WO2007018107A1

WO2007018107A1 - 車両の電源装置およびその制御方法

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Publication number: WO2007018107A1
Application number: PCT/JP2006/315363
Authority: WO
Inventors: Makoto Nakamura; Hichirosai Oyobe; Tsuyoshi Yano
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2007-02-15
Also published as: JP2007045243A; CN101238018A; US20090160247A1; US7839013B2; JP4285458B2; EP1914139B1; EP1914139A1; EP1914139A4; CN101238018B

Abstract

　車両の電源装置は、第１の蓄電装置であるバッテリ（Ｂ１）と、第２の蓄電装置であるバッテリ（Ｂ２）と、車両負荷と、第１、第２の蓄電装置の一方を選択して車両負荷に接続する選択スイッチ（ＲＹ０）と、選択スイッチ（ＲＹ０）に流れる電流が所定値より大きい場合には、車両負荷を制御して選択スイッチ（ＲＹ０）に流れる電流を所定値より小さくして選択スイッチを切換える制御装置（６０）とを備える。好ましくは、制御装置（６０）は、選択スイッチ（ＲＹ０）を切換える際に第１のモータジェネレータ（ＭＧ２）で発生される電力と第２のモータジェネレータ（ＭＧ１）で消費される電力とが均衡するようにインバータ（２０，３０）を制御する。

Description

明細書車両の電源装置およびその制御方法技術分野

この発明は、車両の電源装置に関し、特に 2つの蓄電装置を備える車両の電源装置に関する。背景技術

近年、環境に配慮した自動車として、車輪の駆動にモータを使用する電気自動車、燃料電池自動車や、モータとエンジンとを併用する.'、イブリツド自動車等が注目されている。

たとえば電気自動車では、バッテリに充電を行なうために充電装置が必要となる。充電装置は、車載する場合や、ある地点に固定設置する場合が考えられる。ある地点に充電装置を固定設置する場合は電気自動車をその場所に移動させ、充電を行なう必要がある。すなわち、固定設置した場合、充電装置が固定設置された場所以外では充電が行なえないという欠点がある。

一方、充電装置を車載する場合は車両重量が増加するという問題があった。この問題を解決するために、駆動モータのコイルをリアクトルとして用い、前記モータの制御を行なうインバータの回路素子を制御することによって、家庭用の商用電源から充電を行なう装置が提案されている。この装置の場合、すでに存在する部品を利用することによって、新たに搭載する部品を減らし、重量増加を抑制している。

特開平 8— 1 2 6 1 2 1号公報は、電気自動車において、駆動モータのコイルをリアクトルとして使用してバッテリに充電する際に、ロータが回転して車両が動くことを防止するために、 3相のコイルによって発生する磁界が互いに相殺させてロータの回転を防止する技術について開示している。

電気自動車のみならず、ハイプリッド自動車においても家庭用の商用電源から充電を行なうことができれば、燃料補給のためにガソリンスタンドに行かなければならない回数が減るといったメリットゃ、商用電力が安価な国では経済的なメリットが考えられる。

しかしながら、特開平 8— 1 2 6 1 2 1号公報は、左右又は前後に 2つの駆動用モ一タを搭載する電気自動車に関するものであり、そのままハイブリッド自動車に適用できるものではない。

また、現在市販されているハイブリッド自動車は、蓄電池の量が小さいので家庭で充電可能にしたとしてもそのときに補給できるエネルギ量が小さい。しばらく走行するとすぐに蓄電池の充電状態（State of Charge； S O C ) が低下し、エンジンを始動させて発電機を動かして発電する必要があるので、やはり頻繁にガソリンを補給しなければならない。

さらに、ハイブリッド自動車は、下り坂では回生制動を行ないそのときに電力を回収して蓄電池を充電するが、蓄電池の量が小さいので走行経路に長い下り坂があるときには蓄電池の充電状態が所定の値に到達した後には、回生制動によつて発生した電力を熱として捨てていた。

図 1 5は、熱として回生制動時に廃棄される電力について説明するための図でめる。

図 1 5を参照して、寿命を縮めないように、蓄電池は S O Cの範囲がたとえば 4 0〜8 0 %で使用されるように管理されている。時刻 t 0において蓄電池の S O Cが 6 0 %であるときには、充電可能な容量は 2 0 %しかない。

長い下り坂の場合には、時刻 t 0〜 t 1において発生した回生電力が蓄電池に充電される。その結果蓄電池の S O Cは 6 0 %から 8 0 %まで増加する。

時刻 t 1以降坂が終わる時刻 t 2までの間には、これ以上蓄電池に充電を行なうと蓄電池寿命を縮めるおそれがあるので、発生した回生電力は熱として廃棄されることとなる。この廃棄される電力の一部でも回収できれば、よりエネルギ効率が良いハイプリッド自動車を実現することができる。発明の開示

この発明の目的は、蓄電装置を搭載し、エネルギ効率が改善された、燃料補給せずに長時間運転可能な車両の電源装置を提供することである。この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、第 1の蓄電装置と、第 2 の蓄電装置と、車両負荷と、第 1、第 2の蓄電装置の一方を選択して車両負荷に接続する選択スィツチと、選択スィツチに流れる電流が所定値より大きい場合には、車両負荷を制御して選択スィツチに流れる電流を所定値より小さくして選択スィッチを切換える制御装置とを備える。

好ましくは、車両負荷は、第 1の回転電機と、第 1の回転電機に対応して設けられる第 1のインバータと、第 2の回転電機と、第 2の回転電機に対応して設けられる第 2のインバータとを含む。制御装置は、選択スィッチを切換える際に第 1の回転電機で発生される電力と第 2の回転電機で消費される電力とが均衡するように第 1、第 2のインバータを制御する。

より好ましくは、第 1の回転電機の回転軸と車輪との間では機械的に動力伝達が行なわれる。車両は、第 2の回転電機の回転軸とクランクシャフトとの間で機械的に動力伝達が行なわれる内燃機関を含む。

好ましくは、車両負荷は、第 1の回転電機と、第 1の回転電機に対応して設けられる第 1のインバータと、冷房および暖房の少なくとも一方を行なう機器とを含む。制御装置は、選択スィッチを切換える際に第 1の回転電機で発生される電力と機器で消費される電力とが均衡するように第 1のィンバータと機器とを制御する。

好ましくは、車両負荷は、回転軸が車輪と機械的動力伝達手段によって結合された回転電機を含む。車両は、車輪を摩擦制動するブレーキを含む。制御装置は、制動要求がある場合において選択スィツチを切換えるときには、第 1の回転電機に対して回生制動運転を制限し、ブレーキを作動させる。

好ましくは、制御装置は、選択スィツチの切換えが完了すると車両負荷の制御状態を選択スィツチの切換え前の状態に戻す。

好ましくは、第 1の蓄電装置よりも第 2の蓄電装置のほうが蓄電容量が大きい。好ましくは、第 2の蓄電装置よりも第 1の蓄電装置のほうが出力可能最大電力が大きい。

好ましくは、車両の電源装置は、車両の外部から与えられる電力を受けて少なくとも第 2の蓄電装置に充電を行なうための入力部をさらに備える。より好ましくは、車両負荷は、第 1の回転電機と、第 1の回転電機に対応して設けられる第 1のインバータと、第 2の回転電機と、第 2の回転電機に対応して設けられる第 2のインバータとを含む。入力部は、第 1の回転電機に接続される第 1の端子と、第 2の回転電機に接続される第 2の端子とを含む。車両の電源装置は、第 1、第 2の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて第 2の蓄電装置に与えられるように第 1、第 2のィンバ一タに対して制御を行なう制御装置をさらに備える。

