JP2015171862A

JP2015171862A - 制御装置

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Publication number: JP2015171862A
Application number: JP2014048954A
Authority: JP
Inventors: 秋由森井; Akiyoshi Morii
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Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-10-01
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Abstract

【課題】内燃機関の最大出力が低下したとき、コンバータの電気損失を低減可能な制御装置を提供する。【解決手段】コンバータ２１は、スイッチング素子３１、３２を有し、スイッチング素子３１、３２のスイッチング作動により電池２からの電圧を昇圧しインバータ部２２を経由して第１回転電機１１および第２回転電機１２に出力する。ＥＣＵ１０の制御部８０は、コンバータ２１のスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動を制御する。制御部８０は、エンジンの最大出力に基づき、コンバータ２１から第１回転電機１１および第２回転電機１２に出力する電圧である出力電圧としてのシステム電圧Ｖｓｙｓを制限する。【選択図】図２

Description

本発明は、制御装置に関し、特に電池からの電圧を昇圧するコンバータを制御する制御装置に関する。

従来、電池からの電圧を昇圧し２つの回転電機に出力するコンバータを制御する制御装置が知られている。例えば特許文献１に記載の制御装置は、電池、第１回転電機、第２回転電機およびコンバータを備える車両に設けられ、コンバータを制御することにより電池からの電圧を昇圧しインバータを経由して第１回転電機および第２回転電機に出力している。

特開２０１０−９８８８２号公報

特許文献１では、第１回転電機は、電池からの電力により力行作動し車両の内燃機関を回転駆動可能で、内燃機関により回転されることにより回生作動し発電し電池に充電可能である。また、第２回転電機は、電池からの電力により力行作動し車両の車輪を回転駆動可能で、車輪により回転されることにより回生作動し発電し電池に充電可能である。
特許文献１に記載の制御装置は、電池の最大出力の低下を検出したとき、コンバータからインバータを経由して第１回転電機および第２回転電機に出力する電圧の最大値を低下させることにより、コンバータが必要以上に高い電圧に昇圧するのを抑制している。これにより、コンバータおよびインバータのスイッチング損失および電気損失を低減し、車両の燃費の向上を図っている。

ところで、特許文献１の制御装置では、内燃機関の最大出力が低下すると、第１回転電機の回生作動による電力が低下するため、第２回転電機の使用できる力行作動による最大出力は低下する。特許文献１の制御装置では、コンバータから出力する電圧の最大値に関し、内燃機関の最大出力の低下を考慮していない。そのため、特許文献１の制御装置では、内燃機関の最大出力が低下したとき、コンバータおよびインバータのスイッチング損失および電気損失を低減することができず、車両の燃費の向上を図ることができない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の最大出力が低下したとき、コンバータの電気損失を低減可能な制御装置を提供することにある。

本発明は、電池と車輪と内燃機関と第１回転電機と第２回転電機とコンバータとを備える車両に設けられ、コンバータを制御する制御装置であって、制御部を備えている。ここで、内燃機関は、車輪を回転駆動可能である。第１回転電機は、電池から供給される電力により力行作動し内燃機関を回転駆動可能、かつ、内燃機関により回転されることにより回生作動し発電し電池に充電可能である。第２回転電機は、電池から供給される電力により力行作動し車輪を回転駆動可能、かつ、車輪により回転されることにより回生作動し発電し電池に充電可能である。コンバータは、スイッチング素子を有しスイッチング素子のスイッチング作動により電池からの電圧を昇圧し第１回転電機および第２回転電機に出力する。

制御部は、スイッチング素子のスイッチング作動を制御する。そして、制御部は、内燃機関の最大出力に基づき、コンバータから出力する電圧である出力電圧を制限する制限手段を有している。そのため、コンバータは、内燃機関の最大出力に応じて、電池からの電圧を昇圧し第１回転電機および第２回転電機に出力できる。これにより、内燃機関の最大出力が低下したとき、コンバータは、スイッチング素子のスイッチング損失を低減することができ、電気損失を低減することができる。その結果、車両の燃費が向上する。

なお、第１回転電機および第２回転電機が、スイッチング素子を有するインバータにより回転駆動される構成の場合、本発明では、コンバータは、内燃機関の最大出力に応じて、電池からの電圧を昇圧し第１回転電機および第２回転電機のインバータに出力する。これにより、内燃機関の最大出力が低下したとき、インバータは、スイッチング素子のスイッチング損失を低減することができ、電気損失を低減することができる。その結果、車両の燃費がさらに向上する。

