JP6187516B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能なエンジンと、走行用の動力を出力可能なモータと、モータが接続された第１電力ラインに接続された第１バッテリと、車載電気機器と、車載電気機器が接続された第２電力ラインに接続された第２バッテリと、第１電力ラインの電力を変圧して第２電力ラインに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、エンジンにより駆動され発電した電力を第２電力ラインに供給するオルタネータと、を備えるハイブリッド車両に関する。
従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、モータと、高圧バッテリと、車載電装品と、低圧バッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、オルタネータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。エンジンおよびモータは、走行用の動力を出力する。高圧バッテリは、モータに電力を供給する。低圧バッテリは、車載電装品に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、高圧バッテリからの電力を降圧して低圧バッテリや車載電装品に供給する。オルタネータは、エンジンにより駆動されている。オルタネータは、発電した電力を低圧バッテリや車載電装品に供給する。この装置では、車載電装品の電力消費量がさほど大きくないときには、ＤＣ／ＤＣコンバータから供給される電力が低圧バッテリや車載電装品に供給される。そして、車載電装品の電力消費量が大きいときには、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力可能電力を供給し、この電力に加えてオルタネータからの発電電力も車載電装品や低圧バッテリに供給する。これにより、車載電装品の電力消費量が大きいときでも、充分な電力を車載電装品と低圧バッテリとに供給することができ、低圧バッテリを充分に充電することができるとしている。
特開２００６−２８０１１０号公報
しかしながら、上述のハイブリッド車両では、エネルギ効率が低下する場合がある。一般に、オルタネータは、出力電流が低いときの効率が悪い。そのため、車載電装品の電力消費量のうちＤＣ／ＤＣコンバータからの電力では補えない分の電力をオルタネータから供給すると、オルタネータを低い出力電流で駆動する機会が多くなり、エネルギ効率が低下してしまう。
本発明のハイブリッド車両は、低圧バッテリを充電する際のエネルギ効率の向上を図ることを主目的とする。
本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド車両は、
走行用の動力を出力可能なエンジンと、
走行用の動力を出力可能なモータと、
前記モータが接続された第１電力ラインに接続された第１バッテリと、
車載電気機器と、
前記車載電気機器が接続された第２電力ラインに接続された第２バッテリと、
前記第１電力ラインの電力を変圧して前記第２電力ラインに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記エンジンにより駆動され発電した電力を前記第２電力ラインに供給するオルタネータと、
前記第２バッテリの蓄電割合または前記第２バッテリの端子間電圧が所定閾値未満となったときには、前記オルタネータを停止して前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第２電力ラインに電力が供給されるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記オルタネータとを制御する第１制御を実行し、前記第１制御を実行している最中に前記第２バッテリの蓄電割合または前記第２バッテリの端子間電圧が所定閾値から低下したときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力と前記オルタネータからの電力とが前記第２電力ラインに供給されるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記オルタネータとを制御する第２制御を実行する制御手段と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記第２制御では、効率良く駆動する所定駆動点で前記オルタネータを駆動させながら、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力と前記オルタネータからの電力とが前記第２電力ラインに供給されるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記オルタネータとを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド車両では、前記第２バッテリの蓄電割合または前記第２バッテリの端子間電圧が所定閾値未満となったときには、オルタネータを停止してＤＣ／ＤＣコンバータから第２電力ラインに電力が供給されるようＤＣ／ＤＣコンバータとオルタネータとを制御する第１制御を実行し、第１制御を実行している最中に第２バッテリの蓄電割合または前記第２バッテリの端子間電圧が所定閾値から低下したときには、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力とオルタネータからの電力とが第２電力ラインに供給されるようＤＣ／ＤＣコンバータとオルタネータとを制御する第２制御を実行する。これにより、車載電気機器での消費電力を賄いつつ低圧バッテリを充電することができる。そして、第２制御では、効率良く駆動する所定駆動点でオルタネータを駆動させながら、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力とオルタネータからの電力とが第２電力ラインに供給されるようＤＣ／ＤＣコンバータとオルタネータとを制御する。これにより、車載電気機器での消費電力を賄いつつ低圧バッテリを充電することができる。このとき、オルタネータを効率良く駆動させるから、エネルギ効率の向上を図ることができる。ここで、「蓄電割合」とは、第２バッテリが蓄電可能な全容量に対する実際に蓄電されている容量の割合のことである。また、「所定閾値」は、低圧バッテリの充電を開始する閾値である。
こうした本発明のハイブリッド車両において、前記所定駆動点は、所定出力電圧と前記オルタネータが効率良く駆動する電流範囲内の所定出力電流とからなり、前記第２制御では、前記ＤＣ／ＤＣコンバータについては、前記第２バッテリの端子間電圧が所定電圧となるよう制御する、ものとしてもよい。オルタネータを効率良く駆動しながらオルタネータから所定電流と所定電圧とで定める電力を第２電力ラインに供給することにより、エネルギ効率の向上を図ることができる。ここで、「所定出力電圧」は、第２バッテリの定格電圧とすることもできる。また、「所定出力電流」は、ＤＣ／ＤＣコンバータが供給可能な最大電流である、ものとすることもできる。
