JP6907887B2

JP6907887B2 - 車両のハイブリッドシステム

Info

Publication number: JP6907887B2
Application number: JP2017209289A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　宏; 宏佐藤; 吉田　健; 健吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: JP2019081430A

Description

本発明は、車両のハイブリッドシステムに関する。

特許文献１のハイブリッドシステムは、走行用のモータジェネレータに電力を供給するメインバッテリと、ブレーキ機構の負圧を発生する電動ポンプに電力を供給するサブバッテリとを備えている。また、特許文献１のハイブリッドシステムにおけるモータジェネレータは、車両のアクセルペダルが踏み込まれていない減速時に、発電機として機能する。モータジェネレータは、サブバッテリの充電容量が所定の基準値以下であるときには、サブバッテリに電力を供給して当該サブバッテリを優先的に充電する。

特開平０６−３３９２０３号公報

特許文献１のように２つのバッテリを備えたハイブリッドシステムにおいて、メインバッテリとしてリチウムイオン電池、サブバッテリとして鉛蓄電池を採用することがある。そして、一般に、リチウムイオン電池よりも鉛蓄電池の方が電圧あたりの充電抵抗が大きい。このように、サブバッテリの方が充電抵抗が高くなっている構成において、特許文献１のハイブリッドシステムのようにサブバッテリを優先的に充電すると、当該サブバッテリの充電抵抗によって電力が消費されてしまう。そのため、モータジェネレータによって回生された電力を、効率よくバッテリの充電電力として利用できないおそれがある。

上記課題を解決するため、本発明は、エンジンに駆動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を供給する高圧バッテリと、前記高圧バッテリ及び前記モータジェネレータからの電力を降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧バッテリよりも電圧あたりの充電抵抗が大きく、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力が供給される低圧バッテリと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する制御部とを備えたハイブリッドシステムであって、前記制御部は、前記モータジェネレータに求められる要求回生電力量を車両の運転状態に応じて算出し、前記モータジェネレータにおける電力回生の予測継続時間を算出し、前記予測継続時間が予め定められた規定時間以上、又は前記要求回生電力量が予め定められた規定電力量以上である場合には、第１の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記予測継続時間が前記規定時間未満、且つ前記要求回生電力量が前記規定電力量未満である場合には、第２の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記要求回生電力量のうち、前記低圧バッテリ及び前記高圧バッテリに供給できる電力量を供給電力量としたとき、前記規定電力量は、前記供給電力量が前記高圧バッテリの上限回生量を超えないように定められており、前記第１の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することにより、前記供給電力量が前記低圧バッテリの上限回生量以下のときには、前記低圧バッテリに前記供給電力量のすべてを供給し、前記供給電力量が前記低圧バッテリの上限回生量より大きいときには、前記低圧バッテリに前記低圧バッテリの上限回生量の電力を供給しつつ、前記高圧バッテリに前記供給電力量から前記低圧バッテリの上限回生量を差し引いた電力量を供給し、前記第２の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することにより、前記高圧バッテリに前記供給電力量のすべてを供給し、前記低圧バッテリの回生電力量をゼロにする。

上記構成において、予測継続時間が規定時間以上である状況下や、要求回生電力量が所定電力量以上である状況下では、各バッテリに充電できる電力量が相応に大きい。そのため、高圧バッテリに過度に大きな充電電流が作用するおそれがあり、高圧バッテリの劣化等の原因となる。上記構成では、このように高圧バッテリに過度に大きな充電電流が作用するおそれがある場合には、低圧バッテリが優先的に充電されるため、その分、高圧バッテリに掛かる負担を低減できる。

一方、上記構成において、予測継続時間が規定時間未満、且つ要求回生電力量が規定電力量未満である状況下では、各バッテリに充電できる電力量がそれほど大きくない。上記構成では、このような状況下では、充電抵抗が比較的に低い高圧バッテリを優先的に充電することで、低圧バッテリの充電抵抗による電力損失を抑制して、回生電力の効率的な利用を図っている。

