JP2011073622A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行用モータの一時的なトルクアップをより簡単な構成で実現する。
【解決手段】本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、エンジン１の駆動力により発電する発電機（２）と、発電機（２）で発電された電力を蓄電可能なバッテリ３と、上記発電機（２）およびバッテリ３の少なくとも一方から電力の供給を受けて車両を駆動する走行用モータ４と、運転状態に基づき走行用モータ４の要求電流値を算出し、算出された要求電流値に応じた電力を発電するようにエンジン１および発電機を制御する発電制御手段２３とを備える。発電制御手段２３は、所定レベル以上の加速要求があった場合に、上記走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１よりも所定量大きい電流値Ｉｇ１を上記発電機（２）に発生させ、その差分からなる余剰電流Ｉｓを上記インバータ５を介して上記バッテリ３に充電させる発電量増大制御を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンと、エンジンの駆動力により発電する発電機と、発電機で発電された電力を蓄電可能なバッテリと、上記発電機およびバッテリの少なくとも一方から電力の供給を受けて車両を駆動する走行用モータと、上記発電機およびバッテリと上記走行用モータとの間に設けられたインバータと、車両の運転状態を判定する運転状態判定手段と、運転状態判定手段により判定された運転状態に基づき上記走行用モータの要求電流値を算出し、算出された要求電流値に応じた電力を発電するように上記エンジンおよび発電機を制御する発電制御手段とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、エンジンと、エンジンをクランキングするためのモータジェネレータと、モータジェネレータに供給すべき電力を蓄電可能なバッテリと、電圧変換用のインバータとを備えたハイブリッド車両において、上記バッテリとインバータとの間に昇圧ユニットを設け、エンジンをクランキングする際に、上記バッテリからの電力をまず昇圧ユニットで昇圧させてから、上記インバータを通じてモータジェネレータに供給することが行われている。

特開２００６−１９４１３３号公報

上記特許文献１に開示されたハイブリッド車両によれば、比較的多量の電力が必要なエンジンのクランキング時に、昇圧回路で昇圧された電力を利用して円滑にクランキングを行えるという利点がある。

また、上記のように昇圧回路で昇圧された電力を、例えば車両を駆動するための走行用モータに供給すれば、走行用モータのトルクを一時的に上昇させることができるため、かなり高いトルクが必要とされる運転条件（例えば急加速時や急な上り坂走行時）にも対応することが可能である。

しかしながら、走行中に上記のような高いトルクが要求されるのは、それほど頻繁なことではなく、上記昇圧回路が実際に使用される頻度は低いものと考えられる。したがって、このような低い要求頻度に対して専用の昇圧回路を用いるのは、費用対効果の点から得策とは言えない。もちろん、バッテリの容量を大きくすれば昇圧回路を用いる必要はなくなるが、今度はバッテリの費用が高くなり、その占有スペースも増大するという問題が生じる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、走行用モータの一時的なトルクアップをより簡単な構成で実現することが可能なハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、エンジンと、エンジンの駆動力により発電する発電機と、発電機で発電された電力を蓄電可能なバッテリと、上記発電機およびバッテリの少なくとも一方から電力の供給を受けて車両を駆動する走行用モータと、上記発電機およびバッテリと上記走行用モータとの間に設けられたインバータと、車両の運転状態を判定する運転状態判定手段と、運転状態判定手段により判定された運転状態に基づき上記走行用モータの要求電流値を算出し、算出された要求電流値に応じた電力を発電するように上記エンジンおよび発電機を制御する発電制御手段とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、上記運転状態判定手段により所定レベル以上の加速要求があると判定されると、上記発電制御手段は、上記走行用モータの要求電流値よりも所定量大きい電流値を上記発電機に発生させ、その差分からなる余剰電流を上記インバータを介して上記バッテリに充電させる発電量増大制御を実行することを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、走行用モータの要求電流値よりも大きい電流を発電機から供給し、生じた余剰電流をバッテリに充電するようにしたため、余剰電流が抵抗要素を流れることにより生じる昇圧分を、インバータの端子電圧に上乗せすることにより、走行用モータのトルクを一時的に増大させることができる。しかも、余剰電流をバッテリの充電に回すだけでよいため、例えばインバータの端子電圧を上げるために専用の昇圧回路を設けた場合と異なり、より簡単かつ低コストな構成で走行用モータのトルクアップを図れるという利点がある。

本発明において、好ましくは、上記インバータとバッテリとの間の送電ラインに対し並列に設けられた抵抗器付きのバイパスラインを備え、上記発電量増大制御の際には、上記余剰電流が上記バイパスラインを通じてバッテリに充電される（請求項２）。

この構成によれば、小さい余剰電流でもインバータの端子電圧を効果的に昇圧させることができ、バッテリに大きな負担をかけることなく走行用モータのトルクアップを図れるという利点がある。

上記構成において、より好ましくは、上記送電ラインがメインリレーを備え、かつ上記バイパスラインが、上記抵抗器と、車両の始動時に上記メインリレーよりも先に閉成されて上記インバータ内の平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージリレーとを備え、上記発電量増大制御の際には、上記メインリレーが開成されるとともに上記プリチャージリレーが閉成される（請求項３）。

