JP5776679B2 - 電動車両および電動車両の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両および電動車両の制御方法に関し、特に、複数の蓄電装置を備える電動車両および電動車両の制御方法に関する。

特開２０１１−１９９９３４号公報（特許文献１）は、電源装置が搭載される電動車両を開示している。この電源装置は、高容量型の二次電池と、高出力型の二次電池とを備える。電動車両の通常駆動には高容量型の二次電池が用いられ、大きな加速、減速の際などには高出力型の二次電池が用いられることにより、高容量かつ高出力の電源装置が実現される（特許文献１参照）。

特開２０１１−１９９９３４号公報 特開２０１０−２９０５１号公報

上記の電動車両において、高容量型の蓄電装置は、車両外部の電源によって充電可能に構成される。電動車両は、高容量型の蓄電装置に蓄えられた車両外部の電源からの電力を用いたＥＶ走行を行う。一方、車両外部の機器が電力を必要とする場合に、蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部の機器へ供給することが考えられる。しかしながら、高容量型の蓄電装置に蓄えられた電力が車両外部の機器等に供給されると、高容量型の蓄電装置に蓄えられた車両外部の電源からの電力を用いたＥＶ走行可能距離が短くなってしまう。

それゆえに、この発明の目的は、車両外部の電源からの電力を蓄える蓄電装置を備えた電動車両において、ＥＶ走行可能距離の低下を抑制することである。

この発明によれば、電動車両は、第１の蓄電装置と、充電装置と、回転電機と、第２の蓄電装置と、抑制部と、電力出力部と、出力制限部とを備える。第１の蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。充電装置は、車両外部の電源によって第１の蓄電装置を充電する。回転電機は、発電機能を有する。第２の蓄電装置は、回転電機により発電される電力を蓄える。抑制部は、回転電機により発電される電力が第１の蓄電装置へ流れるのを抑制する。電力出力部は、車両外部へ電力を出力する。出力制限部は、電力出力部によって車両外部へ電力が出力されるとき、第２の蓄電装置に蓄えられた電力が出力されるように第１の蓄電装置からの出力を制限する。

好ましくは、出力制限部は、回転電機が走行駆動力を発生するときに、第１の蓄電装置からの出力の制限を解除する。

好ましくは、電動車両は、内燃機関と、動力伝達装置とをさらに備える。内燃機関は、回転電機に機械的に連結される。動力伝達装置は、駆動輪への動力の伝達および遮断を切替可能である。第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が低下した場合に、動力伝達装置が遮断状態であるときに、内燃機関からの動力によって回転電機が発電する。

好ましくは、電動車両は、プラネタリギヤをさらに備える。プラネタリギヤは、内燃機関の出力軸、回転電機の回転軸、および駆動軸に機械的に連結される。動力伝達装置は、駆動軸と駆動輪との間に設けられる。

好ましくは、動力伝達装置は、変速機である。第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が低下した場合に、変速機は中立状態となる。

好ましくは、電動車両は、決定部をさらに備える。決定部は、内燃機関の動作音のレベルをユーザが決定する。ユーザによって決定された動作音のレベルが低いほど、内燃機関の出力パワーを維持しつつ内燃機関の回転数が低くなるように内燃機関の動作点が設定される。

好ましくは、出力制限部は、第１の蓄電装置からの出力を遮断する遮断装置を含む。
好ましくは、電動車両は、駆動部をさらに備える。駆動部は、回転電機を駆動する。遮断装置は、駆動部と第１の蓄電装置との間に設けられるリレーである。

好ましくは、電動車両は、駆動部をさらに備える。駆動部は、回転電機を駆動する。抑制部は、駆動部と第１の蓄電装置との間に設けられるダイオードである。

好ましくは、第１の蓄電装置の蓄積エネルギ定格は、第２の蓄電装置の蓄積エネルギ定格よりも大きい。第２の蓄電装置の出力パワー定格は、第１の蓄電装置の出力パワー定格よりも大きい。

また、この発明によれば、電動車両は、第１の蓄電装置と、充電装置と、回転電機と、第２の蓄電装置と、抑制部と、電力出力部と、出力制限部とを含む。第１の蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。充電装置は、車両外部の電源によって第１の蓄電装置を充電する。回転電機は、発電機能を有する。第２の蓄電装置は、回転電機により発電される電力を蓄える。抑制部は、回転電機により発電される電力が第１の蓄電装置へ流れるのを抑制する。電力出力部は、車両外部へ電力を出力する。出力制限部は、第１の蓄電装置からの出力を制限する。電動車両の制御方法は、電力出力部によって車両外部へ電力が出力されるとき、第２の蓄電装置に蓄えられた電力が出力されるように第１の蓄電装置からの出力を制限するステップを含む。

この発明においては、第１の蓄電装置は車両外部の電源によって充電され、第２の蓄電装置は回転電機によって充電される。そして、車両外部へ電力が出力されるとき、第２の蓄電装置に蓄えられた電力が出力されるように第１の蓄電装置からの出力が制限される。これにより、第１の蓄電装置に蓄えられた電力が電動車両の走行以外に用いられることを防ぐことができる。したがって、この発明によれば、車両外部の電源からの電力を蓄える蓄電装置を備えた電動車両において、ＥＶ走行可能距離の低下を抑制することができる。

