以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の構成例を示す概略ブロック図である。
図1を参照して、ハイブリッド車両5は、エンジン18とモータジェネレータMG1,MG2とを搭載する。さらに、ハイブリッド車両5は、モータジェネレータMG1,MG2に対して電力を入出力するための蓄電装置10を搭載する。
蓄電装置10は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素によって、蓄電装置10を構成してもよい。図1には、ハイブリッド車両5のうちの蓄電装置10の充放電に関連するシステム構成が記載されている。
監視ユニット11は、蓄電装置10に設けられた温度センサ12、電圧センサ13および電流センサ14の出力に基づいて、蓄電装置10の電圧Vb、電流Ibおよび温度Tbを検出する。上のように、蓄電装置10として代表的には二次電池が用いられるため、蓄電装置10の温度Tb、電圧Vbおよび電流Ibについて、以下では、電池温度Tb、電池電圧Vbおよび電池電流Ibとも称する。また、電池温度Tb、電池電圧Vbおよび電池電流Ibを包括的に「電池データ」とも総称する。
エンジン18、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2は、動力分割機構22を介して機械的に連結される。
図2を参照して、動力分割機構22についてさらに説明する。動力分割機構22は、サンギヤ202と、ピニオンギヤ204と、キャリア206と、リングギヤ208とを含む遊星歯車によって構成される。
ピニオンギヤ204は、サンギヤ202およびリングギヤ208と係合する。キャリア206は、ピニオンギヤ204が自転可能であるように支持する。サンギヤ202はモータジェネレータMG1の回転軸に連結される。キャリア206はエンジン18のクランクシャフトに連結される。リングギヤ208はモータジェネレータMG2の回転軸および減速機95に連結される。減速機95は、駆動輪24Fとの間で回転駆動力を伝達する。減速機95によって、動力分割装置22からの動力が、駆動輪24Fに伝達される。さらに、減速機95は、駆動輪24Fが受けた路面からの反力を、加速トルクあるいは減速トルクとして、動力分割装置22へ伝達する。
エンジン18、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2が、遊星歯車からなる動力分割機構22を介して連結されることで、エンジン18、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2の回転速度は、図3に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
この結果、ハイブリッド車両5の走行時において、動力分割機構22は、エンジン18の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方をモータジェネレータMG1側へ配分するとともに、残部をモータジェネレータMG2へ配分する。動力分割機構22からモータジェネレータMG1側へ配分された駆動力は、発電動作に用いられる。一方、モータジェネレータMG2側へ配分された駆動力は、モータジェネレータMG2で発生した駆動力と合成されて、駆動輪24Fの駆動に使用される。
このように、ハイブリッド車両5の走行状況に応じて、動力分割機構22を介して上記3者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪24Fが駆動される。また、ハイブリッド車両5の走行中において、蓄電装置10は、エンジン18の出力を源とした、モータジェネレータMG1の発電電力により充電可能である。
あるいは、ハイブリッド車両5は、エンジン18を停止して、モータジェネレータMG2の出力のみで走行することも可能である。この状態では、エンジン18(キャリア206)の回転速度が0である一方で、リングギヤ208(MG2)が正回転し、サンギヤ202(MG1)が負回転することで、ハイブリッド車両5は、EV走行する。
再び図1を参照して、ハイブリッド車両5は、電力制御ユニット50をさらに備える。電力制御ユニット50は、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2と、蓄電装置10との間で双方向に電力変換するように構成される。電力制御ユニット50は、コンバータ(CONV)6と、モータジェネレータMG1およびMG2にそれぞれ対応付けられた第1インバータ(INV1)8−1および第2インバータ(INV2)8−2とを含む。
コンバータ(CONV)6は、蓄電装置10と、第1インバータ8−1および第2インバータ8−2との直流リンク電圧を伝達する電力線MPL,MNLとの間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。すなわち、蓄電装置10の入出力電圧と、電力線MPL,MNL間の直流電圧とは、双方向に昇圧または降圧される。コンバータ6における昇降圧動作は、制御装置100からのスイッチング指令PWCに従ってそれぞれ制御される。また、電力線MPLおよびMNLの間には、平滑コンデンサCが接続される。そして、電力線MPLおよびMNL間の直流電圧Vhは、電圧センサ16によって検知される。
