JP2007062642A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料残量およびバッテリのＳＯＣの低下により車両が走行不可能となることをできる限り回避するハイブリッド自動車を提供する。
【解決手段】 動力出力装置１０２は、動力源としてエンジンおよびモータジェネレータを含む。バッテリユニットＢＵは、動力出力装置１０２へ電力を供給するとともに、車外の商用電源５５からコネクタ５０に与えられる電力によって充電される。ロック装置５２は、コイル５３の通電時、コイル５３が発生する磁力を受けて作動し、コネクタ５０と充電用プラグ５１との接続状態をロックする。制御装置６０は、商用電源５５によるバッテリユニットＢＵの充電中において、燃料残量およびバッテリユニットＢＵのＳＯＣが少ないとき、コイル５３へ電流を供給する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ハイブリッド自動車に関し、特に、車両外部からバッテリを充電可能なハイブリッド自動車に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）が大きく注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、蓄電装置（バッテリ）とインバータとインバータによって駆動される電動機（モータ）とを動力源とする自動車である。

このようなハイブリッド自動車において、外部電源を用いてバッテリを充電する外部充電機能を備えたハイブリッド自動車が知られている。外部充電機能を備えたハイブリッド自動車によれば、たとえば家庭用の商用電源からバッテリの充電を行なうことができれば、燃料補給のためにガソリンスタンドに行かなければならない回数が減るといったメリットや、商用電力が安価な国では経済的なメリットが得られる。

特開２００３−３２８０３号公報（特許文献１）は、そのような外部充電機能を備えたハイブリッド車両を開示する。このハイブリッド車両は、自宅や会社などに設置された外部充電装置を用いてバッテリを充電することができる。そして、その外部充電装置が設置された地点を中心とする地域をＥＶ走行（エンジンを運転せずにバッテリに蓄えられた電力のみでモータを駆動して走行する運転モード）可能な地域とする（特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０３号公報 特開２００３−３２８０７号公報 特許第２６９５０８３号公報 特開平８−１２６１２１号公報

ハイブリッド自動車において外部電源からの充電が可能になると、エンジンの燃料消費量は減少する。したがって、上述のように、利用者にとっては、燃料補給の回数が減少するというメリットが得られるが、その反対効果として、燃料の残量について利用者がほとんど意識しなくなることが予想される。

そうすると、外部電源を用いてバッテリを充電した後の走行時、バッテリの充電が不十分であると、最寄のガソリンスタンドまでも走行することができないという事態が従来に増して多く発生することが予想される。すなわち、バッテリの充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）の低下によりＨＶ走行（エンジンを運転して車両の駆動力を得る運転モードであって、エンジンの出力を用いて発電した電力を用いてモータにより駆動力を得る場合も含む。）を行なうべくエンジンを始動しようとしても、燃料残量が０または極めて少量であったためにエンジンを始動できないという事態が発生し得る。

ハイブリッド自動車において外部電源からの充電が可能になった場合に発生し得るこのような課題およびその解決策について、特開２００３−３２８０３号公報は何ら開示していない。

そこで、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、燃料残量およびバッテリのＳＯＣの低下により車両が走行不可能となることをできる限り回避するハイブリッド自動車を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド自動車は、動力源として内燃機関および回転電機を搭載するハイブリッド自動車であって、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に充電を行なうための入力部と、与えられるロック指令に従って、蓄電装置の充電時に入力部に接続される充電用プラグの接続の解除を禁止するように構成されたロック装置と、内燃機関の燃料残量が第１の所定レベルを下回り、かつ、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が第２の所定レベルを下回っているとき、ロック指令をロック装置へ出力する制御手段とを備える。

この発明によるハイブリッド自動車においては、車両外部から与えられる電力を入力部に受けて蓄電装置を充電することができる。ここで、蓄電装置の充電時、内燃機関の燃料残量が第１の所定レベルを下回り、かつ、蓄電装置のＳＯＣが第２の所定レベルを下回っていると、制御手段からのロック指令に従ってロック装置が作動する。すなわち、蓄電装置のＳＯＣが第２の所定レベル以上になるまで充電用プラグを抜くことはできないので、第２の所定レベルを適切に設定することにより、少なくとも最寄のガソリンスタンドまでの走行を確保することができる。

したがって、この発明によるハイブリッド自動車によれば、燃料残量およびバッテリのＳＯＣの低下により車両が走行不可能となる事態をできる限り回避することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、ロック装置の解除を指示するための入力装置をさらに備える。制御手段は、さらに、利用者によって入力装置が操作されたと判定すると、ロック装置の解除を指示する解除指令をロック装置へ出力する。

このハイブリッド自動車においては、蓄電装置のＳＯＣが第２の所定レベル以上になるまで充電用プラグを一切抜くことができないとすると利便性に欠けることがあるので、ロック装置の解除を指示するための入力装置が備えられる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、利便性が向上する。

さらに好ましくは、ハイブリッド自動車は、利用者に対して警告を行なうための報知装置をさらに備える。制御手段は、さらに、利用者による入力装置の操作に応じて解除指令をロック装置へ出力すると、報知装置へ動作指令を出力する。

このハイブリッド自動車においては、利用者による入力装置の操作に応じて解除指令がロック装置へ出力されると報知手段が動作するので、利用者は、この充電状態で走行すると走行不可能になる可能性があることを認識できる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、利用者による不用意な入力装置の操作によって走行不可能になる事態を回避することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、与えられるデータに従って車両の走行可能距離を表示する表示装置をさらに備える。制御手段は、さらに、利用者による入力装置の操作に応じて解除指令をロック装置へ出力すると、蓄電装置の充電状態に基づいて車両の走行可能距離を算出し、その算出結果をデータとして表示装置へ出力する。

