JP5413507B2

JP5413507B2 - 車両用制御装置および車両用制御方法

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Publication number: JP5413507B2
Application number: JP2012523451A
Authority: JP
Inventors: 純太泉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: CN102971935B; EP2592716B1; JPWO2012004846A1; EP2592716A4; CN102971935A; US20130096760A1; WO2012004846A1; US8818598B2; EP2592716A1

Description

本発明は、蓄電装置と、外部電源を用いて蓄電装置を充電するための充電装置とが搭載された車両の制御に関し、特に、蓄電装置の充電超過を抑制する技術に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、モータからの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両には、モータに電力を供給するための蓄電装置と、外部電源を用いて蓄電装置を充電するための充電装置が搭載される場合がある。

蓄電装置を充電する場合においては、蓄電装置の劣化の促進を防止するため、充電超過を抑制する必要がある。このような問題に鑑みて、たとえば、特開平０５−３１６６６３号公報（特許文献１）は、あまり放電していない蓄電池を充電しても過充電にならないようにする蓄電池の充電方法を開示する。この蓄電池の充電方法は、蓄電池の端子電圧がガス発生電圧となるまで強充電を行った後弱充電をタイマー時間だけ行なう蓄電池の充電方法において、弱充電時に蓄電池の端子電圧の単位時間当りの変動値を検出し、この変動値が満充電判断値より小さいときには弱充電経過時間に応じてタイマー時間を短縮変更してカウントアップを継続し、逆に、変動値が満充電判断値より大きいときは、タイマー時間までカウントアップをそのまま継続するよう制御する。

上述した公報に開示された蓄電池の充電方法によると、あまり放電していない蓄電池を充電する場合にも充電超過が抑制され、蓄電池の劣化を抑制できる。

特開平０５−３１６６６３号公報

ところで、外部電源を用いて車両に搭載された蓄電装置を充電電力の上限値で充電を実施する場合、充電電力が各種要因によって変動するため、想定していた充電電力よりも小さい充電電力で充電する場合がある。また、蓄電装置への充電の完了は、蓄電装置の測定電圧に基づいて判断される。しかしながら、予め定められた残容量に対応する測定電圧のしきい値は、充電電力の変動によって変動する。そのため、上述したように、充電電力が想定していた充電電力よりも小さい場合には、測定電圧がしきい値以上となる時点で充電を完了させたときに蓄電装置に対して目標とする充電量を超えて充電される可能性がある。

本発明の目的は、外部電源を用いた充電時において充電超過を抑制するための車両用制御装置および車両用制御方法を提供することである。

この発明のある局面に係る車両用制御装置は、駆動源となる回転電機と、回転電機に電力を供給するための蓄電装置と、外部電源を用いて蓄電装置を充電するための充電装置とを含む車両に搭載された車両用制御装置である。この車両用制御装置は、蓄電装置の実電圧を検出するための検出部と、外部電源と充電装置とが接続された場合に、外部電源を用いた充電電力の上限値で蓄電装置を充電するための第１充電制御を実行するための制御部とを含む。制御部は、第１充電制御の実行中に検出部によって検出された実電圧と蓄電装置の充電状態が目標の充電状態である場合の蓄電装置の開放電圧である第１しきい値とを比較し、実電圧が第１しきい値以上となる場合に第１充電制御を終了させる。

好ましくは、制御部は、充電装置の状態に基づく充電電力の上限値と、蓄電装置において受け入れ可能な充電電力の上限値とのうちのいずれか小さい方を充電電力の上限値として第１充電制御を実行する。

さらに好ましくは、目標の充電状態は、蓄電装置の満充電状態である。
さらに好ましくは、制御部は、充電装置の状態および蓄電装置の状態に基づいて充電電力の上限値が標準値より制限された場合に、第１充電制御の実行中に検出部によって検出された実電圧が第１しきい値以上となる場合に第１充電制御を終了させる。

さらに好ましくは、制御部は、第１充電制御が終了した後に充電電力が一定になるようにして蓄電装置を充電するための第２充電制御を実行し、第２充電制御の実行中に検出部によって検出された実電圧が第２しきい値以上となる場合に第２充電制御を終了させる。第２しきい値は、蓄電装置の充電状態が満充電状態である場合に対応した第２充電制御の実行中の実電圧であって、第１しきい値よりも大きい値である。

