JP2012214143A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】過電圧保護用の抵抗を設けることなく、高圧直流電力線における過度の電圧上昇を防止することを目的とする。
【解決手段】エンジン２に接続される発電電動機４と、発電電動機４に接続される第１電力変換装置５と、第１電力変換装置５と高圧直流電力線Ｌ１により接続され、高圧直流電力線Ｌ１により伝送される直流電力を交流電力に変換して走行モータ３に出力するとともに、走行モータ３の回生電力を直流電力に変換して高圧直流電力線Ｌ１に出力する第２電力変換装置６と、高圧直流電力線Ｌ１に直接的に接続される主バッテリ７と、高圧直流電力線Ｌ１の電圧が予め設定されている第１閾値を超えた場合に、主バッテリ７への充電が困難であると判断して、発電電動機４を力行動作させて主バッテリ７の充電余剰分を消費させる車両制御装置１１とを具備するハイブリッド車両１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関するものである。

従来、複数の動力源を有するハイブリッド車両として、シリーズハイブリッド方式が知られている。シリーズハイブリッド方式は、エンジンで発電機を駆動し、その発電電力を走行モータの駆動源として活用して走行する方式である。すなわち、この方式では、車輪を回すのは走行モータだけであり、エンジンは発電機を駆動するためにだけ使用される。

このようなシリーズハイブリッド方式の車両においては、エンジンにより発電機が駆動されることにより発生した交流の発電電力は、コンバータにより直流電力に変換され、この直流電力が双方向インバータにより再び交流電力に変換されて走行モータに供給される。上記コンバータと双方向インバータとは高圧直流電力線により接続されており、この高圧直流電力線には高圧バッテリ（例えば、端子電圧３００Ｖ以上６００Ｖ以下）や複数の負荷（車載機器）などが接続されている。

走行モータの力行時には、例えば、発電電力および高圧バッテリからの直流電力が双方向インバータにより交流電力に変換されて走行モータに供給され、走行モータの回生時には交流電力である回生電力が双方向インバータにより直流電力に変換されて高圧バッテリに充電される構成とされている。

ところで、走行モータの回生時において、高圧バッテリの充電率が高い場合、回生電力が高圧バッテリに充電できる電力を上回るおそれがある。このような状態では、双方向インバータから出力される直流電圧が過度に上昇し、双方向インバータとバッテリとをつなぐ高圧直流電力線に接続された機器の耐圧を超えてしまい、機器を故障させてしまう可能性がある。従来、この対策として、例えば、高圧直流電力線に過電圧保護用の抵抗を接続し、抵抗により回生電力の過剰分を消費させることが提案されている（特許文献１参照）。

特開平７−２２２４９８号公報

しかしながら、高圧直流電力線に過電圧保護用の抵抗を設置する方法では、コスト面、車載性の面で好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、過電圧保護用の抵抗を設けることなく、高圧直流電力線における過度の電圧上昇を防止することのできるハイブリッド車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、エンジンと、走行モータと、前記エンジンに接続される発電電動機と、前記発電電動機の発電電力を直流電力に変換して出力するとともに、直流電力を交流電力に変換して前記発電電動機に供給する第１電力変換手段と、前記第１電力変換手段と高圧直流電力線により接続され、前記高圧直流電力線により伝送される直流電力を交流電力に変換して前記走行モータに出力するとともに、前記走行モータの回生電力を直流電力に変換して前記高圧直流電力線に出力する第２電力変換手段と、前記高圧直流電力線に直接的に接続される主バッテリと、前記高圧直流電力線の電圧が予め設定されている第１閾値を超えた場合に、前記主バッテリへの充電が困難であると判断して、前記発電電動機を力行動作させて前記主バッテリの充電余剰分を消費させる制御手段とを具備するハイブリッド車両を提供する。

上記ハイブリッド車両によれば、高圧電流電力線の電圧が予め設定されている第１閾値を超えた場合に、発電電動機により走行モータの回生電力を消費させるので、高圧電流電力線に過電圧保護用の抵抗などを別途設ける必要がなく、簡素な構成により、高圧直流電力線における過度の電圧上昇を防止することができる。

上記ハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記高圧直流電力線の電圧を予め設定されている力行時の目標電圧に一致させるような力行トルク指令を決定するトルク指令決定手段を有し、前記力行時の目標電圧は前記第１閾値とほぼ同じ値であり、前記力行トルク指令に基づいて前記第１電力変換手段が動作することとしてもよい。

