JP2010058640A

JP2010058640A - 車両の制御装置

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Publication number: JP2010058640A
Application number: JP2008226009A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Harada; 宏紀原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2028-09-03
Also published as: US20110160019A1; US8469857B2; EP2332798B1; CN102143873A; WO2010026801A1; EP2332798A1; EP2332798A4; JP4466772B2; CN102143873B

Abstract

【課題】車両の外部の電源から供給される電力による充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保する。
【解決手段】ＥＣＵは、予め定められた上限値および下限値の範囲内でＳＯＣが変化するように、マスタバッテリおよびサブバッテリのＳＯＣを制御する。プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、サブバッテリのＳＯＣがマスタバッテリのＳＯＣよりも低くなるように制御される。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、車両の外部から供給される電力を蓄え、蓄えた電力を駆動源としての回転電機に供給するように互いに並列に接続された第１のバッテリおよび第２のバッテリの残存容量を制御する技術に関する。

従来より、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車など、回転電機が駆動源として搭載された車両が知られている。このような車両には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリなどが搭載される。バッテリには、回生制動時に発電された電力、もしくは車両に搭載された発電機が発電した電力が蓄えられる。

ところで、たとえば家屋の電源などの車両の外部の電源から車両に搭載されたバッテリに電力を供給して充電する車両もある。家屋に設けられたコンセントと、車両に設けられたインレットとをケーブルで連結することにより、家屋の電源から車両のバッテリに電力が供給される。以下、車両の外部に設けられた電源により車両に搭載されたバッテリを充電する車両をプラグイン車とも記載する。

プラグイン車において、バッテリの充電に要するコストをさらに削減するためには、一般的に電力の料金が安価に設定される深夜においてバッテリを充電することが考えられる。ところが、ハイブリッド車においては、回転電機による走行が可能である程度の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が常に確保されているようにバッテリが管理される。したがって、深夜におけるバッテリの充電量が限られる。

そこで、深夜においてより多くの電力をバッテリに充電すべく、バッテリの残存容量の目標範囲もしくは目標値を変更する技術が提案されている。

特開２００７−６２６３８号公報（特許文献１）は、回転電機に電力を供給する充放電可能な蓄電装置と、車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための電力入力部と、内燃機関の出力を用いて発電し、その発電した電力を蓄電装置に供給する発電装置と、所定の制御範囲内または制御目標値に蓄電装置の充電状態を制御する制御部と、所定の制御範囲または制御目標値を切換えるための入力装置とを備えるハイブリッド自動車を開示する。

この公報に記載のハイブリッド自動車においては、電力入力部に車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電することができる。また、走行中に蓄電装置のＳＯＣが低下したときは、内燃機関および発電装置を駆動させて蓄電装置を充電することができる。一方、蓄電装置のＳＯＣは、所定の制御範囲内または制御目標値に制御される。具体的には、蓄電装置のＳＯＣが低下すると、制御装置は、内燃機関および発電装置を駆動させて蓄電装置を充電する。ここで、このハイブリッド自動車においては、所定の制御範囲または制御目標値を入力装置によって切換えることができるので、電力料金が安価な時間帯（たとえば深夜電力時間帯）に充電可能地点（たとえば充電設備を有する自宅）に着きそうな場合には、所定の制御範囲または制御目標値を入力装置によって通常よりも低く設定することができる。そうすると、充電可能地点に着くまでの走行において蓄電装置に充電されている電力が積極的に使用され、充電可能地点での外部電源からの充電量を増やすことができるので、より多くの安価電力を充電に充てることができる。
特開２００７−６２６３８号公報

