JP2013162588A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧バッテリの電圧が低下したときにおけるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の低下を抑制する。
【解決手段】ハイブリッド車両ＨＶのＥＣＵ１００は、高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１、高圧バッテリ２１の出力電流Ｉｂ１、及び、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣに基づいて、高圧バッテリ２１の出力電力上限値ＰＵを設定する上限値設定部１０６と、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が予め設定された第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であり、且つ、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が予め設定された第２閾値電圧Ｖｂ２０以下であるときに、高圧バッテリ２１の出力電力を出力電力上限値ＰＵ以下に制限する出力制限実行部１０７と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、走行用駆動源である電動機を備える車両の制御装置に関する。特に、本発明は、走行用駆動源である内燃機関及び電動機を備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、走行用駆動源である電動機と、前記電動機に電力を供給する高圧バッテリと、を備える電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両が知られている。このような、高圧バッテリを備える車両においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ（「電圧変換器」に相当する。）によって高圧バッテリからの電力が降圧されて、補機バッテリに供給される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が変動すると、補機の動作が変化するため、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力変動を抑制する種々の装置、方法等が開示されている。

例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流値が増加することに伴って出力電圧を低下させる複数の領域を有する出力特性に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力制限を行う電圧コンバータが開示されている（特許文献１参照）。この電圧コンバータによれば、電源電圧を供給する補機の動作変化を少なく抑えることができる。

特開２００９−２１３２２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の電圧コンバータでは、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流値及び温度に起因した出力電圧の低下を抑制することができるものの、その他の要因に起因した出力電圧の低下を抑制することはできない。

具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される高圧バッテリの電圧が低下した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータから補機バッテリに出力される電圧が低下する。この特性を、本願明細書においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換器）の「垂下特性」という（図４参照）。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高圧バッテリの電圧が低下したときにおける電圧変換器の出力電圧の低下を抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両の制御装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明に係る車両の制御装置は、走行用駆動源である電動機と、前記電動機に電力を供給する高圧バッテリと、補機に電力を供給する補機バッテリと、前記高圧バッテリからの電力を降圧して前記補機バッテリに供給する電圧変換器と、を備える車両の制御装置であって、前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下であるときに、前記高圧バッテリの出力電力を制限することを特徴としている。

かかる構成を備える車両の制御装置によれば、前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下であるときに、前記高圧バッテリの出力電力が制限されるため、高圧バッテリの電圧が低下したときにおける電圧変換器の出力電圧の低下を抑制することができる。

すなわち、前記高圧バッテリの出力電力が制限されると、前記高圧バッテリの出力電圧の低下が抑制されるため、前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧を適正な値に設定することによって、高圧バッテリの電圧が低下したときにおける電圧変換器の出力電圧の低下を抑制することができるのである。

また、本発明に係る車両の制御装置は、前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下である状態が、予め設定された所定期間以上継続したときに限って、前記高圧バッテリの出力電力を制限することが好ましい。

かかる構成を備える車両の制御装置によれば、前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下である状態が、予め設定された所定期間以上継続したときに限って、前記高圧バッテリの出力電力が制限されるため、前記高圧バッテリの出力電力を過度に制限することが防止される。

また、本発明に係る車両の制御装置は、前記高圧バッテリの温度、前記高圧バッテリの出力電流値、及び、前記高圧バッテリの残容量、の少なくともいずれか１つに基づいて、前記高圧バッテリの出力電力上限値が設定され、前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下であるときに、前記高圧バッテリの出力電力を前記出力電力上限値以下に制限することが好ましい。

かかる構成を備える車両の制御装置によれば、前記高圧バッテリの温度、前記高圧バッテリの出力電流値、及び、前記高圧バッテリの残容量、の少なくともいずれか１つに基づいて、前記高圧バッテリの出力電力上限値が設定され、前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下であるときに、前記高圧バッテリの出力電力が前記出力電力上限値以下に制限されるため、前記高圧バッテリの出力電力を適正に制限することができる。

また、本発明に係る車両の制御装置は、前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧の少なくとも一方が、前記電圧変換器の垂下特性に基づいて設定されることが好ましい。

かかる構成を備える車両の制御装置によれば、前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧の少なくとも一方が、前記電圧変換器の垂下特性に基づいて設定されるため、前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧を適正な値に設定することができる。

