(57)【要約】【課題】外部給電時におけるエンジンの振動や騒音の増加や変動を抑制できる車両を提供すること。【解決手段】車両は、エンジンの動力を利用して発電する発電機を有する発電装置と、発電装置と主電力線を介して接続されたバッテリと、主電力線と外部機器とを接続し、主電力線における電力を外部機器に供給する外部給電装置と、外部給電装置による外部給電時に発電装置及びバッテリの充放電を制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、バッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣ以下になった場合には、エンジンを始動し、発電機で発電した電力をバッテリ及び外部機器に供給し、バッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣより大きい使用上限ＳＯＣより大きくなった場合には、バッテリから放電した電力を外部機器に供給する。またＥＣＵは、発電機で発電する間、エンジン回転数が一定に維持されるようにエンジン及び発電機を制御する定点制御を実行する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及び当該エンジンの動力を利用して発電する発電機を有する発電装置と、
前記発電装置と電力線を介して接続され、当該発電装置で発電した電力を蓄える蓄電装置と、
前記電力線と外部機器とを接続し、前記電力線における電力を前記外部機器に供給する外部給電装置と、
前記外部給電装置による外部給電時に前記発電装置及び前記蓄電装置の充放電を制御する制御手段と、を備える車両であって、
前記制御手段は、
前記蓄電装置の残容量が所定の第１残容量以下になった場合には、前記エンジンを始動し、前記発電機で発電した電力を前記蓄電装置及び前記外部機器に供給し、
前記蓄電装置の残容量が前記第１残容量より大きい第２残容量より大きくなった場合には、前記蓄電装置から放電した電力を前記外部機器に供給し、
前記発電機で発電する間、エンジン回転数が一定に維持されるように前記エンジンを制御する定点制御を実行することを特徴とする車両。
【請求項２】
前記制御手段は、前記定点制御の実行時には、燃料消費率が最小となる運転点に基づいて設定するエンジントルクに維持されるように前記エンジン及び前記発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記蓄電装置の温度である蓄電装置温度に基づいて前記第１残容量を設定するとともに、前記蓄電装置温度が所定の第１温度以下である場合には、当該蓄電装置温度が低くなるほど前記第１残容量を大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
前記制御手段は、前記蓄電装置の温度である蓄電装置温度に基づいて、前記蓄電装置の充電時における充電電力に対する限界である充電電力限界を設定するとともに、前記蓄電装置温度が所定の第２温度以下である場合には、前記蓄電装置温度が低くなるほど前記充電電力限界を０に近づけ、
前記制御手段は、前記蓄電装置温度が前記第２温度以下である場合には、前記充電電力限界に基づいて設定される前記蓄電装置への充電電力に応じて前記エンジン回転数が変化するように前記エンジン及び前記発電機を制御する可変制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関する。より詳しくは、エンジンの動力を利用して発電する発電装置と、蓄電装置と、発電装置と蓄電装置とを接続する電力線における電力を車外の外部機器に供給する外部給電装置と、を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの動力を利用して発電する発電機と、発電機で発電した電力を蓄えるバッテリと、発電機及びバッテリと外部機器とを接続し、発電機で発電した電力やバッテリから放電される電力を外部機器に供給する外部給電装置と、を備えるハイブリッド車両が示されている。このような外部給電装置を備える車両によれば、災害時やアウトドアレジャー時において電源を確保できない環境下で、大型暖房や家電機器等の電気機器を利用できるので利便性が高い。
【０００３】
外部機器における要求電力は、利用者による操作に応じて適宜変化する。そこで特許文献１の車両では、バッテリの充放電量を調整することによって外部機器に対し要求電力に応じた電力を供給する。また特許文献１の車両では、バッテリの残容量が不十分である場合にはエンジンを始動するとともに発電機で発電した電力でバッテリを充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８４６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで外部給電時にエンジンを稼動して発電すると、エンジンでは振動や騒音が発生するが、特許文献１では、外部給電時におけるエンジンの振動や騒音については十分に検討されていない。