JP2020089032A - 車両の電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの充電量が所定の下限値未満になったときにバッテリの充電量を確実に回復させる。【解決手段】車両の電源制御装置は、発電機能及び電動機能を備えるＩＳＧ１３と、ＩＳＧ１３との間で電力の授受を行う高電圧バッテリ（リチウムイオン電池）１４と、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを所定範囲内に維持すべく、ＳＯＣに対して適用すべき目標ＳＯＣを設定して、高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣが目標ＳＯＣになるように、ＩＳＧ１３に対してＳＯＣ制御を実行するように構成された制御器１０と、を有する。この制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが所定範囲の下限値未満であるときに、高電圧バッテリ１４の電圧に対して適用すべき一定の目標電圧を設定して、高電圧バッテリ１４の実電圧が目標電圧になるように、ＩＳＧ１３に対して定電圧制御を実行する。【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンにより駆動されるモータジェネレータ及びこのモータジェネレータとの間で電力の授受を行うバッテリを備えた車両の電源制御装置に関する。

従来から、燃料を含む混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジンと、このエンジンにより駆動されて発電する発電機能及び車両を駆動するための動力を発生する電動機能を備えるモータジェネレータと、このモータジェネレータが発電した電力を充電すると共に、モータジェネレータから動力を発生させるように、充電している電力をモータジェネレータに供給するバッテリと、を有する車両（典型的にはハイブリッド車両）が知られている。

例えば、特許文献１には、バッテリの過放電を防止すべく、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）（換言すると充電量、残容量、充電率）を所定範囲内に維持するための制御を行うハイブリッド車両が開示されている。特に、この特許文献１に開示された技術では、バッテリのＳＯＣが所定値未満になったときに、バッテリの電力を低電位の電力へ変換する電圧変換器の出力を制限することで、この電圧変換器によるバッテリの電力消費を減少することにより、バッテリの過放電を防止している。

特開２００５−０４５８８３号公報

従来から、バッテリのＳＯＣ（充電量）を所定範囲内に維持すべく、バッテリのＳＯＣが目標ＳＯＣになるようにモータジェネレータに対する制御（以下では「ＳＯＣ制御」と呼ぶ。）が行われている。しかしながら、例えばモータジェネレータの発電制限時などの異常発生時においては、ＳＯＣ制御を行っていたとしても、バッテリのＳＯＣが所定範囲の下限値未満になる場合がある。その場合、バッテリのＳＯＣが更に低下して、バッテリが劣化してしまう可能性がある。したがって、バッテリのＳＯＣが所定範囲の下限値未満になった場合には、バッテリのＳＯＣを確実に回復させることが望ましい。従来のＳＯＣ制御だけでは、バッテリのＳＯＣを確実に回復させることは困難であった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、バッテリの充電量（ＳＯＣ）が所定の下限値未満になったときにバッテリの充電量を確実に回復させることが可能な車両の電源制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両の電源制御装置であって、エンジンにより駆動されて発電する発電機能と、車両を駆動するための動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータと、モータジェネレータが発電した電力を充電すると共に、モータジェネレータから動力を発生させるように、充電している電力をモータジェネレータに供給可能に構成されたバッテリと、バッテリの充電量を所定範囲内に維持すべく、バッテリの充電量に対して適用すべき目標充電量を設定して、バッテリの実充電量が目標充電量になるように、モータジェネレータに対して第１制御を実行するように構成された制御器と、を有し、制御器は、バッテリの充電量が所定範囲の下限値未満であるときに、バッテリの電圧に対して適用すべき一定の目標電圧を設定して、バッテリの実電圧が目標電圧になるように、モータジェネレータに対して第２制御を実行するように構成されている、ことを特徴とする。

