(57)【要約】【課題】ハイブリッド式自動車の充電制御装置に関し、特にキャパシタ等の蓄電装置の充電制御方法に関するものである。【解決手段】インバータ３に対してスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、スイッチング指令手段によってインバータ３に対してスイッチング指令が行われた際に、回転電機４の回転数が所定の値を超えている場合に、システムのリセットを要求するシステムリセット要求手段と、を備えた。【選択図】    図１
2004343958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と発電機を兼ねる回転電機と、要求に応じて前記回転電機を制御するインバータと、前記回転電機と共に車両の原動機を構成するエンジンと、前記回転電機の電源を構成する蓄電装置と、を備える車両の充電制御装置において、
前記インバータに対してスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、
前記スイッチング指令手段によって前記インバータに対してスイッチング指令が行われた際に、前記回転電機の回転数が所定の値を超えている場合に、システムのリセットを要求するシステムリセット要求手段と、
を備えたことを特徴とする車両の充電制御装置。
【請求項２】
電動機と発電機を兼ねる回転電機と、要求に応じて前記回転電機を制御するインバータと、前記回転電機と共に車両の原動機を構成するエンジンと、前記回転電機の電源を構成する蓄電装置と、を備える車両の充電制御装置において、
前記蓄電装置の蓄電レベルを測定する蓄電レベル測定手段と、
前記エンジンの始動の禁止及び許可を行うエンジン始動許可手段と、
イグニッションのＯＮ信号を契機として、前記エンジンを始動させる手段と、
前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上、かつ、前記回転電機の回転数が所定の値以下である場合に、前記インバータへのスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、
前記インバータのスイッチングが開始されておらず、かつ、前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上である場合に、システムのリセットを要求するシステムリセット要求手段と、
を備えたことを特徴とする車両の充電制御装置。
【請求項３】
電動機と発電機を兼ねる回転電機と、要求に応じて前記回転電機を制御するインバータと、前記回転電機と共に車両の原動機を構成するエンジンと、前記回転電機の電源を構成する蓄電装置と、を備える車両の充電制御装置において、
前記エンジンと前記回転電機とに介装されたクラッチと、
前記蓄電装置の蓄電レベルを測定する蓄電レベル測定手段と、
前記エンジンの始動の禁止及び許可を行うエンジン始動許可手段と、
イグニッションのＯＮ信号を契機として、前記エンジンを始動させる手段と、
前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上、かつ、前記回転電機の回転数が所定の値以下である場合に、前記インバータへのスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、
前記蓄電レベルが所定の値を超えた場合に前記クラッチを切断する切断手段と、
を備えたことを特徴とする車両の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド式自動車の充電制御装置に関し、特にキャパシタ等の蓄電装置の充電制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量の電池やキャパシタ等の蓄電装置を搭載したハイブリッド式自動車等の車両において、エンジン等の駆動装置によって発電機を駆動し、発電機によって発電された電力をインバータによって変換し、変換された電力を蓄電装置に充電するハイブリッド車両の充電制御装置が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８１６８５号公報
【特許文献１】