しかしながら、特開２００７−６２６３８号公報に記載のハイブリッド自動車のように、バッテリの残存容量の目標範囲もしくは目標値が通常よりも低くなるように変更された後において、何等かの理由（たとえば停電）によりバッテリの充電が行なわれなかった場合、バッテリの残存容量が低いまま走行しなくてはならなくなる。この場合、プラグイン車の動力性能が低下し得る。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、駆動源としての内燃機関と、駆動源としての回転電機と、内燃機関の駆動力により発電する発電機と、車両の外部から供給される電力および発電機により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を回転電機に供給する第１のバッテリと、車両の外部から供給される電力および発電機により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を回転電機に供給するように、第１のバッテリに並列に接続される第２のバッテリとが搭載された車両の制御装置である。この制御装置は、各バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、各バッテリの残存容量を制御するための手段と、第２のバッテリの残存容量が第１のバッテリの残存容量よりも低くなるように、各バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するための設定手段と、第２のバッテリの残存容量が第１のバッテリの残存容量よりも低くなった後、内燃機関および回転電機のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により車両が走行するように内燃機関および回転電機を制御するための手段とを備える。

この構成によると、第１のバッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、第１のバッテリの残存容量が制御される。同様に、第２のバッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、第２のバッテリの残存容量が制御される。各バッテリの残存容量の目標範囲もしくは目標値は、第２のバッテリの残存容量が第１のバッテリの残存容量よりも低くなるように定められる。第２のバッテリの残存容量が第１のバッテリの残存容量よりも低くなった後、内燃機関および回転電機のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により車両が走行するように内燃機関および回転電機が制御される。これにより、第２のバッテリの残存容量を低くするとともに、第１のバッテリの残存容量を高く維持することができる。そのため、車両の外部から供給される電力が充電される余地を第２のバッテリに残しておくことができるとともに、回転電機を用いて車両を走行させるために必要な電力を第１のバッテリに蓄えておくことができる。よって、外部の電源から電力が供給される場合には電力を第２のバッテリに充電するとともに、第２のバッテリの充電が何等かの理由により行なわれなかった場合には第１のバッテリに蓄えられた電力を用いて回転電機を駆動することができる。その結果、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、設定手段は、予め定められた条件が満たされた場合、第１のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第１のバッテリの残存容量以上になるとともに、第２のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第２のバッテリの残存容量より低くなることによって、第２のバッテリの残存容量が第１のバッテリの残存容量よりも低くなるように、各バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するための手段とを含む。

この構成によると、予め定められた条件が満たされた場合、第２のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第２のバッテリの残存容量より低くなるように制御される。これにより、第２のバッテリの残存容量を低くした後に、外部の電源から供給される電力によって第２のバッテリを充電することができる。そのため、外部の電源から供給される電力による第２のバッテリの充電量を増大することができる。一方、第１のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第１のバッテリの残存容量以上になるように制御される。これにより、回転電機を用いて車両を走行させるために必要な電力を第１のバッテリに蓄えておくことができる。そのため、残存容量が低くされた第２のバッテリの充電が何等かの理由により行なわれなかった場合であっても、第１のバッテリに蓄えられた電力を用いて回転電機を駆動することができる。そのため、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置は、第１または２の発明の構成に加え、第２のバッテリの残存容量が下限値まで低下するように制御するための手段をさらに備える。

この構成によると、第２のバッテリの残存容量が下限値まで低下される。これにより、外部の電源から供給される電力による第２のバッテリの充電量を最大にすることができる。

第４の発明に係る車両の制御装置においては、第２の発明の構成に加え、条件は、車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件である。

この構成によると、車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測される場合に、第２のバッテリの残存容量を予め低くしておくことができる。これにより、車両の外部から供給される電力による第２のバッテリの充電量を増大することができる。

第５の発明に係る車両の制御装置においては、第４の発明の構成に加え、車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件は、車両の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点に車両が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるという条件である。

この構成によると、車両の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点に車両が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれると、第２のバッテリの残存容量を予め低くしておくことができる。これにより、安価な料金でより多くの電力を第２のバッテリに充電することができる。

第６の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加え、第１のバッテリの容量と第２のバッテリの容量とは同じである。

これによると、容量が同じバッテリを２つ並列に接続した車両において、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したプラグインハイブリッド車について説明する。この車両には、エンジン１００と、第１ＭＧ（Motor Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、マスタバッテリ１５０と、サブバッテリ１５２とが搭載される。

