(57)【要約】【課題】短時間にキャパシタを目標充電状態まで充電する。【解決手段】制動力を作用させるために前輪用モータを回生制御してキャパシタを充電するときには、キャパシタの内部抵抗に基づく電圧降下分の降下電圧を計算すると共にキャパシタの端子間電圧Ｖｃａｐから計算した降下電圧を減じて実効電圧Ｖｒｅａｌを計算し、この実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至るまではキャパシタの端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆを上限とした電圧となるようキャパシタの入力制限を設定し、設定した入力制限の範囲内で前輪用モータを回生制御する。これにより、迅速にキャパシタを充電することができると共に充電終了後のキャパシタの端子間電圧Ｖｃａｐを目標電圧Ｖ＊とすることができる。【選択図】図６
2009017721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であって、
前記キャパシタの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動機を回生駆動して前記キャパシタを充電するときには、前記検出された端子間電圧と前記キャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいて前記キャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算すると共に該演算した実効電圧が目標電圧に至るよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備える車両。
【請求項２】
前記制御手段は、前記キャパシタの温度に基づいて前記抵抗成分の抵抗値を設定すると共に該設定した抵抗値と前記キャパシタに流れる電流とに基づいて前記降下電圧を設定し、該設定した降下電圧を用いて前記実効電圧を演算する手段である請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記キャパシタの温度と前記抵抗成分の抵抗値との関係である温度抵抗値設定用マップを用いて前記抵抗成分の抵抗値を設定する手段である請求項２記載の車両。
【請求項４】
前記制御手段は、前記検出される端子間電圧が前記目標電圧より高い許容電圧となる電力を許容充電電力として設定すると共に該設定された許容充電電力の範囲内で前記電動機を制御する手段である請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の車両。
【請求項５】
前記電動機と電力のやり取りが可能な機器として前記キャパシタのみを搭載する請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の車両。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
前記電動機は、前輪に制動力を出力可能な前輪用電動機と、後輪に駆動力を出力可能な後輪用電動機とからなり、
前記制御手段は、車両の制動に伴って前記電動機を回生駆動して前記キャパシタを充電するときには、前記前輪用電動機を回生制御する手段である、
車両。
【請求項７】
請求項６記載の車両であって、
走行用の動力を出力可能な内燃機関を備え、
前記後輪用電動機は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられてなる、
車両。
【請求項８】
前記前輪用電動機は、左右車輪に直接動力を出力する２つのモータである請求項６または７記載の車両。
【請求項９】
発電機と該発電機からの電力により充電するキャパシタとを備える蓄電装置であって、
前記キャパシタの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記発電機により前記キャパシタを充電するときには、前記検出された端子間電圧と前記キャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいて前記キャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算すると共に該演算した実効電圧が目標電圧に至るよう前記発電機を制御する制御手段と、
を備える蓄電装置。
【請求項１０】
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両の制御方法であって、
前記電動機を回生駆動して前記キャパシタを充電するときには、前記キャパシタの端子間電圧と前記キャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいて前記キャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算すると共に該演算した実効電圧が目標電圧に至るよう前記電動機を制御する、
ことを特徴とする車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両およびその制御方法並びに蓄電装置に関し、詳しくは、走行用の動力を入出力可能な電動機とこの電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタとを備える車両およびこうした車両の制御方法並びに発電機とこの発電機からの電力により充電するキャパシタとを備える蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、キャパシタの充電電圧の増加に対してキャパシタの充電電流を逆比例するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、キャパシタの充電電流を充電電圧の増加に対して逆比例させることにより、目標充電状態近傍におけるキャパシタの内部抵抗による電圧降下を小さくし、小電流でキャパシタを充電する場合に比して迅速にキャパシタの充電を行なうものとしている。
