JP2014024452A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】
ハイブリッド車両が、その蓄電部に異常が発生したときに、それを確実に検知・判定できるようにする。
【解決手段】
本発明の実施態様に係るハイブリッド車両１０は、蓄電部２０、システムメインリレー２５、昇降圧コンバータ３０、第１インバータ４０、第２インバータ６０、第１発電電動機８１、第２発電電動機８２、内燃機関８３、動力分割機構９０及び制御部１００を含む。昇降圧コンバータ３０の低圧側電圧（低圧側端子部Ｐ２−Ｎ２間の電圧）ＶＬが異常に高くなった場合、制御部１００が、その高圧側電圧（高圧側端子部Ｐ３−Ｎ３間の電圧）ＶＨを低下させる制御を行い、そのときの低圧側電圧ＶＬの変化によって蓄電部２０の異常を検知・判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関及び発電電動機を備えるハイブリッド車両に関する。

車両走行用の「内燃機関及び発電電動機」と、蓄電池と、を備えるとともに、その発電電動機を「蓄電池を充電するための電力」を発生させるための発電機としても用いるハイブリッド車両が知られている。係るハイブリッド車両において「蓄電池に接続された給電線等を含む蓄電部」に異常が発生した場合の車両走行モードとして、蓄電部の電力を使用することなく車両を走行させる走行モードが提案されている。この走行モードに従う走行は「バッテリレス走行」とも称呼される。

一方、内部にＣＩＤ（過電流遮断装置）を備えた蓄電池がハイブリッド車両に搭載される場合がある。ＣＩＤは、蓄電池内部の圧力が上昇する等の異常発生時において、蓄電池の正極−負極間の電気的接続を自動的に遮断させ、蓄電池からの電力供給を停止させる。しかし、その蓄電池内部の状態が不安定である場合等においては、ＣＩＤの遮断及び再導通が繰り返されてしまう場合がある。

その場合、ハイブリッド車両の駆動システム全体が不安定となってしまう恐れがあるため、このような蓄電部の異常が発生したことを的確に検出し、何らかの処置を施すことが重要である。更に、このような蓄電部の異常は、蓄電池に接続された給電線の導通不良が発生した場合等においても発生し得る。

蓄電部の異常時におけるバッテリレス走行への移行手順については、例えば特許文献１に、蓄電部と昇降圧コンバータの間にあるシステムメインリレー（ＳＭＲ）を確実にオフ制御する手順が提案されている。

特開２０１０−２４７７２５号公報

しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御部は、蓄電池のＣＩＤが作動したこと或いは蓄電池に接続された給電線の導通不良が発生したこと等に起因する蓄電部の異常をより確実に検出できる仕組みを備えていない。

そこで、本発明の目的の一つは、蓄電部に異常が発生したことを、より確実に検知・判定することができるハイブリッド車両を提供することである。

上記目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、蓄電部と、昇降圧コンバータと、インバータと、発電電動機と、内燃機関と、制御部と、を備える。

前記蓄電部は、充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の両端にそれぞれ接続された一対の給電線と、を含む。
前記昇降圧コンバータは、前記一対の給電線のそれぞれに接続される一対の低圧側端子部と、一対の高圧側端子部と、前記一対の低圧側端子部間の電圧である低圧側電圧と前記一対の高圧側端子部間の電圧である高圧側電圧との間で電圧変換を行う電圧変換部と、を含む。
前記インバータは、前記昇降圧コンバータの前記一対の高圧側端子部と接続される。
前記発電電動機は、前記インバータと接続され、前記インバータからの出力により駆動され得る。
前記内燃機関は、前記発電電動機との間でトルク伝達可能に連結され、発電電動機を駆動することができる。
前記制御部は、前記内燃機関、前記インバータ及び前記昇降圧コンバータを制御することにより、前記発電電動機によって発電された電力を用いて前記蓄電池を充電することができる。

更に、前記電圧変換部は、
前記低圧側電圧を前記高圧側電圧以下に維持する素子を含む。
加えて、前記制御部は、
前記低圧側電圧が所定の閾値（過電圧閾値）を超えた場合、前記高圧側電圧が「前記閾値よりも低い所定の目標電圧」に一致するように前記内燃機関及び前記インバータの少なくとも一方を制御する電圧低下制御を実施するとともに、
前記電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧に基づいて前記蓄電部に異常が発生したか否かを判定する、ように構成される。

この場合、制御部は、前記電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧そのもの、及び、電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧の低下量の大きさ等が、対応する異常判定用閾値を超えたか否かにより前記蓄電部に異常が発生したか否かを判定するように構成され得る。

このハイブリッド車両によれば、蓄電部の一対の給電線は昇降圧コンバータの低圧側端子部と接続されているので、電圧低下制御が実行されたとしても、蓄電部が正常であれば低圧側電圧と蓄電部の電圧とは略同一となる。これに対し、電圧変換部は「低圧側電圧を高圧側電圧以下に維持する素子」を含んでいるので、蓄電部が正常でないために低圧側電圧が蓄電部の電圧と略同一となっていなければ、電圧低下制御の実行中において高圧側電圧が低下するにつれて低圧側電圧も低下する。即ち、電圧低下制御の実行中における低圧側電圧に基づけば、蓄電部に異常が発生しているか否かを判定することができる。従って、本発明のハイブリッド車両は、低圧側電圧が所定の閾値を超えた場合に蓄電部の異常を確実に検知・判定することができる。

