JP4631924B2 - 駆動装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに駆動装置の制御方法 - Google Patents

駆動装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに駆動装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、駆動装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに駆動装置の制御方法に関する。
従来、この種の駆動装置としては、キャパシタの内部抵抗が増大する低温を検出するとキャパシタの動作電圧を上げるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、低温時にキャパシタの動作電圧を上げることにより、低温時の内部抵抗が増大したときにおけるキャパシタの蓄電量の低下を補っている。
また、バッテリの温度が低いときには、バッテリを積極的に充放電することにより、バッテリを暖めるものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。この装置では、バッテリを充放電する際の内部発熱により、バッテリの暖機を行なっている。
特開2002−142373号公報 特開2000−40536号公報
モータに対して複数のキャパシタを並列接続して用いる駆動装置では、キャパシタが低温時にはその内部抵抗が大きいことから、システム起動時には複数のキャパシタを迅速に暖機することが望まれる。このとき、複数のキャパシタの充放電を積極的に行なうことも考えられるが、不必要にモータを駆動することになったり、複数のキャパシタを積極的に充放電するための特別な回路などが必要になったりする。
本発明の駆動装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに駆動装置の制御方法は、システム起動時に複数のキャパシタを迅速に暖機することを主目的とする。
本発明の駆動装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに駆動装置の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の駆動装置は、
動力を入出力する少なくとも一つの電動機を備える駆動装置であって、
前記電動機に対して並列に接続されて前記電動機と電力のやりとりが可能な複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタの各々の前記電動機側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数のキャパシタ用リレーと、
システム起動時には、前記複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記一部オン状態で前記電動機を駆動しているときに所定条件が成立したときに前記複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御するリレー制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、システム起動時には、複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御する。キャパシタの発熱量は、電流の2乗に内部抵抗を乗じたものとして計算されるから、複数のキャパシタ用リレーのうちの一部だけをオンとして電動機を駆動することにより、複数のキャパシタ用リレーの全てをオンとしたときに比して、オンしたキャパシタ用リレーに対するキャパシタに流れる電流を大きくすることができ、一部のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの暖機を迅速に行なうことができる。そして、一部オン状態で電動機を駆動している最中に第1の所定条件が成立した以降に一部のキャパシタ用リレーをオフとすると共に複数のキャパシタ用リレーのうちの残余のキャパシタ用リレーをオンとした状態である残余オン状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御する。これにより、残余のキャパシタ用リレーに対するキャパシタを迅速に暖機することができる。更に、残余オン状態で電動機を駆動している最中に第2の所定条件が成立した以降に複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御する。これにより、全てのキャパシタの暖機を終了して全てのキャパシタを用いて電動機を駆動することができる。キャパシタの発熱量は電流の2乗に内部抵抗を乗じたものとして計算されるため、例えば、2つのキャパシタを交互に暖機すると、一方のキャパシタを接続した状態で電動機を駆動したときにキャパシタに流れる電流は両キャパシタを接続したときの2倍となり、キャパシタの発熱量は4倍となる。このため、両キャパシタを接続して暖機する場合に比して1/4の時間で一方のキャパシタを暖機することができ、2つのキャパシタの暖機を交互に行なう場合に要する時間は、両キャパシタを接続して同時に暖機する場合に比して半分の時間となる。したがって、複数のキャパシタのうちの一部のキャパシタの暖機と残余のキャパシタの暖機とを交互に行なうことにより、すべてのキャパシタを暖機するのに要する時間を短くすることができる。即ち、複数のキャパシタを迅速に暖機することができる。ここで、「第1の所定条件」としては、第1の所定時間が経過した条件または一部のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が所定温度以上となる条件とすることもできる。「第2の所定条件」としては、第2の所定時間が経過した条件または残余のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が所定温度以上となる条件とすることもできる。また、「第2の所定条件」としては、「第1の所定条件」と同一の条件であってもよいし、異なる条件であっても構わない。
