JP2013031320A - 車両用電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補機作動の安定化と、要求電力に対して迅速に電力供給を開始することとの両立を図った車両用電力制御装置を提供する。
【解決手段】スタータモータ（第１ＭＧ）または走行用電動モータ（第２ＭＧ）へ電力供給する主バッテリ１３、および補機へ電力供給する補機バッテリ１４を備えたハイブリッド車両に適用され、第１ＭＧまたは第２ＭＧの要求電力ＰＢｒｅｑに対して主バッテリの供給可能電力ＰＢｍａｉｎが不足している場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）に、補機バッテリの電圧変化が所定の許容範囲内となるよう制限しながら、補機バッテリから主バッテリを充電する事前充電制御手段Ｓ１８と、その充電の終了後に、主バッテリおよび補機バッテリの両方から同時に電動モータへ電力供給させる同時供給制御手段Ｓ２０と、を備える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、走行用の電動モータおよび内燃機関のいずれによっても走行可能なハイブリッド車両に適用される、車両用電力制御装置に関する。

従来のハイブリッド車両には、内燃機関を始動させる始動モータや走行用モータ等の高電圧系負荷へ電力供給する主バッテリと、ヘッドライトや電子制御装置等の低電圧系負荷（補機）へ電力供給する補機バッテリと、を備えるものがある。

そして特許文献１には、主バッテリの蓄電量が低下して始動モータへの電力供給が不足する事態に陥った場合に、補機バッテリから主バッテリを充電し、その充電が十分に為された後に主バッテリから始動モータへ電力供給する制御が記載されている。

特開平１１−１２２８２４号公報

しかし、上記制御を実施すると、補機バッテリから主バッテリへの充電を開始する際に補機バッテリの電圧が急激に低下することになるので、補機の作動が不安定になる。例えば、ヘッドライトの明滅や電子制御装置の動作停止等の不具合が生じる。

これに対し、充電電力を徐々に上昇させれば、補機バッテリの電圧が急激に低下することを抑制でき、補機作動の安定化を図ることができる。しかしこの場合には、徐々に上昇させる分だけ補機バッテリから主バッテリへの充電時間が長くなるので、始動モータへの電力供給開始が遅くなり、内燃機関の始動が遅くなる。

また、加速走行や登坂走行等に伴い走行用モータの要求電力が上昇した時に、その要求電力に対する主バッテリの供給可能電力が不足していれば、補機バッテリから主バッテリへ充電させたい場合がある。この場合にも、充電電力を徐々に上昇させて補機作動の安定化を図ろうとすると、要求電力に対する電力供給開始が遅くなることが問題となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、補機作動の安定化と、要求電力に対して迅速に電力供給を開始することとの両立を図った車両用電力制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、走行用の電動モータおよび内燃機関のいずれによっても走行可能であり、前記内燃機関を始動させる始動用または走行用の電動モータへ電力供給する主バッテリ、および補機へ電力供給する補機バッテリを備えたハイブリッド車両に適用されることを前提とする。

そして、前記電動モータの要求電力に対して、前記主バッテリの供給可能電力が不足しているか否かを判定する電力不足判定手段と、前記電力不足判定手段により不足と判定された場合に、前記補機バッテリから前記主バッテリを充電させる手段であって、前記補機バッテリの電圧変化が所定の許容範囲内となるよう制限しながら前記充電を行う事前充電制御手段と、前記事前充電制御手段による充電の終了後に、前記主バッテリおよび前記補機バッテリの両方から同時に前記電動モータへ電力供給させる同時供給制御手段と、を備えることを特徴とする。

これによれば、補機バッテリから主バッテリを充電させる際に補機バッテリの電圧変化が所定の許容範囲内となるよう制限しながら充電を行うので、補機の作動が不安定になることを回避できる。

そして、充電終了後には、主バッテリおよび補機バッテリの両方から同時に電動モータへ電力供給させるので、要求電力に対する主バッテリの負担が軽減される。そのため、主バッテリに要求される供給可能電力が低くなるので、補機バッテリから主バッテリへの充電量を少なくでき、当該充電の終了時期を早めることができる。したがって、補機作動の安定化と、電動モータへの要求電力供給を迅速に開始することとの両立を図ることができる。

請求項２記載の発明では、前記事前充電制御手段は、前記補機バッテリからの充電電力が徐々に上昇するように充電を開始させる徐変制御を行うことを特徴とする。

このように徐変制御を行う上記発明によれば、事前充電にかかる充電電力を、図３（ｄ）に例示するようにステップ状に上昇させて充電開始させる場合に比べて、補機バッテリの電圧が急激に低下することを抑制できる。よって、補機作動の安定化を促進できる。