第1インバータ8−1および第2インバータ8−2は、電力線MPLの直流電力と、モータジェネレータMG1およびMG2に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。主として、第1インバータ8−1は、制御装置100からのスイッチング指令PWM1に応じて、エンジン18の出力によってモータジェネレータMG1が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線MPL,MNLへ供給する。これにより、車両走行中にも、エンジン18の出力によって蓄電装置10を能動的に充電できる。
また、第1インバータ8−1は、エンジン18の始動時には、制御装置100からのスイッチング指令PWM1に応じて、蓄電装置10からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータMG1へ供給する。これにより、エンジン18は、モータジェネレータMG1をスタータとして始動することができる。
第2インバータ8−2は、制御装置100からのスイッチング指令PWM2に応じて、電力線MPL,MNLを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータMG2へ供給する。これによりモータジェネレータMG2は、ハイブリッド車両5の駆動力を発生する。
一方、ハイブリッド車両5の回生制動時には、モータジェネレータMG2は、駆動輪24Fの減速に伴って交流電力を発電する。このとき、第2インバータ8−2は、制御装置100からのスイッチング指令PWM2に応じて、モータジェネレータMG2が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線MPL,MNLへ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電装置10が充電される。
蓄電装置10と電力制御ユニット50との間には、電力線PL,NLに介挿接続されたシステムメインリレー7が設けられる。システムメインリレー7は、制御装置100からのリレー制御信号SEに応答して、オンオフされる。
制御装置100は、代表的には、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などのメモリ領域と、入出力
インターフェイスとを主体とする電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)により構成される。そして、制御装置100は、予めROMなどに格納されたプログラムをCPUがRAMに読出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ECUの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
制御装置100に入力される情報として、図1には、監視ユニット11からの電池データ(電池温度Tb、電池電圧Vbおよび電池電流Ib)や、電力線MPL,MNLの線間に配置された電圧センサ16からの直流電圧Vhを例示する。図示しないが、モータジェネレータMG1,MG2の各相の電流検出値やモータジェネレータMG1,MG2の回転角検出値についても、制御装置100に入力される。制御装置100は、車両走行時には、ハイブリッド車両5がドライバ要求に応じた駆動力あるいは制動力を出力するように、エンジン18およびモータジェネレータMG1,MG2の出力を制御する。
さらに、ハイブリッド車両5は、蓄電装置10を外部充電するための構成として、コネクタ受入部90および外部充電部30をさらに備える。さらに、後述する充電禁止制御をユーザが強制的にキャンセルするための選択スイッチ26が、たとえば運転席の近傍に設けられる。
コネクタ部350がコネクタ受入部90に連結されることで、電力線CPL,CNLを介して外部電源からの電力が外部充電部30へ供給される。また、コネクタ受入部90は、コネクタ受入部90とコネクタ部350との連結状態を検出するための連結検出センサ90aを含む。連結検出センサ90aからの連結信号CONによって、制御装置100は、外部電源により充電可能な状態となったことを検出する。なお、外部電源は、代表的には単相交流の商用電源により構成される。ただし、商用電源に代えて、もしくは商用電源に加えて、住宅の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力によって外部電源の電力が供給されてもよい。すなわち、外部電源の種類は特に限定されるものではない。
コネクタ部350は、外部電源からの電力をハイブリッド車両5に供給するための連結機構を構成する。たとえば、コネクタ部350は、キャブタイヤケーブルなどからなる電力線PSLを介して外部電源を備えた充電ステーション(図示せず)と連結される。そして、コネクタ部350は、外部充電時にハイブリッド車両5と連結されることによって、外部電源とハイブリッド車両5に搭載された外部充電部30とを電気的に接続する。一方、ハイブリッド車両5には、コネクタ部350と連結されることによって外部電源を受入れるためのコネクタ受入部90が設けられる。