このように第１電力変換手段を制御することで、高圧直流電力線の電圧を第１閾値と略同じ値の目標電圧で一定とすることが可能となる。ここで、第１閾値と略同じとは、第１閾値と同値であるか、第１閾値に所定のマージンを加算した値をいう。マージンの持たせ方は設計により決定できるものとし、また、目標電圧は高圧直流電力線に接続されている主バッテリや負荷の耐圧以下に設定される。

上記ハイブリッド車両において、前記主バッテリの状態に応じて前記第１閾値が決定されることとしてもよい。

例えば、高圧直流電力線の電圧が同じであっても、主バッテリに流れる電流は、バッテリの充電率や温度などのバッテリの状態に応じて変化する。したがって、主バッテリに流れる電流が上限値を超えないような高圧直流電力線の電圧を、そのときの主バッテリの状態に応じて決定することで、第１閾値をより適切な値に設定することができ、主バッテリに、より多くの電力を充電することが可能となり、主バッテリを有効に利用することができる。

上記ハイブリッド車両において、前記制御手段は、車速、運転車によるブレーキペダルの操作量、および前記主バッテリの状態の少なくともいずれか一つに基づいて前記力行トルク指令を補正する力行トルク指令補正手段を有し、補正後の力行トルク指令に基づいて前記第１電力変換手段が動作することとしてもよい。

車速およびブレーキペダルの操作量は、走行モータの回生動作に関係しており、車速またはブレーキ操作量を把握することで、回生電力が高圧直流電力線に出力されることを早期に検知できる。また、主バッテリの充電率を把握することで、高圧直流電力線の電圧上昇を早期に予測することができる。したがって、これらの情報に基づいて力行トルク指令を補正することで、高圧直流電力線の電圧が上昇することを見越して、力行トルク指令を先行的に制御することが可能となる。

上記ハイブリッド車両において、前記トルク指令補正手段は、前記主バッテリの充電率と車速とに基づいて補正係数を決定する補正係数決定手段と、前記補正係数決定手段により決定された補正係数とブレーキペダルの操作量とに基づいてトルク補正値を決定するトルク補正値決定手段とを有し、前記トルク指令決定手段により決定された前記力行トルク指令に前記トルク補正値を加算することにより、前記力行トルクを補正することとしてもよい。

ブレーキペダルの操作量は、車速およびバッテリの充電率に比べ、走行モータの回生の有無に直接的に関係する情報であり、回生電力を早期に検出できるとともに、トルク補正値を決める際に重要な情報となる。したがって、トルク指令補正手段を、サブ的な情報である充電率と車速とに基づいて補正係数を決定する補正係数決定手段と、この補正係数とブレーキペダルの操作量とに基づいてトルク補正値を決定するトルク補正値決定手段とに分けることとしている。また、走行モータの回生トルクとブレーキ操作量とを対応付けたテーブルが車両の制御において用いられている場合においては、補正係数とブレーキペダルの操作量とに基づいてトルク補正値を決定することにより、両者の情報の整合を取りやすくすることができる。更に、例えば、車両制御ソフトウェアに実装することを考慮すると、ブレーキペダルの操作量、車速およびバッテリの充電率からなる３つの変数をもつテーブルなどは複雑なことから、トルク補正値を算出する過程を上記のように２段階に分けることで、ソフトウェア実装し易くすることが可能となる。

上記ハイブリッド車両において、前記制御手段は、車速、運転車によるブレーキペダルの操作量、および前記主バッテリの状態の少なくともいずれか一つに基づいて、前記発電電動機を力行動作させるタイミングを決定することとしてもよい。

車速およびブレーキペダルの操作量は、走行モータの回生動作に関係しており、車速およびブレーキ操作量を把握することで、回生電力が高圧直流電力線に出力されることを早期に検知できる。また、主バッテリの充電率を把握しておくことで、高圧直流電力線の電圧上昇を早期に予測することができる。したがって、これらの情報に基づいて高圧直流電力線の電圧が上昇することを見越して、発電電動機を先行的に力行動作させることにより、高圧直流電力線の電圧上昇が急激に過度に上昇することを防止することができる。
例えば、前記制御手段は、前記高圧直流電力線の電圧が予め設定されている第１閾値以下の状態において、前記トルク補正値決定手段によって決定されるトルク補正値が所定の値を超えた場合に、前記発電電動機を力行動作させることとしてもよい。

