JP2007282357A - 車両駆動用電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】スリップ発生後のグリップ時にバッテリへの逆流エネルギが低減された車両駆動用電源システムを提供する。
【解決手段】車両駆動用電源システムは、バッテリＢと、昇圧コンバータ１２と、キャパシタ４０と、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２との間に設けられ、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２との接続及び切離しを行なう接続部と、昇圧コンバータ１２および接続部の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、車輪にスリップが発生した場合には、接続部を切離した後昇圧コンバータ１２に対する電圧指令値を変更する。接続部は、キャパシタ４０に対する充電方向を順方向とするダイオードＤ９と、ダイオードＤ９と並列接続され、制御装置３０によって導通制御が行なわれるＩＧＢＴ素子Ｑ９とを含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両駆動用電源システムに関し、特に、蓄電装置として二次電池とキャパシタとを搭載する車両駆動用電源システムに関する。

駆動力源としてモータを備える電気自動車およびハイブリッド車両が近年注目されている。これらの車両のなかには、アクセルペダル操作、車速等が考慮され車両に必要とされるトルクが算出される車両もある。特開２００５−５１８５０号公報（特許文献１）は、段差の乗り越え時等に駆動輪のスリップが発生した際にモータに過大電流が流れるのを防止するために、スリップ発生時にトルク制限を行なう技術について開示している。
特開２００５−５１８５０号公報

段差の乗り越え時等のスリップ発生後に着地により車輪が路面にグリップすると、スリップ時に持ち出されるバッテリからのエネルギが、グリップ時のモータ回転数の急変によりバッテリに逆流する可能性がある。このような逆流エネルギは、たとえばバッテリの温度上昇の原因となり、少ないほうが望ましい。

この発明の目的は、スリップ発生後のグリップ時にバッテリへの逆流エネルギが低減された車両駆動用電源システムを提供することである。

この発明は、要約すると、車両駆動用電源システムであって、二次電池と、二次電池と共にモータ駆動用インバータに電力供給を行なうキャパシタと、キャパシタとモータ駆動用インバータの電源ラインとの間に設けられ、キャパシタの接続及び切離しを行なう接続部と、接続部の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、車輪にスリップが発生した場合には、接続部に切離し指示を出力する。

好ましくは、二次電池が一方側に接続され、他方側にモータ駆動用インバータの電源ラインが接続される電圧変換器をさらに備え、制御装置は、車輪にスリップが発生した場合には、接続部に切離し指示を出力した後に電圧変換器に対する電圧指令値を変更する。

より好ましくは、制御装置は、接続部に切離し指示を出力した後、車輪がグリップし、かつトルク要求が増大したときに、接続部に対して接続指示を出力する。

好ましくは、接続部は、キャパシタに対する充電方向を順方向とするダイオードと、ダイオードと並列接続され、制御装置によって導通制御が行なわれるトランジスタとを含む。

好ましくは、制御装置は、スリップを検出するとモータのトルク指令値を低減させ、低減させたトルク指令値とモータの回転数から電圧指令値を求める。

この発明によれば、過電流によるバッテリへの影響を抑えると共に、車両のエネルギ効率が改善される。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。
図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、キャパシタ４０と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、制御装置３０とを含む。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を介して車輪２を駆動する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合され、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。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。

車両１００は、さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２をそれぞれ検知するレゾルバ５２，５４を含む。

車両１００は、さらに、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に直列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒ１とを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

車両１００は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。

バッテリＢとしては、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の二次電池を用いることができる。

車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される平滑用コンデンサＣ１と、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する電圧センサ２１と、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する平滑用コンデンサＣ２と、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する電圧センサ１３と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続されるディスチャージ用抵抗Ｒ２と、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流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１４とを含む。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオード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。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２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から伝達される機械的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昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

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、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオード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、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