なお、図1に示す構成に代えて、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して電力供給を行う構成により、外部電源からの電力を受入れてもよい。
外部充電部30は、電力線PL,NLと電力線CPL,CNLとの間に配置される。外部充電部30は、電流制御部30aと、電圧変換部30bとを含む。外部充電部30は、制御装置100からの制御信号PWCHに応じて、外部電源からの電力を蓄電装置10の充電に適した電力に変換する。
電圧変換部30bは、外部電源の供給電圧を蓄電装置10の充電に適した電圧に変換するための機能を有する。電圧変換部30bは、代表的には、所定の変圧比を有する巻線型の変圧器や、AC−ACスイッチングレギュレータなどからなる。また、電流制御部30aは、電圧変換部30bによる電圧変換後の交流電圧を整流して直流電圧を生成するとともに、制御装置100からの制御信号に従って、蓄電装置10に供給する充電電流を制御する。電流制御部30aは、代表的に単相のブリッジ回路などからなる。なお、電流制御部30aおよび電圧変換部30bからなる構成に代えて、AC−DCスイッチングレギュレータなどによって外部充電部30を実現してもよい。
制御装置100は、外部充電時には、ユーザ指示等によって充電時間や充電量が制限される場合を除き、基本的には蓄電装置10を満充電レベルまで充電する。この際に、制御装置100は、蓄電装置10の過充電や外部充電部30での過大電圧・電流の発生を防止するように、外部充電部30の制御信号PWCHを生成する。
外部充電可能に構成された、いわゆるプラグインタイプのハイブリッド車両では、エンジン18を停止状態に維持して走行することが、燃費およびエミッション排出量の観点からは好ましい。そのため、ハイブリッド車両5では、基本的には蓄電装置10のSOCに応じて、2つの走行モードのいずれかが選択される。走行モードは、蓄電装置10のSOCを一定レベルに維持するCS(Charge Sustaining)モードと、蓄電装置10のエネルギを積極的に使用してモータジェネレータMG2のみで主に走行するCD(Charge Depleting)モードとを含む。
図4は、ハイブリッド車両5における走行モードおよびSOCの推移の代表例を説明するための概念図である。
図4を参照して、時刻t1までに外部充電によって蓄電装置10が満充電レベルまで充電されている。すなわち、走行開始時において、SOC=Smaxである。イグニッションスイッチがオンされてハイブリッド車両5の走行が開始されると(時刻t1)、SOC推定値(♯SOC)がモード判定値Sthよりも高いため、CDモードが選択される。
CDモードでは、エンジン18の作動が最小限に止められて、ハイブリッド車両5は、EV走行を指向する。特に、CDモード中には、SOCを維持するために、蓄電装置10の充電を目的としてエンジン18が始動されることはない。このため、CDモードでは、蓄電装置10のSOCは、回生制動によるエネルギ回収時を除いて、徐々に低下する。
SOC推定値(♯SOC)が、モード判定値Sthまで低下すると(時刻t2)、走行モードはCDモードからCSモードに移行する。CSモードに移行すると、制御中心値SOCrを中心とする一定範囲内(SOCl〜SOCu)にSOCが維持されるように、蓄電装置10の充放電は制御される。CSモードでは、SOCが低下すると、エンジン18(図1)が作動して、モータジェネレータMG1による発電電力によって蓄電装置10が充電される。この結果、SOCは、増加し始めて一定範囲内(SOCl〜SOCu)に維持される。
ハイブリッド車両5の走行が終了すると、運転者がコネクタ部350(図1)をハイブリッド車両5に連結することで、外部充電が開始される(時刻t3)。これにより、蓄電装置10のSOCは上昇し始める。SOCが満充電レベル(Smax)に達すると外部充電が完了して、時刻t1以前の状態が再現される。
なお、図示は省略しているが、SOC>Sthの領域で、ユーザが強制的にCSモードを選択するためのスイッチがさらに設けられてもよい。当該スイッチの操作時には、操作時点でのSOCが制御中心値SOCrとされて、CSモードにおけるSOC制御が実行される。
図5は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における車載蓄電装置の充放電制御を説明する機能ブロック図である。なお、図5に記載された各機能ブロックについては、予め設定されたプログラムに従って制御装置100がソフトウェア処理を実行することにより実現することができる。あるいは、制御装置100の内部に、当該機能ブロックに相当する機能を有する回路(ハードウェア)を構成することも可能である。
図5を参照して、状態推定部110は、監視ユニット11からの電池データ(Tb,Ib,Vb)に基づいて、蓄電装置10のSOCを推定する。公知のように、SOCは、満充電容量に対する現在の残容量を百分率(0〜100%)で示したものである。
