JP6232878B2 - 蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、バッテリから供給される電力によって駆動する走行用のモータとエンジンを備え、外部電源から供給される電力を充電可能なハイブリッド車両の蓄電システムに関する。

ハイブリッド車両は、車両走行の駆動源として走行用のモータ及びエンジンを備えており、エンジン及び走行用のモータのいずれか一方もしくは両方を駆動源として走行することができる。

近年では、プラグインハイブリッド車両が登場し、走行用のモータに電力を供給するバッテリに、外部電源から供給される電力を充電することができる。特許文献１では、外部電源による充電完了後の車両走行において、エンジンが駆動される機会を抑制しながら、バッテリの充電容量（ＳＯＣ）が所定値に低下するまでバッテリに蓄えられた電力を積極的に使用した走行モード（ＣＤモード）で車両制御を行い、燃費を向上させている。燃費を向上させるためには、ＣＤモード中にエンジンが駆動される機会を抑制する必要がある。

特許文献２では、外部充電中にエンジンを加熱することでエンジンの温度（エンジン冷却液の温度）を上げている。外部充電中に予めエンジンを加熱しておくことで、車両走行時にエンジンを暖機運転するためにエンジンが駆動される機会を抑制している。

一方、特許文献３では、外部充電中にバッテリを加熱することでバッテリの温度を上げている。バッテリの出力特性は温度に依存しており、バッテリの温度が適切な温度範囲よりも低いと、バッテリの出力が低下する。バッテリの出力が低下すると、例えば、車両要求出力を補うためにエンジンが駆動されやすくなる。このため、外部充電中にバッテリを適切な温度範囲まで上げることで、バッテリの出力低下を抑制し、エンジンが駆動される機会を抑制している。

このように外部電源による充電完了後のＣＤモードでの走行制御によって燃費向上を図るためには、外部充電中にエンジン及びバッテリを暖めて温度調節を行うことにより、エンジン及びバッテリを暖めて、エンジンが駆動される機会を抑制する必要がある。

しかしながら、エンジン及びバッテリの温度調節には、外部電源から供給される電力を用いているため、温度調節に必要な電力分、外部電源による充電コストが増加してしまう。

具体的には、外部電源から供給される電力の電圧を変換してエンジン用のヒータやバッテリ用のヒータに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ、外部充電制御を行う制御装置、ヒータへの電力供給制御を行う制御装置などの消費電力が、外部充電の充電コストに含まれてしまう。また、ＤＣ／ＤＣコンバータが電圧変換を行う際に電圧変換損失が生じてしまうため、これも充電コストに上積みされる。

したがって、充電コストを抑制する観点において、ＤＣ／ＤＣコンバータや制御装置などの電力消費やＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換損失を抑えることが求められるが、従来は全く考慮されていなかった。

特開２０１３−１１９３４９号公報 特開２００８−１２６９７０号公報 特開２０１１−２５９６７２号公報

そこで、本発明の目的は、エンジン及びバッテリの温度調節装置を備え、外部電源から供給される電力をバッテリに充電可能なハイブリッド車両の蓄電システムにおいて、外部電力をバッテリに充電させつつ、外部電力を使用してエンジン及びバッテリの各温度調節装置を動作させるための充電コストを抑制することにある。

（１）本発明は、エンジンと、車両の走行用モータと、走行用モータに電力を供給するバッテリとを備え、外部電源から供給される電力をバッテリに充電可能なハイブリッド車両の蓄電システムである。蓄電システムは、エンジンを昇温させるエンジンヒータと、バッテリを昇温させるバッテリヒータと、入力される電力を電圧変換してエンジンヒータ及びバッテリヒータそれぞれに出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、外部電源に接続され、外部電源から供給される電力をバッテリに出力すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する充電器と、外部電源から供給される電力をバッテリに充電させる外部充電制御と、外部充電制御が終了するまでの間に、外部電源から供給される電力をＤＣ／ＤＣコンバータを介してエンジンヒータ及びバッテリヒータに供給し、エンジン及びバッテリを昇温させる温度調節制御と、を行うコントローラと、を有する。コントローラは、外部電源による充電終了後の車両走行において、車両走行が終了するまでにエンジンの温度がエンジンを強制駆動させる所定の閾値を下回らないように、車両走行時の車速に応じて予め規定されたエンジンの温度低下量に基づいてエンジンの目標温度を設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータを介した電力供給制御を行うことができる。このように構成することで、外部充電後の車両走行中のエンジンの強制駆動を抑制でき、燃費を向上させることができるとともに、エンジンの温度低下量を予測して目標温度を設定するので、エンジンヒータへの電力供給を、車両走行中のエンジンの強制駆動を抑制するための目標温度に合わせて最低限に抑えることができる。

（２）上記（１）において、ハイブリッド車両は、車両走行による電力消費に伴ってバッテリのＳＯＣを低下させながらＳＯＣが所定値となるまでバッテリの充放電を行い、主に走行用モータを用いて走行させる第１走行モード及び、所定の目標値をバッテリのＳＯＣ制御中心としてバッテリの充放電を行いながらエンジン及び走行用モータを用いて走行させる第２走行モードで車両走行制御を行うことができる。そして、外部電源による充電終了後の第１走行モードでの車両走行が終了するまでにエンジンの温度がエンジンを強制駆動させる所定の閾値を下回らないように、目標温度を設定することができる。このとき、コントローラは、第１走行モードにおいて予め規定された最高車速に対する温度低下量に基づいて目標温度を設定するように構成することができる。このように構成することで、エンジンが強制駆動することなく、外部充電後の第１走行モードでの車両走行を行うことができる。

（３）上記（１）において、コントローラは、過去の車両走行履歴から算出される平均車速に応じた温度低下量に基づいて目標温度を設定するように構成することができる。このように構成することで、エンジンが強制駆動することなく、外部充電後の第１走行モードでの車両走行を行うことができる。

（４）上記（１）〜（３）において、コントローラは、車両走行時の車速に応じて予め規定された冷却液の温度低下量と、予め設定された最低気温の推定値又は温度センサによって検出された最低気温の実測値とに基づいて、目標温度を設定するように構成することができる。このように構成することで、最低気温に応じて外部充電後の車両走行中のエンジンの強制駆動を抑制できる目標温度を精度良く設定することができる。
（５）上記（１）〜（４）において、バッテリから供給される電力を電圧変換して走行用モータに接続されるインバータに出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して走行用モータに電力を供給するバッテリの充放電制御を行う第２コントローラと、を有するように構成することができる。ここで、充電器は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータとバッテリとの接続を許容するシステムメインリレーと、バッテリとの間に接続されており、コントローラは、システムメインリレーがオフ状態であって第２ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２コントローラが起動されていない状態で独立した外部充電制御及び温度調節制御を行うことができる。このように構成することで、充電器及びＤＣ／ＤＣコンバータを含む外部充電系のみを起動して外部充電及びエンジン等の温度調節を行うので、バッテリから走行用モータに電力を供給する充放電系の消費電力を抑制することができ、外部充電コストをさらに抑制させることができる。

