JP2016135651A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの劣化が促進されるのを抑制する。
【解決手段】シフトポジションがＰポジションでバッテリを充電する際、外部給電を行なっていないときには、所定パワーＰｂ１をバッテリの充放電要求パワーＰｂ＊に設定し（Ｓ２２０）、外部給電を行なっているときには、所定パワーＰｂ１よりも大きい（絶対値としては小さい）所定パワーＰｂ２を充放電要求パワーＰｂ＊に設定する（Ｓ２３０）。そして、充放電要求パワーＰｂ＊の符号を反転させた値（−Ｐｂ＊）をエンジンの要求パワーＰｅ＊に設定し、要求パワーＰｅ＊がエンジンから出力されると共にエンジンからのパワーを用いてモータによって発電されるようにエンジンとモータとを制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、発電機と、バッテリと、外部給電装置と、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、ＭＧ（Motor Generator）と、バッテリと、電力変換器と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ＭＧは、エンジンからの動力によって発電すると共にバッテリと電力をやりとりする。電力変換器は、ＭＧとバッテリとを接続する電力ラインの直流電力を交流電力に変換して、コンセントに接続された外部機器に供給する。このハイブリッド自動車では、停車時に、バッテリの残容量が閾値以下のときには、エンジンからの動力を用いてＭＧによって発電してバッテリを充電する強制充電を行なう。そして、電力変換器によって外部機器に電力を供給する給電モードの選択時に、バッテリの入力制限上限値が閾値未満のときには、電力変換器による外部機器への給電を制限する（給電電力を小さくする或いは給電を停止する）。これにより、バッテリの残容量が低い状態が長時間に亘って継続するのを抑制することができる。

特開２０１３−１８３５２５号公報

一般に、バッテリは、充電電力（充電電流）が大きいときに劣化が促進されやすい。特に、停車中において、給電モードの選択時には、給電モードの選択時でないときに比して、エンジンの停止中にバッテリの残容量が低下しやすいから、強制充電の実行と停止とが繰り返されやすい。このため、停車中に強制充電を行なう際に、給電モードの選択時か否かに拘わらず比較的大きい電力でバッテリを充電すると、給電モードの選択時に、比較的大きい電力でバッテリの充電が繰り返し行なわれるため、バッテリの劣化が促進されやすい。

本発明のハイブリッド自動車は、バッテリの劣化が促進されるのを抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
前記エンジンからの動力を用いて発電する発電機と、
前記発電機と共に電力ラインに接続されたバッテリと、
前記電力ラインの電力を外部機器に供給する外部給電を行なう外部給電装置と、
停車中に、前記バッテリの蓄電割合が第１閾値以下に至ったときには、前記バッテリの蓄電割合が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上に至るまで、前記エンジンからの動力を用いた前記発電機の発電によって前記バッテリが充電されるように前記エンジンと前記発電機とを制御する所定充電制御を行なう制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記停車中に前記所定充電制御を行なう際、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときには、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっていないときに比して小さい電力で前記バッテリが充電されるように制御する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、停車中に、バッテリの蓄電割合が第１閾値以下に至ったときには、バッテリの蓄電割合が第１閾値よりも大きい第２閾値以上に至るまで、エンジンからの動力を用いた発電機の発電によってバッテリが充電されるようにエンジンと発電機とを制御する所定充電制御を行なう。そして、停車中に所定充電制御を行なう際、外部給電装置によって外部給電を行なっているときには、外部給電装置によって外部給電を行なっていないときに比して小さい電力でバッテリが充電されるように制御する。外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して、エンジンの運転停止中にバッテリの蓄電割合が低下しやすいから、所定充電制御の実行と停止とが繰り返されやすい。この本発明のハイブリッド自動車では、停車中にバッテリを充電する際、外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して小さい電力でバッテリが充電されるように制御することにより、比較的大きい電力でバッテリの充電が繰り返し行なわれるのを抑制し、バッテリの劣化が促進されるのを抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記停車中に、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときには、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっていないときに比して、前記第１閾値および前記第２閾値を大きくする手段であるものとしてもよい。一般に、バッテリは、蓄電割合が低いときに、劣化が促進されやすい。また、上述したように、外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して、所定充電制御の実行と停止とが繰り返されやすい。この態様の本発明のハイブリッド自動車では、こうした制御を行なうことにより、バッテリの蓄電割合が比較的低い領域で、バッテリの充放電が頻繁に繰り返されるのを抑制することができる。この結果、バッテリの劣化が促進されるのを抑制することができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記停車中に前記所定充電制御を行なう際、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときに前記バッテリの劣化が促進されないときには、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっていないとき以下、且つ、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときに前記バッテリの劣化が促進されるときよりも大きい電力で、前記バッテリが充電されるように制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、バッテリの充電電力（充電電流）を小さくする機会をより限定することができる。ここで、バッテリの劣化が促進されないときとしては、電池温度が所定温度範囲内であるとき，工場出荷時からの充放電のサイクル数が所定回数以下であるとき，蓄電割合が所定割合以上であるときなど、通常の条件を用いることができる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記バッテリの温度が所定温度を超えると、前記バッテリの温度が前記所定温度以下のときに比して、前記バッテリの許容入力電力を小さくする手段であり、更に、前記制御手段は、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときに、前記バッテリの許容入力電力が所定電力よりも小さくなったときには、前記外部給電を制限する手段であるものとしてもよい。これにより、バッテリの蓄電割合が低い状態が長時間に亘って継続するのを抑制することができる。また、本発明のハイブリッド自動車では、上述したように、停車中にバッテリを充電する際、外部給電を行なっているときに、外部給電を行なっていないときに比して小さい電力でバッテリが充電されるように制御する。これにより、バッテリの温度上昇を抑制し、外部給電が制限されるのを抑制することができる。ここで、「外部給電を制限する」とは、外部給電を停止すること、または、外部給電の電力を小さくして外部給電を継続することを意味する。