本発明のハイブリッド車は、走行用の動力を出力する内燃機関と上述の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、動力を入出力する少なくとも一つの電動機を備える駆動装置であって、前記電動機に対して並列に接続されて前記電動機と電力のやりとりが可能な複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタの各々の前記電動機側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数のキャパシタ用リレーと、システム起動時には、前記複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記一部オン状態で前記電動機を駆動しているときに所定条件が成立したときに前記複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御するリレー制御手段と、を備える駆動装置とを搭載し、前記電動機は走行用の動力を出力可能に取り付けられてなることを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車では、本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、システム起動時に一部のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの暖機を迅速に行なうことができる効果や残余のキャパシタ用リレーに対するキャパシタを迅速に暖機することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
こうした本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関は後輪に駆動用の動力を出力するよう取り付けられてなり、前記電動機は前輪に駆動用の動力を出力する前輪用電動機と後輪に駆動用の動力を出力する後輪用電動機とを含む複数の電動機であり、前記複数のキャパシタは第1キャパシタおよび第2キャパシタの2つのキャパシタであり、前記2つのキャパシタの各々の正極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の正極側端子に接続される正極用接続部材と、前記2つのキャパシタの各々の負極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の負極側端子に接続される負極用接続部材と、前記複数の電動機の各々の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を行なう複数の電動機用リレーと、を備え、前記リレー制御手段は、システム起動時には、前記第1キャパシタに対するリレーと前記複数の電動機用リレーとがオンとされた状態を前記一部オン状態として前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーと前記複数の電動機用リレーとを制御し、前記一部オン状態で前記複数の電動機を駆動しているときに前記第1の所定条件が成立したときに前記第1キャパシタに対するリレーをオフとすると共に第2キャパシタに対するリレーと前記複数の電動機用リレーとがオンとされた状態を前記残余オン状態として前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーと前記複数の電動機用リレーとを制御する手段である、ものとすることもできる。この場合、前記複数のキャパシタ用リレーは前記2つのキャパシタの各々の正極または負極の一方の電極と前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち該一方の電極に接続される接続部材との接続と接続の解除を行なうリレーであり、前記複数の電動機用リレーは前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち前記一方の電極に接続される接続部材とは異なる他方の接続部材と前記複数の電動機側の各々の正極側端子および負極側端子のうち前記他方の接続部材に接続される端子との接続と接続の解除を行なうリレーである、ものとすることもできる。
本発明の駆動装置の制御方法は、
動力を入出力する少なくとも一つの電動機と、前記電動機に対して並列に接続されて前記電動機と電力のやりとりが可能な複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタの各々の前記電動機側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数のキャパシタ用リレーと、を備える駆動装置の制御方法であって、
システム起動時には、前記複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記一部オン状態で前記電動機を駆動している最中に第1の所定条件が成立した以降に前記一部のキャパシタ用リレーをオフとすると共に前記複数のキャパシタ用リレーのうちの残余のキャパシタ用リレーをオンとした状態である残余オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記残余オン状態で前記電動機を駆動している最中に第2の所定条件が成立した以降に前記複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明の駆動装置の制御方法では、システム起動時には、複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御する。キャパシタの発熱量は、電流の2乗に内部抵抗を乗じたものとして計算されるから、複数のキャパシタ用リレーのうちの一部だけをオンとして電動機を駆動することにより、複数のキャパシタ用リレーの全てをオンとしたときに比して、オンしたキャパシタ用リレーに対するキャパシタに流れる電流を大きくすることができ、一部のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの暖機を迅速に行なうことができる。そして、一部オン状態で電動機を駆動している最中に第1の所定条件が成立した以降に一部のキャパシタ用リレーをオフとすると共に複数のキャパシタ用リレーのうちの残余のキャパシタ用リレーをオンとした状態である残余オン状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御する。これにより、残余のキャパシタ用リレーに対するキャパシタを迅速に暖機することができる。更に、残余オン状態で電動機を駆動している最中に第2の所定条件が成立した以降に複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御する。これにより、全てのキャパシタの暖機を終了して全てのキャパシタを用いて電動機を駆動することができる。キャパシタの発熱量は電流の2乗に内部抵抗を乗じたものとして計算されるため、例えば、2つのキャパシタを交互に暖機すると、一方のキャパシタを接続した状態で電動機を駆動したときにキャパシタに流れる電流は両キャパシタを接続したときの2倍となり、キャパシタの発熱量は4倍となる。このため、両キャパシタを接続して暖機する場合に比して1/4の時間で一方のキャパシタを暖機することができ、2つのキャパシタの暖機を交互に行なう場合に要する時間は、両キャパシタを接続して同時に暖機する場合に比して半分の時間となる。したがって、複数のキャパシタのうちの一部のキャパシタの暖機と残余のキャパシタの暖機とを交互に行なうことにより、すべてのキャパシタを暖機するのに要する時間を短くすることができる。即ち、複数のキャパシタを迅速に暖機することができる。ここで、「第1の所定条件」としては、第1の所定時間が経過した条件または一部のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が所定温度以上となる条件とすることもできる。「第2の所定条件」としては、第2の所定時間が経過した条件または残余のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が所定温度以上となる条件とすることもできる。また、「第2の所定条件」としては、「第1の所定条件」と同一の条件であってもよいし、異なる条件であっても構わない。
