JP6601141B2 - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーの充電量が満充電に近く、且つ駆動機構に制動力を付与する必要がある場合に、その駆動機構に付与される制動力を維持したまま、走行モータで発電される電力を小さくして、バッテリーの過充電を防止するハイブリッド車両及びその制御方法に関する。

近年、燃費向上と環境対策などの観点から、動力源として、エンジン（内燃機関）と走行モータ（電動機）とを併用し、いずれか一方の、又は両方の駆動力により走行するようにしたハイブリッド車両が注目されている。

ハイブリッド車両には、エンジンと走行モータとを直結し、エンジンでジェネレータ（発電機）を駆動して発電した電力をバッテリーに蓄え、そのバッテリーに蓄えられた電力を走行モータに供給して、走行モータによって走行用の駆動力を得るように構成されたシリーズ方式のハイブリッド車両がある。

一方、エンジンによりバッテリーを充電する点は前述のシリーズ方式のハイブリッド車両と同様であるが、走行モータによる走行だけではなく、エンジンのみによる走行や、エンジンと走行モータの両方による走行を行うように構成されたパラレル方式のハイブリッド車両もある。

それらのハイブリッド車両は、例えば、坂路を下る場合に、走行モータを回生制御して、プロペラシャフトなどの駆動機構に制動力を付与すると共に、その制動力を付与する際に発生する電力をバッテリーに充電するように構成されている。

ところが、バッテリーが過充電状態となると、バッテリーの寿命が大幅に低下するなどの問題が発生するため、バッテリーの充電量が満充電（充電量１００％の状態）に近い値の場合には、バッテリーに充電することができなくなる。そのような場合になると、回生制御自体を抑制しなければならず、その結果、駆動機構に付与されるはずの制動力が不足する。そして、不足した制動力をエンジンブレーキなどで補うことになるが、エンジンブレーキを多用することで、ショック感やエンジン音が増加して、運転性が悪化する。

そこで、発電機で生じる電力の全てをバッテリーで受け入れることができない場合に、発電機のトルクを変化させずに発電量を低下させる発電量低下手段を備えたハイブリッド車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

詳しく説明すると、このハイブリッド車両は、バッテリーの充電量が満充電に近くなり、且つ走行モータの回生動作による制動力が必要な場合には、ｄ軸電流やｑ軸電流によって定まる電流位相（電流進角）や電流値を制御して、走行モータの銅損を増加させることで、走行モータのモータ損失を大きくして、低効率な回生制御を実現している。

これにより、ハイブリッド車両の運転状態に基づいて定まる制動力を出力し続けると同時に、走行モータの発電電力をバッテリーが受容できる程度まで減少させ、余剰の発電電力を運転効率の低下により損失として消費している。

しかしながら、走行モータに要求される制動力は、坂路などの走行路の状態や、ハイブリッド車両の車重などによっても大きく異なる。特にトラックなどの車重の重いハイブリ
ッド車両では、上記のようにバッテリーの充電量が満充電に近くなった場合に、特許文献１に記載の銅損を増大させる制御のみでは、必要な制動力を得ることができずに、エンジンブレーキを併用することになり、ハイブリッド車両の走行性能が悪化する可能性がある。

また、元々、銅損は低回転、及び高トルク時にその損失が大きくなるため、例えば、ハイブリッド車両が高速運転時に制動力を得ようとすると、走行モータが高回転するために銅損のみでは必要な制動力を得ることが難しい場合がある。

特開２０００−１５２４０９号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、バッテリーの充電量が満充電に近く、且つ駆動機構に制動力を付与する必要がある場合に、その駆動機構に付与される制動力を維持したまま、走行モータで発電される電力を小さくして、バッテリーの過充電を防止することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、インバータにより回生及び力行制御される走行モータと、該走行モータを回生制御して、エンジンの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電する制御を行う制御装置とを備えたハイブリッド車両において、前記走行モータの鉄損を増大する鉄損増大手段を備え、前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記制御装置が、前記バッテリーの充電量が予め定めた低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記鉄損増大手段により前記走行モータの損失を増大する制御を行うように構成されたことを特徴とするものである。

なお、ここでいう走行モータの鉄損とは、走行モータの磁気回路の磁場の変化に伴って発生するヒステリシス損と渦電流損を合計した損失のことであり、巻線の導線にある電気抵抗によって発生する銅損や、摩擦などの機械的な要因により発生する機械損と合わせて、走行モータの効率の高低を定めるものである。