この構成によれば、専用のバイパスラインを設けることなく、プリチャージ用の既存のシステムを利用して余剰電流をバッテリに充電するができ、走行用モータのトルクアップを簡単かつ効果的に実現できるという利点がある。

上記構成において、より好ましくは、上記バイパスラインの抵抗器の温度を検出する温度検出手段を備え、上記発電制御手段は、上記温度検出手段により検出された抵抗器の温度が所定値以上になると、上記発電量増大制御の実行を禁止する（請求項４）。

この構成によれば、抵抗器の過度な温度上昇による損傷を確実に防止しつつ、走行用モータの一時的なトルクアップを図れるという利点がある。

本発明において、好ましくは、上記発電制御手段は、上記発電量増大制御の際に、上記バッテリの充電量が低いほど、上記バッテリに充電される余剰電流をより大きく設定する（請求項５）。

この構成によれば、バッテリの充電量にかかわらず、発電量増大制御時における走行用モータのトルクを同じレベルまで増大させることができ、加速要求に応じた高いトルクを安定的に発生させることができるという利点がある。

本発明において、上記発電制御手段は、上記バッテリの温度状態に応じて上記発電量増大制御を実行または禁止するものであってもよい（請求項６）。

なお、「バッテリの温度状態に応じて」とは、バッテリの温度に直接または間接に関係する状態量に応じて、という意味であり、例えば、バッテリの温度の検出値や、バッテリの内部から発生するガスの濃度に応じて、上記発電量増大制御を実行または禁止することが考えられる。

この構成によれば、例えば抵抗器付きのバイパスラインを使用せず、通常の送電ラインを用いて余剰電流を充電した場合でも、バッテリが過度に温度上昇しないように適正に保護しつつ、走行用モータの一時的なトルクアップを図れるという利点がある。

また、上記発電制御手段は、上記発電量増大制御の継続時間を所定時間に制限し、上記バッテリに充電される余剰電流が大きいほど上記所定時間を短く設定するものであってもよい（請求項７）。

バッテリの温度状態を検出するための手段を特に必要とせず、タイマー制御によりバッテリの適正な保護を図れるという利点がある。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、走行用モータの一時的なトルクアップをより簡単な構成で実現することができる。

本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動制御装置の全体構成を示す平面図である。 上記駆動制御装置の制御系を示すブロック図である。 ジェネレータ、バッテリ、走行用モータ、およびインバータの回路図である。 走行用モータの出力特性を示す図である。 発電量増大制御時の電流の流れを示す図３相当図である。 通常制御時の電流の流れを示す図３相当図である。 走行用モータの通常時の出力特性と発電量増大制御時の出力特性を示す図である。 発電量増大制御の具体的内容を示すフローチャートである。 図８のフローチャートの処理中に読み出された走行用モータの出力特性を示す図である。 図８のフローチャートに基づく制御が実行された場合の各部の状態変化を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動制御装置の全体構成を示す平面図、図２は、同装置の制御系を示すブロック図である。これらの図に示されるハイブリッド車両の駆動制御装置は、発電用の動力源として設けられたエンジン１と、エンジン１から駆動力を得て発電を行うジェネレータ２（本発明にかかる発電機に相当）と、ジェネレータ２で発電された電力を蓄電可能なバッテリ３と、走行用の動力源として設けられ、上記ジェネレータ２およびバッテリ３の少なくとも一方から電力の供給を受けて駆動輪９を駆動する走行用モータ４と、上記ジェネレータ２、バッテリ３、および走行用モータ４の間の入出力電流を交流から直流、またはその逆に変換するインバータ５と、これら各部を統括的に制御するコントローラ２０とを備えている。なお、以上の構成から明らかなように、当実施形態のハイブリッド車両は、エンジン１を専ら発電用の動力源として使用し、走行用モータ４のみによって駆動輪９を駆動する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両である。

上記走行用モータ４は、ドライブシャフト８の中間部に配置された差動装置７と連結されており、これら差動装置７およびドライブシャフト８を介して、上記走行用モータ５の駆動力が、上記ドライブシャフト８の両端に取り付けられた左右一対の駆動輪９に伝達されるようになっている。なお、当実施形態のハイブリッド車両では、その前後左右に備わる４つの車輪のうち２つが駆動輪９であり、残りの車輪は従動輪１０である。

上記ジェネレータ２は、エンジン１の始動時にバッテリ３からインバータ５を介して電力の供給を受けることにより、エンジン１のクランク軸を強制回転させてエンジン１を始動するスタータとしての機能、および、エンジン１のクランク軸から駆動力を得て発電するオルタネータとしての機能の両方を兼ね備えたものである。

上記走行用モータ４は、例えば３相の交流同期モータ等からなり、車両の力行運転時には、上記ジェネレータ２およびバッテリ３の少なくとも一方からインバータ５を介して供給される電力により駆動され、その駆動力を上記差動装置７およびドライブシャフト８を介して駆動輪９に伝達する一方、減速時や下り坂走行時等の回生運転時には、上記ドライブシャフト８から駆動力を得て発電を行い、その発電電力を上記インバータ５を介してバッテリ３に蓄電する。