次に、本発明を実施するための最良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駆動装置を搭載したレース用に開発された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。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、左右前輪29a,29bに取り付けられた二つの前輪用モータ24,26を有する前輪駆動系21と、エンジン32とエンジン32のクランクシャフト33にクラッチ33aを介して取り付けられたモータ36とからの動力をトランスミッション34とデファレンシャルギヤ38とを介して左右後輪39a,39bに出力する後輪駆動系31と、前輪用モータ24,26やモータ36と電力のやり取りを行なう二つのキャパシタ(第1キャパシタ,第2キャパシタ)50,51と、左右前輪29a,29bや左右後輪39a,39bに取り付けられたホイールシリンダ66a,66b,68a,68bに油圧を作用させることにより制動トルクを付与する電子制御式油圧ブレーキユニット(以下、「ECB」という。)60と、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするメイン電子制御ユニット70とを備える。
前輪用モータ24,26は、同期発電電動機として構成された互いに同一のものであり、インバータ42,44およびジャンクボックス54を介して第1キャパシタ50および第2キャパシタ51と電力のやりとりを行なう。即ち、前輪用モータ24,26は、左右前輪29a,29bに対して制動力や駆動力を左右独立に分配して出力可能な動力ユニットとして機能する。前輪用モータ24,26は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という。)40により駆動制御を受けている。
モータ36は、発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ46およびジャンクボックス54を介して第1キャパシタ50および第2キャパシタ51と電力のやりとりを行なう。モータ36は、前輪用モータ24,26と同様に、モータECU40により駆動制御を受けている。モータECU40には、前輪用モータ24,26やモータ36を駆動制御するために必要な信号、例えば前輪用モータ24,26やモータ36の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ25,27,37からの信号や図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ24,26やモータ36に印加される相電流等が入力されており、モータECU40からは、インバータ42,44,46へのスイッチング制御信号が出力されている。インバータ42,44,46は、それぞれ6つのスイッチング素子と6つのダイオードとからなる周知のインバータ回路として構成されている。
第1キャパシタ50および第2キャパシタ51は、例えば電気二重層キャパシタとして構成されており、ジャンクボックス54を介してインバータ42,44,46に接続されている。
図2は、実施例のハイブリッド自動車20の電気系の構成の一例を示す構成図である。図示するように、ジャンクボックス54には、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子に接続されると共に前輪用モータ24,26やモータ36のインバータ42,44,46の正極側端子に接続され導電性材料(例えば銅)により形成された正極用バスバー54aと、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の負極側端子に接続されると共に前輪用モータ24,26やモータ36のインバータ42,44,46の負極側端子に接続され導電性材料(例えば銅)により形成された負極用バスバー54bと、正極用バスバー54aと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子とに介在するリレー55、56と、リレー55をオンする際に突入電流を回避するためのリレー55に並列に接続されたリレー55aおよび抵抗55bと、負極用バスバー54bと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の負極側端子とに介在するリレー57a,58a,59aと、正極用バスバー54aと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の正極側端子とに介在するヒューズ57b,58b,59bと、が配置されている。このように、電源用のリレー55,55a,56については正極側に取り付け、モータ用のリレー57a,58a,59aについては負極側に取り付けることにより、全てのリレーをオフすることにより、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51と前輪用モータ24,26,モータ36とを完全に遮断することができる。また、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51には、端子間電圧を検出する電圧センサ50a,51aや充電電流を検出する電流センサ50b,51b,第1キャパシタ50および第2キャパシタ51自体の温度Tc1,Tc2を検出する温度センサ50c、51cが取り付けられている。前輪用モータ24,26やモータ36のインバータ42,44,46の端子間には平滑用コンデンサ43,45,47が取り付けられており、平滑用コンデンサ43,45,47よりインバータ42,44,46側には端子間電圧を検出する電圧センサ42a,44a,46aやインバータ42,44,46への印加電流を検出する電流センサ42b,44b,46bが取り付けられている。