特許３１９７４３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッド車両においては、車両を始動せずに長時間放置したときや、蓄電装置を別のものに交換した際に、蓄電装置の蓄電レベル（電圧レベル）がほぼゼロ付近まで低下していることがある。この状態ではインバータはスイッチングを開始することができないのでインバータ制御による充電ができない。そのため、外部の充電器等を使用して蓄電装置を充電する必要があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電装置の蓄電レベルが低下している場合にも、蓄電装置を充電することのできるハイブリッド車両の充電制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、電動機と発電機を兼ねる回転電機と、要求に応じて前記回転電機を制御するインバータと、前記回転電機と共に車両の原動機を構成するエンジンと、前記回転電機の電源を構成する蓄電装置と、を備える車両の充電制御装置において、前記インバータに対してスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、前記スイッチング指令手段によって前記インバータに対してスイッチング指令が行われた際に、前記回転電機の回転数が所定の値を超えている場合に、システムのリセットを要求するシステムリセット要求手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、電動機と発電機を兼ねる回転電機と、要求に応じて前記回転電機を制御するインバータと、前記回転電機と共に車両の原動機を構成するエンジンと、前記回転電機の電源を構成する蓄電装置と、を備える車両の充電制御装置において、前記蓄電装置の蓄電レベルを測定する蓄電レベル測定手段と、前記エンジンの始動の禁止及び許可を行うエンジン始動許可手段と、イグニッションのＯＮ信号を契機として、前記エンジンを始動させる手段と、前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上、かつ、前記回転電機の回転数が所定の値以下である場合に、前記インバータへのスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、前記インバータのスイッチングが開始されておらず、かつ、前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上である場合に、システムのリセットを要求するシステムリセット要求手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、電動機と発電機を兼ねる回転電機と、要求に応じて前記回転電機を制御するインバータと、前記回転電機と共に車両の原動機を構成するエンジンと、前記回転電機の電源を構成する蓄電装置と、を備える車両の充電制御装置において、前記エンジンと前記回転電機とに介装されたクラッチと、前記蓄電装置の蓄電レベルを測定する蓄電レベル測定手段と、前記エンジンの始動の禁止及び許可を行うエンジン始動許可手段と、イグニッションのＯＮ信号を契機として、前記エンジンを始動させる手段と、前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上、かつ、前記回転電機の回転数が所定の値以下である場合に、前記インバータへのスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、前記蓄電レベルが所定の値を超えた場合に前記クラッチを切断する切断手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、インバータに対してスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、前記スイッチング指令手段によって前記インバータに対してスイッチング指令が行われた際に、前記回転電機の回転数が所定の値を超えている場合に、システムのリセットを要求するシステムリセット要求手段と、を備えたので、所定の条件を満たさない場合にシステムをリセットを要求し、システムの再始動を促すことができる。
【００１０】
第２の発明は、前記蓄電装置の蓄電レベルを測定する蓄電レベル測定手段と、前記エンジンの始動の禁止及び許可を行うエンジン始動許可手段と、イグニッションのＯＮ信号を契機として、前記エンジンを始動させる手段と、前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上、かつ、前記回転電機の回転数が所定の値以下である場合に、前記インバータへのスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、前記インバータのスイッチングが開始されておらず、かつ、前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上である場合に、システムのリセットを要求するシステムリセット要求手段と、を備えたので、スイッチング指令を行ったとき所定の条件を満たさない場合にシステムをリセットを要求し、システムの再始動を促すことができる。
【００１１】
