JP2008201262A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの使用形態に応じて蓄電部の劣化を抑制することが可能な外部充電可能なハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ＨＶ−ＥＣＵは、直近になされた外部充電（前回の外部充電）からの経過時間である非外部充電時間Ｔｃｕｍを継続的に積算する。そして、イグニッションオンが与えられると、格納するマップを参照し、その時点の非外部充電時間Ｔｃｕｍに対応するＳＯＣ制御中心値を取得する。そして、取得したＳＯＣ制御中心値に基づいて、ＨＶ走行モードにおける蓄電部の充放電管理を実行する。ＳＯＣ制御中心値は、非外部充電時間Ｔｃｕｍが所定のしきい値Ｔａを超過すると、ＳＯＣ制御中心値は制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）になるまで増加する。
【選択図】図８

Description

この発明は、搭載する蓄電部を外部電源により充電可能なハイブリッド車両に関し、特にユーザの使用形態に応じて、蓄電部の充電状態値を最適に管理するための技術に関する。

近年、環境問題を考慮して、エンジンとモータとを効率的に組み合わせて走行するハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両は、充放電可能に構成された蓄電部を搭載し、発進時や加速時などにモータへ電力を供給して駆動力を発生する一方で、下り坂や制動時などに車両の運動エネルギーを電力として回収する。

このようなハイブリッド車両において、商用電源などの外部電源と電気的に接続されて搭載する蓄電部を充電可能な構成が提案されている。このような外部充電可能な車両によれば、通勤や買い物などの比較的短距離の走行において、エンジンを停止状態に保ったまま、予め蓄電部に蓄えた外部電源からの電力を用いて走行することで、総合的な燃料消費効率を向上させることが可能となる。このような走行モードは、ＥＶ（Electric Vehicle）走行モードとも称される。

このＥＶ走行モードによる車両走行によって、蓄電部の充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge）が所定の下限値を下回ると、エンジンの作動が許容される通常のＨＶ（Hybrid Vehicle）走行モードに移行する。このＨＶ走行モードでは、エンジンの作動出力は、走行のための駆動力として用いられるとともに、蓄電部を充電するための発電動作にも用いられる。

このようにＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを切替える構成として、特開平０９−０９８５１３号公報（特許文献１）には、初期電池走行距離を確保し、かつ発電走行（ハイブリッド走行）の走行割合を抑制して、静粛性が高いという利点を十分に得ながら、発電用内燃機関の燃費の悪化を防止して排気ガスの低減を図れるようにしたハイブリッド電気自動車の充放電制御装置が開示されている。
特開平０９−０９８５１３号公報 特開２００３−０４７１０８号公報

外部電源により搭載された蓄電部を充電可能な車両では、上述の特開平０９−０９８５１３号広報（特許文献１）に開示されるハイブリッド電気自動車の充放電制御装置とは異なり、ＨＶ走行モードにおける蓄電部の充電状態値（電池充電率）を相対的に低い値に制御することが好ましい。これは、走行完了後の外部電源による充電時に、可能な限り多くの外部電源からの電力を蓄えられるようにするためである。

しかしながら、車両の使用形態はユーザによって一様ではない。すなわち、比較的短距離走行を主体とするユーザもいれば、比較的長距離走行を主体とするユーザもおり、ユーザ毎に外部電源による充電操作が実行される度合（すなわち、実行頻度）も異なったものとなる。

この結果、外部電源による充電があまり頻繁に実行されないハイブリッド車両では、蓄電部の充電状態値が相対的に低い値に維持される期間が長くなる。このように低充電状態が長時間継続することは、蓄電部の劣化の観点から好ましくない。

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、その目的は、ユーザの使用形態に応じて蓄電部の劣化を抑制することが可能な外部充電可能なハイブリッド車両を提供することである。

この発明のある局面に従うハイブリッド車両は、燃料の燃焼により作動する内燃機関と、内燃機関の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電手段と、発電手段からの電力により充電される蓄電部と、発電手段および蓄電部の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する駆動力発生手段と、外部電源と電気的に接続され、蓄電部を外部電源により充電する外部充電手段と、運転者要求に応じて発生させる車両駆動力を制御するとともに、蓄電部で充放電される電力を制御する制御部とを備える。そして、制御部は、蓄電部の充電状態値が所定値を下回るまでは第１走行モードに従って制御を行うとともに、充電状態値が所定値を下回ると第２走行モードに移行し、第１走行モードでは、発電手段による蓄電部の充電が制限される一方で、第２走行モードでは、充電状態値が制御中心値を中心とする所定の範囲内に維持されるように発電手段による蓄電部の充電が許容される。さらに、制御部は、外部充電手段による蓄電部の充電が実行される度合である外部充電実行度合に応じて、制御中心値を変更する制御中心値変更手段を含む。

この局面に従うハイブリッド車両によれば、発電手段による蓄電部の充電が許容される第２走行モードへの移行後における蓄電部の充電状態値が維持される範囲を規定する制御中心値が外部充電実行度合に応じて変更される。これにより、外部充電手段による蓄電部の充電が実行される度合が小さいことに起因して蓄電部の充電状態値が低い値に維持されてしまうことを回避し、蓄電部の劣化を抑制することができる。

好ましくは、制御部は、蓄電部を充電するために必要な電力を蓄電部の充電状態値に対応付けて規定した充電電力要求特性に従って、蓄電部で充放電される電力を制御し、制御中心値変更手段は、充電電力要求特性を変化させることにより制御中心値を変更する。

好ましくは、制御中心値変更手段は、外部充電実行度合が小さくなるに従って、制御中心値を増加させる。

好ましくは、制御中心値変更手段は、直近になされた外部電源による蓄電部の充電が実行されてからの経過期間および走行距離の少なくとも一方に基づいて、外部充電実行度合を判断する。

好ましくは、制御中心値変更手段は、経過期間および走行距離の少なくとも一方が対応する所定のしきい値を超えていれば、制御中心値を変更する。

好ましくは、制御部は、蓄電部において許容される充放電電力の最大値を蓄電部の充電状態値に対応付けて規定した許容充放電電力特性の範囲内で、蓄電部で充放電される電力を制御し、許容充放電電力特性は、制御中心値変更手段によって変更される制御中心値に応じて変化する。

好ましくは、この局面に従うハイブリッド車両は、蓄電部と駆動力発生手段との間に配置され、蓄電部と駆動力発生手段との間で電圧変換を行う電圧変換部をさらに備え、制御部は、少なくとも１つの制御要素を含み、電圧変換部での電圧変換動作を制御する制御系をさらに含み、制御系に含まれる少なくとも１つの制御要素の特性値は、制御中心値変更手段によって変更される制御中心値に応じて変化する。

好ましくは、この局面に従うハイブリッド車両は、蓄電部の充電状態値を監視し、充電状態値が所定の基準範囲外にあれば、蓄電部の異常を示す信号を出力する蓄電部監視手段をさらに備え、蓄電部監視手段で用いられる基準範囲は、制御中心値変更手段によって変更される制御中心値に応じて変化する。

好ましくは、制御中心値変更手段は、外部入力される選択指令に応じて、有効化または無効化される。

この発明によれば、ユーザの使用形態に応じて蓄電部の劣化を抑制することが可能な外部充電可能なハイブリッド車両を実現できる。

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、図中の同一または相当部分については、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は、この発明の実施の形態１に従うハイブリッド車両１００に搭載された蓄電部を外部電源により充電するときの全体構成図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態１に従うハイブリッド車両１００（以下、単に「車両１００」とも記す）は、後述するように内燃機関（エンジン）とモータジェネレータとを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。さらに、車両１００は、このモータジェネレータに電力を供給するための蓄電部を搭載する。この蓄電部は、車両１００のシステム起動状態（以下、「ＩＧオン状態」とも記す）において、内燃機関の作動より生じる動力を受けて充電可能であるとともに、車両１００のシステム停止中（以下、「ＩＧオフ状態」とも記す）において、コネクタ部２００を介して外部電源と電気的に接続されて充電可能である。以下の説明では、車両１００の走行中における蓄電部の充電動作と区別するために、外部電源による蓄電部の充電を「外部充電」とも記す。