例えば外部機器の要求電力が大きくなると、これに応じてエンジンの振動や騒音が大きくなってしまい、利用者が不快感を覚えるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、外部給電時におけるエンジンの振動や騒音の増加や変動を抑制できる車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）車両（例えば、後述の車両Ｖ）は、エンジン（例えば、後述のエンジンＥ）及び当該エンジンの動力を利用して発電する発電機（例えば、後述の発電機Ｇ）を有する発電装置（例えば、後述のエンジンＥ、発電機Ｇ、及び第２インバータ２２等）と、前記発電装置と電力線（例えば、後述の主電力線２）を介して接続され、当該発電装置で発電した電力を蓄える蓄電装置（例えば、後述のバッテリ３）と、前記電力線と外部機器（例えば、後述の外部機器９）とを接続し、前記電力線における電力を前記外部機器に供給する外部給電装置（例えば、後述の外部給電装置５）と、前記外部給電装置による外部給電時に前記発電装置及び前記蓄電装置の充放電を制御する制御手段（例えば、後述の電子制御ユニット７、並びにそのＦＩ−ＥＣＵ７１及びＭＯＴ−ＥＣＵ７２）と、を備える。前記制御手段は、前記蓄電装置の残容量（例えば、後述のバッテリＳＯＣ）が所定の第１残容量（例えば、後述の使用下限ＳＯＣ）以下になった場合には、前記エンジンを始動し、前記発電機で発電した電力を前記蓄電装置及び前記外部機器に供給し、前記蓄電装置の残容量が前記第１残容量より大きい第２残容量（例えば、後述の使用上限ＳＯＣ）より大きくなった場合には、前記蓄電装置から放電した電力を前記外部機器に供給し、前記発電機で発電する間、エンジン回転数が一定に維持されるように前記エンジンを制御する定点制御を実行することを特徴とする。
【０００８】
（２）この場合、前記制御手段は、前記定点制御の実行時には、燃料消費率が最小となる運転点に基づいて設定するエンジントルクに維持されるように前記エンジン及び前記発電機を制御することが好ましい。
【０００９】
（３）この場合、前記制御手段は、前記蓄電装置の温度である蓄電装置温度（例えば、後述のバッテリ温度）に基づいて前記第１残容量を設定するとともに、前記蓄電装置温度が所定の第１温度（例えば、後述の切替温度）以下である場合には、当該蓄電装置温度が低くなるほど前記第１残容量を大きくすることが好ましい。
【００１０】
（４）この場合、前記制御手段は、前記蓄電装置の温度である蓄電装置温度（例えば、後述のバッテリ温度）に基づいて、前記蓄電装置の充電時における充電電力に対する限界である充電電力限界を設定するとともに、前記蓄電装置温度が所定の第２温度（例えば、後述の定点運転下限温度）以下である場合には、前記充電電力限界に基づいて設定される前記蓄電装置への充電電力に応じて前記エンジン回転数が変化するように前記エンジン及び前記発電機を制御する可変制御を実行することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
（１）本発明において、制御手段は、外部給電時に蓄電装置の残容量が第１残容量以下になった場合には、エンジンを始動し、発電機で発電した電力を蓄電装置及び外部機器に供給する。また外部給電時に蓄電装置の残容量が第１残容量より大きい第２残容量より大きくなった場合には、蓄電装置から放電した電力を外部機器に供給する。ここで制御手段は、発電機で発電する間、エンジン回転数が一定に維持されるようにエンジンを制御する定点制御を実行する。従って本発明によれば、発電機で発電する間は、外部機器で要求される電力の変動に関わらずエンジン回転数が一定に維持されるので、エンジンで発生する振動や騒音の変動も抑制される。また本発明では、発電機で発電する間は定点制御を実行することにより、発電機の出力電力も一定になる。したがって外部機器で要求される電力が小さい場合には、その分蓄電装置への充電電力が大きくなるため、蓄電装置の充電を短時間で行うことが可能となるので、外部給電時におけるエンジンの負担も軽減できる。また、エンジン回転数を一定とすることにより、排気浄化装置の負担を軽減でき、エンジンオイルの消費を抑制でき、さらにエンジンの寿命を長くすることができる。
【００１２】
（２）本発明において、制御手段は、定点制御の実行時には、燃料消費率が最小となる運転点に基づいて設定するエンジントルクに維持されるようにエンジン及び発電機を制御する。したがって本発明によれば、燃料消費率が最小となる運転点でエンジンを稼動し続けながら発電機で発電を継続できるので、外部給電時における燃料の消費を抑制できる。
【００１３】
（３）蓄電装置は、その温度が低くなるほど放電性能が低下する。より具体的には、蓄電装置の使用下限残容量は、その温度が低くなるほど高くなる。ここで使用下限残容量とは、所定の必要放電電力（例えば、数ｋＷ）を蓄電装置から継続的に放電させるために最低限確保しておく必要がある残容量である。換言すれば、蓄電装置は、残容量が使用下限残容量を下回ると、必要放電電力を継続的に放電することができない。これに対し本発明では、制御手段は、蓄電装置温度が第１温度以下の低温時には、蓄電装置温度が低くなるほど第１残容量を大きくする。したがって本発明によれば、上記のように使用下限残容量が高くなる低温時には、蓄電装置の残容量が使用下限残容量を下回ってしまう前に蓄電装置を充電することができるので、蓄電装置には、必要放電電力を継続的に放電するために必要な残容量を確保できる。
【００１４】
（４）蓄電装置は、その温度が低くなるほど充電性能が低下する。より具体的には、蓄電装置の充電電力限界は、その温度が低くなるほど０に近づく。ここで充電電力限界とは、蓄電装置の充電時における充電電力に対する限界である。換言すれば、蓄電装置に充電電力限界を超える充電電力を継続的に供給し続けると、蓄電装置が劣化するおそれがある。これに対し本発明では、制御手段は、蓄電装置温度が第２温度以下の低温時には、蓄電装置温度が低くなるほど充電電力限界を０に近づける。また制御手段は、蓄電装置温度が、充電電力限界を０に近づける第２温度以下である場合には、充電電力限界に基づいて設定される蓄電装置への充電電力に応じてエンジン回転数が変化するようにエンジン及び発電機を制御する可変制御を実行する。これにより、蓄電装置の充電性能が低下する低温時には、蓄電装置の故障や劣化を促進する過充電を防止しながら蓄電装置を充電できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の構成を示す図である。