請求項３記載の発明では、前記補機バッテリから放電される電力を前記事前充電制御手段の充電に用いる事前充電モードから、前記同時供給制御手段の電力供給に用いる同時供給モードへ切り替える時期をモード切替時期とした場合において、前記電力不足判定手段により不足と判定された時の前記主バッテリおよび前記補機バッテリの蓄電量に基づき、前記モード切替時期を設定するスケジュール設定手段を備えることを特徴とする。

例えば、事前充電モード開始時の主バッテリの蓄電量が少ない場合には、主バッテリへの充電に要する時間が長くなるので、モード切替時期を遅めに設定する必要がある。この点を鑑み、上記発明では、主バッテリおよび補機バッテリの蓄電量に基づきモード切替時期を設定し、その設定した時期（スケジュール）にしたがって事前充電モードから同時供給モードへ切り替えるので、充電時間の過不足が生じないようにモード切替時期を設定できる。

請求項４記載の発明では、前記スケジュール設定手段は、前記同時供給モードの期間中における前記主バッテリの供給可能電力と前記補機バッテリの供給可能電力とを合わせた値が、前記要求電力に対して過不足なく一致するよう、前記モード切替時期を設定することを特徴とする。

これによれば、事前充電モードによる充電時間が過剰に長くならないようにしつつ、同時供給モード時の供給電力不足が生じないようにできる。よって、補機作動の安定化と、電動モータへの要求電力供給を迅速に開始することとの両立性を向上できる。

請求項５記載の発明では、前記同時供給制御手段は、前記補機バッテリの電圧変化が前記許容範囲内となるよう制限しながら前記電動モータへ電力供給させており、前記補機バッテリから前記電動モータへ放電される電力が前記制限を受ける場合には、当該制限により前記補機バッテリの供給可能電力が低くなることを加味して、前記スケジュール設定手段は前記モード切替時期を設定することを特徴とする。

上記発明によれば、同時供給時においても充電時と同様にして、補機バッテリの電圧変化が許容範囲内となるよう制限するので、同時供給時に補機作動が不安定になることを回避できる。また、このように同時供給時の制限を実施すると、その制限実施期間には補機バッテリの供給可能電力が低くなるが、その低下分を主バッテリで補うことができるように充電時間を長めに設定することにより、補機作動の安定化と、電動モータへの要求電力供給を迅速に開始することとの両立性を向上できる。

請求項６記載の発明では、前記主バッテリの供給可能電力が前記要求電力に対して不足するようになる時期を予測する予測手段を備え、前記事前充電制御手段は前記予測に基づき、前記補機バッテリから前記主バッテリへの充電を開始させることを特徴とする。

これによれば、補機バッテリから主バッテリへの充電を早期に開始できるので、充電を早期に完了させて電動モータへの要求電力供給を迅速に開始することを促進できる。例えば、ナビゲーション装置が有する自車両の現在位置情報および目的位置までの走行ルート情報に基づけば、前記予測を容易に実現でき、走行用の電動モータへの要求電力供給を迅速に開始できるようになる。

本発明の第１実施形態にかかるシステム構成を示した図。 第１実施形態において、事前充電および同時供給の技術的意義を説明する図。 第１実施形態において、事前充電および同時供給の基本的な考え方を説明するタイムチャート。 図３に示す事前充電および同時供給に加え、徐変制御を実施した場合のタイムチャート。 第１実施形態において、事前充電、徐変制御および同時供給を実施する処理の手順を示すフローチャート。 第１実施形態にかかる充放電スケジュールの設定手法を説明するブロック図。 本発明の第２実施形態において、事前充電、徐変制御および同時供給を実施した場合のタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる車両用電力制御装置を、パラレルシリーズハイブリッド車両に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態にかかるシステム構成を示した図である。図示されるように、車両には、走行用のエンジン１０（内燃機関）、スタータモータとして機能する第１モータジェネレータ（第１ＭＧ１１）、および走行駆動源として機能する第２モータジェネレータ（第２ＭＧ１２）が搭載されている。これらのＭＧ１１，１２は、３相の永久磁石同期モータ（例えば埋め込み磁石同期モータ）であり、第２ＭＧ１２は第１ＭＧ１１よりも高出力のモータが採用されている。なお、第１ＭＧ１１が「始動用の電動モータ」、第２ＭＧ１２が「走行用の電動モータ」に相当する。

さらに車両には、端子電圧が高圧（例えば数百Ｖ以上）に設定された主バッテリ１３と、低圧（例えば１２Ｖ）に設定された補機バッテリ１４とが搭載されている。例えば、主バッテリ１３にはリチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池を採用し、補機バッテリ１４には、主バッテリ１３よりもエネルギ出力密度の小さい鉛蓄電池等を採用する。

