WO2010026801A1 - 車両、車両の制御方法および制御装置 - Google Patents

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宏紀 原田
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トヨタ自動車株式会社
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Abstract

 ECUは、予め定められた上限値および下限値の範囲内でSOCが変化するように、マスタバッテリおよびサブバッテリのSOCを制御する。プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、サブバッテリのSOCがマスタバッテリのSOCよりも低くなるように制御される。

Description

車両、車両の制御方法および制御装置

 本発明は、車両、車両の制御方法および制御装置に関し、特に、車両の外部から供給される電力を蓄え、蓄えた電力を駆動源としての回転電機に供給するように互いに並列に接続された第1のバッテリおよび第2のバッテリの残存容量を制御する技術に関する。

 従来より、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車など、回転電機が駆動源として搭載された車両が知られている。このような車両には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリなどが搭載される。バッテリには、回生制動時に発電された電力、もしくは車両に搭載された発電機が発電した電力が蓄えられる。

 ところで、たとえば家屋の電源などの車両の外部の電源から車両に搭載されたバッテリに電力を供給して充電する車両もある。家屋に設けられたコンセントと、車両に設けられたインレットとをケーブルで連結することにより、家屋の電源から車両のバッテリに電力が供給される。以下、車両の外部に設けられた電源により車両に搭載されたバッテリを充電する車両をプラグイン車とも記載する。

 プラグイン車において、バッテリの充電に要するコストをさらに削減するためには、一般的に電力の料金が安価に設定される深夜においてバッテリを充電することが考えられる。ところが、ハイブリッド車においては、回転電機による走行が可能である程度の残存容量(SOC:State Of Charge)が常に確保されているようにバッテリが管理される。したがって、深夜におけるバッテリの充電量が限られる。

 そこで、深夜においてより多くの電力をバッテリに充電すべく、バッテリの残存容量の目標範囲もしくは目標値を変更する技術が提案されている。

 特開2007-62638号公報(特許文献1)は、回転電機に電力を供給する充放電可能な蓄電装置と、車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための電力入力部と、内燃機関の出力を用いて発電し、その発電した電力を蓄電装置に供給する発電装置と、所定の制御範囲内または制御目標値に蓄電装置の充電状態を制御する制御部と、所定の制御範囲または制御目標値を切換えるための入力装置とを備えるハイブリッド自動車を開示する。

 この公報に記載のハイブリッド自動車においては、電力入力部に車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電することができる。また、走行中に蓄電装置のSOCが低下したときは、内燃機関および発電装置を駆動させて蓄電装置を充電することができる。一方、蓄電装置のSOCは、所定の制御範囲内または制御目標値に制御される。具体的には、蓄電装置のSOCが低下すると、制御装置は、内燃機関および発電装置を駆動させて蓄電装置を充電する。ここで、このハイブリッド自動車においては、所定の制御範囲または制御目標値を入力装置によって切換えることができるので、電力料金が安価な時間帯(たとえば深夜電力時間帯)に充電可能地点(たとえば充電設備を有する自宅)に着きそうな場合には、所定の制御範囲または制御目標値を入力装置によって通常よりも低く設定することができる。そうすると、充電可能地点に着くまでの走行において蓄電装置に充電されている電力が積極的に使用され、充電可能地点での外部電源からの充電量を増やすことができるので、より多くの安価電力を充電に充てることができる。

特開2007-62638号公報

 しかしながら、特開2007-62638号公報に記載のハイブリッド自動車のように、バッテリの残存容量の目標範囲もしくは目標値が通常よりも低くなるように変更された後において、何等かの理由(たとえば停電)によりバッテリの充電が行なわれなかった場合、バッテリの残存容量が低いまま走行しなくてはならなくなる。この場合、プラグイン車の動力性能が低下し得る。

 本発明の目的は、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することである。

 ある局面に係る車両は、駆動源としての内燃機関と、駆動源としての回転電機と、内燃機関の駆動力により発電する発電機と、車両の外部から供給される電力および発電機により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を回転電機に供給する第1のバッテリと、車両の外部から供給される電力および発電機により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を回転電機に供給するように、第1のバッテリに並列に接続される第2のバッテリと、制御ユニットとを備える。制御ユニットは、各バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、各バッテリの残存容量を制御し、第2のバッテリの残存容量が第1のバッテリの残存容量よりも低くなるように、各バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定し、第2のバッテリの残存容量が第1のバッテリの残存容量よりも低くなった後、内燃機関および回転電機のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により車両が走行するように内燃機関および回転電機を制御する。