このハイブリッド自動車においては、利用者による入力装置の操作に応じて解除指令がロック装置へ出力されると、そのときの蓄電装置のＳＯＣに基づき走行可能距離が演算されて表示装置に表示されるので、ロック装置を解除した利用者は、そのときの蓄電量でどれだけ走行できるのかを認識できる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、利便性が向上する。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、制御手段からの指示に基づいて、車両の現在位置からガソリンスタンドまでの走行距離を算出し、かつ、その算出した走行距離を制御手段へ出力するカーナビゲーション装置をさらに備える。制御手段は、カーナビゲーション装置によって算出されたガソリンスタンドまでの走行距離に基づいて第２の所定レベルを決定する。

このハイブリッド自動車においては、ロック装置の解除タイミングを決定する第２の所定レベルは、カーナビゲーション装置を用いて算出したガソリンスタンドまでの走行距離に基づいて決定されるので、車両の充電が行なわれている地域に応じた適切なロック解除タイミングが設定される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、車両が利用される地域のガソリンスタンド事情を考慮した利便性に優れたハイブリッド自動車が実現される。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、内燃機関の出力を用いて発電を行なう発電装置をさらに備える。蓄電装置は、発電装置によって発電された電力を蓄電する第１の蓄電部と、入力部に入力される車両外部からの電力を蓄電する第２の蓄電部とを含む。第１の蓄電部は、第２の蓄電部よりも出力可能最大電力が大きく、第２の蓄電部は、第１の蓄電部よりも蓄電容量が大きい。

このハイブリッド自動車においては、第１の蓄電部は、第２の蓄電部よりも出力可能最大電力が大きく、通常のＨＶ走行用に搭載される。一方、第２の蓄電部は、第１の蓄電部よりも蓄電容量が大きく、入力部に与えられる車両外部からの電力は、第２の蓄電部に蓄電される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、蓄電容量の大きい第２の蓄電部に蓄えられた電力を用いて積極的にＥＶ走行することにより、燃料補給回数を減らすことができる。

好ましくは、発電装置は、内燃機関のクランク軸に回転軸が機械的に結合されたもう１つの回転電機を含む。当該ハイブリッド自動車は、回転電機に対応して設けられる第１のインバータと、もう１つの回転電機に対応して設けられる第２のインバータと、第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段とをさらに備える。回転電機およびもう１つの回転電機は、それぞれ第１および第２の３相コイルをステータコイルとして含む。入力部は、第１の３相コイルの中性点に接続される第１の端子と、第２の３相コイルの中性点に接続される第２の端子とを含む。インバータ制御手段は、第１および第２の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて第２の蓄電部に与えられるように第１および第２のインバータを制御する。

このハイブリッド自動車においては、動力源としての回転電機と、発電装置に含まれるもう１つの回転電機と、それらにそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータと、インバータ制御手段とを用いることによって、外部から第２の蓄電部への充電が実現される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、外部充電装置を別途備える必要がなく、車両の小型化、および軽量化による燃費向上を実現することができる。

この発明によれば、蓄電装置のＳＯＣが第２の所定レベル以上になるまで充電用プラグを抜くことができないようにしたので、燃料残量およびバッテリのＳＯＣの低下により車両が走行不可能となる事態をできる限り回避することができる。

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返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド自動車１００は、バッテリユニットＢＵと、動力出力装置１０２と、コネクタ５０と、ロック装置５２と、コイル５３と、接地ノード５４と、制御装置６０とを備える。

バッテリユニットＢＵは、充放電可能な電池を含み（図示せず）、直流電力を発生して動力出力装置１０２へ供給する。また、バッテリユニットＢＵは、動力出力装置１０２から受ける直流電力を蓄電する。

動力出力装置１０２は、エンジンおよびモータジェネレータを含み（いずれも図示せず、以下同じ。）、制御装置６０から受ける指令に基づいてこのハイブリッド自動車１００の駆動力を発生する。また、動力出力装置１０２は、制御装置６０から受ける指令に基づいて、コネクタ５０に受ける車外の商用電源５５からの交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をバッテリユニットＢＵへ出力する。

コネクタ５０は、車外の商用電源５５からの交流電力を受けるための端子である。車外の商用電源５５を用いてバッテリユニットＢＵを充電するとき、充電用プラグ５１がコネクタ５０に接続され、商用電源５５からの交流電力がコネクタ５０に与えられる。

ロック装置５２は、コイル５３から受ける磁力を受けて動作し、コイル５３に電流が流されているとき、コネクタ５０と充電量プラグ５１との接続の解除を禁止するようにそれらの接続状態をロックする。コイル５３は、制御装置６０によって電流が流されると、ロック装置５２を駆動するための磁力を発生する。

制御装置６０は、後述する方法により、動力出力装置１０２が駆動力を発生するための制御を行なう。また、制御装置６０は、後述する方法により、コネクタ５０に受けた商用電源５５からの交流電力を動力出力装置１０２が直流電力に変換してバッテリユニットＢＵへ出力するための制御を行なう。

さらに、制御装置６０は、コネクタ５０に充電用プラグ５１が接続され、商用電源５５からバッテリユニットＢＵへの充電が行なわれているとき、後述する方法により、エンジンの燃料残量およびバッテリユニットＢＵの充電状態に基づいてロック装置５２を作動させるか否かを判定する。そして、制御装置６０は、ロック装置５２を作動させると判定すると、コイル５３に電流を供給する。

なお、制御装置６０がコイル５３に電流を供給することは、この発明における「ロック指令をロック装置へ出力する」ことに対応する。

図２は、図１に示したハイブリッド自動車１００のパワートレーンの回路図である。図２を参照して、ハイブリッド自動車１００は、バッテリユニットＢＵと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン４と、動力分配機構３と、車輪２とを含む。なお、この回路図において、バッテリユニットＢＵ、コネクタ５０および制御装置６０を除く部分が図１に示した動力出力装置１０２に対応する。また、この図２においては、ロック装置５２および充電用プラグ５１については、図示を省略している。

動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分配機構３にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は車輪２に図示しない減速ギヤや作動ギヤによって結合されている。また動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン４の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車１００に組み込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪である車輪２を駆動する電動機としてハイブリッド自動車１００に組み込まれる。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１はＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１、Ｗ相コイルＷ１からなる３相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータＭＧ２はＵ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２、Ｗ相コイルＷ２からなる３相コイルをステータコイルとして含む。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。

モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ３０へ出力する。

バッテリユニットＢＵは、負極が接地ラインＳＬに共に接続された蓄電装置であるバッテリＢ１およびＢ２と、バッテリＢ１およびＢ２の一方を選択して車両負荷に接続する選択スイッチＲＹ０と、バッテリＢ１およびＢ２の電圧をそれぞれ測定する電圧センサ７０，７１と、バッテリＢ１およびＢ２の電流をそれぞれ測定する電流センサ８４，８３とを含む。車両負荷は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ２０，３０と、インバータ２０，３０に昇圧した電圧を供給する昇圧コンバータ１０とを含む。

バッテリユニットＢＵにおいては、バッテリＢ２のほうがバッテリＢ１よりも蓄電容量が大きく、その代わりにバッテリＢ１のほうがバッテリＢ２よりも出力可能最大電力が大きくなるようにバッテリＢ１，Ｂ２の組合せが選択される。また、この場合バッテリＢ１のほうがバッテリＢ２よりも充電可能最大電力も大きいのが普通であり、たとえばバッテリＢ１が最大２０ｋＷの電力を充電可能でありこれに対しバッテリＢ２は最大５ｋＷの電力を充電可能である。

バッテリＢ１は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を用いることができる。この場合には、バッテリＢ２としては、安価で大容量の鉛蓄電池を用いることができる。

また、バッテリＢ１に代えて大容量の電気二重層コンデンサを用いることができる。この場合には、バッテリＢ２としてはそれよりも出力可能最大電力が小さいが蓄電容量が大きいバッテリを用いることができる。この場合はニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池をバッテリＢ２として用いることができる。

つまり、バッテリＢ１とバッテリＢ２の組合せは、バッテリの性能の向上に伴い種々に変更して用いることができる。２つの特性の異なるバッテリを組み合わせて用いることにより、蓄電量が大きくかつ出力性能の高いバッテリユニットＢＵを実現することができる。

バッテリユニットＢＵは、バッテリＢ１またはＢ２から出力される直流電圧を昇圧コンバータ１０へ出力する。また、昇圧コンバータ１０から出力される直流電圧によってバッテリユニットＢＵ内部のバッテリＢ１またはＢ２が充電される。

選択スイッチＲＹ０は、バッテリＢ１の正電極とバッテリＢ２の正電極の短絡が生じないように、いずれか一方のバッテリを電源ラインＰＬ１に接続しているときはかならず他方のバッテリは電源ラインＰＬ１から切離されるように構成されている。バッテリＢ１，Ｂ２は特性が異なり、また、ＳＯＣも異なる場合があるので、一方から他方のバッテリに過大な電流が流れることを防止するため正極同士を直接接続することは避ける必要があるからである。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、制御装置６０からの信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２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Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

なお、上記のｎｐｎ型トランジスタおよび以下の本明細書中の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、また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もちいることができる。

インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２を含み、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４を含み、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６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Ｄ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の各相コイルの中性点Ｎ１と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２２を含み、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２３，Ｑ２４を含み、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２５，Ｑ２６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６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Ｄ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続される。そして、インバータ３０においても、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの中性点Ｎ２と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

ハイブリッド自動車１００は、さらに、コンデンサＣ１，Ｃ２と、リレー回路４０と、コネクタ５０と、ＥＶ優先スイッチ５６と、制御装置６０と、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、電圧センサ７２〜７４と、電流センサ８０，８２とを含む。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するバッテリＢ１および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬは、電圧センサ７３で測定される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ２０，３０および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨは、電圧センサ７２で測定される。

昇圧コンバータ１０は、バッテリユニットＢＵから電源ラインＰＬ１を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギを蓄積し、その蓄積したエネルギをｎｐｎ型トランジスタＱ２がＯＦＦされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ電流を流すことによって放出することにより昇圧動作を行なう。

また、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ２０および３０のいずれか一方または両方から受ける直流電圧をバッテリユニットＢＵの電圧レベルに降圧してバッテリユニットＢＵ内部のバッテリを充電する。

インバータ２０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。

これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ２０は、エンジンからの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

インバータ３０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、ハイブリッド自動車１００の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車１００を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをＯＦＦすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

リレー回路４０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレーＲＹ１は、ＡＣラインＡＣＬ１とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。リレーＲＹ２は、ＡＣラインＡＣＬ２とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。

このリレー回路４０は、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じて、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とコネクタ５０との接続／切離しを行なう。すなわち、リレー回路４０は、制御装置６０からＨ（論理ハイ）レベルの信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０と電気的に接続し、制御装置６０からＬ（論理ロー）レベルの信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０から電気的に切離す。

コネクタ５０は、外部の商用電源５５からの交流電力を受けるための図示されない第１および第２の端子を含む。第１および第２の端子は、それぞれリレー回路４０のリレーＲＹ１，ＲＹ２に接続される。ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２の線間電圧ＶＡＣは、電圧センサ７４で測定され、測定値が制御装置６０に送信される。

電圧センサ７０は、バッテリＢ１のバッテリ電圧ＶＢ１を検出し、その検出したバッテリ電圧ＶＢ１を制御装置６０へ出力する。電圧センサ７１は、バッテリＢ２のバッテリ電圧ＶＢ２を検出し、その検出したバッテリ電圧ＶＢ２を制御装置６０へ出力する。
電圧センサ７３は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の入力電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７２は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨ（インバータ２０，３０の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧ＶＨを制御装置６０へ出力する。

電流センサ８０は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置６０へ出力する。電流センサ８２は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置６０へ出力する。

制御装置６０は、外部に設けられるＥＣＵ（Electronic Control Unit）から出力されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧センサ７３からの電圧ＶＬ、ならびに電圧センサ７２からの電圧ＶＨに基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

また、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。さらに、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ここで、制御装置６０は、イグニッションスイッチ（またはイグニッションキー）からの信号ＩＧおよびバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に与えられる商用電源５５からの交流電力を直流電力に変換してバッテリＢ２の充電が行なわれるようにインバータ２０，３０を制御するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。

