JP3905219B2 - 充電制御装置および制御方法並びに動力出力装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の充電を制御する技術および該制御を利用した動力出力装置に関し、詳しくは満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池に対する充電を制御して、該二次電池の過充電を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池には、鉛バッテリやニッケルカドミウムバッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムバッテリ等がある。これらのバッテリは、電力が消耗されると外部電源に接続して所定の電流を流すことにより充電することができる性質がある。かかる性質を利用して、これらのバッテリは従来より種々の機器に使用されている。例えば、バッテリはエンジンの点火プラグへの電力供給等を行うために、従来より車両にも搭載されていた。最近ではエンジンと電動機とを備えたいわゆるハイブリッド車両において、電動機を駆動する際の主電源としても使用されている。
【０００３】
バッテリに充電可能な電力量はそれぞれバッテリに応じて限界がある。従って、充電可能な容量を超えない範囲で充電が行われるように充電量を制御する必要がある。かかる限界を超える充電が行われた場合、即ち過充電となった場合には、バッテリの寿命を低下させるおそれがあった。
【０００４】
バッテリの過充電を防止する技術としては、例えば特開平８−２９８１４０に記載されるものがある。この技術は、充電中におけるバッテリの温度変化を検出し、単位時間当たりの温度変化、即ち温度勾配が急激に増加した時点でバッテリが満充電に達したと判断するものである。図１３は、充電時の電流、電圧およびバッテリの温度の時間的変化の様子を示したグラフである。図１３（ａ）に示す通り一定の電流Ｉ１を流してバッテリの充電を行った場合、バッテリが満充電に近くなると、その温度は急激に上昇する。この様子を図１３（ｃ）のＴｅｍｐ１に示した。図１３（ｃ）における時間ｔ１がバッテリが満充電に近くなった状態を表している。このときの温度勾配は図１３（ｃ）のＴｅｍｐ１の各時点における接線の傾きに相当する。例えば時間ｔ１における温度勾配は、図１３（ｃ）の直線ｍ１のようになり、時間ｔ２における温度勾配よりも明らかに大きくなる。従来は、バッテリのこのような性質を利用して満充電を検出し、充電を中止することで過充電を防止していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、従来のバッテリは一旦充電を開始すると満充電になるまで充電状態が維持されていた。つまり、満充電に満たない状態で充放電を頻繁に繰り返すような使用状況の下で充電を行うことはなかった。このためバッテリの温度は、図１３（ｃ）に示したような単調増加となり、温度勾配の急激な増加によって満充電を判断することができた。
【０００６】
しかし、例えばハイブリッド車両に搭載されているバッテリの場合、車両の走行中にバッテリの充放電が繰り返されることがある。ハイブリッド車両では、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には余剰の動力で発電機を駆動してバッテリの充電が行われる。逆にエンジンからの出力が小さい場合にはバッテリの電力を用いて電動機を駆動することにより不足の動力を出力する。かかる充放電の繰り返しは車両の走行状態やバッテリの充電状態および運転者の操作に応じて行われる。
【０００７】
一般にバッテリは放電時に化学反応に伴うジュール熱を発生する。従って、バッテリをハイブリッド車両に搭載した場合のように充放電を繰り返し行う時は、その温度は先に図１３で説明したような単調増加にはならない。図１４は、このように充放電が繰り返し行われた場合の電流、電圧、温度の変化を示すグラフである。例えば、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように充電中に放電が行われたとする。この場合、バッテリの温度は、放電時のジュール熱によって上昇し、図１４（ｃ）に示したような変化を示す。
【０００８】
バッテリの温度がこのように変化した場合、例えば図１４（ｃ）の時間ｔ１における温度勾配（接線ｍ１の傾き）と同様の温度勾配が時間ｔ２において生じる（接線ｍ２の傾き参照）。この時点ではバッテリは満充電に満たない状態である。温度勾配に基づいて満充電を判断する制御を行った場合には、時間ｔ２においてバッテリが満充電に達したと誤判断し、充電を中止してしまうことになる。この結果、バッテリの充電を十分に行うことができなくなり、バッテリが上がってしまう等の支障を生じるおそれもある。
【０００９】
もちろん、バッテリの充電状態を検出するセンサにより満充電であるか否かを判断することも可能である。また、バッテリに出入りする電流を積分することによりバッテリの充電状態を判断し満充電であるか否かを判断することも可能である。ただし前者においては、充電状態を検出するセンサが故障するおそれもある。後者においては、積分演算に生じる誤差により充電状態を誤って判断するおそれもある。そこで、これらの方法によるバッテリの充電状態の検出が行われている場合であっても、さらに別途満充電の判定を行うことが望ましい。
【００１０】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされ、バッテリの充電中、満充電に満たない状態で充放電が繰り返し行われるバッテリにおいて、過充電を防止することを目的の一つとする。また、このようなバッテリを使用したハイブリッド式の動力出力装置を提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では以下の構成を採った。
本発明の第１の充電制御装置は、
満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行うことがある二次電池に対する充電を制御して、該二次電池の過充電を防止する充電制御装置であって、
前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇である温度勾配のうち充電に関与して生じる充電時温度勾配を検出する温度勾配検出手段と、
該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池が満充電であると判断する満充電判断手段と、前記二次電池の充電状態が満充電である場合には、該二次電池への充電を中止する充電中止手段とを備えることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第１の充電制御方法は、
満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池の過充電を防止するように充電を制御する充電制御方法であって、
前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇である温度勾配のうち充電に関与して生じる温度勾配を検出し、
該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電池への充電を中止することを要旨とする。
【００１３】
上記充電制御装置および充電制御方法は、二次電池の温度勾配が予め定められた所定の温度勾配よりも大きくなった場合に満充電であると判断して、充電を中止する。この際、二次電池の温度勾配のうち充電に関与して生じる温度勾配を検出する。この結果、二次電池が満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行われる場合であっても放電により生じる温度勾配は満充電の判断には影響しない。従って、かかる場合においても、二次電池の充電を適切に行いつつ、過充電を防止することができる。
【００１４】
なお、上記発明において、二次電池が満充電であるか否かを判断する基準となる所定の温度勾配は二次電池の種類および許容される充電量に応じて実験的に定めることができる。この点については従来技術と同様である。
【００１５】
上記充電制御装置において、充電に関与して生じる温度勾配の検出には種々の方法を採ることができる。例えば、
前記温度勾配検出手段は、