第３の発明は、前記エンジンと前記回転電機とに介装されたクラッチと、前記蓄電装置の蓄電レベルを測定する蓄電レベル測定手段と、前記エンジンの始動の禁止及び許可を行うエンジン始動許可手段と、イグニッションのＯＮ信号を契機として、前記エンジンを始動させる手段と、前記蓄電装置の蓄電レベルが所定の値以上、かつ、前記回転電機の回転数が所定の値以下である場合に、前記インバータへのスイッチングを指令するスイッチング指令手段と、前記蓄電レベルが所定の値を超えた場合に前記クラッチを切断する切断手段と、を備えたので、モータの発電によって蓄電装置を蓄電することができ、システムを再始動することなくスイッチングを開始することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施の形態の充電制御装置の電気回路図である。図１において、１はキャパシタユニット、２はジャンクションボックス（端子箱）、３はインバータ、４は回転電機としてのモータ（発電機）、５はこのモータ４及びキャパシタユニット１の間で電力の授受を行う蓄電回路、６はエンジンである。
【００１４】
キャパシタユニット１は、蓄電部として多数のキャパシタによって構成される上段ユニット５及び下段ユニット６を備え、所定の電力を蓄える。なお、蓄電部はキャパシタに限らず、化学電池を用いてもよい。
【００１５】
ジャンクションボックス２はキャパシタユニット１とインバータ３とを電気的に接続する回路であり、一対のキャパシタコンタクタ２４、蓄電回路コンタクタ２２、ヒューズ２９が介装されている。
【００１６】
キャパシタコンタクタ２４は蓄電回路５を断続するものであり、蓄電回路５の端子側に設けられる。キャパシタコンタクタ２４はイグニッションのＯＮ時に閉成されてキャパシタユニット１の電力がインバータ３に供給される一方、車両の停止時に開成されキャパシタユニット１の放電が止められる。蓄電回路コンタクタ２２は、キャパシタユニット１の上段ユニット５と下段ユニット６の間に介装される。この蓄電回路コンタクタ２２はジャンクションボックスの端子の接続時に閉成されて上段ユニット５と下段ユニット６を直列に接続し、キャパシタユニット１の電力がインバータ３に供給される一方、ジャンクションボックスの端子がはなされると上段ユニット５と下段ユニット６を切り離す。
【００１７】
インバータ３は、モータ４を駆動し、また、モータ４をエンジン６の駆動力によって発電するよう制御を行う。さらに、キャパシタユニット１の直流電力を交流電力に変換して走行用モータ４に供給すると共に、エンジン６によって駆動されたモータ４が発電した交流発電電力を直流電力に変換してキャパシタユニット１に充電する。
【００１８】
このインバータ３にはＡＣコンタクタ３１、インバータ回路３２、放電コンタクタ３３、放電抵抗３４、プリチャージ抵抗３５ａ、３５ｂ、プリチャージコンタクタ３６ａ、３６ｂ、メインコンタクタ３７等が備えられている。ＡＣコンタクタは、モータ４によって発電された三相交流電力をインバータ回路３２に対して送る回路を断続するものである。放電コンタクタ３３はインバータ内部（コンデンサ等）に充電された電荷を放電する際に閉成され、放電抵抗３４によって電荷を消費することでインバータ内部の電荷を放電する。プリチャージコンタクタ３６ａ、３６ｂは、インバータ３のスイッチングを開始する際（初期充電）に大きな電流を流さないようにするために、電力をプリチャージ抵抗３５ａ、３５ｂを介して供給し、急激な電圧の上昇を防ぐめのものである。メインコンタクタ３７は、蓄電回路５を断続するためのものである。
【００１９】
モータ４は、インバータ３からの交流電力を供給されることによって駆動力を発生する。また、エンジン６の駆動力によって発電機として機能し交流電力を発生しインバータ３に送ったり、制動時の回生による発電も行う。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施の形態の充電制御装置の処理系統のブロック図である。
【００２１】
電圧レベル判定手段１００は、キャパシタユニット１の電圧レベルを計測している。
【００２２】
エンジン始動要求判定手段２００は、エンジン６の回転信号、ＩＧＮ  ＯＮ信号、ＩＧＮ  Ｓｔａｒｔ信号等等に基づいてしてエンジン６を始動させるか否かを判定する。
【００２３】
システムリセット要求手段３００は、システムが所定の条件を満たしていない場合にリセット信号を生成する。
【００２４】
コンタクタ接続手段４００は、電圧レベル判定手段１００及びエンジン始動要求判定手段２００からの指令によってコンタクタ（ＡＣコンタクタ３１、プリチャージコンタクタ３６ａ、３６ｂ、メインコンタクタ３７、キャパシタコンタクタ２４等）を接続させ回路を閉成する。
【００２５】
エンジン始動許可判定手段５００は、エンジン始動要求判定手段２００からの指令によってエンジン６の始動を許可するか否かを判定する。
【００２６】
スイッチング開始判定手段６００は、電圧レベル及びモータからの回転信号等に基づいてインバータ３のスイッチング動作を開始させるか否かを判定する。
【００２７】
上記のように構成された第１の実施の形態の充電制御装置において、次に、動作を説明する。
【００２８】