また、本発明に係る車両の制御装置は、走行用の駆動源である内燃機関を更に備え、前記高圧バッテリの出力電力が制限されるときに、前記内燃機関の出力を増大させることが好ましい。

かかる構成を備える車両の制御装置によれば、前記高圧バッテリの出力電力が制限されるときに、前記内燃機関の出力が増大されるため、車両の駆動力を維持することができる。

本発明に係る車両の制御装置によれば、前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下であるときに、前記高圧バッテリの出力電力が制限されるため、高圧バッテリの電圧が低下したときにおける電圧変換器の出力電圧の低下を抑制することができる。

すなわち、前記高圧バッテリの出力電力が制限されると、前記高圧バッテリの出力電圧の低下が抑制されるため、前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧を適正な値に設定することによって、高圧バッテリの電圧が低下したときにおける電圧変換器の出力電圧の低下を抑制することができるのである。

本発明に係る車両の制御装置が搭載されるハイブリッド車両の一例を示す概略構成図である。 図１に示すハイブリッド車両の電源系統の一例を示す系統図である。 図１に示すハイブリッド車両に搭載された本発明に係る車両の制御装置における主要部の一例を示す機能構成図である。 図２に示すＤＣ／ＤＣコンバータの垂下特性の一例を示すグラフである。 図３の上限値記憶部に記憶される出力電力上限値の構造の一例を示す説明図である。 図３に示す車両の制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図６に示すフローチャートのステップＳ１１１で実行される出力電力上限値設定処理の一例を示す詳細フローチャートである。 図２に示す高圧バッテリの出力制限時の状態の一例を示す共線図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る「車両の制御装置」をＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両に適用した場合について説明する。

−ハイブリッド車両ＨＶ−
図１は、本発明に係る「車両の制御装置」が搭載されるハイブリッド車両ＨＶの一例を示す概略構成図である。図１に示すように、ハイブリッド車両ＨＶは、車両走行用の駆動力を発生するエンジン１１、主に発電機として機能する第１モータジェネレータＭＧ１、主に電動機として機能する第２モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構１３、リダクション機構１４、カウンタドライブギヤ１５１、カウンタドリブンギヤ１５２、ファイナルギヤ１５３、デファレンシャル装置１５４、前輪車軸（ドライブシャフト）１５５、左右の駆動輪（前輪）１５６Ｌ、１５６Ｒ、及び、ＥＣＵ１００を備えており、ＥＣＵ１００のＲＯＭ等に記憶されたプログラムが実行されることによって本発明に係る「車両の制御装置」が実現される。

なお、ＥＣＵ１００（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、例えば、ハイブリッド車両ＨＶを統括的に制御するＨＶ（ハイブリッド）ＥＣＵ、インバータ２６（図２参照）の駆動を制御するインバータＥＣＵ、エンジン１１の駆動を制御するエンジンＥＣＵ、バッテリ２１（図２参照）の状態を管理するバッテリＥＣＵなどによって構成されており、これらのＥＣＵが互いに通信可能に接続されている。

次に、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、動力分割機構１３、リダクション機構１４、及び、ＥＣＵ１００などの各部について説明する。

−モータジェネレータ−
次に、図１を参照して、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２について説明する。第１モータジェネレータＭＧ１は、インプットシャフト１２１に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータＭＧ１Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ１Ｓとを備えた交流同期発電機であって、発電機として機能するとともに電動機（電動モータ）としても機能する。なお、第１モータジェネレータＭＧ１は、特許請求の範囲に記載の「電動機」の一部に相当する。

また、第２モータジェネレータＭＧ２も同様に、インプットシャフト１２１に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータＭＧ２Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ２Ｓとを備えた交流同期発電機であって、電動機（電動モータ）として機能するとともに発電機としても機能する。第２モータジェネレータＭＧ２は、特許請求の範囲に記載の「電動機」の一部に相当する。

また、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２は、それぞれ、インバータ２６を介して高圧バッテリ２１に接続されている（図２参照）。インバータ２６はＥＣＵ１００によって制御され、インバータ２６が制御されることによって、各モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回生及び駆動の動作が制御される。また、各モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によって発生する回生電力は、インバータ２６を介して高圧バッテリ２１に充電される。更に、各モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動用電力は、それぞれ、高圧バッテリ２１からインバータ２６を介して供給される。