 この構成によると、第1のバッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、第1のバッテリの残存容量が制御される。同様に、第2のバッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、第2のバッテリの残存容量が制御される。各バッテリの残存容量の目標範囲もしくは目標値は、第2のバッテリの残存容量が第1のバッテリの残存容量よりも低くなるように定められる。第2のバッテリの残存容量が第1のバッテリの残存容量よりも低くなった後、内燃機関および回転電機のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により車両が走行するように内燃機関および回転電機が制御される。これにより、第2のバッテリの残存容量を低くするとともに、第1のバッテリの残存容量を高く維持することができる。そのため、車両の外部から供給される電力が充電される余地を第2のバッテリに残しておくことができるとともに、回転電機を用いて車両を走行させるために必要な電力を第1のバッテリに蓄えておくことができる。よって、外部の電源から電力が供給される場合には電力を第2のバッテリに充電するとともに、第2のバッテリの充電が何等かの理由により行なわれなかった場合には第1のバッテリに蓄えられた電力を用いて回転電機を駆動することができる。その結果、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

 好ましくは、制御ユニットは、予め定められた条件が満たされた場合、第1のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第1のバッテリの残存容量以上になるとともに、第2のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第2のバッテリの残存容量より低くなることによって、第2のバッテリの残存容量が第1のバッテリの残存容量よりも低くなるように、各バッテリの残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定する。

 この構成によると、予め定められた条件が満たされた場合、第2のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第2のバッテリの残存容量より低くなるように制御される。これにより、第2のバッテリの残存容量を低くした後に、外部の電源から供給される電力によって第2のバッテリを充電することができる。そのため、外部の電源から供給される電力による第2のバッテリの充電量を増大することができる。一方、第1のバッテリの残存容量が、条件が満たされない場合の第1のバッテリの残存容量以上になるように制御される。これにより、回転電機を用いて車両を走行させるために必要な電力を第1のバッテリに蓄えておくことができる。そのため、残存容量が低くされた第2のバッテリの充電が何等かの理由により行なわれなかった場合であっても、第1のバッテリに蓄えられた電力を用いて回転電機を駆動することができる。そのため、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

 さらに好ましくは、条件は、車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件である。

 この構成によると、車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測される場合に、第2のバッテリの残存容量を予め低くしておくことができる。これにより、車両の外部から供給される電力による第2のバッテリの充電量を増大することができる。

 さらに好ましくは、車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件は、車両の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点に車両が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるという条件である。

 この構成によると、車両の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点に車両が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれると、第2のバッテリの残存容量を予め低くしておくことができる。これにより、安価な料金でより多くの電力を第2のバッテリに充電することができる。

 さらに好ましくは、制御ユニットは、第2のバッテリの残存容量が下限値まで低下するように制御する。

 この構成によると、第2のバッテリの残存容量が下限値まで低下される。これにより、外部の電源から供給される電力による第2のバッテリの充電量を最大にすることができる。

 さらに好ましくは、第1のバッテリの容量と第2のバッテリの容量とは同じである。
 これによると、容量が同じバッテリを2つ並列に接続した車両において、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

 本発明によれば、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

プラグインハイブリッド車を示す概略構成図である。 プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図(その1)である。 プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図(その2)である。 充電ケーブルのコネクタを示す図である。 ECUの機能ブロック図である。 通常モードにおけるSOCの上限値および下限値を示す図である。 EV優先モードにおけるマスタバッテリのSOCの上限値および下限値を示す図である。 EV優先モードにおけるサブバッテリのSOCの下限値を示す図である。 EV優先モードにおけるマスタバッテリのSOCおよびサブバッテリのSOC示す図である。 ECUが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

 以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

 図1を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したプラグインハイブリッド車について説明する。この車両には、エンジン100と、第1MG(Motor Generator)110と、第2MG120と、動力分割機構130と、減速機140と、マスタバッテリ150と、サブバッテリ152とが搭載される。

