements (MG1, MG2, etc.) connected to the power split mechanism 3 through the change in the engine rotation speed.
  • the change in the engine output not only changes the engine rotation speed, but also changes the
  • Connection portion 39A includes a system main relay SMR2 connected between the positive electrode of battery BA and power supply line PL1A, a system main relay SMR1 connected in series with system main relay SMR2, and a limiting resistor R, A system main relay SMR3 connected between a negative electrode (ground line SL1) of battery BA and node N2 is included.
  • System main relays SMR1 to SMR3 are controlled to be in a conductive state (ON) / non-conductive state (OFF) in accordance with relay control signals CONT1 to CONT3 given from control device 30, respectively.
  • Voltage sensor 10A measures voltage VA between the terminals of battery BA. Furthermore, the temperature sensor 11A measures the temperature TA of the battery BA, and the current sensor 9A measures the input / output current IA of the battery BA. Measurement values obtained by these sensors are output to the control device 30. Based on these measured values, control device 30 monitors the state of battery BA represented by SOC (State of Charge).
  • SOC State of Charge
  • Connection portion 39B is provided between power supply line PL1B and ground line SL2 and batteries BB1 and BB2.
  • Connection unit 39B includes relay SR1 connected between the positive electrode of battery BB1 and power supply line PL1B, relay SR1G connected between the negative electrode of battery BB1 and ground line SL2, and the positive electrode and power supply line of battery BB2.
  • Relay SR2 connected between PL1B and relay SR2G connected between the negative electrode of battery BB2 and ground line SL2.
  • Relays SR1 and SR2 are controlled to be in a conductive state (ON) / non-conductive state (OFF) in accordance with relay control signals CONT4 and CONT5 given from control device 30, respectively.
  • Relays SR1G and SR2G are controlled to be in a conductive state (ON) / non-conductive state (OFF) in accordance with relay control signals CONT6 and CONT7 given from control device 30, respectively.
  • ground line SL2 extends through converters 12A and 12B to inverters 14 and 22 side.
  • Voltage sensors 10B1 and 10B2 measure voltages VBB1 and VBB2 between terminals of batteries BB1 and BB2, respectively. Furthermore, temperature sensors 11B1 and 11B2 measure temperatures TBB1 and TBB2 of batteries BB1 and BB2, respectively. Current sensors 9B1 and 9B2 measure input / output currents IB1 and IB2 of batteries BB1 and BB2. Measurement values obtained by these sensors are output to the control device 30. Based on these measured values, control device 30 monitors the states of batteries BB1 and BB2 represented by SOC (State of Charge).
  • SOC State of Charge
  • batteries BA, BB1, and BB2 for example, secondary batteries such as lead storage batteries, nickel metal hydride batteries, and lithium ion batteries, and large-capacity capacitors such as electric double layer capacitors can be used.
  • the inverter 14 is connected to the power supply line PL2 and the ground line SL2. Inverter 14 receives the boosted voltage from converters 12A and / or 12B and drives motor generator MG1 to start engine 4, for example. Inverter 14 returns the electric power generated by motor generator MG1 by the power transmitted from engine 4 to converters 12A and 12B. At this time, converters 12A and 12B are controlled by control device 30 so as to operate as a step-down converter.
  • Current sensor 24 detects the current flowing through motor generator MG1 as motor current value MCRT1, and outputs motor current value MCRT1 to control device 30.
  • the inverter 22 is connected in parallel with the inverter 14 to the power supply line PL2 and the ground line SL2. Inverter 22 converts the DC voltage output from converters 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> B into a three-phase AC voltage and outputs the same to motor generator MG ⁇ b> 2 driving wheel 2. Inverter 22 returns the electric power generated in motor generator MG2 to converters 12A and 12B along with regenerative braking. At this time, converters 12A and 12B are controlled by control device 30 so as to operate as a step-down converter.
  • Current sensor 25 detects the current flowing through motor generator MG2 as motor current value MCRT2, and outputs motor current value MCRT2 to control device 30.
  • the control device 30 is composed of a CPU (Central Processing Unit) (not shown) and an electronic control unit (ECU) with a built-in memory, and based on a map and a program stored in the memory, an operation using measured values from each sensor. Perform processing. Note that a part of the control device 30 may be configured to execute predetermined numerical / logical operation processing by hardware such as an electronic circuit.
  • CPU Central Processing Unit
  • ECU electronice control unit
  • control device 30 includes torque command values and rotation speeds of motor generators MG1, MG2, voltages VBA, VBB1, VBB2, VLA, VLB, VH, motor current values MCRT1, MCRT2, and a start signal.
  • converters 12A and 12B and inverters 14 and 22 are controlled.
  • Control device 30 instructs converters 12A and 12B to provide control signals PWUA and PWUB for instructing step-up, control signals PWDA and PWDB for instructing step-down, control signals PWFA and PWFB for instructing voltage fixing, and operation prohibition.
  • a shutdown signal (not shown) is output.
  • control device 30 provides control signal PWMI1 for giving a drive instruction to convert inverter 14 to a DC voltage that is output from converters 12A and 12B into an AC voltage for driving motor generator MG1, and motor generator MG1.
  • control signal PWMC1 for performing a regeneration instruction for converting the generated AC voltage into a DC voltage and returning it to the converters 12A and 12B is output.
  • control device 30 converts control signal PWMI2 for instructing inverter 22 to drive to convert DC voltage into AC voltage for driving motor generator MG2, and AC voltage generated by motor generator MG2 to DC voltage.
  • a control signal PWMC2 for performing a regeneration instruction for conversion and returning to the converters 12A and 12B is output.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of inverters 14 and 22 in FIG.
  • inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17.
  • U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are connected in parallel between power supply line PL2 and ground line SL2.
  • U-phase arm 15 includes IGBT (Insulated gate Bipolar Transistor) elements Q3 and Q4, IGBT elements Q3 and Q4, and anti-parallel diodes D3 and D4 respectively connected in series between power supply line PL2 and ground line SL2. including.
  • the cathode of diode D3 is connected to the collector of IGBT element Q3, and the anode of diode D3 is connected to the emitter of IGBT element Q3.
  • the cathode of diode D4 is connected to the collector of IGBT element Q4, and the anode of diode D4 is connected to the emitter of IGBT element Q4.
  • V-phase arm 16 includes IGBT elements Q5 and Q6 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL2, and antiparallel diodes D5 and D6, respectively. Connections of IGBT elements Q5 and Q6 and antiparallel diodes D5 and D6 are the same as those of U-phase arm 15.
  • W-phase arm 17 includes IGBT elements Q7 and Q8 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL2, and antiparallel diodes D7 and D8, respectively. Connection of IGBT elements Q7 and Q8 and antiparallel diodes D7 and D8 is the same as that of U-phase arm 15.
  • the IGBT element is shown as a representative example of a power semiconductor switching element that can be controlled on and off. That is, a power semiconductor switching element such as a bipolar transistor or a field effect transistor can be used in place of the IGBT element.
  • each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of motor generator MG1. That is, motor generator MG1 is a three-phase permanent magnet synchronous motor, and one end of each of three coils of U, V, and W phases is connected to the midpoint.
  • the other end of the U-phase coil is connected to a line UL drawn from the connection node of IGBT elements Q3 and Q4.
  • the other end of the V-phase coil is connected to a line VL drawn from the connection node of IGBT elements Q5 and Q6.
  • the other end of the W-phase coil is connected to a line WL drawn from the connection node of IGBT elements Q7 and Q8.
  • inverter 22 in FIG. 1 is also different in that it is connected to motor generator MG2, but since the internal circuit configuration is the same as that of inverter 14, detailed description thereof will not be repeated.
  • FIG. 2 shows that the control signals PWMI and PWMC are given to the inverter, but this is for avoiding complicated description. As shown in FIG. 1, separate control signals PWMI1 are used. , PWMC1 and control signals PWMI2 and PWMC2 are input to inverters 14 and 22, respectively.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of converters 12A and 12B in FIG.
  • converter 12A includes a reactor L1 having one end connected to power supply line PL1A, IGBT elements Q1, Q2 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL2, Including anti-parallel diodes D1, D2.
  • reactor L1 The other end of reactor L1 is connected to the emitter of IGBT element Q1 and the collector of IGBT element Q2.
  • the cathode of diode D1 is connected to the collector of IGBT element Q1, and the anode of diode D1 is connected to the emitter of IGBT element Q1.
  • FIG. 1 shows that the control signals PWU, PWD, and PWF are given to the converter, but this is for the purpose of avoiding the complicated description.
  • Signals PWUA, PWDA, PWFA and control signals PWUB, PWDB, PWF are input to converters 12A and 12B, respectively.
  • Converters 12A and 12B can boost DC voltages VLA and VLB by switching control (duty control) of IGBT elements Q1 and Q2 according to control signals PWUA and PWUB to generate DC voltage VH on power supply line PL2. .
  • Converters 12A and 12B can step down DC voltage VH on power supply line PL2 and supply it to batteries BA and BB by switching control of IGBT elements Q1 and Q2 in accordance with control signals PWDA and PWDB.
  • converters 12A and 12B are configured to be capable of power conversion in both directions, and can control voltage conversion ratio VH / VLA (or VH / VLB).
  • PWFA and PWFB lower arm element IGBT element Q2 is fixed to OFF
  • step-up and step-down power loss occurs due to switching control (ON / OFF control) of IGBT elements Q1, Q2 according to a constant switching frequency.
  • the voltage is fixed (the upper arm element is fixed on)
  • no power loss occurs due to the on / off of the IGBT element, so that the efficiency of the converter and consequently the fuel consumption of the hybrid vehicle 1 are relatively improved.
  • battery BA main power storage device
  • selected sub power storage device BB a sub power storage device selected from batteries BB1 and BB2
  • power is transferred between battery BA and selected sub power storage device BB, and motor generators MG1, MG2.
  • control device 30 Based on detection values of voltage sensor 10A, temperature sensor 11A, and current sensor 9A, control device 30 includes SOC (M) indicating the remaining capacity of the main power storage device, and input upper limit power Win (M) indicating the upper limit value of charging power. And an output upper limit power Wout (M) indicating the upper limit value of the discharge power.
  • SOC SOC
  • M input upper limit power Win
  • M output upper limit power Wout
  • control device 30 determines SOC (B) and input / output upper limit power Win (S) for selected sub power storage device BB based on the detection values of voltage sensors 10B1, 10B2, temperature sensors 11B1, 11B2, and current sensors 9B1, 9B2. ), Wout (S).
  • the SOC is indicated by the ratio (%) of the current charge amount to the full charge state of each battery.
  • Win and Wout are indicated as upper limit values of electric power so that the battery (BA, BB1, BB2) is not overcharged or overdischarged even when the electric power is discharged for a predetermined time (for example, about 10 seconds).
  • the power of the selected sub power storage device BB is preferentially used over the battery BA.
  • selected sub power storage device BB is switched by switching on / off of the relay in connecting portion 39B. If the last one of the sub power storage devices (batteries BB1, BB2) is the selected sub power storage device BB, that is, if no usable sub power storage device remains, the current selected sub power storage device
  • a battery single mode (second mode) is applied in which all the sub power storage devices BB1, BB2 are electrically disconnected from the power supply system and only the main power storage device BA is used as a power source.
  • the energization path between the batteries BB1 and BB2 and the power supply line PL2 is mechanically cut off by turning off each relay in the connection unit 39B. As a result, there is no possibility that an energization path is formed between the batteries BB1 and BB2 and the battery BA.
  • the voltage VH of the power supply line PL2 is set to at least the battery BA and the selected sub power storage so that a short circuit path is not formed between the battery BA and the batteries BB1 and BB2. It will be appreciated that the output voltage of device BB needs to be higher.
  • the lower limit value of voltage VH of power supply line PL2 is also restricted from the viewpoint of controlling motor generators MG1 and MG2. Specifically, from the viewpoint of motor control, voltage VH is preferably higher than the induced voltage of motor generators MG1 and MG2. Therefore, actually, the voltage VH is controlled to be higher than both the lower limit value from the battery constraint and the lower limit value from the motor control.
  • the lower limit value from the battery constraint is set. In order to satisfy this, it is necessary to boost the converters 12A and 12B.
  • the converter 12A is operated in the voltage fixed mode by operating the converter 12A. Power loss can be reduced.
  • FIG. 4 is a functional block diagram illustrating a control configuration related to travel control of hybrid vehicle 1 realized by control device 30, specifically, power distribution control between engine 4 and motor generators MG1 and MG2. A figure is shown.
  • Each functional block shown in FIG. 4 is realized by execution of a predetermined program stored in advance by the control device 30 and / or arithmetic processing by an electronic circuit (hardware) in the control device 30.
  • total power calculation unit 260 calculates total required power Pttl for hybrid vehicle 1 as a whole based on vehicle speed and pedal operation (accelerator pedal). Note that the total required power Pttl can also include power (engine output) required for generating battery charging power by the motor generator MG1 in accordance with the vehicle situation.
  • the traveling control unit 250 includes the input / output upper limit powers Win (M) and Wout (M) of the main power storage device BA, the input / output upper limit powers Win (S) and Wout (S) of the selected sub power storage device BB, and total power calculation.
  • the total required power Pttl from the unit 260 and the regenerative brake request when operating the brake pedal are input.
  • Traveling control unit 250 has a total input / output power of motor generators MG1 and MG2 that is limited in charging (Win (M) + Win (S)) and discharging (Wout (M) for main power storage device BA and selected sub power storage device BB. ) + Wout (S)), torque command values Tqcom1 and Tqcom2 as motor control commands are generated.
  • the vehicle drive power by the motor generator MG2 and the vehicle drive power by the engine 4 are distributed so that the total required power Pttl is ensured.