さらに好ましくは、第 1の回転電機の回転軸と車輪との間では機械的に動力伝達が行なわれる。車両は、第 2の回転電機の回転軸とクランクシャフトとの間で機械的に動力伝達が行なわれる内燃機関を含む。

この発明は、他の局面に従うと、第 1の蓄電装置と、第 2の蓄電装置と、車両負荷と、第 1、第 2の蓄電装置の一方を選択して車両負荷に接続する選択スイツチとを有する車両の電源装置の制御方法であって、選択スィツチに流れる電流が所定値より大きい場合には、車両負荷を制御して選択スィツチに流れる電流を所定値より小さくするステップと、選択スィツチに流れる電流を所定値より小さくした後に選択スィッチを切換えるステップとを備える。

好ましくは、車両負荷は、第 1の回転電機と、第 1の回転電機に対応して設けられる第 1のインバータと、第 2の回転電機と、第 2の回転電機に対応して設けられる第 2のインバータとを含む。電流を所定値より小さくするステップは、第 1の回転電機で発生される電力と第 2の回転電機で消費される電力とが均衡するように第 1、第 2のインバータを制御する。

好ましくは、車両負荷は、第 1の回転電機と、第 1の回転電機に対応して設けられる第 1のインバータと、冷房および暖房の少なくとも一方を行なう機器とを含み、電流を所定値より小さくするステップは、第 1の回転電機で発生される電力と機器で消費される電力とが均衡するように第 1のィンバータと機器とを制御する。好ましくは、車両負荷は、回転軸が車輪と機械的動力伝達手段によって結合された回転電機を含む。車両は、車輪を摩擦制動するブレーキを含む。電流を所定値より小さくするステップは、制動要求がある場合において選択スィツチを切換えるときには、第 1の回転電機に対して回生制動運転を制限し、ブレーキを作動させる。

好ましくは、車両の電源装置の制御方法は、選択スィッチの切換えが完了すると車両負荷の制御状態を選択スィツチの切換え前の状態に戻すステップをさらに備える。

本発明によれば、 2つのバッテリを搭載しこれらに充電することにより燃料補給なしで走行可能な距離または時間を延ばすことができ、燃料補給回数を減らすことができるとともに、 2つのバッテリの切換え部分の長寿命化を図ることがでさる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態 1に係る車両の概略プロック図である。

図 2は、図 1に示した制御装置 6 0の機能プロック図である。

図 3は、図 2に示したコンパ一タ制御部 6 1の機能ブロック図である。

図 4は、図 2に示した第 1および第 2のィンバータ制御部 6 2 , 6 3の機能ブロック図である。

図 5は、図 1の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。

図 6は、充電時のトランジスタの制御状態を示した図である。

図 7は、図 1の制御装置 6 0が行なう充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

図 8は、図 1のバッテリ B l， B 2の特性の違いについて説明するための概念図である。

図 9は、図 1の制御装置 6 0が行なう回生電力回収時のバッテリ選択に関するプログラムの制御構造を示すフロ^ "チャートである。

図 1 0は、実施の形態 1における回生電力の回収の説明をするための図である。図 1 1は、図 9におけるバッテリ切換処理の手順を説明するためのフローチヤートである。

図 1 2は、モータジェネレータ MG 1の回転数の変化について説明するための図である。

図 1 3は、実施の形態 2で実行されるバッテリの切換に関する処理の構造を示したフローチヤ一トである。

図 1 4は、実施の形態 3で実行されるバッテリの切換に関する処理の構造を示したフローチヤ一トである。

図 1 5は、熱として回生制動時に廃棄される電力について説明するための図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

[実施の形態 1 ]

図 1を参照して、この車両 1 0 0は、ノくッテリユニット B Uと、昇圧コンパ一タ 1 0と、ィンバータ 2 0， 3 0と、電源ライン P L 1 , P L 2と、接地ライン S Lと、 U相ライン U L 1， U L 2と、 V相ライン V L 1， V L 2と、 W相ライン W L 1， W L 2と、モータジエネレ《~タ1^0 1 , MG 2と、エンジン 4と、動力分配機構 3と、車輪 2と、ブレーキ 9 2と、エアコン 9 0とを含む。

この車両 1 0 0は、車輪の駆動にモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車 (Hybrid Vehicle) である。

動力分配機構 3は、エンジン 4とモータジェネレータ MG 1， MG 2に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキヤリャ、リングギヤの 3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この 3つの回転軸がエンジン 4、モータジェネレータ M G l， MG 2の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータ MG 1のロータを中空としてその中心にエンジン 4のクランク軸を通すことで動力分配機構 3にエンジン 4とモータジェネレータ MG 1 , MG 2とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータ MG 2の回転軸は車輪 2に図示しない減速ギヤや作動ギヤによつて結合されている。また動力分配機構 3の内部にモータジエネレータ MG 2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

そして、モータジェネレータ MG 1は、エンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車に糸且み込まれ、モータジェネレータ MG 2は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動する電動機としてハイプリッド自動車に組み込まれる。モータジェネレータ MG 1， MG 2は、たとえば、 3相交流同期電動機である。モータジェネレータ MG 1は U相コイル U 1、 V相コィノレ V I、 W相コイル W 1 からなる 3相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータ MG 2は U相コイル U 2、 V相コイル V 2、 W相コィノレ W 2からなる 3相コイルをステータコイルとして含む。

そして、モータジェネレータ MG 1は、エンジン出力を用いて 3相交流電圧を発生し、その発生した 3相交流電圧をインバータ 2 0へ出力する。また、モータジェネレータ MG 1は、インバータ 2 0から受ける 3相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。

モータジェネレータ MG 2は、インバータ 3 0から受ける 3相交流電圧によつて車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ MG 2は、車両の回生制動時、 3相交流電圧を発生してインバータ 3 0へ出力する。

バッテリユニット B Uは、負極が接地ライン S Lに共に接続された蓄電装置であるバッテリ B 1および B 2と、バッテリ B 1および B 2の一方を選択して車両負荷に接続する選択スィッチ R Y Oと、バッテリ B 1および B 2の電圧をそれぞれ測定する電圧センサ 7 0 , 7 1と、バッテリ B 1および B 2の電流をそれぞれ測定する電流センサ 8 4， 8 3とを含む。車両負荷は、モータジェネレータ MG 1， MG 2と、ィンパータ 2 0， 3 0と、ィンバータ 2 0， 3 0に昇圧した電圧を供給する昇圧コンバータ 1◦と、車両の冷房、暖房の少なくとも一方を行なう機器であるエアコン 9 0とを含む。

/ ッテリュニット B Uにおいては、ノくッテリ B 2のほうがバッテリ B 1よりも蓄電容量が大きく、その代わりにバッテリ B 1のほうがバッテリ B 2よりも出力可能最大電力が大きくなるようにバッテリ B 1， B 2の組合せが選択される。また、この場合バッテリ B 1のほう力 Sバッテリ B 2よりも充電可能最大電力も大きいのが普通であり、たとえばバッテリ B 1が最大 2 0 k Wの電力を充電可能でありこれに対しバッテリ B 2は最大 5 k Wの電力を充電可能である。

バッテリ B 1は、たとえば、エッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を用いることができる。この場合には、バッテリ B 2としては、安価で大容量の鉛蓄電池を用いることができる。

また、バッテリ B 1に代えて大容量の電気二重層コンデンサを用いることができる。この場合には、バッテリ B 2としてはそれよりも出力可能最大電力が小さいが蓄電容量が大きいバッテリを用いることができる。この場合は二ッケノレ水素やリチウムイオン等の二次電池をバッテリ B 2として用いることができる。

