JP2009274471A

JP2009274471A - ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法

Info

Publication number: JP2009274471A
Application number: JP2008124676A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ichikawa; 真士市川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2028-05-12
Also published as: US8091663B2; US20090277705A1; JP4483976B2

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒装置が設けられ、かつ、外部電源から車載の蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両において、外部電源から蓄電装置の充電時に外部電源から車両へ過電流が流れるのを防止する。
【解決手段】充電モード時（Ｓ１０にてＹＥＳ）、外部電源から蓄電装置の充電開始前に蓄電装置からＥＨＣへの給電が行なわれ（Ｓ２０）、ＥＨＣの電気抵抗が同定される（Ｓ３０）。その同定結果に基づきＥＨＣは正常と判定されると（Ｓ４０にてＮＯ）、外部電源から蓄電装置の充電が開始され（Ｓ５０）、外部電源からＥＨＣへ給電される（Ｓ６０）。ＥＨＣが異常と判定されると（Ｓ４０にてＹＥＳ）、ＥＨＣへは給電されない（Ｓ７０）。
【選択図】図６

Description

この発明は、内燃機関および車両走行用の電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行する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、特に、内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒装置が設けられ、かつ、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な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する。

特開２００５−８３２４３号公報（特許文献１）は、自動車用排気ガス昇温装置を開示する。この排気ガス昇温装置は、内燃機関と排気通路に設けられるＤＰＦ装置との間に設けられ、内燃機関からＤＰＦ装置に導入される排気ガスを昇温する。そして、この排気ガス昇温装置においては、たとえば、車両運転終了時等に車両を車庫や駐車場に停車させ、内燃機関をアイドリングさせた状態で車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）から電力を受けて排気ガスを昇温する。これにより、それまでの運転によって触媒フィルタに堆積したパティキュレートを焼却し除去することができる（特許文献１参照）。
特開２００５−８３２４３号公報特開第３７７５３９１号公報特開２００１−６３３４７号公報

近年、エンジンおよび走行用モータの少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両が注目されている。ハイブリッド車両は、従来のエンジンに加え、蓄電装置とインバータとインバータによって駆動されるモータとを走行用の動力源として搭載するものである。

このようなハイブリッド車両においても、車両に搭載された蓄電装置を外部電源から充電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ポートとを充電ケーブルで接続することにより、家庭電源から蓄電装置が充電される。以下では、このような外部電源から車載の蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両を「プラグインハイブリッド車」とも称する。

プラグインハイブリッド車もエンジンを搭載しているので、排気ガスを浄化する触媒装置が必要である。ここで、プラグインハイブリッド車は、外部電源から電力を入力可能であるので、排気通路に電気加熱式触媒装置（以下「ＥＨＣ（Electrical Heating Catalyzer）」とも称する。）を設け、走行開始後のエンジン始動に備えて、外部電源から蓄電装置の充電時に外部電源からＥＨＣへの給電が可能である。

しかしながら、ＥＨＣに電気的な異常が発生した場合、外部電源から蓄電装置の充電時に外部電源からＥＨＣへ過電流が流れ、外部電源に悪影響を及ぼす可能性がある。このような問題につき、上記の特開２００５−８３２４３号公報では、特に検討はなされていない。

それゆえに、この発明の目的は、内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒装置が設けられ、かつ、外部電源から車載の蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両において、外部電源から蓄電装置の充電時に外部電源から車両へ過電流が流れるのを防止することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関および車両走行用の電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両であって、蓄電装置と、受電部と、充電装置と、ＥＨＣと、制御装置とを備える。蓄電装置は、電動機へ供給される電力を蓄える。受電部は、外部電源から供給される電力を受ける。充電装置は、受電部から入力される電力を電圧変換して蓄電装置を充電する。ＥＨＣは、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成される。制御装置は、外部電源から蓄電装置の充電が開始される前に蓄電装置からＥＨＣへ給電させることによりＥＨＣの異常判定を行ない、ＥＨＣが異常でないと判定されると、外部電源から蓄電装置の充電を開始するとともに電源からＥＨＣへの給電が行なわれるように電力制御を実行する。

好ましくは、ＥＨＣは、充電装置に電気的に接続される。制御装置は、外部電源から蓄電装置の充電開始前に蓄電装置からＥＨＣへ給電するように充電装置を制御し、ＥＨＣが異常でないと判定されると、外部電源から蓄電装置を充電するとともに電源からＥＨＣへ給電するように充電装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、ＥＨＣが異常であると判定されると、外部電源からＥＨＣへの給電を禁止するように電力制御を実行する。