充放電のいずれに関与する温度上昇であるかに関わらず、前記二次電池の温度勾配を検出する検出手段と、
前記二次電池について、放電によって生じる温度勾配に基づいて温度勾配の補正量を算出する補正量算出手段と、
前記検出手段により検出された温度勾配から、前記補正量を引いて前記充電時温度勾配を算出する手段とを備えることができる。
【００１６】
かかる手段によれば、特別なセンサ等を付加することなく、充電に関与する温度勾配を検出することができる。なお、上記補正量は放電に伴って生じる温度勾配により二次電池の充電状態の御検出を回避できる値であればよい。例えば、放電に伴って生じる温度勾配に相当する値としてもよいし、誤検出に対する安全性を考慮してこれらの値に一定の安全率をかけたものとしてもよい。これらの補正量は、放電量に応じて変化するものとなる。また、補正量は一定値とすることもできる。かかる値としては例えば放電により生じる温度勾配の最大値またはそれ以上の一定値が挙げられる。
【００１７】
また、上記充電制御装置において、放電量に応じた補正量を算出するために、
前記補正量算出手段は、
前記二次電池の放電電流および温度と前記補正量との関係を記憶する記憶手段と、
前記二次電池の放電電流を検出する放電電流検出手段と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出手段とを備え、
該検出された放電電流および温度に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係を参照して前記補正量を求める手段であるものとすることもできる。
【００１８】
上記記憶手段としては、放電電流および二次電池の温度と補正量との関係をテーブル形式で記憶するものとしてもよいし、関数の形で記憶するものとしてもよい。上記手段を採用した場合には、このような関係を用いることにより、放電に応じて生じる温度勾配、ひいては充電に関与して生じる温度勾配を比較的正確に算出することができ、充電に関する他の制御に影響を及ぼすことなく過充電を適切に回避することができる。
【００１９】
本発明の第２の充電制御装置は、
満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池に対する充電を制御して、該二次電池の過充電を防止する充電制御装置であって、
前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断する充放電判断手段と、前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池について単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出する検出手段と、
該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池が満充電であると判断する満充電判断手段と、前記二次電池の充電状態が満充電である場合には、該二次電池への充電を中止する充電中止手段とを備えることを要旨とする。
【００２０】
本発明の第２の充電制御方法は、
満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池の過充電を防止するように充電を制御する充電制御方法であって、
前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断し、
前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池について単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出し、
該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電池への充電を中止することを要旨とする。
【００２１】
第２の充電制御装置および充電制御方法によれば、二次電池の温度勾配によって満充電であるか否かを判断するのと併せて、該二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断する。二次電池が放電中には例え所定以上の温度勾配が生じていたとしても過充電が生じるおそれはない。従って、上記充電制御装置および充電制御方法によれば、二次電池の充電を適切に行いつつ、過充電を防止することができる。
【００２２】
本発明の第１の動力出力装置は、
少なくとも原動機と、電動機と、二次電池とを備えたハイブリッド式の動力出力装置であって、
前記原動機および電動機の運転状態を制御して、前記電動機により得られる電力の少なくとも一部を前記二次電池に充電可能な状態で運転する充電時運転制御手段と、
前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇である温度勾配のうち充電に関与して生じる温度勾配を検出する温度勾配検出手段と、
該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電池が満充電であると判断する判断手段と、
前記二次電池が満充電であると判断された場合には、該二次電池の充電を伴わない運転状態で前記原動機、発電機および電動機の運転を行う充電中止制御手段とを備えることを要旨とする。
【００２３】
本発明の第２の動力出力装置は、
少なくとも原動機と、電動機と、二次電池とを備えたハイブリッド式の動力出力装置であって、
前記原動機および電動機の運転状態を制御して、前記電動機により得られる電力の少なくとも一部を前記二次電池に充電可能な状態で運転する充電時運転制御手段と、
前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断する充放電判断手段と、前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池について単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出する温度勾配検出手段と、
該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池が満充電であると判断する判断手段と、
前記二次電池が満充電であると判断された場合には、該二次電池の充電を伴わない運転状態で前記原動機、発電機および電動機の運転を行う充電中止制御手段とを備えることを要旨とする。
【００２４】
少なくとも原動機、電動機および二次電池を備えたハイブリッド式の動力出力装置は、原動機から出力される動力が要求される動力よりも大きい場合には電動機により電力が回生され、二次電池の充電が行われる。逆に出力される動力が要求される動力よりも小さい場合には二次電池に蓄えられている電力により電動機を駆動して動力を補う。従って、二次電池は満充電に満たない状態で頻繁に充放電が繰り返されることになる。
【００２５】
上記第１の動力出力装置によれば、二次電池に生じる温度勾配のうち、充電に関与する温度勾配を検出し、該温度勾配に基づいて満充電であるか否かを判定する。また、第２の動力出力装置によれば、二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断し、充電中である場合には温度勾配に基づいて満充電であるか否かを判定する。それぞれ二次電池が満充電であると判断された場合には、原動機および電動機の運転状態を制御して、二次電池の充電が行われないような運転状態で動力を出力する。従って、上記の各動力出力装置は、二次電池の充電を適切に行い、また要求された動力を適切に出力しつつ、二次電池の過充電を防止することができる。
【００２６】
なお、本発明を適用できるハイブリッド式の動力出力装置には、いわゆるパラレルハイブリッド式の動力出力装置やシリーズ式の動力出力装置が挙げられる。パラレルハイブリッド式の動力出力装置とは、少なくとも駆動軸に機械的に結合された電動機と原動機とを有しており、駆動軸への動力の出力は、原動機から出力された動力の伝達と、前記電動機の駆動との２つが可能であるものをいう。電動機とは別にさらに発電機を備えるものとしてもよい。かかるパラレルハイブリッド式の動力出力装置としては、例えば特開平９−４７０９４に記載の技術がある。上記電動機および発電機の双方が動力出力装置の運転状態に応じて電動機として力行や発電機として回生を行うものであってもよいし、一方が力行のみを行い他方が回生のみを行うものであってもよい。原動機からの出力の一部を電力として回収の可否は問わない。
