JP2009248811A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電動機に対する複数の平滑用コンデンサを備える車両において、短時間にシステム起動を完了する。
【解決手段】システム起動時には、エンジンを始動すると共に走行用の動力を出力する２つの前輪用モータや後輪用のモータに対する３つの平滑用コンデンサのうちの後輪用のモータに対する平滑用コンデンサだけを充電した状態でシステム起動を完了し、その後、２つの前輪用モータの逆起電圧とキャパシタ平均電圧との差分がいずれも閾値未満に至ったときに２つの前輪用モータに対するリレーをオンとして２つの前輪用モータの駆動準備を完了する。これにより、システム起動の完了を短時間に行なうことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用の動力を出力する内燃機関と走行用の動力を入出力する複数の電動機とこの複数の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド車およびこうしたハイブリッド車の制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、二つの走行用のモータの各々が平滑用コンデンサと昇圧コンバータとを介してバッテリに接続されているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、各モータに対して個別に昇圧コンバータと平滑コンデンサとを設けることにより、各モータに対して個別に電力供給を行なうことができるようにしている。

また、走行用のモータのインバータとバッテリと接続するモータコネクタに並列に抵抗とプリチャージコネクタとを備え、モータコネクタをオンとする前にプリチャージコネクタをオンとしてインバータの平滑用コンデンサを充電するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２４２３７１号公報 特開平９−１９００３号公報

複数の走行用のモータを備える車両をシステム起動するときに、各モータのインバータに取り付けられた複数の平滑用コンデンサの全てを充電すると、システム起動の完了に時間を要する場合がある。特に、レース用の車両では、システム起動をできる限り短時間に完了することができるのが望ましい。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、複数の電動機に対する複数の平滑用コンデンサを備える車両において、短時間にシステム起動を完了することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
走行用の動力を出力する内燃機関と、走行用の動力を入出力する複数の電動機と、該複数の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車であって、
前記複数の電動機の各々の前記蓄電手段側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数の電動機用リレーと、
前記複数の電動機用リレーより前記複数の電動機側に取り付けられた複数の平滑用コンデンサと、
システム起動時には、前記内燃機関を始動すると共に前記複数の平滑用コンデンサのうちの一部の平滑用コンデンサのみが充電されるよう該一部の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御してシステム起動を完了し、該システム起動の完了後に前記複数の平滑用コンデンサのうち未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が前記蓄電手段側に接続されるよう該未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、システム起動時には、内燃機関を始動すると共に複数の平滑用コンデンサのうちの一部の平滑用コンデンサのみが充電されるようこの一部の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御してシステム起動を完了する。これにより、システム起動を短時間に完了することができる。そして、システム起動の完了後に複数の平滑用コンデンサのうち未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が蓄電手段側に接続されるよう未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御する。これにより、未充電の平滑用コンデンサを充電して全ての電動機を駆動できる状態にすることができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、走行に伴って前記未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機からの逆起電圧が前記蓄電手段の端子間電圧を含む所定電圧範囲内に至ったときに該未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が該電動機に対応する電動機用リレーにより前記蓄電手段側に接続されるよう該電動機用リレー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、未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーの接続時に電圧が大きく異なることによる不都合、例えば突入電流が流れるなどの不都合を回避することができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記蓄電手段の正極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の正極側端子に接続される正極用接続部材と、前記蓄電手段の負極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の負極側端子に接続される負極用接続部材と、前記蓄電手段の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を行なう電源用リレーと、を備え、前記複数の電動機用リレーは、前記複数の電動機の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を前記複数の電動機毎に行なうよう接続されてなる、ものとすることもできる。

こうした正極用接続部材と負極用接続部材とを備える態様の本発明のハイブリッド車において、抵抗とリレーとからなり、前記電源用リレーに対して並列に接続されてなるプリチャージ用リレー回路を備え、前記制御手段は、システム起動時には、前記プリチャージ用リレー回路におけるリレーをオンすることにより前記一部の平滑用コンデンサを充電する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、突入電流を生じることなく一部の平滑用コンデンサを充電することができる。