この発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成図である。 図１に示す制御装置の構成を示す図である。 図１に示す差動部および自動変速部の構成を示した図である。 図３に示す自動変速部の係合作動表を示した図である。 差動部の共線図である。 エンジンの動作音のレベルを決定するための決定部の一例を示した図である。 エンジンの動作線を示す図である。 図１に示す制御装置により実行される電力制御の処理手順を説明するフローチャートである。

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。

（電動車両の構成）
図１は、この発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両１００の全体構成図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン１０と、差動部２０と、自動変速部３０と、差動歯車装置４２と、駆動輪４４とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ａ１，Ａ２と、コンバータ５０と、インバータ５２，５４と、充電器６０と、ダイオード６２と、リレー６４と、電力変換装置７０と、コンセント７２と、制御装置８０とをさらに備える。なお、ハイブリッド車両１００は、たとえばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式によって構成されるが、他の駆動方式で構成されてもよい。

エンジン１０は、内燃機関であり、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等によって構成される。エンジン１０は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換し、その変換された運動エネルギーを差動部２０へ出力する。たとえば、運動子がピストンであり、その運動が往復運動であれば、所謂クランク機構を介して往復運動が回転運動に変換され、ピストンの運動エネルギーが差動部２０に伝達される。

差動部２０は、エンジン１０に連結される。差動部２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置２４とを含む。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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永久磁石型同期電動機によって構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ５２，５４によってそれぞれ駆動される。動力分割装置２４は、エンジン１０の出力を自動変速部３０への伝達部材とモータジェネレータとに分割する。差動部２０の構成については、後ほど詳しく説明する。

自動変速部３０は、差動部２０に連結され、差動部２０に接続される上記伝達部材（自動変速部３０の入力軸）の回転速度と差動歯車装置４２に接続される駆動軸（自動変速部３０の出力軸）の回転速度との比（変速比）を変更可能に構成される。また、自動変速部３０は、所定のクラッチ（後述）を解放させることによって、差動部２０と差動歯車装置４２（駆動輪４４）との間の動力伝達が遮断されたニュートラル状態（中立状態）を形成可能に構成される。なお、この実施の形態では、自動変速部３０は、変速比を段階的に変更可能な有段式の変速機によって構成されるものとするが、無段式の変速機によって構成してもよい。差動歯車装置４２は、自動変速部３０の出力軸に連結され、自動変速部３０から出力される動力を駆動輪４４へ伝達する。なお、自動変速部３０の構成についても、差動部２０とともに後ほど詳しく説明する。

蓄電装置Ａ１，Ａ２は、再充電可能な直流電源であり、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によって構成される。蓄電装置Ａ１，Ａ２は、走行用の電力を蓄え、その蓄えられた電力をインバータ５２，５４へ供給する。また、蓄電装置Ａ１は、充電器６０に入力される、車両外部の図示されない電源（以下「外部電源」とも称し、さらに、外部電源による蓄電装置Ａ１の充電を「外部充電」とも称する。）によって充電される。蓄電装置Ａ２は、差動部２０のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電される電力をインバータ５２，５４から受けることによって充電される。なお、二次電池に代えて、電気二重層キャパシタなどの電池以外の蓄電要素、または電池以外の蓄電要素と電池との組合せによって、各蓄電装置Ａ１，Ａ２を構成してもよい。

ここで、蓄電装置Ａ１は、蓄積エネルギが高い、いわゆる高容量型の蓄電装置で構成される。これにより、高容量の蓄電装置Ａ１に蓄積されたエネルギを長時間に亘って使用することができ、電気エネルギによる走行距離を延ばすことができる。

一方、蓄電装置Ａ２は、出力パワーが高い、いわゆる高出力型の蓄電装置で構成される。これにより、必要に応じて蓄電装置Ａ２からモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ高パワーを供給することができ、ユーザのアクセル操作に対応した加速性能を速やかに確保することができる。これにより、２つの蓄電装置Ａ１，Ａ２を用いて高容量かつ高出力の直流電源を構成することができる。

コンバータ５０は、正極ラインＰＬ２を介して蓄電装置Ａ２へ接続される。コンバータ５０は、制御装置８０からの制御信号に基づいて蓄電装置Ａ２からの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。また、コンバータ５０は、インバータ５２，５４から正極ラインＰＬ３を介して供給される回生電力を蓄電装置Ａ２の電圧レベルに降圧し、蓄電装置Ａ２を充電する。蓄電装置Ａ１は、正極ラインＰＬ１を介して、正極ラインＰＬ３へ接続される。

インバータ５２，５４は、正極ラインＰＬ３に電気的に接続され、制御装置８０からの制御信号に基づいて、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動する。インバータ５２，５４は、たとえば、三相分の電力用半導体スイッチング素子を含むブリッジ回路によって構成される。

充電器６０は、リレー６４を介して蓄電装置Ａ１に電気的に接続され、外部充電時に外部電源からの電力を蓄電装置Ａ１の電圧レベルに変換して蓄電装置Ａ１を充電する。なお、充電器６０は、コネクタやプラグ等を介して外部電源に電気的に接続される構成であってもよいし、コイルやアンテナ等を介して外部電源から非接触で受電する構成であってもよい。

ダイオード６２は、正極ラインＰＬ１上において、インバータ５２，５４から蓄電装置Ａ１への電流の流れを規制するように設けられる。これにより、インバータ５２，５４からの回生電力によって蓄電装置Ａ１へ短絡電流が流れることを防止することができる。また、このような構成により、蓄電装置Ａ１は、差動部２０のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電する電力によって充電することができない。