ハイブリッドシステムの概略構成図。第１マップを使用した場合の低圧バッテリ及び高圧バッテリの回生電力量を概念的に示すグラフ。第２マップを使用した場合の低圧バッテリ及び高圧バッテリの回生電力量を概念的に示すグラフ。ＤＣ／ＤＣコンバータの制御処理を示すフローチャート。ＤＣ／ＤＣコンバータの制御処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１に従って、ハイブリッドシステムの概略構成を説明する。
図１に示すように、ハイブリッドシステムは、駆動源として、エンジン１０とモータジェネレータ２０とを備えている。エンジン１０のクランクシャフトは、図示しないトランスミッション等を介して駆動輪に駆動連結されている。また、エンジン１０のクランクシャフトは、第１プーリ１１に駆動連結されている。第１プーリ１１には、伝達ベルト１２が掛け回されている。なお、図示は省略するが、エンジン１０のクランクシャフトは、ベルト、プーリ、チェーン等を介して、油圧を発生するためのポンプやエアコンのコンプレッサ等にも駆動連結されている。

モータジェネレータ２０は、いわゆる三相交流電動機である。モータジェネレータ２０の出力軸は、第２プーリ１３に駆動連結されている。第２プーリ１３には、伝達ベルト１２が掛け回されている。すなわち、モータジェネレータ２０は、第２プーリ１３、伝達ベルト１２、及び第１プーリ１１を介して、エンジン１０に駆動連結されている。モータジェネレータ２０は、電動モータとして機能する場合には、第２プーリ１３に回転トルクを与え、その回転トルクが伝達ベルト１２及び第１プーリ１１を介してエンジン１０のクランクシャフトに入力される。すなわち、モータジェネレータ２０がエンジン１０の駆動をアシストする。一方、モータジェネレータ２０は、発電機として機能する場合には、エンジン１０のクランクシャフトの回転トルクが、第１プーリ１１、伝達ベルト１２、第２プーリ１３を介して、モータジェネレータ２０の出力軸に入力される。そして、出力軸の回転に応じてモータジェネレータ２０が発電する。

モータジェネレータ２０には、インバータ２１を介して、高圧バッテリ２２が接続されている。インバータ２１は、いわゆる双方向インバータであり、モータジェネレータ２０が発電した交流電圧を直流電圧に変換して高圧バッテリ２２に出力し、高圧バッテリ２２が出力した直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２０に出力する。なお、図１では、インバータ２１をモータジェネレータ２０とは別のものとして描いているが、インバータ２１がモータジェネレータ２０の筐体内に内蔵されていることもある。

高圧バッテリ２２は、リチウムイオン電池である。高圧バッテリ２２は、モータジェネレータ２０が電動モータとして機能するときには、当該モータジェネレータ２０に電力を供給する。また、高圧バッテリ２２は、モータジェネレータ２０が発電機として機能するときには、当該モータジェネレータ２０から電力の供給を受けて充電される。

モータジェネレータ２０には、インバータ２１を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２３が接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、高圧バッテリ２２にも接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、インバータ２１や高圧バッテリ２２から出力される直流電圧を１２Ｖ〜１５Ｖに降圧して出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３には、低圧バッテリ２４が接続されている。

低圧バッテリ２４は、高圧バッテリ２２よりも電圧の低い１２Ｖの鉛蓄電池であり、リチウムイオン電池である高圧バッテリ２２よりも電圧あたりの充電抵抗が大きくなっている。低圧バッテリ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が駆動していないときやＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧が１２Ｖであるときには、１２Ｖの直流電圧を出力する。低圧バッテリ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧が低圧バッテリ２４の開回路電圧（ＯＣＶ）よりも大きいときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から電力の供給を受けて充電される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び低圧バッテリ２４には、各種の補機２５が接続されている。補機２５の例としては、例えば、車両の前照灯、方向指示灯、室内灯などのライト関係や、カーナビゲーション装置やスピーカ等の車室内装備が挙げられる。補機２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が駆動していないときには、低圧バッテリ２４から電力の供給を受ける。補機２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧が低圧バッテリ２４の開回路電圧（ＯＣＶ）よりも大きいときには、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から電力の供給を受ける。

ハイブリッドシステムは、上記のモータジェネレータ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御するための制御部として電子制御装置３０を備えている。電子制御装置３０は、各種のプログラム（アプリケーション）を実行する演算部、プログラム等が記憶されている不揮発性の記憶部、及びプログラムの実行にあたってデータが一時的に記憶される揮発性メモリ等を備えたコンピュータである。

