(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの電力を用いた外部充電が可能な車両の制御装置であって、
前記車両は、
充電可能な蓄電装置と、
前記外部電源からの電力を変換して前記蓄電装置の充電電力を出力するための充電装置と、
外部充電中に、前記充電装置からの出力電力を用いて動作可能な電動負荷とを含み、
前記制御装置は、
前記蓄電装置を充電しているときに、前記蓄電装置の充電状態および前記電動負荷の動作状態に基づいて、前記蓄電装置を充電するための第１の電力の指令値および前記電動負荷を動作させるための第２の電力の指令値を設定する電力指令設定部と、
前記第１の電力の指令値に基づいて前記充電装置を制御する充電制御部と、
前記第２の電力の指令値に基づいて前記電動負荷を制御する負荷制御部と、
前記蓄電装置の電圧に基づいて、前記蓄電装置が回路に接続されていないときの開回路電圧を推定するように構成された開回路電圧推定部とを備え、
前記電力指令設定部は、前記蓄電装置を充電中に前記蓄電装置の電圧が第１のしきい値を超えた場合、前記電動負荷が運転されていないときには、推定された前記開回路電圧が前記第１のしきい値に到達するまで前記充電装置からの出力電力を低下させるように制限して充電を継続し、前記電動負荷が運転されているときには前記充電装置を停止するように指令値を設定する、車両の制御装置。
【請求項２】
前記電力指令設定部は、前記充電装置が停止された後、前記蓄電装置の電圧が前記第１のしきい値より小さくなっても、第１の停止期間が経過するまでは前記充電装置の停止を継続する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記第１の停止期間は、前記蓄電装置の電圧が前記第１のしきい値より小さくなった時点から、予め定められた時間が経過するまでの期間である、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記第１の停止期間は、前記蓄電装置の電圧が前記第１のしきい値より小さくなった時点から、前記蓄電装置の電圧が前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値に到達するまでの期間である、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記第１の停止期間は、前記蓄電装置の電圧が前記第１のしきい値より小さくなった時点からの前記蓄電装置の充放電電流の積算値が基準値に到達するまでの期間である、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記電力指令設定部は、前記蓄電装置の充電状態が基準値より小さい場合は、前記蓄電装置の充電を優先するように判定し、前記蓄電装置の充電目標電力を確保しつつ、前記充電装置からの出力可能電力を超えないように、前記第１の電力および前記第２の電力の指令値を設定する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記電力指令設定部は、前記蓄電装置の充電状態が基準値より大きい場合は、前記電動負荷の動作を優先するように判定し、前記電動負荷の駆動電力を確保しつつ、前記充電装置からの出力可能電力を超えないように、前記第１の電力および前記第２の電力の指令値を設定する、請求項１または６に記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記電力指令設定部は、前記蓄電装置からの放電電力が前記蓄電装置の放電電力上限値を超過することが予測された場合は、前記蓄電装置からの放電電力が前記放電電力上限値より小さくなるように、前記第２の電力の指令値を制限する、請求項６に記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記電動負荷は、前記車両の室内を空調するための空調機である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
【請求項１０】
外部電源からの電力を用いた外部充電が可能な車両であって、
充電可能な蓄電装置と、
前記外部電源からの電力を変換して前記蓄電装置の充電電力を出力するための充電装置と、
外部充電中に、前記充電装置からの出力電力を用いて動作可能な電動負荷と、
前記蓄電装置の充電状態および前記電動負荷の動作状態に基づいて、前記蓄電装置を充電するための第１の電力の指令値および前記電動負荷を動作させるための第２の電力の指令値を設定し、前記第１の電力の指令値に基づいて前記充電装置を制御するとともに、前記第２の電力の指令値に基づいて前記電動負荷を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧に基づいて、前記蓄電装置が回路に接続されていないときの開回路電圧を推定し、
前記制御装置は、前記蓄電装置を充電中に前記蓄電装置の電圧が第１のしきい値を超えた場合、前記電動負荷が運転されていないときには、推定された前記開回路電圧が前記第１のしきい値に到達するまで前記充電装置からの出力電力を低下させるように制限して充電を継続し、前記電動負荷が運転されているときには前記充電装置を停止するように指令値を設定する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置およびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、外部電源からの電力を用いて充電が可能な車両の充電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