エンジン１００、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

この車両は、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。より具体的には、プラグインハイブリッド車は、ＨＶ走行モードとＥＶ走行モードとを自動で、もしくは手動で切換えて走行する。

ＨＶ走行モードとは、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方を、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択して走行するモードである。ＥＶ走行モードとは、第２ＭＧ１２０のみを駆動源として走行するモードである。なお、ＥＶ走行モードにおいても、発電などのためにエンジン１００が運転する場合がある。

エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１ＭＧ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１ＭＧ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１ＭＧ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣの状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１ＭＧ１１０により発電された電力はそのまま第２ＭＧ１２０を駆動させる電力となる。一方、マスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１ＭＧ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてマスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２に蓄えられる。

第１ＭＧ１１０が発電機として作用している場合、第１ＭＧ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１ＭＧ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１ＭＧ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２ＭＧ１２０についても同様である。

第２ＭＧ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２ＭＧ１２０は、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

第２ＭＧ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

プラグインハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２ＭＧ１２０が駆動され、第２ＭＧ１２０が発電機として作動する。これにより第２ＭＧ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ１２０により発電された電力は、マスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２に蓄えられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１ＭＧ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２ＭＧ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

図１に戻って、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２には、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。

マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２の容量（充電可能な最大充電量）は、同じもしくは略同じである。

本実施の形態におけるプラグインハイブリッド車には、さらにナビゲーション装置１７２が搭載される。ナビゲーション装置１７２は、プラグインハイブリッド車の現在位置、車速、距離を含む地図データなどに基づいて、操作者により入力された目的地への到着時刻を予想する機能を有する。

図２を参照して、プラグインハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車には、マスタコンバータ２００と、サブコンバータ２０２と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、マスタＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、サブＳＭＲ２３２と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。

マスタコンバータ２００およびサブコンバータ２０２は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。

２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−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ようにダイオードがそれぞれ接続される。

なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。

マスタバッテリ１５０から放電された電力を第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０に供給する際、電圧がマスタコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力をマスタバッテリ１５０に充電する際、電圧がマスタコンバータ２００により降圧される。

同様に、サブバッテリ１５２から放電された電力を第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０に供給する際、電圧がサブコンバータ２０２により昇圧される。逆に、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力をサブバッテリ１５２に充電する際、電圧がサブコンバータ２０２により降圧される。

各コンバータと、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。

第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−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ダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１ＭＧ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第１インバータ２１０は、マスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１ＭＧ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１ＭＧ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−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ダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２ＭＧ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第２インバータ２２０は、マスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２ＭＧ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２ＭＧ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

マスタコンバータ２００、サブコンバータ２０２、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。

マスタＳＭＲ２３０は、マスタバッテリ１５０と充電器２４０との間に設けられる。マスタＳＭＲ２３０は、マスタバッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。マスタＳＭＲ２３０が開いた状態であると、マスタバッテリ１５０が電気システムから遮断される。マスタＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、マスタバッテリ１５０が電気システムに接続される。

すなわち、マスタＳＭＲ２３０が開いた状態であると、マスタバッテリ１５０が、マスタコンバータ２００および充電器２４０などから電気的に遮断される。マスタＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、マスタバッテリ１５０が、マスタコンバータ２００および充電器２４０などと電気的に接続される。

サブＳＭＲ２３２は、サブバッテリ１５２とサブコンバータ２０２との間に設けられる。サブＳＭＲ２３２は、サブバッテリ１５２と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。サブＳＭＲ２３２が開いた状態であると、サブバッテリ１５２が電気システムから遮断される。サブＳＭＲ２３２が閉じた状態であると、サブバッテリ１５２が電気システムに接続される。

すなわち、サブＳＭＲ２３２が開いた状態であると、サブバッテリ１５２が、サブコンバータ２０２および充電器２４０などから電気的に遮断される。サブＳＭＲ２３２が閉じた状態であると、サブバッテリ１５２が、サブコンバータ２０２および充電器２４０などと電気的に接続される。