つまり、ノッテリ B 1とバッテリ B 2の組合せは、蓄電装置の性能の向上に伴い種々に変更して用いることができる。 2つの特性の異なる蓄電装置を組み合わせて用いることにより、蓄電量が大きくかつ出力性能の高い車両用電源装置を実現することができる。

バッテリユニット B Uは、バッテリ B 1または B 2から出力される直流電圧を昇圧コンバータ 1 0へ出力する。また、昇圧コンバータ 1 0から出力される直流電圧によってバッテリュニット B U内部のバッテリ B 1または B 2が充電される。選択スィツチ R Y 0は、バッテリ B 1の正電極とノッテリ B 2の正電極の短絡が生じないように、いずれか一方のバッテリを電源ライン P L 1に接続しているときはかならず他方のバッテリは電源ライン P L 1から切離されるように構成されている。バッテリ B l , B 2は特性が異なりまた充電状態（S O C ) も異なる場合があるので、一方から他方のバッテリに過大な電流が流れることを防止するため正極同士を直接接続することは避ける必要があるからである。

昇圧コンバータ 1 0は、リアタトル Lと、 η ϋ n型トランジスタ Q 1 , Q 2と、ダイォ一ド D 1， D 2とを含む。リアクトル Lは、電源ライン P L 1に一端が接続され、 n p n型トランジスタ Q 1 , Q 2の接続点に他端が接続される。 n p n 型トランジスタ Q 1， Q 2は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に直列に接続され、制御装置 60からの信号 PWCをベースに受ける。そして、各 n p n型トランジスタ Q l, Q2のコレクターェミッタ間には、ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイォード D 1， D 2がそれぞれ接続される。

なお、上記の n p n型トランジスタおよび以下の本明細書中の n p n型トランジスタとして、たとえば、 I GBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) を用いることができ、また n p n型トランジスタに代えて、パワー MOS FET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 等の電力スィッチング素子をもちいることができる。

インバータ 20は、 U相アーム 22、 V相アーム 24および W相アーム 26を含む。 U相アーム 22、 V相アーム 24および W相アーム 26は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に並列に接続される。

U相アーム 22は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 1 1， Q 1 2を含み、 V相アーム 24は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 13， Q 1 4を含み、 W相アーム 26は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 1 5, Q 16を含む。各 n p n型トランジスタ Q 1 1〜Q 16のコレクターエミッタ間には、ェミツタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード D 1 1 ~D 16がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各 n p n型トランジスタの接続点は、 U, V， W各相ライン UL 1, VL 1 , WL 1を介してモータジェネレータ MG 1の各相コイルの中性点 N 1と異なるコイル端にそれぞれ接続される。インバータ 30は、 U相アーム 32、 V相アーム 34および W相アーム 36を含む。 U相アーム 32、 V相アーム 34および W相アーム 36は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に並列に接続される。

U相アーム 32は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 21， Q22を含み、 V相アーム 34は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 23， Q 2 4を含み、 W相アーム 36は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 25, Q 26を含む。各 n p n型トランジスタ Q 21〜Q 26のコレクターエミッタ間には、ェミツタ側からコレクタ側へ電流を流すダイォード D 21〜D 26がそれぞれ接続される。そして、インバータ 30においても、各相アームにおける各 n p n型トランジスタの接続点は、 U， V, W各相ライン UL 2, VL 2, WL 2 を介してモータジェネレータ MG 2の各相コイルの中性点 N 2と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

車両 100は、さらに、コンデンサ C l， C 2と、リレー回路 40と、コネクタ 50と、 EV優先スィッチ 52と、制御装置 60と、 ACライン ACL 1, A C L 2と、電圧センサ 72〜 74と、電流センサ 80， 82とを含む。

コンデンサ C 1は、電源ライン P L 1と接地ライン S Lとの間に接続され、電圧変動に起因するバッテリ B 1および昇圧コンバータ 10への影響を低減する。電源ライン P L 1と接地ライン S Lとの間の電圧 V Lは、電圧センサ 73で測定さ才 " る。

コンデンサ C 2は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ 20, 30および昇圧コンバータ 10への影響を低減する。電源ライン P L 2.と接地ライン S Lとの間の電圧 VHは、電圧センサ 7 2で測定される。

昇圧コンバータ 10は、バッテリュ-ット BUから電源ライン PL 1を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ライン PL 2へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ 10は、制御装置 60からの信号 PWCに基づいて、 n p n型トランジスタ Q 2のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトル Lに磁場ェネルギを蓄積し、その蓄積したエネルギを n p n型トランジスタ Q 2が O F Fされたタイミングに同期してダイォード D 1を介して電源ライン P L 2へ電流を流すことによつて放出することにより昇圧動作を行なう。

また、昇圧コンバータ 10は、制御装置 60からの信号 PWCに基づいて、電源ライン PL 2を介してインバータ 20および 30のいずれか一方または両方から受ける直流電圧をバッテリュ-ット BUの電圧レベルに降圧してバッテリュニット BU内部のバッテリを充電する。

インバータ 20は、制御装置 60からの信号 PWM1に基づいて、電源ライン P L 2から供給される直流電圧を 3相交流電圧に変換してモータジェネレータ M G 1を駆動する。

これにより、モータジェネレータ MG 1は、トルク指令値 TR 1によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、ィンバータ 20は、エンジンからの出力を受けてモータジエネレータ MG 1が発電した 3相交流電圧を制御装置 60からの信号 PWM1に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ライン P L 2へ出力する。

インバータ 30は、制御装置 60からの信号 PWM2に基づいて、電源ライン P L 2から供給される直流電圧を 3相交流電圧に変換してモータジェネレータ M G 2を駆動する。

これにより、モータジェネレータ MG2は、トルク指令値 TR 2によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ 30は、車両 10 0が搭載されたハイプリッド自動車の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータ MG 2が発電した 3相交流電圧を制御装置 60力ゝらの信号 P WM 2に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ライン P L 2 へ出力する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルを OF Fすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止) させることを含む。また、制御装置 6 0は、要求される制動力の大きさおよび他の車両状態に基づいて、回生制動とブレーキ 92による摩擦制動の割合を適宜変化させて所望の制動力を得るように制御を行なう。

リレー回路 40は、リレー RY1， RY2を含む。リレー RY1, RY2としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレー RY 1は、 ACライン AC L 1とコネクタ 50との間に設けられ、制御装置 60からの制御信号 CNTLに応じて ONZOFFされる。リレー RY2は、 ACライン ACL 2とコネクタ 50との間に設けられ、制御装置 60からの制御信号 CNTLに応じて ON/OFFされる。

このリレー回路 40は、制御装置 60からの制御信号 CNTLに応じて、 AC ライン ACL 1， AC L 2とコネクタ 50との接続/切離しを行なう。すなわち、リレー回路 40は、制御装置 60から H (論理ハイ）レベルの制御信号 C NT L を受けると、 ACライン ACL 1, AC L 2をコネクタ 50と電気的に接続し、制御装置 60から L (論理ロー）レベルの制御信号 CNTLを受けると、 ACラィン A CL 1 , ACL 2をコネクタ 50から電気的に切離す。

コネクタ 50は、モータジェネレータ MG 1， MG2の中性点N1， N2間に外部から交流電圧を入力するための端子である。この交流電圧としては、たとえば、家庭用商用電力線から交流 100Vを入力することができる。 ACライン A C L 1， ACL 2の線間電圧 V A Cは、電圧センサ 74で測定され測定値が制御装置 60に送信される。

