JP4412260B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド自動車に関し、特に、ハイブリッド自動車に搭載された蓄電装置の充電状態の制御に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、充放電可能な蓄電装置（バッテリやキャパシタなど）とインバータとインバータによって駆動される電動機（モータ）とを動力源とする自動車である。

このようなハイブリッド自動車に対して、蓄電装置に蓄えられている電力を所定の場所まで持っていって利用したいというニーズが存在している。たとえば、環境保全などの理由によりエンジンを駆動しての走行が禁止されている地域を走行する場合や、キャンプ時など周囲に商用電源が存在しない場所においてハイブリッド自動車を電源設備として利用したい場合などである。

特開２００４−２３６４７２号公報（特許文献１）は、ハイブリッド自動車を電源設備として利用する場合に、電源設備として使用できる時間を延ばすことができるハイブリッド自動車を開示する。このハイブリッド自動車は、カーナビゲーション装置と、充放電可能なバッテリと、バッテリからの直流電力を商用交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、交流電力を車両外部へ出力するアクセサリコンセントと、交流電力の出力要求を予め予測する予測回路と、予測回路による予測とカーナビゲーション装置が解析した情報とに基づいて、カーナビゲーション装置に登録された目的地に到着したときにバッテリの充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）が通常よりも高い状態になるようにバッテリの充放電を制御する回路とを備える。

このハイブリッド自動車によれば、目的地に到着し、エンジンが停止した状態でハイブリッド自動車を電源設備として使用する場合、バッテリのＳＯＣが通常よりも高い状態であるので使用可能な電力量が多くなり、その結果、電源設備として使用できる時間を長くすることができる（特許文献１参照）。
特開２００４−２３６４７２号公報 特開２００３−２３５１０８号公報 特開２０００−２０４９９６号公報 特開２００３−４７１０８号公報

しかしながら、上記の特開２００４−２３６４７２号公報に開示されるハイブリッド自動車では、目的地での目標のＳＯＣは、予め定められた値（たとえば８０％）に固定されており、目的地で予想される電力使用状況に応じて目標のＳＯＣを変更することはできない。

したがって、上記のハイブリッド自動車では、目的地での電力使用量がそれ程多くないと予想される場合であっても、一律に目標のＳＯＣまで充電され、不必要に充電が行なわれる。その結果、エンジンの燃料が不必要に消費される可能性がある。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、目的地での電力使用状況を考慮して蓄電装置のＳＯＣを制御することができるハイブリッド自動車を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド自動車は、蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて動力を発生する第１の動力装置と、第１の動力装置と異なる第２の動力装置と、第２の動力装置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、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の制御目標を設定するための入力装置と、第１および第２の動力装置を制御する制御手段とを備える。制御手段は、蓄電装置の充電状態が制御目標よりも高い状態から走行を開始した後、充電状態が制御目標に至るまでは、第２の動力装置を停止させて走行する第１の走行モード（ＥＶモード）で走行し、充電状態が制御目標に達した後は、第１および第２の動力装置を用いて走行する第２の走行モード（ＨＶモード）で走行するように、第１および第２の動力装置を制御する。

この発明によるハイブリッド自動車においては、運転者により入力装置から蓄電装置のＳＯＣの制御目標が設定される。すなわち、運転者は、蓄電装置に蓄えられた電力の目的地での予想使用状況に応じてＳＯＣの制御目標を設定することができる。そして、このハイブリッド自動車は、蓄電装置のＳＯＣが制御目標よりも高い状態（たとえば満充電状態）から走行を開始した後、ＳＯＣが制御目標に至るまでは第１の走行モードで走行するが、ＳＯＣが制御目標に達した後は第２の走行モードで走行するので、ＳＯＣが制御目標に達した後、第１の動力装置による消費電力と第２の動力装置の出力を用いて駆動される発電装置による発電電力とのバランスを図ることにより蓄電装置のＳＯＣを制御目標に維持することができる。

したがって、この発明によるハイブリッド自動車によれば、運転者により設定されたＳＯＣの制御目標に応じた電力だけを目的地まで持っていくことができ、不必要に第２の動力装置が駆動されてエネルギーが消費されることを防止できる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて交流電力を生成し、その生成した交流電力を車両外部の負荷へ出力する電力出力手段をさらに備える。

このハイブリッド自動車においては、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて電力出力手段により交流電力が生成され、車両外部の負荷に供給される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、運転者により設定されたＳＯＣの制御目標に応じた電力を目的地まで持っていき、目的地でハイブリッド自動車を電源設備として利用することができる。

また、この発明によれば、ハイブリッド自動車は、蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて動力を発生する第１の動力装置と、第１の動力装置と異なる第２の動力装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて交流電力を生成し、その生成した交流電力を車両外部の負荷へ出力する電力出力手段と、負荷による交流電力の使用時間を設定するための入力装置と、入力装置により設定された使用時間を確保するための蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の制御目標を設定する設定手段と、蓄電装置の充電状態と設定された制御目標とに基づいて第１および第２の動力装置を制御する制御手段とを備える。

この発明によるハイブリッド自動車においては、電力出力手段が備えられるので、ハイブリッド自動車を電源設備として利用することができる。ここで、このハイブリッド自動車においては、目的地での電源設備としての予想使用時間が運転者により入力装置から設定され、その設定された使用時間を確保するためのＳＯＣの制御目標が設定手段により設定される。

したがって、この発明によるハイブリッド自動車によれば、目的地での電源設備としての予想使用時間を確保するのに十分な電力だけを目的地まで持っていくことができ、不必要に多くの電力を確保するために不必要にエネルギーが消費されるのを防止することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、第２の動力装置の出力を用いて発電し、かつ、その発電した電力を蓄電装置に供給する発電装置をさらに備える。制御手段は、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が制御目標よりも高い状態から走行を開始した後、充電状態が制御目標に至るまでは、第２の動力装置を停止させて走行する第１の走行モード（ＥＶモード）で走行し、充電状態が制御目標に達した後は、第１および第２の動力装置を用いて走行する第２の走行モード（ＨＶモード）で走行するように、第１および第２の動力装置を制御する。

