(57)【要約】【課題】ＣＤモードとＣＳモードとを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、エネルギー効率の向上と触媒暖機の遂行とを両立させる。【解決手段】切替装置１６は、制御装置２からの切替指令ＳＷに従って、蓄電装置４−２，４−３のいずれかを第２コンバータ６−２に接続する第１の接続状態と、蓄電装置４−２および４−３を第２コンバータ６−２と電気的に分離する第２の接続状態とを切替可能に構成される。制御装置２は、発電部による複数の蓄電装置に対する内部充電が制限されるＣＤモード時に第１の接続状態となり、複数の蓄電装置のＳＯＣが所定範囲内に維持されるように発電部による複数の蓄電装置に対する内部充電を制御するＣＳモード時に第２の接続状態となるように切替指令ＳＷを生成する。制御装置２は、ＣＳモード時にエンジン１８が触媒暖機状態である場合には、第１の接続状態となるように切替指令ＳＷを生成する。【選択図】図１
2010241377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車両であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電部と、
前記発電部からの電力により内部充電される複数の蓄電装置と、
前記発電部および前記複数の蓄電装置の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記駆動力発生部と前記複数の蓄電装置との間で電力を授受するための電力線対と、
前記電力線対に対して互いに並列に接続される第１および第２のコンバータと、
運転者要求に応じて発生させる車両駆動力を制御するとともに、前記複数の蓄電装置で充放電される電力を制御する制御装置とを備え、
前記複数の蓄電装置は、
前記第１のコンバータに接続される充放電可能な第１の蓄電装置と、
前記第２のコンバータに対して互いに並列に接続され、各々が充放電可能な複数の第２の蓄電装置とを含み、
前記ハイブリッド車両は、さらに、
前記複数の第２の蓄電装置と前記第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って、前記複数の第２の蓄電装置のいずれかを前記第２のコンバータに電気的に接続する第１の接続状態と、前記複数の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータと電気的に分離する第２の接続状態とを切替可能に構成された切替装置を備え、
前記制御装置は、
前記発電部による前記複数の蓄電装置に対する内部充電が制限される第１の走行モードと、前記複数の蓄電装置の充電状態値が所定の範囲内に維持されるように前記発電部による前記複数の蓄電装置に対する内部充電を制御する第２の走行モードとのいずれかを選択して、前記ハイブリッド車両を走行させるための走行モード制御部と、
前記第１の走行モード時に前記第１の接続状態となり、前記第２の走行モード時に前記第２の接続状態となるように前記指令を生成して前記切替装置へ出力する切替制御部と、
前記内燃機関が触媒暖機状態である場合には、前記駆動力発生部が発生する駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるための触媒暖機部とを含み、
前記切替制御部は、前記第２の走行モード時に、前記内燃機関が触媒暖機状態である場合には、前記第１の接続状態となるように前記指令を生成して前記切替装置へ出力する、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記複数の蓄電装置が外部電源により充電可能な状態にされたときに、外部電源からの電力を受けて前記複数の蓄電装置を外部充電するための充電部をさらに備え、
前記走行モード制御部は、前記複数の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回るまでは前記第１の走行モードを選択するとともに、前記複数の蓄電装置の充電状態値が前記所定値を下回ると前記第２の走行モードに移行する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記切替制御部は、前記第１の走行モード時に、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態値が前記所定値を下回ると、残余の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータに接続するように、前記複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための前記指令を生成して前記切替装置へ出力する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記切替装置は、前記複数の第２の蓄電装置の各々と前記第２のコンバータとの間にそれぞれ接続される複数のリレーを含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
ハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ハイブリッド車両は、
内燃機関と、
前記内燃機関の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電部と、
前記発電部からの電力により内部充電される複数の蓄電装置と、
前記発電部および前記複数の蓄電装置の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記駆動力発生部と前記複数の蓄電装置との間で電力を授受するための電力線対と、
前記電力線対に対して互いに並列に接続される第１および第２のコンバータとを含み、
前記複数の蓄電装置は、
前記第１のコンバータに接続される充放電可能な第１の蓄電装置と、
前記第２のコンバータに対して互いに並列に接続され、各々が充放電可能な複数の第２の蓄電装置とを含み、
前記ハイブリッド車両は、さらに、
前記複数の第２の蓄電装置と前記第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って、前記複数の第２の蓄電装置のいずれかを前記第２のコンバータに電気的に接続する第１の接続状態と、前記複数の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータと電気的に分離する第２の接続状態とを切替可能に構成された切替装置を含み、
前記制御方法は、
前記発電部による前記複数の蓄電装置に対する内部充電が制限される第１の走行モードと、前記複数の蓄電装置の充電状態値が所定の範囲内に維持されるように前記発電部による前記複数の蓄電装置に対する内部充電を制御する第２の走行モードとのいずれかを選択するステップと、
前記第１の走行モード時に前記第１の接続状態となり、前記第２の走行モード時に前記第２の接続状態となるように前記切替装置を制御するステップと、
前記内燃機関が触媒暖機状態である場合には、前記駆動力発生部が発生する駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるステップとを含み、
前記切替装置を制御するステップは、前記第２の走行モード時に、前記内燃機関が触媒暖機状態である場合には、前記第１の接続状態となるように前記指令を生成して前記切替装置へ出力する、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項６】
前記ハイブリッド車両は、前記複数の蓄電装置が外部電源により充電可能な状態にされたときに、外部電源からの電力を受けて前記複数の蓄電装置を外部充電するための充電部をさらに含み、
前記走行モードを選択するステップは、前記第１の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回るまでは前記第１の走行モードを選択するとともに、前記第１の蓄電装置の充電状態値が前記所定値を下回ると前記第２の走行モードに移行する、請求項５に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項７】
前記切替装置を制御するステップは、前記第１の走行モード時に、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態値が前記所定値を下回ると、残余の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータに接続するように、前記複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための前記指令を生成して前記切替装置へ出力する、請求項６に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法に関し、より特定的には、車両駆動用の複数の蓄電装置を車両外部の電源から充電可能に構成されたハイブリッド車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮して、内燃機関と電動機とを効率的に組合せて走行するハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両は、充放電可能に構成された蓄電装置を搭載し、発進時や加速時などに電動機へ電力を供給して駆動力を発生する一方で、下り坂や制動時などに車両の運動エネルギーを電力として回収する。