 エンジン100、第1MG110、第2MG120、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152は、ECU(Electronic Control Unit)170により制御される。なお、ECU170は複数のECUに分割するようにしてもよい。

 この車両は、エンジン100および第2MG120のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。より具体的には、プラグインハイブリッド車は、HV走行モードとEV走行モードとを自動で、もしくは手動で切換えて走行する。

 HV走行モードとは、エンジン100および第2MG120のうちのいずれか一方もしくは両方を、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択して走行するモードである。EV走行モードとは、第2MG120のみを駆動源として走行するモードである。なお、EV走行モードにおいても、発電などのためにエンジン100が運転する場合がある。

 エンジン100、第1MG110および第2MG120は、動力分割機構130を介して接続されている。エンジン100が発生する動力は、動力分割機構130により、2経路に分割される。一方は減速機140を介して前輪160を駆動する経路である。もう一方は、第1MG110を駆動させて発電する経路である。

 第1MG110は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第1MG110は、動力分割機構130により分割されたエンジン100の動力により発電する。第1MG110により発電された電力は、車両の走行状態や、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCの状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第1MG110により発電された電力はそのまま第2MG120を駆動させる電力となる。一方、マスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152のSOCが予め定められた値よりも低い場合、第1MG110により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてマスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152に蓄えられる。

 第1MG110が発電機として作用している場合、第1MG110は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン100の負荷となるようなトルクをいう。第1MG110が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第1MG110は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン100の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン100の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第2MG120についても同様である。

 第2MG120は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第2MG120は、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152に蓄えられた電力および第1MG110により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

 第2MG120の駆動力は、減速機140を介して前輪160に伝えられる。これにより、第2MG120はエンジン100をアシストしたり、第2MG120からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪160の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

 プラグインハイブリッド車の回生制動時には、減速機140を介して前輪160により第2MG120が駆動され、第2MG120が発電機として作動する。これにより第2MG120は、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2MG120により発電された電力は、マスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152に蓄えられる。

 動力分割機構130は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第1MG110の回転軸に連結される。キャリアはエンジン100のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第2MG120の回転軸および減速機140に連結される。

 エンジン100、第1MG110および第2MG120が、遊星歯車からなる動力分割機構130を介して連結されることで、エンジン100、第1MG110および第2MG120の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

 図1に戻って、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。マスタバッテリ150およびサブバッテリ152の電圧は、たとえば200V程度である。マスタバッテリ150およびサブバッテリ152には、第1MG110および第2MG120の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。

 マスタバッテリ150およびサブバッテリ152の容量(充電可能な最大充電量)は、同じもしくは略同じである。

 本実施の形態におけるプラグインハイブリッド車には、さらにナビゲーション装置172が搭載される。ナビゲーション装置172は、プラグインハイブリッド車の現在位置、車速、距離を含む地図データなどに基づいて、操作者により入力された目的地への到着時刻を予想する機能を有する。

 図2を参照して、プラグインハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車には、マスタコンバータ200と、サブコンバータ202と、第1インバータ210と、第2インバータ220と、マスタSMR(System Main Relay)230と、サブSMR232と、充電器240と、インレット250とが設けられる。

 マスタコンバータ200およびサブコンバータ202は、リアクトルと、二つのnpn型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、2つのnpn型トランジスタの接続点に他端が接続される。

 2つのnpn型トランジスタは、直列に接続される。npn型トランジスタは、ECU170により制御される。各npn型トランジスタのコレクタ-エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。

 なお、npn型トランジスタとして、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。npn型トランジスタに代えて、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等の電力スイッチング素子を用いることができる。

 マスタバッテリ150から放電された電力を第1MG110もしくは第2MG120に供給する際、電圧がマスタコンバータ200により昇圧される。逆に、第1MG110もしくは第2MG120により発電された電力をマスタバッテリ150に充電する際、電圧がマスタコンバータ200により降圧される。

 同様に、サブバッテリ152から放電された電力を第1MG110もしくは第2MG120に供給する際、電圧がサブコンバータ202により昇圧される。逆に、第1MG110もしくは第2MG120により発電された電力をサブバッテリ152に充電する際、電圧がサブコンバータ202により降圧される。