−動力分割機構−
次に、図１を参照して、動力分割機構１３について説明する。図１に示すように、動力分割機構１３は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ１３Ｓと、サンギヤ１３Ｓに外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤ１３Ｐと、ピニオンギヤ１３Ｐと噛合するべく中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ１３Ｒと、ピニオンギヤ１３Ｐを支持するとともに、ピニオンギヤ１３Ｐの公転を通じて自転するプラネタリキャリア１３ＣＡと、を有する遊星歯車機構によって構成されている。なお、プラネタリキャリア１３ＣＡは、エンジン１１側のインプットシャフト１２１に回転一体に連結されている。サンギヤ１３Ｓは、第１モータジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに回転一体に連結されている。

また、動力分割機構１３は、エンジン１１及び第２モータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方の駆動力を、カウンタドライブギヤ１５１、カウンタドリブンギヤ１５２、ファイナルギヤ１５３、デファレンシャル装置１５４、及び、ドライブシャフト１５５を順次介して左右の駆動輪１５６Ｌ、１５６Ｒに伝達する。

−リダクション機構−
次に、図１を参照して、リダクション機構１４について説明する。図１に示すように、リダクション機構１４は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ１４Ｓと、キャリア（トランスアクスルケース）１４ＣＡに回転自在に支持され、サンギヤ１４Ｓに外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤ１４Ｐと、ピニオンギヤ１４Ｐと噛合するべく中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ１４Ｒと、を有する遊星歯車機構によって構成されている。なお、リダクション機構１４のリングギヤ１４Ｒと、動力分割機構１３のリングギヤ１３Ｒと、カウンタドライブギヤ１５１とは互いに一体に構成されている。サンギヤ１４Ｓは、第２モータジェネレータＭＧ２のロータＭＧ２Ｒと回転一体に連結されている。

また、リダクション機構１４は、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動力を適正な減速比で減速し、減速された駆動力は、カウンタドライブギヤ１５１、カウンタドリブンギヤ１５２、ファイナルギヤ１５３、デファレンシャル装置１５４、及び、ドライブシャフト１５５を順次介して左右の駆動輪１５６Ｌ、１５６Ｒに伝達される。

−電源系統−
次に、図２を参照して、図１に示すハイブリッド車両ＨＶの電源系統について説明する。図２は、図１に示すハイブリッド車両ＨＶの電源系統の一例を示す系統図である。ハイブリッド車両ＨＶは、高圧バッテリ２１、システムメインリレーＳＭＲＢ、ＳＭＲＧ、昇圧コンバータ２５、インバータ２６、及び、第２モータジェネレータＭＧ２（第１モータジェネレータＭＧ１）を含む。

高圧バッテリ２１は、第２モータジェネレータＭＧ２（及び、第１モータジェネレータＭＧ１）に対して電力を供給すると共に、第１モータジェネレータＭＧ１によって発生された電力を蓄えるバッテリであり、例えば、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等を用いることができる。高圧バッテリ２１には、電圧センサ２１１、及び、温度センサ２１２が配設されている。

電圧センサ２１１は、高圧バッテリ２１の端子間電圧Ｖｂ１を検出するセンサであって、検出された電圧Ｖｂ１は、ＥＣＵ１００へ出力される。温度センサ２１２は、高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１を検出するセンサであって、検出された温度Ｔｂ１は、ＥＣＵ１００へ出力される。

システムメインリレーＳＭＲＢは、高圧バッテリ２１の正極と電源ラインＰＬ１との間に介設される。システムメインリレーＳＭＲＧは、高圧バッテリ２１の負極と接地ラインＳＬとの間に介設される。また、システムメインリレーＳＭＲＢ、ＳＭＲＧは、ＥＣＵ１００から指示に従って開閉制御される。

昇圧コンバータ２５は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧（高圧バッテリ２１の出力電圧）を昇圧して電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬの間に（インバータ２６に）出力する。

インバータ２６は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２をそれぞれ制御するＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）を備えている。各ＩＰＭは、複数個（例えば、６個）の半導体スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ））等によって構成されている。