上記インバータ５は、第１インバータ５Ａおよび第２インバータ５Ｂを備える。第１インバータ５Ａは、上記ジェネレータ２がスタータとして作動する場合に、上記バッテリ３からの直流電流を交流電流に変換してジェネレータ２に供給する一方、上記ジェネレータ２がオルタネータとして作動する場合には、ジェネレータ２で発電された交流電流を直流電流に変換して第２インバータ５Ｂまたはバッテリ３に供給する。

上記第２インバータ５Ｂは、車両の力行運転時に、上記ジェネレータ２で発電されかつ第１インバータ５Ａで直流に変換された直流電流、またはバッテリ３から供給される直流電流を交流電流に変換し、変換後の交流電流を走行用モータ４に供給する一方、車両の回生運転時には、上記走行用モータ４からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ３に供給する。

図３は、上記ジェネレータ２、バッテリ３、走行用モータ４、およびインバータ５の回路図である。本図に示すように、バッテリ３とインバータ５とは送電ライン１３を介して互いに接続されており、送電ライン１３にはメインリレー１４が設けられている。そして、このメインリレー１４のＯＮ／ＯＦＦに応じて上記送電ライン１３が遮断もしくは開通されるようになっている。

上記バッテリ３とインバータ５との間には、上記送電ライン１３と並列にバイパスライン１５が設けられている。バイパスライン１５は、抵抗器１６とプリチャージリレー１７とを備えており、車両の始動時にインバータ５に流入する電流を制限する機能を有している。

すなわち、車両の始動時には、インバータ５の内部に備わる平滑コンデンサ１２の電荷がゼロであり、低インピーダンス状態であるため、この状態で直ちにメインリレー１４を閉成（ＯＮ）して送電ライン１３を開通させると、上記平滑コンデンサ１２に瞬時に大電流が流入し、平滑コンデンサ１２等が損傷を受ける可能性がある。そこで、車両の始動時には、メインリレー１４よりも先にプリチャージリレー１７を閉成（ＯＮ）することにより（後述する図５の状態参照）、送電ライン１３ではなく、バイパスライン１５を通じて上記平滑コンデンサ１２に電流を流入させる。このとき、バイパスライン１５に備わる抵抗器１６のインピーダンス（抵抗Ｒ）により、平滑コンデンサ１２に流入する電流が制限され、平滑コンデンサ１２には徐々に電荷が帯電する（プリチャージ）。

そして、上記のようにバイパスライン１５を通じて平滑コンデンサ１２にある程度の電荷を帯電させてから、メインリレー１４を閉成（ＯＮ）し、その後プリチャージリレー１７を開成（ＯＦＦ）する。これにより、平滑コンデンサ１２のインピーダンスがある程度上昇してから送電ライン１３が開通されるため、平滑コンデンサ１２に瞬時に大電流が流入することがなく、その損傷等が防止される。

図４は、上記走行用モータ４の出力特性を示す図である。本図に示すように、走行用モータ４から得られるトルクＴの最大値は、モータ回転速度Ｎが所定値Ｎｔを超えると徐々に低下する。トルクＴが低下するのは、回転速度Ｎ＞Ｎｔの範囲で、弱め界磁制御が実行されているためである。弱め界磁制御とは、走行用モータ４を駆動する電流の正弦波の位相をずらすことにより、誘起電圧Ｖａを低下させる制御である。

すなわち、走行用モータ４が回転すると、図３に示すように、その回転速度Ｎに応じた誘起電圧Ｖａが発生するが、この誘起電圧Ｖａがインバータ５の端子電圧Ｖｄｃよりも小さい間は、その電位差によりインバータ５側から走行用モータ４へと電流Ｉｍが流れる。ただし、この状態からさらにモータ回転速度Ｎが上昇し、図４の所定値Ｎｔに達すると、誘起電圧Ｖａがインバータ５の端子電圧Ｖｄｃと略等しくなり、走行用モータ４に電流Ｉｍを流すことが困難になる。

そこで、電流Ｉｍが流れなくなる前に、弱め界磁制御を実行して誘起電圧Ｖａを強制的に低下させれば、上記所定値Ｎｔより高回転側の領域においても、インバータ５と走行用モータ４の間に電位差を生じさせることができ、より高回転まで走行用モータ４を駆動できるようになる。ただし、弱め界磁制御は、駆動電流の正弦波の位相をずらす制御であるため、この制御が実行されると、走行用モータ４の効率が落ち、トルクＴが低下する。回転速度Ｎ＞Ｎｔの範囲でトルクＴが低下しているのはこのためである。なお、以下では、弱め界磁制御を実行する閾値となる上記所定値Ｎｔのことを、弱め界磁閾値Ｎｔと称する。

また、同じく図４に示すように、上記走行用モータ４の出力特性は、バッテリ３の充電量ＳＯＣに応じて変化する。すなわち、バッテリ３の充電量ＳＯＣが高いほど、インバータ５の端子電圧Ｖｄｃ（図３）が大きくなり、より高回転側まで走行用モータ４を駆動できるようになる。逆に、バッテリ３の充電量ＳＯＣが低いと、充電量ＳＯＣが高いときに比べて低い回転域でしか走行用モータ４を駆動できなくなる。このように、走行用モータ４の出力特性は、バッテリ３の充電量ＳＯＣに応じて、回転速度（横軸）の方向に拡大または縮小する。また、これに応じて弱め界磁閾値Ｎｔの値も変動する。