【図２】可変発電運転モードにおける発電電力とその消費電力の内訳を示す図である。
【図３】定点発電運転モードにおける発電電力とその消費電力の内訳を示す図である。
【図４】外部給電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図５】バッテリの充電性能の温度特性を示す図である。
【図６】定点発電運転モードにおける外部給電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図７Ａ】バッテリ温度に応じた使用下限ＳＯＣを決定する使用下限ＳＯＣ決定マップの一例を示す図である。
【図７Ｂ】バッテリの放電性能の温度特性を示す図である。
【図７Ｃ】バッテリの放電性能の温度特性を示す図である。
【図８】運転点決定マップの一例である。
【図９】定点制御時におけるエンジン回転数とエンジン出力との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る車両の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る車両Ｖの構成を示す図である。車両Ｖは、電動発電機Ｍと、内燃機関Ｅ（以下、「エンジンＥ」という）と、発電機Ｇと、を備える所謂ハイブリッド車両である。図１には、車両Ｖと、この車両Ｖに接続され、車両Ｖから供給される電力によって駆動される外部機器９と、の構成を示す。
【００１７】
車両Ｖは、駆動輪Ｗと、電動発電機Ｍと、エンジンＥと、発電機Ｇと、電源システム１と、これら電動発電機Ｍ、エンジンＥ、発電機Ｇ、車載機器８、及び電源システム１を総括的に制御する電子制御ユニット７と、を備える。
【００１８】
電子制御ユニット７は、相互に通信可能なマイクロコンピュータであるＦＩ−ＥＣＵ７１とＭＯＴ−ＥＣＵ７２とを備える。ＦＩ−ＥＣＵ７１は、主としてエンジンＥの制御を担う。ＭＯＴ−ＥＣＵ７２は、主として電動発電機Ｍ、発電機Ｇ、車載機器８、及び電源システム１の制御を担う。
【００１９】
電動発電機Ｍは、主として車両Ｖが走行するための動力を発生する。電動発電機Ｍの出力軸は、駆動輪Ｗと連結されている。電源システム１から電動発電機Ｍに電力を供給し、電動発電機Ｍを力行運転させることによって発生させたトルクは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Ｗに伝達され、駆動輪Ｗを回転させ、車両Ｖを走行させる。また電動発電機Ｍは、車両Ｖの減速時に回生運転させることにより、発電機として作用する。回生運転時に電動発電機Ｍによって発電される電力は、電源システム１に供給される。
【００２０】
エンジンＥの出力軸であるクランク軸は、図示しない動力伝達機構を介して発電機Ｇに連結されている。発電機Ｇは、エンジンＥで発生した動力によって駆動され、発電する。発電機Ｇによって発電された電力は、電源システム１に供給される。
【００２１】
電源システム１は、電動発電機Ｍに接続された第１インバータ２１と、発電機Ｇに接続された第２インバータ２２と、これらインバータ２１，２２と主電力線２を介して接続され、電動発電機Ｍ及び発電機Ｇによって発電された電力を蓄えるバッテリ３と、主電力線２に設けられた電圧変換器２３と、主電力線２と外部機器９とを接続し、主電力線２における電力を外部機器９に供給する外部給電装置５と、バッテリ３の状態を監視する電子制御ユニットであるバッテリＥＣＵ６と、を備える。
【００２２】
バッテリ３は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、このバッテリ３として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。
【００２３】
バッテリ３の正負両極は、主電力線２を介して第１インバータ２１及び第２インバータ２２に接続されている。主電力線２のうち電圧変換器２３とバッテリ３との間には、バッテリ３と電圧変換器２３とを接続又は遮断するバッテリコンタクタ２４が設けられている。
【００２４】
バッテリコンタクタ２４は、バッテリＥＣＵ６から送信される指令信号に応じて開成又は閉成する。バッテリコンタクタ２４が開成すると、バッテリ３と電圧変換器２３及び外部給電装置５とが遮断され、バッテリ３は充放電を行うことができない状態になる。バッテリコンタクタ２４が閉成すると、バッテリ３と電圧変換器２３及び外部給電装置５とが接続され、バッテリ３は充放電を行うことができる状態になる。
【００２５】
バッテリ３には、バッテリ３の内部状態を推定するためバッテリセンサユニット３１が設けられている。バッテリセンサユニット３１は、バッテリＥＣＵ６においてバッテリ３の残容量や温度等を取得するために必要な物理量を検出し、検出値に応じた信号をバッテリＥＣＵ６へ送信する複数のセンサで構成される。より具体的には、バッテリセンサユニット３１は、バッテリ３の端子電圧を検出する電圧センサ、バッテリ３を流れる電流を検出する電流センサ、及びバッテリ３の温度を検出する温度センサ等によって構成される。バッテリＥＣＵ６は、バッテリセンサユニット３１から送信される検出値を用いた既知アルゴリズムに基づいてバッテリ３の残容量を百分率で表したバッテリＳＯＣ［％］を算出する。またバッテリＥＣＵ６は、バッテリセンサユニット３１から送信される検出値に基づいてバッテリ３の温度であるバッテリ温度［℃］を取得する。また以上のようにしてバッテリＥＣＵ６において取得されたバッテリＳＯＣ及びバッテリ温度に関する情報は、図示しないＣＡＮ通信によってＦＩ−ＥＣＵ７１及びＭＯＴ−ＥＣＵ７２に送信される。