 各コンバータと、各インバータとの間のシステム電圧VHは、電圧センサ180により検出される。電圧センサ180の検出結果は、ECU170に送信される。

 第1インバータ210は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは並列に接続される。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、それぞれ、直列に接続された2つのnpn型トランジスタを有する。各npn型トランジスタのコレクタ-エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、第1MG110の各コイルの中性点112とは異なる端部にそれぞれ接続される。

 第1インバータ210は、マスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152から供給される直流電流を交流電流に変換し、第1MG110に供給する。また、第1インバータ210は、第1MG110により発電された交流電流を直流電流に変換する。

 第2インバータ220は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは並列に接続される。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、それぞれ、直列に接続された2つのnpn型トランジスタを有する。各npn型トランジスタのコレクタ-エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、第2MG120の各コイルの中性点122とは異なる端部にそれぞれ接続される。

 第2インバータ220は、マスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152から供給される直流電流を交流電流に変換し、第2MG120に供給する。また、第2インバータ220は、第2MG120により発電された交流電流を直流電流に変換する。

 マスタコンバータ200、サブコンバータ202、第1インバータ210および第2インバータ220は、ECU170により制御される。

 マスタSMR230は、マスタバッテリ150と充電器240との間に設けられる。マスタSMR230は、マスタバッテリ150と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。マスタSMR230が開いた状態であると、マスタバッテリ150が電気システムから遮断される。マスタSMR230が閉じた状態であると、マスタバッテリ150が電気システムに接続される。

 すなわち、マスタSMR230が開いた状態であると、マスタバッテリ150が、マスタコンバータ200および充電器240などから電気的に遮断される。マスタSMR230が閉じた状態であると、マスタバッテリ150が、マスタコンバータ200および充電器240などと電気的に接続される。

 サブSMR232は、サブバッテリ152とサブコンバータ202との間に設けられる。サブSMR232は、サブバッテリ152と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。サブSMR232が開いた状態であると、サブバッテリ152が電気システムから遮断される。サブSMR232が閉じた状態であると、サブバッテリ152が電気システムに接続される。

 すなわち、サブSMR232が開いた状態であると、サブバッテリ152が、サブコンバータ202および充電器240などから電気的に遮断される。サブSMR232が閉じた状態であると、サブバッテリ152が、サブコンバータ202および充電器240などと電気的に接続される。

 マスタSMR230およびサブSMR232の状態は、ECU170により制御される。たとえば、ECU170が起動すると、マスタSMR230およびサブSMR232が閉じられる。ECU170が停止する際、マスタSMR230およびサブSMR232が開かれる。

 充電器240は、マスタバッテリ150とマスタコンバータ200との間に接続される。図3に示すように、充電器240は、AC/DC変換回路242と、DC/AC変換回路244と、絶縁トランス246と、整流回路248とを含む。

 AC/DC変換回路242は、単相ブリッジ回路から成る。AC/DC変換回路242は、ECU170からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、AC/DC変換回路242は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。

 DC/AC変換回路244は、単相ブリッジ回路から成る。DC/AC変換回路244は、ECU170からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス246へ出力する。

 絶縁トランス246は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれDC/AC変換回路244および整流回路248に接続される。絶縁トランス246は、DC/AC変換回路244から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路248へ出力する。整流回路248は、絶縁トランス246から出力される交流電力を直流電力に整流する。

 AC/DC変換回路242とDC/AC変換回路244との間の電圧(平滑コンデンサの端子間電圧)は、電圧センサ182により検出され、検出結果を表わす信号がECU170に入力される。また、充電器240の出力電流は、電流センサ184により検出され、検出結果を表わす信号がECU170に入力される。さらに、充電器240の温度は、温度センサ186により検出され、検出結果を表わす信号がECU170に入力される。

 ECU170は、車両外部の電源からマスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152の充電が行なわれるとき、充電器240を駆動するための駆動信号を生成して充電器240へ出力する。

 ECU170は、充電器240の制御機能の他、充電器240のフェール検出機能を有する。電圧センサ182により検出される電圧、電流センサ184により検出される電流、温度センサ186により検出される温度などがしきい値以上であると、充電器240のフェールが検出される。

 インレット250は、たとえばプラグインハイブリッド車の側部に設けられる。インレット250には、プラグインハイブリッド車と外部の電源402とを連結する充電ケーブル300のコネクタ310が接続される。