上記ハイブリッド車両は、前記高圧直流電力線に変圧手段を介して接続される副バッテリを有し、前記制御手段は、前記高圧直流電力線の電圧が予め設定されている第１閾値を超えた場合に、前記変圧手段を作動させて前記走行モータの回生電力の一部を前記副バッテリに充電させることとしてもよい。

このように、副バッテリにも回生電圧を充電させることにより、回生電力の受入先を増やすことができ、回生電力による直流電圧の過度の上昇をより確実に抑制することができる。

上記ハイブリッド車両において、メカブレーキと、ブレーキペダルの操作量に基づいて決定される制動トルクを予め設定されている分配比率に基づいて前記走行モータと前記メカブレーキとに分配する制動トルク分配手段と、前記高圧直流電力線の電圧が予め設定されている所定の閾値を超えた場合、または、前記主バッテリの充電率が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、前記メカブレーキの分配比率が大きくなるように前記走行モータの制動トルク指令および前記メカブレーキの制動トルク指令を補正する制動トルク補正手段とを具備することとしてもよい。

高圧直流電力線の電圧が所定の閾値を超えた場合には、メカブレーキの分配比率を増加させ、走行モータの分配比率を低減させるので、走行モータによる回生電力自体を抑制することができる。これにより、高圧直流電力線に流入する回生電力を低減させることができ、高圧直流電力線の過度の電圧上昇を更に確実にかつ効率的に抑制することが可能となる。また、発電電動機などによる消費電力を少なくすることができる。

本発明によれば、過電圧保護用の抵抗を設けることなく、高圧直流電力線における過度の電圧上昇を防止することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示した図である。 本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法の概略を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る車両制御装置が備える機能のうち、第１電力変換装置に関する制御要素を展開して示した機能ブロック図である。 図３に示した各部によって実行される処理を示したフローチャートである。 直流電圧、バッテリ電流、およびバッテリ充電率の関係を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る車両制御装置の機能ブロック図である。 補正係数テーブルの一例を示した図である。 補正値テーブルの一例を示した図である。 車両制御装置が備える種々の機能のうち、ブレーキペダルが操作された場合に関係する構成要素を示した概略機能ブロック図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示した図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、走行モータ３とを有している。エンジン２には発電電動機４が接続されており、この発電電動機４は第１電力変換装置５により制御される。具体的には、第１電力変換装置５は、発電電動機４の発電電力を直流電力に変換して高圧直流電力線Ｌ１に出力するとともに、高圧直流電力線Ｌ１を伝送される直流電力を交流電力に変換して発電電動機４に供給する。

高圧直流電力線Ｌ１には、走行モータ３を制御する第２電力変換装置６が接続されている。換言すると、第１電力変換装置５と第２電力変換装置６とは高圧直流電力線Ｌ１により接続されている。
第２電力変換装置６は、高圧直流電力線Ｌ１により伝送される直流電力を交流電力に変換して走行モータ３に出力するとともに、走行モータ３の回生電力を直流電力に変換して高圧直流電力線Ｌ１に出力する。走行モータ３は直接または、減速機・ディファレンシャルギア等の機械的な接続装置を介して車輪に接続されている。
高圧直流電力線Ｌ１には主バッテリ７が直接的に、すなわち、主バッテリ７の充放電電流などを制御するための電力変換装置などを介さずに、接続されている。
また、高圧直流電力線Ｌ１には、負荷８が接続されているとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧手段）９を介して、車載の補機（負荷）などに電力を供給するための副バッテリ１０が接続されている。

このような構成において、エンジン２、第１電力変換装置５、第２電力変換装置６、主バッテリ７、およびＤＣ−ＤＣコンバータ９は、車両制御装置１１と通信可能に構成されている。また、高圧直流電力線Ｌ１には電圧を検出するための電圧検出回路１２が設けられており、この電圧検出回路１２により所定の時間間隔で検出される電圧検出値が車両制御装置１１に出力されるようになっている。また、車両制御装置１１は、車両のアクセルペダル（図示略）やブレーキペダル（図示略）と通信可能な構成とされており、運転手によってアクセルペダルやブレーキペダルが操作された場合に、その操作量が検出されて車両制御装置１１に通知されるようになっている。