たとえば、状態推定部110は、図6に例示された、開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)とSOCとの関係に基づいてSOC推定値(♯SOC)を算出することができる。図6には、二次電池の開放電圧およびSOCの関係の一例が示される。
また、蓄電装置10の使用中(充放電中)には、充放電電流(電池電流Ib)の積算値に基づいてSOC変化をトレースすることによって、SOC推定値(♯SOC)を順次演算することができる。状態推定部110によって求められたSOC推定値(♯SOC)は、充放電制御部150へ伝達される。
劣化診断部120は、外部充電時に、満充電容量の推定を少なくとも含む劣化診断を実行する。なお、劣化診断の内容については、後ほど詳細に説明する。
走行モード選択部210は、蓄電装置10のSOC推定値(♯SOC)と、モード判定値Sthとの比較に基づいて、CDモードおよびCSモードの一方を選択する。あるいは、上述したようなスイッチの操作が、走行モードの選択に反映されてもよい。走行モード選択部210は、CDモードおよびCSモードのいずれが選択されているかを示す走行モードフラグFMを発生する。走行モードフラグFMは、充放電制御部150および走行制御部200へ送出される。
充放電制御部150は、蓄電装置10の状態に基づいて、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを設定する。たとえば、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutは、電池温度TbおよびSOC推定値(♯SOC)に基づいて設定される。具体的には、SOC推定値(♯SOC)が低下すると、放電電力上限値Woutは徐々に低く設定される。反対に、SOC推定値(♯SOC)が高くなると、充電電力上限値Winは徐々に低下するように設定される。
充電電力上限値Winが低く設定されると、モータジェネレータMG2による回生発電が制限あるいは禁止されることにより、蓄電装置10の過充電が回避される。Win=0とすることにより、蓄電装置10の充電が禁止される。なお、蓄電装置10の充電が制限あるいは禁止されることによって、モータジェネレータMG2による回生発電が禁止される場合には、図示しない油圧ブレーキ機構によって、車両全体で必要とされる制動力が発生される。
さらに、充放電制御部150は、蓄電装置10の充電要否を判定するとともに、蓄電装置10の充電電力指令値Pchを設定する。
充放電制御部150は、CDモードの選択時には、Pch=0に設定する。すなわち、CDモードでは、SOCを一定範囲に収めるために、蓄電装置10の充電を目的にエンジン18が作動することはない。
充放電制御部150は、CSモードの選択時には、SOC推定値(♯SOC)を一定範囲内(たとえば、図4のSOCl〜SOCu)に制御するように、Pchを設定する。たとえば、♯SOC<SOCrとなったときには、蓄電装置10の充電を指示するために、Pch>0に設定される。エンジン18の停止時にPch>0となると、エンジン18が始動される。そして、エンジン出力要求に充電電力指令値Pchが上乗せされる。
一方、SOC推定値(♯SOC)が低下していないときには、Pch=0に設定される。さらに、SOCr<SOC♯のときは、Pch>0に設定することによって、蓄電装置10の放電が促進される。
走行制御部200は、ハイブリッド車両5の車両状態およびドライバ操作に応じて、ハイブリッド車両5全体で必要な車両駆動力や車両制動力を算出する。ドライバ操作には、アクセルペダル(図示せず)の踏込み量、シフトレバー(図示せず)のポジション、ブレーキペダル(図示せず)の踏込み量等が含まれる。
そして、走行制御部200は、要求された車両駆動力あるいは車両制動力を実現するように、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求およびエンジン18への出力要求を決定する。
走行制御部200は、CDモードでは、基本的にはエンジン18を停止して、モータジェネレータMG2からの駆動力のみで走行するように、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求およびエンジン18への出力要求を決定する。走行制御部200は、CDモードでは、運転者からの急加速などの駆動力要求が与えられた場合、触媒暖機時や空調要求などの駆動力要求とは無関係な要求が与えられた場合等、特別な条件が成立した場合にエンジン18を始動する。すなわち、CDモードでは、基本的にはエンジン18を停止することによって、ハイブリッド車両5の燃費が改善される。
一方、走行制御部200は、CSモードでは、蓄電装置10のSOCを一定範囲内に維持しつつ、かつ、総合的な燃費が最適化されるように、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求およびエンジン18への出力要求を決定する。たとえば、燃費が悪い領域を避けてエンジン18を動作させた上で車両全体での要求パワーを確保するように、各出力要求を決定することによって、エネルギ効率を高めることができる。
