JP2010162996A - ハイブリッド車両の電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ異常時のバッテリレス走行時に電源システム内に過電圧が発生することを確実に防止する。
【解決手段】バッテリ異常発生時にはバッテリ１０を電源ライン１０１から切離した状態で、電源ライン１０１の電圧を電圧指令値に維持するように、直流電圧ＶＨと電圧指令値との比に基づいて、コンバータ１１０のデューティが設定されるＶＬ一定制御が実行される。この際に、リレー溶着等によってバッテリ１０が電源ライン１０１に接続されたままの状態でＶＬ一定制御が実行されても過電圧が発生しないように、コンバータ１１０の動作を制限するためのデューティ制限値を、直流電圧ＶＬの制御上限値または検出値に対する直流電圧ＶＨの制御上限値の比に基づいて設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド車両の電源システムに関し、より特定的には、蓄電装置を電源システムから切離した走行モードを有するハイブリッド車両の電源システムに関する。

近年、環境に配慮した自動車として、電動機を駆動装置に組み込んだハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が大きな注目を集めており、一部実用化されている。このハイブリッド車両には、駆動力源であるモータに電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電するために、二次電池や電気二重層キャパシタなどからなる蓄電装置が搭載されている。

このようなハイブリッド車両では、蓄電装置の故障または蓄電装置を充電する充電回路の故障などの異常が発生すると、蓄電装置の充放電禁止する目的から、リレーの開放によって蓄電装置が電源システム切離される。そして、蓄電装置を充放電することなく車両を走行させる、いわゆるバッテリレス走行が実行される。たとえば、特開２００７−２１０４１３号公報（特許文献１）や特開２００６−３１１７７５号公報（特許文献２）に、上述のようなバッテリレス走行が記載されている。

特許文献１には、バッテリの異常発生時には、システムメインリレーをオフすることによってバッテリを電源システムから切離した上で、エンジンの動力によりモータジェネレータＭＧ１を回転させ、当該モータジェネレータＭＧ１が発電した電力を用いてモータジェネレータＭＧ２が発生した動力によって走行するように、車両制御を行うことが記載されている。すなわちバッテリレス走行の基本動作が記載されている。

また、特許文献２には、バッテリを電源システムから切離すためのシステムメインリレーに加えて、コンバータ内の電流経路を遮断するためのリレーをさらに配置することによって、バッテリレス走行中に短絡故障が発生しても、当該リレーの開放によって、電源システム内に過電圧の発生を防止する回路構成が記載されている。

特開２００７−２１０４１３号公報 特開２００６−３１１７７５号公報

特許文献１，２に記載されたようなバッテリレス走行時には、電源システム内に過電圧が発生しないようにコンバータの動作を適切に制限する必要がある。一方で、特許文献２のようにコンバータ内にリレーを新たに配置すれば、過電圧の発生防止はより確実化されるものの、回路の大型化や製作コストの増加が懸念される。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、蓄電装置（バッテリ）を電源システムから切離したバッテリレス走行時に、電源システム内に過電圧が発生することを確実に防止するようなコンバータ制御を実現することである。

本発明によるハイブリッド車両の電源システムは、車両走行パワーを発生する電動機およびエンジンを搭載したハイブリッド車両の電源システムであって、蓄電装置と、第１の電力線に接続された第１のキャパシタと、開閉装置と、第２の電力線に接続された第２のキャパシタと、インバータと、インバータと、制御部とを備える。開閉装置は、蓄電装置と第１の電力線との間に介挿接続される。インバータは、第２の電力線および電動機の間で双方向の電力変換を実行する。コンバータは、第１および第２の電力線の間で双方向の直流電圧変換を行うことによって、第１の電力線の第１の電圧に対する第２の電力線の第２の電圧の比である直流電圧を制御するように構成される。制御部は、ハイブリッド車両の走行中における蓄電装置の異常発生時に開閉装置の開放を指示するとともに、第１の電圧の目標電圧に対する第２の電圧の検出値の比に基づいて直流電圧変換比を制御するように構成される。さらに、制御部は、直流電圧変換比が、第１の電圧の制御上限値および検出値の一方に対する第２の電圧の制御上限値の比を超えないように、コンバータの動作を制限する。

この発明によれば、蓄電装置（バッテリ）を電源システムから切離したバッテリレス走行時に、電源システム内に過電圧が発生することを確実に防止するようなコンバータ制御を実現できる。