実施例１のハイブリッド車両の構成ブロック図である。 実施例１のハイブリッド車両の走行モードを説明するための図である。 実施例１のハイブリッド車両に搭載される電池システムの構成例を示す図である。 実施例１のエンジン及びバッテリの温度調節制御を含む外部充電制御の処理フローを示す図である。 実施例１のバッテリの温度調節制御の処理フローを示す図である。 実施例１のエンジンの温度調節制御の処理フローを示す図である。 実施例１のエンジン昇温を伴う外部充電によるエンジンの温度推移と外部充電後の車両走行におけるエンジンの温度推移とを示す図である。 実施例１のエンジン昇温を伴わない外部充電によるエンジンの温度推移と外部充電後の車両走行におけるエンジンの温度推移とを示す図である。 実施例１の車速、最低気温及びエンジンの目標温度の関係を示す図である。 第１走行モード（ＣＤモード）の最高車速と最低気温とに応じたエンジンの目標温度設定処理を含むエンジンの温度調節制御の処理フローを示すフローチャートである。 実施例１の設定されたエンジンの目標温度と外部充電後の車両走行におけるエンジン温度の推移を示した図である。 過去の車両走行履歴から算出される平均速度と最低気温とに応じたエンジンの目標温度設定処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１から図１１は、実施例１を示す図である。図１は、本実施例の外部電源からの外部充電機能を備えたプラグインハイブリッド車両（Plug-in Hybrid Vehicle）の構成ブロック図である。図１に示すように、車両１００は、エンジン１、第１ＭＧ（Motor Generator）２、第２ＭＧ３、動力分配機構４、トランスミッション（無段変速機、減速装置など）５、及びバッテリ６が搭載される。

エンジン１の出力軸は、動力分配機構４に接続される。動力分配機構４は、トランスミッション５の入力軸及び第１ＭＧ（発電用モータ）２の入力軸と連結される。トランスミッション５の出力軸は、車輪（駆動輪）７のディファレンシャルギア（差動装置）８に連結され、エンジン１の動力が動力分配機構４を介して車輪７に伝達される。また、トランスミッション５の出力軸は、第２ＭＧ（走行用モータ）３の出力軸と連結されている。第２ＭＧ３の動力は、トランスミッション５を介して車輪７に伝達されるようになっている。

動力分配機構４は、エンジン１が発生させる動力を２つの経路に分割し、トランスミッション５を介して車輪７に伝達する第１経路と、エンジン１が発生された動力を第１ＭＧ２に伝達して発電させる第２経路とを含む。動力分配機構４は、後述する車両制御装置３０によって制御され、車両制御装置３０は、エンジン１の駆動力を用いた走行制御やバッテリ６への充放電制御に応じて、第１経路及び第２経路それぞれに伝達される動力やその比率を制御する。

バッテリ６は、第２ＭＧ３に電力を供給する電源装置である。バッテリ６の直流電力は、インバータ９により交流電力に変換され、第２ＭＧ３に供給される。第２ＭＧ３は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。

インバータ９は、バッテリ６から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を第２ＭＧ３に出力する。第２ＭＧ３は、インバータ９から出力された交流電力を受けて、車両１００を走行させるための運動エネルギを生成する。第２ＭＧ３によって生成された運動エネルギは、トランスミッション５を介して車輪７に伝達される。

車両が減速したり、停止するときなどの車両１００の制動時には、車輪７がトランスミッション５を介して第２ＭＧ３を駆動させる。第２ＭＧ３は、ジェネレータ（発電機）として作動し、車両１００の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。

本実施例の第２ＭＧ３は、バッテリ６から供給される電力によって駆動する車両走行の駆動源であるとともに、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ３によって発電された電力（回生エネルギ）は、インバータ９を介してバッテリ６に蓄えられる。インバータ９は、第２ＭＧ３が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力（回生電力）をバッテリ６に出力する。

第１ＭＧ２は、エンジン１の動力により回転駆動することにより発電し、インバータ９を介して発電した電力をバッテリ６に供給するジェネレータである。第１ＭＧ２は、第２ＭＧ３と同様に、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータで構成できる。

第１ＭＧ２により発電された電力は、そのまま第２ＭＧ３を駆動させる電力として供給したり、バッテリ６に蓄えられる電力として供給することができる。例えば、第１ＭＧ２は、バッテリ６のＳＯＣ（State of Charge）や車両１００の要求出力等に応じて制御され、第２ＭＧ３は、バッテリ６に蓄えられた電力及び第１ＭＧ２により発電された電力のうちのいずれか一方又は両方の電力によって駆動制御される。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン１には、エンジン１の不図示の回転数センサを設けることができ、検出されたエンジン１の回転数（又は回転数を示す信号）を、エンジン制御装置３１に出力することができる。

エンジン制御装置３１は、車両制御装置３０からのエンジン制御信号に基づいてエンジン１を制御するエンジンＥＣＵである。エンジン制御装置３１は、車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置３０に接続されている。エンジン制御装置３１は、回転数センサなどの各種センサの検出値に基づいて、車両制御装置３０によって定められた目標回転数及び目標トルクで動作するように、エンジン１の燃料噴射量や吸気する空気量、点火時期などを制御する。

バッテリ制御装置３２（本発明の第２コントローラに相当する）は、バッテリ６のＳＯＣや劣化状態などを管理するとともに、バッテリ６の充放電動作を車両制御装置３０からのバッテリ制御信号に基づいて制御するバッテリＥＣＵである。

本実施例の車両１００は、外部電源ＥＰから供給される電力をバッテリ６に充電する外部充電手段を備える。車両１００の側部には、インレット１１が設けられる。インレット１１は、車両１００と外部電源ＥＰとを連結する接続プラグを有する充電ケーブルが接続される接続口である。外部電源ＥＰは、家庭用電源（商用電源）や充電スタンドなどがある。

充電制御装置３３（本発明のコントローラに相当する）は、外部充電制御を遂行するＥＣＵであり、外部電源ＥＰから延設される接続プラグがインレット１１に接続されたことを検出すると（インレット１１又は接続プラグから出力される接続プラグとインレット１１とが接続状態であることを示す信号を受信すると）、インレット１１とバッテリ６との間に設けられた充電器１０を制御して外部電源ＥＰから供給される電力を、バッテリ６に充電させる。

充電器１０は、インレット１１とバッテリ６との間に接続され、外部電源ＥＰから供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器を含んで構成される。充電器１０は、充電制御装置３３から出力される駆動信号に基づいて動作する。

補機バッテリ６ａは、例えば、車両１００に搭載された車室空調装置（エアコンのインバータやモータ等）、ＡＶ機器、照明装置等に電力を供給する電源装置である。補機バッテリ６ａは、バッテリ６よりも低電圧の電源装置であり、バッテリ６から電力供給を受けて充電することができる。この場合、補機バッテリ６ａとバッテリ６との間に、不図示のＤＣ／ＤＣコンバータが接続され、高電圧のバッテリ６の電力を低電圧に降圧して補機バッテリ６ａに充電することもできる。また、第１ＭＧ１によって発電された電力を充電することもできる。

車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置３０は、車両１００全体で要求される車両要求出力、例えば、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求駆動力を算出し、算出された車両要求出力に応じてエンジン制御装置３１を介したエンジン１の出力制御及びバッテリ制御装置３２を介したバッテリ６の入出力制御を行う。

車両制御装置３０は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。例えば、アクセル開度が小さい場合や車速が低い場合などには、エンジン１からの駆動力を使用せずに（エンジン１を停止した状態で）、第２ＭＧ３のみを駆動源として車両１００の走行制御を行う。なお、第２ＭＧ３のみを駆動源として車両１００の走行制御の場合でも、エンジン１を駆動して第１ＭＧ２による発電制御を行うことができる。