リレー６４は、正極ラインＰＬ１上に設けられて、制御装置８０からの制御信号に基づいてオン／オフする。リレー６４がオンされると、蓄電装置Ａ１とインバータ５２，５４との間が導通状態となり、リレー６４がオフされると、蓄電装置Ａ１とインバータ５２，５４との間が非導通状態となる。これにより、蓄電装置Ａ１からの電力の出力を制御することができる。すなわち、リレー６４がオンされると、蓄電装置Ａ１，Ａ２の双方から電力を出力することが可能となり、リレー６４がオフされると、蓄電装置Ａ２のみから電力を出力することが可能となる。

電力変換装置７０は、コンセント７２と正極ラインＰＬ３との間に電気的に接続される。電力変換装置７０は、正極ラインＰＬ３から入力される電力をコンセント７２へ供給する電力に変換する。なお、電力変換装置７０は、コンセント７２と正極ラインＰＬ２との間に電気的に接続されてもよい。

コンセント７２は、家電製品等の電気機器（以下「外部機器」とも称し、さらに、外部機器への給電を「外部放電」とも称する。）の電源プラグを嵌合可能に構成され、外部機器に電力を出力することができる。

制御装置８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、後述の各種制御を実行する。

図２は、図１に示す制御装置８０の構成を示す図である。図２を参照して、制御装置８０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）８１と、ＭＧ−ＥＣＵ８２と、電池ＥＣＵ８３と、充電ＥＣＵ８４と、給電ＥＣＵ８５と、ＨＶ−ＥＣＵ８６とを含む。なお、各ＥＣＵにより実行される制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。なお、この実施の形態では、制御装置８０は、上記の各ＥＣＵによって構成されるものとするが、制御装置８０を１つのＥＣＵによって構成してもよい。

エンジンＥＣＵ８１は、ＨＶ−ＥＣＵ８６から受けるエンジントルク指令等に基づいて、エンジン１０を駆動するためのスロットル信号や点火信号、燃料噴射信号等を生成し、その生成した制御信号をエンジン１０へ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ８２は、ＨＶ−ＥＣＵ８６からの指令に基づいて、コンバータ５０およびインバータ５２，５４を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ５０およびインバータ５２，５４へ出力する。

電池ＥＣＵ８３は、図示されない電圧センサおよび電流センサによって検出される蓄電装置Ａ１，Ａ２の電圧および電流に基づいて、蓄電装置Ａ１，Ａ２の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称され、たとえば満充電状態を１００％として０〜１００％で表わされる。）を推定し、その推定結果をＨＶ−ＥＣＵ８６へ出力する。充電ＥＣＵ８４は、ＨＶ−ＥＣＵ８６からの指令に基づいて、充電器６０を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号を充電器６０へ出力する。給電ＥＣＵ８５は、ＨＶ−ＥＣＵ８６からの指令に基づいて、電力変換装置７０を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号を電力変換装置７０へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ８６は、各種センサの検出信号を受け、ハイブリッド車両１００の各機器を制御するための各種指令を生成する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、ハイブリッド車両１００の速度を検出する車速センサからの信号、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサからの信号、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサからの信号、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ１（後述）の回転数を検出するＭＧ１回転数センサからの信号、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ２（後述）の回転数を検出するＭＧ２回転数センサからの信号を受ける。

また、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、差動部２０の出力軸（自動変速部３０の入力軸に相当する。）の回転数を検出する出力軸回転数センサからの信号、エンジン１０のクランク角を検出するエンジンクランク角センサからの信号、エンジン１０の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサからの信号、エンジン１０に吸気された空気の温度を検出する吸気温センサからの信号、差動部２０および自動変速部３０の潤滑油の温度を検出する潤滑油温度センサからの信号をさらに受ける。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、ハイブリッド車両１００の周囲の外気温度を検出する外気温センサからの信号、シフトレバーによって指示されるシフトポジションを検出するシフトポジションセンサからの信号、エンジン１０の動作音のレベルをユーザが決定するための決定部からの信号、電池ＥＣＵ８３によって推定された蓄電装置Ａ１，Ａ２のＳＯＣを示す信号等をさらに受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、コンセント７２に接続される外部機器から必要とされる電力を示す信号をさらに受ける。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、上記の信号に基づいて、たとえばエンジン１０の出力トルクの目標を示すエンジントルク指令Ｔｅｒを生成してエンジンＥＣＵ８１へ出力し、エンジントルク指令Ｔｅｒを受けたエンジンＥＣＵ８１は、エンジン１０を駆動するためのスロットル信号や点火信号、燃料噴射信号等を生成してエンジン１０へ出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、差動部２０のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのトルク指令Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２を生成してＭＧ−ＥＣＵ８２へ出力し、充電器６０を駆動するための充電指令Ｐａｃを生成して充電ＥＣＵ８４へ出力し、電力変換装置７０を駆動するための給電指令Ｐｏｕｔを生成して給電ＥＣＵ８５へ出力し、さらに、自動変速部３０を駆動するための油圧信号を生成して油圧制御部（図示せず）へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、リレー６４をオン／オフするための信号を生成してリレー６４へ出力する。

トルク指令Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２を受けたＭＧ−ＥＣＵ８２は、トルク指令Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２に相当するトルクをモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がそれぞれ発生するようにインバータ５２，５４を制御するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成された信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をインバータ５２，５４へ出力する。また、ＭＧ−ＥＣＵ８２は、コンバータ５０を制御するための信号ＰＷＣを生成し、その生成された信号ＰＷＣをコンバータ５０へ出力する。