コネクタ部２００は、外部電源の一例である商用電源を車両１００に供給するための連結機構を構成し、キャブタイヤケーブルなどからなる電力線ＡＣＬを介して充電ステーション３００と接続される。そして、コネクタ部２００は、外部充電時に車両１００と連結され、外部電源の一例である商用電源と車両１００とを電気的に接続する。一方、車両１００には、コネクタ部２００と連結され、商用電源を受入れるためのコネクタ受入部（図示しない）が設けられる。

充電ステーション３００は、外部電源線ＰＳＬを介して住宅３０２に供給される商用電源を取り出して、コネクタ部２００へ供給する。充電ステーション３００は、コネクタ部２００の収納機構やコネクタ部２００と繋がる電力線ＡＣＬの巻取機構（いずれも図示しない）を備えていてもよい。さらに、充電ステーション３００には、使用者に対するセキュリティ機構や課金機構などを備えてもよい。

なお、コネクタ部２００を介して車両１００に供給される外部電源は、住宅３０２の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力などであってもよい。

図２は、この発明の実施の形態１に従うハイブリッド車両１００の概略構成図である。
図２を参照して、車両１００は、内燃機関３６と、動力分割機構３８と、第１モータジェネレータ３４−１と、第２モータジェネレータ３４−２と、第１インバータ（ＩＮＶ１）３０−１と、第２インバータ（ＩＮＶ２）３０−２と、コンバータ（ＣＯＮＶ）８と、蓄電部６と、電池ＥＣＵ４と、ＨＶ−ＥＣＵ２とを備える。以下の説明では、第１モータジェネレータ３４−１および第２モータジェネレータ３４−２を、それぞれＭＧ１およびＭＧ２と記すこともある。

内燃機関３６は、ガソリンや軽油などの燃料の燃焼によって作動する。内燃機関３６の作動によって生じる動力は、内燃機関３６の出力軸（クランク軸）と機械的に接続された動力分割機構３８へ伝達される。

動力分割機構３８は、内燃機関３６、モータジェネレータ３４−１およびモータジェネレータ３４−２と機械的に接続され、それぞれの間で動力の合成および分配を行う機構である。一例として、動力分割機構３８は、プラネタリーキャリア、サンギヤ、リングギヤの３要素からなる遊星歯車機構からなり、それぞれの要素に内燃機関３６、モータジェネレータ３４−１およびモータジェネレータ３４−２が連結される。そして、内燃機関３６で発生した動力の一部は、モータジェネレータ３４−２からの動力と合成されて駆動輪３２へ伝達されるとともに、その動力の残部は、モータジェネレータ３４−１へ伝達されてモータジェネレータ３４−１によって電力に変換される。

なお、駆動輪３２の回転軸に近接して車速検出部１６が設けられ、駆動輪３２の回転速度、すなわち車両１００の車速ＳＰが検出される。

モータジェネレータ３４−１は、内燃機関３６の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電機（ジェネレータ）として作用し、動力分割機構３８を介して伝達される回転駆動力を受けて発電する。

一方、モータジェネレータ３４−２は、モータジェネレータ３４−１で発電された電力および蓄電部６からの電力の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する電動機（モータ）として作用する。モータジェネレータ３４−１で発生した回転駆動力は、動力分割機構３８で内燃機関３６の回転駆動力と合成されて駆動輪３２に与えられる。なお、モータジェネレータ３４−２は、運転者のブレーキ操作などの車両制動時において、発電機（ジェネレータ）としても作用し、車両１００の運動エネルギーを電力エネルギーとして蓄電部６へ回生することもできる。

モータジェネレータ３４−１および３４−２は、一例として、永久磁石が埋設されたロータを含む永久磁石型の三相交流同期回転機からなる。また、モータジェネレータ３４−１および３４−２のステータは、それぞれＹ（スター）結線された３相分のステータコイルを含む。外部充電時には、それぞれのステータコイルの結合点、すなわち中性点Ｎ１およびＮ２に電力線ＡＣＬを構成するそれぞれ正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎを介して、外部電源が供給される。

インバータ３０−１および３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２と電気的に接続されるともに、コンバータ８に対して並列接続される。そして、インバータ３０−１および３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受される電力を制御する。一例として、インバータ３０−１および３０−２は、それぞれ三相分のアーム回路を含むブリッジ回路で構成され、それぞれの電力変換動作は、後述するＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２により制御される。なお、インバータ３０−１およびモータジェネレータ３４−１が「発電手段」を実現し、インバータ３０−２およびモータジェネレータ３４−２が「駆動力発生手段」を実現する。

また、外部充電時において、インバータ３０−１および３０−２は互いに連携動作することで、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２の中性点Ｎ１およびＮ２に供給される外部電源（単相交流）を直流電力に変換し、蓄電部６を充電する。

図３は、インバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の概略構成図である。

図３を参照して、インバータ３０−１は、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相アーム回路を構成するトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ、トランジスタＱ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ、トランジスタＱ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎを含み、各アーム回路は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続される。そして、各アーム回路におけるトランジスタ間の接続点Ｎ１Ｕ，Ｎ１Ｖ，Ｎ１Ｗがモータジェネレータ３４−１の対応するステータコイル（図示しない）に接続され、モータジェネレータ３４−１へ対応する相電圧が供給される。なお、トランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎは、一例として、ＩＧＢＴ（Insulated Gated Bipolar Transistor）などのスイッチング素子からなる。

さらに、インバータ３０−１は、ダイオードＤ１Ｕｐ，Ｄ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｐ，Ｄ１Ｗｎを含み、各ダイオードは、同じ符号を有するトランジスタのエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、対応のトランジスタに並列接続される。

車両１００の走行時において、インバータ３０−１では、スイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、各トランジスタがスイッチング動作することで、直流電力と交流電力との電力変換動作が実現される。より具体的には、主正母線ＭＰＬに接続された上アーム側（正側）のトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｗｐと、主負母線ＭＮＬに接続された下アーム側（負側）のトランジスタＱ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｎとのうち、上アーム側および下アーム側からそれぞれ１個ずつ順次選択され、当該選択された２個のトランジスタがオン状態に駆動される。なお、同一のアーム回路を構成する２個のトランジスタが同時に選択されることはない。

このように選択されるトランジスタの組合せは、６通り存在する。さらに、各トランジスタが導通される期間（デューティ比）および位相（タイミング）を調整することで、電力変換量および電力変換方向（直流電力から交流電力、もしくは交流電力から直流電力）が制御される。

インバータ３０−２は、インバータ３０−１と同様に、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相アーム回路を構成するトランジスタＱ２Ｕｐ，Ｑ２Ｕｎ、トランジスタＱ２Ｖｐ，Ｑ２Ｖｎ、トランジスタＱ２Ｗｐ，Ｑ２Ｗｎを含む。そして、各アーム回路におけるトランジスタ間の接続点Ｎ２Ｕ，Ｎ２Ｖ，Ｎ２Ｗがモータジェネレータ３４−２の対応するステータコイル（図示しない）に接続され、モータジェネレータ３４−２へ対応する相電圧が供給される。また、インバータ３０−２は、ダイオードＤ２Ｕｐ，Ｄ２Ｕｎ，Ｄ２Ｖｐ，Ｄ２Ｖｎ，Ｄ２Ｗｐ，Ｄ２Ｗｎを含む。電力変換動作については、上述のインバータ３０−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

次に、外部充電時のインバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の動作について説明する。

外部電源により蓄電部６を充電する場合には、インバータ３０−１，３０−２は、上述した通常のスイッチング動作とは異なる「零電圧モード」で動作する。「零電圧モード」は、上アーム側および下アーム側の各々において、３個のトランジスタを一括してスイッチング（オンまたはオフ）させるモードである。この動作モードでは、上アーム側の３個のスイッチング素子は、いずれも同じスイッチング状態（すべてオン、または、すべてオフ）となり、また、下アーム側の３個のトランジスタについてもいずれも同じスイッチング状態となる。

図４は、零電圧モードにおけるインバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の零相等価回路である。

図４を参照して、インバータ３０−１，３０−２が上述のような零電圧モードで動作する場合には、インバータ３０−１における上アーム側の３個のトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１ＷｐおよびダイオードＤ１Ｕｐ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｗｐは、上アームＡＲＭ１ｐとしてまとめて示され、インバータ３０−１における下アーム側の３個のトランジスタＱ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１ＷｎおよびダイオードＤ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｎは、下アームＡＲＭ１ｎとしてまとめて示される。同様に、インバータ３０−２における上アーム側の３個のトランジスタおよびダイオードは上アームＡＲＭ２ｐとしてまとめて示され、インバータ３０−２における下アーム側の３個のトランジスタおよびダイオードは下アームＡＲＭ２ｎとしてまとめて示されている。