さらに好ましくは、制御装置は、ＥＨＣが異常であると判定されると、外部電源からＥＨＣへの給電を禁止するとともに外部電源から蓄電装置の充電が行なわれるように電力制御を実行する。

好ましくは、制御装置は、蓄電装置からＥＨＣへの給電時にＥＨＣの電気抵抗を同定することにより、ＥＨＣの異常判定を行なう。

好ましくは、ハイブリッド車両は、発電装置と、走行モード制御部とをさらに備える。発電装置は、内燃機関が発生する運動エネルギーを用いて発電し、蓄電装置を充電する。走行モード制御部は、外部電源から蓄電装置の充電終了後蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）が所定のレベルに低下するまで内燃機関を停止させて電動機により走行する第１の走行モードと、状態量（ＳＯＣ）が所定のレベルに低下すると内燃機関を動作させ状態量（ＳＯＣ）を所定の目標に維持して走行する第２の走行モードとの切替を制御する。そして、走行モード制御部は、車両の駆動要求力が所定値を超えたときは、第１の走行モードであっても内燃機関を動作させる。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関および車両走行用の電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両の制御方法である。ハイブリッド車両は、蓄電装置と、受電部と、充電装置と、ＥＨＣとを含む。蓄電装置は、電動機へ供給される電力を蓄える。受電部は、外部電源から供給される電力を受ける。充電装置は、受電部から入力される電力を電圧変換して蓄電装置を充電する。ＥＨＣは、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成される。そして、制御方法は、外部電源から蓄電装置の充電が開始される前に蓄電装置からＥＨＣへ給電させることによりＥＨＣの異常判定を行なうステップと、ＥＨＣが異常でないと判定されると、外部電源から蓄電装置の充電を開始するとともに電源からＥＨＣへの給電が行なわれるように電力制御を実行するステップとを備える。

好ましくは、ＥＨＣは、充電装置に電気的に接続される。異常判定を行なうステップにおいて、外部電源から蓄電装置の充電開始前に蓄電装置からＥＨＣへ給電するように充電装置が制御される。そして、ＥＨＣが異常でないと判定されると、電力制御を実行するステップにおいて、外部電源から蓄電装置を充電するとともに電源からＥＨＣへ給電するように充電装置が制御される。

好ましくは、ＥＨＣが異常であると判定されると、電源からＥＨＣへの給電が禁止される。

さらに好ましくは、ＥＨＣが異常であると判定されると、電源からＥＨＣへの給電を禁止するとともに外部電源から蓄電装置の充電が行なわれるように電力制御が実行される。

好ましくは、異常判定を行なうステップにおいて、蓄電装置からＥＨＣへの給電時にＥＨＣの電気抵抗を同定することにより、ＥＨＣの異常判定が行なわれる。

この発明においては、充電装置によって外部電源から蓄電装置を充電可能である。内燃機関の排気通路には、ＥＨＣが設けられる。そして、外部電源から蓄電装置の充電が開始される前に蓄電装置からＥＨＣへ給電させることによりＥＨＣの異常判定が行なわれ、ＥＨＣが異常でないと判定されると、外部電源から蓄電装置の充電を開始するとともに外部電源からＥＨＣへの給電が行なわれる。これにより、異常と判定されたＥＨＣへ外部電源から電流が流れることはない。

したがって、この発明によれば、外部電源から蓄電装置の充電時に外部電源から車両へ過電流が流れるのを防止することができる。

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によるプラグインハイブリッド車の全体ブロック図である。図１を参照して、このプラグインハイブリッド車１は、エンジン１０と、第１ＭＧ（Motor Generator）２０と、第２ＭＧ３０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、モータ駆動装置６０と、蓄電装置７０と、駆動輪８０とを備える。また、プラグインハイブリッド車１は、充電ポート１１０と、充電器１２０と、排気通路１３０と、ＥＨＣ１４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５０とをさらに備える。

エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、動力分割装置４０に連結される。そして、このプラグインハイブリッド車１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。すなわち、一方は減速機５０を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、モータ駆動装置６０によって駆動される。第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。第１ＭＧ２０によって発電された電力は、モータ駆動装置６０により交流から直流に変換され、蓄電装置７０に蓄えられる。

第２ＭＧ３０は、蓄電装置７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３０の駆動力は、減速機５０を介して駆動輪８０に伝達される。なお、図１では、駆動輪８０は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、第２ＭＧ３０によって後輪を駆動してもよい。

