JP3380879B2 - ハイブリッド車の電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンとモータ
/ジェネレータの双方を駆動源とするハイブリッド車の
電源装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、特開平９−６５５０８号公報に記
載されているように、エンジンの発電機を駆動して電力
を発生させ、その電力で走行用モータを駆動して走行す
るハイブリッド車両が知られている。 【０００３】 【発明が解決しようする課題】従来のハイブリッド車に
おいて、走行用モータは大きな出力を必要とするため、
例えば１２０Ｖの高電圧のメインバッテリーを電源とし
ている。また、ハイブリッド車には、エンジンやその補
助機器類、照明装置、エアコンなどの電源として、例え
ば１２Ｖの補機バッテリーが備えられている。メインバ
ッテリーの配線は、１２０Ｖの高電圧であるため人体へ
の感電に配慮して、専用のアースが必要となる。その結
果、メインバッテリー、補機バッテリー両電源の配線系
統が複雑になものになっている。一方、メインバッテリ
ーの電源をただ単に低電圧にしただけでは、電動機や発
電機の出力の低下が懸念される。 【０００４】本発明の目的は、この課題を克服し、安全
でかつ、簡略化したハイブリッド車の電源装置を提供す
ることにある。 【０００５】本発明の他の目的は、メインバッテリーの
電源を低電圧にしながら、なおかつ、電動機や発電機の
みならず、エンジンの加速性等の運転特性を改善できる
ハイブリッド車の電源装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、エンジンと、該エンジンに連結されたモ
ータ/ジェネレータと、該モータ/ジェネレータに電力変
換器を介して接続されたバッテリーとを備えたハイブリ
ッド車の電源装置であって、前記バッテリーが、メイン
バッテリーと補機バッテリーから構成されるハイブリッ
ド車の電源装置において、前記補機バッテリーはスイッ
チング素子を介して前記メインバッテリーに接続され、
かつ、前記メインバッテリーの電圧よりも低い電圧に制
御され、前記メインバッテリーと前記補機バッテリーの
アースラインを共通にし、前記メインバッテリーの電力
に余裕のある時、該メインバッテリーの充電率に応じ
て、前記スイッチング素子を介して前記メインバッテリ
ーから前記補機バッテリーに充電することを特徴とす
る。 【０００７】本発明の他の特徴は、前記メインバッテリ
ーの電圧を６０Ｖ以下とし、前記補機バッテリーの電圧
を１２Ｖまたは２４Ｖとしたことにある。 【０００８】本発明の他の特徴は、前記エンジンのイン
ジェクタや給排気弁を駆動する電磁コイルの電源を前記
メインバッテリーとしたことにある。 【０００９】本発明によれば、メインバッテリーの電圧
を低く、例えば６０Ｖ以下とし、メインバッテリーと補
機バッテリーのアースを共通にしたことにより、車内に
配線される電源ラインをプラス側ラインのみとすること
ができ、ハイブリッド車の電源装置を簡略化することが
可能となる。 【００１０】また、ハイブリッド車の電源装置として、
エンジンのインジェクタや吸排気弁を駆動する電磁バル
ブの電源を、高電圧のメインバッテリーとしたことによ
り、これらエンジン構成部材の動作の応答性を高め、エ
ンジンの加速性等の運転特性に優れたハイブリッド車を
提供することができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。図１は、本発明の第一の実施例になる
ハイブリッド車駆動装置の全体構成図を示すものであ
る。図１において、１はコントローラであり、車の運転
状態に応じてエンジン２やモータ/ジェネレータ３等を
制御する。モータ/ジェネレータ３とトランスミッショ
ン１０の間にクラッチ９が設けられている。自動変速機
構を採用する場合、クラッチ９は省略される。モータ/
ジェネレータ３は、インバーター４を介してメインバッ
テリー５から電力の供給を受けると共に、モータ/ジェ