【０００３】
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する。）から車載の蓄電装置の充電（以下、単に「外部充電」とも称する。）が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。
【０００４】
特許第４３４１７１２号公報（特許文献１）は、外部電源により充電可能なバッテリを搭載した車両において、外部充電を行なっている間に車載電気負荷を作動させる場合に、バッテリの充電許容電力が所定以下のときには、外部電源からの電力供給を停止し、バッテリからの電力により電気負荷（空調機）を駆動する技術を開示する。特許第４３４１７１２号公報（特許文献１）によれば、空調機の作動状態の変化に伴って車両の電気システム内部で余剰電力が発生することを防止し、バッテリが過充電となることによるバッテリの劣化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３４１７１２号公報
【特許文献２】特開平８−０６５８１４号公報
【特許文献３】特開平８−０６５８１５号公報
【特許文献４】特許第４３２５７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許第４３４１７１２号公報（特許文献１）に開示された技術においては、バッテリの充電許容電力が所定以下のとき、具体的には極低温時やバッテリの満充電近傍の状態を対象としていた。しかしながら、温度条件と空調機の作動条件の組み合わせによっては、対象とする状態以外においても過充電となり得る可能性がある。また、対象となる状態においては、バッテリからの電力だけで空調機が駆動されるために、駆動電力が不足して空調能力が十分に発揮できなかったり、バッテリの電力を消費することによって電動走行距離が減少してしまったりするおそれがあった。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部電源からの電力を用いた外部充電が可能な車両の制御装置において、外部充電中に電動負荷を作動する場合に、蓄電装置の過充電を抑制しつつ、蓄電装置の充電量および電動負荷の動作性能を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による車両の制御装置は、外部電源からの電力を用いた外部充電が可能な車両を制御する。車両は、充電可能な蓄電装置と、充電装置と、電動負荷とを含む。充電装置は、外部電源からの電力を変換して蓄電装置の充電電力を出力する。電動負荷は、外部充電中に、充電装置からの出力電力を用いて動作することができる。制御装置は、電力指令設定部と、充電制御部と、負荷制御部とを備える。電力指令設定部は、蓄電装置を充電しているときに、蓄電装置の充電状態および電動負荷の動作状態に基づいて、蓄電装置を充電するための第１の電力の指令値および電動負荷を動作させるための第２の電力の指令値を設定する。充電制御部は、第１の電力の指令値に基づいて充電装置を制御する。負荷制御部は、第２の電力の指令値に基づいて電動負荷を制御する。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置の電圧に基づいて、蓄電装置が回路に接続されていないときの開回路電圧を推定するように構成された開回路電圧推定部をさらに備える。そして、電力指令設定部は、蓄電装置を充電している場合の蓄電装置の電圧が第１のしきい値を超えるときは、推定された開回路電圧が第１のしきい値に到達するまで、充電装置からの出力電力を低下させるように制限して充電を継続するための指令値を設定する。
【００１０】
好ましくは、電力指令設定部は、電動負荷が運転中の場合には、蓄電装置の電圧が第１のしきい値を超えるときであっても、充電装置を停止する。
【００１１】
好ましくは、電力指令設定部は、充電装置が停止された後、蓄電装置の電圧が第１のしきい値より小さくなっても、第１の停止期間が経過するまでは充電装置の停止を継続する。
【００１２】
好ましくは、第１の停止期間は、蓄電装置の電圧が第１のしきい値より小さくなった時点から、予め定められた時間が経過するまでの期間である。
【００１３】
好ましくは、第１の停止期間は、蓄電装置の電圧が第１のしきい値より小さくなった時点から、蓄電装置の電圧が第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値に到達するまでの期間である。
【００１４】
好ましくは、第１の停止期間は、蓄電装置の電圧が第１のしきい値より小さくなった時点からの蓄電装置の充放電電流の積算値が基準値に到達するまでの期間である。
【００１５】
好ましくは、電力指令設定部は、充電装置の充電状態が基準値より小さい場合は、蓄電装置の充電を優先するように判定し、蓄電装置の充電目標電力を確保しつつ、充電装置からの出力可能電力を超えないように、第１の電力および第２の電力の指令値を設定する。
【００１６】
好ましくは、電力指令設定部は、充電装置の充電状態が基準値より大きい場合は、電動負荷の動作を優先するように判定し、電動負荷の駆動電力を確保しつつ、充電装置からの出力可能電力を超えないように、第１の電力および第２の電力の指令値を設定する。
【００１７】
好ましくは、電力指令設定部は、蓄電装置からの放電電力が蓄電装置の放電電力上限値を超過することが予測された場合は、蓄電装置からの放電電力が放電電力上限値より小さくなるように、第２の電力の指令値を制限する。
【００１８】
好ましくは、電動負荷は、車両の室内を空調するための空調機である。
