JP6493335B2 - 自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車に関する。
従来、この種の自動車としては、走行用のモータジェネレータに電力を供給するメインバッテリと、補機負荷に電力を供給する補機バッテリと、太陽光を用いて発電するソーラー充電ユニットと、ソーラー充電ユニットで発電した電力を蓄電する補助電池(ソーラーバッテリ)と、補助電池からの電力を降圧して補機バッテリに供給する降圧DCDC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)。この自動車では、車両のシステム始動時に、補助電池から補機バッテリに、システム始動に必要な電力が供給されるように降圧DCDCを制御する。これにより、車両のシステム始動性を向上させている。
特開2015−201995号公報
上述の自動車において、ある程度の期間に亘って屋内の駐車場に駐車されているなど、ある程度の期間に亘ってソーラー充電ユニットによる発電が十分に行なわれないときには、補助電池の自然放電により、補助電池の電圧がある程度低下し、過放電に至る可能性がある。
本発明の自動車は、ソーラー充電装置からの電力を蓄電するバッテリの保護を図ることを主目的とする。
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動車は、
走行用のモータと第1電力ラインを介して接続された第1バッテリと、
前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリと、
前記第1電力ラインの電力を降圧して前記第2バッテリが接続された第2電力ラインに供給する第1コンバータと、
第3バッテリと、
太陽光を用いて発電すると共に該発電した電力を前記第3バッテリに供給するソーラー充電装置と、
前記第2電力ラインと前記第3バッテリが接続された第3電力ラインとの間で電圧の変更を伴って電力をやりとりする第2コンバータと、
を備える自動車であって、
前記第2バッテリの電圧が所定電圧以上のときには、前記第1電力ライン側の電力を用いた前記第3バッテリの充電である救済充電を許可する制御装置、
を備えることを要旨とする。
この本発明の自動車では、第2バッテリの電圧が所定電圧以上のときには、第1電力ライン側の電力を用いた第3バッテリの充電である救済充電を許可する。ここで、「救済充電」は、第1コンバータおよび第2コンバータの駆動により、第1電力ライン側の電力を第1コンバータ,第2電力ライン,第2コンバータ,第3電力ラインを介して第3バッテリに供給して第3バッテリを充電することをいう。したがって、救済充電の許可に応じて救済充電を行なうから、第3バッテリの電圧の過度の低下を抑制することができ、第3バッテリの保護を図ることができる。しかも、第2バッテリの電圧が所定電圧以上のときに、救済充電を許可するから、第2バッテリの電圧の過度の低下も抑制することができ、第2バッテリの保護も図ることができる。
こうした本発明の自動車において、前記制御装置は、前記救済充電を許可していて、且つ、前記第3バッテリの電圧と蓄電割合とのうちの少なくとも1つに基づいて前記救済充電の実行が要求されていると判定したときには、前記第1電力ラインの電力が前記第2電力ラインに供給されるように前記第1コンバータを制御すると共に前記第2電力ラインの電力が前記第3電力ラインに供給されるように前記第2コンバータを制御する、ものとしてもよい。こうすれば、救済充電を許可していて且つ救済充電の実行が要求されているときに、第1コンバータおよび第2コンバータを駆動して救済充電を行なうことができる。
また、本発明の自動車において、前記第3バッテリは、ニッケル水素二次電池として構成されている、ものとしてもよい。ニッケル水素二次電池は、リチウムイオン二次電池などに比して自然放電により電圧や蓄電割合が低下しやすいことから、救済充電を行なうことの意義がより大きい。
本発明の自動車において、前記救済充電における前記第1電力ライン側の電力は、前記第1バッテリの電力を含む電力であり、前記制御装置は、前記第2バッテリの電圧が前記所定電圧以上で、且つ、前記第1バッテリの電圧と蓄電割合と許容出力電力とのうちの少なくとも1つに基づいて前記第1バッテリの電力を用いた前記救済充電が可能であると判定したときには、前記救済充電を許可する、ものとしてもよい。こうすれば、少なくとも第1バッテリの電力を用いて救済充電を行なうことができる。
また、本発明の自動車において、燃料タンクからの燃料を用いて動力を出力するエンジンと、前記第1電力ラインに接続されると共に前記エンジンからの動力を用いて発電する発電機と、を備え、前記救済充電における前記第1電力ライン側の電力は、前記発電機の発電電力を含む電力であり、前記制御装置は、前記第2バッテリの電圧が前記所定電圧以上で、且つ、前記燃料タンク内の燃料の残量が所定残量以上のときには、前記救済充電を許可する、ものとしてもよい。こうすれば、少なくとも発電機による発電電力を用いて救済充電を行なうことができる。
さらに、本発明の自動車において、外部電源からの電力を用いて前記第1電力ラインを介して前記第1バッテリを充電する充電器を備え、前記救済充電における前記第1電力ライン側の電力は、前記充電器からの電力を含む電力であり、前記制御装置は、前記第2バッテリの電圧が前記所定電圧以上で、且つ、前記外部電源と前記充電器とが接続されているときに、前記救済充電を許可する、ものとしてもよい。こうすれば、少なくとも外部電源(充電器)の電力を用いて救済充電を行なうことができる。