なお、車両の制動時等には、減速機５０を介して駆動輪８０により第２ＭＧ３０が駆動され、第２ＭＧ３０が発電機として動作する。これにより、第２ＭＧ３０は、車両の運動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。そして、第２ＭＧ３０により発電された電力は、蓄電装置７０に蓄えられる。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５０に連結される。

そして、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が、遊星歯車から成る動力分割装置４０を介して連結されることによって、図２に示すように、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

再び図１を参照して、モータ駆動装置６０は、蓄電装置７０から電力を受け、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動する。また、モータ駆動装置６０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置７０へ出力する。

蓄電装置７０は、再充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から成る。蓄電装置７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置７０には、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０によって発電される電力の他、後述のように、外部電源２１０から供給される電力が蓄えられる。なお、蓄電装置７０として、大容量のキャパシタも採用可能である。

充電ポート１１０は、外部電源２１０から受電するための電力インターフェースである。外部電源２１０から蓄電装置７０の充電時、充電ポート１１０には、外部電源２１０から車両へ電力を供給するための充電ケーブルのコネクタ２００が接続される。

充電器１２０は、充電ポート１１０、蓄電装置７０およびＥＨＣ１４０（後述）と電気的に接続される。そして、充電器１２０は、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電が行なわれる充電モード時、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて、外部電源２１０から供給される電力を蓄電装置７０の電圧レベルに電圧変換し、蓄電装置７０を充電する。

また、充電器１２０は、充電モード時、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて、実際に外部電源２１０から蓄電装置７０の充電が開始される前に蓄電装置７０からＥＨＣ１４０へ給電する。そして、蓄電装置７０からＥＨＣ１４０への給電時にＥＣＵ１５０においてＥＨＣ１４０の異常判定が行なわれ、ＥＨＣ１４０は正常と判定されると、充電器１２０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電を行なうとともに外部電源２１０からＥＨＣ１４０へ給電する。一方、ＥＨＣ１４０が異常と判定された場合には、充電器１２０は、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電を行なうが、外部電源２１０からＥＨＣ１４０へは非通電とする。

ＥＨＣ１４０は、エンジン１０の排気通路１３０に設けられ、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成される。ＥＨＣ１４０は、充電器１２０に電気的に接続され、充電器１２０から動作電力を受けて動作する。なお、このＥＨＣ１４０には、種々の公知のＥＨＣを適用することができる。

ＥＣＵ１５０は、モータ駆動装置６０および充電器１２０を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をモータ駆動装置６０および充電器１２０へ出力する。なお、ＥＣＵ１５０の構成については、後ほど詳しく説明する。

図３は、図１に示した充電器１２０の詳細な構成図である。図３を参照して、充電器１２０は、電圧変換部３１０，３２０，３４０と、絶縁トランス３３０と、リレー３５０，３８０と、電圧センサ３７０と、電流センサ３７２とを含む。

リレー３８０は、充電ポート１１０と電圧変換部３１０との間に配設され、ＥＣＵ１５０からの信号ＳＥ１に基づいてオン／オフされる。電圧変換部３１０，３２０，３４０の各々は、単相ブリッジ回路から成る。電圧変換部３１０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＰＷＭＣ１に基づいて、充電ポート１１０から入力される外部電源２１０からの交流電力を直流電力に変換して電圧変換部３２０へ出力する。電圧変換部３２０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＰＷＭＣ２に基づいて、電圧変換部３１０から供給される直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス３３０へ出力する。

絶縁トランス３３０は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれ電圧変換部３２０，３４０に接続される。そして、絶縁トランス３３０は、電圧変換部３２０から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して電圧変換部３４０へ出力する。

電圧変換部３４０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＰＷＭＣ３に基づいて、絶縁トランス３３０から出力される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置７０へ出力する。また、後述のように蓄電装置７０からＥＨＣ１４０への給電時、電圧変換部３４０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＰＷＭＣ３に基づいて、蓄電装置７０から供給される直流電力を交流電力に変換してＥＨＣ１４０へ出力する。

ＥＨＣ１４０は、リレー３５０を介して絶縁トランス３３０と電圧変換部３４０との間に接続される。リレー３５０は、ＥＣＵ１５０からの信号ＳＥ２に基づいてオン／オフされる。なお、ＥＨＣ１４０は、リレー３５０を介して絶縁トランス３３０と電圧変換部３２０との間に接続してもよい。