一方、アクセル開度が大きい場合や車速が高い場合、又はバッテリ６のＳＯＣが小さい場合などには、エンジン１を駆動源として用いた走行制御を遂行する。このとき、車両制御装置３０は、エンジン１のみ、もしくはエンジン１および第２ＭＧ３の両方を駆動源として車両１００の走行制御を行うことができる。

なお、充電制御装置３３以外の車両制御装置３０、エンジン制御装置３１、及びバッテリ制御装置３２の各制御装置は、１つの制御装置で構成することも可能であり、メインコントローラとしての車両制御装置３０が、各制御装置３１、３２の各機能を備えるように構成してもよい。

次に、本実施例の車両制御装置３０及び車両１００の車両走行制御について詳細に説明する。車両制御装置３０は、バッテリ６のＳＯＣが所定値に低下するまでバッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用して走行する第１走行モード（ＣＤ（Charge Depleting）モード）と、所定値のＳＯＣを制御中心としてバッテリ６の充放電を行いながら走行する第２走行モード（ＣＳ（Charge Sustaining）モード）の一方を選択し、選択された走行モードに基づいて車両の走行制御を遂行することができる。なお、ＣＳモードとＣＤモードとは、手動で切替えるように構成することも可能である。

ＣＤモードとＣＳモードとは、予め設定されたバッテリ６のＳＯＣ閾値（閾値ＴＨ）に基づいて区分することができ、ＳＯＣが閾値ＴＨよりも大きい領域ではＣＤモードでの車両走行が許容され、ＳＯＣが閾値ＴＨよりも小さい領域ではＣＤモードでの車両走行が許容されずに、ＣＤモードでの車両走行が許容される。車両制御装置３０は、バッテリ６のＳＯＣに基づいてＣＤモード又はＣＳモードを選択することができ、イグニッションスイッチがＯＮされて車両制御装置３０が起動された際、バッテリ６のＳＯＣが閾値ＴＨ以上であるか否かを判別し、閾値ＴＨ以上である場合にＣＤモードを選択する。一方、閾値ＴＨ未満である場合、ＣＳモードを選択する。

ＣＤモードは、バッテリ６に蓄えられた電力を維持せずに、主に第２ＭＧ３の駆動力のみで車両１００を走行させる走行モードである。ＣＤモードは、基本的にエンジン１を停止して、第２ＭＧ３の駆動力のみで車両出力全体を確保するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を制御する。

バッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用して車両１００の走行制御を行うＣＤモードでは、バッテリ６のＳＯＣが車両走行による電力消費に応じて低下する。つまり、ＣＤモードは、閾値ＴＨよりも高い状態から、車両走行による電力消費に伴ってバッテリ６のＳＯＣを低下させながらＳＯＣが閾値ＴＨとなるまでバッテリ６の充放電を行い、バッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用して主に走行用モータを用いて車両１００の走行制御を行う走行モードである。なお、ＣＤモードでもアクセル開度が高い場合や車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１の出力も使用した車両走行制御を行うことができる。

ＣＳモードは、バッテリ６に蓄えられた電力（ＳＯＣ）を所定の目標値よりも低くならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた車両制御を行う走行モードである。すなわち、ＳＯＣが目標値よりも低下すると、エンジン１を始動して第１ＭＧ２による充電制御が行われ、目標値よりも低いＳＯＣを目標値に近づけるように上昇させつつ、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いて走行制御を遂行する。ＣＳモードは、所定の目標値をバッテリ６のＳＯＣ制御中心としてバッテリ６の充放電を行いながらエンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力を用いて走行制御を行う走行モードである。

図２は、本実施例のＣＤモード及びＣＳモードの車両走行制御の説明図である。縦軸はバッテリ６のＳＯＣ、横軸は時間である。

車両制御装置３０は、例えば、イグニッションスイッチがＯＮされて車両走行制御を開始する際（起動時）のバッテリ６のＳＯＣが、閾値ＴＨよりも大きいか否かを判別する。図２の例では、バッテリ６のＳＯＣが閾値ＴＨよりも大きいと判別され、ＣＤモードを選択して車両走行制御を開始している。バッテリ６のＳＯＣが閾値ＴＨよりも大きく、ＣＤモードでの車両走行制御を開始する例としては、外部電源ＥＰによる外部充電後の車両走行がある。

車両制御装置３０は、バッテリ制御装置３２に車両出力に応じたバッテリ６の放電制御信号を出力し、バッテリ制御装置３２は、バッテリ６から第２ＭＧ３に、蓄えられた電力を供給する（放電する）。ＣＤモードが選択された走行制御では、バッテリ６のＳＯＣが時間の経過とともに減少する。

車両制御装置３０は、バッテリ制御装置３２を介してバッテリ６のＳＯＣを監視し、ＳＯＣが所定値（例えば、閾値ＴＨ）以下となったか否かを判別する。バッテリ６のＳＯＣが閾値ＴＨ以下となった場合、ＣＤモードからＣＳモードに切り替える（ＣＳモードを選択する）。

車両制御装置３０は、ＣＳモードが選択されると、バッテリ６のＳＯＣを所定の目標値（例えば閾値ＴＨ）を制御中心として、バッテリ６のＳＯＣが目標値よりも低く（又は高く）ならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を行う。

ここで、閾値ＴＨは、バッテリ６に蓄えられているＳＯＣ（現在ＳＯＣ）からＣＤモードでの車両走行制御におけるＳＯＣの下限値であり、ＣＤモードからＣＳモードへ移行する閾値である。なお、閾値ＴＨは、エンジン１のみを駆動源として車両走行制御を行うための閾値ではなく、バッテリ６のＳＯＣが目標値よりも低くならないようにエンジン１又は／及び第２ＭＧ３を駆動源として用いた車両走行制御を行う際の閾値である。また、図２の例では、ＣＤモードのＳＯＣ下限値とＣＳモードのＳＯＣ制御中心（目標値）とが同じ閾値ＴＨである場合を一例に説明しているが、これに限らず、個別の値に設定することも可能である。例えば、ＣＤモードでの車両走行制御におけるＳＯＣの下限値に対応する第１閾値を設定し、第１閾値までバッテリ６のＳＯＣが低下した後は、第１閾値とは異なる第２閾値に設定された目標値をＳＯＣ制御中心として、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を行うことができる。

次に、図３を参照して、本実施例のプラグインハイブリッド車両１００に搭載される電池システムについて説明する。本実施例の電池システムは、バッテリ６の直流電力をインバータ９を介して第２ＭＧ３に供給したり、車両制動時の回生エネルギをバッテリ６に充電する充放電系と、エンジン１及びバッテリ６の温度調節装置を備え、外部電源ＥＰからの電力をバッテリ６の充電させる外部充電系と、を含んで構成されている。

図３に示すように、バッテリ６は、電気的に直列に接続された複数の単電池６１を有した組電池である。単電池６１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

複数の単電池６１（蓄電素子）は、バスバーによって電気的に直列に接続され、バッテリ６を構成している。なお、電気的に並列に接続された複数の単電池６１群を直列に複数接続してバッテリ６を構成することもできる。また、バッテリ６を構成する単電池６１の数は、車両１００の要求出力等によって任意に決定することができる。

本実施例の電池システムは、バッテリ６とインバータ９との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１（昇圧回路）が接続されており、バッテリ６と接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ２０１が、インバータ９に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１は、バッテリ６の出力電圧を昇圧してインバータ９に出力することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１は、インバータ９からバッテリ６への出力電圧を降圧することができる。