電子制御装置３０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力情報ＩＣを示す信号が入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力情報ＩＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧値及び出力電流値である。電子制御装置３０には、高圧バッテリ２２から当該高圧バッテリ２２の状態情報ＩＨを示す信号が入力される。高圧バッテリ２２の状態情報ＩＨは、高圧バッテリ２２の出力電圧値、出力電流値及び温度である。電子制御装置３０には、低圧バッテリ２４から当該低圧バッテリ２４の状態情報ＩＬを示す信号が入力される。低圧バッテリ２４の状態情報ＩＬは、低圧バッテリ２４の出力電圧値、出力電流値及び温度である。電子制御装置３０には、各補機２５から当該各補機２５の状態情報ＩＡを示す信号が入力される。各補機２５の状態情報ＩＡは、各補機２５への入力電圧値及び入力電流値である。

電子制御装置３０には、その他、車両に搭載されている各種のセンサ等からの信号が入力される。具体的には、電子制御装置３０には、車速センサ３１から車両の車速ＳＰを示す信号が入力される。また、電子制御装置３０には、ブレーキセンサ３２（ブレーキストロークセンサ）からブレーキペダルの踏み込み量ＢＲを示す信号、及びアクセルセンサ３３（アクセルストロークセンサ）からアクセルペダルの踏み込み量ＡＣを示す信号が入力される。

さらに、電子制御装置３０には、ジャイロセンサ３４からの信号が入力される。ジャイロセンサ３４は、水平方向に対する車両の傾きを姿勢情報ＧＹとして電子制御装置３０に出力する。電子制御装置３０には、ミリ波レーダ３５からの信号が入力される。ミリ波レーダ３５は、車両の前部に搭載され、車両の前方に向かって波長が１ｍｍ〜１０ｍｍの電波（ミリ波）を照射する。そして、ミリ波レーダ３５は、前方の他車両で反射された電波を検出し、自車両と自車両の前方に位置する他車両との車間距離ＬＤを算出する。ミリ波レーダは、算出した車間距離ＬＤを示す信号を電子制御装置３０に出力する。

電子制御装置３０は、入力される各種の信号に基づいてモータジェネレータ２０を制御するための操作信号ＭＳｍｇを算出し、その操作信号ＭＳｍｇをモータジェネレータ２０に出力する。また、電子制御装置３０は、入力される各種の信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御するための操作信号ＭＳｃを算出し、その操作信号ＭＳｃをＤＣ／ＤＣコンバータ２３に出力する。

電子制御装置３０の記憶部には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３への操作信号ＭＳｃの算出に際して参照される第１マップ及び第２マップが記憶されている。これら第１マップ及び第２マップには、モータジェネレータ２０に求められる要求回生電力量ＲＧｒｅｑと、低圧バッテリ２４への回生電力量ＲＧＬとの関係が示されている。

具体的には、第１マップでは、図２に示すように、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが補機２５の使用電力量ＰＣと等しい電力量Ｘ１に至るまでは、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬはゼロである。要求回生電力量ＲＧｒｅｑが、電力量Ｘ１を越えてから補機２５の使用電力量ＰＣに低圧バッテリ２４の上限回生量ＲＧＬｍａｘを加算した電力量Ｘ２に至るまでは、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが大きくなるほど、低圧バッテリ２４への回生電力量ＲＧＬがゼロから上限回生量ＲＧＬｍａｘに向かって大きくなる。そして、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが電力量Ｘ２を越えて以降は、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬは、上限回生量ＲＧＬｍａｘで一定である。なお、低圧バッテリ２４の上限回生量ＲＧＬｍａｘは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から最大の電圧が出力されたときの回生電力量である。

また、第２マップでは、図３に示すように、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが補機２５の使用電力量ＰＣと等しい電力量Ｘ１よりも大きい値として定められた電力量Ｘ４に至るまでは、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬはゼロである。そして、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが電力量Ｘ４を越えて以降は、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬは、上限回生量ＲＧＬｍａｘで一定である。なお、電力量Ｘ４は、要求回生電力量ＲＧｒｅｑから補機２５の使用電力量ＰＣを差し引いた値が、高圧バッテリ２２の上限回生量ＲＧＨｍａｘを超えないように定められている。高圧バッテリ２２の上限回生量ＲＧＨｍａｘは、高圧バッテリ２２を充電するときに当該高圧バッテリ２２に対して過度な負担が掛からない電力量として定められており、試験やシミュレーションにより予め定められている。