すなわち、各アームＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｐ，ＡＲＭ２ｎは、それぞれ３個のトランジスタをまとめたトランジスタＱと、３個のダイオードをまとめたダイオードＤとを含む。したがって、この零相等価回路は、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を単相交流電力へ変換可能であるとともに、正供給線ＡＣＬｐ，負供給線ＡＣＬｎを介して中性点Ｎ１，Ｎ２に入力される単相交流電力を直流電力へ変換可能な単相インバータとみることができる。

そこで、インバータ３０−１，３０−２が単相インバータとして動作するようにスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を連携して制御することによって、外部電源から供給される単相交流電力から蓄電部６を充電するための直流電力を生成し、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬへ供給できる。

再度、図２を参照して、コンバータ８は、蓄電部６とインバータ３０−１，３０−２との間に配置され、蓄電部６とインバータ３０−１，３０−２との間で電圧変換動作を行うための電圧変換部である。より具体的には、コンバータ８は、蓄電部６の放電電力（出力電力）を昇圧した後にインバータ３０−１，３０−２へ供給可能である一方、インバータ３０−１，３０−２から供給される回生電力を降圧した後にそれぞれ蓄電部６へ供給可能である。また、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に接続された電圧検出部１２が、両線間に現れる電圧値Ｖｈを検出する。

なお、コンバータ８は、モータジェネレータ３４−１，３４−２への供給電圧を高くすることで、モータジェネレータ３４−１，３４−２の運転範囲（回転数範囲）を拡大させるために設けられたものであり、モータジェネレータ３４−１，３４−２の運転範囲や蓄電部６の出力電圧によっては、コンバータ８を省略した構成を採用してもよい。

また、コンバータ８は、一例として、スイッチング素子によるスイッチング（回路開閉）によって昇圧動作および降圧動作のいずれもが可能な「チョッパ」型の昇降圧回路で構成される。そして、このような電圧変換動作は、それぞれ後述するＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＣにより制御される。

図５は、コンバータ８の概略構成図である。
図５を参照して、コンバータ８を構成する昇降圧回路８ａは、直列接続された２個のトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂを含み、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂの一端は、配線ＬＮ１Ａを介して主正母線ＭＰＬに接続されるとともに、その他端は、主負母線ＭＮＬと負線ＮＬとを共通接続する配線ＬＮ１Ｃに接続される。また、トランジスタＱ１ＡとトランジスタＱ１Ｂとの接続点は、インダクタＬ１および配線ＬＮ１Ｂを介して正線ＰＬに接続される。さらに、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂのコレクタ−エミッタ間には、それぞれのエミッタ側からコレクタ側への電流を許容するダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂが並列接続される。

また、正線ＰＬと負線ＮＬとの線間には、蓄電部６とコンバータ８との間で授受される電力に含まれる交流成分を低減するための平滑コンデンサＣ１が接続される。さらに、平滑コンデンサＣ１は、蓄電部６とコンバータ８が電気的に接続された瞬間に生じる突入電流を吸収し、当該突入電流によるトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１ＢやダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂなどの破損を防止する効果も発揮する。

スイッチング指令ＰＷＣに応じて、トランジスタＱ１ＡおよびＱ１Ｂがスイッチング動作を行うことで、昇圧動作および降圧動作が実現される。昇圧動作時には、トランジスタＱ１Ｂがオン状態に維持されるとともに、トランジスタＱ１Ａが所定のデューティ比でスイッチング動作する。このトランジスタＱ１Ａのスイッチング動作によって、インダクタＬ１では電磁エネルギーの蓄積および放出が繰返され、当該電磁エネルギーに相当する電圧が主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬ側へ重畳されて出力される。一方、降圧動作時には、トランジスタＱ１Ａがオフ状態に維持されるとともに、トランジスタＱ１Ｂが所定のデューティ比でスイッチング動作する。このスイッチング動作によって、トランジスタＱ１Ｂには、そのデューティ比に応じた期間だけ電流が流れるようになるので、当該デューティ比に応じて降圧された電圧が正線ＰＬ，負線ＮＬ側へ出力される。

再度、図２を参照して、蓄電部６は、充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、正線ＰＬおよび負線ＮＬを介してコンバータ８と電気的に接続される。蓄電部６は、一例として、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池、もしくは電気二重層キャパシタで構成される。

車両走行時において、蓄電部６は、モータジェネレータ３４−１で発電された電力により充電されるとともに、蓄えた電力をモータジェネレータ３４−２へ放電して駆動力を発生させる。また、外部充電時において、蓄電部６は、外部電源（ここでは、商用電源）によって充電される。

なお、図２には、蓄電部６を１個だけ搭載するハイブリッド車両を例示するが、蓄電部６の数は１個には限定されない。車両１００に要求される走行性能などに応じて、複数個の蓄電部を搭載するような構成を採用してもよい。このとき、各蓄電部に対応させて、同数のコンバータ８を搭載する構成が好ましい。

また、正線ＰＬに介挿された電流検出部１０が蓄電部６とコンバータ８との間で授受される電流値Ｉｂを検出し、正線ＰＬと負線ＮＬとの線間に接続された電圧検出部１２が蓄電部６の充電または放電に係る電圧値Ｖｂを検出する、さらに、蓄電部６を構成する電池セルに近接して、温度検出部１４が配置され、蓄電部６の温度Ｔｂを検出する。なお、温度検出部１４は、蓄電部６を構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子による検出値から得られる代表値を出力するように構成してもよい。

コネクタ受入部４０は、外部充電時にコネクタ部２００と連結され、供給される外部電源を車両１００の内部に受入れる部位であり、コネクタ部２００が車両１００の外装面と連通できるように形成される。そして、コネクタ受入部４０は、モータジェネレータ３４−１，３４−２の中性点Ｎ１，Ｎ２と電気的に接続され、コネクタ部２００がコネクタ受入部４０と連結されることで、正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎを介して供給される外部電源を中性点Ｎ１，Ｎ２へ導く供給路を形成する。

さらに、コネクタ受入部４０には、コネクタ部２００とコネクタ受入部４０との連結を監視する監視ユニット４２が設けられる。監視ユニット４２は、コネクタ受入部４０を貫通する端子部を有し、コネクタ部２００がコネクタ受入部４０と連結されると、コネクタ部２００からのコネクタ信号ＣＮＣＴを検知する。なお、コネクタ信号ＣＮＣＴは、充電ステーション３００（図１）に設けた通信ユニット（図示しない）から発せられるようにしてもよい。

車両１００を構成する各部位は、ＨＶ−ＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４の連携制御によって実現される。ＨＶ−ＥＣＵ２と電池ＥＣＵ４とは、互いに通信線を介して接続され、各種情報や信号の授受が可能となっている。

電池ＥＣＵ４は、主として、蓄電部６の充電状態の管理や異常検出を司る制御装置であり、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部とを含むマクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、電池ＥＣＵ４は、温度検出部１４で検出される温度Ｔｂ、電圧検出部１２で検出される電圧値Ｖｂ、および電流検出部１０で検出される電流値Ｉｂに基づいて、蓄電部６の充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge；以下「ＳＯＣ」と記す）を算出する。充電状態値（ＳＯＣ）とは、蓄電部６の満充電状態を基準にしたときの充電量（残存電荷量）を示すものであり、一例として、満充電容量に対する現在の充電量の比率（０〜１００％）で表される。

さらに、電池ＥＣＵ４は、算出したＳＯＣをＨＶ−ＥＣＵ２へ伝送するとともに、蓄電部６のＳＯＣが所定の基準範囲であるか否かを常時監視する。そして、蓄電部６のＳＯＣが基準範囲外（過放電側もしくは過充電側）にあれば、蓄電部６が異常であると判断し、蓄電部６の異常を示す信号（ダイアグコード）を出力する。このダイアグコードは、車両１００に搭載されるメンテナンス用の経歴記憶装置（図示しない）などに格納されるとともに、ユーザに対する視覚的表示にも用いられる。