充電指令Ｐａｃを受けた充電ＥＣＵ８４は、充電指令Ｐａｃに相当する電力が蓄電装置Ａ１，Ａ２に充電されるように充電器６０を制御するための信号ＣＣを生成し、その生成された信号ＣＣを充電器６０へ出力する。また、給電指令Ｐｏｕｔを受けた給電ＥＣＵ８５は、給電指令Ｐｏｕｔに相当する電力がコンセント７２に出力されるように電力変換装置７０を制御するための信号ＣＰを生成し、その生成された信号ＣＰを電力変換装置７０へ出力する。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、蓄電装置Ａ１，Ａ２の入出力電力を制御する電力制御を実行する。具体的には、外部放電が実行されるときに、ＨＶ−ＥＣＵ８６は、リレー６４をオフする指令を生成してリレー６４へ出力する。この電力制御については、後ほど詳しく説明する。

（差動部および自動変速部の構成）
図３は、図１に示した差動部２０および自動変速部３０の構成を示した図である。図３を参照して、差動部２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置２４と、ブレーキＢｃｒと、トーショナルダンパ２１とを含む。トーショナルダンパ２１は、エンジン１０が出力するトルクを動力分割装置２４へ伝達する。

動力分割装置２４は、シングルピニオン型のプラネタリギヤによって構成され、サンギヤＳ０と、ピニオンギヤＰ０と、キャリアＣＡ０と、リングギヤＲ０とを含む。キャリアＣＡ０は、入力軸２２に連結され、ピニオンギヤＰ０を自転および公転可能に支持する。入力軸２２は、トーショナルダンパ２１を介してエンジン１０の出力軸に連結される。サンギヤＳ０は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。リングギヤＲ０は、駆動軸２６に連結され、ピニオンギヤＰ０を介してサンギヤＳ０と噛み合うように構成される。駆動軸２６には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸が連結される。すなわち、リングギヤＲ０は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸とも連結される。

動力分割装置２４は、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０およびリングギヤＲ０が相対的に回転することによって差動装置として機能する。サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０およびリングギヤＲ０の各回転数は、共線図（図５）において直線で結ばれる関係になる。動力分割装置２４の差動機能により、エンジン１０から出力される動力がサンギヤＳ０とリングギヤＲ０とに分割される。そして、サンギヤＳ０に分割された動力によってモータジェネレータＭＧ１が発電機として作動し、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、モータジェネレータＭＧ２に供給されたり、蓄電装置Ａ２（図１）に蓄えられたりする。動力分割装置２４により分割された動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電したり、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動したりすることによって、差動部２０は無段変速機として機能する。

ブレーキＢｃｒは、油圧により作動する摩擦係合装置であり、重ねられた複数枚の摩擦板が油圧により押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻付けられたバンドの一端が油圧によって引き締められるバンドブレーキ等によって構成される。

この差動部２０においては、ブレーキＢｃｒが係合状態のときには、入力軸２２が回転不能となり、ブレーキＢｃｒが開放状態のときには、入力軸２２が回転可能となる。エンジン１０が運転状態のときには、ブレーキＢｃｒが開放状態とされ、エンジン１０の出力は入力軸２２を介して動力分割装置２４へ入力される。

一方、エンジン１０が停止状態のときには、ブレーキＢｃｒが係合状態とされることによって、動力分割装置２４のキャリアＣＡ０を回転不能に支持することができる。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の双方の駆動力を用いてＥＶ走行を行うことができる。したがって、ＥＶ走行における走行性能を向上することができる。

なお、ブレーキＢｃｒは、ドッグクラッチによって構成されてもよい。この場合、ブレーキＢｃｒが開放状態における引き摺りトルクを低減することができる。このため、エンジン１０から出力されたトルクがブレーキＢｃｒによって損なわれることを抑制することができる。

自動変速部３０は、シングルピニオン型のプラネタリギヤ３２，３４と、クラッチＣ１，Ｃ２と、ブレーキＢ１，Ｂ２と、ワンウェイクラッチＦ１とを含む。プラネタリギヤ３２は、サンギヤＳ１と、ピニオンギヤＰ１と、キャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。プラネタリギヤ３４は、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤＰ２と、キャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。

クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１，Ｂ２の各々は、油圧により作動する摩擦係合装置であり、重ねられた複数枚の摩擦板が油圧により押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻付けられたバンドの一端が油圧によって引き締められるバンドブレーキ等によって構成される。ワンウェイクラッチＦ１は、互いに連結されるキャリアＣＡ２およびリングギヤＲ１を一方向に回転可能とし、かつ、他方向に回転不能に支持する。

この自動変速部３０においては、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１，Ｂ２、ならびにワンウェイクラッチＦ１の各係合装置が、図４に示される係合作動表に従って係合されることにより、１速ギヤ段〜４速ギヤ段および後進ギヤ段が択一的に形成される。なお、図４において、「○」は係合状態であることを示し、「（○）」はエンジンブレーキ時に係合されることを示し、「△」は駆動時にのみ係合されることを示し、空欄は解放状態であることを示す。また、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１，Ｂ２の各係合装置を全て解放状態にすることにより、ニュートラル状態（動力伝達が遮断された状態）を形成することができる。

再び図３を参照して、差動部２０と自動変速部３０とは、伝達部材２８によって連結される。そして、プラネタリギヤ３４のリングギヤＲ２に連結される出力軸３６が伝達部材３８によって差動歯車装置４２に連結される。