【０００３】
このようなハイブリッド車両において、商用電源などの外部電源と電気的に接続された搭載する蓄電装置を充電可能な構成が提案されている。このような外部充電可能な車両によれば、通勤や買い物などの比較的短距離の走行において、内燃機関を停止状態に保ったまま、予め蓄電装置に蓄えた外部電源からの電力を用いて走行することで、総合的な燃料消費率を向上させることが可能となる。このような走行モードは、「ＣＤ（Charge  Depleting）モード」や「ＥＶ（Electric  Vehicle）モード」などと称される。
【０００４】
このＣＤモードによる車両走行によって、蓄電装置の充電状態値（ＳＯＣ：State  Of  Charge）が所定の下限値を下回ると、内燃機関の作動が許容され、蓄電装置のＳＯＣを所定の範囲内に維持して走行する走行モードに移行する。このような走行モードは、「ＣＳ（Charge  Sustaining）モード」や「ＨＶ（Hybrid  Vehicle）モード」とも称される。このＣＳモードでは、内燃機関の作動出力は、走行のための駆動力として用いられるとともに、蓄電装置を充電するための発電動作にも用いられる。
【０００５】
このようにＣＤモードとＣＳモードとを切替える構成として、特開２００８−１８７８８４号公報（特許文献１）には、ＣＤモード時の走行可能距離を伸ばすために、複数の蓄電部を搭載したハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両には、複数の蓄電部と、複数の蓄電部にそれぞれ対応付けられた複数の電圧変換部とを備える電源システムが搭載されている。当該電源システムにおいて、複数の電圧変換部は、負荷装置と電気的に接続された電力線対に対して並列接続され、かつ各々が電力線対と対応の蓄電部との間で電圧変換動作を行なうように構成される。そして、電源システムは、複数の蓄電部にそれぞれ対応付けられ、かつ各々が対応の蓄電部と対応の電圧変換部との間を電気的に切離すための複数の切離部とをさらに備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８７８８４号公報
【特許文献２】特開２００８−２８５１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に記載のハイブリッド車両によれば、複数の切離部のいずれか１つの切離部によって対応の蓄電部と対応の電圧変換部とが切離された場合には、残余の蓄電部からの電力を用いて、電力線対を介して負荷装置への電力供給を継続するように複数の電圧変換部が制御される。この場合、電気的に切離された蓄電部に対応する電圧変換部は、電圧変換動作を停止するように制御される。そのため、電圧変換部で発生する電力損失が低減することから、電源システムのエネルギー効率を高めることができる。しかしながら、その一方で、一部の蓄電部が電気的に切離されたことによって、複数の蓄電部全体としての充放電容量が低下する。そのため、以下のような不具合が発生する。
【０００８】
すなわち、ハイブリッド車両においても、内燃機関を搭載している以上、従来の内燃機関のみを動力源とする車両と同様に、内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒コンバータが搭載されている。触媒の浄化作用は、触媒が十分に暖められているときに発揮されるものであることから、触媒の暖機を促進するために内燃機関を駆動させることが行なわれる。この触媒暖機中においては、内燃機関は触媒の暖機に必要なだけの排気ガスを排出するように駆動される。そのため、内燃機関の駆動力はハイブリッド車両の走行には用いられず、電動機のみを駆動源として用いることによってハイブリッド車両が走行するように制御される。すなわち、ＣＳモード時であっても、触媒暖機中は、実質的にハイブリッド車両はＣＤモードで走行する。
【０００９】
したがって、上述した電源システムにおいて一部の蓄電部が電気的に切離された状態で、触媒暖機が行なわれると、残余の蓄電部から負荷装置へ供給される電力が制限されるため、電動機から車両の走行に必要な駆動力を発生させることが困難となる可能性がある。その結果、触媒暖機中であっても、内燃機関の駆動力により車両を走行させなければならず、暖機中の触媒の浄化能力を上回る量の排気ガスが排出されるおそれがある。
【００１０】
なお、このような不具合は、たとえば残余の蓄電部が低ＳＯＣ状態であって許容放電電力が制限されるような状況において起こり得る。あるいは、触媒暖機中に運転者のアクセル操作によって高負荷走行が求められた状況においても起こり得る。
【００１１】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＣＤモードとＣＳモードとを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、エネルギー効率の向上と触媒暖機の遂行とを両立させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面に従うハイブリッド車両は、内燃機関と、内燃機関の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電部と、発電部からの電力により内部充電される複数の蓄電装置と、発電部および複数の蓄電装置の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する駆動力発生部と、駆動力発生部と複数の蓄電装置との間で電力を授受するための電力線対と、電力線対に対して互いに並列に接続される第１および第２のコンバータと、運転者要求に応じて発生させる車両駆動力を制御するとともに、複数の蓄電装置で充放電される電力を制御する制御装置とを備える。複数の蓄電装置は、第１のコンバータに接続される充放電可能な第１の蓄電装置と、第２のコンバータに対して互いに並列に接続され、各々が充放電可能な複数の第２の蓄電装置とを含む。ハイブリッド車両は、さらに、複数の第２の蓄電装置と第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って、複数の第２の蓄電装置のいずれかを第２のコンバータに電気的に接続する第１の接続状態と、複数の第２の蓄電装置を第２のコンバータと電気的に分離する第２の接続状態とを切替可能に構成された切替装置を備える。制御装置は、発電部による複数の蓄電装置に対する内部充電が制限される第１の走行モードと、複数の蓄電装置の充電状態値が所定の範囲内に維持されるように発電部による複数の蓄電装置に対する内部充電を制御する第２の走行モードとのいずれかを選択して、ハイブリッド車両を走行させるための走行モード制御部と、第１の走行モード時に第１の接続状態となり、第２の走行モード時に第２の接続状態となるように指令を生成して切替装置へ出力する切替制御部と、内燃機関が触媒暖機状態である場合には、駆動力発生部が発生する駆動力によりハイブリッド車両を走行させるための触媒暖機部とを含み、切替制御部は、第２の走行モード時に、内燃機関が触媒暖機状態である場合には、第１の接続状態となるように指令を生成して切替装置へ出力する。
【００１３】
好ましくは、ハイブリッド車両は、複数の蓄電装置が外部電源により充電可能な状態にされたときに、外部電源からの電力を受けて複数の蓄電装置を外部充電するための充電部をさらに備える。走行モード制御部は、複数の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回るまでは第１の走行モードを選択するとともに、複数の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回ると第２の走行モードに移行する。
【００１４】
好ましくは、切替制御部は、第１の走行モード時に、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回ると、残余の第２の蓄電装置を第２のコンバータに接続するように、複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための指令を生成して切替装置へ出力する。
【００１５】
好ましくは、切替装置は、複数の第２の蓄電装置の各々と第２のコンバータとの間にそれぞれ接続される複数のリレーを含む。
【００１６】