主バッテリ１３は、インバータ１５を介して第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２へ電力供給する。補機バッテリ１４は、後述する各種ＥＣＵ１８〜２０やヘッドライト、空調装置等の補機１６へ電力供給する。また、補機バッテリ１４の放電電力は、ＤＣＤＣコンバータ１７により昇圧されてインバータ１５へ入力され、第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２へ供給することも可能である。

第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２で発電された３相交流の電力は、インバータ１５により直流に整流されて主バッテリ１３へ充電されるとともに、ＤＣＤＣコンバータ１７により降圧されて補機バッテリ１４へ充電される。なお、インバータ１５は、図示しない一対のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）の直列接続体を３組備えており、これら各直列接続体の接続点が第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。

モータ制御装置（ＭＧＥＣＵ１８）は、第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２の制御量を所望に制御すべく、インバータ１５のスイッチング素子等の作動を制御する制御装置である。

エンジン制御装置（ＥＮＧＥＣＵ１９）は、エンジン１０の燃焼制御等に必要な各種アクチュエータを操作する制御装置である。ＥＮＧＥＣＵ１９は、エンジン１０の燃焼室に供給される吸気量を検出するエアフローメータや、クランク角度センサの検出信号等を逐次入力し、これら入力信号に基づき、燃料噴射弁による燃料噴射制御等、エンジン１０の燃焼制御を行う。詳しくは、ＥＮＧＥＣＵ１９は、エンジン回転速度およびエンジン負荷等に基づきエンジントルク（指令エンジントルク）を算出し、そのトルクに制御すべく上記燃焼制御を行う。

ハイブリッド制御装置（ＨＶＥＣＵ２０）は、ＭＧＥＣＵ１８及びＥＮＧＥＣＵ１９よりも上位（アクセルペダル等のユーザインターフェースから入力されるユーザの要求からみて上流側）の制御装置である。ＨＶＥＣＵ２０は、ユーザのアクセルペダルの操作量等の検出信号に基づき、エンジン１０、第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２の制御量の指令値を算出する。

本実施形態では、ＭＧ１１，１２の制御量の指令値を、ＭＧ１１，１２の生成トルクの指令値（指令モータトルク）とし、エンジン１０の制御量の指令値を上記指令エンジントルクとする。そして、ＭＧＥＣＵ１８に対して指令モータトルクを出力し、ＥＮＧＥＣＵ１９に対して指令エンジントルクを出力する。こうした指令信号により、例えば、車両の主な走行動力源をエンジン１０としつつ、補助的な走行動力源として第２ＭＧ１２が用いられたり、エンジン１０のみが走行動力源として用いられたりする。

さらにＨＶＥＣＵ２０は、ＤＣＤＣコンバータ１７による電圧の昇圧量や降圧量が所望する値となるよう、補機バッテリ１４のＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）や主バッテリ１３のＳＯＣ等に応じてＤＣＤＣコンバータ１７の作動を制御する。なお、ＨＶＥＣＵ２０は、ＭＧＥＣＵ１８及びＥＮＧＥＣＵ１９のそれぞれと互いに双方向通信が可能とされている。

通常走行モード時には、エンジン動力は動力分割機構２１により２経路に分割される。一方は、第１ＭＧ１１を駆動させて発電する経路で、この電力によって第２ＭＧ１２を駆動させる。もう一方は、駆動輪２２を直接駆動させる経路である。そして、これらの経路の割合が効率最大になるよう制御する。

急加速モード時には、第１ＭＧ１１からの発電電力に加え、主バッテリ１３からも電力を供給する。エンジン駆動力とともに第２ＭＧ１２の駆動力を加えることで、レスポンスの良いなめらかな動力性能を発揮し、加速性能の向上を図る。ちなみに、第２ＭＧ１２の駆動力は、減速ギア２３およびデファレンシャルギア２４を介して駆動輪２２へ伝達される。

減速制動モード時には、駆動輪２２の回転力により第２ＭＧ１２を発電機として作動させ、車両の制動エネルギを回生して主バッテリ１３へ充電させる。また、主バッテリ１３のＳＯＣが所定値未満になれば、エンジン１０を始動させて第１ＭＧ１１で発電させて充電を開始する（充電モード）。なお、走行停止時に充電を開始させる場合には、第１ＭＧ１１をスタータとして作動させてエンジン１０を始動させた後に、第１ＭＧ１１を発電機として作動させて充電させる。