更に、前記ハイブリッド車両においては、
前記目標電圧が、前記蓄電部が正常であるときに同蓄電部が出力する電圧の下限である電圧（正常時下限電圧）よりも低い電圧に設定されることが好適である。

蓄電部の電圧（出力電圧）は蓄電部の残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等により変動するが、蓄電部が正常であればその出力電圧は所定の下限電圧と上限電圧の間の範囲にある。従って、上述の電圧低下制御において、制御部が、高圧側電圧をこの下限電圧（正常時下限電圧）よりも低くしたとき、低圧側電圧がこの正常時下限電圧よりも低くなれば、そのときの蓄電部の残容量の大小によらず、蓄電部に異常が発生していると判定できる。即ち、このハイブリッド車両によれば、その制御部は、電圧低下制御時における低圧側電圧の降下について、蓄電部の電圧が正常範囲内において単に低下している場合と、蓄電部に異常が発生している場合と、を区別しながら、蓄電部に異常が発生していることをより確実に検知・判定することができる。

更に、前記ハイブリッド車両は、
前記制御部が、
前記低圧側電圧が前記閾値を超えた場合、前記電圧低下制御に先立ち前記昇降圧コンバータの前記電圧変換部の前記電圧変換を停止させ、
前記電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧が所定の異常判定電圧よりも低い場合に前記蓄電部に異常が発生していると判定し、
一方、前記電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧が前記異常判定電圧よりも高い場合に前記昇降圧コンバータに異常が発生していると判定する、ように構成されることが好適である。

昇降圧コンバータの電圧変換部は低圧側電圧を高圧側電圧以下に維持する素子を備えているので、制御部が電圧変換を停止すれば、一時的にでも低圧側電圧が高圧側電圧より高くなることはない。そのため、制御部が電圧変換を停止したうえで電圧低下制御を行ったとき、低圧側電圧が所定の異常判定電圧よりも下がらなければ、制御部は、蓄電部ではなく昇降圧コンバータに異常が発生していると判定できる。一方、低圧側電圧がこの異常判定電圧より下がれば、制御部は、昇降圧コンバータではなく蓄電部に異常が発生していると判定できる。即ち、このハイブリッド車両によれば、その制御部は、蓄電部のみならず昇降圧コンバータの異常も検知・判定することができる。

更に、前記ハイブリッド車両は、
前記制御部が、
前記内燃機関を停止した状態において前記発電電動機を作動させながら前記ハイブリッド車両を走行させるＥＶ走行モードと、
前記内燃機関及び前記発電電動機を作動させながら前記ハイブリッド車両を走行させるＨＶ走行モードと、を選択的に実現するように構成されるとともに、
前記電圧低下制御を行う場合には同電圧低下制御に先立ち、前記内燃機関の作動停止を禁止するように構成されることが好適である。

ハイブリッド車両は、バッテリレス走行を実行する場合、内燃機関の出力を、車両の駆動力及び発電電動機を回転させる原動力の少なくとも一方の力として用いる必要がある。しかし、内燃機関が運転されていない場合、蓄電部の異常発生のために蓄電部の電力を内燃機関のクランキングに使用することができなければ、制御部は内燃機関を始動できず、そのハイブリッド車両はバッテリレス走行に移行することができない。そのため本発明では、上述の電圧低下制御に先立ち、制御部が、内燃機関の作動停止を禁止し、内燃機関の運転を継続する。つまり、制御部はＥＶ走行モードを禁止し、ＨＶ走行モードを継続する。これにより、電圧低下制御を実行した結果、蓄電部が異常と判定される場合であっても、電圧低下制御の実行前に内燃機関が運転されていたのであれば電圧低下制御実行後において内燃機関が運転され続けている。従って、このハイブリッド車両は、蓄電部に異常が発生している場合にバッテリレス走行への移行を行うことができる機会を増大することができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の作動を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明に係るハイブリッド車両の実施形態について説明する。図１に概略構成を示した本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、蓄電部２０、システムメインリレー２５、昇降圧コンバータ３０、第１インバータ４０、第２インバータ６０、第１発電電動機８１、第２発電電動機８２、内燃機関８３、動力分割機構９０及び制御部１００を含む。

蓄電部２０は、蓄電池２１及び図示しないＣＩＤ（過電流遮断装置）を含む。蓄電池２１は充放電が可能な二次電池を複数組み合わせることにより構成されている。本実施例の二次電池はリチウムイオン電池であるが、ニッケル水素電池及び他の二次電池であってもよい。ＣＩＤは、個々の二次電池の内圧が所定の圧力閾値を超えた場合、自動的に電流路（蓄電部２０内の電力供給経路）を遮断する。即ち、ＣＩＤが作動すると、蓄電池２１の電圧（正極端子と負極端子との電圧、蓄電池２１の発生電圧）は「０」になる。蓄電部２０の正極端子（Ｐ１）及び負極端子（Ｎ１）は、一対の給電線（ＰＬ１，ＮＬ１）のそれぞれの一端と接続されている。一対の給電線（ＰＬ１，ＮＬ１）のそれぞれの他端は昇降圧コンバータ３０の一対の低圧側端子部（Ｐ２、Ｎ２）とそれぞれ接続されている。