再び図２に戻って、コントローラ２０の機能について説明する。上記コントローラ２０は、従来周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御装置であり、図２に示すように、車両の各部に設けられた種々のセンサと電気的に接続されている。具体的に、上記コントローラ２０には、車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ３０と、ドライバーにより踏み込み操作される図外のアクセルペダルの開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ３１と、走行用モータ４の出力軸の回転速度Ｎを検出するモータ回転速度センサ３２と、バッテリ３の端子電圧Ｖｂを検出する電圧センサ３３と、バッテリ３の充放電電流Ｉｂを検出する電流センサ３４と、バッテリ３とインバータ５との間の抵抗器１６（図３）の温度Ｔｒを検出する温度センサ３５とがそれぞれ接続されており、これら各センサ３０〜３５により検出された各種制御情報が、上記コントローラ２０に電気信号として入力されるようになっている。

上記コントローラ２０は、上記各センサ３０〜３５からの入力情報に基づいて種々の演算を実行し、その結果に基づいて上記エンジン１、ジェネレータ２、走行用モータ４、インバータ５等の動作を統括的に制御する。

続いて、上記コントローラ２０のより具体的な機能について説明する。上記コントローラ２０は、その機能的な要素として、記憶手段２１、運転状態判定手段２２、および発電制御手段２３を有している。

上記記憶手段２１は、車両の制御に関する各種プログラムやデータを記憶するものである。例えば、記憶手段２１には、図４に示したような走行用モータ４の出力特性のデータが、バッテリ３の充電量ＳＯＣの値ごとに記憶されている。

上記運転状態判定手段２２は、アクセル開度センサ３１により検出されたアクセル開度ＡＣＣと、モータ回転速度センサ３２により検出された走行用モータ４の回転速度Ｎとをそれぞれ取得し、その値に基づいて車両の運転状態に関する各種判定を行うものである。

上記発電制御手段２３は、上記運転状態判定手段２２により判定された運転状態に基づいて上記走行用モータ４の要求電流値を算出し、算出された要求電流値に応じた電力を発電するようにエンジン１およびジェネレータ２を制御するものである。

特に、走行用モータ４の回転速度Ｎが図４の弱め界磁閾値Ｎｔを越えており、かつアクセル開度ＡＣＣが全開であることが上記運転状態判定手段２２により判定された場合、上記発電制御手段２３は、図５に示すように、上記走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１よりも所定量大きい電流値Ｉｇ１をジェネレータ２に発電させ、その差分（Ｉｇ１−Ｉｍ１）からなる余剰電流Ｉｓを、インバータ５を介してバッテリ３に充電させる。以下では、このような制御を発電量増大制御と称する。

上記のような発電量増大制御の実行時、インバータ５とバッテリ３との間では、メインリレー１４が開成（ＯＦＦ）されて送電ライン１３が遮断されるとともに、プリチャージリレー１７が閉成（ＯＮ）されてバイパスライン１５が開通される。すると、上記余剰電流Ｉｓは、バイパスライン１５を通じてバッテリ３に流れ込み、このバイパスライン１５では、抵抗器１６の通電による電圧（Ｒ×Ｉｓ）が発生する。また、バッテリ３には内部抵抗ｒが存在するため、この内部抵抗ｒに起因した電圧（ｒ×Ｉｓ）も発生する。

このように、余剰電流Ｉｓがバッテリ３に流入することで、バイパスライン１５の抵抗器１６の抵抗Ｒやバッテリ３の内部抵抗ｒによる電圧（（Ｒ＋ｒ）×Ｉｓ）が発生すると、インバータ５の端子電圧Ｖｄｃ（図５の接点Ｐ−Ｑ間の電圧）が、上記抵抗による電圧（（Ｒ＋ｒ）×Ｉｓ）の分だけ上昇する。このように、インバータ５の端子電圧Ｖｄｃが上昇すると、より高回転側まで走行用モータ４を駆動できるようになるため、走行用モータ４の出力特性は、図７に示すように、高回転側に拡大された１点鎖線で示すような特性（出力特性Ｂ）に変化する。

以上のように、走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１よりも大きい電流値Ｉｇ１（＝Ｉｍ１＋Ｉｓ）をジェネレータ２に発生させる発電量増大制御を実行することで、走行用モータ４の出力特性を、図７の１点鎖線に示すような特性に変化させ、高回転域でも高いトルクを発揮させることが可能になる。以下では、発電量増大制御が実行された場合の走行用モータ４の出力特性（１点鎖線）を、出力特性Ｂとし、発電量増大制御を実行しない通常時の走行用モータ４の出力特性（実線または破線）を、出力特性Ａとする。

ここで、通常時の出力特性Ａは、上述したように、バッテリ３の充電量ＳＯＣに応じて変化するため、図７では、充電量ＳＯＣによって異なる出力特性Ａが設定されている。図中には、充電量ＳＯＣが３０，４０，５０，６０％時の出力特性がそれぞれ例示されている。一方、発電量増大制御時の出力特性Ｂは、バッテリ３の充電量ＳＯＣにかかわらず一定とされる。したがって、走行用モータ４の出力特性をＡ→Ｂに変化させる際に、その変化の幅は、元の充電量ＳＯＣが低いほど大きくなる。このことから、発電量増大制御の実行時において、電流の増大幅（つまり余剰電流Ｉｓ）は、バッテリ３の充電量ＳＯＣが低いほど大きく設定される。なお、以上のような出力特性Ａ，Ｂは、上記記憶手段２１にマップとして記憶されている。