【特許文献１】特許第３８７１２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両の運動エネルギを電力として回収する電動機とこの回収した電力を蓄える蓄電装置としてキャパシタとを搭載する車両では、キャパシタの充電はブレーキペダルが踏み込まれて車両に制動力を作用させている短時間で行なわれるため、キャパシタの充電電流を充電電圧の増加に対して逆比例させてキャパシタを充電すると、キャパシタを目標充電状態まで充電することができない。車両の運動エネルギの回収という目的だけであれば、キャパシタを目標充電状態まで充電しなくてもよいが、キャパシタに蓄えた電力を用いて電動機を駆動する際に電動機から十分なパワーを出力することができなくなる。特に、レース用の車両の場合では、電動機の性能をフルに発揮する必要から、短時間でキャパシタを目標充電状態まで充電することが望まれる。こうした課題を解決するために、比較的大きな電流によりキャパシタを充電することも考えられるが、キャパシタに過大な電圧を作用させたりキャパシタを過充電したりして破損させたりする場合も生じる。
【０００４】
本発明の車両およびその制御方法並びに蓄電装置は、短時間にキャパシタを目標充電状態まで充電することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両およびその制御方法並びに蓄電装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の車両は、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であって、
前記キャパシタの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動機を回生駆動して前記キャパシタを充電するときには、前記検出された端子間電圧と前記キャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいて前記キャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算すると共に該演算した実効電圧が目標電圧に至るよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の車両では、電動機を回生駆動してキャパシタを充電するときには、キャパシタの端子間電圧とキャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいてキャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算し、この実効電圧が目標電圧に至るよう電動機を制御する。これにより、キャパシタの端子間電圧の増加に対して充電電流を逆比例させる必要はなく、短時間でキャパシタの実効電圧を目標電圧とすること、即ち、短時間にキャパシタを目標充電状態まで充電することができる。
【０００８】
こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記キャパシタの温度に基づいて前記抵抗成分の抵抗値を設定すると共に該設定した抵抗値と前記キャパシタに流れる電流とに基づいて前記降下電圧を設定し、該設定した降下電圧を用いて前記実効電圧を演算する手段であるものとすることもできる。こうすれば、キャパシタの実効電圧をより精度良く演算することができ、これにより、キャパシタをより精度良く目標充電状態とすることができる。この場合、前記制御手段は、前記キャパシタの温度と前記抵抗成分の抵抗値との関係である温度抵抗値設定用マップを用いて前記抵抗成分の抵抗値を設定する手段であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記検出される端子間電圧が前記目標電圧より高い許容電圧となる電力を許容充電電力として設定すると共に該設定された許容充電電力の範囲内で前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、キャパシタの端子間電圧が許容電圧を超えるのを抑制することができ、端子間に高電圧が作用することによるキャパシタの損傷を抑制することができる。
【００１０】
さらに、本発明の車両において、前記電動機と電力のやり取りが可能な機器として前記キャパシタのみを搭載するものとするともできる。こうした車両では、電動機の性能を十分に発揮させるためにはキャパシタを目標充電状態とすることが要求されるが、本発明では、短時間にキャパシタを目標充電状態まで充電することができるから、電動機の性能を十分に発揮させることができる。
【００１１】
本発明の車両において、前記電動機は前輪に制動力を出力可能な前輪用電動機と後輪に駆動力を出力可能な後輪用電動機とからなり、前記制御手段は、車両の制動に伴って前記電動機を回生駆動して前記キャパシタを充電するときには、前記前輪用電動機を回生制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、制動時に前輪用電動機により効率よく車両の運動エネルギを電力として回生してキャパシタに蓄え、これを駆動時に後輪用電動機から出力することができる。この場合、走行用の動力を出力可能な内燃機関を備え、前記後輪用電動機は前記内燃機関の出力軸に取り付けられてなる、ものとすることもできる。また、前記前輪用電動機は左右車輪に直接動力を出力する２つのモータであるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の蓄電装置は、
発電機と該発電機からの電力により充電するキャパシタとを備える蓄電装置であって、
前記キャパシタの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記発電機により前記キャパシタを充電するときには、前記検出された端子間電圧と前記キャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいて前記キャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算すると共に該演算した実効電圧が目標電圧に至るよう前記発電機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の蓄電装置では、発電機によりキャパシタを充電するときには、キャパシタの端子間電圧とキャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいてキャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算し、この実効電圧が目標電圧に至るよう発電機を制御する。これにより、キャパシタの端子間電圧の増加に対して充電電流を逆比例させる必要はなく、短時間でキャパシタの実効電圧を目標電圧とすること、即ち、短時間にキャパシタを目標充電状態まで充電することができる。
