JP2010220381A - 電動車両の充電制御装置およびそれを備えた電動車両ならびに電動車両の充電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の充電時における充電効率および充電後の走行時における回生効率を考慮してトータルの効率改善を図る電動車両の充電制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、走行終了後の第１の充電期間（時刻ｔ１〜ｔ２）と次回走行開始前の第２の充電期間（時刻ｔ３〜ｔ４）とに分割して外部電源から蓄電装置の充電を実行する。ＥＣＵは、外部電源から蓄電装置の充電時の損失（充電損失）および次回走行時の回生時の損失（回生損失）を予測し、充電損失および次回走行時の回生損失の和が最小となるように、第１および第２の充電期間の分割比αを決定する。
【選択図】図５

Description

この発明は、電動車両の充電制御装置およびそれを備えた電動車両ならびに電動車両の充電制御方法に関し、特に、走行用の電力を蓄える蓄電装置を車両外部の電源から充電可能であり、かつ、車両駆動力を発生する電動機を発電機として動作させることにより車両の運動エネルギーを回生電力に変換して前記蓄電装置を充電可能に構成された電動車両の充電制御に関する。

特開平８−９８３０４号公報（特許文献１）は、電気自動車用の充電制御装置を開示する。この充電制御装置においては、バッテリの充電終了後最初に車両が走行を開始する時刻が設定される。そして、バッテリに充電されている電力を効率よく取り出せるように、上記設定された時刻の所定時間前にバッテリが加熱される。また、上記公報には、上記設定された時刻にバッテリが満充電状態になるように、上記設定された時刻になる所定時間前にバッテリを再充電することが開示されている（特許文献１参照）。

特開平８−９８３０４号公報 特許第４０３０９３２号公報 特開２００７−１２９８１２号公報 特開２００２−２０４５３８号公報 特開平８−１６３７８６号公報 特開２００７−４２３１３号公報

一般に、二次電池やキャパシタなどの蓄電装置は、温度が低下すると充放電特性が低下する。そのため、車両外部の電源から蓄電装置の充電時、蓄電装置が低温であると充電効率が悪化する（すなわち、充電時の損失（以下「充電損失」とも称する。）が大きくなる。）。また、走行時においては、蓄電装置が低温であると、車両の制動に伴なう回生電力の受入が制限されることにより、回収できたはずの回生電力が機械ブレーキにおいて熱として捨てられる結果、回生効率が悪化する（すなわち、回生時の損失（以下「回生損失」とも称する。）が大きくなる。）。

走行終了後直ちに蓄電装置の充電が行なわれると、走行終了直後は蓄電装置の温度が高いので充電効率はよいが、次回の走行までに蓄電装置の温度が低下してしまうことにより、走行時の回生効率が悪化し得る。一方、走行時の回生効率の悪化を懸念して走行開始直前に充電が終了するように蓄電装置の充電が行なわれると、充電開始時に蓄電装置の温度が低下してしまうことにより、充電効率が悪化し得る。

それゆえに、この発明の目的は、蓄電装置の充電時における充電効率および充電後の走行時における回生効率を考慮してトータルの効率改善を図る電動車両の充電制御装置およびそれを備えた電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、蓄電装置の充電時における充電効率および充電後の走行時における回生効率を考慮してトータルの効率改善を図る電動車両の充電制御方法を提供することである。

この発明によれば、電動車両の充電制御装置は、走行用の電力を蓄える蓄電装置を車両外部の電源から充電可能な電動車両の充電制御装置である。電動車両は、車両駆動力を発生する電動機を発電機として動作させることにより車両の運動エネルギーを回生電力に変換して蓄電装置を充電可能に構成される。そして、電動車両の充電制御装置は、充電実行部と、充電損失予測部と、回生損失予測部と、充電分割制御部とを備える。充電実行部は、所定の分割比に従って、走行終了直後に電源から蓄電装置の充電が開始される第１の充電期間および走行開始直前に電源から蓄電装置の充電が終了する第２の充電期間に分割して電源から蓄電装置の充電を実行する。充電損失予測部は、電源から蓄電装置の充電時における電力損失を示す充電損失を予測する。回生損失予測部は、電源から蓄電装置の充電後の走行時における回生電力の損失を示す回生損失を予測する。充電分割制御部は、充電損失および回生損失の予測結果に基づいて分割比を決定する。