システムメインリレー２５は、一対の給電線（ＰＬ１，ＮＬ１）に挿入されている。即ち、蓄電部２０の正極端子（Ｐ１）はシステムメインリレー２５の１つのリレー接点を通して昇降圧コンバータ３０の低圧側端子部Ｐ２に接続され、蓄電部２０の負極端子（Ｎ１）はシステムメインリレー２５の他の１つのリレー接点を通して昇降圧コンバータ３０の他の低圧側端子部Ｎ２に接続されている。システムメインリレー２５は、制御部１００からの信号に基づき経路遮断状態（オフ状態）と経路接続状態（オン状態）との何れかを一方を選択的に実現することができる。

昇降圧コンバータ３０は、前述した一対の低圧側端子部（Ｐ２、Ｎ２）と、一対の高圧側端子部（Ｐ３、Ｎ３）と、電圧変換部と、を含む。本明細書において、一対の低圧側端子部（Ｐ２、Ｎ２）間の電圧は低圧側電圧ＶＬと称呼され、一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間の電圧は高圧側電圧ＶＨと称呼される。電圧変換部は、低圧側電圧ＶＬを高圧側電圧ＶＨへと、及び、その逆へと変換することができる。

昇降圧コンバータ３０の電圧変換部は、コンデンサ３１、リアクトル３２、第１のＩＧＢＴ３３、ダイオード３４、第２のＩＧＢＴ３５、ダイオード３６及びコンデンサ３７を含む。

コンデンサ３１は、システムメインリレー２５よりも高圧端子部（Ｐ３、Ｎ３）側において、一対の給電線（ＰＬ１，ＮＬ１）と接続された一対の電力線の間に挿入されている。コンデンサ３１は、低圧側電圧ＶＬを平滑化する。
リアクトル３２は、コンデンサ３１よりも高圧端子部（Ｐ３、Ｎ３）側において給電線ＰＬ１と接続された電力線に直列に挿入されている。

第１のＩＧＢＴ３３にはダイオード３４が逆並列接続され、第２のＩＧＢＴ３５にはダイオード３６が逆並列接続されている。第１のＩＧＢＴ３３及び第２のＩＧＢＴ３５は、ダイオード３４のアノードとダイオード３６のカソードとが中間接続点Ｑにおいて接続されるように互いに直列に接続され、一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間に挿入されている。この中間接続点Ｑには、リアクトル３２が接続されている。
コンデンサ３７は、一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間に挿入されている。コンデンサ３７は、高圧側電圧ＶＨを平滑化する。

第１のＩＧＢＴ３３及び第２のＩＧＢＴ３５が制御部１００からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングされることにより、昇降圧コンバータ３０は、前述した電圧変換（即ち、低圧側電圧ＶＬを高圧側電圧ＶＨに変換する昇圧動作、及び、高圧側電圧ＶＨを低圧側電圧ＶＬに変換する降圧動作）を実行する。なお、昇降圧コンバータ３０において、ＩＧＢＴの代わりにパワーＭＯＳＦＥＴ等を使用することもできる。

第１インバータ４０は、一対の入力端子部（Ｐ４、Ｎ４）を備える。一対の入力端子部（Ｐ４、Ｎ４）は、昇降圧コンバータ３０の一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）にそれぞれ接続されている。第１インバータ４０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームを含む。これらのアームは、それぞれが一対の入力端子部（Ｐ４、Ｎ４）間に挿入され、互いに並列に接続されている。

第１インバータ４０のＵ相アームは、ＩＧＢＴ４１及びＩＧＢＴ４２を備える。ＩＧＢＴ４１及びＩＧＢＴ４２には、ダイオード５１及びダイオード５２がそれぞれ逆並列接続されている。ＩＧＢＴ４１とＩＧＢＴ４２とは、ダイオード５１のアノードとダイオード５２のカソードとが接続されるように、互いに直列に接続されている。ＩＧＢＴ４１とＩＧＢＴ４２との接続点は、第１発電電動機８１の図示しないＵ相コイルに接続されている。

第１インバータ４０のＶ相アームは、ＩＧＢＴ４３及びＩＧＢＴ４４を備える。ＩＧＢＴ４３及びＩＧＢＴ４４には、ダイオード５３及びダイオード５４がそれぞれ逆並列接続されている。ＩＧＢＴ４３とＩＧＢＴ４４とは、ダイオード５３のアノードとダイオード５４のカソードとが接続されるように、互いに直列に接続されている。ＩＧＢＴ４３とＩＧＢＴ４４との接続点は、第１発電電動機８１の図示しないＶ相コイルに接続されている。