バッテリ６の正極端子に接続される正極ラインＰＬ及びバッテリ６の負極端子に接続される負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがそれぞれ設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇは、車両制御装置３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続され、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されている。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇは、バッテリ６とＤＣ／ＤＣコンバータ（インバータ９）との電気的な接続を許容する。バッテリ６をＤＣ／ＤＣコンバータ２０１と接続するとき、車両制御装置３０は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流が流れ、バッテリ６をインバータ９に接続するときに流れる突入電流を抑制することができる。

車両制御装置３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、バッテリ６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０１の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ）となる。車両制御装置３０には、車両のイグニッションスイッチのオン／オフ（ＩＧ−ＯＮ／ＩＧ−ＯＦＦ）に関する情報が入力され、車両制御装置３０は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わることに応じて、電池システムを起動する。

一方、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、車両制御装置３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、バッテリ６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０１（インバータ９）の接続が遮断され、電池システムは、停止状態（Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ）となる。

監視ユニット２０は、バッテリ６の端子間電圧を検出したり、各単電池６１の電圧を検出する。監視ユニット２０は、検出結果をバッテリ制御装置３２（車両制御装置３０）に出力する。監視ユニット２０は、複数の単電池６１に対し、各単電池の電圧値それぞれを検出したり、直列に接続された所定数の単電池６１群を１ブロックとして電圧を検出することができる。１ブロックに含まれる単電池６１の数は、任意に設定することができる。

電流センサ２１は、バッテリ６に流れる電流を検出し、検出結果をバッテリ制御装置３２（車両制御装置３０）に出力する。本実施例では、バッテリ６の正極端子と接続された正極ラインＰＬに電流センサ２１を設けている。なお、電流センサ２１は、バッテリ６に流れる電流を検出できればよく、電流センサ２１を設ける位置は適宜設定することができる。例えば、バッテリ６の負極端子と接続された負極ラインＮＬに電流センサ２１を設けることができる。なお、複数の電流センサ２１を用いることもできる。

温度センサ２２は、バッテリ６の温度（電池温度）を検出する。温度センサ２２は、検出結果をバッテリ制御装置３２（車両制御装置３０）に出力する。温度センサ２２は、バッテリ６の一箇所に設けることもできるし、バッテリ６のうち、互いに異なる複数の箇所に設けることもできる。複数のバッテリ６の検出温度を用いる場合、バッテリ６の温度は、複数の検出温度のうちの最小値、最大値や複数の検出温度の中央値や平均値などを適宜用いることができる。

バッテリ制御装置３２は、図３に示すように、メモリ３２ａを備えることができる。メモリ３２ａは、監視ユニット２０、電流センサ２１及び温度センサ２２の各検出値や、各検出値を用いて算出されるＳＯＣや満充電容量等の算出値、充放電制御に用いられる各種情報等を記憶している。なお、メモリ３２ａは、バッテリ制御装置３２に対して外部接続される個別の記憶領域として構成することもできる。つまり、メモリ３２ａは、バッテリ制御装置３２に対して内蔵又は外付けされる構成とすることができる。

バッテリ制御装置３２は、監視ユニット２０によって検出された電圧値、電流センサ２１によって検出された電流値、温度センサ２２によって検出された電池温度に基づいて、バッテリ６のＳＯＣを算出（推定）し、算出されたＳＯＣ及び満充電容量推定値に基づいて、バッテリ６の充放電制御を行うことができる。バッテリ制御装置３２は、ＳＯＣ推定部や満充電容量演算部などの各機能が含まれるように構成することができる。

バッテリ６のＳＯＣは、バッテリ６の満充電容量に対して現在の充電容量の割合（充電状態）を示すものであり、満充電容量はＳＯＣの上限値である。ＳＯＣは、バッテリ６の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）から特定することができる。例えば、バッテリ６のＯＣＶとＳＯＣとの対応関係をＯＣＶ−ＳＯＣマップとして予めメモリ３２ａに記憶しておく。バッテリ６は、監視ユニット２０によって検出される電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）からバッテリ６のＯＣＶを算出し、ＯＣＶ−ＳＯＣマップからＳＯＣを算出することができる。

なお、バッテリ６のＯＣＶとＳＯＣの対応関係は、電池温度に応じて変化するので、ＯＣＶ−ＳＯＣマップを電池温度毎にメモリ３２ａに記憶させておき、バッテリ６のＯＣＶからＳＯＣを推定する際の電池温度に応じてＳＯＣ−ＯＣＶマップを切り換えて（選択して）、バッテリ６のＳＯＣを推定するようにしてもよい。

したがって、バッテリ制御装置３２は、充放電中の監視ユニット２０によって検出された電圧値（ＣＣＶ）を監視することにより、バッテリ６の過充電状態や過放電状態を把握することができる。例えば、算出されたＳＯＣが満充電容量に対する所定の上限ＳＯＣよりも高くならないようにバッテリ６の充電を制限したり、下限ＳＯＣよりも低くならないように放電を制限する充放電制御を行うことができる。

なお、バッテリ制御装置３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１、インバータ９および第２ＭＧ３毎に設けることも可能であり、複数の制御装置から構成される１つコントロールユニットとして構成することもできる。

このようにバッテリ６、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１、インバータ９及びバッテリ制御装置３２は、車両走行用の電力を供給する高電圧の充放電系電池システムを構成している。

次に、外部電源ＥＰからの電力をバッテリ６の充電させる外部充電系電池システムについて説明する。外部充電系は、充放電系の駆動及び制御が停止している状態であっても、充放電系と独立して起動及び制御される。外部充電系は、外部電源から供給される電力をバッテリ６の充電する外部充電と、エンジン１及びバッテリ６の温度調節装置を用いた温度調節とを行う。

充電器１０は、バッテリ６の正極端子及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂを接続する正極ラインＰＬと、バッテリ６の負極端子及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを接続する負極ラインＮＬとに接続されている。

充電器１０および正極ラインＰＬ，負極ラインＮＬを接続する各ラインＰＬ１，ＮＬ１には、充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２がそれぞれ設けられている。充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２は、充電制御装置３３からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

充電器１０には、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２（本発明のＤＣ／ＤＣコンバータに相当する）が接続されている。充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、バッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４の双方に接続されており、充電器１０から出力される外部電源から供給される電力を昇圧してバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４それぞれに出力する。

バッテリヒータ３０３は、バッテリ６を昇温させる加熱装置であり、外部電源ＥＰから供給される外部電力の電力によって駆動する。また、エンジンヒータ３０４は、エンジン１を昇温させる加熱装置であり、外部電源ＥＰから供給される外部電力の電力によって駆動する。

バッテリヒータ３０３としては、例えば、電気エネルギを熱エネルギに変換する電気ヒータを用いることができる。バッテリヒータ３０３は、バッテリ６に対して直接接触させて設けたり、部材が空間を介して間接的に設けることができる。また、複数の電気ヒータで１つのバッテリヒータ３０３を構成することができ、バッテリ６の複数個所に加熱部が設けられるように構成することもできる。

エンジンヒータ３０４としては、例えば、電気エネルギを熱エネルギに変換するブロックヒータを用いることができる。ブロックヒータは、エンジン１を冷却する冷却液の循環経路に設けることができる。エンジンヒータ３０４によりエンジン冷却液を加熱することで、エンジン１を加熱する。エンジンヒータ３０４は、エンジン冷却液の循環経路の複数個所に設けることができ、複数のブロックヒータで構成することもできる。