また、インバータ２６は、例えば、ＥＣＵ１００からの指令信号（例えば、第１モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値、第２モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値）に応じて高圧バッテリ２１からの直流電流を、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動する電流に変換する一方、エンジン１１の動力によって第１モータジェネレータＭＧ１において発電された交流電流、及び、回生動作によって第２モータジェネレータＭＧ２において発電された交流電流を、高圧バッテリ２１に充電するための直流電流に変換する。また、インバータ２６は、第１モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電流を走行状態に応じて、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動用電力として供給する。

ハイブリッド車両ＨＶは、更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、補機バッテリ２３、及び、負荷２４を含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、高圧バッテリ２１の電力を降圧して、補機バッテリ２３に供給する。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、特許請求の範囲に記載の「電圧変換器」に相当する。また、高圧バッテリ２１とＤＣ／ＤＣコンバータ２２との間には、電流センサ２１３が介設されている。電流センサ２１３は、高圧バッテリ２１からＤＣ／ＤＣコンバータ２２へ出力される電流Ｉｂ１を検出するセンサであって、検出された電流Ｉｂ１は、ＥＣＵ１００へ出力される。

補機バッテリ２３は、負荷（補機）２４に電力を供給するバッテリであって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して、高圧バッテリ２１からの電力が供給される。補機バッテリ２３には、電圧センサ２３１が配設されている。電圧センサ２３１は、補機バッテリ２３の端子間電圧Ｖｂ２を検出するセンサであって、検出された電圧Ｖｂ２は、ＥＣＵ１００へ出力される。

負荷２４としては、例えば、ブレーキの油圧ポンプ、ヘッドランプ、エアコンファンモータ、各種ＥＣＵ、システムメインリレーＳＭＲＢ、ＳＭＲＧ等が含まれる。

ＥＣＵ１００は、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの開閉制御、昇圧コンバータ２５の昇圧制御、インバータ２６のスイッチング制御を行うと共に、図３を参照して後述する高圧バッテリ２１の出力電力制限を行う。

−ＥＣＵ−
次に、図３を用いて、ＥＣＵ１００の構成について説明する。図３は、図１に示すハイブリッド車両ＨＶに搭載された本発明に係る車両の制御装置（ＥＣＵ１００）における主要部の一例を示す機能構成図である。ＥＣＵ１００は、エンジン１１の運転制御、エンジン１１及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の協調制御などを含む各種制御を実行する電子制御装置であって、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びバックアップＲＡＭなどを備えている。

ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるテーブル、マップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラム、マップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはイグニッションスイッチのＯＦＦ時などにおいて保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

ＥＣＵ１００には、図３に示すように、高圧バッテリ２１の端子間電圧Ｖｂ１を検出する電圧センサ２１１、補機バッテリ２３の端子間電圧Ｖｂ２を検出する電圧センサ２３１、電圧センサ２１の温度Ｔｂ１を検出する温度センサ２１２、高圧バッテリ２１からＤＣ／ＤＣコンバータ２２へ出力される電流Ｉｂ１を検出する電流センサ２１３等が接続されており、これらの各センサ（又はスイッチ）からの検出信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。

−車両の制御装置−
次に、本発明に係る「車両の制御装置」について図３を参照して説明する。ＥＣＵ１００は、上記ＣＰＵが上記ＲＯＭ等に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、機能的に、第１電圧判定部１０１、第２電圧判定部１０２、期間判定部１０３、残容量推定部１０４、上限値記憶部１０５、上限値設定部１０６、及び、出力制限実行部１０７等の機能部として機能する。ここで、第１電圧判定部１０１、第２電圧判定部１０２、期間判定部１０３、残容量推定部１０４、上限値記憶部１０５、上限値設定部１０６、及び、出力制限実行部１０７は、本発明に係る「車両の制御装置」を構成する。

第１電圧判定部１０１は、電圧センサ２１１によって検出された高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が、予め設定された第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であるか否かを判定する機能部である。また、第１閾値電圧Ｖｂ１０の値は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の垂下特性（図４参照）に基づいて設定される。

ここで、図４を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の垂下特性について説明する。図４は、図２に示すＤＣ／ＤＣコンバータ２２の垂下特性の一例を示すグラフである。横軸は、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１であって、縦軸は、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２である。グラフＧ１に示すように、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が降下して、第１閾値電圧Ｖｂ１０になると、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が下降し始め、第２閾値電圧Ｖｂ２０（例えば、１４．５Ｖ）以下の値となる。このように、高圧バッテリ２１からＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給される電圧Ｖｂ１が下がることに起因して、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が降下する特性が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の「垂下特性」である。