さらに好ましくは、制御部は、充電電力が予め定められた値以下である場合に第２充電制御を終了させる。

この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、駆動源となる回転電機と、回転電機に電力を供給するための蓄電装置と、外部電源を用いて蓄電装置を充電するための充電装置とを含む車両の車両用制御方法である。この車両用制御方法は、蓄電装置の実電圧を検出するステップと、外部電源と充電装置とが接続された場合に、外部電源を用いた充電電力の上限値で蓄電装置を充電するための第１充電制御を実行するステップと、第１充電制御の実行中に実電圧を検出するステップにて検出された実電圧と蓄電装置（４２）の充電状態が目標の充電状態である場合の蓄電装置の開放電圧である第１しきい値とを比較し、実電圧が第１しきい値以上となる場合に第１充電制御を終了させるステップとを含む。

この発明によると、第１充電制御の実行中に検出された実電圧と目標の充電状態に対応する開放電圧のしきい値とを比較して、実電圧がしきい値以上となる場合に第１充電制御を終了させることによって、外部電源を用いた充電時において充電電力に変動が生じたとしても、目標とする充電量を超えて充電されることを確実に抑制することができる。そのため、メインバッテリの充電状態が過充電状態になることを確実に防止することができる。したがって、外部電源を用いた充電時において充電超過を抑制するための車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。

本実施の形態に係る車両用制御装置が搭載されたハイブリッド車両の全体ブロック図である。外部電源を用いた充電時に充電電力を一定とした場合の電圧および電流の変化を示すタイミングチャートである。外部電源を用いた充電時におけるＣＣＶおよびＯＣＶの変化を示すタイミングチャートである。本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。ＯＣＶとＳＯＣとの関係を示す図である。 ΔＶと温度ＴＢとの関係を示す図である。本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵの動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明が適用可能な電気自動車の全体ブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１に示すように、車両１００は、第１モータジェネレータ（以下、ＭＧと記載する）２と、第２ＭＧ４と、第１インバータ１２と、第２インバータ１４と、平滑コンデンサ１６と、昇圧コンバータ２２と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲと記載する）３２と、メインバッテリ４２と、充電装置５０と、動力分割装置５２と、駆動輪５４と、エンジン５６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを含む。

本実施の形態において、車両１００は、ハイブリッド車両であるとして説明するが、特にハイブリッド車両に限定されるものではなく、少なくとも回転電機を駆動源とする車両であればよい。したがって、車両１００は、電気自動車であってもよい。

第１ＭＧ２、第２ＭＧ４およびエンジン５６は、動力分割装置５２に連結される。この車両１００は、エンジン５６および第２ＭＧ４の少なくとも一方の駆動源からの駆動力によって走行する。エンジン５６が発生する動力は、動力分割装置５２によって２経路に分割される。一方は駆動輪５４へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２へ伝達される経路である。

第１ＭＧ２および第２ＭＧ４の各々は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。第１ＭＧ２は、動力分割装置５２によって分割されたエンジン５６の動力を用いて発電する。たとえば、メインバッテリ４２の残容量を示すＳＯＣ（State of Charge）が予め定められた値よりも低くなると、エンジン５６が始動して第１ＭＧ２により発電が行なわれ、その発電された電力がメインバッテリ４２に供給される。

第２ＭＧ４は、第２インバータ１４から供給される電力を用いて駆動力を発生させる。第２ＭＧ４の駆動力は、駆動輪５４に伝達される。なお、車両１００の制動時等には、駆動輪５４により第２ＭＧ４が駆動され、第２ＭＧ４が発電機として作動する。このようにして、第２ＭＧ４は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ４により発電された電力は、第２インバータに供給される。第２インバータに供給された電力は、昇圧コンバータ２２を経由してメインバッテリ４２に供給される。

動力分割装置５２は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤ（いずれも図示せず）とを含む遊星歯車である。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン５６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ４の回転軸に連結される。

第１インバータ１２および第２インバータ１４の各々は、互いに並列に主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。第１インバータ１２は、昇圧コンバータ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２に出力する。第２インバータ１４は、昇圧コンバータ２２から供給される直流電流を交流電力に変換して第２ＭＧ４に出力する。

さらに、第１インバータ１２は、第１ＭＧ２において発電される交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ２２に出力する。第２インバータ１４は、第２ＭＧ４において発電される交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ２２に出力する。