【００１４】
本発明の車両の制御方法は、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両の制御方法であって、
前記電動機を回生駆動して前記キャパシタを充電するときには、前記キャパシタの端子間電圧と前記キャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいて前記キャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算すると共に該演算した実効電圧が目標電圧に至るよう前記電動機を制御する、
ことを特徴とする。
【００１５】
この本発明の車両の制御方法では、電動機を回生駆動してキャパシタを充電するときには、キャパシタの端子間電圧とキャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいてキャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算し、この実効電圧が目標電圧に至るよう電動機を制御する。これにより、キャパシタの端子間電圧の増加に対して充電電流を逆比例させる必要はなく、短時間でキャパシタの実効電圧を目標電圧とすること、即ち、短時間にキャパシタを目標充電状態まで充電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例としてのレース用に開発されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、左右前輪２９ａ，２９ｂに取り付けられた二つの前輪用モータ２４，２６を有する前輪駆動系２１と、エンジン３２とエンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ３６とからの動力をトランスミッション３４とデファレンシャルギヤ３８とを介して左右後輪３９ａ，３９ｂに出力する後輪駆動系３１と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りを行なうキャパシタ５０と、左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに取り付けられたホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂに油圧を作用させることにより制動トルクを付与する電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、「ＥＣＢ」という。）６０と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするメイン電子制御ユニット７０とを備える。
【００１８】
前輪用モータ２４，２６は、同期発電電動機や減速機、ハブベアリング等を一体化したいわゆるインホイールモータとして構成された互いに同一のものであり、インバータ４２，４４を介してキャパシタ５０と電力のやりとりを行なう。すなわち、前輪用モータ２４，２６は、左右前輪２９ａ，２９ｂに対して制動力や駆動力を左右独立に分配して出力可能な動力ユニットとして機能する。前輪用モータ２４，２６は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という。）４０により駆動制御を受けている。
【００１９】
エンジン３２は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン３２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するメイン電子制御ユニット７０により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。
【００２０】
トランスミッション３４は、例えば油圧駆動の６速の変速機として構成されており、ドライバーによるアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２の操作に基づく信号を入力するメイン電子制御ユニット７０によりアップシフトやダウンシフトが行なわれるよう変速制御される。
【００２１】
モータ３６は、発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４６を介してキャパシタ５０と電力のやりとりを行なう。モータ３６は、前輪用モータ２４，２６と同様に、モータＥＣＵ４０により駆動制御を受けている。モータＥＣＵ４０には、前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動制御するために必要な信号、例えば前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号や図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ２４，２６やモータ３６に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４２，４４，４６へのスイッチング制御信号が出力される。インバータ４２，４４，４６は、それぞれ６つのスイッチング素子と６つのダイオードとからなる周知のインバータ回路として構成されており、正極母線および負極母線がキャパシタ５０の入出力端子に接続されている。モータＥＣＵ４０は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の運転状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号に基づいて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍも演算している。