マスタＳＭＲ２３０およびサブＳＭＲ２３２の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、マスタＳＭＲ２３０およびサブＳＭＲ２３２が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、マスタＳＭＲ２３０およびサブＳＭＲ２３２が開かれる。

充電器２４０は、マスタバッテリ１５０とマスタコンバータ２００との間に接続される。図３に示すように、充電器２４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とを含む。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、単相ブリッジ回路から成る。ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、単相ブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス２４６へ出力する。

絶縁トランス２４６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換回路２４４および整流回路２４８に接続される。絶縁トランス２４６は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路２４８へ出力する。整流回路２４８は、絶縁トランス２４６から出力される交流電力を直流電力に整流する。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２とＤＣ／ＡＣ変換回路２４４との間の電圧（平滑コンデンサの端子間電圧）は、電圧センサ１８２により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。また、充電器２４０の出力電流は、電流センサ１８４により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。さらに、充電器２４０の温度は、温度センサ１８６により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。

ＥＣＵ１７０は、車両外部の電源からマスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２の充電が行なわれるとき、充電器２４０を駆動するための駆動信号を生成して充電器２４０へ出力する。

ＥＣＵ１７０は、充電器２４０の制御機能の他、充電器２４０のフェール検出機能を有する。電圧センサ１８２により検出される電圧、電流センサ１８４により検出される電流、温度センサ１８６により検出される温度などがしきい値以上であると、充電器２４０のフェールが検出される。

インレット２５０は、たとえばプラグインハイブリッド車の側部に設けられる。インレット２５０には、プラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。

プラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００は、コネクタ３１０と、プラグ３２０と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３３０とを含む。

充電ケーブル３００のコネクタ３１０は、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続される。コネクタ３１０には、スイッチ３１２が設けられる。充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続された状態でスイッチ３１２が閉じると、充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続された状態であることを表わすコネクタ信号ＣＮＣＴがＥＣＵ１７０に入力される。

スイッチ３１２は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０をハイブリッド車のインレット２５０に係止する係止金具に連動して開閉する。係止金具は、コネクタ３１０に設けられたボタンを操作者が押すことにより揺動する。

たとえば、充電ケーブル３００のコネクタ３１０がハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続した状態で、操作者が、図４に示すコネクタ３１０のボタン３１４から指を離した場合、係止金具３１６がハイブリッド車に設けられたインレット２５０に係合するとともに、スイッチ３１２が閉じる。操作者がボタン３１４を押すと、係止金具３１６とインレット２５０との係合が解除されるとともに、スイッチ３１２が開く。なお、スイッチ３１２を開閉する方法はこれに限らない。

図３に戻って、充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から交流電力が供給される。

ＣＣＩＤ３３０は、リレー３３２およびコントロールパイロット回路３３４を有する。リレー３３２が開いた状態では、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２からプラグインハイブリッド車へ電力を供給する経路が遮断される。リレー３３２が閉じた状態では、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２からプラグインハイブリッド車へ電力を供給可能になる。リレー３３２の状態は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車のインレット２５０に接続された状態でＥＣＵ１７０により制御される。

コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００、すなわち外部の電源４０２に接続され、かつコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続された状態において、コントロールパイロット線にパイロット信号（方形波信号）ＣＰＬＴを送る。パイロット信号は、コントロールパイロット回路３３４内に設けられた発振器から発振される。

コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続されると、コネクタ３１０がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０から外されていても、一定のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し得る。ただし、コネクタ３１０がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０から外された状態で出力されたパイロット信号ＣＰＬＴを、ＥＣＵ１７０は検出できない。

充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続され、かつコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車のインレット２５０に接続されると、コントロールパイロット回路３３４は、予め定められたパルス幅（デューティサイクル）のパイロット信号ＣＰＬＴを発振する。

パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅により、供給可能な電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。たとえば、充電ケーブル３００の電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、外部の電源４０２の電圧および電流に依存せずに一定である。