ネレータ３により発電された電力がインバーター４を介
してメインバッテリー５に所要の電圧で充電される。７
Ａは比較的高い電圧を電源とするのに適した負荷、例え
ばエンジン２のインジェクタの電磁コイルや給排気弁駆
動用電磁バルブ等である。 【００１２】モータ/ジェネレータ３のローター３１は
エンジン２のクランク軸２１に直結されている。３２は
モータ/ジェネレータ３のステーター、３３は永久磁石
である。なお、モータ/ジェネレータ３のローター３１
とエンジン２のクランク軸２１とは、歯車などの動力伝
達機構を介して連結しても良い。 【００１３】６はランプ等の負荷７Ｂに電力を供給する
補機バッテリーであり、スイッチング素子（例えばＦＥ
Ｔ素子）８を介してメインバッテリー５に接続されてい
る。補機バッテリー６は、スイッチング素子８を約１０
０ＫＨZの周波数でオンオフ制御してメインバッテリー
５から充電される。メインバッテリー５の電圧は６０Ｖ
以下でかつ補機バッテリー６よりも高い電圧、例えば４
８Ｖや３６Ｖに制御される。エンジン２の燃料噴射弁を
駆動する電磁コイル等の電源をメインバッテリー５とす
ることにより、例えば燃料噴射弁の応答性を高くするこ
とができる。一方、補機バッテリー６の電圧はメインバ
ッテリー５の電圧よりも低い値、例えば１２Ｖまたは２
４Ｖに制御される。 【００１４】メインバッテリー５の電圧が低いために感
電害が回避出来ることから、メインバッテリー５と補機
バッテリー６のマイナス（アース）ラインは共通とし、
特別の配線を省略出来る。従って、メインバッテリー５
とスイッチング素子８及び補機バッテリー６間は、プラ
ス側ライン５０のみで共通に接続される一線式となって
いる。ただし、必要に応じて、プラス側ラインとマイナ
ス側ラインの２線式としても良い。 【００１５】コントローラ１は、車の運転状態やメイン
バッテリーの充電状態に応じてエンジン２やモータ/ジ
ェネレータ３等の動作を制御する。車の走行中モータ/
ジェネレータ３により発電され、メインバッテリー５に
貯蔵された電力は、排気ガスが問題となる発進、加速時
や動力不足時等に、エンジンに替えてあるいはエンジン
を補助する動力源として、モータ/ジェネレータ３を駆
動するのに利用される。また、得られた電力はランプそ
の他の補機電装品に使用しても差し支えない。ただし、
メインバッテリー５の貯蔵量が予め決めた値以下の場合
には、補機への電力供給は行わない。 【００１６】図２に、コントローラ１の詳細構成例を示
す。コントローラ１は、統合制御ユニット１１、モータ
/ジェネレータコントローラ１２、エンジンコントロー
ラ１３、補機バッテリーコントローラ１４から構成され
る。 【００１７】統合制御ユニット１１は、運転モード判定
処理部を有しており、キースイッチ、アクセルスイッチ
（アクセルのオンオフ）、アクセル開度センサー、ブレ
ーキスイッチ、車速センサー、傾斜スイッチ、バッテリ
ー電圧センサー等の各情報が入力される。統合制御ユニ
ット１１はこれらの情報をもとに車の運転モードを判定
し、運転指令ＮMG*、τMG*、τNE*、ＶBs*、Ｓ*の演算
をおこない、各運転指令をモータ/ジェネレータコント
ローラ１２、エンジンコントローラ１３、補機バッテリ
ーコントローラ１４、変速機８にそれぞれ出力する。 【００１８】モータ/ジェネレータコントローラ１２
は、運転指令ＮMG*とモータ/ジェネレータ３の回転数や
電流の情報から、インバーター４を制御するＰＷＭ信号
を生成し出力する。なお、モータ/ジェネレータは、運
転指令τMG*が＋のときは電動機、運転指令τMG*が−の
ときは発電機として機能する。 【００１９】エンジンコントローラ１３は、運転指令τ
Ne*とエンジン回転数Ｎに基づいて、燃料の噴射量や点
火時期、給排気弁の開閉を制御する。 【００２０】補機バッテリーコントローラ１４は、補機
バッテリーの電圧が指令ＶBs*に一致するように、ＰＷ
Ｍ信号を生成出力し、スイッチング素子８をチョッパ制
御し、補機バッテリーの充電率を所定値に維持する。 【００２１】図３に、モータ/ジェネレータコントロー