さらに、制御装置６０は、バッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）に基づいて、車外から充電可能か否かを判定し、充電可能と判定したときは、Ｈレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力する。一方、制御装置６０は、バッテリＢ２がほぼ満充電状態であり、充電可能でないと判定したときは、Ｌレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力し、信号ＩＧが停止状態を示す場合にはインバータ２０および３０を停止させる。

また、さらに、制御装置６０は、運転者からＥＶ優先スイッチ５６によって与えられる指示に応じて、通常のガソリン消費を前提とするＨＶ走行モードと、ＨＶ走行よりも最大トルクを控えめにしてモータのみで走行してバッテリ電力を使用することを優先させるＥＶ走行モードとを切換える。具体的には、制御装置６０は、運転者によってＥＶ優先スイッチ５６がオン操作されると、選択スイッチＲＹ０を制御信号ＳＥによってバッテリＢ２を選択するように切換える。

図３は、図２に示した制御装置６０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置６０は、コンバータ制御部６１と、第１のインバータ制御部６２と、第２のインバータ制御部６３と、ＡＣ入力制御部６４とを含む。コンバータ制御部６１は、バッテリ電圧ＶＢ１，ＶＢ２、電圧ＶＨ、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

第１のインバータ制御部６２は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ２０のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。

第２のインバータ制御部６３は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ３０のｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ＡＣ入力制御部６４は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態を判定し、信号ＩＧとバッテリＢ１，Ｂ２のＳＯＣに応じて、インバータ２つを協調制御して外部から与えられる交流電圧を直流に変換すると共に昇圧し、バッテリへの充電を行なう。

ここで、Ｈレベルの信号ＩＧは、ハイブリッド自動車１００が起動されたことを意味する信号であり、Ｌレベルの信号ＩＧは、ハイブリッド自動車１００が停止されたことを意味する信号である。

そして、ＡＣ入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が停止状態であり、信号ＩＧもハイブリッド自動車１００が停止していることを示している場合には、バッテリＢ１、Ｂ２のＳＯＣが所定レベルよりも低ければ充電動作を行なわせる。具体的には、信号ＣＮＴＬによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を導通させ、電圧ＶＡＣの入力があればこれに応じて制御信号ＣＴＬ１を生成しインバータ２０，３０を協調制御して外部から与えられる交流電圧を直流に変換すると共に昇圧し、バッテリへの充電を行なわせる。

一方、ＡＣ入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が稼動状態であるかまたは信号ＩＧがハイブリッド自動車１００の運転中を示している場合、および、バッテリＢ１、Ｂ２のＳＯＣが所定レベルよりも高い場合には、充電動作を行なわせない。具体的には、信号ＣＮＴＬによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を開放させ、制御信号ＣＴＬ０を生成して、昇圧コンバータ１０とインバータ２０，３０に車両運転時の通常動作を行なわせる。

図４は、図３に示したコンバータ制御部６１の機能ブロック図である。図４を参照して、コンバータ制御部６１は、インバータ入力電圧指令演算部１１２と、フィードバック電圧指令演算部１１４と、デューティー比演算部１１６と、ＰＷＭ信号変換部１１８とを含む。

インバータ入力電圧指令演算部１１２は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部１１４へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部１１４は、電圧センサ７２によって検出される昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨと、インバータ入力電圧指令演算部１１２からの電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍとに基づいて、出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比演算部１１６へ出力する。

デューティー比演算部１１６は、電圧センサ７０からのバッテリ電圧ＶＢ１，ＶＢ２と、フィードバック電圧指令演算部１１４からのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をＰＷＭ信号変換部１１８へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１１８は、デューティー比演算部１１６から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＣとして昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

なお、昇圧コンバータ１０の下アームのｎｐｎ型トランジスタＱ２のＯＮデューティーを大きくすることによりリアクトルＬにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上アームのｎｐｎ型トランジスタＱ１のＯＮデューティーを大きくすることにより電源ラインＰＬ２の電圧が下がる。そこで、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインＰＬ２の電圧をバッテリＢ１の出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。

さらに、ＰＷＭ信号変換部１１８は、制御信号ＣＴＬ１が活性化しているときは、デューティー比演算部１１６の出力に拘わらず、ｎｐｎ型トランジスタＱ１を導通状態とし、ｎｐｎ型トランジスタＱ２を非導通状態とする。これにより、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことが可能となる。

図５は、図３に示した第１および第２のインバータ制御部６２，６３の機能ブロック図である。図５を参照して、第１および第２のインバータ制御部６２，６３の各々は、モータ制御用相電圧演算部１２０と、ＰＷＭ信号変換部１２２とを含む。

モータ制御用相電圧演算部１２０は、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＨを電圧センサ７２から受け、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）を電流センサ８０（または８２）から受け、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）をＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部１２０は、これらの入力値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算した各相コイル電圧をＰＷＭ信号変換部１２２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ０を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、実際にインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿０（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿０（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿０（またはＰＷＭ２＿０）をインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

このようにして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）がスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）が指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流す電流が制御さ
れる。その結果、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）に応じたモータトルクが出力される。

また、ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ１を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０の出力に拘わらず、インバータ２０（または３０）のＵ相アーム２２（または３２）、Ｖ相アーム２４（または３４）およびＷ相アーム２６（または３６）に同位相の交流電流を流すようにｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿１（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿１（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿１（またはＰＷＭ２＿１）をインバータ２０（または３０）のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

Ｕ，Ｖ，Ｗの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には回転トルクは発生しない。そしてインバータ２０および３０が協調制御されることにより交流の電圧ＶＡＣが直流の充電電圧に変換される。

次に、ハイブリッド自動車１００において車外の商用電源５５（電圧レベルを交流電圧ＶＡＣとする。）から直流の充電電圧を発生する方法について説明する。

図６は、図２の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。図６では、図２のインバータ２０および３０のうちのＵ相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの３相コイルのうちＵ相コイルが代表として示されている。Ｕ相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の２相の回路もＵ相と同じ動きをする。図６を見ればわかるように、Ｕ相コイルＵ１とＵ相アーム２２の組、およびＵ相コイルＵ２とＵ相アーム３２の組はそれぞれ昇圧コンバータ１０と同様な構成となっている。したがって、たとえば１００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば２００Ｖ程度のバッテリ充電電圧に変換することが可能である。