差動部２０においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を適宜回転制御することにより、キャリアＣＡ０に連結されるエンジン１０の所定の回転数に対して、リングギヤＲ０の回転数すなわち駆動軸２６の回転数を連続的に変更可能な無段変速が実現される。このような無段変速機能を有する差動部２０に、駆動軸２６と出力軸３６との間の変速比を変更可能な自動変速部３０を連結することによって、差動部２０による無段変速機能を有しつつ、差動部２０の変速比を小さくすることができ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失を小さくすることができる。

なお、モータジェネレータＭＧ１の回転数（サンギヤＳ０の回転数）が零の状態は、モータジェネレータＭＧ１に電力が流れず、エンジン１０の動力が電気的に変換されることなく伝達される「メカニカルポイント」と称される。「メカニカルポイント」は、エンジン１０の動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した電力がモータジェネレータＭＧ２に供給されて駆動力を発生する「動力分流」や、モータジェネレータＭＧ２が発電した電力がモータジェネレータＭＧ１に流れる「動力循環」が発生せず、動力伝達効率が高い。そして、このハイブリッド車両１００では、自動変速部３０の変速段に応じて、差動部２０において複数の「メカニカルポイント」を形成することができ、様々な走行状況においても高い動力伝達効率を実現することができる。

（電力制御の説明）
このハイブリッド車両１００は、高容量型の蓄電装置Ａ１と、高出力型の蓄電装置Ａ２とを備える。蓄電装置Ａ１は、車両外部の電源によって充電可能に構成される。これにより、高容量の蓄電装置Ａ１に蓄積された車両外部の電源からの電力を長時間に亘って使用することができ、蓄電装置に蓄積された車両外部の電源からの電力を用いたＥＶ走行可能距離を延ばすことができる。

一方、蓄電装置Ａ２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって充電可能に構成される。これにより、必要に応じて蓄電装置Ａ２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間で高パワーを授受することができ、ユーザのアクセル操作に対応した加速性能を速やかに確保することができるとともに、車両減速時のエネルギーを効率よく回収することができる。

ここで、車両外部の機器が電力を必要とする場合に、蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部の機器へ供給することが考えられる。しかしながら、蓄電装置Ａ１に蓄えられた電力が車両外部の機器等に供給されると、蓄電装置に蓄積された車両外部の電源からの電力を用いたＥＶ走行可能距離が短くなってしまう。そこで、この実施の形態では、蓄電装置Ａ１，Ａ２の入出力電力を制御する電力制御が実行される。具体的には、外部放電が実行されるときに、リレー６４がオフされる。これにより、蓄電装置Ａ２から外部機器へ電力が供給され、蓄電装置Ａ１から外部機器へ電力が供給されない。このため、蓄電装置Ａ１に蓄えられた電力がハイブリッド車両１００の走行以外に用いられることを抑制することができる。よって、ＥＶ走行可能距離の低下を抑制することができる。一方、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が駆動力を発生するときに、リレー６４がオンされる。これにより、蓄電装置Ａ１，Ａ２の双方からモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ電力が供給される。

ここで、外部放電によって蓄電装置Ａ２のＳＯＣが低下する場合がある。蓄電装置Ａ２のＳＯＣが低下すると、蓄電装置Ａ２を充電する必要がある。このとき、蓄電装置Ａ２を充電するための電力を効率よく発電することが好ましい。そこで、この実施の形態では、蓄電装置Ａ２のＳＯＣが低下した場合に、自動変速部３０がニュートラル状態とされ、エンジン１０からの動力によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電する（以下「エンジン発電」とも称する。）。これにより、エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を発電効率のよい動作点で運転することができる。以下、このエンジン発電について詳しく説明する。

図５は、差動部２０の共線図である。図５とともに図３を参照して、共線図の縦線Ｙ１は、動力分割装置２４のサンギヤＳ０の回転数を示し、すなわちモータジェネレータＭＧ１の回転数を示す。縦線Ｙ２は、動力分割装置２４のキャリアＣＡ０の回転数を示し、すなわちエンジン１０の回転数を示す。縦線Ｙ３は、動力分割装置２４のリングギヤＲ０の回転数を示し、すなわちモータジェネレータＭＧ２の回転数を示す。なお、縦線Ｙ１〜Ｙ３の間隔は、動力分割装置２４のギヤ比に応じて定められている。

エンジン発電時に、エンジン１０は、要求される出力を最も効率よく出力できる回転数で運転される。このとき、自動変速部３０が動力遮断状態とされるので、駆動輪４４に駆動力を発生させることなくモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を最も効率よく発電できる回転数で運転することができる。一例として、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の効率を考慮して、実線Ｗ１で示す運転状態や破線Ｗ２で示す運転状態を選択することができる。これにより、エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は運転効率がよい動作状態で運転される。このため、エンジン発電時の発電効率を向上することができる。

さらに、エンジン発電において、エンジン１０の動作音が静かであることが好ましい場合がある。例えば、夜間に発電を行う場合や静かな場所で発電を行う場合には、エンジン１０の動作音を抑制することが好ましい。そこで、この実施の形態では、エンジン１０の動作音のレベルをユーザが決定するための決定部が設けられる。そして、ユーザによって決定される動作音が低いほど、エンジン１０の出力パワーを維持しながらエンジン１０の回転数が低くなるようにエンジン１０の動作点が設定される。以下、その内容を説明する。