【００２６】
第１インバータ２１は、ＭＯＴ−ＥＣＵ７２のゲートドライブ回路（図示せず）によって生成されるゲート駆動信号に応じて駆動される複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータである。第１インバータ２１の直流入出力側は主電力線２を介して電圧変換器２３に接続されている。第１インバータ２１の交流入出力側は、電動発電機ＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。第１インバータ２１は、電動発電機Ｍの力行運転時には、ゲートドライブ回路からのゲート駆動信号の下で作動し、主電力線２から直流入出力側に印加される直流を３相交流に変換し、電動発電機Ｍに供給し、駆動力を発生させる。第１インバータ２１は、電動発電機Ｍの回生運転時には、ゲートドライブ回路からのゲート駆動信号の下で作動し、電動発電機Ｍから交流入出力側に印加される３相交流を直流に変換し、主電力線２に供給する。
【００２７】
第２インバータ２２は、ＭＯＴ−ＥＣＵ７２のゲートドライブ回路（図示せず）によって生成されるゲート駆動信号に応じて駆動される複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータである。第２インバータ２２の直流出力側は、主電力線２を介して電圧変換器２３に接続されている。第２インバータ２２の交流入力側は、発電機ＧのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。第２インバータ２２は、エンジンＥで発生した動力を用いた発電機Ｇの発電時には、ゲートドライブ回路からのゲート駆動信号の下で作動し、発電機Ｇから交流入力側に印加される３相交流を直流に変換し、主電力線２に供給する。本発明における発電装置は、エンジンＥ、発電機Ｇ、及び第２インバータ２２等によって構成される。
【００２８】
電圧変換器２３は、例えば、ＭＯＴ−ＥＣＵ７２のゲートドライブ回路（図示せず）によって生成されるゲート駆動信号によって駆動される複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）を備える双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。電圧変換器２３は、ゲートドライブ回路からのゲート駆動信号の下で作動する。バッテリ３から放電される電力で電動発電機Ｍを駆動する場合、電圧変換器２３は、バッテリ３から供給される直流の電圧を昇圧して第１インバータ２１へ供給し、バッテリ３側から第１インバータ２１側へ電流を流す。また発電機Ｇや電動発電機Ｍで発電された電力でバッテリ３を充電する場合、外部給電時に発電機Ｇで発電した電力をバッテリ３、車載機器８、及び外部機器９に供給する場合、電圧変換器２３は、インバータ２１，２２から供給される直流の電圧を降圧してバッテリ３へ供給し、インバータ２１，２２側からバッテリ３側へ電流を流す。
【００２９】
車載機器８は、主電力線２のうち電圧変換器２３とバッテリコンタクタ２４との間に接続されている。車載機器８は、空調機器や音響機器等、主電力線２における電力によって駆動される電気機器である。車載機器８は、外部給電時には、バッテリ３から放電される電力や発電機Ｇによって発電された電力を消費する内部負荷となり得る。
【００３０】
外部給電装置５は、外部機器９の外部給電コネクタ９３を接続可能なインレット５１と、インレット５１と主電力線２とを接続する外部給電電力線５２と、この外部給電電力線５２に設けられた外部給電コンタクタ５３と、を備え、車両Ｖの停車時に主電力線２における直流の電力を外部機器９に供給する。
【００３１】
外部給電電力線５２は、主電力線２のうち電圧変換器２３とバッテリコンタクタ２４との間に接続される。したがって、バッテリ３から放電される直流の電力や、車両Ｖの停車時に発電機Ｇによって発電され、電圧変換器２３によって降圧された直流の電力は、外部給電電力線５２及びインレット５１を介して外部機器９に供給される。
【００３２】
外部給電コンタクタ５３は、ＭＯＴ−ＥＣＵ７２から送信される指令信号に応じて開成又は閉成する。外部給電コンタクタ５３が開成すると、インレット５１と主電力線２とが遮断され、外部給電を行うことができない状態になる。外部給電コンタクタ５３が閉成すると、インレット５１と主電力線２とが接続され、外部給電を行うことができる状態になる。
【００３３】
外部機器９は、直流を単相交流に変換する外部インバータ９１と、車両Ｖと外部インバータ９１とを接続する外部給電ケーブル９２と、外部インバータ９１に接続された複数の電気機器９４，９５（例えば、車外の暖房装置や炊飯器、又は車内で使用する携帯端末等）と、を備える。外部給電ケーブル９２の一端側は外部インバータ９１に接続され、他端側は外部給電コネクタ９３を介してインレット５１に接続されている。外部インバータ９１は、外部給電ケーブル９２を介して車両Ｖの外部給電装置５から供給される直流電力を単相交流に変換し、電気機器９４，９５に供給する。外部機器９は、外部給電時には、バッテリ３から放電される電力や発電機Ｇによって発電された電力を消費する外部負荷となり得る。