図７は、充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。図６，図７を参照して、まず電圧ＶＡＣ＞０すなわちラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも高い場合には、昇圧コンバータのトランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより昇圧コンバータ１０は電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして第１のインバータではトランジスタＱ１２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタＱ１１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ１１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第２のインバータではトランジスタＱ２１はＯＦＦ状態とされ、トランジスタＱ２２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＞０ならば、トランジスタＱ１２のＯＮ状態において電流がコイルＵ１→トランジスタＱ１２→ダイオードＤ２２→コイルＵ２の経路で流れる。このときコイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギーはトランジスタＱ１２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ１１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流れる。ダイオードＤ１１による損失を低減させるためにダイオードＤ１１の導通期間に同期させてトランジスタＱ１１を導通させても良い。電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタＱ１２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

次に、電圧ＶＡＣ＜０すなわちラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも低い場合には、昇圧コンバータのトランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより昇圧コンバータ１０は電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして第２のインバータではトランジスタＱ２２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタＱ２１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ２１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第１のインバータではトランジスタＱ１１はＯＦＦ状態とされ、トランジスタＱ１２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＜０ならば、トランジスタＱ２２のＯＮ状態において電流がコイルＵ２→トランジスタＱ２２→ダイオードＤ１２→コイルＵ１の経路で流れる。このときコイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギーはトランジスタＱ２２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ２１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流れる。ダイオードＤ２１による損失を低減させるためにダイオードＤ２１の導通期間に同期させてトランジスタＱ２１を導通させても良い。このときも電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタＱ２２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

図８は、図２の制御装置６０が行なう充電開始の判断に関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。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図８を参照して、まずステップＳ１において制御装置６０は、信号ＩＧがＯＦＦ状態であるか否かを判断する。ステップＳ１で信号ＩＧがＯＦＦ状態でなければ、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ１において、信号ＩＧがＯＦＦ状態である場合には、充電を行なうのに適切であると判断されステップＳ２に処理が進む。ステップＳ２ではリレーＲＹ１およびＲＹ２が非導通状態から導通状態に制御され、電圧センサ７４によって電圧ＶＡＣが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケーブルがコネクタ５０のソケットに接続されていないと考えられるため充電処理を行なわずにステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ２において電圧ＶＡＣとして交流電圧が観測されたら処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３ではバッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ（Ｂ２）が満充電状態を表すしきい値Ｓｔｈ（Ｆ）より小さいか否かが判断される。

ＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立すれば充電可能状態であるため処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、制御装置６０は、２つのインバータを協調制御してバッテリＢ２に充電を行なう。

ステップＳ３においてＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立しないときは、バッテリＢ２は、満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ２０及び３０は停止され、リレーＲＹ１，ＲＹ２は開放されて交流電力のハイブリッド自動車１００への入力は遮断される。そして処理はステップＳ６に進み制御はメインルーチンに戻される。

図９は、図１に示した制御装置６０によるロック装置５２の制御を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図９を参照して、制御装置６０は、図８に示す処理に基づいて、商用電源５５からバッテリＢ２への充電が行なわれているか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御装置６０は、バッテリＢ２の充電は行なわれていないと判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、コイル５３に電流を供給しているときはその供給を停止し、ロック装置５２によるコネクタ５０と充電用プラグ５１との接続のロックを解除する（ステップＳ５０）。そして、一連の処理を終了する。

一方、制御装置６０は、ステップＳ１０においてバッテリＢ２の充電中であると判定すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、エンジン４の燃料残量がしきい値Ｒｔｈを下回っているか否かを判定する（ステップＳ２０）。このしきい値Ｒｔｈとしては、エンジン４を駆動して走行またはモータジェネレータＭＧ１による発電を行なうのに必要な値が設定され、たとえば、０に近い値が設定される。そして、制御装置６０は、エンジン４の燃料残量がしきい値Ｒｔｈ以上であると判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、ステップＳ５０へ処理を進める。

制御装置６０は、ステップＳ２０においてエンジン４の燃料残量がしきい値Ｒｔｈを下回っていると判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、バッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）がしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を下回っているか否かを判定する（ステップＳ３０）。このしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）としては、バッテリＢ２からの電力を用いてある程度の距離（たとえば最寄のガソリンスタンドまでは走行可能な距離）を走行可能な値に設定される。そして、制御装置６０は、バッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）がしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）以上であると判定すると（ステップＳ３０においてＮＯ）、ステップＳ５０へ処理を進める。

一方、制御装置６０は、ステップＳ３０においてバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）がしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を下回っていると判定すると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ロック装置５２を作動させるためのロック指令をロック装置５２へ出力する（ステップＳ４０）。具体的には、制御装置６０は、コイル５３へ電流を供給し、コネクタ５０と充電用プラグ５１との接続状態をロック装置５２によりロックさせる。そして、制御装置６０は、一連の処理を終了する。

なお、上記においては、バッテリＢ１のＳＯＣ（Ｂ１）については、特に考慮していないが、燃料残量がしきい値Ｒｔｈを下回り、かつ、バッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）がしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を下回っていても、ある程度の距離（たとえば最寄のガソリンスタンドまでは走行可能な距離）を走行可能なだけバッテリＢ１のＳＯＣ（Ｂ１）があれば、ロック装置５２による接続のロックを解除するようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、車外の商用電源５５からバッテリユニットＢＵのバッテリＢ２を充電することができる。そして、バッテリＢ２の充電中、燃料残量もバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）も少ないときは、ロック装置５２を用いてコネクタ５０と充電用プラグ５１との接続の解除を禁止するようにしたので、バッテリＢ２の充電が不十分な状態で充電用プラグ５１が不用意に外されるのを防止できる。したがって、その後の走行で直ちに車両が走行不可能になる事態を回避することができる。