好ましくは、充電分割制御部は、充電損失の予測値と回生損失の予測値との和が最小となるように分割比を決定する。

好ましくは、充電損失予測部は、少なくとも電源から蓄電装置の充電時における蓄電装置の予測温度に基づいて、充電損失を予測する。回生損失予測部は、少なくとも電源から蓄電装置の充電後の走行時における蓄電装置の予測温度に基づいて、回生損失を予測する。

また、この発明によれば、電動車両は、上述したいずれかの充電制御装置を備える。
また、この発明によれば、電動車両の充電制御方法は、走行用の電力を蓄える蓄電装置を車両外部の電源から充電可能な電動車両の充電制御方法である。電動車両は、車両駆動力を発生する電動機を発電機として動作させることにより車両の運動エネルギーを回生電力に変換して蓄電装置を充電可能に構成される。そして、電動車両の充電制御方法は、電源から蓄電装置の充電時における電力損失を示す充電損失を予測するステップと、電源から蓄電装置の充電後の走行時における回生電力の損失を示す回生損失を予測するステップと、充電損失および回生損失の予測結果に基づいて、走行終了直後に電源から蓄電装置の充電が開始される第１の充電期間および走行開始直前に電源から蓄電装置の充電が終了する第２の充電期間に分割して電源から蓄電装置の充電を実行するための分割比を決定するステップと、分割比に従って、第１および第２の充電期間に分割して電源から蓄電装置の充電を実行するステップとを備える。

好ましくは、分割比を決定するステップにおいて、充電損失の予測値と回生損失の予測値との和が最小となるように分割比が決定される。

好ましくは、充電損失を予測するステップにおいて、少なくとも電源から蓄電装置の充電時における蓄電装置の予測温度に基づいて、充電損失が予測される。また、回生損失を予測するステップにおいて、少なくとも電源から蓄電装置の充電後の走行時における蓄電装置の予測温度に基づいて、回生損失が予測される。

この電動車両の充電制御装置および充電制御装置においては、充電損失および回生損失の予測結果に基づいて充電の分割比が決定され、その決定された分割比に従って第１および第２の充電期間に分割して電源から蓄電装置の充電が実行される。

したがって、この充電制御装置および充電制御装置によれば、蓄電装置の充電時における充電効率および充電後の走行時における回生効率を考慮してトータルの効率改善を図ることが可能となる。

この発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 モータジェネレータの動作モードを説明するための図である。 走行終了後直ちに充電器による蓄電装置Ｂの充電が開始され、満充電状態まで蓄電装置が充電されるときの蓄電装置の温度変化を示した図である。 次回走行開始直前に満充電状態で充電が完了するように充電器により蓄電装置が充電されるときの蓄電装置の温度変化を示した図である。 この実施の形態における充電制御が実行されるときの蓄電装置の温度変化を示した図である。 図１に示すＥＣＵにより実行される充電制御に関する機能ブロック図である。 図１に示すＥＣＵにより実行される充電制御の処理手順を示すフローチャートである。 図７に示すステップＳ６０において分割比を決定するためのサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 外部電源から蓄電装置の他の充電方式を示した図である。 外部電源から蓄電装置のさらに他の充電方式を示した図である。

以下、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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、モータジェネレータ４，６と、動力分割装置８と、駆動輪１０とを備える。また、ハイブリッド車両１は、インバータ１２，１４と、コンバータ１６と、蓄電装置Ｂと、充電器１８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０とをさらに備える。

エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換して動力分割装置８へ出力可能に構成される。動力分割装置８は、エンジン２が発生する運動エネルギーをモータジェネレータ４と駆動輪１０とに分割可能に構成される。たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車を動力分割装置８として用いることができ、この３つの回転軸がモータジェネレータ４の回転軸、エンジン２のクランクシャフトおよび車両の駆動軸（駆動輪１０）にそれぞれ連結される。