【００２７】
シリーズ式の動力出力装置とは、駆動軸に機械的に結合された電動機と原動機に機械的に結合された発電機とを備えており、原動機から出力される動力を直接駆動軸に伝達する経路を有していないものをいう。つまり、原動機から出力される動力は発電機により電力に変換され、該電力を用いて電動機を駆動することによって動力を出力することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
（１）実施例の構成
はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例の充電制御装置および動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【００２９】
このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統と、運転操作部等とからなっている。また、上記、動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。
【００３０】
エンジン１５０は、吸入口２００から吸入した空気と燃料噴射弁１５１から噴射されたガソリンとの混合気を燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中に排出される。
【００３１】
エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０が行うエンジン１５０の制御としては、エンジン１５０の回転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御等がある。エンジン１５０の制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例えばクランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８などである。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例えばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータスイッチ１７９なども接続されているが、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。
【００３２】
次に、動力系統を構成するモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステータ１３３は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３３】
モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【００３４】
これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッチングを行うトランジスタを複数内蔵した第１および第２の駆動回路１９１，１９２を介してバッテリ１９４および制御ユニット１９０に電気的に接続されている。本実施例ではバッテリ１９４としてニッケル水素バッテリを用いている。制御ユニット１９０の内部構成を説明するとともに、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御するための回路構成について説明する。
【００３５】
図２は、モータＭＧ１の制御を行うための回路構成を示す説明図である。図２に示す通り、制御装置１９０の内部はＣＰＵ１９０ａ、制御用の各種プログラムを記憶したＲＯＭ１９０ｂ、制御中の種々の演算に用いられるＲＡＭ１９０ｃ、これらの同期信号を出力するクロック１９０ｄ、外部からのデータの入力を行う入力ポート１９０ｅおよび外部へのデータの出力を行う出力ポート１９０ｆとから構成されている。制御ユニット１９０からは出力ポート１９０ｆを介して駆動回路１９１に制御信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよびシャットダウン信号ＳＤが出力されている。Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗはそれぞれ三相同期モータＭＧ１のＵ，Ｖ，Ｗ相の各相を制御するための信号である。駆動回路１９１の構成は後述するが、内部にスイッチング素子である６個のトランジスタを備えており、制御信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じてこれらの素子のスイッチングを行うことにより、バッテリ１９４を電源とする三相交流がモータＭＧ１に流れるようになっている。
【００３６】
この三相交流はＵ，Ｖ，Ｗ各層ごとに電流センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗにより検出され、フィルタ１０４ｕ，１０４ｖ，１０４ｗにより前記スイッチングに伴う高周波成分が除去され、ＡＤＣ１０６ｕ，１０６ｖ，１０６ｗによりディジタル信号に変換された後、入力ポート１９０ｅを介して制御ユニット１９０にフィードバックされる。三相交流はＵ，Ｖ，Ｗ相の電流の総和が常に値０となる関係があるため、電流センサ、フィルタ、ＡＤＣはＵ，Ｖ相の２相にのみ備えるものとしても構わない。
【００３７】
図３に駆動回路１９１の内部構成を示す。駆動回路１９１は、大きくはトランジスタインバータ１９１ａ、ソース側プリドライブ回路１９１ｂ、シンク側プリドライブ回路１９１ｃおよびインタフェース部１９１ｄから構成されている。トランジスタインバータ１９１ａにおいては、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相ごとにバッテリ１９４のソース側およびシンク側に２つのトランジスタが一組にして接続されており（図３のＴｕ＋，Ｔｕ−，Ｔｖ＋，Ｔｖ−，Ｔｗ＋，Ｔｗ−）、各トランジスタにはフライホイールダイオードがそれぞれ設けられている（図３のＤｕ＋，Ｄｕ−，Ｄｖ＋，Ｄｖ−，Ｄｗ＋，Ｄｗ−）。ソース側プリドライブ回路１９１ｂは、トランジスタインバータ１９１ａにおいてソース側のトランジスタ（Ｔｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋）にゲート信号を入力するための回路であり、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相ごとにトランジスタインバータ駆動用電源（＋Ｖ，−Ｖ）のソース側とシンク側にそれぞれ接続された２つのトランジスタにより構成されている。バッテリ１９４、シンク側プリドライブ回路１９１ｃの構成も同様である。また、ソース側プリドライブ回路１９１ｂおよびシンク側プリドライブ回路１９１ｃには、制御ユニット１９１からの制御信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを両者に分配して伝達するインタフェース部１９１ｄが接続されている。図１では示していないが、本実施例においてはバッテリ１９４よりも低電圧のトランジスタインバータ駆動用電源を別に備えるている。バッテリ１９４の電圧をトランス等で電圧変換して用いるものとしても構わない。
【００３８】
インタフェース部１９１ｄの構成を、Ｕ相を例に説明する。制御ユニット１９０からの信号線は、ディレイ回路Ｄｌｙ＋およびアンドゲートＡｇ＋を介してソース側プリドライブ回路１９１ｂに接続されている。また、上記ディレイ回路Ｄｌｙ＋に至るまでに分岐され、インバータＩｎｖ、ディレイ回路Ｄｌｙ−およびアンドゲートＡｇ−を介してシンク側プリドライブ回路１９１ｃにも接続されている。なお、上記ディレイ回路Ｄｌｙ＋，Ｄｌｙ−は、入力される電圧がハイからローに変わるときには時間遅れなく信号を出力し、ローからハイに変わる時には所定の時間だけ遅れて信号を出力することによって、ソース側とシンク側のトランジスタが同時にオン状態になることを回避するために設けられたものである。
【００３９】