本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される端子間電圧低下時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の出力電流ＩｄｃとＤＣ／ＤＣコンバータ６８およびインバータ４１，モータＭＧからなる電力供給系における効率との関係、および、オルタネータ６２の出力電流Ｉａｌｔと効率との関係を示す説明図である。 実施例において車載電気機器類６６の消費電流が上昇したときのＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動領域とオルタネータ６２の駆動領域とを説明するための説明図である。 比較例において車載電気機器類６６の消費電流が上昇したときのＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動領域とオルタネータ６２の駆動領域とを説明するための説明図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される蓄電割合低下時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としてのバッテリ充電装置が搭載されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、モータＭＧと、インバータ４１と、変速機４６と、高圧バッテリ５０と、低圧バッテリ６０と、オルタネータ６２と、車載電気機器類６６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。
エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。エンジン２２は、エアクリーナによって清浄された空気をスロットルバルブを介して吸入すると共に燃料噴射弁から燃料を噴射して、空気とガソリンとを混合する。そして、この混合気を吸気バルブを介して燃焼室に吸入する。そして、エンジン２２は、吸入した混合気を点火プラグによる電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギによって押し下げられるピストンの往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御されている。
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θｃｒ。スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨ。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。燃料噴射弁への駆動信号。スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号。イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサにより検出されたクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。
モータＭＧは、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧは、回転子がクラッチＫ０を介してエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されている。インバータ４１は、高電圧系電力ライン５４に接続されている。モータＭＧは、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によって、インバータ４１の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧを駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。モータＭＧの回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３からの回転位置θｍ１。モータＭＧの各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧを駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧの駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３により検出されたモータＭＧの回転子の回転位置θｍに基づいてモータＭＧの回転数Ｎｍを演算している。
変速機４６は、トルクコンバータと多段変速機構とを有する自動変速機として構成されている。変速機４６は、モータＭＧの回転子に接続されると共に駆動軸３６とデファレンシャルギヤ３７とを介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続されている。変速機４６は、オートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（以下、ＡＴＥＣＵという）４８により制御されている。
ＡＴＥＣＵ４８は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＡＴＥＣＵ４８には、変速機４６を制御するのに必要な信号が入力されている。ＡＴＥＣＵ４８からは、変速機４６への各種制御信号などが出力ポートを介して出力されている。各種制御信号としては、以下のものを挙げることができる。トルクコンバータのロックアップクラッチへの制御信号。多段変速機への変速制御信号。クラッチＫ０への制御信号。ＡＴＥＣＵ４８は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このＡＴＥＣＵ４８は、ＨＶＥＣＵ７０からの変速制御信号によって変速機４６を変速制御する。また、ＡＴＥＣＵ４８は、必要に応じて変速機４６の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。
高圧バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。高圧バッテリ５０は、システムメインリレー（ＳＭＲ）５１を介して高電圧系電力ライン５４に接続されており、モータＭＧとインバータ４１を介して電力をやりとりする。高圧バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理されている。
低圧バッテリ６０は、例えば、高圧バッテリ５０より定格電圧が低い鉛蓄電池として構成されている。低圧バッテリ６０は、車載電気機器類６６，オルタネータ６２，ＤＣ／ＤＣコンバータ６８と共に低電圧系電力ライン６４に接続されている。低圧バッテリ６０は、バッテリＥＣＵ５２により管理されている。