 プラグインハイブリッド車と外部の電源402とを連結する充電ケーブル300は、コネクタ310と、プラグ320と、CCID(Charging Circuit Interrupt Device)330とを含む。

 充電ケーブル300のコネクタ310は、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット250に接続される。コネクタ310には、スイッチ312が設けられる。充電ケーブル300のコネクタ310が、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット250に接続された状態でスイッチ312が閉じると、充電ケーブル300のコネクタ310が、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット250に接続された状態であることを表わすコネクタ信号CNCTがECU170に入力される。

 スイッチ312は、充電ケーブル300のコネクタ310をハイブリッド車のインレット250に係止する係止金具に連動して開閉する。係止金具は、コネクタ310に設けられたボタンを操作者が押すことにより揺動する。

 たとえば、充電ケーブル300のコネクタ310がハイブリッド車に設けられたインレット250に接続した状態で、操作者が、図4に示すコネクタ310のボタン314から指を離した場合、係止金具316がハイブリッド車に設けられたインレット250に係合するとともに、スイッチ312が閉じる。操作者がボタン314を押すと、係止金具316とインレット250との係合が解除されるとともに、スイッチ312が開く。なお、スイッチ312を開閉する方法はこれに限らない。

 図3に戻って、充電ケーブル300のプラグ320は、家屋に設けられたコンセント400に接続される。コンセント400には、プラグインハイブリッド車の外部の電源402から交流電力が供給される。

 CCID330は、リレー332およびコントロールパイロット回路334を有する。リレー332が開いた状態では、プラグインハイブリッド車の外部の電源402からプラグインハイブリッド車へ電力を供給する経路が遮断される。リレー332が閉じた状態では、プラグインハイブリッド車の外部の電源402からプラグインハイブリッド車へ電力を供給可能になる。リレー332の状態は、充電ケーブル300のコネクタ310がプラグインハイブリッド車のインレット250に接続された状態でECU170により制御される。

 コントロールパイロット回路334は、充電ケーブル300のプラグ320がコンセント400、すなわち外部の電源402に接続され、かつコネクタ310がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット250に接続された状態において、コントロールパイロット線にパイロット信号(方形波信号)CPLTを送る。パイロット信号は、コントロールパイロット回路334内に設けられた発振器から発振される。

 コントロールパイロット回路334は、充電ケーブル300のプラグ320がコンセント400に接続されると、コネクタ310がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット250から外されていても、一定のパイロット信号CPLTを出力し得る。ただし、コネクタ310がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット250から外された状態で出力されたパイロット信号CPLTを、ECU170は検出できない。

 充電ケーブル300のプラグ320がコンセント400に接続され、かつコネクタ310がプラグインハイブリッド車のインレット250に接続されると、コントロールパイロット回路334は、予め定められたパルス幅(デューティサイクル)のパイロット信号CPLTを発振する。

 パイロット信号CPLTのパルス幅により、供給可能な電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。たとえば、充電ケーブル300の電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。パイロット信号CPLTのパルス幅は、外部の電源402の電圧および電流に依存せずに一定である。

 一方、用いられる充電ケーブルの種類が異なれば、パイロット信号CPLTのパルス幅は異なり得る。すなわち、パイロット信号CPLTのパルス幅は、充電ケーブルの種類毎に定められ得る。

 本実施の形態においては、充電ケーブル300によりプラグインハイブリッド車と外部の電源402とが連結された状態において、外部の電源402から供給された電力がマスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152に充電される。マスタバッテリ150もしくはサブバッテリ152の充電時には、マスタSMR230、サブSMR232、CCID330内のリレー332が閉じられる。

 外部の電源402の交流電圧VACは、プラグインハイブリッド車の内部に設けられた電圧センサ188により検出される。検出された電圧VACは、ECU170に送信される。

 図5を参照して、ECU170の機能ついてさらに説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウエアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。

 ECU170は、第1制御部500と、設定部510と、第2制御部520と、第3制御部530とを備える。

 第1制御部500は、図6に示すように、HV走行モードにおいて、予め定められた上限値および下限値の範囲内でSOCが変化するように、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCを制御する。マスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCは、エンジン100、第1MG110および第2MG120を制御することにより間接的に制御される。図6には、通常モードにおけるSOCの上限値および下限値を示す。