この鉄損を増大する鉄損増大手段としては、走行モータの鉄損を増加することができる手段であればよく、磁気密度の上昇や磁気の変化速度の上昇などがあり、特に限定されない。例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；パルス幅変調）制御可能なインバータのスイッチング周波数を速くして、一周期分のパルス数や周波数を増やすことで、走行モータの磁気の変化速度をより速くして渦電流損を増加する手段がある。この手段の場合は、スイッチング周波数を速くすることで、走行モータの鉄損が増大すると共に、インバータでのスイッチング素子のＯＮとＯＦＦが増えて、ＯＮ時及びＯＦＦ時に発生するスイッチング損も増大する。これにより、走行モータの鉄損に、インバータのスイッチング損が加わるので、より低効率な回生制御を行うことができる。また、透磁率は温度が高くなれば低くなることから、回転子の温度を上げて、透磁率を意図的に低くすることで、ヒステリシス損を増加する手段もある。

また、予め定めた低効率判定値とは、満充電（充電量１００％の状態）の手前に設定される値であり、好ましくは、低効率回生制御で発生する発電電力を充電しても満充電とな
らないような値に設定する。この低効率判定値は、例えば、最初の低効率判定値を充電量８０％に設定し、次回の低効率判定値を充電量９０％に設定するように、バッテリーの状況によって段階的に設定されると、バッテリーの過充電を確実に防ぐことができる。

この構成によれば、バッテリーの充電量が満充電に近い状態で、且つ駆動機構に制動力を付与する必要がある場合に、走行モータの鉄損を増大して、走行モータを低効率な回生制御することで、ハイブリッド車両が必要とする制動力を付与することができると共に、バッテリーに充電される発電電力を少なくし、バッテリーの過充電を抑制することができる。これにより、バッテリーの充電量が満充電に近い状態でも、ハイブリッド車両の運転性を変えること無く、バッテリーを保護することができる。

例えば、バッテリーの充電量が満充電に近い状態で坂路を下る場合に、鉄損増大手段を実施すると、走行モータの鉄損が大きくなるので、制動力は変わらないが、発電される電力が小さい低効率な回生制御を行うことができる。これにより、要求された制動力を駆動機構に付与することができるので、わざわざクラッチを接してエンジンブレーキを併用する必要も無くなり、ショック感やエンジン音等も抑えることができる。また、発電される電力が少なくなるので、バッテリーが過充電されることも無くなり、バッテリーの寿命に関係する損傷や、設計電圧オーバー等の保護ができる。

また、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、インバータにより回生及び力行制御される走行モータと、該走行モータを回生制御して、エンジンの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電する制御を行う制御装置とを備えたハイブリッド車両において、前記走行モータの鉄損を増大する鉄損増大手段と、前記走行モータの銅損を増大する銅損増大手段と、を備え、前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記制御装置が、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記鉄損増大手段及び前記銅損増大手段の少なくとも一方、または両方により前記走行モータの損失を増大する制御を行うように構成されたことを特徴とするものである。この構成によれば、バッテリーの充電量が満充電に近くなっても、走行モータの鉄損と銅損との両方を増大して、ハイブリッド車両の要求する制動力を付与することができると共に、より確実にバッテリーの過充電を防ぐことができる。

例えば、要求される制動力が小さい場合は、鉄損増大手段と銅損増大手段のどちらか一方を選択し、要求される制動力が大きい場合は、鉄損増大手段と銅損増大手段の両方を選択する。あるいは走行モータの回転数に応じて、高速回転時には、鉄損増大手段を選択して、低速回転時には、銅損増大手段を選択するようにしてもよい。

これにより、トラックなどの車重の重いハイブリッド車両であっても、若しくは高速運転時であっても、エンジンブレーキを併用することなく、走行モータが要求された制動力を駆動機構に付与することができるので、運転性を向上することができる。また、バッテリーの容量が小さい場合でも、過充電になることを防止することができる。

また、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、インバータにより回生及び力行制御される走行モータを回生して、エンジンからの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電するハイブリッド車両の制御方法において、前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記バッテリーの充電量が予め定めた低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記走行モータの鉄損を増大して、前記駆動機構に付与される制動力を低下させずに、前記走行モータで発電される電力を小さくすることを特徴とする方法である。