  • the operation of the engine 4 is suppressed by maximizing the use of externally charged battery power, or the vehicle driving power by the engine 4 is set corresponding to a region where the engine 4 can operate with high efficiency. By this, high fuel consumption vehicle travel control is realized.
  • the inverter control unit 270 generates control signals PWMI1 and PWMC1 for the inverter 14 based on the torque command value Tqcom1 and the motor current value MCRT1 of the motor generator MG1.
  • inverter control unit 280 generates control signals PWMI2 and PWMC2 for inverter 22 based on torque command value Tqcom2 and motor current value MCRT2 of motor generator MG2.
  • the traveling control unit 250 generates an engine control command according to the set value of the vehicle driving power by the set engine. Further, the operation of the engine 4 is controlled by a control device (engine ECU) (not shown) in accordance with the engine control command.
  • the total required power Pttl is equal to or less than the output upper limit power Wout (M) + Wout (S) for the entire battery. In this case, the vehicle travels only by the vehicle driving power by the motor generator MG2 without operating the engine 4. On the other hand, when the total required power Pttl exceeds Wout (M) + Wout (S), the engine 4 is started.
  • the driving force power distribution between the engine 4 and the motor generator MG2 is controlled so that the battery SOC is maintained at a predetermined target value. Is done. That is, traveling control in which the engine 4 is more easily operated than in the EV mode is performed. In the battery single mode, the HV mode is applied.
  • the traveling control unit 250 generates a start request for the engine 4 when it is necessary to start the stopped engine 4 in accordance with the driving force power distribution control as described above.
  • motor generator MG1 is controlled to generate cranking torque (forward rotation torque) of engine 4. That is, in the engine start process, it is necessary to supply the power consumption of motor generator MG1 for generating the cranking torque from the power supply system.
  • the traveling control unit 250 generates an engine stop request when it is necessary to stop the operating engine 4 according to the driving force power distribution control as described above.
  • an engine stop command is generated in response to this stop request, the fuel supply in the engine 4 is stopped (fuel cut), and in order to suppress vibration, the motor generator MG1 performs deceleration control after the fuel cut.
  • Motor driving and regenerative brake use just before engine stop is executed. In the engine stop process, electric power for driving the motor and regenerative braking is input / output to / from the power supply system.
  • engine 4 and motor generators MG ⁇ b> 1 and MG ⁇ b> 2 are connected via power split mechanism 3, and therefore, a rotating element connected to power split mechanism 3, for example, engine 4.
  • an engine start request or an engine stop request for parts protection may be generated for the purpose of suppressing the motor generator MG1 when the rotational speed thereof is excessively increased.
  • the engine 4 is stopped and the engine output torque is extracted to reduce the rotational speed of the motor generator MG1 and the engine 4, or the engine 4 is started to suppress the rotational speed of the motor generator MG1 in the negative direction. This is the case.
  • charge / discharge control is performed so that the electric power of the selected sub power storage device BB is used preferentially over the main power storage device BA. For this reason, when the SOC of the selected sub power storage device BB in use while the vehicle is traveling decreases, it becomes necessary to switch the selected sub power storage device BB. For example, when the battery BB1 is selected as the selected sub power storage device BB at the time of starting the vehicle, a connection switching process for disconnecting the battery BB1 from the converter 12B and connecting the battery BB2 as the new selected sub power storage device BB to the converter 12B is performed. It needs to be executed.
  • the determination of whether or not to shift from the battery parallel mode to the battery single mode is also referred to as a disconnection determination.
  • a request for shifting from the battery parallel mode to the battery single mode generated according to the disconnection determination is also referred to as a disconnection request.
  • the power that can be input / output as the whole power supply system is reduced. Further, as described above, input / output of electric power to the power supply system occurs in the engine start / stop processing. Therefore, when the disconnection process of the selected sub power storage device and the engine start / stop process are executed in an overlapping manner, the vehicle drive power that can be generated in the entire vehicle is temporarily caused by the influence of the power required for the engine start / stop process. May not be able to be secured, and this may affect the drivability of the vehicle.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a schematic processing procedure of the disconnection process of the selected sub power storage device in the power supply system of the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 8 to 11 are flowcharts illustrating details of steps S100, S200, S300, S400, and S500 of FIG.
  • the control device 30 can repeatedly execute the control processing procedure according to the flowcharts shown in FIGS. 5, 6, 8 to 11 at a predetermined cycle by executing a predetermined program stored in advance at a predetermined cycle. Thereby, the auxiliary power storage device disconnecting process in the power supply system of the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention can be realized.
  • step S ⁇ b> 100 control device 30 executes a selected sub power storage device disconnection determination process.
  • steps S200 to S500 are executed.
  • steps S200 to S500 are substantially not executed.
  • step S200 control device 30 executes pre-separation boosting processing, and in step S300, the power limit is changed so that an excessive charge / discharge request is not generated for the power supply system during the sub-storage device disconnection period. Execute the process. Then, in step S400, control device 30 executes a disconnecting operation for electrically disconnecting all the sub power storage devices (batteries BB1, BB2) including selected sub power storage device BB from the power supply system, and after the completion In step S500, a transition process is executed to start power supply in the battery single mode using only the battery BA.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the details of the separation determination process (S100) of the selected sub power storage device in FIG.
  • ID indicating the progress status (status) of the separation process.
  • the ID is set to any one of -1, 0 to 4.
  • application / non-application of the battery single mode may be determined depending on a device failure or a battery state.
  • step S107 the control device 30 determines whether there is a sub power storage device that can be exchanged and used in addition to the currently selected sub power storage device BB.
  • the spare sub power storage device remains (YES in S107)
  • the battery parallel mode is continued even if the currently selected sub power storage device BB is used up, so that the subsequent disconnection determination processing (after S110) ) Is not executed.
  • step S107 determines whether there is no usable sub power storage device and the last one is the selected sub power storage device BB. If the determination in step S107 is NO, that is, when there is no usable sub power storage device and the last one is the selected sub power storage device BB, the control device 30 performs the disconnection necessity determination processing. Go further.
  • control device 30 determines whether or not a disconnection request needs to be generated based on the state of charge (SOC) of selected sub power storage device BB. For example, the SOC of selected sub power storage device BB is compared with a predetermined determination value, and when the SOC is lower than the determination value, step S110 is determined as YES.
  • SOC state of charge
  • control device 30 proceeds to step S130 when step S120 is NO, that is, when the SOC of selected sub power storage device BB is lower than the determination value and neither the engine start process nor the stop process is executed.
  • the process proceeds to generate a disconnection request for the selected sub power storage device BB.
  • control device 30 proceeds to step S140.
  • the disconnection request is not generated.
  • control device 30 does not generate the disconnection request in step S140.
  • step S105 is determined as YES, and thus the above-described separation determination process is executed again. As a result, even if SOC ⁇ decision value during execution of the stop process or start process of the engine 4, the generation of the disconnection request is waited until the end of the process.
  • step S107 is performed.
  • the process of S180 is skipped, and the separation determination process is not substantially executed.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the details of the pre-separation boosting process (S200) shown in FIG.
  • ID 1 and a disconnection request for the selected sub power storage device BB is made and the disconnection process is started (when YES is determined in S205)
  • the control device 30 performs the power supply line in step S210.
  • a boost command for converter 12A is generated so as to boost voltage VH of PL2 to a predetermined voltage V1.
  • the predetermined voltage V1 is set to a voltage higher than any of the output voltages of the batteries BA, BB1, and BB2.
  • predetermined voltage V1 is determined each time so as to give a margin to these maximum voltages according to the output voltages of batteries BA, BB1, and BB2 at that time. May be.
  • step S210 the control device 30 determines whether the voltage VH has reached the predetermined voltage V1 based on the detection value of the voltage sensor 13 in step S220. For example, when VH ⁇ V1 is maintained for a predetermined time, step S220 is determined as YES.
  • the control device 30 advances the ID from 1 to 2 in step S230.
  • ID ⁇ 1 NO in S205
  • the subsequent steps S210 to S230 are skipped.
  • step S200 executes a power limit changing process as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the details of the power limit change process (S300) shown in FIG.
  • ID 3 indicates a state in which the pre-separation boosting process and the power limit changing process have been completed, and actual disconnection between sub power storage devices BB1 and BB2 and converter 12B can be started.
  • control device 30 executes the sub power storage device disconnection process in step S400.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the details of the separation operation (S400) of the sub power storage device shown in FIG.
  • control device 30 stops converter 12B as preparation for disconnection of the sub power storage device in step S410. That is, in converter 12B, IGBT elements Q1, Q2 are forcibly turned off in response to the shutdown command. Then, in step S420, control device 30 generates a relay control signal for disconnecting all the sub power storage devices (batteries BB1, BB2) including selected sub power storage device BB from the power supply system. That is, relay control signals CONT3 to CONT7 are generated so as to turn off each of relays SR1, SR1G, SR2 and SR2G.
  • step S500 When the disconnecting operation in step S400 is completed, the control device 30 executes a transition process in step S500.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the details of the migration process (S500) shown in FIG.
  • control device 30 proceeds to step S550 and turns off the boost command generated at step S210 (FIG. 8).
  • the voltage command value of power supply line PL2 becomes a value set according to the value before generation of the boost command, specifically, the state of motor generators MG1 and MG2.
  • the voltage control range of the feed line PL2 before and after the separation process is compared.
  • voltage VH of power supply line PL2 is set to battery BA and selected sub power storage device BB. It is necessary to make it higher than any of the output voltages of power storage device BB. That is, lower limit value VHB of the control range of voltage VH is at least a voltage higher than the highest voltage among the output voltages of battery BA and selected sub power storage device BB, preferably any of output voltages of batteries BA, BB1, and BB2. Is set to a higher voltage.
  • control device 30 further stops the step-up request from the above-described battery restriction surface in step S560. That is, in terms of battery restrictions, the boost stop in converter 12A is permitted. As a result, when boosting of converter 12A is not necessary for motor control, power loss can be reduced by operating converter 12A in the voltage fixing mode.
  • FIG. 12 shows operation waveforms in the disconnection process of the selected sub power storage device in the power supply system of the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention described in FIGS.
  • step S200 the pre-separation boosting process (step S200) is executed, and the voltage VH of the feed line PL2 is raised toward the predetermined voltage V1 by the converter 12A.
  • the ID is changed from 1 to 2.
  • converter 12B is controlled to stop charging / discharging of the currently selected sub power storage device (battery BB2). Alternatively, converter 12B may shut down from time t1.
  • converter 12A operates in the voltage fixing mode when motor generators MG1 and MG2 can be controlled even when voltage VH of power supply line PL2 becomes the output voltage of battery BA. In the voltage fixing mode, the on / off state of the upper arm element and the lower arm element is fixed, so that the power loss of the converter 12A can be reduced.
  • FIG. 14 shows a flowchart for explaining engine start / stop restriction according to the flag RQES.
  • control device 30 determines whether or not there is an engine stop request or a start request in step S800.
  • the engine stop request and the start request are based on the comparison between the input / output upper limit power in the entire power supply system and the total required power Pttl, or for the purpose of component protection, for example, the engine 4 or the motor generator MG1. It is generated for the purpose of suppressing the excessive increase of the rotation speed.
  • control device 30 proceeds to step S810 to determine whether engine 4 start request or stop request is for component protection. Determine.
  • control device 30 When it is not a stop request or a start request for parts protection (NO determination in S810), control device 30 further permits engine start / stop processing based on flag RQES in step S820. Determine whether to prohibit. Specifically, when flag RQES is on (YES in S820), that is, during the process of disconnecting the sub power storage device, the start / stop process of engine 4 is prohibited in step S830. In this case, even if a start request or a stop request for engine 4 is generated, the generation of an engine start command or a stop command by travel control unit 250 (FIG. 4) is flagged upon completion of the disconnection process of the sub power storage device. Wait until RQES is turned off.
  • control device 30 proceeds to step S840 to respond to the engine stop request or the engine start request, or to start engine 4 or Allow stop processing to start.
  • control device 30 does not depend on flag RQES, that is, disconnects the sub power storage device. Even during the process, the process proceeds to step S840 to permit the engine start process and the engine stop process. That is, the engine stop request or engine start request for parts protection is preferentially permitted.
  • FIG. 15 is a functional block diagram illustrating functional parts for switching processing of the selected sub power storage device and engine start / stop restriction in the control configuration of the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • Each functional block shown in FIG. 15 is realized by software processing by the control device 30 by execution of a predetermined program or a dedicated electronic circuit (hardware processing).
  • disconnection determination unit 100 receives SOC (BB1) and SOC (BB2) indicating the state of charge of batteries BB1 and BB2. In the case where there is no usable sub power storage device remaining and the last one is selected sub power storage device BB, disconnection determination unit 100 determines that SOC of selected sub power storage device BB currently in use is predetermined. It is judged whether it falls below the judgment value of.
  • the disconnection determination unit 100 executes the determination process in a predetermined cycle when the variable ID shared between the functional blocks is 0, and when the selected sub power storage device needs to be disconnected, the ID is changed from 0 to 1. To change. Thereby, a disconnection request for the selected sub power storage device is generated. That is, the function of the separation determination unit 100 corresponds to the processing of steps S107 and S110 in FIG.
  • the battery disconnection prohibiting unit 210 determines disconnection during the engine start process and the engine stop process based on the flag STPEG indicating that the engine stop process is being performed and the flag STREG indicating that the engine start process is being performed.
  • the flag FINH for prohibiting the generation of the disconnection request is output to the unit 100. Specifically, the prohibition flag FINH is turned on when one of the flags STREG and STPEG is on, while the prohibition flag FINH is turned off when both the flags STREG and STPEG are off.
  • Converter control unit 200 generates control signals PWUA and PWDA for converter 12A based on voltages VH and VLA and voltage command value VHref so that voltage VH of power supply line PL2 becomes voltage command value VHref.