この発明の別の局面に従えば、ハイブリッド車両の制御方法であって、ハイブリッド車両は、内燃機関と、内燃機関の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電部と、発電部からの電力により内部充電される複数の蓄電装置と、発電部および複数の蓄電装置の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する駆動力発生部と、駆動力発生部と複数の蓄電装置との間で電力を授受するための電力線対と、電力線対に対して互いに並列に接続される第１および第２のコンバータとを含む。複数の蓄電装置は、第１のコンバータに接続される充放電可能な第１の蓄電装置と、第２のコンバータに対して互いに並列に接続され、各々が充放電可能な複数の第２の蓄電装置とを含む。ハイブリッド車両は、さらに、複数の第２の蓄電装置と第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って、複数の第２の蓄電装置のいずれかを第２のコンバータに電気的に接続する第１の接続状態と、複数の第２の蓄電装置を第２のコンバータと電気的に分離する第２の接続状態とを切替可能に構成された切替装置を含む。制御方法は、発電部による複数の蓄電装置に対する内部充電が制限される第１の走行モードと、複数の蓄電装置の充電状態値が所定の範囲内に維持されるように発電部による複数の蓄電装置に対する内部充電を制御する第２の走行モードとのいずれかを選択するステップと、第１の走行モード時に第１の接続状態となり、第２の走行モード時に第２の接続状態となるように切替装置を制御するステップと、内燃機関が触媒暖機状態である場合には、駆動力発生部が発生する駆動力によりハイブリッド車両を走行させるステップとを含む。切替装置を制御するステップは、第２の走行モード時に、内燃機関が触媒暖機状態である場合には、第１の接続状態となるように指令を生成して切替装置へ出力する。
【００１７】
好ましくは、ハイブリッド車両は、複数の蓄電装置が外部電源により充電可能な状態にされたときに、外部電源からの電力を受けて複数の蓄電装置を外部充電するための充電部をさらに含む。走行モードを選択するステップは、第１の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回るまでは第１の走行モードを選択するとともに、第１の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回ると第２の走行モードに移行する。
【００１８】
好ましくは、切替装置を制御するステップは、第１の走行モード時に、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態値が所定値を下回ると、残余の第２の蓄電装置を第２のコンバータに接続するように、複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための指令を生成して切替装置へ出力する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、ＣＤモードとＣＳモードとを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、エネルギー効率の向上と触媒暖機の遂行とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図１に示した第１および第２コンバータの概略構成図である。
【図３】図１に示した蓄電装置の許容放電電力および許容充電電力を説明するための図である。
【図４】各蓄電装置の使用方法の考え方を説明するための図である。
【図５】制御装置における制御構造を説明するためのブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態に従う制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２２】
（車両の概略構成）
図１は、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両１００の概略構成図である。
【００２３】
図１を参照して、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両１００（以下、単に「車両１００」とも記す）は、内燃機関（エンジン）１８と、動力分割機構２２と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２と、第１インバータ８−１と、第２インバータ８−２と、第１コンバータ６−１と、第２コンバータ６−２と、切替装置１６と、第１蓄電装置４−１と、第２蓄電装置４−２と、第３蓄電装置４−３と、制御装置２とを備える。
【００２４】
エンジン１８は、ガソリンや軽油などの燃料の燃焼によって作動する。エンジン１８の作動によって生じる動力は、エンジン１８の出力軸（クランク軸）と機械的に接続された動力分割機構２２へ伝達される。
【００２５】
動力分割機構２２は、エンジン１８、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２と機械的に接続され、それぞれの間で動力の合成および分配を行なう機構である。一例として、動力分割機構２２は、プラネタリキャリア、サンギヤ、リングギヤの３要素からなる遊星歯車機構からなり、それぞれの要素にエンジン１８、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２が連結される。そして、エンジン１８で発生した動力の一部は、第２モータジェネレータＭＧ２からの動力と合成されて駆動輪２４Ｆへ伝達されるとともに、その動力の残部は、第１モータジェネレータＭＧ１へ伝達されて第１モータジェネレータＭＧ１によって電力に変換される。
【００２６】
第１モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１８の作動により生じる動力を受けて発電可能な発電機（ジェネレータ）として作用し、動力分割機構２２を介して伝達される回転駆動力を受けて発電する。
【００２７】
一方、第２モータジェネレータＭＧ２は、第１モータジェネレータＭＧ１で発電された電力および蓄電装置４−１〜４−３からの電力の少なくとも一方からの電力により駆動力を発生する電動機（モータ）として作用する。モータジェネレータＭＧ２で発生した回転駆動力は、動力分割機構２２でエンジン１８の回転駆動力と合成されて駆動輪２４Ｆに与えられる。なお、第２モータジェネレータＭＧ２は、運転者のブレーキ操作などの車両制動時において、発電機（ジェネレータ）としても作用し、車両１００の運動エネルギーを電力エネルギーとして蓄電装置４−１〜４−３へ回生することもできる。
【００２８】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、一例として、永久磁石が埋設されたロータを含む永久磁石方の三相交流回転機からなる。また、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２のステータは、それぞれＹ（スター）結線された３相分のステータコイルを含む。
【００２９】
インバータ８−１および８−２は、それぞれモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２と電気的に接続されるとともに、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに対して並列接続される。そして、インバータ８−１および８−２は、それぞれモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２との間で授受される電力を制御する。一例として、インバータ８−１および８−２は、それぞれ三相分のアーム回路を含むブリッジ回路で構成され、それぞれの電力変換動作は、後述する制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２により制御される。また、第１インバータ８−１および第２モータジェネレータＭＧ１が「発電部」を実現し、第２インバータ８−２および第２モータジェネレータＭＧ２が「駆動力発生部」を実現する。さらに、平滑コンデンサＣと、第１コンバータ６−１と、第２コンバータ６−２と、切替装置１６と、第１蓄電装置４−１と、第２蓄電装置４−２と、第３蓄電装置４−３とは、駆動力発生部へ電力を供給する電源システムを構成する。
【００３０】
平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、コンバータ６−１，６−２から出力される駆動電力および駆動力発生部から供給される回生電力に含まれる変動成分を低減する。入出力電圧検出部１４は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、駆動力発生部との間で授受される駆動電力および回生電力の入出力電圧値Ｖｈを検出し、その検出値を制御装置２へ出力する。
【００３１】