［実施の形態２］
図１０は、この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。図１０を参照して、このハイブリッド自動車１００Ａは、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、ロック解除スイッチ１５０と、報知装置１５２とをさらに備え、制御装置６０に代えて制御装置６０Ａを備える。

ロック解除スイッチ１５０は、ロック装置５２によるコネクタ５０と充電用プラグ５１との接続のロックを強制的に解除するための入力装置である。ロック解除スイッチ１５０は、利用者によりオン操作されると、Ｈレベルの信号を制御装置６０Ａへ出力する。

制御装置６０Ａは、ロック解除スイッチ１５０からＨレベルの信号を受けると、コイル５３に電流を供給していれば、その電流の供給を停止する。また、制御装置６０Ａは、ロック解除スイッチ１５０からの信号に応じてコイル５３への電流の供給を停止すると、報知装置１５２へ動作指令を出力する。なお、制御装置６０Ａのその他の動作は、実施の形態１における制御装置６０と同じである。

報知装置１５２は、利用者によりロック解除スイッチ１５０がオン操作されてロック装置５２による接続ロックが強制的に解除されたときに利用者に警告を行なうための装置である。報知手段としては、音によるものであっても、表示によるものであってもよい。報知装置１５２は、制御装置６０Ａから動作指令を受けると、ロック装置５２によるロックが解除されたことを利用者に対して報知する。

なお、制御装置６０がコイル５３への電流の供給を停止することは、この発明における「解除指令をロック装置へ出力する」ことに対応する。

図１１は、図１０に示した制御装置６０Ａによるロック装置５２の制御を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１１を参照して、この制御装置６０Ａによる処理は、図９に示した制御装置６０による処理において、ステップＳ３５およびステップＳ６０，Ｓ７０をさらに含む。すなわち、制御装置６０Ａは、ステップＳ３０においてバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）がしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を下回っていると判定すると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ロック解除スイッチ１５０が利用者によってオン操作されたか否かを判定する（ステップＳ３５）。

制御装置６０Ａは、ロック解除スイッチ１５０がオン操作されていないと判定すると（ステップＳ３５においてＮＯ）、ステップＳ４０へ処理を進める。一方、制御装置６０Ａは、ステップＳ３５においてロック解除スイッチ１５０がオン操作されたと判定すると（ステップＳ３５においてＹＥＳ）、ステップＳ５０へ処理を進める。

また、制御装置６０Ａは、ステップＳ５０においてロック装置５２によるコネクタ５０と充電用プラグ５１との接続のロックが解除されると、ロック装置５２によるロックが解除されたのがロック解除スイッチ１５０による操作によるものか否かを判定するために、ロック解除スイッチ１５０がオン操作されたか否かを確認する（ステップＳ６０）。

そして、制御装置６０Ａは、ロック解除スイッチ１５０がオン操作されたと判定すると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、報知装置１５２へ動作指令を出力し、制御装置６０Ａから動作指令を受けた報知装置１５２は、利用者に対してアラームを出力する（ステップ７０）。そして、一連の処理が終了する。また、制御装置６０Ａは、ステップＳ６０においてロック解除スイッチ１５０がオン操作されていないと判定すると（ステップＳ６０においてＮＯ）、報知装置１５２へ動作指令を出力することなく一連の処理を終了する。

以上のように、この実施の形態２によれば、利用者によりロック解除スイッチ１５０がオン操作されてロック装置５２による接続のロックが強制的に解除されると、報知装置１５２により利用者に対してアラームを出力するようにしたので、利用者による不用意なロック解除を防止することができる。

［実施の形態３］
図１２は、この発明の実施の形態３によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。図１２を参照して、このハイブリッド自動車１００Ｂは、図１０に示した実施の形態２によるハイブリッド自動車１００Ａの構成において、制御装置６０Ａおよび報知装置１５２に代えてそれぞれ制御装置６０Ｂおよび表示装置１５４を備える。

制御装置６０Ｂは、ロック解除スイッチ１５０からＨレベルの信号を受けると、コイル５３に電流を供給していれば、その電流の供給を停止する。また、制御装置６０Ｂは、ロック解除スイッチ１５０からの信号に応じてコイル５３への電流の供給を停止すると、そのときのバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）に基づいてハイブリッド自動車１００Ｂの走行可能距離を算出する。具体的には、制御装置６０Ｂは、バッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）に対応する走行可能距離に関する予め設定された演算式またはマップを用いて、ロック解除スイッチ１５０の操作により充電が中断されたときのバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）に対応する走行可能距離を算出する。

そして、制御装置６０Ｂは、その算出した走行可能距離を表示装置１５４へ出力する。なお、制御装置６０Ｂのその他の動作は、実施の形態２における制御装置６０Ａと同じである。

表示装置１５４は、利用者によりロック解除スイッチ１５０がオン操作されてロック装置５２によるロックが強制的に解除されたときに、その時点の充電状態での走行可能距離を利用者に教示するための装置である。表示装置１５４は、制御装置６０Ｂから走行可能距離のデータを受けると、その受けた走行可能距離のデータを利用者に対して表示する。

図１３は、図１２に示した制御装置６０Ｂによるロック装置５２の制御を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１３を参照して、この制御装置６０Ｂによる処理は、図１１に示した制御装置６０Ａによる処理において、ステップＳ７０に代えてステップＳ８０，Ｓ９０を含む。すなわち、制御装置６０Ｂは、ステップＳ６０においてロック解除スイッチ１５０がオン操作されたと判定すると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、予め設定された演算式またはマップを用いて、バッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）に基づいてバッテリＢ２による走行可能距離を算出する（ステップＳ８０）。

バッテリＢ２による走行可能距離が算出されると、制御装置６０Ｂは、その算出した走行可能距離を表示装置１５４へ出力し（ステップＳ９０）、その後、一連の処理を終了する。そして、制御装置６０Ｂから走行可能距離のデータを受けた表示装置１５４は、その受けた走行可能距離のデータを利用者に対して表示する。