また、正極用接続部材と負極用接続部材とを備える態様の本発明のハイブリッド車において、前記電源用リレーは、前記蓄電手段の正極または負極の一方の電極と前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち該一方の電極に接続される接続部材との接続と接続の解除を行なうリレーであり、前記電動機用リレーは、前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち前記一方の電極に接続される接続部材とは異なる他方の接続部材と前記複数の電動機側の各々の正極側端子および負極側端子のうち前記他方の接続部材に接続される端子との接続と接続の解除を行なうリレーである、ものとすることもできる。こうすれば、正極用接続部材および負極用接続部材の双方に対する電気的な接続を解除することができるものに比して体格を小さくすることができ、小型化を図ることができる。しかも、システムオフ時には、電源用リレーと複数の電動機用リレーのすべてをオフとすることにより、蓄電手段と複数の電動機との完全な遮断を実現することができる。

さらに、正極用接続部材と負極用接続部材とを備える態様の本発明のハイブリッド車において、前記蓄電手段は複数のキャパシタであり、前記電源用リレーは前記複数のキャパシタの各々の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を行なう複数のリレーである、ものとすることもできる。こうすれば、複数のキャパシタのいずれかに異常が生じても異常が生じたキャパシタを切り離すことにより駆動を確保することができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関からの動力を変速して後輪側に伝達する変速機を備え、前記複数の電動機の１つは、前記変速機を介して前記後輪側に動力を出力する後輪用電動機であり、前記複数の電動機の１つは、前輪側に動力を出力する前輪用電動機であり、前記制御手段は、システム起動時には前記一部の平滑用コンデンサとして前記後輪用電動機に対応する平滑用コンデンサのみが充電されるよう制御する手段である、ものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
走行用の動力を出力する内燃機関と、走行用の動力を入出力する複数の電動機と、該複数の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記複数の電動機の各々の前記蓄電手段側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数の電動機用リレーと、前記複数の電動機用リレーより前記複数の電動機側に取り付けられた複数の平滑用コンデンサと、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
システム起動時には、前記内燃機関を始動すると共に前記複数の平滑用コンデンサのうちの一部の平滑用コンデンサのみが充電されるよう該一部の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御してシステム起動を完了し、該システム起動の完了後に前記複数の平滑用コンデンサのうち未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が前記蓄電手段側に接続されるよう該未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法では、システム起動時には、内燃機関を始動すると共に複数の平滑用コンデンサのうちの一部の平滑用コンデンサのみが充電されるようこの一部の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御してシステム起動を完了する。これにより、システム起動を短時間に完了することができる。そして、システム起動の完了後に複数の平滑用コンデンサのうち未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が蓄電手段側に接続されるよう未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御する。これにより、未充電の平滑用コンデンサを充電して全ての電動機を駆動できる状態にすることができる。

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。

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、図示するように、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にクラッチ３３ａを介して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二つのキャパシタ（第１キャパシタ，第２キャパシタ）５０，５１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。

前輪用モータ２４，２６は、同期発電電動機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およびジャンクボックス５４を介して第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１と電力のやりとりを行なう。即ち、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。

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およびジャンクボックス５４を介して第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１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ている。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いる。

第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１は、例えば電気二重層キャパシタとして構成されており、ジャンクボックス５４を介してインバータ４２，４４，４６に接続されている。

