(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、
前記インバータを経由して電流を車両駆動用の前記モータに供給する第１の給電経路と、
少なくとも前記インバータをバイパスして、電流を車両駆動用の前記モータに供給する第２の給電経路と、
前記第２の給電経路に設けられた交流変換器と
を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算手段と、
前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動する給電制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、
前記インバータを経由して電流を前記モータに供給する第１の給電経路と、
少なくとも前記インバータをバイパスして、前記電源装置と前記モータとを導通可能な第２の給電経路と、
前記第２の給電経路に設けられた交流変換器と
を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記モータが発電する電流を演算する電流演算手段と、
前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を利用し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を利用して前記モータからの電力を前記電源装置に供給する給電制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記ジェネレータおよび前記モータは、多相の交流回転機であり、
前記整流器は、ダイオード整流器であり、
前記交流変換器は、前記ジェネレータおよびモータの相毎に設けられた半導体スイッチである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、
前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、
前記給電経路に接続されるバッテリと
を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算手段と、
前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御部と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、
前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、
前記給電経路に接続されるバッテリと
を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記モータが発電する電流を演算する電流演算手段と、
前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御部と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
請求項４または５記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記第１、第２のインバータは、同一の定格電流に設定されており、前記インバータ制御部は、前記電流演算手段が演算した電流が前記定格電流以下の場合には、何れか一方のインバータのみを稼動するものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
請求項４から６の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記インバータ制御部は、第１、第２のインバータのうち、何れか一方を優先的に稼動するものであるとともに、片方のインバータのみを稼動させる運転状態であると判定した場合に優先的に稼動されるインバータの温度が基準温度を越えているときは、別のインバータを稼動するものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
請求項４から７の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記ジェネレータは、車両の始動時に前記エンジンを駆動するスタータとして機能するものであり、
前記第２のインバータを前記モータに接続するモータ給電モードと前記第２のインバータを介して前記バッテリを前記ジェネレータに接続するスタータ給電モードとの何れかに択一的に切り換え可能なスイッチング手段と、前記エンジンの始動時にスタータ給電モードになるように前記スイッチング手段を切り換える制御手段とを備えている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項９】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、
前記インバータを経由して電流を車両駆動用の前記モータに供給する第１の給電経路と、
少なくとも前記インバータをバイパスして、電流を車両駆動用の前記モータに供給する第２の給電経路と、
前記第２の給電経路に設けられた交流変換器と
を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御方法であって、
前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算ステップと、
演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動する給電制御ステップと
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１０】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、
前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、
前記インバータを経由して電流を前記モータに供給する第１の給電経路と、
少なくとも前記インバータをバイパスして、前記電源装置と前記モータとを導通可能な第２の給電経路と、
前記第２の給電経路に設けられた交流変換器と
を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御方法であって、
前記モータが発電する電流を演算する電流演算ステップと、
演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を利用し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を利用して前記モータからの電力を前記電源装置に供給する給電制御ステップと
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１１】
請求項９または１０記載のハイブリッド車両の制御方法において、
前記ジェネレータおよび前記モータは、多相の交流回転機であり、
前記整流器は、ダイオード整流器であり、
前記交流変換器は、前記ジェネレータおよびモータの相毎に設けられた半導体スイッチである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１２】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、
前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、
前記給電経路に接続されるバッテリと
を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算ステップと、
演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御ステップと
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１３】
エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、
前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、
前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、
前記給電経路に接続されるバッテリと
を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記モータが発電する電流を演算する電流演算ステップと、
演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御ステップと
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載のハイブリッド車両の制御方法において、