ＨＶ−ＥＣＵ２は、車両１００の走行時において、運転者要求に応じた車両駆動力を発生させるために、内燃機関３６、コンバータ８、インバータ３０−１，３０−２、およびモータジェネレータ３４−１，３４−２を制御するための制御装置であり、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部とを含むマクロコンピュータを主体として構成される。この車両駆動力の制御に加えて、ＨＶ−ＥＣＵ２は、蓄電部６で充放電される電力をも制御する。

特に本実施の形態１に従う車両１００は、外部充電可能なハイブリッド車両であり、ＨＶ−ＥＣＵ２は、ＥＶ（Electric Vehicle）走行モードと、ＨＶ（Hybrid Vehicle）走行モードとを順次切替えて制御を行う。すなわち、運転者の操作によってイグニッションオン指令（図示しない）が与えられると、ＨＶ−ＥＣＵ２は、蓄電部６のＳＯＣが所定値を下回るまでの間、主としてモータジェネレータ３４−２からの駆動力のみで走行するように制御する（ＥＶ走行モード）。

このＥＶ走行モードでは、内燃機関３６の動力を受けたモータジェネレータ３４−１での発電動作は行われず、モータジェネレータ３４−１による蓄電部６の充電は制限される。なお、ＥＶ走行モードは、内燃機関３６を停止状態に維持して燃料消費効率を向上させることを目的としているが、運転者から急加速などの駆動力要求が与えられた場合、触媒暖機時や空調要求などの駆動力要求とは無関係な要求が与えられた場合、およびその他の条件が成立した場合などにおいては、内燃機関３６は始動される。

このようにＥＶ走行モードにおいては、モータジェネレータ３４−１による蓄電部６の充電が制限されるため、モータジェネレータ３４−２の回生動作によって蓄電部６が充電される場合があるとしても、蓄電部６のＳＯＣは必然的に低下する。その結果、蓄電部６のＳＯＣが所定値を下回ると、ＨＶ−ＥＣＵ２は、モータジェネレータ３４−１による蓄電部６の充電が許容されるＨＶ走行モードに移行する。

ＨＶ走行モードへ移行すると、蓄電部６のＳＯＣが所定の制御中心値を中心とする所定の範囲内に維持されるように、モータジェネレータ３４−１による発電電力が制御される。このモータジェネレータ３４−１での発電動作に応じて、内燃機関３６も作動を開始する。なお、内燃機関３６の作動によって生じる動力の一部は、車両１００の駆動力としても用いられる。

そして、ＨＶ走行モードでは、ＨＶ−ＥＣＵ６は、総合的な燃料消費効率が最適化されるように、各センサからの信号、走行状況、アクセル開度（いずれも図示しない）などに基づいて、内燃機関３６の回転数、モータジェネレータ３４−１の発電量、およびモータジェネレータ３４−２のトルクについての目標値を決定する。

この各目標値の決定にあたって、蓄電部６のＳＯＣについても考慮され、蓄電部６のＳＯＣが所定の制御中心値を中心とする所定の範囲内に維持されるように、蓄電部６で充放電される電力が管理される。すなわち、内燃機関３６からの動力の一部を受けてモータジェネレータ３４−１が発電する発電電力と、モータジェネレータ３４−２が駆動力の発生に使用する消費電力との差が蓄電部６での充放電電力に相当するため、蓄電部６のＳＯＣの大きさに応じて、モータジェネレータ３４−１での発電量、およびモータジェネレータ３４−２での消費電力が決定される。なお、蓄電部６の充放電電力は、車両１００の走行状況に応じても影響を受けるので、蓄電部６のＳＯＣを維持する「所定の範囲」が明確に規定されているとは限らない。

上述したように、本実施の形態においては、蓄電部６を充電する（ＳＯＣを高める）構成として、（１）内燃機関６の動力を受けたモータジェネレータ３４−１による発電動作、（２）外部電源による蓄電部６への電力供給、（３）モータジェネレータ３４−２による回生動作、という３つの電力供給形態を含む。また、蓄電部６が放電される（ＳＯＣが低下する）構成として、（１）モータジェネレータ３４−２による駆動力の発生、という電力消費形態を含む。しかしながら、本発明は、本実施の形態に限られず、搭載する蓄電部を充電する構成および蓄電部からの放電電力を消費する構成を含み、かつ蓄電部のＳＯＣが制御中心値を中心とする所定の範囲内に維持されるように蓄電部での充放電電力が制御される、外部充電可能なハイブリッド車両であれば、いずれの構成であっても適用可能である。

図６は、ハイブリッド車両の走行に伴う蓄電部のＳＯＣの時間的な変化を示す図である。図６（ａ）は、外部充電機能を備えないハイブリッド車両における一例を示す。図６（ｂ）は、本実施の形態１に従う車両１００において本来の使用がなされる場合を示す。図６（ｃ）は、本実施の形態１に従う車両１００に対する外部充電の実行頻度が低い場合を示す。

図６（ａ）を参照して、外部充電機能を備えないハイブリッド車両では、蓄電部におけるＳＯＣ上限値とＳＯＣ下限値との略中間に制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）が設定される。そして、ＩＧオン（車両走行）期間において、蓄電部のＳＯＣがこの制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）を中心とする所定に範囲内に維持されるように、蓄電部で充放電される電力が制御される。

一方、図６（ｂ）を参照して、本実施の形態１に従う車両１００において外部充電が頻繁に実行される場合には、ＩＧオフの期間中において、蓄電部６はＳＯＣ上限値の近傍まで充電される。イグニッションオン指令が与えられて車両１００の走行が開始される（時刻ｔ１）と、車両１００はＥＶ走行モードで走行する。このＥＶ走行モードの継続によって、蓄電部６のＳＯＣがＳＯＣ下限値を下回る（時刻ｔ２）と、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに移行し、内燃機関３６（図２）が作動を開始し、モータジェネレータ３４−１で発電された電力によって蓄電部６は充電される。そのため、蓄電部６のＳＯＣは増加し始める。ここで、次回の外部充電に備えて、ＨＶ走行モードにおける制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）は、図６（ａ）における制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）に比較して低いに設定される。すなわち、ＨＶ走行モードにおける蓄電部６のＳＯＣは、相対的にＳＯＣ下限値に近い値となっている。

車両１００の走行が完了すると、ユーザがコネクタ部２００（図１，図２）を車両１００に連結することで、外部充電が開始される（時刻ｔ３）。これにより、蓄電部６のＳＯＣは増加し始める。

なお、車両１００の想定される使用形態としては通勤などが考えられる。車両１００が通勤に使用される場合には、勤務先からの帰宅後に車両１００に対する外部充電が開始されることが多いと考えられる。このような使用形態では、次の日の朝まで連続して蓄電部６を外部充電できるので、蓄電部６をほぼ満充電の状態にすることができる。そのため、このような使用形態では、図６（ｂ）に示すようなＳＯＣ変化が毎日繰返されることになる。

一方、車両１００の走行完了後において外部充電がなされないと、蓄電部６のＳＯＣは相対的に低い値に長時間維持されてしまう。すなわち、図６（ｃ）に示すように、イグニッションオン指令が与えられた時点（時刻ｔ１）において、蓄電部６のＳＯＣは相対的に低い値となっており、比較的短時間にＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへ移行する。ＨＶ走行モードにおいても、相対的に低い制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）が設定されたままであるので、蓄電部６のＳＯＣはＳＯＣ下限値に近い値を維持する。

一般的に、二次電池や電気二重層キャパシタでは、そのＳＯＣがＳＯＣ上限値もしくはＳＯＣ下限値に近い状態が長時間継続することは劣化の観点から好ましくない。蓄電部６に対する外部充電の頻度が低い場合には、このような劣化の観点から好ましくない状態が継続していると判断されるため、これに対応することが必要である。

そこで、本実施の形態１に従うＨＶ−ＥＣＵ２は、蓄電部６の外部充電が実行される度合（以下、「外部充電実行度合」とも記す）を監視するとともに、外部充電実行度合に応じてＨＶ走行モードにおける制御中心値を変更する。なお、本明細書における「外部充電実行度合」は、外部充電が実行される間隔（時間間隔または走行距離間隔）、および所定期間または所定走行距離の間に外部充電が実行される回数、のいずれの概念をも含む用語である。

図７は、ＳＯＣ制御中心値を制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）から制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）へステップ的に変化させた場合における蓄電部６のＳＯＣの時間的変化を示す図である。