なお、第１インバータ１２および第２インバータ１４の各々は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。第１インバータ１２は、ＥＣＵ２００からの制御信号ＰＷＩ１に応じてスイッチング動作を行なうことにより第１ＭＧ２を駆動する。第２インバータ１４は、ＥＣＵ２００からの制御信号ＰＷＩ２に応じてスイッチング動作を行なうことにより第２ＭＧ４を駆動する。

ＥＣＵ２００は、図示されない各センサの検出信号（たとえば、ブレーキペダルあるいはアクセルペダル等の踏み込み量を示す信号）および走行状況などに基づいて車両要求パワーＰｓを算出し、その算出した車両要求パワーＰｓに基づいて第１ＭＧ２および第２ＭＧ４のトルク目標値および回転数目標値を算出する。ＥＣＵ２００は、第１ＭＧ２および第２ＭＧ４の発生トルクおよび回転数が目標値となるように第１インバータ１２および第２インバータ１４を制御する。

一方、メインバッテリ４２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池や、大容量キャパシタ等である。メインバッテリ４２は、ＳＭＲ３２を介在して昇圧コンバータ２２に接続される。

なお、本実施の形態においては、メインバッテリ４２を主電源として車両１００に搭載された場合について説明するが、特にこのような構成に限定されるものではなく、たとえば、メインバッテリ４２に加えて、１または２以上のサブバッテリが搭載されていてもよい。

ＳＭＲ３２は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて、メインバッテリ４２と昇圧コンバータ２２とを電気的に接続する導通状態と、メインバッテリ４２と昇圧コンバータ２２とを電気的に遮断する遮断状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替える。

昇圧コンバータ２２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。昇圧コンバータ２２は、ＥＣＵ２００からの制御信号ＰＷＣ１に基づいて、メインバッテリ４２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

平滑コンデンサ１６は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。

ＥＣＵ２００には、電流センサ８４と、電圧センサ８６と、温度センサ８８とがさらに接続される。

電流センサ８４は、メインバッテリ４２から昇圧コンバータ２２への電流ＩＢを検出し、検出された電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電圧センサ８６は、メインバッテリ４２の電圧ＶＢを検出し、検出された電圧ＶＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。温度センサ８８は、メインバッテリ４２の温度ＴＢを検出し、検出された温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

ＥＣＵ２００は、電流センサ８４によって検出された電流ＩＢと、電圧センサ８６によって検出された電圧ＶＢとに基づいてメインバッテリ４２のＳＯＣを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、電流ＩＢおよび電圧ＶＢに加えて、メインバッテリ４２の温度ＴＢに基づいてメインバッテリ４２のＳＯＣを算出するようにしてもよい。

また、ＥＣＵ２００は、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）に基づいてメインバッテリ４２のＳＯＣを算出する。

なお、本実施の形態において、電流センサ８４は、正極線の電流を検出するものとして説明したが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば、負極線の電流を検出するものであってもよい。

ＥＣＵ２００は、車両要求パワーＰｓに基づいて、昇圧コンバータ２２を制御するための制御信号ＰＷＣ１を生成する。ＥＣＵ２００は、その生成した制御信号ＰＷＣ１を昇圧コンバータ２２に送信し、昇圧コンバータ２２制御する。

外部電源６０は、車両１００の外部に設けられる電源であって、たとえば、商用電源等の交流電源であってもよい。外部電源６０は、充電ケーブルを経由して充電プラグ６２と接続する。充電プラグ６２は、充電装置５０と接続可能な形状を有する。

充電装置５０は、充電プラグ６２が接続された後にＥＣＵ２００からの制御信号ＣＨＧに応じて外部電源６０の電力を用いてメインバッテリ４２を充電する。

充電装置５０は、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたことを検出するための接続確認センサ６６を含む。たとえば、接続確認センサ６６は、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたことにより導通する電気回路である。接続確認センサ６６は、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたことを示す信号Ｃ１をＥＣＵ２００に送信する。

このような車両１００において、ＥＣＵ２００は、充電プラグ６２が充電装置５０に接続された場合に第１充電制御と、第２充電制御とを連続して実行することによって、メインバッテリ４２のＳＯＣが満充電状態となるように充電する。満充電状態とは、ＳＯＣが上限値となる状態である。上限値は、ＳＯＣ１００％に限定されるものではなく、１００％よりも小さい値であってもよい。