一方、用いられる充電ケーブルの種類が異なれば、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は異なり得る。すなわち、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、充電ケーブルの種類毎に定められ得る。

本実施の形態においては、充電ケーブル３００によりプラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がマスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２に充電される。マスタバッテリ１５０もしくはサブバッテリ１５２の充電時には、マスタＳＭＲ２３０、サブＳＭＲ２３２、ＣＣＩＤ３３０内のリレー３３２が閉じられる。

外部の電源４０２の交流電圧ＶＡＣは、プラグインハイブリッド車の内部に設けられた電圧センサ１８８により検出される。検出された電圧ＶＡＣは、ＥＣＵ１７０に送信される。

図５を参照して、ＥＣＵ１７０の機能ついてさらに説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウエアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。

ＥＣＵ１７０は、第１制御部５００と、設定部５１０と、第２制御部５２０と、第３制御部５３０とを備える。

第１制御部５００は、図６に示すように、ＨＶ走行モードにおいて、予め定められた上限値および下限値の範囲内でＳＯＣが変化するように、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣを制御する。マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣは、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０を制御することにより間接的に制御される。図６には、通常モードにおけるＳＯＣの上限値および下限値を示す。

なお、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣが予め定められた目標値になるように制御するようにしてもよい。

図５に戻って、設定部５１０は、第１設定部５１１と、第２設定部５１２とを含む。第１設定部５１１は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、ＥＶ優先モード用のマスタバッテリ１５０のＳＯＣの上限値および下限値を設定する。なお、ＥＶ優先モードとは、ＥＶ走行モードでの走行を優先して実行することができるモードを意味する。

ＥＶ優先モードでは、通常モードに比べて、図７に示すように、マスタバッテリ１５０のＳＯＣの上限値および下限値が高くなるように設定される。

すなわち、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、マスタバッテリ１５０のＳＯＣが、条件が満たされない場合のＳＯＣより高くなるように、マスタバッテリ１５０のＳＯＣの上限値および下限値が高くされる。

これにより、図７において実線で示すように、ＥＶ優先モードでは、通常モードに比べて、マスタバッテリ１５０のＳＯＣを高くすることができる。

プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件とは、たとえば、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点（たとえば自宅）にプラグインハイブリッド車が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるという条件である。すなわち、昼間に比べて電力料金が安価な時間帯に充電可能であると予測される場合には、マスタバッテリ１５０のＳＯＣの上限値および下限値が高くなるように設定される。その他、予想到着時刻が夜間であるという条件など、上記の条件以外の条件を用いるようにしてもよい。

なお、上限値および下限値のうちのいずれか一方のみを高くするようにしてもよい。また、条件が満たされた場合と満たされない場合とで、上限値および下限値が同じになるように設定してもよい。さらに、条件が満たされた場合にはマスタバッテリ１５０のＳＯＣの目標値が高くなるように設定したり、条件が満たされた場合と満たされない場合とで目標値が同じになるように設定したりしてもよい。

第２設定部５１２は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、サブバッテリ１５２のＳＯＣが低くなるように、ＥＶ優先モード用のサブバッテリ１５２のＳＯＣの下限値を設定する。

ＥＶ優先モードでは、通常モードに比べて、図８に示すように、サブバッテリ１５２のＳＯＣの下限値が低くなるように設定される。すなわち、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、サブバッテリ１５２のＳＯＣが、条件が満たされない場合のＳＯＣに比べて低くなるように、サブバッテリ１５２のＳＯＣの下限値が低くされる。これにより、ＥＶ優先モードでは、サブバッテリ１５２のＳＯＣを、通常モードのＳＯＣに比べて低くすることができる。

なお、上限値のみを低くしたり、上限値および下限値の両方を低くしたりするようにしてもよい。また、条件が満たされた場合にはマスタバッテリ１５０のＳＯＣの目標値が低くなるように設定してもよい。