前記第１、第２のインバータは、同一の定格電流に設定されており、前記インバータ制御ステップは、前記電流演算ステップで演算された電流が前記定格電流以下の場合には、何れか一方のインバータのみを稼動する手順である
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１５】
請求項１２から１４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法において、
前記インバータ制御ステップは、第１、第２のインバータのうち、何れか一方を優先的に稼動する手順であるとともに、片方のインバータのみを稼動させる運転状態であると判定した場合に優先的に稼動されるインバータの温度が基準温度を越えているときは、別のインバータを稼動する手順である
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法において、
前記ジェネレータは、車両の始動時に前記エンジンを駆動するスタータとして機能するものであり、
前記第２のインバータを前記モータに接続するモータ給電モードと前記第２のインバータを介して前記バッテリを前記ジェネレータに接続するスタータ給電モードとの何れかに択一的に切り換え可能なスイッチング手段を設け、
前記エンジンの始動時にスタータ給電モードになるように前記スイッチング手段を切り換えるスイッチング制御ステップを備えている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリーズハイブリッド車両とは、例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関によって発電機を駆動し，該発電機からモータに電力を供給し、該モータで駆動輪を駆動する車両である。パラレルハイブリッド車両とは異なり、シリーズハイブリッド車両では、内燃機関は発電専用に使用され、内燃機関が発生した動力は機械的には駆動輪に伝達されない。
【０００３】
ところで、かかるハイブリッド車両の効率を向上するために、特許文献１の構成では、内燃機関に駆動されるジェネレータの発電電流をダイオード整流器によって整流することにより、発電系の損失を低減し、車両の駆動系に接続されるモータを駆動する構成が開示されている。特許文献１の構成では、ダイオード整流器とモータとの間にインバータを設けて、整流された直流電流をインバータで交流電流に変換してモータを駆動するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２０４３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ハイブリッド車両の高効率化、長寿命化を図る上で、複数の給電経路をモータに設定し、運転状況に応じて各給電経路を使い分けることが好ましい。
【０００５】
しかるに、特許文献１に記載の構成は、一つのモータに対して複数の給電経路を設けたり、運転状況に応じて複数の給電経路を使い分けるといった構成は採用されていなかった。そのため、運転効率が低下したり、給電経路に接続される素子の劣化が進むという不具合を回避することができなかった。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、複数の給電経路をハイブリッド車両に設け、運転状況に応じてこれら複数の給電系を使い分けることにより、ハイブリッド車両の高効率化、長寿命化を図ることのできるハイブリッド車両の制御装置および制御方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、前記インバータを経由して電流を車両駆動用の前記モータに供給する第１の給電経路と、少なくとも前記インバータをバイパスして、電流を車両駆動用の前記モータに供給する第２の給電経路と、前記第２の給電経路に設けられた交流変換器とを備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算手段と、前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動する給電制御手段とを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。この態様では、モータに対して給電する際には、モータ駆動に必要な電流が演算され、演算された電流に基づいて第１、第２の給電経路が選択されることにより、運転状況に応じて最適な給電経路の選択を図ることができる。具体的には、インバータの稼働率を高めてインバータの効率を向上させることが可能になる。また、逆に、インバータの稼働率を抑制して、インバータの過負荷を回避し、発熱やそれに伴う劣化等を防止することが可能になる。
【０００８】
本発明の別の態様は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、前記インバータを経由して電流を前記モータに供給する第１の給電経路と、少なくとも前記インバータをバイパスして、前記電源装置と前記モータとを導通可能な第２の給電経路と、前記第２の給電経路に設けられた交流変換器とを備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、前記モータが発電する電流を演算する電流演算手段と、前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を利用し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を利用して前記モータからの電力を前記電源装置に供給する給電制御手段とを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。この態様では、モータが発電する際には、モータが発電する電流が演算され、演算された電流に基づいて第１、第２の給電経路が選択されることにより、運転状況に応じて最適な給電経路の選択を図ることができる。具体的には、インバータの稼働率を高めてインバータの効率を向上させることが可能になる。また、逆に、インバータの稼働率を抑制して、インバータの過負荷を回避し、発熱やそれに伴う劣化等を防止することが可能になる。
【０００９】
各態様において、前記ジェネレータおよび前記モータは、多相の交流回転機であり、前記整流器は、ダイオード整流器であり、前記交流変換器は、前記ジェネレータおよびモータの相毎に設けられた半導体スイッチであることが好ましい。この態様では、整流器としてダイオード整流器を採用しているので、インバータでコンバータを構成している場合に比べて変換効率を高め、発電系の損失を大幅に低減することができる。また、交流変換器として、多相の交流回転機で構成されたジェネレータやモータの相毎に半導体スイッチを設けているので、簡素な回路構成で、ジェネレータによる給電時、並びにモータによる回生時に、複数の給電経路を選択的に利用して通電制御を図ることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、前記給電経路に接続されるバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算手段と、前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御部とを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。この態様では、モータに対して給電する際には、モータ駆動に必要な電流が演算され、演算された電流に基づいて第１、第２のインバータが稼動制御されることにより、稼動されるインバータの効率を高めることができる。例えば、所定の基準電流を定め、モータ駆動に必要な電流が基準電流以下の場合には、一方のインバータのみを稼動させてインバータの負荷を高め、効率の低下を防止するといった制御を実行することが可能になる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、前記給電経路に接続されるバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記モータが発電する電流を演算する電流演算手段と、前記電流演算手段の演算した電流に基づき、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御部とを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。この態様では、モータが回生用に発電する際には、モータが発電する電流が演算され、演算された電流に基づいて第１、第２のインバータが稼動制御されることにより、稼動されるインバータの効率を高めることができる。例えば、所定の基準電流を定め、モータが発電する電流が基準電流以下の場合には、一方のインバータのみを稼動させてインバータの負荷を高め、効率の低下を防止するといった制御を実行することが可能になる。
【００１２】