本発明の一実施形態による制御装置、および、これを適用した車両を示す模式図。本発明の一実施形態による制御装置、および、これを適用したコンバータおよびインバータ部の回路構成を示す図。本発明の一実施形態による制御装置の制御部の機能的構成を示すブロック図。本発明の一実施形態の制御装置の制御部による出力電圧の上限値の演算に関する処理を示すフロー図。電池温度による電池の最大出力特性を示す図。触媒温度と内燃機関の最大出力との関係を示す図。内燃機関の気筒休止数と内燃機関の最大出力との関係を示す図。本発明の一実施形態の制御装置の制御部による内燃機関の最大出力の演算に関する処理を示すフロー図。本発明の一実施形態の制御装置が適用される車両の各回転部の状態を示す共線図。本発明の一実施形態の制御装置の制御部による最大出力補正係数の算出の方法を説明するための図。本発明の一実施形態の制御装置の制御部による第１回転電機および第２回転電機の必要最大出力の演算に関する処理を示すフロー図。本発明の一実施形態の制御装置の制御部による最大出力時の内燃機関の動作点を求めるためのマップを示す図。本発明の一実施形態の制御装置の制御部による出力電圧の上限値の演算の方法を説明するための図。本発明の一実施形態による制御装置の作動例を示す図であって、（Ａ）は内燃機関の最大出力の変化を示す図、（Ｂ）は第１回転電機の必要最大出力の変化を示す図、（Ｃ）は第２回転電機の必要最大出力の変化を示す図、（Ｄ）は出力電圧の変化を示す図。

以下、本発明の実施形態による制御装置を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による制御装置、および、これを適用した車両を図１に示す。

車両１は、電池２、車輪３、内燃機関としてのエンジン４、動力統合分割機構５、歯車機構６、車軸７、第１回転電機１１、第２回転電機１２、コンバータ２１、インバータ部２２、制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０等を備えている。
車両１は、例えばエンジン４、第１回転電機１１、第２回転電機１２の複数の異なる動力源から出力されるトルクにより走行するハイブリッド車両である。

エンジン４は、例えばガソリンを燃料として駆動（回転）する４気筒のガソリンエンジンであり、クランクシャフトからトルクを出力する。第１回転電機１１、第２回転電機１２は、車両１に搭載された電力源としての電池２の電力により力行作動しトルクを出力する電気モータであり、トルクが入力されることにより回生作動し発電し電池２に充電可能なジェネレータ（発電機）としても機能する。すなわち、第１回転電機１１、第２回転電機１２は、所謂、モータジェネレータである。また、本実施形態では、第１回転電機１１および第２回転電機１２は、３相駆動式のブラシレスモータである。

動力統合分割機構５は、エンジン４と第１回転電機１１と第２回転電機１２との間で動力を統合および分配可能に設けられている。動力統合分割機構５は、プラネタリ機構（遊星ギア機構）を有している。例えば、プラネタリ機構のサンギアが第１回転電機１１に接続され、ピニオンギアを公転させるキャリアがエンジン４に接続され、リングギアが歯車機構６を介して車軸７に接続され、歯車機構６を介して第２回転電機１２に接続されている。車軸７の両端に車輪３が設けられている。動力統合分割機構５のギア比である遊星ギア比は、１：ρである。
歯車機構６は、動力統合分割機構５の出力と第２回転電機１２の出力とを合わせて車軸７に伝達する。歯車機構６の歯車比は固定である。

第１回転電機１１は、エンジン４により回転され、主に発電機として用いられ、発電した電力をインバータ部２２の第１インバータ４０およびコンバータ２１を経由して電池２に充電する。ここで、エンジン４は第１回転電機１１を回転させることにより電池２に充電可能なため、エンジン４をもう１つの電力源と考えることができる。よって、車両１は２つの電力源（電池２、エンジン４）を備えているということができる。また、第１回転電機１１は、電池２からコンバータ２１および第１インバータ４０を経由して供給される電力により力行作動しエンジン４を回転駆動可能であり、スタータとしても用いられる。

第２回転電機１２は、主に車両１の走行のために用いられ、電池２からコンバータ２１およびインバータ部２２の第２インバータ６０を経由して供給される電力により力行作動し車輪３を回転駆動可能である。また、第２回転電機１２は、車両１の制動時には発電機として機能し、車輪３からのトルクにより回転されることにより回生作動し発電し、発電した電力を第２インバータ６０およびコンバータ２１を経由して電池２に充電する。

図２に示すように、コンバータ２１は、リアクトル２３、スイッチング素子３１、３２、整流素子３３、３４を有している。
リアクトル２３は、一端が電池２の正極側に接続するよう設けられている。スイッチング素子３１、３２は、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子３１のエミッタは、スイッチング素子３２のコレクタに接続されている。スイッチング素子３１とスイッチング素子３２との接続点にリアクトル２３の他端が接続している。スイッチング素子３１のコレクタは、第１インバータ４０および第２インバータ６０の正極側に接続している。スイッチング素子３２のエミッタは、第１インバータ４０および第２インバータ６０の負極側に接続している。
スイッチング素子３１、３２のゲートには、後述する制御部８０からの信号線が接続される。