本発明によるハイブリッド車両の電源システムに構成を示すブロック図である。 バッテリレス走行時におけるコンバータのデューティとコンバータ入力電圧および出力電圧との関係を示す図である。 本発明によるハイブリッド車両の電源システムにおけるバッテリレス走行時のコンバータ制御を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。

図１は、本発明によるハイブリッド車両の電源システムに構成を示すブロック図である。

図１を参照して、本発明による電源システム５が搭載されたハイブリッド車両には、電源システム５に加えて、車両走行パワーを発生するためのモータジェネレータＭＧ２およびエンジンＥＮＧ、ならびに、動力分割機構ＰＳＤを介してモータジェネレータＭＧ２およびエンジンＥＮＧと連結されたモータジェネレータＭＧ１が搭載される。また、ハイブリッド車両全体を統括的に制御するためのハイブリッドＥＣＵ１５が搭載される。ハイブリッドＥＣＵ１５へは、運転状況・車両状況を示す各種センサ（図示）の検出値に基づき、ハイブリッド車両に関する種々の制御を統括的に行う。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、モータジェネレータＭＧ１が、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２が、主として電動機として動作する。

詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、加速時において、エンジンＥＮＧを始動する始動機として用いられる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、電源システム５を介してバッテリ１０からの電力供給を受けて電動機として駆動し、エンジンをクランキングして始動する。さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤを介して伝達されたエンジンの駆動力によって回転されて発電可能である。

モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、図示しない駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンをアシストしてハイブリッド車両を走行させたり、自己の駆動力のみによってハイブリッド車両を走行させたりする。

また、ハイブリッド車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、車輪の回転力によって駆動されることによって発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力は、電源システム５を介してバッテリ１０に充電される。

電源システム５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の力行動作時には、ハイブリッドＥＣＵ１５からの制御指示に従って、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧するとともに、その昇圧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ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するように動作する。

また、電源システム５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生制動時には、ハイブリッドＥＣＵ１５からの制御指示に従って、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電するように動作する。

次に、電源システムの構成を詳細に説明する。
電源システム５は、「蓄電装置」に相当するバッテリ１０と、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２と、コンバータ１１０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応するインバータ１３１，１３２と、ＭＧＥＣＵ（Electronic Control Device）１４０とを含む。

バッテリ１０は、蓄電装置の代表例として示されるものであり、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなる。あるいは、電気二重層キャパシタ等の二次電池以外の蓄電装置をバッテリ１０に代えて用いてもよい。

システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、バッテリ１０からコンバータ１１０に対する電力供給経路を導通／遮断する。具体的には、システムメインリレーＳＭＲ１は、バッテリ１０の正極と電源ライン１０１との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ２は、バッテリ１０の負極とアースライン１０２との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、それぞれ、ＭＧＥＣＵ１４０からの信号ＳＥにより導通／非導通（オン／オフ）される。

コンデンサＣ１は、電源ライン１０１とアースライン１０２との間に接続され、電源ライン１０１とアースライン１０２との間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ１２０は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬをＭＧＥＣＵ１４０へ出力する。

コンバータ１１０は、一例として、昇降圧チョッパ回路により構成され、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチング素子とも称する）Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。この実施の形態におけるスイッチング素子としては、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用される。

コンバータ１１０は、「第１の電源ライン」に対応する電源ライン１０１と、「第２の電源ライン」に対応する電源ライン１０３との間で双方向の直流電圧変換を実行する。コンバータ１１０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオンオフするように制御される。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオンオフを制御するスイッチング制御信号ＰＷＭＣによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周期に対するオン期間比率（デューティ）を制御することによって、直流電圧ＶＨおよびＶＬの間の電圧変換比（ＶＨ／ＶＬ）が制御される。

電源ライン１０３およびアースライン１０２の間には、コンデンサＣ２が接続されている。コンデンサＣ２は、コンバータ１１０からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１３１，１３２へ供給する。電圧センサ１２２は、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＨを検出し、その検出した電圧ＶＨをＭＧＥＣＵ１４０へ出力する。

インバータ１３１は、エンジンＥＮＧのクランクシャフトから伝達する回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１が発電した電力をコンバータ１１０に戻す。

インバータ１３１は、Ｕ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、Ｖ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、Ｗ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８とを含む。また、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８は、ＭＧＥＣＵ１４０からのスイッチング制御信号ＰＷＭＩ１に基づいてオン・オフ制御、すなわちスイッチング制御される。

モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが中性点に共通接続されて構成された３相永久磁石モータである。スイッチング制御によりＵ相電圧が発生される、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点は、Ｕ相コイルと電気的に接続される。同様に、Ｖ相電圧が発生される、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点は、Ｖ相コイルと電気的に接続される。さらに、Ｗ相電圧が発生される、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の中間点は、Ｗ相コイルと電気的に接続される。

インバータ１３２は、コンバータ１１０に対してインバータ１３１と並列に接続される。インバータ１３２は、モータジェネレータＭＧ２に対してコンバータ１１０の出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。また、インバータ１３２は、回生制動に伴ない、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力をコンバータ１１０に戻す。

インバータ１３２の内部構成は、図示しないがインバータ１３１と同様であり、詳細な説明は繰り返さない。インバータ１３２の各相アームを構成するスイッチング素子は、ＭＧＥＣＵ１４０からのスイッチング制御信号ＰＷＭＩ２に基づいてスイッチング制御される。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが中性点に共通接続されて構成された３相永久磁石モータである。インバータ１３２の各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルとそれぞれ電気的に接続される。

ハイブリッドＥＣＵ１５は、ペダル操作や各種センサ出力１７に基づき、所望の駆動力発生や発電が行なわれるように、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転指令を生成して、ＭＧＥＣＵ１４０へ出力する。この運転指令には、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転許可／禁止指示や、トルク指令値、回転数指令等が含まれる。

ＭＧＥＣＵ１４０は、モータジェネレータＭＧ１に配置された電流センサおよび位置センサ（ともに図示せず）からの各相のモータ駆動電流および回転子の回転角の検出値に基づくフィードバック制御により、ハイブリッドＥＣＵ１５からの運転指令に従ってモータジェネレータＭＧ１が動作するように、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作を制御するスイッチング制御信号ＰＷＭＩ１を発生する。

また、ＭＧＥＣＵ１４０は、モータジェネレータＭＧ２に配置された電流センサおよび位置センサ（ともに図示せず）からの各相のモータ駆動電流および回転子の回転角の検出値に基づくフィードバック制御により、ハイブリッドＥＣＵ１５からの運転指令に従ってモータジェネレータＭＧ２が動作するように、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作を制御するスイッチング制御信号ＰＷＭＩ２を発生する。

さらに、ＭＧＥＣＵ１４０は、ハイブリッドＥＣＵ１５からの運転指令に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の高効率化のためのモータ動作電圧（コンバータＣ２の両端の電圧であって、インバータ１３１，１３２の入力電圧に相当する。以下同じ。）ＶＨの電圧指令値を算出する。そして、通常動作時には、直流電圧ＶＨの電圧指令に従って、直流電圧ＶＨが電圧指令値に制御されるように、コンバータ１１０のデューティがフィードフォワードおよび／またはフィードバック制御される。

以下、本実施の形態では、コンバータ１１０のデューティは、スイッチング周期（Ｑ１オン期間およびＱ２オン期間の和）に対する、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１のオン期間の比率を示すものとする。すなわち、デューティが低い程、昇圧側（ＶＨ／ＶＬが上昇）の電圧変換動作が実行される。そして、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定する、デューティ＝１．０では、ＶＨ＝ＶＬとなる。

ＭＧＥＣＵ１４０は、ハイブリッド車両の回生制動時には、インバータ１３１，１３２から供給された直流電圧（モータ動作電圧ＶＨ）を降圧するように、スイッチング制御信号ＰＷＭＣを発生する。すなわち回生制動時には、コンバータ１１０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がスイッチング制御信号ＰＷＭＣに応答してオン・オフすることにより、モータ動作電圧ＶＨを降圧して直流電圧ＶＬを電源ライン１０１およびアースライン１０２の間に出力する。バッテリ１０は、コンバータ１１０からの直流電圧ＶＬによって充電される。

このように、コンバータ１１０は、双方向に電力変換可能に構成されるので、電圧変換比ＶＨ／ＶＬを制御しつつ、バッテリ１０からの電力出力（放電）およびバッテリ１０への電力入力（充電）の両方に対応できる。

電源システム５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、補機バッテリＳＢとをさらに含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、電源ライン１０１とアースライン１０２との間に接続され、コンバータ１１０からの直流電力を所定の直流電圧に降圧して、補機バッテリＳＢおよび図示しない低圧補機類へ供給する。なお、低圧補機類は、バッテリ１０の出力電圧に比較して低圧で作動する補機類の総称であり、一例として、ハイブリッドＥＣＵ１５などの車両の走行を制御するＥＣＵ関係、灯火装置、点火装置、電動ポンプなどを含む。