第１インバータ４０のＷ相アームは、ＩＧＢＴ４５及びＩＧＢＴ４６を備える。ＩＧＢＴ４５及びＩＧＢＴ４６には、ダイオード５５及びダイオード５６がそれぞれ逆並列接続されている。ＩＧＢＴ４５とＩＧＢＴ４６とは、ダイオード５５のアノードとダイオード５６のカソードとが接続されるように、互いに直列に接続されている。ＩＧＢＴ４５とＩＧＢＴ４６との接続点は、第１発電電動機８１の図示しないＷ相コイルに接続されている。

第２インバータ６０は、一対の入力端子部（Ｐ５、Ｎ５）を備える。一対の入力端子部（Ｐ５、Ｎ５）は、昇降圧コンバータ３０の一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）にそれぞれ接続されている。第２インバータ６０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームを含む。これらのアームは、それぞれが一対の入力端子部（Ｐ５、Ｎ５）間に挿入され、互いに並列に接続されている。

第２インバータ６０のＵ相アームは、ＩＧＢＴ６１及びＩＧＢＴ６２を備える。ＩＧＢＴ６１及びＩＧＢＴ６２には、ダイオード７１及びダイオード７２がそれぞれ逆並列接続されている。ＩＧＢＴ６１とＩＧＢＴ６２とは、ダイオード７１のアノードとダイオード７２のカソードとが接続されるように、互いに直列に接続されている。ＩＧＢＴ６１とＩＧＢＴ６２との接続点は、第２発電電動機８２の図示しないＵ相コイルに接続されている。

第２インバータ６０のＶ相アームは、ＩＧＢＴ６３及びＩＧＢＴ６４を備える。ＩＧＢＴ６３及びＩＧＢＴ６４には、ダイオード７３及びダイオード７４がそれぞれ逆並列接続されている。ＩＧＢＴ６３とＩＧＢＴ６４とは、ダイオード７３のアノードとダイオード７４のカソードとが接続されるように、互いに直列に接続されている。ＩＧＢＴ６３とＩＧＢＴ６４との接続点は、第２発電電動機８２の図示しないＶ相コイルに接続されている。

第２インバータ６０のＷ相アームは、ＩＧＢＴ６５及びＩＧＢＴ６６を備える。ＩＧＢＴ６５及びＩＧＢＴ６６には、ダイオード７５及びダイオード７６がそれぞれ逆並列接続されている。ＩＧＢＴ６５とＩＧＢＴ６６とは、ダイオード７５のアノードとダイオード７６のカソードとが接続されるように、互いに直列に接続されている。ＩＧＢＴ６５とＩＧＢＴ６６との接続点は、第２発電電動機８２の図示しないＷ相コイルに接続されている。なお、第１インバータ４０及び第２インバータ６０において、ＩＧＢＴの代わりにパワーＭＯＳＦＥＴ等の他のスイッチング素子を使用することもできる。

第１インバータ４０及び第２インバータ６０は、それらの各ＩＧＢＴが制御部１００からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングされることにより制御される。

より具体的に述べると、第１インバータ４０は、ＩＧＢＴ４１−４６が制御部１００からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングされることにより、入力端子部（Ｐ４、Ｎ４）間の直流電力を三相交流電力へと変換して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各アームにおける二つのＩＧＢＴの接続点から第１発電電動機８１へ出力する。更に、第１インバータ４０は、ＩＧＢＴ４１−４６が制御部１００からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングされることにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各アームにおける二つのＩＧＢＴの接続点から入力される第１発電電動機８１からの三相交流電力を直流電力へと変換し、入力端子部（Ｐ４、Ｎ４）間に発生させる。

同様に、第２インバータ６０は、ＩＧＢＴ６１−６６が制御部１００からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングされることにより、入力端子部（Ｐ５、Ｎ５）間の直流電力を三相交流電力へと変換して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各アームにおける二つのＩＧＢＴの接続点から第２発電電動機８２へ出力する。更に、第２インバータ６０は、ＩＧＢＴ６１−６６が制御部１００からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングされることにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各アームにおける二つのＩＧＢＴの接続点から入力される第２発電電動機８２からの三相交流電力を直流電力へと変換し、入力端子部（Ｐ５、Ｎ５）間に発生させる。

第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２は、いずれも内部に永久磁石を有するロータと、三相コイルが巻回されたステータを含む。第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２は、電動機として動作するとともに発電機として動作することも可能である。第１発電電動機８１は、主に発電機として用いられ、更に、内燃機関８３の始動時には内燃機関８３のクランキングを行う。第２発電電動機８２は、主に電動機として用いられ、ハイブリッド車両１０の駆動力を発生させる。なお、第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２は、回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサを備え、回転位置検出センサからの信号は制御部１００に送られる。