加えて、本発明のハイブリッド自動車において、前記バッテリは、リチウムイオン二次電池として構成されているものとしてもよい。

本発明のハイブリッド自動車において、前記発電機の回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記電力ラインに接続されると共に前記駆動軸に動力を入出力可能なモータと、を備えるものとしてもよい。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 バッテリ５０の電池温度Ｔｂと基本入出力制限Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣと補正係数ｋｉｎ，ｋｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 所定充電制御を行なっているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係である共線図の一例を示す説明図である。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される第１処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される第２処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、外部給電装置６０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒ。スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨ。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。燃料噴射弁への制御信号。スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの制御信号。イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６とモータＭＧ２の回転子とが接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ１は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、上述したように、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、バッテリ５０と共に電力ライン５４に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２。モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池として構成されている。リチウムイオン二次電池は、充電時の蓄電割合ＳＯＣが低いほど且つ充電電力（充電電流）が大きいほど劣化が促進されやすい特性を有する。このバッテリ５０は、上述したように、インバータ４１，４２と共に電力ライン５４に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂ。バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ（バッテリ５０から放電するときが正の値）。バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、演算した蓄電割合ＳＯＣと、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂと、に基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である。

バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、以下のように設定することができる。まず、バッテリ５０の電池温度Ｔｂに基づいて、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値としての基本入出力制限Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐを設定する。バッテリ５０の電池温度Ｔｂと基本入出力制限Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐとの関係の一例を図２に示す。続いて、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて、補正係数ｋｉｎ，ｋｏｕｔを設定する。バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣと補正係数ｋｉｎ，ｋｏｕｔとの関係の一例を図３に示す。そして、基本入出力制限Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐに補正係数ｋｉｎ，ｋｏｕｔを乗じて、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算する。

図２に示すように、基本入出力制限Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐは、以下のように設定される。電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ１（例えば、４５℃や５０℃，５５℃など）以下の領域では、基本入出力制限Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐには、所定電力（−Ｗ１），Ｗ１が設定される。また、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ１より高い領域では、基本入出力制限Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐには、電池温度Ｔｂが高いほど絶対値が所定電力Ｗ１から値０に向けて小さくなって値０で一定となる値が設定される。