次に、電子制御装置３０によるＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びモータジェネレータ２０の制御処理について、図４及び図５に従って説明する。なお、以下で説明するＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びモータジェネレータ２０の制御処理は、アクセルセンサ３３が検出するアクセルペダルの踏み込み量ＡＣがゼロになっているとき（アクセルオフのとき）に、所定の制御間隔で繰り返し実行される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びモータジェネレータ２０の制御処理は、高圧バッテリ２２の状態情報ＩＨ及び低圧バッテリ２４の状態情報ＩＬに基づき、両バッテリが充電可能であると判断されたときに行われる。

図４に示すように、電子制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びモータジェネレータ２０の制御処理を開始すると、先ず、ステップＳ１１の処理を実行する。
ステップＳ１１では、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０に求められる要求回生電力量ＲＧｒｅｑを算出する。具体的には、電子制御装置３０は、ブレーキセンサ３２が検出したブレーキペダルの踏み込み量ＢＲや車速センサ３１が検出した車速ＳＰ等に基づいて、車両の運転者が意図する車両の減速度を実現するために必要なモータジェネレータ２０における回生電力量を、要求回生電力量ＲＧｒｅｑとして算出する。要求回生電力量ＲＧｒｅｑを算出したら、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、電子制御装置３０は、各補機２５の状態情報ＩＡに基づいて、補機２５の使用電力量ＰＣを算出する。なお、補機２５の使用電力量ＰＣは、車両の運転状態や運転者の操作によって変化するが、図２及び図３では、一定の値として図示している。補機２５の使用電力量ＰＣを算出したら、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、電子制御装置３０は、ステップＳ１１で算出した要求回生電力量ＲＧｒｅｑが、ステップＳ１２で算出した補機２５の使用電力量ＰＣよりも大きいか否かを判定する。要求回生電力量ＲＧｒｅｑが補機２５の使用電力量ＰＣ以下である場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、電子制御装置３０は、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬをゼロに設定する。そして、電子制御装置３０は、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬがゼロとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧を低圧バッテリ２４の出力電圧とほぼ同じ電圧に制御する。また、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０の目標発電量を、要求回生電力量ＲＧｒｅｑに設定し、それに応じた操作信号ＭＳｍｇをモータジェネレータ２０に出力する。なお、この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧が低圧バッテリ２４の出力電圧よりも高くないため、低圧バッテリ２４はほとんど充電されない。また、要求回生電力量ＲＧｒｅｑのほぼ全量が補機２５に使用されるため、高圧バッテリ２２もほとんど充電されない。その後、電子制御装置３０の一連の処理は終了し、所定の制御間隔後に、再びステップＳ１１の処理が行なわれる。

一方、ステップＳ１３において、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが補機２５の使用電力量ＰＣよりも大きいと判断された場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０における電力回生の継続時間の予測値を、予測回生時間Ｔｐとして算出する。具体的には、電子制御装置３０は、車速センサ３１が検出した車速ＳＰが大きいほど、予測回生時間Ｔｐを長く算出する。また、電子制御装置３０は、ジャイロセンサ３４が検出した姿勢情報ＧＹに基づき、車両が下り勾配を走行しているか、上り勾配を走行しているかを判定する。そして、電子制御装置３０は、下り勾配が強いほど予測回生時間Ｔｐを長く算出し、上り勾配が強いほど予測回生時間Ｔｐを短く算出する。さらに電子制御装置３０は、ミリ波レーダ３５が検出した車間距離ＬＤが長いほど、予測回生時間Ｔｐを長く算出する。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、電子制御装置３０は、予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ以上であるか否かを判定する。規定時間Ｔｘは、モータジェネレータ２０で発電した回生電力を高圧バッテリ２２にのみ継続して供給した場合であっても高圧バッテリ２２に過度な劣化等が生じない時間として、高圧バッテリ２２の特性に応じて定められている。規定時間Ｔｘは、予め試験やシミュレーションを行うことにより求められる。予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ以上である場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７では、電子制御装置３０は、第１マップに基づいて、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬを算出する。上述したとおり、第１マップに基づいた場合、図２に示すように、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬは、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが電力量Ｘ１を超えてから電力量Ｘ２に至るまでは、ゼロから上限回生量ＲＧＬｍａｘに向って大きくなるように算出される。また、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬは、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが電力量Ｘ２を越えている場合には、上限回生量ＲＧＬｍａｘに算出される。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１９に移行する。

