JP2017093252A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリに入出力制限を超える電力が入出力されるのを抑制する。【解決手段】ハイブリッド自動車は、駆動軸に接続されたモータＭＧ２と、高出力型の第１バッテリと、第１バッテリに接続された第１昇圧コンバータと、高容量型の第２バッテリと、第２バッテリに接続された第２昇圧コンバータと、を備える。駆動輪にスリップが発生した場合（Ｓ１１０）、高出力型の第１バッテリに接続された第１昇圧コンバータの制御モードを電圧制御モードに設定すると共に、高容量型の第２バッテリに接続された第２昇圧コンバータの制御モードを電力制御モードに設定する（Ｓ１２０）。【選択図】図６

Description

本発明は、自動車に関し、より詳しくは、走行用のモータと、第１バッテリと、第１昇圧コンバータと、第２バッテリと、第２昇圧コンバータとを備える自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、走行用のモータと、インバータと、２つのバッテリと、２つのバッテリの各々の電力を昇圧してモータを駆動するインバータに供給する２つの昇圧コンバータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、駆動輪のスリップによりモータの回転速度が急変したことにより２つのバッテリのうちの一方のバッテリにその入出力制限を超える電力が充放電される場合には、その超過分の電力を他方のバッテリに配分するよう２つの昇圧コンバータを制御する。また、２つのバッテリのいずれにも入出力制限を超える電力が充放電される場合には、超過分の電力を２つのバッテリに均等配分する。２つの昇圧コンバータの制御は、一方の昇圧コンバータについてはインバータの母線間電圧が目標電圧となるよう制御する電圧制御で行い、他方の昇圧コンバータについては対応するバッテリの充放電電力が目標電力となるよう制御する電流制御（電力制御）で行う。

特開２０１０−９８８２３号公報

いま、２つのバッテリのうち一方のバッテリとして高出力型のバッテリを用い、他方のバッテリとして高容量型のバッテリを用いる場合を考える。高出力型のバッテリは電力超過に比較的強い特性を有し、高容量型のバッテリは電力超過に比較的弱い特性を有する。高容量型のバッテリに接続された昇圧コンバータを電圧制御で制御すると、バッテリの入出力制限を超える電力が入出力され、高容量型のバッテリに大きな負担を掛ける場合が生じる。これは、電圧制御がモータでの電力消費や発電に応じて変動する母線間電圧を制御するものであり、モータで入出力すべき動力を確保し易い反面、バッテリの充放電電力を狙い通りに制御するのは困難であることに基づく。

本発明の自動車は、バッテリに入出力制限を超える電力が入出力されるのを抑制する。ことを主目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用のモータと、
バッテリと、
前記モータに接続された高圧側電力ラインと前記バッテリに接続された低圧側電力ラインとに接続され、前記バッテリの電力を昇圧して前記高圧側電力ラインに供給可能な昇圧コンバータと、
前記高圧側電力ラインの電圧が目標電圧となるよう前記昇圧コンバータを制御する電圧制御モードと、前記バッテリの充放電電力が目標電力となるよう前記昇圧コンバータを制御する電力制御モードとを含む複数の制御モードのいずれかで前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、
を備え、
前記バッテリとして、高出力型の第１バッテリと、高容量型の第２バッテリとを有し、
前記昇圧コンバータとして、前記第１バッテリの電力を昇圧して前記高圧側電力ラインに供給可能な第１昇圧コンバータと、前記第２バッテリの電力を昇圧して前記高圧側電力ラインに供給可能な第２昇圧コンバータとを有する自動車であって、
前記制御手段は、駆動輪にスリップが発生したときには、前記第１昇圧コンバータを前記電圧制御モードで制御し、前記第２昇圧コンバータを前記電力制御モードで制御する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、バッテリとして、高出力型の第１バッテリと、高容量型の第２バッテリとを設ける。また、昇圧コンバータとして、第１バッテリの電力を昇圧してモータが接続された高圧側電力ラインに供給可能な第１昇圧コンバータと、第２バッテリの電力を昇圧して高圧側電力ラインに供給可能な第２昇圧コンバータとを設ける。駆動輪にスリップが発生したときには、第１昇圧コンバータを電圧制御モードで制御し、第２昇圧コンバータを電力制御モードで制御する。駆動輪にスリップが発生して走行用モータの回転数が急変すると、モータの消費電力も急変し、バッテリの充放電電力がその入出力制限を超えるおそれが生じる。本発明の自動車は、比較的電力超過に弱い高容量型の第２バッテリに接続された昇圧コンバータを電力制御モードで制御するため、第２バッテリの充放電電力をより正確に制御して、その入出力制限を超える電力により充放電されるのを抑制することができる。