第１コンバータ６−１および第２コンバータ６−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに対して並列接続される。第１コンバータ６−１は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬと、第１蓄電装置４−１との間に設けられ、制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＣ１に基づいて、第１蓄電装置４−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電力変換動作を行なう。具体的には、第１コンバータ６−１は、第１蓄電装置４−１からの放電電力を所定の電圧に昇圧して駆動電力として供給する一方、駆動力発生部から供給される回生電力を所定の電圧に降圧して第１蓄電装置４−１へ出力する。
【００３２】
第２コンバータ６−２は、制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＣ２に基づいて、切替装置１６によって第２コンバータ６−２に電気的に接続される第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電力変換動作を行なう。具体的には、第２コンバータ６−２は、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかからの放電電力を所定の電圧に昇圧して駆動電力として供給する一方、駆動力発生部から供給される回生電力を所定の電圧に降圧して当該蓄電装置へ出力する。
【００３３】
切替装置１６は、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３と第２コンバータ６−２との間に設けられ、制御装置２からの切替指令ＳＷに従って、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかを第２コンバータ６−２に電気的に接続する状態（以下、「第１の接続状態」とも記す）と、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を第２コンバータ６−２から電気的に切離す状態（以下、「第２の接続状態」とも記す）とを切替可能に構成される。
【００３４】
具体的には、切替装置１６は、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。システムリレーＲＹ１は、第２蓄電装置４−２と第２コンバータ６−２との間に配設される。システムリレーＲＹ２は、第３蓄電装置４−３と第２コンバータ６−２との間に配設される。システムリレーＲＹ１，ＲＹ２は、制御装置２からの切替指令に応答して導通または非導通することにより、システムリレーＲＹ１のみを導通させた状態、システムリレーＲＹ２のみを導通させた状態、およびシステムリレーＲＹ１およびＲＹ２をともに非導通させた状態が選択的に切替られる。そして、システムリレーＲＹ１およびＲＹ２のいずれかを導通させたときには切替装置１６は第１の接続状態となり、システムリレーＲＹ１およびＲＹ２をともに非導通させたときには切替装置１６は第２の接続状態となる。
【００３５】
第１蓄電装置４−１、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池、もしくは電気二重層キャパシタからなる。蓄電装置４−１〜４−３は、車両１００のシステム起動状態において、エンジン１８の作動により生じる動力を受けて充電可能であるとともに、車両１００のシステム停止中において、充電ケーブル３４を介して外部電源３８と電気的に接続されて充電可能である。以下では、車両１００の走行中における蓄電装置の充電動作と区別するために、外部電源による蓄電装置の充電を「外部充電」とも記す。
【００３６】
また、本実施の形態において、第１蓄電装置４−１と第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３との間の電力授受には主従関係が成立している。第１蓄電装置４−１は、駆動力発生部および補機類への電力供給源として、定常的に主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電力の授受を行なう「主蓄電装置」を構成する。これに対して、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３は、第１蓄電装置４−１を補助するための「副蓄電装置」を構成し、対応するシステムリレーを導通させたときに、一時的に主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電力の授受を行なう。
【００３７】
充放電電流検出部１０−１〜１０−３は、第１蓄電装置４−１の充放電時に用いられる充放電電流値Ｉｂ１、第２蓄電装置４−２の充放電電流値Ｉｂ２、および第３蓄電装置４−３の充放電電流値Ｉｂ３をそれぞれ検出し、その検出値を制御装置２へ出力する。
【００３８】
充放電電圧検出部１２−１〜１２−３は、第１蓄電装置４−１の充放電電圧値Ｖｂ１、第２蓄電装置４−２の充放電電圧値Ｖｂ２、および第３蓄電装置４−３の充放電電圧値Ｖｂ３をそれぞれ検出し、その検出値を制御装置２へ出力する。
【００３９】
温度検出部１１−１〜１１−３は、第１蓄電装置４−１の温度Ｔｂ１、第２蓄電装置４−２の温度Ｔｂ２、および第３蓄電装置の温度Ｔｂ２をそれぞれ検出し、その検出値を制御装置２へ出力する。なお、温度検出部１１−１〜１１−３は、対応の蓄電装置を構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子の検出結果に基づいて、平均化処理などにより代表値を出力するように構成してもよい。
【００４０】
車両１００は、蓄電装置４−１〜４−３を外部充電するための構成として、充電インレット３２と、充電器３０とをさらに備える。蓄電装置４−１〜４−３に対して外部充電を行なう場合には、充電インレット３２に、車両１００と外部電源３８とを連結する充電ケーブル３４のコネクタが接続される。また、外部電源３８から交流電力が供給されるコンセント３６には、充電ケーブルのプラグが接続される。
【００４１】
なお、本明細書において、「外部電源により充電可能な状態」とは、代表的に、充電ケーブル３４のコネクタが充電インレット３２に物理的に挿入されている状態を意味する。なお、図１に示す構成に代えて、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して電力供給を行なう構成では、「外部電源により充電可能な状態」とは、一次コイルと二次コイルとが位置合せされた状態を意味する。
【００４２】
充電器３０は、外部電源からの電力を受けて蓄電装置４−１〜４−３を外部充電するための装置であり、外部電源３８から充電ケーブル３４を介して供給された電力を直流電力に変換し、正線ＰＬ１および負線ＮＬ１の間に出力する。
【００４３】
図２は、図１に示した第１および第２コンバータの概略構成図である。なお、各コンバータの構成および動作は同様であるので、以下では第１コンバータ６−１の構成および動作について説明する。
【００４４】
図２を参照して、第１コンバータ６−１は、チョッパ回路４２−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ１とを含む。チョッパ回路４２−１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。
【００４５】
正母線ＬＮ１Ａは、一方端がスイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。負母線ＬＮ１Ｃは、一方端が負線ＮＬ１に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。
【００４６】
スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、スイッチング素子Ｑ１Ａのエミッタが負母線ＬＮ１Ｃに接続され、スイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタが正母線ＬＮ１Ａに接続される。ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂは、それぞれスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに逆並列に接続される。インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂの接続ノードと配線ＬＮ１Ｂとの間に接続される。
【００４７】
配線ＬＮ１Ｂは、一方端が正線ＰＬ１に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００４８】