また、図７では、通常時の出力特性Ａについて、バッテリ３の充電量ＳＯＣの最大値が６０％となっており、充電量ＳＯＣが６０％を超えている場合には、上記のような発電量増大制御（出力特性Ｂへの切り替え）は実行されない。これは、バッテリ３に余剰電流Ｉｓを充電する発電量増大制御は、ある程度の空き容量がバッテリ３に存在しないと実行できないためである。

次に、発電量増大制御に関して上記コントローラ２０が行う制御の具体的内容を、図８のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートに示す処理がスタートすると、上記コントローラ２０の運転状態判定手段２２は、アクセル開度センサ３１、モータ回転速度センサ３２、電圧センサ３３、電流センサ３４、および温度センサ３５から、各センサの検出値として、アクセル開度ＡＣＣ、走行用モータ４の回転速度Ｎ、バッテリ３の端子電圧Ｖｂ、電流Ｉｂ、および抵抗器１６の温度Ｔｒを読み込む制御を実行する（ステップＳ１）。

次いで、上記コントローラ２０の運転状態判定手段２２は、上記ステップＳ１で読み込まれたバッテリ３の電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、バッテリ３の充電量ＳＯＣを算出する制御を実行する（ステップＳ２）。

次いで、上記コントローラ２０の運転状態判定手段２２は、上記ステップＳ２で算出された充電量ＳＯＣから、そのＳＯＣに適合する通常時の走行用モータ４の出力特性Ａを、図７のマップから読み出すとともに、発電量増大制御（後述するステップＳ９の制御）を行った場合の出力特性Ｂを読み出す制御を実行する（ステップＳ３）。例えば、充電量ＳＯＣ＝６０％であれば、図７に示される複数の出力特性Ａのデータから、実線のデータを読み出すとともに、一点鎖線で示す出力特性Ｂのデータを合わせて読み出す。図９には、このステップＳ３で読み出された各出力特性Ａ，Ｂを示している。

次いで、上記コントローラ２０の運転状態判定手段２２は、走行用モータ４の回転速度Ｎが図９の弱め界磁閾値Ｎｔよりも高いこと、アクセル開度ＡＣＣが全開判定閾値ＡＣＣｍａｘよりも高いこと、バッテリ３の充電量ＳＯＣが６０％以下であること、の３つの条件が全て満足されるか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ４）。

具体的には、上記ステップＳ１で読み込まれた走行用モータ４の回転速度Ｎが、上記ステップ３で特定された出力特性Ａ（図９）の弱め界磁閾値Ｎｔよりも高いか否かを判定し、ここでＹＥＳであれば、上記ステップＳ１で読み込まれたアクセル開度ＡＣＣが、アクセルペダルが全開であることを示す閾値（全開判定閾値）ＡＣＣｍａｘより高いか否かを判定し、さらにここでＹＥＳであれば、上記ステップＳ２で算出されたバッテリ３の充電量ＳＯＣが６０％以下であるか否かを判定する。

上記ステップＳ４でＹＥＳと判定された場合、つまり、モータ回転速度Ｎ＞Ｎｔ、アクセル開度ＡＣＣ＞ＡＣＣｍａｘ、充電量ＳＯＣ≦６０％の全ての条件が成立したことが確認された場合、上記コントローラ２０の運転状態判定手段２２は、上記ステップＳ１で読み込まれた抵抗器１６の温度Ｔｒが、予め定められた閾値Ｔｒ１未満であるか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ５）。

上記ステップＳ５でＹＥＳと判定されて抵抗器１６の温度Ｔｒ＜Ｔｒ１であることが確認された場合、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、図９に示される発電量増大制御時の出力特性Ｂに基づいて、走行用モータ４の要求トルクを算出する制御を実行する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、モータ回転速度Ｎ＞Ｎｔかつアクセル開度ＡＣＣ＞ＡＣＣｍａｘ（全開）であるため、この条件を出力特性Ｂに照らして要求トルクを算出すると、要求トルクは、図９の点Ｂ１におけるトルクとなる。

以上のようにして要求トルクが算出されると、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、算出された要求トルクに基づいて、走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１を算出する制御を実行する（ステップＳ７）。

次いで、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、図５に示すように、バイパスライン１５のプリチャージリレー１７を閉成（ＯＮ）するとともに、送電ライン１３のメインリレー１４を開成（ＯＦＦ）することにより、バイパスライン１５を開通させ、かつ送電ライン１３を遮断する制御を実行する（ステップＳ８）。