また、本発明による車両は、外部電源からの電力を用いた外部充電が可能であって、充電可能な蓄電装置と、充電装置と、電動負荷と、制御装置とを備える。充電装置は、外部電源からの電力を変換して蓄電装置の充電電力を出力する。電動負荷は、外部充電中に、充電装置からの出力電力を用いて動作可能である。制御装置は、蓄電装置の充電状態および電動負荷の動作状態に基づいて、蓄電装置を充電するための第１の電力の指令値および電動負荷を動作させるための第２の電力の指令値を設定し、第１の電力の指令値に基づいて充電装置を制御するとともに、第２の電力の指令値に基づいて電動負荷を制御する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外部電源からの電力を用いた外部充電が可能な車両の制御装置において、外部充電中に電動負荷を作動する場合に、蓄電装置の過充電を抑制しつつ、蓄電装置の充電量および電動負荷の動作性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。
【図２】ＰＣＵ内部の構成の一例を示す図である。
【図３】蓄電装置のＳＯＣと電圧との関係を説明するための図である。
【図４】低ＳＯＣから中ＳＯＣの場合の、蓄電装置の充電電力および空調機の駆動電力の一例を示すタイムチャートである。
【図５】高ＳＯＣの場合の、蓄電装置の充電電力および空調機の駆動電力の一例を示すタイムチャートである。
【図６】蓄電装置の放電電力が放電電力上限値を超過する場合の、空調機の駆動電力制限する手法の一例を示す図である。
【図７】本実施の形態において、ＥＣＵで実行される充電電力制御を説明するための機能ブロック図である。
【図８】本実施の形態において、ＥＣＵで実行される充電電力制御処理の詳細を説明するための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、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２２】
図１は、本実施の形態に従う車両１００の全体ブロック図である。
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System  Main  Relay：ＳＭＲ）と、駆動装置であるＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギア１４０と、駆動輪１５０と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００とを備える。
【００２３】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２４】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２５】
システムメインリレーＳＭＲに含まれるリレーは、一方端が蓄電装置１１０の正極端子および負極端子とそれぞれ接続され、他方端が電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ接続される。そして、システムメインリレーＳＭＲは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。
【００２６】
図２は、ＰＣＵ１２０の内部構成の一例を示す図である。
図２を参照して、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００２７】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００２８】
インバータ１２２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１に接続される。インバータ１２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいてコンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３０を駆動する。
【００２９】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００３０】
なお、図２においては、インバータおよびモータジェネレータを１つずつ備える構成が示されるが、インバータおよびモータジェネレータのペアを複数備える構成としてもよい。
【００３１】
再び図１を参照して、モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００３２】
モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００３３】
また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１１０を充電することも可能である。
【００３４】
すなわち、本実施の形態における車両１００は、車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
【００３５】
車両１００は、さらに低電圧系（補機系）の構成として、空調機１６０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０と、補機バッテリ１８０と、補機負荷１９０と、温度センサ１９５とを含む。
【００３６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続され、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ３を介して補機バッテリ１８０、補機負荷１９０およびＥＣＵ３００などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。