  • the power limiting unit 120 sets the input / output upper limit power Win (S), Wout (S) of the selected sub power storage device BB.
  • the input / output upper limit powers Win (S) and Wout (S) are the SOC (SOC (BB1) or SOC (BB2)), battery temperature (TBB1 or TBB2), and output of the battery selected as the selected sub power storage device BB. It is set based on the voltage (VB1 or VB2).
  • Win (S) and Wout (S) reach 0, the ID is changed from 2 to 3.
  • the power limiting unit 120 implements the processing of steps S320 and S330 in FIG. 8 and the function of the “power limiting unit” of the present invention.
  • the power limiting unit 130 sets the input / output upper limit power Win (M) and Wout (M) of the main power storage device BA.
  • Input / output upper limit power Win (M), Wout (M) is set based on SOC (BA) of main power storage device BA, battery temperature TA, and output voltage VA. Even during the separation process, the input / output upper limit powers Win (M) and Wout (M) are set in the same manner as other periods.
  • voltage command value VHref is not increased due to the battery restriction, but is set reflecting only the states of motor generators MG1, MG2.
  • the converter 12A can be operated in the voltage fixed mode with low power loss.
  • the protection control unit 215 generates an engine start / stop request (not shown) for component protection based on the rotation speed of the rotating elements (for example, the motor generator MG1, the engine 4, etc.) connected to the power split mechanism 3. At the same time, a flag PRT indicating an engine start / stop request for protecting parts is turned on.
  • steps S810 to S840 in FIG. 14 can be executed by the travel control unit 250 (FIG. 4) based on the flags PRT and RQES.
  • the start and stop of the internal combustion engine during the disconnection process of the sub power storage device is prohibited and the start process of the internal combustion engine is being performed.
  • the sub power storage device is disconnected after the voltage of the power supply line PL2 is increased during the disconnection process of the sub power storage device to be used, the short circuit path between the power storage devices (batteries) is a system during the disconnection process. It can be surely prevented from being formed inside. Further, during the disconnection process of the selected sub power storage device, the actual disconnection operation is performed after the input / output upper limit powers Win (S) and Wout (S) of the selected sub power storage device BB are gradually reduced. It is possible to avoid excessive charging / discharging of the system.
  • the converter 12A can be operated in the voltage fixed mode by shifting to the battery single mode, the power loss can be reduced, and the fuel efficiency of the hybrid vehicle 1 can be improved.
  • the present invention can be applied to a hybrid vehicle equipped with a main power storage device and a plurality of sub power storage devices.

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Abstract

 電源システムは、主蓄電装置(BA)と複数の副蓄電装置(BB1,BB2)とを含む。コンバータ(12B)は、副蓄電装置(BB1,BB2)の選択された一方と接続されて、この選択副蓄電装置と給電ライン(PL2)との間で双方向の電圧変換を行なう。副蓄電装置の接続切換処理を経て、最後の副蓄電装置が使用されている状態では、当該副蓄電装置のSOCと車両状態とに基づいて、副蓄電装置の切離要求が発生されて、リレー(SR1,SR1G,SR2,SR2G)がオフされる。この際に、エンジン(4)の始動処理または停止処理の実行中には、SOC低下が検出されても切離要求の発生が待機される。同様に、副蓄電装置の切離処理中に、エンジン(4)の始動要求または停止要求が発生されても、始動処理または停止処理の開始は待機される。

Description

ハイブリッド車両およびその制御方法
 この発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、主蓄電装置および複数の副蓄電装置を搭載するハイブリッド車両の電源システム制御に関する。
 近年、環境にやさしい車両として、ハイブリッド車両が開発され実用化されている。ハイブリッド車両には、通常の車両動力源である内燃機関に加えて、車両駆動力を発生する電動機および、当該の電動機の駆動電力を供給するための電源システムが搭載されている。電源システムは蓄電装置を含む。
 ハイブリッド車両では、車載蓄電装置を車両外部の電源(以下、「外部電源」とも称する)によって充電する構成が提案されていることもあり、車載蓄電装置の蓄積電力によって走行可能な距離を長くすることが求められている。なお、以下では、外部電源による車載蓄電装置の充電について、単に「外部充電」とも称する。
 たとえば、特開2008-109840号公報(特許文献1)には、複数個の蓄電装置(バッテリ)を並列接続した電源システムが記載されている。特許文献1に記載の電源システムでは、蓄電装置(バッテリ)ごとに充放電調整機構としての電圧変換器(コンバータ)が設けられている。これに対して、特開2008-167620号公報(特許文献2)には、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを搭載した車両において、主蓄電装置に対応するコンバータと、複数の副蓄電装置により共有されるコンバータとを設ける電源装置の構成が記載されている。この構成によれば、コンバータの数を抑制しつつ蓄電可能なエネルギ量を増やすことができる。
 特に、特許文献2に記載された構成では、複数の副蓄電装置のうちの1つが選択的にコンバータと接続されて、主蓄電装置および選択副蓄電装置によって、車両駆動用電動機の駆動電力が供給される。このような電源装置では、使用中の副蓄電装置のSOC(State of Charge)が低下すると、新たな副蓄電装置とコンバータとを接続するようにして、複数個の副蓄電装置を順次使用することによって、蓄電エネルギによる走行距離(EV(Electric Vehicle)走行距離)を延ばしている。
特開2008-109840号公報 特開2008-167620号公報
 特許文献2に記載された電源システムでは、全ての副蓄電装置が使用済になった場合には、積極的に全ての副蓄電装置をコンバータから電気的に切離すことによって、以降における電源システムの制御上の自由度が向上することが期待できる。
 また、ハイブリッド車両では、走行状態に応じて、モータ出力のみによる走行と、モータ出力およびエンジン出力の両方による走行とが選択される。このため、エンジンは、車両走行中の始動処理または停止処理を伴って間欠的に運転される。
 ここで、エンジンの始動および停止の際には、電源システムに対する充放電要求が発生する。具体的には、エンジンの始動時には、エンジンをクランキングするためのモータ電力が電源システムから出力される。また、エンジン停止時には、振動抑制のために、フューエルカット後のモータ駆動による減速度制御や停止直前での回生ブレーキ使用のためのモータ電力が電源システムに対して入出力される。
 したがって、電源システムでの最後の副蓄電装置の使用終了に伴う切離処理と、エンジンの始動または停止とが同時に実行されると、発生可能な車両駆動パワーが変化することによって、車両運転性(ドライバビリティ)に影響が生じる可能性がある。
 この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置を備え、かつ複数の副蓄電装置によって電圧変換器(コンバータ)を共有する構成のハイブリッド車両において、最後の副蓄電装置の使用終了に伴う切離処理が車両運転性(ドライバビリティ)に悪影響を与えるのを防止することである。
 この発明によるハイブリッド車両は、車両駆動パワーを発生するモータと、内燃機関と、主蓄電装置と、給電ラインと、第1の電圧変換器と、互いに並列に設けられた複数の副蓄電装置と、第2の電圧変換器と、接続部と、制御装置と、走行制御部とを備える。内燃機関は、モータとは独立に車両駆動パワーを出力可能に構成される。給電ラインは、モータを駆動制御するインバータに給電を行なうように構成される。第1の電圧変換器は、給電ラインと主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成される。第2の電圧変換器は、複数の副蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、複数の副蓄電装置のうちの1つと給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成される。接続部は、複数の副蓄電装置と第2の電圧変換器との間に設けられ、複数の副蓄電装置と第2の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成される。制御装置は、第1のモードでは、複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された選択副蓄電装置と第2の電圧変換器との間を接続するとともに残りの副蓄電装置と第2の電圧変換器との間を切離す一方で、第2のモードでは、複数の副蓄電装置の各々を第2の電圧変換器と切離すように接続部を制御する。走行制御部は、ハイブリッド車両の全体要求パワーを、モータの出力パワーと、内燃機関の出力パワーとに分配するように構成される。そして、走行制御部は、第1のモードから第2のモードへ移行するための、複数の副蓄電装置のうちの最後に使用する副蓄電装置を第2の電圧変換器から切離す切離処理中には、停止状態の内燃機関の始動処理および作動状態の内燃機関の停止処理を禁止する。
 あるいは、この発明によるハイブリッド車両の制御方法によれば、ハイブリッド車両は、上述した、モータ、内燃機関、主蓄電装置、給電ライン、第1の電圧変換器、複数の副蓄電装置、第2の電圧変換器、接続部、制御装置、および、走行制御部を備える。そして、制御方法は、第1のモードから第2のモードへ移行するための、複数の副蓄電装置のうちの最後に使用する副蓄電装置を第2の電圧変換器から切離す切離処理中であるか否かを判定するステップと、切離処理中において停止状態の内燃機関の始動処理および作動状態の内燃機関の停止処理を禁止するステップとを備える。
 上記ハイブリッド車両およびその制御方法によれば、副蓄電装置の切離処理中には、内燃機関の始動処理および停止処理の実行を禁止するので、エンジンの始動・停止に伴う電力入出力の発生を防止できる。この結果、切離処理中に、エンジンの始動・停止処理に起因して、出力可能な車両駆動パワーが変動することを回避できるので、当該切離処理が車両運転性(ドライバビリティ)に悪影響を与えることを防止できる。
 好ましくは、ハイブリッド車両は、内燃機関の出力変化により回転速度が変化するように構成された回転要素と、回転要素の過回転を抑制するために内燃機関の始動要求および停止要求の一方を生成する保護制御部とをさらに備える。そして、走行制御部は、保護制御部によって始動要求または停止要求が生成されたときには、切離処理中であるか否かにかかわらず内燃機関の始動処理または停止処理を許可する。あるいは、制御方法は、保護制御部によって始動要求または停止要求が生成されたときには、切離処理中であるか否かにかかわらず内燃機関の始動処理または停止処理を許可するステップをさらに備える。
 このようにすると、部品保護の目的で内燃機関の始動要求あるいは停止要求が発生されたときには、車両運転性の確保に優先してエンジンの始動・停止を実現することにより、機器保護を確実に図ることが可能となる。
 さらに好ましくは、制御装置は、切離判定部と、切離禁止部とを含む。切離判定部は、第1のモードにおいて現在の選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の選択副蓄電装置の残存容量(SOC)の充電状態に基づいて切離処理の開始を要求する切離要求を発生するように構成される。切離禁止部は、内燃機関が始動処理中または停止処理中であるときに、切離要求を発生しないように切離判定部に指示するように構成される。あるいは、制御方法は、第1のモードにおいて現在の選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の選択副蓄電装置の残存容量(SOC)の充電状態に基づいて切離処理の開始を要求する切離要求を発生するステップと、内燃機関が始動処理中または停止処理中であるときに、選択副蓄電装置の充電状態にかかわらず切離要求を発生しないように指示するステップとをさらに備える。
 このようにすると、内燃機関の始動処理または停止処理の実行中には、副蓄電装置の切離処理の開始を禁止することができるので、さらに確実に、内燃機関の始動/停止処理と副蓄電装置の切離処理とが同時に実行されるのを防止できる。