図２は、実施例のハイブリッド自動車２０の電気系の構成の一例を示す構成図である。図示するように、ジャンクボックス５４には、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子に接続されると共に前輪用モータ２４，２６やモータ３６のインバータ４２，４４，４６の正極側端子に接続され導電性材料（例えば銅）により形成された正極用バスバー５４ａと、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の負極側端子に接続されると共に前輪用モータ２４，２６やモータ３６のインバータ４２，４４，４６の負極側端子に接続され導電性材料（例えば銅）により形成された負極用バスバー５４ｂと、正極用バスバー５４ａと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子とに介在するリレー５５、５６と、リレー５５をオンする際に突入電流を回避するためのリレー５５に並列に接続されたリレー５５ａおよび抵抗５５ｂと、負極用バスバー５４ｂと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の負極側端子とに介在するリレー５７ａ，５８ａ，５９ａと、正極用バスバー５４ａと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の正極側端子とに介在するヒューズ５７ｂ，５８ｂ，５９ｂと、が配置されている。このように、電源用のリレー５５，５５ａ，５６については正極側に取り付け、モータ用のリレー５７ａ，５８ａ，５９ａについては負極側に取り付けることにより、全てのリレーをオフすることにより、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１と前輪用モータ２４，２６，モータ３６とを完全に遮断することができる。また、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１には、端子間電圧を検出する電圧センサ５０ａ，５１ａや充電電流を検出する電流センサ５０ｂ，５１ｂ，第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１自体の温度を検出する温度センサ５０ｃ、５１ｃが取り付けられている。前輪用モータ２４，２６やモータ３６のインバータ４２，４４，４６の端子間には平滑用コンデンサ４３，４５，４７が取り付けられており、平滑用コンデンサ４３，４５，４７よりインバータ４２，４４，４６側には端子間電圧を検出する電圧センサ４２ａ，４４ａ，４６ａやインバータ４２，４４，４６への印加電流を検出する電流センサ４２ｂ，４４ｂ，４６ｂが取り付けられている。各電圧センサ５０ａ，５１ａ，４２ａ，４４ａ，４６ａからの電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃｆｒ，Ｖｃｆｌ，Ｖｃｒや各電流センサ５０ｂ，５１ｂ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂからの電流Ｉｃ１，Ｉｃ２，Ｉｆｒ，Ｉｆｌ，Ｉｒ，温度センサ５０ｃ，５１ｃからの温度Ｔｃ１，Ｔｃ２は、モータＥＣＵ４０に入力されている。また、各リレー５５，５５ａ，５６，５７ａ，５８ａ，５９ａはモータＥＣＵ４０からの駆動信号によりオンオフする。なお、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，第１キャパシタ５０や第２キャパシタ５１の端子間電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，充電電流Ｉｃ１，Ｉｃ２，温度Ｔｃ１，Ｔｃ２，平滑用コンデンサ４３，４５，４７の端子間電圧Ｖｃｆｒ，Ｖｃｆｌ，Ｖｃｒ，インバータ４２，４４，４６への印加電流Ｉｆｒ，Ｉｆｌ，Ｉｒなどをメイン電子制御ユニット７０に出力する。また、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。

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。

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。

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。

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、イグニッションスイッチ８０からイグニッション信号、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、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。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、アクセルペダル８３の踏み込み量に応じてエンジン３２の吸入空気量などを調整すると共に第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１に蓄えられた電力を用いて前輪用モータ２４，２６やモータ３６からトルク出力を行ない、ブレーキペダル８５の踏み込み力（踏力）に応じたブレーキトルクをＥＣＢ６０と前輪用モータ２４，２６やモータ３６とから出力し、前輪用モータ２４，２６，モータ３６の回生トルクの出力により得られる回生電力を第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１に蓄える。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０をシステム起動する際の動作について説明する。イグニッションスイッチ８０がオンされると、メイン電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、エンジン３２を始動すると共にモータＥＣＵ４０にモータ３６に対する平滑用コンデンサ４７を充電するための制御信号をモータＥＣＵ４０に送信する。

図３は、モータ３６に対する平滑用コンデンサ４７を充電するための制御信号を受信したモータＥＣＵ４０が実行するプリチャージ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０は、モータ３６に対するリレー５７ａとプリチャージ用リレー５５ａをオンとする（ステップＳ１００）。そして、電圧センサ５０ａからの第１キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃ１と電圧センサ４６ａからの平滑コンデンサ４７の電圧Ｖｃｒを入力すると共に（ステップＳ１１０）、入力した第１キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃ１と平滑用コンデンサ４７の電圧Ｖｃｒとの差が閾値Ｖｒｅｆ１未満に至っているか否かを判定し（ステップＳ１２０）、第１キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃ１と平滑コンデンサ４７の電圧Ｖｃｒとの差が閾値Ｖｒｅｆ１未満に至るまでこうした入力処理と電圧差を閾値Ｖｒｅｆ１と比較する処理を繰り返す。ここで閾値Ｖｒｅｆ１は、平滑用コンデンサ４７の充電がほぼ完了しているか否かを判定するための閾値であり、比較的小さな値を用いることができる。