図７を参照して、たとえば、イグニッションオフ指令が与えられてＩＧオフ状態になってから次回のＩＧオン状態になるまでの期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ６）、すなわち外部充電がなされるべき期間において、外部充電が実行されなければ、ＨＶ走行モードにおけるＳＯＣ制御中心値を制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）から制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）へステップ的に変化させた場合を想定する。この場合には、前回の走行で制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）の近傍に維持されていた蓄電部６のＳＯＣを制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）まで急激に上昇させるための充電動作が実行される。そのため、時刻ｔ６以降のＨＶ走行モードでは、内燃機関３６の動力を用いた充電動作が積極的に実行され、燃料消費率が悪化し得る。

そこで、本実施の形態１に従う車両１００では、外部充電が実行される度合に応じて、ＳＯＣ制御中心値を連続的に変化させる。より具体的には、外部充電実行度合が低くなるに従って、ＳＯＣ制御中心値を増加させる。ここで、外部充電実行度合の判断には、様々な方法を用いることができるが、一例として、直近になされた外部充電（前回の外部充電）からの経過時間もしくは走行距離に基づいて外部充電実行度合が決定される。

以下では、主として経過時間に基づいて外部充電実行度合を決定する構成について説明し、直近になされた外部充電からの経過時間を「非外部充電期間」とも記す。

図８は、非外部充電期間Ｔｃｕｍに対するＳＯＣ制御中心値の変化を示す図である。
図８を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ２は、非外部充電期間Ｔｃｕｍを継続的に積算するとともに、図８に示すＳＯＣ制御中心値をマップ形式で格納する。そして、イグニッションオンが与えられると、格納するマップを参照し、その時点の非外部充電期間Ｔｃｕｍに対応するＳＯＣ制御中心値を取得する。そして、取得したＳＯＣ制御中心値に基づいて、ＨＶ走行モードにおける蓄電部６の充放電管理を実行する。

この非外部充電期間Ｔｃｕｍに対するＳＯＣ制御中心値の変化特性に示すように、非外部充電期間Ｔｃｕｍが所定のしきい値Ｔａを超過するまでは、ＳＯＣ制御中心値は制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）に維持される。このしきい値Ｔａは、ユーザが外部充電を行う頻度や、蓄電部６の劣化影響などを考慮して決定され、たとえば「３０日」に設定される。そして、非外部充電期間Ｔｃｕｍが所定のしきい値Ｔａを超過すると、ＳＯＣ制御中心値は制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）になるまで増加する。

また、非外部充電期間Ｔｃｕｍは、外部充電が実行されるとリセットされるため、ＳＯＣ制御中心値も外部充電が実行されると制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）に更新される。

以下、上述の外部充電実行度合に応じてＨＶ走行モードにおけるＳＯＣ制御中心値の変更を行うための制御構造について説明する。

図９は、この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵ２における制御構造を示すブロック図である。

図９を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ２における制御構造は、充電判定部２０２と、基準パルス発振部２０４と、積算部２０６と、制御中心値設定部２０８と、選択部２１０と、出力管理部２１２と、駆動力配分部２１４と、ＭＧ１制御部２１６と、ＭＧ２制御部２１８と、許容充放電電力設定部２２０とを含む。

充電判定部２０２は、コネクタ部２００とコネクタ受入部４０との連結時に監視ユニット４２によって検出されるコネクタ信号ＣＮＣＴに基づいて、外部充電の実行を判定する。この充電判定部２０２によって外部充電の実行が判定されると、積算部２０６へリセット信号ＲＥＳＥＴが与えられる。積算部２０６は、充電判定部２０２からリセット信号ＲＥＳＥＴを与えられると、当該時点以前の積算値をリセットし、基準パルス発振部２０４から所定の単位時間毎に発せられるパルスの数の積算を開始する。そして、積算部２０６は、その積算値に単位時間を乗じたものを非外部充電期間Ｔｃｕｍとして制御中心値設定部２０８へ出力する。すなわち、積算部２０６は、直近になされた外部充電の実施からの経過時間を積算する。なお、積算部２０６でのパルス積算は、車両１００の状態（ＩＧオン／ＩＧオフ）にかかわらず継続される。

制御中心値設定部２０８には、非外部充電期間Ｔｃｕｍに対応付けてＳＯＣ制御中心値が格納されており、積算部２０６から非外部充電期間Ｔｃｕｍが出力されると、当該ＳＯＣ制御中心値に対応するＳＯＣ制御中心値が読み出され、選択部２１０へ出力される。

選択部２１０は、ユーザによるＳＯＣ制御中心値の変更に係る処理の有効化または無効化の選択を実現するものである。すなわち、図２に示すように、本実施の形態１に従う車両１００では、運転者などによって操作される選択ボタン２４が配置され、選択ボタン２４の状態によって、ＳＯＣ制御中心値の変更の有効化または無効化が選択指示される。選択部２１０は、選択ボタン２４を操作することによって生じる選択指令に応答して、制御中心値設定部２０８から与えられるＳＯＣ制御中心値、制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）、および制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）のうち、いずれか１つを制御中心値ＳＯＣＣとして、出力管理部２１２へ出力する。

この選択ボタン２４を用いて、ユーザが外部充電機能を積極的に使用する意思をもつ場合には、ユーザはＳＯＣ制御中心値の変更を無効化し、制御中心値ＳＯＣＣを制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）に固定させることができる。また、ユーザが外部充電機能を全く使用しない意思をもつ場合には、ユーザは制御中心値ＳＯＣＣを制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）に固定させることもできる。

出力管理部２１２は、運転者の操作によるイグニッションオン指令が与えられると、まずＥＶ走行モードに設定され、運転者要求に応じた電力目標値を決定し、駆動力配分部２１４へ与える。そして、駆動力配分部２１４で当該電力目標値に応じたモータジェネレータ３４−２に対するＭＧ２トルク目標値が算出され、当該トルク目標値に従って、ＭＧ２制御部２１８でインバータ３０−１を制御するためのスイッチング指令ＰＷＭ１が生成される。

ＥＶ走行モードの実行中に蓄電部６のＳＯＣがＳＯＣ下限値を下回ると、出力管理部２１２は、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに移行する。そして、出力管理部２１２は、蓄電部６のＳＯＣが制御中心値ＳＯＣＣを中心とする所定の範囲内に維持されるように、蓄電部６で充放電される電力に相当する電力目標値を決定し、駆動力配分部２１４へ与える。なお、ここでの制御中心値ＳＯＣＣは、運転者の操作によってイグニッションオン指令が与えられた時点に制御中心値設定部２０８から出力されていた値が採用される。

また、出力管理部２１２は、許容充放電電力設定部２２０によって設定される、蓄電部６で充放電が許容される最大の電力値（許容充電電力Ｗｉｎおよび許容放電電力Ｗｏｕｔ）の範囲内で電力目標値を決定する。さらに、出力管理部２１２は、運転者要求に応じた車両駆動力を発生させるために、上述の条件で決定される電力目標値とともに、内燃機関３６に対する出力指令Ｎｒｅｆを決定する。

許容充放電電力設定部２２０は、許容充電電力Ｗｉｎおよび許容放電電力Ｗｏｕｔを蓄電部６のＳＯＣに対応付けて規定した許容充放電電力特性をマップ形式で格納する。そして、各時点における蓄電部６のＳＯＣに基づいて格納するマップを参照し、対応する許容充電電力Ｗｉｎおよび許容放電電力Ｗｏｕｔを出力管理部２１２へ与える。さらに、許容充放電電力設定部２２０は、後述するように、制御中心値ＳＯＣＣに応じて許容充放電電力特性を変化させる。

駆動力配分部２１４は、内燃機関３６の回転数ＮＥに基づいて、出力管理部２１２で決定された電力目標値を分配し、モータジェネレータ３４−１に対するＭＧ１発電目標値およびモータジェネレータ３４−２に対するＭＧ２トルク目標値を算出する。

ＭＧ１制御部２１６およびＭＧ２制御部２１８は、フィードバック制御系を含んで構成される。そして、ＭＧ１制御部２１６は、モータジェネレータ３４−１によって発電される電力がＭＧ１発電目標値と一致するように、インバータ３０−１に対するスイッチング指令ＰＷＭ１を生成する。また、ＭＧ２制御部２１８は、モータジェネレータ３４−２で発生する駆動トルクがＭＧ２トルク目標値と一致するように、インバータ３０−２に対するスイッチング指令ＰＷＭ２を生成する。