ラ１２の詳細構成例を示す。モータ/ジェネレータコン
トローラ１２は、ｉｄｉｑ検出手段１２４、ｉｄ、ｉｑ
電流制御手段１２５、２／３相変換手段１２１、ＰＷＭ
制御手段１２２及び位相演算手段１２０、速度演算手段
１２３を備えている。速度演算手段１２３は、エンコー
ダ１５に接続され、位相演算手段１２０は磁極位置検出
手段１６に接続されている。モータ/ジェネレータコン
トローラ１２はさらに、トルク指令生成部１２８、Ｉｑ
制御手段１２７及びＩｄ制御手段１２６を備えている。 【００２２】トルク指令生成部１２８には、運転指ＮMG
*または目標トルク指令τＭG*が入力される。エンジン
のクランキング時のように、モータ/ジェネレータの回
転数を所定値に正確に制御したい場合には、モータ/ジ
ェネレータの回転数ＮMGを直接指示する運転指令ＮMG*
が与えられる。また、加速運転時のように、モータ/ジ
ェネレータに所定トルクを発生させたい場合には、直
接、目標トルク指令τＭ*が与えられる。さらに、モー
タ/ジェネレータを発電機として作用させる場合には、
与えられる運転指ＮMG*または目標トルク指令τＭG*の
値が負となる。 【００２３】運転指令ＮMG*が与えられた場合、トルク
指令演算部１２８は、運転指令ＮMG*とエンコーダ１５
からのパルス信号から速度演算手段１２３で演算した回
転数をもとに、トルク指令値τMG*を演算する。このト
ルク指令値τMG*または直接与えられた目標トルク指令
τＭG*をもとに、Ｉｑ制御手段１２７において、トルク
分電流に相当するｑ軸電流の指令値Ｉｑ*を算出する。
一方、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ*は、Ｉｄ制御手段１２６
において、トルク指令値τMG*と速度演算手段１２３で
演算した回転数をもとに、損失最小となるＩｄ*を算出
する。このようにして、モータ/ジェネレータコントロ
ーラ１２は、モータ/ジェネレータ３の高効率制御に必
要な電流指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*を算出する。 【００２４】メインバッテリーの電源を低電圧にするこ
とに伴い、効率向上などの対策を施す。例えば、インバ
ーター４を構成する６個のブリッジ素子は、それぞれ、
並列接続された複数個（例えば１０個）のＦＥＴ素子に
よって構成し、ＦＥＴ素子の抵抗特性を利用することに
より、ブリッジ素子の抵抗を小さくし、インバーター４
の効率を向上させる。また、電流指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*を
大きくするとともに、位相制御などにより電動機や発電
機の高効率運転を行い、出力を確保する。 【００２５】ＩｄＩｑ検出手段１２４は、電流検出器１
７で検出した電動機電流の３相交流電流について３相／
２相の座標変換してｄ、ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑを処理し算
出する。これらの検出値と指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*をもとに
ＩｄＩｑ電流制御手段１２５は、比例あるいは比例積分
電流制御処理を行い、電圧指令値Ｖｑ*，Ｖｄ*を算出す
る。 【００２６】さらに、２／３相変換手段１２１におい
て、２相／３相の座標変換をして３相交流電圧指令値Ｖ
Ｕ*，ＶＶ*，ＶＷ*を算出する。ＰＷＭ制御手段１２２
はこの電圧指令値ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*から三角波信号
の搬送波信号との比較処理を行って、インバータ４のＰ
ＷＭ信号を発生し、インバータ４を駆動する。このよう
にしてモータ/ジェネレータ３にＰＷＭ制御された電圧
を印加することにより、電動機電流を電流指令値Ｉｑ
*，Ｉｄ*に制御する。 【００２７】なお、２／３相変換処理１２１、ＩｄＩｑ
検出手段１２４の座標変換処理で使用する位相角θ１，
θ２は、位相演算手段１２０において、モータ/ジェネ