このハイブリッド自動車においては、ＳＯＣが制御目標に達した後は、第１の動力装置による消費電力と第２の動力装置の出力を用いて駆動される発電装置による発電電力とのバランスを図ることにより蓄電装置のＳＯＣを制御目標に維持することができる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、目的地での電源設備としての予想使用時間を確保するのに十分な電力だけを目的地まで持っていくことができ、不必要に第２の動力装置が駆動されてエネルギーが消費されることを防止できる。

好ましくは、制御手段は、第２の走行モード（ＨＶモード）で走行中、蓄電装置の充電状態を制御目標に維持するように第１および第２の動力装置ならびに発電装置を制御する。

このハイブリッド自動車においては、第２の走行モードでの走行時、蓄電装置のＳＯＣが制御目標に維持される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、所望の電力を目的地まで確実に持っていくことができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、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手段をさらに備える。

このハイブリッド自動車においては、走行前に電力入力手段を用いて蓄電装置を予め十分に充電しておくことにより、蓄電装置のＳＯＣが制御目標に至るまでは、電気走行モード（ＥＶモード）で走行することができる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第２の動力装置によるエネルギー消費をできる限り抑えつつ、所望の電力を目的地まで持っていくことができる。

好ましくは、第１の動力装置は、回転電機を含み、第２の動力装置は、内燃機関を含む。第１の走行モードは、内燃機関を停止させ回転電機を駆動させて走行する電気走行モード（ＥＶモード）であり、第２の走行モードは、回転電機および内燃機関を用いて走行するハイブリッドモード（ＨＶモード）である。

したがって、このハイブリッド自動車によれば、目的地での予想使用状況に応じた電力だけを目的地まで持っていくことができ、不必要に内燃機関が駆動されて燃料が消費されることを防止できる。

好ましくは、第１の動力装置は、第１の３相コイルをステータコイルとして有する第１の回転電機を含む。発電装置は、第２の３相コイルをステータコイルとして有する第２の回転電機を含む。電力出力手段は、第１および第２の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータと、第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段と、第１および第２の３相コイルの各々の中性点に接続される端子とを含む。インバータ制御手段は、端子から交流電力の出力を要求されたとき、第１および第２の３相コイルの中性点間に交流電圧が生じるように、第１および第２のインバータを協調制御する。

このハイブリッド自動車においては、第１および第２の回転電機と、それらにそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータと、インバータ制御手段とを用いることによって交流電力が生成され、その生成された交流電力が端子から車両外部の負荷へ出力される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、車両外部の負荷に供給する交流電力を生成するための電力変換装置を別途備える必要がなく、車両の小型化、および軽量化による燃費向上を阻害することはない。

さらに好ましくは、インバータ制御手段は、車両外部から端子に交流電力が与えられたとき、第１および第２の３相コイルの中性点に与えられる交流電力を直流電力に変換して蓄電装置に与えるように、第１および第２のインバータをさらに協調制御する。

このハイブリッド自動車においては、第１および第２の回転電機と第１および第２のインバータとインバータ制御手段とを用いることによって、車両外部から蓄電装置への充電がさらに実現される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、充電装置を別途備える必要がなく車両外部から蓄電装置を充電することができ、車両の小型化、および軽量化による燃費向上を阻害することはない。

この発明によれば、蓄電装置に蓄えられた電力の目的地での予想使用状況に応じてＳＯＣの制御目標を運転者が設定することができるので、目的地での予想使用状況に応じた電力だけを目的地まで持っていくことができる。その結果、不必要に第２の動力装置が駆動されてエネルギーが消費されることを防止できる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド自動車の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド自動車１００は、蓄電装置Ｂと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン４と、動力分配機構３と、車輪２とを備える。

動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば、動力分配機構３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分配機構３にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪２に結合されている。また、動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン４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自動車１００に組み込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪である車輪２を駆動する電動機としてハイブリッド自動車１００に組み込まれる。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流電動機であり、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１からなる３相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータＭＧ２は、Ｕ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２およびＷ相コイルＷ２からなる３相コイルをステータコイルとして含む。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４の出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジン４の始動を行なう。

モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０から受ける３相交流電圧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ＭＧ２は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ３０へ出力する。

蓄電装置Ｂは、充放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なる。蓄電装置Ｂは、直流電力を昇圧コンバータ１０へ出力する。また、蓄電装置Ｂは、昇圧コンバータ１０から出力される直流電圧によって充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬの一端は電源ラインＰＬ１に接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、制御装置６０からの信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２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Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

なお、上記のｎｐｎ型トランジスタおよび以下の本明細書中の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、また、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。

インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２を含み、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４を含み、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６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Ｄ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の各相コイルの中性点Ｎ１と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２２を含み、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２３，Ｑ２４を含み、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２５，Ｑ２６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６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Ｄ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続される。そして、インバータ３０においても、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの中性点Ｎ２と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

ハイブリッド自動車１００は、さらに、コンデンサＣ１，Ｃ２と、リレー回路４０と、コネクタ５０と、目標ＳＯＣ設定手段５２と、制御装置６０と、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、電圧センサ７１〜７４と、電流センサ８０，８２とを備える。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因する蓄電装置Ｂおよび昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬは、電圧センサ７３で測定される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ２０，３０および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨは、電圧センサ７２で測定される。

昇圧コンバータ１０は、蓄電装置Ｂから電源ラインＰＬ１を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積し、その蓄積したエネルギーをｎｐｎ型トランジスタＱ２がＯＦＦされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ電流を流すことによって放出することにより昇圧動作を行なう。