【００２２】
キャパシタ５０は、例えば電気二重層キャパシタとして構成されており、キャパシタ用電子制御ユニット（以下、「キャパシタＥＣＵ」という。）５２により充放電の制御が行なわれている。キャパシタＥＣＵ５２には、キャパシタ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５４により検出されるキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐやキャパシタ５０からの電力ラインに取り付けられた電流センサ５６により検出されるキャパシタ５０を流れる電流Ｉｃａｐ，キャパシタ５０に取り付けられた温度センサ５８により検出されるキャパシタ５０の温度Ｔｃａｐなどが入力されている。キャパシタＥＣＵ５２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じてメイン電子制御ユニット７０に充放電に必要な制御信号を送信したり、キャパシタ５０の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。
【００２３】
ＥＣＢ６０は、ブレーキペダル８５の踏み込みにより加圧されるマスタシリンダ６１と、マスタシリンダ６１の圧力（ブレーキ踏力）に応じて車両に作用させるべき制動力のうちのＥＣＢ６０の分担割合に応じた制動トルクが左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに作用するようにホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂへの油圧を調整するブレーキアクチュエータ６４と、ブレーキアクチュエータ６４を駆動制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という。）６２と、を備える。ブレーキＥＣＵ６２には、マスタシリンダ６１に取り付けられたマスタシリンダ圧センサ６１ａにより検出されるマスタシリンダ圧（ブレーキ踏力Ｆｂ）や左右前輪２９ａ，２９ｂおよび左右後輪３９ａ，３９ｂに設けられた図示しない車輪速センサからの車輪速などが入力されており、ブレーキＥＣＵ６２からはブレーキアクチュエータ６４への駆動信号が出力されている。ブレーキＥＣＵ６２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに制動トルクを作用させると共に必要に応じてＥＣＢ６０の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。
【００２４】
メイン電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット７０には、ステアリングに取り付けられてトランスミッション３４のアップシフトやダウンシフトを指示するアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２からの信号やアクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰなどが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット７０は、上述したように、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ６２と通信ポートを介して接続されており、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ６２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にドライバーがブレーキペダル８５を踏み込んだときに前輪用モータ２４，２６を回生制御してキャパシタ５０を充電する際の動作について説明する。なお、キャパシタ５０に蓄えられた電力は、アクセルペダル８３を踏み込んだときにモータ３６を駆動することにより消費される。図２は、ブレーキペダル８５を踏み込んだときにメイン電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ブレーキペダル８５が踏み込まれたときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
制動時制御ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、前輪用モータ２４，２６の回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌやブレーキ踏力Ｆｂなど制動時の制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、前輪用モータ２４，２６の回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌについては回転位置検出センサ２５，２７により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、ブレーキ踏力Ｆｂについてはマスタシリンダ圧センサ６１ａにより検出されたものをブレーキＥＣＵ６２から通信により入力するものとした。
【００２７】