図２に示すように、ＥＣＵ２００は、第１充電制御および第２充電制御の各実行時において充電電力が一定となるようにメインバッテリ４２を充電する。たとえば、時間Ｔ（０）にて、充電プラグ６２が充電装置５０に接続された場合に第１充電制御を実行する場合に充電電力がＰ（０）で一定となるようにメインバッテリ４２が充電される。

このとき、電圧Ｖと電流Ｉとは、電圧Ｖと電流Ｉの積が充電電力Ｐ（０）となるように変化する。また、電圧Ｖは、時間Ｔ（０）にて電圧Ｖ（０）を初期電圧として充電が開始された後に時間の経過とともに電圧Ｖ（０）よりも高くなるように上昇する。また、電流Ｉは、時間Ｔ（０）にて電流Ｉ（０）を初期電流として充電が開始された後に時間の経過とともに電流Ｉ（０）よりも上昇する。なお、図２において、充電電力Ｐおよび電流Ｉが負値である場合にメインバッテリ４２が充電されることとなる。

第１充電制御は、充電電力Ｐの上限値で充電を実行する充電制御である。ＥＣＵ２００は、充電装置５０の出力の上限値と、メインバッテリ４２の受け入れ可能な充電電力の上限値とのうちのいずれか小さい方を充電電力Ｐの上限値として設定する。

たとえば、外部電源６０として商用電源が用いられる場合であって、外部電源６０を用いたメインバッテリ４２の充電と並行して電気機器が使用される場合には、充電装置５０の出力の上限値は、電気機器が使用されていない場合の充電装置５０の出力の上限値よりも小さくなる。このように充電装置５０の出力の上限値は、電気機器の使用の有無によって変動する。

また、充電装置５０の出力は、充電装置５０の作動を開始した直後は、設定された充電電力よりも低い充電電力となり、時間の経過とともに設定された充電電力に収束するように変化する。このように充電装置５０の出力の上限値は、作動初期から設定された充電電力に収束するまで変動する。

さらに、充電装置５０は、充電装置５０の過熱時あるいはメインバッテリ４２の過熱時においてはセーブ運転が実行される。そのため、充電装置５０は、設定された充電電力よりも低い充電電力をメインバッテリ４２に対して出力することとなる。また、充電装置５０は、充電装置５０あるいはメインバッテリ４２の過熱状態が解消した場合には、設定された充電電力に復帰する場合もある。このように充電装置５０の出力の上限値は、セーブ運転の実行の有無によっても変動する。

メインバッテリ４２の受け入れ可能な充電電力の上限値は、メインバッテリ４２の現在のＳＯＣおよび温度ＴＢに応じて変動する。

したがって、外部電源６０を用いてメインバッテリ４２に対して充電電力Ｐの上限値で充電する場合には、充電電力Ｐが変動する場合がある。そのため、第１充電制御の実行時においては、想定していた充電電力よりも低い充電電力でメインバッテリ４２を充電する場合がある。また、第１充電制御の終了は、第１充電制御の実行中に電圧センサ８６によって測定された電圧ＶＢ（以下、ＣＣＶと記載する）に基づいて判断される。

しかしながら、第１充電制御を終了させるための目標ＳＯＣに対応するＣＣＶのしきい値は、充電電力の変動によって変動するため、充電電力が想定していた充電電力よりも小さい場合には、ＣＣＶがしきい値以上となる時点で充電を完了させたときにメインバッテリ４２に対して目標ＳＯＣを超えて充電される場合がある。

図３に示すように、たとえば、充電電力Ｐ＝５００Ｗで充電する場合を想定する。図３の縦軸は、ＣＣＶを示す。図３の横軸は、時間を示す。また、目標ＳＯＣに対応するメインバッテリ４２の開放電圧（以下、ＯＣＶと記載する）が、電圧Ｖ（１）であるとする。充電電力Ｐが５００Ｗである場合の目標ＳＯＣに対応するＣＣＶのしきい値は、電圧Ｖ（２）であるとする。なお、電圧Ｖ（２）は、電圧Ｖ（１）にΔＶ（０）を加算した値である。ここで、ΔＶ（０）は、内部抵抗と分極とに基づく電圧の変化量である。

ＥＣＵ２００は、外部電源６０を用いた充電が開始された後に、図３の破線に示すように、時間Ｔ（２）にて、ＣＣＶが電圧Ｖ（２）以上となる場合にメインバッテリ４２のＳＯＣが目標ＳＯＣに到達したとして充電制御を終了させる。