【００３４】
ＦＩ−ＥＣＵ７１及びＭＯＴ−ＥＣＵ７２は、外部給電装置５による外部給電時において、車載機器８及び外部機器９において要求される電力が供給されるように、エンジンＥ、発電機Ｇ、第２インバータ２２、電圧変換器２３、バッテリコンタクタ２４、及び外部給電コンタクタ５３を制御する。
【００３５】
ＥＣＵ７１，７２は、バッテリ３に十分な電力が蓄えられている場合には、バッテリ３から放電される電力を車載機器８及び外部機器９に供給する。この場合、ＥＣＵ７１，７２は、エンジンＥ及び発電機Ｇによる発電を停止する。
【００３６】
またＥＣＵ７１，７２は、バッテリ３に蓄えられている電力が不十分である場合には、エンジンＥを稼動し、発電機Ｇで発電した電力を車載機器８、外部機器９、及びバッテリ３に供給する。より具体的には、ＥＣＵ７１，７２は、第２インバータ２２を駆動することによってエンジンＥ及び発電機Ｇで発電された３相交流電力を直流電力に変換し、さらに電圧変換器２３を駆動することによって第２インバータ２２から出力される直流電力を降圧し、車載機器８、外部機器９、及びバッテリ３に供給する。
【００３７】
ここでエンジンＥ及び発電機Ｇを用いて発電される電力は、エンジンＥの出力及び発電機Ｇの励磁強度を調整することによって可変させることができる。そこでＥＣＵ７１，７２は、外部給電装置５による外部給電時には、可変発電運転モードと定点発電運転モードとの２つの運転モードの下でエンジンＥ及び発電機Ｇを制御することが可能となっている。可変発電運転モードとは、車載機器８及び外部機器９で要求される電力に応じてエンジンＥ及び発電機Ｇによる発電電力を積極的に可変させる運転モードである。また定点発電運転モードとは、車載機器８及び外部機器９で要求される電力によらずエンジンＥ及び発電機Ｇによる発電電力を一定に維持する運転モードである。
【００３８】
図２は、可変発電運転モードにおける発電電力とその消費電力の内訳を示す図である。図２において左側は、車載機器８及び外部機器９における消費電力が０である無負荷時における発電電力を示し、右側は車載機器８及び外部機器９における消費電力が最大である最大負荷時における発電電力を示す。
【００３９】
図２の右側に示すように、外部給電時に発電機Ｇで発電された電力は、主に外部機器９と、車載機器８と、バッテリ３と、電圧変換器２３と、において消費される。また発電電力の一部は、各種損失によって消費される。また図２の左側に示すように、無負荷時には、車載機器８及び外部機器９における消費電力が０となる。そこで可変発電運転モードでは、ＥＣＵ７１，７２は、最大負荷時と無負荷時とでバッテリ３への充電電力が略等しくなるように、車載機器８及び外部機器９における消費電力並びに電圧変換器２３の通過電力が減少した分だけ、エンジンＥ及び発電機Ｇによる発電電力を減少させる。
【００４０】
図３は、定点発電運転モードにおける発電電力とその消費電力の内訳を示す図である。図３において左側は、図２と同様に無負荷時における発電電力を示し、右側は最大負荷時における発電電力を示す。
【００４１】
図３に示すように、定点発電運転モードでは、ＥＣＵ７１，７２は、最大負荷時であるか無負荷時であるか否かに関わらず、換言すれば車載機器８及び外部機器９における消費電力によらず、発電電力が一定になるようにエンジンＥ及び発電機Ｇを制御する。このため、無負荷時には、最大負荷時と比較して、車載機器８及び外部機器９における消費電力が減少し、かつ電圧変換器２３の通過電力が減少した分だけ、バッテリ３の充電電力が増加する。
【００４２】
このため可変発電運転モードでのバッテリ３の充電時間は、車載機器８及び外部機器９における消費電力によらず一定である。また定点発電運転モードでのバッテリ３の充電時間は、車載機器８及び外部機器９の消費電力に応じて変化する。より具体的には、車載機器８及び外部機器９の消費電力が小さくなるほどバッテリ３の充電時間は短くなる。このため、定点発電運転モードでのバッテリ３の充電時間は、可変発電運転モードでのバッテリ３の充電時間よりも常に短い。またこのため、定点発電運転モードでの発電期間（すなわち、エンジンＥの稼動時間）は、可変発電運転モードでの発電期間よりも短い。
【００４３】
図４は、ＥＣＵ７１，７２における外部給電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図４の外部給電処理は、車両Ｖが停車している間に、外部給電コネクタ９３がインレット５１に接続され、その後車両Ｖに設けられたパワースイッチ（図示せず）がオンにされ、さらに外部インバータ９１に設けられたパワースイッチ（図示せず）がオンにされたことに応じて、ＥＣＵ７１，７２において、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００４４】
始めにＳ１では、ＥＣＵ７１，７２は、バッテリＥＣＵ６からバッテリ温度を取得する。次にＳ２では、ＥＣＵ７１，７２は、取得したバッテリ温度が所定の定点運転下限温度以下であるか否かを判定する。
【００４５】
Ｓ２における判定結果がＮＯである場合には、ＥＣＵ７１，７２は、Ｓ３に移り、定点発電運転モードの下で外部給電を行い（後述の図６参照）、図４の処理を終了する。Ｓ２における判定結果がＹＥＳである場合には、ＥＣＵ７１，７２は、定点発電運転モードの下で外部給電を実行できないと判断し、Ｓ４に移り、可変発電運転モードの下で外部給電を行う。
【００４６】