図３に示すように、補正係数ｋｉｎ，ｋｏｕｔは、以下のように設定される。蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｈｉ（例えば、７８％，８０％，８２％など）以下の領域では、補正係数ｋｉｎには、値１が設定される。また、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｈｉより大きい領域では、補正係数ｋｉｎには、蓄電割合ＳＯＣが大きいほど値１から値０に向けて小さくなって値０で一定となる値が設定される。蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｌｏ（例えば、２８％や３０％，３２％など）以上の領域では、補正係数ｋｏｕｔには、値１が設定される。また、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｌｏ未満の領域では、補正係数ｋｏｕｔには、蓄電割合ＳＯＣが小さいほど値１から値０に向けて小さくなって値０で一定となる値が設定される。

したがって、入力制限Ｗｉｎは、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ１以下で且つ蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｈｉ以下の領域では値（−Ｗ１）となる。また、入力制限Ｗｉｎは、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ１より高い領域で高くなったり、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｈｉより大きい領域で大きくなったりするほど、絶対値が小さくなる。出力制限Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ１以下で且つ蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｌｏ以上の領域では値Ｗ１となる。また、出力制限Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂ１より高い領域で高くなったり、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｌｏより小さい領域で小さくなったりするほど、絶対値が小さくなる。

外部給電装置６０は、電力ライン５４と、車両の構成要素でない外部機器の接続用のコンセント６４と、に接続されている。この外部給電装置６０は、図示しないが、インバータを有する。インバータは、電力ライン５４の直流電力を所望の電圧の交流電力（例えば、ＡＣ１００Ｖの電力）に変換して、コンセント６４に接続された外部機器に供給する。以下、電力ライン５４の電力を外部機器に供給することを「外部給電」という。このインバータは、ＨＶＥＣＵ７０によって、図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御される。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。外部給電装置６０による外部給電の給電電力を検出する電力センサ６２からの給電電力Ｐｈ。イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号。シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ。アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ。ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ。車速センサ８８からの車速Ｖ。ＨＶＥＣＵ７０からは、外部給電装置６０のインバータのスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出されるシフトポジションＳＰとしては、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション），後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション），中立のニュートラルポジション（Ｎポジション），前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）などがある。そして、シフトポジションＳＰがＰポジションのときには、図示しないパーキングロック機構によって駆動輪３８ａ，３８ｂがロックされる。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６の要求駆動力を設定し、要求駆動力に見合う要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを運転制御する。エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２の運転モードとしては、以下の（１）〜（３）のモードがある。
（１）トルク変換運転モード：要求動力に対応する動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共に、エンジン２２から出力される動力の全てが、プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモード。
（２）充放電運転モード：要求動力とバッテリ５０の充放電必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共に、エンジン２２からの出力される動力の全てまたは一部が、バッテリ５０の充放電を伴ってプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモード。
（３）モータ運転モード：エンジン２２の運転を停止して、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２を駆動制御するモード。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＰポジションのときには、基本的には、エンジン２２を運転停止する。そして、図示しない補機（空調装置など）による電力消費，外部給電装置６０による外部給電などによって、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｓｔ以下に至ると、モータＭＧ１によってエンジン２２をクランキングして始動する。そして、エンジン２２からの動力を用いたモータＭＧ１の発電によってバッテリ５０が充電されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御する。以下、この制御を「所定充電制御」という。そして、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｓｐ以上に至ると、所定充電制御を終了し、エンジン２２を運転停止する。閾値Ｓｓｔおよび閾値Ｓｓｐは、後述の第１処理ルーチンによって設定される。

所定充電制御では、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）に負の値を設定する。充放電要求パワーＰｂ＊は、後述の第２処理ルーチンによって設定される。続いて、外部給電装置６０によって外部給電を行なっているか否かを判定する。外部給電を行なっていないときには、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊の符号を反転させた値（−Ｐｂ＊）をエンジン２２の要求パワーＰｅ＊に設定する。一方、外部給電を行なっているときには、値（−Ｐｂ＊）と、電力センサ６２からの外部給電の給電電力Ｐｈと、の和をエンジン２２の要求パワーＰｅ＊に設定する。

こうして要求パワーＰｅ＊を設定すると、要求パワーＰｅ＊と、エンジン２２を効率よく運転するための動作ライン（例えば、燃費最適動作ライン）と、を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定する。そして、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とを用いて、次式（１）により、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。図４は、所定充電制御を行なっているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係である共線図の一例を示す説明図である。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリヤの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ（駆動軸３６）の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。