なお、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求は、蓄電装置10の充放電可能な電力範囲内(Win〜Wout)で蓄電装置10の充放電が実行されるように制限した上で設定される。すなわち、蓄電装置10の出力電力が確保できないときには、モータジェネレータMG1および/またはMG2による出力が制限される。
配分部250は、走行制御部200によって設定されたモータジェネレータMG1,MG2への出力要求に応じて、モータジェネレータMG1,MG2のトルクや回転速度を演算する。そしてトルクや回転速度についての制御指令をインバータ制御部260へ出力すると同時に、直流電圧Vhの制御指令値をコンバータ制御部270へ出力する。
一方、配分部250は、走行制御部200によって決定されたエンジンパワーおよびエンジン目標回転速度を示すエンジン制御指示を生成する。このエンジン制御指示に従って、図示しないエンジン18の燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等が制御される。
インバータ制御部260は、配分部250からの制御指令に応じて、モータジェネレータMG1およびMG2を駆動するためのスイッチング指令PWM1およびPWM2を生成する。このスイッチング指令PWM1およびPWM2は、それぞれ第1インバータ8−1および第2インバータ8−2へ出力される。
コンバータ制御部270は、配分部250からの制御指令に従って直流電圧Vhが制御されるように、スイッチング指令PWCを生成する。このスイッチング指令PWCに従ったコンバータ6の電圧変換によって、蓄電装置10の充放電電力が制御されることになる。
このようにして、CDモードの選択によってEV走行を積極的に行いながら、車両状態およびドライバ操作に応じて、エネルギ効率を高めたハイブリッド車両5の走行制御が実現される。
外部充電の際には、充放電制御部150は、SOC推定値(♯SOC)を監視しながら、充電指令Pr♯を生成する。充電指令Pr♯には、外部充電部30の作動および停止を指示する信号、および、外部充電部30が出力すべき充電電力値が含まれる。外部充電制御部280は、充電時の電圧および電流の検出値に基づいて、充電指令Pr♯に従って蓄電装置10の充電が制御されるように、外部充電部30の制御信号PWCHを生成する。
蓄電装置10は、EV走行距離を確保する観点から、基本的には満充電レベル(SOCが100%近傍)まで外部充電される。一方で、蓄電装置10が劣化すると、満充電レベルにおける充電容量(満充電容量)が低下する。したがって、満充電容量の低下については、定期的に劣化診断を行うことによって適切に検出することが必要である。そして、満充電容量低下の検出時には、ユーザに対して、速やかにメンテナンスを促すことが好ましい。
劣化診断部120は、外部充電時に、劣化診断として満充電容量を推定する機能を有する。たとえば、外部充電の際の充電量と、これによるSOC変化量(ΔSOC)とに基づいて、下記(1)式に従って、満充電容量の推定値CP(以下、単に、満充電容量CPとも称する)を算出することができる。なお、(1)式において、Tcは外部充電の充電時間を示し、ΣIbは、外部充電の積算電流量を示す。
Cf=ΣIb・Tc/ΔSOC …(1)
式(1)において、ΣIbは、外部充電時の電池電流Ibに基づいて算出することができる。また、ΔSOCは、図6に示した特性関係に従って、充電開始時および充電終了後の電池電圧Vbの差に基づく開放電圧の変化量から算出することができる。
式(1)から理解されるように、外部充電時にΔSOCが小さいと、満充電容量CPの精度が低下することが懸念される。特に、図6に示されるように、SOC変化に対する電圧変化が比較的小さい領域を有する二次電池では、ΔSOCが大きくないと、開放電圧の変化からΔSOCを算出する演算に誤差が生じ易くなる。
したがって、劣化診断を実行するためには、外部充電の際にある程度の充電量(すなわち、ΔSOC)が確保されることが必要である。したがって、劣化診断部120は、外部充電における充電量が所定量よりも大きいときに限って、満充電容量の推定処理を含む劣化診断を実行することとする。なお、外部充電時におけるΔSOCは、外部充電開始時のSOCによって決まる。このため、劣化診断を実行するか否かについては、外部充電開始時のSOCによって判断することができる。
劣化診断部120は、外部充電の際に劣化診断を実行できたときには、フラグFDPをオンする。一方で、劣化診断が非実行のときには、フラグFDPはオフされる。フラグFDPは、充放電制御部150へ伝達される。また、劣化診断部120が満充電容量の低下を検出した場合には、案内部290は、ユーザに対して満充電容量の低下を知らせるための出力を発する。案内部290の出力は、たとえば、所定画面への文字表示、音声メッセージあるいは、所定のランプの点灯等を含む。ユーザへの報知は、速やかにメンテナンスを促すような情報を含むことが好ましい。
さらに、充放電制御部150は、カウンタ155を含む。カウンタ155のカウント値CNTは、時間の経過に応じてカウントアップされる。さらに、カウント値CNTは、劣化診断部120からのフラグFDPがオンされるのに応じてクリアされる。したがって、カウント値CNTは、前回劣化診断が実行されてから現時点までの経過期間を示すパラメータとなる。