このようなハイブリッド車両１においては、高圧直流電力線Ｌ１の電圧に基づいて第１電力変換装置５、第２電力変換装置６などが車両制御装置１１により制御される。以下、図２を参照して、本実施形態に係る制御方法について簡単に説明する。

まず、アクセルペダルが運転手によって踏み込まれることにより、走行開始の指示が出されると、最初に主バッテリ７からの直流電力が第２電力変換装置６によって交流電力に変換されて走行モータ３に供給される（図２の時刻ｔ１からｔ２の期間）。主バッテリ７から供給する電力が増加すると、これに伴い高圧直流電力線Ｌ１の電圧（以下、「直流電圧」という。）も低下する。そして、直流電圧が予め設定されている所定の電圧Ａに到達すると（図２の時刻ｔ２）、主バッテリ７からの放電だけでは賄いきれないと判断して、エンジン２および第１電力変換装置５の作動を開始させ、エンジン２により発電電動機４が回転させられることにより発電し、この発電電力が第１電力変換装置５により直流電力に変換されて高圧直流電力線Ｌ１に出力される。

このように、主バッテリ７からの放電電力が、走行モータ３の要求電力量に対して不足する場合には、その不足分が発電電動機４の発電電力によって補われることとなる。また、このとき、車両制御装置１１は、直流電圧が電圧Ａと同値に設定されている目標電圧あるいは電圧Ａよりも多少低めに設定されている目標電圧に一致するように第１電力変換装置５を制御する。これにより、直流電圧は目標電圧で一定に維持される。

次に、ブレーキペダルが踏まれることにより、減速が指示されると、走行モータ３が制動動作を行い、回生電力を発生する（図２の時刻ｔ３）。回生電力は、第２電力変換装置５により直流電力に変換されて、高圧直流電力線Ｌ１に出力され、主バッテリ７が徐々に充電される。ブレーキ操作により充電される電力が増加するにつれて、直流電圧は上昇する。そして、直流電圧が予め設定されている電圧Ａを超えると、車両制御装置１１は、第１電力変換装置５を停止させる。これにより、高圧直流電力線Ｌ１への発電電力の出力は停止される。

そして、回生電力による主バッテリへの充電電流が増加し、直流電圧が電圧Ｂ（第１閾値）に達すると（図２の時刻ｔ４）、車両制御装置１１は、主バッテリ７の電圧が高く、これ以上の主バッテリ７への充電が困難であると判断して、第１電力変換装置５を作動させ、発電電動機４を回生動作させる。これにより、直流電圧が電圧Ｂを超える領域では、発電電動機４により回生電力の余剰分が消費されることとなる（図２の時刻ｔ４からｔ５の期間）。また、このときエンジン２は停止またはガバナ開度が絞られた状態となる。そして、回生電力が徐々に低下し、直流電圧が電圧Ｂ以下となると（図２の時刻ｔ５）、車両制御装置１１は第１電力変換装置５の動作を停止させる。そして、その後においても、車速が徐々に低下することに伴い回生電力も低下し、これにより、主バッテリ７への充電電流が低下することによって直流電圧が低下する（図２の時刻ｔ５からｔ６の期間）。

次に、上述した力行時、回生時における車両制御装置１１の制御方法について図を参照して詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る車両制御装置１１が備える機能のうち、第１電力変換装置５に関する制御要素を展開して示した機能ブロック図である。

車両制御装置１１は、トルク指令決定部（トルク指令決定手段）２１と、トルク指令切替部２２とを有している。トルク指令決定部２１は、発電電動機４が発電機として作動する発電時におけるトルク指令である発電トルク指令を決定する第１処理部３１と、発電電動機４が電動機として作動する力行時におけるトルク指令である力行トルク指令を決定する第２処理部３２と、発電電動機４が非動作のときの非動作トルク指令をゼロとして出力する第３処理部３３とを備えている。