レータ３の誘起電圧と同位相の信号を出力する磁極位置
検出器１６、回転角度信号（パルス信号）を出力するエ
ンコーダ１５の各出力から算出する。 【００２８】このような処理を行って、モータ/ジェネ
レータ３はトルク指令値τＭ*のトルクで、かつ損失最
小の高効率で制御される。 【００２９】図４に、エンジンコントローラ１３及びこ
のエンジンコントローラ１３で制御されるエンジンの構
成例を示す。 【００３０】２０は、吸入空気の量を制御する絞弁を備
えた絞弁組立体すなわちスロットルボディであり、２１
にはエアクリーナ、出口にはエンジン２６の各気筒に空
気を分岐供給する複数の吸気分岐管２２が接続されてい
る。２３は吸気分岐管２２に取付けられた電子制御式の
燃料噴射弁である。エンジンの吸込側には電磁弁２５で
駆動される吸気弁２４があり、吐出側には電磁弁３０で
駆動される排気弁２９が設けられている。排気管２８に
はＯ2センサ３１が設けられている。エンジンコントロ
ーラ１３には、水温センサ３２，カム角センサ１８，吸
気分岐管２２の圧力センサ，絞弁の開度を検知するスロ
ットルセンサ等の各出力を入力として、燃料噴射弁２
３、イグニッションコイル２７，ＩＳＣバルブ、燃料ポ
ンプ３２等に対して制御信号を出力する。３１は燃料ポ
ンプリレーである。３０は燃料室であり、燃料は、燃料
ポンプ３２により吸い出され、燃料配管３３を経てプレ
ッシャーレギュレータで調圧された後、燃料噴射弁２３
に至る。燃料噴射弁２３の適正な噴射量は、各種センサ
からの入力を基にエンジンコントローラ１３により算出
されて決定される。 【００３１】コントローラ１３は、入力回路１３１、Ａ
／Ｄ変換部１３２、中央演算部１３３、ＲＯＭ１３８、
ＲＡＭ１３９、及び出力回路１３６を含んだコンピュー
タにより構成されている。入力回路１３１は、入力信号
１３０（例えば、運転指令τNE*や冷却水温センサやス
ロットル開度センサ等からの信号）を受け付けて、該信
号からノイズ成分の除去等を行い、当該信号をＡ／Ｄ変
換部１３２に出力する。Ａ／Ｄ変換部１３２は、該信号
をＡ／Ｄ変換し、中央演算部１３３に出力する。中央演
算部１３３は、該Ａ／Ｄ変換結果を取り込み、ＲＯＭ１
３８等の媒体に記憶された燃料噴射制御プログラムやそ
の他の制御のために所定の制御プログラムを実行するこ
とによって、前記各制御を行う機能を備えている。 【００３２】なお、演算結果及び前記Ａ／Ｄ変換の結果
は、ＲＡＭ１３８に一時保管されると共に、該演算結果
は、出力回路１３６を通じて制御出力信号１３７として
出力され、燃料噴射弁２３、イグニッションコイル２
７，ＩＳＣバルブ、電磁弁２５、３０及び燃料ポンプ３
２等の制御に用いられる。電磁弁２５、３０の開閉のタ
イミングは、カム角センサ１８の出力をもとに演算され
る。 【００３３】なお、燃料噴射弁２３、電磁弁２５および
電磁弁３０の電力は、バッテリ５から供給される。 【００３４】本発明のハイブリッド車駆動装置は、図５
に一例を示すような、所定の運転モードに基づき駆動さ
れる。すなわち、あらかじめ設定された複数の運転モー
ドのいずれかを車の運転状態、例えばアクセル開度や変
速機の状態などにもとづいて選択し、各運転モードに応
じて、車両の目標トルクや車両速度などの走行条件を決
定し、有害排気ガスの低減や燃費の向上の観点から最適
な駆動源を選定する。車両の駆動装置が出力すべき目標
トルクは、例えば演算により求められる。 【００３５】図５に示すように、運転モードとしては次
のようなものがあり、これらは、車両のアクセルやクラ
ッチのオン、オフに応じて、いずれかが選定される。 【００３６】（１） 始動モード１ キースイッチがオンでかつ、スタータースイッチがオン
の時、モータ/ジェネレータを回転させ、エンジンを起
動させる。運転指令として、エンジン回転５０〜１００
RPMに相当するＮMG*を出力する。なお、τNE*＝０、ＶB
s*＝ＯＦＦ、Ｓ*＝ＯＦＦとする。モータ/ジェネレータ
の代わりにスターターモータ（図示せず）を用いても良
い。 【００３７】（２） 始動モード２ キースイッチがオンのまま、エンジンが一旦停止した