内燃機関８３は、ガソリン燃料機関であり、制御部１００によって吸入空気量及び燃料噴射量等が制御されることにより、トルクを発生する。

動力分割機構９０は、遊星歯車機構であり、図示しない外歯歯車のサンギア、このサンギアと同心円状に配置された図示しない内歯歯車のリングギア、サンギアに噛合するとともにリングギアにも噛合する図示しない複数のピニオンギア、及び、複数のピニオンギアを自転可能且つ公転可能な状態で保持する図示しないピニオンキャリア、を備える。サンギアには第１発電電動機８１が、ピニオンキャリアには内燃機関８３のクランクシャフトが、リングギアには減速機構９１を介して第２発電電動機８２及び車軸９２が、トルク伝達可能に連結されている。車軸９２は、ディファレンシャルギア９３を介して車輪９４とトルク伝達可能に連結されている。

電流センサ２６は、システムメインリレー２５よりも昇降圧コンバータ３０側において、給電線ＰＬ１に接続された電力線に挿入され、この電力線を流れる電流ＩＢを計測する。 電圧センサ２７は、昇降圧コンバータ３０の一対の低圧側端子部（Ｐ２、Ｎ２）間に接続され、低圧側電圧ＶＬを測定する。 電圧センサ２８は、昇降圧コンバータ３０の一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間に接続され、高圧側電圧ＶＨを測定する。

昇降圧コンバータ３０の一対の低圧側端子部（Ｐ２、Ｎ２）の間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ９５を介して補機蓄電装置９６が接続されている。更に、一対の低圧側端子部（Ｐ２、Ｎ２）の間には、インバータ９７を介してエアコンコンプレッサ９８が接続されている。補機蓄電装置９６に蓄積された電力は、図示しない前照灯等の電装機器の駆動の他、制御部１００を動作させるためにも用いられる。

制御部１００は、ハイブリッド車両１０のシステム全体を制御するコントローラ、内燃機関８３を制御するエンジンコントローラ、第１インバータ４０及び第２インバータ６０等を制御するＭＧコントローラ、蓄電池２１の監視等を行う電池コントローラ、図示しない制動装置を制御するブレーキコントローラ等の複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む。制御部１００は、これらの電子制御ユニットを通して、システムメインリレー２５、昇降圧コンバータ３０、第１インバータ４０、第２インバータ６０及び内燃機関８３等を制御する。個々の電子制御ユニットは、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、各々のプログラムを実行するマイクロコンピュータである。各電子制御ユニットは通信線を通じて情報を交換する。本明細書においては、これらの電子制御ユニットは制御部１００と総称される。

制御部１００は、システムメインリレー２５に対して指令を送り、蓄電部２０と昇降圧コンバータ３０とを電気的に接続したり遮断したりすることができる。

制御部１００は、ハイブリッド車両１０の走行速度、アクセルペダルの踏み込み量、内燃機関８３の回転速度、第１発電電動機８１の回転速度、第２発電電動機８２の回転速度、蓄電部２０の残容量（ＳＯＣ）、電流センサ２６により計測される電流ＩＢ、電圧センサ２７により計測される低圧側電圧ＶＬ、及び、電圧センサ２８により計測される高圧側電圧ＶＨを取得するようになっている。

制御部１００は、ハイブリッド車両１０の走行速度及びアクセルペダルの踏み込み量等に基づいて車輪９４が出力すべきトルクを算出する。更に、制御部１００は、算出されたトルクが車輪９４から発生させられるように、第１インバータ４０、第２インバータ６０及び内燃機関８３等を制御する。

更に、制御部１００は、蓄電部２０の残容量（ＳＯＣ）等を取得し、残容量に応じて内燃機関８３を制御することにより第１発電電動機８１（及び、第２発電電動機８２）に発電を行わせるとともに、第１インバータ４０、第２インバータ６０及び昇降圧コンバータ３０をＰＷＭ信号によって制御することにより蓄電池２１の充電を実行する。

なお、制御部１００は、内燃機関８３を停止した状態で、第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２の少なくとも一方を作動させながらハイブリッド車両１０を走行させるＥＶ走行モード、並びに、内燃機関８３、及び、第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２の少なくとも一方、を作動させながらハイブリッド車両１０を走行させるＨＶ走行モード、の両方を選択的に実現することができる。制御部１００は、蓄電部２０の残容量、車速及び図示しないアクセルペダルの踏み込み量等により、何れのモードで走行するかを決定する。

係るＨＶ走行モード及びＥＶ走行モードによるハイブリッド車両の走行制御は周知であり、例えば、特開２００９−１２６４５０号公報（米国公開特許番号 ＵＳ２０１０／０２４１２９７）、及び、特開平９−３０８０１２号公報（米国出願日１９９７年３月１０日の米国特許第６，１３１，６８０号）等に詳細に記載されている。これらは、参照することにより本願明細書に組み込まれる。