電圧センサ３７０は、充電ポート１１０から入力される外部電源２１０の電圧Ｖａｃを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。電流センサ３７２は、充電ポート１１０から入力される電流Ｉａｃを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。なお、電圧センサ３７６は、蓄電装置７０の電圧Ｖｂを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。また、電流センサ３７８は、蓄電装置７０に対して入出力される電流Ｉｂを検出し、その検出値をＥＣＵ１５０へ出力する。

図４は、ＥＣＵ１５０の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図４を参照して、ＥＣＵ１５０は、駆動制御部１５２と、走行モード制御部１５４と、ＳＯＣ算出部１５６と、充電制御部１５８と、ＥＨＣ異常判定部１６０とを含む。

駆動制御部１５２は、第１ＭＧ２０のトルク目標値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１およびモータ回転角θ１、第２ＭＧ３０のトルク目標値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２およびモータ回転角θ２、蓄電装置７０の電圧Ｖｂ（モータ駆動装置６０の入力電圧に相当する。）、ならびに車両の走行モード（ＥＶ走行モード／ＨＶ走行モード）を示す走行モード制御部１５４からの信号ＭＤに基づいて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための制御信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した制御信号ＰＷＭＩをモータ駆動装置６０へ出力する。

なお、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２は、図示されない車両ＥＣＵによって、アクセル開度や車両速度に基づいて算出される。また、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびモータ回転角θ１，θ２は、図示されないセンサによって検出される。

走行モード制御部１５４は、アクセルペダルの操作量を示すアクセル開度信号ＡＣＣ、車両の速度を示す車速信号ＳＰＤ、および蓄電装置７０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称し、たとえば満充電状態に対して百分率で表される。）を示すＳＯＣ算出部１５６からの信号ＳＯＣに基づいて、車両の走行モード（ＥＶ走行モード／ＨＶ走行モード）を制御する。具体的には、走行モード制御部１５４は、蓄電装置７０のＳＯＣが所定のレベルに低下するまでは、大きな車両駆動力が要求されない限りエンジン１０を停止させて第２ＭＧ３０により走行するＥＶ走行モードとする。そして、蓄電装置７０のＳＯＣが所定のレベルに低下すると、走行モード制御部１５４は、エンジン１０を動作させて第１ＭＧ２０で発電することにより蓄電装置７０のＳＯＣを所定の目標に維持して走行するＨＶ走行モードとする。

なお、アクセルペダルが大きく踏込まれることにより大きな車両駆動力が要求されたときは、ＥＶ走行モードであっても、エンジン１０が始動して車両駆動力が確保される。

図５は、走行モードの変化を示した図である。図５を参照して、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電終了後、時刻ｔ０において、蓄電装置７０が満充電の状態から走行が開始されたとする。時刻ｔ１において蓄電装置７０のＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈを下回るまでは、エンジン１０は原則停止し、プラグインハイブリッド車１は、ＥＶ走行モードで走行する。そして、時刻ｔ１において、蓄電装置７０のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈを下回ると、エンジン１０が始動し、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに走行モードが切替わる。

なお、アクセルペダルが踏込まれて大きな車両駆動力が要求された場合には、ＥＶ走行モード中であってもエンジン１０が始動し、エンジン１０からも車両駆動力が出力される。すなわち、このプラグインハイブリッド車１においては、蓄電装置７０の充電が完了し、蓄電装置７０のＳＯＣが満充電状態で走行を開始した直後であっても、エンジン１０が動作し得る。そこで、このプラグインハイブリッド車１では、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電時に、そのような走行開始後のエンジン１０の動作に備えて、外部電源２１０から供給される電力を用いてＥＨＣ１４０への給電が行なわれる。

再び図４を参照して、ＳＯＣ算出部１５６は、蓄電装置７０の電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂの各検出値に基づいて、所定のＳＯＣ算出手法を用いて蓄電装置７０のＳＯＣ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。

充電制御部１５８は、充電ポート１１０への充電ケーブルの接続を示す信号ＣＴに基づいて、車両の動作モードが充電モードか否かを判定する。そして、充電モード時、充電制御部１５８は、リレー３８０（図３）をオンさせるための信号ＳＥ１を充電器１２０へ出力するとともに、外部電源２１０の電圧Ｖａｃおよび電流Ｉａｃの各検出値に基づいて、外部電源２１０から蓄電装置７０を充電するための制御信号ＰＷＭＣ１〜３を生成して充電器１２０へ出力する。