後、アクセルスイッチがオン、クラッチがオフの状態
で、モータ/ジェネレータまたはスターターモータによ
りエンジンを始動させる。運転指令ＮMG*は、始動モー
ド１の場合と同じ。 【００３８】（３） アイドリングモード エンジン始動後に、キースイッチがオン、アクセルスイ
ッチがオフで、かつ、エンジン停止モードが成立しない
場合、エンジンをアイドル回転させる。バッテリーの充
電率が高いときは、運転指令として、エンジンのアイド
リング回転数６００〜７００ｒｐｍに相当するＮMG*を
出力する。なお、τMG*＝０、ＶBs*＝ＯＦＦ、Ｓ*＝Ｏ
ＦＦとする。ただし、メインバッテリーの充電率が低
い、例えばバッテリー電圧ＶBMが所定値以下の場合に
は、所定のτNE*を出力し、（τMG*＞０）、モータ/ジ
ェネレータを回転させて、メインバッテリーの充電も行
う。 【００３９】（４） エンジン走行発電モード メインバッテリーの充電率が所定値ＶBMH（例えば７０
％）に達していない場合、モータ/ジェネレータを発電
機として使用し、バッテリーを充電しながら走行する。
アクセル開度が大きいとき（目標トルクＴA以上）は、
メインバッテリーの充電率が所定値ＶBML（例えば４０
％）以下で、エンジン走行発電モードとする。このとき
は、運転指令Ｓ*＝ＯＮ、ＶBs*＝ＯＮとする。また、τ
MG*として、アクセル開度に対応したエンジン回転数相
当値に、モータ/ジェネレータを駆動するためのトルク
相当値を加算して出力する。モータ/ジェネレータは、
例えば、４８Ｖで３ＫＷ〜４ＫＷの出力を発生する。τ
NE*は、モータ/ジェネレータが所定の定格電力を発生す
るような値とする。 【００４０】（５） 加速モード バッテリーの充電率が所定値ＶBMLを超えている場合
で、かつ、アクセル開度が大きいとき（目標トルクＴA
以上）、エンジンのみならず、モータ/ジェネレータも
車の加速のための動力源として利用する。運転指令Ｓ*
＝ＯＮとする。また、エンジンとモータ/ジェネレータ
によりアクセル開度に対応した加速トルクが出力される
ように、τMG*、τNE*を決定し、出力する。なお、ＶBs
*＝ＯＦＦとするのが望ましい。 【００４１】（６） エンジン走行モード バッテリーの充電率が所定値（ＶBMH）を超えている場
合で、かつ、アクセル開度が大きくないとき（目標トル
クＴA未満）、エンジンのみで運転する。運転指令Ｓ*＝
ＯＮとする。また、τMG*＝０とし、τNE*はアクセル開
度に対応したエンジン回転数相当値を出力する。 【００４２】（７） 回生モード キースイッチがオン、アクセルスイッチがオフで、か
つ、車の速度が０より大きく、かつ、バッテリーの充電
率が所定値（ＶBMH）に達していない場合、モータ/ジェ
ネレータを発電機として使用し、バッテリーを充電しな
がら減速走行する。運転指令Ｓ*＝ＯＮ、ＶBs*＝ＯＮと
し、τNE*＝０とする。τMG*は負として、モータ/ジェ
ネレータが所定の定格電力を発電するような値とする。
ブレーキスイッチがオンの場合は、τMG*を増加させて
制動力を増加させる。バッテリーの充電率が所定値以上
のときは、τMG*＝０とする。 【００４３】（８） エンジン停止モード 次の（ａ）または（ｂ）のいずれかの条件が成立すると
き、エンジンを停止させる。 【００４４】（ａ）キースイッチがオフ。 【００４５】（ｂ）キースイッチがオン、アクセルスイ
ッチがオフで、かつ、車速が０、バッテリーの充電率が
所定値以上（またはバッテリ電圧が所定値ＶBMS以上）
である。要件として、さらに、エンジンの冷却水温度が
所定値ＴS以上、停止状態の車体の傾斜角度が所定値θ
以下であり、エアコンなどの補助機器類のスイッチがオ
フになっている場合などを付加してもよい。 【００４６】エンジン停止モードでは、運転指令Ｓ*＝
ＯＦＦ、ＶBs*＝ＯＦＦ、τNE*＝０、ＮMG*＝０とす
る。 【００４７】エンジン停止モードを設定するのは、車の
再スタートや安全に配慮したものである。例えば、バッ
テリ電圧が低かったりエンジンの冷却水温度が低いと、