また、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ２０および３０のいずれか一方または両方から受ける直流電圧を蓄電装置Ｂの電圧レベルに降圧して蓄電装置Ｂを充電する。

インバータ２０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ２０は、エンジン４からの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

インバータ３０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、車両の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車１００の運転者によるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをＯＦＦすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

リレー回路４０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレーＲＹ１は、ＡＣラインＡＣＬ１とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。リレーＲＹ２は、ＡＣラインＡＣＬ２とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。

このリレー回路４０は、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じて、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とコネクタ５０との接続／切離しを行なう。すなわち、リレー回路４０は、制御装置６０からＨ（論理ハイ）レベルの信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０と電気的に接続し、制御装置６０からＬ（論理ロー）レベルの信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０から電気的に切離す。

コネクタ５０は、車両外部の商用電源または車両外部の負荷（いずれも図示せず、以下同じ。）をこのハイブリッド自動車１００に接続するための端子である。すなわち、後述するように、このハイブリッド自動車１００は、車両外部の商用電源からコネクタ５０を介して蓄電装置Ｂを充電することができ、また、交流電力を生成してコネクタ５０を介して車両外部の負荷へ出力することができる。

目標ＳＯＣ設定手段５２は、蓄電装置ＢのＳＯＣの制御目標を運転者が設定するための入力装置である。この目標ＳＯＣ設定手段５２としては、たとえば、つまみ式やタッチパネル式、ダイヤル式など種々の入力手段を用いることができる。そして、目標ＳＯＣ設定手段５２は、ＳＯＣの制御目標としての目標ＳＯＣが運転者により設定されると、その設定された目標ＳＯＣを制御装置６０へ出力する。なお、蓄電装置ＢのＳＯＣは、０％〜１００％の値をとり得る。

電圧センサ７１は、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢを検出し、その検出した電圧ＶＢを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７３は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の入力電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７２は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨ（インバータ２０，３０の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧ＶＨを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７４は、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２の線間電圧ＶＡＣを検出し、その検出した電圧ＶＡＣを制御装置６０へ出力する。

電流センサ８０は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置６０へ出力する。電流センサ８２は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置６０へ出力する。

制御装置６０は、図示されないＨＶ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から出力されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧センサ７３からの電圧ＶＬ、ならびに電圧センサ７２からの電圧ＶＨに基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

また、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。さらに、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ここで、図示されないイグニッションキー（またはイグニッションスイッチ、以下同じ。）からの信号ＩＧがＯＦＦ位置を示しているときに車両外部の商用電源からコネクタ５０に交流電力が与えられると、制御装置６０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる車両外部の商用電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置Ｂの充電が行なわれるように、インバータ２０，３０を制御するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。

また、制御装置６０は、イグニッションキーがＯＦＦ位置のときにＨＶ−ＥＣＵからＨレベルの信号ＡＣを受けると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に交流電圧Ｖａｃｏを生成するように、インバータ２０，３０を制御するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。ここで、信号ＡＣは、たとえば、図示されないＡＣ出力スイッチの操作に応じて論理レベルが変化する信号であり、Ｈレベルの信号ＡＣは、コネクタ５０からの交流電圧Ｖａｃｏの出力を要求する信号である。

さらに、制御装置６０は、イグニッションキーからの信号ＩＧがＯＮ位置を示しているとき、後述する方法により、蓄電装置ＢのＳＯＣと目標ＳＯＣ設定手段５２により設定された目標ＳＯＣとに基づいて、このハイブリッド自動車１００の走行モードを制御する。

ここで、車両の走行モードには、エンジン４を停止させモータジェネレータＭＧ２のみを動力源として走行するＥＶモードと、エンジン４の動作を前提とし、エンジン４とモータジェネレータＭＧ２とを動力源として走行するＨＶモードとがある。ＥＶモード時は、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１を用いた発電は行なわれないので、蓄電装置ＢのＳＯＣは低下する。一方、ＨＶモード時は、エンジン４の出力を用いてモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれるので、蓄電装置ＢのＳＯＣを上昇させたり維持させることができる。

そして、制御装置６０は、蓄電装置Ｂが満充電の状態から走行が開始されると、ＥＶモードで走行を開始する。蓄電装置ＢのＳＯＣが目標ＳＯＣ設定手段５２により設定された目標ＳＯＣに達すると、制御装置６０は、走行モードをＥＶモードからＨＶモードに切換え、蓄電装置ＢのＳＯＣを目標ＳＯＣに制御する。たとえば、制御装置６０は、モータジェネレータＭＧ１による発電量とモータジェネレータＭＧ２による電力消費量とが略同等となるようにエンジン４およびモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とを駆動させることにより、蓄電装置Ｂの充放電量を略０に制御して蓄電装置ＢのＳＯＣを目標ＳＯＣに維持する。

次に、制御装置６０による昇圧コンバータ１０およびインバータ２０，３０の制御、車両外部の商用電源からの充電制御、ならびに車両外部の負荷への交流電圧出力制御について説明する。以下の図２〜図９では、これらの制御に関する部分の説明が行なわれ、制御装置６０による走行モードの制御に関しては、図１０以降で説明する。

図２は、図１に示した制御装置６０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置６０は、コンバータ制御部６１と、第１のインバータ制御部６２と、第２のインバータ制御部６３と、ＡＣ入力制御部６４と、ＡＣ出力制御部６５とを含む。コンバータ制御部６１は、電圧ＶＬ，ＶＨ、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

第１のインバータ制御部６２は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ２０のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。

第２のインバータ制御部６３は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ３０のｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ＡＣ入力制御部６４は、信号ＩＧ、蓄電装置ＢのＳＯＣおよび電圧ＶＡＣに基づいて、後述する方法により、外部電源を用いて蓄電装置Ｂの充電を行なうか否かを判定する。そして、ＡＣ入力制御部６４は、充電の実行を決定すると、Ｈレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力するとともに、コンバータ制御部６１ならびに第１および第２のインバータ制御部６２，６３に蓄電装置Ｂの充電制御を実行させるために、制御信号ＣＴＬＩ１を生成してコンバータ制御部６１ならびに第１および第２のインバータ制御部６２，６３へ出力する。