一方、ステップＳ１６において、予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ未満であると判定された場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、電子制御装置３０は、第２マップに基づいて、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬを算出する。上述したとおり、第２マップに基づいた場合、図３に示すように、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬは、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが電力量Ｘ４に至るまでは、ゼロに算出される。また、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬは、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが電力量Ｘ４を越えている場合には、上限回生量ＲＧＬｍａｘに算出される。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９では、電子制御装置３０は、ステップＳ１７やステップＳ１８で算出した低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の目標電圧を算出する。具体的には、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬがゼロである場合には、電子制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の目標電圧を低圧バッテリ２４の出力電圧とほぼ同じ電圧として算出する。そして、電子制御装置３０は、回生電力量ＲＧＬが大きくなるほどＤＣ／ＤＣコンバータ２３の目標電圧は大きな値として算出し、回生電力量ＲＧＬが上限回生量ＲＧＬｍａｘのときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の最大出力（この実施形態では１５Ｖ）を目標電圧として算出する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の目標電圧を算出したら、電子制御装置３０は、その目標電圧に応じた操作信号ＭＳｃを、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３に出力する。そして、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２０に移行する。

図５に示すように、ステップＳ２０では、電子制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から出力される当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力情報ＩＣ（電圧値及び電流値）に基づいて、現在のＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量Ｐｏｕｔを算出する。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１では、電子制御装置３０は、要求回生電力量ＲＧｒｅｑがステップＳ２０で算出した出力電力量Ｐｏｕｔよりも大きいか否かを判定する。要求回生電力量ＲＧｒｅｑが出力電圧Ｐｏｕｔ以下である場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、電子制御装置３０の処理はステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２では、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０の目標電力量を要求回生電力量ＲＧｒｅｑに設定し、それに応じた操作信号ＭＳｍｇをモータジェネレータ２０に出力する。この場合、モータジェネレータ２０で発電された電力の一部は、補機２５で使用される。そして、補機２５で使用されなかった余剰分の電力が低圧バッテリ２４に供給されて低圧バッテリ２４が充電される。なお、モータジェネレータ２０で発電された電力のほぼ全量がＤＣ／ＤＣコンバータ２３を介して、低圧バッテリ２４や補機２５に供給されるため、高圧バッテリ２２はほとんど充電されない。その後、電子制御装置３０の一連の処理は終了し、所定の制御間隔後に、再びステップＳ１１の処理が行なわれる。

一方、ステップＳ２１において、要求回生電力量ＲＧｒｅｑがステップＳ２０で算出した出力電力量Ｐｏｕｔよりも大きいと判定された場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、電子制御装置３０は、要求回生電力量ＲＧｒｅｑからステップＳ２０で算出したＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量Ｐｏｕｔを差し引いた値が、予め定められている高圧バッテリ２２への上限回生量ＲＧＨｍａｘ以上であるか否かを判定する。上記判定が肯定である場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、電子制御装置３０は、高圧バッテリ２２の回生電力量ＲＧＨとして、上限回生量ＲＧＨｍａｘを設定する。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２６に移行する。

一方、ステップＳ２３において、要求回生電力量ＲＧｒｅｑからＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量Ｐｏｕｔを差し引いた値が、高圧バッテリ２２への上限回生量ＲＧＨｍａｘ以上未満であると判定された場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、電子制御装置３０は、高圧バッテリ２２の回生電力量ＲＧＨとして、要求回生電力量ＲＧｒｅｑからＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量Ｐｏｕｔを差し引いた値を設定する。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０の目標発電量として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量Ｐｏｕｔに、高圧バッテリ２２の回生電力量ＲＧＨを加算した値を設定する。その後、電子制御装置３０の一連の処理は終了し、所定の制御間隔後に、再びステップＳ１１の処理が行なわれる。

上記実施形態による作用及び効果を説明する。
上記実施形態では、図２及び図３で示すように、モータジェネレータ２０の要求回生電力量ＲＧｒｅｑが補機２５の使用電力量ＰＣと等しい電力量Ｘ１に至るまでは、モータジェネレータＭＧで発電された回生電力が補機２５へと供給されて、補機２５で消費される。そのため、低圧バッテリ２４から補機２５へと供給する電力量を低減することができる。