次いで、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、上記ステップＳ７で算出された走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１に余剰電流Ｉｓを加えた電流値Ｉｇ１（＝Ｉｍ１＋Ｉｓ）を、ジェネレータ２で発電すべき電流値として設定し、これに合わせてエンジン１およびジェネレータ２の駆動を制御する（ステップＳ９）。このとき、走行用モータ４については、その駆動電流が上記要求電流値Ｉｍ１と一致するように制御される。これにより、差分として生じた余剰電流Ｉｓがバッテリ３に流れ込むとともに、抵抗器１６の抵抗Ｒおよびバッテリ３の内部抵抗ｒにより生じた電圧（Ｒ＋ｒ）×Ｉｓが、インバータ５の端子電圧Ｖｄｃに上乗せされ、走行用モータ４の出力特性が図９の出力特性Ｂに変化する。なお、インバータの端子電圧Ｖｄｃを昇圧させるための上記余剰電流Ｉｓは、上述したように、バッテリ３の充電量ＳＯＣが低く、通常時の出力特性Ａと昇圧後の出力特性Ｂとの差が大きいほど大きく設定される。

次に、上記ステップＳ４またはステップＳ５でＮＯと判定された場合、つまり、モータ回転速度Ｎ＞Ｎｔ、アクセル開度ＡＣＣ＞ＡＣＣｍａｘ、充電量ＳＯＣ≦６０％、抵抗器温度Ｔｒ＜Ｔｒ１の少なくとも１つの条件が成立しなかった場合の制御動作について説明する。この場合、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、図９に示される通常時の出力特性Ａに基づいて走行用モータ４の要求トルクを算出する制御を実行する（ステップＳ１０）。例えば、上記ステップＳ４での判定がＹＥＳでかつステップＳ５での判定がＮＯであった場合、ステップＳ１０の時点で、モータ回転速度Ｎ＞Ｎｔかつアクセル開度ＡＣＣ＞ＡＣＣｍａｘ（全開）であるため、この条件を通常時の出力特性Ａに照らして要求トルクを算出すると、要求トルクは、図９の点Ａ１におけるトルクとなる。

以上のようにして要求トルクが算出されると、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、算出された要求トルクに基づいて、走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ２を算出する制御を実行する（ステップＳ１１）。

次いで、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、図３に示すように、バイパスライン１５のプリチャージリレー１７を開成（ＯＦＦ）するとともに、送電ライン１３のメインリレー１４を閉成（ＯＮ）することにより、バイパスライン１５を遮断し、かつ送電ライン１３を開通させる制御を実行する（ステップＳ１２）。

次いで、上記コントローラ２０の発電制御手段２３は、上記ステップＳ１１で算出された走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ２を、ジェネレータ２で発電すべき電流値Ｉｇ２として設定し、これに合わせてエンジン１およびジェネレータ２の駆動を制御する（ステップＳ１３）。このとき、走行用モータ４については、その駆動電流が上記要求電流値Ｉｍ２と一致するように制御される。これにより、図６に示すように、ジェネレータ２で発電された電流値Ｉｇ２が、そのまま走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ２として走行用モータ４に供給され、バッテリ３に余剰電流が流れることはない。

次に、以上のようなフローチャートに基づく制御が実行された場合の各部の状態変化を図１０に示す具体例に基づき説明する。なお、図１０では、アクセル開度が時点ｔ１で全開にされた場合に、その前後で、走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ、ジェネレータ２の発電電流値Ｉｇ、バッテリ３の充放電電流値Ｉｂ、および抵抗器１６の温度Ｔｒが、それぞれ時間経過とともにどのように変化するかを示している。なお、本図に示す以外の条件としては、モータ回転速度Ｎ＞弱め界磁閾値Ｎｔであり、かつバッテリ３の充電量ＳＯＣ≦６０％であるものとする。

図１０の例では、アクセル開度ＡＣＣが全開にされた時点ｔ１で、抵抗器１６の温度Ｔｒは閾値Ｔｒ１よりも低くなっている（同図（ｃ））。この場合、図８のステップＳ５でＹＥＳと判定されることから、その後のステップＳ６〜Ｓ９の処理により、図９の出力特性Ｂ（発電量増大制御時の出力特性）に基づく走行用モータ４の要求トルクが算出されるとともに、そのトルクに応じた要求電流値Ｉｍ１が設定される（図１０（ｂ））。また、同じく図１０（ｂ）に示すように、上記要求電流値Ｉｍ１に余剰電流Ｉｓを加えた値が、ジェネレータ２の発電電流値Ｉｇ１として設定される。

このとき、実際の発電電流値Ｉｇ１の上昇には応答遅れがあるため、上記時点ｔ１から所定時間が経過した時点ｔ２で、初めて発電電流値Ｉｇ１が要求電流値Ｉｍ１と一致する。この間（時点ｔ１〜ｔ２の区間）、ジェネレータ２の発電電流値Ｉｇ１だけでは、走行用モータ４の駆動電流が不足するため、その不足分がバッテリ３からの放電により賄われる。

上記時点ｔ２からさらに時間が経過すると、ジェネレータ２の発電電流値Ｉｇ１が、走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１を上回り、その余剰電流Ｉｓが、バッテリ３への充電に回される（時点ｔ２〜ｔ３参照）。