モータジェネレータ４，６は、交流電動機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ４は、動力分割装置８に回転軸が連結され、インバータ１２によって駆動される。そして、モータジェネレータ４は、エンジン２により生成された運動エネルギーを動力分割装置８から受け、その受けた運動エネルギーを電気エネルギーに変換してインバータ１２へ出力する。また、モータジェネレータ４は、インバータ１２から受ける三相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン２の始動も行なう。

モータジェネレータ６は、車両の駆動軸（駆動輪１０）に回転軸が連結される。そして、モータジェネレータ６は、インバータ１４によって駆動され、インバータ１４から受ける三相交流電力によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ６は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーを駆動輪１０から受け、その受けた力学的エネルギーを電気エネルギーに変換して（回生発電）インバータ１４へ出力する。

エンジン２は、駆動輪１０を駆動するとともにモータジェネレータ４を駆動する動力源としてハイブリッド車両１に組込まれる。モータジェネレータ４は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１に組込まれる。また、モータジェネレータ６は、駆動輪１０を駆動する電動機として動作し、かつ、車両に蓄えられた力学的エネルギーを用いて回生発電可能な発電機として動作するものとしてハイブリッド車両１に組込まれる。

インバータ１２は、ＥＣＵ２０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ４を駆動し、インバータ１４は、ＥＣＵ２０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ６を駆動する。インバータ１２，１４は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続され、インバータ１２，１４の各々は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。

インバータ１２は、信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ４を回生モードで駆動し、モータジェネレータ４により発電された電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。また、インバータ１２は、エンジン２の始動時、信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ４を力行モードで駆動し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ４へ出力する。

インバータ１４は、信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ６を力行モードで駆動し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ６へ出力する。また、インバータ１４は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ６を回生モードで駆動し、モータジェネレータ６により発電された電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。

コンバータ１６は、蓄電装置Ｂと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に接続される。そして、コンバータ１６は、ＥＣＵ２０からの信号ＰＷＣに基づいて、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧を蓄電装置Ｂの出力電圧以上の電圧に昇圧する。コンバータ１６は、たとえば昇圧チョッパ回路から成る。

蓄電装置Ｂは、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置Ｂは、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬを介してコンバータ１６へ電力を供給する。また、蓄電装置Ｂは、モータジェネレータ４，６の少なくとも一方の発電時、コンバータ１６から電力を受けて充電される。さらに、蓄電装置Ｂは、車両外部の電源２２（以下「外部電源２２」とも称する。）からの充電時、充電器１８（後述）から電力を受けて充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタも採用可能である。

ここで、蓄電装置Ｂの特性として、蓄電装置Ｂは、温度が低下すると充放電特性が低下する。そのため、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電時、蓄電装置Ｂが低温であると充電効率が悪化する（すなわち充電損失が大きくなる。）。また、走行時においては、蓄電装置Ｂが低温であると、車両の制動に伴ないモータジェネレータ６により発生される回生電力の受入が制限されることにより、回収できたはずの回生電力が機械ブレーキにおいて熱として捨てられる結果、回生効率が悪化する（すなわち回生損失が大きくなる。）。

充電器１８は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。そして、充電器１８は、ＥＣＵ２０からの信号ＣＨＲＧに基づいて、外部電源２２から供給される電力を蓄電装置Ｂの電圧レベルに変換して蓄電装置Ｂへ出力する。充電器１８は、たとえばＡＣ／ＤＣコンバータから成る。

ＥＣＵ２０は、モータジェネレータ４，６をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ１２，１４へ出力する。ここで、ＥＣＵ２０は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時においては、モータジェネレータ６を回生モードで駆動するように信号ＰＷＩ２を生成する。また、ＥＣＵ２０は、コンバータ１６を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣをコンバータ１６へ出力する。

さらに、ＥＣＵ２０は、後述の方法により、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電を制御する。そして、充電器１８により蓄電装置Ｂの充電が実行されるとき、ＥＣＵ２０は、充電器１８を駆動するための信号ＣＨＲＧを生成し、その生成した信号ＣＨＲＧを充電器１８へ出力する。