ここで、充電制御部１５８は、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電を開始する前に、リレー３５０（図３）をオンさせるための信号ＳＥ２を充電器１２０へ出力するとともに、蓄電装置７０からＥＨＣ１４０へ給電するための制御信号ＰＷＭＣ３を生成して充電器１２０の電圧変換部３４０へ出力する。そして、充電制御部１５８は、蓄電装置７０からＥＨＣ１４０への給電中、ＥＨＣ１４０の異常判定の実施を指示する指令をＥＨＣ異常判定部１６０へ出力する。

そして、ＥＨＣ異常判定部１６０によってＥＨＣ１４０が正常であると判定されると、充電制御部１５８は、上述したように、リレー３８０（図３）をオンさせるための信号ＳＥ１を充電器１２０へ出力するとともに、外部電源２１０から蓄電装置７０を充電するための制御信号ＰＷＭＣ１〜３を生成して充電器１２０へ出力する。一方、ＥＨＣ異常判定部１６０によってＥＨＣ１４０が異常であると判定されると、充電制御部１５８は、ＥＨＣ１４０への給電を禁止するため、リレー３５０（図３）をオフさせるための信号ＳＥ２を充電器１２０へ出力するとともに、外部電源２１０から蓄電装置７０を充電するための制御信号ＰＷＭＣ１〜３を生成して充電器１２０へ出力する。

ＥＨＣ異常判定部１６０は、ＥＨＣ１４０の異常判定の実施を指示する指令を充電制御部１５８から受けると、ＥＨＣ１４０に電気的な異常が発生していないか判定する。一例として、ＥＨＣ異常判定部１６０は、蓄電装置７０からＥＨＣ１４０への給電時にＥＨＣ１４０の電気抵抗を同定し、その同定された電気抵抗の大きさに基づいてＥＨＣ１４０に電気的な異常が発生しているか否かを判定することができる。なお、ＥＨＣ１４０の電気抵抗の同定手法については、ＥＨＣ１４０へパルス電圧を印加して抵抗値を同定したり、ＥＨＣ１４０への供給電力と供給電流とに基づいて抵抗値を算出することができる。

図６は、ＥＣＵ１５０による充電制御の処理構造を説明するためのフローチャートである。なお、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６を参照して、ＥＣＵ１５０は、車両の動作モードが充電モードか否かを判定する（ステップＳ１０）。たとえば、ＥＣＵ１５０は、外部電源２１０のコネクタ２００（図１）と充電ポート１１０（図１）との接続が検知されているとき充電モードであると判定する。動作モードが充電モードでないと判定されたときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１５０は、以降の処理を実行することなく、ステップＳ８０へ処理を移行する。

ステップＳ１０において動作モードが充電モードであると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５０は、リレー３５０（図３）をオンさせてＥＨＣ１４０を充電器１２０に電気的に接続させるととともに、電圧変換部３４０を駆動することによって蓄電装置７０からＥＨＣ１４０への給電を行なう（ステップＳ２０）。そして、ＥＣＵ１５０は、蓄電装置７０からＥＨＣ１４０への給電中、ＥＨＣ１４０に電気的な異常が発生しているか否かを判定するために、ＥＨＣ１４０の電気抵抗を同定する（ステップＳ３０）。

ＥＣＵ１５０は、同定されたＥＨＣ１４０の電気抵抗が規定値よりも高く、ＥＨＣ１４０は異常でないと判定すると（ステップＳ４０においてＮＯ）、リレー３８０（図３）をオンさせ、充電器１２０により外部電源２１０から蓄電装置７０の充電を開始する（ステップＳ５０）。そして、ＥＣＵ１５０は、リレー３５０を継続してオンさせ、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電とともに、外部電源２１０からＥＨＣ１４０への給電を実施する（ステップＳ６０）。

一方、ステップＳ４０において、ステップＳ３０にて同定されたＥＨＣ１４０の電気抵抗が規定値よりも低く、ＥＨＣ１４０は異常であると判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５０は、リレー３５０をオフさせてＥＨＣ１４０を充電器１２０から電気的に切離す。そして、ＥＣＵ１５０は、リレー３８０をオンさせ、充電器１２０により外部電源２１０から蓄電装置７０の充電を開始する（ステップＳ７０）。なお、ＥＨＣ１４０は充電器１２０から電気的に切離されているので、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電中、ＥＨＣ１４０への給電は行なわれない。