上記アンドゲートＡｇ＋，Ａｇ−の他方の入力には、全出力を瞬時にオフとするためのシャットダウン信号ＳＤ（ロー・アクティブな信号である）を伝達する線も接続されている。シャットダウン信号ＳＤは、Ｖ，Ｗ相に接続される各アンドゲートの一方にも、同様に入力される。シャットダウン信号（ＳＤ）がローである場合には、これらのアンドゲートの出力はすべてローとなるため、トランジスタインバータ１９１ａの全てのゲート信号がローとなり、モータＭＧ１には、一切電圧が印加されない状態となる。シャットダウン信号は通常ハイに維持されているため、制御ユニット１９０から駆動回路１９１に出力された信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じて各アンドゲートの出力は決まる。
【００４０】
インタフェース部１９１ｄの機能を説明する。制御ユニット１９０が、Ｕ相の信号をローからハイに切り替えた場合、ソース側プリドライブ回路１９１ｂのアンドゲートＡｇ＋を通じてソース側プリドライブ回路１９１ｂにハイの信号が出力される。この信号の出力に伴いトランジスタインバータ１９１ａのソース側のトランジスタＴｕ＋はオン状態となる。一方、シンク側プリドライブ回路１９１ｃには、上記信号はインバータＩｎｖで逆転して伝達される。つまり、シンク側プリドライブ回路１９１ｂにはアンドゲートＡｇ−を介してローの信号が出力され、トランジスタインバータ１９１ａのシンク側のトランジスタＴｕ−はオフ状態となる。Ｕ相の信号Ｖｕをハイからローに切り替えた場合には、逆にソース側プリドライブ回路１９１ｂにローの信号が出力されてトランジスタＴｕ＋がオフ状態となり、シンク側プリドライブ回路１９１ｃにハイの信号が出力されてトランジスタＴｕ−がオン状態となる。
【００４１】
このようにトランジスタインバータ１９１ａのスイッチングを制御し、各相のソース側のトランジスタ（Ｔｕ＋、Ｔｖ＋、Ｔｗ＋）がオンとなる時間をＰＷＭ制御すると擬似三相交流がモータＭＧ１のＵ，Ｖ，Ｗ相に流れる。この三相交流によりモータＭＧ１のステータ１３３に回転磁界が形成され、モータＭＧ１が駆動される。駆動回路１９２およびモータＭＧ２の制御するための回路構成についても同様である。
【００４２】
モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御ユニット１９０には、各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の温度センサ１９６および残容量検出器１９９などがある。制御ユニット１９０は、これらのセンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１９４の温度等を入力し、また、エンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。
【００４３】
駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられているものである。
【００４４】
リングギヤ１２２には、動力取り出し用の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギヤ１１１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力伝達ギヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。また、この動力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合され、これらに動力を伝達できるようになっている。
【００４５】
ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、ＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合について説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つの部分から構成される。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決定されると、残余の１軸の回転数および該回転軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有している。
【００４６】
以上で示したハードウェア構成のうち、制御ユニット１９０とバッテリ温度センサ１９６が本発明にいうバッテリ１９４の充電制御装置に相当する。充電制御装置にはさらにモータＭＧ１、ＭＧ２に備えられ電流を検出するためのセンサ類を含む場合もある。また、上記充電制御装置に、モータＭＧ１，ＭＧ２およびその駆動回路１９１，１９２、エンジン１５０およびＥＦＩＥＣＵ１７０を加えたものが本発明にいう動力出力装置に相当する。
【００４７】
（２）一般的動作
次に、本実施例のハイブリッド車両において、バッテリ１９４が満充電に満たない状態で充放電が繰り返し行われ得ることを明らかにするために、まず本実施例のハイブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッド車輌は通常の走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力をトルク変換して駆動軸１１２に伝達している。例えば駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低トルクで回転している場合には、トルク変換はエンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。具体的には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下で行われる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。このトルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行われる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することによりエンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができる。
【００４８】
逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモータＭＧ１を駆動する。
【００４９】
上述の機能を奏するための制御、即ちトルク制御処理について説明する。図４は本実施例のハイブリッド車両のトルク制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。この制御は図１の制御ユニット１９０のＣＰＵ１９０ａにより周期的に実行される。
【００５０】
トルク制御ルーチンが開始されると制御ユニット１９０内のＣＰＵ１９０ａは、リングギヤ軸１２６から出力すべきエネルギＰｒを算出する（ステップＳ１０）。図１に示した通りリングギヤ軸１２６は駆動輪１１６，１１８に機械的に結合されているため、このエネルギＰｒはハイブリッド車両の走行に必要となるエネルギに相当するものである。リングギヤ軸１２６から出力エネルギＰｒはハイブリッド車両の車速、即ちリングギヤ軸１２６の回転数やアクセルペダルポジションセンサ１６４ａにより検出されるアクセルの踏み込み量ＡＰ等に応じて算出される。
【００５１】
なお、トルク制御は、単位時間当たりのエネルギ収支を考慮してなされるため、以下の説明においてエネルギという時は、全て単位時間当たりのエネルギを意味するものとする。従って、本明細書においてはエネルギという用語は動力と同義である。同様に電気エネルギも電力と同義である。
【００５２】
次にＣＰＵ１９０ａは充放電電力Ｐｂの算出をする（ステップＳ２０）。バッテリ１９４の充電状態は予め定めた所定の範囲内に維持するように制御されており、充放電電力Ｐｂはかかる範囲に維持するために行われる充電および放電に要するエネルギとして、バッテリ１９４の充電状態に応じて求められる。続いてＣＰＵ１９０ａは補機の駆動エネルギＰｈを算出する（ステップＳ３０）。補機とは車両に搭載された空調機器等の電気機器を意味する。
【００５３】
以上で算出された各エネルギの総和により要求動力Ｐｅを算出する（ステップＳ４０）。つまり、Ｐｅ＝Ｐｒ＋Ｐｂ＋Ｐｈである。かかる要求動力に基づいてエンジン１５０の運転ポイント、即ち目標回転数Ｎｅおよび目標トルクＴｅを設定する（ステップＳ５０）。運転ポイントの設定は予め定めたマップに従って、基本的にはエンジン１５０の運転効率を優先して設定する。
【００５４】