本発明の一実施例としての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。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。 電圧制御モードの制御ブロック図である。 電力制御モードの制御ブロック図である。 第１，第２昇圧コンバータ５４，５５の各制御モードの組み合わせの一例を示す説明図である。 制御モード設定処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するため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。図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系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、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５，第１，第２バッテリ５０，５１と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては以下のものを挙げることができる。
・クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒ

また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては以下のものを挙げることができる。
・空気が吸入される吸気管または筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁への駆動信号
・スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号
・イグナイタと一体化されたイグニッションコイルなどへの駆動信号

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を有する同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ１は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様の同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、回転子が駆動軸３６に接続されている。

図１や図２に示すように、インバータ４１は、高電圧系電力ライン４６に接続されている。このインバータ４１は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を備える。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧系電力ライン４６の正極母線と負極母線とに対して、ソース側とシンク側になるように、２個ずつペアで配置されている。６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれ、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。

インバータ４２は、インバータ４１と同様に、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と、６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６と、を有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。

第１昇圧コンバータ５４は、インバータ４１，４２が接続された高電圧系電力ライン４６と、第１バッテリ５０が接続された第１電力ライン４７と、に接続されている。この第１昇圧コンバータ５４は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬ１と、を備える。トランジスタＴ３１は、高電圧系電力ライン４６の正極母線に接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧系電力ライン４６および第１電力ライン４７の負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬ１は、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点Ｃｎ１と、第１電力ライン４７の正極母線と、に接続されている。第１昇圧コンバータ５４は、モータＥＣＵ４０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、第１電力ライン４７の電力を昇圧して高電圧系電力ライン４６に供給したり、高電圧系電力ライン４６の電力を降圧して第１電力ライン４７に供給したりする。

第２昇圧コンバータ５５は、高電圧系電力ライン４６と、第２バッテリ５１が接続された第２電力ライン４８と、に接続されている。第２昇圧コンバータ５５は、第１昇圧コンバータ５４と同様に、２つのトランジスタＴ４１，Ｔ４２と、２つのダイオードＤ４１，Ｄ４２と、リアクトルＬ２と、を備える。そして、第２昇圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によって、トランジスタＴ４１，Ｔ４２のオン時間の割合が調節されることにより、第２電力ライン４８の電力を昇圧して高電圧系電力ライン４６に供給したり、高電圧系電力ライン４６の電力を降圧して第２電力ライン４８に供給したりする。

高電圧系電力ライン４６の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４６ａが取り付けられている。第１電力ライン４７の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４７ａが取り付けられている。第２電力ライン４８の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４８ａが取り付けられている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。
・モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２
・モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流
・コンデンサ４６ａの端子間に取り付けられた電圧センサ４６ｂからのコンデンサ４６ａ（高電圧系電力ライン４６）の電圧ＶＨ
・コンデンサ４７ａの端子間に取り付けられた電圧センサ４７ｂからのコンデンサ４７ａ（第１電力ライン４７）の電圧ＶＬ１
・コンデンサ４８ａの端子間に取り付けられた電圧センサ４８ｂからのコンデンサ４８ａ（第２電力ライン４８）の電圧ＶＬ２
・第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点Ｃｎ１とリアクトルＬ１との間に取り付けられた電流センサ５４ａからのリアクトルＬ１の電流ＩＬ１（リアクトルＬ１側から接続点Ｃｎ１側に流れるときが正の値）
・第２昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ４１，Ｔ４２同士の接続点Ｃｎ２とリアクトルＬ２との間に取り付けられた電流センサ５５ａからのリアクトルＬ２の電流ＩＬ２（リアクトルＬ２側から接続点Ｃｎ２側に流れるときが正の値）

モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を駆動制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。
・インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号
・第１，第２昇圧コンバータ５４，５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２へのスイッチング制御信号

モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

第１バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されており、上述したように、第１電力ライン４７に接続されている。第２バッテリ５１は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されており、上述したように、第２電力ライン４８に接続されている。第１バッテリ５０と第２バッテリ５１はそれぞれ異なる正極，負極の活物質材料が用いられ、第１バッテリ５０は、高出力型の電池として構成され、第２バッテリ５１は、高容量型の電池として構成されている。第１，第２バッテリ５０，５１は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