図２は、モータジェネレータ６の動作モードを説明するための図である。図２を参照して、モータジェネレータ６の回転数が正であり、かつ、トルクも正のとき（第１象限）、モータジェネレータ６は、力行動作となり、電力を消費する。モータジェネレータ６の回転数が負であり、かつ、トルクが正のとき（第２象限）、モータジェネレータ６は、回生動作となり、回生電力を発生する。

また、モータジェネレータ６の回転数が負であり、かつ、トルクも負のとき（第３象限）、モータジェネレータ６は、力行動作となり、電力を消費する。モータジェネレータ６の回転数が正であり、かつ、トルクが負のとき（第４象限）、モータジェネレータ６は、回生動作となり、回生電力を発生する。

車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、モータジェネレータ６の回転数は正であり、かつ、トルクは負であるので（前進時）、モータジェネレータ６は、第４象限で動作し、回生電力を発生する。そして、その発生された回生電力は、蓄電装置Ｂに充電される。

次に、この実施の形態におけるハイブリッド車両１の充電制御について、以下に詳細に説明する。

図３は、走行終了後直ちに充電器１８による蓄電装置Ｂの充電が開始され、満充電状態まで蓄電装置Ｂが充電されるときの蓄電装置Ｂの温度変化を示した図である。なお、この図３は、この発明の実施の形態における充電制御の比較例として示されるものである。

図３を参照して、時刻ｔ１において走行が終了し、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電が直ちに開始されるものとする。そして、時刻ｔ２において充電が終了し、時間を空けて時刻ｔ３において次回の走行が開始されるものとする。

充電開始時の時刻ｔ１においては、走行終了直後であるので、蓄電装置Ｂは昇温されており、充電終了後の時刻ｔ２においても、蓄電装置Ｂは昇温されている。しかしながら、時刻ｔ２において充電が終了すると、蓄電装置Ｂは外気によって冷却され（特に冬季においては、蓄電装置Ｂの温度低下は著しくなる。）、時刻ｔ２以降、蓄電装置Ｂの温度は徐々に低下する。そして、次回走行開始時の時刻ｔ３には、蓄電装置Ｂは低温状態となり、走行開始後に蓄電装置Ｂが昇温されるまでの間、蓄電装置Ｂにおける回生電力の受入が制限されることにより回生効率が悪化する。

図４は、次回走行開始直前に満充電状態で充電が完了するように充電器１８により蓄電装置Ｂが充電されるときの蓄電装置Ｂの温度変化を示した図である。なお、この図４も、この発明の実施の形態における充電制御の比較例として示されるものである。

図４を参照して、時刻ｔ１において走行が終了したものとする。そして、次回の走行が開始される時刻ｔ３に満充電状態で充電が完了するように、時刻ｔ２において充電器１８による蓄電装置Ｂの充電が開始されるものとする。

次回走行開始時の時刻ｔ３においては、充電完了直後であるので、蓄電装置Ｂは昇温されている。したがって、この場合は、図３に示したような走行開始後の回生効率の悪化はない。しかしながら、走行終了後の時刻ｔ１から充電が開始される時刻ｔ２までの間が空いているので、走行終了後の時刻ｔ１以降、蓄電装置Ｂは外気によって冷却され（特に冬季においては、蓄電装置Ｂの温度低下は著しくなる。）、蓄電装置Ｂの温度は徐々に低下する。そして、充電が開始される時刻ｔ２には、蓄電装置Ｂは低温状態となり、充電開始後に蓄電装置Ｂが昇温されるまでの間、蓄電装置の充放電特性が低下することにより充電効率が悪化する。

このように、走行終了後直ちに満充電状態まで充電を実行すると、次回走行時の回生効率が悪化し、次回走行開始時に満充電状態となるように充電を実行すると、充電時の充電効率が悪化する。そこで、この実施の形態では、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電を充電開始後の第１の充電期間と次回走行開始前の第２の充電期間とに分割して実施することにより、充電効率および回生効率の両立を図ることでトータルの効率改善を図ることとしたものである。