各電圧センサ50a,51a,42a,44a,46aからの電圧Vc1,Vc2,Vcfr,Vcfl,Vcrや各電流センサ50b,51b,42b,44b,46bからの電流Ic1,Ic2,Ifr,Ifl,Ir,温度センサ50c,51cからの温度Tc1,Tc2は、モータECU40に入力されている。また、各リレー55,55a,56,57a,58a,59aはモータECU40からの駆動信号によりオンオフする。なお、モータECU40は、メイン電子制御ユニット70と通信しており、メイン電子制御ユニット70からの制御信号によって前輪用モータ24,26やモータ36を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ24,26やモータ36の運転状態に関するデータ,第1キャパシタ50や第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2,充電電流Ic1,Ic2,温度Tc1,Tc2,平滑用コンデンサ43,45,47の端子間電圧Vcfr,Vcfl,Vcr,インバータ42,44,46への印加電流Ifr,Ifl,Irなどをメイン電子制御ユニット70に出力する。また、モータECU40は、回転位置検出センサ25,27,37からの信号に基づいて前輪用モータ24,26やモータ36の回転数Nfl,Nfr,Nmも演算している。
エンジン32は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン32の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するメイン電子制御ユニット70により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。
トランスミッション34は、例えば油圧駆動の6速の変速機として構成されており、ドライバーによるアップスイッチ81やダウンスイッチ82の操作に基づく信号を入力するメイン電子制御ユニット70によりアップシフトやダウンシフトが行なわれるよう変速制御される。
ECB60は、ブレーキペダル85の踏み込みにより加圧されるマスタシリンダ61と、マスタシリンダ61の圧力(ブレーキ踏力)に応じて車両に作用させるべき制動力のうちのECB60の分担割合に応じた制動トルクが左右前輪29a,29bや左右後輪39a,39bに作用するようにホイールシリンダ66a,66b,68a,68bへの油圧を調整するブレーキアクチュエータ64と、ブレーキアクチュエータ64を駆動制御するブレーキ用電子制御ユニット(以下、「ブレーキECU」という。)62と、を備える。ブレーキECU62には、マスタシリンダ61に取り付けられたマスタシリンダ圧センサ61aにより検出されるマスタシリンダ圧(ブレーキ踏力Fb)や左右前輪29a,29bおよび左右後輪39a,39bに設けられた図示しない車輪速センサからの車輪速などが入力されており、ブレーキECU62からはブレーキアクチュエータ64への駆動信号が出力されている。ブレーキECU62は、メイン電子制御ユニット70と通信しており、メイン電子制御ユニット70からの制御信号によって左右前輪29a,29bや左右後輪39a,39bに制動トルクを作用させると共に必要に応じてECB60の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット70に出力する。
メイン電子制御ユニット70は、CPU72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、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からイグニッション信号、ステアリングに取り付けられてトランスミッション34のアップシフトやダウンシフトを指示するアップスイッチ81やダウンスイッチ82からの信号、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などが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット70は、上述したように、モータECU40やブレーキECU62と通信ポートを介して接続されており、モータECU40やブレーキECU62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、アクセルペダル83の踏み込み量に応じてエンジン32の吸入空気量などを調整すると共に第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に蓄えられた電力を用いて前輪用モータ24,26やモータ36からトルク出力を行ない、ブレーキペダル85の踏み込み力(踏力)に応じたブレーキトルクをECB60と前輪用モータ24,26やモータ36とから出力し、前輪用モータ24,26,モータ36の回生トルクの出力により得られる回生電力を第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に蓄える。
次に、実施例のハイブリッド自動車20をシステム起動する際の動作について説明する。イグニッションスイッチ80がオンされると、メイン電子制御ユニット70のCPU72は、エンジン32を始動すると共にモータECU40に起動時処理を実行するための制御信号をモータECU40に送信する。
図3は、モータECU40により実行される起動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、モータECU40は、前輪用モータ24,26,モータ36に対するリレー57a,58a,59aとプリチャージ用リレー55aをオンとし(ステップS100)、電圧センサ50aからの第1キャパシタ50の端子間電圧Vc1と電圧センサ46aからの平滑コンデンサ47の電圧Vcrを入力すると共に(ステップS110)、入力した第1キャパシタ50の端子間電圧Vc1と平滑用コンデンサ47の電圧Vcrとの差が閾値Vref1未満に至っているか否かを判定し(ステップS120)、第1キャパシタ50の端子間電圧Vc1と平滑コンデンサ47の電圧Vcrとの差が閾値Vref1未満に至るまで第1キャパシタ50の端子間電圧Vc1と平滑コンデンサ47の電圧Vcrとを入力する処理とその電圧差を閾値Vref1と比較する処理とを繰り返す。ここで閾値Vref1は、平滑用コンデンサ47の充電がほぼ完了しているか否かを判定するための閾値であり、比較的小さな値を用いることができる。