モータジェネレータ２０の要求回生電力量ＲＧｒｅｑが電力量Ｘ１を越えた後は、予測回生時間Ｔｐの長短に応じて、高圧バッテリ２２及び低圧バッテリ２４への電力の供給態様が切り替えられる。予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ以上である状況下では、各バッテリに供給できる電力量が相応に大きい。そのため、その全ての電力量を高圧バッテリ２２に供給したのでは、高圧バッテリ２２に過度に大きな電圧が作用するおそれがあり、高圧バッテリ２２の劣化等の原因となる。上記実施形態では、予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ以上である状況下では、図２に示すように、モータジェネレータ２０で発電された回生電力が低圧バッテリ２４に優先的に供給されて、低圧バッテリ２４が充電される。そのため、高圧バッテリ２２に過度に大きな電圧が作用することが抑制され、高圧バッテリ２２に掛かる負担を低減できる。

一方、予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ未満である状況下では、各バッテリに供給できる電力量がそれほど大きくない。そのため、このような状況下で充電抵抗の高い低圧バッテリ２４に電力を供給すると、低圧バッテリ２４において多くの電力が消費されて、モータジェネレータ２０で発電された回生電力を効率的に利用できなくなる。上記実施形態では、予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ以上である状況下では、図３に示すように、モータジェネレータ２０で発電された回生電力が高圧バッテリ２２に優先的に供給されて、高圧バッテリ２２が充電される。そのため、低圧バッテリ２４の充電抵抗による電力損失を抑制して、回生電力の効率的な利用が可能となる。

なお、予測回生時間Ｔｐが規定時間Ｔｘ未満である状況下であっても、モータジェネレータ２０の要求回生電力量ＲＧｒｅｑが一定の電力量Ｘ４を越えた場合には、モータジェネレータ２０で発電された回生電力が低圧バッテリ２４に優先的に供給されて、低圧バッテリ２４が充電される。そのため、高圧バッテリ２２に過度に大きな電圧が作用して当該高圧バッテリ２２に劣化等が生じることを抑制できるとともに、高圧バッテリ２２では受け取りきれない電力を低圧バッテリ２４に供給することができる。

さらに、上記実施形態では、要求回生電力量ＲＧｒｅｑからＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量Ｐｏｕｔを差し引いた値が、高圧バッテリ２２の上限回生量ＲＧＨｍａｘを越えていても、高圧バッテリ２２の回生電力量ＲＧＨは上限回生量ＲＧＨｍａｘになる。すなわち、図２及び図３に示すように、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが、補機２５の使用電力量ＰＣ、低圧バッテリ２４の上限回生量ＲＧＬｍａｘ、及び高圧バッテリ２２の上限回生量ＲＧＨｍａｘを加算した電力量Ｘ３よりも大きいときには、モータジェネレータ２０の目標充電量は、その電力量Ｘ３に制限される。そのため、高圧バッテリ２２に過度な負担が掛かることは抑制される。

上記実施形態は、次の例のように変更できる。また、必要に応じて、各変更例を複数組み合わせて適用することも可能である。
・高圧バッテリ２２及び低圧バッテリ２４の出力電圧は、問わない。高圧バッテリ２２の出力電圧よりも低圧バッテリ２４の出力電圧の方が低ければ、上記実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びモータジェネレータ２０の制御処理を適用でき得る。

・高圧バッテリ２２及び低圧バッテリ２４の種類は、上記実施形態の例に限らない。例えば、高圧バッテリ２２や低圧バッテリ２４として、リチウムイオン電池や鉛蓄電池以外に、ニッケル水素電池やＮＡＳ電池を採用してもよい。どのような蓄電池を採用した場合であっても、高圧バッテリ２２の充電抵抗よりも低圧バッテリ２４の充電抵抗の方が高ければ、上記実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びモータジェネレータ２０の制御処理を適用でき得る。

・低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬをゼロに設定する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧を１２Ｖにするのではなく、停止させてもよい。なお、この場合には、モータジェネレータ２０で発電された回生電力は補機２５に供給されず、低圧バッテリ２４から補機２５に電力が供給されることになる。

・上記実施形態では、電子制御装置３０の記憶部に第１マップ及び第２マップが記憶されていたが、ここでいう「マップ」とは、演算式や表などのように、要求回生電力量ＲＧｒｅｑに基づいて低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬを算出できるものであればどのようなものであっても含み得るものである。