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の接続ノードに接続される。

車両１００は、さらに、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続されるインバータ１４Ａと、昇圧コンバータ１２による昇圧後の電力を蓄積するキャパシタ４０と、電源ラインＰＬ２にキャパシタ４０の一方電極を接続するシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰと、接地ラインＳＬにキャパシタ４０の他方電極を接続するシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＧとを含む。

車両１００は、負荷であるインバータ１４，１４Ａに接続された電源ラインＰＬ２とキャパシタ４０の電極との間にシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰと直列に接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ９と、電源ラインＰＬ２からキャパシタ４０の正電極に向かう向きを順方向としてＩＧＢＴ素子Ｑ９に並列接続されるダイオードＤ９とをさらに備える。ＩＧＢＴ素子Ｑ９のエミッタは、電源ラインＰＬ２に接続され、そのコレクタは、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰと接続される。

図示しないが、ＩＧＢＴ素子Ｑ９、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＧ，Ｃ−ＳＭＲＰも、制御装置３０から与えられる制御信号に応じて導通／非導通状態が制御される。

車両１００は、さらに、キャパシタ４０の端子間の電圧ＶＣを測定する電圧センサ４４と、キャパシタ４０に流れる電流ＩＣを検知する電流センサ４６と、キャパシタ４０の温度ＴＣを検知する温度センサ４５とを含む。

インバータ１４Ａは車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４Ａ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昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４Ａは、Ｕ相アーム１５Ａと、Ｖ相アーム１６Ａと、Ｗ相アーム１７Ａとを含む。Ｕ相アーム１５Ａ，Ｖ相アーム１６ＡおよびＷ相アーム１７Ａは、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム１５Ａ，Ｖ相アーム１６ＡおよびＷ相アーム１７Ａの各構成は、Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７とそれぞれ同様であり、詳細な説明は繰返さない。

制御装置３０は、アクセル開度Ａｃｃ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２およびモータ電流値と、電圧ＶＢ，ＶＨ，ＶＣ、電流ＩＢ，ＩＣの各値と、起動信号ＩＧとを受ける。そして制御装置３０は、アクセル開度Ａｃｃおよびモータ回転数からトルク指令値を算出すると共に、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示、降圧指示および動作禁止指示を出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２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昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ１４Ａに対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示と、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昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示とを出力する。

バッテリＢとして用いられる「二次電池」は、たとえば、正極にニッケル、負極に水素吸蔵合金、水酸化カリウム水溶液を主成分とする電解液を使用するニッケル水素電池や、正極に遷移金属酸化型リチウム化合物、負極に炭素、電解液にリチウム塩を用いたリチウムイオン電池等のように、電気を化学的に蓄える高エネルギ密度型の蓄電装置である。

一方、「キャパシタ」は、たとえば電解液中のイオンを多数の細孔を持つ電極に吸着させることで充電するコンデンサであり、電荷を物理的に蓄える高出力型の蓄電装置である。

具体的には、キャパシタ４０は、平滑用コンデンサＣ２よりも容量が大きい蓄電装置であり、たとえば直列接続される複数の電気二重層コンデンサ４２とその間に接続されるフューズ４３とを含む。なお、電気二重層コンデンサは、１セル当たりの耐圧が２．５〜２．７Ｖ程度であるので、昇圧コンバータ１２が出力する３００〜６５０Ｖ程度の電圧に用いるためには各セルに電圧を分担させるために複数の電気二重層コンデンサ４２のセルを直列に接続して用いる必要がある。

従来は、昇圧コンバータ１２の出力電圧のリップルを平滑化するのに十分な程度の容量、たとえば数千μＦの平滑用コンデンサＣ２のみを搭載していたが、これと並列に容量が、たとえば０．５〜２．０Ｆ程度のキャパシタ４０をさらに搭載する。