しかしながら、上述したように、充電電力Ｐが変動してたとえば２５０Ｗとなった場合には、ＣＣＶは、図３の一点鎖線に示すように変化する。そのため、ＥＣＵ２００は、外部電源６０を用いた充電が開始された後に、時間Ｔ（３）にて、ＣＣＶが電圧Ｖ（２）以上となる場合にメインバッテリ４２のＳＯＣが目標ＳＯＣに到達したとして充電制御を終了させる。充電電力Ｐが２５０Ｗである場合には、電圧の変化量がΔＶ（０）よりも小さいΔＶ（１）となる。そのため、ＣＣＶが電圧Ｖ（２）以上となる時点においてＯＣＶは、電圧Ｖ（１）よりも高い電圧Ｖ（３）となっており、目標ＳＯＣを超えて充電されることとなる。

そこで、本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、第１充電制御の実行中に電圧センサ８６によって検出された実電圧とメインバッテリ４２の充電状態が目標の充電状態である場合のメインバッテリ４２の開放電圧であるしきい値ＯＣＶ（０）とを比較し、実電圧が第１しきい値以上となる場合に第１充電制御を終了させる点に特徴を有する。本実施の形態において目標の充電状態は、メインバッテリ４２の満充電状態である。

また、ＥＣＵ２００は、第１充電制御が終了した後に充電電力が一定になるようにしてメインバッテリ４２を充電するための第２充電制御を実行する。ＥＣＵ２００は、第２充電制御の実行中に電圧センサ８６によって検出された実電圧がしきい値ＣＣＶ（０）以上となる場合に第２充電制御を終了させる。しきい値ＣＣＶ（０）は、メインバッテリ４２の充電状態が満充電状態である場合に対応した第２充電制御の実行中の実電圧であって、しきい値ＯＣＶ（０）よりも大きい値である。

図４に、本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、プラグ接続判定部３００と、第１充電制御部３０２と、第１終了判定部３０４と、第２充電制御部３０６と、第２終了判定部３０８とを含む。

プラグ接続判定部３００は、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたか否かを判定する。具体的には、プラグ接続判定部３００は、接続確認センサ６６から信号Ｃ１を受信した場合に、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたと判定する。なお、プラグ接続判定部３００は、たとえば、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたと判定した場合にプラグ接続判定フラグをオンするようにしてもよい。

第１充電制御部３０２は、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたと判定された場合に第１充電制御を実行する。なお、第１充電制御部３０２は、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたと判定された場合に加えて、たとえば、ユーザが充電を開始するための操作部材（たとえば、ボタンやレバー等）を操作することによってＥＣＵ２００に送信される操作信号を受信した場合に第１充電制御を実行するようにしてもよい。また、第１充電制御部３０２は、たとえば、プラグ接続判定フラグがオフからオンされた場合に第１充電制御を実行するようにしてもよい。

第１充電制御は、上述したとおり、外部電源６０を用いた充電電力Ｐの上限値でメインバッテリ４２を充電する制御である。第１充電制御部３０２は、充電装置５０の状態に基づく充電電力Ｐの上限値と、メインバッテリ４２において受け入れ可能な充電電力Ｐの上限値とのうちのいずれか小さい方を充電電力の上限値として第１充電制御を実行する。充電装置５０の状態とは、外部電源６０として商用電源が用いられる場合において、充電と並行して使用される電気機器の有無、充電初期時の出力低下あるいは過熱時のセーブ運転の実行の有無等の充電装置５０の出力が制限された状態である。

第１終了判定部３０４は、第１充電制御を終了させるか否かを判定する。具体的には、第１終了判定部３０４は、第１充電制御の実行中に電圧センサ８６によって検出された電圧ＶＢ（すなわち、ＣＣＶ）がしきい値ＯＣＶ（０）以上であると判定された場合に、第１充電制御を終了させる。しきい値ＯＣＶ（０）は、第１充電制御によってメインバッテリ４２を充電する場合の目標ＳＯＣである。目標ＳＯＣに対応するＯＣＶ（０）は、たとえば、図５に示すようなＯＣＶとＳＯＣとの関係から導き出される。図５の縦軸は、ＯＣＶを示し、図５の横軸は、ＳＯＣを示す。図５において、ＯＣＶが電圧Ｖ（４）である場合にＳＯＣは０％に対応し、ＯＣＶが電圧Ｖ（５）である場合にＳＯＣは１００％に対応することを示す。たとえば、目標ＳＯＣがＳＯＣ（１）である場合、図５の関係から目標ＳＯＣに対応するＯＣＶのしきい値ＯＣＶ（０）が導き出される。なお、ＯＣＶとＳＯＣとの関係は、図５に示す関係に特に限定されるものではなく、電池の種類等によって異なる。したがって、たとえば、ＯＣＶとＳＯＣとが比例関係となる場合もある。また、目標ＳＯＣとしては、たとえば、満充電状態に対応するＳＯＣであってもよいし、満充電状態に対応するＳＯＣよりも低いＳＯＣであってもよい。