なお、上述の説明では、積算部２０６が基準パルス発振部２０４で発せられるパルス数に基づいて、非外部充電期間Ｔｃｕｍを積算する構成について例示したが、車速検出部１６（図２）で検出される車両１００の車速ＳＰを積算し、非外部走行距離Ｄｃｕｍを算出するようにしてもよい。ここで、非外部走行距離Ｄｃｕｍは、直近になされた外部充電（前回の外部充電）からの走行距離である。非外部充電期間Ｔｃｕｍに代えて非外部走行距離Ｄｃｕｍを用いた場合であっても、制御中心値設定部２０８に非外部走行距離Ｄｃｕｍと対応付けられたＳＯＣ制御中心値が格納される点を除いて、その他は同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

以上のような制御構造によって、本実施の形態に従うＨＶ走行モードにおけるＳＯＣ制御中心値の変更処理が実現される。これらの処理は、次のような処理フローにまとめることができる。

図１０は、この発明の実施の形態１に従うＳＯＣ制御中心値の変更方法に係るフローチャートである。なお、図１０に示すフローチャートは、ＨＶ−ＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図１０を参照して、まず、非外部充電期間Ｔｃｕｍの積算処理を実行するために、外部充電が実行されたか否かが判断される（ステップＳ１００）。外部充電が実行されたと判断されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、当該時点における非外部充電期間Ｔｃｕｍの値がリセットされる（ステップＳ１０２）。非外部充電期間Ｔｃｕｍの値のリセット後（ステップＳ１０２）、もしくは、外部充電が実行されていないと判断された場合（ステップＳ１００においてＮＯ）には、当該時点の非外部充電期間Ｔｃｕｍの値がインクリメントされる（ステップＳ１０４）。

次に、ＳＯＣ制御中心値の更新処理を実行するために、イグニッションオン指令が与えられたか否かが判断される（ステップＳ１０６）。イグニッションオン指令が与えられていなければ（ステップＳ１０６においてＮＯ）、処理は最初に戻される。

イグニッションオン指令が与えられていれば（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、選択ボタン２４（図２）からＳＯＣ制御中心値の変更の無効化を指示する指令が与えられているか否かが判断される（ステップＳ１０８）。ＳＯＣ制御中心値の変更の無効化を指示する指令が与えられていなければ（ステップＳ１０８においてＮＯ）、非外部充電期間Ｔｃｕｍの値が取得され（ステップＳ１１０）、ＨＶ走行モードにおける制御中心値ＳＯＣＣが取得された非外部充電期間Ｔｃｕｍに対応するＳＯＣ制御中心値に更新される（ステップＳ１１２）。

一方、ＳＯＣ制御中心値の変更の無効化を指示する指令が与えられていれば（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、ＨＶ走行モードにおける制御中心値ＳＯＣＣが制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）または制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）に更新される（ステップＳ１１４）。

制御中心値ＳＯＣＣの更新処理が行われると（ステップＳ１１２もしくはステップＳ１１４）、処理は最初に戻される。

（許容充放電電力特性の変更）
図９に示すＨＶ＿ＥＣＵ２の制御構造に含まれる許容充放電電力設定部２２０では、制御中心値ＳＯＣＣに応じて許容充放電電力特性を変化させることが望ましい。

図１１は、許容充放電電力設定部２２０に格納される許容充放電電力特性の一例を示す図である。

図１１を参照して、許容充放電電力設定部２２０は、蓄電部６のＳＯＣに対応付けた許容充電電力Ｗｉｎおよび許容放電電力Ｗｏｕｔ（許容充放電電力特性）を格納するとともに、設定される制御中心値ＳＯＣＣに応じて、この許容充放電電力特性を変化させる。ＨＶ走行モードでは、蓄電部６のＳＯＣが所定の制御中心値を中心とする所定の範囲内に維持されるように充放電が制御されるため、この蓄電部６についての充放電の制御を実現可能な許容充放電電力特性を設定する。同時に、蓄電部６が過放電または過充電となることを回避するための許容充放電電力特性を用いる必要がある。

一例として、許容充放電電力設定部２２０では、設定される制御中心値ＳＯＣＣに連動させて、許容充電電力Ｗｉｎおよび許容放電電力Ｗｏｕｔが全体的にシフトするように構成される。なお、このような許容充放電電力特性の変化は、許容充放電電力設定部２２０に複数の許容充放電電力特性をマップ形式で格納するとともに、制御中心値ＳＯＣＣに応じた許容充放電電力特性を選択されることで実現できる。

このように、設定される制御中心値ＳＯＣＣに応じて、許容充放電電力特性を変化させることで、制御中心値ＳＯＣＣが変更されても蓄電部６での充放電制御を的確に実行できるとともに、蓄電部６が過放電または過充電となることを回避できる。

（コンバータの制御系に含まれる制御要素の特性値の変更）
ＨＶ＿ＥＣＵ２には、コンバータ８の電圧変換動作を制御するための制御系が含まれる。ところで、一般的に、二次電池や電気二重層キャパシタでは、そのＳＯＣが低くなるほど内部抵抗値が増大する傾向をもつ。すなわち、制御中心値ＳＯＣＣが低く設定され、蓄電部６のＳＯＣが低く維持されると、蓄電部６に対する入出力インピーダンスが増大する。そのため、蓄電部６のＳＯＣが低くなるほど、コンバータ８の電圧変換動作をより高い応答性をもって実行する必要がある。

そこで、本実施の形態１に従うＨＶ−ＥＣＵ２では、制御中心値ＳＯＣＣに応じて、最適な電圧変換動作が実行されるように、コンバータ８の電圧変換動作を制御するための制御系に含まれる制御要素の特性値を変更する。

図１２は、この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵ２に含まれるコンバータ８の電圧変換動作を制御するための制御構造を示すブロック図である。

図１２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ２における制御構造は、偏差算出部２３０と、ＰＩ制御部２３２と、変調器２４０と、特性値変更部２４２とを含む。なお、図１２には、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧値Ｖｈを目標電圧値Ｖｈ^＊に一致させるためのフィードバック制御系を示す。

偏差算出部２３０は、目標電圧値Ｖｈ^＊に対する電圧値Ｖｈの電圧偏差を算出する。ＰＩ制御部２３２は、比例要素（Ｐ：proportional element）２３４および積分要素（Ｉ：integral element）２３６を含み、偏差算出部２３０で算出された電圧偏差を受けて、各要素の特性値（比例ゲインＫ１および積分時間Ｔ１）に従ってＰＩ出力値を算出する。そして、ＰＩ制御部２３２で算出されたＰＩ出力値は変調器２４０へ与えられ、変調器２４０は、ＰＩ出力値と図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）とを比較して、スイッチング指令ＰＷＣを生成する。

ここで、特性値変更部２４２は、制御中心値ＳＯＣＣに対応付けて比例ゲインＫ１および積分時間Ｔ１のセットが複数格納されたゲイン格納部２４２ａを含んでいる。そして、特性値変更部２４２は、選択部２１０から出力される制御中心値ＳＯＣＣに応じて、対応する比例ゲインＫ１および積分時間Ｔ１のセットを選択し、選択したセットの値をそれぞれ比例要素２３４および積分要素２３６に設定する。

なお、各セットに含まれる比例ゲインＫ１および積分時間Ｔ１の値は、実験的に測定される蓄電部６の内部抵抗値などに基づいて算出される。

このように、設定される制御中心値ＳＯＣＣに応じて、コンバータ８の電圧変換動作を制御するための制御系に含まれる制御要素の特性値を変更することで、蓄電部６の内部抵抗が変動しても、蓄電部６における充放電電力を最適に制御できる。

（蓄電部監視用の基準範囲の変更）
上述したように、電池ＥＣＵ４は、蓄電部６のＳＯＣが所定の基準範囲であるか否かを常時監視し、蓄電部６のＳＯＣが基準範囲外（過放電側もしくは過充電側）にあれば、ダイアグコードを出力する。この蓄電部６を監視するための基準範囲についても、制御中心値ＳＯＣＣに応じて変更することが望ましい。

図１３は、この発明の実施の形態１に従う電池ＥＣＵ４における制御構造を示すブロック図である。

図１３を参照して、電池ＥＣＵ４は、蓄電部６のＳＯＣを算出するとともに、算出したＳＯＣに基づいて、蓄電部６における異常の有無を判断する。そして、電池ＥＣＵ４における制御構造は、ＳＯＣ算出部４０２と、ＳＯＣ基準上限値設定部４０６と、ＳＯＣ基準下限値設定部４１６と、比較部４０４，４１４とを含む。