これにより、たとえばエンジンを停止させてモータジェネレータのみで走行するＥＶ走行時において追越しをするために急加速を行なおうとした場合に、モータジェネレータＭＧ２が車輪を回転させるパワーを増加しつつ、さらにこれと並行してキャパシタ４０で補填されるパワーでモータジェネレータＭＧ１を回転させてエンジン４を始動し、エンジン４によって発生されるパワーをさらに加速パワーに加えることが可能となる。つまりキャパシタ４０は瞬時における出力可能パワーがバッテリＢに比べると大きいので、キャパシタ４０によってバッテリＢの電力を補うことにより加速応答性をさらに改善することができる。

図１に示される車両駆動用電源システムは、要約すると、バッテリＢと、バッテリＢが一方側に接続され、他方側にモータ駆動用インバータ１４，１４Ａが接続される昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２の他方側にモータ駆動用インバータ１４，１４Ａと共に接続されるキャパシタ４０と、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２との間に設けられ、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２との接続及び切離しを行なう接続部と、昇圧コンバータ１２および接続部の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、車輪にスリップが発生した場合には、接続部に切離し指示を出力した後に昇圧コンバータ１２に対する電圧指令値を変更する。

より好ましくは、制御装置３０は、接続部のＩＧＢＴ素子Ｑ９に切離し指示を出力した後、車輪２がグリップし、かつトルク要求が増大したときに、接続部のＩＧＢＴ素子Ｑ９に対して接続指示を出力する。

この接続部は、キャパシタ４０に対する充電方向を順方向とするダイオードＤ９と、ダイオードＤ９と並列接続され、制御装置３０によって導通制御が行なわれるＩＧＢＴ素子Ｑ９とを含む。

また、制御装置３０は、スリップを検出するとモータのトルク指令値を低減させ、低減させたトルク指令値とモータの回転数から電圧指令値を求める。

キャパシタ４０は、直列接続される複数の電気二重層コンデンサ４２を含む。
図２は、スリップ発生後のグリップ時のエネルギの流れを示した図である。

図２を参照して、スリップで車輪が空転してその後車輪が路面をグリップすると、モータ回転数の急減によって、電流ＩＢ、ＩＣが流れる。モータジェネレータのエネルギは、トルク×回転数で表わされるが、グリップ時には回転数が急減する一方、トルクは急には変えることができないので、バッテリＢから供給されていたエネルギがグリップ時には余剰となり、バッテリＢやキャパシタ４０に電流が逆流する。

バッテリＢのみしか蓄電装置がない構成と比べると、キャパシタ４０が接続されているので、キャパシタ４０にも逆流電流ＩＣが受入れられた結果として、バッテリＢに逆流する電流ＩＢは少なくて済む。

また、制御装置３０は、車輪にスリップが発生した場合には、ＩＧＢＴ素子Ｑ９を切離した後昇圧コンバータ１２に対する電圧指令値を下げる。大容量のキャパシタ４０が高電圧でチャージされているとき昇圧コンバータ１２の昇圧指令値を下げるとキャパシタ４０から不必要な電力がさらに出力され、モータに過大電流が流れたり、グリップ時の逆流電流が大きくなったりするからである。ただし、グリップ時にはＩＧＢＴ素子Ｑ９を切離していても、グリップにより電源ラインＰＬ２の電圧がキャパシタ４０の電圧より高くなればダイオードＤ９を経由してキャパシタ４０にエネルギが吸収される。

図３は、制御装置３０で実行される車両駆動用電源システムの制御プログラムの構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１、図３を参照して、まず、処理が開始されるとステップＳ１においてスリップ判定が行なわれる。後に説明するスリップ発生フラグＦ１が値“１”である場合にはスリップしていると判定されており、逆にこの値が“０”である場合にはスリップが発生していないと判定されている。ステップＳ１においてスリップが発生していないと判定された場合には、ステップＳ２において通常走行処理が行なわれる。この通常走行処理では、トルク指令はアクセル開度Ａｃｃと車速とに応じて決定される。