上記のように余剰電流Ｉｓがバッテリ３に充電されると、図１０（ｃ）の時点ｔ２〜ｔ３の区間に示すように、抵抗器１６の温度Ｔｒが徐々に上昇する。そして、時点ｔ３で温度Ｔｒが閾値Ｔｒ１に達すると、図８のステップＳ５での判定がＮＯとなり、その後のステップＳ１０〜Ｓ１３の処理により、図９の出力特性Ａ（通常時の出力特性）に基づく走行用モータ４の要求トルクが算出されるとともに、そのトルクに応じた要求電流値Ｉｍ２が設定される（図１０（ｂ））。また、同じく図１０（ｂ）に示すように、上記要求電流値Ｉｍ２に一致する電流値が、上記ジェネレータ２の発電電流値Ｉｇ２として設定される。これにより、時点ｔ３以降は、バッテリ３に流れる電流がゼロになり、抵抗器１６の温度Ｔｒが下降に転じることになる。

以上説明したように、当実施形態のハイブリッド車両の駆動制御装置では、アクセル開度ＡＣＣが全開である等の所定の条件が成立したことが判定された場合（図５のステップＳ４，Ｓ５でＹＥＳの場合）に、走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１よりも所定量大きい電流値Ｉｇ１をジェネレータ２に発生させ、その差分からなる余剰電流Ｉｓを上記インバータ５を介して上記バッテリ３に充電させる発電量増大制御（ステップＳ９）を実行するようにしたため、走行用モータ４の一時的なトルクアップをより簡単な構成で実現できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ１よりも大きい発電電流値Ｉｇ１をジェネレータ２から供給し、生じた余剰電流Ｉｓをバッテリ３に充電するようにしたため、余剰電流Ｉｓが抵抗要素を流れることにより生じる昇圧分（上記実施形態では抵抗器１６の抵抗Ｒと内部抵抗ｒによる昇圧（Ｒ＋ｒ）×Ｉｓ）を、インバータ５の端子電圧Ｖｄｃに上乗せすることにより、走行用モータ４のトルクを一時的に増大させることができる。しかも、余剰電流Ｉｓをバッテリ３の充電に回すだけでよいため、例えばインバータ５の端子電圧Ｖｄｃを上げるために専用の昇圧回路を設けた場合と異なり、より簡単かつ低コストな構成で走行用モータ４のトルクアップを図れるという利点がある。

また、上記実施形態では、インバータ５とバッテリ３との間に抵抗器１６付きのバイパスライン１５を設け、上記発電量増大制御の際には、余剰電流Ｉｓを上記バイパスライン１５を通じてバッテリ３に充電するようにしたため、小さい余剰電流Ｉｓでもインバータ５の端子電圧Ｖｄｃを効果的に昇圧させることができ、バッテリ３に大きな負担をかけることなく走行用モータ４のトルクアップを図れるという利点がある。

例えば、上記バイパスライン１５ではなく、インバータ５とバッテリ３との間の送電ライン１３を通じて余剰電流Ｉｓをバッテリ３に充電することも可能であるが、このようにすると、充電から得られる昇圧分は、バッテリ３の内部抵抗ｒによるｒ×Ｉｓのみとなる。したがって、同じ昇圧効果を得ようとすれば、余剰電流Ｉｓを大きくする必要があり、バッテリ３への負担が増大してしまう。

これに対し、上記実施形態では、抵抗器１６付きのバイパスライン１５を通じて余剰電流Ｉｓをバッテリ３に充電するようにしたため、余剰電流Ｉｓを小さくでき、バッテリ３の負担を効果的に軽減することができる。

特に、上記実施形態では、インバータ５内の平滑コンデンサ１２をプリチャージする際に使用されるバイパスライン１５を通じて余剰電流Ｉｓをバッテリ３に充電するようにしたため、専用のバイパスラインを設けることなく、プリチャージ用の既存のシステムを利用して余剰電流Ｉｓをバッテリ３に充電するができ、走行用モータ４のトルクアップを簡単かつ効果的に実現できるという利点がある。

また、上記実施形態では、温度センサ３５により検出された抵抗器１６の温度Ｔｒが所定の閾値Ｔｒ１以上になった場合（図８のステップＳ５でＮＯの場合）に、ジェネレータ２の発電電流値を走行用モータ４の要求電流値Ｉｍ２と同じ値（Ｉｇ２）まで低下させることにより、上記発電量増大制御の実行を禁止するようにした。このような構成によれば、仮に発電量増大制御が頻繁に、または長時間実行され、抵抗器１６の温度がかなり上昇したときに、抵抗器１６の温度が下がるまで発電量増大制御が禁止されるため、抵抗器１６の過度な温度上昇による損傷を確実に防止しつつ、走行用モータ４の一時的なトルクアップを図れるという利点がある。

また、上記実施形態では、発電量増大制御の際に、バッテリ３の充電量ＳＯＣが低いほど、上記バッテリ３に充電される余剰電流Ｉｓをより大きく設定するようにしたため、バッテリ３の充電量ＳＯＣの値にかかわらず、発電量増大制御時における走行用モータ４のトルクを同じレベルまで増大させることができ、加速要求（アクセル開度ＡＣＣ）に応じた高いトルクを安定的に発生させることができるという利点がある。

なお、上記実施形態では、インバータ５とバッテリ３との間に抵抗器１６付きのバイパスライン１５を設け、発電量増大制御の際には、余剰電流Ｉｓを上記バイパスライン１５を通じてバッテリ３に充電するようにしたが、先にも述べたように、インバータ５とバッテリ３との間の送電ライン１３を通じて余剰電流Ｉｓを充電するようにしてもよい。この場合、バッテリ３に過大な負担がかかるのを防止するため、バッテリ３の温度状態を検出し、その結果に応じて発電量増大制御を実行または禁止することが望ましい。