以上のように、この実施の形態１においては、充電器１２０によって外部電源２１０から蓄電装置７０を充電可能である。エンジン１０の排気通路１３０には、ＥＨＣ１４０が設けられる。そして、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電が開始される前に、蓄電装置７０からＥＨＣ１４０へ給電することによりＥＨＣ１４０の電気抵抗が同定され、その同定された電気抵抗に基づいてＥＨＣ１４０の異常判定が行なわれる。ＥＨＣ１４０は異常でないと判定されると、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電が開始されるとともに、外部電源２１０からＥＨＣ１４０への給電が行なわれる。これにより、異常と判定されたＥＨＣ１４０へ外部電源２１０から電流が流れることはない。したがって、この実施の形態１によれば、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電時に外部電源２１０から車両へ過電流が流れるのを防止することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、外部電源２１０から供給される電力を充電器１２０により電圧変換し、蓄電装置７０を充電するものとした。この実施の形態２では、外部電源２１０から供給される電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の中性点に与え、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のモータコイルおよびモータ駆動装置６０を構成するインバータを用いて蓄電装置７０を充電する構成が示される。

図７は、実施の形態２によるプラグインハイブリッド車の電気システムの構成図である。図７を参照して、第１ＭＧ２０の中性点２２に電力線ＰＬ１の一端が接続され、第２ＭＧ３０の中性点３２に電力線ＰＬ２の一端が接続される。電力線ＰＬ１，ＰＬ２の他端は、充電ポート１１０に接続される。そして、リレー３５０を介して電力線ＰＬ１，ＰＬ２にＥＨＣ１４０が接続される。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するモータ駆動装置６０は、第１インバータ４１０と、第２インバータ４２０と、昇圧コンバータ４３０とを含む。

第１インバータ４１０および第２インバータ４２０は、それぞれ第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０に対応して設けられ、互いに並列して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。第１インバータ４１０および第２インバータ４２０の各々は、三相ブリッジ回路から成る。

そして、第１インバータ４１０は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから電力を受けて第１ＭＧ２０を駆動する。また、第１インバータ４１０は、エンジン１０の動力を受けて第１ＭＧ２０により発電された交流電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。第２インバータ４２０は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから電力を受けて第２ＭＧ３０を駆動する。また、第２インバータ４２０は、車両の制動時、車両の運動エネルギーを駆動輪８０から受けて第２ＭＧ３０により発電された交流電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。

また、第１インバータ４１０および第２インバータ４２０は、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電時、後述の方法により、外部電源２１０から電力線ＰＬ１，ＰＬ２を介して第１ＭＧ２０の中性点２２および第２ＭＧ３０の中性点３２に与えられる交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。また、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電に先立ち、第１インバータ４１０および第２インバータ４２０は、後述の方法により、中性点２２，３２間に交流電圧を発生し、その発生した交流電圧を電力線ＰＬ１，ＰＬ２を介してＥＨＣ１４０へ出力する。

昇圧コンバータ４３０は、蓄電装置７０と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられる。昇圧コンバータ４３０は、リアクトルと２つのスイッチング素子とを含む直流チョッパ回路から成る。そして、昇圧コンバータ４３０は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧を蓄電装置７０の電圧以上の所定電圧に調整する。

図８は、図７に示した第１および第２インバータ４１０，４２０および第１および第２ＭＧ２０，３０の零相等価回路を示した図である。第１インバータ４１０および第２インバータ４２０の各々は、図７に示したように三相ブリッジ回路から成り、各インバータにおける６個のスイッチング素子のオン／オフの組合わせは８パターン存在する。その８つのスイッチングパターンのうち２つは相間電圧が零となり、そのような電圧状態は零電圧ベクトルと称される。零電圧ベクトルについては、上アームの３つのスイッチング素子は互いに同じスイッチング状態（全てオンまたはオフ）とみなすことができ、また、下アームの３つのスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。

外部電源２１０から蓄電装置７０の充電時、第１インバータ４１０および第２インバータ４２０において零電圧ベクトルが制御される。したがって、この図８では、第１インバータ４１０の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム４１０Ａとしてまとめて示され、第１インバータ４１０の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム４１０Ｂとしてまとめて示されている。同様に、第２インバータ４２０の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム４２０Ａとしてまとめて示され、第２インバータ４２０の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム４２０Ｂとしてまとめて示されている。

そして、図８に示されるように、この零相等価回路は、外部電源２１０から第１ＭＧ２０の中性点２２および第２ＭＧ３０の中性点３２に与えられる単相交流電力を入力とする単相ＰＷＭコンバータとみることができる。そこで、第１インバータ４１０および第２インバータ４２０において零電圧ベクトルを変化させ、第１インバータ４１０および第２インバータ４２０を単相ＰＷＭコンバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、外部電源２１０から供給される交流電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力することができる。