一方、ＡＣ入力制御部６４は、蓄電装置Ｂの充電を行なわないときは、Ｌレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力するとともに、制御信号ＣＴＬＩ０を生成してコンバータ制御部６１ならびに第１および第２のインバータ制御部６２，６３へ出力する。

ＡＣ出力制御部６５は、信号ＩＧ，ＡＣおよび蓄電装置ＢのＳＯＣに基づいて、後述する方法により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に交流電圧Ｖａｃｏの生成を行うか否かを判定する。そして、ＡＣ出力制御部６５は、交流電圧Ｖａｃｏの生成を決定すると、Ｈレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力するとともに、制御信号ＣＴＬＯ１を生成して第１および第２のインバータ制御部６２，６３へ出力する。

一方、ＡＣ出力制御部６５は、交流電圧Ｖａｃｏを生成しないときは、Ｌレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力するとともに、制御信号ＣＴＬＯ０を生成して第１および第２のインバータ制御部６２，６３へ出力する。

図３は、図２に示したコンバータ制御部６１の機能ブロック図である。図３を参照して、コンバータ制御部６１は、インバータ入力電圧指令演算部１１２と、フィードバック電圧指令演算部１１４と、デューティー比演算部１１６と、ＰＷＭ信号変換部１１８とを含む。

インバータ入力電圧指令演算部１１２は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部１１４へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部１１４は、電圧センサ７２によって検出される昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨと、インバータ入力電圧指令演算部１１２からの電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍとに基づいて、出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比演算部１１６へ出力する。

デューティー比演算部１１６は、電圧センサ７３からの電圧ＶＬと、フィードバック電圧指令演算部１１４からのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をＰＷＭ信号変換部１１８へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１１８は、デューティー比演算部１１６から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＣとして昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

なお、昇圧コンバータ１０の下アームのｎｐｎ型トランジスタＱ２のＯＮデューティーを大きくすることによりリアクトルＬにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上アームのｎｐｎ型トランジスタＱ１のＯＮデューティーを大きくすることにより電源ラインＰＬ２の電圧が下がる。そこで、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインＰＬ２の電圧を蓄電装置Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。

さらに、ＰＷＭ信号変換部１１８は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬＩ１を受けると、デューティー比演算部１１６の出力に拘わらず、ｎｐｎ型トランジスタＱ１を導通状態とし、ｎｐｎ型トランジスタＱ２を非導通状態とする。これにより、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことが可能となる。

図４は、図２に示した第１および第２のインバータ制御部６２，６３の機能ブロック図である。図４を参照して、第１および第２のインバータ制御部６２，６３の各々は、モータ制御用相電圧演算部１２０と、ＰＷＭ信号変換部１２２とを含む。

モータ制御用相電圧演算部１２０は、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＨを電圧センサ７２から受け、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）を電流センサ８０（または８２）から受け、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）をＨＶ−ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部１２０は、これらの入力値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算した各相コイル電圧をＰＷＭ信号変換部１２２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬＩ０およびＡＣ出力制御部６５から制御信号ＣＴＬＯ０を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、実際にインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿０（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿０（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿０（またはＰＷＭ２＿０）をインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

このようにして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）がスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）が指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流す電流が制御さ
れる。その結果、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）に応じたモータトルクが出力される。

また、ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬＩ１またはＡＣ出力制御部６５から制御信号ＣＴＬＯ１を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０の出力に拘わらず、インバータ２０（または３０）のＵ相アーム２２（または３２）、Ｖ相アーム２４（または３４）およびＷ相アーム２６（または３６）に同位相の交流電流を流すようにｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿１（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿１（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿１（またはＰＷＭ２＿１）をインバータ２０（または３０）のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

なお、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には回転トルクは発生しない。

次に、ハイブリッド自動車１００において車両外部の商用電源からコネクタ５０に交流電圧を受けて直流の充電電圧を発生する方法について説明する。

図５は、図１のブロック図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。図５では、図１のインバータ２０および３０のうちのＵ相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの３相コイルのうちＵ相コイルが代表として示されている。Ｕ相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の２相の回路もＵ相と同じ動きをする。図５からわかるように、Ｕ相コイルＵ１とＵ相アーム２２の組、およびＵ相コイルＵ２とＵ相アーム３２の組の各々は、昇圧コンバータ１０と同様な構成となっている。したがって、たとえば１００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば２００Ｖ程度の充電電圧に変換することも可能である。

図６は、充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。図５，図６を参照して、まず、電圧センサ７４からの電圧ＶＡＣ＞０すなわちＡＣラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がＡＣラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも高い場合には、昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより、昇圧コンバータ１０は、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして、インバータ２０では、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ１１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき、インバータ３０では、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１はＯＦＦ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＞０ならば、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２のＯＮ状態において電流がコイルＵ１→ｎｐｎ型トランジスタＱ１２→ダイオードＤ２２→コイルＵ２の経路で流れる。このとき、コイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギーはｎｐｎ型トランジスタＱ１２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ１１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流される。ダイオードＤ１１による損失を低減させるためにダイオードＤ１１の導通期間に同期させてｎｐｎ型トランジスタＱ１１を導通させてもよい。電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて昇圧比が求められ、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