電圧センサ 70は、バッテリ B 1のバッテリ電圧 VB 1を検出し、その検出したバッテリ電圧 VB 1を制御装置 60へ出力する。電圧センサ 7 1は、バッテリ B 2のバッテリ電圧 VB 2を検出し、その検出したバッテリ電圧 VB 2を制御装置 60へ出力する。

電圧センサ 73は、コンデンサ C 1の两端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ 10の入力電圧 VLを検出し、その検出した電圧 VLを制御装置 60へ出力する。電圧センサ 72は、コンデンサ C 2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ 1 0の出力電圧 VH (インバ一タ 20, 30の入力電圧に相当する。以下同じ。，）を検出し、その検出した電圧 VHを制御装置 60へ出力する。

電流センサ 80は、モータジェネレータ MG 1に流れるモータ電流 MCRT 1 を検出し、その検出したモータ電流 MCRT 1を制御装置 60へ出力する。電流センサ 82は、モータジェネレータ MG 2に流れるモータ電流 MCRT 2を検出し、その検出したモータ電流 MCRT 2を制御装置 6◦へ出力する。

制御装置 60は、外部に設けられる ECU (Electronic Control Unit) から出力されたモータジェネレータ MG 1 , MG 2のトルク指令値 TR 1 , TR 2およびモータ回転数 MRN 1 , MRN2、電圧センサ 73からの電圧 V L、ならびに電圧センサ 72からの電圧 VHに基づいて、昇圧コンバータ 10を駆動するための信号 PWCを生成し、その生成した信号 PWCを昇圧コンバータ 10へ出力する。また、制御装置 60は、電圧 VHならびにモータジェネレータ MG 1のモータ電流 MCRT 1およびトルク指令値 TR 1に基づいて、モータジェネレータ MG 1を駆動するための信号 PWM1を生成し、その生成した信号 PWM1をィンバータ 20へ出力する。さらに、制御装置 60は、電圧 VHならびにモータジエネレータ MG 2のモータ電流 MCRT 2およびトルク指令値 TR 2に基づいて、モータジェネレータ MG 2を駆動するための信号 PWM2を生成し、その生成した信号 PWM2をィンバ一タ 30へ出力する。

ここで、制御装置 60は、ィダニッシヨンスィッチ（またはィダニッションキ一）からの信号 I Gおよびバッテリ B 2の充電状態 S〇C 2に基づいて、モータジェネレータ MG 1, MG2の中性点 N l, N 2間に与えられる商用電源用の交流電圧からバッテリ B 2に対する充電が行なわれるようにインバータ 20， 30 を制御するための信号 PWM1， PWM2を生成する。

さらに、制御装置 60は、バッテリ B 2の充電状態 SOC 2に基づいて、外部から充電可能かを判断し、充電可能と判断したときは、 Hレベルの制御信号 CN TLをリレー回路 40へ出力する。一方、制御装置 60は、バッテリ B 2力ほぼ満充電状態であり、充電可能でないと判断したときは、 Lレベルの制御信号 CN T Lをリレー回路 40へ出力し、信号 I Gが停止状態を示す場合にはィンバータ 20および 30を停止させる。

制御装置 60は、運転者から EV優先スィッチ 52によって与えられる指示に応じて、通常のガソリン消費を前提とするハイブリッド走行モードと、ハイプリッド走行よりも最大トルクを控えめにしてモータのみで走行してなるべくバッテリ電力を使用することを優先させる E V優先走行モードとを切換える。

また、制御装置 60は、運転者によって設定される温度設定等に基づいて冷房、暖房または送風を行なうエアコン 90を制御信号 P WEによって制御する。

制御装置 60は、リレーの寿命が短くなるのを防ぐため、選択スィツチ RY0 に流れる電流が所定値より大きい場合には、車両負荷を制御して選択スィツチ R Y 0に流れる電流を所定値より小さくして選択スィツチを切換える。制御装置 6 0は、選択スィツチ RY0を切換える際にモータジェネレータ MG 2で発生される電力とモータジエネレータ MG 1で消費される電力とが均衡するようにィンバータ 20， 30を制御する。

図 2は、図 1に示した制御装置 60の機能ブロック図である。

図 2を参照して、制御装置 60は、コンバータ制御部 6 1と、第 1のィンバータ制御部 62と、第 2のィンバータ制御部 63と、 A C入力制御部 64とを含む。コンバータ制御部 6 1は、バッテリ電圧 VB 1, VB 2、電圧 VH、トルク指令値 TR 1， TR2、およびモータ回転数 MRN 1 , MR N 2に基づいて昇圧コンバータ 10の n p n型トランジスタ Q 1 , Q 2を ON/〇 F Fするための信号 P WCを生成し、その生成した信号 PWCを昇圧コンバータ 10へ出力する。

第 1のィンバータ制御部 62は、モータジエネレータ MG 1のトルク指令値 T R 1およびモータ電流 MCRT 1ならびに電圧 VHに基づいてインバータ 20の n n型トランジスタ Q 1 1〜Q 16を ON/O F Fするための信号 PWM 1を生成し、その生成した信号 PWM1をィンバ一タ 20へ出力する。

第 2のインバータ制御部 63は、モータジェネレータ MG 2のトルク指令値 T R 2およびモータ電流 MCRT 2ならびに電圧 VHに基づいてインバータ 30の 1 p n型トランジスタ Q 21〜Q 26を ONパ O F Fするための信号 PWM 2を生成し、その生成した信号 PWM 2をィンバータ 30へ出力する。

A C入力制御部 64は、トルク指令値 T R 1 , T R 2およびモータ回転数 MR N 1 , MR N 2に基づいてモータジェネレータ MG 1 , MG 2の駆動状態を判定し、信号 I Gとバッテリ B l， B 2の SOCに応じて、インバータ 2つを協調制御して外部から与えられる交流電圧を直流に変換すると共に昇圧し、バッテリへの充電を行なう。

ここで、 Hレベルの信号 I Gは、車両 100が搭載されたハイプリッド自動車が起動されたことを意味する信号であり、 Lレベルの信号 I Gは、ハイブリッド自動車が停止されたことを意味する信号である。

そして、 AC入力制御部 64は、モータジェネレータ MG 1， MG 2の駆動状態が停止状態であり、信号 I Gもハイプリッド自動車が停止していることを示している場合には、ノッテリ B l、 B 2の SOCが所定レベルよりも低ければ充電動作を行なわせる。具体的には、信号 CNTLによってリレー RY1， RY2を導通させ、電圧 VACの入力があればこれに応じて制御信号 CTL 1を生成しィンバータ 20, 30を協調制御して外部から与えられる交流電圧を直流に変換すると共に昇圧し、バ: テリへの充電を行なわせる。

一方、 AC入力制御部 64は、モータジェネレータ MG 1, MG 2の駆動状態が稼動状態であるかまたは信号 I Gがハイプリッド自動車の運転中を示している場合、および、バッテリ B l、 B 2の SOCが所定レベルよりも高い場合には、充電動作を行なわせない。具体的には、信号 CNT Lによってリレー RY 1， R Y2を開放させ、制御信号 CTL 0を生成して、昇圧コンバータ 10とインバータ 20 , 30に車両運転時の通常動作を行なわせる。