なお、上記においては、ロック装置５２によるロックが解除されると表示装置１５４に走行可能距離を表示するものとしたが、ロック装置５２によるロックが解除されて充電用プラグ５１がコネクタ５０から実際に外されてから表示装置１５４に走行可能距離を表示するようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態３によれば、利用者によりロック解除スイッチ１５０がオン操作されてロック装置５２による接続のロックが強制的に解除されると、バッテリＢ２による走行可能距離を算出して表示装置１５４に表示するようにしたので、たとえば緊急時に充電を中断して車両を走行させなければならないとき、利用者は、バッテリＢ２によるＥＶ走行でどれだけ走行可能であるかを認識することができる。

［実施の形態４］
図１４は、この発明の実施の形態４によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。図１４を参照して、このハイブリッド自動車１００Ｃは、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、カーナビゲーション装置１５６をさらに備え、制御装置６０に代えて制御装置６０Ｃを備える。

カーナビゲーション装置１５６は、制御装置６０Ｃからの指示に基づいて、所定の基準に基づいてガソリンスタンドを選定し、ハイブリッド自動車１００Ｃの現在位置からその選定したガソリンスタンドまでの走行距離を算出する。そして、カーナビゲーション装置１５６は、その算出した走行距離を制御装置６０Ｃへ出力する。なお、ガソリンスタンドの選定基準としては、たとえば、ハイブリッド自動車１００Ｃの現在位置からの距離や、運転者によって予め設定されたブランドなどを用いることができる。

制御装置６０Ｃは、バッテリユニットＢＵの充電時、カーナビゲーション装置１５６へ指示を出力し、車両の現在位置から選定されたガソリンスタンドまでの走行距離をカーナビゲーション装置１５６から受ける。そして、制御装置６０Ｃは、カーナビゲーション装置１５６から受けた走行距離に基づいて、ロック装置５２によるコネクタ５０と充電用プラグ５１との接続のロックを解除するタイミングを決定するバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）のしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を算出する。

具体的には、制御装置６０Ｃは、バッテリＢ２によるＥＶ走行時の走行距離に対する電力消費量（燃費に相当）を予め設定または学習し、その設定または学習データでカーナビゲーション装置１５６から受けた走行距離を除算することによってしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を算出する。すなわち、しきい値Ｓｔｈ（Ｅ）は、車両の現在位置から選定されたガソリンスタンドまでバッテリＢ２によるＥＶ走行を可能とする必要最低限のバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）である。なお、制御装置６０Ｃのその他の動作は、実施の形態１における制御装置６０と同じである。

図１５は、図１４に示した制御装置６０Ｃによるロック装置５２の制御を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１５を参照して、この制御装置６０Ｃによる処理は、図９に示した制御装置６０による処理において、ステップＳ２２，Ｓ２４をさらに含む。すなわち、制御装置６０Ｃは、ステップＳ２０においてエンジン４の燃料残量がしきい値Ｒｔｈを下回っていると判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、カーナビゲーション装置１５６へ指令を出力し、車両の現在位置から所定の基準に基づいて選定されたガソリンスタンドまでの走行距離をカーナビゲーション装置１５６から取得する（ステップＳ２２）。

制御装置６０Ｃは、選定されたガソリンスタンドまでの走行距離をカーナビゲーション装置１５６から取得すると、その取得した走行距離に基づいてバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）のしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を算出する（ステップＳ２４）。そして、制御装置６０Ｃは、ステップＳ３０へ処理を進める。

以上のように、この実施の形態４によれば、ロック装置５２によるコネクタ５０と充電用プラグ５１との接続のロックを解除するタイミングを決定するバッテリＢ２のＳＯＣ（Ｂ２）のしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を、カーナビゲーション装置１５６を用いて算出した車両の現在位置から所定のガソリンスタンドまでの走行距離に基づいて算出する。したがって、車両の充電が行なわれている地域のガソリンスタンド事情に応じた適切なしきい値Ｓｔｈ（Ｅ）を設定することができる。

なお、上記の各実施の形態１〜４においては、ロック装置５２によるロック機構は、制御装置からコイル５３に電流を供給することによってロック装置５２を作動させ、接続されたコネクタ５０および充電用プラグ５１にロック装置５２を嵌合させるようにして接続状態をロックするようにしたが、ロック装置５２によるロック機構は、このような方法に限定されるものではない。たとえば、接続されたコネクタ５０および充電用プラグ５１を貫通するピンによって接続をロックするようにしてもよい。

また、上記においては、バッテリユニットＢＵは、互いに特性の異なるバッテリＢ１およびＢ２を含み、外部の商用電源５５からの充電はバッテリＢ２に行なわれるものとしたが、この発明は、バッテリユニットの構成がこのような構成のものに限定されるものではなく、バッテリＢ１も外部充電可能であってもよいし、バッテリユニットに含まれるバッテリは１つであってもよい。

また、上記においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用電源５５からの交流電力を与え、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイルおよびインバータ２０，３０を用いてバッテリＢ２を充電するものとしたが、車両の内部または外部に別途外部充電装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）を備えるハイブリッド自動車にもこの発明は適用し得る。ただし、上記の各実施の形態１〜４による充電方法によれば、別途外部充電装置を備える必要がないので、低コスト化および車両の軽量化が図られる。

なお、上記において、エンジン４は、この発明における「内燃機関」に対応し、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「回転電機」に対応する。また、バッテリＢ２は、この発明における「蓄電装置」に対応し、コネクタ５０は、この発明における「入力部」および「第１および第２の端子」に対応する。さらに、制御装置６０，６０Ａ〜６０Ｃは、この発明における「制御手段」に対応し、ロック解除スイッチ１５０は、この発明における「入力装置」に対応する。また、さらに、モータジェネレータＭＧ１およびインバータ２０は、この発明における「発電装置」に対応し、バッテリＢ１およびＢ２は、それぞれこの発明における「第１の蓄電部」および「第２の蓄電部」に対応する。また、さらに、モータジェネレータＭＧ１は、この発明における「もう１つの回転電機」に対応し、インバータ２０，３０は、それぞれこの発明における「第２のインバータ」および「第１のインバータ」に対応する。また、さらに、第１および第２のインバータ制御部６２，６３およびＡＣ入力制御部６４は、この発明における「インバータ制御手段」を形成する。