ところで、第１ＭＧ１１をスタータとして作動させてエンジン１０を始動させるにあたり、主バッテリ１３のＳＯＣが著しく低下しており、第１ＭＧ１１をスタータとして作動させるのに十分な電力を主バッテリ１３から供給できない場合には、補機バッテリ１４の電力も利用して第１ＭＧ１１へ電力供給する。

図２を用いてより詳細に説明すると、主バッテリ１３のＳＯＣが著しく低下していることが原因で、主バッテリ１３からの供給可能電力が第１ＭＧ１１（スタータモータ）の要求電力に対して不足している場合（図２（ａ）参照）には、図２（ｂ）に示す事前充電を実施した後、図２（ｃ）に示す同時供給を実施する。

すなわち、事前充電では、補機バッテリ１４は補機１６へ電力供給しつつ、放電電力の一部をＤＣＤＣコンバータ１７で昇圧して主バッテリ１３へ供給する。これにより、主バッテリ１３は補機バッテリ１４から充電（事前充電）され、主バッテリ１３のＳＯＣは上昇する。その後、主バッテリ１３および補機バッテリ１４の両方から第１ＭＧ１１へ電力供給（同時供給）して、第１ＭＧ１１をスタータモータとして作動させる。なお、同時供給時における補機バッテリ１４は、第１ＭＧ１１への放電と同時に補機１６へも放電している。

図３は、上述した事前充電および同時供給の基本的な考え方を説明するタイムチャートである。図中の符号ＰＢｒｅｑは第１ＭＧ１１の要求電力を表しており、指令モータトルクから算出される。また、図中の符号ＰＢｍａｉｎ，ＰＢｓｕｂの各々は、事前充電を実施しない場合の主バッテリ１３，補機バッテリ１４の供給可能電力を示す。ＰＢｍａｉｎ’，ＰＢｓｕｂ’の各々は、事前充電を実施した場合の充放電電力の変化を示す。

図３（ａ）に示す例は、（ｂ）に示す如くＰＢｍａｉｎ＋ＰＢｓｕｂ＜ＰＢｒｅｑとなっている状況を示す。この場合、ｔ０時点で事前充電を開始してｔ１時点で同時供給を開始する。すなわち、同時供給を開始するｔ１時点よりも前のｔ０時点で補機バッテリ１４は放電（主バッテリ１３への充電）を開始する。なお、事前充電を実施するモード（事前充電モード）から、同時供給を実施するモード（同時供給モード）へ切り替える時期（モード切替時期）は、図４のｔ１時点に相当する。

（ｄ）の例では、事前充電時および同時供給時のいずれにおいても放電電力を一定に設定している。一方、主バッテリ１３では、ｔ０時点からｔ１時点までは補機バッテリ１４からの放電電力ＰＢｓｕｂ’により充電され、ｔ１時点からは補機バッテリ１４とともに放電を開始している。

事前充電により主バッテリ１３のＳＯＣを上昇させた分だけ、主バッテリ１３の供給可能電力は上昇する（（ｃ）中の矢印参照）。その結果、事前充電後の同時供給では、（ｅ）に示す如くＰＢｍａｉｎ’＋ＰＢｓｕｂ’＝ＰＢｒｅｑとなり、第１ＭＧ１１のモータ駆動によるエンジン始動が可能となる。

但し、ｔ０時点にて補機バッテリ１４からの放電を開始するにあたり、（ｄ）に示す如く放電電力ＰＢｓｕｂ’をステップ状に立ち上げると、補機バッテリ１４の端子電圧が一時的に大きく低下し、その結果、補機１６の作動が不安定になることが懸念される。例えば、各種ＥＣＵ１８〜２０（補機）がリセット作動したり、ヘッドライト（補機）が明滅したりすることが懸念される。

そこで本実施形態では、図３に示す制御をさらに改良して図４に示す制御を実施している。すなわち、補機バッテリ１４からの放電電力（主バッテリ１３への充電電力）が徐々に上昇するように充電を開始させる徐変制御を行う。詳細には、図４（ｂ）に示す放電電力ＰＢｓｕｂ’の上昇変化速度ΔＰＢを、所定値未満となるように制限する。

図４の例では、同時供給を開始するｔ１時点においても放電電力ＰＢｓｕｂ’が目標値に達していない。そのため、目標値に達するｔ２時点までは、ｔ１時点以降も放電電力ＰＢｓｕｂ’の上昇を継続させている。なお、前記目標値は、補機バッテリ１４からの供給可能電力から補機１６へ供給する電力を減算した値に設定している。

このように、同時供給開始時においても、事前充電開始時と同様にして、補機バッテリ１４からの放電電力を徐々に上昇させている。そのため、同時供給を開始するｔ１時点から、放電電力ＰＢｓｕｂ’が目標値に達するｔ２時点までの期間は、図３（ｄ）の如くステップ状に放電させた場合に比べて、第１ＭＧ１１への供給電力ＰＢｍａｉｎ＋ＰＢｓｕｂ’が、図４（ｃ）中の網点を付した分だけ少なくなることが懸念される。