図 3は、図 2に示したコンバータ制御部 61の機能ブロック図である。

図 3を参照して、コンバータ制御部 6 1は、インバータ入力電圧指令演算部 1

12と、フィードバック電圧指令演算部 1 14と、デューティー比演算部 1 16 と、 P WM信号変換部 1 18とを含む。

インバータ入力電圧指令演算部 1 12は、トルク指令値 TR 1， TR2およびモータ回転数 MRN 1, MRN 2に基づいてインバ一タ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令 VH— c omを演算し、その演算した電圧指令 VH— c omをフィードバック電圧指令演算部 1 14へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部 1 14は、電圧センサ 72によって検出される昇圧コンバータ 10の出力電圧 VHと、インバータ入力電圧指令演算部 1 1 2からの電圧指令 VH— c omとに基づいて、出力電圧 VHを電圧指令 VH_c om に制御するためのフィードバック電圧指令 VH— c om— ί bを演算し、その演算したフィードバック電圧指令 VH—c om— f bをデューティー比演算部 1 1 6へ出力する。 '

デューティー比演算部 1 16は、電圧センサ 7◦からのバッテリ電圧 VB 1， VB 2と、フィードバック電圧指令演算部 1 14からのフィードバック電圧指令 VH— c om— ί bとに基づいて、昇圧コンバータ 10の出力電圧 VHを電圧指令 VH— c omに制御するためのデューティ一比を演算し、その演算したデューティー比を PWM信号変換部 1 18へ出力する。

PWM信号変換部 1 18は、デューティー比演算部 1 1 6から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ 10の n p n型トランジスタ Q l， Q2を ON /OFFするための PWM (Pulse Width Modulation) 信号を生成し、その生成した PWM信号を信号 P VCとして昇圧コンバータ 10の n p n型トランジスタ Q 1 , Q 2へ出力する。

なお、昇圧コンバータ 10の下アームの n p n型トランジスタ Q 2の ONデュ一ティ一を大きくすることによりリァクトル Lにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上アームの n p n型トランジスタ Q 1の ONデューティーを大きくすることにより電源ライン P L.2の電圧が下がる。そこで、 11 p n型トランジスタ Q 1 , Q 2のデューティー比を制御することで、電源ライン P L 2の電圧をバッテリ B 1の出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。

さらに、 PWM信号変換部 1 18は、制御信号 CT L 1が活性化しているときは、デューティー比演算部 1 1 6の出力に拘わらず、 n p n型トランジスタ Q 1 を導通状態とし、 n p n型トランジスタ Q2を非導通状態とする。これにより、電源ライン P L 2から電源ライン P L 1に向けて充電電流を流すことが可能となる。

図 4は、図 2に示した第 1および第 2のインバータ制御部 62， 63の機能ブロック図である。

図 4を参照して、第 1および第 2のィンバータ制御部 62, 63の各々は、モータ制御用相電圧演算部 1 20と、 PWM信号変換部 1 22とを含む。

モータ制御用相電圧演算部 1 20は、ィンバータ 20， 30の入力電圧 VHを電圧センサ 72から受け、モータジェネレータ MG 1 (または MG2) の各相に流れるモータ電流 MCRT 1 (または MCRT 2) を電流センサ 80 (または 8 2) から受け、トルク指令値 TR 1 (または TR 2) を ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部 120は、これらの入力値に基づいて、モータジエネレータ MG 1 (または MG 2) の各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算した各相コイル電圧を PWM信号変換部 1 22へ出力する。

P WM信号変換部 1 22は、 A C入力制御部 64から制御信号 C T L 0を受けると、モータ制御用相電圧演算部 1 20から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、実際にインバータ 20 (または 30) の各 n p 11型トランジスタ Q 1 1〜Q 1 6 (または Q21〜Q 26) を ON/O F Fする信号 PWM 1— 0 (信号 PW Mlの一種）（または PWM2— 0 (信号 PWM2の一種））を生成し、その生成した信号 PWM1— 0 (または PWM2— 0) をインバータ 20 (または 3

0 ) の各 n p n型トランジスタ Q 1 1〜Q 1 6 (または Q 21〜Q 26 ) へ出力する。

このようにして、各 n p n型トランジスタ Q 1 1〜Q 1 6 (または Q 21 ~Q 26) がスイッチング制御され、モータジェネレータ MG 1 (または MG2) が指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータ MG 1 (または MG 2) の各相に流す電流が制御される。その結果、トルク指令値 TR 1 (または TR 2) に応じたモータトルクが出力される。

また、 P WM信号変換部 1 22は、 AC入力制御部 64から制御信号 C T L 1 を受けると、モータ制御用相電圧演算部 1 20の出力に拘わらず、インバータ 2 0 (または 30) の U相アーム 22 (または 32) 、 V相アーム 24 (または 3 4) および W相アーム 26 (または 36) に同位相の交流電流を流すように n p _n型トランジスタ Q 1 1〜Q 16 (または021〜026) を ON./OFFする信号 PWM1— 1 (信号 PWM1の一種）（または PWM2一 1 (信号 PWM2 の一種））を生成し、その生成した信号 PWM 1—1 (または PWM2— 1) をインバータ 20 (または 30) の n p n型トランジスタ Q 1 1~Q 16 (または Q 21〜Q 26) へ出力する。

U, V, Wの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジエネレータ MG 1， MG 2には回転トルクは発生しない。そしてインバータ 20および 30が協調制御されることにより交流の電圧 V A Cが直流の充電電圧に変換される。

次に、車両 100において商用電源用の交流電圧 VACから直流の充電電圧を発生する方法について説明する。

図 5は、図 1の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。図 5では、図 1のインバータ 20および 30のうちの U相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの 3相コィルのうち U相コィルが代表として示されている。 U相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の 2相の回路も U相と同じ動きをする。図 5を見ればわかるように、 U相コイル U 1と U相アーム 22の組、および U相コイル U 2と U相ァ —ム 32の組はそれぞれ昇圧コンバータ 10と同様な構成となっている。したがつて、たとえば 100Vの交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば 20 OV程度のバッテリ充電電圧に変換することが可能である。図 6は、充電時のトランジスタの制御状態を示した図である。

図 5、図 6を参照して、まず電圧 VAC〉 0すなわちライン AC L 1の電圧 V 1がライン AC L 2の電圧 V 2よりも高い場合には、昇圧コンバータのトランジスタ Q 1は ON状態とされ、トランジスタ Q2は OFF状態とされる。これにより昇圧コンバータ 10は電源ライン PL 2から電源ライン PL 1に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして第 1のインバータではトランジスタ Q 1 2が電圧 VACに応じた周期およびデューティー比でスィツチングされ、トランジスタ Q 1 1は OF F状態またはダイォード D 1 1の導通に同期して導通されるスィツチング状態に制御される。このとき第 2のインバータではトランジスタ Q 21は OF F状態とされ、トラン- ジスタ Q 22は ON状態に制御される。

電圧 VAC >0ならば、トランジスタ Q 12の ON状態において電流がコイル U 1→トランジスタ Q 1 2→ダイォード D 22→コィル 'U 2の経路で流れる。このときコイル U 1, U 2に蓄積されたエネルギはトランジスタ Q 12が OFF状態となると放出され、ダイオード D 1 1を経由して電流が電源ライン P L 2に流れる。ダイォード D 1 1による損失を低減させるためにダイォ一ド D 1 1の導通期間に同期させてトランジスタ Q 1 1を導通させても良い。電圧 VACおよび電圧 VHのに基づいて、昇圧比が求められトランジスタ Q 1 2のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

次に、電圧 VACく 0すなわちライン AC L 1の鼋圧 V 1がライン ACL 2の電圧 V2よりも低い場合には、昇圧コンバータのトランジスタ Q 1は ON状態とされ、トランジスタ Q 2は OFF状態とされる。これにより昇圧コンバータ 10 は電源ライン P L 2から電源ライン P L 1に向けて充電電流を流すことができるようになる。そして第 2のィンバータではトランジスタ Q 22が電圧 V A Cに応じた周期およびデューティー比でスィツチングされ、トランジスタ Q 2 1は OF F状態またはダイォード D 21の導通に同期して導通されるスィツチング状態に制御される。このとき第 1のインバータではトランジスタ Q l 1は OFF状態とされ、トランジスタ Q,l 2は ON状態に制御される。