マスタバッテリ１５０の容量とサブバッテリ１５２の容量とは同じであるので、マスタバッテリ１５０のＳＯＣが、条件が満たされない場合のＳＯＣより高くなるとともに、サブバッテリ１５２のＳＯＣが、条件が満たされない場合のＳＯＣに比べて低くなることによって、サブバッテリ１５２のＳＯＣがマスタバッテリ１５０のＳＯＣよりも低くなる。

すなわち、設定部５１０は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、マスタバッテリ１５０のＳＯＣが、条件が満たされない場合のＳＯＣより高くなるとともに、サブバッテリ１５２のＳＯＣが、条件が満たされない場合のＳＯＣに比べて低くなることによって、図９に示すように、サブバッテリ１５２のＳＯＣがマスタバッテリ１５０のＳＯＣよりも低くなるように、マスタバッテリ１５０のＳＯＣならびにサブバッテリ１５２のＳＯＣ上限値および下限値を設定する。

なお、サブバッテリ１５２のＳＯＣがマスタバッテリ１５０のＳＯＣよりも低くなるように、マスタバッテリ１５０のＳＯＣならびにサブバッテリ１５２のＳＯＣの目標値を設定するようにしてもよい。

第２制御部５２０は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、図８および図９に示すように、ＨＶ走行モードにおけるサブバッテリ１５２のＳＯＣが下限値まで低下するように制御する。

すなわち、サブバッテリ１５２に蓄えられた電力を用いて第２ＭＧ１２０を駆動することにより、図８および図９に示すように、サブバッテリ１５２のＳＯＣが下限値まで低下するまで、ＥＶ走行モードで優先的にプラグインハイブリッド車が走行する。

第３制御部５３０は、サブバッテリ１５２のＳＯＣがマスタバッテリ１５０のＳＯＣよりも低くなった後、すなわち、図８および図９に示すようにサブバッテリ１５２のＳＯＣが下限値まで低下した後において、ＨＶ走行モードで車両が走行するように制御する。

図１０を参照して、ＥＣＵ１７０が実行するプログラムの制御構造について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１７０は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点（たとえば自宅）にプラグインハイブリッド車が到着する時刻を予測する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１７０は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるか否かを判断する。

プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１７０は、通常モードにおけるマスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣの上限値および下限値を設定する。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１７０は、定められた上限値および下限値の範囲内でＳＯＣが変化するように、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣを制御する。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１７０は、通常モードよりも高くなるように、ＥＶ優先モード用のマスタバッテリ１５０のＳＯＣの上限値および下限値を設定する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１７０は、通常モードよりも低くなるように、ＥＶ優先モード用のサブバッテリ１５２のＳＯＣの下限値を設定する。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１７０は、定められた上限値および下限値の範囲内でＳＯＣが変化するように、マスタバッテリ１５０のＳＯＣを制御するとともに、下限値まで低下するようにサブバッテリ１５２のＳＯＣを制御する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１７０は、ＨＶ走行モードで車両が走行するように制御する。
以上のような構造ならびにフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置の動作について説明する。

プラグインハイブリッド車の走行中、ナビゲーション装置を用いて、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点（たとえば自宅）にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が予測される（Ｓ１００）。

プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれていないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、通常モードにおけるマスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣの上限値および下限値が設定される（Ｓ１０４）。

定められた上限値および下限値の範囲内でＳＯＣが変化するように、マスタバッテリ１５０およびサブバッテリ１５２のＳＯＣが制御される（Ｓ１０６）。

一方、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれていると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、通常モードよりも高くなるように、マスタバッテリ１５０のＳＯＣの上限値および下限値が設定される（Ｓ１０８）。また、通常モードよりも低くなるように、サブバッテリ１５２のＳＯＣの下限値が設定される（Ｓ１１０）。

さらに、定められた上限値および下限値の範囲内でＳＯＣが変化するように、マスタバッテリ１５０のＳＯＣが制御されるとともに、下限値まで低下するようにサブバッテリ１５２のＳＯＣが制御される（Ｓ１１２）。その後、車両はＨＶ走行モードで走行するように制御される（Ｓ１１４）。