本発明の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。 実施例のソーラーECU68により実行される救済充電ルーチンの一例を示す説明図である。 実施例のHVECU70により実行される救済充電許可フラグ設定ルーチンの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車20Bの構成の概略を示す構成図である。 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。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車320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。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、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、メインバッテリ50と、補機バッテリ56と、メインDC/DCコンバータ58と、ソーラーシステム60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、燃料タンク25からの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。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によって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,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、例えば、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,燃料タンク25に取り付けられた燃料計25aからの燃料残量Qoilなどが入力ポートから入力されている。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサからのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、エンジン22のクランクシャフト26が接続されている。したがって、モータMG1,エンジン22,駆動軸36は、プラネタリギヤ30の共線図においてこの順に並ぶように、プラネタリギヤ30の3つの回転要素としてのサンギヤ,キャリヤ,リングギヤに接続されていると言える。
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2に接続されると共に第1電力ライン54aを介してメインバッテリ50に接続されている。モータMG1,MG2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41,42の図示しない複数の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,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MG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの回転位置θm1,θm2などが入力ポートを介して入力されている。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数の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。モータECU40は、回転位置検出センサからのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算している。
メインバッテリ50は、例えば定格電圧が250Vや300V,350V程度のリチウムイオン二次電池として構成されており、第1電力ライン54aを介してインバータ41,42と接続されている。このメインバッテリ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によって管理されている。
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,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、メインバッテリ50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。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、メインバッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからのメインバッテリ50の電圧Vmbやメインバッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからのメインバッテリ50の電流Imb,メインバッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tmbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサ51bからのメインバッテリ50の電流Imbの積算値に基づいてメインバッテリ50の蓄電割合SOCmbを演算したり、演算した蓄電割合SOCmbと温度センサ51cからのメインバッテリ50の温度Tmbとに基づいてメインバッテリ50の入出力制限Winmb,Woutmbを演算したりしている。なお、蓄電割合SOCは、メインバッテリ50の全容量に対するメインバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。入出力制限Winmb,Woutmbは、メインバッテリ50を充放電してもよい許容入出力電力である。