【００３７】
補機バッテリ１８０は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１８０の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。
【００３８】
補機負荷１９０には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。
【００３９】
空調機１６０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続される。空調機１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＯＰＥに基づいて駆動され、車両１００の室内の空調を行なう。空調機１６０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続されるので、外部充電時には、蓄電装置１１０からの電力および後述する充電装置２００からの電力のいずれかによって駆動することができる。
【００４０】
温度センサ１９５は、車両１００の車両室内温度ＴＭＰを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。
【００４１】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００４２】
ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０、充電装置２００などを制御するための制御信号を出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、制御装置の構成はこれに限定されない。たとえば、ＰＣＵ１２０を制御する制御装置や、充電装置２００を制御する制御装置のように、制御される機器や機能ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００４３】
また、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に含まれるセンサ（図示せず）からのバッテリ電圧ＶＢおよびバッテリ電流ＩＢの検出値を受ける。ＥＣＵ３００は、バッテリ電圧ＶＢおよびバッテリ電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１１０の充電状態（以下、ＳＯＣ（State  of  Charge）とも称する。）を演算する。
【００４４】
さらにＥＣＵ３００は、運転者からの空調運転指示や車両の次回運転開始予定時間などから設定される制御信号ＰＲＥに基づいて、外部充電中に外部電源からの電力を用いて空調機１６０の運転を行なう、いわゆるプレ空調運転を実行する。
【００４５】
車両１００は、外部電源２６０からの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、充電装置２００と、インレット２３０と、充電リレーＣＨＲとを含む。
【００４６】
インレット２３０は、外部電源２６０からの交流電力を受けるために、車両１００のボディに設けられる。インレット２３０には、充電ケーブル２５０の充電コネクタ２５１が接続される。そして、充電ケーブル２５０のプラグ２５３が、（たとえば、商用電源のような）外部電源２６０のコンセント２６１に接続されることによって、外部電源２６０からの交流電力が、充電ケーブル２５０の電線部を介して車両１００に伝達される。充電ケーブル２５０の電線部には、外部電源２６０から車両１００への電力の供給と遮断とを切替えるための、充電回路遮断装置（以下「ＣＣＩＤ（Charging  Circuit  Interrupt  Device）」とも称する。）２５２が介挿される。
【００４７】
充電装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット２３０に接続される。また、充電装置２００は、充電リレーＣＨＲを介して、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２によって電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続される。
【００４８】
充電装置２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥによって制御され、インレット２３０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。
【００４９】
充電リレーＣＨＲに含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２にそれぞれ介挿される。そして、充電リレーＣＨＲは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２に基づいて制御され、充電装置２００から電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１への電力の供給と遮断とを切替える。
【００５０】