以下、ハイブリッド車両１０の作動について、図２に示したフローチャートを参照しながら説明する。図示しないハイブリッド車両１０の始動走行指示スイッチが操作され、それによりハイブリッド車両１０がシステムＲｅａｄｙの状態にあるとき、制御部１００のＣＰＵは、システムメインリレー２５をオン状態に設定し、更に、所定のタイミングにて図２のステップ２００から処理を開始する。ＣＰＵは、ステップ２０５に進み、低圧側電圧ＶＬを取得し、その取得した低圧側電圧ＶＬが所定の閾値ＶＬｔｈより高いか否かを判定する。閾値ＶＬｔｈは、蓄電部２０及び昇降圧コンバータ３０が正常であるときに蓄電部２０が出力する電圧の範囲の上限値（正常時上限電圧）ＶＢｍａｘよりも高い値に設定されている。従って、電圧ＶＬが閾値ＶＬｔｈ以下であれば、蓄電部２０及び昇降圧コンバータ３０に異常は発生していないと判断できるので、ＣＰＵはそのステップ２０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２８０に進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、電圧ＶＬが閾値ＶＬｔｈよりも大きい場合、ＣＰＵは、ステップ２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２１０に進み、内燃機関８３の間欠運転を禁止状態とする。即ち、ＣＰＵは、内燃機関８３を停止した状態において第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２の少なくとも一方を作動させながらハイブリッド車両１０を走行させるＥＶ走行モードへの移行を禁止する。

ＣＰＵは、ステップ２１５に進み、昇降圧コンバータ３０のゲートを遮断する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、昇降圧コンバータ３０のＩＧＢＴ３３及びＩＧＢＴ３５のスイッチング処理を停止し、各ＩＧＢＴをオフ状態に維持する。これは、電圧ＶＬが所定の閾値ＶＬｔｈよりも高いのは昇降圧コンバータ３０の異常が原因であるとも考えられので、昇降圧コンバータ３０の処理を一旦停止させるためである。

次に、ＣＰＵはステップ２２０に進み、内燃機関８３が運転中であるか否かを確認する。内燃機関８３が運転中でなければ、ＣＰＵは、ステップ２２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２２５に進んで内燃機関８３の始動を試みる（クランキングを行う）。その後、ＣＰＵはステップ２３０に進み、内燃機関８３の始動に成功したか否かを確認する。内燃機関８３の始動ができない場合、ＣＰＵは、ステップ２３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２８５に進んでハイブリッド車両１０の走行を停止する。即ち、ハイブリッド車両１０はシステムＲｅａｄｙＯｆｆの状態となる。なお、ＣＰＵはステップ２８５に進んだ場合、第１発電電動機８１又は第２発電電動機によってハイブリッド車両１０の走行を継続してもよい。

一方、ステップ２２０の判断時において内燃機関８３が運転中であった場合、或いは、ステップ２３０の判断時において内燃機関８３の始動に成功した場合、ＣＰＵは、ステップ２２０又はステップ２３０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２３５に進む。ステップ２３５にて、ＣＰＵは、高圧側電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊と一致させるための制御を実行する。目標電圧ＶＨ＊は、蓄電部２０が正常であるときに蓄電部２０が出力する電圧の下限値（正常時下限電圧）ＶＢｍｉｎよりも低い値に設定されている。より具体的に述べると、電圧センサ３７から得られる高圧側電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との間に偏差がある場合、ＣＰＵは、第１発電電動機８１、第２発電電動機８２及び内燃機関８３を制御することにより、高圧側電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊と一致させる。この高圧側電圧ＶＨの制御は「電圧低下制御」と称呼される。

次に、ＣＰＵはステップ２４０に進み、電圧ＶＬが、上述の下限値ＶＢｍｉｎ以上であるか否かを確認する。この時点において、昇降圧コンバータ３０の低圧側端子部は、蓄電部２０の端子部と接続されているので、蓄電部２０が正常であれば、電圧ＶＬは蓄電部２０の出力電圧と略同一となる。更に、蓄電部２０が正常であれば、蓄電部２０の出力電圧は下限値ＶＢｍｉｎ以上である。従って、蓄電部２０が正常であれば、電圧ＶＬは下限値ＶＢｍｉｎ以上となる。

電圧ＶＬが電圧ＶＢｍｉｎ以上であれば、ＣＰＵは、ステップ２４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２４５に進み、電流センサ２６によって測定される蓄電部２０から昇降圧コンバータ３０へ流れる電流ＩＢが所定の下限電流閾値ＩＢｍｉｎ以上であるか否かを確認する。下限電流閾値ＩＢｍｉｎは、「０」に電流センサ２６の測定誤差を加えた微小な値に設定されている。

ところで、昇降圧コンバータ３０はダイオード３４を含んでいる。更に、ステップ２１５の処理によって昇降圧コンバータ３０は電圧変換を停止している。従って、電圧ＶＬは電圧ＶＨ以下となる。加えて、現時点においては、ステップ２３５の処理により高圧側電圧ＶＨは下限値ＶＢｍｉｎよりも低くなるように制御されている。そのため、蓄電部２０が正常であれば、蓄電部２０から昇降圧コンバータ３０へ流れる電流ＩＢが発生する。従って、電流ＩＢが下限電流閾値ＩＢｍｉｎ以上であれば、蓄電部２０は正常であると判定でき、換言すると、昇降圧コンバータ３０に異常が発生していると判断することができる。