充電器１０は、外部電源ＥＰから供給される外部電力を、バッテリ６に供給する第１電力供給と、バッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４に供給する第２電力供給を行う。充電器１０は、充電制御装置３３の制御信号によって動作し、第１電力供給と第２電力供給とを並行して同時に行ったり、第１電力供給終了後に第２電力供給を開始したりすることができる。

充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とバッテリヒータ３０３とを接続する電力供給ラインには、スイッチＲｈ１が設けられている。また、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とエンジンヒータ３０４とを接続する電力供給ラインには、スイッチＲｈ２が設けられている。スイッチＲｈ１，Ｒｈ２は、充電制御装置３３によってオン／オフの切り換え制御が行われる。

スイッチＲｈ１，Ｒｈ２がオンされると、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とバッテリヒータ３０３とが接続され、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とエンジンヒータ３０４とが接続される。バッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４は、共通する１つの充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２に接続され、充電器１０の第２電力供給によって出力された電力を受けて動作する。

充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２から各ヒータ３０３，３０４への電力供給（第２電力供給）は、同時に又は異なるタイミングで行うことができる。例えば、スイッチＲｈ１，Ｒｈ２を同時にオンしてバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４の双方に電力を供給したり、スイッチＲｈ１，Ｒｈ２の一方のみをオンにして一方のヒータへの通電を行った後に、他方のみをオンにして他方のヒータへの通電を行うこともできる。スイッチＲｈ１，Ｒｈ２のオン／オフのタイミング（ヒータへの電力供給タイミング）は、任意に設定することができる。

また、バッテリヒータ３０３は、ヒータ制御装置３０１が接続されている。ヒータ制御装置３０１は、バッテリヒータ３０３に設けられるサーミスタ（温度センサ）やサーモスタットを制御し、サーミスタによって検出されたバッテリヒータ３０３の温度が設定された温度の付近に維持されるように制御する。例えば、バッテリヒータ３０３が設定温度（目標温度）に達した場合に充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２からの通電を遮断し、設定温度よりも低くなった場合に通電を再開して、バッテリヒータ３０３の温度が一定の温度を維持するように、バッテリヒータ３０３への通電／非通電を制御することができる。

外気温センサ３０２は、車両１００の外気温を検出する温度センサであり、検出結果を充電制御装置３３に出力する。また、充電制御装置３３は、監視ユニット２０、電流センサ２１及び温度センサ２２，２３からの各検出値が入力される。

温度センサ２３は、エンジン１の温度（エンジン冷却液の温度）を検出する。温度センサ２３は、検出結果を充電制御装置３３に出力する。温度センサ２３は、バッテリ６の電池温度を検出する温度センサ２２と同様の構成とすることができる。

このように充電器１０、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２、バッテリヒータ３０３、エンジンヒータ３０４、充電制御装置３３、及びヒータ制御装置３０１は、外部電源ＥＰから供給される電力をバッテリ６に充電させ、かつエンジン１及びバッテリ６を昇温させる外部充電系電池システムを構成している。

図４は、本実施例のエンジン１及びバッテリ６の温度調節制御を含む外部充電制御の処理フローを示す図である。充電制御装置３３は、外部電源ＥＰから供給される電力をバッテリ６に充電させる外部充電制御と、外部充電制御が終了するまでの間に外部電源ＥＰから供給される電力を充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２を介してバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４に供給し、エンジン１及びバッテリ６を昇温させる温度調節制御と、を行う。

本実施例の外部充電制御は、外部電源ＥＰと接続される充電プラグが、インレット１１に接続されたことをトリガーに開始する即時充電と、予め設定された充電開始時間（充電終了時間のみが設定され、充電終了時間と現在時刻から算出される充電開始時間を含む）に充電を開始するタイマー充電と、を含むことができる。

充電制御装置３３は、図４の例のように、外部電源ＥＰと接続される充電プラグが、インレット１１に接続されたことをトリガーに、充電制御装置３３が起動して外部充電を開始することができる。つまり、充電プラグがインレット１１に接続されると（Ｓ１０１）、インレット１１から充電制御装置３３に充電プラグ接続信号が出力される。充電制御装置３３は、充電プラグ接続信号の受信をトリガーに通電されて停止状態から起動状態に遷移することができる（Ｓ１０２）。

また、充電制御装置３３は、不図示のタイマーによって予め設定された充電開始時間に通電されて停止状態から起動状態に遷移し、外部電源ＥＰと接続される充電プラグがインレット１１に接続されたか否かを確認した後に、外部充電を開始することができる。

充電制御装置３３は、充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２をオフからオンに切り換えて充電器１０とバッテリ６とを接続する。このとき、充電制御装置３３の起動に伴って、充電器１０や充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２、ヒータ制御装置３０１などの外部充電系の電池システムは、通電によって起動されて動作可能な状態となっている。一方、充放電系のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１及びバッテリ制御装置３２は、通電されずに起動されていない状態（停止状態）となっている。また、充放電系のシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇもオフであり、バッテリ６とＤＣ／ＤＣコンバータ（インバータ９）との電気的に遮断されている。

充電制御装置３３は、充電器１０を制御して外部電源ＥＰから供給される外部電力を一定の電流でバッテリ６に充電させる（Ｓ１０３）。また、充電制御装置３３は、エンジン１及びバッテリ６の温度調節制御を行う（Ｓ１０４）。

充電制御装置３３は、監視ユニット２０によって検出されるバッテリ６の電圧値を監視し、充電終了に応じた所定のＳＯＣ上限値に対応する電圧値となったときに（Ｓ１０５）、外部電源ＥＰからバッテリ６への電力供給を終了し（Ｓ１０５のＹＥＳ）、充電を終了させる（Ｓ１０６）。タイマー充電の場合、充電制御装置３３は、充電終了時刻になった場合にバッテリ６のＳＯＣが所定のＳＯＣ上限値になったか否かにかかわらず、充電を終了することができる。充電終了時刻前にＳＯＣ上限値に達している場合には、充電器１０からバッテリ６への外部電力の供給を停止し、充電終了時刻になったときに、充電を終了することができる。

また、充電制御装置３３は、外部充電制御の終了に伴ってエンジン１の温度調節制御とバッテリ６の温度調節制御も終了させることができる。本実施例の温度調節は、外部電源から充電器１０に出力される外部電力を使用してバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４を動作させているためである。なお、バッテリ６に充電電力が供給されていない状態でも外部電源から充電器１０に出力される外部電力を使用してバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４を動作させる温度調節制御を行うことができる。つまり、外部電源ＥＰの外部電力を供給可能な状態であれば、バッテリ６への充電電力の供給有無にかかわらず、外部充電終了前であるとして、温度調節制御を行うことができる。

図５Ａは、図４に示したステップＳ１０４のバッテリ６の温度調節制御の詳細フローを示す図である。図５Ａに示すように、充電制御装置３３は、温度センサ２２からバッテリ６の電池温度Ｔ２を取得する（Ｓ２０１）。充電制御装置３３は、電池温度Ｔ２が所定の温度Ｅよりも低いか否かを判別し（Ｓ２０２）、電池温度Ｔ２が温度Ｅよりも低い場合、スイッチＲｈ１をオフからオンに切り換えて充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とバッテリヒータ３０３を接続し、バッテリヒータ３０３をオンにする（Ｓ２０３）。