一般的に、蓄電装置として用いられるリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池のＳＯＣは、電池に負荷を接続しない状態での電圧、すなわち開回路電圧（Open Circuit Voltage：ＯＣＶ）と所定の関係があることが知られている。そのため、図１に示すような車両においても、蓄電装置１１０のＳＯＣについては、蓄電装置１１０のバッテリ電圧ＶＢによって判定することができる。しかしながら、このバッテリ電圧ＶＢは、蓄電装置１１０に負荷が接続された状態での電圧、すなわち閉回路電圧（Closed Circuit Voltage：ＣＣＶ）であるため、蓄電装置１１０の内部抵抗に電流が流れることによる電圧増加分が加えられた電圧として検出される。すなわち、蓄電装置の内部抵抗をＲ、回路に流れる電流をＩとすると、ＯＣＶとＣＣＶとの間には以下のような関係が成立する。
【００５１】
ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋Ｉ・Ｒ  …  （１）
式（１）からわかるように、回路に流れる電流が大きいほどＣＣＶとＯＣＶとの偏差が大きくなる。閉回路においては、蓄電装置の入出力電流は負荷の状態によって変化するため、蓄電装置の満充電状態の判定は、閉回路であってもＯＣＶに基づいて定められた基準電圧との比較によって行なわれる場合がある。このため、ＣＣＶであるバッテリ電圧ＶＢに基づいて満充電であると判定した場合であっても、ＯＣＶに換算した実質的な満充電状態にまだ到達していない状態となり得る。ハイブリッド車や電気自動車などにおいては、できるだけ長い距離を電動走行可能とするニーズが高まっており、蓄電装置にできるだけ多くの電力を蓄えることが望まれる。そのため、バッテリ電圧ＶＢに基づいて満充電状態を一旦判定した後に、ＯＣＶ換算で実質的に満充電状態となるように、さらに追加の充電が行なわれる場合がある。この追加の充電について、図３を用いて説明する。
【００５２】
図３は、蓄電装置のＳＯＣと電圧との関係を概念的に示す図である。図３の横軸にはＳＯＣが示され、縦軸にはバッテリ電圧ＶＢが示される。
【００５３】
図３を参照して、図３中の実線の曲線Ｗ１は、ＳＯＣとＣＣＶであるバッテリ電圧ＶＢとの関係の一例である。蓄電装置を充電する際には、まずは電圧センサ等で測定が可能なＣＣＶであるバッテリ電圧ＶＢに基づいて満充電状態を判定する。図３においては、バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１となった時点で満充電と判断される。バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１となるまでは、蓄電装置は過充電状態となる可能性は少ないので、比較的大電流で充電が行なわれる。
【００５４】
しかしながら、バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１となる点Ｐ１におけるＯＣＶ換算の電圧（図３中の破線の曲線Ｗ２）は、図３中の点Ｐ１＊のように、バッテリ電圧ＶＢよりも小さくなる。この状態においては、ＳＯＣは、本来の満充電状態で図３中のＳ２の状態よりも充電量が少ないＳ１の状態となる。そのため、ＯＣＶ換算の電圧が、第１の基準値Ｖｍａｘ１となると予測されるバッテリ電圧ＶＢが第２の基準値Ｖｍａｘ２（Ｖｍａｘ２＞Ｖｍａｘ１）となる点Ｐ２まで、追加的に充電が継続される。
【００５５】
この追加的な充電においては、通常の充電の場合における充電電流よりも小電力として充電量を詳細に制御するとともに、予め定められた電流以上の充電電流で充電が行なわれる。上述のように、充電電流が変動してしまうと、内部抵抗による電圧成分が変動するので、バッテリ電圧ＶＢによってＯＣＶ換算の電圧を推定する場合には、充電電流の変動が推定精度に影響する。もし、上述のような予め定められた電流よりも小さい充電電流でこの追加的な充電が行なわれた場合、内部抵抗による電圧上昇が小さくなるため、図３中に示した破線の曲線Ｗ３のように、バッテリ電圧ＶＢがＶｍａｘ２に到達した時点では、すでにＯＣＶ換算の電圧がＶｍａｘ２を超過、すなわち過充電状態となってしまうおそれがある。このような不具合を防止するために、追加的な充電においては、予め定められた電流値以上の充電電流で充電することが必要となる。
【００５６】
このような追加的な充電を行なうことによって、蓄電装置を実質的に満充電状態とすることができる。
【００５７】
ところが、このような追加的な充電を行なう際に、たとえばプレ空調運転などのように、他の電動負荷によって電力の消費が行なわれると、充電装置から出力された電力が空調機などの電動負荷によって消費され、蓄電装置を充電するための充電電流が、上述の予め定められた電流値よりも低下することが考えられる。そうすると、上述のように、ＯＣＶが推定した値よりも大きくなってしまい、過充電を引き起こすおそれがある。
【００５８】
また、一般的に、蓄電装置の充電の際には、蓄電装置に対して過大な充電電力が急激に供給されないように、蓄電装置の保護のために充電電力上限値が定められる。しかしながら、この充電電力上限値は、蓄電装置への時間的な（瞬間的な）充電電力を制限するものであって、結果として蓄電装置に蓄えられる充電量（すなわちＳＯＣ）を保障するものではない。そのため、上述の追加的な充電の場合のように、充電電力上限値以内の小電力で充電されたときには、過充電を抑制できず蓄電装置の劣化の原因となるおそれがある。
【００５９】
そこで、本実施の形態においては、外部充電中にプレ空調運転などによって電力が消費される場合に、ＣＣＶである蓄電装置のバッテリ電圧ＶＢが図３で示した第１の基準値Ｖｍａｘ１に到達したときは、追加的な充電を行なわず充電装置を停止するような充電制御を行なう。このようにすることによって、外部充電時の蓄電装置の過充電を防止することが可能となる。
【００６０】
なお、上記の電力消費については、プレ空調運転のほかにも、たとえば、オーディオの使用やライトの点灯など、他の電動負荷による電力消費も考えられる。本実施の形態においては、プレ空調運転が実施される場合を例として説明する。