また、この零相等価回路は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから供給される直流電圧を用いて中性点２２，３２間に交流電圧を生じさせる単相ＰＷＭインバータとみることができる。そこで、第１インバータ４１０および第２インバータ４２０において零電圧ベクトルを変化させ、第１インバータ４１０および第２インバータ４２０を単相ＰＷＭインバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから供給される直流電力を交流電力に変換し、中性点２２，３２にそれぞれ接続される電力線ＰＬ１，ＰＬ２を介してＥＨＣ１４０（図示せず）へ給電することができる。

再び図７を参照して、この実施の形態２では、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびモータ駆動装置６０が実施の形態１における充電器１２０と同様の機能を実現する。そして、リレー３５０を介して電力線ＰＬ１，ＰＬ２にＥＨＣ１４０が接続され、実施の形態１と同様にして、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電および外部電源２１０からＥＨＣ１４０への給電、ならびに外部電源２１０から蓄電装置７０の充電が開始される前の蓄電装置７０からＥＨＣ１４０への給電が行なわれる。

以上のように、この実施の形態２においては、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびモータ駆動装置６０によって実施の形態１における充電器１２０の機能が実現される。したがって、この実施の形態２によれば、充電器１２０を別途設ける必要がないので、車両の小型化や軽量化を実現できる。

なお、上記の実施の形態２において、昇圧コンバータ４３０は必須の構成要素ではなく、昇圧コンバータ４３０を備えないシステム構成にも本願発明は適用可能である。

なお、上記の各実施の形態においては、ＥＨＣ１４０は、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成されるものとしたが、触媒に導入されるガスを電気加熱可能なヒータを触媒上流に設けるとともに、排気通路に強制的にエアの流れを作る手段を設けてもよい。排気通路にエアの流れを作る手段としては、たとえば、電動アシストターボ（電動モータを用いてタービンを強制的に回すことにより、運転状況に拘わらず過給を実現するターボ）などを用いることができる。これにより、外部電源２１０から蓄電装置７０の充電中においても、第１ＭＧ２０によりエンジン１０を空回しするとともに電動アシストターボを動作させることによって排気通路にエアの流れを作ることができるので、触媒に導入されるエアをヒータにより電気加熱することによって触媒を暖機することができる。

また、上記の各実施の形態においては、動力分割装置４０によりエンジン１０の動力を分割して駆動輪８０と第１ＭＧ２０とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、動力分割装置を備えることなく、エンジンとモータとによって車輪を駆動する、いわゆるパラレル型のハイブリッド車両にも適用可能である。

なお、上記において、エンジン１０は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、第２ＭＧ３０は、この発明における「電動機」の一実施例に対応する。また、充電ポート１１０は、この発明における「受電部」の一実施例に対応し、充電器１２０は、この発明における「充電装置」の一実施例に対応する。また、実施の形態２における第１インバータ４１０、第２インバータ４２０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０も、この発明における「充電装置」の一実施例を形成する。

さらに、ＥＨＣ１４０は、この発明における「電気加熱式触媒装置」の一実施例に対応し、ＥＣＵ１５０は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応する。また、さらに、第１ＭＧ２０およびモータ駆動装置６０は、この発明における「発電装置」の一実施例を形成する。

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によるプラグインハイブリッド車の全体ブロック図である。動力分割装置の共線図を示す図である。図１に示す充電器の詳細な構成図である。ＥＣＵの構成を機能的に示す機能ブロック図である。走行モードの変化を示した図である。ＥＣＵによる充電制御の処理構造を説明するためのフローチャートである。実施の形態２によるプラグインハイブリッド車の電気システムの構成図である。図７に示す第１および第２インバータおよび第１および第２ＭＧの零相等価回路を示した図である。

符号の説明

１プラグインハイブリッド車、１０エンジン、２０，３０ＭＧ、２２，３２中性点、４０動力分割装置、５０減速機、６０モータ駆動装置、７０蓄電装置、８０駆動輪、１１０充電ポート、１２０充電器、１３０排気通路、１４０ＥＨＣ、１５０ＥＣＵ、１５２駆動制御部、１５４走行モード制御部、１５６ＳＯＣ算出部、１５８充電制御部、１６０ＥＨＣ異常判定部、２００コネクタ、２１０外部電源、３１０，３２０，３４０電圧変換部、３３０絶縁トランス、３５０，３８０リレー、３７０，３７６電圧センサ、３７２，３７８電流センサ、４１０，４２０インバータ、４１０Ａ，４２０Ａ上アーム、４１０Ｂ，４２０Ｂ下アーム、４３０昇圧コンバータ、ＭＰＬ主正母線、ＭＮＬ主負母線、ＰＬ１，ＰＬ２電力線。