図7には、外部充電の際の充電量が少なくなるハイブリッド車両の使用態様が示される。
図7を参照して、時刻t1〜t2aの間、ハイブリッド車両5が、CDモードで走行する。CDモードでは、EV走行が主に行われるので、SOCは低下する。しかしながら、時刻t2aでの走行終了時には、走行距離が短いためSOCは比較的高いレベルである。このため、時刻t3aから開始される外部充電による充電量に相当するSOC変化量ΔSOCは、それほど大きくならないことが理解される。
このような、1回当りの走行距離が比較的短く、かつ、外部充電を高頻度(たとえば、毎日)に実行する使用態様では、劣化診断の機会を適切に確保することが困難となる。この結果、経年劣化による満充電容量の低下、すなわち、EV走行距離の低下にユーザが気付きにくくなる虞がある。
図8には、本実施の形態によるハイブリッド車両における外部充電時の劣化診断に関する制御処理が示される。図8を始めとする各フローチャートの各ステップの処理は、制御装置100によるソフトウェア処理またはハードウェア処理によって実行される。
図8を参照して、制御装置100は、外部充電が開始されると、ステップS110以降の動作を開始する。外部充電開始時以外には、ステップS110以降の処理は実行されない。
制御装置100は、外部充電が開始されると(S100のYES判定時)、ステップS110により、外部充電開始時点のSOC(♯SOC)を判定値Sdと比較する。判定値Sdは、式(1)による満充電容量の推定精度が確保できるように予め定められる。たとえば、判定値Sdは、CSモードにおける制御範囲の上限値SOCuと同等に設定される。すなわち、SOC<SthによるCSモードへの移行後にはS110がYES判定とされるように、判定値Sdは設定される。あるいは、SOCおよび開放電圧の間の特性に対応させて、CDモードに対応するSOC領域内に判定値Sdを設定してもよい。たとえば、図6に示すような特性を有する蓄電装置では、Sdは、Sd<S1の領域に設定される。
制御装置100は、♯SOC<Sdのとき(S110のYES判定時)には、ステップS120に処理を進めて、外部充電時に劣化診断を実行する。すなわち、外部充電部30によって蓄電装置10が満充電レベルまで充電されるまでの間の電池電流Ibを積算するとともに、電池電圧Vbの変化に基づいて、上記(1)に従って満充電容量CPが算出される。
制御装置100は、劣化診断が実行されると、ステップS130により、ステップS120での満充電容量CPに基づいて、蓄電装置10の満充電容量が低下しているか否かを判定する。ステップS130では、満充電容量CPが所定の閾値よりも低下しているときに満充電容量の低下を検出してもよく、あるいは、満充電容量CPの初期値CP0に対する比(CP/CP0)が所定の閾値よりも低下しているときに満充電容量の低下を検出してもよい。
制御装置100は、満充電容量の低下が検出されると(S130のYES判定時)、ステップS140に処理を進めて、蓄電装置10の満充電容量が低下していることをユーザに報知する。ステップS140による処理は、図5の案内部290によるユーザへの報知に対応する。一方で、制御装置100は、満充電容量の低下が検出されないとき(S130のNO判定時)には、ステップS140の処理をスキップする。
制御装置100は、ステップS120による劣化診断が実行されると、満充電容量の低下の検出有無によらず、ステップS150によりカウント値CNTをクリアする(CNT=0)。
一方、制御装置100は、外部充電開始時のSOCが判定値Sdよりも高いとき(S110のNO判定時)には、ステップS160に処理を進めて、劣化診断を実行することなく外部充電を実行する。すなわち、外部充電部30によって蓄電装置10が満充電レベルまで充電されても、満充電容量CPは算出されない。したがって、制御装置100は、ステップS170により、カウント値CNTをクリアすることなく維持する。
図8のステップS110〜S130,S160による処理は、図5の劣化診断部120の機能に対応し、ステップS150,S170による処理は、図5のカウンタ155における動作として実現される。
さらに、ハイブリッド車両5では、車両走行中に、図9に示すような実施の形態1による充電禁止制御が実行される。図9に示すフローチャートによる制御処理は、車両走行中に、所定周期毎に実行される。
図9を参照して、制御装置100は、ステップS200により、現在のSOC推定値(♯SOC)を、判定値Sdと比較する。なお、ステップS200の判定結果にかかわらず、カウント値CNTは逐次カウントアップされている。
制御装置100は、SOC♯がSdまで低下していないとき(S200のNO判定時)には、ステップS210に処理を進めて、現在のカウント値CNTを判定値Thと比較する。判定値Thは、劣化診断の実行が必要とされる周期に対応して設定される。たとえば、前回の劣化診断から1年が経過したときに、ステップS210がYES判定とされるように、判定値Thが決定される。