図５は、この実施の形態における充電制御が実行されるときの蓄電装置の温度変化を示した図である。図５を参照して、時刻ｔ１において走行が終了し、時刻ｔ４において次回の走行が開始されるものとする。そして、この実施の形態においては、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電を走行終了後と次回走行開始前とに分割して実行する。具体的には、必要充電量から算出される必要充電時間Ｔ１を分割比α（０≦α≦１）で分割し、走行終了後の時刻ｔ１〜ｔ２の第１の充電期間に時間Ｔ１×αだけ充電を実行する。そして、次回走行開始前の時刻ｔ３〜ｔ４の第２の充電期間に残りの時間Ｔ１×（１−α）だけ充電を実行する。

ここで、分割比αは、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電時の損失（充電損失）の予測値と次回走行時の回生損失の予測値との和が最小となるように決定される。充電損失および回生損失は、蓄電装置Ｂの状態（温度や充電状態（ＳＯＣ）等）や周囲環境の状態（外気温やその予測値等）等に基づいて予測される。充電損失の予測値および回生損失の予測値の算出方法については、後ほど説明する。

このように、走行終了後の第１の充電期間と次回走行開始前の第２の充電期間とに充電を分割することによって、充電器１８による充電実行時（時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４）における充電効率の改善と、次回走行時（時刻ｔ４以降）における回生効率の改善との両立が図られる。

図６は、図１に示したＥＣＵ２０により実行される充電制御に関する機能ブロック図である。図６を参照して、ＥＣＵ２０は、温度予測部５２と、充電損失予測部５４と、回生損失予測部５６と、充電分割制御部５８と、充電実行部６０とを含む。

温度予測部５２は、充電器１８により蓄電装置Ｂを充電するのに必要な時間Ｔ１、走行終了から次回走行開始までの時間Ｔ２、および蓄電装置Ｂの充電の分割比α（仮値）を充電分割制御部５８から取得し、それらに基づいて走行終了後から次回走行開始までの蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（ｔ）を予測する。一例として、温度予測部５２は、走行終了時の外気温Ｔｏｕｔ（０）を取得し、走行終了後から次回走行開始までの外気温Ｔｏｕｔ（ｔ）を予測する。この外気温Ｔｏｕｔ（ｔ）は、走行終了時の外気温Ｔｏｕｔ（０）を初期値として、気象情報等に基づいて予測することが可能である。そして、温度予測部５２は、走行終了時の蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（０）を取得し、この温度ＴＢ（０）を初期値として、充電による内部抵抗の発熱による昇温分と外気温Ｔｏｕｔ（ｔ）による冷却分とによる温度変化を算出することによって温度ＴＢ（ｔ）を予測する。なお、走行終了時の外気温Ｔｏｕｔ（０）および蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（０）は、図示されない温度センサ等によって検出される。

充電損失予測部５４は、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電時の損失（充電損失）を予測する。充電損失予測部５４は、少なくとも温度予測部５２によって予測された蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（ｔ）に基づいて、充電損失を予測する。一例として、充電損失予測部５４は、蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（ｔ）、ＳＯＣ（蓄電装置Ｂの充電状態を示し、満充電に対する百分率で示される。）および充電電力（通常充電／急速充電が選択可能な場合には、その選択によって異なる。）の関数またはマップとして単位時間あたりの充電損失を定義し、走行終了後から次回走行開始までの単位時間あたりの充電損失の積分値を算出することによって充電損失を予測する。

回生損失予測部５６は、次回走行時の回生損失を予測する。一例として、回生損失予測部５６は、次回走行開始時の蓄電装置Ｂの温度の関数またはマップとして次回走行時の回生損失を定義し、温度予測部５２によって予測された蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（ｔ）に基づいて次回走行時の回生損失を予測する。