車載電気機器類６６は、空調装置やオーディオシステムなどの複数の電気機器を含んでいる。車載電気機器類６６は、上述したように、低電圧系電力ライン６４に接続されている。
バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、高圧バッテリ５０，低圧バッテリ６０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。高圧バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサからの端子間電圧Ｖｂｈ。低圧バッテリ６０の端子間に設置された電圧センサ６０ａからの端子間電圧Ｖｂｌ。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、必要に応じて高圧バッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。
オルタネータ６２は、エンジン２２のクランクシャフト２６にベルト６１を介して接続されている。オルタネータ６２は、エンジン２２の動力により発電を行ない、発電した電力を低電圧系電力ライン６４に供給している。オルタネータ６２は、ＨＶＥＣＵ７０により制御されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、高電圧系電力ライン５４と低電圧系電力ライン６４とに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、インバータ４１を介したモータＭＧからの電力や高圧バッテリ５０からの電力を降圧して低電圧系電力ライン６４に供給している。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、ＨＶＥＣＵ７０により制御されている。
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号。シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ。アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ。ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ。車速センサ８８からの車速Ｖ。オルタネータ６２の出力電流を検出する電流センサ６２ａからの出力電流Ｉａｌｔ。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，ＡＴＥＣＵ４８，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，ＡＴＥＣＵ４８，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、クラッチＫ０をオフ（非接続）としてエンジン２２の運転を停止した状態でモータＭＧからの動力を変速機４６により変速して走行したり、クラッチＫ０をオン（接続）としてエンジン２２からの動力とモータＭＧからの動力とで走行したりする。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、低圧バッテリ６０の端子間電圧が低下したときの動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される端子間電圧低下時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、クラッチＫ０をオフ（非接続）としてエンジン２２の運転を停止した状態でモータＭＧからの動力で走行しており、且つ、オルタネータ６２とＤＣ／ＤＣコンバータ６８とを駆動停止しているときに実行される。
本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。端子間電圧Ｖｂｌは、電圧センサ６０ａにより検出されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
続いて、入力した端子間電圧Ｖｂｌと判定用閾値ＶＡとを比較する（ステップＳ１１０）。ここで、判定用閾値ＶＡは、低圧バッテリ６０の充電を開始するか否かを判定するための閾値であり、低圧バッテリ６０の定格電圧より若干低い電圧であるものとした。
端子間電圧Ｖｂｌが判定用閾値ＶＡ以上であるときには（ステップＳ１１０）、低圧バッテリ６０の充電を開始する必要がないと判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動停止を継続して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。
端子間電圧Ｖｂｌが判定用閾値ＶＡ未満であるときには（ステップＳ１１０）、低圧バッテリ６０を充電する必要があると判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動を開始して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の最大供給能力Ｐｍａｘの範囲内で低電圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌが定格電圧となるようＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御する（ステップＳ１２０）。ここで、オルタネータ６２を駆動せずにＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動する理由について説明する。
図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の出力電流Ｉｄｃ（ＤＣ／ＤＣコンバータ６８が低電圧系電力ライン６４に供給する電流）とＤＣ／ＤＣコンバータ６８およびインバータ４１，モータＭＧからなる電力供給系における効率との関係、および、オルタネータ６２の出力電流Ｉａｌｔ（オルタネータ６２が低電圧系電力ライン６４に供給する電流）と効率との関係を示す説明図である。図中、実線は、出力電流ＩｄｃとＤＣ／ＤＣコンバータ６８およびインバータ４１，モータＭＧからなる電力供給系における効率との関係を示している。一点鎖線は、出力電流Ｉａｌｔと効率とを示している。図示するように、出力電流が電流Ｉ１より低い低電流領域では、オルタネータ６２から電流を出力するよりもＤＣ／ＤＣコンバータ６８から電流を出力したほうが効率が良い。したがって、エネルギ効率の向上を図るため、低圧バッテリ６０を充電する必要があると判断されたときには、オルタネータ６２を駆動せずにまずはＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動するのである。
こうしてＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動したら、続いて、ステップＳ１００と同様の処理で、低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌを入力し（ステップＳ１３０）、端子間電圧Ｖｂｌと判定用閾値ＶＢとを比較する（ステップＳ１４０）。ここで、判定用閾値ＶＢは、低圧バッテリ６０の充電を継続するか否かを判定するための閾値であり、実施例では、判定用閾値ＶＡと同一の値または判定用閾値ＶＡより若干高い値であるものとした。
端子間電圧Ｖｂｌが判定用閾値ＶＢ以上であるときには（ステップＳ１４０）、低圧バッテリ６０の充電をこれ以上継続する必要がないと判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動を停止して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。
端子間電圧Ｖｂｌが判定用閾値ＶＢ未満であるときには（ステップＳ１４０）、車載電気機器類６６での消費電力が大きいため低圧バッテリ６０を充電できないと判断して、さらに、端子間電圧Ｖｂｌと判定用閾値ＶＣとを比較する（ステップＳ１５０）。ここで、判定用閾値ＶＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動のみで低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌを回復できる場合があるか否かを判定するための閾値であり、判定用閾値ＶＢより小さい値とした。
端子間電圧Ｖｂｌが判定用閾値ＶＣ以上であるときには（ステップＳ１５０）、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動のみで低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌを回復できる場合があると判断して、ステップＳ１２０の処理に戻り、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理を繰り返し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動を継続する。そして、ステップＳ１４０の処理で端子間電圧Ｖｂｌが判定用電圧ＶＢ以上となったときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動を停止して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。
端子間電圧Ｖｂｌが判定用閾値ＶＣ未満であるときには（ステップＳ１５０）、車載電気機器類６６の消費電力が大きいため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８のみの駆動では低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌを回復できないと判断して、エンジン始動指令をエンジンＥＣＵ２４に送信して、オルタネータ６２からの電力とＤＣ／ＤＣコンバータ６８からの電力とが低電圧系電力ライン６４に供給されるようオルタネータ６２とＤＣ／ＤＣコンバータ６８とを制御する（ステップＳ１６０）。エンジン始動指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、スタータモータ２７を用いてエンジン２２を始動して運転を開始する制御を実行する。ここで、オルタネータ６２については、所定電圧Ｖａと所定電流Ｉａとからなる所定駆動点で駆動するよう制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８については、低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌが定格電圧となるようとなるようＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御する。ここで、所定電圧Ｖａは、低圧バッテリ６０の定格電圧より若干高い電圧とした。また、所定電流Ｉａは、図３に示すように、オルタネータ６２が効率良く駆動する範囲の電流Ｉ１以上の電流として予め定めた電流値（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の最大供給可能電流Ｉｍａｘ）とした。これにより、オルタネータ６２を効率良く駆動しながらオルタネータ６２から所定電流Ｉａと所定電圧Ｖａとで定める電力を低電圧系電力ライン６４に供給しながら、車載電気機器類６６の消費電力を賄いつつ低電圧バッテリ６０を充電するのに不足する分の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ６８から供給することができる。これにより、低電圧バッテリ６０を充電することができる。ここで、オルタネータ６２を所定駆動点で駆動させる理由について説明する。

図４は、実施例において車載電気機器類６６の消費電流とＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動領域とオルタネータ６２の駆動領域とを説明するための説明図である。図５は、比較例において車載電気機器類６６の消費電流が上昇したときのＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動領域とオルタネータ６２の駆動領域とを説明するための説明図である。比較例では、低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌが判定用閾値ＶＣ未満になったときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８から最大供給電流Ｉｍａｘの電流が出力されるようＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８からの電力では車載電気機器類６６の消費電力を補いつつ低圧バッテリ６０を充電するのに不足する分の電力をオルタネータ６２から供給するようオルタネータ６２を制御するものとした。
実施例および比較例では、図４，５に示すように、車載電気機器類６６の消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ６８の最大供給電流Ｉｍａｘに至るまでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８からの供給電力で車載電気機器類６６の消費電力を賄いつつ低圧バッテリ６０を充電する。