チョッパ回路４２−１は、制御装置２（図１）からのスイッチング指令ＰＷＣ１に応じて、第１蓄電装置４−１（図１）と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ１は、下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ａのオン／オフを制御するスイッチング指令ＰＷＣ１Ａと、上アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ｂのオン／オフを制御するスイッチング指令ＰＷＣ１Ｂとを含む。そして、一定のデューティーサイクル（オン期間およびオフ期間の和）内でのスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティー比（オン／オフ期間比率）が制御装置２によって制御される。
【００４９】
スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティーが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると（スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂはデッドタイム期間を除いて相補的にオン／オフ制御されるので、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティーは小さくなる。）、第１蓄電装置４−１からインダクタＬ１に流れるポンプ電流量が増大し、インダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーが大きくなる。その結果、スイッチング素子Ｑ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移したタイミングでインダクタＬ１からダイオードＤ１Ｂを介して主正母線ＭＰＬへ放出される電流量が増大し、主正母線ＭＰＬの電圧が上昇する。
【００５０】
一方、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティーが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると（スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティーは小さくなる。）、主正母線ＭＰＬからスイッチング素子Ｑ１ＢおよびインダクタＬ１を介して蓄電装置１０−１へ流れる電流量が増大するので、主正母線ＭＰＬの電圧は下降する。
【００５１】
このように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティー比を制御することによって、主正母線ＭＰＬの電圧を制御することができるとともに、第１蓄電装置４−１と主正母線ＭＰＬとの間に流す電流（電力）の方向および電流量（電力量）を制御することができる。
【００５２】
（制御構造）
再度、図１を参照して、制御装置２は、車両１００の走行時において、運転者要求に応じた駆動力を発生させるために、エンジン１８、インバータ８−１，８−２、およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御するための制御装置であり、一例として、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）からなる。この車両駆動力の制御に加えて、制御装置２は、蓄電装置４−１〜４−３で充放電される電力も制御する。
【００５３】
特に本実施の形態に従う車両１００は、外部充電可能なハイブリッド車両であり、制御装置２は、ＣＤ（Charge  Depleting）モードとＣＳ（Charge  Sustaining）モードとを順次切替えて制御を行なう。すなわち、運転者の操作によってイグニッションオン指令（図示せず）が与えられると、制御装置２は、各蓄電装置のＳＯＣが所定値を下回るまでの間、主として第２モータジェネレータＭＧ２からの駆動力のみで走行するように制御する（ＣＤモード）。
【００５４】
このＣＤモードにおいては、車両１００は、エンジン１８の動力を受けた第１モータジェネレータＭＧ１での発電動作は行なわれず、第１モータジェネレータＭＧ１による蓄電装置４−１〜４−３の充電は制限される。なお、ＣＤモードは、エンジン１８を停止状態に維持して燃料消費効率を向上させることを目的としているが、運転者から急加速などの駆動力要求が与えられた場合、触媒暖機時や空調要求時などの駆動力要求とは無関係な要求が与えられた場合、およびその他の条件が成立した場合などにおいては、エンジン１８は始動される。
【００５５】
このようにＣＤモードにおいては、第１モータジェネレータＭＧ１による蓄電装置４−１〜４−３の充電が制限されるため、第２モータジェネレータＭＧ２の回生動作によって蓄電装置４−１〜４−３が充電される場合があるとしても、蓄電装置４−１〜４−３の充電状態値（ＳＯＣ：State  Of  Charge）は必然的に低下する。その結果、蓄電装置４−１〜４−３のＳＯＣが所定値を下回ると、制御装置２は、第１モータジェネレータＭＧ１による蓄電装置４−１〜４−３の充電が許容されるＣＳモードに移行する。
【００５６】
ＣＳモードへ移行すると、蓄電装置４−１〜４−３のＳＯＣが所定の制御中心値を中心とする所定の範囲内に維持されるように、第１モータジェネレータＭＧ１による発電電力が制御される。この第１モータジェネレータＭＧ１での発電動作に応じて、エンジン１８も作動を開始する。なお、エンジン１８の作動によって生じる電力の一部は、車両１００の駆動力としても用いられる。
【００５７】
また、制御装置２は、ＣＤモードおよびＣＳモードのそれぞれにおいて、切替装置１６の接続状態を切替えるための切替指令ＳＷを生成して切替装置１６へ出力する。
【００５８】
具体的には、制御装置２は、ＣＤモードにおいては、切替装置１６が第１の接続状態（第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかを第２コンバータ６−２に電気的に接続する状態）となるように切替指令ＳＷを生成する。たとえば、制御装置２は、切替装置１６によって第２蓄電装置４−２が第２コンバータ６−２に接続されているときに、第２蓄電装置４−２のＳＯＣが所定値を下回ると、導通状態のシステムリレーＲＹ１を非導通させ、かつ、非導通状態のシステムリレーＲＹ２を導通させるように切替指令ＳＷを生成する。
【００５９】
すなわち、ＣＤモードにおいては、制御装置２は、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を順次切替えて使用するように切替装置１６を制御する。その結果、第２モータジェネレータＭＧ２は、第１蓄電装置４−１と第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかとの２台の蓄電装置を電力供給源として駆動力を発生する。よって、電源システム全体での充放電容量が確保されるため、ＥＶ走行での走行可能距離を延ばすことができる。
【００６０】
これに対して、ＣＳモードにおいては、切替装置１６が第２の接続状態（第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を第２コンバータ６−２から電気的に切離す状態）となるように切替指令ＳＷを生成する。これにより、ＣＳモードにおいては、第１蓄電装置４−１のみを電力供給源として駆動力を発生する。
【００６１】
このようにＣＳモード時には、電力供給源となる蓄電装置の数を減らしたのは、ＣＤモード時と比較してＥＶ走行での走行可能距離を延ばす必要性がないことから、コンバータ６−１および６−２の一方の電圧変換動作を停止させることによって、コンバータで発生する電力損失の低減を図ったものである。
【００６２】
すなわち、ＣＳモードにおいては、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３が第２コンバータ６−２から電気的に切離されると、第２コンバータ６−２が電圧変換動作を停止する。このとき、第１コンバータ６−１は電圧変換動作を行なっているので、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの間の入出力電圧Ｖｈを継続して安定化できる。そのため、エネルギー効率を向上しつつ、第１蓄電装置４−１からの電力によって駆動力発生部への電力供給が継続される。
【００６３】
さらに、制御装置２は、ＣＤモード時に、第１蓄電装置４−１と切替装置１６によって第２コンバータ６−２に接続された蓄電装置との充放電電力の分配を示す電力分配比を算出する。具体的には、制御装置２は、図３および図４に説明する考え方に従って、ＣＤモード時に用いられる電力分配比を算出する。
【００６４】
図３は、図１に示した蓄電装置の許容放電電力および許容充電電力を説明するための図である。なお、この図３では、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２について示されるが、第３蓄電装置４−３についても同様である。
【００６５】