第１、第２インバータを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記第１、第２のインバータは、同一の定格電流に設定されており、前記インバータ制御部は、前記電流演算手段が演算した電流が前記定格電流以下の場合には、何れか一方のインバータのみを稼動するものであることが好ましい。その場合には、第１、第２のインバータの定格電流を基準にして、インバータの負荷を一定以上に維持し、インバータの効率低下を抑制することができる。
【００１３】
第１、第２インバータを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記インバータ制御部は、第１、第２のインバータのうち、何れか一方を優先的に稼動するものであるとともに、片方のインバータのみを稼動させる運転状態であると判定した場合に優先的に稼動されるインバータの温度が基準温度を越えているときは、別のインバータを稼動するものであることが好ましい。その場合には、インバータを低温のものから優先的に稼動させることができるので、インバータの熱損や温度劣化を確実に防止し、各インバータの効率や耐久性を維持することができる。
【００１４】
第１、第２インバータを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記ジェネレータは、車両の始動時に前記エンジンを駆動するスタータとして機能するものであり、前記第２のインバータを前記モータに接続するモータ給電モードと前記第２のインバータを介して前記バッテリを前記ジェネレータに接続するスタータ給電モードとの何れかに択一的に切り換え可能なスイッチング手段と、前記エンジンの始動時にスタータ給電モードになるように前記スイッチング手段を切り換える制御手段とを備えていることが好ましい。その場合には、エンジン始動時にモータの駆動が必要な場合に、モータを第１のインバータで駆動しつつ、ジェネレータを第２のインバータで駆動することが可能になる。「スイッチング手段」の要素としては、リレースイッチの他、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を好適に用いることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、前記インバータを経由して電流を車両駆動用の前記モータに供給する第１の給電経路と、少なくとも前記インバータをバイパスして、電流を車両駆動用の前記モータに供給する第２の給電経路と、前記第２の給電経路に設けられた交流変換器とを備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御方法であって、前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算ステップと、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動する給電制御ステップとを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法である。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換するインバータと、前記整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、前記インバータを経由して電流を前記モータに供給する第１の給電経路と、少なくとも前記インバータをバイパスして、前記電源装置と前記モータとを導通可能な第２の給電経路と、前記第２の給電経路に設けられた交流変換器とを備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御方法であって、前記モータが発電する電流を演算する電流演算ステップと、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２の給電経路の少なくとも何れか一方を利用し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を利用して前記モータからの電力を前記電源装置に供給する給電制御ステップとを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法である。
【００１７】
各制御方法において、前記ジェネレータおよび前記モータは、多相の交流回転機であり、前記整流器は、ダイオード整流器であり、前記交流変換器は、前記ジェネレータおよびモータの相毎に設けられた半導体スイッチであることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のさらに別の態様は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、前記給電経路に接続されるバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記モータを駆動するのに必要な電流を演算する電流演算ステップと、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御ステップとを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法である。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、前記車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータと、前記第１のインバータと並列に前記給電経路に接続された第２のインバータと、前記給電経路に接続されるバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記モータが発電する電流を演算する電流演算ステップと、演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第１、第２のインバータの何れか一方を稼動し、演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御ステップとを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法である。
【００２０】
第１、第２インバータを備えたハイブリッド車両の制御方法において、前記第１、第２のインバータは、同一の定格電流に設定されており、前記インバータ制御ステップは、前記電流演算ステップで演算された電流が前記定格電流以下の場合には、何れか一方のインバータのみを稼動する手順であることが好ましい。
【００２１】
第１、第２インバータを備えたハイブリッド車両の制御方法において、前記インバータ制御ステップは、第１、第２のインバータのうち、何れか一方を優先的に稼動する手順であるとともに、片方のインバータのみを稼動させる運転状態であると判定した場合に優先的に稼動されるインバータの温度が基準温度を越えているときは、別のインバータを稼動する手順であることが好ましい。
【００２２】
さらに、第１、第２インバータを備えたハイブリッド車両の制御方法において、前記ジェネレータは、車両の始動時に前記エンジンを駆動するスタータとして機能するものであり、前記第２のインバータを前記モータに接続するモータ給電モードと前記第２のインバータを介して前記バッテリを前記ジェネレータに接続するスタータ給電モードとの何れかに択一的に切り換え可能なスイッチング手段を設け、前記エンジンの始動時にスタータ給電モードになるように前記スイッチング手段を切り換えるスイッチング制御ステップを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明では、モータに対して給電する際、或いはモータの発電によって電源装置を回生する際には、通電経路を流れる電流が演算され、演算された電流に基づいて複数の給電経路が選択的に通電されることにより、運転状況に応じて最適な給電経路の選択を図ることができる。従って、インバータの稼働率を高めてインバータの効率を向上させたり、インバータの稼働率を抑制して、インバータの過負荷を回避し、発熱やそれに伴う劣化等を防止するといったハイブリッド車両の高効率化、長寿命化を図ることができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２５】
なお、以下の各実施形態において、同等の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２６】
まず、以下に示す実施形態の具体的な課題について説明する。
【００２７】
図１は、インバータの特性図である。
【００２８】