さらに、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、インバータにより回生及び力行制御される走行モータを回生して、エンジンからの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電するハイブリッド車両の制御方法において、前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記走行モータの鉄損及び銅損の少なくとも一方、又は両方を増大して、前記駆動機構に付与される制動力を低下させずに、前記走行モータで発電される電力を小さくすることを特徴とする方法である。

本発明によれば、バッテリーの充電量が満充電に近い状態でも、走行モータの鉄損を増大して、走行モータを低効率な回生制御することで、ハイブリッド車両が必要とする制動力を付与することができると共に、バッテリーに充電される発電される電力を少なくし、バッテリーの過充電を抑制することができる。これにより、バッテリーの充電量が満充電に近い状態でも、ハイブリッド車両の運転性を変えること無く、バッテリーの劣化を抑制することができる。

本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御系統を示すブロック図である。 図１に示す走行モータ、インバータ、リレー回路、バッテリー、及びそれらを制御する制御装置を示すブロック図である。 図２に示す鉄損増大手段の原理を示すグラフであり、（ａ）は通常回生時を示し、（ｂ）は低効率回生時を示す。 本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御方法を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両と、従来技術のハイブリッド車両の制動力に対する低効率回生の割合を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両とその制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態では、エンジンと走行モータを複合して駆動力を発生させるパラレル方式のハイブリッド車両を例に説明するが、本発明は、シリーズ方式のハイブリッド車両でも適用することができる。また、パラレル方式のハイブリッド車両の中でも、特にトラックなどの車重が重く、駆動系統に大きな制動力を必要とするものを例に説明する。

加えて、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、特にグラフの幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。

まず、本発明に係る第一の実施の形態のハイブリッド車両（以下、ＨＶという）１について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１に示すように、このＨＶ１は、ディーゼルエンジン（内燃機関；以下、エンジンという）２及び走行モータ３を備え、その走行モータ３にはインバータ４とリレー回路５を通じてバッテリー６が電気的に接続されている。

また、このＨＶ１は、エンジン２で発生した駆動力を伝達する駆動機構として、クラッチ部７、トランスミッション（変速機）８、プロペラシャフト９、デファレンシャル１０、及びドライブシャフト１１を備え、駆動輪１２を駆動する。また、エンジン２に始動トルクを与えるスタータ１３を備え、クラッチ部７には、フルードカップリング１４と油圧式多板クラッチ（以下、エンジン用クラッチという）１５を備える。

加えて、このＨＶ１は、走行モータ３で発生した駆動力を伝達する、及び走行モータ３にエンジン２で発生した駆動力が伝達される機構として、走行モータギア部１６、走行モータ出力軸１７、及びＰＴＯ（動力入出機構）１８を備え、ＰＴＯ１８には、スレーブドグクラッチ（以下、ドグクラッチという）１９を備える。

さらに、このＨＶ１は、エンジンＥＣＵ（エンジン制御装置）２０と、トランスミッシ
ョン用ＥＣＵ（トランスミッション用制御装置）２１と、ハイブリッドＥＣＵ（ハイブリッド制御装置）２２と、ブレーキＥＣＵ（ブレーキ制御装置）２３を備える。また、各ＥＣＵ２０〜２３は互いに車載ネットワーク２４により並列に接続され、相互に情報を送るように構成される。

アクセルペダル２５のアクセル開度信号Ｄ_ＡＣＣ、シフトレバー２６の変速信号Ｄ_Ｔ／Ｍ、ブレーキペダル２７のブレーキ信号Ｄ_ＢＲＡ、ブレーキ装置２８のブレーキ圧信号Ｄ_ＢＰ、ＡＢＳの作動信号Ｄ_ＡＢＳ、及びインバータ４のモータトルク信号Ｄ_ＴＯＲなどが各ＥＣＵ２０〜２３に送られる。

これらの信号に基づいて、エンジンＥＣＵ２０がエンジン２の駆動を制御し、トランスミッション用ＥＣＵ２１がエンジン用クラッチ１５の断接とトランスミッション８の変速動作を行うシフト装置２９を制御し、ハイブリッドＥＣＵ２２がインバータ４及びバッテリー６の駆動を制御すると共に、ドグクラッチ１９の断接を制御し、ブレーキＥＣＵ２３がＡＢＳの作動などを制御している。