 好ましくは、制御装置は、昇圧停止許可部をさらに含む。昇圧停止許可部は、第2のモードにおいて、給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて主蓄電装置の出力電圧に設定するように構成される。あるいは、制御方法は、第2のモードにおける給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて主蓄電装置の出力電圧に設定するステップをさらに備える。
 このようにすると、接続部によって全ての副蓄電装置をコンバータから切離すことによって、第2のモードでは、主蓄電装置と副蓄電装置との間で短絡経路が形成されることなく給電ラインの電圧を下げることが可能となる。したがって、第2のモードでは、第1の電圧変換器でのスイッチング損失を低減することによってハイブリッド車両のエネルギ効率を高めることが可能となる。
 この発明の他の局面では、ハイブリッド車両は、車両駆動パワーを発生するモータと、内燃機関と、主蓄電装置と、給電ラインと、第1の電圧変換器と、互いに並列に設けられた複数の副蓄電装置と、第2の電圧変換器と、接続部と、制御装置とを備える。内燃機関は、モータとは独立に車両駆動パワーを出力可能に構成される。給電ラインは、モータを駆動制御するインバータに給電を行うように構成される。第1の電圧変換器は、給電ラインと主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行うように構成される。第2の電圧変換器は、複数の副蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、複数の副蓄電装置のうちの1つと給電ラインの間で双方向の電圧変換を行うように構成される。接続部は、複数の副蓄電装置と第2の電圧変換器との間に設けられ、複数の副蓄電装置と第2の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成される。制御装置は、第1のモードでは、複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された選択副蓄電装置と第2の電圧変換器との間を接続するとともに残りの副蓄電装置と第2の電圧変換器との間を切離す一方で、第2のモードでは、複数の副蓄電装置の各々を第2の電圧変換器と切離すように接続部を制御する。制御装置は、切離判定部と、切離禁止部とを含む。切離判定部は、第1のモードにおいて現在の選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の選択副蓄電装置の残存容量の充電状態に基づいて、第1のモードから第2のモードへの移行を指示する切離要求を発生するように構成される。切離禁止部は、内燃機関が始動処理中または停止処理中であるときに、切離要求を発生しないように切離判定部に指示するように構成される。
 あるいは、この発明の他の局面では、ハイブリッド車両の制御方法であって、ハイブリッド車両は、上述した、モータ、内燃機関、主蓄電装置、給電ライン、第1の電圧変換器、複数の副蓄電装置、第2の電圧変換器、接続部、および、制御装置を備える。そして、制御方法は、第1のモードにおいて現在の選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の選択副蓄電装置の残存容量の充電状態に基づいて、第1のモードから第2のモードへの移行を指示する切離要求を発生するステップと、内燃機関が始動処理中または停止処理中であるときに、選択副蓄電装置の充電状態にかかわらず切離要求を発生しないように指示するステップとを備える。
 上記ハイブリッド車両およびその制御方法によれば、内燃機関の始動処理または停止処理の実行中には、副蓄電装置の切離処理の開始を禁止する。これにより、副蓄電装置の切離処理中にエンジンの始動・停止に伴う電力入出力が発生することを防止できる。この結果、切離処理中に、エンジンの始動・停止処理に起因して、出力可能な車両駆動パワーが変動することを回避できるので、当該切離処理が車両運転性(ドライバビリティ)に悪影響を与えることを防止できる。
[規則91に基づく訂正 08.01.2010] 
 好ましくは、制御装置は、昇圧指示部と、電力制限部と、切離制御部と、昇圧停止許可部とを含む。昇圧指示部は、切離要求が発生されたときに、給電ラインの電圧を、少なくとも主蓄電装置および複数の副蓄電装置の各出力電圧よりも高い第1の電圧とするように第1の電圧変換器に指示するように構成される。電力制限部は、給電ラインの電圧が第1の電圧に達した後に、選択副蓄電装置による入出力電力上限値を徐々に零まで減少させるように構成される。切離制御部は、電力制限部によって入出力電力上限値が零に設定されたときに、接続部に対して、選択副蓄電装置を第2の電圧変換器から切離すとともに、残りの副蓄電装置と第2の電圧変換器との間の切離状態を維持するように指示する。昇圧停止許可部は、切離制御部によって各副蓄電装置が第2の電圧変換器から切離された後に、給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて主蓄電装置の出力電圧に設定するように構成される。あるいは、制御方法は、切離要求が発生されたときに、給電ラインの電圧を、少なくとも主蓄電装置および複数の副蓄電装置の各出力電圧よりも高い第1の電圧とするように第1の電圧変換器に指示するステップと、給電ラインの電圧が第1の電圧に達した後に、選択副蓄電装置による入出力電力上限値を徐々に零まで減少させるステップと、減少させるステップによって入出力電力上限値が零に設定されたときに、接続部に対して、選択副蓄電装置を第2の電圧変換器から切離すとともに、残りの副蓄電装置と第2の電圧変換器との間の切離状態を維持するように指示するステップと、指示するステップによって各副蓄電装置が第2の電圧変換器から切離された後に、給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて主蓄電装置の出力電圧に設定するステップとをさらに備える。
 このようにすると、副蓄電装置の切離の際には、主蓄電装置の出力電圧および新たに使用する副蓄電装置の出力電圧のいずれよりも高い第1の電圧まで給電ラインを昇圧した後に、新たに使用する副蓄電装置を第2の電力変換器と接続することができる。これにより、給電ラインを介して、副蓄電装置と主蓄電装置との間で短絡経路が形成されることを防止できる。さらに、接続部によって全ての副蓄電装置をコンバータから切離すことによって、第2のモードでは、主蓄電装置と副蓄電装置との間で短絡経路が形成されることなく給電ラインの電圧を下げることが可能となる。したがって、第2のモードでは、第1の電圧変換器でのスイッチング損失を低減することによってハイブリッド車両のエネルギ効率を高めることが可能となる。
 本発明によれば、主蓄電装置および副蓄電装置を備え、かつ複数の蓄電装置によって電圧変換機(コンバータ)を共有する電源構成のハイブリッド車両において、最後の副蓄電装置の使用終了に伴う切離処理が車両運転性(ドライバビリティ)に悪影響を与えるのを防止することである。
本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の主たる構成を示す図である。 図1に示した各インバータの詳細な構成を示す回路図である。 図1に示した各コンバータの詳細な構成を示す回路図である。 ハイブリッド車両の走行制御を説明する機能ブロック図である。 本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における選択副蓄電装置の切離処理の概略的な処理手順を示すフローチャートである。 図5に示した副蓄電装置の切離判定処理の詳細を説明するフローチャートである。 図5に示した切離前昇圧処理の詳細を説明するフローチャートである。 図5に示した電力制限変更処理の詳細を説明するフローチャートである。 図5に示した切離動作の詳細を説明するフローチャートである。 図5に示した移行処理の詳細を説明するフローチャートである。 切離処理の前後における給電ラインの電圧制御範囲を比較する概念図である。 本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における選択副蓄電装置の切離処理時の動作波形図である。 本発明の実施の形態によるハイブリッド車両におけるエンジン始動/停止制限のための制御処理を説明する第1のフローチャートである。 本発明の実施の形態によるハイブリッド車両におけるエンジン始動/停止制限のための制御処理を説明する第2のフローチャートである。 本発明の実施の形態のハイブリッド車両の制御構成のうちの、選択副蓄電装置の切離処理およびエンジンの始動/停止制限のための機能部分を説明する機能ブロック図である。
 以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
 図1は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の主たる構成を示す図である。
 図1を参照して、ハイブリッド車両1は、蓄電装置であるバッテリBA,BB1,BB2と、接続部39A,39Bと、コンバータ12A,12Bと、平滑用コンデンサC1,C2,CHと、電圧センサ10A,10B1,10B2,13,21A,21Bと、温度センサ11A,11B1,11B2と、電流センサ9A,9B1,9B2と、給電ラインPL2と、インバータ14,22と、モータジェネレータMG1,MG2と、車輪2と、動力分割機構3と、エンジン4と、制御装置30とを含む。
 本実施の形態によるハイブリッド車両の電源システムは、主蓄電装置であるバッテリBAと、モータジェネレータMG2を駆動するインバータ14に給電を行なう給電ラインPL2と、主蓄電装置(BA)と給電ラインPL2との間に設けられて双方向の電圧変換を行なう電圧変換器であるコンバータ12Aと、互いに並列的に設けられた複数の副蓄電装置であるバッテリBB1,BB2と、複数の副蓄電装置(BB1,BB2)と給電ラインPL2との間設けられて双方向の電圧変換を行なう電圧変換器であるコンバータ12Bとを備えるように構成される。電圧変換器(12B)は、複数の副蓄電装置(BB1,BB2)のうちのいずれか1つに選択的に接続されて、給電ラインPL2との間で双方向の電圧変換を行なう。
 副蓄電装置(BB1またはBB2の一方)と主蓄電装置(BA)とは、たとえば、同時使用することにより給電ラインに接続される電気負荷(22およびMG2)に許容された最大パワーを出力可能であるように蓄電可能容量が設定される。これによりエンジンを使用しないEV走行において最大パワーの走行が可能である。副蓄電装置の蓄電状態が悪化したら、副蓄電装置を交換してさらに走行させればよい。そして副蓄電装置の電力が消費されてしまったら、主蓄電装置に加えてエンジンを使用することによって、副蓄電装置を使用しないでも最大パワーの走行を可能とすることができる。
 また、このような構成とすることにより、コンバータ12Bを複数の副蓄電装置で兼用するので、コンバータの数を蓄電装置の数ほど増やさなくて良くなる。EV走行距離をさらに伸ばすには、バッテリBB1,BB2に並列にさらにバッテリを追加すればよい。
 好ましくは、このハイブリッド車両に搭載される主蓄電装置および副蓄電装置は、外部充電が可能である。このために、ハイブリッド車両1は、さらに、たとえばAC100Vの商用電源である外部電源8に接続するためのバッテリ充電装置(充電用コンバータ)6を含む。バッテリ充電装置6は、交流を直流に変換するとともに電圧を調圧してバッテリの充電電力を供給する。なお、外部充電を可能とする構成としては、上記の他にも、モータジェネレータMG1,MG2のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式やコンバータ12A,12Bを合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。あるいは、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合する方式によって、外部充電を行ってもよい。
 平滑用コンデンサC1は、電源ラインPL1Aと接地ラインSL2との間に接続される。電圧センサ21Aは、平滑用コンデンサC1の両端間の電圧VLAを検出して制御装置30に対して出力する。コンバータ12Aは、平滑用コンデンサC1の端子間電圧を昇圧して給電ラインPL2へ供給することができる。
 平滑用コンデンサC2は、電源ラインPL1Bと接地ラインSL2との間に接続される。電圧センサ21Bは、平滑用コンデンサC2の両端間の電圧VLBを検出して制御装置30に対して出力する。コンバータ12Bは、平滑用コンデンサC2の端子間電圧を昇圧して給電ラインPL2へ供給することができる。
 平滑用コンデンサCHは、コンバータ12A,12Bによって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ13は、平滑用コンデンサCHの端子間電圧VHを検知して制御装置30に出力する。
 あるいは、逆方向に、コンバータ12A,12Bは、平滑用コンデンサCHによって平滑化された端子間電圧VHを降圧して、電源ラインPL1A,PL1Bへ供給することができる。
 インバータ14は、コンバータ12Bおよび/または12Aから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータMG1に出力する。インバータ22は、コンバータ12Bおよび/または12Aから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータMG2に出力する。
 動力分割機構3は、エンジン4およびモータジェネレータMG1,MG2に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、3つの回転軸のうち2つの回転軸の回転が定まれば、他の1つの回転軸の回転は強制的に定まる。この3つの回転軸がエンジン4、モータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータMG2の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪2に結合されている。また動力分割機構3の内部にモータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。すなわち、エンジン出力の変化は、エンジン回転速度を変化させるのみならず、エンジン回転速度の変化を通じて、動力分割機構3に連結された回転要素(MG1,MG2等)の回転速度をも変化させるように作用する。
 接続部39Aは、バッテリBAの正極と電源ラインPL1Aとの間に接続されるシステムメインリレーSMR2と、システムメインリレーSMR2と並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーSMR1および制限抵抗Rと、バッテリBAの負極(接地ラインSL1)とノードN2との間に接続されるシステムメインリレーSMR3とを含む。
 システムメインリレーSMR1~SMR3は、制御装置30から与えられるリレー制御信号CONT1~CONT3にそれぞれ応じて導通状態(オン)/非導通状態(オフ)が制御される。
 電圧センサ10Aは、バッテリBAの端子間の電圧VAを測定する。さらに、温度センサ11Aは、バッテリBAの温度TAを測定し、電流センサ9Aは、バッテリBAの入出力電流IAを測定する。これらのセンサによる測定値は、制御装置30へ出力される。
 制御装置30は、これらの測定値に基づいて、SOC(State of Charge)に代表されるバッテリBAの状態を監視する。
 接続部39Bは、電源ラインPL1Bおよび接地ラインSL2とバッテリBB1,BB2との間に設けられている。接続部39Bは、バッテリBB1の正極と電源ラインPL1Bとの間に接続されるリレーSR1と、バッテリBB1の負極と接地ラインSL2との間に接続されるリレーSR1Gと、バッテリBB2の正極と電源ラインPL1Bとの間に接続されるリレーSR2と、バッテリBB2の負極と接地ラインSL2との間に接続されるリレーSR2Gとを含む。
 リレーSR1,SR2は、制御装置30から与えられるリレー制御信号CONT4,CONT5にそれぞれ応じて導通状態(オン)/非導通状態(オフ)が制御される。リレーSR1G,SR2Gは、制御装置30から与えられるリレー制御信号CONT6,CONT7にそれぞれ応じて導通状態(オン)/非導通状態(オフ)が制御される。接地ラインSL2は、後に説明するようにコンバータ12A,12Bの中を通ってインバータ14および22側に延びている。