電圧 VACく 0ならば、トランジスタ Q 22の ON状態において電流がコイル U 2→トランジスタ Q 22→ダイォード D 1 2→コィル U 1の経路で流れる。このときコイル U 1， U 2に蓄積されたエネルギはトランジスタ Q22が OFF状態となると放出され、ダイォード D 21を経由して電流が電¾?、ライン P L 2に流れる。ダイォ一ド D 21による損失を低減させるためにダイォード D 21の導通期間に同期させてトランジスタ Q 21を導通させても良い。このときも電圧 VA Cおよび電圧 VHの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタ Q 22のスィツチングの周期およびデューティー比が定められる。

図 7は、図 1の制御装置 60が行なう充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。図 1、図 7を参照して、まずステップ S 1において制御装置 60は、信号 I G が OFF状態であるか否かを判断する。ステップ S 1で信号 I Gが OFF状態でなければ、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップ S 6に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

ステップ S 1において、信号 I Gが OFF状態である場合には、充電を行なうのに適切であると判断されステップ S 2に処理が進む。ステップ S 2ではリレー R Y 1および R Y 2が非導通状態から導通状態に制御され、電圧センサ 74によつて電圧 VACが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケーブルがコネクタ 50のソケットに接続されていないと考えられるため充電処理を行なわずにステップ S 6に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。 —方、ステップ S 2において電圧 VACとして交流電圧が観測されたら処理はステップ S 3に進む。ステップ S 3ではバッテリ B 2の充電状態 S〇C (B 2) が満充電状態を表すしきい値 S t h (F) より小さいか否かが判断される。 SOC (B 2) <S t h (F) が成立すれば充電可能状態であるため処理はステツプ S 4に進む。ステップ S 4では、制御装置 60は、 2つのインバータを協調制御してバッテリ B 2に充電を行なう。

ステップ S 3において SOC (B 2) < S t h (F) が成立しないときは、バッテリ B 2は、満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップ S 5に処理が進む。ステップ S 5では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ 20及び 30は停止され、リレー R Y 1 , R Y 2は開放されて交流電力の車両 100への入力は遮断される。そして処理はステップ S 6に進み制御はメインルーチンに戻される。

図 8は、図 1のバッテリ B 1， B 2の特性の違いについて説明するための概念図である。

先に説明したように、バッテリユニット BUにおいては、ノくッテリ B 2のほうがバッテリ B 1よりも蓄電容量が大きく、その代わりにバッテリ B 1のほうがバッテリ B 2よりも出力可能最大電力が大きくなるようにバッテリ B 1， B 2の組合せが選択される。

バッテリ B 1として、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を用い、バッテリ B 2としては、安価で大容量の鉛蓄電池を用いる場合には、図 8に示すように各バッテリの使用範囲が設定される。

バ:ノテリ B 1の使用範囲は、 SOCが S t h (C) である状態を標準状態として、最低で S t h (E l) 、最高で S t h (F 1) の範囲内に納まるように管理さる。たとえば、 S t h (C) =60%、 S t h (E l) =40%、 S t h (F 1) =80%である。ニッケル'水素やリチウムイオン等の二次電池は SOC をこのように中間の値に管理すると、長期間充電性能を発揮することができる。これに対し、バッテリ B 2の使用範囲は、最低で S t h (E 2) 、最高で S t h (F 2) の範囲内に納まるように管理される。ここで、 S t h (E 2) く S t h (E l) かつ S t h (F 2) > S t h (F 1 ) であり、たとえば、 S t h (E 2) = 10%、 S t h (F 2) =90%である。

図 9は、図 1の制御装置 60が行なう回生電力回収時のバッテリ選択に関するプログラムの制御構造を示すフローチヤ一トである。このフロ一チヤ一トの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメィンル一チンから呼び出されて実行される。

図 1、図 9を参照して、車両 100の電源装置は、第 1の蓄電装置であるバッテリ B 1と、第 2の蓄電装置であるバッテリ B 2と、車輪を駆動するモータジェネレータ MG 2と、第 1、第 2の蓄電装置の一方を選択してモータジェネレータ MG 2に接続する選択スィッチ RY0と、第 1、第 2の蓄電装置の充電状態に応じて選択スィツチ RY 0の切換を制御する制御装置 60とを備える。制御装置 6 0は、選択スィツチ RY0がバッテリ B 1を選択している場合に充電が行なわれバッテリ B 1の充電状態が第 1の所定レベルより高くなつたときには選択スィッチに対して第 2の蓄電装置に選択を切換えるように指示する。

このときの選択スィツチ RY0がバッテリ B 1を選択している場合の充電は、好ましくは、車両走行時にモータジェネレータ MG 2の回生制動運転時に発生した回生電力によって行なわれる。

好ましくは、制御装置 60は、選択スィッチがバッテリ B 2を選択している場合にバッテリ B 2の充電状態が第 2の所定レベルより低くなったときには選択スイッチに対して第 1の蓄電装置に選択を切換えるように指示する。なお、第 2の所定レベルを第 1の所定レベルと等しくして S t h (C) に設定してもよいし、両者を異なる値にしても良い。

以上の充電動作について、より詳しく説明する。まず処理が開始されると、ステツプ S 1 1において、制御装置 60は回生電力の有無を判断する。たとえば、高速走行から減速する場合や、下り坂において加速しないように制動する場合に、車両は車輪に機械的に連結されている ΐータジェネレータ MG 2によって発電を行ない電力を回収する。このような場合が回生電力有の場合に該当する。

ステップ S 1 1において回生電力無しの場合にはステップ S 1 7に処理が進み制御はメインルーチンに移される。一方、ステップ S 1 1において回生電力有の場合にはステップ S 1 2に処理が進む。ステップ S 1 2では、バッテリ B 1の充電状態 SO C (B 1) が図 8の所定のしきい値 S t h (F 1) よりも低いか否かが判断される。

ステップ S 12において、 SOC (B 1) < S t h (F 1 ) が成立する場合には、処理はステップ S 13に進み、バッテリ B 1が電力の回収先として選択される。このときの電力回収リミットは、たとえば 20 kWに設定される。このリミット値を越えて回生電力が発生した場合には、超えた分の電力は熱として廃棄される。

一方、ステップ S 1 2において、 SOC (B 1) < S t h (F 1) が成立しない場合には、処理はステップ S 14に進む。ステップ S 14では、ノッテリ B 2 の充電状態 SO C (B 2) が図 8の所定のしき.い値 S t h (F 2) よりも低いか否かが判断される。

ステップ S 14において、 SOC (B 2) < S t h (F 2) が成立する場合には、処理はステップ S 15に進み、バッテリ B 2が電力の回収先として選択される。このときの電力回収リミット値は、たとえば 5 kWに設定される。このリミット値を越えて回生電力が発生した場合には、超えた分の電力は熱として廃棄される。

一方、ステップ S 14において、 S〇C (B 2) < S t h (F 2) が成立しない場合には、これ以上電力をバッテリに回収することができないと判断され、処理はステップ S 16に進む。ステップ S 1.6では、回生電力は、熱として廃棄される。