整流素子３３は、例えばダイオードであり、アノード側がスイッチング素子３１のエミッタ側に接続し、カソード側がスイッチング素子３１のコレクタに接続している。整流素子３４は、例えばダイオードであり、アノード側がスイッチング素子３２のエミッタ側に接続し、カソード側がスイッチング素子３２のコレクタに接続している。

本実施形態では、コンバータ２１の電池２側にコンデンサ２４、コンバータ２１のインバータ部２２側にコンデンサ２５が設けられている。コンデンサ２４は、一端が電池２の正極側に接続し、他端が電池２の負極側に接続している。コンデンサ２５は、一端がスイッチング素子３１のコレクタ側に接続し、他端がスイッチング素子３２のエミッタ側に接続している。コンデンサ２４は、電池２からコンバータ２１に入力される電圧のサージを抑制可能である。コンデンサ２５は、コンバータ２１から出力される電圧を安定にすることができる。

コンバータ２１は、スイッチング素子３１、３２のスイッチング作動により、電池２からの電圧を昇圧してインバータ部２２の正極側に出力することができる。また、コンバータ２１は、インバータ部２２側からの電圧を降圧して電池２側に出力することができる。このように、コンバータ２１は、電圧を昇圧および降圧する機能を有している。
本実施形態では、コンバータ２１は、主に昇圧回路として機能し、電池２からの電圧を昇圧してインバータ部２２を経由して第１回転電機１１および第２回転電機１２に出力する。

インバータ部２２は、第１インバータ４０および第２インバータ６０からなる。
第１インバータ４０は、スイッチング素子４１〜４６、および、整流素子５１〜５６を有している。スイッチング素子４１〜４６は、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子４１〜４３とスイッチング素子４４〜４６とは、それぞれのエミッタとコレクタとが接続するようにしてスイッチング素子対を構成している。ここで、スイッチング素子４１〜４３のコレクタは、電池２の正極側、すなわち、コンバータ２１のスイッチング素子３１のコレクタ側に接続している。スイッチング素子４４〜４６のエミッタは、電池２の負極側、すなわち、コンバータ２１のスイッチング素子３２のエミッタ側に接続している。
スイッチング素子４１〜４６のゲートには、後述する制御部８０からの信号線が接続される。

スイッチング素子４１とスイッチング素子４４との接続点は、第１回転電機１１のＵ相の巻線に接続している。スイッチング素子４２とスイッチング素子４５との接続点は、第１回転電機１１のＶ相の巻線に接続している。スイッチング素子４３とスイッチング素子４６との接続点は、第１回転電機１１のＷ相の巻線に接続している。
整流素子５１〜５６は、例えばダイオードであり、それぞれのアノード側がスイッチング素子４１〜４６のエミッタ側に接続し、それぞれのカソード側がスイッチング素子４１〜４６のコレクタ側に接続するよう設けられている。

第１インバータ４０は、スイッチング素子４１〜４６のスイッチング作動により、コンバータ２１側からの電流を交流に変換して第１回転電機１１に出力することができる。また、第１インバータ４０は、スイッチング素子４１〜４６のスイッチング作動により、第１回転電機１１側からの電流を直流に変換してコンバータ２１に出力することができる。

第２インバータ６０は、スイッチング素子６１〜６６、および、整流素子７１〜７６を有している。スイッチング素子６１〜６６は、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子６１〜６３とスイッチング素子６４〜６６とは、それぞれのエミッタとコレクタとが接続するようにしてスイッチング素子対を構成している。ここで、スイッチング素子６１〜６３のコレクタは、電池２の正極側、すなわち、コンバータ２１のスイッチング素子３１のコレクタ側に接続している。スイッチング素子６４〜６６のエミッタは、電池２の負極側、すなわち、コンバータ２１のスイッチング素子３２のエミッタ側に接続している。
スイッチング素子６１〜６６のゲートには、後述する制御部８０からの信号線が接続される。

スイッチング素子６１とスイッチング素子６４との接続点は、第２回転電機１２のＵ相の巻線に接続している。スイッチング素子６２とスイッチング素子６５との接続点は、第２回転電機１２のＶ相の巻線に接続している。スイッチング素子６３とスイッチング素子６６との接続点は、第２回転電機１２のＷ相の巻線に接続している。
整流素子７１〜７６は、例えばダイオードであり、それぞれのアノード側がスイッチング素子６１〜６６のエミッタ側に接続し、それぞれのカソード側がスイッチング素子６１〜６６のコレクタ側に接続するよう設けられている。