充電分割制御部５８は、走行終了後の第１の充電期間と次回走行開始前の第２の充電期間とに分割して充電を実行するための分割比αを決定する。一例として、充電分割制御部５８は、蓄電装置Ｂの必要充電時間Ｔ１、走行終了から次回走行開始までの時間Ｔ２、および分割比α（仮値）を温度予測部５２へ出力し、その分割比α（仮値）で充電が実行された場合の充電損失の予測値および回生損失の予測値をそれぞれ充電損失予測部５４および回生損失予測部５６から取得する。そして、充電分割制御部５８は、分割比α（仮値）を０〜１の間で変化させてパラメータスタディを行ない（たとえば、α＝０，０．２，０．４，０．６，０．８，１）、充電損失予測部５４から取得される充電損失の予測値と回生損失予測部５６から取得される回生損失の予測値との和が最小になる分割比αを決定する。

なお、必要充電時間Ｔ１は、蓄電装置ＢのＳＯＣに基づいて算出することができる。通常充電／急速充電が選択可能な場合には、その選択に応じても時間Ｔ１は異なる。また、走行終了から次回走行開始までの時間Ｔ２は、利用者が設定可能としてもよいし、車両の過去の利用パターンから予測したものであってもよい。

充電実行部６０は、必要充電時間Ｔ１、走行終了から次回走行開始までの時間Ｔ２、および充電分割制御部５８により決定された分割比αに基づいて、蓄電装置Ｂの充電を走行終了後の第１の充電期間と次回走行開始前の第２の充電期間とに分割して、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電を実行する。

図７は、図１に示したＥＣＵ２０により実行される充電制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、走行終了後、たとえば外部電源２２（図１）から電極の供給を受けるための充電ケーブルが車両に接続されると実行される。

図７を参照して、ＥＣＵ２０は、蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（０）およびＳＯＣを取得する（ステップＳ１０）。なお、蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（０）は、図示されない温度センサ等によって検出される。また、ＳＯＣは、図示されない他のＥＣＵにおいて、蓄電装置Ｂの電圧および充放電電流に基づいて、種々の公知の手法を用いて算出される。なお、ＥＣＵ２０において、蓄電装置Ｂの電圧および充放電電流に基づいてＳＯＣを算出してもよい。

次いで、ＥＣＵ２０は、ＳＯＣに基づいて蓄電装置Ｂの必要充電量を算出する（ステップＳ２０）。たとえば、蓄電装置Ｂの容量にＳＯＣを乗算することによって必要充電量を算出することができる。続いて、ＥＣＵ２０は、算出された必要充電量に基づいて、充電器１８により蓄電装置Ｂを充電するのに必要な時間Ｔ１を算出する（ステップＳ３０）。たとえば、必要充電量を充電レートで除算することによって必要充電時間Ｔ１を算出することができる。なお、通常充電／急速充電が選択可能な場合には、その選択に応じて充電レートが異なるので必要充電時間Ｔ１も異なる。さらに次いで、ＥＣＵ２０は、走行終了から次回走行開始までの時間Ｔ２を算出する（ステップＳ４０）。この時間Ｔ２は、利用者が設定可能としてもよいし、車両の過去の利用パターン等から予測したものであってもよい。

そして、ＥＣＵ２０は、必要充電時間Ｔ１が次回走行開始までの時間Ｔ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０）。必要充電時間Ｔ１が時間Ｔ２以下であると判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、ＥＣＵ２０は、後述のサブルーチンを実行し、充電損失と次回走行時の回生損失との和を最小とする分割比αを決定する（ステップＳ６０）。そして、ＥＣＵ２０は、その決定された分割比αに従って、第１の充電時間（α×Ｔ１）および第２の充電時間（（１−α）×Ｔ１）に必要充電時間Ｔ１を分割して充電器１８による蓄電装置Ｂの充電を実行する（ステップＳ８０）。

一方、ステップＳ５０において必要充電時間Ｔ１が次回走行開始までの時間Ｔ２よりも大きいと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２０は、分割比αを１とする（ステップＳ７０）。そして、ＥＣＵ２０は、ステップＳ８０へ処理を移行する。すなわち、必要充電時間Ｔ１が次回走行開始までの時間Ｔ２よりも大きいときは、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電が直ちに開始される。