ステップ S 1 3， S 15, S 16のいずれかの処理が終了した場合、処理はステツプ S 17に進み、制御はメインルーチンに移される。

図 10は、実施の形態 1における回生電力の回収の説明をするための図である。図 10を参照して、時刻 t 0〜 t 1においてはバッテリ B 1に充電することにより回収分 1の回生電力の回収が行なわれる。そして、時刻 t 1においてバッテリ B 1の S O Cが満充電状態を示す S t h ( F 1 ) に到達すると、制御装置 60 は、図 9のステップ S 12からステップ S 14に処理を進める。そしてバッテリ B 2の SOCが空状態に近い S t h (E 2) であるため、バッテリ B 2を回生電力の充電先として選択しステップ S 1 5の処理を進める。

時刻 t 1〜 t 2において回収分 2の充電が行なわれた結果、ノッテリ B 2の S OCは次第に増加する。つまり、図 15の場合よりもさらに回収分 2に示す電力が回収されるのでエネルギ効率が向上する。図 1 1は、図 9におけるバッテリ切換処理の手順を説明するためのフローチヤートである。図 1 1の処理は、図 9のステップ S 1 5において行なわれる。まず処理が開始されると、ステップ S 2 1において図 1のモータジェネレータ MG 1での消費電力を増大させて、モータジェネレータ MG 2において車輪 2から受ける機械的動力によって発生する回生電力と消費電力とを等しくして、バッテリュ-ット B Uに入出力されるバッテリパワー P bを 0に調整する。具体的には、たとえばバッテリ B 1に入出力されるバッテリ電流 I B 1が 0となるようにモータジェネレータ MG 1を制御する。

図 1 2を参照して、モータジェネレータ MG 1の回転軸は、図 1の動力分割機構 3であるプラネタリギヤのサンギヤに結合されている。また、エンジン 4のクランクシャフトはプラネタリギヤのプラネタリキヤリャに結合されている。モータジェネレータ MG 2の回転軸は、プラネタリギヤのュニットのリングギヤに結合されている。

まず下り坂においてモータジェネレータ MG 2の回転数が Nm Oであり、ェンジンの回転数が N e 0であり、モータジエネレータ MG 1の回転数が N g 0である状態に制御されているとする。この状態でモータジェネレータ MG 2は車輪 2 に対して負のトルクを働かせ、回生制動を行なって回生電力を発生させる。この状態では発生した回生電力は、パッテリユニット B Uの中のバッテリ B 1に、選択スィッチ R Y Oを経由して流入している。

この状態で選択スィツチ R Y 0を切換えると、切換時にスパークが発生し接点 ' が溶着してしまうなど選択スィツチの寿命に悪影響を及ぼす恐れがある。このためモータジヱネレータ MG 1を用いてバッテリを切換える瞬間においてはバッテリユニット B Uに電流が流れ込まない状態とする。

具体的には、たとえばエンジンを燃料カツト状態としてかつモータジエネレータ MG 1の回転数を N g 0から N g 1まで上昇させる。このときエンジンの回転数はこれに応じて N e 0から N e 1まで増大する。エンジンは燃料カツト状態では空気の圧縮を繰返しておりボンビングロスによってパワーを消費する。このェンジンを回転させるためにモータジェネレータ MG 1は電力を消費することとなる。その結果バッテリュニット B Uに回生されるバッテリパワー P bが 0となる状態を実現できる。

続いて処理はステップ S 2 2に進み、制御装置 6 0は、昇圧コンバータ 1 0のトランジスタ Q l， Q 2を共にオフ状態に制御する。これによりバッテリュニット B Uに流入する電流が 0となることが確実となる。

そしてステップ S 2 3において、制御装置 6 0は、バッテリ B 1を選択している状態からバッテリ B 2を選択する状態に選択スィッチ R Y 0を切換える。このときバッテリュニット B Uに流入する電流は 0であるので接点の切換時にはスパークが発生することはない。そして処理はステップ S 2 4に進み、制御装置 6 0 は昇圧コンバータ 1 0のトランジスタ Q 1および Q 2のスィツチングを許可し、昇圧コンバータ 1 0は回生された電力をバッテリ B 2の充電に適した電圧で出力可能な状態となる。

そしてステップ S 2 5においてモータジェネレータ MG 1での電力消費を減少させてモータジェネレータ MG 2で宪生している回生電力をバッテリ B 2に回収する。そしてステップ S 2 6に処理が進み、制御は図 9のフローチャートに戻る。なお、ステップ S 2 2およびステップ S 2 4の処理を行なわなくても選択スィツチ R Y 0の切換を行なうことは可能である。また、バッテリュ二、;/ト B Uに流入する電流を完全に 0にしなくても選択スィツチ R Y 0の許容可能な電流にまで小さくすることで切換を行なってもよい。 '

以上説明したように、実施の形態 1においてはモータジェネレータ MG 2で回生電力が発生しているときにバッテリの切換を行なうために、モータジエネレータ MG 1で一時的に電力消費を増大させてバッテリュニット B Uに流入する電流を減少させる。これにより選択スィツチ R Y 0にリレー等を用いた場合のスィッチの寿命を延ばすことができ長寿命化と省電力化を両立させることができる。

[実施の形態 2 ]

図 1 3は、実施の形態 2で実行されるバッテリの切換に関する処理の構造を示したフローチャートである。図 1 3のフローチャートも図 9におけるステップ S 1 5に代えて行なわれるステップ S 1 5 Aの処理を示すものである。図 1 3を参照して、まず処理が開始されるとステップ S 2 1 Aにおいて図 1のエアコン 9 0の電力消費を増大させモータジェネレータ MG 2において発生している回生電力と等しくし、その結果バッテリュニット B Uに入出力されるバッテリパワー P bを 0の状態とする。具体的には電流センサ 8 4において検知される電流値 I B 1が◦となるようにエアコンの電力を調整すればよい。

続いてステップ S 2 2 - S 2 4の処理が行なわれる。なおステップ S 2 2〜S 2 4の処理は図 1 1において説明したものと同様であるので説明は繰返さない。ステップ S 2 4の処理が終了するとステップ S 2 5 Aにおいてエアコン 9 0での電力消費を減少させモータジェネレータ MG 2の回生電力をバッテリ B 2に回収させる。そして処理はステップ S 2 6に進み制御は図 9のフローチャートに移される。

なお、冷暖房装置の例'としてエアコンを挙げたが、たとえば、シートヒータや窓用ヒータ等のヒータで電力消費を一時的に増加させてバッテリパワー P bを 0 に近づけるようにしても良い。また、ステップ S 2 2 , S 2 4の処理は、省略しても良い。

[実施の形態 3 ]

実施の形態 3においてはモータジェネレータ MG 2による回生制動を一時的に中断させる。このため図 9のステップ S 1 5の処理に代えてステップ S 1 5 Bの処理を行なう。

図 1 4は、実施の形態 3で実行されるバッテリの切換に関する処理の構造を示したフローチャートである。 ■

図 1 4を参照して、まずステップ S i 5 Bの処理においては最初にステップ S 2 1 Bにおいてモータジェネレータ MG 2による回生制動を停止しこれに代えて摩擦によつて車輸 2を制動するブレーキ 9 2に切換えて下り坂における過度な加速が発生しないように制御を行なう。

続くステップ S 2 2〜S 2 4の処理は、図 1 1で説明した処理と同様であるので説明は繰返さない。

そしてステップ S 2 5 Bにおいて摩擦によるブレーキ 9 2の制動力を減少させてモータジェネレータ MG 2による回生制動を再開し、回生制動によって発生した回生電力をバッテリ B 2に回収する。続いてステップ S 2 6において制御は図 9のフローチャートに移される。

なお、ステップ S 2 1 Bにおいて回生制動を完全に禁止しなくてもリレーの遮断可能な電流値になる程度に回生電力を減少させることでも切換えスィッチの寿命を延ばすという効果はある。また、ステップ S 2 2 , S 2 4の処理は、省略しても良い。