Tm1*=−ρ・Te*/(1+ρ) (1)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、受信した目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を受信すると、モータＭＧ１がトルク指令Ｔｍ１＊で駆動されるようにインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

こうした制御により、外部給電装置６０によって外部給電を行なっていないときには、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊（＝−Ｐｂ＊）が出力されると共に、モータＭＧ１によって、要求パワーＰｅ＊に応じた電力が発電される。そして、モータＭＧ１の発電電力がバッテリ５０に供給される。一方、外部給電装置６０によって外部給電を行なっているときには、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊（＝−Ｐｂ＊＋Ｐｈ）が出力されると共に、モータＭＧ１によって、要求パワーＰｅ＊に応じた電力が発電される。そして、モータＭＧ１の発電電力がバッテリ５０と外部機器とに供給される。

さらに、実施例のハイブリッド自動車２０では、外部給電の条件が成立しているときには、ＨＶＥＣＵ７０は、外部給電装置６０を制御して、外部給電を行なう。外部給電の条件は、コンセント６４に外部機器が接続されており且つシフトポジションＳＰがＰポジションで外部給電の指示が行なわれているときに成立する。なお、外部給電の指示は、例えば、外部給電用のスイッチが利用者によってオンとされたときに行なわれる。また、外部給電は、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが上昇して、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの絶対値が所定電力Ｗ１以下の所定電力Ｗ２未満になったときには、外部給電を停止する。これにより、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが低い状態が長時間に亘って継続するのを抑制することができる。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションＳＰがＰポジションのときに閾値Ｓｓｔおよび閾値Ｓｓｐを設定する第１処理、および、所定充電制御を行なう際に充放電要求パワーＰｂ＊を設定する第２処理について説明する。図５は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される第１処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。図６は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される第２処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。図５のルーチンは、シフトポジションＳＰがＰポジションのときに繰り返し実行される。図６のルーチンは、所定充電制御を行なう際に繰り返し実行される。

図５の第１処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、外部給電フラグＦの値を入力する（ステップＳ１００）。ここで、外部給電フラグＦは、外部給電装置６０によって外部給電を行なっていないときに値０が設定され、外部給電装置６０によって外部給電を行なっているときに値１が設定されたものを読み込んで入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した外部給電フラグＦの値を調べる（ステップＳ１１０）。外部給電フラグＦが値０のときには、外部給電を行なっていないと判断し、閾値Ｓｓｔに所定割合Ｓｓｔ１（例えば、３８％，４０％，４２％など）を設定すると共に閾値Ｓｓｐに所定割合Ｓｓｐ１（例えば、４８％，５０％，５２％など）を設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。

一方、外部給電フラグＦが値１のときには、外部給電を行なっていると判断し、閾値Ｓｓｔに所定割合Ｓｓｔ１よりも大きい所定割合Ｓｓｔ２（例えば、５８％，６０％，６２％など）を設定すると共に閾値Ｓｓｐに所定割合Ｓｓｐ１よりも大きい所定割合Ｓｓｐ２（例えば、６８％，７０％，７２％など）を設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。外部給電装置６０によって外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して、エンジン２２の運転停止中にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが低下しやすいから、所定充電制御の実行と停止とが繰り返されやすい。実施例では、外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して閾値Ｓｓｔおよび閾値Ｓｓｐを大きくすることにより、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが比較的低い領域で、バッテリ５０の充放電が頻繁に繰り返されるのを抑制することができる。この結果、バッテリ５０の劣化が促進されるのを抑制することができる。

なお、実施例では、所定割合Ｓｓｔ１，Ｓｓｔ２，Ｓｓｐ１，Ｓｓｐ２は、上述の所定割合Ｓｌｏから所定割合Ｓｈｉまでの範囲内の値を用いるものとした。

図６の第２処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、外部給電フラグＦの値を入力する（ステップＳ２００）。外部給電フラグＦについては上述した。こうしてデータを入力すると、入力した外部給電フラグＦの値を調べる（ステップＳ２１０）。

ステップＳ２１０で外部給電フラグＦが値０のときには、外部給電を行なっていないと判断し、所定パワーＰｂ１をバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊に設定して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定パワーＰｂ１は、例えば、−４ｋＷ，−４．５ｋＷ，−５ｋＷなどを用いることができる。これにより、バッテリ５０を比較的大きな電力で充電することができるから、所定充電制御の実行時間を比較的短くすることができる。