第1キャパシタ50の端子間電圧Vc1と平滑コンデンサ47の電圧Vcrとの差が閾値Vref1未満に至ると、平滑用コンデンサ43,45,47の充電が完了したと判断し、温度センサ50c,51cからの第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の温度Tc1,Tc2を入力し(ステップS130)、第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の温度Tc1,Tc2がいずれも閾値Tref1以上であるか否かを判定する(ステップS140)。ここで、閾値Tref1は、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機が必要であるか否かを判定するための閾値であり、例えば60℃や70℃などを用いることができる。第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の温度Tc1,Tc2がいずれも閾値Tref1以上であるときには、暖機は不要と判断し、プリチャージ用リレー55aをオフとすると共に第1キャパシタ50,第2キャパシタ51に対するリレー55,56をオンとし(ステップS150)、起動処理完了の制御信号をメイン電子制御ユニット70に送信して(ステップS290)、本ルーチンを終了する。
一方、第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の温度Tc1,Tc2のいずれかが閾値Tref1未満であるときには、暖機が必要と判断し、プリチャージ用リレー55aをオフとすると共に第1キャパシタ50に対するリレー55をオンとし(ステップS160)、第1キャパシタ50の暖機中を示す制御信号をメイン電子制御ユニット70に送信して(ステップS170)、温度センサ50cからの第1キャパシタ50の温度Tc1が閾値Tref2以上に至るのを待つ(ステップS180,S190)。第1キャパシタ50の暖機中を示す制御信号を受信したメイン電子制御ユニット70は、エンジン32が始動完了しているのを確認してシステム起動を完了し、エンジン32からの動力と第1キャパシタ50の入出力制限の範囲内で前輪用モータ24,26,モータ36の駆動とによる走行を開始する。ここで、閾値Tref2は、第1キャパシタ50の暖機の完了を判定するための閾値であり、例えば、65℃や75℃などを用いることができる。
第1キャパシタ50の温度Tc1が閾値Tref2以上に至ると、電圧センサ50a,51aからの第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2を入力し(ステップS200)、入力した第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2の電圧差が閾値Vref2未満であるか否かを判定し(ステップS210)、第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2の電圧差が閾値Vref2以上のときにはこうした端子間電圧Vc1,Vc2の入力処理と電圧差と閾値Vref2とを比較する処理とを繰り返す。ここで、閾値Vref2は、第1キャパシタ50と第2キャパシタ51とを接続してもキャパシタ間やインバータ42,44,46に過剰な電流が流れない程度の電圧差として設定されるものであり、第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の性能やインバータ42,44,46の性能によって定めることができる。
第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2の電圧差が閾値Vref2未満に至ると、第1キャパシタ50に対するリレー55をオフとすると共に第2キャパシタ51に対するリレー56をオンとし(ステップS220)、第2キャパシタ50の暖機中を示す制御信号をメイン電子制御ユニット70に送信して(ステップS230)、温度センサ51cからの第2キャパシタ51の温度Tc2が閾値Tref2以上に至るのを待つ(ステップS240,S250)。第2キャパシタ51の暖機中を示す制御信号を受信したメイン電子制御ユニット70は、エンジン32からの動力と第2キャパシタ51の入出力制限の範囲内で前輪用モータ24,26,モータ36の駆動とによって走行する。
第2キャパシタ51の温度Tc2が閾値Tref2以上に至ると、電圧センサ50a,51aからの第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2を入力し(ステップS260)、入力した第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2の電圧差が閾値Vref2未満であるか否かを判定し(ステップS270)、第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2の電圧差が閾値Vref2以上のときにはこうした端子間電圧Vc1,Vc2の入力処理と電圧差と閾値Vref2とを比較する処理とを繰り返す。
そして、第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の端子間電圧Vc1,Vc2の電圧差が閾値Vref2未満に至ると、第1キャパシタ50に対するリレー55をオンとすると共に(ステップS280)、起動処理完了の制御信号をメイン電子制御ユニット70に送信して(ステップS290)、本ルーチンを終了する。
このように、第1キャパシタ50の暖機と第2キャパシタ51の暖機とを交互に行なうのは、キャパシタの発熱量が電流の2乗に内部抵抗を乗じたものとして計算されることに基づく。第1キャパシタ50,第2キャパシタ51の一方だけを接続した状態で前輪用モータ24,26,モータ36を駆動したときにキャパシタに流れる電流は両キャパシタ50,51を接続したときの2倍となり、キャパシタの発熱量は4倍となるため、両キャパシタ50,51を接続して暖機する場合に比して1/4の時間で一方のキャパシタを暖機することができる。