 電圧センサ10B1および10B2は、バッテリBB1およびBB2の端子間の電圧VBB1およびVBB2をそれぞれ測定する。さらに、温度センサ11B1および11B2は、バッテリBB1およびBB2の温度TBB1およびTBB2をそれぞれ測定する。また電流センサ9B1および9B2は、バッテリBB1およびBB2の入出力電流IB1およびIB2を測定する。これらのセンサによる測定値は、制御装置30へ出力される。制御装置30は、これらの測定値に基づいて、SOC(State of Charge)に代表されるバッテリBB1,BB2の状態を監視する。
 なお、バッテリBA,BB1,BB2としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。
 インバータ14は、給電ラインPL2および接地ラインSL2に接続されている。インバータ14は、コンバータ12Aおよび/または12Bから昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン4を始動させるために、モータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ14は、エンジン4から伝達される動力によってモータジェネレータMG1で発電された電力をコンバータ12Aおよび12Bに戻す。このときコンバータ12Aおよび12Bは、降圧コンバータとして動作するように制御装置30によって制御される。
 電流センサ24は、モータジェネレータMG1に流れる電流をモータ電流値MCRT1として検出し、モータ電流値MCRT1を制御装置30へ出力する。
 インバータ22は、インバータ14と並列的に、給電ラインPL2と接地ラインSL2に接続されている。インバータ22は車輪2を駆動するモータジェネレータMG2に対してコンバータ12Aおよび12Bの出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ22は、回生制動に伴い、モータジェネレータMG2において発電された電力をコンバータ12Aおよび12Bに戻す。このときコンバータ12Aおよび12Bは、降圧コンバータとして動作するように制御装置30によって制御される。
 電流センサ25は、モータジェネレータMG2に流れる電流をモータ電流値MCRT2として検出し、モータ電流値MCRT2を制御装置30へ出力する。
 制御装置30は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵した電子制御ユニット(ECU)により構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる測定値を用いた演算処理を行なう。なお、制御装置30の一部については、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
 具体的には、制御装置30は、モータジェネレータMG1,MG2の各トルク指令値および各回転速度、電圧VBA,VBB1,VBB2,VLA,VLB,VHの各値、モータ電流値MCRT1,MCRT2および起動信号IGONを受けてコンバータ12A,12Bおよびインバータ14,22を制御する。
 制御装置30は、コンバータ12A,12Bに対して、昇圧指示を行なう制御信号PWUA,PWUB、降圧指示を行なう制御信号PWDA,PWDB、電圧固定を指示する制御信号PWFA,PWFB、および動作禁止を指示するシャットダウン信号(図示せず)を出力する。
 さらに、制御装置30は、インバータ14に対してコンバータ12A,12Bの出力である直流電圧を、モータジェネレータMG1を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号PWMI1と、モータジェネレータMG1で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ12A,12B側に戻す回生指示を行なう制御信号PWMC1とを出力する。
 同様に制御装置30は、インバータ22に対してモータジェネレータMG2を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号PWMI2と、モータジェネレータMG2で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ12A,12B側に戻す回生指示を行なう制御信号PWMC2とを出力する。
 図2は、図1のインバータ14および22の詳細な構成を示す回路図である。
 図2を参照して、インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とを含む。U相アーム15、V相アーム16、およびW相アーム17は、給電ラインPL2と接地ラインSL2との間に並列に接続される。
 U相アーム15は、給電ラインPL2と接地ラインSL2との間に直列接続されたIGBT(Insulated gate Bipolar Transistor)素子Q3,Q4と、IGBT素子Q3,Q4と、それぞれの逆並列ダイオードD3,D4とを含む。ダイオードD3のカソードはIGBT素子Q3のコレクタと接続され、ダイオードD3のアノードはIGBT素子Q3のエミッタと接続される。ダイオードD4のカソードはIGBT素子Q4のコレクタと接続され、ダイオードD4のアノードはIGBT素子Q4のエミッタと接続される。
 V相アーム16は、給電ラインPL2と接地ラインSL2との間に直列接続されたIGBT素子Q5,Q6と、それぞれの逆並列ダイオードD5,D6とを含む。IGBT素子Q5,Q6および逆並列ダイオードD5,D6の接続は、U相アーム15と同様である。
 W相アーム17は、給電ラインPL2と接地ラインSL2との間に直列接続されたIGBT素子Q7,Q8と、それぞれの逆並列ダイオードD7,D8とを含む。IGBT素子Q7,Q8および逆並列ダイオードD7,D8の接続も、U相アーム15と同様である。
 なお、本実施の形態において、IGBT素子は、オンオフ制御可能な電力用半導体スイッチング素子の代表例として示される。すなわち、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子をIGBT素子に代えて用いることも可能である。
 各相アームの中間点は、モータジェネレータMG1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータMG1は、三相の永久磁石同期モータであり、U,V,W相の3つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、U相コイルの他方端がIGBT素子Q3,Q4の接続ノードから引出されたラインULに接続される。またV相コイルの他方端がIGBT素子Q5,Q6の接続ノードから引出されたラインVLに接続される。またW相コイルの他方端がIGBT素子Q7,Q8の接続ノードから引出されたラインWLに接続される。
 なお、図1のインバータ22についても、モータジェネレータMG2に接続される点が異なるが、内部の回路構成についてはインバータ14と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図2には、インバータに制御信号PWMI,PWMCが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図1に示されるように、別々の制御信号PWMI1,PWMC1と制御信号PWMI2,PWMC2がそれぞれインバータ14,22に入力される。
 図3は、図1のコンバータ12Aおよび12Bの詳細な構成を示す回路図である。
 図3を参照して、コンバータ12Aは、一方端が電源ラインPL1Aに接続されるリアクトルL1と、給電ラインPL2と接地ラインSL2との間に直列に接続されるIGBT素子Q1,Q2と、それぞれの逆並列ダイオードD1,D2とを含む。
 リアクトルL1の他方端はIGBT素子Q1のエミッタおよびIGBT素子Q2のコレクタに接続される。ダイオードD1のカソードはIGBT素子Q1のコレクタと接続され、ダイオードD1のアノードはIGBT素子Q1のエミッタと接続される。
 なお、図1のコンバータ12Bについても、電源ラインPL1Aに代えて電源ラインPL1Bに接続される点がコンバータ12Aと異なるが、内部の回路構成についてはコンバータ12Aと同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図3には、コンバータに制御信号PWU,PWD,PWFが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図1に示されるように、別々の制御信号PWUA,PWDA、PWFAと制御信号PWUB,PWDB,PWFがそれぞれコンバータ12Aおよび12Bに入力される。
 コンバータ12A,12Bは、制御信号PWUA,PWUBに従うIGBT素子Q1,Q2のスイッチング制御(デューティ制御)によって、直流電圧VLA,VLBを昇圧して、給電ラインPL2上に直流電圧VHを発生することができる。また、コンバータ12A,12Bは、制御信号PWDA,PWDBに従うIGBT素子Q1,Q2のスイッチング制御によって、給電ラインPL2上の直流電圧VHを降圧して、バッテリBA,BBへ供給することができる。このように、コンバータ12A,12Bは、双方向に電力変換可能に構成されて、電圧変換比VH/VLA(または、VH/VLB)を制御することができる。また、コンバータ12A,12Bは、制御信号PWFA,PWFBに従って、IGBT素子Q1(上アーム素子)をオン固定することによって(下アーム素子であるIGBT素子Q2はオフ固定)、VH=VLA(または、VH=VLB)に固定することもできる。
 なお、昇圧時および降圧時には、一定のスイッチング周波数に従って、IGBT素子Q1,Q2をスイッチング制御(オンオフ制御)することによる電力損失が発生する。これに対して、電圧固定時(上アーム素子オン固定)には、IGBT素子のオンオフによる電力損失が発生しないので、コンバータの効率、ひいては、ハイブリッド車両1の燃費が相対的に向上する。
 再び図1を参照して、ハイブリッド車両1の電源システムでは、バッテリBA(主蓄電装置)と、バッテリBB1,BB2のうちの選択された副蓄電装置(以下、「選択副蓄電装置BB」とも称する)とを並列使用するバッテリ並列モード(第1のモード)が基本的に選択される。バッテリ並列モードでは、バッテリBAおよび選択副蓄電装置BBと、モータジェネレータMG1,MG2との間での電力の授受が行なわれる。
 制御装置30は、電圧センサ10A、温度センサ11Aおよび電流センサ9Aの検出値に基づいて、主蓄電装置の残存容量を示すSOC(M)、充電電力の上限値を示す入力上限電力Win(M)、および、放電電力の上限値を示す出力上限電力Wout(M)を設定する。
 さらに、制御装置30は、電圧センサ10B1,10B2、温度センサ11B1,11B2および電流センサ9B1,9B2の検出値に基づいて、選択副蓄電装置BBについてのSOC(B)および入出力上限電力Win(S),Wout(S)を設定する。
 一般的に、SOCは、各バッテリの満充電状態に対する現在の充電量の割合(%)によって示される。また、Win,Woutは、所定時間(たとえば10秒程度)当該電力を放電しても当該バッテリ(BA,BB1,BB2)が過充電または過放電とならないような電力の上限値として示される。
 バッテリ並列モードでは、選択副蓄電装置BBの電力がバッテリBAよりも優先的に使用される。そして、選択副蓄電装置BBの蓄積電力を使い切ると、接続部39B内でのリレーのオン/オフを切換えることによって、選択副蓄電装置BBが切換えられる。そして、副蓄電装置(バッテリBB1,BB2)のうちの最後の1個を選択副蓄電装置BBとしている場合、すなわち、使用可能な副蓄電装置が残っていない場合には、現在の選択副蓄電装置BBの電力を使い切ると、全ての副蓄電装置BB1,BB2を電源システムから電気的に切離して、主蓄電装置BAのみを電源とする、バッテリ単独モード(第2のモード)が適用される。
 すなわち、バッテリ単独モードでは、接続部39B内の各リレーをオフすることによって、バッテリBB1,BB2と給電ラインPL2との間の通電経路が機械的に遮断される。この結果、バッテリBB1,BB2と、バッテリBAとの間に、通電経路が形成される可能性がなくなる。
 なお、図1および図3より、バッテリ並列モードでは、バッテリBAとバッテリBB1,BB2との間に短絡経路が形成されないように、給電ラインPL2の電圧VHを、最低限、バッテリBAおよび選択副蓄電装置BBの各出力電圧よりも高くする必要があることが理解される。
 また、給電ラインPL2の電圧VHの下限値は、モータジェネレータMG1,MG2の制御の観点からも制約を受ける。具体的には、モータ制御の観点からは、電圧VHは、モータジェネレータMG1,MG2の誘起電圧よりも高くすることが好ましい。このため、実際には、電圧VHは、バッテリ制約からの下限値およびモータ制御からの下限値のいずれよりも高くなるように制御される。
 このため、バッテリ並列モードでは、モータ制御面からは電圧VHを低下可能であるケース、典型的にはコンバータ12A,12Bでの昇圧が不要となるケースであっても、バッテリ制約からの下限値を満たすために、コンバータ12A,12Bを昇圧動作させることが必要となる。
 バッテリBB1,BB2の両方、すなわち全ての副蓄電装置の電力を使い切った後でも、リレーによる接続を維持していれば、コンバータ12BのダイオードD1および給電ラインPL2を介して、バッテリBAとバッテリBB1,BB2との間に短絡経路が形成される可能性がある。したがって、本実施の形態による電源システムでは、使用可能な副蓄電装置が無くなった場合には、バッテリ単独モードへ移行することによって、全ての副蓄電装置が電源システムから電気的に切離される。
 これにより、バッテリ制約面からの昇圧を不要とすることができるので、モータ制御上、コンバータ12Aの昇圧が不要となった場合には、コンバータ12Aを電圧固定モード動作させることにより、コンバータ12Aでの電力損失を低減できる。
 図4には、制御装置30によって実現されるハイブリッド車両1の走行制御、具体的には、エンジン4およびモータジェネレータMG1,MG2の間でのパワー配分制御に係る制御構成を説明するための機能ブロック図が示される。なお、図4に示される各機能ブロックは、制御装置30による予め記憶された所定プログラムの実行および/または制御装置30内の電子回路(ハードウェア)による演算処理によって実現されるものとする。
 図4を参照して、トータルパワー算出部260は、車速およびペダル操作(アクセルペダル)に基づいて、ハイブリッド車両1全体でのトータル要求パワーPttlを算出する。なお、トータル要求パワーPttlには、車両状況に応じて、モータジェネレータMG1によるバッテリ充電電力の発生のために要求されるパワー(エンジン出力)も含まれ得る。
 走行制御部250には、主蓄電装置BAの入出力上限電力Win(M),Wout(M)および選択副蓄電装置BBの入出力上限電力Win(S),Wout(S)と、トータルパワー算出部260からのトータル要求パワーPttlと、ブレーキペダル操作時の回生ブレーキ要求が入力される。走行制御部250は、モータジェネレータMG1,MG2トータルでの入出力電力が、主蓄電装置BAおよび選択副蓄電装置BBトータルの充電制限(Win(M)+Win(S))および放電制限(Wout(M)+Wout(S))の範囲内となるように、モータ制御指令としてのトルク指令値Tqcom1およびTqcom2を生成する。
 さらに、トータル要求パワーPttlが確保されるように、モータジェネレータMG2による車両駆動パワーと、エンジン4による車両駆動パワーとが配分される。特に、外部充電されたバッテリ電力を最大限に利用してエンジン4の作動を抑制すること、あるいは、エンジン4による車両駆動パワーをエンジン4が高効率で作動可能な領域に対応して設定することによって、高燃費の車両走行制御が実現される。
 インバータ制御部270は、トルク指令値Tqcom1およびモータジェネレータMG1のモータ電流値MCRT1に基づいて、インバータ14の制御信号PWMI1,PWMC1を生成する。同様に、インバータ制御部280は、トルク指令値Tqcom2およびモータジェネレータMG2のモータ電流値MCRT2に基づいて、インバータ22の制御信号PWMI2,PWMC2を生成する。また、走行制御部250は、設定されたエンジンによる車両駆動パワーの要求値に応じてエンジン制御指令を生成する。さらに、図示しない制御装置(エンジンECU)によって、上記エンジン制御指令に従ってエンジン4の動作が制御される。
 ハイブリッド車両1は、バッテリ電力を積極的に使用して車両走行を行なう走行モード(EVモード)の場合には、トータル要求パワーPttlがバッテリ全体での出力上限電力Wout(M)+Wout(S)以下であるときには、エンジン4を作動させることなく、モータジェネレータMG2による車両駆動パワーのみによって走行する。一方で、トータル要求パワーPttlがWout(M)+Wout(S)を超えたときには、エンジン4が始動される。