例えば、バッテリ３の温度を直接検出し、その温度が所定値以上であれば、上記発電量増大制御を禁止することが考えられる。また、バッテリ３が高温になると、内部の電解液等から発生するガスの濃度が上昇するため、このガスの濃度が所定値以上になった場合に、上記発電量増大制御を禁止するようにしてもよい。これにより、バッテリ３の適正な保護を図りつつ、走行用モータ４の一時的なトルクアップを図ることができる。

また、余剰電流Ｉｓの値と、余剰電流Ｉｓをバッテリ３に充電する時間から、どの程度の温度上昇が生じるかという関係があらかじめ分かっている場合には、上記余剰電流Ｉｓの充電時間（発電量増大制御の継続時間）を、上記余剰電流Ｉｓの値に応じて設定された時間内に制限するようにしてもよい。

例えば、図１０のケースでは、バッテリ３に余剰電流Ｉｓが充電され始める時点ｔ２から、所定時間が経過した時点ｔ３で、抵抗器１６の温度Ｔｒが上限温度（閾値）Ｔｒ１に達している。このとき、上限温度Ｔｒ１に達するまでの時間（ｔ２〜ｔ３）は、余剰電流Ｉｓが大きいほど短くなるはずである。したがって、上記上限温度Ｔｒ１に達すまでの時間（制限時間）を、余剰電流Ｉｓとの関係であらかじめ調べておき、発電量増大制御の際には、その継続時間を上記制限以内に制限するようにすれば、抵抗器１６の温度を直接測定することなく、容易にバイパスライン１５の保護を図ることができる。

このことは、バイパスライン１５ではなく送電ライン１３を通じて余剰電流Ｉｓを充電する場合も同様である。この場合には、バッテリ３の温度が上限値に達するまでの時間と、余剰電流Ｉｓとの関係とを調べておくことにより、バッテリ３の温度を直接測定することなく、タイマー制御によりバッテリ３の適正な保護を図ることができる。

また、上記実施形態では、余剰電流Ｉｓを生じさせてこれをバッテリ３に充電する発電量増大制御を、アクセル開度ＡＣＣが全開であること（ＡＣＣ＞ＡＣＣｍａｘ）を含む条件が成立したときに実行するようにしたが、所定レベル以上の加速要求があることを含む条件であればよく、例えば、アクセル開度がＡＣＣが所定の高値（例えば８０％程度）以上であるときに上記発電量増大制御を実行してもよい。

１ エンジン
２ ジェネレータ（発電機）
３ バッテリ
４ 走行用モータ
５ インバータ
１２ 平滑コンデンサ
１３ 送電ライン
１４ メインリレー
１５ バイパスライン
１６ 抵抗器
１７ プリチャージリレー
２２ 運転状態判定手段
２３ 発電制御手段
３５ 温度センサ（温度検出手段）
Ｉｓ 余剰電流
Ｔｒ （抵抗器の）温度

Claims (7)

1. エンジンと、エンジンの駆動力により発電する発電機と、発電機で発電された電力を蓄電可能なバッテリと、上記発電機およびバッテリの少なくとも一方から電力の供給を受けて車両を駆動する走行用モータと、上記発電機およびバッテリと上記走行用モータとの間に設けられたインバータと、車両の運転状態を判定する運転状態判定手段と、運転状態判定手段により判定された運転状態に基づき上記走行用モータの要求電流値を算出し、算出された要求電流値に応じた電力を発電するように上記エンジンおよび発電機を制御する発電制御手段とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
   上記運転状態判定手段により所定レベル以上の加速要求があると判定されると、上記発電制御手段は、上記走行用モータの要求電流値よりも所定量大きい電流値を上記発電機に発生させ、その差分からなる余剰電流を上記インバータを介して上記バッテリに充電させる発電量増大制御を実行することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
2. 請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   上記インバータとバッテリとの間の送電ラインに対し並列に設けられた抵抗器付きのバイパスラインを備え、
   上記発電量増大制御の際には、上記余剰電流が上記バイパスラインを通じてバッテリに充電されることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
3. 請求項２記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   上記送電ラインがメインリレーを備え、
   上記バイパスラインが、上記抵抗器と、車両の始動時に上記メインリレーよりも先に閉成されて上記インバータ内の平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージリレーとを備え、
   上記発電量増大制御の際には、上記メインリレーが開成されるとともに上記プリチャージリレーが閉成されることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
4. 請求項２または３記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   上記バイパスラインの抵抗器の温度を検出する温度検出手段を備え、
   上記発電制御手段は、上記温度検出手段により検出された抵抗器の温度が所定値以上になると、上記発電量増大制御の実行を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   上記発電制御手段は、上記発電量増大制御の際に、上記バッテリの充電量が低いほど、上記バッテリに充電される余剰電流をより大きく設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
6. 請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   上記発電制御手段は、上記バッテリの温度状態に応じて上記発電量増大制御を実行または禁止することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
7. 請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   上記発電制御手段は、上記発電量増大制御の継続時間を所定時間に制限し、上記バッテリに充電される余剰電流が大きいほど上記所定時間を短く設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。

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