図１を参照して、一般的なインバータは、ダイオードを有している。そのため、負荷率（出力電流）が低い稼動領域では、効率が著しく低下する特性を持つ。他方、車両の運転状況においては、インバータに必要な容量が大きく変化する。従って、定格よりも遙かに小さい出力で運転する運転領域では、インバータの負荷率が低下する分、インバータ自身の効率が低下するため、インバータを効率的に利用することができないという問題があった。図２〜図８に示す実施形態では、複数の給電系を使い分けることにより、インバータの効率を可及的に高めることを主眼に置いた構成となっている。
【００２９】
図２は本発明の実施の一形態に係るハイブリッド車両の概略構成図であり、図３は同ハイブリッド車両の要部を示す配線図である。
【００３０】
図２を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両は、エンジン１０と、このエンジン１０によって駆動されるジェネレータ２０とを有しているシリーズハイブリッド車両である。
【００３１】
エンジン１０は、例えば多気筒４サイクルガソリンエンジンであり、シリンダヘッドとシリンダブロックとによって要部が構成される本体１１と、この本体１１に形成される複数列の気筒１２と、各気筒１２に新気を導入するインテークマニホールド１４と、各気筒１２の既燃ガスを排出するエキゾーストマニホールド１５とを備えている。本体１１には、各気筒１２に対応して設けられた燃料噴射弁１６および点火プラグ１７が取り付けられている。そして、各気筒１２に設けられたピストンを昇降させることにより、当該ピストンに接続されたクランク軸１０ａを駆動するように構成されている。また、インテークマニホールド１４には、新気の量を調整するためのスロットル弁１８が設けられており、スロットルボディのアクチュエータ１９によって駆動されるようになっている。
【００３２】
図３も参照して、ジェネレータ２０は、エンジン１０のクランク軸１０ａに連結された例えば３相の多相電動発電機であり、エンジン１０に駆動されることによって交流電流を供給するとともに、交流電流を供給されることによってエンジン１０を始動するモータとしても機能するように構成されている。ジェネレータ２０には、その出力電流を検出するジェネレータ出力電流センサＳＷ１と、回転速度を検出するジェネレータ回転速度センサＳＷ２とが設けられている。
【００３３】
ジェネレータ２０は、ダイオード整流器２１に接続されている。ダイオード整流器２１は、ジェネレータ２０の相数ｎに対応した複数組のダイオードＤ１〜Ｄ６を有している。ダイオード整流器２１の出力端子は、給電経路としてのＤＣバスライン２２に接続されている。
【００３４】
ＤＣバスライン２２には、コンデンサＣ１が接続されている。また、ＤＣバスライン２２には、当該ＤＣバスライン２２の電圧を検出するＤＣバスライン電圧センサＳＷ３が接続されている。
【００３５】
本実施形態においては、このＤＣバスライン２２に第１、第２のインバータ２３、２４が並列に接続されている。各インバータ２３、２４は、それぞれ負荷となる多相モータ２５の相数に応じた複数組の素子Ｑ１１〜Ｑ１６、Ｑ２１〜Ｑ２６を有している。各素子Ｑ１１〜Ｑ１６、Ｑ２１〜Ｑ２６は、それぞれトランジスタやダイオード等で構成されている。本実施形態において、各インバータ２３、２４の定格電流Ｉｒは、モータ２５の最大出力に必要な電流の半分よりも僅かに大きく設定されている。
【００３６】
第１のインバータ２３は、モータ２５に接続されている。モータ２５は、ハイブリッド車両のディファレンシャル機構２６に接続され、このディファレンシャル機構２６を介してハイブリッド車両の後輪２７側の車軸２８を駆動するものである。また、本実施形態におけるモータ２５は、バッテリ回生用の発電機としても機能するように構成されている。
【００３７】
第２のインバータ２４は、スイッチング手段としてのリレースイッチ２９に接続されている。このリレースイッチ２９は、第２のインバータ２４をジェネレータ２０に接続する通常運転用給電経路２９ａと、第２のインバータ２４をモータ２５に接続するスタータ運転用給電経路２９ｂとの接点になっており、第２のインバータ２４を何れかの経路２９ａ、２９ｂに択一的に接続できるように構成されている。この結果、第２のインバータ２４は、運転状態に応じて、第１のインバータ２３とともにモータ２５に交流電流を流したり、ジェネレータ２０に通電して始動時のエンジン１０を駆動したりできるようになっている。
【００３８】
さらに、ＤＣバスライン２２には、電源装置３０が接続されている。電源装置３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１と、このＤＣ−ＤＣコンバータ３１に接続されるバッテリ３２とを備えている。
【００３９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、昇圧用素子Ｑ１と、降圧用素子Ｑ２と、リアクトルＬとを備えている。各素子Ｑ１、Ｑ２は、トランジスタを含んでおり、所定タイミングで昇圧用素子Ｑ１のトランジスタをＯＮ／ＯＦＦし、降圧用素子Ｑ２のトランジスタをＯＦＦに維持することにより、リアクトルＬに蓄電してバッテリ３２側を高電圧にし、バッテリ３２からＤＣバスライン２２に電流を流すことができるとともに、所定タイミングで降圧用素子Ｑ２のトランジスタをＯＮ／ＯＦＦし、昇圧用素子Ｑ１のトランジスタをＯＦＦに維持することにより、ＤＣバスライン２２側を高電圧にし、ＤＣバスライン２２からバッテリ３２に電流が流れるように構成されている。
【００４０】
なお、ハイブリッド車両には、当該車両の運転状態を検出するために、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８が設けられている。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、各インバータ２３、２４の温度を検出する第１、第２のインバータ温度センサＳＷ９、ＳＷ１０と、モータ２５の回転速度を検出するモータ回転速度センサＳＷ１１が設けられている。
【００４２】
図４は、図２に示したハイブリッド車両を示すブロック図である。
【００４３】
図４を参照して、図２に示したハイブリッド車両は、制御手段としての制御ユニット（ＰＣＭ：Ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｏｄｕｌｅ）１００によって制御される。
【００４４】
制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ等を備えたマイクロプロセッサであり、プログラムモジュールによって、入力要素からの検出信号を読み取り、所定の演算処理を実行して制御信号を出力要素に出力するものである。なお、図示の例では、一つのユニットとして制御ユニット１００を表しているが、具体的な態様としては、複数のユニットを組み合わせたモジュールアッセンブリであってもよい。
【００４５】
制御ユニット１００の入力要素としては、ジェネレータ出力電流センサＳＷ１、ジェネレータ回転速度センサＳＷ２、ＤＣバスライン電圧センサＳＷ３、バッテリ電流センサＳＷ４、バッテリ電圧センサＳＷ５、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８、第１、第２のインバータ温度センサＳＷ９、ＳＷ１０、並びにモータ回転速度センサＳＷ１１が含まれている。また、具体的には図示していないが、エンジン１０の燃焼制御のために、エンジン１０に装備されている種々のセンサ（水温センサ、回転角度センサ、スロットル開度センサ等）も接続されている。
【００４６】
また、制御ユニット１００の出力要素としては、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、スロットル弁アクチュエータ１９、第１、第２のインバータ２３、２４、リレースイッチ２９、並びにＤＣ−ＤＣコンバータ３１が含まれる。
【００４７】
図示の例において、制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１と、エンジン１０の運転制御を実行する燃焼制御部１１０と、リレースイッチ２９の制御による給電制御を実行するリレー制御部１１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１を制御するバッテリ制御部１１２と、インバータ制御部１１３とを論理的に備えている。
【００４８】
運転状態判定部１０１は、ハイブリッド車両の運転状態を各センサＳＷ１〜ＳＷ７の検出に基づいて判定するものである。本実施形態において、運転状態判定部１０１は、ハイブリッド車両のエンジン運転要求の有無を判定する機能や、各インバータ２３、２４の温度状態を判定する機能も備えている。
【００４９】
燃焼制御部１１０は、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、スロットル弁アクチュエータ１９等を制御することにより、エンジン１０の回転速度を制御して、ジェネレータ２０の回転速度を制御できるように構成されている。
【００５０】