こうしてデータを入力すると、ブレーキ踏力Ｆｂと前輪油圧ブレーキトルクと後輪油圧ブレーキトルクと回生ブレーキトルクとの関係を予め定めてＲＯＭ７４に記憶させておいたブレーキトルク設定用マップから入力したブレーキ踏力Ｆｂに対応する回生ブレーキトルクを導出して仮回生トルクＴｍｔｍｐとして設定する（ステップＳ１１０）。ブレーキトルク設定用マップの一例を図３に示す。そして、キャパシタ５０を充電してもよい最大許容電力としての入力制限Ｗｉｎを前輪用モータ２４，２６の回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌの和で除して前輪用モータ２４，２６から出力してもよい最大回生トルク（負の値）としてのトルク制限Ｔｍｉｎを計算し（ステップＳ１２０）、設定した仮回生トルクＴｍｔｍｐとトルク制限Ｔｍｉｎのうち大きい方（絶対値としては小さい方）を前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍ＊として設定すると共に設定した前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍ＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１３０）。トルク指令Ｔｍ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、前輪用モータ２４，２６からトルク指令Ｔｍ＊に相当する回生トルクが出力されるようインバータ４２，４４のスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、前輪用モータ２４，２６により回生された電力によりキャパシタ５０が充電される。なお、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎは、キャパシタＥＣＵ５２により実行される図４に例示する充電制御ルーチンにより設定されるが、その説明は後述する。
【００２８】
前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍ＊を設定すると、ブレーキトルク設定用マップから入力したブレーキ踏力Ｆｂに対応する前輪油圧ブレーキトルクを導出して仮前輪油圧ブレーキトルクＴｆｔｍｐとして設定し（ステップＳ１４０）、仮回生トルクＴｍｔｍｐからトルク指令Ｔｍ＊を減じて２倍した値を設定した仮前輪油圧ブレーキトルクＴｆｔｍｐに加えて前輪油圧ブレーキトルクＴｆとして設定すると共に設定した前輪油圧ブレーキＴｆをブレーキＥＣＵ６２に送信する（ステップＳ１５０）。また、ブレーキトルク設定用マップから入力したブレーキ踏力Ｆｂに対応する後輪油圧ブレーキトルクを導出して後輪油圧ブレーキトルクＴｒとして設定すると共に設定した後輪油圧ブレーキＴｒをブレーキＥＣＵ６２に送信して（ステップＳ１６０）、制動時制御ルーチンを終了する。前輪油圧ブレーキトルクＴｆと後輪油圧ブレーキトルクＴｒとを受信したブレーキＥＣＵ６２は、前輪２９ａ，２９ｂに前輪油圧ブレーキトルクＴｆが作用すると共に後輪３９ａ，３９ｂに後輪油圧ブレーキトルクＴｒが作用するようブレーキアクチュエータ６４を駆動制御する。これにより、前輪２９ａ，２９ｂに前輪油圧ブレーキトルクＴｆが作用すると共に後輪３９ａ，３９ｂに後輪油圧ブレーキトルクＴｒが作用する。なお、前輪油圧ブレーキトルクＴｆをブレーキトルク設定用マップから導出した仮前輪油圧ブレーキトルクＴｆｔｍｐに仮回生トルクＴｍｔｍｐからトルク指令Ｔｍ＊を除して２倍した値を加えることによって計算することにより、トルク制限Ｔｍｉｎにより前輪用モータ２４，２６から出力すべき回生トルクが制限されているときでも、車両に作用させる制動力が減少しないようにしている。
【００２９】
次に、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定する処理について説明する。キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎの設定はキャパシタ５０の充電制御となるから、充電制御を含めて入力制限Ｗｉｎの設定について説明する。図４は、キャパシタＥＣＵ５２により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、キャパシタ５０の充電している最中に所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３０】
充電制御ルーチンが実行されると、キャパシタＥＣＵ５２は、まず、温度センサ５８からのキャパシタ５０の温度Ｔｃａｐや電圧センサ５４からのキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐ，電流センサ５６からのキャパシタ５０を流れる電流Ｉｃａｐなどキャパシタ５０の充電制御に必要なデータを入力し（ステップＳ２００）、入力したキャパシタ５０の温度Ｔｃａｐに基づいてキャパシタ５０の内部抵抗Ｒを設定する（ステップＳ２１０）。キャパシタ５０の内部抵抗Ｒの設定は、実施例では、キャパシタ５０の温度Ｔｃａｐと内部抵抗Ｒとの関係を実験などにより予め求めて内部抵抗設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、キャパシタ５０の温度Ｔｃａｐが与えられると記憶しているマップから対応する内部抵抗Ｒを導出することにより行なうものとした。内部抵抗設定用マップの一例を図５に示す。
【００３１】
こうして内部抵抗Ｒを設定すると、設定した内部抵抗Ｒに電流Ｉｃａｐを乗じてキャパシタ５０の内部抵抗Ｒに基づく電圧降下による電圧（降下電圧）Ｖｄｒを計算すると共に（ステップＳ２２０）、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐから計算した降下電圧Ｖｄｒを減じてキャパシタ５０の実効電圧Ｖｒｅａｌを計算する（ステップＳ２３０）。そして、実効電圧Ｖｒｅａｌとキャパシタ５０の目標電圧Ｖ＊とを比較すると共に（ステップＳ２４０）、端子間電圧Ｖｃａｐと目標電圧Ｖ＊より若干高い許容電圧Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ２５０）。ここで、目標電圧Ｖ＊は、キャパシタ５０の上限電圧（耐圧）より低く、モータ３６にその性能を十分に発揮させることができる電力を供給することができる電圧として設定されるものであり、例えばキャパシタ５０の上限電圧が９００Ｖのときには７５０Ｖが用いられる。このとき、許容電圧Ｖｒｅｆとしては、例えば８００Ｖが用いられる。
【００３２】