 なお、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCが予め定められた目標値になるように制御するようにしてもよい。

 図5に戻って、設定部510は、第1設定部511と、第2設定部512とを含む。第1設定部511は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、EV優先モード用のマスタバッテリ150のSOCの上限値および下限値を設定する。なお、EV優先モードとは、EV走行モードでの走行を優先して実行することができるモードを意味する。

 EV優先モードでは、通常モードに比べて、図7に示すように、マスタバッテリ150のSOCの上限値および下限値が高くなるように設定される。

 すなわち、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、マスタバッテリ150のSOCが、条件が満たされない場合のSOCより高くなるように、マスタバッテリ150のSOCの上限値および下限値が高くされる。

 これにより、図7において実線で示すように、EV優先モードでは、通常モードに比べて、マスタバッテリ150のSOCを高くすることができる。

 プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件とは、たとえば、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点(たとえば自宅)にプラグインハイブリッド車が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるという条件である。すなわち、昼間に比べて電力料金が安価な時間帯に充電可能であると予測される場合には、マスタバッテリ150のSOCの上限値および下限値が高くなるように設定される。その他、予想到着時刻が夜間であるという条件など、上記の条件以外の条件を用いるようにしてもよい。

 なお、上限値および下限値のうちのいずれか一方のみを高くするようにしてもよい。また、条件が満たされた場合と満たされない場合とで、上限値および下限値が同じになるように設定してもよい。さらに、条件が満たされた場合にはマスタバッテリ150のSOCの目標値が高くなるように設定したり、条件が満たされた場合と満たされない場合とで目標値が同じになるように設定したりしてもよい。

 第2設定部512は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、サブバッテリ152のSOCが低くなるように、EV優先モード用のサブバッテリ152のSOCの下限値を設定する。

 EV優先モードでは、通常モードに比べて、図8に示すように、サブバッテリ152のSOCの下限値が低くなるように設定される。すなわち、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、サブバッテリ152のSOCが、条件が満たされない場合のSOCに比べて低くなるように、サブバッテリ152のSOCの下限値が低くされる。これにより、EV優先モードでは、サブバッテリ152のSOCを、通常モードのSOCに比べて低くすることができる。

 なお、上限値のみを低くしたり、上限値および下限値の両方を低くしたりするようにしてもよい。また、条件が満たされた場合にはマスタバッテリ150のSOCの目標値が低くなるように設定してもよい。

 マスタバッテリ150の容量とサブバッテリ152の容量とは同じであるので、マスタバッテリ150のSOCが、条件が満たされない場合のSOCより高くなるとともに、サブバッテリ152のSOCが、条件が満たされない場合のSOCに比べて低くなることによって、サブバッテリ152のSOCがマスタバッテリ150のSOCよりも低くなる。

 すなわち、設定部510は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、マスタバッテリ150のSOCが、条件が満たされない場合のSOCより高くなるとともに、サブバッテリ152のSOCが、条件が満たされない場合のSOCに比べて低くなることによって、図9に示すように、サブバッテリ152のSOCがマスタバッテリ150のSOCよりも低くなるように、マスタバッテリ150のSOCならびにサブバッテリ152のSOC上限値および下限値を設定する。

 なお、サブバッテリ152のSOCがマスタバッテリ150のSOCよりも低くなるように、マスタバッテリ150のSOCならびにサブバッテリ152のSOCの目標値を設定するようにしてもよい。

 第2制御部520は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件が満たされた場合、図8および図9に示すように、HV走行モードにおけるサブバッテリ152のSOCが下限値まで低下するように制御する。

 すなわち、サブバッテリ152に蓄えられた電力を用いて第2MG120を駆動することにより、図8および図9に示すように、サブバッテリ152のSOCが下限値まで低下するまで、EV走行モードで優先的にプラグインハイブリッド車が走行する。

 第3制御部530は、サブバッテリ152のSOCがマスタバッテリ150のSOCよりも低くなった後、すなわち、図8および図9に示すようにサブバッテリ152のSOCが下限値まで低下した後において、HV走行モードで車両が走行するように制御する。

 図10を参照して、ECU170が実行するプログラムの制御構造について説明する。
 ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、ECU170は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点(たとえば自宅)にプラグインハイブリッド車が到着する時刻を予測する。