そこで本実施形態では、補機バッテリ１４から第１ＭＧ１１へ放電される電力が制限を受けている場合には、当該制限により補機バッテリ１４の供給可能電力が低くなることを加味して、事前充電期間Ｔａを設定している。詳細には、補機バッテリ１４から主バッテリ１３に充電される蓄電量（図４（ｄ）（ｅ）に示す網点面積）が（ｃ）に示す網点面積と一致するよう、事前充電期間Ｔａを設定している。これにより、図４（ｆ）に示す如くＰＢｍａｉｎ’＋ＰＢｓｕｂ’＝ＰＢｒｅｑとなるようにでき、ｔ１時点からｔ２時点にて供給電力ＰＢｍａｉｎ＋ＰＢｓｕｂ’が不足する、といった前記懸念を解消できる。

図５は、ＨＶＥＣＵ２０が有するマイクロコンピュータによる処理手順を示すフローチャートであり、当該処理により、上述した事前充電、徐変制御および同時供給が実施される。

先ず、図５に示すステップＳ１０においてエンジン始動要求が生じたと判定された場合に、次のステップＳ１１において、エンジン始動に要する第１ＭＧ１１のモータ駆動電力（要求電力ＰＢｒｅｑ）を算出する。続くステップＳ１２では、主バッテリ１３のＳＯＣおよび温度に基づき、主バッテリ１３の供給可能電力ＰＢｍａｉｎを算出する。

続くステップＳ１３（電力不足判定手段）では、要求電力ＰＢｒｅｑに対して主バッテリ１３の供給可能電力ＰＢｍａｉｎが不足しているか否かを判定し、不足していないと判定された場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、次のステップＳ１４において、事前充電および同時供給を実施することなく、主バッテリ１３から第１ＭＧ１１へ電力供給してモータ駆動させ、エンジン１０を始動させる。

一方、ＰＢｒｅｑに対してＰＢｍａｉｎが不足していると判定された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、次のステップＳ１５において、補機バッテリ１４のＳＯＣおよび温度に基づき、補機バッテリ１４の供給可能電力ＰＢｓｕｂを算出する。

続くステップＳ１６（スケジュール設定手段）では、ステップＳ１１〜Ｓ１５で算出した各々の電力ＰＢｒｅｑ，ＰＢｍａｉｎ，ＰＢｓｕｂに基づき、充放電スケジュールを設定する。詳細には、図４で説明したモード切替時期ｔ１または事前充電期間Ｔａを設定するとともに、事前充電モード時の両バッテリ１３，１４の充放電電力、および同時供給モード時の両バッテリ１３，１４の充放電電力を設定する。

この充放電スケジュールは、同時供給モードの期間中における両バッテリ１３，１４からの供給可能電力ＰＢｍａｉｎ’＋ＰＢｓｕｂ’が、ＰＢｒｅｑに対して過不足なく一致するように設定される。図４の例では、Ｔａ＝（１／２）×（ＰＢｓｕｂ／ΔＰＢ）となるように事前充電期間Ｔａを設定している。なお、式中のＰＢｓｕｂは、先述したＰＢｓｕｂ’の目標値を示す。上昇変化速度ΔＰＢは予め設定しておいた固定値であり、補機バッテリの端子電圧の変化が所定の許容範囲内となるよう設定された値である。

続くステップＳ１７では、事前充電を開始したｔ０時点からの経過時間が、ステップＳ１６で設定した事前充電期間Ｔａに達したか否かを判定する。事前充電期間Ｔａに達していなければ（Ｓ１７：ＮＯ）、次のステップＳ１８（事前充電制御手段）にて、補機バッテリ１４の放電電力を上昇変化速度ΔＰＢで増加させるとともに、主バッテリ１３の充電電力を上昇変化速度ΔＰＢで増加させる。

そして、事前充電期間Ｔａに達すると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、続くステップＳ１９において、主バッテリ１３からの供給可能電力ＰＢｍａｉｎ’（放電電力）を算出する。詳細には、事前充電開始前の主バッテリ１３の供給可能電力ＰＢｍａｉｎに、補機バッテリ１４から充電した電力を加算して算出する。

続くステップＳ２０（同時供給制御手段）では、ステップＳ１９で算出したＰＢｍａｉｎ’の要求電力ＰＢｒｅｑに対する不足分を、補機バッテリ１４から放電させる。続くステップＳ２１では、補機バッテリ１４から放電される電力の放電先を、主バッテリ１３から第１ＭＧ１１へ切り替えることにより、事前充電モードから同時供給モードに切り替える。これにより、第１ＭＧ１１が十分なトルクでモータ駆動することができ、エンジン始動が可能となる。