ここで図４の処理のように、バッテリ温度に応じて運転モードを切り替える理由について図５を参照して説明する。
【００４７】
図５は、バッテリ３の充電性能の温度特性を示す図である。図５において、横軸はバッテリ温度［℃］であり、縦軸はバッテリ３の充電電力限界［ｋＷ］である。バッテリ３の充電性能は、バッテリ温度が低くなるほど低下する。より具体的には、バッテリ３の充電時における充電電力に対する限界である充電電力限界は、バッテリ温度が低くなるほど０に近づく。換言すれば、バッテリ３に充電電力限界を超える充電電力を継続的に供給し続けると、バッテリ３が劣化するおそれがある。
【００４８】
ここで図２及び図３を参照して説明したように、可変発電運転モードの下で外部給電を行っている間におけるバッテリ３の充電電力は、負荷によらず一定である。これに対し定点発電運転モードの下で外部給電を行っている間におけるバッテリ３の充電電力は、負荷によって変化する。また定点発電運転モードの下で外部給電を行っている間におけるバッテリ３の充電電力は、無負荷時に最大となる。以下では、定点発電運転モードの下で外部給電を行っている間におけるバッテリ３の充電電力の最大値を、最大充電電力という。すなわち、定点発電運転モードの下で外部給電を行っている間、バッテリ３には最大充電電力が継続的に供給される可能性がある。
【００４９】
ここで図５に示すように、バッテリ温度が０℃以下に定められた定点運転下限温度以下である場合、充電電力限界は上記最大充電電力より小さくなる。換言すれば、バッテリ温度が定点運転下限温度以下である場合、バッテリ３に最大充電電力を供給し続けると、バッテリ３が劣化するおそれがある。そこでＥＣＵ７１，７２は、バッテリ温度が定点運転下限温度より高い場合には、定点発電運転モードの下で外部給電を実行し（図４のＳ３参照）、バッテリ温度が定点運転下限温度以下である場合には、定点発電運転モードを禁止し、可変発電運転モードの下で外部給電を実行する（図４のＳ４参照）。
【００５０】
図６は、定点発電運転モードにおける外部給電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【００５１】
始めにＳ１１では、ＥＣＵ７１，７２は、バッテリＥＣＵ６からバッテリＳＯＣを取得する。次にＳ１２では、ＥＣＵ７１，７２は、図４のＳ１において取得したバッテリ温度に基づいて、バッテリＳＯＣに対する閾値である使用下限ＳＯＣを設定する。より具体的には、ＥＣＵ７１，７２は、バッテリ温度に基づいて図７Ａに例示するようなマップを検索することによって使用下限ＳＯＣを設定する。図７Ａのマップによれば、バッテリ温度が定点運転下限温度（図５参照）よりも高くなるように設定された切替温度より高い場合には、使用下限ＳＯＣは、バッテリ温度によらず一定の値、より具体的には、図７Ａにおいて太破線７ａで示す高温時下限ＳＯＣに設定される。またバッテリ温度が切替温度以下である場合には、使用下限ＳＯＣは、バッテリ温度が低くなるほど大きな値になるように設定される。なお、この図７Ａのマップの詳細については、後に詳細に説明する。
【００５２】
次にＳ１３では、ＥＣＵ７１，７２は、Ｓ１１で取得したバッテリＳＯＣがＳ１２で設定した使用下限ＳＯＣ以下であるか否かを判定する。Ｓ１３の判定結果がＹＥＳである場合、ＥＣＵ７１，７２は、エンジンＥ及び発電機Ｇによる発電中であることを明示する発電フラグＦｇｅｎを“１”に設定した後（Ｓ１４参照）、エンジンＥ及び発電機Ｇの定点制御を実行し、エンジンＥ及び発電機Ｇで発電した電力を車載機器８、外部機器９、及びバッテリ３に供給し（Ｓ１５参照）、この処理を終了する。なおこの発電フラグＦｇｅｎは、図４の外部給電処理を開始した直後は“０”となっている。
【００５３】
ここでエンジンＥ及び発電機Ｇの定点制御の具体的な手順について説明する。始めにＥＣＵ７１，７２は、図示しない大気圧センサの検出値に基づいて、車両Ｖが停車している地点の標高を推定する。次にＥＣＵ７１，７２は、予め定められた複数の運転点決定マップの中から、推定した標高に応じたものを選択する。運転点決定マップとは、図８に例示するように、エンジン回転数［ｒｐｍ］（図８の横軸）及びエンジントルク［Ｎｍ］（図８の縦軸）によって特徴付けられるエンジンＥの運転点とエンジン出力［ｋＷｈ］（図８の実線参照）とを関連付けるマップである。ＥＣＵ７１，７２には、このような運転点決定マップが標高ごとに複数格納されている。またこれら複数の運転点決定マップには、太破線８ａで示すように正味燃料消費率［ｇ／ｋＷｈ］が最小となる運転点の集合を示すＢＳＦＣボトムラインに関する情報が格納されている。
【００５４】
さらにＥＣＵ７１，７２は、予め定められた定点制御時回転数［ｒｐｍ］に基づいて、標高に応じて選択した運転点決定マップを検索することにより、正味燃料消費率を最小にするエンジン出力を算出する。これは図８の例では、定点制御時回転数を示す線８ｂと、太破線で示すＢＳＦＣボトムライン８ａとの交点Ｐを通過するエンジン出力を算出することに相当する。なおこの定点制御時回転数は、後に図９を参照して説明する手順によって定められたエンジン回転数であり、標高によらず一定の値とする。
【００５５】
さらにＥＣＵ７１，７２は、予め定点制御時回転数と算出したエンジン出力とに基づいて、エンジンＥに対する目標負荷に相当する目標エンジントルク［Ｎｍ］と、この目標エンジントルクを実現する目標発電機トルク［Ｎｍ］とを算出する。さらにＥＣＵ７１，７２は、算出した目標エンジントルクが実現されるようにエンジンＥの吸入空気量及び燃料噴射量を調整し、さらに目標発電機トルクが実現されるように発電機Ｇの励磁強度を調整する。これにより定点制御の実行時には、エンジン回転数は予め定められた定点制御時回転数で一定に維持され、エンジントルクは正味燃料消費率が最小になるように定められた目標エンジントルクで一定に維持される。