補機バッテリ56は、例えば定格電圧が12V程度の鉛蓄電池として構成されており、図示しない補機と共に第2電力ライン54bに接続されている。メインDC/DCコンバータ58は、第1電力ライン54aと第2電力ライン54bとに接続されており、HVECU70によって制御されることにより、第1電力ライン54aの電力を降圧して第2電力ライン54bに供給する。
ソーラーシステム60は、補助バッテリ(ソーラーバッテリ)61と、ソーラー充電装置62と、昇圧DC/DCコンバータ65と、昇降圧DC/DCコンバータ66と、ソーラー電子制御ユニット(以下、「ソーラーECU」という)68と、を備える。
補助バッテリ61は、例えば定格電圧が20V程度のニッケル水素二次電池として構成されており、第3電力ライン54cに接続されている。ソーラー充電装置62は、ソーラーパネル63と、ソーラーDC/DCコンバータ64と、を備える。ソーラーパネル63は、車両の屋根部に設置され、太陽光を用いて発電する。DC/DCコンバータ64は、ソーラーECU68によって制御されることにより、ソーラーパネル63で発電された電力を電圧の変更を伴って補助バッテリ61に供給する。
昇圧DC/DCコンバータ65は、第3電力ライン54cと第1電力ライン54aとに接続され、ソーラーECU68によって制御されることにより、第3電力ライン54cの電力を昇圧して第1電力ライン54aに供給する。昇降圧DC/DCコンバータ66は、第3電力ライン54cと第2電力ライン54bとに接続され、ソーラーECU68によって制御されることにより、第3電力ライン54cの電力を降圧して第2電力ライン54bに供給したり、第2電力ライン54bの電力を昇圧して第3電力ライン54cに供給したりする。
ソーラーECU68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,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。ソーラーECU68には、各種センサからの信号、例えば、補助バッテリ61の端子間に設置された電圧センサ61aからの補助バッテリ61の電圧Vsbや、補助バッテリ61の出力端子に取り付けられた電流センサ61bからの補助バッテリ61の電流Isbなどが入力ポートを介して入力されている。ソーラーECU68からは、ソーラーDC/DCコンバータ64への制御信号や昇圧DC/DCコンバータ65への制御信号,昇降圧DC/DCコンバータ66への制御信号が出力ポートを介して出力されている。ソーラーECU68は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。ソーラーECU68は、電流センサ61bからの補助バッテリ61の電流Isbの積算値に基づいて、補助電池61の蓄電割合SOCsbを演算している。蓄電割合SOCsbは、メインバッテリ50の全容量に対するメインバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。
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,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。HVECU70に入力される信号としては、例えば、補機バッテリ56の端子間に設置された電圧センサ56aからの補機バッテリ56の電圧Vhbや、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。HVECU70からは、メインDC/DCコンバータ58への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転を伴わずに走行する電動走行(EV走行)モードやエンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行(HV走行)モードで走行する。
EV走行モードでは、基本的には、以下のように走行する。HVECU70は、まず、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に要求される)要求トルクTd*を設定する。続いて、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共にメインバッテリ50の入出力制限Winmb,Woutmbの範囲内で要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。モータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
HV走行モードでは、基本的には、以下のように走行する。HVECU70は、まず、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に要求される)要求トルクTd*を設定すると共に、設定した要求トルクTd*に駆動軸36の回転数Nd(モータMG2の回転数Nm2)を乗じて走行に要求される要求パワーPd*を設定する。続いて、メインバッテリ50の蓄電割合SOCmbに基づく充放電要求パワーPb*(メインバッテリ50から放電するときが正の値)を減じて車両に要求される(エンジン22に要求される)要求パワーPe*を設定する。そして、エンジン22から要求パワーPe*が出力されると共にメインバッテリ50の入出力制限Winmb,Woutmbの範囲内で要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるように、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。そして、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。エンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*および目標トルクTe*で運転されるようにエンジン22の吸入空気量制御,燃料噴射制御,点火制御などを行なう。モータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