第１キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃ１と平滑コンデンサ４７の電圧Ｖｃｒとの差が閾値Ｖｒｅｆ１未満に至ると、電源用のリレー５５，５６、即ち第１キャパシタ５０と第２キャパシタ５１に対応するリレー５５，５６をオンとすると共にプリチャージ用リレー５５ａをオフとして（ステップＳ１３０）、プリチャージ完了の制御信号をメイン電子制御ユニット７０に送信して（ステップＳ１４０）、このルーチンを終了する。

プリチャージ完了の制御信号を受信したメイン電子制御ユニット７０は、エンジン３２の始動が完了しているときには直ちにシステム起動を完了し、エンジン２２が始動していないときにはエンジン２２の始動が完了するのを待ってシステム起動を完了し、走行を許可する。このとき、ハイブリッド自動車２０は、前輪用モータ２４，２６に対する平滑用コンデンサ４３，４５は充電されていないため、前輪用モータ２４，２６は駆動することができないが、エンジン３２からの動力とモータ３６からの動力により走行することができる。

次に、システム起動を完了した後に前輪用モータ２４，２６を駆動できる状態にする際の動作について説明する。図４は、システム起動を完了した後に前輪用モータ２４，２６に対するリレー５８ａ，５９ａをオンとして前輪用モータ２４，２６を駆動できる状態とするためにモータＥＣＵ４０により実行される前輪用リレー接続制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ２５，２７からの信号に基づいて演算された前輪用モータ２４，２６の回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌや電圧センサ５０ａ，５１ａからの第１キャパシタ５０，第２キャパシタ５１の電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２を入力し（ステップＳ２００）、第１キャパシタ５０，第２キャパシタ５１の電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の平均であるキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅを計算すると共に（ステップＳ２１０）、回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌに基づいて前輪用モータ２４，２６の逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌを求め（ステップＳ２２０）、求めた逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分がいずれも閾値Ｖｒｅｆ２未満であるか否かを判定し（ステップＳ２３０）、逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分の少なくとも一方が閾値Ｖｒｅｆ２以上のときには、ステップＳ２００に戻り、ステップＳ２００〜Ｓ２３０の処理を実行する。なお、平滑用コンデンサ４３，４５は、前輪用モータ２４，２６の逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌにより充電される。ここで、逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌは、予め実験などにより回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌと逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとの関係を求めて逆起電圧導出用マップとしてモータＥＣＵ４０の図示しないＲＯＭに記憶しておき、回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌが与えられるとマップから対応する逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌを導出することにより求めるものとした。また、閾値Ｖｒｅｆ２は、リレー５８ａ，５９ａをオンとしたときに前輪用モータ２４，２６側や第１キャパシタ５０，第２キャパシタ５１側に過大な電流が流れない程度の電圧として設定されるものであり、第１キャパシタ５０，第２キャパシタ５１やインバータ４２，４４などの性能などにより定めることができる。