そこで、電流ＩＢが下限電流閾値ＩＢｍｉｎ以上であるとき、ＣＰＵはステップ２４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２５０に進み、電圧ＶＬが所定の閾値ＶＬｔｈよりも高い値となっていたのは、昇降圧コンバータ３０の異常が原因である判断する。その後、ＣＰＵは、ステップ２９０に進み、昇降圧コンバータ３０のゲートを遮断したまま、ＶＨフィードバック走行に移行する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、電圧ＶＨを一定に維持し、つまり第１発電電動機８１が発電する電力と第２発電電動機８２等が消費する電力との釣り合いを取ることにより、昇降圧コンバータ３０が動作を停止して蓄電部２０からの電力が得られない状態でも、ハイブリッド車両１０の走行を継続させる。

一方、ステップ２４０の判定時において、蓄電部２０に異常が発生していると、コンデンサ３１の正極側から電荷がダイオード３４を通して昇降圧コンバータ３０の高圧側端子部Ｐ３へと移動するので、低圧側電圧ＶＬは目標電圧ＶＨ＊に近づくように低下し下限値ＶＢｍｉｎよりも低くなる。従って、電圧低下制御中において低圧側電圧ＶＬが下限値ＶＢｍｉｎよりも低くなった場合、蓄電部２０に異常が発生していると判断できるので、ＣＰＵはステップ２４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２５５に進む。

更に、低圧側電圧ＶＬが下限値ＶＢｍｉｎ以上であっても、ステップ２４５の判定時において、電流ＩＢが下限電流閾値ＩＢｍｉｎよりも小さければ、蓄電部２０に異常が発生していると判断することができる。そこで、電流ＩＢが下限電流閾値ＩＢｍｉｎよりも小さいとき、ＣＰＵはステップ２４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ２５５に進む。なお、ステップ２４５は省略されても良い。即ち、ＣＰＵは、ステップ２４０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合にはステップ２５０に直接進み、ステップ２４０にて「Ｎｏ」と判定した場合にはステップ２５５に直接進むように、プログラムされていてもよい。

蓄電部２０に異常が発生していると判断され、その結果ＣＰＵがステップ２５５に進んだ場合、ＣＰＵは次のステップ２６０にてシステムメインリレー２５を遮断し、蓄電部２０をシステムから切り離す。次に、ＣＰＵは、ステップ２６５に進み、昇降圧コンバータ３０のゲート遮断を解き、動作を再開させる。こうすることにより第１発電電動機８１が発電した電力が、昇降圧コンバータ３０にて降圧され、ＤＣ／ＤＣコンバータ９５及びインバータ９７に供給される。その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進み、バッテリレス走行に移行する。

上述のＶＨフィードバック走行では、昇降圧コンバータ３０の作動は停止されるので降圧動作を行うことができない。その結果として補機蓄電装置９６は、第１発電電動機８１にて発電された電力によっては充電されない。但し、蓄電部２０に蓄えられた電力により充電することは可能である。そのため、補機蓄電装置９６及び蓄電部２０が電力を全て放電した時点で制御部１００が動作することが不可能となり、ハイブリッド車両１０は走行不能となる。一方バッテリレス走行では、上述の通り昇降圧コンバータ３０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ９５に電力が供給し、補機蓄電装置９６の充電が継続される。従って、制御部１００が動作可能な期間が長くなるので、退避走行をより長時間行うことができる。

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（１０）の昇降圧コンバータ（３０）は、低圧側電圧（ＶＬ）を高圧側電圧（ＶＨ）以下に維持する素子（ダイオード３４）を含み、制御部（１００）は、昇降圧コンバータ（３０）の低圧側電圧（ＶＬ）が所定の第１閾値（ＶＬｔｈ）を超えた場合、高圧側電圧（ＶＨ）が第１閾値（ＶＬｔｈ）よりも低い所定の目標電圧（ＶＨ＊）に一致するように内燃機関（８３）及びインバータ（第１インバータ４０及び第２インバータ６０）を制御する電圧低下制御を実施するとともに、この電圧低下制御の実行中における低圧側電圧（ＶＬ）に基づいて蓄電部（２０）に異常が発生したか否かを判定している。

このハイブリッド車両１０によれば、その制御部１００は、低圧側電圧ＶＬが所定の閾値ＶＬｔｈを超えた場合に蓄電部の異常を確実に検知・判定することができる。

更に、本実施形態において、高圧側電圧の第１閾値（ＶＬｔｈ）よりも低い所定の目標電圧（ＶＨ＊）は、蓄電部（２０）が正常であるときに蓄電部（２０）が出力する電圧の下限である電圧（ＶＢｍｉｎ）よりも更に低い電圧に設定されている。

制御部１００は、電圧低下制御時における低圧側電圧ＶＬの降下について、蓄電部２０の電圧が正常範囲内において単に低下している場合と、蓄電部２０に異常が発生している場合と、を区別しながら、蓄電部２０に異常が発生していることをより確実に検知・判定することができる。

更に、制御部（１００）は、電圧低下制御に先立ち昇降圧コンバータ（３０）の電圧変換部に対して前記電圧変換を停止させ（図２のステップ２１５）、電圧低下制御の実行中における低圧側電圧（ＶＬ）が所定の異常判定電圧（ＶＢｍｉｎ）よりも低い場合に蓄電部（２０）に異常が発生していると判定し、電圧低下制御の実行中における低圧側電圧（ＶＬ）が異常判定電圧（ＶＢｍｉｎ）よりも高い場合に昇降圧コンバータ（３０）に異常が発生していると判定する。