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、補助バッテリ61の救済充電について説明する。ここで、補助バッテリ61の救済充電は、第1電力ライン54a側の電力(メインバッテリ50の電力やエンジン22からの動力を用いたモータMG1の発電電力)を用いて補助バッテリ61を充電することをいう。図2は、実施例のソーラーECU68により実行される救済充電ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、トリップ中(イグニッションスイッチ80がオンされてからオフされるまでの間)に繰り返し実行される。
救済充電ルーチンが実行されると、ソーラーECU68は、まず、補助バッテリ61の電圧Vsbや蓄電割合SOCsb,救済充電許可フラグFchenなどのデータを入力する(ステップS100)。ここで、補助バッテリ61の電圧Vsbは、電圧センサ61aにより検出されたものを入力するものとした。補助バッテリ61の蓄電割合SOCsbは、電流センサ61bからの補助バッテリ61の電流Isbに基づいて演算されたものを入力するものとした。救済充電許可フラグFchenは、HVECU70による後述の救済充電許可フラグ設定ルーチンにより、補助バッテリ61の救済充電を許可するときには値1が設定され、補助バッテリ61の救済充電を許可しないときには値0が設定されたものを通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、救済充電実行済フラグFchcwの値を調べる(ステップS110)。ここで、救済充電実行済フラグFchcwは、今回のトリップで補助バッテリ61の救済充電を実行済であるか否かを示すフラグである。この救済充電実行済フラグFchcwには、イグニッションスイッチ80がオンされたときに初期値としての値0が設定され、補助バッテリ61の救済充電が実行済になったときに後述のステップS200の処理により値1が設定される。
ステップS110で救済充電実行済フラグFchcwが値0のときには、今回のトリップで補助バッテリ61の救済充電を実行済でないと判断し、救済充電時間カウンタCchを閾値Cchrefと比較する(ステップS120)。ここで、救済充電時間カウンタCchは、補助バッテリ61の救済充電の実行時間を意味するカウンタである。この救済充電時間カウンタCchには、イグニッションスイッチ80がオンされたときに初期値としての値0が設定され、補助バッテリ61の救済充電の実行時に後述のステップS170の処理により値1ずつカウントアップされる。閾値Cchrefは、補助バッテリ61の救済充電の許容時間であり、例えば、50分や60分,70分などに相当する値を用いることができる。
ステップS120で救済充電時間カウンタCchが閾値Cchref以下のときには、補助バッテリ61の救済充電の実行時間が許容時間以下である(値0の場合を含む)と判断し、救済充電許可フラグFchenの値を調べる(ステップS130)。そして、救済充電許可フラグFchenが値1のときには、補助バッテリ61の救済充電が許可されていると判断し、補助バッテリ61の電圧Vsbを閾値Vsbrefと比較すると共に(ステップS140)、補助バッテリ61の蓄電割合SOCsbを閾値SOCsbrefと比較する(ステップS150)。
ここで、閾値Vsbrefおよび閾値SOCsbrefは、補助バッテリ61の救済充電が要求されているか否かを判定するのに用いられる閾値である。閾値Vsbrefは、補助バッテリ61の定格電圧よりもある程度低い値などを用いることができる。閾値SOCsbrefは、補助バッテリ61の許容下限割合よりもある程度高い値などを用いることができる。補助バッテリ61の電圧Vsbが閾値Vsb未満のときや補助バッテリ61の蓄電割合SOCsbが閾値SOCsbref未満のときには、ある程度の期間に亘って屋内の駐車場に駐車されているなど、ある程度の期間に亘ってソーラー充電装置62により発電が十分に行なわれていないために、ソーラー充電装置62から補助バッテリ61に十分な電力が供給されていない(補助バッテリ61が十分に充電されていない)と考えられる。しかも、補助バッテリ61は、ニッケル水素二次電池として構成されるものとしたから、リチウムイオン二次電池として構成される場合に比して、自然放電により電圧Vsbや蓄電割合SOCsbが低下しやすい。実施例では、これらを踏まえて、補助バッテリ61の電圧Vsbおよび蓄電割合SOCsbを用いて補助バッテリ61の救済充電が要求されているか否かを判定するものとした。
ステップS140,S150で、補助バッテリ61の電圧Vsbが閾値Vsbref未満のときや補助バッテリ61の蓄電割合SOCsbが閾値SOCsbref未満のときには、補助バッテリ61の救済充電が要求されていると判断し、補助バッテリ61の救済充電の実行判定を行ない(ステップS160)、救済充電時間カウンタCchを値1だけカウントアップして(ステップS170)、本ルーチンを終了する。
補助バッテリ61の救済充電の実行判定を行なうと、救済充電の実行指令をHVECU70に送信すると共に、第2電力ライン54bの電力が第3電力ライン54cに供給されるように昇降圧DC/DCコンバータ66を制御する。HVECU70は、救済充電の実行指令を受信すると、第1電力ライン54aの電力が第2電力ライン54bに供給されるようにメインDC/DCコンバータ58を制御する。こうしたメインDC/DCコンバータ58および昇降圧DC/DCコンバータ66の制御により、第1電力ライン54a側の電力(メインバッテリ50の電力やモータMG1の発電電力)をメインDC/DCコンバータ58,第2電力ライン54b,昇降圧DC/DCコンバータ66,第3電力ライン54cを介して補助バッテリ61に供給して、補助バッテリ61の救済充電を行なうことができる。