次に、電圧ＶＡＣ＜０すなわちＡＣラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がＡＣラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも低い場合には、昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより、昇圧コンバータ１０は、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そしてインバータ３０では、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ２１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき、インバータ２０では、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１はＯＦＦ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＜０ならば、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２のＯＮ状態において電流がコイルＵ２→ｎｐｎ型トランジスタＱ２２→ダイオードＤ１２→コイルＵ１の経路で流れる。このとき、コイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギーはｎｐｎ型トランジスタＱ２２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ２１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流される。ダイオードＤ２１による損失を低減させるためにダイオードＤ２１の導通期間に同期させてｎｐｎ型トランジスタＱ２１を導通させてもよい。このときも電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて昇圧比が求められ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

図７は、図１に示した制御装置６０による充電開始の判断に関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。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７を参照して、制御装置６０は、イグニッションキーからの信号ＩＧに基づいて、イグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御装置６０は、イグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されていないと判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップＳ６０へ処理を進め、制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ１０においてイグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されたと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、充電を行なうのに適切であると判断され、ステップＳ２０に処理が進む。ステップＳ２０では、リレーＲＹ１およびＲＹ２が非導通状態から導通状態に制御され、電圧センサ７４によって電圧ＶＡＣが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケーブルがコネクタ５０のソケットに接続されていないと考えられるため、充電処理を行なわずにステップＳ６０に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ２０において電圧ＶＡＣとして交流電圧が観測されると、処理はステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、蓄電装置ＢのＳＯＣが満充電状態を表すしきい値Ｓｔｈ（Ｆ）より小さいか否かが判断される。

蓄電装置ＢのＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立すれば充電可能状態であるため処理はステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、制御装置６０は、２つのインバータを協調制御して蓄電装置Ｂに充電を行なう。

ステップＳ３０において蓄電装置ＢのＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立しないときは、蓄電装置Ｂは満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップＳ５０に処理が進む。ステップＳ５０では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ２０，３０は停止され、リレーＲＹ１，ＲＹ２は開放されて交流電力のハイブリッド自動車１００への入力は遮断される。そして、処理はステップＳ６０に進み、制御はメインルーチンに戻される。

次に、ハイブリッド自動車１００において車両外部の負荷へ出力可能な交流電力を発生する方法について説明する。

図８は、図１に示したコネクタ５０から交流電力を出力する際にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の３相コイル１２，１４に流す交流電流のタイミングチャートである。図８を参照して、制御装置６０は、所定の周波数（たとえば商用交流周波数）からなる同位相の交流電流を３相コイル１２の各相コイルに流すようにインバータ２０のＵ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６をスイッチング制御し、３相コイル１２の各相コイルに流す交流電流の位相を反転した交流電流を３相コイル１４の各相コイルに流すようにインバータ３０のＵ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６をスイッチング制御する。

すなわち、交流電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１；Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の１周期Ｔの前半においては、インバータ２０において、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１３，Ｑ１５がスイッチング制御され、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２，Ｑ１４，Ｑ１６はオフされる。また、インバータ３０においては、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２３，Ｑ２５はオフされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２，Ｑ２４，Ｑ２６がスイッチング制御される。

また、１周期Ｔの後半においては、インバータ２０において、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１３，Ｑ１５はオフされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２，Ｑ１４，Ｑ１６がスイッチング制御される。また、インバータ３０においては、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２３，Ｑ２５がスイッチング制御され、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２，Ｑ２４，Ｑ２６はオフされる。

これにより、３相コイル１２の中性点Ｎ１に所定の周波数を有する交流電圧が発生し、３相コイル１２の中性点Ｎ１に発生する交流電圧の位相を反転した交流電圧が３相コイル１４の中性点Ｎ２に発生する。そして、コネクタ５０に負荷が接続され、かつ、リレー回路４０がオンされると、１周期Ｔの前半の半周期において、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１３，Ｑ１５からＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＶＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１、３相コイル１２の各相コイル、中性点Ｎ１、ＡＣラインＡＣＬ１、負荷、ＡＣラインＡＣＬ２、中性点Ｎ２、３相コイル１４の各相コイル、およびＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＶＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してｎｐｎ型トランジスタＱ２２，Ｑ２４，Ｑ２６へ電流が流れる。また、１周期Ｔの後半の半周期においては、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２３，Ｑ２５からＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＶＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２、３相コイル１４の各相コイル、中性点Ｎ２、ＡＣラインＡＣＬ２、負荷、ＡＣラインＡＣＬ１、中性点Ｎ１、３相コイル１２の各相コイル、およびＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＶＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してｎｐｎ型トランジスタＱ１２，Ｑ１４，Ｑ１６へ電流が流れる。

このように、１周期Ｔの半周期毎に向きが切り替えられる電流すなわち交流電流Ｉａｃｏが３相コイル１２の中性点Ｎ１と３相コイル１４の中性点Ｎ２との間で流れる。そして、中性点Ｎ１に発生する交流電圧と、中性点Ｎ２に発生し、かつ、中性点Ｎ１に発生する交流電圧の位相が反転された交流電圧との電圧差が交流電圧Ｖａｃｏとなるように、スイッチング制御が行なわれるｎｐｎ型トランジスタのデューティーを制御することによって、中性点Ｎ１，Ｎ２間に交流電圧Ｖａｃｏを発生させることができる。

図９は、図１に示した制御装置６０による交流電力出力開始の判断に関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。このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図９を参照して、制御装置６０は、イグニッションキーからの信号ＩＧに基づいて、イグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。制御装置６０は、イグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されていないと判定すると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、交流電力を生成して車両外部へ出力するのは不適切であると判断してステップＳ１６０へ処理を進め、制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ１１０においてイグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されたと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、信号ＡＣに基づいて、交流電力の出力を要求するＡＣ出力スイッチがＯＮされたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。制御装置６０は、信号ＡＣがＬレベルであり、ＡＣ出力スイッチはＯＮされていないと判定すると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ステップＳ１６０へ処理を進め、制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ１２０においてＡＣ出力スイッチがＯＮされたと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、蓄電装置ＢのＳＯＣの低下を示すしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）よりも蓄電装置ＢのＳＯＣが大きいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。制御装置６０は、蓄電装置ＢのＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）よりも大きいと判定すると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、２つのインバータ２０，３０を協調制御してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に交流電圧Ｖａｃｏを生成させる（ステップＳ１４０）。