【００６１】
図４は、本実施の形態の充電制御において、低ＳＯＣから中ＳＯＣの場合の、蓄電装置１１０の充電電力および空調機１６０の駆動電力の一例を示すタイムチャートである。図４の横軸には時間が示され、縦軸にはＳＯＣ、空調電力および充電電力が示される。
【００６２】
図１および図４を参照して、外部充電が開始され、ＳＯＣが所定のしきい値αに到達する時刻ｔ１１までの期間においては、蓄電装置からの電力のみで走行する、いわゆるＥＶ走行距離を確保するために、空調機１６０の出力可能電力が図４中の曲線Ｗ１１のように制限される。そして、充電装置２００から供給される電力は、蓄電装置１１０の充電に優先的に使用される。
【００６３】
そして、ＳＯＣがしきい値αに到達する時刻ｔ１１において、空調機１６０の駆動電力の制限が解除される。時刻ｔ１１からｔ１２の間は、充電優先の状態から空調優先の状態への遷移期間である。このように、ＳＯＣが所定値（図４中のしきい値α）より大きい場合は、空調機１６０におけるプレ空調運転を優先させることで、プレ空調運転を早期に終了させることが可能となる。なお、図４では、時刻ｔ１１からｔ１２の間の遷移期間における空調電力の制限値が基準値まで直線的に徐々に増加される例を示すが、この制限値は、時刻ｔ１１においてステップ状に増加させてもよいし、階段状に増加させるようにしてもよい。
【００６４】
時刻ｔ１２からｔ１３までは、空調機１６０によるプレ空調運転を優先的に行ないつつ、充電装置２００から供給される電力の残りの電力で蓄電装置１１０の充電が継続される。
【００６５】
そして、空調機１６０は、車両１００の室内の温度が予め設定された目標温度に達すると、プレ空調運転を一時的に停止する（図４中の時刻ｔ１３〜ｔ１４，ｔ１５〜ｔ１６）とともに、室内の温度が目標温度から所定温度だけ乖離すると空調機の運転を再開する（図４中の時刻ｔ１４〜ｔ１５，ｔ１６〜）ように間欠的に運転される。
【００６６】
空調機１６０の駆動電力は、図４中の曲線Ｗ１２にように、間欠停止している間はゼロ付近まで低下する。一方、蓄電装置１１０は、図４中の曲線Ｗ１３のように、間欠停止している間は、充電装置２００からの電力の大部分を用いることができるので、充電目標電力の最大の充電電力で充電される。このようにして、図４中の曲線Ｗ１０のようにＳＯＣが増加する。なお、図４のような低ＳＯＣから中ＳＯＣの場合は、空調機１６０の電力指令（図４中の曲線Ｗ１１）は、充電装置２００の定格出力から定まる基準値を超えない範囲で設定される。
【００６７】
図５は、図４の場合よりもＳＯＣが高くなり、ＳＯＣが目標値付近となった場合のタイムチャートである。図５においては、図４に追加して、蓄電装置１１０のバッテリ電圧ＶＢが示される。また、蓄電装置１１０の充電電力については、負の値の場合は蓄電装置１１０から出力される放電電力を示すものとする。
【００６８】
図１および図５を参照して、図４で説明したような、空調機１６０のプレ空調運転と蓄電装置１１０への充電動作とが継続され、時刻ｔ２５まではＳＯＣが徐々に増加する。
【００６９】
ここで、図５で示すような高ＳＯＣの場合においては、空調機１６０の駆動電力は、図４で示した充電装置２００の定格出力から定まる基準値よりも大きい値に設定してもよい。この場合は、空調機１６０の駆動電流が基準値を超える場合には、その超過した分の電力は蓄電装置１１０から出力される。
【００７０】
そして、蓄電装置１１０のバッテリ電圧ＶＢが時刻ｔ２５において基準値Ｖｍａｘ１に到達する（図５の点２０）ので、この時点で充電装置２００が強制的に停止され、充電指令（図５の曲線Ｗ２４）がほぼゼロ付近に低下する。
【００７１】
その後、この状態で空調機１６０の運転が再開されるが、充電装置２００が停止した状態なので、空調機１６０は蓄電装置１１０から出力される電力を用いて駆動される。これによって、蓄電装置１１０の実際の充電電力は負の値、すなわち放電状態となる。
【００７２】
この蓄電装置１１０の放電によって、ＳＯＣおよびバッテリ電圧ＶＢは低下するが、充電装置２００は、バッテリ電圧ＶＢが基準値Ｖｍａｘ１より小さくなっても一定期間経過するまで（図５中の時刻ｔ２８）は再起動されない。これは、バッテリ電圧ＶＢが基準値Ｖｍａｘ１より小さくなったことによってすぐに充電装置２００を再起動すると、充電装置２００が基準値Ｖｍａｘ１付近で起動と停止とを頻繁に繰り返す、いわゆるハンチング現象が発生してしまうおそれがあり、このハンチング現象を防止するためである。
【００７３】
なお、充電装置２００が再起動するまでの一定期間（ディレイ期間）は、たとえば、バッテリ電圧ＶＢが基準値Ｖｍａｘ１より小さくなった時点からの所定の時間としてもよい。また、ディレイ期間は、バッテリ電圧ＶＢが基準値Ｖｍａｘ１よりも小さい所定の電圧以下になるまでの期間とすることもできる。あるいは、バッテリ電圧ＶＢが基準値Ｖｍａｘ１より小さくなった時点からの蓄電装置１１０からの充放電電流を積算し、その積算値が放電側に所定の大きさになるまでの期間としてもよい。
【００７４】
そして、上述のディレイ期間経過後に充電装置２００が再起動され、充電装置２００からの電力によって空調機１６０の運転および／または蓄電装置１１０の充電が行なわれる。
【００７５】
なお、図４および図５における充電装置２００の充電電力および空調機１６０の駆動電力の指令値については、以下の点が考慮される。
【００７６】
充電装置２００の充電電力の指令値については、蓄電装置１１０の充電電力上限値Ｗｉｎおよび外部電源２６０の定格出力を超えない範囲で設定される。これは、蓄電装置１１０へ過大な電力を供給することによって発生する過充電や劣化の促進を抑制するとともに、外部電源２６０の定格を超過することに起因して外部電源２６０が保護機能によって遮断されることを防止するためである。