ステップS130で救済充電許可フラグFchenが値0のときには、補助バッテリ61の救済充電が許可されていないと判断し、補助バッテリ61の救済充電の実行中か否かを判定する(ステップS180)。また、ステップS130で救済充電許可フラグFchenが値1のときでも、ステップS140,S150で、補助バッテリ61の電圧Vsbが閾値Vsbref以上で且つ補助バッテリ61の蓄電割合SOCsbが閾値SOCsbref以上のときには、補助バッテリ61の救済充電が要求されていないと判断し、補助バッテリ61の救済充電の実行中か否かを判定する(ステップS180)。
ステップS180で補助バッテリ61の救済充電の実行中でないと判定されたときには、そのまま本ルーチンを終了する。
ステップS180で補助バッテリ61の救済充電の実行中であると判定されたときには、補助バッテリ61の救済充電の終了判定を行ない(ステップS190)、救済充電実行済フラグFchcwに値1を設定して(ステップS200)、本ルーチンを終了する。補助バッテリ61の救済充電の終了判定を行なうと、救済充電の終了指令をHVECU70に送信すると共に昇降圧DC/DCコンバータ66を駆動停止する。HVECU70は、救済充電の中止指令を受信すると、補機バッテリ56の電圧Vhb(第2電力ライン54bの電圧)や第2電力ライン54bに接続された図示しない補機の消費電力などに基づいて、第1電力ライン54aから第2電力ライン54bに電力が供給されるようにメインDC/DCコンバータ58を制御したり、メインDC/DCコンバータ58を駆動停止したりする。
ステップS120で救済充電時間カウンタCchが閾値Cchrefよりも大きいときには、補助バッテリ61の救済充電の実行時間が許容時間を超えていると判断し、補助バッテリ61の救済充電の終了判定を行ない(ステップS190)、救済充電実行済フラグFchcwに値1を設定して(ステップS200)、本ルーチンを終了する。
こうして救済充電実行済フラグFchcwに値1を設定すると、今回のトリップでの次回以降の本ルーチンの実行時には、ステップS110で救済充電実行済フラグFchcwが値1であると判定され、今回のトリップで補助バッテリ61の救済充電を実行済であると判断し、そのまま本ルーチンを終了する。
次に、図2の救済充電ルーチンで用いる救済充電許可フラグFchenを設定する処理について説明する。図3は、実施例のHVECU70により実行される救済充電許可フラグ設定ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、トリップ中に繰り返し実行される。
救済充電許可フラグ設定ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、燃料残量Qoilや補機バッテリ56の電圧Vhb,メインバッテリ50の電圧Vmbや蓄電割合SOCmb,出力制限Woutmb,メインDC/DC正常フラグFmdc,エンジン正常フラグFegなどのデータを入力する(ステップS300)。
ここで、燃料残量Qoilは、燃料計25aにより検出されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。補機バッテリ56の電圧Vhbは、電圧センサ56aにより検出されたものを入力するものとした。メインバッテリ50の電圧Vmbは、電圧センサ51a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。メインバッテリ50の蓄電割合SOCmbは、電流センサ51bからのメインバッテリ50の電流Imbに基づいて演算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。メインバッテリ50の出力制限Woutmbは、メインバッテリ50の蓄電割合SOCmbと温度センサ51cからの温度Tmbとに基づいて演算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。
メインDC/DC正常フラグFmdcは、HVECU70により、メインDC/DCコンバータ58が正常であるときには値1が設定され、メインDC/DCコンバータ58が正常でない(異常である)ときには値0が設定されたものを入力するものとした。なお、メインDC/DCコンバータ58が正常でないときとしては、メインDC/DCコンバータ58の温度が許容温度を超えているときなどを挙げることができる。エンジン正常フラグFegは、エンジンECU24により、エンジン22が正常であるときには値1が設定され、エンジン22が正常でない(異常である)ときには値0が設定されたものを通信により入力するものとした。なお、エンジン22が正常でないときとしては、エンジン22の温度が許容温度を超えているときなどを挙げることができる。
こうしてデータを入力すると、入力した補機バッテリ56の電圧Vhbを閾値Vhbrefと比較する(ステップS310)。ここで、閾値Vhbrefは補機バッテリ56の電圧Vhbが正常範囲内であるか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、補機バッテリ56の定格電圧よりも数V程度低い値などを用いることができる。補機バッテリ56の電圧Vhbが閾値Vhbref未満のときには、補機バッテリ56の電圧Vhbが正常範囲内でないと判断し、救済充電許可フラグFchenに値0を設定して(ステップS390)、本ルーチンを終了する。