一方、ステップＳ１３０において蓄電装置ＢのＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）以下であると判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置６０は、蓄電装置ＢのＳＯＣが低下しているので交流電圧Ｖａｃｏの生成を行なうべきではないと判断し、交流電圧Ｖａｃｏの生成停止処理を実行する（ステップＳ１５０）。具体的には、インバータ２０，３０は停止され、リレーＲＹ１，ＲＹ２は開放されてコネクタ５０からの交流電力の出力が遮断される。そして、制御装置６０は、ステップＳ１４０またはＳ１５０の処理の後、ステップＳ１６０へ処理を進め、制御はメインルーチンに移される。

次に、制御装置６０による走行モードの移行制御について説明する。
図１０は、図１に示した制御装置６０による走行モードの制御に関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。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１０を参照して、制御装置６０は、イグニッションキーからの信号ＩＧに基づいて、イグニッションキーがＯＮ位置に回動されたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。制御装置６０は、イグニッションキーがＯＮ位置に回動されていないと判定すると（ステップＳ２１０においてＮＯ）、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ３００）。

ステップＳ２１０においてイグニッションキーがＯＮ位置に回動されたと判定されると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、目標ＳＯＣ設定手段５２により蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣが設定されているか否かを判定する（ステップＳ２２０）。制御装置６０は、目標ＳＯＣ設定手段５２により目標ＳＯＣが設定されていると判定すると（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、その設定された目標ＳＯＣを蓄電装置ＢのＳＯＣ制御目標に設定する（ステップＳ２３０）。一方、制御装置６０は、目標ＳＯＣ設定手段５２により目標ＳＯＣが設定されていないと判定すると（ステップＳ２２０においてＮＯ）、予め定められたデフォルトの目標ＳＯＣを蓄電装置ＢのＳＯＣ制御目標に設定する（ステップＳ２４０）。

そして、制御装置６０は、走行モードがＨＶモードのときにＯＮされるＨＶモードフラグがＯＮされているか否かを判定する（ステップＳ２５０）。このＨＶモードフラグは、イグニッションキーがＯＮまたはＯＦＦされるタイミングでＯＦＦ状態にリセットされる。したがって、イグニッションキーがＯＮされた後の走行開始時は、ＨＶモードフラグはＯＦＦ状態である。

制御装置６０は、ＨＶモードフラグがＯＦＦ状態のとき（ステップＳ２５０においてＮＯ）、蓄電装置ＢのＳＯＣがステップＳ２３０またはＳ２４０で設定されたＳＯＣ制御目標以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６０）。制御装置６０は、蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標以上であると判定すると（ステップＳ２６０においてＹＥＳ）、走行モードをＥＶモードとする（ステップＳ２７０）。一方、制御装置６０は、蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標よりも低いと判定すると（ステップＳ２６０においてＮＯ）、ＨＶモードフラグをＯＮし（ステップＳ２８０）、走行モードをＨＶモードとする（ステップＳ２９０）。そして、制御装置６０は、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ３００）。

一方、ステップＳ２５０においてＨＶモードフラグがＯＮ状態であると判定されると（ステップＳ２５０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、ステップＳ２９０へ処理を進める。

図１１は、図１に示したハイブリッド自動車１００が走行中の蓄電装置ＢのＳＯＣの変化を示す図である。図１１を参照して、縦軸は蓄電装置ＢのＳＯＣを表わし、横軸は経過時間を表わす。ＳＲは、目標ＳＯＣ設定手段５２により設定された目標ＳＯＣであり、Ｓ０は、目標ＳＯＣ設定手段５２により目標ＳＯＣが設定されていない場合のデフォルトの目標ＳＯＣである。

時刻ｔ０以前に、蓄電装置Ｂは、車両外部の商用電源によって満充電状態に充電されており、時刻ｔ０において、蓄電装置Ｂが満充電の状態からハイブリッド自動車１００の走行が開始されたとする。

走行開始時の時刻ｔ０からＳＯＣが値ＳＲを下回る時刻ｔ１までは、ＨＶモードフラグはＯＦＦ状態であり、ハイブリッド自動車１００は、ＥＶモードで走行する。すなわち、ハイブリッド自動車１００は、エンジン４を停止させモータジェネレータＭＧ２のみを動力源として走行する。したがって、蓄電装置ＢのＳＯＣは、満充電状態から低下していく。

時刻ｔ１において、ＳＯＣが値ＳＲを下回ると、ＨＶモードフラグがＯＮされ、ハイブリッド自動車１００の走行モードは、ＥＶモードからＨＶモードに移行する。すなわち、ハイブリッド自動車１００は、エンジン４を駆動させエンジン４およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。そして、エンジン４の出力を用いてモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれ、モータジェネレータＭＧ１による発電量とモータジェネレータＭＧ２による電力消費量とのバランスが図られることにより、蓄電装置ＢのＳＯＣは、目標ＳＯＣ設定手段５２により設定された値ＳＲに制御される。

なお、上記においては、制御装置６０は、ＨＶモード時、目標ＳＯＣ設定手段５２により設定された目標ＳＯＣに蓄電装置ＢのＳＯＣを維持するものとしたが、設定された目標ＳＯＣを下回らないように蓄電装置ＢのＳＯＣを制御するようにしてもよい。そして、ＨＶモードで走行中にモータジェネレータＭＧ１による発電により蓄電装置ＢのＳＯＣが上昇したときは、走行モードをＥＶモードに切換えるようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、蓄電装置Ｂに蓄えられた電力の目的地での予想使用状況に応じてＳＯＣの制御目標を運転者が設定することができるので、目的地での予想使用状況に応じた電力だけを目的地まで持っていくことができる。その結果、蓄電装置ＢのＳＯＣを不必要に高めるためにエンジン４が駆動されて燃料が不必要に消費されることを防止できる。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に交流電圧Ｖａｃｏを生成してコネクタ５０から車両外部の負荷へ出力することができるので、所望の電力を目的地まで持っていって、目的地でハイブリッド自動車１００を電源設備として利用することができる。