リレー制御部１１１は、運転状態判定部１０１の判定結果に基づいて、リレースイッチ２９を切り換えることにより、第２のインバータ２４を通常運転用給電経路２９ａからモータ２５に接続するモータ給電モードと、第２のインバータ２４をスタータ運転用給電経路２９ｂからジェネレータ２０に接続して、ジェネレータ２０をモータとして駆動し、エンジン１０を始動するスタータ給電モードとに切り換えるものである。
【００５１】
バッテリ制御部１１２は、バッテリ電流センサＳＷ４およびバッテリ電圧センサＳＷ５の出力に基づいて、通常は、電源装置３０の使用時におけるバッテリ３２からの供給電流を一定に維持したり、バッテリ回生時の過電流を防止したりする機能を果たしている。
【００５２】
インバータ制御部１１３は、運転状態判定部１０１の判定結果に基づき、第１、第２のインバータ２３、２４のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御して、各インバータ２３、２４の給電対象に対する負荷状態を最適に制御するものである。本実施形態において、インバータ制御部１１３は、対象となる負荷（例えば、モータ２５）に供給が必要な電流を演算したり、モータ２５が回生運転時に発電する電流を演算したりする電流演算手段としての機能も奏する。
【００５３】
制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１の判定結果に基づき、エンジン１０、ジェネレータ２０、第１、第２のインバータ２３、２４、モータ２５、リレースイッチ２９、並びにＤＣ−ＤＣコンバータ３１等を制御する。その制御により、車両の始動時や低トルク時の運転領域には、リレースイッチ２９を切り換えて第２のインバータ２３をモータ２５に接続し、バッテリ３２の電力を第１、第２のインバータ２３、２４からモータ２５に供給し、車両をバッテリ３２の給電に基づいて駆動する。また、要求負荷が中高トルクの運転領域では、リレー制御部１１１が後述するフローチャートに基づいてリレースイッチ２９をスタータ給電モードに切り換えることにより、エンジン１０を始動してジェネレータ２０を発電機として利用し、エンジン１０を始動した後は、ジェネレータ２０から供給される電流で、主として第１のインバータ２３からモータ２５を駆動するようにしている。
【００５４】
次に、図５を参照して、本実施形態における制御例について説明する。
【００５５】
図５〜図７は、図２の実施形態における制御例を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、図５を参照して、同図に示す制御例において、運転状態判定部１０１は、バッテリ電圧センサＳＷ５、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８を初めとする入力要素の検出信号から、エンジン１０の始動要求を判定する（ステップＳ１、Ｓ２）。具体的には、ブレーキが踏み込まれておらず、アクセルが踏み込まれている車両の中高負荷運転領域で運転されている場合には、エンジン１０の始動要求があると判定する。エンジン１０の始動要求が検出されなかった場合には、後述するステップＳ１４に移行する。
【００５７】
エンジン１０の始動要求があったと判定した場合、運転状態判定部１０１は、第２のインバータ２４がＯＦＦであるか否かを判定する（ステップＳ３）。仮に第２のインバータ２４がＯＮになっている場合には、まず、第２のインバータ２４をＯＦＦにする（ステップＳ４）。第２のインバータ２４がＯＦＦであった場合、または第２のインバータ２４をＯＦＦに切り換えた場合、運転状態判定部１０１は、リレースイッチ２９がスタータ給電モード（第２のインバータ２４をジェネレータ２０に接続しているモード）であるか否かを判定する（ステップＳ５）。仮に、リレースイッチ２９がスタータ給電モードでない場合、すなわち、モータ給電モード（第２のインバータ２４をモータ２５に接続しているモード）である場合、リレー制御部１１１は、リレースイッチ２９をスタータ給電モードに切り換え、第２のインバータ２４をジェネレータ２０に接続する（ステップＳ６）。リレースイッチ２９がスタータ給電モードであった場合、またはスタータ給電モードに切り換えられた場合、バッテリ制御部１１２がＤＣ−ＤＣコンバータ３１の昇圧動作を実行するとともにインバータ制御部１１３が第１、第２のインバータ２４をともにＯＮにする（ステップＳ７）。これにより、電源装置３０から電流がＤＣバスライン２２を経由して第１、第２のインバータ２３、２４に流れ、第１のインバータ２３からはモータ２５を駆動する駆動電流が流れるとともに、第２のインバータ２４からは、ジェネレータ２０を駆動する駆動電流が流れる。この結果、ジェネレータ２０はモータとして機能し、エンジン１０のクランク軸１０ａを駆動してエンジン１０を始動する一方、このエンジン始動と並行してモータ２５が駆動され、車両を駆動する。このように本実施形態では、複数のインバータ２３、２４を採用することにより、ジェネレータ２０によるエンジン１０の始動動作と、モータ２５による車両の駆動動作とを同時に並行して実行することができる。
【００５８】
エンジン１０が駆動されると、ジェネレータ２０の回転速度（従ってエンジン回転速度）Ｎｅが所定の始動速度Ｎ１以上に達するのを待機する（ステップＳ８）。
【００５９】
ジェネレータ２０の回転速度Ｎｅが始動速度Ｎ１に達すると、制御ユニット１００は、ジェネレータ２０の回転速度Ｎｅが始動速度Ｎ１に維持されるように供給電流量を制御する（ステップＳ９）。具体的には、バッテリ制御部１１２によるＤＣ−ＤＣコンバータ３１のスイッチング動作や、インバータ制御部１１３による第２のインバータ２４の制御によって供給電流量が制御される。
【００６０】
次いで、燃焼制御部１１０は、エンジン１０の吸気圧や燃料噴射量、燃料噴射タイミング、並びに点火タイミングを周知のエンジン制御方法に基づいて制御し、エンジン１０の燃焼制御を実行する（ステップＳ１０）。次いで、制御ユニット１００は、ジェネレータ２０の回転速度Ｎｅが所定の始動終了速度Ｎ２以上に達するのを待機する（ステップＳ１１）。
【００６１】
そして、ジェネレータ２０の回転速度Ｎｅが始動終了速度Ｎ２以上に達すると、インバータ制御部１１３は、第２のインバータ２４を一旦ＯＦＦにし（ステップＳ１２）、クランクキング動作を終了する。
【００６２】
次いで、図６に示すように、電流が止まるとリレー制御部１１１は、リレースイッチ２９モータ給電モードに切り換え（ステップＳ１４）、その後は、ステップＳ１５以下に示すように、いわゆる通常運転制御に移行する。本実施形態においては、この通常運転制御において、リレースイッチ２９をモータ給電モードに切り換えた後も、運転状況に応じて第２のインバータ２４をＯＮ／ＯＦＦすることにより、第１のインバータ２３自身の効率を向上し、給電系の効率を全体として高めることも可能になる。
【００６３】
ステップＳ１５以下の制御において、運転状態判定部１０１は、再度、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８の検出信号を読み取り（ステップＳ１５）、これらセンサＳＷ６〜ＳＷ８の検出信号に基づいて、モータ２５の駆動が必要な運転領域であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００６４】
仮にモータ２５の駆動が必要な運転領域である場合、電流演算手段としてのインバータ制御部１１３は、モータ２５に要する供給電流Ｉｍを演算する（ステップＳ１７）。その後、運転状態判定部１０１は、演算された供給電流Ｉｍが、所定の基準電流Ｉｍｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで基準電流Ｉｍｒは、各インバータ２３、２４の定格電流Ｉｒと等しく設定されている。従って、仮に演算された供給電流Ｉｍが基準電流Ｉｍｒよりも大きい場合には、両方のインバータ２３、２４でモータ２５を駆動することになる（ステップＳ１９）。他方、供給電流Ｉｍが基準電流以下であった場合、運転状態判定部１０１は、さらに第１のインバータ２３の温度センサＳＷ９の値を読み取り、検出された温度Ｔｉ１を基準温度Ｔｓｔと比較することで、第１のインバータ２３のみの稼動が可能か否かを判定する（ステップＳ２０、Ｓ２１）。ここで、基準温度Ｔｓｔは、インバータが稼働時に効率が低下する温度を実験によって求め、マップ化したものである。そして、仮に検出された温度Ｔｉ１が基準温度Ｔｓｔ未満であれば、第１のインバータ２３のみでモータ２５に電流を供給することとし、検出された温度Ｔｉ１が基準温度Ｔｓｔ以上であれば、第２のインバータ２４のみでモータ２５に電流を供給するようにしている。なお、ステップＳ１９、Ｓ２２、Ｓ２３の何れかが実行される際には、バッテリ制御部１１２がＤＣ−ＤＣコンバータ３１を昇圧動作させることにより、ＤＣバスライン２２から第１、第２のインバータ２３、２４側へ電流が流れるように制御される。
【００６５】
ステップＳ１９、Ｓ２２、Ｓ２３の何れかが実行された後、車両の停止条件（車速の変化やブレーキの踏み込み検出によって判定される、車両の停止を判定するための条件）が成立しているか否かが判定され（ステップＳ２４）、停止条件が成立している場合には、処理を終了し、成立していない場合にはステップＳ１に戻って、処理を繰り返す。