したがって、第1キャパシタ50の暖機と第2キャパシタ51の暖機とを交互に行なう場合に要する時間は、両キャパシタ50,51を接続して同時に暖機する場合に比して半分の時間となり、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機を迅速に行なうことができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に暖機が必要なときには、第1キャパシタ50の暖機と第2キャパシタ51の暖機とを交互に行なうことにより、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機を迅速に行なうことができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、システム起動時に第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機が必要なときには、第1キャパシタ50を暖機した後に第2キャパシタ51を暖機するものとしたが、第2キャパシタ51を暖機した後に第1キャパシタ50を暖機するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の2つのキャパシタを並列に接続し、システム起動時に第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機が必要なときには第1キャパシタ50を暖機した後に第2キャパシタ51を暖機するものとしたが、3つ以上のキャパシタを並列に接続し、システム起動時に3つ以上のキャパシタの暖機が必要なときには3つ以上のキャパシタのうちの一部のキャパシタを暖機した後に残余のキャパシタを暖機するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、第1キャパシタ50の暖機完了を第1キャパシタ50の温度Tc1が閾値Tref2以上に至っているか否かにより判定し、第2キャパシタ51の暖機完了を第2キャパシタ51の温度Tc2が閾値Tref2以上に至っているか否かにより判定するものとしたが、第1キャパシタ50の暖機完了の判定に用いる閾値と第2キャパシタ51の暖機完了の判定に用いる閾値とを異なるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、第1キャパシタ50の暖機完了を第1キャパシタ50の温度Tc1が閾値Tref2以上に至っているか否かにより判定するものとしたが、第1キャパシタ50の暖機完了を第1キャパシタ50の暖機を開始してから所定時間経過したか否かにより判定するものとしてもよい。また、第2キャパシタ51の暖機完了についても第2キャパシタ51の暖機を開始してから所定時間経過したか否かにより判定するものとしてもよい。この場合、第1キャパシタ50の暖機完了の時間と第2キャパシタ51の暖機完了の時間とを同一としてもよいし異なるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、前輪用モータ24,26,モータ36の3つのモータを第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に対して並列に接続するものとしたが、1つのモータを第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に接続するものとしたり、2つのモータを第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に対して並列に接続するものとしたり、4つ以上のモータを第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に対して並列に接続するものとしたりしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、正極用バスバー54aと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子とに介在するようリレー55,56を取り付けると共に負極用バスバー54bと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の負極側端子とに介在するようリレー57a,58a,59aを取り付けるものとしたが、負極用バスバー54bと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の負極側端子とに介在するようリレー55,56を取り付けると共に正極用バスバー54aと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の正極側端子とに介在するようリレー57a,58a,59aを取り付けるものとしてもよい。また、正極用バスバー54aと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー54bと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の負極側端子とに介在するようリレー55,56を取り付け、正極用バスバー54aと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー54bと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の負極側端子とに介在するようリレー57a,58a,59aを取り付けるものとしてもよい。更に、正極用バスバー54aと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー54bと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の負極側端子とに介在するようリレー55,56を取り付け、正極用バスバー54aと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の正極側端子とに介在するようリレー57a,58a,59aを取り付けたり、正極用バスバー54aと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー54bと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の負極側端子とに介在するようリレー55,56を取り付け、負極用バスバー54bと前輪用モータ24,26,モータ36のインバータ42,44,46の負極側端子とに介在するようリレー57a,58a,59aを取り付けたりしてもよい。
実施例では、本発明を実施するための最良の形態としてハイブリッド自動車20に適用して説明したが、ハイブリッド自動車以外の車両に搭載された駆動装置の形態としてもよく、車両に搭載されない駆動装置の形態としてもよい。また、駆動装置の制御方法の形態としても構わない。