すなわち、入力されたアクセル開度Ａｃｃとモータ回転数ＭＲＮ２から算出される車速Ｖとに基づいてモータジェネレータＭＧ２から車輪２の駆動軸に出力すべきトルクとしてのトルク指令値ＴＲ２＊を設定する。ここで、トルク指令値ＴＲ２＊の設定は、たとえば、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとトルク指令値ＴＲ２＊との関係を予め求めてマップとして不揮発メモリに記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられたときにマップから対応するトルク指令値ＴＲ２＊を読み出すことにより行なう。

ステップＳ２で通常走行処理が終了すると、ステップＳ７において制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ１のスリップ判定でスリップが発生したと判断されると処理はステップＳ３に進む。

図４は、ステップＳ１で行なわれるスリップ判定処理の処理構造を示したフローチャートである。

図４を参照して、まずステップＳ１１において、回転数ＭＲＮ２に基づいて車輪駆動軸の回転角加速度αを計算する。ここで、回転角加速度αの計算は、実施例では、今回のルーチンで入力された現回転数ＭＲＮ２から前回のルーチンで入力された前回回転数ＭＲＮ２を減じる（ΔＭＲＮ２＝現回転数ＭＲＮ２−前回回転数ＭＲＮ２）ことにより行なう。回転数の時間変化率として示すことができれば、どのような単位を採用するものでも構わない。また、回転角加速度αは、誤差を小さくするために、それぞれ今回のルーチンから過去数回（例えば、３回）に亘って計算された角加速度の平均を用いるものとしても構わない。

続いてステップＳ１２において、制御装置３０は、ステップＳ１１で計算された回転角加速度αが、空転によるスリップが発生したとみなすことのできるしきい値αｓを超えているか否かを判定する。

ステップＳ１２において、回転角加速度αがしきい値αｓを超えていると判定されると、駆動輪が空転してスリップが発生したと判断し、ステップＳ１３において、スリップの発生を示すスリップ発生フラグＦ１を値“１”にセットして、ステップＳ１８において制御が図３のフローチャートに移される。

一方、ステップＳ１２において、回転角加速度αがしきい値αｓを超えていないと判定されると、ステップＳ１４に処理が進み、制御装置３０は、スリップ発生フラグＦ１が値１であるか否かを判定する。

ステップＳ１４において、スリップ発生フラグＦ１が値１でないと判定されると、車輪２にスリップは発生しておらずグリップの状態にあると判断して、ステップＳ１８において制御は図３のフローチャートに移される。

一方、ステップＳ１４において、スリップ発生フラグＦ１が値“１”であると判定されたときには、ステップＳ１５において回転角加速度αが負の値であるか否かが判断され、さらにステップＳ１６においてその状態が所定時間以上継続しているか否かが判断される。

ステップＳ１５において回転角加速度αが負の値でなかった場合、およびステップＳ１６においてα＜０の状態が所定時間より短かった場合には、スリップ発生フラグＦ１が値“１”の状態のままステップＳ１８に処理が進み制御は図３のフローチャートに移される。

一方、ステップＳ１５において回転角加速度αが負の値であり、かつステップＳ１６においてα＜０の状態が所定時間以上継続していたときには、発生したスリップは収束したと判断され、ステップＳ１７に処理が進みスリップ発生フラグＦ１は値“０”にリセットされる。その後、ステップＳ１８に処理が進み制御は図３のフローチャートに移される。

再び図３を参照して、ステップＳ１でスリップ発生フラグＦ１が値“１”であり、処理がステップＳ３に進んだ場合には、キャパシタ４０を電源ラインＰＬ２に接続するＩＧＢＴ素子Ｑ９がオン状態であるか否かが判断される。

なお、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧは、車両起動時に接続されており、ＩＧＢＴ素子Ｑ９は、車両の走行状態に応じて導通される。たとえば、急加速を行なう際には、バッテリＢからだけでなくキャパシタ４０からもエネルギを持ち出すほうがよいのでＩＧＢＴ素子Ｑ９はオン状態に設定される。