図６は、本実施形態にかかる充放電スケジュールの設定手法を説明するブロック図であり、主にＨＶＥＣＵ２０が実施する処理内容について、以下に説明する。

ＨＶＥＣＵ２０は、以下に説明する各種手段２０１〜２０９を有する。手段２０１は、イグニッションスイッチ操作やエンジン始動スイッチ等の運転者要求の情報に基づき、エンジン始動の要求有無を検知する。

手段２０２は、主バッテリ１３のＳＯＣおよび温度に基づき、主バッテリ１３からの供給可能電力ＰＢｍａｉｎを算出する。手段２０３は、補機バッテリ１４のＳＯＣおよび温度に基づき、補機バッテリ１４からの供給可能電力ＰＢｓｕｂを算出する。

手段２０４は、補機バッテリ１４の放電スケジュールを算出する。詳細には、補機１６への供給電力（例えば現時点での補機供給電力）を供給可能電力ＰＢｓｕｂから減算した値を、事前充電および同時供給で用いる電力として算出する。なお、補機バッテリ１４の端子電圧変化が所定の許容範囲内となるよう、放電の変化速度がΔＰＢを超えないように制限して、放電スケジュールを算出する。そして手段２０５では、補機バッテリ１４の放電スケジュールにしたがって、現時点での補機バッテリ１４からの放電電力ＰＢｓｕｂ’の指令値を算出する。

手段２０６では、各々の手段２０１，２０２，２０４で算出された補機バッテリ１４の放電スケジュール、主バッテリ１３からの供給可能電力ＰＢｍａｉｎ、および予測した要求電力ＰＢｒｅｑの推移に基づき、主バッテリ１３の充放電スケジュールを算出する。

具体的には、供給可能電力ＰＢｍａｉｎが要求電力ＰＢｒｅｑに対して不足することを予測判定し、不足すると予測した時点（図４の例ではｔ１時点）の前に、事前充電を実施するように主バッテリ１３を充電させる。また、同時供給モードの期間中における両供給可能電力ＰＢｍａｉｎ，ＰＢｓｕｂの合算値が、要求電力ＰＢｒｅｑに対して過不足なく一致するよう、事前充電期間Ｔａを設定する。つまり、エンジン始動要求が検知された時点（図４の例ではｔ０時点）から事前充電期間Ｔａが経過した時点（図４の例ではｔ１時点）を、モード切替時期（図４の例ではｔ１時点）として設定する。

手段２０７では、主バッテリ１３の放電スケジュールにしたがって、現時点での主バッテリ１３からの充放電電力ＰＢｍａｉｎ’の指令値を算出する。そして、手段２０８では、各々の手段２０１，２０５，２０７で算出された、車両走行に要する現時点での電力（要求電力ＰＢｒｅｑ）、主バッテリ１３の現時点での充放電電力ＰＢｍａｉｎ’、補機バッテリ１４の現時点での放電電力ＰＢｓｕｂ’に基づき、第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２への指令値（指令モータトルクに相当）と、エンジン１０への始動にかかる指令値を算出する。このように算出した指令値は、ＭＧＥＣＵ１８およびＥＮＧＥＣＵ１９へ出力される。

手段２０９では、手段２０５で算出された補機バッテリ１４の現時点での放電電力ＰＢｓｕｂ’に基づき、ＤＣＤＣコンバータ１７の昇圧比の指令値を算出する。このように算出した昇圧比の指令値は、ＤＣＤＣコンバータ１７へ出力される。

次に、以上詳述した本実施形態による効果を、以下に説明する。

要するに、徐変制御および同時供給を実施せずに事前充電を実施しただけでは、事前充電開始時点における補機バッテリ１４の端子電圧変動が大きくなり、補機１６作動の不安定を招く。これに対し、徐変制御を実施しつつ事前充電を実施すると、補機１６の作動安定化は図れるものの、同時供給を実施しなければ、事前充電に要する時間が著しく長くなるので、エンジン始動が要求されてから第１ＭＧ１１をモータ駆動させるまでに要する時間が長くなり、迅速なエンジン始動ができない。

そこで本実施形態では、徐変制御を実施しつつ事前充電を実施することに加え、同時供給を実施する。これによれば、補機バッテリ１４からも第１ＭＧ１１へ電力供給させる分だけ、主バッテリ１３を事前充電させておく充電量を少なく設定できる。よって、補機１６の作動安定化を図りつつ、事前充電に要する時間の短縮を図ることもできる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、エンジン始動時におけるスタータモータ（第１ＭＧ１１）への電力不足解消を図るものであるのに対し、本実施形態では、走行用の電動モータ（第２ＭＧ１２）への電力不足解消を図るものである。