【００５６】
以上、定点制御では、エンジントルクがＢＳＦＣボトムライン８ａの直上となるようにエンジンＥ及び発電機Ｇを制御した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。定点制御では、エンジントルクは、ＢＳＦＣボトムライン８ａの直上に限らずＢＳＦＣボトムライン８ａの近傍になるようにエンジンＥ及び発電機Ｇを制御してもよい。
【００５７】
図６に戻り、Ｓ１３における判定結果がＮＯである場合、ＥＣＵ７１，７２は、Ｓ１１で取得したバッテリＳＯＣが上記使用下限ＳＯＣよりも大きな値に定められた使用上限ＳＯＣより大きいか否かを判定する（Ｓ１６参照）。Ｓ１６の判定結果がＮＯである場合、バッテリＥＣＵ６は、発電フラグＦｇｅｎが“１”であるか否かを判定する（Ｓ１７参照）。Ｓ１７の判定結果がＹＥＳである場合、すなわち定点制御の実行中でありかつバッテリＳＯＣが使用上限ＳＯＣに至っていない場合には、さらにバッテリ３の充電を継続するべく、Ｓ１５に移り、エンジンＥ及び発電機Ｇの定点制御を実行する。
【００５８】
Ｓ１６における判定結果がＹＥＳである場合、ＥＣＵ７１，７２は、発電フラグＦｇｅｎを“０”に設定した後（Ｓ１８参照）、エンジンＥの稼動及び発電機Ｇによる発電を停止するとともに、バッテリ３から放電した電力を車載機器８及び外部機器９に供給し（Ｓ１９参照）、この処理を終了する。またＳ１７の判定結果がＮＯである場合、すなわちバッテリ３の放電中でありかつバッテリＳＯＣが使用上限ＳＯＣに至っていない場合には、さらにバッテリ３の放電を継続するべく、Ｓ１９に移り、エンジンＥの稼動及び発電機Ｇによる発電を停止する。
【００５９】
ここで、図７Ａのマップについて、詳細に説明する。
図７Ａは、バッテリ温度に応じた使用下限ＳＯＣを決定する使用下限ＳＯＣ決定マップの一例を示す図である。図７Ａにおいて、横軸はバッテリ温度であり、縦軸は使用下限ＳＯＣである。
【００６０】
図６に示すフローチャートによれば、外部給電時において、バッテリ３のバッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣを下回ると、エンジンＥ及び発電機Ｇの定点制御が実行され、これによりバッテリ３は発電機Ｇで発電した電力によって充電される。換言すれば、バッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣより大きい間は、車載機器８及び外部機器９で必要とされる電力はバッテリ３から放電される電力によって賄う必要がある。すなわち、バッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣより大きい間は、バッテリ３は、車載機器８及び外部機器９で必要とされる電力や様々な損失等を考慮して定められる必要放電電力以上の電力を継続的に供給できる状態である必要がある。
【００６１】
図７Ｂは、バッテリ３の放電性能の温度特性を示す図である。より具体的には、図７Ｂは、バッテリＳＯＣが高温時下限ＳＯＣ（図７Ａ参照）である状態におけるバッテリ３の放電性能の温度特性を示す図である。図７Ｂにおいて、横軸はバッテリ温度［℃］であり、縦軸はバッテリ３の放電電力限界［ｋＷ］である。バッテリ３の放電性能は、充電性能と同様にバッテリ温度が低くなるほど低下する。より具体的には、バッテリ３の放電時における放電電力に対する限界である放電電力限界は、バッテリ温度が低くなるほど０に近づく。換言すれば、バッテリ３は、放電電力限界を超える電力を継続的に放電することができない。このため、図７Ｂに示すように、バッテリ温度が切替温度以下である場合、放電電力限界は必要放電電力以下となるため、バッテリ３は必要放電電力を継続的に放電することができない。そこで図７Ａに示すように、バッテリ温度が切替温度以下である場合、使用下限ＳＯＣは、バッテリ温度が低くなるほど大きくなるように設定される。
【００６２】
図７Ｃは、バッテリ３の放電性能の温度特性を示す図である。より具体的には、図７Ｃは、各バッテリ温度でバッテリＳＯＣが図７Ａのマップによって定められる使用下限ＳＯＣになるように調整したバッテリ３の放電性能の温度特性を示す図である。図７Ｃにおいて、横軸はバッテリ温度［℃］であり、縦軸はバッテリ３の放電電力限界［ｋＷ］である。図７Ｃに示すように、使用下限ＳＯＣ以上となるようにバッテリＳＯＣを確保しておくことにより、バッテリ３は必要放電電力を継続的に放電することが可能となる。
【００６３】
次に、図９を参照して定点制御時回転数を設定する手順について説明する。
図９は、定点制御時におけるエンジン回転数とエンジン出力との関係を示す図である。図９の横軸はエンジン回転数［ｒｐｍ］であり、縦軸は定点制御時におけるエンジンＥの運転点をＢＳＦＣボトムライン上で変化させたときにおけるエンジン出力［ｋＷ］である。また図９において太実線は低地（例えば、標高０［ｍ］）におけるエンジン回転数とエンジン出力との関係を示し、太破線は高地（例えば、標高１０００［ｍ］）におけるエンジン回転数とエンジン出力との関係を示す。
【００６４】