第２インバータ６０は、スイッチング素子６１〜６６のスイッチング作動により、コンバータ２１側からの電流を交流に変換して第２回転電機１２に出力することができる。また、第２インバータ６０は、スイッチング素子６１〜６６のスイッチング作動により、第２回転電機１２側からの電流を直流に変換してコンバータ２１に出力することができる。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を有する小型のコンピュータであり、車両１の各部に設けられたセンサ類からの信号等に基づき、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い演算を行い、車両１の装置および機器の作動を制御することにより、車両１を統合的に制御する。
ＥＣＵ１０は、制御部８０を有している。図３に示すように、制御部８０は、概念的な機能部として、電圧指令演算部８１、Ｄｕｔｙ指令演算部８２、キャリア信号生成部８３、駆動信号生成部８４等を有している。

本実施形態では、コンバータ２１（コンデンサ２５）とインバータ部２２との間に抵抗９１、９２が設けられている。抵抗９１は、一端がコンデンサ２５の一端とインバータ部２２の正極側との間に接続している。抵抗９２は、一端が抵抗９１の他端に接続し、他端がコンデンサ２５の他端とインバータ部２２の負極側との間に接続するよう設けられている。

制御部８０は、抵抗９１と抵抗９２との間に接続している。これにより、制御部８０は、インバータ部２２の正極側と負極側との電位差、すなわち、コンバータ２１からインバータ部２２の正極側（第１回転電機１１、第２回転電機１２）に出力される電圧（出力電圧）であるシステム電圧を検出することができる。ここで、抵抗９１、９２は、電圧センサを構成している。また、システム電圧に対応する電圧値をシステム電圧値Ｖｓｙｓとする。

電圧指令演算部８１は、第１回転電機１１および第２回転電機１２の回転数Ｎおよび指令トルクＴｒｑ^*に基づき、現在の回転数Ｎにおいて指令トルクＴｒｑ^*を実現するために必要なシステム電圧である必要システム電圧（要求システム電圧）を算出する。そして、算出した必要システム電圧をシステム電圧値Ｖｓｙｓの上限値（Ｖｓｙｓ上限値）で制限し、システム電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を演算する。上記「システム電圧値Ｖｓｙｓの上限値」の演算については、後述する。

Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、電圧指令演算部８１により演算したシステム電圧指令値Ｖｓｙｓ^*と電圧センサ（抵抗９１、９２）により検出したシステム電圧値Ｖｓｙｓとの偏差が収束するようフィードバック制御し、デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*を演算する。ここで、デューティーＤｕｔｙは、スイッチング素子３１のスイッチング周期におけるオン状態の割合である。ここで、電池２からコンバータ２１に入力される電圧である入力電圧をＶｉｎとすると、
Ｄｕｔｙ＝（Ｖｉｎ／Ｖｓｙｓ）×１００・・・式１
である。デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*は、デューティーＤｕｔｙを実現するための指令値である。

キャリア信号生成部８３は、三角波からなるキャリア信号ＣＲを生成し、駆動信号生成部８４に出力する。
駆動信号生成部８４は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２により演算したデューティー指令値Ｄｕｔｙ^*とキャリア信号生成部８３により生成したキャリア信号ＣＲとを大小比較し、その比較結果に応じてゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２を生成する。ゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２は、それぞれ、スイッチング素子３１、３２のゲートに入力される信号であり、オンのとき、スイッチング素子３１、３２がオン作動し、オフのとき、スイッチング素子３１、３２がオフ作動する。

駆動信号生成部８４は、例えば、キャリア信号ＣＲがデューティー指令値Ｄｕｔｙ^*より小さい場合、ゲート信号Ｓｑ１をオン、かつ、ゲート信号Ｓｑ２をオフとし、キャリア信号ＣＲがデューティー指令値Ｄｕｔｙ^*以上の場合、ゲート信号Ｓｑ１をオフ、かつ、ゲート信号Ｓｑ２をオンとする。駆動信号生成部８４は、生成したゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２を、それぞれ、コンバータ２１のスイッチング素子３１、３２のゲートに出力する。これにより、スイッチング素子３１、３２は、ゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２に応じてスイッチング作動する。このように、駆動信号生成部８４は、ＰＷＭ（ＰｌｕｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によりスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動を制御する。

本実施形態では、スイッチング素子３１とスイッチング素子３２とが同時にオン状態になることがないよう、スイッチング素子３１またはスイッチング素子３２の一方がオフ状態になった後、他方がオン状態になるまでの待機期間であるデッドタイムが設定されている。
制御部８０（電圧指令演算部８１、Ｄｕｔｙ指令演算部８２、キャリア信号生成部８３、駆動信号生成部８４）の上記演算により、コンバータ２１のスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動が制御され、電池２からの電圧（Ｖｉｎ）が昇圧され、昇圧された電圧（Ｖｓｙｓ）がインバータ部２２（第１回転電機１１、第２回転電機１２）に出力される。
なお、制御部８０は、第１インバータ４０および第２インバータ６０のスイッチング素子４１〜４６、６１〜６６のスイッチング作動を制御することによりインバータ部２２を制御し、第１回転電機１１および第２回転電機１２の回転を制御することができる。