第１処理部３１は、発電時目標電圧Ａ´と直流電圧との差分を算出する減算部４１と、減算部４１からの出力にＰＩ制御を行い発電トルク指令を生成するＰＩ制御部４２と、ＰＩ制御部４２の出力を予め設定されている上下限範囲内に制限して出力するリミッタ４３とを備えている。ここで、発電時目標電圧Ａ´は、電圧Ａと同値であってもよいし、電圧Ａに所定のマージンを持たせた値でもよい。この場合、電圧Ａ＞発電時目標電圧Ａ´とする。マージンをどの程度持たせるかについては任意に設定できるものとする。電圧Ａにマージンを持たせた値を発電時目標電圧Ａ´とすることにより、発電と非動作とが頻繁に切り替えられるハンチングを抑制することができる。

第２処理部３２は、力行時目標電圧Ｂ´と直流電圧との差分を算出する減算部４５と、減算部４５からの出力にＰＩ制御を行い力行トルク指令を生成するＰＩ制御部４６と、ＰＩ制御部４６の出力を予め設定されている上下限範囲内に制限して出力するリミッタ４７とを備えている。ここで、力行時目標電圧Ｂ´は、電圧Ｂと同値であってもよいし、電圧Ｂに所定のマージンを持たせた値でもよい。この場合、電圧Ｂ＜力行時目標電圧Ｂ´とする。マージンをどの程度持たせるかについては任意に設定できるものとする。電圧Ｂにマージンを持たせた値を力行時目標電圧Ｂ´とすることにより、非動作と力行とが頻繁に切り替えられるハンチングを抑制することができる。
トルク指令決定部２１によって決定された発電トルク指令、力行トルク指令、非動作トルク指令は、トルク指令切替部２２に出力される。

トルク指令切替部２２は、直流電圧に基づいて、上記発電トルク指令、力行トルク指令、非動作トルク指令を切り替え、発電電動機トルク指令として第１電力変換装置５に出力する。具体的には、トルク指令切替部２２は、電圧Ａ（例えば、６５０Ｖ）と電圧Ｂ（例えば、７５０Ｖ）とを有し、直流電圧が電圧Ａ以下の場合には、上記発電トルク指令を選択して発電電動機４に発電動作を行わせ、直流電圧が電圧Ｂを超えた場合には、上記力行トルク指令を選択して発電電動機４に力行動作を行わせ、直流電圧が電圧Ａよりも大きく電圧Ｂ以下の場合には非動作トルク指令を選択して発電電動機４を非動作、すなわち、停止させる。

図４は、図３に示した各部によって実行される処理を示したフローチャートである。まず、直流電圧が電圧Ｂを超えるか否かを判定し（ステップＳＡ１）、電圧Ｂを超える場合には、直流電圧と力行時目標電圧Ｂ´との差分を計算し（ステップＳＡ２）、この差分にＰＩ制御を行うことにより力行トルク指令を決定し（ステップＳＡ３）、この力行トルク指令が所定の上下限範囲内とする制限をかけ、発電電動機トルク指令として出力する（ステップＳＡ４）。一方、ステップＳＡ１において、直流電圧が電圧Ｂを超えていなかった場合には、直流電圧が電圧Ａを超えているか判定する（ステップＳＡ５）。この結果、直流電圧が電圧Ａを超えていた場合には、発電電動機トルク指令としてゼロである非動作トルク指令を出力する（ステップＳＡ６）。これにより、発電電動機４は動作停止される。

また、ステップＳＡ５において、直流電圧が電圧Ａを超えていなかった場合には、直流電圧と発電時目標電圧Ａ´との差分を計算し（ステップＳＡ７）、この差分にＰＩ制御を行うことにより発電トルク指令を決定し（ステップＳＡ８）、この発電トルク指令が所定の上下限範囲内とする制限をかけ、発電電動機トルク指令として出力する（ステップＳＡ９）。
そして、車両のスタータキーがオフされることにより、車両制御装置１１が停止されるまで、上記処理を所定の時間間隔で繰り返し実施する（ステップＳＡ１０）。

以上説明してきたように、本実施形態に係るハイブリッド車両１によれば、高圧電流電力線Ｌ１の直流電圧が予め設定されている電圧Ｂ（第１閾値）を超えた場合に、第１電力変換装置５を作動させ、発電電動機４により走行モータの回生電力を消費させる。このように、発電電動機４の力行動作により回生電力を消費させるので、高圧電流電力線Ｌ１に過電圧保護用の抵抗などを別途設ける必要がなく、簡素な構成により、高圧直流電力線Ｌ１における過度の電圧上昇を防止することができる。