再び、図３に戻って、ＥＣＵ１００の機能構成について説明する。

第２電圧判定部１０２は、電圧センサ２３１よって検出された補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が、予め設定された第２閾値電圧Ｖｂ２０以下であるか否かを判定する機能部である。また、第２閾値電圧Ｖｂ２０の値（例えば、１４．５Ｖ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の垂下特性（図４参照）に基づいて設定される。

上述のように、第１閾値電圧Ｖｂ１０及び第２閾値電圧Ｖｂ２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の垂下特性（図４参照）に基づいて設定されているため、第１閾値電圧Ｖｂ１０及び第２閾値電圧Ｖｂ２０を適正な値に設定することができる。

本実施形態では、第１閾値電圧Ｖｂ１０及び第２閾値電圧Ｖｂ２０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の垂下特性に基づいて設定されている場合について説明するが、第１閾値電圧Ｖｂ１０及び第２閾値電圧Ｖｂ２０の少なくとも一方が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の垂下特性に基づいて設定されている形態であればよい。

期間判定部１０３は、第１電圧判定部１０１によって高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であると判定され、且つ、第２電圧判定部１０２によって補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が第２閾値電圧Ｖｂ２０以下であると判定されている期間Ｐが、予め設定された所定期間Ｐ０（例えば、１０秒）以上経過したか否かを判定する機能部である。

残容量推定部１０４は、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を推定する機能部である。残容量推定部１０４は、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣを、例えば、高圧バッテリ２１に充電される電力、及び、高圧バッテリ２１から放電される電力に基づいて推定する。具体的には、高圧バッテリ２１に充電される電力は、第１モータジェネレータＭＧ１（及び、第２モータジェネレータＭＧ２）で発電され、インバータ２６を介して高圧バッテリ２１に供給される電力である。なお、第２モータジェネレータＭＧ２は、回生状態においては、発電機として機能して発電する。また、高圧バッテリ２１から放電される電力は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動するために、高圧バッテリ２１からインバータ２６を介してモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に供給される電力、及び、補機バッテリ２３を充電するために、高圧バッテリ２１からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して補機バッテリ２３に供給される電力である。

上限値記憶部１０５は、高圧バッテリ２１の出力電力が制限される場合に上限値設定部１０６によって読み出される出力電力上限値ＰＵを記憶する機能部である。ここで、図５を参照して、上限値記憶部１０５に記憶される出力電力上限値ＰＵの構造について説明する。図５は、図３の上限値記憶部１０５に記憶される出力電力上限値ＰＵの構造の一例を示す説明図である。ここでは、出力電力上限値ＰＵがテーブル形式で上限値記憶部１０５に記憶されている。また、上限値記憶部１０５には、図５に示すように、３つのテーブルＬＵＴ１、ＬＵＴ２、ＬＵＴ３が記憶されている。

各テーブルＬＵＴ１、ＬＵＴ２、ＬＵＴ３は、左右方向（各列）に高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１の値（ここでは、−３０℃〜６０℃）が設定され、上下方向（各行）に高圧バッテリ２１の出力電流Ｉｂ１（ここでは、０Ａ〜２００Ａ）が設定されており、設定された高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１の値及び高圧バッテリ２１の出力電流Ｉｂ１の値に対応付けて、出力電力上限値ＰＵの値が記憶されている。そして、テーブルＬＵＴ１、ＬＵＴ２、ＬＵＴ３毎に、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣ（ここでは、８０％、６０％、３０％）が設定されている。すなわち、出力電力上限値ＰＵがテーブル形式で、高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１の値、高圧バッテリ２１の出力電流Ｉｂ１の値、及び、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣに対応付けて出力電力上限値ＰＵの値が記憶されている。

また、矢印Ｖ１、Ｖ２で示すように、高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１が低い程、出力電力上限値ＰＵが小さい値に設定され、高圧バッテリ２１の出力電流Ｉｂ１が大きい程、出力電力上限値ＰＵが小さい値に設定されている。更に、矢印Ｖ３、Ｖ４で示すように、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣが少ない程、出力電力上限値ＰＵが小さい値に設定されている。すなわち、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が低下し易い条件である程、出力電力上限値ＰＵが小さい値に設定され、高圧バッテリ２１の出力制限が厳格化されている。