第１終了判定部３０４は、たとえば、ＣＣＶがしきい値ＯＣＶ（０）以上である場合に第１充電制御を終了させるとともに第１充電制御終了フラグをオンするようにしてもよい。また、第１終了判定部３０４は、充電装置５０の状態およびメインバッテリ４２の状態に基づいて充電電力の上限値が標準値より制限された場合に、ＣＣＶとＯＣＶ（０）とを比較して、ＣＣＶがＯＣＶ（０）以上となる場合に第１充電制御を終了させるようにしてもよい。なお、充電電力の上限値の標準値とは、メインバッテリ４２に受け入れ可能な充電電力が充電装置５０の出力の上限値よりも大きい場合であって、かつ、他の電気機器が作動していたり、セーブ運転中であったり、あるいは、充電装置５０の作動期間が作動初期から設定された充電電力に収束するまでの期間であったりするような充電装置５０の出力の上限値を制限する要因がない場合の充電装置５０の出力の上限値をいう。

第２充電制御部３０６は、第１充電制御が終了した後に第２充電制御を実行する。なお、第２充電制御部３０６は、たとえば、第１充電制御終了フラグがオフからオンされた場合に第２充電制御を実行するようにしてもよい。

第２充電制御は、上述したとおり、外部電源６０を用いて充電電力Ｐを一定値Ｐ（０）としてメインバッテリ４２を充電する制御である。本実施の形態において、充電電力Ｐ（０）は、たとえば、５００Ｗであるとして説明するが特にこれに限定されるものではない。また、本実施の形態においては、第２充電制御は、充電電力を一定値Ｐ（０）としてメインバッテリ４２を充電する制御であるとして説明したが、特にこのような充電制御に限定されるものではない。たとえば、第２充電制御は、電圧を一定値としてメインバッテリ４２を充電する制御であってもよい。

第２終了判定部３０８は、第２充電制御の実行中にＣＣＶが満充電状態に対応するＣＣＶのしきい値ＣＣＶ（０）以上になる場合に第２充電制御を終了させる。

しきい値ＣＣＶ（０）は、充電電力ＰがＰ（０）であって、かつ、メインバッテリ４２のＳＯＣが満充電状態である場合のＣＣＶのしきい値である。しきい値ＣＣＶ（０）は、満充電状態に対応したＯＣＶ（１）に充電電力ＰがＰ（０）である場合のΔＶを加算した値である。また、ΔＶは、上述のように内部抵抗の成分と分極の成分とを含む電圧の変化量であって、温度ＴＢに依存した値である。

第２終了判定部３０８は、たとえば、図６に示す温度ＴＢとΔＶとの関係を示すマップから温度ＴＢに対応したΔＶを算出する。図６の縦軸は、ΔＶを示し、図６の横軸は、温度ＴＢを示す。図６に示すように、温度ＴＢとΔＶとの関係は、温度ＴＢ（０）に対応するΔＶ（２）は、温度ＴＢ（０）よりも高い温度ＴＢ（１）に対応するΔＶ（３）よりも大きい関係となる。

第２終了判定部３０８は、たとえば、温度センサ８８によって検出されるメインバッテリ４２の温度ＴＢがＴＢ（２）である場合に、図６に示すマップからΔＶ（４）を算出し、満充電状態に対応したＯＣＶ（１）にΔＶ（４）を加算してＣＣＶ（０）を算出する。

なお、第２終了判定部３０８は、たとえば、第２充電制御の実行中にＣＣＶがしきい値ＣＣＶ（０）以上になる場合に第２充電制御を終了させるとともに第１充電制御終了フラグをオフするようにしてもよい。