なお、本実施形態において、電圧Ａ、電圧Ｂを主バッテリ７の状態に応じて変更することとしてもよい。主バッテリ７の状態としては、例えば、バッテリ温度、バッテリ充電率などが挙げられる。

例えば、電圧Ｂは、主バッテリ７に流れるバッテリ電流の上限値、すなわち、主バッテリ７を構成する二次電池（セル）の特性に基づいて決定されている。ここで、バッテリ電流と直流電圧との関係は、図５に示すように、主バッテリ７の充電率に応じて変化する。すなわち、充電率が高いほど、同じ電流値に対する直流電圧が高くなる。したがって、主バッテリ７の特性から決まる電流上限値に対応する直流電圧を図５に示した充電率とバッテリ電流と直流電圧との関係から求めることにより、上記電圧Ｂを決定することとしてもよい。図５に例示されている特性では、充電率が低い場合には、電圧Ｂは値αに、充電率が高い場合には電圧Ｂは値β（α＜β）に設定される。

また、バッテリ温度やバッテリの劣化度合いが異なると、図５に示した特性の傾きが変化することとなる。この場合も上記充電率の場合と同様に、それぞれの特性において電流上限値に対応する直流電圧を電圧Ｂとして設定することとしてもよい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両について図を参照して説明する。
図６は、本実施形態に係る車両制御装置の機能ブロック図である。図６に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両が上述した第１実施形態と異なる点は、車両制御装置における力行動作の切替タイミングが車速、ブレーキペダルの操作量、主バッテリの状態に応じて決められる点と、第２処理部３２´のＰＩ制御部４６から出力される力行トルク指令が車速、ブレーキペダルの操作量、および主バッテリの状態に基づいて決定される補正量により補正される点である。

以下、図６から図８を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両について詳しく説明する。
図６に示すように、本実施形態に係る車両制御装置は、車速、運転車によるブレーキペダルの操作量（以下「ブレーキ操作量」という。）および主バッテリ７の状態に基づいて力行トルク指令を補正する力行トルク指令補正部（力行トルク指令補正手段）６０を有している。

力行トルク指令補正部６０は、主バッテリ７の充電率と車速とに基づいて補正係数を決定する補正係数決定部（補正係数決定手段）６１と、補正係数決定部６１により決定された補正係数とブレーキペダルの操作量とに基づいて補正値を決定するトルク補正値決定部（トルク補正値決定手段）６２と、補正値を第２処理部３２´のＰＩ制御部４６から出力される力行トルク指令に加算する加算部６３を備えている。

補正係数決定部６１は、例えば、図７に示すように、車速と充電率ＳＯＣと補正係数Ｋとが対応付けられた補正係数テーブルを有している。車速が大きいほど、また、充電率ＳＯＣが高いほど、補正係数Ｋは大きな値に設定される。補正係数決定部６１は、車速と充電率とに対応する補正係数を図７に示した補正係数テーブルから取得し、取得した補正係数をトルク補正値決定部６２に出力する。

トルク補正値決定部６２は、例えば、図８に示すように、ブレーキ操作量と補正係数とトルク補正値とが対応付けられた補正値テーブルを有しており、補正係数決定部６１から入力された補正係数とブレーキ操作量とに対応するトルク補正値を図８に示した補正値テーブルから取得する。取得したトルク補正値は、加算部６３に出力され、第２処理部３２´のＰＩ制御部４６の出力である力行トルク指令に加算される。補正後の力行トルク指令は、リミッタ４７を介してトルク指令切替部２２´に出力される。