さらに、車両外部の商用電源からコネクタ５０を介してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に交流電力を与えることにより蓄電装置Ｂを充電することができるので、ＥＶモードを主とした走行モードで走行することができ、エンジン４の燃料消費を低減することができる。

また、さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に交流電圧Ｖａｃｏを生成し、また、中性点Ｎ１，Ｎ２に交流電力を与えることにより蓄電装置Ｂを充電することができるので、車両外部の負荷に供給する交流電力を生成するための電力変換装置および車両外部の商用電源から蓄電装置Ｂを充電するための充電装置を別途備える必要はない。

［実施の形態２］
図１２は、この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車の全体ブロック図である。図１２を参照して、ハイブリッド自動車１００Ａは、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、目標ＳＯＣ設定手段５２および制御装置６０に代えてそれぞれＡＣ使用時間設定手段５２Ａおよび制御装置６０Ａを備える。ハイブリッド自動車１００Ａのその他の構成は、ハイブリッド自動車１００と同じである。

ＡＣ使用時間設定手段５２Ａは、ハイブリッド自動車１００Ａを目的地で電源設備として使用する場合に、ハイブリッド自動車１００Ａからコネクタ５０に接続された負荷へ出力される交流電力の使用時間を運転者が設定するための入力装置である。そして、ＡＣ使用時間設定手段５２Ａは、交流電力の使用時間が運転者により設定されると、その設定された使用時間を示す信号を制御装置６０Ａへ出力する。

制御装置６０Ａは、ＡＣ使用時間設定手段５２Ａから使用時間を示す信号を受けると、その使用時間を確保するための蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣを算出する。具体的には、制御装置６０Ａは、ハイブリッド自動車１００Ａからコネクタ５０に接続された負荷へ供給可能な定格電力とＡＣ使用時間設定手段５２Ａによって設定された使用時間とに基づいて必要な電力量を算出し、蓄電装置ＢのＳＯＣの下限値を考慮したうえで、その算出した電力量に基づいて蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣを算出する。

そして、制御装置６０Ａは、蓄電装置ＢのＳＯＣと算出された目標ＳＯＣとに基づいて車両の走行モードを制御する。

図１３は、図１２に示した制御装置６０Ａによる走行モードの制御に関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。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１３を参照して、この制御構造は、図１０に示した制御構造において、ステップＳ２２０からＳ２４０に代えてステップＳ２４２からＳ２４８を含む。すなわち、ステップＳ２１０においてイグニッションキーがＯＮ位置に回動されたと判定されると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、制御装置６０Ａは、ＡＣ使用時間設定手段５２Ａにより交流電力の使用時間が設定されているか否かを判定する（ステップＳ２４２）。

制御装置６０Ａは、使用時間が設定されていると判定すると（ステップＳ２４２においてＹＥＳ）、その設定された使用時間に基づいて、その使用時間を確保するために必要な蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣを算出する（ステップＳ２４４）。そして、制御装置６０Ａは、その算出された目標ＳＯＣを蓄電装置ＢのＳＯＣ制御目標に設定する（ステップＳ２４６）。その後、制御装置６０Ａは、ステップＳ２５０へ処理を進める。

一方、制御装置６０Ａは、ＡＣ使用時間設定手段５２Ａにより交流電力の使用時間が設定されていないと判定すると（ステップＳ２４２においてＮＯ）、予め定められたデフォルトの目標ＳＯＣを蓄電装置ＢのＳＯＣ制御目標に設定し（ステップＳ２４８）、ステップＳ２５０へ処理を進める。

なお、制御装置６０Ａのその他の構成は、実施の形態１における制御装置６０と同じである。

以上のように、この実施の形態２によれば、目的地でハイブリッド自動車を電源設備として使用する際の予想使用時間を運転者が設定することができるので、利便性に優れたハイブリッド自動車を実現することができる。

そして、運転者により設定された使用時間に基づいてＳＯＣの制御目標が設定されるので、目的地での予想使用状況に応じた電力だけを目的地まで持っていくことができる。その結果、蓄電装置ＢのＳＯＣを不必要に高めるためにエンジン４が駆動されて燃料が不必要に消費されることを防止できる。

なお、上記の各実施の形態１，２においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に車両外部の負荷へ出力するための交流電圧Ｖａｃｏを生成し、また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に車両外部の商用電源からの交流電力を与えて蓄電装置Ｂを充電するものとしたが、車両の内部または外部に交流電圧Ｖａｃｏを生成するための電力変換装置（ＤＣ／ＡＣインバータ）や蓄電装置Ｂを充電するための充電装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）を別途備えるハイブリッド自動車にもこの発明は適用し得る。ただし、上記の各実施の形態によれば、電力変換装置や充電装置を別途備える必要がないので、低コスト化および車両の軽量化が図られる。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「第１の動力装置」、「回転電機」および「第１の回転電機」に対応し、エンジン４は、この発明における「第２の動力装置」および「内燃機関」に対応する。また、モータジェネレータＭＧ１は、この発明における「発電装置」および「第２の回転電機」に対応し、目標ＳＯＣ設定手段５２は、この発明における「蓄電装置の充電状態の制御目標を設定するための入力装置」に対応する。さらに、制御装置６０，６０Ａは、この発明における「制御手段」に対応し、蓄電装置Ｂ、昇圧コンバータ１０、インバータ２０，３０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２、コネクタ５０および制御装置６０，６０Ａは、この発明における「電力出力手段」を形成する。