次に、制御部８０による「システム電圧値Ｖｓｙｓの上限値」の演算について説明する。
制御部８０は、図４に示す一連の処理Ｓ１００を実行することにより、システム電圧値Ｖｓｙｓの上限値を演算する。Ｓ１００は、「システム電圧値Ｖｓｙｓの上限値」を演算するためのメインルーチンであり、車両１のイグニッションスイッチがオンされると、開始される。

Ｓ１０１では、制御部８０は、電力源（電池２、エンジン４）の最大出力性能の低下量を算出する。
まず、制御部８０は、電力源の１つである電池２の最大出力を判定する。ここで、制御部８０は、図５に示す「電池２の温度（電池温度）による電池２の最大出力特性」に基づき、電池２の最大出力（Ｗｏｕｔｍａｘ）を判定する。これは、電池温度によって、電池２の内部抵抗が変化するため、電池２の過充電や過放電を防止するために、電池２の出力を制限する必要があるためである。このように、本実施形態では、電池温度に応じて電池２の出力を制限する。

続いて、制御部８０は、もう１つの電力源であるエンジン４に関し、制御によるエンジン４の最大出力を判定する。本実施形態では、図示しない触媒の高温時やエンジン４の気筒の休止時（気筒数低減時）等、部品保護目的や燃費要件等でエンジン４を制御してエンジン４の最大出力を制限する（低下させる）場合がある。ここで、制御部８０は、特許請求の範囲における「最大出力低下手段」として機能する。例えば、図６に示すように、触媒の温度に応じて、エンジン４の最大出力を制限する。また、図７に示すように、エンジン４の気筒の休止数に応じて、エンジン４の最大出力を制限する。すなわち、ここでは、エンジン４を意図的に制御した結果、出力が制限される場合のエンジン４の最大出力を判定する。

なお、ここで、「制御部８０は、エンジン４の定格最大出力に対する、最大出力低下手段により低下させたエンジン４の最大出力の割合に基づき、エンジン４の出力の低下率である出力低下率を算出し、エンジン４の定格最大出力に出力低下率を乗ずることにより、エンジン４の現在の最大出力を判定する」ということもできる。

続いて、制御部８０は、図８に示す一連の処理Ｓ２００を実行することにより、エンジン４の最大出力を演算する。Ｓ２００は、Ｓ１０１で実行される、Ｓ１００のサブルーチンである。
Ｓ２０１では、制御部８０は、エンジン４の指令トルクの値であるＴｅ指令値を演算する。具体的には、制御部８０は、下記の通り、エンジン４の指令パワーＰｅ^*およびエンジン４の回転数Ｎｅに基づき、Ｔｅ指令値を演算する。
Ｔｅ指令値＝Ｐｅ^*／Ｎｅ・・・式２
Ｓ２０１の後、処理はＳ２０２へ移行する。

Ｓ２０２では、制御部８０は、エンジン４の推定トルクの値であるＴｅ推定値を演算する。図９に示すように、第１回転電機１１の指令トルクをＴｇ^*、第１回転電機１１の回転数をＮｇ、遊星ギア比をρ、車軸７（出力軸）の回転数をＮｏ、第２回転電機１２の回転数をＮｍとすると、本実施形態では、エンジン４が目標の回転数で駆動できるように第１回転電機１１が回転数を制御するため、第１回転電機１１が回転数を制御できれば、下記式３でＴｅ推定値が成立する。
Ｔｅ推定値＝｛−（１＋ρ）／ρ｝×Ｔｇ^* ・・・式３
Ｓ２０２の後、処理はＳ２０３へ移行する。

Ｓ２０３では、制御部８０は、最大出力の補正係数である最大出力補正係数Ｋを演算する。具体的には、制御部８０は、Ｓ２０１で演算したＴｅ指令値、および、Ｓ２０２で演算したＴｅ推定値に基づき、下記式４に従い最大出力補正係数Ｋを演算する。
Ｋ＝ｆ（Ｔｅ推定値／Ｔｅ指令値）・・・式４

すなわち、制御部８０は、エンジン４に対する出力の指令値である出力指令値（Ｔｅ指令値）に対する、エンジン４からの出力の推定値である出力推定値（Ｔｅ推定値）の割合に基づき、最大出力補正係数Ｋを演算する。
ここで、最大出力補正係数Ｋと「Ｔｅ推定値／Ｔｅ指令値」との関係は、図１０に示す通りである。
Ｓ２０３の後、処理はＳ２０４へ移行する。

Ｓ２０４では、制御部８０は、エンジン４の最大出力を演算する。具体的には、制御部８０は、エンジン４の定格最大出力に、Ｓ２０３で演算した最大出力補正係数Ｋを乗ずることにより、エンジン４の最大出力を演算する。Ｓ２０４の後、処理は一連の処理Ｓ２００を抜ける。
このように、Ｓ２００では、エンジン４の最大出力、すなわち、意図せず低下するエンジン４の出力の最大値を、Ｔｅ指令値に対するＴｅ推定値の割合に基づき、演算する。