充電制御装置３３は、電池温度Ｔ２が所定の温度Ｅよりも高いか否かを判別し（Ｓ２０４）、電池温度Ｔ２が温度Ｅよりも高い場合、スイッチＲｈ１をオンからオフに切り換えて充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とバッテリヒータ３０３との接続を遮断し、バッテリヒータ３０３をオフにする（Ｓ２０５）。このとき、充電制御装置３３は、外部充電制御が終了するまでの間、図５Ａに示したステップＳ２０１からＳ２０５の各ステップを繰り返し行うことができことができる（図４のステップＳ１０５のＮＯ）。外部充電制御の終了に伴って、バッテリヒータ３０３の温度調節制御（充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２を介した電力供給制御）を終了する（図４のステップＳ１０５のＹＥＳ）。

温度Ｅは、バッテリ６の加熱目標温度であり、電池温度に依存するバッテリ６の出力特定に応じて予め設定された値である。バッテリ６の出力特性は、温度が低いほど、内部抵抗が高くなるため、出力が低下する。実験や実測値等から得られた電池温度と出力の関係を予め取得しておき、外部充電後の車両走行において必要なバッテリ６の出力に応じて最適な値を温度Ｅとして設定することができる。

図５Ｂは、図４に示したステップＳ１０４のエンジン１の温度調節制御の詳細フローを示す図である。充電制御装置３３は、温度センサ２３からエンジン１のエンジン温度（エンジン冷却液の温度）Ｔ３を取得する（Ｓ３０１）。充電制御装置３３は、エンジン温度Ｔ３が所定の温度Ａよりも低いか否かを判別し（Ｓ３０２）、エンジン温度Ｔ３が温度Ａよりも低い場合、スイッチＲｈ２をオフからオンに切り換えて充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とエンジンヒータ３０４を接続し、エンジンヒータ３０４をオンにする（Ｓ３０３）。

充電制御装置３３は、エンジン温度Ｔ３が目標温度Ｄよりも高いか否かを判別し（Ｓ３０４）、エンジン温度Ｔ３が目標温度Ｄよりも高い場合、スイッチＲｈ２をオンからオフに切り換えて充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とエンジンヒータ３０４との接続を遮断し、エンジンヒータ３０４をオフにする（Ｓ３０５）。温度Ａは、エンジン１の加熱目標温度である。このときも、充電制御装置３３は、外部充電制御が終了するまでの間、図５Ｂに示したステップＳ３０１からＳ３０５の各ステップを繰り返し行うことができる（図４のステップＳ１０５のＮＯ）。外部充電制御の終了に伴って、エンジンヒータ３０４の温度調節制御（充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２を介した電力供給制御）を終了する（図４のステップＳ１０５のＹＥＳ）。

バッテリヒータ３０３によるバッテリ６の温度調節と、エンジンヒータ３０４によるエンジン１の温度調節の各処理は、同時並行で又は個別のタイミングで行うことができる。また、充電開始から終了するまでの間、温度調節制御は、バッテリ６の目標温度及びエンジン１の目標温度それぞれを維持するように、任意のタイミングでバッテリヒータ３０３又は／及びエンジンヒータ３０４のオン又はオフにする制御を行うことができる。

図６は、本実施例のエンジン昇温がある場合の外部充電によるエンジン温度の温度推移と外部充電後の車両走行におけるエンジン温度の温度推移とを示す図である。図７は、本実施例のエンジン昇温がない場合の外部充電によるエンジン温度の温度推移と外部充電後の車両走行におけるエンジン温度の温度推移とを示す図である。

車両制御装置３０は、エンジン１の温度が閾値Ｔｅを下回ると、エンジン１を強制駆動（強制始動）して、暖気運転を行う。図６に示すように、時刻ｔ１の充電開始時刻において、エンジン１の温度は、閾値Ｔｅよりも低い温度となっているが、外部充電中の温度調節制御によって、充電終了時刻の時刻ｔ２において、エンジン１の温度は、閾値Ｔｅを上回る温度まで上昇している。

外部充電が終了した後の時刻ｔ３において車両１００のイグニッションスイッチがオンされ（ＩＧ−ＯＮ）、時刻ｔ４から車両走行が開始される場合、車両制御装置３０は、エンジン１の温度が、閾値Ｔｅを上回っているので、ＣＤモードでの車両走行制御を行う。時刻ｔ４以降のＣＤモードでの車両走行中、エンジン１は、駆動していない状態で走行風に晒されるので、時間が経過するにつれてエンジン１の温度は低下するが、車両走行開始時のエンジン１の温度が閾値Ｔｅよりも高い状態なので、エンジン１が強制駆動されることなく、ＣＤモードでの車両走行を維持することができ、燃費が向上する。

したがって、図５に示したエンジンヒータ３０４によるエンジン１の加熱目標温度Ｄは、エンジン１が強制駆動される温度閾値Ｔｅよりも高く、かつ外部充電後の車両走行中の温度低下を考慮した値に設定することができる。また、温度Ａは、例えば、エンジン１が強制駆動される温度閾値Ｔｅとすることができる。詳細については後述する。

一方、図７に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの外部充電期間中にエンジン１の温度調節制御を行わないと、充電終了時刻の時刻ｔ２以降、エンジン１の温度は、閾値Ｔｅを下回った状態となる。

外部充電が終了した後の時刻ｔ３において車両１００のイグニッションスイッチがオンされると（ＩＧ−ＯＮ）、車両制御装置３０は、エンジン１の温度が、閾値Ｔｅを下回っているので、エンジン１を強制駆動するとともに、その後の時刻ｔ４から車両走行が開始されても、エンジン１が駆動された状態での車両走行制御、例えば、ＣＳモードでの車両走行制御を行う。この場合、外部充電によってＳＯＣがＣＳモード閾値よりも高くても、ＣＤモードでの車両走行制御を行うことができず、燃費が悪化してしまう。

このように、本実施例の電池システムは、外部充電後の車両走行が、主に第２ＭＧ３の駆動力のみで車両１００を走行させてバッテリ６のＳＯＣが所定値に低下するまでバッテリ６の電力を積極的に使用するＣＤモードとなるように、エンジン１の強制駆動が行われる温度閾値よりも高い温度に昇温させ、かつ外部充電後の車両走行において必要なバッテリ６の出力に応じた電池温度まで昇温させる外部充電系電池システムを備えている。

そして、外部充電系電池システムでは、２つのバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４への電力供給に対して共通する１つの充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２が動作し、かつバッテリ６の外部充電制御とバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４への電力供給制御を含む温度調節制御とが１つの充電制御装置３３によって遂行される。

このため、外部充電時に動作する充電ＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御装置（コントローラ）の数が最小限に抑えられるので、例えば、外部充電時に充電ＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御装置を動作させるために必要な消費電力を低減することができる。また、充電ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換時の電力損失が、２つのバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４それぞれにＤＣ／ＤＣコンバータを設ける場合に比べて低減され、外部電源ＥＰからバッテリ６へ供給される電力量を電力損失分、増やすことができる。

したがって、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御装置を動作させるための消費電力損失と、外部充電時の電圧変換時の電力損失とが低減でき、外部電力をバッテリに充電させつつ、外部電力を使用して２つのバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４を動作させてバッテリ６及びエンジン１を昇温させるために必要な外部電力量（外部充電コスト）を抑制させることができる。

また、本実施例の電池システムは、充電器１０が、バッテリ６とシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇとの間に接続されており、外部充電系の各機器が充放電系と独立したシステム構成となっている。このため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフ状態であって充放電系のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１及びバッテリ制御装置３２が起動されていない状態で、外部充電制御及び温度調節制御を行うことができる。