 S102にて、ECU170は、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるか否かを判断する。

 プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれると(S102にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでないと(S102にてNO)、処理はS104に移される。

 S104にて、ECU170は、通常モードにおけるマスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCの上限値および下限値を設定する。

 S106にて、ECU170は、定められた上限値および下限値の範囲内でSOCが変化するように、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCを制御する。

 S108にて、ECU170は、通常モードよりも高くなるように、EV優先モード用のマスタバッテリ150のSOCの上限値および下限値を設定する。

 S110にて、ECU170は、通常モードよりも低くなるように、EV優先モード用のサブバッテリ152のSOCの下限値を設定する。

 S112にて、ECU170は、定められた上限値および下限値の範囲内でSOCが変化するように、マスタバッテリ150のSOCを制御するとともに、下限値まで低下するようにサブバッテリ152のSOCを制御する。

 S114にて、ECU170は、HV走行モードで車両が走行するように制御する。
 以上のような構造ならびにフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置の動作について説明する。

 プラグインハイブリッド車の走行中、ナビゲーション装置を用いて、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点(たとえば自宅)にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が予測される(S100)。

 プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれていないと(S102にてNO)、通常モードにおけるマスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCの上限値および下限値が設定される(S104)。

 定められた上限値および下限値の範囲内でSOCが変化するように、マスタバッテリ150およびサブバッテリ152のSOCが制御される(S106)。

 一方、プラグインハイブリッド車の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点にプラグインハイブリッド車が到着する時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれていると(S102にてYES)、通常モードよりも高くなるように、マスタバッテリ150のSOCの上限値および下限値が設定される(S108)。また、通常モードよりも低くなるように、サブバッテリ152のSOCの下限値が設定される(S110)。

 さらに、定められた上限値および下限値の範囲内でSOCが変化するように、マスタバッテリ150のSOCが制御されるとともに、下限値まで低下するようにサブバッテリ152のSOCが制御される(S112)。その後、車両はHV走行モードで走行するように制御される(S114)。

 これにより、サブバッテリ152のSOCをマスタバッテリ150のSOCよりも低くするとともに、HV走行モードで走行するのに要する電力をマスタバッテリ150にプラグインハイブリッド車の走行中に蓄えておくことができる。そのため、車両の外部の電源から供給される電力により充電を行なう場合には、安価な深夜電力を利用したサブバッテリ152の充電量を増大することができる。その結果、充電に要するコストを低減することができる。一方、何等かの理由で充電が行なわれない場合でも、マスタバッテリ150に蓄えられた電力を用いて第2MG120を駆動することができる。そのため、充電が行なわれなかった場合においても動力性能を確保することができる。

 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請求の範囲によって示され、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。

 100 エンジン、110 第1MG、120 第2MG、130 動力分割機構、140 減速機、150 マスタバッテリ、152 サブバッテリ、160 前輪、170 ECU、172 ナビゲーション装置、200 マスタコンバータ、202 サブコンバータ、210 第1インバータ、220 第2インバータ、230 マスタSMR、232 サブSMR、240 充電器、242 AC/DC変換回路、244 DC/AC変換回路、246 絶縁トランス、248 整流回路、250 インレット、300 充電ケーブル、310 コネクタ、312 スイッチ、314 ボタン、316 係止金具、320 プラグ、332 リレー、334 コントロールパイロット回路、400 コンセント、402 電源、500 第1制御部、511 第1設定部、512 第2設定部、520 第2制御部、530 第3制御部。

Claims (13)