その上、このＨＶ１は、インバータ４に設けられ、ハイブリッドＥＣＵ２２の指令を受けてインバータ４を制御するモータＥＣＵ３０と、バッテリー６の充電量や電圧を管理するバッテリーＥＣＵ３１を備える。また、走行モータ３とインバータ４を冷却水により冷却する冷却システム３２を備え、その冷却システム３２は、ポンプ３３とラジエータ３４と冷却ファン３５を備える。なお、この冷却ファン３５はバッテリー６を冷却可能に構成される。

上記の構成は一例であり、実施の形態で例に挙げたＨＶ１は上記の構成に限定されずに、ハイブリッド車両であればよい。

なお、この実施の形態では、走行モータ３は、主にアシストとして使用されており、そのため、バッテリー６の充電容量を小さくして、軽量化することで、車重の大幅な増加を抑制している。しかし、バッテリー６の充電容量を小さくすることで、バッテリー６の充電量が満充電（充電量１００％の状態）に近い状態になる頻度が多くなる。

そこで、本発明のＨＶ１は、図２に示すように、走行モータ３の鉄損を増大するインバータ回路（鉄損増大手段）４０を備えて構成される。そして、ハイブリッドＥＣＵ２２が、バッテリー６の充電量が予め定めた低効率判定値以上で、且つプロペラシャフト９などの駆動機構に制動力を付与する必要がある場合は、インバータ回路４０を制御して、走行モータ３の損失を増大する制御を行うように構成される。

また、ハイブリッドＥＣＵ２２が、バッテリー６の充電量が予め定めた低効率判定値以上で、且つ駆動機構に制動力を付与する必要がある場合は、インバータ回路４０（鉄損増大手段、及び銅損増大手段）により、走行モータ３の鉄損及び銅損の少なくとも一方、又は両方を増大する制御を行うように構成される。

この実施の形態のインバータ４は、１周期の電圧波形を分割して多数のパルス列Ｐ１で構成し、そのパルス列Ｐ１の数、間隔、パルス幅Ｈ１などを時間的に変化させ、その平均値を正弦波状になるように制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；パルス幅変調）制御が可能なインバータであり、その中に設けられたインバータ回路４０が、走行モータ３を力行制御する場合に、例えば、スイッチング周波数によって、走行モータ３の周波数を制御している。

ここで、この鉄損を増大する方法と銅損を増大する方法について説明する。走行モータ
３の鉄損とは、磁気回路の磁場の変化に伴って発生するヒステリシス損と渦電流損を合計した損失のことであり、銅損とは、巻線の導線にある電気抵抗によって発生する損失のことである。

まず、鉄損を増大する方法の一例は、発電される電力の一周期分のパルス数や周波数を増やすように、インバータ回路４０のスイッチング周波数を速くすることで、走行モータ３の磁気の変化速度をより速くして渦電流損を増加する方法である。図３の（ａ）の通常回生制御時と、図３の（ｂ）に示す低効率回生制御時とで、発電された電力の周波数と１周期のパルス列Ｐ１の数を比較すると、図３の（ｂ）に示す低効率回生制御時のパルス列Ｐ１が多い。これにより、図３の（ａ）の通常回生制御時と比較して、図３の（ｂ）の低効率回生制御時の方が、磁場の変化が多くなり鉄損が増加する。

また、この方法の場合は、インバータ回路４０のスイッチング周波数を速くすることで、走行モータ３の鉄損が増大すると共に、インバータ４でのスイッチング素子４１〜４６のＯＮ動作とＯＦＦ動作が増えて、ＯＮ時及びＯＦＦ時に発生するスイッチング損も増大する。これにより、走行モータ３の鉄損に、インバータ４のスイッチング損が加わるので、より低効率な回生制御を行うことができる。

上記の方法の他、鉄損を増大する方法として、例えば、走行モータ３の永久磁石で形成された回転子の温度を上げて、透磁率を意図的に低くすることで、ヒステリシス損を増加する方法もある。この実施の形態では、スイッチング周波数を速くする方法を例に説明するが、本発明はこれに限定されない。

次に、銅損を増大する方法であるが、例えば、特許文献１（特開２０００−１５２４０９号公報）に記載に公知の方法を用いることができ、銅損を増大することができればよく、特に限定されない。