バッテリＥＣＵ５２には、第１，第２バッテリ５０，５１を管理するのに必要な信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。
・第１バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサからの電池電圧Ｖｂ１
・第１バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５０ａからの電池電流Ｉｂ１
・第１バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５０ｂからの電池温度Ｔｂ１
・第２バッテリ５１の端子間に設置された電圧センサからの電池電圧Ｖｂ２
・第２バッテリ５１の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ａからの電池電流Ｉｂ２
・第２バッテリ５１に取り付けられた温度センサ５１ｂからの電池温度Ｔｂ２

バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、必要に応じて第１，第２バッテリ５０，５１の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、第１，第２バッテリ５０，５１を管理するために、電池電流Ｉｂ１，Ｉｂ２の積算値に基づいて、蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を演算している。蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２は、そのときの第１，第２バッテリ５０，５１から放電可能な電力の容量の、全容量に対する割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２や電池温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて第１，第２バッテリ５０，５１から放電可能な電力の許容最大値としての出力制限Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２や、第１，第２バッテリ５０，５１を充電可能な許容最大値（絶対値）としての入力制限Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２を設定している。第１，第２バッテリ５０，５１の出力制限Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２や入力制限Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２は、電池温度Ｔｂ１，Ｔｂ２が低いとき（例えば０℃以下や−５℃以下，−１０℃以下など）には、その絶対値が通常温度の場合に比して大幅に小さくなるように設定される。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。
・イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号
・シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ
・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
・車速センサ８８からの車速Ｖ

ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２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、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。

ＨＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて、走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて、走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｒとしては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数を用いることができる。そして、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊から第１，第２バッテリ５０，５１の充放電要求パワーＰｂ＊（第１，第２バッテリ５０，５１から放電するときが正の値）を減じて、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する。ここで、充放電要求パワーＰｂ＊は、第１，第２バッテリ５０，５１の蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２と目標蓄電割合ＳＯＣ１＊，ＳＯＣ２＊との差分ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２に基づいて、差分ΔＳＯＣ１の絶対値や差分ΔＳＯＣ２の絶対値が小さくなるように設定するものとした。

次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。続いて、モータＭＧ１の目標駆動点（トルク指令Ｔｍ１＊，回転数Ｎｍ１）とモータＭＧ２の目標駆動点（トルク指令Ｔｍ２＊，回転数Ｎｍ２）とに基づいて、高電圧系電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、分配比Ｄｒを設定する。ここで、分配比Ｄｒは、第１昇圧コンバータ５４を介して第１バッテリ５０とインバータ４１，４２との間でやりとりする電力Ｐｃ１と、第２昇圧コンバータ５５を介して第２バッテリ５１とインバータ４１，４２との間でやりとりする電力Ｐｃ２と、の和（Ｐｃ１＋Ｐｃ２）に対する電力Ｐｃ２の割合である。実施例では、差分ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２に基づいて、差分ΔＳＯＣ１と差分ΔＳＯＣ２とが大きく乖離しないように分配比Ｄｒを設定するものとした。こうして分配比Ｄｒを設定すると、設定した分配比Ｄｒと充放電要求パワーＰｂ＊とに基づいて、第２バッテリ５１の目標電力Ｐｂ２＊を設定する。

そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについては、エンジンＥＣＵ２４に送信する。また、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や高電圧系電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊，第２バッテリ５１の目標電力Ｐｂ＊については、モータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるように、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。また、モータＥＣＵ４０は、第１昇圧コンバータ５４を駆動する際には、高電圧系電力ライン４６の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。以下、この制御モードを電圧制御モードという。さらに、モータＥＣＵ４０は、第２昇圧コンバータ５５を駆動する際には、第２バッテリ５１の充放電電力が目標電力Ｐｂ２＊となるように第２昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ４１，Ｔ４２のスイッチング制御を行なう。以下、この制御モードを電力制御モードという。

ＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する。そして、要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。次に、ＨＶ走行モードでの走行時と同様に、高電圧系電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊と第２バッテリ５１の目標電力Ｐｂ２＊（第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２の目標電流ＩＬ＊）とを設定する。続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や高電圧系電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊，第２バッテリ５１の目標電力Ｐｂ２＊（リアクトルＬ２の目標電流ＩＬ＊）をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、上述したように、インバータ４１，４２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を制御する。