図６は、エンジン１０の動作音のレベルを決定するための決定部の一例を示した図である。図６を参照して、決定部９０は、たとえば運転席の近くに配設されるマルチインフォメーションディスプレイに表示される。マルチインフォメーションディスプレイは、ユーザの操作を入力するためのタッチパネルを備える。

決定部９０は、「超静」、「静」、または「ノーマル」を選択可能に構成される。「ノーマル」が選択されると、エンジン発電時に、エンジン１０は、要求される出力を最も効率よく出力できる回転数で運転される。「静」が選択されると、エンジン１０の上限回転数は、所定値Ｎ１に設定される。「超静」が選択されると、エンジン１０の上限回転数は、所定値Ｎ１よりも低い所定値Ｎ２に設定される。

図７は、エンジン１０の動作線を示す図である。図７を参照して、横軸はエンジン１０の回転数を示し、縦軸はエンジン１０のトルクを示す。曲線Ｋ１〜Ｋ４の各々は、等効率線であり、曲線Ｋ１から曲線Ｋ４へ向かうに従ってエンジン１０の効率が低下する。動作線Ｌ１は、エンジン１０のトルクとエンジン１０の回転数との関係を示し、エンジン１０の運転効率が良くなるように設定される。等パワー線Ｌ２は、エンジン１０に対するエンジン要求パワーＰｅに対するエンジン１０のトルクとエンジン１０の回転数との関係を示す。

図７とともに図６を参照して、エンジン発電時に、「ノーマル」が選択されると、エンジン１０は、運転効率が良くなるように動作線Ｌ１上の動作点で運転される。エンジン要求パワーがＰｅである場合には、動作線Ｌ１と等パワー線Ｌ２との交点である動作点Ａにおいてエンジン１０が運転される。

エンジン発電時に、「静」が選択されると、エンジン１０の上限回転数は、所定値Ｎ１に設定される。エンジン要求パワーがＰｅである場合に、動作点Ａの回転数Ｎ０が所定値Ｎ１よりも高いときには、等パワー線Ｌ２の回転数Ｎ１に対応する動作点Ｂにおいてエンジン１０が運転される。

同様に、エンジン発電時に、「超静」が選択されると、エンジン１０の上限回転数は、所定値Ｎ２に設定される。エンジン要求パワーがＰｅである場合に、動作点Ａの回転数Ｎ０が所定値Ｎ２よりも高いときには、等パワー線Ｌ２の回転数Ｎ２に対応する動作点Ｃにおいてエンジン１０が運転される。

以上のように、ユーザの操作に基づいてエンジン１０の回転数が制限されることによって、エンジン１０の動作音を抑制することができる。このとき、エンジン１０の出力パワーが維持されるように動作点が変更される。

図８は、図１に示す制御装置８０により実行される電力制御の処理手順を説明するフローチャートである。なお、フローチャート中の各ステップについては、制御装置８０に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期または所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、全部または一部のステップについて、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図８を参照して、制御装置８０は、負荷からの電力要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０）。具体的には、制御装置８０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２または外部機器への電力供給が必要である場合に、負荷からの電力要求があると判定する。負荷からの電力要求がないときは、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１００へ処理が移行される。

ステップＳ１０において負荷からの電力要求があると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置８０は、外部放電が実行されるか否かを判定する（ステップＳ２０）。外部放電が実行されないと判定されたときは（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置８０は、リレー６４をオンするための信号を生成し、その生成された信号をリレー６４へ出力する（ステップＳ３０）。これにより、蓄電装置Ａ１，Ａ２からモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ走行用の電力が供給される。

ステップＳ２０において外部放電が実行されると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置８０は、リレー６４をオフするための信号を生成し、その生成された信号をリレー６４へ出力する（ステップＳ４０）。これにより、蓄電装置Ａ１から外部機器へ電力が供給されない。

続いて、制御装置８０は、エンジン１０を始動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５０）。具体的には、制御装置８０は、蓄電装置Ａ２のＳＯＣが予め定められたしきい値を下回ったときに、エンジン１０を始動する必要があると判定する。このしきい値は、蓄電装置Ａ２が十分に充電されているか否かを判定するための値である。エンジン１０を始動する必要がないと判定されたときは（ステップＳ５０においてＮＯ）、蓄電装置Ａ２から外部機器へ電力が供給される。なお、制御装置８０は、外部放電に必要な電力よりも蓄電装置Ａ２から出力可能な電力が小さい場合に、エンジン１０を始動する必要があると判定してもよい。

なお、ここでは、蓄電装置Ａ２の充電状態を示す状態量としてＳＯＣが用いられているが、ＳＯＣに代えて、蓄電装置Ａ２の充電状態を示す他の状態量（たとえば蓄電装置Ａ２の電圧等）を所定のしきい値と比較することによって、蓄電装置Ａ２が十分に充電されているか否かを判定してもよい。

ステップＳ５０においてエンジン１０を始動する必要があると判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、制御装置８０は、エンジン１０の目標出力を算出する（ステップＳ６０）。具体的には、制御装置８０は、外部放電に必要な電力から蓄電装置Ａ２が出力する電力を差し引いて得られる電力をエンジン１０の目標出力とする。

続いて、制御装置８０は、ステップＳ６０において算出されたエンジン１０の目標出力に基づいてエンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を算出する（ステップＳ７０）。具体的には、制御装置８０は、目標出力を最も効率よく出力することができるエンジン１０の目標回転数および目標トルクを算出する。