そして、逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分がいずれも閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ると（ステップＳ２３０）、前輪用モータ２４，２６に対するリレー５８ａ，５９ａをオンとし（ステップＳ２４０）、前輪用モータ２４，２６の駆動準備の完了の制御信号をメイン電子制御ユニット７０に送信して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。なお、前輪用モータ２４，２６の駆動準備の完了の制御信号を受信したメイン電子制御ユニット７０は、前輪用モータ２４，２６からの動力の入出力を開始する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、システム起動時には、エンジン２２を始動すると共に走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちのモータ３６に対する平滑用コンデンサ４７だけを充電した状態でシステム起動を完了するから、前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７の全てを充電するまでシステム起動を完了しないものに比して、短時間にシステム起動を完了することができる。また、システム起動後に、前輪用モータ２４，２６の逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分がいずれも閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ったときに、前輪用モータ２４，２６に対するリレー５８ａ，５９ａをオンとして前輪用モータ２４，２６の駆動準備を完了するから、リレー５８ａ，５９ａをオンとしたときに前輪用モータ２４，２６側や第１キャパシタ５０，第２キャパシタ５１側に過大な電流が流れることによる不都合を回避することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、システム起動時には、エンジン２２を始動すると共に走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちのモータ３６に対する平滑用コンデンサ４７だけを充電した状態でシステム起動を完了し、前輪用モータ２４，２６の逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分がいずれも閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ったときに前輪用モータ２４，２６に対するリレー５８ａ，５９ａをオンとして前輪用モータ２４，２６の駆動準備を完了するものとしたが、リレー５８ａ，５９ａに並列にプリチャージ用リレーと抵抗とからなるプリチャージ用回路を取り付け、システム起動時には、エンジン２２を始動すると共に走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちのモータ３６に対する平滑用コンデンサ４７だけを充電した状態でシステム起動を完了し、その後、リレー５８ａ，５９ａに並列に取り付けられたプリチャージ用回路のプリチャージ用リレーをオンとして前輪用モータ２４，２６に対する平滑用コンデンサ４３，４５を同時にあるいは順に充電して前輪用モータ２４，２６の駆動準備を完了するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、システム起動時には、エンジン２２を始動すると共に走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちのモータ３６に対する平滑用コンデンサ４７だけを充電した状態でシステム起動を完了し、前輪用モータ２４，２６の逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分がいずれも閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ったときに前輪用モータ２４，２６に対するリレー５８ａ，５９ａをオンとして前輪用モータ２４，２６の駆動準備を完了するものとしたが、システム起動時には、エンジン２２を始動すると共に走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちの前輪用モータ２４，２６に対する平滑用コンデンサ４３，４５を充電した状態でシステム起動を完了し、モータ３６の逆起電圧とキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分が閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ったときにモータ３６に対するリレー５７ａをオンとしてモータ３６の駆動準備を完了するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、前輪用モータ２４，２６，モータ３６の３つのモータを第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１に対して並列に接続するものとしたが、２つのモータを第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１に対して並列に接続するものとしてもよく、４つ以上のモータを第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１に対して並列に接続するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の２つのキャパシタを前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対して並列に接続するものとしたが、３つ以上のキャパシタを前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対して並列に接続するものとしてもよく、単一のキャパシタを前輪用モータ２４，２６，モータ３６に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１を前輪用モータ２４，２６，モータ３６に並列に接続するものとしたが、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１に代えて二次電池を前輪用モータ２４，２６，モータ３６に接続するものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、正極用バスバー５４ａと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子とに介在するようリレー５５，５６を取り付けると共に負極用バスバー５４ｂと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の負極側端子とに介在するようリレー５７ａ，５８ａ，５９ａを取り付けるものとしたが、負極用バスバー５４ｂと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の負極側端子とに介在するようリレー５５，５６を取り付けると共に正極用バスバー５４ａと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の正極側端子とに介在するようリレー５７ａ，５８ａ，５９ａを取り付けるものとしてもよい。また、正極用バスバー５４ａと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー５４ｂと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の負極側端子とに介在するようリレー５５，５６を取り付け、正極用バスバー５４ａと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー５４ｂと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の負極側端子とに介在するようリレー５７ａ，５８ａ，５９ａを取り付けるものとしてもよい。更に、正極用バスバー５４ａと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー５４ｂと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の負極側端子とに介在するようリレー５５，５６を取り付け、正極用バスバー５４ａと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の正極側端子とに介在するようリレー５７ａ，５８ａ，５９ａを取り付けたり、正極用バスバー５４ａと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー５４ｂと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の負極側端子とに介在するようリレー５５，５６を取り付け、負極用バスバー５４ｂと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の負極側端子とに介在するようリレー５７ａ，５８ａ，５９ａを取り付けたりしてもよい。

実施例では、本発明を実施するための最良の形態としてハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、ハイブリッド自動車以外の車両の形態としてもよい。また、ハイブリッド車の制御方法の形態としても構わない。