図８は、図７に示したステップＳ６０において分割比αを決定するためのサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、図７に示したメインルーチンから呼出されて実行される。図８を参照して、ＥＣＵ２０は、上述した方法により、次回走行開始までの外気温Ｔｏｕｔ（ｔ）を予測する（ステップＳ１１０）。

次いで、ＥＣＵ２０は、分割比αを０〜１の間で変化させてパラメータスタディを行なうため、まず、分割比αを０とする（ステップＳ１２０）。そして、ＥＣＵ２０は、上述した方法により、次回走行開始までの蓄電装置Ｂの温度ＴＢ（ｔ）を予測する（ステップＳ１３０）。続いて、ＥＣＵ２０は、上述した方法により、充電器１８による蓄電装置Ｂの充電時の損失（充電損失）を予測する（ステップＳ１４０）。さらに、ＥＣＵ２０は、上述した方法により、次回走行時の回生時の損失（回生損失）を予測する（ステップＳ１５０）。そして、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１４０において予測された充電損失と、ステップＳ１５０において予測された次回走行時の回生損失との和を算出する（ステップＳ１６０）。

次に、ＥＣＵ２０は、分割比α（仮値）をΔαだけ大きくする（ステップＳ１７０）。そして、ＥＣＵ２０は、分割比α（仮値）が１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。分割比α（仮値）が１以下であると判定されると（ステップＳ１８０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１３０へ再び処理を移行し、ステップＳ１７０において更新された分割比α（仮値）について、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０の演算を実行する。

一方、ステップＳ１８０において分割比α（仮値）が１を超えたと判定されると（ステップＳ１８０においてＮＯ）、ＥＣＵ２０は、充電損失と次回走行時の回生損失との和が最小となるαを最終的な分割比αとして決定する（ステップＳ１９０）。

以上のように、この実施の形態においては、走行終了後の第１の充電期間と次回走行開始前の第２の充電期間とに分割して外部電源２２から蓄電装置Ｂの充電が実行される。第１および第２の充電期間の分割比αは、充電損失および次回走行時の回生損失の予測結果に基づいて、充電損失および次回走行時の回生損失の和が最小となるように決定される。したがって、この実施の形態によれば、外部電源２２から蓄電装置Ｂの充電時における充電効率および充電後の走行時における回生効率を考慮してトータルの効率改善を図ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、外部電源２２から蓄電装置Ｂの充電は、充電器１８によって行なわれるものとしたが、この発明では、蓄電装置Ｂの充電方式は、このような方式に限定されるものではない。

図９は、外部電源２２から蓄電装置Ｂの他の充電方式を示した図である。図９を参照して、この充電方式では、モータジェネレータ４の中性点Ｎ１およびモータジェネレータ６の中性点Ｎ２に外部電源２２からの電力が供給される。そして、インバータ１２，１４の各々の零電圧ベクトルを制御することによって、インバータ１２，１４を単相ＰＷＭコンバータのアームとして動作させる（インバータ１２，１４の各々において、各相アームを同時に動作させる。）。この充電方式によれば、充電器を別途設けることなく、外部電源２２から蓄電装置Ｂを充電することができる。

図１０は、外部電源２２から蓄電装置Ｂのさらに他の充電方式を示した図である。図１０を参照して、この充電方式では、受電用コイル７０および整流器７２が設けられ、外部電源２２の送電用コイル８０から出力される電力を受電用コイル７０によって非接触で受電する。送電用コイル８０から受電用コイル７０への送電は、電磁誘導方式であってもよいし、送電用コイル８０および受電用コイル７０を電磁場（近接場）において共鳴させる共鳴法を用いてもよい。そして、受電用コイル７０によって受電された電力は、整流器７２によって整流され、蓄電装置Ｂに充電される。この充電方式によれば、外部電源２２からワイヤレスで受電することができる。

なお、上記の実施の形態においては、電動車両の一例として、動力分割装置８によりエンジン２の動力を分割して駆動輪１０とモータジェネレータ４とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。たとえば、モータジェネレータ４を駆動するためにのみエンジン２を用い、モータジェネレータ６でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン２が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもこの発明は適用可能である。

また、この発明は、エンジン２を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置Ｂに加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、コンバータ１６を備えない電動車両にも適用可能である。