キャパシタユニット１の電圧レベルがゼロ又はゼロ付近のレベルである場合にはインバータ３を始動してスイッチング動作を開始することができない（パルスＯＮできない）ため、インバータ３の制御によるモータ４の駆動及び発電を行うことができない。そこで、本発明では、キャパシタユニット１が所定の電圧レベルに達するまではインバータ３の制御を行なわず、エンジン６によって駆動されたモータ４の誘起電圧による充電処理を行うものである。
【００２９】
図３は、本発明の第１の実施の形態の充電制御装置における、システム始動時の処理の流れを示したフローチャートである。
【００３０】
まず、エンジン始動要求判定手段２００は、運転席のドライバーのＩＧＮキー操作によるＩＧＮ  ＯＮ信号を読み込むと（処理１００１）、エンジン始動禁止指令を出力する（処理１００２）。これはインバータ３のパルスＯＮを行うためにはモータ４がＯＦＦ（モータが所定の回転数以下）であることが必要であるため、エンジン始動を行わずモータを回転させないようにするためである。そして、電圧レベル判定手段１００はキャパシタユニット１の電圧レベルを読み込む（処理１００３）。
【００３１】
次に、コンタクタ接続手段４００によって、キャパシタコンタクタ投入指令（処理１００４）、プリチャージコンタクタ投入指令（処理１００５）、メインコンタクタ（及びＡＣコンタクタ）投入指令（処理１００６）、の各指令を行う。各コンタクタが投入されることで蓄電回路５が閉成され電力の導通が可能となる。
【００３２】
そして、パルスＯＮ条件（モータ４が停止している、キャパシタユニット１の電圧が既定値以上等）を満たしているか否かを判定する。すなわち、電圧レベル判定手段１００はキャパシタユニット１の蓄電レベルを判定し、モータ回転判定手段（図示せず）はモータの回転を判定する。（処理１００７）。パルスＯＮ条件を満たしていると判定した場合には処理１００８に移行して、スイッチング開始判定手段６００によってインバータ３へのパルスＯＮ指令を行う。パルスＯＮ条件を満たしていないと判定した場合には処理１００９に移行する。
【００３３】
処理１００９では、エンジン始動許可判定手段５００によってエンジン始動禁止指令を解除する指令を出力する。そして、エンジン始動要求判定手段は、運転席のドライバーのＩＧＮキー操作によるＩＧＮ  Ｓｔａｒｔ指令を読み込む（処理１０１０）。このエンジン始動禁止解除指令及びＩＧＮ  Ｓｔａｒｔ指令によってエンジン６は始動され、エンジン６の駆動力によってモータ４も回転される。ここで、スイッチング開始判定手段６００は、インバータ３がパルスＯＮされているか否かを判定する（処理１０１１）。パルスＯＮ状態であると判定した場合には、ＲＥＴＵＲＮに至る。また、パルスＯＦＦ状態であると判定した場合には処理１０１２に移行する。
【００３４】
ここで、モータ４は、インバータ３のスイッチング動作が行われていないが、エンジン６が始動しているため、回転により誘起電圧が発生する。この誘起電圧（例えば、三相交流のうち二相のみを用いる）によってキャパシタユニット１は充電される。
【００３５】
次に、処理１０１２において、キャパシタユニット１の蓄電レベルが規定値以上となったか否かを判定する。蓄電レベルが既定値に満たない場合はに処理１０１１移行する。蓄電レベルが既定値以上であると判定した場合（キャパシタユニット１の蓄電状態は、インバータ３のパルスＯＮ条件を満たす）には、処理１０１３に移行し処理１００８と同様にスイッチング開始判定手段６００によってインバータ３へのパルスＯＮ指令を行う。しかし、このときエンジン６が回転しているためモータ４は回転しておりパルスＯＮの条件は満たさない。そのため、パルスＯＮ指令を受けたインバータ３はエラー信号を発生し、システムリセット要求手段３００はエラー信号を受け取る。（処理１０１４）エラー信号を受け取ったシステムリセット要求手段３００はシステムのリセットを行う必要があると判定し、システムリセット要求信号を出力する（処理１０１５）。
【００３６】
システムリセット要求手段３００のシステムリセット要求信号は運転席の運転者に対して通知される。運転者はこのシステムリセット要求に従ってシステムをリセット（例えばＩＧＮキーをＯＦＦし、再投入する）を行う。システムのリセットによって全てのシステムは初期状態となり、改めて処理１００１からの処理を開始する。このとき、既にキャパシタユニット１の蓄電レベルは既定値以上であるので、処理１００７の判定で処理１００８に移行しパルスＯＮとなり、処理１０１１の判定でパルスＯＮと判定されるので、インバータ３の制御によってモータの始動／発電を行うことができ、車両を駆動することができる。
【００３７】
以上説明したように、第１の実施の形態の充電制御装置では、キャパシタユニット１の蓄電レベルが充分でなく、インバータ３がパルスＯＮできずインバータ動作を行えない場合においても、エンジン６の駆動によってモータ４を駆動させ、モータ４の誘起電圧によってキャパシタユニット１を充電することができる。そして、蓄電状態が充分となった場合に再びパルスＯＮ指令を行うが、パルスＯＮの条件を満たしていないので、運転者に対してシステムリセット要求信号を送ることでシステムの再起動を行い。正常にインバータ制御が可能となる。