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。実施例では、エンジン３２が「内燃機関」に相当し、前輪用モータ２４，２６やモータ３６が「複数の電動機」に相当し、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１が「蓄電手段」に相当し、リレー５７ａ，５８ａ，５９ａが「複数の電動機用リレー」に相当し、平滑用コンデンサ４３，４５，４７が「複数の平滑用コンデンサ」に相当する。そして、システム起動時にはエンジン３２を始動するメイン電子制御ユニット７０と、リレー５７ａ，プリチャージ用リレー５５ａをオンとして走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちのモータ３６に対する平滑用コンデンサ４７だけを充電してシステム起動を完了し、その後、前輪用モータ２４，２６の逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分がいずれも閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ったときに前輪用モータ２４，２６に対するリレー５８ａ，５９ａをオンとして前輪用モータ２４，２６の駆動準備を完了する図３のプリチャージ制御ルーチンと図４の前輪用リレー接続制御ルーチンとを実行するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。また、正極用バスバー５４ａが「正極用接続部材」に相当し、負極用バスバー５４ｂが「負極用接続部材」に相当し、リレー５５，５６が「電源用リレー」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「複数の電動機」としては、同期発電電動機として構成された前輪用モータ２４，２６やモータ３６に限定されるものではなく、２つのモータや４つ以上のモータとしてもよく、モータの種類も同期発電電動機に限定されるものではない。「蓄電手段」としては、第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１に限定されるものではなく、単一のキャパシタとしたり、３つ以上のキャパシタとしたり、二次電池とするなど、複数の電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「複数の電動機用リレー」としては、負極用バスバー５４ｂと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の負極側端子とに介在するリレー５７ａ，５８ａ，５９ａに限定されるものではなく、正極用バスバー５４ａと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の正極側端子とに介在する３つのリレーとしたり、正極用バスバー５４ａと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー５４ｂと前輪用モータ２４，２６，モータ３６のインバータ４２，４４，４６の負極側端子とに介在する３つのリレーとするなど、複数の電動機の各々の蓄電手段側への電気的な接続および接続の解除を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「複数の平滑用コンデンサ」としては、平滑用コンデンサ４３，４５，４７に限定されるものではなく、複数の電動機用リレーより複数の電動機側に取り付けられた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、メイン電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０との組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、システム起動時には、エンジン３２を始動すると共にリレー５７ａ，プリチャージ用リレー５５ａをオンとして走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちのモータ３６に対する平滑用コンデンサ４７だけを充電してシステム起動を完了し、その後、前輪用モータ２４，２６の逆起電圧Ｖｒ，Ｖｌとキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分がいずれも閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ったときに前輪用モータ２４，２６に対するリレー５８ａ，５９ａをオンとして前輪用モータ２４，２６の駆動準備を完了するものに限定されるものではなく、システム起動時には、エンジン２２を始動すると共に走行用の動力を出力する前輪用モータ２４，２６，モータ３６に対する平滑用コンデンサ４３，４５，４７のうちの前輪用モータ２４，２６に対する平滑用コンデンサ４３，４５を充電した状態でシステム起動を完了し、モータ３６の逆起電圧とキャパシタ平均電圧Ｖｃａｖｅとの差分が閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ったときにモータ３６に対するリレー５７ａをオンとしてモータ３６の駆動準備を完了するものとするなど、システム起動時には、内燃機関を始動すると共に複数の平滑用コンデンサのうちの一部の平滑用コンデンサのみが充電されるようこの一部の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御してシステム起動を完了し、システム起動の完了後に複数の平滑用コンデンサのうち未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が蓄電手段側に接続されるよう未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレー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。「正極用接続部材」としては、導電性材料により形成された正極用バスバー５４ａに限定されるものではなく、蓄電手段の正極に接続されると共に複数の電動機側の各々の正極側端子に接続されて導電性を有するものであれば如何なるものとしても構わない。「負極用接続部材」としては、導電性材料により形成された負極用バスバー５４ｂに限定されるものではなく、蓄電手段の負極に接続されると共に複数の電動機側の各々の負極側端子に接続されて導電性を有するものであれば如何なるものとしても構わない。「電源用リレー」としては、正極用バスバー５４ａと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子とに介在するリレー５５，５６に限定されるものではなく、負極用バスバー５４ｂと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の負極側端子とに介在する２つのリレーとしたり、正極用バスバー５４ａと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー５４ｂと第１キャパシタ５０および第２キャパシタ５１の負極側端子とに介在する２つのリレーとするなど、蓄電手段の正極用接続部材および負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。

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。

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。

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

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の電気系の構成の一例を示す構成図である。 モータＥＣＵ４０により実行されるプリチャージ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 モータＥＣＵ４０により実行される前輪用リレー接続制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