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、上記した実施の形態の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。

この発明の実施の形態１によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。 図１に示すハイブリッド自動車のパワートレーンの回路図である。 図２に示す制御装置の機能ブロック図である。 図３に示すコンバータ制御部の機能ブロック図である。 図３に示す第１および第２のインバータ制御部の機能ブロック図である。 図２の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。 充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。 図２の制御装置が行なう充電開始の判断に関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。 図１に示す制御装置によるロック装置の制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。 図１０に示す制御装置によるロック装置の制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。 図１２に示す制御装置によるロック装置の制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４によるハイブリッド自動車のパワートレーンを示す概略ブロック図である。 図１４に示す制御装置によるロック装置の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分配機構、４ エンジン、１０ 昇圧コンバータ、２０，３０ インバータ、２２，３２ Ｕ相アーム、２４，３４ Ｖ相アーム、２６，３６ Ｗ相アーム、４０ リレー回路、５０ コネクタ、５１ 充電用プラグ、５２ ロック装置、５３ コイル、５４ 接地ノード、５５ 商用電源、５６ ＥＶ優先スイッチ、６０，６０Ａ〜６０Ｃ 制御装置、６１ コンバータ制御部、６２，６３ インバータ制御部、６４ ＡＣ入力制御部、７０〜７４ 電圧センサ、８０，８２〜８４ 電流センサ、１００，１００Ａ〜１００Ｃ ハイブリッド自動車、１０２ 動力出力装置、１１２ インバータ入力電圧指令演算部、１１４ フィードバック電圧指令演算部、１１６ デューティー比演算部、１１８ 信号変換部、１２０ モータ制御用相電圧演算部、１２２ ＰＷＭ信号変換部、１５０ ロック解除スイッチ、１５２ 報知装置、１５４ 表示装置、１５６ カーナビゲーション装置、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ ＡＣライン、Ｂ１，Ｂ２ バッテリ、ＢＵ バッテリユニット、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ ｎｐｎ型トランジスタ、ＲＹ０ 選択スイッチ、ＲＹ１，ＲＹ２ リレー、ＳＬ 接地ライン、Ｕ１，Ｕ２ Ｕ相コイル、ＵＬ１，ＵＬ２ Ｕ相ライン、Ｖ１，Ｖ２ Ｖ相コイル、ＶＬ１，ＶＬ２ Ｖ相ライン、Ｗ１，Ｗ２ Ｗ相コイル、ＷＬ１，ＷＬ２ Ｗ相ライン。

Claims (7)

1. 動力源として内燃機関および回転電機を搭載するハイブリッド自動車であって、
   前記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前記蓄電装置に充電を行なうための入力部と、
   与えられるロック指令に従って、前記蓄電装置の充電時に前記入力部に接続される充電用プラグの接続の解除を禁止するように構成されたロック装置と、
   前記内燃機関の燃料残量が第１の所定レベルを下回り、かつ、前記蓄電装置の充電状態が第２の所定レベルを下回っているとき、前記ロック指令を前記ロック装置へ出力する制御手段とを備えるハイブリッド自動車。
2. 前記ロック装置の解除を指示するための入力装置をさらに備え、
   前記制御手段は、さらに、利用者によって前記入力装置が操作されたと判定すると、前記ロック装置の解除を指示する解除指令を前記ロック装置へ出力する、請求項１に記載のハイブリッド自動車。
3. 利用者に対して警告を行なうための報知装置をさらに備え、
   前記制御手段は、さらに、利用者による前記入力装置の操作に応じて前記解除指令を前記ロック装置へ出力すると、前記報知装置へ動作指令を出力する、請求項２に記載のハイブリッド自動車。
4. 与えられるデータに従って車両の走行可能距離を表示する表示装置をさらに備え、
   前記制御手段は、さらに、利用者による前記入力装置の操作に応じて前記解除指令を前記ロック装置へ出力すると、前記蓄電装置の充電状態に基づいて前記車両の走行可能距離を算出し、その算出結果を前記データとして前記表示装置へ出力する、請求項２に記載のハイブリッド自動車。
5. 前記制御手段からの指示に基づいて、車両の現在位置からガソリンスタンドまでの走行距離を算出し、その算出した走行距離を前記制御手段へ出力するカーナビゲーション装置をさらに備え、
   前記制御手段は、前記カーナビゲーション装置によって算出された前記ガソリンスタンドまでの走行距離に基づいて前記第２の所定レベルを決定する、請求項１に記載のハイブリッド自動車。
6. 前記内燃機関の出力を用いて発電を行なう発電装置をさらに備え、
   前記蓄電装置は、
   前記発電装置によって発電された電力を蓄電する第１の蓄電部と、
   前記入力部に入力される前記車両外部からの電力を蓄電する第２の蓄電部とを含み、
   前記第１の蓄電部は、前記第２の蓄電部よりも出力可能最大電力が大きく、
   前記第２の蓄電部は、前記第１の蓄電部よりも蓄電容量が大きい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のハイブリッド自動車。
7. 前記発電装置は、前記内燃機関のクランク軸に回転軸が機械的に結合されたもう１つの回転電機を含み、
   当該ハイブリッド自動車は、
   前記回転電機に対応して設けられる第１のインバータと、
   前記もう１つの回転電機に対応して設けられる第２のインバータと、
   前記第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段とをさらに備え、
   前記回転電機および前記もう１つの回転電機は、それぞれ第１および第２の３相コイルをステータコイルとして含み、
   前記入力部は、
   前記第１の３相コイルの中性点に接続される第１の端子と、
   前記第２の３相コイルの中性点に接続される第２の端子とを含み、
   前記インバータ制御手段は、前記第１および第２の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて前記第２の蓄電部に与えられるように前記第１および第２のインバータを制御する、請求項６に記載のハイブリッド自動車。
   

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