ステップS310で補機バッテリ56の電圧Vhbが閾値Vhbref以上のときには、補機バッテリ56の電圧Vhbが正常範囲内であると判断し、メインDC/DC正常フラグFmdcの値を調べる(ステップS320)。そして、メインDC/DC正常フラグFmdcが値0のときには、メインDC/DCコンバータ58が正常でない(異常である)と判断し、救済充電許可フラグFchenに値0を設定して(ステップS390)、本ルーチンを終了する。
ステップS320でメインDC/DC正常フラグFmdcが値1のときには、メインDC/DCコンバータ58が正常であると判断し、メインバッテリ50の電圧Vmbを閾値Vmbrefと比較し(ステップS330)、メインバッテリ50の蓄電割合SOCmbを閾値SOCmbrefと比較し(ステップS340)、メインバッテリ50の出力制限Woutmbを閾値Woutmbrefと比較する(ステップS350)。ここで、閾値Vmbrefや閾値SOCmbref,閾値Woutmbrefは、補助バッテリ61の救済充電のためのメインバッテリ50からある程度の電力の出力を許容するか否かを判定するのに用いられる閾値である。閾値Vmbrefは、メインバッテリ50の定格電圧よりもある程度低い値などを用いることができる。閾値SOCmbrefは、メインバッテリ50の許容下限割合よりもある程度高い値などを用いることができる。閾値Woutmbrefは、メインバッテリ50の定格出力よりもある程度小さい値などを用いることができる。
ステップS330〜S350で、メインバッテリ50の電圧Vmbが閾値Vmbref未満のときや、メインバッテリ50の蓄電割合SOCmbが閾値SOCmbref未満のとき,メインバッテリ50の出力制限Woutmbが閾値Woutmbref未満のときには、補助バッテリ61の救済充電のためのメインバッテリ50からある程度の電力の出力を許容しないと判断し、救済充電許可フラグFchenに値0を設定して(ステップS390)、本ルーチンを終了する。
ステップS330〜S350で、メインバッテリ50の電圧Vmbが閾値Vmbref以上で且つメインバッテリ50の蓄電割合SOCmbが閾値SOCmbref以上で且つメインバッテリ50の出力制限Woutmbが閾値Woutmbref以上のときには、補助バッテリ61の救済充電のためのメインバッテリ50からある程度の電力の出力を許容すると判断し、エンジン正常フラグFegの値を調べる(ステップS360)。そして、エンジン正常フラグFegが値0のときには、エンジン22が正常でない(異常である)と判断し、救済充電許可フラグFchenに値0を設定して(ステップS390)、本ルーチンを終了する。
ステップS360でエンジン正常フラグFegが値1のときには、エンジン22が正常であると判断し、燃料残量Qoilを閾値Qoilrefと比較する(ステップS370)。ここで、閾値Qoilrefは、モータMG1の発電によってメインバッテリ50(第1電力ライン54a)にある程度の電力量を供給可能であるか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、数リットルなどを用いることができる。
ステップS370で燃料残量Qoilが閾値Qoilref未満のときには、モータMG1の発電によってメインバッテリ50(第1電力ライン54a)にある程度の電力量を供給可能でないと判断し、救済充電許可フラグFchenに値0を設定して(ステップS390)、本ルーチンを終了する。
ステップS370で燃料残量Qoilが閾値Qoilref以上のときには、モータMG1の発電によってメインバッテリ50(第1電力ライン54a)にある程度の電力量を供給可能であると判断し、救済充電許可フラグFchenに値1を設定して(ステップS380)、本ルーチンを終了する。
このように、救済充電許可フラグFchenに値1を設定する(補助バッテリ61の救済充電を許可する)条件の1つとして、補機バッテリ56の電圧Vhbが閾値Vhbref以上である(電圧Vhbが正常範囲内である)条件を用いるから、補助バッテリ61の救済充電を行なう際に補機バッテリ56の電圧Vhbが過度に低下する(補機バッテリ56が過放電となる)のを抑制することができる。即ち、補機バッテリ56を保護しながら補助バッテリ61の救済充電を行なうことができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、救済充電許可フラグFchenが値1のときには、メインDC/DCコンバータ58および昇降圧DC/DCコンバータ66の制御により、第1電力ライン54a側の電力(メインバッテリ50の電力やエンジン22からの動力を用いたモータMG1の発電電力)をメインDC/DCコンバータ58,第2電力ライン54b,昇降圧DC/DCコンバータ66,第3電力ライン54cを介して補助バッテリ61に供給する。これにより、補助バッテリ61の救済充電を行なうことができる。しかも、救済充電許可フラグFchenに値1を設定する条件の1つとして補機バッテリ56の電圧Vhbが閾値Vhbref以上である条件を用いる。これにより、補助バッテリ61の救済充電を行なう際に補機バッテリ56の電圧Vhbが過度に低下する(補機バッテリ56が過放電となる)のを抑制することができる。即ち、補機バッテリ56を保護することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、救済充電許可フラグFchenを用いることにより、補助バッテリ61の救済充電を1回のトリップで1回だけ行なうものとした。しかし、救済充電許可フラグFchenを用いない(図2の救済充電ルーチンのステップS110,S200の処理を実行しない)ものとして、補助バッテリ61の救済充電を1回のトリップで1回だけに限定しないものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、補助バッテリ61の救済充電の終了条件として、救済充電時間カウンタCchが閾値Cchrefよりも大きくなった条件や、救済充電許可フラグFchenが値0になった条件,メインバッテリ50の電圧Vsbが閾値Vsbref以上で且つ蓄電割合SOCsbが閾値SOCsbref以上になった条件を用いるものとした。