 これに対して、当該EVモードが選択されない走行モード(HVモード)のときには、バッテリSOCが所定目標値に維持されるように、エンジン4およびモータジェネレータMG2での間での駆動力パワー配分が制御される。すなわち、EVモードと比較して、エンジン4が作動されやすい走行制御がなされる。バッテリ単独モードでは、HVモードが適用される。
 走行制御部250は、上記のような駆動力パワー配分制御に従って、停止中のエンジン4を始動させる必要がある場合には、エンジン4の始動要求を発生する。この始動要求に応答してエンジン始動指令が発生されると、モータジェネレータMG1は、エンジン4のクランキングトルク(正回転トルク)を発生するように制御される。すなわち、エンジン始動処理では、このクランキングトルク発生のためのモータジェネレータMG1の消費電力を、電源システムから供給することが必要となる。
 同様に、走行制御部250は、上記のような駆動力パワー配分制御に従って、作動中のエンジン4を停止させる必要がある場合には、エンジン停止要求を発生する。この停止要求に応答してエンジン停止指令が発生されると、エンジン4での燃料供給が停止される(フューエルカット)とともに、振動抑制のために、フューエルカット後にモータジェネレータMG1によって、減速度制御のためのモータ駆動や、エンジン停止直前での回生ブレーキ使用が実行される。エンジン停止処理では、これらのモータ駆動や回生ブレーキのための電力が電源システムに対して入出力される。
 なお、ハイブリッド車両1では、エンジン4とモータジェネレータMG1,MG2とが動力分割機構3を介して連結される構成となっていることから、動力分割機構3に連結された回転要素、たとえば、エンジン4またはモータジェネレータMG1の回転速度が過上昇したときにそれを抑制する目的で、部品保護のためのエンジン始動要求またはエンジン停止要求が発生されることがある。たとえば、エンジン4を停止させてエンジン出力トルクを抜くことによりモータジェネレータMG1およびエンジン4の回転速度低下を図ったり、エンジン4を始動させることにより、モータジェネレータMG1の負方向の回転速度抑制を図るようなケースがこれに該当する。
 そして、上記EVモードでは、主蓄電装置BAよりも選択副蓄電装置BBの電力を優先的に使用するような充放電制御がなされる。このため、車両走行中に使用中の選択副蓄電装置BBのSOCが低下すると、選択副蓄電装置BBを切換える必要が生じる。たとえば、車両起動時にバッテリBB1を選択副蓄電装置BBとした場合には、バッテリBB1をコンバータ12Bから切離す一方で、バッテリBB2を新たな選択副蓄電装置BBとしてコンバータ12Bと接続する接続切換処理を実行する必要が生じる。
 さらに、副蓄電装置の最後の1個を選択副蓄電装置BBとしている場合、すなわち、使用可能な副蓄電装置が残っていない場合には、現在の副蓄電装置BBのSOCが低下すると、バッテリ単独モードへ移行する必要がある。以下では、バッテリ並列モードからバッテリ単独モードへの移行要否の判定を、切離判定とも称する。また、切離判定に従って生成される、バッテリ並列モードからバッテリ単独モードへの移行要求を、切離要求とも称する。
 この際に、選択副蓄電装置の切離処理中には、主蓄電装置BAのみが使用可能であるため、電源システム全体として入出力可能な電力は低下する。また、上記のようにエンジン始動/停止処理には電源システムに対する電力の入出力が発生する。したがって、選択副蓄電装置の切離処理とエンジン始動/停止処理とが重なって実行されると、エンジン始動/停止処理に要する電力分の影響によって、車両全体で発生可能な車両駆動パワーが一時的に確保できなくなって、車両運転性(ドライバビリティ)に影響が生じる可能性がある。
 したがって、選択副蓄電装置の切離処理が車両運転性に影響を与えないように考慮して、エンジン始動/停止処理および選択副蓄電装置の切離処理の実行タイミングを策定する必要がある。
 図5は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の電源システムにおける選択副蓄電装置の切離処理の概略的な処理手順を示すフローチャートである。また、図6,図8~11は、図5のステップS100、S200、S300、S400、およびS500の詳細を説明するフローチャートである。
 制御装置30は、予め記憶した所定プログラムを所定周期で実行することによって、図5,6,8~11に示されるフローチャートに従う制御処理手順を所定周期で繰り返し実行することができる。これにより、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の電源システムにおける副蓄電装置の切離処理が実現できる。
 図5を参照して、制御装置30は、ステップS100では、選択副蓄電装置の切離判定処理を実行する。そして、選択副蓄電装置の切離要と判定されたときには、以下のステップS200~S500が実行される。一方、ステップS100で選択副蓄電装置の切離不要と判定されたときには、ステップS200~S500は、実質的に非実行とされる。
 制御装置30は、ステップS200では、切離前昇圧処理を実行し、ステップS300では、副蓄電装置の切離期間中に電源システムに対して過大な充放電要求が発生しないように、電力制限変更処理を実行する。そして、制御装置30は、ステップS400により、選択副蓄電装置BBを含む全ての副蓄電装置(バッテリBB1,BB2)を電源システムから電気的に切離すための切離動作を実行し、その完了後、ステップS500により、移行処理を実行して、バッテリBAのみを使用するバッテリ単独モードによる電力供給を開始する。
 図6は、図5における選択副蓄電装置の切離判定処理(S100)の詳細を説明するフローチャートである。
 なお、以下に説明するように、切離処理の進行状況(ステータス)を示す変数IDが導入される。IDは、-1,0~4のいずれかに設定される。ID=0は、バッテリ並列モードが適用されており、切離要求が発生していない状態を示す。すなわち、ID=0のときには、バッテリ単独モードへの移行要否、すなわち、選択副蓄電装置BBの切離要否が所定周期で判定されることになる。
 なお、電源システムの起動時に、機器故障やバッテリ状態によって、バッテリ単独モードの適用/非適用を判定してもよい。判定の結果、バッテリ単独モードを不適用とする場合には、電源システムが停止されるまでID=-1に固定されるものとする。
 図6を参照して、制御装置30は、ステップS105によりID=0かどうかを判定する。ID=0のとき(S105のYES判定時)には、制御装置30は、実質的な切離判定処理を開始する。
 まず、制御装置30は、ステップS107により、現在使用している選択副蓄電装置BBの他に、交換して使用可能な副蓄電装置が残っているか否かを判定する。予備の副蓄電装置が残っている場合(S107のYES判定時)には、現在の選択副蓄電装置BBを使い切っても、バッテリ並列モードが継続されるので、以降の切離判定処理(S110以降)は実行されない。
 一方、ステップS107がNO判定、すなわち、使用可能な副蓄電装置が残っておらず、最後の1個を選択副蓄電装置BBとしている場合には、制御装置30は、切離要否判定処理をさらに進める。
 制御装置30は、ステップS110では、選択副蓄電装置BBの充電状態(SOC)に基づいて、切離要求の発生が必要であるかどうかを判定する。たとえば、選択副蓄電装置BBのSOCを所定の判定値と比較し、当該判定値よりもSOCが低下したときにステップS110がYES判定とされる。
 ステップS110がYES判定とされると、制御装置30は、ステップS120に処理を進めて、エンジン4の停止処理中または始動処理中であるかどうかを判定する。たとえば、エンジン制御で使用される、エンジン始動指令の発生からエンジン回転速度が所定値まで上昇するまでの期間オンされるフラグ(図15のSTREG)や、エンジン停止指令発生からエンジン停止(回転速度=0)までの期間オンされるフラグ(図15のSTPEG)に基づいて、当該処理を実行することができる。
 さらに、制御装置30は、ステップS120がNO判定のとき、すなわち選択副蓄電装置BBのSOCが判定値より低下し、かつ、エンジン始動処理および停止処理のいずれも実行されていないときには、ステップS130に処理を進めて、選択副蓄電装置BBの切離要求を発生する。
 一方で、SOC低下時(S110のYES判定時)であっても、エンジン停止処理またはエンジン始動処理の実行中には(S120のYES判定時)、制御装置30は、ステップS140に処理を進めて、切離要求を非発生とする。
 なお、選択副蓄電装置BBのSOCが判定値以上であるとき(S110のNO判定時)にも、制御装置30は、ステップS140により切離要求を非発生とする。
 制御装置30は、ステップS150では、切離要求の有無を確認する。そして、切離要求の発生時(S150のYES判定時)には、制御装置30は、ステップS180により、切離処理を進めるために、ID=1に設定する。すなわち、ID=1は、選択副蓄電装置BBの切離要求が生成されて、切離処理が開始された状態を示している。
 一方、ステップS110により選択副蓄電装置の切離不要と判定されたとき(S150のNO判定時)には、制御装置30は、ステップS170によりID=0に維持したまま切離判定処理を終了する。この結果、次回以降の制御周期において、ステップS105がYES判定とされることにより、上記の切離判定処理が再び実行されることになる。この結果、エンジン4の停止処理または始動処理の実行中にSOC<判定値となっても、切離要求の発生は、当該処理の終了まで待機されることになる。
 なお、一旦ID≧1となって切離処理が開始されたとき、あるいは、バッテリ単独モードを不適用とするようにID=-1に設定されているときには(S105のNO判定時)、ステップS107~S180の処理はスキップされて、切離判定処理は実質的には実行されない。
 図7は、図5に示した切離前昇圧処理(S200)の詳細を説明するフローチャートである。
 図7を参照して、制御装置30は、切離前昇圧処理では、ステップS205により、ID=1であるかどうかを確認する。そして、ID=1であり、選択副蓄電装置BBの切離要求がなされて、切離処理が開始されたとき(S205のYES判定時)には、制御装置30は、ステップS210により、給電ラインPL2の電圧VHを所定電圧V1まで昇圧するように、コンバータ12Aに対する昇圧指令を発生する。この昇圧指令に応答して給電ラインPL2の電圧指令値VHref=V1に設定され、この電圧指令値が実現されるようにコンバータ12Aの制御信号PWUAが生成される。
 ここで所定電圧V1は、バッテリBA,BB1,BB2の出力電圧のいずれよりも高い電圧に設定される。たとえば、所定電圧V1を、コンバータ12Aによる昇圧可能な制御上限電圧VHmaxとすることによって、昇圧指令時の電圧VHを、バッテリBA,BB1,BB2の出力電圧のいずれよりも、確実に高くすることができる。あるいは、コンバータ12Aでの損失を低減する観点から、その時点でのバッテリBA,BB1,BB2の出力電圧に応じて、これらの最高電圧に対してマージンを持たせるように所定電圧V1を都度決定してもよい。
 ステップS210により昇圧指令が発生されると、制御装置30は、ステップS220により、電圧センサ13の検出値に基づき電圧VHが所定電圧V1に到達したかどうかを判定する。たとえば、所定時間継続してVH≧V1となったときに、ステップS220はYES判定とされる。
 電圧VHが所定電圧V1に到達すると(S220のYES判定時)、制御装置30は、ステップS230により、IDを1から2に進める。一方で、電圧VHがV1に到達するまでの間(S220のNO判定時)は、ID=1に維持される。すなわち、ID=2は、切離前昇圧処理が終了しており、切離処理をさらに進めることが可能な状態を示している。また、ID≠1のとき(S205のNO判定時)には、以降のステップS210~S230の処理はスキップされる。
[規則91に基づく訂正 08.01.2010] 
 このように切離前昇圧処理(ステップS200)が終了すると、制御装置30は、図8に示すような電力制限変更処理を実行する。
 図8は、図5に示した電力制限変更処理(S300)の詳細を説明するフローチャートである。
 図8を参照して、制御装置30は、電力制限変更処理においては、まずステップS305により、ID=2であるかどうかを判定する。ID=2でないとき(S305のNO判定時)には、以降のステップS320~340の処理はスキップされる。
 ID=2のとき(S305のYES判定時)には、制御装置30は、ステップS320により、選択副蓄電装置BBの入出力上限電力Win(S),Wout(S)の絶対値を徐々に低下させる。たとえば、所定の一定レートに従って、Wout(S),Win(S)が0に向けて徐々に低下される。
 制御装置30は、ステップS330により、Wout(S),Win(S)が0に達したかどうかを判定する。Wout(S)=Win(S)=0となるまでの間、ステップS320が繰返し実行されて、Wout(S)およびWin(S)は、継続的に低下する。
 そして、Wout(S)およびWin(S)が0に達すると(S330のYES判定時)、制御装置30は、ステップS340により、IDを2から3に進める。すなわち、ID=3は、切離前昇圧処理および電力制限変更処理が終了しており、副蓄電装置BB1,BB2およびコンバータ12Bの間の実際の切離が開始可能な状態を示している。
 制御装置30は、図9に示した電力制限変更処理が終了すると、ステップS400による副蓄電装置の切離処理を実行する。
 図9は、図5に示した副蓄電装置の切離動作(S400)の詳細を説明するフローチャートである。
 図9を参照して、制御装置30は、副蓄電装置の切離動作においては、まずステップS405によってID=3であるかどうかを判定する。そしてID≠3のとき(S405のNO判定時)には、以降のステップはスキップされる。
[規則91に基づく訂正 08.01.2010] 
 ID=3のとき(S405のYES判定時)には、制御装置30は、ステップS410により、副蓄電装置の切離の準備として、コンバータ12Bを停止させる。すなわち、コンバータ12Bでは、シャットダウン指令に応答して、IGBT素子Q1,Q2が強制的にオフされる。その上で、制御装置30は、ステップS420により、選択副蓄電装置BBを含む全ての副蓄電装置(バッテリBB1,BB2)を電源システムから切離すためのリレー制御信号を発生する。すなわち、リレーSR1,SR1G,SR2,SR2Gの各々をオフするようにリレー制御信号CONT3~CONT7が生成される。
 さらに、制御装置30は、ステップS430により、ステップS420によって指示されたリレーオフが完了したかどうかを判定する。そして、リレーオフによる切離が完了すると(S430のYES判定時)、制御装置30は、ステップS450により、IDを3から4に進める。すなわち、ID=4は、全ての副蓄電装置の切離が完了した状態を示している。
 制御装置30は、ステップS400による切離動作が終了すると、ステップS500による移行処理を実行する。
 図10は、図5に示した移行処理(S500)の詳細を説明するフローチャートである。
 図10を参照して、制御装置30は、移行処理においては、まずステップS505によってID=4であるかどうかを判定する。そしてID≠4のとき(S505のNO判定時)には、以降のステップはスキップされる。
 ID=4のとき(S505のYES判定時)には、制御装置30は、ステップS550に処理を進めて、ステップS210(図8)で発生した昇圧指令をオフする。これにより、給電ラインPL2の電圧指令値は、当該昇圧指令の生成前の値、具体的には、モータジェネレータMG1,MG2の状態に応じて設定される値となる。
 ここで、図11を用いて、切離処理前後における給電ラインPL2の電圧制御範囲を比較する。
 図11を参照して、切離処理前では、バッテリBAおよび選択副蓄電装置BBが給電ラインPL2に対して電気的に接続されているため、給電ラインPL2の電圧VHを、バッテリBAおよび選択副蓄電装置BBの出力電圧のいずれよりも高くする必要がある。すなわち、電圧VHの制御範囲の下限値VHBは、少なくとも、バッテリBAおよび選択副蓄電装置BBの出力電圧のうちの最高電圧よりも高い電圧、好ましくは、バッテリBA,BB1,BB2の出力電圧のいずれよりも高い電圧に設定される。
 一方で、切離処理後には、全ての副蓄電装置が電源システムから切離されているので、給電ラインPL2の電圧がバッテリBB1,BB2の出力電圧より低くなっても、バッテリ間に短絡経路が形成されることがない。したがって、切離処理後には、コンバータ12Aを電圧固定モードで動作させて、VH=VBAとすることが可能となる。