車載電気機器類６６の消費電流が最大供給電流Ｉｍａｘ以上となると、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８のみでは車載電気機器類６６の消費電流を賄うことができず、不足分は低圧バッテリ６０から供給される。そのため、低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌが低下する。実施例および比較例では、こうした不足分の電流を補いつつ低圧バッテリ６０を充電するために、図４，図５に示すように、オルタネータ６２とＤＣ／ＤＣコンバータ６８とを駆動する。このとき、比較例では、図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を最大供給電流Ｉｍａｘで駆動し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８からの供給電流では不足する分の電流をオルタネータ６２から供給する。そのため、オルタネータ６２を低電流で駆動する機会が多くなる。実施例では、オルタネータ６２については、出力電流Ｉａｌｔを所定電流Ｉａとしてオルタネータ６２を効率良く駆動させ、不足分の電流（電力）をＤＣ／ＤＣコンバータ６８から供給する。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を低電流で駆動する機会が多くなる。図３に示したように、低電流領域では、オルタネータ６２を駆動するよりＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動したほうが効率が良いから、比較例より、全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。このように、オルタネータ６２を所定駆動点で駆動させることにより、エネルギ効率の向上を図ることができる。
こうしてオルタネータ６２とＤＣ／ＤＣコンバータ６８とを駆動したら、ステップＳ１００の処理と同様に、端子間電圧Ｖｂｌを入力し（ステップＳ１７０），入力した端子間電圧Ｖｂｌと判定用電圧ＶＤとを比較する（ステップＳ１８０）。ここで、判定用電圧ＶＤは、判定用電圧ＶＢと同一の値とした。したがって、ステップＳ１８０の処理は、低圧バッテリ６０の充電を継続するか否かを判定する処理となる。
端子間電圧Ｖｂｌが判定用電圧ＶＤ未満であるときには（ステップＳ１７０）、ステップＳ１６０の処理に戻り、ステップＳ１６０〜Ｓ１８０の処理を繰り返す。そして、端子間電圧Ｖｂｌが判定用電圧ＶＤ以上となったときには（ステップＳ１７０）、低圧バッテリ６０の充電を継続する必要がないと判断して、エンジン停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にオルタネータ６２の駆動を停止し（ステップＳ１９０）、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動を停止して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、端子間電圧Ｖｂｌが判定用電圧ＶＣ未満であるときには、オルタネータ６２を効率良く駆動する所定駆動点で駆動させながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８からの電力とオルタネータ６２からの電力とが低電圧系電力ライン６４に供給されるようＤＣ／ＤＣコンバータ６８とオルタネータ６２とを制御することにより、低圧バッテリ６０を充電する際のエネルギ効率の向上を図ることができる。
オルタネータ６２については、オルタネータ６２が効率良く駆動する電流Ｉ１以上の所定電流Ｉａと所定電圧Ｖａとからなる所定駆動点で駆動するよう制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８については低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌが定格電圧となるよう制御する。これにより、オルタネータ６２を効率良く駆動しながらオルタネータ６２から所定電流Ｉａと所定電圧Ｖａとで定める電力を低電圧系電力ライン６４に供給することにより、エネルギ効率の向上を図ることができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌと判定用電圧ＶＡ〜ＶＤとを比較するものとしたが、低圧バッテリ６０のバッテリ電流の積算値から低圧バッテリ６０の蓄電割合ＳＯＣｌ（低圧バッテリ６０が蓄電可能な全容量に対する実際に蓄電されている容量の割合）を実際に算出し、算出した蓄電割合ＳＯＣｌと判定用閾値ＳＡ〜ＳＤとを比較してもよい。
この場合、図２に例示した端子間電圧低下時制御ルーチンに代えて、図６に例示する蓄電割合低下時制御ルーチンを実行することが望ましい。ここで、蓄電割合低下時制御ルーチンについて説明する。蓄電割合低下時制御ルーチンは、図２に例示した端子間電圧低下時制御ルーチンのステップＳ１００，Ｓ１１０，Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ１７０，Ｓ１８０の処理に代えて、ステップＳ１００Ｂ，Ｓ１１０Ｂ，Ｓ１３０Ｂ〜Ｓ１５０Ｂ，Ｓ１７０Ｂ，Ｓ１８０Ｂを実行する点を除いて、図２の端子間電圧低下時制御ルーチンと同一の処理を実行する。そのため、図２の端子間電圧低下時制御ルーチンと同一の処理については同一の符号を付し、その説明を省略する。
蓄電割合低下時制御ルーチンでは、蓄電割合ＳＯＣｌを入力し（ステップＳ１００Ｂ）、蓄電割合ＳＯＣｌと判定用閾値ＳＡとを比較する（ステップＳ１１０Ｂ）。蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＡ以上であるときには、低圧バッテリ６０の充電を開始する必要がないと判断して、ステップＳ２００の処理に進む。また、蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＡ未満であるときには、低圧バッテリ６０を充電する必要があると判断して、ステップＳ１２０の処理を実行する。ここで、判定用閾値ＳＡは、例えば、低圧バッテリ２０の定格容量を蓄電割合に換算したものを用いるものとすればよい。
ステップＳ１２０の処理を実行したら、蓄電割合ＳＯＣｌを入力し（ステップＳ１３０Ｂ）、蓄電割合ＳＯＣｌと判定用閾値ＳＢとを比較する（ステップＳ１４０Ｂ）。蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＢ以上であるときには、低圧バッテリ６０の充電をこれ以上継続する必要がないと判断して、ステップＳ２００の処理に進む。蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＢ未満であるときには、ステップＳ１５０Ｂの処理に進む。なお、ここで、判定用閾値ＳＢは、判定用閾値ＳＡと同一の値または判定用閾値ＳＡより若干高い値であるものとすればよい。