【００３８】
次に、第２の実施の形態の充電制御装置について説明する。
【００３９】
第２の実施の形態では、エンジン６の駆動力をモータ４に対して伝える回転軸にモータクラッチが介装されており、モータクラッチの断続を行うことでエンジン６の駆動力をモータ４に伝えるか否かの選択をすることができる。なお、第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号付し、その説明は省略する。
【００４０】
図４は、第２の実施の形態の充電制御装置における、システム始動時の処理の流れを示したフローチャートである。
【００４１】
処理２００１乃至処理２０１１は前述した第１の実施の形態の図３の処理１００１乃至処理１０１１と同様である。すなわち、ＩＧＮ  ＯＮ信号を読み込み（処理２００１）、エンジン始動禁止指令を出力し（処理２００２）、キャパシタユニット１の蓄電レベルを読み込み（処理２００３）、キャパシタコンタクタ、プリチャージコンタクタ、メインコンタクタの各コンタクタを投入し（処理２００４、２００５、２００６）、パルスＯＮ条件を満たしているか否かを判定する（処理２００７）。パルスＯＮ条件を満たしていると判定した場合にはパルスＯＮ指令を行い（処理２００８）、満たしていないと判定した場合には処理２００９に移行する。
【００４２】
処理２００９では、エンジン始動許可判定手段５００がエンジン始動禁止指令の解除指令を出力する。次に、エンジン始動要求判定手段２００が、ＩＧＮ  Ｓｔａｒｔ信号を読み込み（処理２０１０）、エンジン６を始動させる。
【００４３】
次に、処理２０１１において、スイッチング開始判定手段６００は、パルスＯＮ状態であるか否かを判定する。パルスＯＮ状態であると判定し場合には、インバータ３の制御によってモータ４の駆動／発電を行う。パルスＯＮでないと判定した場合には、処理２０１２に移行し、キャパシタユニットの蓄電レベルが既定値以上であるか否かを判定する。
【００４４】
このとき、第１の実施の形態と同様にエンジン６は回転してるので、エンジンの駆動力によって駆動されたモータ４の誘起電力によってキャパシタユニット１を充電する。そして、キャパシタユニット１の蓄電レベルが所定値以上になったと判断すると、モータクラッチの切断処理を行う（処理２０１３）。モータクラッチの切断によってエンジン６の駆動力は切り離され、モータ４は駆動されなくなる。次に、パルスＯＮ条件（キャパシタユニットの蓄電レベルが所定値以上、モータが回転していない）を満たしているか否かを判定する（処理２０１４）。モータクラッチが切り離された後も、モータ４は自身のロータ等の重量による遠心力によって暫く回転するが、誘起電力を発生することで回転エネルギーを消費しやがてその回転は停止する。モータ４の回転が停止するとパルスＯＮ条件を満たし、処理２０１５に移行する。処理２０１５ではパルスＯＮ指令を行い、インバータ３はパルスＯＮとなる。
【００４５】
ここで、インバータ３は、キャパシタユニット１に蓄えられた電力によってモータ４を駆動し、エンジン６によって回転しているトランスミッションの回転数とモータ４の回転数とが略同一となるように制御を行う（処理２０１６）。モータの回転数がエンジン６の回転数と略同一となったときに、モータクラッチを接続させることで（処理２０１７）、モータ４の駆動力で車両を駆動することが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、第２の実施の形態の充電制御装置では、第１の実施の形態の効果に加え、キャパシタユニット１の蓄電レベルが充分でない場合にパルスＯＮせずにエンジン６を始動し、所定の蓄電レベルに達したときにパルスＯＮ処理を行う。このとき、モータクラッチによってエンジン６の駆動力を断続することでモータの回転を停止させ、パルスＯＮ条件を満たすことができ、システムのリセットを行う必要がなくなる。
【００４７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すハイブリッドシステムの電気回路図である。
【図２】同じく制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  キャパシタユニット
２  ジャンクションボックス
３  インバータ
４  モータ（発電機）
５  蓄電回路
６  エンジン
１５  上段ユニット
１６  下段ユニット
２４  キャパシタコンタクタ
３１  ＡＣコンタクタ
３６ａ、３６ｂ  プリチャージコンタクタ
３７  メインコンタクタ
【図１】
2004343958.tif 000003
【図２】
2004343958.tif 000004
【図３】
2004343958.tif 000005
【図４】
2004343958.tif 000006