したがって、充電器１０及び充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２を含む外部充電系のみを起動して外部充電及びエンジン等の温度調節を行うことができる。バッテリ６から第２ＭＧ３に電力を供給する充放電系の消費電力を抑制でき、外部充電コストを抑制することができる。

特に、外部電源ＥＰの電力をバッテリ６に充電する外部充電は、充電時間が短時間かつ低コストで行うことが好ましい。本実施例の電池システムは、外部充電を短時間で行う点を考慮して、バッテリ６に外部電力を充電するのと同時並行で、外部電源から供給される外部電力の一部を使用して２つのバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４を動作させてバッテリ６及びエンジン１を昇温させることができる。

上述したように、２つのバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４によって消費される電力分、バッテリ６に充電される電力量が低くなるものの、外部充電時に動作する充電ＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御装置の数が最小限に抑えられるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御装置を動作させるための消費電力損失と、外部充電時の電圧変換時の電力損失とが低減される分、充電期間中により多くの外部電力をバッテリ６に充電させることができる。このため、外部充電コストを抑制することができる。

なお、外部電源ＥＰが商用電源（ＡＣ１００，ＡＣ２００）などの低電圧系である場合、外部充電系は、充放電系よりも低電圧の電池システムとなるため、外部充電系の充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、充放電系のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１よりも、入力電圧に対する出力電圧の電圧変換比を低くなる。例えば、バッテリ６に蓄えられた高電圧の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２０１で降圧してバッテリヒータ３０３及びエンジンヒータ３０４に出力する場合に比べ、電圧変換時の電力損失が低減される。

また、外部充電系の充電制御装置３３や充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、補機バッテリ６ａから供給される電力、又は外部電源ＥＰから供給される電力によって駆動することができる。外部電源ＥＰから供給される電力によって駆動される場合、外部充電時に動作する充電ＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御装置の数が最小限に抑えられるので、外部充電コストを抑制することができる。

一方、補機バッテリ６ａから供給される電力によって駆動される場合であっても、外部充電コストを抑制することができる。つまり、補機バッテリ６ａは、上述のように外部充電されるバッテリ６の電力を用いて充電されるので、補機バッテリ６ａからの電力によって駆動する充電制御装置３３や充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２の消費電力量は、バッテリ６の消費電力量となる。したがって、補機バッテリ６ａで消費される電力が低減されれば、車両走行で使用される電力をバッテリ６により多く充電できることになり、補機バッテリ６ａからの電力によって駆動する充電制御装置３３や充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２が最小限に抑えられているので、外部充電コストを抑制することができる。

次に、エンジン１の温度調節制御における目標温度の設定処理について詳細に説明する。図６の例で示したように、ＣＤモードでの車両走行中、エンジン１は、駆動していない状態で走行風に晒されるので、時間が経過するにつれてエンジン１の温度は低下する。したがって、車両走行中の走行風よってエンジン１の温度が閾値Ｔｅよりも低くなると、エンジン１が強制駆動されてしまい、ＣＤモードでの車両走行を維持することができない。

そこで、本実施例では、外部充電後の車両走行中の温度低下を考慮して、外部電源による充電終了後のＣＤモードでの車両走行において、車両走行が終了するまでにエンジン１の温度がエンジン１を強制駆動させる閾値Ｔｅを下回らないように、加熱目標温度Ｄを設定する。

図８は、車両１００の車速とエンジン１の加熱目標温度Ｄとの関係を示す図である。車両走行中のエンジン１の温度低下は、車速に応じた走行風によって異なる。本実施例では、エンジン１の加熱目標温度Ｄを、車速に応じた温度低下量に基づいて設定する。

例えば、外部電源による充電終了後のＣＤモードでの車両走行は、外部電源による充電終了後のバッテリ６のＳＯＣが、ＣＳモード閾値に低下するまで継続することができる。このため、外部電源による充電終了後のバッテリ６のＳＯＣとＣＳモード閾値のＳＯＣとのＳＯＣ差に基づく電力を使用したＣＤモードでの車両走行が可能となる。そこで、外部電源による充電終了後の充電量に対応するＣＤモードでの車両走行が持続可能な走行距離（ＣＤモード走行距離）に対し、車速に応じた温度低下量を予め把握しておけば、図８に示すような車両車速と加熱目標温度との関係を規定することができる。

図８に示すように、車両速度が高くなるにつれて加熱目標温度が高く設定され、車速が低くなるにつれて、加熱目標温度Ｄが低く設定される。言い換えれば、加熱目標温度Ｄは、車両速度が高くなるほど大きく低下する温度分を加算して大きな値に設定される。なお、車速に応じた温度低下量は、予め実験等で求めておくことができ、エンジン１が強制駆動される閾値Ｔｅに車速に応じた温度低下量を加算した値を、加熱目標温度Ｄとして図８の例のように予め規定することができる。

車両１００の速度に応じた加熱目標値Ｄは、例えば、ＣＤモードでの車両走行制御において予め設定されている車両１００の最高速度に応じて設定することができる。つまり、外部電源による充電終了後の充電量に対応するＣＤモードでの車両走行が持続可能な走行距離に対し、最高速度で車両走行を継続した場合のエンジン１の温度低下量を考慮して、加熱目標温度Ｄを設定することで、車両走行中にエンジン１が強制駆動されないようにすることができる。

なお、加熱目標温度Ｄは、外気温の最低気温によって異なるように設定される。車両走行中の外気温が低い場合、車速に応じた温度低下量がより大きくなるためである。図８の例では、外気温の最低気温毎に、車速と加熱目標温度との対応関係が規定されている。

図９は、ＣＤモードの車両走行制御における最高車速と最低気温とに応じたエンジンの目標温度設定処理を含むエンジン１の温度調節制御の処理フローを示すフローチャートである。図９の例は、図５Ｂに示したエンジン１の温度調節処理に対応している。

図９に示すように、充電制御装置３３は、外気温センサ３０２から車両１００の外気温Ｔ１を取得する（Ｓ３０１１）。取得された外気温Ｔ１は、メモリ３３ａに記憶される。また、充電制御装置３３は、温度センサ２３からエンジン１のエンジン温度（エンジン冷却液の温度）Ｔ３を取得する（Ｓ３０１）。

充電制御装置３３は、エンジン温度Ｔ３が所定の温度Ａ（例えば、閾値Ｔｅ）よりも低いか否かを判別し（Ｓ３０２）、エンジン温度Ｔ３が温度Ａよりも低い場合、エンジン１の加熱目標温度Ｄを設定する。充電制御装置３３は、メモリ３３ａに記憶されているＣＤモードでの車両走行制御において予め設定されている車両１００の最高速度Ｂ、最低気温Ｃを入力パラメータとして（Ｓ３０１２，Ｓ３０１３）、メモリ３３ａに記憶されている図８で示した外気温の最低気温毎の車速と加熱目標温度との対応関係から、加熱目標温度Ｄを算出する（Ｓ３０１４）。

ここで、最低気温Ｃは、例えば、車両１００が走行する地域や国に応じて予め設定された最低気温を用いることができる。また、外気温センサ３０２で取得された外気温Ｔ１の情報から算出される最低気温（例えば、直近の数日間で最も低い外気温や、直近の数日間の各最低気温の平均値など）を用いることができる。これらの各情報は、メモリ３３ａに記憶しておくことができる。