なお、Ｓ２００で、「制御部８０は、Ｔｅ指令値に対するＴｅ推定値の割合に基づき、エンジン４の出力の低下率である出力低下率を算出し、エンジン４の定格最大出力に出力低下率を乗ずることにより、エンジン４の現在の最大出力を演算する」ということもできる。
Ｓ１０１の後、処理はＳ１０２へ移行する（図４参照）。

Ｓ１０２では、制御部８０は、第１回転電機１１および第２回転電機１２の必要最大出力を演算する。具体的には、制御部８０は、図１１に示す一連の処理Ｓ３００を実行することにより、第１回転電機１１および第２回転電機１２の必要最大出力を演算する。Ｓ３００は、Ｓ１０２で実行される、Ｓ１００のサブルーチンである。

Ｓ３０１では、エンジン４の最大出力の調停を行う。具体的には、制御部８０は、Ｓ１０１で判定した「最大出力低下手段により低下させたエンジン４の最大出力」と、Ｓ２００で演算したエンジン４の最大出力とのうち、小さい方をエンジン４の最大出力とすることで調停する。
Ｓ３０１の後、処理はＳ３０２へ移行する。

Ｓ３０２では、制御部８０は、第１回転電機１１の必要最大出力を演算する。
まず、制御部８０は、最大出力時のエンジン４の動作点（目標回転数Ｎｅｍａｘ、トルクＴｅｍａｘ）を求める。エンジン４の目標動作点は、予め最大出力が出せる動作点をマップ（図１２参照）として設定しているため、エンジン４の最大出力が決まれば、そのときのエンジン４の目標回転数Ｎｅｍａｘ、および、トルクＴｅｍａｘを求めることができる。制御部８０は、Ｓ３０１で調停したエンジン４の最大出力と図１２に示すマップとに基づき、下記式５の通り、最大出力時のエンジン４の目標回転数Ｎｅｍａｘ、および、トルクＴｅｍａｘを求める。
（Ｔｅｍａｘ、Ｎｅｍａｘ）＝ｆ（調停した最大出力）・・・式５

続いて、制御部８０は、現在の車軸７（出力軸）の回転数Ｎｏ、式５により求めた最大出力時のエンジン４の動作点（目標回転数Ｎｅｍａｘ）、および、図９に示す共線図に基づき、下記式６により、第１回転電機１１の回転数Ｎｇを算出する。
Ｎｇ＝｛（１＋ρ）／ρ｝×Ｎｅｍａｘ・・・式６
また、制御部８０は、式５により求めた最大出力時のエンジン４の動作点（トルクＴｅｍａｘ）、および、図９に示す共線図に基づき、下記式７により、第１回転電機１１のトルクＴｇを算出する。
Ｔｇ＝｛−ρ／（１＋ρ）｝×Ｔｅｍａｘ・・・式７
そして、制御部８０は、式６、７により算出した第１回転電機１１の回転数ＮｇおよびトルクＴｇに基づき、下記式８により、第１回転電機１１の必要最大出力Ｐｇｍａｘを演算する。
Ｐｇｍａｘ＝Ｎｇ×Ｔｇ×２π／６０・・・式８
Ｓ３０２の後、処理はＳ３０３へ移行する。

Ｓ３０３では、制御部８０は、第２回転電機１２の必要最大出力を演算する。具体的には、制御部８０は、Ｓ１０１で判定した電池２の最大出力Ｗｏｕｔｍａｘ、および、式８により算出した第１回転電機１１の必要最大出力Ｐｇｍａｘに基づき、下記式９により、第２回転電機１２の必要最大出力Ｐｍｍａｘを演算する。
Ｐｍｍａｘ＝Ｗｏｕｔｍａｘ−Ｐｇｍａｘ・・・式９
Ｓ３０３の後、処理は一連の処理Ｓ３００を抜ける。
Ｓ１０２の後、処理はＳ１０３へ移行する（図４参照）。

Ｓ１０３では、制御部８０は、システム電圧値Ｖｓｙｓの上限値を演算する。具体的には、制御部８０は、図１３に示すように、Ｓ３００で演算した第１回転電機１１の必要最大出力Ｐｇｍａｘに基づき第１回転電機１１のモータ必要電圧を算出し、Ｓ３００で演算した第２回転電機１２の必要最大出力Ｐｍｍａｘに基づき第２回転電機１２のモータ必要電圧を算出し、算出した第１回転電機１１のモータ必要電圧と第２回転電機１２のモータ必要電圧とのうち大きい方を「システム電圧値の上限値」とする（調停する）ことでシステム電圧値Ｖｓｙｓの上限値を演算する。