再び、図３に戻って、ＥＣＵ１００の機能構成について説明する。

上限値設定部１０６は、期間判定部１０３によって、期間Ｐが所定期間Ｐ０（例えば、１０秒）以上経過したと判定された場合に、高圧バッテリ２１の出力電力の出力電力上限値ＰＵを設定する機能部である。具体的には、上限値設定部１０６は、温度センサ２１２によって検出された高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１、電圧センサ２１１によって検出された高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ、及び、残容量推定部１０４によって推定された高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣに対応する出力電力上限値ＰＵを、上限値記憶部１０５から読み出して設定する。

出力制限実行部１０７は、高圧バッテリ２１の出力電力を、上限値設定部１０６によって設定された出力電力上限値ＰＵ以下に制限する機能部である。

上述のように、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であって、且つ、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が第２閾値電圧Ｖｂ２０であるときに、高圧バッテリ２１の出力電力が、温度センサ２１２によって検出された高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１、電圧センサ２１１によって検出された高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ、及び、残容量推定部１０４によって推定された高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣに対応する出力電力上限値ＰＵ以下に制限されるため、高圧バッテリ２１の出力電力を適正値に制限することができる。

すなわち、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が低下し易い条件（高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１が低い、高圧バッテリ２１の出力電流Ｉｂ１が大きい、又は、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣが少ない）である程、出力電力上限値ＰＵが小さい値に設定されるため、高圧バッテリ２１の出力電力を適正に制限することができるのである。

本実施形態では、上限値設定部１０６が、高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ、及び、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣに基づいて出力電力上限値ＰＵを設定する場合について説明したが、上限値設定部１０６が、高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１、及び、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣの少なくとも１つに基づいて出力電力上限値ＰＵを設定する形態であればよい。

また、本実施形態では、上限値設定部１０６が、上限値記憶部１０５から出力電力上限値ＰＵを読み出して、出力電力上限値ＰＵを設定する場合について説明したが、上限値設定部１０６が、計算式等によって算出して、出力電力上限値ＰＵを設定する形態でもよい。

また、上述のように、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であり、且つ、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が第２閾値電圧Ｖｂ２０以下である状態が、予め設定された所定期間Ｐ０（例えば、１０秒）以上継続したときに限って、高圧バッテリ２１の出力電力が制限されるため、高圧バッテリ２１の出力電力を過度に制限することが防止される。

本実施形態では、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であり、且つ、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が第２閾値電圧Ｖｂ２０以下である状態が、予め設定された所定期間Ｐ０（例えば、１０秒）以上継続したときに限って、高圧バッテリ２１の出力電力を制限する場合について説明したが、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であり、且つ、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が第２閾値電圧Ｖｂ２０以下であるときには、高圧バッテリ２１の出力電力を制限する形態でもよい。この場合には、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が低下したときにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧Ｖｂ２の低下を確実に抑制することができる。

−ＥＣＵ１００の動作−
次に、図６、図７を参照して、本発明に係る車両の制御装置（ＥＣＵ１００）の動作について説明する。図６は、図３に示す車両の制御装置（ＥＣＵ１００）の動作の一例を示すフローチャートである。図７は、図６に示すフローチャートのステップＳ１１１で実行される「出力電力上限値設定処理」の一例を示す詳細フローチャートである。

まず、図６に示すように、第１電圧判定部１０１によって、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が取得される（ステップＳ１０１）。そして、第１電圧判定部１０１によって、ステップＳ１０１において取得された電圧Ｖｂ１が第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３でＮＯの場合には、処理が終了される。ステップＳ１０３でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０５へ進められる。

次いで、第２電圧判定部１０２によって、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が取得される（ステップＳ１０５）。そして、第２電圧判定部１０２によって、ステップＳ１０５において取得された電圧Ｖｂ２が第２閾値電圧Ｖｂ２０以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７でＮＯの場合には、処理が終了される。ステップＳ１０７でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０９へ進められる。