なお、上記において、外部電源２２は、この発明における「電源」に対応し、モータジェネレータ６は、この発明における「電動機」に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

１ ハイブリッド車両、２ エンジン、４，６ モータジェネレータ、８ 動力分割装置、１０ 駆動輪、１２，１４ インバータ、１６ コンバータ、１８ 充電器、２０ ＥＣＵ、２２ 外部電源、５２ 温度予測部、５４ 充電損失予測部、５６ 回生損失予測部、５８ 充電分割制御部、６０ 充電実行部、７０ 充電用コイル、７２ 整流器、８０ 送電用コイル、Ｂ 蓄電装置、ＰＬ 正極線、ＮＬ 負極線、ＭＰＬ 主正母線、ＭＮＬ 主負母線。

Claims (7)

1. 走行用の電力を蓄える蓄電装置を車両外部の電源から充電可能な電動車両の充電制御装置であって、前記電動車両は、車両駆動力を発生する電動機を発電機として動作させることにより車両の運動エネルギーを回生電力に変換して前記蓄電装置を充電可能に構成され、
   所定の分割比に従って、走行終了直後に前記電源から前記蓄電装置の充電が開始される第１の充電期間および走行開始直前に前記電源から前記蓄電装置の充電が終了する第２の充電期間に分割して前記電源から前記蓄電装置の充電を実行する充電実行部と、
   前記電源から前記蓄電装置の充電時における電力損失を示す充電損失を予測する充電損失予測部と、
   前記電源から前記蓄電装置の充電後の走行時における前記回生電力の損失を示す回生損失を予測する回生損失予測部と、
   前記充電損失および前記回生損失の予測結果に基づいて前記分割比を決定する充電分割制御部とを備える、電動車両の充電制御装置。
2. 前記充電分割制御部は、前記充電損失の予測値と前記回生損失の予測値との和が最小となるように前記分割比を決定する、請求項１に記載の電動車両の充電制御装置。
3. 前記充電損失予測部は、少なくとも前記電源から前記蓄電装置の充電時における前記蓄電装置の予測温度に基づいて、前記充電損失を予測し、
   前記回生損失予測部は、少なくとも前記電源から前記蓄電装置の充電後の走行時における前記蓄電装置の予測温度に基づいて、前記回生損失を予測する、請求項１または請求項２に記載の電動車両の充電制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の充電制御装置を備える電動車両。
5. 走行用の電力を蓄える蓄電装置を車両外部の電源から充電可能な電動車両の充電制御方法であって、前記電動車両は、車両駆動力を発生する電動機を発電機として動作させることにより車両の運動エネルギーを回生電力に変換して前記蓄電装置を充電可能に構成され、
   前記電源から前記蓄電装置の充電時における電力損失を示す充電損失を予測するステップと、
   前記電源から前記蓄電装置の充電後の走行時における前記回生電力の損失を示す回生損失を予測するステップと、
   前記充電損失および前記回生損失の予測結果に基づいて、走行終了直後に前記電源から前記蓄電装置の充電が開始される第１の充電期間および走行開始直前に前記電源から前記蓄電装置の充電が終了する第２の充電期間に分割して前記電源から前記蓄電装置の充電を実行するための分割比を決定するステップと、
   前記分割比に従って、前記第１および第２の充電期間に分割して前記電源から前記蓄電装置の充電を実行するステップとを備える、電動車両の充電制御方法。
6. 前記分割比を決定するステップにおいて、前記充電損失の予測値と前記回生損失の予測値との和が最小となるように前記分割比が決定される、請求項５に記載の電動車両の充電制御方法。
7. 前記充電損失を予測するステップにおいて、少なくとも前記電源から前記蓄電装置の充電時における前記蓄電装置の予測温度に基づいて、前記充電損失が予測され、
   前記回生損失を予測するステップにおいて、少なくとも前記電源から前記蓄電装置の充電後の走行時における前記蓄電装置の予測温度に基づいて、前記回生損失が予測される、請求項５または請求項６に記載の電動車両の充電制御方法。

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