図５はかかるマップの例を示した説明図である。図５はエンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅを縦軸にとりエンジン１５０の運転状態を示している。図５中の曲線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン１５０の運転効率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。また、曲線Ｃ１からＣ３はそれぞれエンジン１５０から出力される動力（回転数×トルク）が一定となるラインを示している。
【００５５】
エンジン１５０は図５に示す通り、回転数およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違し、例えば曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図５中のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数およびトルク）でエンジン１５０を運転するときが最も運転効率が高くなる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を出力する場合には図５中のＡ２およびＡ３点で運転する場合が最も効率が高くなる。出力すべき動力ごとに最も運転効率が高くなる運転ポイントを選択すると、図５中の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼ぶ。
【００５６】
ステップＳ５０における運転ポイントの設定では、予め実験的に求められた動作曲線をＲＯＭ１９０ｂにマップとして記憶しておき、かかるマップから要求動力Ｐｅに応じた運転ポイントを読み込んで、エンジン１５０の回転数およびトルクを設定するのである。こうすることにより、最も運転効率の高い運転ポイントを設定することができる。
【００５７】
こうしてエンジン１５０の運転ポイントを設定した後、ＣＰＵ１９０ａはサンギヤ軸１２５の回転数を算出する（ステップＳ６０）。この回転数はモータＭＧ１のロータ１３２の回転数に相当するものである。リングギヤ軸１２６の回転数ＮｒはステップＳ１０において読み込まれている。また、エンジン１５０の回転数、即ちプラネタリキャリア軸１２７の回転数ＮｐはステップＳ５０において設定されている。先に説明した通り、プラネタリギヤ１２０は２軸の回転数が決定されれば残余の１軸の回転数が決定されるという特性を有している。ステップＳ６０ではかかる性質に基づいて、機構学上周知である次式によりサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓが算出される。
Ｎｓ＝Ｎｒ−（Ｎｒ−Ｎｐ）×（１＋ρ）／ρ
ここで、ρは「サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２２の歯数」である。
【００５８】
次に、こうして設定された値に基づいてモータＭＧ１、モータＭＧ２，およびエンジンの運転を制御する（ステップＳ７０、Ｓ８０、Ｓ９０）。モータＭＧ１，ＭＧ２の制御については同期モータの制御として周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、エンジン１５０の制御も周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、エンジン１５０の制御自体はＥＦＩＥＣＵ１７０が実行しており、制御ユニット１９０はかかる制御に必要となる種々の情報を出力するのみである。
【００５９】
以上で説明した動作原理およびトルク制御に基づき、ハイブリッド車両はモータＭＧ２のみを駆動源として走行することもできるし、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行することもできる。具体的には、ハイブリッド車輌は減速時または降坂時等のエンジン動力を必要としないとき、および初期加速時には、エンジン１５０の運転を停止し、モータＭＧ２のみで走行する。通常走行時には、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行する。エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行する場合には、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を効率のよい運転ポイントで運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能である。
【００６０】
エンジン１５０から出力される動力が駆動軸１１２から出力すべき要求動力よりも大きい場合には、余剰の動力が電力としてバッテリ１９４に充電され、エンジン１５０から出力される動力が要求動力よりも小さい場合には、バッテリ１９４の電力を用いてモータＭＧ２を駆動することにより不足分の動力が補われる。このように動力出力装置の種々の運転状態に応じて、バッテリ１９４は充放電が繰り返し実行されることになる。
【００６１】
（３）バッテリ充電制御ルーチン
次に、本実施例におけるバッテリ充電制御について説明する。本実施例でいうバッテリ充電制御とは、バッテリ１９４に過充電を回避するための制御をいう。本実施例の動力出力装置では、図１で示した通り残容量検出器１９９を備えているため、該センサからの出力信号によりバッテリ１９４の充電状態は常に監視することができる。また、図２に示した通り、駆動回路を通じて流れる電流が電流センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ等により検出されているため、これを積分すれることによりバッテリ１９４の電力収支を求めることができ、充電状態を算出することができる。本実施例における動力出力装置では、このように検出または算出された値に基づいてバッテリ１９４の充電状態が動力出力装置の運転に過不足のない所定の状態になるよう充電の制御を行っている。かかる制御は以下で説明する制御とは別のルーチンによって行われる。
【００６２】
本実施例におけるバッテリ充電制御は、上述の制御が適切に実行されない場合でも過充電を防止することができるように設けられたものである。例えば、残容量検出器１９９が故障した場合や、電力収支の積分演算に誤差が生じた場合にはバッテリ１９４の充電状態を制御する上述の処理が適切に行われない可能性がある。かかる場合においてもバッテリ１９４の過充電を防止するのが、以下で説明する制御処理の目的である。本実施例におけるバッテリ充電制御は、充電状態を所定の状態に維持するような制御がなされていない場合にも適用することができることは当然である。
【００６３】
本実施例におけるバッテリ充電制御ルーチンの流れを図６に示す。このルーチンは制御ユニット１９０内のＣＰＵ１９０ａにより、タイマ割り込みにより所定時間毎に繰り返し実行される。
【００６４】
バッテリ充電制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ１９０ａはバッテリ１９４の初期温度Ｔ０を検出する（ステップＳ１００）。バッテリ１９４の温度は図１に示したバッテリ温度センサ１９６により検出される。
【００６５】
次にＣＰＵ１９０ａは平均放電電流検出処理を実行する（ステップＳ１５０）。これはバッテリ充電制御が実行される所定期間内にバッテリ１９４から放電される電流の平均値を求める処理である。この処理内容について図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
平均放電電流検出処理が実行されると、ＣＰＵ１９０ａは電流の総和を表す変数ｉｔｏｔ、経過時間を表す変数ｔ、および放電時間の総和を表す変数ｔｄｃにそれぞれ値０を代入して初期化を行う（ステップＳ１５２）。次に初期電流ｉ０を検出する（ステップＳ１５４）。この電流はモータＭＧ１について設けられた電流センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ（図２）からの検出値およびモータＭＧ２に同様に設けられた電流センサからの検出値を総合することにより求められる。
【００６７】
ＣＰＵ１９０ａはサンプリングタイムｄｔｉ分の時間が経過した後（ステップＳ１５６）、経過時間を示す変数ｔをサンプリングタイムｄｔｉだけ増加させ（ステップＳ１５８）、電流ｉ１を検出する（ステップＳ１６０）。電流ｉ１の検出は先に説明した初期電流ｉ０の検出と同様の方法で行われる。