図３は電圧制御モードの制御ブロック図であり、図４は電力制御モードの制御ブロック図である。電圧制御モードによる制御は、具体的には、以下のようにして行われる。即ち、目標電圧ＶＨ＊と電圧センサ４６ｂにより検出される電圧ＶＨとの偏差に基づくフィードバック制御（ＰＩ制御）によりリアクトルＬ２の目標電流ＩＬ＊を設定する。次に、設定した目標電流ＩＬ＊と電流センサ５１ａにより検出される電流ＩＬとの偏差に基づくフィードバック制御（ＰＩ制御）により昇圧デューティのフィードバック項を設定する。そして、昇圧デューティのフィードフォワード項とフィードバック項との和により昇圧デューティを設定し、設定した昇圧デューティによりトランジスタのスイッチング制御を行う。なお、フィードフォワード項は、目標電圧ＶＨ＊に対する電池電圧Ｖｂ１の割合（Ｖｂ１／ＶＨ＊）として算出することができる。このように、電圧制御モードは、モータＭＧ１，ＭＧ２での電力消費や発電に応じて変動するコンデンサ４６ａの電圧を制御するものであり、モータＭＧ１，ＭＧ２から入出力すべきトルクを確保するのに適したモードである。

また、電力制御モードによる制御は、具体的には、以下のようにして行われる。即ち、目標電力Ｐｂ２＊を電圧センサ４８ｂにより検出される電圧ＶＬ２で除してリアクトルＬ２の目標電流ＩＬ＊を設定する。次に、設定した目標電流ＩＬ＊と電流センサ５１ａにより検出される電流ＩＬとの偏差に基づくフィードバック制御（ＰＩ制御）により昇圧デューティのフィードバック項を設定する。そして、昇圧デューティのフィードフォワード項とフィードバック項との和により昇圧デューティを設定し、設定した昇圧デューティによりトランジスタのスイッチング制御を行う。なお、フィードフォワード項は、目標電力Ｐｂ２＊（目標電流ＩＬ＊）や電圧ＶＨ，電圧ＶＬ２等を用いて算出することができる。このように、電力制御モードは、第１，第２バッテリ５０，５１の充放電電力を直接制御するものであり、充放電電力を管理するのに適したモードである。

また、電圧制御モードや電力制御モードの他に、昇圧コンバータの２つのトランジスタＴの両方を同時にオフとするシャットダウンモードや、２つのトランジスタのうち上アームをオンで固定すると共に下アームをオフで固定する上アームオンモードなどもある。図５は、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５の各制御モードの組み合わせの一例を示す説明図である。モータＥＣＵ４０は、第１昇圧コンバータ５４と第２昇圧コンバータ５５の各制御モードを、車両の状態に応じて図５に示す組み合わせの中からいずれかを選択することにより設定する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５の制御モードを設定する際の動作について説明する。図６は、制御モード設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理はモータＥＣＵ４０により所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

制御モード設定処理が実行されると、モータＥＣＵ４０のＣＰＵは、まず、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を入力する（Ｓ１００）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置センサ４４により検出される回転位置θｍ２に基づいて演算されたものを入力するものとした。続いて、入力した回転数Ｎｍ２が急変したか否かを判定する（Ｓ１１０）。この判定は、回転数Ｎｍ２の急変により駆動輪３８ａ，３８ｂにスリップが発生したか否かを判定するものである。例えば、Ｓ１００で入力した回転数Ｎｍ２と前回にＳ１００で入力した回転数Ｎｍ２との偏差の絶対値が所定値以上であるか否かを判定することにより行うことができる。回転数Ｎｍ２が急変していないと判定すると、これで制御モード設定処理を終了する。この場合、例えば、高出力型の第１バッテリ５０に接続された第１昇圧コンバータ５４の制御モードを電圧制御モードに設定すると共に高容量型の第２バッテリ５１に接続された第２昇圧コンバータ５５の制御モードを上アームオンモードに設定する。これにより、車両の動力性能や燃費性能を良好とすることができる。一方、回転数Ｎｍ２が急変していると判定すると、高出力型の第１バッテリ５０に接続された第１昇圧コンバータ５４の制御モードを電圧制御モードに設定すると共に高容量型の第２バッテリ５１に接続された第２昇圧コンバータ５５の制御モードを電力制御モードに設定して（Ｓ１２０）、制御モード設定処理を終了する。

モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が急増すると、モータＭＧ２はトルク指令Ｔｍ２＊で制御されているから、モータＭＧ２の電力消費が急増する。このため、第１，第２バッテリ５０，５１からの放電電力も急増するため、放電電力が第１，第２バッテリ５０，５１の出力制限Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を超過する場合が生じる。同様に、回転数Ｎｍ２が急減すると、充電電力が第１，第２バッテリ５０，５１の入力制限Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２を超過する場合が生じる。ここで、第１バッテリ５０は電力超過に対して比較的強い高出力型のバッテリであるのに対して、第２バッテリ５１は電力超過に対して比較的弱い高容量型のバッテリである。一方、電力制御モードは、電圧制御モードに比して、バッテリの充放電電力を狙いの電力に制御しやすい。したがって、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が急変した場合に、高出力型の第１バッテリ５０に接続された第１昇圧コンバータ５４の制御モードを電圧制御モードに設定すると共に高容量型の第２バッテリ５１に接続された第２昇圧コンバータ５５の制御モードを電力制御モードに設定することにより、電力超過に対して比較的弱い第２バッテリ５１が過大な電力により充放電されるのを抑制することができる。

以上説明した本実施例のハイブリッド自動車２０によれば、駆動輪３８ａ，３８ｂにスリップが発生してモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が急変した場合、高出力型の第１バッテリ５０に接続された第１昇圧コンバータ５４の制御モードを電圧制御モードに設定すると共に、高容量型の第２バッテリ５１に接続された第２昇圧コンバータ５５の制御モードを電力制御モードに設定する。これにより、電力超過に比較的弱い第２バッテリ５１が過大な電力により充放電されるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３８ａ，３８ｂにスリップが発生しているか否かをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変化に基づいて判定するものとした。しかし、駆動輪３８ａ，３８ｂに取り付けられる車輪速センサからの車輪速の変化に基づいて判定するものとしてもよい。また、車体加速度を検出する加速度センサ（Ｇセンサ）からの加速度と駆動軸３６に出力されるトルクとに基づいて判定するものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とプラネタリギヤ３０とを備えるハイブリッド自動車２０に本発明を適用した。しかし、走行用のモータと、２つのバッテリと２つのバッテリからの電力を昇圧する２つの昇圧コンバータとを有する自動車であればよいから、走行用のモータを備える種々のハイブリッド車や、エンジンを備えない電気自動車などに適用するものとしてもよい。

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、モータＭＧ２が「走行用のモータ」に相当し、第１バッテリ５０が「第１バッテリ」に相当し、第１昇圧コンバータ５４が「第１昇圧コンバータ」に相当する。また、第２バッテリ５１が「第２バッテリ」に相当し、第２昇圧コンバータ５５が「第２昇圧コンバータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２が「制御手段」に相当する。

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、自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４６ 高電圧系電力ライン、４６ａ，４７ａ，４８ａ コンデンサ、４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ 電圧センサ、４７ 第１電力ライン、４８ 第２電力ライン、５０ 第１バッテリ、５０ａ，５１ａ 電流センサ、５０ｂ，５１ｂ 温度センサ、５１ 第２バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット、（バッテリＥＣＵ）５４ 第１昇圧コンバータ、５４ａ，５５ａ 電流センサ、５５ 第２昇圧コンバータ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、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、８８ 車速センサ、Ｃｎ１，Ｃｎ２ 接続点、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ４１，Ｄ４２ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２ トランジスタ。

Claims (1)

1. 走行用のモータと、
   バッテリと、
   前記モータに接続された高圧側電力ラインと前記バッテリに接続された低圧側電力ラインとに接続され、前記バッテリの電力を昇圧して前記高圧側電力ラインに供給可能な昇圧コンバータと、
   前記高圧側電力ラインの電圧が目標電圧となるよう前記昇圧コンバータを制御する電圧制御モードと、前記バッテリの充放電電力が目標電力となるよう前記昇圧コンバータを制御する電力制御モードとを含む複数の制御モードのいずれかで前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記バッテリとして、高出力型の第１バッテリと、高容量型の第２バッテリとを有し、
   前記昇圧コンバータとして、前記第１バッテリの電力を昇圧して前記高圧側電力ラインに供給可能な第１昇圧コンバータと、前記第２バッテリの電力を昇圧して前記高圧側電力ラインに供給可能な第２昇圧コンバータとを有する自動車であって、
   前記制御手段は、駆動輪にスリップが発生したときには、前記第１昇圧コンバータを前記電圧制御モードで制御し、前記第２昇圧コンバータを前記電力制御モードで制御する
   ことを特徴とする自動車。

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