Ｓ１０３の後、処理は一連の処理Ｓ１００を抜ける。Ｓ１００を抜けたとき、イグニッションキーがオンの状態の場合、Ｓ１００は再び開始される。すなわち、Ｓ１００は、イグニッションキーがオンの間、繰り返し実行される処理である。
このように、制御部８０は、Ｓ１００を実行することにより、コンバータ２１から出力する電圧である出力電圧に対応するシステム電圧Ｖｓｙｓを制限する。すなわち、制御部８０は、Ｓ１００で、特許請求の範囲における「制限手段」として機能する。

次に、本実施形態のＥＣＵ１０の作動の一例を図１４に基づき説明する。
時刻ｔ１以降、エンジン４の最大出力が低下することにより、第１回転電機１１および第２回転電機１２の必要最大出力が低下し、これに伴い、システム電圧値の上限値が低下する。
時刻ｔ２まではシステム電圧値の上限値が要求システム電圧より大きいため、システム電圧指令値は、要求システム電圧と同値となる。

時刻ｔ２以降、エンジン４の最大出力がさらに低下することによりシステム電圧値の上限値が低下し、システム電圧値の上限値が要求システム電圧より小さくなると、システム電圧指令値は、システム電圧値の上限値により制限され、要求システム電圧より小さくなる。

このように、本実施形態では、エンジン４の最大出力の低下に応じて、インバータ部２２（第１回転電機１１、第２回転電機１２）に出力する電圧であるシステム電圧を制限することにより、コンバータ２１のスイッチング素子３１、３２のスイッチング損失を低減することができる。また、システム電圧を制限することにより、インバータ部２２（第１インバータ４０、第２インバータ６０）のスイッチング素子４１〜４６、６１〜６６のスイッチング損失を低減することができる。これにより、コンバータ２１およびインバータ部２２の電気損失を低減し、車両１の燃費を向上することができる。

以上説明したように、（１）本実施形態は、電池２と、車輪３と、車輪３を回転駆動可能なエンジン４と、電池２から供給される電力により力行作動しエンジン４を回転駆動可能、かつ、エンジン４により回転されることにより回生作動し発電し電池２に充電可能な第１回転電機１１と、電池２から供給される電力により力行作動し車輪３を回転駆動可能、かつ、車輪３により回転されることにより回生作動し発電し電池２に充電可能な第２回転電機１２と、スイッチング素子３１、３２を有しスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動により電池２からの電圧を昇圧し第１回転電機１１および第２回転電機１２に出力するコンバータ２１と、を備える車両１に設けられ、コンバータ２１を制御するＥＣＵ１０であって、制御部８０を備えている。

制御部８０は、スイッチング素子３１、３２のスイッチング作動を制御する。そして、制御部８０は、エンジン４の最大出力に基づき、コンバータ２１から出力する電圧である出力電圧としてのシステム電圧Ｖｓｙｓを制限する制限手段を有している。そのため、コンバータ２１は、エンジン４の最大出力に応じて、電池２からの電圧を昇圧し第１回転電機１１および第２回転電機１２に出力できる。これにより、エンジン４の最大出力が低下したとき、コンバータ２１は、スイッチング素子３１、３２のスイッチング損失を低減することができ、電気損失を低減することができる。その結果、車両１の燃費が向上する。

また、本実施形態では、第１回転電機１１および第２回転電機１２が、スイッチング素子４１〜４６、６１〜６６を有するインバータ部２２（第１インバータ４０、第２インバータ６０）により回転駆動される構成である。コンバータ２１は、エンジン４の最大出力に応じて、電池２からの電圧を昇圧し第１回転電機１１および第２回転電機１２のインバータ（第１インバータ４０、第２インバータ６０）に出力する。これにより、エンジン４の最大出力が低下したとき、インバータ部２２（第１インバータ４０、第２インバータ６０）は、スイッチング素子４１〜４６、６１〜６６のスイッチング損失を低減することができ、電気損失を低減することができる。その結果、車両１の燃費がさらに向上する。

なお、エンジン４の最大出力が低下する状況としては、例えば、エンジン４暖機前のエンジンフリクションが大きいとき、エンジン４が高温または触媒が高温のときのエンジン４の出力制限時、および、気筒数低減（気筒休止）によるエンジン４の出力制限時等が考えられる。

また、（２）本実施形態では、制御部８０は、条件に応じてエンジン４の最大出力を低下させる最大出力低下手段をさらに有している。制御部８０は、制限手段として機能し、エンジン４の定格最大出力に対する、最大出力低下手段により低下させたエンジン４の最大出力の割合に基づき、エンジン４の出力の低下率である出力低下率を算出し、算出した出力低下率に基づき、出力電圧（システム電圧Ｖｓｙｓ）を制限する。これにより、エンジン４を意図的に制御した結果、出力が制限される場合のエンジン４の最大出力に応じて、システム電圧Ｖｓｙｓを制限することができる。