これにより、サブバッテリ１５２のＳＯＣをマスタバッテリ１５０のＳＯＣよりも低くするとともに、ＨＶ走行モードで走行するのに要する電力をマスタバッテリ１５０にプラグインハイブリッド車の走行中に蓄えておくことができる。そのため、車両の外部の電源から供給される電力により充電を行なう場合には、安価な深夜電力を利用したサブバッテリ１５２の充電量を増大することができる。その結果、充電に要するコストを低減することができる。一方、何等かの理由で充電が行なわれない場合でも、マスタバッテリ１５０に蓄えられた電力を用いて第２ＭＧ１２０を駆動することができる。そのため、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

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。

プラグインハイブリッド車を示す概略構成図である。プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その１）である。プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その２）である。充電ケーブルのコネクタを示す図である。ＥＣＵの機能ブロック図である。通常モードにおけるＳＯＣの上限値および下限値を示す図である。ＥＶ優先モードにおけるマスタバッテリのＳＯＣの上限値および下限値を示す図である。ＥＶ優先モードにおけるサブバッテリのＳＯＣの下限値を示す図である。ＥＶ優先モードにおけるマスタバッテリのＳＯＣおよびサブバッテリのＳＯＣ示す図である。ＥＣＵが実行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。

符号の説明

１００エンジン、１１０第１ＭＧ、１２０第２ＭＧ、１３０動力分割機構、１４０減速機、１５０マスタバッテリ、１５２サブバッテリ、１６０前輪、１７０ＥＣＵ、１７２ナビゲーション装置、２００マスタコンバータ、２０２サブコンバータ、２１０第１インバータ、２２０第２インバータ、２３０マスタＳＭＲ、２３２サブＳＭＲ、２４０充電器、２４２ＡＣ／ＤＣ変換回路、２４４ＤＣ／ＡＣ変換回路、２４６絶縁トランス、２４８整流回路、２５０インレット、３００充電ケーブル、３１０コネクタ、３１２スイッチ、３１４ボタン、３１６係止金具、３２０プラグ、３３２リレー、３３４コントロールパイロット回路、４００コンセント、４０２電源、５００第１制御部、５１１第１設定部、５１２第２設定部、５２０第２制御部、５３０第３制御部。

Claims

駆動源としての内燃機関と、駆動源としての回転電機と、前記内燃機関の駆動力により発電する発電機と、車両の外部から供給される電力および前記発電機により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機に供給する第１のバッテリと、前記車両の外部から供給される電力および前記発電機により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機に供給するように、前記第１のバッテリに並列に接続される第２のバッテリとが搭載された車両の制御装置であって、
各前記バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、各前記バッテリの残存容量を制御するための手段と、
前記第２のバッテリの残存容量が前記第１のバッテリの残存容量よりも低くなるように、各前記バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するための設定手段と、
前記第２のバッテリの残存容量が前記第１のバッテリの残存容量よりも低くなった後、前記内燃機関および前記回転電機のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により前記車両が走行するように前記内燃機関および前記回転電機を制御するための手段とを備える、車両の制御装置。
前記設定手段は、予め定められた条件が満たされた場合、前記第１のバッテリの残存容量が、前記条件が満たされない場合の前記第１のバッテリの残存容量以上になるとともに、前記第２のバッテリの残存容量が、前記条件が満たされない場合の前記第２のバッテリの残存容量より低くなることによって、前記第２のバッテリの残存容量が前記第１のバッテリの残存容量よりも低くなるように、前記第２のバッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記第２のバッテリの残存容量が下限値まで低下するように制御するための手段をさらに備える、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
前記条件は、前記車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件である、請求項２に記載の車両の制御装置。
前記車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件は、前記車両の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点に前記車両が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるという条件である、請求項４に記載の車両の制御装置。
前記第１のバッテリの容量と前記第２のバッテリの容量とは同じである、請求項１〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。