図９に示すように、エンジン出力、すなわち定点制御時における発電電力は、エンジン回転数を高くするほど大きくなる。また図９に示すように、高地では低地よりもエンジン出力及び発電電力が低下する。そこで定点制御時回転数は、エンジン出力が低くなる高地を想定し、この高地においても車載機器８及び外部機器９で最大負荷時に必要とされる電力が賄えるようなエンジン回転数に設定される。なおこのように定点制御時回転数を設定すると、低地では高地よりも発電電力が大きくなる。そこで低地における発電電力の増加分は、図９に示すように、バッテリ３への充電電力を増加分で吸収させる。
【００６５】
以上説明した本実施形態に係る車両Ｖによれば、以下の効果を奏する。
（１）ＥＣＵ７１，７２は、外部給電時にバッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣ以下になった場合には、エンジンＥを始動し、発電機Ｇで発電した電力をバッテリ３及び外部機器９に供給する。また外部給電時にバッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣより大きい使用上限ＳＯＣより大きくなった場合には、バッテリ３から放電した電力を外部機器９に供給する。ここでＥＣＵ７１，７２は、発電機Ｇで発電する間、エンジン回転数が一定に維持されるようにエンジンを制御する定点制御を実行する。従って車両Ｖによれば、発電機Ｇで発電する間は、外部機器９で要求される電力の変動に関わらずエンジン回転数が定点制御時回転数で一定に維持されるので、エンジンＥで発生する振動や騒音の変動も抑制される。また車両Ｖでは、発電機Ｇで発電する間は定点制御を実行することにより、発電機Ｇの出力電力も一定になる。したがって外部機器９で要求される電力が小さい場合には、その分バッテリ３への充電電力が大きくなるため、バッテリ３の充電を短時間で行うことが可能となるので、外部給電時におけるエンジンＥの負担も軽減できる。また、エンジン回転数を一定とすることにより、排気浄化装置の負担を軽減でき、エンジンオイルの消費を抑制でき、さらにエンジンの寿命を長くすることができる。
【００６６】
（２）ＥＣＵ７１，７２は、定点制御の実行時には、正味燃料消費率が最小となる運転点（ＢＳＦＣボトムライン直上の運転点）に基づいて設定するエンジントルクに維持されるようにエンジンＥ及び発電機Ｇを制御する。したがって車両Ｖによれば、正味燃料消費率が最小となる運転点でエンジンＥを稼動し続けながら発電機Ｇで発電を継続できるので、外部給電時における燃料の消費を抑制できる。
【００６７】
（３）ＥＣＵ７１，７２は、バッテリ温度が切替温度以下の低温時には、バッテリ温度が低くなるほど使用下限ＳＯＣを大きくする。したがって車両Ｖによれば、上記のように使用下限ＳＯＣが高くなる低温時には、バッテリＳＯＣが使用下限ＳＯＣを下回ってしまう前にバッテリ３を充電することができるので、バッテリ３には、必要放電電力を継続的に放電するために必要な残容量を確保できる。
【００６８】
（４）ＥＣＵ７１，７２は、バッテリ温度が第２温度以下の低温時には、バッテリ温度が低くなるほど充電電力限界を０に近づける。またＥＣＵ７１，７２は、バッテリ温度が、充電電力限界を０に近づける定点運転下限温度以下である場合には、充電電力限界に基づいて設定されるバッテリ３への充電電力に応じてエンジン回転数が変化するようにエンジンＥ及び発電機Ｇを制御する可変発電運転モードを選択する。これにより、バッテリ３の充電性能が低下する低温時には、バッテリ３の故障や劣化を促進する過充電を防止しながらバッテリ３を充電できる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
図１０は、本実施形態に係る車両ＶＡの構成を示す図である。本実施形態に係る車両ＶＡは、電源システム１Ａ及び外部機器９Ａの構成が第１実施形態と異なる。より具体的には、本実施形態に係る電源システム１Ａは、ダウンバータ２５Ａをさらに備える。ダウンバータ２５Ａは、主電力線２のうち電圧変換器２３とバッテリコンタクタ２４との間と、車載機器８とを接続する。ダウンバータ２５Ａは、バッテリＥＣＵ６からの指令に応じて主電力線２における直流電力を降圧し、車載機器８に供給する。
【００７１】
また本実施形態に係る外部機器９Ａは、外部インバータ９１Ａの構成が第１実施形態と異なる。より具体的には、外部インバータ９１Ａは、外部給電ケーブル９２を介して外部給電装置５から供給される直流電力を電気機器９４，９５に応じた電圧まで降圧し、さらに単相交流に変換する機能を備える。
【符号の説明】
【００７２】
Ｖ，ＶＡ…車両
Ｅ…エンジン（発電装置）
Ｇ…発電機（発電装置）
１，１Ａ…電源システム
２…主電力線（電力線）
２２…第２インバータ（発電装置）
３…バッテリ（蓄電装置）
５…外部給電装置
７…電子制御ユニット（制御手段）
７１…ＦＩ−ＥＣＵ（制御手段）
７２…ＭＯＴ−ＥＣＵ（制御手段）
９，９Ａ…外部機器
【図１】
2019162921.tif 000003
【図２】
2019162921.tif 000004
【図３】
2019162921.tif 000005
【図４】
2019162921.tif 000006
【図５】
2019162921.tif 000007
【図６】
2019162921.tif 000008
【図７Ａ】
2019162921.tif 000009
【図７Ｂ】
2019162921.tif 000010
【図７Ｃ】
2019162921.tif 000011
【図８】
2019162921.tif 000012
【図９】
2019162921.tif 000013
【図１０】
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