また、トルク補正値決定部６２は、補正値テーブルから取得したトルク補正値が予め設定されている所定の閾値（例えば、１０Ｎｍ）以上であった場合には、オンである補正力行信号を、トルク補正値が所定の閾値未満であった場合には、オフである補正力行信号をトルク指令切替部２２´に出力する。
トルク指令切替部２２´は、オンである補正力行信号が入力された場合には、力行トルク指令を発電電動機トルク指令として第１電力変換装置５に出力する。これにより、例えば、直流電圧が電圧Ｂ以下であるために、発電電動機４を力行動作させていないような場合であっても、オンである補正力行信号が入力された場合には、発電電動機４の力行動作を開始させることができる。また、オフである補正力行信号が入力された場合には、トルク指令切替部２２´は、上述した第１実施形態と同様、直流電圧に基づいて力行動作、非動作、発電動作を切り替える。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両によれば、車速、ブレーキ操作量、バッテリ状態などに基づいて、力行トルク指令を補正するとともに、力行動作を開始させるタイミングを決定する。すなわち、車速およびブレーキ操作量は、走行モータの回生動作に関係しており、車速およびブレーキ操作量を把握することで、回生電力が高圧直流電力線Ｌ１に出力されることが早期に検知できる。また、主バッテリ７の充電率を把握しておくことで、高圧直流電力線Ｌ１の電圧上昇を予測することができる。したがって、これらの情報に基づいて直流電圧が上昇することを見越して、力行トルク指令が大きくなる方向に補正するとともに、発電電動機４を先行的に力行動作させることにより、高圧直流電力線Ｌ１の電圧上昇が急激に過度に上昇することを防止することができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両について説明する。上述した第１実施形態では、主バッテリ７に充電できなくなった回生電力の余剰分を、発電電動機を力行動作させることにより消費していた。本実施形態においては、更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧手段）９を作動させて、余剰回生電力を副バッテリ１０へ充電させることとしている。
すなわち、直流電力が電圧Ｂを超えた場合には、発電電動機４を力行動作させるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を作動させて、副バッテリ１０の充電を行う。これにより、回生電力の受入先を増やすことができ、回生電力による直流電圧の過度の上昇をより確実に抑制することができる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両について図９を参照して説明する。本実施形態に係るハイブリッド車両は、上記第１から第３のいずれかの実施形態に加えて、走行モータ３による回生ブレーキに併設されるメカブレーキ（図示略）の制動トルクの比率を増加させることにより、回生出力を低下させる。
以下、本実施形態に係るハイブリッド車両について、上記第１から第３実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図９は、車両制御装置が備える種々の機能のうち、ブレーキペダルが操作された場合に関係する構成要素を示した概略機能ブロック図である。図９に示すように、車両制御装置は、制動トルク分配部（制動トルク分配手段）７１と、制動トルク補正部（制動トルク補正手段）７２とを備えている。
制動トルク分配部７１は、ブレーキペダルの操作量に基づいて車両として要求される制動トルク指令を決定し、この制動トルク指令を予め設定されている分配比率に基づいて走行モータ３とメカブレーキ（図示略）とに分配する。

制動トルク補正部７２は、高圧直流電力線Ｌ１の電圧が予め設定されている所定の閾値Ｃを超えた場合に、メカブレーキの比率が大きくなるように、走行モータ３およびメカブレーキのそれぞれに決定された制動トルク指令を補正する。例えば、制動トルク補正部７２は、走行モータ３およびメカブレーキのそれぞれについて、直流電圧と補正係数とが対応付けられた制動トルク補正テーブルを有している。走行モータ３の補正テーブルでは、直流電圧が所定の電圧Ｃを超えた場合に補正係数Ｋ１が所定の割合で徐々に低下するように設定され、メカブレーキの補正テーブルでは、直流電圧が所定の電圧Ｃを超えた場合に補正係数Ｋ２が所定の割合で徐々に増加するように設定されている。

このような構成によれば、制動トルク分配部７１から出力された走行モータ３およびメカブレーキのそれぞれ制動トルク指令に、直流電圧に応じたそれぞれの補正係数Ｋ１、Ｋ２が乗じられることにより、各制動トルク指令が補正され、補正後の制動トルク指令がメカブレーキおよび走行モータ３のそれぞれに出力される。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両によれば、直流電圧が上昇し、所定の閾値Ｃを超えた場合には、メカブレーキの分配比率を増加させ、走行モータ３の分配比率を低減させる。これにより、直流電圧が増加してきた場合には、走行モータ３による回生電力を抑制でき、高圧直流電力線Ｌ１に出力される回生電力を低減させることができる。この結果、高圧直流電力線Ｌ１の過度の電圧上昇を更に確実にかつ効率的に抑制することが可能となる。

なお、上記例では、直流電圧に基づいて補正係数Ｋ１、Ｋ２を決定していたが、これに代えて、主バッテリ７の充電率に基づいて補正係数Ｋ１、Ｋ２を決定することとしてもよい。この場合に用いられる制動トルク補正テーブルは、図９に示した制動トルク補正テーブルにおいて、横軸を主バッテリの充電率にしたものとなる。例えば、高圧直流電力線Ｌ１の直流電圧は、ふらつきが大きい場合があるが、主バッテリの充電率は比較的緩やかに変化し、ふらつきが少ないため、主バッテリの充電率に基づいて分配比率の補正係数を決定することで、制動トルクの配分精度を高めることができる。