ステップＳ１５０Ｂの処理では、蓄電割合ＳＯＣｌと判定用閾値ＳＣとを比較する（ステップＳ１５０Ｂ）。蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＣ以上であるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動のみで低圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌを回復できる場合があると判断して、ステップＳ１２０の処理に戻る。また、蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＣ未満であるときには、ステップＳ１６０の処理に進む。ここで、判定用閾値ＳＣは、判定用閾値ＳＢより小さい値とすればよい。
ステップ１６０の処理を実行したら、蓄電割合ＳＯＣｌを入力し（ステップＳ１７０Ｂ）、蓄電割合ＳＯＣｌと判定用閾値ＳＤとを比較する（ステップＳ１８０Ｂ）。蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＤ未満であるときには、ステップＳ１６０の処理に戻る。蓄電割合ＳＯＣｌが判定用閾値ＳＤ以上となったときには、ステップＳ１９０の処理に進む。ここで、判定用閾値ＳＤは、判定用閾値ＳＢと同一の値とすればよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１６０の処理で、低電圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌが定格電圧となるようＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御するものとしたが、低電圧系電力ライン６４の電圧が所定電圧ＶＬとなるようＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御するものとしてもよい。この場合、所定電圧ＶＬは、低電圧系電力ライン６４における電圧降下を考慮して低電圧バッテリ６０の端子間電圧Ｖｂｌが定格電圧となるような値、例えば、低電圧バッテリ６０の定格電圧より若干高い値とするのが好ましい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機４６として多段変速機構を有する自動変速機を用いるものとしたが、手動変速機を用いるものとしてもよい、ＣＶＴなどの無段変速機を用いるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧと駆動軸３６との間に変速機４６を備えるものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に示すように、クラッチＫ０とモータＭＧとの間に変速機４６を備えているものとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧが「モータ」に相当し、高圧バッテリ５０が「第１バッテリ」に相当し、車載電気機器類６６が「車載電気機器」に相当し、低圧バッテリ６０が「第２バッテリ」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８が「ＤＣ／ＤＣコンバータ」に相当し、オルタネータ６２が「オルタネータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０が「制御手段」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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。
本発明は、ハイブリッド車両の製造産業などに利用可能である。
２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２７ スタータモータ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１ インバータ、４３ 回転位置検出センサ、４６ 変速機、４８ ＡＴ用電子制御ユニット（ＡＴＥＣＵ）、５０ 高圧バッテリ、５１ システムメインリレー（ＳＭＲ）、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 高電圧系電力ライン、６０ 低圧バッテリ、６０ａ 電圧センサ、６１ ベルト、６２ オルタネータ、６２ａ 電流センサ、６４ 低電圧系電力ライン、６６ 車載電気機器類、６８ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、Ｋ０ クラッチ、ＭＧ モータ。

Claims (1)

  1. 走行用の動力を出力可能なエンジンと、
    走行用の動力を出力可能なモータと、
    前記モータが接続された第１電力ラインに接続された第１バッテリと、
    車載電気機器と、
    前記車載電気機器が接続された第２電力ラインに接続された第２バッテリと、
    前記第１電力ラインの電力を変圧して前記第２電力ラインに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記エンジンにより駆動され発電した電力を前記第２電力ラインに供給するオルタネータと、
    前記第２バッテリの蓄電割合または前記第２バッテリの端子間電圧が第１閾値未満となったときには、前記オルタネータを停止して前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第２電力ラインに電力が供給されるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記オルタネータとを制御する第１制御を実行し、前記第１制御を実行している最中に前記第２バッテリの蓄電割合または前記第２バッテリの端子間電圧が前記第１閾値より小さい第２閾値から低下したときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力と前記オルタネータからの電力とが前記第２電力ラインに供給されるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記オルタネータとを制御する第２制御を実行する制御手段と、
    を備えるハイブリッド車両であって、
    前記第２制御では、前記オルタネータについては、前記第２バッテリの定格電圧である所定電圧と前記オルタネータを効率良く駆動する電流範囲の下限以上の電流であり且つ前記ＤＣ／ＤＣコンバータが供給可能な最大電流である所定電流とからなる所定駆動点で駆動するよう制御し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータについては前記第２バッテリの端子間電圧が前記定格電圧となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する、
    ことを特徴とするハイブリッド車両。
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