制御装置100は、CNT>Thの場合には(S210のYES判定時)、劣化診断の速やかな実行が好ましいため、ステップS220に処理を進める。制御装置100は、ステップS220では、モータジェネレータMG2による回生発電を禁止することによって、蓄電装置10への充電が禁止される。また、充放電制御部150(図5)は、Win=0に設定する。
さらに、制御装置100は、ステップS230により、劣化診断起動のために回生発電禁止中であることをユーザに報知する。たとえば、案内部290(図5)によって、ユーザに対する情報を出力することができる。
一方、制御装置100は、カウント値CNTが判定値Thに達していないとき(S210のNO判定時)には、ステップS240により、回生発電を許可する。また、外部充電開始時のSOCが判定値Sdよりも低いとき(S110のYES判定時)にも、制御装置100は、ステップS240に処理を進める。
ステップS240による回生発電の許可時には、充放電制御部150(図5)によって、蓄電装置10の状態に応じて適切にWinが設定される。走行制御部200は、Winの範囲内での回生発電を許容するように、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求およびエンジン18への出力要求を決定する。これにより、回生発電による蓄電装置10の充電を許容した通常の走行制御が実行される。
なお、実施の形態1による充電禁止制御では、充電禁止の強制的なキャンセルをユーザが指示するための選択スイッチ26が設けられてもよい。たとえば、選択スイッチ26は、イグニッションスイッチのオン時にはデフォルト状態としてオフされる一方で、ユーザ操作に応じてオン/オフされる。
図10には、選択スイッチ26が設けられた場合に適用される実施の形態1の変形例による充電禁止制御を説明するためのフローチャートが示される。
図10を参照して、制御装置100は、図9と同様のステップS200,S210を実行する。制御装置100は、CNT>Thのとき(S210のYES判定時)には、ステップS221により、選択スイッチ26がオンされているか否かを判定する。そして、制御装置100は、選択スイッチ26がオンされている場合には(S221のYES判定時)には、ステップS240に処理を進めて、回生発電を許可する。
一方で、制御装置100は、選択スイッチ26がオフされている場合には(S221のNO判定時)には、ステップS230に処理を進めて、ユーザに対して、劣化診断起動のために回生発電禁止中である旨をユーザに報知する。さらに、制御装置100は、ステップS232により、ステップS230による報知に応答してユーザが選択スイッチ26をオンしたか否かを確認する。
制御装置100は、選択スイッチ26がオンされると(S232のYES判定時)、ステップS240に処理を進めて、回生発電を許可する。一方、制御装置100は、選択スイッチ26がオンされない場合には(S232のNO判定時)、ステップS220に処理を進めて、回生発電を禁止する。
このように、本発明の実施の形態1によるハイブリッド車両によれば、外部充電の際の充電量が不足するために劣化診断が継続的に実行できない状態が一定期間継続した場合には、回生発電を自動的に禁止することによって、蓄電装置10の充電を禁止することができる。この結果、劣化診断の実行に必要な充電量を確保できるレベルまで、外部充電開始時のSOCを低下するように促進することによって、劣化診断の機会を適切に確保することができる。
さらに、選択スイッチ26を設けることにより、劣化診断の機会確保をベースとしながら、回生発電を禁止すると走行に支障が生じるような場面にもユーザ意思の反映によって対応することが可能となる。
[実施の形態2]
実施の形態1では、走行中による充電禁止制御について説明した。実施の形態2では、外部充電における充電禁止制御を説明する。実施の形態2による充電禁止制御は、単独で、あるいは、実施の形態1による充電禁止制御と組み合わせて、ハイブリッド車両5に(適用することができる。
図11は、実施の形態2による充電禁止制御を適用した外部充電の制御処理を説明するためのフローチャートである。
図11を参照して、制御装置100は、外部充電が開始されると(S100のYES判定時)、以下の一連の処理を起動する。
制御装置100は、図8と同様のステップS110により、外部充電開始時点のSOC(♯SOC)を判定値Sdと比較する。
制御装置100は、♯SOC<Sdのとき(S110のYES判定時)には、図8と同様のステップS120〜S150により、劣化診断(満充電容量CPの算出)とともに外部充電を実行する。劣化診断によって検出された満充電容量の低下は、ユーザに対して報知される(S140)。また、カウント値CNTは、劣化診断の実行に応答してクリアされる(S150)。
一方で、制御装置100は、SOCがSdまで低下していないとき(S110のNO判定時)には、ステップS300により、現在のカウント値CNTを判定値Thと比較する。ステップS300の処理は、図9のステップS210と同様である。
制御装置100は、カウント値CNTが判定値Thに達していないとき(S300のNO判定時)には、図8と同様のステップS160に処理を進めて、劣化診断(満充電容量CPの算出)を実行することなく、外部充電を実行する。これにより、蓄電装置10は、満充電レベルまで外部充電される。この際には、カウント値CNTはクリアされない(S170)。