なお、上記第１から第４実施形態に係るハイブリッド車両の技術的特徴は、任意に組み合わせることが可能である。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ 走行モータ
４ 発電電動機
５ 第１電力変換装置
６ 第２電力変換装置
７ 主バッテリ
９ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０ 副バッテリ
１１ 車両制御装置
２１ トルク指令決定部
２２，２２´ トルク指令切替部
３１ 第１処理部
３２ 第２処理部
３３ 第３処理部
４１，４５ 減算部
４２，４６ ＰＩ制御部
４３，４７ リミッタ
６０ 力行トルク指令補正部
６１ 補正係数決定部
６２ トルク補正値決定部
６３ 加算部
７１ 制動トルク分配部
７２ 制動トルク補正部

Claims (8)

1. エンジンと、
   走行モータと、
   前記エンジンに接続される発電電動機と、
   前記発電電動機の発電電力を直流電力に変換して出力するとともに、直流電力を交流電力に変換して前記発電電動機に供給する第１電力変換手段と、
   前記第１電力変換手段と高圧直流電力線により接続され、前記高圧直流電力線により伝送される直流電力を交流電力に変換して前記走行モータに出力するとともに、前記走行モータの回生電力を直流電力に変換して前記高圧直流電力線に出力する第２電力変換手段と、
   前記高圧直流電力線に直接的に接続される主バッテリと、
   前記高圧直流電力線の電圧が予め設定されている第１閾値を超えた場合に、前記主バッテリへの充電が困難であると判断して、前記発電電動機を力行動作させて前記主バッテリの充電余剰分を消費させる制御手段と
   を具備するハイブリッド車両。
2. 前記制御手段は、前記高圧直流電力線の電圧を予め設定されている力行時の目標電圧に一致させるような力行トルク指令を決定するトルク指令決定手段を有し、
   前記力行時の目標電圧は前記第１閾値とほぼ同じ値であり、
   前記力行トルク指令に基づいて前記第１電力変換手段が動作する請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記主バッテリの状態に応じて前記第１閾値が決定される請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御手段は、車速、運転車によるブレーキペダルの操作量、および前記主バッテリの状態の少なくともいずれか一つに基づいて前記力行トルク指令を補正する力行トルク指令補正手段を有し、
   補正後の力行トルク指令に基づいて前記第１電力変換手段が動作する請求項２または請求項３に記載のハイブリッド車両。
5. 前記トルク指令補正手段は、
   前記主バッテリの充電率と車速とに基づいて補正係数を決定する補正係数決定手段と、
   前記補正係数決定手段により決定された補正係数とブレーキペダルの操作量とに基づいてトルク補正値を決定するトルク補正値決定手段と
   を有し、
   前記トルク指令決定手段により決定された前記力行トルク指令に前記トルク補正値を加算することにより、前記力行トルクを補正する請求項４に記載のハイブリッド車両。
6. 前記制御手段は、車速、運転車によるブレーキペダルの操作量、および前記主バッテリの状態の少なくともいずれか一つに基づいて、前記発電電動機を力行動作させるタイミングを決定する請求項１から請求項５のいずれかに記載のハイブリッド車両。
7. 前記高圧直流電力線に変圧手段を介して接続される副バッテリを有し、
   前記制御手段は、前記高圧直流電力線の電圧が予め設定されている第１閾値を超えた場合に、前記変圧手段を作動させて前記走行モータの回生電力の一部を前記副バッテリに充電させる請求項１から請求項６のいずれかに記載のハイブリッド車両。
8. メカブレーキと、
   ブレーキペダルの操作量に基づいて決定される制動トルクを予め設定されている分配比率に基づいて前記走行モータと前記メカブレーキとに分配する制動トルク分配手段と、
   前記高圧直流電力線の電圧が予め設定されている所定の閾値を超えた場合、または、前記主バッテリの充電率が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、前記メカブレーキの分配比率が大きくなるように前記走行モータの制動トルク指令および前記メカブレーキの制動トルク指令を補正する制動トルク補正手段と
   を具備する請求項１から請求項７のいずれかに記載のハイブリッド車両。
   

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