ステップＳ２１０で外部給電フラグＦが値１のときには、外部給電を行なっていると判断し、所定パワーＰｂ１よりも大きい（絶対値としては小さい）所定パワーＰｂ２をバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊に設定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定パワーＰｂ２は、例えば、−１ｋＷ，−１．５ｋＷ，−２ｋＷなどを用いることができる。外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して、エンジン２２の運転停止中にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが低下しやすいから、所定充電制御の実行と停止とが繰り返されやすい。このため、外部給電を行なっているときに、充放電要求パワーＰｂ＊として比較的小さい（絶対値としては大きい）値（例えば、所定パワーＰｂ１）を用いてバッテリ５０の充電電力（充電電流）を比較的大きくすると、バッテリ５０の劣化が促進されやすい。また、このときには、バッテリ５０の温度上昇が促進されやすい。これに対して、実施例では、外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して充放電要求パワーＰｂ＊を大きく（絶対値としては小さく）して、バッテリ５０の充電電力（充電電流）を小さくする。これにより、バッテリ５０の劣化が促進されるのを抑制することができると共に、バッテリ５０の温度上昇を抑制することができる。そして、後者の結果、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの絶対値が小さくなるのを抑制することができ、外部給電が停止されるのを抑制することができる。なお、バッテリ５０の充電電力を小さくすることにより、所定充電制御の実行時間（エンジン２２の運転の継続時間）は長くなるが、利用者にそれほど違和感を与えないと考えられる。これは、外部給電を行なっているときには、エンジン２２の運転がある程度の時間に亘って継続することを利用者が許容していると考えられるからである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＰポジションでバッテリ５０を充電する際、外部給電装置６０によって外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して小さい電力でバッテリ５０が充電されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御する。これにより、バッテリ５０の劣化が促進されるのを抑制することができると共に、バッテリ５０の温度上昇を抑制することができる。そして、後者の結果、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの絶対値が小さくなるのを抑制することができ、外部給電が停止されるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＰポジションでバッテリ５０を充電する際、外部給電を行なっているときには、外部給電を行なっていないときに比して小さい電力でバッテリ５０が充電されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御するものとした。しかし、シフトポジションＳＰがＰポジションでバッテリ５０を充電する際、外部給電を行なっているときでも、バッテリ５０の劣化が促進されないときには、外部給電を行なっていないときと同一の電力でバッテリ５０が充電されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御するものとしてもよい。こうすれば、バッテリ５０の充電電力（充電電流）を小さくする機会をより限定することができる。ここで、バッテリ５０の劣化が促進されないときとしては、電池温度Ｔｂが所定温度範囲内であるとき，工場出荷時からの充放電のサイクル数が所定回数以下であるとき，蓄電割合ＳＯＣが所定割合以上であるときなど、通常の条件を用いることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＰポジションのときにおいて、外部給電を行なっていないときには、閾値Ｓｓｔに所定割合Ｓｓｔ１を設定すると共に閾値Ｓｓｐに所定割合Ｓｓｐ１を設定し、外部給電を行なっているときには、閾値Ｓｓｔに所定割合Ｓｓｔ２（＞Ｓｓｔ１）を設定すると共に閾値Ｓｓｐに所定割合Ｓｓｐ２（＞Ｓｓｐ１）を設定するものとした。しかし、シフトポジションＳＰがＰポジションのときにおいて、外部給電を行なっているか否かに拘わらず、閾値Ｓｓｔに所定割合Ｓｓｔ１を設定すると共に閾値Ｓｓｐに所定割合Ｓｓｐ１を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＰポジションのときにおいて、外部給電を行なっているときに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの絶対値が所定電力Ｗ１以下の所定電力Ｗ２未満になったときには、外部給電を停止するものとした。しかし、外部給電を停止するのに代えて、外部給電の電力を小さくして外部給電を継続するものとしてもよい。また、外部給電を停止したり外部給電の電力を小さくしない、即ち、外部給電を制限しないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＰポジションでバッテリ５０を充電する際に、外部給電を行なっているときには、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊の符号を反転させた値（−Ｐｂ＊）と、電力センサ６２からの外部給電の給電電力Ｐｈと、の和をエンジン２２の要求パワーＰｅ＊に設定するものとした。しかし、電力センサ６２からの外部給電の給電電力Ｐｈを用いずに、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊と実際の充放電電力Ｐｂとを用いて次式（２）によりエンジン２２の要求パワーＰｅ＊を設定するものとしてもよい。ここで、バッテリ５０の実際の充放電電力Ｐｂは、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂと電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂとの積を用いることができる。式（２）は、充放電要求パワーＰｂ＊と実際の充放電電力Ｐｂとの差分が打ち消されるようにするためのフィードバック制御における関係式である。式（２）中、「ｋｐ」は、比例項のゲインである。