次に、期間判定部１０３によって、電圧Ｖｂ１が第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であると判定され、且つ、電圧Ｖｂ２が第２閾値電圧Ｖｂ２０であると判定されている期間Ｐが、期間Ｐ０以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９でＮＯの場合には、処理がステップＳ１０１に戻され、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返し実行される。ステップＳ１０９でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１１１へ進められる。

そして、上限値設定部１０６によって、高圧バッテリ２１の出力電力の上限値である出力電力上限値ＰＵを設定する処理である「出力電力上限値設定処理」が実行される（ステップＳ１１１）。次いで、出力制限実行部１０７によって、高圧バッテリ２１の出力電力が、ステップＳ１１１で設定された出力電力上限値ＰＵ以下に制限されて（ステップＳ１１３）、処理が終了される。

次に、図７を参照して、「出力電力上限値設定処理」におけるＥＣＵ１００の動作について説明する。なお、以下の処理は全て上限値設定部１０６によって実行される。まず、高圧バッテリ２１の温度Ｔｂ１が取得される（ステップＳ２０１）。そして、高圧バッテリ２１の出力電流Ｉｂ１が取得される（ステップＳ２０３）。次いで、高圧バッテリ２１の残容量ＳＯＣが取得される（ステップＳ２０５）。次に、ステップＳ２０１で取得された温度Ｔｂ１、ステップＳ２０３で取得された出力電流Ｉｂ１、及び、ステップＳ２０５で取得された残容量ＳＯＣに対応する出力電力上限値ＰＵが上限値記憶部１０５から読み出される（ステップＳ２０７）。そして、ステップＳ２０７で読み出された出力電力上限値ＰＵが設定され（ステップＳ２０９）、処理が図６のステップＳ１１３へリターンされる。

このようにして、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が予め設定された第１閾値電圧Ｖｂ１０以下であり、且つ、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ２が予め設定された第２閾値電圧Ｖｂ２０以下であるときに、高圧バッテリ２１の出力電力が制限されるため、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が低下したときにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧Ｖｂ２の低下を抑制することができる。

すなわち、高圧バッテリ２１の出力電力が制限されると、高圧バッテリ２１の出力電圧Ｖｂ１の低下が抑制されるため、第１閾値電圧Ｖｂ１０及び第２閾値電圧Ｖｂ２０を適正な値に設定することによって、高圧バッテリ２１の電圧Ｖｂ１が低下したときにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧Ｖｂ２の低下を抑制することができるのである。

本実施形態では、出力制限実行部１０７が上限値設定部１０６によって設定された出力電力上限値ＰＵ以下に高圧バッテリ２１の出力電力を制限する場合について説明するが、出力制限実行部１０７が他の方法で高圧バッテリ２１の出力電力を制限する形態でもよい。例えば、出力制限実行部１０７が予め設定された出力電力上限値（例えば、５０％）以下に高圧バッテリ２１の出力電力を制限する形態でもよい。この場合には、処理が簡略化される。

−エンジンの動作−
高圧バッテリ２１の出力電力が制限されると、図１に示すハイブリッド車両ＨＶでは、動力分割機構１３のリングギヤ１３Ｒ（出力）の回転速度Ｒ０を維持するために、エンジン１１の回転速度が増大される。このことを、図８を参照して説明する。図８は、図２に示す高圧バッテリ２１の出力制限時の状態の一例を示す共線図である。

図８に示す共線図において、グラフＧ２１で示すように、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度が回転速度ＲＭ１であって、エンジン１の回転速度ＲＥが回転速度ＲＥ１である場合に、リングギヤ３Ｒから出力される駆動回転速度が駆動回転速度Ｒ０であるとする。この状態で、高圧バッテリ２１の出力電力が制限されると、制限されて減少した電力を、第１モータジェネレータＭＧ１に発生させるために、第１モータジェネレータＭＧ１が、グラフＧ２２で示すように、回転速度増分ΔＲＭだけ増加され、回転速度ＲＭ２とされる。

また、リングギヤ３Ｒから出力される駆動回転速度が駆動輪１５６Ｌ、１５６Ｒとの連結によって駆動回転速度Ｒ０（微視的に一定）に保持されつつ、グラフＧ２２で示す状態に遷移させるために、プラネタリキャリア３ＣＡに回転一体に連結されたエンジン１の回転速度ＲＥが回転速度ＲＥ１から回転速度増分ΔＲＥだけ増加されて、回転速度ＲＥ２（＝ＲＥ１＋ΔＲＥ）とされる。