一時停止の後の再スタートの際、エンジンの始動が困難
になる。そこで、エンジンの再始動に適さない状態のと
きは、アクセルスイッチがオフとなった後も若干の時間
エンジンのアイドリンク運転を継続し、バッテリーを充
電したりエンジンを温めておく。また、傾斜地に一時的
に停止する場合、車が自重で走り出さないように、エン
ジンのアイドリンク運転を継続して必要なトルクを確保
する。さらに、補機バッテリの電圧がエアコンなどの補
助機器類の運転を継続させるのに十分でないときは、ア
イドリンク運転を継続して必要な動力を確保する。 【００４８】次に、図６は、コントローラ１の動作フロ
ーの概要を示す図である。キースイッチがオンの場合、
起動モード１で運転を開始する。初期設定として始動モ
ード１の設定を行い、モータ/ジェネレータ３の運転指
令ＮMG*を出力し、モータ/ジェネレータ３のみで運転す
る（ステップ６０２、６０４）。ただし、メインバッテ
リー５の貯蔵量（充電率）が予め決めた値以下の場合に
は、貯蔵量を確保するための必要な手段をとる。つぎ
に、アクセルの開度、クラッチ、キースイッチなどの状
態を検知する。また車両速度、、エンジン回転数、エン
ジンの冷却水温度、傾斜センサ、補助機器類のスイッチ
のオン、オフ状態も検知する（ステップ６０６）。 【００４９】さらに、メインバッテリー５や補機バッテ
リー６の電圧により、バッテリーの貯蔵量（充電率）を
求める（ステップ６０８）。 【００５０】そして、検出した各種値から、運転モード
の変更が必要か否か判断する（ステップ６１０）。も
し、運転モードを変更する必要がある場合、運転モード
の変更を行う（ステップ６１２）。次に、設定された運
転モードに従って前記検出値に基づき運転指令ＮMG*又
はτMG*、ＮE*、ＶB*、Ｓ*の演算を行い、出力する（ス
テップ６１４）。この処理を、キースイッチがオフにな
るまで繰り返す。キースイッチがオフになれば、運転停
止の処理を行う（ステップ６１６、６１８）。 【００５１】図７は、図１のハイブリッド車駆動装置に
よる、走行時の運転条件と各駆動源の動作状態との関係
の一例を示している。キースイッチがオン（Ｔ0）とな
り起動状態となった後、まず、モータ/ジェネレータ３
をエンジンクランキング用のモータとして機能させてエ
ンジンを始動させ、燃料噴射を開始する。さらに、エン
ジンが始動しアイドリング回転数に達した（Ｔ2）後、
クラッチ９をオンにし、車に駆動力を伝達する。アイド
リング時にバッテリーの充電率が低いときは、モータ/
ジェネレータ３を発電機として駆動し、バッテリーを充
電する。 【００５２】アクセルがＯＮ状態すなわちアクセルが踏
み込まれた（Ｔ3）後は、アクセル開度に応じて、エン
ジンの回転数も増大し、車速が増大する。バッテリーの
充電率が高く、アクセル開度すなわち目標トルクが大き
いときは、加速モードとなり、メインバッテリー５に蓄
えられた電力によりモータ/ジェネレータ3をモータとし
て駆動し、車の加速を助ける。 【００５３】バッテリーの充電率が高く、かつ、車速が
ＳAを超え、かつアクセル開度が比較的小さいときは
（Ｔ4）、モータ/ジェネレータ３を停止させ、エンジン
のみで運転する（エンジン運転モード）。 【００５４】バッテリーの充電率が低いときは（Ｔ5−
Ｔ6）、エンジン走行発電モードとなり、エンジンの余
力を利用してモータ/ジェネレータ３を発電機として駆
動し、メインバッテリーや補機バッテリーを充電する。
バッテリーが十分に充電されたときは、モータ/ジェネ
レータ３の駆動を停止する。 【００５５】ブレーキがＯＮとなりアクセルがＯＦＦ状
態すなわちアクセルの踏み込みが停止された（Ｔ6）後
は、減速状態となる。減速時にバッテリーの充電率が低
いときは、回生モードとなり、モータ/ジェネレータ３
は、車の慣性エネルギーを利用した発電機として機能
し、メインバッテリー５に電力を回収する。バッテリー
が十分に充電されたときは、モータ/ジェネレータ３の
駆動を停止する。 【００５６】アクセルがＯＦＦ状態で車の速度が所定
値、例えばゼロまで減速したとき（Ｔ7）、エンジン停