上記のような鉄損と銅損を増大するインバータ回路４０を備えることで、走行モータ３の鉄損と銅損が増大し、電力の発電が低効率となるので、走行モータ３が付与する制動力を低減させずに、バッテリー６に充電される電力を少なくすることができる。これにより、バッテリー６の充電量が満充電に近い場合で、且つ駆動機構に制動力が必要な場合でも、エンジンブレーキを必要とせず、且つバッテリー６の過充電を抑制することができる。

また、鉄損と銅損を増大するインバータ回路４０を備えることで、トラックなどの車重の重い大型車両の要求する制動力を、従来技術では銅損による効果しか得ることが出来ないために得られない問題を、鉄損と銅損の両損失を用いることで解決することができる。

さらに、銅損のみを用いる従来技術では高速回転時にその効果が発揮され難い問題も、高速回転時に特に損失が大きくなる鉄損を用いることで解決することができる。

ハイブリッドＥＣＵ２２は、図２に示すように、プログラムとして、バッテリー状態判断手段Ｍ１、通常回生制御手段Ｍ２、及び低効率回生制御手段Ｍ３を備えて構成される。

バッテリー状態判断手段Ｍ１は、バッテリーＥＣＵ３１から送られるバッテリー情報、詳しくはバッテリー６の充電量ＣＬとバッテリー６の電圧ＢＶに基づいて、バッテリー６に充電される電力を小さくするか否かを判断する手段である。

ここでいう充電量ＣＬとは、単純にその時点のバッテリー６の満充電（実際に充電できる上限）を充電量の１００％とした場合に、現時点では何％を示すものである。例えば、バッテリー６がＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；充電率）１０％〜９０％で制
御されている場合は、ＳＯＣ９０％が満充電で充電量１００％、ＳＯＣ１０％が充電量０％となる。

また、電圧ＢＶとは、バッテリー６の各セルの平均電圧を示すものである。実施の形態のバッテリー６が１００セルとすると、その平均電圧となる。この実施の形態では、平均電圧を用いたが、平均電圧の代わりに各セルのそれぞれに電圧の状態を示すものを用いてもよい。例えば、実施の形態のバッテリー６が１００セルとすると、その１００セル毎の電圧となる。

低効率回生制御手段Ｍ３は、バッテリー状態判断手段Ｍ１でバッテリー６の充電量を小さくする必要があると判断され、且つ各ＥＣＵ２０〜２３から制動力となる回生トルクが要求された場合に、インバータ回路４０を制御して、通常回生制御手段Ｍ２と同等の制動力を駆動機構に付与することができ、且つ通常回生制御手段Ｍ２でバッテリー６に充電される電力よりも少ない電力しか発電しない低効率回生制御で走行モータ３を制御する手段である。この低効率回生制御手段Ｍ３を実施する際に行われる鉄損の増大と銅損の増大については前述した通りである。

次に、このＨＶ１の制御方法について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。このフローチャートでは、変数としてｉを用いる。この変数ｉは、１以上の任意の数字が順番に入力されるが、スタート時点では１が入力されている。

先ず、各ＥＣＵ２０〜２３が、回生制御が必要か否かを判断するステップＳ１０を行う。このステップＳ１０では、各ＥＣＵ２０〜２３が、アクセル開度信号Ｄ_ＡＣＣ、変速信号Ｄ_Ｔ／Ｍ、及びブレーキ信号Ｄ_ＢＲＡなどの情報から得られるＨＶ１の走行状態に基づいて、走行モータ３からプロペラシャフト９などの駆動機構に制動力が必要か否かを判断する。例えば、坂路の下りの場合などである。このステップＳ１０の判断結果は、ハイブリッドＥＣＵ２２に車載ネットワーク２４を介して伝達される。

ステップＳ１０で回生制御が必要と判断されると、次に、バッテリー状態判断手段Ｍ１が、充電量ＣＬが第ｉ低効率判定値ＣＬｉ（ｉ＝１）よりも小さいか否かを判断するステップＳ２０を行う。このステップＳ２０の第１低効率判定値ＣＬ１とは、予め定めた充電量であり、満充電に近い値で、且つある程度の電力を充電できる値が好ましい。この第１低効率判定値ＣＬ１は、例えば、充電量８０％などに設定される。このステップＳ２０では、充電量ＣＬが満充電に近い状態か否かを判断することができればよく、例えば、バッテリー容量が小さいなどの条件であれば、第１低効率判定値ＣＬ１をより小さい値にするとよい。