また、（３）本実施形態では、制御部８０は、制限手段として機能し、エンジン４に対する出力の指令値である出力指令値（Ｔｅ指令値）に対する、エンジン４からの出力の推定値である出力推定値（Ｔｅ推定値）の割合に基づき、エンジン４の出力の低下率である出力低下率を算出し、算出した出力低下率に基づき、出力電圧（システム電圧Ｖｓｙｓ）を制限する。これにより、意図せず低下するエンジン４の出力の最大値に応じて、システム電圧Ｖｓｙｓを制限することができる。

なお、本実施形態では、制御部８０は、制限手段として機能し、エンジン４の定格最大出力に出力低下率を乗ずることにより算出したエンジン４の現在の最大出力に基づき、出力電圧（システム電圧Ｖｓｙｓ）を制限する。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、制御部８０は、Ｓ２００で「Ｔｅ指令値（出力指令値）に対するＴｅ推定値（出力推定値）の割合に基づき、エンジン４の出力の低下率である出力低下率を算出し、エンジン４の定格最大出力に出力低下率を乗ずることにより、エンジン４の現在の最大出力を演算する」例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、制御部８０は、Ｔｅ指令値とＴｅ推定値との差分に基づき、出力低下率を算出することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、制御部は最大出力低下手段を有していなくてもよい。すなわち、制御部は、触媒の高温時や内燃機関の気筒の休止時（気筒数低減時）等、内燃機関の最大出力を低下させないこととしてもよい。

また、上述の実施形態では、制御部が、電圧センサ（抵抗９１、９２）により検出したシステム電圧値Ｖｓｙｓに基づき、デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*を演算し、コンバータ２１を制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、制御部は、システム電圧値Ｖｓｙｓを推定し、推定したシステム電圧値Ｖｓｙｓに基づき、デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*を演算することとしてもよい。この場合、電圧センサ（抵抗９１、９２）を省略することができる。

また、本発明の他の実施形態では、コンバータの電池側およびインバータ部側にコンデンサ（２４、２５）を備えない構成としてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、第１回転電機および第２回転電機は、３相駆動式のブラシレスモータに限らず、３相以外の相を構成する巻線を有するブラシレスモータ、あるいは、ブラシ付きモータであってもよい。

また、本発明の他の実施形態では、コンバータおよびインバータ部のスイッチング素子は、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやトランジスタ等、他のスイッチング素子であってもよい。
また、本発明の他の実施形態では、インバータ部を備えず、コンバータから、昇圧した電圧を第１回転電機および第２回転電機に対し直接出力することとしてもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

１・・・・車両
２・・・・電池
３・・・・車輪
４・・・・エンジン（内燃機関）
１０・・・ＥＣＵ（制御装置、電子制御ユニット）
１１・・・第１回転電機
１２・・・第２回転電機
２１・・・コンバータ
３１、３２・・・スイッチング素子
８０・・・制御部

Claims

電池（２）と、
車輪（３）と、
前記車輪を回転駆動可能な内燃機関（４）と、
前記電池から供給される電力により力行作動し前記内燃機関を回転駆動可能、かつ、前記内燃機関により回転されることにより回生作動し発電し前記電池に充電可能な第１回転電機（１１）と、
前記電池から供給される電力により力行作動し前記車輪を回転駆動可能、かつ、前記車輪により回転されることにより回生作動し発電し前記電池に充電可能な第２回転電機（１２）と、
スイッチング素子（３１、３２）を有し前記スイッチング素子のスイッチング作動により前記電池からの電圧を昇圧し前記第１回転電機および前記第２回転電機に出力するコンバータ（２１）と、を備える車両（１）に設けられ、前記コンバータを制御する制御装置（１０）であって、
前記スイッチング素子のスイッチング作動を制御する制御部（８０）を備え、
前記制御部は、
前記内燃機関の最大出力に基づき、前記コンバータから出力する電圧である出力電圧を制限する制限手段（８０）を有していることを特徴とする制御装置。
前記制御部は、条件に応じて前記内燃機関の最大出力を低下させる最大出力低下手段（８０）をさらに有し、
前記制限手段は、前記内燃機関の定格最大出力に対する、前記最大出力低下手段により低下させた前記内燃機関の最大出力の割合に基づき、前記内燃機関の出力の低下率である出力低下率を算出し、算出した前記出力低下率に基づき、前記出力電圧を制限することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記制限手段は、前記内燃機関に対する出力の指令値である出力指令値に対する、前記内燃機関からの出力の推定値である出力推定値の割合、または、前記出力指令値と前記出力推定値との差分に基づき、前記内燃機関の出力の低下率である出力低下率を算出し、算出した前記出力低下率に基づき、前記出力電圧を制限することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。