止モードが成立するか判定する。キースイッチがオンで
も、アクセルスイッチがオフで、かつ、車速が０、バッ
テリ電圧が所定値ＶBS以上である場合、エンジン停止モ
ードが成立するので、エンジンを停止させる。エンジン
停止モードの条件として、さらに、エンジンの冷却水温
度が所定値ＴS以上、停止状態の車体の傾斜角度が所定
値θ以下であり、エアコンなどの補助機器類のスイッチ
がオフになっているなどの条件を付加してもよい。 【００５７】もし、（Ｔ7）でエンジン停止モードが成
立しない場合には、アイドリングモードを継続しエンジ
ンの回転を持続させる。その間に、エンジンの冷却水温
度の低下などエンジン停止モードが成立する状態になれ
ば（Ｔ8）、エンジンを停止させる。 【００５８】エンジンの停止後、キースイッチがオンの
ままで、アクセルスイッチが再びオンになれば（Ｔ
9）、始動モード２によりエンジンの始動を行い（Ｔ1
0）、アクセル開度に応じた加速運転を行う（Ｔ12）。 【００５９】キースイッチがオフになれば（Ｔ13）、エ
ンジン停止モードが成立するので、エンジンを停止させ
る。 【００６０】このように、バッテリーの充電率と走行時
の運転条件とに基づいて、各駆動源の動作状態の関係を
適正に制御することにより、ハイブリッド車駆動システ
ム全体としての燃費や運転特性の向上を図りつつ、有害
排気ガス成分の排出量の低減を図ることが出来る。 【００６１】図７の上記例で、（Ｔ6）が信号機の前で
の減速、（Ｔ7）〜（Ｔ9）は信号待ちの状態とした場
合、（Ｔ8）〜（Ｔ9）の期間は、エンジンのアイドリン
グを停止させ、有害排気ガスの排出量を抑制することが
出来る。また、（Ｔ7）〜（Ｔ8）の期間で、バッテリ電
圧やエンジンの冷却水温度の維持に配慮しているので、
（Ｔ9）では、アイドリングを停止した後であるにもか
かわらず、スムーズにエンジンを再始動させることが出
来る。 【００６２】次に、補機バッテリーコントローラ１４
は、図８に示すように、ディューティ演算部１４１と、
ＰＷＭ制御部１４２とを備えている。ディューティ演算
部１４１は、メインバッテリー５の充電率（電圧ＶBM）
に対して所定の関係にある指令ＶBs*と補機バッテリー
の電圧ＶBsとから、ディューティαを演算する。図９に
示すように、電圧ＶBMが大きくなるほど、ディューティ
αは小さくなる。ＰＷＭ制御部１４２は、ディューティ
αに対応したＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子８
をチョッパ制御する。 【００６３】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、メインバ
ッテリーの電圧を低く、例えば６０Ｖ以下とし、メイン
バッテリーと補機バッテリーのアースを共通にしたこと
により、車内に配線される電源ラインをプラス側ライン
のみとすることができ、ハイブリッド車の電源装置を簡
略化することが可能となる。 【００６４】また、ハイブリッド車の電源装置として、
エンジンのインジェクタや吸排気弁を駆動する電磁バル
ブの電源を、高電圧のメインバッテリーとしたことによ
り、これらエンジン構成部材の動作の応答性を高め、エ
ンジンの加速性等の運転特性に優れたハイブリッド車を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第一の実施例になるハイブリッド車駆
動装置の全体構成を示す図である。 【図２】図１のコントローラの詳細構成例を示す図。 【図３】図２のモータ/ジェネレータコントローラの詳
細構成例を示す図。 【図４】図２のエンジンコントローラ及びこのエンジン
コントローラで制御されるエンジンの構成例を示す図。 【図５】本発明のハイブリッド車駆動装置の運転モード
の例を示す図。 【図６】図１のコントローラの動作フローの概要を示す
図。 【図７】図１のハイブリッド車駆動装置による、走行時
の運転条件と各駆動源の動作状態の関係の一例を示す
図。 【図８】図２の補機バッテリーコントローラの構成例を
示す図。 【図９】ディューティαとメインバッテリーの電圧ＶBM