【００６８】
次に初期電流ｉ０および電流ｉ１の双方が正の値であるか否かを判定する（ステップＳ１６２）。バッテリ１９４からの電流の方向については、放電時を正方向とする。従って、ステップＳ１６２では初期電流ｉ０および電流ｉ１の双方が放電電流であるか否かを判定していることになる。双方共に正、即ち放電である場合には「（ｉ０＋ｉ１）×ｄｔｉ／２」だけ電流の総和ｉｔｏｔを増加させ（ステップＳ１６４）、放電時間ｔｄｃをサンプリングタイムｄｔｉだけ増加させる（ステップＳ１６６）。
【００６９】
これはいわゆる台形積分公式によりバッテリ１９４が放電される際の電流を時間で積分した値を求めたものである。図８にバッテリ１９４から充放電される電流の様子を表すグラフを示す。図８に示す通り、初期電流ｉ０および電流ｉ１が共に正の値であるとすれば、上記ステップＳ１６４が最初に実行されたときは図８中にクロスのハッチングを施した部分Ｓ１の面積を演算していることになる。これは電流を時間積分した近似値となる。本実施例ではこのように台形積分公式を採用しているが、その他の種々の積分公式を用いるものとしても構わない。
【００７０】
こうしてサンプリングタイムｄｔｉの区間について放電時の電流を積分した後、電流値ｉ１を電流値ｉ０に代入し（ステップＳ１６８）、経過時間ｔが平均放電電流を検出するための所定時間ｄｔを超えるまで（ステップＳ１７０）、繰り返し放電電流の積分を実行する（ステップＳ１５６〜Ｓ１６６）。これらの処理により図８のハッチングを施した部分Ｓ１，Ｓ２およびＳ３の面積に相当する値が算出される。また、放電時間として図８のｔｄｃ１＋ｔｄｃ２に相当する時間が得られている。こうして得られた電流の総量ｉｔｏｔを放電時間ｔｄｃで除することにより平均放電電流ｉａｖが得られる（ステップＳ１７２）。
【００７１】
平均放電電流検出処理（図７）中のステップＳ１６２において初期電流ｉ０および電流ｉ１の双方が正でない場合には、放電中ではないため電流の積分（ステップＳ１６４，Ｓ１６６）は実行されない。厳密には初期電流ｉ０および電流ｉ１のいずれか一方が正の値を採っている場合（図８のＳ４参照）、その時点では放電が行われていることになるが、本実施例ではかかる放電は無視している。サンプリングタイムｄｔｉを十分短く採れば、このような短期間の放電を無視しても計算誤差は小さくなるため、制御に与える影響もほとんど無視することができるからである。放電時間についても厳密には図８におけるｔｅｒｒに相当する誤差がし生じるが同様の理由で無視している。もちろん、初期電流ｉ０と電流ｉ１のいずれか一方が正の値を採る場合に、両者を内挿することにより電流値が０となる時刻を算出し、放電電流を時間積分しても構わない。
【００７２】
平均放電電流検出処理が終了すると（図６のステップＳ１５０）、ＣＰＵ１９０ａはバッテリ１９４の温度Ｔ１を検出（ステップＳ２００）し、次式により温度勾配ｄＴ／ｄｔを算出する（ステップＳ２５０）。
ｄＴ／ｄｔ＝（Ｔ１−Ｔ０）／ｄｔ
【００７３】
図９にバッテリ１９４の温度の変化の様子を示す。図９の曲線ｃ１で示す通り初期温度Ｔ０から温度Ｔ１まで、時間ｄｔの間にバッテリ１９４の温度が上昇したものとする。このとき上記バッテリ１９４の温度勾配ｄＴ／ｄｔは図９の直線Ｌ１の傾きに相当する。
【００７４】
次にＣＰＵ１９０ａは温度勾配補正量αの読み込みを行う（ステップＳ３００）。温度勾配の補正量はＲＯＭ１９０ｂに予め記憶されているテーブルから読み込まれる。かかるテーブルの例を図１０に示す。補正量のテーブルは図１０に示す通り、バッテリ１９４の平均放電電流（単位：アンペア）と温度（単位：摂氏）に応じて定められる。この補正量はステップＳ２５０において算出された温度勾配から、バッテリ１９４の放電により生じる温度上昇の影響を除去するための補正量である。この補正量の設定については後述する。
【００７５】
本実施例では０アンペアから１００アンペアまでの電流値、および摂氏−３０度から６０度までの温度に範囲にある離散的な値についてテーブルを作成した。ステップＳ３５０では、図１０に示したテーブルからステップＳ１００で検出されたバッテリ１９４の初期温度Ｔ０と、ステップＳ１５０で検出された平均の放電電流とに応じた値を求めるのである。平均放電電流や温度がテーブルに示された値と一致しない場合、例えば電流が２．５アンペアであるような場合には、図１０のテーブルを内挿することにより補正量を算出している。テーブルの離散値を十分細かく採れば、かかる内挿を行わずに切り上げまたは切り下げ等によって処理するものとしてもよい。例えば、図１０において電流が４．５アンペアであるような場合に５アンペアに対応した値を読み込むものとしても構わない。
【００７６】
こうして補正量を読み込んだ後、ＣＰＵ１９０ａは温度勾配の補正を行う（ステップＳ３５０）。補正は、ステップＳ２５０で算出した温度勾配ｄＴ／ｄｔからステップＳ３００で読み込んだ補正量を減算して行う。次にこうして補正された温度勾配ｄＴ／ｄｔと所定の温度勾配Ｔｈｒ１の大小を比較する（ステップＳ４００）。この所定の温度勾配Ｔｈｒ１はバッテリ１９４が満充電に近くなった場合に生じる温度勾配に相当する。充電時にはバッテリ１９４は、先に図１３で示した温度変化を示し、満充電に近くなると温度が急上昇する。つまり、温度勾配が急激に増加する（図１３の直線ｍ１の傾き参照）。上記ステップＳ４００における所定の温度勾配Ｔｈｒ１は図１３における直線ｍ１の傾きに相当する。この値は、バッテリ１９４の種類、充電可能な容量、および満充電に対する余裕を見込んで実験的に定めることができる。
【００７７】
ステップＳ３５０において、温度勾配ｄＴ／ｄｔは充電に関与して生じる値に補正されている。従って、温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定の温度勾配Ｔｈｒ１よりも大きい場合には、ＣＰＵ１９０ａはバッテリ１９４が満充電状態に近いと判断し、充電中止の処理を実行する（ステップＳ４５０）。本実施例のバッテリ充電制御ルーチンにおいては、満充電であることを示すフラグをオンにする処理が行われる。
【００７８】
かかるフラグがオンになった場合には、別のルーチンによりバッテリ１９４の充電を生じないような状態でエンジン１５０等を運転する制御が実行される。かかる制御もバッテリ充電制御と同様、制御ユニット１９０により実行される。具体的には先に説明したトルク制御ルーチン（図４）において、充放電電力Ｐｂを値０以下として運転状態の設定および運転の制御が行われるのである。充放電電力を値０として運転を行えばバッテリ１９４は満充電の状態が維持されることになるし、負の値として運転を行えばバッテリ１９４の充電状態は満充電に対し余裕を持った状態に移行することになる。
【００７９】
ここで、図１０に示したテーブルの設定について説明する。このテーブルはバッテリ１９４の種類および充電可能な容量に応じて変化するため、それぞれ実験的に設定する。先に説明した通り、図１０のテーブルはバッテリ１９４の放電により生じる温度勾配を、平均の放電電流およびバッテリ１９４の初期温度に応じて記憶したものである。現実の運転においては、バッテリ１９４の放電は時事刻々と変化する状況で行われるが、図１０のテーブルを求める場合には一定の電流値で放電を行い放電前後の温度に基づいて温度勾配を算出する。温度勾配の算出は図９を用いて説明した通りである。
【００８０】
このような計測をバッテリ１９４の放電電流および初期温度を種々の値に変化させて行うことにより図１０のテーブルを得ることができる。なお、温度勾配を算出する時間間隔は図６で説明したバッテリ充電制御ルーチンにおいて用いられる時間間隔ｄｔと一致させておく必要がある。なお、本実施例では温度勾配に最も影響を与える放電電流と初期温度をパラメータとしてテーブルを作成しているが、更に多くのパラメータを用いるものとしてもよいし、テーブルから得られる補正量にある程度の誤差を許容する場合にはいずれか一方のパラメータにのみ基づくものとしてもよい。
【００８１】
図１０のテーブルは放電時の熱によってバッテリ１９４の温度勾配が所定の温度勾配Ｔｈｒ１を超えることがないようにする補正量である。従って、図１０の補正量はかかる条件を満足する種々の値に設定することができる。例えば、現実に放電により生じうる温度上昇よりも大きい値をテーブルとして記憶しておくことも可能である。つまり、放電時の熱によって生じる温度勾配に所定の正の比例係数を乗じた値とすることもできる。また、一定値であってもよく、例えば放熱時に生じる温度勾配の最大値以上の一定値とすることもできる。