ステップＳ３において、ＩＧＢＴ素子Ｑ９がオン状態であった場合には、ステップＳ４に処理が進み、制御装置３０はＩＧＢＴ素子Ｑ９をオフ状態に設定する。

ステップＳ３において、ＩＧＢＴ素子Ｑ９がオン状態でなかった場合およびステップＳ４でＩＧＢＴ素子Ｑ９がオフ状態に設定された場合には、ステップＳ５に処理が進む。

ステップＳ５では、制御装置３０の内部で算出されたトルク指令値ＴＲ２＊を低減させるモータトルク低減指令が行なわれる。スリップ状態でモータ回転数ＭＲＮ２が急上昇したときにトルク指令値がそのままであれば、モータジェネレータＭＧ２で消費されるエネルギは急増する。エネルギ＝トルク×回転数、の関係があるからである。したがって、トルク指令値を低減させることにより、モータジェネレータＭＧ２に過大電流が流れるのが防がれる。

続いて、ステップＳ６において、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対する電圧指令値ＶＨ＊を変更する。昇圧コンバータ１２を搭載する車両駆動用電源装置は、トルク指令値に関連して昇圧コンバータの指令値を変更するので、ステップＳ５でトルク指令値が変更されると、ステップＳ６で昇圧指令値が変更される。ステップＳ６の処理が終了すると、ステップＳ７において制御はメインルーチンに移される。

図５は、トルク指令値と昇圧指令値との関係を示したマップの例である。
図５を参照して、昇圧指令値ＶＨ＊は、モータトルク指令値ＴＲ＊とモータ回転数との関数としてマップ化されている。

波形Ｗ１はモータ回転数が低回転の場合に昇圧指令値ＶＨ＊がどのようにモータトルク指令値ＴＲ＊に基づいて定められるかを示す。波形Ｗ２はモータ回転数が中回転の場合に昇圧指令値ＶＨ＊がどのようにモータトルク指令値ＴＲ＊に基づいて定められるかを示す。波形Ｗ３はモータ回転数が高回転の場合に昇圧指令値ＶＨ＊がどのようにモータトルク指令値ＴＲ＊に基づいて定められるかを示す。

図３のステップＳ６では、ステップＳ５で変更されたトルク指令値に対応する昇圧指令値が図５のマップに基づいて選択され昇圧コンバータ１２が制御される。

図６は、図３のフローチャートに基づいて制御が行なわれた一例を説明するための動作波形図である。

図３、図６を参照して、まず時刻ｔ１において、車輪にスリップが発生する。すると回転加速度αがしきい値αｓを超えステップＳ１においてスリップ発生と反産されスリップ発生フラグＦ１が“０”から“１”に変化する。そしてステップＳ４においてＩＧＢＴ素子Ｑ９がオン状態からオフ状態に変化し、トルク指令値ＴＲ２＊がＸ１からＸ２に向けて低減を開始する。しかし、トルク指令値は、急に変化させると乗り心地や車両の安定性等が悪化するので、急に変化しないように制限がかけられている。このため、モータ回転数ＭＲＮ２が急上昇してからトルク指令値ＴＲ２＊が低減されるまでの間は、昇圧指令値ＶＨ＊はＶＨ０からＶＨ１まで上昇してから低減される。

つまり、時刻ｔ１以前は、図５の点Ｐ１に車両の状態があり、時刻ｔ１のスリップの発生によって車両状態は図５の点Ｐ１から点Ｐ２に遷移する。すなわちモータトルク指令値ＴＲ＊が同じで回転数が中回転から高回転に変化するので、昇圧指令値もＶＨ０からＶＨ１に増加する。

そして、スリップ発生中の回転数が高い状態でトルク指令値ＴＲ２＊がＸ２まで低減された時刻ｔ２では、車両の状態は図５の波形Ｗ３上を点Ｐ２から点Ｐ３まで遷移する。したがって、昇圧指令値ＶＨ＊はＶＨ１からＶＨ２に低下する。