また、第２終了判定部３０８は、第２充電制御の実行時に想定していた充電電力を確保できない場合（たとえば、充電電力Ｐが５００Ｗよりも低い予め定められた値以下となる場合）第２充電制御を終了させるようにしてもよい。

本実施の形態において、プラグ接続判定部３００と、第１充電制御部３０２と、第１終了判定部３０４と、第２充電制御部３０６と、第２終了判定部３０８とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

図７を参照して、本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵ２００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続されたか否かを判定する。充電プラグ６２と充電装置５０とが接続された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、第１充電制御を実行する。第１充電制御については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、ＣＣＶがしきい値ＯＣＶ（０）以上であるか否かを判定する。ＣＣＶがしきい値ＯＣＶ（０）以上である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０２に戻される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、第１充電制御を終了させる。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、第２充電制御を実行する。第２充電制御については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、充電が完了した否かを判定する。ＥＣＵ２００は、ＣＣＶがしきい値ＣＣＶ（０）以上となる場合に充電が完了したと判定する。充電が完了したと判定された場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１０８に戻される。Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、第２充電制御を終了させる。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵ２００の動作について図８を用いて説明する。

たとえば、ユーザが充電プラグ６２を車両１００に取り付けることによって、充電プラグ６２と充電装置５０とが接続された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、図８に示すように、時間Ｔ（４）にて、第１充電制御が実行される（Ｓ１０２）。

第１充電制御時においては、充電装置５０の出力の上限値と、メインバッテリ４２で受け入れ可能な電力の上限値とのうちのいずれか小さい方を充電電力Ｐとしてメインバッテリ４２が充電される。第１充電制御が実行された場合、ＣＣＶおよびＯＣＶはいずれも時間の経過とともに上昇する。

また、ＯＣＶ＝ＣＣＶ−ΔＶの式が成立し、かつ、ΔＶは温度ＴＢに依存するため、充電時の発熱によってメインバッテリ４２の温度ＴＢが上昇した場合には、図６で示したようにΔＶは低下する。そのため、ＣＣＶとＯＣＶとの差（＝ΔＶ）は、時間の経過とともにメインバッテリ４２の温度上昇によって縮小する。

時間Ｔ（５）にて、第１充電制御実行中にＣＣＶがＯＣＶ（０）以上になる場合に（Ｓ１０４にてＹＥＳ）第１充電制御が終了させられる（Ｓ１０６）。第１充電制御の終了とともに第１充電制御終了フラグがオンされる。そして、第２充電制御が実行される（Ｓ１０８）。第２充電制御が実行されることによって一定値Ｐ（０）（たとえば、５００Ｗ）を充電電力としてメインバッテリ４２が充電される。第２充電制御の充電電力は、第１充電制御の充電電力よりも小さいため、第２充電制御開始後のＣＣＶの時間変化量は、第１充電制御実行時のＣＣＶの時間変化量よりも小さくなり、第２充電制御開始後のＯＣＶの時間変化量も、第１充電制御実行のＯＣＶの時間変化量よりも小さくなる。

時間Ｔ（６）にて、ＣＣＶがしきい値ＣＣＶ（０）以上になる場合に（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、第２充電制御が終了させられる（Ｓ１１２）。第２充電制御の終了とともに第１充電制御終了フラグがオフされる。第２充電制御の終了時においてメインバッテリ４２のＳＯＣは満充電状態となる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用制御装置によると、第１充電制御の実行中にＣＣＶと目標ＳＯＣに対応するＯＣＶのしきい値ＯＣＶ（０）と比較して、ＣＣＶがＯＣＶ（０）以上となる場合に第１充電制御を終了させることによって、外部電源を用いた充電時において充電電力に変動が生じたとしても、メインバッテリのＳＯＣが目標ＳＯＣを超えることを確実に抑制することができる。そのため、目標ＳＯＣが満充電状態である場合等においてメインバッテリの充電状態が過充電状態になることを確実に防止することができる。したがって、外部電源を用いた充電時において充電超過を抑制するための車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。

さらに、第１充電制御の終了後に一定の充電電力になるように第２充電制御を実行し、ＣＣＶがＣＣＶのしきい値ＣＣＶ（０）以上となる場合に第２充電制御を終了させることによって、メインバッテリのＳＯＣを精度高く満充電状態にすることができる。