図３を参照して、許容放電電力Ｗｏｕｔ１は、第１蓄電装置４−１から瞬時に出力可能な電力の最大値であり、第１蓄電装置４−１のＳＯＣが下限値ＴＬ１を下回ると、許容放電電力Ｗｏｕｔ１が制限される。なお、最下限値ＬＬ１は、第１蓄電装置４−１の放電限界を示す。許容充電電力Ｗｉｎ１は、第１蓄電装置４−１へ瞬時に入力可能な電力の最大値であり、第１蓄電装置４−１のＳＯＣが上限値ＴＨ１を超えると、許容充電電力Ｗｉｎ１が制限される。なお、最上限値ＨＬ１は、第１蓄電装置４−１の充電限界を示す。なお、第２蓄電装置４−２についても同様であるので、第２蓄電装置１０−２については説明を繰り返さない。
【００６６】
この図３を用いて、この実施の形態における電力分配制御の基本的な考え方を説明する。いま、仮に駆動力発生部の電力供給源が第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２の２台から成るものとする。そして、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２のＳＯＣはそれぞれＳ１，Ｓ２とする。
【００６７】
走行モードがＣＤモードのときは、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持せずにその電力を用いて走行するところ、仮に第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２から均等に放電を行なうものとすると（ここで、「均等に放電」とは、放電電力が均等であることを意味する。）、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２のいずれか一方において他方よりも先に許容放電電力が制限される。そうすると、その後は、その他方の蓄電装置の放電能力がまだ十分あるにも拘わらず、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２の放電能力を合計した電源システム全体としての放電能力は低下してしまう。そこで、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２のＳＯＣがそれぞれ同時にたとえば下限値ＴＬ１，ＴＬ２に達するように第１蓄電装置４−１と第２蓄電装置４−２との電力分配を行なうと、電源システム全体としての放電能力を最大限に発揮できる機会（期間）を最大にすることができる。
【００６８】
一方、ＣＤモードであっても、車両の制動時や長い下り坂では、駆動力発生部から電源システムへ回生電力が供給されるところ、仮に第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２へ均等に充電を行なうものとすると（ここで、「均等に充電」とは、充電電力が均等であることを意味する。）、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２のいずれか一方において他方よりも先に許容充電電力が制限される。そうすると、その後は、その他方の蓄電装置の充電能力がまだ十分あるにも拘わらず、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２の充電能力を合計した電源システム全体としての充電能力は低下してしまう。そこで、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２のＳＯＣがそれぞれ同時にたとえば上限値ＴＨ１，ＴＨ２に達するように第１蓄電装置４−１と第２蓄電装置４−２との電力分配を行なうと、電源システム全体としての充電能力を最大限に発揮できる機会（期間）を最大にすることができる。
【００６９】
図４は、各蓄電装置の使用方法の考え方を説明するための図である。なお、この図４では、各蓄電装置のＳＯＣの上下限値は等しいものとする。また、この図４では、充電器３０（図１）によって各蓄電装置が満充電状態の最上限値ＨＬまで充電された状態から走行が開始されるものとする。
【００７０】
図４を参照して、線ｋ１１，ｋ１２は、第１蓄電装置４−１のＳＯＣの変化を示す。線ｋ２１，ｋ２２は、第２蓄電装置４−２のＳＯＣの変化を示す。線ｋ３１，ｋ３２は、第３蓄電装置４−３のＳＯＣの変化を示す。
【００７１】
切替装置１６によって切替使用される第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３については、第２蓄電装置４−２が先に使用される。時刻ｔ０からＣＤモードで走行を開始し、第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２の電力が消費されることにより第１蓄電装置４−１および第２蓄電装置４−２のＳＯＣが減少する。時刻ｔ１において、第２蓄電装置４−２のＳＯＣが下限値ＴＬを下回ると、切替装置１６によって、第２コンバータ６−２に接続される蓄電装置が第２蓄電装置４−２から第３蓄電装置４−３に切替えられる。時刻ｔ１以降は、第１蓄電装置４−１および第３蓄電装置４−３の電力が走行に用いられ、時刻ｔ２において、第１蓄電装置４−１とともに第３蓄電装置４−３のＳＯＣが下限値ＴＬを下回る。そして、時刻ｔ２以降は、走行モードはＣＳモードとなり、第３蓄電装置４−３が第２コンバータ６−２から切離される。第１蓄電装置４−１のＳＯＣが、下限値ＴＬに維持される。
【００７２】
図５は、制御装置２における制御構造を説明するためのブロック図である。図２に示す制御ブロックは、代表的に制御装置２が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。
【００７３】
図５を参照して、制御装置２は、ＳＯＣ演算部２０２と、走行モード制御部２０４と、切替制御部２０６と、総合出力演算部２０８と、配分部２１０と、インバータ制御部２１２と、コンバータ制御部２１４と、エンジンＥＣＵ２３０とを含む。
【００７４】
ＳＯＣ演算部２０２は、充放電電流検出部１０−１〜１０−３で検出される充放電電流値Ｉｂ１〜Ｉｂ３、充放電電圧検出部１２−１〜１２−３で検出される充放電電圧値Ｖｂ１〜Ｖｂ３、および温度検出部１１−１〜１１−３で検出される温度Ｔｂ１〜Ｔｂ３に基づいて、蓄電装置４−１〜４−３の各々についてのＳＯＣを算出する。具体的には、ＳＯＣ演算部２０２は、充放電電流Ｉｂ１、充放電電圧Ｖｂ１および温度Ｔｂ１に基づいて第１蓄電装置４−１のＳＯＣを示す状態量Ｓ１を算出し、充放電電流Ｉｂ２、充放電電圧Ｖｂ２および温度Ｔｂ２に基づいて第２蓄電装置４−２のＳＯＣを示す状態量Ｓ２を算出し、充放電電流Ｉｂ３、充放電電圧Ｖｂ３および温度Ｔｂ３に基づいて第３蓄電装置４−３のＳＯＣを示す状態量Ｓ３を算出する。なお、ＳＯＣの算出方法については、種々の公知の手法を用いることができる。
【００７５】
走行モード制御部２０４は、ＳＯＣ演算部２０２で算出された各蓄電装置のＳＯＣに基づいて、車両１００の走行モードを制御する。具体的には、走行モード制御部２０４は、運転者の操作によるイグニッションオン指令が与えられると、ＣＤモードをデフォルトの走行モードに設定する。そして、蓄電装置４−１〜４−３のＳＯＣが予め定められた所定の下限値を下回ると、走行モードをＣＳモードとする。
【００７６】
なお、運転者によりＣＤキャンセルスイッチ（図示せず）がオン操作された場合にも、走行モードをＣＳモードとする。走行モードを示す信号は、エンジンＥＣＵ２３０、総合出力演算部２０８および切替制御部２０６へ送出される。
【００７７】
エンジンＥＣＵ２３０は、総合出力演算部２０８からの制御信号に従ってエンジン１８の動作状態を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ２３０は、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および入出力インターフェイスを含んでいる。
【００７８】
エンジンＥＣＵ２３０には、各種センサからの検出信号が入力される。各種センサからの検出信号には、シリンダブロック内に設けられた冷却水通路（図示せず）を循環する冷却水の温度を検出する水温センサ５０からの冷却水温ＴＨＷ、排気系に設けられた触媒コンバータの触媒の温度を検出する温度センサ５２からの触媒温度ＴＣが含まれる。
【００７９】
また、図示は省略するが、各種センサからの検出信号には、吸気系に設けられ、エンジン１８の気筒に吸入される空気量を検出するエアフローメータからの吸入空気量、スロットルバルブの開度を検出するスロットポジションセンサ、クランクシャフトの回転速度を検出するクランクポジションセンサ、および排気ガス中の未燃焼酸素濃度を検出する空燃比センサからの検出信号や、イグニッションスイッチのオン／オフ状態を示す信号なども含まれる。
【００８０】
エンジンＥＣＵ２３０は、各種センサからの検出信号などから把握される機関運転状態に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御および吸入空気量調節制御などを実行する。
【００８１】