ステップＳ２０で、充電量ＣＬが満充電に近いと判断されると、次にステップＳ６０に進む。一方、充電量ＣＬが満充電に近くないと判断されると、次に、バッテリー状態判断手段Ｍ１が、電圧ＢＶが劣化判定値ＢＶ１よりも小さいか否かを判断するステップＳ３０を行う。このステップＳ３０の劣化判定値ＢＶ１とは、予め定めた電圧値であり、バッテリー６の劣化が進行する危険性がある電圧値ＢＶ_ＭＡＸよりも若干低い値が好ましい。このステップＳ３０は、バッテリー６の全てのセルの電圧の平均値である電圧ＢＶと劣化判定値ＢＶ１を比較するステップであるが、より確実にバッテリー６の劣化を抑制する場合は、バッテリー６の全てのセルの電圧のそれぞれと劣化判定値ＢＶ１を比較するステップとしてもよい。

ステップＳ３０で、電圧ＢＶが劣化判定値ＢＶ１以上であれば、ステップＳ６０へ進む。一方、電圧ＢＶが劣化判定値ＢＶ１よりも小さければ、次に、変数ｉが１であるか否かを判断するステップＳ４０を行う。ここ時点では、ｉ＝１なので、次に、通常回生制御手段Ｍ２が、走行モータ３を通常回生制御するステップＳ５０を行なって、ステップＳ１０へと戻る。

このステップＳ２０とステップＳ３０を行うことによって、バッテリー６が満充電になり、過充電される前に、且つバッテリー６の劣化が進行しやすい電圧で充電される前に、バッテリー６への充電される電力を低下するように制御可能になるため、バッテリー６の過充電を抑制することができると共に、バッテリー６の劣化の進行を抑制することができる。なお、ステップＳ３０で電圧ＢＶが劣化判定値ＢＶ１以上の場合に、その電圧ＢＶを下げるような制御を追加するとよい。

また、ステップＳ３０を行うことにより、バッテリー６の充電量ＣＬが第ｉ低効率判定値ＣＬｉ未満の場合でも、バッテリー６の電圧ＢＶが劣化判定値ＢＶ１よりも小さいか否かを判定することで、バッテリー６へ通常通りに充電できない状態を判定することができる。これにより、バッテリー６の電圧ＢＶが劣化判定値ＢＶ１以上の場合にはステップＳ６０を行うことで、通常通りの充電を行うとバッテリー６の温度が高くなり劣化が進行することを回避することができる。

ステップＳ２０で、充電量ＣＬが満充電に近いと判断される、又はステップＳ３０で、電圧ＢＶが劣化判定値ＢＶ１以上であると判断されると、次に、バッテリー状態判断手段Ｍ１が、第１低効率判定値ＣＬ１が充電上限値ＣＬ_ＭＡＸよりも小さいか否かを判断するステップＳ６０を行う。この充電上限値ＣＬ_ＭＡＸは、限りなく満充電の充電量１００％に近い値であり、例えば、充電量９５％に設定される。この時点でｉ＝１であり、第１低効率判定値ＣＬ１は充電量８０％のため、次に、ｉ＝ｉ＋１が入力されるステップＳ７０を行う。ステップＳ７０の前がｉ＝１のため、このステップＳ７０でｉ＝２となる。

次に、バッテリー状態判断手段Ｍ１が、第２低効率判定値ＣＬ２を算出するステップＳ８０を行う。この第２低効率判定値ＣＬ２は、次回のステップＳ２０で使用される値であり、第１低効率判定値ＣＬ１よりも大きい値である。例えば、充電量９０％に設定される。このように、本発明の制御方法では、バッテリー６の充電量ＣＬが決して満充電の充電量１００％とならないように、段階的に各判定値を算出することで、バッテリー６の過充電を防止することができる。この変数ｉによって定められる各第ｉ低効率判定値ＣＬｉは、例えば、電圧ＢＶやバッテリー６の温度などのパラメータに基づいて予め定められた低効率判定値マップに記載された値に設定される方法などで求められる。

このステップＳ８０を行うことで、バッテリー６が満充電になる直前の状態を検知することができるので、バッテリー６の過充電を防止することができる。

次に、低効率回生制御手段Ｍ３が、モータ損失量Ｐ_ＬＯＳＳを算出するステップＳ９０を行う。このステップＳ９０は、ステップＳ１０で要求された制動力（回生トルク）と、ステップＳ８０で算出した第２低効率判定値ＣＬ２に向けてバッテリー６の充電量が緩やかに上昇するように定められた走行モータ３の発電する電力に基づいて、モータ損失量Ｐ_ＬＯＳＳを算出するステップである。このモータ損失量Ｐ_ＬＯＳＳを算出する方法は、例えば、特許文献１（特開２０００−１５２４０９号公報の段落〔００１５〕〜段落〔００２０〕）で公知となっている電力オーバー量として算出してもよい。