しかし、これらの条件のうちの一部だけ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、補助バッテリ61の電圧VhbやメインDC/DC正常フラグFmdc,メインバッテリ50の電圧Vmbおよび蓄電割合SOCmbおよび出力制限Woutmb,エンジン正常フラグFeg,燃料残量Qoilを用いて救済充電許可フラグFchenを設定するものとした。しかし、少なくとも補助バッテリ61の電圧Vhbを用いて救済充電許可フラグFchenを設定するものであればよい。即ち、メインDC/DC正常フラグFmdc,メインバッテリ50の電圧Vmbおよび蓄電割合SOCmbおよび出力制限Woutmb,エンジン正常フラグFeg,燃料残量Qoilのうちの少なくとも一部を用いずに救済充電許可フラグFchenを設定するものとしてもよい。例えば、モータMG1の発電電力を用いずにメインバッテリ50からの電力だけを用いて補助バッテリ61の救済充電を実行可能である(EV走行モードで補助バッテリ61の救済充電を実行可能である)ときには、エンジン正常フラグFegや燃料残量Qoilを用いずに救済充電許可フラグFchenを設定するものとしてもよい。また、メインバッテリ50からの電力を用いずにモータMG1の発電電力だけを用いて補助バッテリ61の救済充電を実行可能である(モータMG1の発電電力だけで補助バッテリ61の救済充電に必要な電力を賄える)ときには、メインバッテリ50の電圧Vmbや蓄電割合SOCmb,出力制限Woutmbを用いずに救済充電許可フラグFchenを設定す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、メインDC/DC正常フラグFmdcが値0のときやエンジン正常フラグFegが値0のとき(メインDC/DCコンバータ58やエンジン22が正常でないとき)には、救済充電許可フラグFchenに値0を設定する(補助バッテリ61の救済充電を許可しない)ものとした。しかし、メインDC/DCコンバータ58やエンジン22以外の部品やシステムが正常でないとき、例えば、昇降圧DC/DCコンバータ66が正常でないときや、ソーラーECU68とHVECU70との間の通信が正常でないときなどにも、救済充電許可フラグFchenに値0を設定す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、補助バッテリ61は、ニッケル水素二次電池として構成されるものとしたが、ニッケル水素二次電池以外の二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池などとして構成され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、エンジンECU24とモータECU40とバッテリECU52とソーラーECU68とHVECU70とを備えるものとした。しかし、エンジンECU24とモータECU40とバッテリECU52とソーラーECU68とHVECU70とのうちの少なくとも2つ(例えば、ソーラーECU68とHVECU70など)を単一の電子制御ユニットとして構成す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、メインバッテリ50や補機バッテリ56,メインDC/DCコンバータ58,ソーラーシステム60などを備えるハード構成とした。しかし、図4の変形例のハイブリッド自動車20Bに示すように、メインバッテリ50や補機バッテリ56、メインDC/DCコンバータ58,ソーラーシステム60などに加えて、外部電源からの電力を用いてメインバッテリ50を充電するのに用いられる充電器90を更に備えるハード構成としてもよい。ここで、充電器90は、第1電力ライン54aに接続されており、外部電源に接続されているときに、HVECU70によって制御されることにより、外部電源からの電力を第1電力ライン54a(メインバッテリ50)に供給する。このハード構成の場合、図2の救済充電ルーチンや図3の救済充電許可フラグ設定ルーチンを、トリップ中だけでなく、外部電源と充電器90とが接続されているときにも行なうものとしてもよい。外部電源と充電器90とが接続されているときに補助バッテリ61の救済充電を行なうときには、第1電力ライン54a側の電力として、メインバッテリ50の電力や外部電源からの電力を用いることになる。
実施例のハイブリッド自動車20では、メインバッテリ50や補機バッテリ56,メインDC/DCコンバータ58,ソーラーシステム60などを備えるものにおいて、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36にプラネタリギヤ30を介してエンジン22およびモータMG1を接続すると共に駆動軸36にモータMG2を接続するものとした。しかし、図5の変形例のハイブリッド自動車120に示すように、メインバッテリ50や補機バッテリ56,メインDC/DCコンバータ58,ソーラーシステム60などを備えるものにおいて、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に変速機130を介してモータMGを接続すると共にモータMGの回転軸にクラッチ129を介してエンジン22を接続するものとしてもよい。また、図6の変形例のハイブリッド自動車220に示すように、メインバッテリ50や補機バッテリ56,メインDC/DCコンバータ58,ソーラーシステム60などを備えるものにおいて、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に走行用のモータMG2を接続すると共にエンジン22の出力軸に発電用のモータMG1を接続するものとしてもよい。