【００６６】
さらに、ステップＳ１６において、モータ駆動が必要でないと判定された場合、運転状態判定部１０１は、車両が減速中であるか否かを車速センサＳＷ６やブレーキセンサＳＷ８の検出信号に基づいて判定し（ステップＳ２５）、減速中である場合には、図７に示す回生処理のステップに移行する一方、減速中でない場合にはステップＳ１５に戻って処理を繰り返す。
【００６７】
次に、図７を参照して、ステップＳ２５の判定で車両が減速中であると判定された場合、運転状態判定部１０１は、バッテリ電圧センサＳＷ５とモータ回転速度センサＳＷ１１の検出信号を読み取る（ステップＳ２６）。電流演算手段としてのインバータ制御部１１３は、これらセンサＳＷ５、ＳＷ１１の検出信号に基づいて、モータ２５が発電する回生電流Ｉｒｅを演算する（ステップＳ２７）。その後、運転状態判定部１０１は、演算された回生電流Ｉｒｅが、定格電流Ｉｒと等しい基準電流Ｉｍｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。仮に演算された回生電流Ｉｒｅが基準電流Ｉｍｒよりも大きい場合には、両方のインバータ２３、２４でモータ２５の回生電流Ｉｒｅをバッテリ３２に充電することになる（ステップＳ２９）。他方、回生電流Ｉｒｅが基準電流以下であった場合、運転状態判定部１０１は、さらに第１のインバータ２３の温度センサＳＷ９の値を読み取り、検出された温度Ｔｉ１を基準温度Ｔｓｔと比較することで、第１のインバータ２３のみの稼動が可能か否かを判定する（ステップＳ３０、Ｓ３１）。そして、仮に検出された温度Ｔｉ１が基準温度Ｔｓｔ未満であれば、第１のインバータ２３のみでモータ２５の回生電流をバッテリ３２に充電することとし（ステップＳ３２）、検出された温度Ｔｉ１が基準温度Ｔｓｔ以上であれば、第２のインバータ２４のみでモータ２５の回生電流をバッテリ３２に充電するようにしている（ステップＳ３３）。なお、ステップＳ２９、Ｓ３２、Ｓ３３の何れかが実行される際には、バッテリ制御部１１２がＤＣ−ＤＣコンバータ３１を降圧動作させることにより、ＤＣバスライン２２からバッテリ３２へ電流が流れるように制御される。
【００６８】
ステップＳ２９、Ｓ３２、Ｓ３３の何れかが実行された後、制御はステップＳ２４に移行し、上述した処理が繰り返される。
【００６９】
以上説明したように本実施形態では、エンジン１０に駆動されて交流電流を発電するジェネレータ２０と、車両を駆動するモータ２５と、ジェネレータ２０が発電した交流電流を整流するダイオード整流器２１と、ダイオード整流器２１とモータ２５との間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第１のインバータ２３と、第１のインバータ２３と並列に給電経路に接続された第２のインバータ２４と、給電経路に接続されるバッテリ３２とを備えたハイブリッド車両の制御装置ないしは制御方法であって、モータ２５を駆動するのに必要な電流Ｉｍ、またはモータ２５が発電する電流Ｉｒｅを演算する電流演算手段（演算ステップＳ１７、Ｓ２７）と、演算された電流Ｉｍ、Ｉｒｅが所定の基準電流Ｉｍｒに比べて少ないときは第１、第２のインバータ２３、２４の何れか一方を稼動し、演算された電流が基準電流Ｉｍｒに比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御手段（制御ステップＳ２１〜２３、Ｓ３１〜３３）とを備えている。
【００７０】
このため本実施形態では、モータ２５に対して給電する際には、モータ駆動に必要な電流Ｉｍが演算され、演算された電流Ｉｍに基づいて第１、第２のインバータ２３、２４が稼動制御されることにより、稼動されるインバータ２３（または２４）の効率を高めることができる。例えば、本実施形態の図６に示したように、所定の基準電流Ｉｍｒを定め、モータ駆動に必要な電流Ｉｍが基準電流Ｉｍｒ以下の場合には、一方のインバータ２３（または２４）のみを稼動させて、稼動するインバータの負荷を高め、効率の低下を防止するといった制御を実行することが可能になる。
【００７１】
同様に、モータ２５が回生用に発電する際には、モータ２５が発電する電流Ｉｒｅが演算され、演算された電流Ｉｒｅに基づいて第１、第２のインバータ２３、２４が稼動制御されることにより、稼動されるインバータ２３（または２４）の効率を高めることができる。例えば、本実施形態の図７に示したように、所定の基準電流Ｉｍｒを定め、モータ２５が発電する電流Ｉｒｅが基準電流Ｉｍｒ以下の場合には、一方のインバータ２３（または２４）のみを稼動させて、稼動するインバータの負荷を高め、効率の低下を防止するといった制御を実行することが可能になる。
【００７２】
また本実施形態では、第１、第２のインバータ２３、２４は、同一の定格電流Ｉｒに設定されており、インバータ制御部１１３は、電流演算手段が演算した電流が定格電流以下の場合には、何れか一方のインバータのみを稼動するものである。そのため本実施形態では、第１、第２のインバータ２３、２４の定格電流を基準にして、インバータの負荷を一定以上に維持し、インバータの効率低下を抑制することができる。
【００７３】
また本実施形態では、優先的に稼動されるインバータの温度Ｔｉ１が基準温度Ｔｓｔを越えているときは、別のインバータ（本実施形態においては、第２のインバータ２４）を稼動するものである。そのため本実施形態では、インバータを低温のものから優先的に稼動させることができるので、インバータの熱損や温度劣化を確実に防止し、各インバータの効率や耐久性を維持することができる。なお、本実施形態では、優先的に稼動される第１のインバータ２３の温度センサＳＷ９の検出した温度Ｔｉ１のみに基づき、検出した温度Ｔｉ１が低い場合には優先的に第１のインバータ２３を稼動し、検出した温度Ｔｉ１が高い場合には、第２のインバータ２４を稼動するという方法でインバータ２３、２４を選択する方法を採用しているが、この実施形態に限らず、第１、第２のインバータ２３、２４の各温度センサＳＷ９、ＳＷ１０の検出値を比較し、その比較に基づいて、低温側のインバータのみを稼動させるという方法でインバータを選定するようにしてもよい。
【００７４】
また本実施形態では、ジェネレータ２０は、車両の始動時にエンジン１０を駆動するスタータとして機能するものであり、第２のインバータ２４をモータ２５に接続するモータ給電モードと第２のインバータを介してバッテリをモータ２５ジェネレータ２０に接続するスタータ給電モードとの何れかに択一的に切り換え可能なスイッチング手段としてのリレースイッチ２９と、エンジン１０の始動時にスタータ給電モードになるようにリレースイッチ２９を切り換える制御手段としてのリレー制御部１１１とを備えている。そのため本実施形態では、エンジン１０始動時にモータ２５の駆動が必要な場合に、モータ２５を第１のインバータで駆動しつつ、モータ２５ジェネレータ２０を第２のインバータで駆動することが可能になる。
【００７５】
また本実施形態では、スイッチング手段としてリレースイッチ２９を採用している。このため本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等を採用した場合に比べ、損失の少ない回路を構成することができる。
【００７６】
また本実施形態では、リレースイッチ２９を切り換える際に第２のインバータ２４がＯＮのときは、一旦、第２のインバータ２４をＯＦＦにしてからリレースイッチ２９を切り換えて、その後、第２のインバータ２４をＯＮにするものである。このため本実施形態では、リレースイッチ２９に通電がされていない状態で切換動作が実行されるので、リレースイッチ２９の劣化を抑制し、長寿命化を図ることができる。
【００７７】
図８は、本発明の別の実施形態に係る配線図である。
【００７８】
図８に示すように、ジェネレータ２０が発電した交流電流を整流する整流器としては、図２の実施形態に示したダイオード整流器２１に限らず、インバータで構成されたＡＣ／ＤＣコンバータ６０を採用してもよい。
【００７９】
ダイオード整流器２１を採用した回路構成では、給電系の損失を可及的に低減できる反面、ジェネレータ２０が発電した電流を制御することが困難になるが、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０を採用した場合には、ジェネレータ２０の電流を制御することが可能になる。
【００８０】
次に、本発明のさらに別の実施形態について説明する。
【００８１】
図９以下に示す実施形態では、複数の給電経路をハイブリッド車両に設け、運転状況に応じてこれら複数の給電系を使い分けるに当たり、インバータの劣化を防止し、長寿命化を図ることに主眼を置いている。すなわち、インバータの負荷率を上昇すれば、インバータ自身の効率を向上することできるものの、インバータが過負荷な運転状態が続けば、発熱やそれに伴う劣化を来しやすくなる。そこで、図９以下の実施形態では、複数の給電系を使い分けることにより、インバータの長寿命化を図ることを主眼に置いた構成となっている。