補機バッテリＳＢは、一例として鉛蓄電池などからなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力側に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０からの直流電力で充電される一方、低圧補機類へその蓄えた電力を供給する。すなわち、補機バッテリＳＢは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電力と低圧補機類の需要電力とのアンバランスを補うための電力バッファとしても機能する。

ここで、図２の構成からなる電源装置においては、上述したように、バッテリ１０に異常が発生すると、ハイブリッドＥＣＵ１５は、バッテリ１０の充放電を禁止した走行モード（バッテリレス走行）を選択する。

具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１５は、バッテリ１０の異常に関する情報を受けると、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を非導通（オフ）するための遮断指令（以下、ＳＭＲ遮断指令と称す）を生成してＭＧＥＣＵ１４０へ送出する。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオフにするのは、モータジェネレータＭＧ１の逆起電力による発電により、電源ライン１０１およびアースライン１０２の間に生じる電圧がバッテリ１０の端子間電圧よりも低くなる（または高くなる）場合があるためである。

ＭＧＥＣＵ１４０は、ハイブリッドＥＣＵ１５からのＳＭＲ遮断指令を受けると、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオフするように信号ＳＥを生成する。これにより、バッテリ１０は電源装置から遮断される。

そして、ＭＧＥＣＵ１４０は、エンジンＥＮＧの回転に伴なってモータジェネレータＭＧ１が回転することにより生じる逆起電力をモータジェネレータＭＧ２に供給するようにエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御し、要求トルクに基づくトルクを駆動軸に出力させる。これにより、ハイブリッド車両はバッテリレス走行が可能となる。なお、このとき、モータジェネレータＭＧ１に生じた逆起電力からモータジェネレータＭＧ２の消費電力を差し引いた電力がコンデンサＣ２に蓄えられる。

ＭＧＥＣＵ１４０は、さらに、このコンデンサＣ２に蓄えられた電力を、コンバータ１１０により降圧してＤＣ／ＤＣコンバータ１３０へ供給する。補機バッテリＳＢおよび低圧補機類へ電力を供給することにより、低圧補機類（特にＥＣＵ関係）が正常動作不能となるのを未然に防止するためである。

すなわち、バッテリレス走行の実行中において、コンバータ１１０は、モータ動作電圧ＶＨを直流電圧ＶＬへ降圧するように制御される。この降圧制御において、ＭＧＥＣＵ１４０は、モータ動作電圧ＶＨを降圧するときの目標電圧である電圧指令値ＶＬ♯を設定する。そして、ＭＧＥＣＵ１４０は、直流電圧ＶＬがその設定した電圧指令値ＶＬ♯になるようにモータ動作電圧ＶＨを直流電圧ＶＬに降圧するためのスイッチング制御信号ＰＷＭＣを生成してコンバータ１１０へ出力する。

なお、電圧指令値ＶＬ♯は、バッテリ１０の端子間電圧Ｖｂに略等しい所定の電圧に設定される。バッテリ１０が遮断された後においても、補機バッテリＳＢおよび低圧補機類への電力供給を継続させるためである。以下、このように直流電圧ＶＬを一定電圧に保つためのコンバータ１１０の降圧制御を、「ＶＬ一定制御」とも称する。

ＶＬ一定制御では、コンバータ１１０のデューティＤＴＹは、フィードバック制御が実施されることなく、電圧指令値ＶＬ♯と、電圧センサ１２２による直流電圧ＶＨの検出値に従って、下記（１）式に従って設定される。

ＤＴＹ＝ＶＬ♯／ＶＨ… （１）
この結果、直流電圧ＶＨは、（１）式に示されたデューティＤＴＹに従って、下記（２）式に従ったものとなる。

ＶＨ＝ＶＬ／ＤＴＹ… （２）
このように、バッテリレス走行時のＶＬ一定制御では、直流電圧ＶＨは直接制御されない。このため、バッテリレス走行時に、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の両方が溶着することによって、バッテリ１０を電源システムから切離すことができない場合には、実際の直流電圧ＶＬは、バッテリ１０の出力電圧と等しくなるので、ＶＬ一定制御における電圧指令値ＶＬ♯より高くなるおそれがある。