さらに、エンジンＥＣＵ２３０は、温度センサ５２からの触媒温度ＴＣが浄化作用を発揮するための所定の閾値温度を下回ったときには、触媒の暖機が必要であると判断し、触媒暖機の要求を指示する信号（触媒暖機要求）を発生する。この触媒暖機要求は、総合出力演算部２０８および切替制御部２０６へ送出される。
【００８２】
総合出力演算部２０８は、エンジンＥＣＵ２３０から受信した触媒暖機要求に応答して、エンジン１８を作動させるための制御信号を生成してエンジンＥＣＵ２３０へ出力する。エンジンＥＣＵ２３０は、生成された制御信号に従ってエンジン１８の動作状態を制御する。すなわち、エンジンＥＣＵ２３０は、触媒暖機のためにエンジン１８を始動する。
【００８３】
触媒暖機中においては、エンジン１８は、暖機中の触媒が浄化可能な範囲内の排気ガスを排出するように制御される。このときエンジン１８が発生した駆動力は車両１００の走行に用いられず、車両１００は、第２モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力によって走行する暖機走行を実行する。すなわち、暖機走行は、触媒暖機のためにエンジン１８が駆動される点以外は、ＣＤモードと同じである。
【００８４】
切替制御部２０６は、ＳＯＣ演算部２０２で算出された各蓄電装置のＳＯＣと、走行モード制御部２０４からの走行モードを示す信号に基づいて、切替装置１６の接続状態を切替えるための切替指令ＳＷを生成する。具体的には、切替制御部２０６は、走行モード制御部２０４からの信号がＣＤモードを示すときには、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を順次切替えて使用するための切替指令ＳＷを生成する。一例として、切替制御部２０６は、第２蓄電装置４−２のＳＯＣが所定の下限値よりも高いときには、第２蓄電装置４−２が第２コンバータ６−２に電気的に接続されるように、システムリレーＲＹ１を導通させ、かつ、システムリレーＲＹ２を非導通させるように切替指令ＳＷを生成し、第２蓄電装置４−２のＳＯＣが下限値を下回ると、導通状態のシステムリレーＲＹ１を非導通させ、かつ、非導通状態のシステムリレーＲＹ２を導通させるように切替指令ＳＷを生成する。
【００８５】
また、走行モード制御部２０４からの信号がＣＳモードを示すときには、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を第２コンバータ６−２から電気的に切離すための切替指令ＳＷを生成する。具体的には、切替制御部２０６は、システムリレーＲＹ１およびＲＹ２を非導通させるように切替指令ＳＷを生成する。切替制御部２０６は、生成した切替指令ＳＷを、切替装置１６、配分部２１０およびコンバータ制御部２１４へ送出する。
【００８６】
一方、ＣＳモード時において、エンジンＥＣＵ２３０からの触媒暖機要求を受信した場合には、切替制御部２０６は、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかを第２コンバータ４−２に電気的に接続するように切替指令ＳＷを生成する。
【００８７】
すなわち、切替制御部２０６は、ＣＤモード時には、第１蓄電装置４−１と第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかとの２台の蓄電装置から駆動力発生部に電力が供給されるように、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のＳＯＣに応じて切替装置１６を制御する。そして、ＣＤモードからＣＳモードへ移行すると、切替制御部２０６は、第１蓄電装置４−１のみから駆動力発生部に電力が供給されるように切替装置１６を制御する。これにより、ＣＤモードでの走行可能距離を延ばすことができるとともに、ＣＳモードでのエネルギー効率を向上できるため、総合的な燃料消費効率を高めることができる。
【００８８】
その一方で、ＣＳモード時に触媒暖機が行なわれる場合には、電力供給源となる蓄電装置が１台に制限されているため、第２モータジェネレータＭＧ２から車両１００の暖機走行に必要な駆動力を発生させることが困難となる可能性がある。その結果、触媒暖機中であっても、エンジン１８の駆動力により車両を走行させなければならず、暖機中の触媒の浄化能力を上回る量の排気ガスが排出されるおそれがある。
【００８９】
なお、このような不具合は、たとえば第１蓄電装置４−１が低ＳＯＣ状態であって許容放電電力が制限されるような状況において起こり得る。あるいは、暖機走行中に運転者のアクセル操作によって高負荷走行が求められた状況においても起こり得る。
【００９０】
そのため、切替制御部２０６は、ＣＳモード時にエンジン１８が触媒暖機中である場合には、第１蓄電装置４−１と第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかとの２台の蓄電装置から駆動力発生部に電力が供給されるように切替装置１６を制御する。具体的には、切替制御部２０６は、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかを第２コンバータ６−２に電気的に接続するように切替指令ＳＷを生成する。これにより、エンジン１８の出力を増加させることなく、触媒暖機を遂行することができる。
【００９１】
総合出力演算部２０８は、走行モード制御部２０４からの走行モード、運転者要求、走行状況およびエンジンＥＣＵ２３０からの触媒暖機要求に応じて、車両１００の走行に必要な総合出力を演算する。なお、運転者要求には、アクセルペダルの踏込量、ブレーキペダルの踏込量、シフトレバーのポジション（いずれも図示せず）などが含まれる。また、走行状況には、車両１００が加速中や減速中であることを示す情報などが含まれる。そして、総合出力演算部２０８は、走行モード制御部２０４からの信号がＣＤモードを示すときには、総合出力に応じた電力目標値を決定し、配分部２１０へ与える。
【００９２】
一方、走行モード制御部２０４からの信号がＣＳモードを示すときには、総合出力演算部２０８は、第１蓄電装置４−１のＳＯＣが所定の範囲内に維持されるように、第１蓄電装置４−１で充放電される電力に相当する電力目標値を決定し、配分部２１０へ与える。さらに、総合出力演算部２０８は、総合出力を実現するために必要なエンジン１８の駆動力に応じて、エンジン回転数などを決定する。決定されたエンジン回転数などは、制御信号としてエンジンＥＣＵ２３０に与えられる。
【００９３】
配分部２１０は、総合出力演算部２０８からの演算結果に応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクや回転数を演算し、その制御指令をインバータ制御部２１２へ出力する。また、配分部２１０は、ＳＯＣ演算部２０２で算出された各蓄電装置のＳＯＣ（Ｓ１〜Ｓ３）および切替制御部２０６からの切替指令ＳＷに基づいて、総合出力演算部２０８で決定された電力目標値を分配する。
【００９４】
具体的には、配分部２１０は、切替指令ＳＷが第１の接続状態（第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかを第２コンバータ６−２に電気的に接続する状態）を示すときには、各蓄電装置の残存電力量に基づいて、第１蓄電装置４−１と切替装置１６によって第２コンバータ６−２に電気的に接続された蓄電装置との電力分配比を算出する。より詳細には、配分部２１０は、電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるとき、第１蓄電装置４−１の放電余裕電力量と、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３の放電余裕電力量の合計との比率に応じて、第１蓄電装置４−１と第２コンバータ６−２に接続される蓄電装置との放電分配比を算出する。また、駆動力発生部から電源システムへ電力が供給されるときには、配分部２１０は、第１蓄電装置４−１と第２コンバータ６−２に接続された蓄電装置の充電許容電力量との比率に応じて、第１蓄電装置４−１と第２コンバータ６−２に接続された蓄電装置との充電分配比を算出する。そして、配分部２１０は、算出した電力分配比に応じた制御指令をコンバータ制御部２１４へ出力する。
【００９５】
一方、配分部２１０は、切替指令ＳＷが第２の接続状態（第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を第２コンバータ６−２から電気的に切離す状態）を示すときには、第１蓄電装置４−１、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３の間の電力分配比を１００：０：０に設定し、設定した電力分配比に応じた制御指令をコンバータ制御部２１４へ出力する。すなわち、第１蓄電装置４−１のみから充放電されるように電力分配比を設定する。
【００９６】
インバータ制御部２１２は、配分部２１０からの制御指令に応じて、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する。このスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２は、それぞれインバータ８−１および８−２へ出力される。