・モータジェネレータ２０の目標充電量を制限することなく、要求回生電力量ＲＧｒｅｑが大きくなるほど高圧バッテリ２２に大きな回生電力が供給されるようにしてもよい。モータジェネレータ２０の目標充電量を制限するか否かは、モータジェネレータ２０の発電性能や高圧バッテリ２２の特性等を勘案して決定すればよい。

・上記実施形態では、現在（一連の制御処理におけるその時点）のＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量Ｐｏｕｔに応じて、モータジェネレータ２０の目標充電量を算出していたが、これに限らない。例えば、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬだけでなく、要求回生電力量ＲＧｒｅｑに応じて高圧バッテリ２２の回生電力量ＲＧＨを算出し、低圧バッテリ２４の回生電力量ＲＧＬ、高圧バッテリ２２の回生電力量ＲＧＨ、及び補機２５の使用電力量ＰＣを足し合わせた値を、目標電力量としてもよい。

・上記実施形態における要求回生電力量ＲＧｒｅｑの算出方法は、あくまでも例示である。例えば、要求回生電力量ＲＧｒｅｑを算出するにあたって、上記実施形態で例示したパラメータの一部を省略してもよいし、上記実施形態で例示したパラメータに代えて又は加えて、他のパラメータを使用してもよい。この点、予測回生時間Ｔｐや車間距離ＬＤの算出についても同様である。

１０…エンジン、１１…第１プーリ、１２…伝達ベルト、１３…第２プーリ、２０…モータジェネレータ、２１…インバータ、２２…高圧バッテリ、２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４…低圧バッテリ、２５…補機、３０…電子制御装置、３１…車速センサ、３２…ブレーキセンサ、３３…アクセルセンサ、３４…ジャイロセンサ、３５…ミリ波レーダ、
ＩＣ…ＤＣ／ＤＣコンバータの出力情報、ＩＨ…高圧バッテリの状態情報、ＩＬ…低圧バッテリの状態情報、ＳＰ…車速、ＢＲ…ブレーキペダルの踏み込み量、ＡＣ…アクセルペダルの踏み込み量、ＧＹ…姿勢情報、ＬＤ…車間距離、ＭＳｍｇ…操作信号、ＭＳｃ…操作信号、ＲＧｒｅｑ…要求回生電力量、ＲＧＬ…低圧バッテリへの回生電力量、ＲＧＬｍａｘ…低圧バッテリへの上限回生量、ＰＣ…補機の使用電力量、Ｐｏｕｔ…ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力、ＲＧＨ…高圧バッテリへの回生電力量、ＲＧＨｍａｘ…高圧バッテリへの上限回生量。

Claims

エンジンに駆動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を供給する高圧バッテリと、前記高圧バッテリ及び前記モータジェネレータからの電力を降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧バッテリよりも電圧あたりの充電抵抗が大きく、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力が供給される低圧バッテリと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する制御部とを備えたハイブリッドシステムであって、
前記制御部は、
前記モータジェネレータに求められる要求回生電力量を車両の運転状態に応じて算出し、前記モータジェネレータにおける電力回生の予測継続時間を算出し、
前記予測継続時間が予め定められた規定時間以上、又は前記要求回生電力量が予め定められた規定電力量以上である場合には、第１の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記予測継続時間が前記規定時間未満、且つ前記要求回生電力量が前記規定電力量未満である場合には、第２の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記要求回生電力量のうち、前記低圧バッテリ及び前記高圧バッテリに供給できる電力量を供給電力量としたとき、
前記規定電力量は、前記供給電力量が前記高圧バッテリの上限回生量を超えないように定められており、
前記第１の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することにより、前記供給電力量が前記低圧バッテリの上限回生量以下のときには、前記低圧バッテリに前記供給電力量のすべてを供給し、前記供給電力量が前記低圧バッテリの上限回生量より大きいときには、前記低圧バッテリに前記低圧バッテリの上限回生量の電力を供給しつつ、前記高圧バッテリに前記供給電力量から前記低圧バッテリの上限回生量を差し引いた電力量を供給し、
前記第２の制御で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することにより、前記高圧バッテリに前記供給電力量のすべてを供給し、前記低圧バッテリの回生電力量をゼロにする
ことを特徴とするハイブリッドシステム。