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、前輪用モータ24,26,モータ36が「少なくとも一つの電動機」に相当し、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51が「複数のキャパシタ」に相当し、リレー55,56が「複数のキャパシタ用リレー」に相当し、システム起動時に第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機が必要なときには、第1キャパシタ50に対するリレー55をオンとした状態で前輪用モータ24,26,モータ36が駆動されることにより第1キャパシタ50を暖機し、第1キャパシタ50の温度Tc1が閾値Tref2以上に至った以降に第1キャパシタ50に対するリレー55をオフとすると共に第2キャパシタ51に対するリレー56をオンとした状態で前輪用モータ24,26,モータ36が駆動されることにより第2キャパシタ51を暖機し、第2キャパシタ51の温度Tc2が閾値Tref2以上に至った以降に第1キャパシタ50,第2キャパシタ51に対するリレー55,56をオンとして前輪用モータ24,26,モータ36が通常に駆動される状態とする図3の起動時処理ルーチンを実行するモータECU40が「リレー制御手段」に相当する。また、エンジン32が「内燃機関」に相当し、前輪用モータ24,26が「前輪用電動機」に相当し、モータ36が「後輪用電動機」に相当し、正極用バスバー54aが「正極用接続部材」に相当し、負極用バスバー54bが「負極用接続部材」に相当し、リレー43,45,47が「複数の電動機用リレー」に相当する。
ここで、「少なくとも一つの電動機」としては、同期発電電動機として構成された前輪用モータ24,26やモータ36に限定されるものではなく、一つの電動機としたり、二つの電動機としたり、四つ以上の電動機としたりしてもよく、モータの種類も同期発電電動機に限定されるものではない。「複数のキャパシタ」としては、第1キャパシタ50および第2キャパシタ51に限定されるものではなく、三つ以上の並列接続されたキャパシタとしてもよい。「複数のキャパシタ用リレー」としては、正極用バスバー54aと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子とに介在するよう取り付けられたリレー55,56に限定されるものではなく、負極用バスバー54bと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の負極側端子とに介在するよう取り付けられたリレーとしたり、正極用バスバー54aと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の正極側端子とに介在すると共に負極用バスバー54bと第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の負極側端子とに介在するよう取り付けられたリレーとするなど、複数のキャパシタの各々の電動機側への電気的な接続および接続の解除を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「リレー制御手段」としては、システム起動時に第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機が必要なときには、第1キャパシタ50に対するリレー55をオンとした状態で前輪用モータ24,26,モータ36が駆動されることにより第1キャパシタ50を暖機し、第1キャパシタ50の温度Tc1が閾値Tref2以上に至った以降に第1キャパシタ50に対するリレー55をオフとすると共に第2キャパシタ51に対するリレー56をオンとした状態で前輪用モータ24,26,モータ36が駆動されることにより第2キャパシタ51を暖機し、第2キャパシタ51の温度Tc2が閾値Tref2以上に至った以降に第1キャパシタ50,第2キャパシタ51に対するリレー55,56をオンとして前輪用モータ24,26,モータ36が通常に駆動される状態とするものに限定されるものではなく、システム起動時に第1キャパシタ50および第2キャパシタ51の暖機が必要なときには、第1キャパシタ50に対するリレー55をオフとすると共に第2キャパシタ51に対するリレー56をオンとした状態で前輪用モータ24,26,モータ36が駆動されることにより第2キャパシタ51を暖機し、第2キャパシタ51の温度Tc2が閾値Tref2以上に至った以降に第1キャパシタ50に対するリレー55をオンとすると共に第2キャパシタ51に対するリレー56をオフとした状態で前輪用モータ24,26,モータ36が駆動されることにより第1キャパシタ50を暖機し、第1キャパシタ50の温度Tc1が閾値Tref2以上に至った以降に第1キャパシタ50,第2キャパシタ51に対するリレー55,56をオンとして前輪用モータ24,26,モータ36が通常に駆動される状態とするものなど、システム起動時には、複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御し、この一部オン状態で電動機を駆動している最中に第1の所定条件が成立した以降に一部のキャパシタ用リレーをオフとすると共に複数のキャパシタ用リレーのうちの残余のキャパシタ用リレーをオンとした状態である残余オン状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御し、この残余オン状態で電動機を駆動している最中に第2の所定条件が成立した以降に複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で電動機が駆動されるよう複数のキャパシタ用リレーを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
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最良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最良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、駆動装置およびこれを搭載するハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。
本発明の一実施例としての駆動装置を搭載するレース用に開発された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。 実施例のハイブリッド自動車20の電気系の構成の一例を示す構成図である。 モータECU40により実行される起動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
符号の説明
20 ハイブリッド自動車、21 前輪駆動系、24,26 前輪用モータ、25,27 回転位置検出センサ、29a,29b 前輪、31 後輪駆動系、32 エンジン、33 クランクシャフト、33a クラッチ、34 トランスミッション、36 モータ、37 回転位置検出センサ、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 後輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、42,44,46 インバータ、42a,44a,46a,50a,51a 電圧センサ、42b,44b,46b,50b,51b 電流センサ、43,45,47 平滑用コンデンサ、50 第1キャパシタ、51 第2キャパシタ、50c,51c 温度センサ、54 ジャンクボックス、55,55a,56,57a,58a,59a リレー、55b 抵抗、57b,58b,59b ヒューズ、60 電子制御式油圧ブレーキユニット(ECB)、61 マスタシリンダ、61a マスタシリンダ圧センサ、62 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、64 ブレーキアクチュエータ、66a,66b,68a,68b ホイールシリンダ、70 メイン電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 アップスイッチ、82 ダウンスイッチ、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。