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、３３ａ クラッチ、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、４２ａ，４４ａ，４６ａ，５０ａ，５１ａ 電圧センサ、４２ｂ，４４ｂ，４６ｂ，５０ｂ，５１ｂ 電流センサ、４３，４５，４７ 平滑用コンデンサ、５０ 第１キャパシタ、５１ 第２キャパシタ、５０ｃ，５１ｃ 温度センサ、５４ ジャンクボックス、５５，５５ａ，５６，５７ａ，５８ａ，５９ａ リレー、５５ｂ 抵抗、５７ｂ，５８ｂ，５９ｂ ヒューズ、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、８０ イグニッションスイッチ、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。

Claims (8)

1. 走行用の動力を出力する内燃機関と、走行用の動力を入出力する複数の電動機と、該複数の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車であって、
   前記複数の電動機の各々の前記蓄電手段側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数の電動機用リレーと、
   前記複数の電動機用リレーより前記複数の電動機側に取り付けられた複数の平滑用コンデンサと、
   システム起動時には、前記内燃機関を始動すると共に前記複数の平滑用コンデンサのうちの一部の平滑用コンデンサのみが充電されるよう該一部の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御してシステム起動を完了し、該システム起動の完了後に前記複数の平滑用コンデンサのうち未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が前記蓄電手段側に接続されるよう該未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記制御手段は、走行に伴って前記未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機からの逆起電圧が前記蓄電手段の端子間電圧を含む所定電圧範囲内に至ったときに該未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が該電動機に対応する電動機用リレーにより前記蓄電手段側に接続されるよう該電動機用リレーを制御する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
   前記蓄電手段の正極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の正極側端子に接続される正極用接続部材と、
   前記蓄電手段の負極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の負極側端子に接続される負極用接続部材と、
   前記蓄電手段の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を行なう電源用リレーと、
   を備え、
   前記複数の電動機用リレーは、前記複数の電動機の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を前記複数の電動機毎に行なうよう接続されてなる、
   ハイブリッド車。
4. 請求項３記載のハイブリッド車であって、
   抵抗とリレーとからなり、前記電源用リレーに対して並列に接続されてなるプリチャージ用リレー回路を備え、
   前記制御手段は、システム起動時には、前記プリチャージ用リレー回路におけるリレーをオンすることにより前記一部の平滑用コンデンサを充電する手段である、
   ハイブリッド車。
5. 請求項３または４記載のハイブリッド車であって、
   前記電源用リレーは、前記蓄電手段の正極または負極の一方の電極と前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち該一方の電極に接続される接続部材との接続と接続の解除を行なうリレーであり、
   前記電動機用リレーは、前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち前記一方の電極に接続される接続部材とは異なる他方の接続部材と前記複数の電動機側の各々の正極側端子および負極側端子のうち前記他方の接続部材に接続される端子との接続と接続の解除を行なうリレーである、
   ハイブリッド車。
6. 請求項３ないし５のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
   前記蓄電手段は、複数のキャパシタであり、
   前記電源用リレーは、前記複数のキャパシタの各々の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を行なう複数のリレーである、
   ハイブリッド車。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
   前記内燃機関からの動力を変速して後輪側に伝達する変速機を備え、
   前記複数の電動機の１つは、前記変速機を介して前記後輪側に動力を出力する後輪用電動機であり、
   前記複数の電動機の１つは、前輪側に動力を出力する前輪用電動機であり、
   前記制御手段は、システム起動時には前記一部の平滑用コンデンサとして前記後輪用電動機に対応する平滑用コンデンサのみが充電されるよう制御する手段である、
   ハイブリッド車。
8. 走行用の動力を出力する内燃機関と、走行用の動力を入出力する複数の電動機と、該複数の電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記複数の電動機の各々の前記蓄電手段側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数の電動機用リレーと、前記複数の電動機用リレーより前記複数の電動機側に取り付けられた複数の平滑用コンデンサと、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   システム起動時には、前記内燃機関を始動すると共に前記複数の平滑用コンデンサのうちの一部の平滑用コンデンサのみが充電されるよう該一部の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御してシステム起動を完了し、該システム起動の完了後に前記複数の平滑用コンデンサのうち未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機が前記蓄電手段側に接続されるよう該未充電の平滑用コンデンサに対応する電動機用リレーを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。

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