さらに、時刻ｔ３において車輪が路面をグリップしてモータ回転数ＭＲＮ２が減少すると、図５の点Ｐ３から点Ｐ４に車両状態が遷移し、昇圧指令値ＶＨ＊はＶＨ２からＶＨ３に低下する。そして時刻ｔ３から所定時間経過した時刻ｔ４において、スリップ発生フラグＦ１が“０”にリセットされる。

ここで、ＩＧＢＴ素子Ｑ９が時刻ｔ１以降オフ状態に制御されることにより、昇圧コンバータ１２の電圧指令値の変化に追従して電源ラインＰＬ２の電圧も変化しやすくなる。また、ＩＧＢＴ素子Ｑ９がオフ状態であっても、キャパシタ４０の電圧以上の電圧がスリップ発生からグリップ終了する前後に発生した場合には、ダイオードＤ９を経由してエネルギを吸収することが可能である。さらには、ダイオードＤ９の整流作用によって、吸収したエネルギは電源ラインＰＬ２に逆流しないので、バッテリＢにもどってバッテリＢを発熱させることもなく、グリップ後に加速要求等によりトルク要求が増大した場合に制御装置３０がＩＧＢＴ素子Ｑ９を導通させることで効率よく吸収していたエネルギを使用することが可能となる。

なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。

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特許請求の範囲によって示され、特許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。

本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。 スリップ発生後のグリップ時のエネルギの流れを示した図である。 制御装置３０で実行される車両駆動用電源システムの制御プログラムの構造を示すフローチャートである。 ステップＳ１で行なわれるスリップ判定処理の処理構造を示したフローチャートである。 トルク指令値と昇圧指令値との関係を示したマップの例である。 図３のフローチャートに基づいて制御が行なわれた一例を説明するための動作波形図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、１０，１３，２１，４４ 電圧センサ、１１，４６ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，１４Ａ インバータ、１５，１５Ａ Ｕ相アーム、１６，１６Ａ Ｖ相アーム、１７，１７Ａ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、４０ キャパシタ、４２ 電気二重層コンデンサ、４３ フューズ、４５ 温度センサ、５２，５４ レゾルバ、１００ 車両、Ｂ バッテリ、Ｃ システムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ９ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ９ ＩＧＢＴ素子、Ｒ１ 制限抵抗、Ｒ２ ディスチャージ用抵抗、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３，Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧ システムメインリレー。

Claims (5)

1. 二次電池と、
   前記二次電池と共にモータ駆動用インバータに電力供給を行なうキャパシタと、
   前記キャパシタと前記モータ駆動用インバータの電源ラインとの間に設けられ、前記キャパシタの接続及び切離しを行なう接続部と、
   前記接続部の制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、車輪にスリップが発生した場合には、前記接続部に切離し指示を出力する、車両駆動用電源システム。
2. 前記二次電池が一方側に接続され、他方側にモータ駆動用インバータの前記電源ラインが接続される電圧変換器をさらに備え、
   前記制御装置は、車輪にスリップが発生した場合には、前記接続部に切離し指示を出力した後に前記電圧変換器に対する電圧指令値を変更する、請求項１に記載の車両駆動用電源システム。
3. 前記制御装置は、前記接続部に切離し指示を出力した後、車輪がグリップし、かつトルク要求が増大したときに、前記接続部に対して接続指示を出力する、請求項２に記載の車両駆動用電源システム。
4. 前記接続部は、前記キャパシタに対する充電方向を順方向とするダイオードと、
   前記ダイオードと並列接続され、前記制御装置によって導通制御が行なわれるトランジスタとを含む、請求項１に記載の車両駆動用電源システム。
5. 前記制御装置は、前記スリップを検出すると前記モータのトルク指令値を低減させ、低減させた前記トルク指令値と前記モータの回転数から前記電圧指令値を求める、請求項１に記載の車両駆動用電源システム。

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