【００８２】
図９は本発明の実施の一形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
【００８３】
図９を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両は、ジェネレータ２０、ＤＣバスライン２２、並びにインバータ２３が３相の第１の給電経路を構成している一方、ジェネレータ２０とモータ２５との間には、第１の給電経路と並列に第２の給電経路を構成するバイパス回路４０が設けられている。
【００８４】
バイパス回路４０は、ジェネレータ２０等の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）に対応して相毎に設けられたＡＣバイパススイッチ４１〜４３で構成されている。
【００８５】
図１０は、図９のバイパス回路４０のＡＣバイパススイッチ４１〜４３の詳細を示す回路図である。
【００８６】
図１０も参照して、各ＡＣバイパススイッチ４１〜４３は、ジェネレータ２０からモータ２５へ流れる方向の電流を制御する順方向用トランジスタ４１ａ〜４３ａと、モータ２５からジェネレータ２０へ流れる方向の電流を制御する逆方向用トランジスタ４１ｂ〜４３ｂと二つ一組で構成した半導体スイッチで具体化されている。各トランジスタ４１ａ〜４３ａ、４１ｂ〜４３ｂは、制御ユニット１００によってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御されるように構成されている。
【００８７】
図１１を参照して、図９に示したハイブリッド車両の制御ユニット１００には、入力要素として、モータ２５自身の運転状態や給電方法等を制御するために、モータ２５に設けられたモータ回転速度センサＳＷ１１の他に、モータ電流センサＳＷ１２が接続されている。
【００８８】
また、制御ユニット１００の出力要素としては、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、スロットル弁アクチュエータ１９、ジェネレータ２０、ダイオード整流器２１、インバータ２３の他、ＡＣバイパススイッチ４１〜４３が含まれる。
【００８９】
図９の実施形態においては、制御ユニット１００が論理的に構成する運転状態判定部１０１は、ジェネレータ２０によるエンジン１０のクランキングの要否をも、この運転状態判定部１０１で判定するように構成されている。制御ユニット１００のメモリには、予め、実験等によって得られたクランキングの要否を判定するデータマップが記憶されており、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８、バッテリ電圧センサＳＷ５の出力値に基づいて、クランキングの要否を判定することができるようになっている。
【００９０】
さらに、図９の実施形態において、制御ユニット１００は、クランキング制御部１２０と、給電制御部１２１と、回生制御部１２２とを論理的に構成している。
【００９１】
クランキング制御部１２０は、ジェネレータ２０を用いてエンジン１０を始動する制御を司る論理的なモジュールである。本実施形態において、クランキング制御部１２０は、ジェネレータ２０によるエンジン１０のクランキング動作の際、ジェネレータ２０に給電する際の電流値や、インバータ２３並びにＡＣバイパススイッチ４１〜４３によるスイッチング制御をも司り、これによって、電源装置３０から供給された直流電流をインバータ２３によって単相の交流電流に変換したり、直流のままＡＣバイパススイッチ４１〜４３に流したり、バイパス回路４０を流れる電流をＡＣバイパススイッチ４１〜４３で三相交流電流に変換したりすることができるように構成されている。
【００９２】
給電制御部１２１は、ジェネレータ２０を用いてモータ２５を駆動する制御を司る論理的なモジュールである。本実施形態において、給電制御部１２１は、ジェネレータ２０からモータ２５に給電する際の電流値や、インバータ２３並びにＡＣバイパススイッチ４１〜４３によるスイッチング制御をも司り、これによって、ジェネレータ２０から供給された交流電流をダイオード整流器２１並びにインバータ２３によってモータ２５のトルク出力に好適な交流電流に変換したり、直流のままＡＣバイパススイッチ４１〜４３に流し、バイパス回路４０を流れる電流をＡＣバイパススイッチ４１〜４３で三相交流電流に変換したりすることができるように構成されている。
【００９３】
回生制御部１２２は、減速時にモータ２５が発電した電流によって電源装置３０を回生する制御を司る論理的なモジュールである。本実施形態において、回生制御部１２２は、モータ２５が発電する際の電流値の演算や、ダイオード整流器２１、インバータ２３、並びにＡＣバイパススイッチ４１〜４３によるスイッチング制御をも司り、これによって、モータ２５が生成した交流電流を、インバータ２３を介して電源装置３０に供給したり、ＡＣバイパススイッチ４１〜４３からダイオード整流器２１を介して電源装置３０に供給したりすることができるように構成されている。
【００９４】
図１２は、本実施形態に係る制御ユニット１００の各モジュールによる制御例を示すフローチャートである。
【００９５】
まず、図１２を参照して、同図に示す制御例において、運転状態判定部１０１は、バッテリ電圧センサＳＷ５、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８を初めとする入力要素の検出信号から、エンジン１０の始動要求を判定する（ステップＳ４０、Ｓ４１）。具体的には、ブレーキが踏み込まれておらず、アクセルが踏み込まれている車両の中高負荷運転領域で運転されている場合には、エンジン１０の始動要求があると判定する。エンジン１０の始動要求が検出されなかった場合には、後述するステップＳ４６に移行する。
【００９６】
エンジン１０の始動要求があったと判定した場合、制御ユニット１００のクランキング制御部１２０は、ジェネレータ２０とモータ２５の双方に給電する制御を実行する。具体的には、ジェネレータ２０の駆動に必要な３相交流電流と、モータ２５の駆動に必要な３相交流電流の合成波を演算し（ステップＳ４２）、演算された合成波が出力されるように電源装置３０から供給される直流電流をインバータ２３で変換させる（ステップＳ４３）。これによりモータ２５は、合成波のうち、当該モータ２５を駆動するための交流成分によって駆動される。さらに、制御ユニット１００のクランキング制御部１２０は、ジェネレータ２０が駆動されるのに好適な３相交流電流に合成波が変換されるようにＡＣバイパススイッチ４１〜４３を制御する。この結果、ジェネレータ２０も好適な電流によって駆動され、エンジン１０をクランキングすることになる（ステップＳ４４）。その後、クランキングの終了が判定され（ステップＳ４５）、終了していないと判定された場合には、ステップＳ４２に移行して上述した処理が繰り返される。そして、図１の実施形態と同様に、例えば、ジェネレータ２０の回転速度Ｎｅが始動終了速度Ｎ２以上に達すると、クランクキング動作が終了される。
【００９７】
次いで、図１３に示すように、クランキング動作が終了すると、その後は、ステップＳ４６以下に示すように、いわゆる通常運転制御に移行する。
【００９８】
ステップＳ４６以下の通常運転制御において、運転状態判定部１０１は、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８の検出信号を読み取り（ステップＳ４６）、これらセンサＳＷ６〜ＳＷ８の検出信号に基づいて、モータ２５の駆動が必要な運転領域であるか否かを判定する（ステップＳ４７）。
【００９９】
仮にモータ２５の駆動が必要な運転領域である場合、本実施形態において電流演算手段としての給電制御部１２１は、モータ２５に要する供給電流Ｉｍを演算する（ステップＳ４８）。その後、運転状態判定部１０１は、演算された供給電流Ｉｍが、所定の基準電流Ｉｍｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４９）。仮に演算された供給電流Ｉｍが基準電流Ｉｍｒよりも大きい場合には、第１、第２の給電経路に通電してモータ２５を駆動することになる（ステップＳ５０）。他方、供給電流Ｉｍが基準電流以下であった場合、何れか一方の給電経路のみを用いてモータ２５に電流を供給するように、インバータ２３およびＡＣバイパススイッチ４１〜４３が制御される（ステップＳ５１）。本実施形態においては、ステップＳ５１の実行時に第１の給電経路（ダイオード整流器２１、インバータ２３）によってジェネレータ２０からの電流をモータ２５に供給することとしている。もっとも、制御ユニット１００に各部の診断機能を設け、第１の給電経路を構成するダイオード整流器２１やインバータ２３に故障があると認められる場合には、第２の給電経路（バイパス回路４０）を介してジェネレータ２０からモータ２５へ電流を供給するようにしてもよい。
【０１００】