【００８２】
以上で説明したバッテリ充電制御を実行する充電制御装置によれば、バッテリ１９４に生じる温度変化について、検出された温度勾配を補正することによって、充電に関与して生じる温度勾配を算出することができる。この結果、バッテリ１９４の充放電が繰り返し実行されるハイブリッド車両において、残容量検出器１９９が故障したり、電流積分による充電状態の検出に極端な誤差が生じたりした場合であっても、バッテリ１９４の過充電を防止することができる。またバッテリ１９４が満充電に近いことを検出した場合、エンジン１５０の運転ポイントを変更すれば、バッテリ１９４への充電は行わずに要求された動力を出力することができるため、ハイブリッド車両の走行には支障が生じない。
【００８３】
（４）第２実施例のバッテリ充電制御
次に第２実施例としての充電制御装置および動力出力装置を搭載したハイブリッド車両について説明する。第２実施例のハイブリッド車両はハードウェア構成としては第１実施例（図１〜図３）と同様である。当然、一般的な動作原理およびトルク制御（図４）についても同様である。第２実施例では、バッテリ充電制御ルーチンの処理が第１実施例と相違する。
【００８４】
図１１は第２実施例によるバッテリ充電制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンはＣＰＵ１９０ａにより周期的に実行される。バッテリ充電制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ１９０ａはバッテリ１９４の初期温度Ｔ０を検出する（ステップＳ５００）。温度の検出は図１に示したバッテリ温度センサ１９６により行われる。
【００８５】
次にＣＰＵ１９０ａは充放電判定処理を実行する（ステップＳ５５０）。この処理内容について図１２に示す。充放電判定処理が実行されると、ＣＰＵ１９０ａは初期化として、放電状態であることを示すフラグＦｄｃに値０を代入し、該フラグをオフ状態とする。また、同じく初期化として経過時間を示す変数ｔに値０を代入する。
【００８６】
次に電流ｉ０を検出する（ステップＳ５５４）。電流Ｉ０はモータＭＧ１について設けられた電流センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ（図２）およびモータＭＧ２について同様に設けられた電流センサから検出される電流値を総合することにより算出される。ＣＰＵ１９０ａは、こうして検出された電流値ｉ０の正負を判断する（ステップＳ５５６）。電流ｉ０が正である場合には、バッテリ１９４からの放電が行われてことを意味するため、ＣＰＵ１９０ａはフラグＦｄｃに値１を代入して該フラグをオンにする（ステップＳ５５８）。電流ｉ０が負である場合にはかかる処理は実行しない。
【００８７】
ＣＰＵ１９０ａは経過時間が所定の時間ｄｔを超えるまで、サンプリングタイムｄｔｉごとにこの処理を実行する（ステップＳ５６０〜Ｓ５６４）。以上の処理により所定の時間ｄｔ内に一度でも放電が行われた場合にはフラグＦｄｃがオンになる。
【００８８】
こうして充放電判定を行った後（図１１のステップＳ５５０）、ＣＰＵ１９０ａは再度、バッテリ１９４の温度Ｔ１を検出し（ステップＳ６００）、温度勾配ｄＴ／ｄｔを算出する（ステップＳ６５０）。温度勾配の算出については先に第１実施例で説明した通りである（図９参照）。
【００８９】
次にＣＰＵ１９０ａはフラグＦｄｃがオフであるか否かを判断する（Ｓ７００）。フラグＦｄｃがオフ、即ち値０である場合にはバッテリ１９４が充電中であることを意味している。かかる場合には、温度勾配ｄＴ／ｄｔと所定の温度勾配Ｔｈｒ１の大小を比較し（ステップＳ７５０）、温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定の温度勾配Ｔｈｒ１よりも大きい場合には充電中止処理を実行する（ステップＳ８００）。所定の温度勾配Ｔｈｒ１の設定および充電中止処理の内容については第１実施例と同様である。温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定の温度勾配Ｔｈｒ１に満たない場合には過充電のおそれはないと判断されるため充電を継続する。
【００９０】
ステップＳ７００において、フラグＦｄｃがオンである場合は、バッテリ１９４から放電が行われていることを意味している。かかる場合には過充電のおそれはないため、温度勾配の判定は行わず（ステップＳ７５０）、充電中止処理（ステップＳ８００）も行わない。本実施例では、図１２で説明した通り、充放電判定処理では所定の時間ｄｔの間に一度でも放電が行われていればフラグＦｄｃをオンにしている。厳密にはその後に充電が行われ、過充電が生じる場合も考えられるが、本実施例では所定の時間ｄｔを十分短く採ることによってかかる不都合を回避している。
【００９１】
以上で説明した第２実施例のバッテリ充電制御を行うハイブリッド車両によれば、バッテリ１９４が充電中である場合にのみ温度勾配による満充電の判定を実行するため、かかる判定について放電時に生じる熱の影響を受けることがない。この結果、バッテリ１９４の充放電を適切に実行しつつ、過充電を防止することができる。また、第１実施例のようにテーブル（図１０）を準備する必要もないため、簡易な構成によりかかる制御を実現することができる。
【００９２】
以上で説明した２つの実施例においては、プラネタリギヤ１２０を用いたハイブリッド車両を例にとって説明したが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく、いわゆるシリーズハイブリッド等、他の構成のハイブリッド車両にも適用可能である。また、必ずしもハイブリッド車両に限らず、エンジンからの動力のみを駆動源とする通常の車両に搭載されるバッテリの充電制御に適用することも可能である。当然、車両用の動力出力装置のみならずバッテリが使用される種々の装置に適用可能である。
【００９３】
また、本実施例ではニッケル水素バッテリを例にとって説明したが、鉛バッテリやニッケルカドミウムバッテリ、リチウムバッテリ等の種々のバッテリに適用可能であることはいうまでもない。
【００９４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての動力出力装置を搭載した車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】本実施例におけるモータの制御回路の概略構成を示す構成図である。
【図３】本実施例における駆動回路の回路図である。
【図４】本実施例におけるトルク制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図５】エンジン１５０の運転ポイントの設定について示す説明図である。
【図６】第１実施例におけるバッテリ充電制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図７】第１実施例における平均放電電流検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】平均放電電流の算出方法を示す説明図である。
【図９】温度勾配について示す説明図である。
【図１０】温度勾配の補正量を求めるテーブルを示す説明図である。
【図１１】第２実施例におけるバッテリ充電制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図１２】第２実施例における充放電判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】充電中に放電を伴わない場合の電流、電圧、温度の変化を示すグラフである。
【図１４】充電中に放電を伴う場合の電流、電圧、温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗ…電流センサ
１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗ…フィルタ
１０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗ…ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１１１…動力伝達ギヤ
１１２…駆動軸