充電制御装置３３は、スイッチＲｈ２をオフからオンに切り換えて充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とエンジンヒータ３０４を接続し、エンジンヒータ３０４をオンにする（Ｓ３０３）。充電制御装置３３は、算出された加熱目標温度Ｄを設定値としてエンジンヒータ３０４への電力供給を開始してエンジン１の温度調節制御を行う。

充電制御装置３３は、エンジン温度Ｔ３が目標温度Ｄよりも高いか否かを判別し（Ｓ３０４）、エンジン温度Ｔ３が目標温度Ｄよりも高い場合、スイッチＲｈ２をオンからオフに切り換えて充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とエンジンヒータ３０４との接続を遮断し、エンジンヒータ３０４をオフにする（Ｓ３０５）。

なお、ステップＳ３０２において、エンジンヒータ１によるエンジン１の温度調節を行う基準となる温度Ａに、加熱目標温度Ｄを用いることができる。この場合、ステップＳ３０１２からＳ３０１４の処理は、ステップＳ３０１とステップＳ３０２との間に行うことができる。また、図９の示した例においても、充電制御装置３３は、外部充電制御が終了するまでの間、図９に示したステップＳ３０１１、Ｓ３０１，Ｓ３０２、Ｓ３０１２からＳ３０１４、Ｓ３０３〜Ｓ３０５の各ステップを繰り返し行うことができる（図４のステップＳ１０５のＮＯ）。そして、外部充電制御の終了に伴って、エンジンヒータ３０４の温度調節制御（充電ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２を介した電力供給制御）を終了する（図４のステップＳ１０５のＹＥＳ）。

図１０は、エンジン１の加熱目標温度Ｄと外部充電後の車両走行におけるエンジン温度の推移を示した図である。図１０に示すように、外部充電後のＣＤモードでの車両走行開始時に、車両走行中の温度低下を考慮した加熱目標値Ｄにエンジン１が温度調節されているので、外部充電後のＳＯＣに応じたＣＤモードでの車両走行中に、強制駆動される閾値Ｔｅまでエンジン１の温度が低下することなく、エンジン１が強制駆動されずにＣＤモードでの車両走行を継続することができる。

図１１は、車両１００の過去の車両走行履歴から算出される平均速度と用いてエンジン１の加熱目標温度Ｄを設定する場合の処理を示すフローチャートである。図９の例では、ＣＤモードでの車両走行制御において予め設定されている車両１００の最高速度Ｂを用いて、車両走行時の温度低下量を考慮した加熱目標温度Ｄを設定しているが、車両１００の車両走行履歴から算出される車両走行の実測値から、加熱目標温度Ｄを設定することができる。

図１１に示すように、充電制御装置３３は、メモリ３３ａに記憶されている過去の走行履歴から算出された車両１００の平均速度Ｂ１、外気温センサ３０２で取得された外気温Ｔ１の情報から算出される最低気温Ｃｎ（例えば、直近の数日間で最も低い外気温や、直近の数日間の各最低気温の平均値など）を入力パラメータとして（Ｓ３０１２ａ，Ｓ３０１３）、メモリ３３ａに記憶されている図８で示した外気温の最低気温毎の車速と加熱目標温度との対応関係から、加熱目標温度Ｄを算出する（Ｓ３０１４ａ）。

このように、外部充電後の車両走行中の温度低下を考慮して、外部電源による充電終了後のＣＤモードでの車両走行において、車両走行が終了するまでにエンジン１の温度がエンジン１を強制駆動させる閾値Ｔｅを下回らないように、加熱目標温度Ｄを設定するので、車両走行中のエンジンの強制駆動を抑制でき、燃費を向上させることができる。また、エンジン１の温度低下量を予測して加熱目標温度を設定するので、エンジンヒータ３０４への電力供給を、車両走行中のエンジン１の強制駆動を抑制するための加熱目標温度に合わせて最低限に抑えることができる。

また、エンジン１の加熱目標温度Ｄは、車両の走行履歴や外気温センサ３０２によって検出された実測値に基づいて、エンジン１の加熱目標温度Ｄを設定することで、外部充電後の車両走行中のエンジン１の強制駆動を抑制できる加熱目標温度Ｄを精度良く設定することができる。精度良く加熱目標温度Ｄを設定することで、エンジン１の昇温に使用される電力を低減することができ、外部充電コストを抑制できる。

１：エンジン、２：ＭＧ１、３：ＭＧ２、４：動力分配機構、５：トランスミッション、６：バッテリ、６ａ：補機バッテリ、７：車輪、８：ディファレンシャルギア、９：インバータ、１０：充電器、１１：インレット、２０：監視ユニット、２１：電流センサ、２２，２３：温度センサ、３０：車両制御装置、３１：エンジン制御装置、３２：バッテリ制御装置、３３：充電制御装置、６１：単電池、２０１，２０２：充電ＤＣ／ＤＣコンバータ、３０１：ヒータ制御装置、３０２：外気温センサ、３０３：バッテリヒータ、３０４：エンジンヒータ

Claims (5)

1. エンジンと、車両の走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給するバッテリとを備え、外部電源から供給される電力を前記バッテリに充電可能なハイブリッド車両の蓄電システムであって、
   前記エンジンを昇温させるエンジンヒータと、
   前記バッテリを昇温させるバッテリヒータと、
   入力される電力を電圧変換して前記エンジンヒータ及び前記バッテリヒータそれぞれに出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記外部電源に接続され、前記外部電源から供給される電力を前記バッテリに出力すると共に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する充電器と、
   前記外部電源から供給される電力を前記バッテリに充電させる外部充電制御と、前記外部充電制御が終了するまでの間に、前記外部電源から供給される電力を前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記エンジンヒータ及び前記バッテリヒータに供給し、前記エンジン及び前記バッテリを昇温させる温度調節制御と、を行うコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記外部電源による充電終了後の車両走行において、車両走行が終了するまでに前記エンジンの温度が前記エンジンを強制駆動させる所定の閾値を下回らないように、車両走行時の車速に応じて予め規定された前記エンジンの温度低下量に基づいて目標温度を設定することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記ハイブリッド車両は、車両走行による電力消費に伴って前記バッテリのＳＯＣを低下させながら前記ＳＯＣが所定値となるまで前記バッテリの充放電を行い、主に前記走行用モータを用いて走行させる第１走行モード及び、所定の目標値を前記バッテリのＳＯＣ制御中心として前記バッテリの充放電を行いながら前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行させる第２走行モードでの車両走行が可能であり、
   前記コントローラは、前記第１走行モードにおいて予め規定された最高車速に対する温度低下量に基づいて前記目標温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記コントローラは、過去の車両走行履歴から算出される平均車速に応じた温度低下量に基づいて前記目標温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
4. 前記コントローラは、前記温度低下量と、予め設定された最低気温の推定値又は温度センサによって検出された最低気温の実測値とに基づいて、前記目標温度を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
5. 前記バッテリから供給される電力を電圧変換して前記走行用モータに接続されるインバータに出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記走行用モータに電力を供給する前記バッテリの充放電制御を行う第２コントローラと、をさらに有し、
   前記充電器は、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータと前記バッテリとの接続を許容するシステムメインリレーと、前記バッテリとの間に接続され、
   前記コントローラは、前記システムメインリレーがオフ状態であって前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２コントローラが起動されていない状態で、前記外部充電制御及び前記温度調節制御を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電システム。
   

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