ステップＳ５０、Ｓ５１の何れかが実行された後、車両の停止条件（車速の変化やブレーキの踏み込み検出によって判定される、車両の停止を判定するための条件）が成立しているか否かが判定され（ステップＳ５２）、停止条件が成立している場合には、処理を終了し、成立していない場合にはステップＳ４１に戻って、処理を繰り返す。
【０１０１】
さらに、ステップＳ４７において、モータ駆動が必要でないと判定された場合、運転状態判定部１０１は、車両が減速中であるか否かを車速センサＳＷ６やブレーキセンサＳＷ８の検出信号に基づいて判定し（ステップＳ５３）、減速中である場合には、図１４に示す回生処理のステップに移行する一方、減速中でない場合にはステップＳ４６に戻って処理を繰り返す。
【０１０２】
次に、図１４を参照して、ステップＳ２５の判定で車両が減速中であると判定された場合、運転状態判定部１０１は、バッテリ電圧センサＳＷ５とモータ回転速度センサＳＷ１１の検出信号を読み取る（ステップＳ６０）。本実施形態において、電流演算手段としての回生制御部１２２は、これらセンサＳＷ５、ＳＷ１１の検出信号に基づいて、モータ２５が発電する回生電流Ｉｒｅを演算する（ステップＳ６１）。その後、運転状態判定部１０１は、演算された回生電流Ｉｒｅが基準電流Ｉｍｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。仮に演算された回生電流Ｉｒｅが基準電流Ｉｍｒよりも大きい場合には、両方のインバータ２３、２４でモータ２５の回生電流Ｉｒｅを電源装置３０に充電することになる（ステップＳ６３）。他方、回生電流Ｉｒｅが基準電流以下であった場合、インバータ２３のみでモータ２５の回生電流を電源装置３０に充電するようにしている（ステップＳ６４）。なお、ステップＳ６３、Ｓ６４の何れかが実行される際には、バッテリ制御部１１２が図１の実施形態と同様に図略のＤＣ−ＤＣコンバータを降圧動作させることにより、ＤＣバスライン２２から電源装置３０へ電流が流れるように制御される。
【０１０３】
ステップＳ６３が実行され、第１、第２の給電経路を通じて電源装置３０の回生が実行される場合には、モータ２５が生成した電流の一部がインバータ２３を経由して電源装置３０に供給されるとともに、残りの電流が、ＡＣバイパススイッチ４１〜４３からダイオード整流器２１を経由して電源装置３０に供給される。これにより、インバータ２３の過負荷を確実に防止し、発熱やそれに伴う劣化を回避することができる。
【０１０４】
また、一方の給電経路が選択される場合には、モータ２５の給電制御の場合と同様に、モータ２５からの電流をインバータ２３から電源装置３０に供給することが好ましいが、インバータ２３に故障があると認められる場合には、第２の給電経路（バイパス回路４０）からダイオード整流器２１を経由してモータ２５の電流を電源装置３０へ供給するようにしてもよい。
【０１０５】
ステップＳ６３、Ｓ６４の何れかが実行された後、制御はステップＳ５２に移行し、上述した処理が繰り返される。
【０１０６】
以上要するに本発明では、モータ２５に対して給電する際に、或いは、モータ２５が発電する際には、導通される電流が演算され、演算された電流に基づいて第１、第２の給電経路が選択されることにより、運転状況に応じて最適な給電経路の選択を図ることができる。このため、インバータ２３の稼働率を高めてインバータ２３の効率を向上させることが可能になる。また、逆に、インバータ２３の稼働率を抑制して、インバータ２３の過負荷を回避し、発熱やそれに伴う劣化等を防止することが可能になる。
【０１０７】
上述した実施形態において、第１の給電経路は、インバータ２３を通過する通電経路である。また、第２の実施経路は、図１〜図８の実施形態では、第２のインバータ２４を通過する通電経路であり、図９の実施形態では、バイパス回路４０である。
【０１０８】
また、本実施形態では、ジェネレータ２０およびモータ２５は、多相の交流回転機であり、整流器は、ダイオード整流器２１であり、交流変換器は、ジェネレータ２０およびモータ２５の相毎に設けられた半導体スイッチとしてのＡＣバイパススイッチ４１〜４３である。このように本実施形態では、整流器としてダイオード整流器２１を採用しているので、インバータ２３でコンバータを構成している場合に比べて変換効率を高め、発電系の損失を大幅に低減することができる。また、交流変換器として、多相の交流回転機で構成されたジェネレータ２０やモータ２５の相毎に半導体スイッチを設けているので、簡素な回路構成で、ジェネレータ２０による給電時、並びにモータ２５による回生時に、複数の給電経路を選択的に利用して通電制御を図ることができる。
【０１０９】
上述のようなバイパス回路４０を備えた実施形態においても、種々の変形が可能である。
【０１１０】
図１５は本発明のさらに別の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
【０１１１】
例えば、図１５に示すように、整流器として、インバータで構成されたＡＣ−ＤＣコンバータ６０を採用した構成であってもよい。
【０１１２】
さらに、各実施形態において、基準電流Ｉｍｒの設定は、定格電流Ｉｒに対して所定の安全率を持たせてもよい。その場合には、確実にインバータの過負荷を回避することができる。
【０１１３】
このように上述した各実施形態は、本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】インバータの特性図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
【図３】同ハイブリッド車両の要部を示す配線図である。
【図４】図２に示したハイブリッド車両を示すブロック図である。
【図５】図２の実施形態における制御例を示すフローチャートである。
【図６】図２の実施形態における制御例を示すフローチャートである。
【図７】図２の実施形態における制御例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の別の実施形態に係る配線図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
【図１０】図９のバイパス回路の半導体スイッチの詳細を示す回路図である。
【図１１】図９に示したハイブリッド車両の制御装置としての制御ユニットを示すブロック図である。
【図１２】本実施形態に係る主としてクランキング制御の制御例を示すフローチャートである。
【図１３】本実施形態に係る主として給電制御の制御例を示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態に係る主として回生制御の制御例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明のさらに別の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  エンジン
２０  ジェネレータ
２１  ダイオード整流器（整流器の一例）
２２  ＤＣバスライン
２３  （第１の）インバータ
２４  第２のインバータ
２５  モータ
２９  リレースイッチ（スイッチング手段の一例）
２９ａ  通常運転用給電経路
２９ｂ  スタータ運転用給電経路
３２  バッテリ
６０  ＡＣ／ＤＣコンバータ（整流器の別の例）
１００  制御ユニット
１０１  運転状態判定部
１１０  燃焼制御部
１１１  リレー制御部（制御手段の一例）
１１２  バッテリ制御部
１１３  インバータ制御部
１２０  クランキング制御部
１２１  給電制御部
１２２  回生制御部
Ｉｍ  供給電流
Ｉｍｒ  基準電流
Ｉｒ  定格電流
Ｉｒｅ  回生電流
ＳＷ１  ジェネレータ出力電流センサ
ＳＷ２  ジェネレータ回転速度センサ
ＳＷ３  バスライン電圧センサ
ＳＷ４  バッテリ電流センサ
ＳＷ５  バッテリ電圧センサ
ＳＷ６  車速センサ
ＳＷ７  アクセル開度センサ
ＳＷ８  ブレーキセンサ
ＳＷ９  第１のインバータ温度センサ
ＳＷ１０  第２のインバータ温度センサ
ＳＷ１１  モータ回転速度センサ
ＳＷ１２  モータ電流センサ
Ｔｉ１  検出温度
Ｔｓｔ  基準温度
【図１】
0004946854.tif 000002
【図２】
0004946854.tif 000003
【図３】
0004946854.tif 000004
【図４】
0004946854.tif 000005
【図５】
0004946854.tif 000006
【図６】
0004946854.tif 000007
【図７】
0004946854.tif 000008
【図８】
0004946854.tif 000009
【図９】
0004946854.tif 000010
【図１０】
0004946854.tif 000011
【図１１】
0004946854.tif 000012
【図１２】
0004946854.tif 000013
【図１３】
0004946854.tif 000014
【図１４】
0004946854.tif 000015
【図１５】
0004946854.tif 000016