ここで、制御装置８０は、決定部９０（図６）から入力されるユーザの操作に基づいて、エンジン１０の回転数を制限する。具体的には、ユーザによって「静」が選択されている場合には、制御装置８０は、エンジン１０の回転数を所定値Ｎ１に制限する。ユーザによって「超静」が選択されている場合には、制御装置８０は、エンジン１０の回転数を所定値Ｎ１よりも低い所定値Ｎ２に制限する。

そして、制御装置８０は、このように算出されたエンジン１０の動作点に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を算出する。具体的には、制御装置８０は、エンジン１０の出力を最も効率よく電力に変換するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の目標回転数および目標トルクを算出する。

続いて、制御装置８０は、ニュートラル状態となるように自動変速部３０を制御する（ステップＳ８０）。これにより、差動部２０と駆動輪４４との動力伝達が遮断されるため、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を任意に変更することが可能となる。

続いて、制御装置８０は、エンジン発電を実行する（ステップＳ９０）。具体的には、制御装置８０は、ステップＳ７０において算出された動作点においてエンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が運転されるように信号を生成し、その生成された信号をエンジン１０およびインバータ５２，５４へ出力する。これにより、エンジン発電によって得られる発電電力および蓄電装置Ａ２からの電力が外部機器へ供給される。

以上のように、この実施の形態においては、蓄電装置Ａ１は車両外部の電源によって充電され、蓄電装置Ａ２はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって充電される。そして、車両外部へ電力が出力されるとき、蓄電装置Ａ２に蓄えられた電力が出力されるように蓄電装置Ａ１からの出力が制限される。これにより、蓄電装置Ａ１に蓄えられた電力がハイブリッド車両１００の走行以外に用いられることを防ぐことができる。したがって、この実施の形態によれば、車両外部の電源からの電力を蓄える蓄電装置Ａ１を備えたハイブリッド車両１００において、ＥＶ走行可能距離の低下を抑制することができる。

また、この実施の形態によれば、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が電力を供給されるときに、蓄電装置Ａ１からの出力が許可されるので、蓄電装置Ａ１に蓄えられた電力を走行のために用いることができる。

また、この実施の形態によれば、差動部２０と駆動輪４４との間に自動変速部３０が設けられ、自動変速部３０がニュートラル状態（動力遮断状態）であるときにエンジン１０からの動力によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電する。これによって、エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を効率の高い動作点で運転することができるため、発電効率を向上することができる。

また、この実施の形態によれば、エンジン１０の動作音が規制されるほど、エンジン１０の出力パワーが維持されるようにエンジン１０の回転数が低くなるようにエンジン１０の動作点が設定される。これによって、エンジン１０の出力を維持しながら、エンジン１０の動作音を低減することができる。

なお、上記の実施の形態では、電動車両は、エンジン１０を搭載したハイブリッド車両としたが、この発明の適用範囲は、上記のようなハイブリッド車両に限定されるものではなく、エンジンを搭載しない電気自動車や、エネルギー源として燃料電池をさらに搭載した燃料電池車等も含むものである。

また、上記においては、ハイブリッド車両１００が自動変速部３０を備え、エンジン発電の実行時に自動変速部３０によって駆動輪４４への動力を遮断するものとしたが、自動変速部３０に代えて、差動部２０と駆動輪４４との間の動力伝達および動力遮断を切替可能なその他の動力伝達装置を設けてもよい。たとえば、自動変速部３０に代えてクラッチのみを設け、クラッチの解放時にエンジン発電を実行したり、エンジン発電の実行時にクラッチを解放状態に制御したりする等してもよい。

また、上記においては、ハイブリッド車両１００がダイオード６２を備え、インバータ５２，５４から蓄電装置Ａ１への電流の流れを規制するものとしたが、ダイオード６２に代えて、インバータ５２，５４と蓄電装置Ａ１との間にスイッチを設けてもよい。スイッチは、制御装置８０からの信号に基づいてオン／オフする。制御装置８０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電によって蓄電装置Ａ１を充電する際の充電効率、または蓄電装置Ａ１の耐久性等を考慮することによって、インバータ５２，５４から蓄電装置Ａ１への電流の流れを抑制するようにスイッチを制御することができる。なお、スイッチは、リレーまたはスイッチング素子であってもよい。

また、上記においては、ハイブリッド車両１００がリレー６４を備えるものとしたが、リレー６４に代えて、スイッチング素子を設けてもよい。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、この発明における「回転電機」の一実施例に対応し、自動変速部３０は、この発明における「動力伝達装置」の一実施例に対応する。また、ダイオード６２は、この発明における「抑制部」の一実施例に対応し、リレー６４は、この発明における「出力制限部」の一実施例に対応する。また、インバータ５２，５４は、この発明における「駆動部」の一実施例に対応する。

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。

１０ エンジン、２０ 差動部、２１ トーショナルダンパ、２２ 入力軸、２４ 動力分割装置、２６ 駆動軸、２８，３８ 伝達部材、３０ 自動変速部、３２，３４ プラネタリギヤ、３６ 出力軸、４２ 差動歯車装置、４４ 駆動輪、５０ コンバータ、５２，５４ インバータ、６０ 充電器、６２ ダイオード、６４ リレー、７０ 電力変換装置、７２ コンセント、８０ 制御装置、９０ 決定部、１００ ハイブリッド車両、Ａ１，Ａ２ 蓄電装置、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂｃｒ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、Ｆ１ ワンウェイクラッチ、ＣＡ０〜ＣＡ２ キャリア、Ｐ０〜Ｐ２ ピニオンギヤ、Ｒ０〜Ｒ２ リングギヤ、Ｓ０〜Ｓ２ サンギヤ。