【００９７】
コンバータ制御部２１４は、配分部２１０からの制御指令に応じて、第１蓄電装置４−１および第２コンバータ６−２に接続された蓄電装置からそれぞれ分担すべき電力が充放電されるように、スイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。このスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２に従って、それぞれコンバータ６−１および６−２が電圧変換動作を行なうことで、第１蓄電装置４−１および第２コンバータ６−２に接続された蓄電装置の充放電電力が制御される。
【００９８】
なお、第１蓄電装置４−１のみが充放電されるように電力分配比が設定されているとき、コンバータ制御部２１４は、電力目標値に応じて第１コンバータ６−１の電圧変換動作を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１を生成するとともに、第２コンバータ６−２の電圧変換動作を停止させるためのスイッチング指令ＰＷＣ２を生成する。
【００９９】
（処理フロー）
以上のような制御構造は、次のような処理フローにまとめることができる。図６は、この発明の実施の形態に従う制御装置２の制御構造を示すフローチャートである。なお、図６に示すフローチャートは、制御装置２において予め格納されたプログラムを実行することで実現できる。
【０１００】
図６を参照して、まず、制御装置２は、走行モードがＣＤモードかＣＳモードかを判定する（ステップＳ０１）。なお、上述したように、各蓄電装置のＳＯＣが所定値を下回る場合に、走行モードはＣＳモードとなり、ＣＤキャンセルスイッチが運転者によりオンされた場合にもＣＳモードとなる。それ以外のときはＣＤモードである。
【０１０１】
ステップＳ０１において走行モードがＣＳモードであると判定されると（ステップＳ０１において「ＣＳ」）、制御装置２は、切替装置１６が第２の接続状態（第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を第２コンバータ６−２から電気的に切離す状態）となるように切替指令ＳＷを生成する（ステップＳ０７）。
【０１０２】
一方、ステップＳ０１において走行モードがＣＤモードであると判定されると（ステップＳ０１において「ＣＤ」）、制御装置２は、さらにエンジン１８が触媒暖機中であるか否か、すなわち、車両１００が暖機走行中であるか否かを判定する（ステップＳ０２）。
【０１０３】
ステップＳ０２においてエンジン１８が触媒暖機中でないと判定されると（ステップＳ０２においてＮＯ）、制御装置２は、ステップＳ０７に進み、切替装置１６が第２の接続状態（第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３を第２コンバータ６−２から電気的に切離す状態）となるように切替指令ＳＷを生成する。
【０１０４】
そして、制御装置２は、ステップＳ０７で生成された切替指令ＳＷに基づいて、第１蓄電装置４−１のみから充放電されるように蓄電装置間の電力分配比を設定する（ステップＳ０８）。制御装置２は、電力目標値に応じて第１コンバータ６−１の電圧変換動作を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１を生成するとともに、第２コンバータ６−２の電圧変換動作を停止させるためのスイッチング指令ＰＷＣ２を生成すると（ステップＳ０５）、生成されたスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を第１コンバータ６−１および第２コンバータ６−２へ出力し、第１コンバータ６−１および第２コンバータ６−２を制御する（ステップＳ０６）。
【０１０５】
これに対して、ステップＳ０２においてエンジン１８が触媒暖機中であると判定されると（ステップＳ０２においてＹＥＳ）、制御装置２は、第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のＳＯＣに応じて、切替装置１６が第１の接続状態（第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかを第２コンバータ６−２に電気的に接続する状態）となるように切替指令ＳＷを生成する（ステップＳ０３）。
【０１０６】
そして、制御装置２は、ステップＳ０３で生成された切替指令ＳＷに基づいて、各蓄電装置の残存電力量に基づいて、第１蓄電装置４−１と切替装置１６によって第２コンバータ６−２に電気的に接続された蓄電装置との電力分配比を算出すると（ステップＳ０４）、第１蓄電装置４−１および第２コンバータ６−２に接続された蓄電装置からそれぞれ分担すべき電力が充放電されるように、スイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する（ステップＳ０５）。制御装置２は、生成したスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ６−１および第２コンバータ６−２へ出力し、第１コンバータ６−１および第２コンバータ６−２を制御する（ステップＳ０６）。
【０１０７】
この発明の実施の形態によれば、ＣＤモードからＣＳモードへの移行後において、第２蓄電装置および第３蓄電装置を第２コンバータから電気的に切離し、第１蓄電装置のみから駆動力発生部に電力が供給されるように切替装置を制御する。これにより、ＣＤモードでの走行可能距離を延ばすことができるとともに、ＣＳモードでのエネルギー効率を向上できるため、総合的な燃料消費効率を高めることができる。
【０１０８】
その一方で、ＣＳモード時に触媒暖機が行なわれる場合には、第１蓄電装置と第２蓄電装置４−２および第３蓄電装置４−３のいずれかとの２台の蓄電装置から駆動力発生部に電力が供給されるように切替装置を制御する。これにより、触媒暖機中のエンジンの出力を増加させることなく、触媒暖機を遂行することができる。その結果、エネルギー効率の向上と触媒暖機の遂行との両立が可能となる。
【０１０９】
なお、上述した実施の形態では、ＣＤモードにおいて、第２蓄電装置４−２を第３蓄電装置４−３よりも先に使用するものとしたが、第３蓄電装置４−３を先に使用してもよい。あるは、車両１００が起動されるごとに、先に使用される蓄電装置を切替えてもよい。
【０１１０】
また、上述の実施の形態では、副蓄電装置が２台の蓄電装置の場合について説明したが、副蓄電装置を３台以上の蓄電装置で構成してもよい。
【０１１１】
また、上述の実施の形態では、２つのモータジェネレータがそれぞれ「発電部」および「駆動力発生部」を実現する、いわゆるシリーズ／パラレル式のハイブリッド車両について例示したが、１のモータジェネレータが「発電部」および「駆動力発生部」を実現するシリーズ式もしくはパラレル式のハイブリッド車両についても、同様に適用可能である。
【０１１２】
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、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。
【符号の説明】
【０１１３】
２  制御装置、４−１  第１蓄電装置、４−２  第２蓄電装置、４−３  第３蓄電装置、６−１  第１コンバータ、６−２  第２コンバータ、８−１  第１インバータ、８−２  第２インバータ、１０−１〜１０−３  充放電電流検出部、１１−１〜１１−３  温度検出部、１２−１〜１２−３  充放電電圧検出部、１４  入出力電圧検出部、１６  切替装置、１８  エンジン、２２  動力分割機構、２４Ｆ  駆動輪、３０  充電器、３２  充電インレット、３４  充電ケーブル、３６  コンセント、３８  外部電源、４２−１  チョッパ回路、５０  水温センサ、５２  温度センサ、１００  ハイブリッド車両、２０２  ＳＯＣ演算部、２０４  走行モード制御部、２０６  切替制御部、２０８  総合出力演算部、２１０  配分部、２１２  インバータ制御部、２１４  コンバータ制御部、２３０  エンジンＥＣＵ、Ｃ，Ｃ１  平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ  ダイオード、Ｌ１  インダクタ、ＬＮ１Ａ  正母線、ＬＮ１Ｂ  配線、ＬＮ１Ｃ  負母線、ＭＧ１  第１モータジェネレータ、ＭＧ２  第２モータジェネレータ、ＭＮＬ  主負母線、ＭＰＬ  主正母線、ＮＬ１，ＮＬ２  負線、ＰＬ１，ＰＬ２  正線、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ  スイッチング素子、ＲＹ１，ＲＹ２  システムリレー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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