及び補機バッテリーの電圧ＶBsの関係を示す図。 【符号の説明】 １…コントローラ、２…エンジン、３…モータ/ジェネ
レータ、４…インバーター、５…メインバッテリー、６
…補機バッテリー、８…スイッチング素子、１１…統合
制御ユニット１１、１２…モータ/ジェネレータコント
ローラ、１３…エンジンコントローラ、１４…補機バッ
テリーコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６０Ｋ 6/04 ３３０ Ｂ６０Ｋ 6/04 ３３０ ５３１ ５３１ Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｄ (56)参考文献 特開 平10−75502（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−56007（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−9510（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−233466（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−174201（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−311608（ＪＰ，Ａ) 実表 平８−512172（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/02 - 11/14 F02D 29/02 - 29/06 F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 エンジンと、前記エンジンに連結されたモ
   ータ／ジェネレータと、前記モータ／ジェネレータに電
   力変換器を介して接続されたバッテリーと、コントロー
   ルユニットとを備えたハイブリッド車の電源装置であっ
   て、前記バッテリーが、メインバッテリーと補機用バッ
   テリーから構成され、前記コントロールユニットが前記
   ハイブリッド車の運転状態に応じて前記エンジンを制御
   するエンジンコントローラおよびモータ／ジェネレータ
   を制御するＭ／Ｇコントローラを含むハイブリッド車の
   電源装置において、 前記メインバッテリーは、６０Ｖ以下の電圧でかつ前記
   補機用バッテリーの電圧よりも高い電圧に制御されるも
   のであって、前記モータ／ジェネレータ、前記エンジン
   のインジェクタおよび給排気弁を駆動する電源であり、
   かつ、そのアース側が前記補機用バッテリーのアース側
   と共通に接続されたものであり、 前記メインバッテリーと、前記補機用バッテリーは前記
   メインバッテリーにスイッチング素子を介して接続され
   たものであって、１２Ｖまたは２４Ｖの電圧に制御され
   るものであり、 前記コントロールユニットは、さらに前記メインバッテ
   リーの充電率に応じて予め定められた前記コントロール
   ユニットからの指令電圧と前記補機バッテリーの電圧か
   ら、前記補記バッテリーの充電のためのディューティを
   演算するディューティ演算部と、前記ディューティに対
   応したＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部とからなり、
   前記スイッチング素子を制御して前記メインバッテリー
   で前記補機バッテリーを充電する補機バッテリーコント
   ローラと、前記メインバッテリーの充電率が予め定めら
   れた値に達していないときモータ／ジェネレータを発電
   機としてバッテリーを充電するエンジン走行発電モード
   とし、前記メインバッテリーの充電率が予め定められた
   値を越えかつ目標トルクに達していないときは前記エン
   ジンのみのエンジン走行モード運転とする運転モード判
   定処理部とを含むことを特徴とするハイブリッド車の電
   源装置。