図７は、本実施形態にかかる事前充電、徐変制御および同時供給を説明するタイムチャートである。ＨＶＥＣＵ２０は常時、ナビゲーション装置が有する自車両の現在位置情報および目的位置までの走行ルート情報を取得しており、これらの情報から、急加速モード等により第２ＭＧ１２の要求電力ＰＢｒｅｑが急増することを予測する。図７の例では、車両走行中のｔ３時点にて前記予測を行った結果、ｔ４時点から登坂路を走行する予定であることに起因して、要求電力ＰＢｒｅｑに対する主バッテリの供給可能電力ＰＢｍａｉｎがｔ４時点にて不足すると予測している。

すなわち、図７（ａ）中の点線は、主バッテリの供給可能電力ＰＢｍａｉｎを表しており、実線に示す要求電力ＰＢｒｅｑに対してＰＢｍａｉｎが不足する状況である。そこで本実施形態では、ｔ３時点で事前充電を開始してｔ４時点（モード切替時期）で同時供給を開始する。すなわち、同時供給を開始するｔ４時点よりも前のｔ３時点で補機バッテリ１４は放電（主バッテリ１３への充電）を開始する。

また、図７（ｃ）に示すように、本実施形態においても徐変制御を実施する。すなわち、事前充電モード時および同時供給モード時における補機バッテリ１４からの放電電力を、その放電電力の変化速度が所定値未満となるように制限する。これにより、図７（ｄ）に示すように、補機バッテリ１４の端子電圧ＶＢｓｕｂの電圧変化が所定の許容範囲内となっている。よって、補機１６の作動安定化を図ることができる。

但し、このように徐変制御を実施すると、同時供給モードの開始直後においては、補機バッテリ１４の放電電力が最大値に達していない場合がある。この場合には、最大値に達するまでのｔ４〜ｔ５期間、主バッテリ１３からの放電電力（第２ＭＧ１２への供給電力）を増大させている（図７（ｂ）参照）。なお、この増大が可能となるように事前充電期間Ｔａは設定されている。

図７の例では、同時供給モードをｔ６時点で終了させているが、この終了時においても、補機バッテリ１４の端子電圧ＶＢｓｕｂの電圧変化が所定の許容範囲内となるように徐変制御を実施している。そのため、同時供給モードの終了に伴い端子電圧ＶＢｓｕｂが急上昇することを抑制できる。よって、例えばヘッドライトの輝度が一時的に高くなる等の不具合を抑制でき、同時供給モードの終了時においても補機１６の作動安定化を図ることができる。
本実施形態では、図６中の一点鎖線に示すように、第１実施形態にかかる手段２０１が予測手段としても機能する。すなわち、手段２０１（予測手段）は、ナビゲーション装置が有する自車両の現在位置情報および目的位置までの走行ルート情報等のナビ情報と、アクセルペダルの踏込量等の運転者要求の情報に基づき、車両走行に要する現時点での電力（要求電力ＰＢｒｅｑ）を算出するとともに、走行ルートを走行する場合の要求電力ＰＢｒｅｑの推移を予測する。
また、本実施形態では、図６の手段２０６において、供給可能電力ＰＢｍａｉｎが要求電力ＰＢｒｅｑに対して不足することを予測判定し、不足すると予測した時点（図７の例ではｔ４時点）の前に、事前充電を実施するように主バッテリ１３を充電させる。また、同時供給モードの期間中における両供給可能電力ＰＢｍａｉｎ，ＰＢｓｕｂの合算値が、要求電力ＰＢｒｅｑに対して過不足なく一致するよう、事前充電期間Ｔａを設定する。つまり、不足すると予測したｔ４時点よりも事前充電期間Ｔａだけ前の時点（図７の例ではｔ３時点）を、事前充電の開始時期として設定する。

また、手段２０８では、各々の手段２０１，２０５，２０７で算出された、車両走行に要する現時点での電力（要求電力ＰＢｒｅｑ）、主バッテリ１３の現時点での充放電電力ＰＢｍａｉｎ’、補機バッテリ１４の現時点での放電電力ＰＢｓｕｂ’に基づき、第１ＭＧ１１および第２ＭＧ１２への指令値（指令モータトルクに相当）と、エンジン１０への指令値（指令エンジントルクに相当）を算出する。このように算出した指令値は、ＭＧＥＣＵ１８およびＥＮＧＥＣＵ１９へ出力される。