【００７７】
また、空調機１６０の駆動電力の指令値については、蓄電装置１１０の過充電、過放電および劣化を抑制するために、基本的には、蓄電装置１１０の充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを超えない範囲の所定の値に設定される。ただし、たとえば空調機以外の補機が同時に駆動されたような場合に、図６の時刻ｔ４１からｔ４２の間のように、蓄電装置１１０からの放電電力が放電電力上限値Ｗｏｕｔを超過する場合（図６中の破線Ｗ３２）に限って、空調機１６０の駆動電力の指令値が、フィードバックによって図６の曲線Ｗ３０のように低減される。
【００７８】
図７は、図４および図５のような本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される充電電力制御を説明するための機能ブロック図である。図７の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００７９】
図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、充電状態演算部３１０と、開回路電圧推定部３２０と、電力指令設定部３３０と、充電制御部３４０と、空調制御部３５０とを含む。
【００８０】
充電状態演算部３１０は、蓄電装置１１０のバッテリ電圧ＶＢおよびバッテリ電流ＩＢを受ける。充電状態演算部３１０は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを演算する。そして、その演算結果を電力指令設定部３３０へ出力する。
【００８１】
開回路電圧推定部３２０は、蓄電装置１１０の閉回路電圧であるバッテリ電圧ＶＢを受ける。そして、開回路電圧推定部３２０は、この情報に基づいて、蓄電装置１１０の開回路電圧ＯＣＶを推定し、その推定結果を電力指令設定部３３０へ出力する。
【００８２】
電力指令設定部３３０は、充電状態演算部３１０から蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを受ける。また、電力指令設定部３３０は、開回路電圧推定部３２０から開回路電圧ＯＣＶの推定値を受ける。さらに、後述する空調制御部３５０から出力される、空調機１６０を駆動するための制御信号ＯＰＥ、および、プレ空調運転を実行する指示を示す制御信号ＰＲＥを受ける。電力指令設定部３３０は、図４で説明したように、ＳＯＣに応じて、蓄電装置１１０の充電を優先するか、あるいは空調機１６０の駆動を優先するかについて判定し、蓄電装置１１０の充電電力指令の上限値および空調機１６０の駆動電力指令の上限値を設定する。そして、電力指令設定部３３０は、プレ空調運転の実施の有無、空調機の運転状態および蓄電装置１１０のバッテリ電圧ＶＢと基準値との比較に基づいて、蓄電装置１１０の充放電電力指令Ｐｂａｔおよび空調機１６０の駆動電力指令Ｐａｃを設定する。電力指令設定部３３０は、設定した充放電電力指令Ｐｂａｔおよび駆動電力指令Ｐａｃを、充電制御部３４０および空調制御部３５０へそれぞれ出力する。
【００８３】
充電制御部３４０は、電力指令設定部３３０から蓄電装置１１０の充放電電力指令Ｐｂａｔを受ける。そして、充電制御部３４０は、この充放電電力指令Ｐｂａｔに従って充電装置２００の制御信号ＰＷＥを生成し、充電装置２００へ出力する。
【００８４】
空調制御部３５０は、電力指令設定部３３０から空調機１６０の駆動電力指令Ｐａｃを受ける。また、空調制御部３５０は、プレ空調運転を行なう制御信号ＰＲＥ、および温度センサ１９５によって検出された車両室内温度ＴＭＰを受ける。そして、空調制御部３５０は、プレ空調運転をするように指示されているときには、駆動電力指令Ｐａｃに基づいて、車両室内温度が所定の設定値となるように、空調機１６０を駆動するための制御信号ＯＰＥを生成して空調機１６０へ出力する。
【００８５】
図８は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される充電電力制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図８に示すフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００８６】
図１および図８を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、蓄電装置１１０のバッテリ電圧ＶＢおよびバッテリ電流ＩＢを取得し、ＳＯＣおよび充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを演算する。
【００８７】
次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、制御信号ＰＲＥに基づいて、現在プレ空調運転を実施中であるかを否かを判定する。
【００８８】
プレ空調運転を実施していない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１６０に進められ、ＥＣＵ３００は、バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１以上か否かを判定する。
【００８９】
バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１より小さい場合（Ｓ１６０にてＮＯ）は、処理がＳ１７５に進められ、ＥＣＵ３００は、大電力による通常充電制御を実行する。
【００９０】
バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１以上の場合（Ｓ１６０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１７０にて、次にバッテリ電圧ＶＢが第２の基準値Ｖｍａｘ２（Ｖｍａｘ２＞Ｖｍａｘ１）以上か否かを判定する。
【００９１】
バッテリ電圧ＶＢが第２の基準値Ｖｍａｘ２より小さい場合（Ｓ１７０にてＮＯ）は、処理がＳ１８５に進められ、ＥＣＵ３００は、ＯＣＶ換算で満充電となるように、小電力による追加的な充電を実行する。
【００９２】
バッテリ電圧ＶＢが第２の基準値Ｖｍａｘ２以上の場合（Ｓ１７０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１８０にて、蓄電装置１１０が満充電状態に到達したと判断し、システムを停止して外部充電を終了する。
【００９３】
一方、プレ空調運転を実施中の場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０へ進められ、ＥＣＵ３００は、ＳＯＣに基づいて、空調機１６０の駆動電力指令の上限値を設定する。さらに、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、蓄電装置１１０の充電電力指令の上限値を設定する。これによって、充電優先であるか、空調優先であるかが設定される。
【００９４】
次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３５にて、バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１以上か否かを判定する。
【００９５】
バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１以上の場合（Ｓ１３５にてＹＥＳ）は、追加的な充電を行なうと過充電となるおそれがあるために、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１５５に進めて充電装置２００を停止させる。
【００９６】
一方、バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１より小さい場合（Ｓ１３５にてＮＯ）は、処理がＳ１４０に進められ、バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１より小さい状態が、図５で説明した所定期間（ディレイ期間）経過したか否かを判定する。
【００９７】
所定期間が経過していない場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、Ｓ１５５に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、充電装置２００を停止させる。
【００９８】
所定期間が経過した場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、充電装置２００を起動し、バッテリ電圧ＶＢが第１の基準値Ｖｍａｘ１を超えないように充電装置２００をフィードバック制御する。
【００９９】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、外部充電中にプレ空調運転が行なわれる場合に、蓄電装置への追加的な充電において過充電となることが防止できるとともに、蓄電装置の充電量および空調機の動作性能を確保することができる充電制御を行なうことができる。その結果、蓄電装置の劣化を抑制するとともに、車内の空調を行ないつつＥＶ走行距離を確保するための電力を充電することが可能となる。
【０１００】
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特許請求の範囲によって示され、特許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】
【０１０１】
１００  車両、１１０  蓄電装置、１２１  コンバータ、１２２  インバータ、１３０  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギア、１５０  駆動輪、１６０  空調機、１７０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８０  補機バッテリ、１９０  補機負荷、１９５  温度センサ、２００  充電装置、２３０  インレット、２５０  充電ケーブル、２５１  充電コネクタ、２５２  ＣＣＩＤ、２５３  プラグ、２６０  外部電源、２６１  コンセント、３００  ＥＣＵ、３１０  充電状態演算部、３２０  開回路電圧推定部、３３０  電力指令設定部、３４０  充電制御部、３５０  空調制御部、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＨＰＬ，ＰＬ１〜ＰＬ３  電力線、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、ＣＨＲ  充電リレー、ＮＬ１，ＮＬ２  接地線、ＳＭＲ  システムメインリレー。
【図１】
0005515897.tif 000002
【図２】
0005515897.tif 000003
【図３】
0005515897.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005515897.tif 000007
【図７】
0005515897.tif 000008
【図８】
0005515897.tif 000009