Claims (5)

  1. 動力を入出力する少なくとも一つの電動機を備える駆動装置であって、
    前記電動機に対して並列に接続されて前記電動機と電力のやりとりが可能な複数のキャパシタと、
    前記複数のキャパシタの各々の前記電動機側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数のキャパシタ用リレーと、
    システム起動時には、前記複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記一部オン状態で前記電動機を駆動している最中に第1の所定時間が経過した条件または前記一部のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が所定温度以上となる条件である第1の所定条件が成立した以降に前記一部のキャパシタ用リレーをオフとすると共に前記複数のキャパシタ用リレーのうちの残余のキャパシタ用リレーをオンとした状態である残余オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記残余オン状態で前記電動機を駆動している最中に第2の所定時間が経過した条件または前記残余のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が前記所定温度以上となる条件である第2の所定条件が成立した以降に前記複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御するリレー制御手段と、
    を備える駆動装置。
  2. 走行用の動力を出力する内燃機関と請求項1記載の駆動装置とを搭載し、前記電動機は走行用の動力を出力可能に取り付けられてなるハイブリッド車。
  3. 請求項2記載のハイブリッド車であって、
    前記内燃機関は、後輪に駆動用の動力を出力するよう取り付けられてなり、
    前記電動機は、前輪に駆動用の動力を出力する前輪用電動機と後輪に駆動用の動力を出力する後輪用電動機とを含む複数の電動機であり、
    前記複数のキャパシタは、第1キャパシタおよび第2キャパシタの2つのキャパシタであり、
    前記2つのキャパシタの各々の正極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の正極側端子に接続される正極用接続部材と、
    前記2つのキャパシタの各々の負極に接続されると共に前記複数の電動機側の各々の負極側端子に接続される負極用接続部材と、
    前記複数の電動機の各々の前記正極用接続部材および前記負極用接続部材への電気的な接続および接続の解除を行なう複数の電動機用リレーと、
    を備え、
    前記リレー制御手段は、システム起動時には、前記第1キャパシタに対するリレーと前記複数の電動機用リレーとがオンとされた状態を前記一部オン状態として前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーと前記複数の電動機用リレーとを制御し、前記一部オン状態で前記複数の電動機を駆動しているときに前記第1の所定条件が成立したときに前記第1キャパシタに対するリレーをオフとすると共に第2キャパシタに対するリレーと前記複数の電動機用リレーとがオンとされた状態を前記残余オン状態として前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーと前記複数の電動機用リレーとを制御する手段である、
    ハイブリッド車。
  4. 請求項3記載のハイブリッド車であって、
    前記複数のキャパシタ用リレーは、前記2つのキャパシタの各々の正極または負極の一方の電極と前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち該一方の電極に接続される接続部材との接続と接続の解除を行なうリレーであり、
    前記複数の電動機用リレーは、前記正極用接続部材および前記負極用接続部材のうち前記一方の電極に接続される接続部材とは異なる他方の接続部材と前記複数の電動機側の各々の正極側端子および負極側端子のうち前記他方の接続部材に接続される端子との接続と接続の解除を行なうリレーである、
    ハイブリッド車。
  5. 動力を入出力する少なくとも一つの電動機と、前記電動機に対して並列に接続されて前記電動機と電力のやりとりが可能な複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタの各々の前記電動機側への電気的な接続および接続の解除を行なう複数のキャパシタ用リレーと、を備える駆動装置の制御方法であって、
    システム起動時には、前記複数のキャパシタ用リレーのうちの一部のキャパシタ用リレーのみをオンとした状態である一部オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記一部オン状態で前記電動機を駆動している最中に第1の所定時間が経過した条件または前記一部のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が所定温度以上となる条件である第1の所定条件が成立した以降に前記一部のキャパシタ用リレーをオフとすると共に前記複数のキャパシタ用リレーのうちの残余のキャパシタ用リレーをオンとした状態である残余オン状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御し、前記残余オン状態で前記電動機を駆動している最中に第2の所定時間が経過した条件または前記残余のキャパシタ用リレーに対するキャパシタの温度が前記所定温度以上となる条件である第2の所定条件が成立した以降に前記複数のキャパシタ用リレーの全てがオンとされた状態で前記電動機が駆動されるよう前記複数のキャパシタ用リレーを制御する、
    ことを特徴とする駆動装置の制御方法。
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