Claims (11)

1. 走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
   車両外部の電源によって前記第１の蓄電装置を充電するための充電装置と、
   発電機能を有する回転電機と、
   前記回転電機により発電される電力を蓄える第２の蓄電装置と、
   前記回転電機により発電される電力が前記第１の蓄電装置へ流れるのを抑制するための抑制部と、
   車両外部へ電力を出力するための電力出力部と、
   前記電力出力部によって車両外部へ電力が出力されるとき、前記第２の蓄電装置に蓄えられた電力が出力されるように前記第１の蓄電装置からの出力を制限する出力制限部とを備え、
   前記出力制限部は、前記回転電機が走行駆動力を発生するときに、前記第１の蓄電装置からの出力の制限を解除する、電動車両。
2. 走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
   車両外部の電源によって前記第１の蓄電装置を充電するための充電装置と、
   発電機能を有する回転電機と、
   前記回転電機により発電される電力を蓄える第２の蓄電装置と、
   前記回転電機により発電される電力が前記第１の蓄電装置へ流れるのを抑制するための抑制部と、
   車両外部へ電力を出力するための電力出力部と、
   前記電力出力部によって車両外部へ電力が出力されるとき、前記第２の蓄電装置に蓄えられた電力が出力されるように前記第１の蓄電装置からの出力を制限する出力制限部とを備え、
   前記回転電機に機械的に連結される内燃機関と、
   駆動輪への動力の伝達および遮断を切替可能な動力伝達装置とをさらに備え、
   前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が低下した場合に、前記動力伝達装置が遮断状態であるときに、前記内燃機関からの動力によって前記回転電機が発電する、電動車両。
3. 前記内燃機関の出力軸、前記回転電機の回転軸、および駆動軸に機械的に連結されるプラネタリギヤをさらに備え、
   前記動力伝達装置は、前記駆動軸と前記駆動輪との間に設けられる、請求項２に記載の電動車両。
4. 前記動力伝達装置は、変速機であり、
   前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が低下した場合に、前記変速機は中立状態となる、請求項２に記載の電動車両。
5. 前記内燃機関の動作音のレベルをユーザが決定するための決定部をさらに備え、
   ユーザによって決定された前記動作音のレベルが低いほど、前記内燃機関の出力パワーを維持しつつ前記内燃機関の回転数が低くなるように前記内燃機関の動作点が設定される、請求項２に記載の電動車両。
6. 前記出力制限部は、前記第１の蓄電装置からの出力を遮断する遮断装置を含む、請求項１に記載の電動車両。
7. 前記回転電機を駆動するための駆動部をさらに備え、
   前記遮断装置は、前記駆動部と前記第１の蓄電装置との間に設けられるリレーである、請求項６に記載の電動車両。
8. 前記回転電機を駆動するための駆動部をさらに備え、
   前記抑制部は、前記駆動部と前記第１の蓄電装置との間に設けられるダイオードである、請求項１または２に記載の電動車両。
9. 前記第１の蓄電装置の蓄積エネルギ定格は、前記第２の蓄電装置の蓄積エネルギ定格よりも大きく、
   前記第２の蓄電装置の出力パワー定格は、前記第１の蓄電装置の出力パワー定格よりも大きい、請求項１または２に記載の電動車両。
10. 電動車両の制御方法であって、
    前記電動車両は、
    走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
    車両外部の電源によって前記第１の蓄電装置を充電するための充電装置と、
    発電機能を有する回転電機と、
    前記回転電機により発電される電力を蓄える第２の蓄電装置と、
    前記回転電機により発電される電力が前記第１の蓄電装置へ流れるのを抑制するための抑制部と、
    車両外部へ電力を出力するための電力出力部と、
    前記第１の蓄電装置からの出力を制限する出力制限部とを含み、
    前記制御方法は、
    前記電力出力部によって車両外部へ電力が出力されるとき、前記第２の蓄電装置に蓄えられた電力が出力されるように前記第１の蓄電装置からの出力を制限するステップと、
    前記回転電機が走行駆動力を発生するときに、前記第１の蓄電装置からの出力の制限を解除するステップとを含む、電動車両の制御方法。
11. 電動車両の制御方法であって、
    前記電動車両は、
    走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
    車両外部の電源によって前記第１の蓄電装置を充電するための充電装置と、
    発電機能を有する回転電機と、
    前記回転電機により発電される電力を蓄える第２の蓄電装置と、
    前記回転電機により発電される電力が前記第１の蓄電装置へ流れるのを抑制するための抑制部と、
    車両外部へ電力を出力するための電力出力部と、
    前記第１の蓄電装置からの出力を制限する出力制限部と、
    前記回転電機に機械的に連結される内燃機関と、
    駆動輪への動力の伝達および遮断を切替可能な動力伝達装置とを備え、
    前記制御方法は、
    前記電力出力部によって車両外部へ電力が出力されるとき、前記第２の蓄電装置に蓄えられた電力が出力されるように前記第１の蓄電装置からの出力を制限するステップと、
    前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が低下した場合に、前記動力伝達装置が遮断状態であるときに、前記内燃機関からの動力によって前記回転電機が発電するステップと、を含む、電動車両の制御方法。

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