モータ損失量Ｐ_ＬＯＳＳが算出されると、次に、低効率回生制御手段Ｍ３が、走行モータ３を低効率回生制御するステップＳ１００を行う。このステップＳ１００では、ステップＳ９０で算出されたモータ損失量Ｐ_ＬＯＳＳとなるように、走行モータ３の鉄損の増大と銅損の増大との少なくとも一方を選択する、あるいは両方を選択する。

例えば、各ＥＣＵ２０〜２３で要求された回生トルクが大きくない場合は、図５のグラフＢに示すように、インバータ回路４０を鉄損の増大のみを行うように制御する。また、要求された回生トルクが大きい場合は、図５のグラフＤに示すように、インバータ回路４０を鉄損と銅損の両方の増大を行うように制御する。この他、走行モータ３の回転数が高速回転時には鉄損の増大を積極的に行い、低速回転時には銅損の増大を積極的に行うように制御するとよい。前述した通り、銅損は低回転、及び高トルク時にその損失が大きくなる。一方、鉄損は高速回転時にその損失が大きくなる。そこで、走行モータ３の回転数に応じて、主に鉄損を増大するか、主に銅損を増大するかを選択することが望ましい。

このステップＳ１００では、例えば、鉄損を増加する場合に、モータ損失量Ｐ_ＬＯＳＳに基づいて、各スイッチング素子４１〜４６のＯＮ動作のタイミングとＯＦＦ動作のタイミングが記載されたマップを用いて制御する。この他、このステップＳ１００では、ステップＳ９０で算出したモータ損失量Ｐ_ＬＯＳＳとなるように、鉄損と銅損を増やすことができればよく、その方法は限定されない。

次に、図４に示すように、ステップＳ１００で低効率回生制御が開始されると、ステップＳ１０に戻る。次からは変数ｉ＝２として、上記と同様にステップを進めていく。ステップＳ８０で算出される第ｉ低効率判定値ＣＬｉについては、例えば、ｉ＝１の場合に充電量８０％、ｉ＝２の場合に充電量９０％、ｉ＝３の場合に充電量９５％とする。変数ｉ＝３のときのステップＳ６０では、第３低効率判定値ＣＬ３と充電上限値ＣＬ_ＭＡＸがそれぞれ充電量９５％で等しくなる。

その場合は、次に、エンジン用クラッチ１５を接続するステップＳ１１０を行なって、この制御方法は完了する。このステップＳ１１０は、ステップＳ６０で、バッテリー６にこれ以上電力を充電しない方がよいという判断された場合に行われるステップであり、図５のグラフＥに示すように、エンジン用クラッチ１５を接続して、エンジンブレーキを併用することで、走行モータ３の制動力を低くして、その分、発電される電力をさらに小さくするステップである。

なお、ステップＳ５０で走行モータ３を通常回生制御しても、要求された制動力が駆動機構に付与出来ない場合があれば、その場合に低効率回生制御を行うようにしてもよい。

また、ステップＳ１００で低効率回生制御を行う場合は、走行モータ３の鉄損と銅損が増加する分、走行モータ３とインバータ４の温度が上昇するので、図１に示す冷却システム３２の冷却性能を強くすることが好ましい。

上記の制御方法によれば、バッテリー６の充電量ＣＬが満充電に近い状態、及びバッテリー６の電圧ＢＶが劣化を進行し易い状態で、且つ駆動機構に制動力を付与する必要がある場合に、走行モータ３の鉄損と銅損を増大して、走行モータ３を低効率な回生制御することで、ＨＶ１が必要とする制動力を付与することができると共に、バッテリー６に充電される発電電力を少なくし、バッテリー６の過充電を抑制することができる。これにより、バッテリー６の充電量ＣＬが満充電に近い状態でも、ＨＶ１の運転性を変えること無く、バッテリー６を保護することができる。