Claims

内燃機関および車両走行用の電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両であって、
前記電動機へ供給される電力を蓄える蓄電装置と、
車両外部の電源から供給される電力を受ける受電部と、
前記受電部から入力される電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電する充電装置と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成された電気加熱式触媒装置と、
前記電源から前記蓄電装置の充電が開始される前に前記蓄電装置から前記電気加熱式触媒装置へ給電させることにより前記電気加熱式触媒装置の異常判定を行ない、前記電気加熱式触媒装置が異常でないと判定されると、前記電源から前記蓄電装置の充電を開始するとともに前記電源から前記電気加熱式触媒装置への給電が行なわれるように電力制御を実行する制御装置とを備えるハイブリッド車両。
前記電気加熱式触媒装置は、前記充電装置に電気的に接続され、
前記制御装置は、前記電源から前記蓄電装置の充電開始前に前記蓄電装置から前記電気加熱式触媒装置へ給電するように前記充電装置を制御し、前記電気加熱式触媒装置が異常でないと判定されると、前記電源から前記蓄電装置を充電するとともに前記電源から前記電気加熱式触媒装置へ給電するように前記充電装置を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記制御装置は、前記電気加熱式触媒装置が異常であると判定されると、前記電源から前記電気加熱式触媒装置への給電を禁止するように電力制御を実行する、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
前記制御装置は、前記電気加熱式触媒装置が異常であると判定されると、前記電源から前記電気加熱式触媒装置への給電を禁止するとともに前記電源から前記蓄電装置の充電が行なわれるように電力制御を実行する、請求項３に記載のハイブリッド車両。
前記制御装置は、前記蓄電装置から前記電気加熱式触媒装置への給電時に前記電気加熱式触媒装置の電気抵抗を同定することにより、前記電気加熱式触媒装置の異常判定を行なう、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
前記内燃機関が発生する運動エネルギーを用いて発電し、前記蓄電装置を充電する発電装置と、
前記電源から前記蓄電装置の充電終了後前記蓄電装置の充電状態を示す状態量が所定のレベルに低下するまで前記内燃機関を停止させて前記電動機により走行する第１の走行モードと、前記状態量が前記所定のレベルに低下すると前記内燃機関を動作させ前記状態量を所定の目標に維持して走行する第２の走行モードとの切替を制御する走行モード制御部とをさらに備え、
前記走行モード制御部は、車両の駆動要求力が所定値を超えたときは、前記第１の走行モードであっても前記内燃機関を動作させる、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車両。
内燃機関および車両走行用の電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行する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、
前記電動機へ供給される電力を蓄える蓄電装置と、
車両外部の電源から供給される電力を受ける受電部と、
前記受電部から入力される電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電する充電装置と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成された電気加熱式触媒装置とを含み、
前記制御方法は、
前記電源から前記蓄電装置の充電が開始される前に前記蓄電装置から前記電気加熱式触媒装置へ給電させることにより前記電気加熱式触媒装置の異常判定を行なうステップと、
前記電気加熱式触媒装置が異常でないと判定されると、前記電源から前記蓄電装置の充電を開始するとともに前記電源から前記電気加熱式触媒装置への給電が行なわれるように電力制御を実行するステップとを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
前記電気加熱式触媒装置は、前記充電装置に電気的に接続され、
前記異常判定を行なうステップにおいて、前記電源から前記蓄電装置の充電開始前に前記蓄電装置から前記電気加熱式触媒装置へ給電するように前記充電装置が制御され、
前記電気加熱式触媒装置が異常でないと判定されると、前記電力制御を実行するステップにおいて、前記電源から前記蓄電装置を充電するとともに前記電源から前記電気加熱式触媒装置へ給電するように前記充電装置が制御される、請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
前記電気加熱式触媒装置が異常であると判定されると、前記電源から前記電気加熱式触媒装置への給電が禁止される、請求項７または請求項８に記載のハイブリッド車両の制御方法。
前記電気加熱式触媒装置が異常であると判定されると、前記電源から前記電気加熱式触媒装置への給電を禁止するとともに前記電源から前記蓄電装置の充電が行なわれるように電力制御が実行される、請求項９に記載のハイブリッド車両の制御方法。
前記異常判定を行なうステップにおいて、前記蓄電装置から前記電気加熱式触媒装置への給電時に前記電気加熱式触媒装置の電気抵抗を同定することにより、前記電気加熱式触媒装置の異常判定が行なわれる、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。