Pe*=−Pb*+kp・(Pb*−Pb) (2)

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＰポジションのときに外部給電を許容し、且つ、シフトポジションＳＰがＰポジションでバッテリ５０を充電する際には、外部給電を行なっているか否かに応じてバッテリ５０の充電電力を変更するものとした。しかし、停車中であればシフトポジションＳＰに拘わらず外部給電を許容する場合、シフトポジションＳＰに拘わらず停車中にバッテリ５０を充電する際には、外部給電を行なっているか否かに応じてバッテリ５０の充電電力を変更するものとしてもよい。なお、シフトポジションＳＰがＰポジション以外のポジションでの停車中としては、車速Ｖが値０で且つブレーキペダル８５が踏み込まれているときを考えることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、外部給電の条件（コンセント６４に外部機器が接続されており且つシフトポジションＳＰがＰポジションで外部給電の指示が行なわれているときに成立する条件）が成立しているときに、外部給電装置６０を制御して、外部給電を行なうものとした。しかし、シフトポジションＳＰがＰポジションでコンセント６４に外部機器が接続されると、自動的に外部給電を行なうものとしてもよい。即ち、外部給電の条件として、外部給電の指示が行なわれたことを必要としないものとしてもよいのである。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池として構成されるものとした。しかし、バッテリ５０は、ニッケル水素二次電池として構成されるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を、駆動輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６に出力するものとした。しかし、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された車軸とは異なる車軸（図７における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６にプラネタリギヤ３０を介してエンジン２２およびモータＭＧ１を接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続する構成とした。しかし、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６に変速機２３０を介してモータＭＧを接続すると共にモータＭＧの回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続する構成としてもよい。このハイブリッド自動車２２０では、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機２３０とを介して駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機２３０を介して駆動軸に出力する。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、外部給電装置６０が「外部給電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、３９ａ，３９ｂ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 外部給電装置、６２ 電力センサ、６４ コンセント、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、２２９ クラッチ、２３０ 変速機。

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンからの動力を用いて発電する発電機と、
   前記発電機と共に電力ラインに接続されたバッテリと、
   前記電力ラインの電力を外部機器に供給する外部給電を行なう外部給電装置と、
   停車中に、前記バッテリの蓄電割合が第１閾値以下に至ったときには、前記バッテリの蓄電割合が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上に至るまで、前記エンジンからの動力を用いた前記発電機の発電によって前記バッテリが充電されるように前記エンジンと前記発電機とを制御する所定充電制御を行なう制御手段と、
   を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記停車中に前記所定充電制御を行なう際、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときには、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっていないときに比して小さい電力で前記バッテリが充電されるように制御する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記停車中に、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときには、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっていないときに比して、前記第１閾値および前記第２閾値を大きくする手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記停車中に前記所定充電制御を行なう際、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときに前記バッテリの劣化が促進されないときには、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっていないとき以下、且つ、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときに前記バッテリの劣化が促進されるときよりも大きい電力で、前記バッテリが充電されるように制御する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
4. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記バッテリの温度が所定温度を超えると、前記バッテリの温度が前記所定温度以下のときに比して、前記バッテリの許容入力電力を小さくする手段であり、
   更に、前記制御手段は、前記外部給電装置によって前記外部給電を行なっているときに、前記バッテリの許容入力電力が所定電力よりも小さくなったときには、前記外部給電を制限する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
   前記発電機の回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
   前記電力ラインに接続されると共に前記駆動軸に動力を入出力可能なモータと、
   を備えることを特徴とするハイブリッド自動車。

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