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６，１１８…駆動輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２８…動力取出ギヤ
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１５０…エンジン
１５１…燃料噴射弁
１５２…燃焼室
１５４…ピストン
１５６…クランクシャフト
１５８…イグナイタ
１６０…ディストリビュータ
１６２…点火プラグ
１６４…アクセルペダル
１６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
１６５…ブレーキペダル
１６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１７４…水温センサ
１７６…回転数センサ
１７８…回転角度センサ
１７９…スタータスイッチ
１８２…シフトレバー
１８４…シフトポジションセンサ
１９０…制御ユニット
１９０ａ…ＣＰＵ
１９０ｂ…ＲＯＭ
１９０ｃ…ＲＡＭ
１９０ｄ…クロック
１９０ｅ…入力ポート
１９０ｆ…出力ポート
１９１…第１の駆動回路
１９１ａ…トランジスタインバータ
１９１ｂ…ソース側プリドライブ回路
１９１ｃ…シンク側プリドライブ回路
１９１ｄ…インタフェース部
１９２…第２の駆動回路
１９４…バッテリ
１９６…バッテリ温度センサ
１９９…残容量センサ
２００…吸気口
２０２…排気口
ＭＧ１、ＭＧ２…モータ

Claims (7)

1. 満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行うことがある二次電池に対する充電を制御して、該二次電池の過充電を防止する充電制御装置であって、
   前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇である温度勾配のうち充電に関与して生じる充電時温度勾配を検出する温度勾配検出手段と、
   該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池が満充電であると判断する満充電判断手段と、
   前記二次電池の充電状態が満充電である場合には、該二次電池への充電を中止する充電中止手段とを備え、
   前記温度勾配検出手段は、
   充放電のいずれに関与する温度上昇であるかに関わらず、前記二次電池の温度勾配を検出する検出手段と、
   前記二次電池について、放電によって生じる温度勾配に基づいて温度勾配の補正量を算出する補正量算出手段と、
   前記検出手段により検出された温度勾配から、前記補正量を引いて前記充電時温度勾配を算出する手段とを備える充電制御装置。
2. 請求項１記載の充電制御装置であって、
   前記補正量算出手段は、
   前記二次電池の放電電流および温度と前記補正量との関係を記憶する記憶手段と、
   前記二次電池の放電電流を検出する放電電流検出手段と、
   前記二次電池の温度を検出する温度検出手段とを備え、
   該検出された放電電流および温度に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係を参照して前記補正量を求める手段である充電制御装置。
3. 満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池に対する充電を制御して、該二次電池の過充電を防止する充電制御装置であって、
   前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断する充放電判断手段と、
   前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池について単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出する検出手段と、
   該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池が満充電であると判断する満充電判断手段と、
   前記二次電池の充電状態が満充電である場合には、該二次電池への充電を中止する充電中止手段とを備える充電制御装置。
4. 少なくとも原動機と、電動機と、二次電池とを備えたハイブリッド式の動力出力装置であって、
   前記原動機および電動機の運転状態を制御して、前記電動機により得られる電力の少なくとも一部を前記二次電池に充電可能な状態で運転する充電時運転制御手段と、
   前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇である温度勾配のうち充電に関与して生じる温度勾配を検出する温度勾配検出手段と、
   該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電池が満充電であると判断する判断手段と、
   前記二次電池が満充電であると判断された場合には、該二次電池の充電を伴わない運転状態で前記原動機、発電機および電動機の運転を行う充電中止制御手段とを備え、
   前記温度勾配検出手段は、
   充放電のいずれに関与する温度上昇であるかに関わらず、前記二次電池の温度勾配を検出する検出手段と、
   前記二次電池について、放電によって生じる温度勾配に基づいて温度勾配の補正量を算出する補正量算出手段と、
   前記検出手段により検出された温度勾配から、前記補正量を引いて前記充電時温度勾配を算出する手段とを備える動力出力装置。
5. 少なくとも原動機と、電動機と、二次電池とを備えたハイブリッド式の動力出力装置であって、
   前記原動機および電動機の運転状態を制御して、前記電動機により得られる電力の少なくとも一部を前記二次電池に充電可能な状態で運転する充電時運転制御手段と、
   前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断する充放電判断手段と、
   前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池について単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出する温度勾配検出手段と、
   該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池が満充電であると判断する判断手段と、
   前記二次電池が満充電であると判断された場合には、該二次電池の充電を伴わない運転状態で前記原動機、発電機および電動機の運転を行う充電中止制御手段とを備える動力出力装置。
6. 満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池の過充電を防止するように充電を制御する充電制御方法であって、
   充放電のいずれに関与する温度上昇であるかに関わらず、前記二次電池の単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出し、
   前記二次電池について、放電によって生じる温度勾配に基づいて温度勾配の補正量を算出し、
   前記検出手段により検出された温度勾配から、前記補正量を引いて、前記温度勾配のうち充電に関与して生じる充電時温度勾配を算出し、
   該充電時温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電池への充電を中止する充電制御方法。
7. 満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池の過充電を防止するように充電を制御する充電制御方法であって、
   前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断し、
   前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池について単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出し、
   該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電池への充電を中止する充電制御方法。

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