制御装置100は、カウント値CNTが判定値Thを超えている場合には(S300のYES判定時)、劣化診断の速やかな実行が好ましいと判断して、ステップS310に処理を進める。制御装置100は、ステップS310により、外部充電を禁止する。たとえば、コネクタ部350とコネクタ受入部90とが連結されていても、外部充電部30を作動させないことによって、外部充電は非実行とされる。さらに、ステップS310では、劣化診断を起動するために外部充電禁止中である旨が、案内部290(図5)によって、ユーザに対して出力される。
さらに、実施の形態2による充電禁止制御に対しても、上述した、充電禁止制御を強制的にキャンセルするための選択スイッチ26を適用することが可能である。この場合には、たとえば、選択スイッチ26は、イグニッションスイッチのオフ時にデフォルト状態としてオフされる一方で、ユーザ操作に応じてオン/オフされる。
図12は、選択スイッチ26が設けられた場合に適用される実施の形態2の変形例による充電禁止制御を説明するためのフローチャートが示される。実施の形態2の変形例による充電禁止制御では、図11のステップS310において、図12に示されたステップS312〜S316の処理が実行される。
図12を参照して、制御装置100は、カウント値CNTが判定値Thを超えた場合には(S300のYES判定時)、ステップS312により、選択スイッチ26がオンされているかどうかを判定する。
制御装置100は、選択スイッチ26がオンされている場合には(S312のYES判定時)には、ステップS315に処理を進めて、外部充電を実行する。この場合には、ステップS160と同様に、劣化診断を非実行とした上で、蓄電装置10が外部充電される。また、ステップS170と同様に、カウント値CNTはクリアされない。
一方、制御装置100は、選択スイッチ26がオフされている場合には(S312のNO判定時)には、ステップS313に処理を進めて、劣化診断起動のために外部充電を禁止中である旨をユーザに報知する。たとえば、案内部290(図5)によって、ユーザに対する情報を出力することができる。
さらに、制御装置100は、ステップS314により、ステップS313による報知に応答してユーザが選択スイッチ26をオンしたか否かを確認する。
制御装置100は、選択スイッチ26がオンされると(S314のYES判定時)、ステップS314に処理を進めて、外部充電を実行する。
一方、制御装置100は、選択スイッチ26がオンされない場合には(S314のNO判定時)、ステップS316に処理を進めて、外部充電を禁止する。これにより、コネクタ部350とコネクタ受入部90とが連結されていても、外部充電部30を作動させないことによって、蓄電装置10は外部充電されることがない。
このように、実施の形態2による充電禁止制御によれば、劣化診断が継続的に実行できない状態が一定期間継続した場合には、外部充電の禁止によって、劣化診断の実行に必要な充電量を確保できるレベルまでSOCが低下するように促進できる。この結果、劣化診断の機会を適切に確保することができる。
さらに、選択スイッチ26を設けることにより、劣化診断の機会確保をベースとしながら、外部充電を禁止すると走行に支障が生じるような場面にもユーザ意思の反映によって対応することが可能となる。
また、実施の形態1,2を通じて、カウント値CNTについての判定値Thは、蓄電装置10の履歴に応じて、可変に設定することも可能である。たとえば、蓄電装置10の代表例である二次電池の劣化は、高SOC状態および高温状態で進行することが知られている。このため、蓄電装置10のSOC履歴や温度履歴に基づいて、SOC状態や高温状態が続くときには、判定値Thを低くすることが好ましい。あるいは、走行距離の増加に応じて、判定値Thを変化させてもよい。このようにすると、蓄電装置の劣化が懸念されるような使用履歴では、劣化診断の機会の確保を優先する一方で、そうでない場合には、EV走行の制限頻度を少なくすることができる。
なお、カウント値CNTについては、走行距離をカウントするようにしてもよい。あるいは、経過時間および走行距離の組合せによって、カウント値CNTの増加を制御するようにしてもよい。
さらに、本発明による充電禁止制御が適用されるハイブリッド車両の構成は、図1の例示に限定されるものではない。すなわち、エンジンと、外部充電可能な蓄電装置と、当該蓄電装置との間で電力を入出力する車両駆動用電動機とを搭載するハイブリッド車両であれば、パワートレーンの構成を特に限定することなく(たとえば、いわゆるシリーズハイブリッド構成や、電気分配式のハイブリッド構成のハイブリッド車両に対しても)本発明は適用可能である。
また、外部充電の際にある程度の充電量(ΔSOC)が確保されることが必要とされる劣化診断であれば、満充電容量とは異なるパラメータを算出する劣化診断に対しても、本実施の形態による充電禁止制御を適用することができる。
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。