さらに、図7の変形例の電気自動車320に示すように、メインバッテリ50や補機バッテリ56,メインDC/DCコンバータ58,ソーラーシステム60などを備えるものにおいて、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に変速機60を介して走行用のモータMGを接続す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、メインバッテリ50が「第1バッテリ」に相当し、補機バッテリ56が「第2バッテリ」に相当し、メインDC/DCコンバータ58が「第1コンバータ」に相当し、補助バッテリ61が「第3バッテリ」に相当し、ソーラー充電装置62が「ソーラー充電装置」に相当し、昇降圧DC/DCコンバータ66が「第2コンバータ」に相当し、ソーラーECU68とHVECU70とが「制御装置」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、自動車の製造産業などに利用可能である。
20,20B,120,220 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)、25 燃料タンク、25a 燃料計、26 クランクシャフト、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54a 第1電力ライン、54b 第2電力ライン、54c 第3電力ライン、56 補機バッテリ、56a 電圧センサ、58 メインDC/DCコンバータ、60 ソーラーシステム、61 補助バッテリ、61a 電圧センサ、61b 電流センサ、62 ソーラー充電装置、63 ソーラーパネル、64 ソーラーDC/DCコンバータ、65 昇圧DC/DCコンバータ、66 昇降圧DC/DCコンバータ、68 ソーラー用電子制御ユニット(ソーラーECU)、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、90 充電器、129 クラッチ、130 変速機、320 電気自動車、MG,MG1,MG2 モータ。

Claims (6)

  1. 走行用のモータと第1電力ラインを介して接続された第1バッテリと、
    前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリと、
    前記第1電力ラインの電力を降圧して前記第2バッテリが接続された第2電力ラインに供給する第1コンバータと、
    第3バッテリと、
    太陽光を用いて発電すると共に該発電した電力を前記第3バッテリに供給するソーラー充電装置と、
    前記第2電力ラインと前記第3バッテリが接続された第3電力ラインとの間で電圧の変更を伴って電力をやりとりする第2コンバータと、
    を備える自動車であって、
    前記第2バッテリの電圧が所定電圧以上のときには、前記第1電力ライン側の電力を用いた前記第3バッテリの充電である救済充電を許可する制御装置、
    を備える自動車。
  2. 請求項1記載の自動車であって、
    前記制御装置は、前記救済充電を許可していて、且つ、前記第3バッテリの電圧と蓄電割合とのうちの少なくとも1つに基づいて前記救済充電の実行が要求されていると判定したときには、前記第1電力ラインの電力が前記第2電力ラインに供給されるように前記第1コンバータを制御すると共に前記第2電力ラインの電力が前記第3電力ラインに供給されるように前記第2コンバータを制御する、
    自動車。
  3. 請求項1または2記載の自動車であって、
    前記第3バッテリは、ニッケル水素二次電池として構成されている、
    自動車。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1つの請求項に記載の自動車であって、
    前記救済充電における前記第1電力ライン側の電力は、前記第1バッテリの電力を含む電力であり、
    前記制御装置は、前記第2バッテリの電圧が前記所定電圧以上で、且つ、前記第1バッテリの電圧と蓄電割合と許容出力電力とのうちの少なくとも1つに基づいて前記第1バッテリの電力を用いた前記救済充電が可能であると判定したときには、前記救済充電を許可する、
    自動車。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1つの請求項に記載の自動車であって、
    燃料タンクからの燃料を用いて動力を出力するエンジンと、
    前記第1電力ラインに接続されると共に前記エンジンからの動力を用いて発電する発電機と、
    を備え、
    前記救済充電における前記第1電力ライン側の電力は、前記発電機の発電電力を含む電力であり、
    前記制御装置は、前記第2バッテリの電圧が前記所定電圧以上で、且つ、前記燃料タンク内の燃料の残量が所定残量以上のときには、前記救済充電を許可する、
    自動車。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1つの請求項に記載の自動車であって、
    外部電源からの電力を用いて前記第1電力ラインを介して前記第1バッテリを充電する充電器を備え、
    前記救済充電における前記第1電力ライン側の電力は、前記充電器からの電力を含む電力であり、
    前記制御装置は、前記第2バッテリの電圧が前記所定電圧以上で、且つ、前記外部電源と前記充電器とが接続されているときに、前記救済充電を許可する、
    自動車。
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