実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊より小さく且つ端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆより小さいときには、キャパシタ５０の定格値としての最大入力可能電力Ｗｓｅｔを入力制限Ｗｉｎとして設定して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。これにより、前輪用モータ２４，２６の性能を十分に発揮させて車両の運動エネルギを電力として回生してキャパシタ５０を充電することができる。実効電圧Ｖｒｅａｌは目標電圧Ｖ＊より小さいが、端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆに至ると、端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆで維持されるようフィードバック制御により設定される電力を入力制限Ｗｉｎとして設定して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。フィードバック制御としては、端子間電圧Ｖｃａｐと許容電圧Ｖｒｅｆとの差分が打ち消されるように比例項や積分項を設定することにより行なうことができる。これにより、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆを超えて高くなるのを抑制することができる。実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至ると、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎに値０を設定して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。これにより、キャパシタ５０の充電の終了後の端子間電圧Ｖｃａｐを目標電圧Ｖ＊とすることができ、モータ３６にその性能を十分に発揮させる電力を供給することができる。
【００３３】
図６は、図４の充電制御ルーチンにより設定された入力制限Ｗｉｎを用いてキャパシタ５０を充電しているときの端子間電圧Ｖｃａｐと実効電圧Ｖｒｅａｌの時間変化の一例を示す説明図である。図示するように、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐは、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内で前輪用モータ２４，２６が回生制御されてキャパシタ５０に蓄電されるために電圧が高くなり、そのうち目標電圧Ｖ＊を超える。このとき、実効電圧Ｖｒｅａｌは、キャパシタ５０の内部抵抗Ｒによる電圧降下により、目標電圧Ｖ＊には至っていない。キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐは、その後も上昇するが、許容電圧Ｖｒｅｆに至ると、端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆで維持されるようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎが調整される結果、端子間電圧Ｖｃａｐは許容電圧Ｖｒｅｆで維持されてキャパシタ５０の充電が継続される。実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至ると、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎに値０が設定されるため、キャパシタ５０の充電は終了し、端子間電圧Ｖｃａｐは目標電圧Ｖ＊となる。
【００３４】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、キャパシタ５０の内部抵抗Ｒに基づく電圧降下分の降下電圧Ｖｄｒを計算すると共にキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐから計算した降下電圧Ｖｄｒを減じて実効電圧Ｖｒｅａｌを計算し、この実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至ったときにキャパシタ５０の充電を終了するようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定することにより、キャパシタ５０の充電を終了した後の端子間電圧Ｖｃａｐを目標電圧Ｖ＊とすることができる。これにより、その後にアクセルペダル８３が踏み込まれたときに、モータ３６にその性能を十分に発揮させることができる電力を供給することができる。しかも、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆに至ったときには端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆで維持されるようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定するから、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆを超えるのを抑制することができ、キャパシタ５０に予期しない高電圧が作用してキャパシタ５０を破損させることを抑止することができる。また、キャパシタ５０の温度Ｔｃａｐに基づいてキャパシタ５０の内部抵抗Ｒを設定するから、より適正な内部抵抗Ｒを設定することができ、より正確に実効電圧Ｖｒｅａｌを目標電圧Ｖ＊にすることができる。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車両に制動力を作用させるために前輪用モータ２４，２６を回生制御してキャパシタ５０を充電する際に図４の充電制御ルーチンによる処理を実行するものとしたが、車両に制動力を作用させるか否かに拘わらず、モータ３６を回生制御してキャパシタ５０を充電する際にも図４の充電制御ルーチンによる処理を実行するものとしてもよい。