また、さらに、ＡＣ使用時間設定手段５２Ａは、この発明における「負荷による交流電力の使用時間を設定するための入力装置」に対応し、制御装置６０Ａにより実行されるステップＳ２４４の処理は、この発明における「設定手段」により実行される処理に対応する。また、さらに、コネクタ５０、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、インバータ２０，３０、昇圧コンバータ１０および制御装置６０，６０Ａは、この発明における「電力入力手段」を形成する。

また、さらに、インバータ２０，３０は、それぞれこの発明における「第２のインバータ」および「第１のインバータ」に対応し、第１および第２のインバータ制御部６２，６３、ＡＣ入力制御部６４およびＡＣ出力制御部６５は、この発明における「インバータ制御手段」を形成する。

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。

この発明の実施の形態１によるハイブリッド自動車の全体ブロック図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図２に示すコンバータ制御部の機能ブロック図である。 図２に示す第１および第２のインバータ制御部の機能ブロック図である。 図１のブロック図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。 充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。 図１に示す制御装置による充電開始の判断に関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。 図１に示すコネクタから交流電力を出力する際にモータジェネレータの３相コイルに流す交流電流のタイミングチャートである。 図１に示す制御装置による交流電力出力開始の判断に関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。 図１に示す制御装置による走行モードの制御に関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。 図１に示すハイブリッド自動車が走行中の蓄電装置のＳＯＣの変化を示す図である。 この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車の全体ブロック図である。 図１２に示す制御装置による走行モードの制御に関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

２ 車輪、３ 動力分配機構、４ エンジン、１０ 昇圧コンバータ、２０，３０ インバータ、２２，３２ Ｕ相アーム、２４，３４ Ｖ相アーム、２６，３６ Ｗ相アーム、４０ リレー回路、５０ コネクタ、５２ 目標ＳＯＣ設定手段、５２Ａ ＡＣ使用時間設定手段、５５ 商用電源、６０，６０Ａ 制御装置、６１ コンバータ制御部、６２，６３ インバータ制御部、６４ ＡＣ入力制御部、６５ ＡＣ出力制御部、７１〜７４ 電圧センサ、８０，８２ 電流センサ、１００，１００Ａ ハイブリッド自動車、１１２ インバータ入力電圧指令演算部、１１４ フィードバック電圧指令演算部、１１６ デューティー比演算部、１１８ 信号変換部、１２０ モータ制御用相電圧演算部、１２２ ＰＷＭ信号変換部、Ｂ 蓄電装置、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ ＡＣライン、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ ｎｐｎ型トランジスタ、ＲＹ１，ＲＹ２ リレー、ＳＬ 接地ライン、Ｕ１，Ｕ２ Ｕ相コイル、ＵＬ１，ＵＬ２ Ｕ相ライン、Ｖ１，Ｖ２ Ｖ相コイル、ＶＬ１，ＶＬ２ Ｖ相ライン、Ｗ１，Ｗ２ Ｗ相コイル、ＷＬ１，ＷＬ２ Ｗ相ライン。

Claims (6)

1. 蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの電力を用いて動力を発生する第１の動力装置と、
   前記第１の動力装置と異なる第２の動力装置と、
   前記第２の動力装置の出力を用いて発電し、その発電した電力を前記蓄電装置に供給する発電装置と、
   前記蓄電装置の充電状態の制御目標を運転者が設定するための入力装置と、
   前記蓄電装置の充電状態が前記制御目標よりも高い状態から走行を開始した後、前記充電状態が前記制御目標に至るまでは、前記第２の動力装置を停止させて走行する第１の走行モードで走行し、前記充電状態が前記制御目標に達した後は、前記第１および第２の動力装置を用いて走行する第２の走行モードで走行するように、前記第１および第２の動力装置を制御する制御手段と、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力を用いて交流電力を生成し、その生成した交流電力を車両外部の負荷へ出力する電力出力手段とを備え、
   前記入力装置からは、前記負荷による前記交流電力の使用時間を運転者が入力可能であり、さらに
   前記入力装置により入力された前記使用時間に基づいて前記蓄電装置の充電状態の制御目標を設定する設定手段をさらに備える、ハイブリッド自動車。
2. 前記制御手段は、前記第２の走行モードで走行中、前記蓄電装置の充電状態を前記制御目標に維持するように前記第１および第２の動力装置ならびに前記発電装置を制御する、請求項１に記載のハイブリッド自動車。
3. 車両外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電するための電力入力手段をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド自動車。
4. 前記第１の動力装置は、回転電機を含み、
   前記第２の動力装置は、内燃機関を含み、
   前記第１の走行モードは、前記内燃機関を停止させ前記回転電機を駆動させて走行する電気走行モードであり、
   前記第２の走行モードは、前記回転電機および前記内燃機関を用いて走行するハイブリッドモードである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド自動車。
5. 前記第１の動力装置は、第１の３相コイルをステータコイルとして有する第１の回転電機を含み、
   前記発電装置は、第２の３相コイルをステータコイルとして有する第２の回転電機を含み、
   前記電力出力手段は、
   前記第１および第２の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータと、
   前記第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段と、
   前記第１および第２の３相コイルの各々の中性点に接続される端子とを含み、
   前記インバータ制御手段は、前記端子から交流電力の出力を要求されたとき、前記第１および第２の３相コイルの中性点間に交流電圧が生じるように、前記第１および第２のインバータを協調制御する、請求項１に記載のハイブリッド自動車。
6. 前記インバータ制御手段は、車両外部から前記端子に交流電力が与えられたとき、前記第１および第２の３相コイルの中性点に与えられる前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に与えるように、前記第１および第２のインバータをさらに協調制御する、請求項５に記載のハイブリッド自動車。

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