このようにして、高圧バッテリ２１の出力電力が制限されるときに、エンジン１１の出力（回転速度）が増大されるため、ハイブリッド車両ＨＶの駆動力を維持することができる。

−他の実施形態−
本実施形態では、本発明に係る車両の制御装置が、ＥＣＵ１００において第１電圧判定部１０１、第２電圧判定部１０２、期間判定部１０３、残容量推定部１０４、上限値記憶部１０５、上限値設定部１０６、及び、出力制限実行部１０７等の機能部として構成されている場合について説明したが、第１電圧判定部１０１、第２電圧判定部１０２、期間判定部１０３、残容量推定部１０４、上限値記憶部１０５、上限値設定部１０６、及び、出力制限実行部１０７のうち、少なくとも１つの機能部が、電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。

本実施形態では、車両が、ＦＦ方式のハイブリッド車両ＨＶである場合について説明したが、車両がＦＲ方式又は４ＷＤ方式のハイブリッド車両である形態でもよい。

本実施形態では、車両が、いわゆる「シリーズ・パラレル型」のハイブリッド車両ＨＶである場合について説明したが、車両が、「シリーズ型」又は「パラレル型」のハイブリッド車両である形態でもよい。また、車両が、電気自動車である形態でもよい。

また、本実施形態では、ハイブリッド車両ＨＶに、２個のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が配設されている場合について説明したが、ハイブリッド車両に、１個又は３個以上のモータジェネレータが配設されている形態でもよい。例えば、本実施形態によるハイブリッド車両ＨＶにおいて、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２に加えて、後輪車軸を駆動する第３モータジェネレータが配設されている形態でもよい。

本発明は、走行用駆動源である電動機を備える車両の制御装置に利用することができる。特に、走行用駆動源である内燃機関及び電動機を備えるハイブリッド車両の制御装置に好適に利用することができる。

ＨＶ ハイブリッド車両
１１ エンジン（内燃機関）
１２ ダンパ
１３ 動力分割機構
１４ リダクション機構
２１ 高圧バッテリ
２１１ 電圧センサ
２１２ 温度センサ
２１３ 電流センサ
２２ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換器）
２３ 補機バッテリ
２３１ 電圧センサ
２４ 負荷（補機）
２５ 昇圧コンバータ
２６ インバータ
１００ ＥＣＵ（車両の制御装置）
１０１ 第１電圧判定部
１０２ 第２電圧判定部
１０３ 期間判定部
１０４ 残容量推定部
１０５ 上限値記憶部
１０６ 上限値設定部
１０７ 出力制限実行部
ＭＧ１ 第１モータジェネレータ（電動機の一部）
ＭＧ２ 第２モータジェネレータ（電動機の一部）
ＰＵ 出力電力上限値

Claims (5)

1. 走行用駆動源である電動機と、
   前記電動機に電力を供給する高圧バッテリと、
   補機に電力を供給する補機バッテリと、
   前記高圧バッテリからの電力を降圧して前記補機バッテリに供給する電圧変換器と、を備える車両の制御装置であって、
   前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下であるときに、前記高圧バッテリの出力電力を制限することを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下である状態が、予め設定された所定期間以上継続したときに限って、前記高圧バッテリの出力電力を制限することを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両の制御装置において、
   前記高圧バッテリの温度、前記高圧バッテリの出力電流値、及び、前記高圧バッテリの残容量、の少なくともいずれか１つに基づいて、前記高圧バッテリの出力電力上限値を設定し、
   前記高圧バッテリの電圧が予め設定された第１閾値電圧以下であり、且つ、前記補機バッテリの電圧が予め設定された第２閾値電圧以下であるときに、前記高圧バッテリの出力電力を前記出力電力上限値以下に制限することを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の車両の制御装置において、
   前記第１閾値電圧及び前記第２閾値電圧の少なくとも一方は、前記電圧変換器の垂下特性に基づいて設定されることを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の車両の制御装置において、
   走行用の駆動源である内燃機関を更に備え、
   前記高圧バッテリの出力電力が制限されるときに、前記内燃機関の出力を増大させることを特徴とする車両の制御装置。

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