以上により、本実施形態によれば、走行用の電動モータ（第２ＭＧ１２）への電力不足が予測される場合に、徐変制御を実施しつつ事前充電を実施することに加え、同時供給を実施する。これによれば、補機バッテリ１４からも第２ＭＧ１２へ電力供給させる分だけ、主バッテリ１３を事前充電させておく充電量を少なく設定できる。よって、補機１６の作動安定化を図りつつ、事前充電に要する時間の短縮を図ることもできる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・図４（ｂ）や図７（ｃ）では、ＰＢｓｕｂを徐々に変化させる徐変制御を実施しているが、補機バッテリの電圧変化が所定の許容範囲内となるように制限してＰＢｓｕｂを変化させれば、徐変制御を廃止して、図３（ｄ）に示すようにステップ状にＰＢｓｕｂを変化させてもよい。但しこの場合には、徐変制御を実施する場合の方が、補機バッテリ１４の電圧が急激に低下することを抑制でき、補機作動の安定化を促進できる点で有利である。

・上述の如くＰＢｓｕｂをステップ状に上昇させるにあたり、図３（ｄ）に示すように１回だけＰＢｓｕｂをステップ上昇させてもよいし、複数回のステップ上昇によりＰＢｓｕｂを上昇させてもよい。このように多段階でステップ上昇させれば、１段階でステップ上昇させる場合に比べて、補機バッテリ１４の電圧が急激に低下することを抑制できる。

・上記各実施形態では、パラレルシリーズ式のハイブリッド車両に本発明を適用しているが、例えばエンジンは発電のためだけに使い走行は電動モータだけで行うシリーズ式に適用してもよいし、走行はエンジンが主体で、発進時や高負荷運転時に電動モータがエンジン出力をサポートするパラレル式に適用してもよい。

１０…エンジン（内燃機関）、１１…第１ＭＧ（始動用の電動モータ）、１２…第２ＭＧ（走行用の電動モータ）、１３…主バッテリ、１４…補機バッテリ、１６…補機、２０１…予測手段、Ｓ１３…電力不足判定手段、Ｓ１６…スケジュール設定手段、Ｓ１８…事前充電制御手段、Ｓ２０…同時供給制御手段、ｔ１…モード切替時期。

Claims (6)

1. 走行用の電動モータおよび内燃機関のいずれによっても走行可能であり、前記内燃機関を始動させる始動用または走行用の電動モータへ電力供給する主バッテリ、および補機へ電力供給する補機バッテリを備えたハイブリッド車両に適用され、
   前記電動モータの要求電力に対して、前記主バッテリの供給可能電力が不足しているか否かを判定する電力不足判定手段と、
   前記電力不足判定手段により不足と判定された場合に、前記補機バッテリから前記主バッテリを充電させる手段であって、前記補機バッテリの電圧変化が所定の許容範囲内となるよう制限しながら前記充電を行う事前充電制御手段と、
   前記事前充電制御手段による充電の終了後に、前記主バッテリおよび前記補機バッテリの両方から同時に前記電動モータへ電力供給させる同時供給制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用電力制御装置。
2. 前記事前充電制御手段は、前記補機バッテリからの充電電力が徐々に上昇するように充電を開始させる徐変制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用電力制御装置。
3. 前記補機バッテリから放電される電力を前記事前充電制御手段の充電に用いる事前充電モードから、前記同時供給制御手段の電力供給に用いる同時供給モードへ切り替える時期をモード切替時期とした場合において、
   前記電力不足判定手段により不足と判定された時の前記主バッテリおよび前記補機バッテリの蓄電量に基づき、前記モード切替時期を設定するスケジュール設定手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電力制御装置。
4. 前記スケジュール設定手段は、前記同時供給モードの期間中における前記主バッテリの供給可能電力と前記補機バッテリの供給可能電力とを合わせた値が、前記要求電力に対して過不足なく一致するよう、前記モード切替時期を設定することを特徴とする請求項３に記載の車両用電力制御装置。
5. 前記同時供給制御手段は、前記補機バッテリの電圧変化が前記許容範囲内となるよう制限しながら前記電動モータへ電力供給させており、
   前記補機バッテリから前記電動モータへ放電される電力が前記制限を受ける場合には、当該制限により前記補機バッテリの供給可能電力が低くなることを加味して、前記スケジュール設定手段は前記モード切替時期を設定することを特徴とする請求項４に記載の車両用電力制御装置。
6. 前記主バッテリの供給可能電力が前記要求電力に対して不足するようになる時期を予測する予測手段を備え、
   前記事前充電制御手段は前記予測に基づき、前記補機バッテリから前記主バッテリへの充電を開始させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用電力制御装置。

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