また、実施の形態 1のモータジエネレータ MG 1での電力消費、実施の形態 2 のエアコン等での電力消費および実施の形態 3での摩擦ブレーキに切換えまたは併用することによる回生電力の減少を適宜組み合わせることによって切換えスィツチに流れる電流を低減させた状態を実現し、バッテリの切換えを行なっても良レ、。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、通常のハイブリッド自動車に加えてさらにバッテリ B 2で余分に回生電力を回収できるので、たとえば通 '勤経路に峠があるような場合には、一回の充電での走行距離を伸ばすことができる。したがって、燃料を消費する頻度が減り燃料の補給回数もいつそう少なくてすむ。

また、バッテリ切換えを選択スィツチでおこなう場合に選択スィツチの長寿命化を図ることができる。

なお、本実施の形態においては、特に回生電力による充電中に選択スィッチを切換える場合の例を挙げたが、これに限定されるものではない。たとえば、バッテリカゝらの放電中においても、車両負荷の消費電力を一時的に小さく制御し選択スィツチに流れる電流を所定値以下に抑えて選択スィツチを切換えればよい。具体的には、たとえば、走行中にモータトルクに代えて一時的にエンジンのトルクを車輪に伝達して消費電力を抑えて選択スィツチの切換えを行なっても良い。またたとえば、走行中または停車中に、エアコンの消費電力でバッテリから放電が行なわれている場合には、エアコンの消費電力を一時的に下げて選択スィツチの切換えを行なっても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1の蓄電装置と、

第 2の蓄電装置と、

車両負荷と、

前記第 1、第 2の蓄電装置の一方を選択して前記車両負荷に接続する選択スィツチと、

前記選択スィツチに流れる電流が所定値より大きい場合には、前記車両負荷を制御して前記選択スィツチに流れる電流を前記所定値より小さくして前記選択スィツチを切換える制御装置とを備える、車両の電源装置。

2 . 前記車両負荷は、

第 1の回転電機と、

前記第 1の回転電機に対応して設けられる第 1のィンバータと、

第 2の回転電機と、

前記第 2の回転電機に対応して設けられる第 2のインバータとを含み、前記制御装置は、前記選択スィツチを切換える際に前記第 1の回転電機で発生される電力と前記第 2の回転電機で消費される電力とが均衡するように前記第 1、第 2のィンパータを制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両の電¾1装置。

3 . 前記第 1の回転電機の回転軸と車輪との間では機械的に動力伝達が行なわれ、

前記車両は、

前記第 2の回転電機の回転軸とクランクシャフトとの間で機械的に動力伝達が行なわれる内燃機関を含む、請求の範囲第 2項に記載の車両の電源装置。

4 . 前記車両負荷は、

第 1の回転電機と、

冷房および暖房の少なくとも一方を行なう機器とを含み、

前記制御装置は、前記選択スィツチを切換える際に前記第 1の回転電機で発生される電力と前記機器で消費される電力とが均衡するように前記第 1のィンパータと前記機器とを制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

5 . 前記車両負荷は、

回転軸が車輪と機械的動力伝達手段によって結合された回転電機を含み、刖記車両は、

前記車輪を摩擦制動するブレーキを含み、

前記制御装置は、制動要求がある場合において前記選択スィツチを切換えるときには、前記第 1の回転電機に対して回生制動運転を制限し、前記ブレーキを作動させる、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

6 . 前記制御装置は、前記選択スィッチの切換えが完了すると前記車両負荷の制御状態を前記選択スィツチの切換え前の状態に戻す、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

7 . 前記第 1の蓄電装置よりも前記第 2の蓄電装置のほうが蓄電容量が大きい、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

8 . 前記第 2の蓄電装置よりも前記第 1の蓄電装置のほうが出力可能最大電力が大きい、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

9 . 車両の外部から与えられる電力を受けて少なくとも前記第 2の蓄電装置に充電を行なうための入力部をさらに備える、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

1 0 . 前記車両負荷は、

第 1の回転電機と、

第 2の回転電機と、

前記第 2の回転電機に対応して設けられる第 2のィンバータとを含み、前記入力部は、

前記第 1の回転電機に接続される第 1の端子と、

前記第 2の回転電機に接続される第 2の端子とを含み、

前記車両の電源装置は、

前記第 1、第 2の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて前記第 2の蓄電装置に与えられるように前記第 1、第 2のィンバータに対して制御を行なう制御装置をさらに備える、請求の範囲第 9項に記載の車両の電源装置。

1 1 . 前記第 1の回転電機の回転軸と車輪との間では機械的に動力伝達が行なわれ、

前記車両は、

前記第 2の回転電機の回転軸とクランクシャフトとの間で機械的に動力伝達が行なわれる内燃機関を含む、請求の範囲第 1 0項に記載の車両の電源、装置。

1 2 . 第 1の蓄電装置と、第 2の蓄電装置と、車両負荷と、前記第 1、第 2の蓄電装置の一方を選択して前記車両負荷に接続する選択スイッチとを有する車両の電源装置の制御方法であって、

前記選択スィツチに流れる電流が所定値より大きい場合には、前記車両負荷を制御して前記選択スィツチに流れる電流を前記所定値より小さくするステップと、前記選択スィツチに流れる電流を前記所定値より小さくした後に前記選択スィッチを切換えるステップとを備える、車両の電源装置の制御方法。

1 3 . 前記車両負荷は、

第 1の回転電機と、

第 2の回転電機と、

前記第 2の回転電機に対応して設けられる第 2のィンバータとを含み、電流を前記所定値より小さくする前記ステップは、前記第 1の回転電機で発生される電力と前記第 2の回転電機で消費される電力とが均衡するように前記第 1、第 2のインバータを制御する、請求の範囲第 1 2項に記載の車両の電源装置の制御方法。

1 4 . 前記第 1の回転電機の回転軸と車輪との間では機械的に動力伝達が行なわれ、

前記車両は、

前記第 2の回転電機の回転軸とクランクシャフトとの間で機械的に動力伝達が行なわれる内燃機関を含む、請求の範囲第 1. 3項に記載の車両の電源装置の制御方法。

1 5 . 前記車両負荷は、第 1の回転電機と、

令房および暖房の少なくとも一方を行なう機器とを含み、

電流を前記所定値より小さくする前記ステップは、前記第 1の回転電機で発生される電力と前記機器で消費される電力とが均衡するように前記第 1のィンバータと前記機器とを制御する、請求の範囲第 1 2項に記載の車両の電源装置の制御方法。

1 6 . 前記車両負荷は、

回転軸が車輪と機械的動力伝達手段によつて結合された回転電機を含み、前記車両は、

前記車輪を摩擦制動するブレーキを含み、

電流を前記所定値より小さくする前記ステップは、制動要求がある場合において前記選択スィツチを切換えるときには、前記第 1の回転電機に対して回生制動運転を制限し、前記ブレーキを作動させる、請求の範囲第 1 2項に記載の車両の電源装置の制御方法。

1 7 . 前記選択スィツチの切換えが完了すると前記車両負荷の制御状態を前記 '選択スィッチの切換え前の状態に戻すステップをさらに備える、請求の範囲第 1

2項に記載の車両の電源装置の制御方法。

1 8 . 前記第 1の蓄電装置よりも前記第 2の蓄電装置のほうが蓄電容量が大きい、請求の範囲第 1 2項に記載の車両の電源装置の制御方法。

1 9 . 前記第 2の蓄電装置よりも前記第 1の蓄電装置のほうが出力可能最大電力が大きい、請求の範囲第.1 2項に記載の車両の電源装置の制御方法。