このような状態が発生すると、コンバータ１１０のデューティが、直流電圧ＶＨの検出値と電圧指令値ＶＬ♯との比に従って設定されるため、実際には、直流電圧ＶＨが過度に上昇するようなデューティＤＴＹが設定されるおそれがある。

図２には、バッテリレス走行時のＶＬ一定制御における、コンバータ１１０のデューティＤＴＹと、コンバータ１１０の入出力電圧に相当する直流電圧ＶＬ，ＶＨとの関係を示す図である。

図２には、直流電圧ＶＬの電圧指令値ＶＬ♯＝２００Ｖに対して、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の溶着等によって、バッテリ１０が電源ライン１０１に接続されたままとなり、実際には直流電圧ＶＬ＝２２０Ｖとなった場合が示される。さらに、コンバータ１１０のデューティＤＴＹと、その結果得られる直流電圧ＶＨとの関係が示されている。すなわち、式（２）から理解されるように、デューティＤＴＹが低下すると、直流電圧ＶＨが上昇するような電圧変換動作が、コンバータ１１０により実行される。

ＶＬ一定制御時には、バッテリ１０からの電力供給が遮断されていることを前提として、デューティＤＴＹは、式（１）に従って設定される。バッテリ１０の出力電圧によって、ＶＬ＞ＶＬ♯となると、デューティＤＴＹは必要以上に低く（昇圧側）に設定されて、直流電圧ＶＨが上昇することが懸念される。しかも、直流電圧ＶＨがフィードバックされないため、式（１）に従ってデューティＤＴＹがさらに低く設定されることによって、直流電圧ＶＨがさらに上昇し、結果的に過電圧が発生するおそれがある。

これに対して、図２の関係から理解されるように、直流電圧ＶＨの制御上限値ＶＨｌｍに対応させて、直流電圧ＶＨをそれよりも上昇させないようなデューティ下限値ＤＴｌｍを求めることが可能である。さらに、直流電圧ＶＬの制御上限値ＶＬｌｍを考慮に入れることによって、デューティ下限値ＤＴｌｍを、式（３）により設定することができる。なお、制御上限値ＶＬｌｍおよび制御上限値ＶＨｌｍは、電源ライン１０１および１０３における過電圧発生の限界値（過電圧発生範囲の下限値）に相当する。

ＤＴｌｍ＝ＶＬｌｍ／ＶＨｌｍ… （３）
すなわち、ＤＴＹ＞ＤＴｌｍの範囲に限定するようにコンバータ１１０の動作を制限すれば、バッテリレス走行時（すなわち、ＶＬ一定制御時）に、仮に、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の溶着等によって、バッテリ１０が電源ライン１０１に接続されたままの状態となっても、直流電圧ＶＬ＜ＶＬｌｍかつＶＨ＜ＶＨｌｍとできる。すなわち、新たな回路構成部品をコンバータ１１０に設けることなく、コンバータ制御によって、バッテリレス走行時における電源システム５内での過電圧の発生を防止できる。

なお、図２で説明したデューティ下限値ＤＴｌｍは、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の溶着時における過電圧発生防止のために必要なものである。したがって、システムメインリレーの両極溶着が発生していない場合には、式（３）よりもデューティ下限値ＤＴｌｍを緩和することによって、バッテリレス走行の走行性能を上昇させることが好ましい。たとえば、直流電圧ＶＬの検出値を用いて、式（４）に従ってデューティ下限値ＤＴｌｍを設定できる。

ＤＴｌｍ＝ＶＬ／ＶＨｌｍ… （４）
したがって、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の電源システムでは、図３に示すようなフローチャートに従って、バッテリレス走行時におけるコンバータ制御を実行することができる。図３の処理は、ＭＧＥＣＵ１４０およびハイブリッドＥＣＵ１５の機能により実現することができる。

図３を参照して、ステップＳ１００では、バッテリ１０の異常有無が判定される。そして、バッテリ異常の発生時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０に処理が進められて、ハイブリッド車両はバッテリレス走行へ移行する。一方、バッテリ異常が発生していない場合（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、バッテリレス走行は不要であるため、以降のステップＳ１１０〜Ｓ１５０はスキップされる。

バッテリレス走行へ移行されると、ステップＳ１２０により、仮に、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の溶着等によって、バッテリ１０が電源ライン１０１に接続されたままの状態となっても、電源システム５内に過電圧が発生しないように、式（３）に従って、コンバータ１１０のデューティ下限値ＤＴｌｍが設定される。