ＳＯＣ算出部４０２は、蓄電部６のＳＯＣを算出し、ＨＶ−ＥＣＵ４（図２）および比較部４０４，４１４へ出力する。ＳＯＣの算出には、公知のさまざまな方法を用いることができるが、ＳＯＣ算出部４０２では、一例として、開回路電圧値から算出される暫定ＳＯＣと、電流値Ｉｂの積算値から算出される補正ＳＯＣとを用いた方法が用いられる。具体的には、各時点における電流値Ｉｂおよび電圧値Ｖｂに基づいて蓄電部６の開回路電圧値が算出された上で、予め実験的に測定された基準充放電特性上の当該開回路電圧値に対応する値から蓄電部６の暫定ＳＯＣが決定される。さらに、電流値Ｉｂの積算値から補正ＳＯＣが導出され、この補正ＳＯＣと暫定ＳＯＣとを加算することで蓄電部６のＳＯＣが算出される。

比較部４０４は、ＳＯＣ算出部４０２で算出された蓄電部６のＳＯＣと、ＳＯＣ基準上限値設定部４０６によって設定されるＳＯＣ基準上限値とを比較し、蓄電部６のＳＯＣがＳＯＣ基準上限値を超えていれば、蓄電部６のＳＯＣが過充電側にあることを通知するダイアグコードを出力する。

同様に、比較部４１４は、ＳＯＣ算出部４０２で算出された蓄電部６のＳＯＣと、ＳＯＣ基準下限値設定部４１６によって設定されるＳＯＣ基準下限値とを比較し、蓄電部６のＳＯＣがＳＯＣ基準下限値を下回っていれば、蓄電部６のＳＯＣが過放電側にあることを通知するダイアグコードを出力する。

ここで、制御中心値ＳＯＣＣが変更されることで、蓄電部６のＳＯＣが維持される範囲も変化するので、この蓄電部６のＳＯＣが制御される範囲に応じたＳＯＣ基準上限値およびＳＯＣ基準下限値を設定する必要がある。そのため、ＳＯＣ基準上限値設定部４０６およびＳＯＣ基準下限値設定部４１６は、制御中心値ＳＯＣＣに応じて、ＳＯＣ基準上限値およびＳＯＣ基準下限値を変化させる。

具体的には、ＳＯＣ基準上限値設定部４０６およびＳＯＣ基準下限値設定部４１６は、それぞれ制御中心値ＳＯＣＣに対応付けて複数のＳＯＣ基準上限値およびＳＯＣ基準下限値が格納された基準値格納部４０６ａおよび４０６ｂをそれぞれ含んでいる。そして、ＳＯＣ基準上限値設定部４０６およびＳＯＣ基準下限値設定部４１６は、選択部２１０から出力される制御中心値ＳＯＣＣに応じて、それぞれ基準値格納部４０６ａおよび４０６ｂから対応するＳＯＣ基準上限値およびＳＯＣ基準下限値を選択し、選択した値をそれぞれ比較部４０４および４１４に与える。

このように、設定される制御中心値ＳＯＣＣに応じて、ＳＯＣ基準上限値およびＳＯＣ基準下限値を変更することで、制御中心値ＳＯＣＣの変化に連動して、蓄電部６での異常の有無を監視できる。

この発明の実施の形態１によれば、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの移行後において、蓄電部６のＳＯＣを制御するための目標値であるＳＯＣ制御中心値は外部充電実行度合に応じて増加する。また、この外部充電実行度合は、直近になされた外部充電（前回の外部充電）からの経過時間もしくは走行距離に基づいて決定される。そのため、外部充電をあまり実施しないユーザであっても、蓄電部６のＳＯＣが低い状態に長時間維持されることを回避し、低ＳＯＣによる蓄電部６の劣化を抑制することができる。

これにより、外部充電を積極的に実施するユーザは、そのメリットを享受できる一方で、外部充電をあまり実施しないユーザは、蓄電部６の劣化を抑制できるような形態でハイブリッド車両を使用できる。

［実施の形態２］
上述のこの発明の実施の形態１に従う車両１００では、ＨＶ走行モードにおける制御中心値ＳＯＣＣを直接的に変更する構成について説明したが、蓄電部６のＳＯＣに応じて定められる充電電力要求値を変化させることで、実質的に制御中心値ＳＯＣＣを変更するようにしてもよい。この発明の実施の形態２では、充電電力要求特性を変化させることで、制御中心値ＳＯＣＣを実質的に変更する構成について説明する。

この発明の実施の形態２に従うハイブリッド車両１００Ａにおいて外部充電を行う構成は、図１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、ハイブリッド車両１００Ａの概略構成についても、ＨＶ−ＥＣＵ２での制御構造を除いて、図２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１４は、この発明の実施の形態２に従うＨＶ＿ＥＣＵ２Ａにおける制御構造を示すブロック図である。

図１４を参照して、ＨＶ＿ＥＣＵ２Ａにおける制御構造は、図９に示すＨＶ＿ＥＣＵ２Ａにおける制御構造において、制御中心値設定部２０８、選択部２１０、出力管理部２１２に代えて、それぞれ充電電力要求設定部２０９、選択部２１０Ａ、出力管理部２１２Ａを設けたものである。

充電電力要求設定部２０９は、蓄電部６を充電するために必要な電力を蓄電部６のＳＯＣに対応付けて規定した充電電力要求特性を選択部２１０Ａを介して出力管理部２１２Ａへ与える部位である。すなわち、蓄電部６は、充電電力要求特性に規定された電力要求値に従って充放電制御される。

図１５は、充電電力要求設定部２０９に格納される充電電力要求特性の一例を示す図である。

図１５を参照して、充電電力要求特性は、蓄電部６のＳＯＣが低くなるほど充電電力要求値Ｐｃｈｒｇが大きくなるように規定される。これにより、蓄電部６のＳＯＣが低下すると、積極的に充電が行われるようになり、蓄電部６のＳＯＣを上昇させる方向に充電制御が実行される。ここで、充電電力要求値Ｐｃｈｒｇが「０」となるＳＯＣが制御中心値ＳＯＣＣに相当する。すなわち、充電電力要求値Ｐｃｈｒｇが「０」になるまで、蓄電部６に対する充電要求が継続されるので、蓄電部６のＳＯＣは充電電力要求値Ｐｃｈｒｇが「０」となるＳＯＣを目標として充電制御されることになる。

そこで、充電電力要求設定部２０９は、非外部充電期間Ｔｃｕｍに応じて、充電電力要求特性Ｐｃｈｒｇ（ＳＯＣ）を変化させることで、実質的に制御中心値ＳＯＣＣを変更する。なお、図８に示すＳＯＣ制御中心値の変化に対比させると、充電電力要求設定部２０９は、それぞれ制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）およびＳＯＣＣ（Ｎ）において充電電力要求値Ｐｃｈｒｇが「０」となるような２つの充電電力要求特性の間で、充電電力要求特性Ｐｃｈｒｇ（ＳＯＣ）を連続的に変化させる。

再度、図１４を参照して、上述のように充電電力要求設定部２０９で設定された充電電力要求特性Ｐｃｈｒｇ（ＳＯＣ）は、選択部２１０Ａへ出力される。

選択部２１０Ａは、運転者などによって操作される選択ボタン２４（図２）の状態に応じて、充電電力要求設定部２０９で設定された充電電力要求特性Ｐｃｈｒｇ（ＳＯＣ）、制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）に相当する充電電力要求特性Ｐｃｈｒｇ（Ｎ，ＳＯＣ）、および制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）に相当する充電電力要求特性Ｐｃｈｒｇ（Ｐ，ＳＯＣ）のうち、いずれか１つを出力管理部２１２Ａへ出力する。これは、図９に示す選択部２１０と同様に、ユーザによるＳＯＣ制御中心値の変更の有効化または無効化を選択するための処理である。

出力管理部２１２Ａは、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに移行した後、充電電力要求特性に従って蓄電部６で充放電される電力に相当する電力目標値を決定し、駆動力配分部２１４へ与える。