また、図５のブラフＧに示すように、従来技術の銅損のみを増大する場合では、トラックなどの車重の重いＨＶ１の要求する制動力を得ることが出来ずに、エンジンブレーキを併用することになるが、本発明は、バッテリー６の充電量ＣＬが満充電になるギリギリまでエンジンブレーキを併用することなく、走行モータ３が要求された制動力を駆動機構に付与することができるので、運転性を向上することができる。また、バッテリー６の容量が小さい場合でも、過充電になることを防止することができる。

なお、この実施の形態では、鉄損と銅損の両方を増加することができるインバータ回路４０を用いたが、鉄損のみを増加するものを用いてもよい。また、上記の構成の他に走行モータ３の回転子の温度を上げて、透磁率を意図的に低くすることで、ヒステリシス損を増加して、鉄損を増加する手段を追加してもよい。

本発明のハイブリッド車両は、バッテリーの充電量が満充電に近い状態でも、走行モータの鉄損を増大して、走行モータを低効率な回生制御することで、ハイブリッド車両が必要とする制動力を付与することができると共に、バッテリーに充電される発電される電力を少なくし、バッテリーの過充電を抑制することができる。これにより、バッテリーの充電量が満充電に近い状態でも、ハイブリッド車両の運転性を変えること無く、バッテリーの劣化を抑制することができるので、特にトラックなどの車重の重い大型車両に利用することができる。

１ ＨＶ（ハイブリッド車両）
２ エンジン
３ 走行モータ
４ インバータ
６ バッテリー
１５ エンジン用クラッチ
２２ ハイブリッドＥＣＵ（制御装置）
３０ モータＥＣＵ
３１ バッテリーＥＣＵ
３２ 冷却システム
３３ ポンプ
３４ ラジエータ
３５ 冷却ファン
４０ インバータ回路（鉄損増大手段）
４１〜４６ スイッチング素子
Ｍ１ バッテリー状態判断手段
Ｍ２ 通常回生制御手段
Ｍ３ 低効率回生制御手段

Claims (6)

1. エンジンと、インバータにより回生及び力行制御される走行モータと、該走行モータを回生制御して、エンジンの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電する制御を行う制御装置とを備えたハイブリッド車両において、
   前記走行モータの鉄損を増大する鉄損増大手段を備え、
   前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記制御装置が、前記バッテリーの充電量が予め定めた低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記鉄損増大手段により前記走行モータの損失を増大する制御を行うように構成されたことを特徴とするハイブリッド車両。
2. エンジンと、インバータにより回生及び力行制御される走行モータと、該走行モータを回生制御して、エンジンの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電する制御を行う制御装置とを備えたハイブリッド車両において、
   前記走行モータの鉄損を増大する鉄損増大手段と、前記走行モータの銅損を増大する銅損増大手段と、を備え、
   前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記制御装置が、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記鉄損増大手段及び前記銅損増大手段の少なくとも一方、または両方により前記走行モータの損失を増大する制御を行うように構成されたことを特徴とするハイブリッド車両。
3. 前記制御装置が、前記走行モータの回転数が予め定めた高速回転領域の場合に、前記鉄損増大手段及び前記銅損増大手段のうちの少なくとも該鉄損増大手段を選択し、
   前記走行モータの回転数が予め定めた低速回転領域の場合に、前記鉄損増大手段及び前記銅損増大手段のうちの少なくとも該銅損増大手段を選択するように構成された請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置が、前記低効率判定値を段階的に大きくすると共に、該低効率判定値の大きさに比例して前記走行モータの損失を増大する制御を行うように構成された請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. インバータにより回生及び力行制御される走行モータを回生して、エンジンからの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電するハイブリッド車両の制御方法において、
   前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記バッテリーの充電量が予め定めた低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記走行モータの鉄損を増大して、前記駆動機構に付与される制動力を低下させずに、前記走行モータで発電される電力を小さくすることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
6. インバータにより回生及び力行制御される走行モータを回生して、エンジンからの駆動力を伝達する駆動機構に制動力を付与すると共に、発電された電力をバッテリーに充電するハイブリッド車両の制御方法において、
   前記駆動機構に制動力を付与する場合は、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値以上のときと、前記バッテリーの充電量が前記低効率判定値未満で、かつ、前記バッテリーの電圧が予め定めた劣化判定値以上のときに、前記走行モータの鉄損及び銅損の少なくとも一方、又は両方を増大して、前記駆動機構に付与される制動力を低下させずに、前記走行モータで発電される電力を小さくすることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。