この場合、設定されたキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータ３６を駆動制御すればよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、キャパシタ５０の温度Ｔｃａｐと内部抵抗設定用マップとを用いてキャパシタ５０の内部抵抗Ｒを設定するものとしたが、こうした内部抵抗設定用マップを用いずにキャパシタ５０の内部抵抗Ｒを設定するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、実効電圧Ｖｒｅａｌは目標電圧Ｖ＊より小さいが端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆに至ったときには、端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆで維持されるようフィードバック制御により設定される電力をキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎとして設定するものとしたが、フィードフォワード制御により端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆで維持されるように入力制限Ｗｉｎとして設定するものとしてもよいし、フィードバック制御やフィードフォワード制御を用いることなく端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆで維持されるように入力制限Ｗｉｎとして設定するものとしてもよい。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りが可能な蓄電装置としてキャパシタ５０のみを備えるものとしたが、キャパシタ５０以外に二次電池を搭載するものとしても構わない。
【００３９】
実施例では、レース用のハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、一般の公道を走行するハイブリッド自動車に本発明を適用してもよい。
【００４０】
実施例では、前輪に取り付けられたインホイールモータとしての前輪用モータ２４，２６と、エンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ３６と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りが可能なキャパシタ５０とを備えるハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、発電可能な電動機と、この電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタとを備える構成であれば、自動車に限定されるものではなく、如何なる構成（例えば、蓄電装置）にも本発明を適用することができる。
【００４１】
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本発明の車両に対しては、実施例では、前輪用モータ２４，２６やモータ３６が「電動機」に相当し、キャパシタ５０が「キャパシタ」に相当し、電圧センサ５４が「電圧検出手段」に相当し、制動力を作用させるために前輪用モータ２４，２６を回生制御してキャパシタ５０を充電するときには、キャパシタ５０の内部抵抗Ｒに基づく電圧降下分の降下電圧Ｖｄｒを計算すると共にキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐから計算した降下電圧Ｖｄｒを減じて実効電圧Ｖｒｅａｌを計算し、この実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至るまではキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆを上限とした電圧となるようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定し、実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至ったときには値０を入力制限Ｗｉｎに設定する処理として図４の充電制御ルーチンを実行するキャパシタＥＣＵ５２と設定した入力制限Ｗｉｎの範囲内で前輪用モータ２４，２６を回生制御する図２の制動時制御ルーチンを実行するメイン電子制御ユニット７０とが「制御手段」に相当する。また、前輪用モータ２４，２６が「前輪用電動機」に相当し、モータ３６が「後輪用電動機」に相当する。さらに、エンジン３２が「内燃機関」に相当する。本発明の蓄電装置に対しては、実施例では、前輪用モータ２４，２６が「発電機」に相当し、キャパシタ５０が「キャパシタ」に相当し、電圧センサ５４が「電圧検出手段」に相当し、制動力を作用させるために前輪用モータ２４，２６を回生制御してキャパシタ５０を充電するときには、キャパシタ５０の内部抵抗Ｒに基づく電圧降下分の降下電圧Ｖｄｒを計算すると共にキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐから計算した降下電圧Ｖｄｒを減じて実効電圧Ｖｒｅａｌを計算し、この実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至るまではキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆを上限とした電圧となるようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定し、実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至ったときには値０を入力制限Ｗｉｎに設定する処理として図４の充電制御ルーチンを実行するキャパシタＥＣＵ５２と設定した入力制限Ｗｉｎの範囲内で前輪用モータ２４，２６を回生制御する図２の制動時制御ルーチンを実行するメイン電子制御ユニット７０とが「制御手段」に相当する。
【００４２】