従って制御部１００は、蓄電部２０のみならず昇降圧コンバータ３０の異常も検知・判定することができる。

更に、制御部（１００）は、内燃機関（８３）を停止した状態において発電電動機（第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２）を作動させながらハイブリッド車両（１０）を走行させるＥＶ走行モードと、内燃機関（８３）及び発電電動機（第１発電電動機８１及び第２発電電動機８２）を作動させながらハイブリッド車両（１０）を走行させるＨＶ走行モードと、を選択的に実現している。さらに制御部（１００）は、電圧低下制御を行う場合にはそれに先立ち、内燃機関（８３）の運転停止を禁止している（図２のステップ２１０）。

従って、ハイブリッド車両１０は、蓄電部２０に異常が発生している場合にバッテリレス走行への移行を行うことができる機会を増大することができる。

以上、本発明に係る運行支援装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施例においては電圧低下制御の実行中に低圧側電圧ＶＬそのものが異常判定電圧ＶＢｍｉｎ以上であるか否かに基づいて、制御部１００が蓄電部２０の異常判定を行っていた。これに対し、電圧低下制御の実行開始後における低圧側電圧ＶＬの変化量の大きさ、又は、電圧低下制御実行中における単位時間当たりの低圧側電圧ＶＬの変化量の大きさの最大値、等が所定の閾値を超えた場合に制御部１００が蓄電部２０の異常判定を行ってもよい。或いは、図２のステップ２０５、ステップ２４０及びステップ２４５においては、そのステップに係る電圧又は電流の大小関係を制御部１００のＣＰＵがそのステップの実行時点に判定していた。これに対し、それぞれのステップの電圧又は電流の大小関係が所定の時間連続して維持された場合にのみＣＰＵが「Ｙｅｓ」と判定してもよい。

１０…ハイブリッド車両、２０…蓄電部、２１…蓄電池、２５…システムメインリレー、３０…昇降圧コンバータ、４０…インバータ、６０…インバータ、８１…発電電動機、８２…発電電動機、８３…内燃機関、９０…動力分割機構、９１…減速機構、９２…車軸、９３…ディファレンシャルギア、９４…車輪、９５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、９６…補機蓄電装置、９７…インバータ、９８…エアコンコンプレッサ、１００…制御部、ＶＨ…高圧側電圧、ＶＬ…低圧側電圧。

Claims (4)

1. 充放電可能な蓄電池及び前記蓄電池の両端にそれぞれ接続された一対の給電線を含む蓄電部と、
   前記一対の給電線のそれぞれに接続される一対の低圧側端子部と、一対の高圧側端子部と、前記一対の低圧側端子部間の電圧である低圧側電圧と前記一対の高圧側端子部間の電圧である高圧側電圧との間で電圧変換を行う電圧変換部と、を含む昇降圧コンバータと、
   前記昇降圧コンバータの前記一対の高圧側端子部と接続されたインバータと、
   前記インバータと接続された発電電動機と、
   前記発電電動機との間でトルク伝達可能に連結された内燃機関と、
   前記内燃機関、前記インバータ及び前記昇降圧コンバータを制御することにより前記発電電動機によって発電された電力を用いて前記蓄電池を充電する制御部と、
   を備えたハイブリッド車両において、
   前記電圧変換部は、
   前記低圧側電圧を前記高圧側電圧以下に維持する素子を含み、
   前記制御部は、
   前記低圧側電圧が所定の閾値を超えた場合、前記高圧側電圧が前記閾値よりも低い所定の目標電圧に一致するように前記内燃機関及び前記インバータの少なくとも一方を制御する電圧低下制御を実施するとともに、前記電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧に基づいて前記蓄電部に異常が発生したか否かを判定する、
   ように構成されたハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   前記目標電圧が、前記蓄電部が正常であるときに同蓄電部が出力する電圧の下限である電圧よりも低い電圧に設定されている、ハイブリッド車両。
3. 請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両において、
   前記制御部は、
   前記低圧側電圧が前記閾値を超えた場合、前記電圧低下制御に先立ち前記昇降圧コンバータの前記電圧変換部の前記電圧変換を停止させ、
   前記電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧が所定の異常判定電圧よりも低い場合に前記蓄電部に異常が発生していると判定し、
   前記電圧低下制御の実行中における前記低圧側電圧が前記異常判定電圧よりも高い場合に前記昇降圧コンバータに異常が発生していると判定する、
   ように構成されたハイブリッド車両。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のハイブリッド車両において、
   前記制御部は、
   前記内燃機関を停止した状態において前記発電電動機を作動させながら前記ハイブリッド車両を走行させるＥＶ走行モードと、
   前記内燃機関及び前記発電電動機を作動させながら前記ハイブリッド車両を走行させるＨＶ走行モードと、
   を選択的に実現するように構成されるとともに、
   前記電圧低下制御を行う場合には同電圧低下制御に先立ち、前記内燃機関の作動停止を禁止するように構成された、ハイブリッド車両。

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