さらに、車両１００の構成としては、図１に示される構成に特に限定されるものではなく、たとえば、図９に示される電気自動車の構成であってもよい。

図９に示される車両１００は、図１に示される車両１００の構成と比較して、第１ＭＧ２が駆動輪５４を駆動する走行用回転電機である点と、第２ＭＧ４、第２インバータ１４、動力分割装置５２、エンジン５６が設けられていない点とが異なる。それ以外の構成については、図１に示す車両１００の構成と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

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説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

２，４ＭＧ、１２，１４インバータ、１６平滑コンデンサ、２２昇圧コンバータ、３２ＳＭＲ、４２メインバッテリ、５０充電装置、５２動力分割装置、５４駆動輪、５６エンジン、６０外部電源、６２充電プラグ、６６接続確認センサ、８４電流センサ、８６電圧センサ、８８温度センサ、１００車両、２００ＥＣＵ、３００プラグ接続判定部、３０２第１充電制御部、３０４第１終了判定部、３０６第２充電制御部、３０８第２終了判定部。

Claims

駆動源となる回転電機と、前記回転電機に電力を供給するための蓄電装置と、外部電源を用いて前記蓄電装置を充電するための充電装置とを含む車両に搭載された車両用制御装置であって、
前記蓄電装置の実電圧を検出するための検出部と、
前記外部電源と前記充電装置とが接続された場合に、前記外部電源を用いた充電電力の上限値で前記蓄電装置を充電するための第１充電制御を実行するための制御部とを含み、
前記制御部は、前記第１充電制御の実行中に前記検出部によって検出された前記実電圧と前記蓄電装置の充電状態が目標の充電状態である場合の前記蓄電装置の開放電圧である第１しきい値とを比較し、前記実電圧が前記第１しきい値以上となる場合に前記第１充電制御を終了させ、前記第１充電制御が終了した後に充電電力が一定になるようにして前記蓄電装置を充電するための第２充電制御を実行し、前記第２充電制御の実行中に前記検出部によって検出された前記実電圧が第２しきい値以上となる場合に前記第２充電制御を終了させ、
前記第２しきい値は、前記蓄電装置の充電状態が満充電状態である場合に対応した前記第２充電制御の実行中の実電圧であって、前記第１しきい値よりも大きい値である、車両用制御装置。
前記制御部は、前記充電装置の状態に基づく充電電力の上限値と、前記蓄電装置において受け入れ可能な充電電力の上限値とのうちのいずれか小さい方を前記充電電力の上限値として前記第１充電制御を実行する、請求項１に記載の車両用制御装置。
前記目標の充電状態は、前記蓄電装置の満充電状態である、請求項１に記載の車両用制御装置。
前記制御部は、前記充電装置の状態および前記蓄電装置の状態に基づいて前記充電電力の上限値が標準値より制限された場合に、前記第１充電制御の実行中に前記検出部によって検出された前記実電圧が前記第１しきい値以上となる場合に前記第１充電制御を終了させる、請求項１に記載の車両用制御装置。
前記制御部は、前記充電電力が予め定められた値以下である場合に前記第２充電制御を終了させる、請求項１に記載の車両用制御装置。
駆動源となる回転電機と、前記回転電機に電力を供給するための蓄電装置と、外部電源を用いて前記蓄電装置を充電するための充電装置とを含む車両の車両用制御方法であって、
前記蓄電装置の実電圧を検出するステップと、
前記外部電源と前記充電装置とが接続された場合に、前記外部電源を用いた充電電力の上限値で前記蓄電装置を充電するための第１充電制御を実行するステップと、
前記第１充電制御の実行中に前記実電圧を検出するステップにて検出された前記実電圧と前記蓄電装置の充電状態が目標の充電状態である場合の前記蓄電装置の開放電圧である第１しきい値とを比較し、前記実電圧が前記第１しきい値以上となる場合に前記第１充電制御を終了させるステップと、
前記第１充電制御が終了した後に充電電力が一定になるようにして前記蓄電装置を充電するための第２充電制御を実行し、前記第２充電制御の実行中に前記実電圧を検出するステップにて検出された前記実電圧が第２しきい値以上となる場合に前記第２充電制御を終了させるステップとを含み、
前記第２しきい値は、前記蓄電装置の充電状態が満充電状態である場合に対応した前記第２充電制御の実行中の実電圧であって、前記第１しきい値よりも大きい値である、車両用制御方法。