ここで、本発明の車両において、「電動機」としては、インホイールモータとして構成された前輪用モータ２４，２６や同期発電電動機として構成されたモータ３６などに限定されるものではなく、キャパシタ５０を充電するための電力を生じるものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「キャパシタ」としては、電気二重層キャパシタとして構成されたキャパシタ５０に限定されるものではなく、蓄電可能なものであれば如何なるタイプのキャパシタとしても構わない。「電圧検出手段」としては、電圧センサ５４に限定されるものではなく、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐを検出可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、キャパシタＥＣＵ５２とメイン電子制御ユニット７０とを組み合わせたものに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットとしても構わない。また、「制御手段」としては、制動力を作用させるために前輪用モータ２４，２６を回生制御してキャパシタ５０を充電するときには、キャパシタ５０の内部抵抗Ｒに基づく電圧降下分の降下電圧Ｖｄｒを計算すると共にキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐから計算した降下電圧Ｖｄｒを減じて実効電圧Ｖｒｅａｌを計算し、この実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至るまではキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが許容電圧Ｖｒｅｆを上限とした電圧となるようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定し、実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至ったときには値０を入力制限Ｗｉｎに設定し、設定した入力制限Ｗｉｎの範囲内で前輪用モータ２４，２６を回生制御するものに限定されるものではなく、内部抵抗設定用マップを用いずに設定したキャパシタ５０の内部抵抗Ｒに基づく降下電圧Ｖｄｒにより得られる実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至るようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定して前輪用モータ２４，２６を制御するものとしたり、車両に制動力を作用させるか否かに拘わらず、モータ３６を回生制御してキャパシタ５０を充電する際にもキャパシタ５０の内部抵抗Ｒに基づく降下電圧Ｖｄｒにより得られる実効電圧Ｖｒｅａｌが目標電圧Ｖ＊に至るようキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定してモータ３６を制御するものとしたりするなど、電動機を回生駆動してキャパシタを充電するときには、キャパシタの端子間電圧とキャパシタの充電時における抵抗成分による電圧降下分の電圧である降下電圧とに基づいてキャパシタの実効的な電圧である実効電圧を演算すると共にこの演算した実効電圧が目標電圧に至るよう電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。本発明の蓄電装置において、「発電機」としては、インホイールモータとして構成された前輪用モータ２４，２６に限定されるものではなく、キャパシタ５０を充電するための電力を生じるものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「キャパシタ」や「電圧検出手段」や「制御手段」については、本発明の車両と同様である。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４３】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、車両や蓄電装置の製造産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例としてのレース用に開発されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】メイン電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】ブレーキトルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】キャパシタＥＣＵ５２により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】内部抵抗設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】キャパシタ５０を充電しているときの端子間電圧Ｖｃａｐと実効電圧Ｖｒｅａｌの時間変化の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
２０  ハイブリッド自動車、２１  前輪駆動系、２４，２６  前輪用モータ、２５，２７  回転位置検出センサ、２９ａ，２９ｂ  前輪、３１  後輪駆動系、３２  エンジン、３３  クランクシャフト、３４  トランスミッション、３６  モータ、３７  回転位置検出センサ、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  後輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４２，４４，４６  インバータ、５０  キャパシタ、５２  キャパシタ用電子制御ユニット（キャパシタＥＣＵ）、５４  電圧センサ、５６  電流センサ、５８  温度センサ、６０  電子制御式油圧ブレーキユニット（ＥＣＢ）、６１  マスタシリンダ、６１ａ  マスタシリンダ圧センサ、６２  ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、６４  ブレーキアクチュエータ、６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂ  ホイールシリンダ、７０  メイン電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８１  アップスイッチ、８２  ダウンスイッチ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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