 再び図10を参照して、制御装置30は、さらにステップS560により、上述したバッテリ制約面からの昇圧要求を停止する。すなわち、バッテリ制約面からは、コンバータ12Aでの昇圧停止が許可されることとなる。この結果、モータ制御上、コンバータ12Aの昇圧が不要となった場合には、コンバータ12Aを電圧固定モードで動作させることによって電力損失を低減できる。
 図12には、図5~図10で説明した本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の電源システムにおける選択副蓄電装置の切離処理における動作波形が示される。
 図12を参照して、ID=0である時刻t1までの期間には、最後の副蓄電装置である現在の選択副蓄電装置(たとえば、バッテリBB2)のSOCに基づく、切離判定処理が所定周期で実行されている。なお、電源システムの起動時の判定によりID=-1に設定された場合には、上述のように、実質的には切離判定が起動されることはなく、バッテリ並列モードが維持される。すなわち、副蓄電装置の切離処理が実行されることはない。
 そして、時刻t1において、バッテリBB2のSOC低下に応答して、切離判定処理(ステップS100)によって選択副蓄電装置BBの切離要求が発せられるとともに、ID=1に設定されることによって切離処理が開始される。
 これにより、切離前昇圧処理(ステップS200)が実行されて、コンバータ12Aによって給電ラインPL2の電圧VHが所定電圧V1に向けて上昇させられる。給電ラインPL2の昇圧処理が時刻t2で完了すると、IDは1から2に変更される。
 ID=2となると、電力制限変更処理(S300)が実行されて、選択副蓄電装置BBの入出力上限電力Win(S),Wout(S)が0に向けて一定レートで徐々に低下される。さらに、コンバータ12Bは、現在の選択副蓄電装置(バッテリBB2)の充放電を停止するように制御される。あるいは、コンバータ12Bは、時刻t1からシャットダウンしてもよい。
 時刻t3において、選択副蓄電装置BBの入出力上限電力Win(S),Wout(S)が0まで絞られると、IDが2から3に変更される。そしてID=3になると、副蓄電装置の切離が開始される。すなわち、コンバータ12Aがシャットダウンされた状態で、オン状態であったリレーSR2,SR2Gがオフされるとともに、リレーSR1,SR1Gはオフ状態のまま維持される。この結果、バッテリBB1,BB2の両方、すなわち全ての副蓄電装置が、電源システムから電気的に切離される。この切離動作が完了することにより、時刻t4においてIDが3から4に変更される。
 ID=4になると、切離処理に伴う給電ラインPL2の昇圧処理も停止される(時刻t5)。これにより、電圧VHが所定電圧V1から低下する。これにより、一連の選択副蓄電装置の切離処理は終了して、バッテリ単独モードが適用される。この結果、バッテリBA(主蓄電装置)のみを用いた電力供給および電力回収が開始される。
 なお、ID=4以降では、上記のように、バッテリ制約面からの昇圧が不要となるので、コンバータ12Aでの昇圧停止が許可されている。したがって、時刻t6において、給電ラインPL2の電圧VHがバッテリBAの出力電圧となってもモータジェネレータMG1,MG2を制御可能な状態となると、コンバータ12Aは電圧固定モードで動作する。電圧固定モードでは、上アーム素子および下アーム素子のオンオフが固定されるので、コンバータ12Aの電力損失を低減できる。
 さらに、後述するエンジン始動/停止制限のために、選択副蓄電装置BBの切離処理中におけるエンジン停止処理またはエンジン始動処理を禁止するためのフラグRQESが、ID=1~3の期間にオンされる。
 次に、図13および図14により、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両におけるエンジン始動/停止制限のための制御処理を説明する。
 図13を参照して、制御装置30は、ステップS700では、変数IDに基づいて、副蓄電装置の切離処理中であるか否かを判定する。具体的には、制御装置30は、ID=1~3のとき(S700のYES判定時)には、ステップS710に処理を進めて、フラグRQESをオンする。これにより、エンジン4の始動処理および停止処理の新たな実行(開始)が禁止される。一方、ID=1~3でないとき(S700のNO判定時)、代表的にはID=0,4であるときには、制御装置30は、ステップS720により、フラグRQESをオフする。これにより、エンジン4の始動処理および停止処理の新たな実行(開始)が許可される。
 図14には、フラグRQESに従うエンジン始動/停止制限を説明するフローチャートが示される。
 図14を参照して、制御装置30は、ステップS800により、エンジン停止要求または始動要求の有無を判定する。上述のように、エンジン停止要求および始動要求は、電源システム全体での入出力上限電力とトータル要求パワーPttlとの比較に基づいて、あるいは、部品保護の目的、たとえば、エンジン4またはモータジェネレータMG1の回転速度が過上昇したときにそれを抑制する目的で発生される。
 制御装置30は、エンジン4の停止要求または始動要求の発生時(S800のYES判定時)には、ステップS810に処理を進めて、エンジン4の始動要求または停止要求が部品保護のためものかどうかを判定する。
 そして、部品保護のための停止要求あるいは始動要求ではないとき(S810のNO判定時)には、制御装置30は、さらにステップS820により、フラグRQESに基づいて、エンジンの始動/停止処理を許可および禁止のいずれとするかを判定する。具体的には、フラグRQESがオンのとき(S820のYES判定時)、すなわち、副蓄電装置の切離処理中には、ステップS830により、エンジン4の始動/停止処理は禁止される。この場合には、エンジン4の始動要求または停止要求が発生されても、走行制御部250(図4)による、エンジン始動指令または停止指令の発生は、副蓄電装置の切離処理の終了によりフラグRQESがオフされるまで待機される。
 一方、フラグRQESがオフのとき(S820のNO判定時)には、制御装置30は、ステップS840に処理を進めて、エンジン停止要求またはエンジン始動要求に応答してエンジン4の始動処理またはエンジンの停止処理の開始を許可する。
 これに対して、エンジン停止要求またはエンジン始動要求が部品保護のために発生されたとき(S810のYES判定時)には、制御装置30は、フラグRQESにかかわらず、すなわち副蓄電装置の切離処理中であっても、ステップS840に処理を進めて、エンジン始動処理およびエンジン停止処理を許可する。すなわち、部品保護のためのエンジン停止要求またはエンジン始動要求については、優先的に許可される。
 なお、切離処理中(RQES=オン)であることによるエンジン停止処理またはエンジン始動処理の待機については、タイムガードを設けることとしてもよい。たとえば、エンジン停止要求または始動要求が発生されてからの経過時間が所定時間を超えても、エンジンの始動/停止が許可されない場合には、ステップS810でのYES判定と同様にステップS840に処理を進めるフローを追加することによって、所定時間経過後には確実にエンジンの始動/停止指令を発生することが可能となる。
 図15は、本発明の実施の形態のハイブリッド車両の制御構成のうちの、選択副蓄電装置の切換処理およびエンジンの始動/停止制限のための機能部分を説明する機能ブロック図である。図15に示された各機能ブロックは、制御装置30による、所定プログラムの実行によるソフトウェア処理、あるいは、専用の電子回路(ハードウェア処理)によって実現される。
 図15を参照して、切離判定部100は、バッテリBB1,BB2の充電状態を示すSOC(BB1),SOC(BB2)を受ける。そして、切離判定部100は、使用可能な副蓄電装置が残っておらず、最後の1個を選択副蓄電装置BBとしている場合には、現在使用中の選択副蓄電装置BBのSOCが所定の判定値より低下したかどうかを判定する。
 切離判定部100は、各機能ブロック間で共有される変数IDが0のときに、所定周期で上記判定処理を実行し、選択副蓄電装置の切離が必要になると、IDを0から1に変化させる。これにより、選択副蓄電装置の切離要求が発生される。すなわち、切離判定部100の機能は、図6のステップS107,S110の処理に対応する。
 バッテリ切離禁止部210は、エンジン停止処理中であることを示すフラグSTPEGおよびエンジン始動処理中であることを示すフラグSTREGに基づいて、エンジン始動処理中およびエンジン停止処理中においては、切離判定部100に対して、切離要求の発生を禁止するためのフラグFINHを出力する。具体的には、フラグSTREG,STPEGのいずれかがオンされているときに禁止フラグFINHをオンする一方で、フラグSTREG,STPEGの両方がオフされているときには禁止フラグFINHをオフする。
 切離判定部100は、禁止フラグFINHのオン時には、最後の選択副蓄電装置BBのSOCにかかわらず、ID=0に維持する。すなわち、バッテリ切離禁止部210の機能は、図6のステップS120の処理に対応する。
 昇圧指示部110は、選択副蓄電装置の切離要求が発生されてID=1になると、コンバータ12Aを制御するコンバータ制御部200に対して、昇圧指令信号CMBTを出力する。
 コンバータ制御部200は、電圧VH,VLAおよび電圧指令値VHrefに基づいて、給電ラインPL2の電圧VHが電圧指令値VHrefとなるように、コンバータ12Aの制御信号PWUA,PWDAを生成する。
 さらに、コンバータ制御部200は、昇圧指示部110から昇圧指令信号CMBTが生成された場合には、電圧指令値VHref=V1に設定して制御信号PWUAを生成する。そして、コンバータ制御部200は、電圧センサ13によって検出される電圧VHが所定電圧V1に達した状態が所定時間以上継続すると、昇圧完了を示すフラグFBTをオンする。
 昇圧指示部110は、フラグFBTがオンされると、ID=2に変更する。そして、後述する切離制御部140による全リレーのオフが完了することによってID=4に設定されるまで、昇圧指令信号CMBTの出力を継続する。すなわち、昇圧指示部110の機能は、図5のステップS200および図10のステップS550に対応する。
 電力制限部120は、選択副蓄電装置BBの入出力上限電力Win(S),Wout(S)を設定する。通常時には、入出力上限電力Win(S),Wout(S)は、選択副蓄電装置BBとされたバッテリのSOC(SOC(BB1)またはSOC(BB2))、電池温度(TBB1またはTBB2)、出力電圧(VB1またはVB2)に基づいて設定される。
 これに対して、選択副蓄電装置の切離処理時には、電力制限部120は、ID=2となると、入出力上限電力Win(S),Wout(S)を、一定レートで徐々に0に向けて低下させるとともに、Win(S),Wout(S)が0に達すると、IDを2から3に変化させる。
 すなわち、電力制限部120によって、図8のステップS320,S330の処理および、本発明の「電力制限部」の機能が実現される。
 電力制限部130は、主蓄電装置BAの入出力上限電力Win(M)およびWout(M)を設定する。入出力上限電力Win(M),Wout(M)は、主蓄電装置BAのSOC(BA)、電池温度TA、出力電圧VAに基づいて設定される。なお、切離処理中においても、入出力上限電力Win(M)およびWout(M)は、それ以外の期間と同様に設定される。
 切離制御部140は、電力制限部120によってID=3に設定されると、コンバータ12Bのシャットダウン指令を生成する。さらに、切離制御部140は、リレーSR1,SR1G,SR2,SR2Gの全てをオフするように、リレー制御信号CONT4~CONT7を生成する。そして、この切離動作(全リレーオフ)が完了すると、IDを3から4に変化させる。切離制御部140は、図5のステップS400の処理に対応する。ID=4に設定されることにより、バッテリ単独モードへの移行が完了する。
 昇圧停止許可部160は、切離制御部140によってID=4に設定されると、コンバータ12Aに対する昇圧停止許可を発生する。これにより、電圧指令値VHrefは、バッテリ制約面から上昇されることはなく、モータジェネレータMG1,MG2の状態のみを反映して設定されることになる。この結果、図11に示したように、コンバータ12Aを電力損失が低い電圧固定モードで動作させることが可能となる。
 エンジン始動/停止禁止要求発生部205は、ID=1~3のときに、フラグRQESをオンし、それ以外のときにフラグRQESをオフする。すなわち、エンジン始動/停止禁止要求発生部205の機能は、図13のステップS700~S720の処理に対応する。
 保護制御部215は、動力分割機構3に連結された回転要素(たとえばモータジェネレータMG1,エンジン4等)の回転速度に基づいて、部品保護のためのエンジン始動/停止要求(図示せず)を発生するとともに、部品保護のためのエンジン始動/停止要求であることを示すフラグPRTをオンする。
 すなわち、図14のステップS810~S840による処理は、走行制御部250(図4)により、フラグPRT,RQESに基づいて実行することができる。
 以上説明したように、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両およびその制御方法によれば、副蓄電装置の切離処理中における、内燃機関の始動および停止を禁止するとともに、内燃機関の始動処理中または停止処理中における副蓄電装置の切離処理の実行を禁止できる。したがって、副蓄電装置の切離処理中に、エンジンの始動・停止処理による電力入出力に起因して、出力可能な車両駆動パワーが変動することを回避できる。
 したがって、複数の副蓄電装置を1つの電圧変換器(コンバータ)によって共有する構成を有するハイブリッド車両の電源システムにおいて、最後の副蓄電装置の使用終了に伴うバッテリ単独モードへの移行(切離処理)が、車両運転性(ドライバビリティ)に悪影響を与えることを防止できる。
 さらに、使用する副蓄電装置の切離処理時において、給電ラインPL2の電圧を上昇させた後に副蓄電装置の切離を実行するので、切離処理時に蓄電装置(バッテリ)間の短絡経路がシステム内に形成されることを確実に防止できる。また、選択副蓄電装置の切離処理中には、選択副蓄電装置BBの入出力上限電力Win(S),Wout(S)を徐々に低下させた後に実際の切離動作を行なうので、電源システムに対して過度の充放電が要求されることを回避できる。
 また、バッテリ単独モードへの移行により、コンバータ12Aを電圧固定モードで動作させることが可能となるので、電力損失の低減ひいては、ハイブリッド車両1の燃費向上を図ることができる。
 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 この発明は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置を搭載するハイブリッド車両に適用することができる。
 1 ハイブリッド車両、2 車輪、3 動力分割機構、4 エンジン、6 バッテリ充電用コンバータ(外部充電)、8 外部電源、9A,9B1,9B2 電流センサ、10A,10B1,10B2,13,21A,21B 電圧センサ、11A,11B1,11B2 温度センサ、12A コンバータ(主蓄電装置専用)、12B コンバータ(副蓄電装置共用)、14,22 インバータ、15~17 各相アーム(U,V,W)、24,25 電流センサ、30 制御装置、39A 接続部(主蓄電装置)、39B 接続部(副蓄電装置)、100 切離判定部、110 昇圧指示部、120 電力制限部(副蓄電装置)、130 電力制限部(主蓄電装置)、140 切離制御部、160 昇圧停止許可部、200 コンバータ制御部、205 エンジン始動禁止要求発生部、210 バッテリ切離禁止部、215 保護制御部、250 走行制御部、260 トータルパワー算出部、270,280 インバータ制御部、BA バッテリ(主蓄電装置)、BB 選択副蓄電装置、BB1,BB2 バッテリ(副蓄電装置)、C1,C2,CH 平滑用コンデンサ、CMBT 昇圧指令信号、CONT1~CONT7 リレー制御信号、D1~D8 ダイオード、FBT フラグ(昇圧完了)、FINH 禁止フラグ(副蓄電装置切換処理)、IA,IB1,IB2 入出力電流(バッテリ)、ID 変数(切離処理ステータス)、IGON 起動信号、L1 リアクトル、MCRT1,MCRT2 モータ電流値、MG1,MG2 モータジェネレータ、PL1A,PL1B 電源ライン、PL2 給電ライン、Pttl トータル要求パワー、PRT フラグ(部品保護目的)、PWMI,PWMI1,PWMI2,PWMC,PWMC1,PWMC2 制御信号(インバータ)、PWF,PWFA,PWFB,PWU,PWUA,PWDA,PWD,PWDA,PWDB 制御信号(コンバータ)、RQES フラグ(エンジン始動/停止処理禁止)、Q1~Q8 IGBT素子、R 制限抵抗、SL1,SL2 接地ライン、SMR1~SMR3 システムメインリレー、SR1,SR1G,SR2,SR2G リレー、STPEG フラグ(エンジン停止処理中)、STREG フラグ(エンジン始動処理中)、TA、TBB1,TBB2 電池温度(バッテリ)、Tqcom1,Tqcom2 トルク指令値、UL、VL,WL ライン(三相)、V1 所定電圧、VBA,VBB1,VBB2 電圧(バッテリ出力電圧)、VHA VH制御範囲下限値、VLA,VLB,VH 電圧、VHref 電圧指令値(VH)、Win 入力上限電力、Win(M) 入力上限電力(主蓄電装置)、Win(S) 入力上限電力(選択副蓄電装置)、Wout 出力上限電力、Wout(M) 出力上限電力(主蓄電装置)、Wout(S) 出力上限電力(選択副蓄電装置)。