その他については、上述の図９に示すＨＶ−ＥＣＵ２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態２によれば、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの移行後において、蓄電部６の充放電制御に用いられる充電電力要求特性を外部充電実行度合に応じて変化する。この充電電力要求特性の変化によって、蓄電部６に対するＳＯＣ制御中心値が実質的に変更されることになるので、上述のこの発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、この発明の実施の形態２によれば、ＳＯＣ制御中心値を直接的に変更する場合に比較して、充放電制御をより柔軟に設定できるので、燃料消費効率を高い値に保ったまま、外部充電実行度合が低い場合にＳＯＣ制御中心値を増加させることができる。

なお、上述の本実施の形態１および２では、直近になされた外部充電（前回の外部充電）からの経過時間を基準パルス発振部２０４で発せられるパルスの数の積算することで算出する構成について例示したが、これ以外にも、たとえばカーナビゲーションシステムで使用されるＧＰＳ（Global Positioning System）によって取得される時刻に基づいて、経過時間を算出してもよい。さらに、外部充電実行度合は、直近になされた外部充電からの経過時間や走行距離の他に、１回の充電あたりの充電量などに基づいて決定して算出してもよい。

また、上述の実施の形態１および２では、２つのモータジェネレータの中性点に入力される外部電源（単相交流）を対応する２つのインバータを用いて直流電力に変換し、蓄電部を充電する構成について例示したが、この構成に限られことはない。たとえば、外部電源を変換して蓄電部を充電するための電力（直流電力）を生成するための電力変換装置（整流装置）を別に設けてもよい。

また、上述の実施の形態１および２では、２つのモータジェネレータがそれぞれ「発電手段」および「駆動力発生手段」を実現する、いわゆるシリーズ／パラレル式のハイブリッド車両について例示したが、１のモータジェネレータが「発電手段」および「駆動力発生手段」を実現するシリーズ式もしくはパラレル式のハイブリッド車両についても、同様に適用可能である。

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、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。

この発明の実施の形態１に従うハイブリッド車両に搭載された蓄電部を外部電源により充電するときの全体構成図である。 この発明の実施の形態１に従うハイブリッド車両の概略構成図である。 インバータおよびモータジェネレータの概略構成図である。 零電圧モードにおけるインバータおよびモータジェネレータの零相等価回路である。 コンバータの概略構成図である。 ハイブリッド車両の走行に伴う蓄電部のＳＯＣの時間的な変化を示す図である。 ＳＯＣ制御中心値を制御中心値ＳＯＣＣ（Ｐ）から制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）へステップ的に変化させた場合における蓄電部のＳＯＣの時間的変化を示す図である。 非外部充電期間Ｔｃｕｍに対するＳＯＣ制御中心値の変化を示す図である。 この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に従うＳＯＣ制御中心値の変更方法に係るフローチャートである。 許容充放電電力設定部に格納される許容充放電電力特性の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に従うＨＶ＿ＥＣＵに含まれるコンバータの電圧変換動作を制御するための制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に従う電池ＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に従うＨＶ＿ＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。 充電電力要求設定部に格納される充電電力要求特性の一例を示す図である。

符号の説明

２ ＨＶ−ＥＣＵ、４ 電池ＥＣＵ、６ 蓄電部、８ コンバータ（ＣＯＮＶ）、８ａ 昇降圧回路、１０ 電流検出部、１２ 電圧検出部、１４ 温度検出部、１６ 車速検出部、２４ 選択ボタン、３０−１ 第１インバータ（ＩＮＶ１）、３０−２ 第２インバータ（ＩＮＶ２）、３２ 駆動輪、３４−１ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、３４−２ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、３６ 内燃機関、３８ 動力分割機構、４０ コネクタ受入部、４２ 監視ユニット、１００，１００Ａ ハイブリッド車両（車両）、２００ コネクタ部、２０２ 充電判定部、２０４ 基準パルス発振部、２０６ 積算部、２０８ 制御中心値設定部、２０９ 充電電力要求設定部、２１０，２１０Ａ 選択部、２１２，２１２Ａ 出力管理部、２１４ 駆動力配分部、２１６ ＭＧ１制御部、２１８ ＭＧ２制御部、２２０ 許容充放電電力設定部、２３０ 偏差算出部、２３２ ＰＩ制御部、２３４ 比例要素、２３６ 積分要素、２４０ 変調器、２４２ａ ゲイン格納部、２４２ 特性値変更部、３００ 充電ステーション、３０２ 住宅、４０２ ＳＯＣ算出部、４０４，４１４ 比較部、４０６ 基準上限値設定部、４０６ａ，４０６ｂ 基準値格納部、４１６ 基準下限値設定部、ＡＣＬ 電力線、ＡＣＬｎ 負供給線、ＡＣＬｐ 正供給線、ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｎ 下アーム、ＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ２ｐ 上アーム、Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ，Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ１Ｕｐ，Ｄ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｐ，Ｄ１Ｗｎ ダイオード、Ｌ１ インダクタ、ＬＮ１Ａ，ＬＮ１Ｂ，ＬＮ１Ｃ 配線、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、ＮＬ 負線、ＰＬ 正線、ＰＳＬ 外部電源線、Ｑ，Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎ，Ｑ２Ｕｐ，Ｑ２Ｕｎ，Ｑ２Ｖｐ，Ｑ２Ｖｎ，Ｑ２Ｗｐ，Ｑ２Ｗｎ トランジスタ。

Claims (9)

1. ハイブリッド車両であって、
   燃料の燃焼により作動する内燃機関と、
   前記内燃機関の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電手段と、
   前記発電手段からの電力により充電される蓄電部と、
   前記発電手段および前記蓄電部の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する駆動力発生手段と、
   外部電源と電気的に接続され、前記蓄電部を前記外部電源により充電する外部充電手段と、
   運転者要求に応じて発生させる車両駆動力を制御するとともに、前記蓄電部で充放電される電力を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記蓄電部の充電状態値が所定値を下回るまでは第１走行モードに従って制御を行うとともに、前記充電状態値が前記所定値を下回ると第２走行モードに移行し、
   前記第１走行モードでは、前記発電手段による前記蓄電部の充電が制限される一方で、前記第２走行モードでは、前記充電状態値が制御中心値を中心とする所定の範囲内に維持されるように前記発電手段による前記蓄電部の充電が許容され、
   前記制御部は、前記外部充電手段による前記蓄電部の充電が実行される度合である外部充電実行度合に応じて、前記制御中心値を変更する制御中心値変更手段を含む、ハイブリッド車両。
2. 前記制御部は、前記蓄電部を充電するために必要な電力を前記蓄電部の充電状態値に対応付けて規定した充電電力要求特性に従って、前記蓄電部で充放電される電力を制御し、
   前記制御中心値変更手段は、前記充電電力要求特性を変化させることにより前記制御中心値を変更する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御中心値変更手段は、前記外部充電実行度合が小さくなるに従って、前記制御中心値を増加させる、請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御中心値変更手段は、直近になされた前記外部電源による前記蓄電部の充電が実行されてからの経過期間および走行距離の少なくとも一方に基づいて、前記外部充電実行度合を判断する、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. 前記制御中心値変更手段は、前記経過期間および前記走行距離の少なくとも一方が対応する所定のしきい値を超えていれば、前記制御中心値を変更する、請求項４に記載のハイブリッド車両。
6. 前記制御部は、前記蓄電部において許容される充放電電力の最大値を前記蓄電部の充電状態値に対応付けて規定した許容充放電電力特性の範囲内で、前記蓄電部で充放電される電力を制御し、
   前記許容充放電電力特性は、前記制御中心値変更手段によって変更される前記制御中心値に応じて変化する、請求項１〜５に記載のハイブリッド車両。
7. 前記蓄電部と前記駆動力発生手段との間に配置され、前記蓄電部と前記駆動力発生手段との間で電圧変換を行う電圧変換部をさらに備え、
   前記制御部は、少なくとも１つの制御要素を含み、前記電圧変換部での電圧変換動作を制御する制御系をさらに含み、
   前記制御系に含まれる前記少なくとも１つの制御要素の特性値は、前記制御中心値変更手段によって変更される前記制御中心値に応じて変化する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
8. 前記蓄電部の充電状態値を監視し、前記充電状態値が所定の基準範囲外にあれば、前記蓄電部の異常を示す信号を出力する蓄電部監視手段をさらに備え、
   前記蓄電部監視手段で用いられる前記基準範囲は、前記制御中心値変更手段によって変更される前記制御中心値に応じて変化する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
9. 前記制御中心値変更手段は、外部入力される選択指令に応じて、有効化または無効化される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。

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