しかしながら、コンバータ１１０の動作を、ＤＴ＞ＤＴＹの範囲に制限すると、バッテリレス走行時における走行性能を十分確保することができないため、ステップＳ１３０により、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の溶着が発生しているかどうかが判定させる。

たとえば、ＭＧＥＣＵ１４０からシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の両方に開放指令を出した上で、ＶＬ一定制御における電圧指令値ＶＬを一時的に低下させた状態とし、かかる状態下での電源ライン１０１の電流有無を検出することによって、ステップＳ１３０による判定は実現できる。あるいは、これ以外の方法によってシステムメインリレーの溶着判定を実行してもよい。

システムメインリレーの両極溶着が検出された場合（Ｓ１３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１５０に処理が進められる。ステップＳ１５０では、ハイブリッド車両のＲｅａｄｙオフ処理を実行して、バッテリレス走行の継続を禁止する。ただし、完全に走行が停止されるまでの期間においても、コンバータ１１０はＶＬ一定制御を行うが、式（３）に従うデューティ下限値ＤＴｌｍによってコンバータ１１０の動作が制限されているため、システムメインリレーの両極が溶着した状態であっても、電源システム５での過電圧発生を防止できる。

一方、システムメインリレーの両極溶着が検出されない場合（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１４０に処理が進められる。ステップＳ１４０では、上記式（４）に従ってデューティ下限値ＤＴｌｍが修正される。すなわち、デューティ下限値ＤＴｌｍが、ステップＳ１２０よりも緩和される。そして、コンバータ１１０の動作がデューティ下限値ＤＴｌｍによって制限された上で、上述の式（１）に従ってデューティＤＴＹが設定されたＶＬ一定制御が行われる。

これにより、システムメインリレーの両極溶着が発生していないことが確認されると、コンバータ１１０のバッテリ側の直流電圧ＶＬを目標電圧に維持するように通常のＶＬ一定制御を適用した上で、バッテリレス走行を継続することができる。これにより、バッテリレス走行の走行性能を拡大できる。

以上説明したように、本発明によれば、バッテリ（蓄電装置）の異常時にバッテリを電源システムから切離したバッテリレス走行を実施する際に、新たな回路要素を追加することなく、電源システム５内に過電圧が上昇しないようにコンバータ１１０の動作を制限することができる。

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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。

５ 電源システム、１０ バッテリ、１５ ハイブリッドＥＣＵ、１７ センサ出力、
１０１ 電源ライン（ＶＬ）、１０２ アースライン、１０３ 電源ライン（ＶＨ）、１１０ コンバータ、１２０，１２２ 電圧センサ、１３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１３１，１３２ インバータ、１４０ ＭＧＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｔｌｍ デューティ下限値、ＤＴＹ デューティ（コンバータ）、ＥＮＧ エンジン、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＳＤ 動力分割機構、ＰＷＭＣ，ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２ スイッチング制御信号、Ｑ１〜Ｑ８ 電力用半導体スイッチング素子、ＳＢ 補機バッテリ、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー、Ｖｂ 端子間電圧（バッテリ）、ＶＨ 直流電圧（モータ動作電圧）、ＶＨｌｍ 制御上限値、ＶＬ 直流電圧、ＶＬ♯ 電圧指令値。

Claims (1)

1. 車両走行パワーを発生する電動機およびエンジンを搭載したハイブリッド車両の電源システムであって、
   蓄電装置と、
   第１の電力線に接続された第１のキャパシタと、
   前記蓄電装置と前記第１の電力線との間に介挿接続された開閉装置と、
   第２の電力線に接続された第２のキャパシタと、
   前記第２の電力線および前記電動機の間で双方向の電力変換を実行するインバータと、
   前記第１および前記第２の電力線の間で双方向の直流電圧変換を行うことによって、前記第１の電力線の第１の電圧に対する前記第２の電力線の第２の電圧の比である直流電圧を制御するように構成されたコンバータと、
   前記ハイブリッド車両の走行中における前記蓄電装置の異常発生時に前記開閉装置の開放を指示するとともに、前記第１の電圧の目標電圧に対する前記第２の電圧の検出値の比に基づいて前記直流電圧変換比を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記直流電圧変換比が、前記第１の電圧の制御上限値および検出値の一方に対する前記第２の電圧の制御上限値の比を超えないように、前記コンバータの動作を制限する、ハイブリッド車両の電源システム。

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