  1.  駆動源としての内燃機関(100)と、
     駆動源としての回転電機(120)と、
     前記内燃機関(100)の駆動力により発電する発電機(110)と、車両の外部から供給される電力および前記発電機(110)により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機(120)に供給する第1のバッテリ(150)と、
     前記車両の外部から供給される電力および前記発電機(110)により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機(120)に供給するように、前記第1のバッテリ(150)に並列に接続される第2のバッテリ(152)と、
     制御ユニット(170)とを備え、
     前記制御ユニット(170)は、
     各前記バッテリ(150,152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、各前記バッテリ(150,152)の残存容量を制御し、
     前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなるように、各前記バッテリ(150,152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定し、
     前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなった後、前記内燃機関(100)および前記回転電機(120)のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により前記車両が走行するように前記内燃機関(100)および前記回転電機(120)を制御する、車両。
  2.  前記制御ユニット(170)は、予め定められた条件が満たされた場合、前記第1のバッテリ(150)の残存容量が、前記条件が満たされない場合の前記第1のバッテリ(150)の残存容量以上になるとともに、前記第2のバッテリ(152)の残存容量が、前記条件が満たされない場合の前記第2のバッテリ(152)の残存容量より低くなることによって、前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなるように、前記第2のバッテリ(152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定する、請求の範囲1に記載の車両。
  3.  前記条件は、前記車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件である、請求の範囲2に記載の車両。
  4.  前記車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件は、前記車両の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点に前記車両が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるという条件である、請求の範囲3に記載の車両。
  5.  前記制御ユニット(170)は、前記第2のバッテリ(152)の残存容量が下限値まで低下するように制御する、請求の範囲1に記載の車両。
  6.  前記第1のバッテリ(150)の容量と前記第2のバッテリ(152)の容量とは同じである、請求の範囲1に記載の車両。
  7.  駆動源としての内燃機関(100)と、駆動源としての回転電機(120)と、前記内燃機関(100)の駆動力により発電する発電機(110)と、車両の外部から供給される電力および前記発電機(110)により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機(120)に供給する第1のバッテリ(150)と、前記車両の外部から供給される電力および前記発電機(110)により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機(120)に供給するように、前記第1のバッテリ(150)に並列に接続される第2のバッテリ(152)とが搭載された車両の制御方法であって、
     各前記バッテリ(150,152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、各前記バッテリ(150,152)の残存容量を制御するステップと、
     前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなるように、各前記バッテリ(150,152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するステップと、
     前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなった後、前記内燃機関(100)および前記回転電機(120)のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により前記車両が走行するように前記内燃機関(100)および前記回転電機(120)を制御するステップとを備える、車両の制御方法。
  8.  各前記バッテリ(150,152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するステップは、予め定められた条件が満たされた場合、前記第1のバッテリ(150)の残存容量が、前記条件が満たされない場合の前記第1のバッテリ(150)の残存容量以上になるとともに、前記第2のバッテリ(152)の残存容量が、前記条件が満たされない場合の前記第2のバッテリ(152)の残存容量より低くなることによって、前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなるように、前記第2のバッテリ(152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するステップを含む、請求の範囲7に記載の車両の制御方法。
  9.  前記条件は、前記車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件である、請求の範囲8に記載の車両の制御方法。
  10.  前記車両の外部から供給される電力による充電が行なわれることが予測されるという条件は、前記車両の外部から供給される電力により充電可能であると定められた地点に前記車両が到着すると予測される時刻が、他の時間帯に比べて電力料金が低く定められた時間帯に含まれるという条件である、請求の範囲9に記載の車両の制御方法。
  11.  前記第2のバッテリ(152)の残存容量が下限値まで低下するように制御するステップをさらに備える、請求の範囲7に記載の車両の制御方法。
  12.  前記第1のバッテリ(150)の容量と前記第2のバッテリ(152)の容量とは同じである、請求の範囲7に記載の車両の制御方法。
  13.  駆動源としての内燃機関(100)と、駆動源としての回転電機(120)と、前記内燃機関(100)の駆動力により発電する発電機(110)と、車両の外部から供給される電力および前記発電機(110)により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機(120)に供給する第1のバッテリ(150)と、前記車両の外部から供給される電力および前記発電機(110)により発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機(120)に供給するように、前記第1のバッテリ(150)に並列に接続される第2のバッテリ(152)とが搭載された車両の制御装置であって、
     各前記バッテリ(150,152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方に応じて、各前記バッテリ(150,152)の残存容量を制御するための手段(500)と、
     前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなるように、各前記バッテリ(150,152)の残存容量の目標範囲および目標値のうちの少なくともいずれか一方を設定するための設定手段(510)と、
     前記第2のバッテリ(152)の残存容量が前記第1のバッテリ(150)の残存容量よりも低くなった後、前記内燃機関(100)および前記回転電機(120)のうちの少なくともいずれか一方の駆動力により前記車両が走行するように前記内燃機関(100)および前記回転電機(120)を制御するための手段(530)とを備える、車両の制御装置。
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