Claims (12)

  1.  車両駆動パワーを発生するモータ(MG2)と、
     前記モータとは独立に車両駆動パワーを出力可能に構成された内燃機関(4)と、
     主蓄電装置(BA)と、
     前記モータを駆動制御するインバータ(14)に給電を行う給電ライン(PL2)と、
     前記給電ラインと前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行うように構成された第1の電圧変換器(12A)と、
     互いに並列に設けられた複数の副蓄電装置(BB1,BB2)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの1つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行うように構成された第2の電圧変換器(12B)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成された接続部(39B)と、
     第1のモードでは、前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された選択副蓄電装置(BB)と前記第2の電圧変換器との間を接続するとともに残りの副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間を切離す一方で、第2のモードでは、前記複数の副蓄電装置の各々を前記第2の電圧変換器と切離すように前記接続部を制御するための制御装置(30)と、
     前記ハイブリッド車両の全体要求パワー(Pttl)を、前記モータの出力パワーと前記内燃機関の出力パワーとに分配する走行制御部(250)とを備え、
     前記走行制御部は、前記第1のモードから前記第2のモードへ移行するための、前記複数の副蓄電装置のうちの最後に使用する副蓄電装置を前記第2の電圧変換器から切離す切離処理中には、停止状態の前記内燃機関の始動処理および作動状態の前記内燃機関の停止処理を禁止する、ハイブリッド車両。
  2.  前記内燃機関(4)の出力変化により回転速度が変化するように構成された回転要素(MG1)と、
     前記回転要素の過回転を抑制するために前記内燃機関の始動要求および停止要求の一方を生成する保護制御部(215)とをさらに備え、
     前記走行制御部(250)は、前記保護制御部によって前記始動要求または前記停止要求が生成されたときには、前記切離処理中であるか否かにかかわらず前記内燃機関の前記始動処理または前記停止処理を許可する、請求の範囲第1項に記載のハイブリッド車両。
  3.  前記制御装置(30)は、
     前記第1のモードにおいて現在の前記選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の前記選択副蓄電装置の残存容量(SOC)の充電状態に基づいて、前記切離処理の開始を要求する切離要求を発生するように構成された切離判定部(100)と、
     前記内燃機関が前記始動処理中または前記停止処理中であるときに、前記切離要求を発生しないように前記切離判定部に指示するように構成された切離禁止部(210)とを含む、請求の範囲第1項に記載のハイブリッド車両。
  4.  前記制御装置は、前記第2のモードにおいて、前記給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、前記第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて前記主蓄電装置の出力電圧に設定するように構成された昇圧停止許可部(160)をさらに含む、請求の範囲第1~3項のいずれか1項に記載のハイブリッド車両。
  5.  車両駆動パワーを発生するモータ(MG2)と、
     前記モータとは独立に車両駆動パワーを出力可能に構成された内燃機関(4)と、
     主蓄電装置(BA)と、
     前記モータを駆動制御するインバータ(14)に給電を行う給電ライン(PL2)と、
     前記給電ラインと前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行うように構成された第1の電圧変換器(12A)と、
     互いに並列に設けられた複数の副蓄電装置(BB1,BB2)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの1つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行うように構成された第2の電圧変換器(12B)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成された接続部(39B)と、
     第1のモードでは、前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された選択副蓄電装置(BB)と前記第2の電圧変換器との間を接続するとともに残りの副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間を切離す一方で、第2のモードでは、前記複数の副蓄電装置の各々を前記第2の電圧変換器と切離すように前記接続部を制御するための制御装置(30)とを備え、
     前記制御装置は、
     前記第1のモードにおいて現在の前記選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の前記選択副蓄電装置の残存容量(SOC)の充電状態に基づいて、前記第1のモードから前記第2のモードへの移行を指示する切離要求を発生するように構成された切離判定部(100)と、
     前記内燃機関が始動処理中または停止処理中であるときに、前記切離要求を発生しないように前記切離判定部に指示するように構成された切離禁止部(210)とを含む、ハイブリッド車両。
  6. [規則91に基づく訂正 08.01.2010] 
     前記制御装置は、
     前記切離要求が発生されたときに、前記給電ラインの電圧(VH)を、少なくとも前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の各出力電圧よりも高い第1の電圧(V1)とするように前記第1の電圧変換器に指示するように構成された昇圧指示部(110)と、
     前記給電ラインの電圧が前記第1の電圧に達した後に、前記選択副蓄電装置による入出力電力上限値(Win(S),Wout(S))を徐々に零まで減少させるように構成された電力制限部(120)と、
     前記電力制限部によって前記入出力電力上限値が零に設定されたときに、前記接続部に対して、前記選択副蓄電装置を前記第2の電圧変換器から切離すとともに、前記残りの副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間の切離状態を維持するように指示する切離制御部(140)と、
     前記切離制御部によって各前記副蓄電装置が前記第2の電圧変換器から切離された後に、前記給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、前記第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて前記主蓄電装置の出力電圧に設定するように構成された昇圧停止許可部(160)とをさらに含む、請求の範囲第5項に記載のハイブリッド車両。
  7.  ハイブリッド車両の制御方法であって、
     前記ハイブリッド車両は、
     車両駆動パワーを発生するモータ(MG2)と、
     前記モータとは独立に車両駆動パワーを出力可能に構成された内燃機関(4)と、
     主蓄電装置(BA)と、
     前記モータを駆動制御するインバータ(14)に給電を行う給電ライン(PL2)と、
     前記給電ラインと前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行うように構成された第1の電圧変換器(12A)と、
     互いに並列に設けられた複数の副蓄電装置(BB1,BB2)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの1つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行うように構成された第2の電圧変換器(12B)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成された接続部(39B)と、
     第1のモードでは、前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された選択副蓄電装置(BB)と前記第2の電圧変換器との間を接続するとともに残りの副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間を切離す一方で、第2のモードでは、前記複数の副蓄電装置の各々を前記第2の電圧変換器と切離すように前記接続部を制御するための制御装置(30)と、
     前記ハイブリッド車両の全体要求パワー(Pttl)を、前記モータの出力パワーと前記内燃機関の出力パワーとに分配する走行制御部(250)とを備え、
     前記制御方法は、
     前記第1のモードから前記第2のモードへ移行するための、前記複数の副蓄電装置のうちの最後に使用する副蓄電装置を前記第2の電圧変換器から切離す切離処理中であるか否かを判定するステップ(S700)と、
     前記切離処理中において、停止状態の前記内燃機関の始動処理および作動状態の前記内燃機関の停止処理を禁止するステップ(S820)とを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
  8. [規則91に基づく訂正 08.01.2010] 
     前記ハイブリッド車両は、
     前記内燃機関(4)の出力変化により回転速度が変化するように構成された回転要素(MG1)と、
     前記回転要素の過回転を抑制するために前記内燃機関の始動要求および停止要求の一方を生成する保護制御部(215)とをさらに備え、
     前記制御方法は、
     前記保護制御部によって前記始動要求または前記停止要求が生成されたときには、前記切離処理中であるか否かにかかわらず前記内燃機関の前記始動処理または前記停止処理を許可するステップ(S810,S840)をさらに備える、請求の範囲第7項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
  9.  前記第1のモードにおいて現在の前記選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の前記選択副蓄電装置の残存容量(SOC)の充電状態に基づいて、前記切離処理の開始を要求する切離要求を発生するステップ(S105,110)と、
     前記内燃機関が前記始動処理中または前記停止処理中であるときに、前記選択副蓄電装置の充電状態にかかわらず前記切離要求を発生しないように指示するステップ(S120)とをさらに備える、請求の範囲第7項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
  10. [規則91に基づく訂正 08.01.2010] 
     前記第2のモードにおける前記給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、前記第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて前記主蓄電装置の出力電圧に設定するステップ(S560)をさらに備える、請求の範囲第7~9項のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
  11.  ハイブリッド車両の制御方法であって、
     前記ハイブリッド車両は、
     車両駆動パワーを発生するモータ(MG2)と、
     前記モータとは独立に車両駆動パワーを出力可能に構成された内燃機関(4)と、
     主蓄電装置(BA)と、
     前記モータを駆動制御するインバータ(14)に給電を行う給電ライン(PL2)と、
     前記給電ラインと前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行うように構成された第1の電圧変換器(12A)と、
     互いに並列に設けられた複数の副蓄電装置(BB1,BB2)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの1つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行うように構成された第2の電圧変換器(12B)と、
     前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成された接続部(39B)と、
     第1のモードでは、前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された選択副蓄電装置(BB)と前記第2の電圧変換器との間を接続するとともに残りの副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間を切離す一方で、第2のモードでは、前記複数の副蓄電装置の各々を前記第2の電圧変換器と切離すように前記接続部を制御するための制御装置(30)とを備え、
     前記制御方法は、
     前記第1のモードにおいて現在の前記選択副蓄電装置と交換可能な副蓄電装置が残っていない場合に、使用中の前記選択副蓄電装置の残存容量(SOC)の充電状態に基づいて、前記第1のモードから前記第2のモードへの移行を指示する切離要求を発生するステップ(S107,110)と、
     前記内燃機関が始動処理中または停止処理中であるときに、前記選択副蓄電装置の充電状態にかかわらず前記切離要求を発生しないように指示するステップ(S120)とを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
  12. [規則91に基づく訂正 08.01.2010] 
     前記切離要求が発生されたときに、前記給電ラインの電圧(VH)を、少なくとも前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の各出力電圧よりも高い第1の電圧(V1)とするように前記第1の電圧変換器に指示するステップ(S200)と、
     前記給電ラインの電圧が前記第1の電圧に達した後に、前記選択副蓄電装置による入出力電力上限値(Win(S),Wout(S))を徐々に零まで減少させるステップ(S320,S330)と、
     前記減少させるステップによって前記入出力電力上限値が零に設定されたときに、前記接続部に対して、前記選択副蓄電装置を前記第2の電圧変換器から切離すとともに、前記残りの副蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間の切離状態を維持するように指示するステップ(S420)と、
     前記指示するステップによって各前記副蓄電装置が前記第2の電圧変換器から切離された後に、前記給電ラインの電圧制御範囲の下限値を、前記第1のモードにおける当該下限値よりも低下させて前記主蓄電装置の出力電圧に設定するステップ(S560)とをさらに備える、請求の範囲第11項記載のハイブリッド車両の制御方法。
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