このように構成された本発明では、制御器は、通常は、バッテリの充電量（ＳＯＣ）を所定範囲内に維持するために、バッテリの充電量が目標充電量になるようにモータジェネレータに対する第１制御を実行するが、バッテリの充電量が所定範囲の下限値未満であるときに、バッテリの電圧が一定の目標電圧になるようにモータジェネレータに対する第２制御を実行する。この第２制御によれば、バッテリの電圧が目標電圧になるように強制的に制御するので、バッテリの充電量の回復を優先的に行うことができる。したがって、本発明によれば、バッテリの充電量が下限値未満になったときに、バッテリの充電量を速やかに確実に回復させることができる。よって、充電量が非常に小さくなってバッテリが劣化してしまうことを効果的に防止できる。

本発明において、好ましくは、バッテリを第１バッテリとすると、この第１バッテリよりも電圧が低く構成された第２バッテリと、第１バッテリに充電された電力及び第２バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第１電気負荷と、第１バッテリと第１電気負荷との間に設けられ、第１バッテリから出力される電圧を低下させて第１電気負荷に対して出力する電圧変換器と、を更に有し、制御器は、第２制御を実行するときに、電圧変換器を停止するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、第２制御を実行するときに、電圧変換器を停止して、第１バッテリから電圧変換器を介した第１電圧電気負荷への出力を禁止する。これにより、第１バッテリからの放電を抑制し、充電量の回復を優先することができる。これにより、バッテリの充電量をより速やかに回復させることができる。

本発明において、好ましくは、第１バッテリに充電された電力が供給され、第１電気負荷よりも高い電圧で動作する第２電気負荷を更に有し、制御器は、第２制御を実行するときに、電圧変換器を停止すると共に、第２電気負荷を更に停止するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、第２制御を実行するときに、電圧変換器及び第２電気負荷の両方を停止するので、第１バッテリからの放電を確実に抑制し、充電量の回復を最優先することができる。これにより、バッテリの充電量をより効果的に速やかに回復させることができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、第２制御の実行によってバッテリの充電量が下限値以上になった後に、第２制御を継続して実行するように構成されている。
第２制御を一度実行した状況においては、何らかの異常が発生した結果、バッテリの充電量が下限値未満になったという事実がある。この異常は再発する可能性があり、そうするとバッテリが劣化する可能性がある。したがって、制御器は、バッテリの充電量が下限値以上に回復したとしても、今回のドライビングサイクル中においては第２制御の実行を継続する。これにより、バッテリをより確実に保護することができる。

本発明において、好ましくは、バッテリを第１バッテリとすると、この第１バッテリよりも電圧が低く構成された第２バッテリと、第１バッテリに充電された電力及び第２バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第１電気負荷と、第１バッテリと第１電気負荷との間に設けられ、第１バッテリから出力される電圧を低下させて第１電気負荷に対して出力する電圧変換器と、を更に有し、制御器は、第２制御を実行するときに、電圧変換器を停止するように構成され、第２制御の実行によって第１バッテリの充電量が下限値以上になった後に、第２制御を継続して実行する一方で、電圧変換器の停止を解除して当該電圧変換器の動作を再開させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御器は、第２制御の実行によって第１バッテリ充電量が下限値以上になった後に、第２制御を継続して実行する一方で、電圧変換器の停止を解除してその動作を再開させる。こうすることで、第１バッテリから電圧変換器を介した第１電気負荷への出力を再開させて、第１電気負荷を動作させるための第２バッテリのみからの放電を抑制する。これにより、第２バッテリからの電力持ち出しが継続することによる弊害を適切に防止することができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、バッテリの充電量が下限値よりも小さい所定の値未満に低下したときに、実行する制御を第１制御から第２制御へと切り替えるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、第１制御によってバッテリの充電量の低下に対してできる限り対処することができる。すなわち、第２制御が頻繁に実行されることによる弊害を適切に防止することができる。

本発明の車両の電源制御装置によれば、バッテリの充電量（ＳＯＣ）が所定の下限値未満になったときにバッテリの充電量を確実に回復させることができる。

本発明の実施形態による車両の電源制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両の電源制御装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態による制御器の構成例を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態によるＳＯＣ制御を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態による定電圧制御を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態による制御処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の電源制御装置について説明する。

［装置構成］
まず、本発明の実施形態による車両の電源制御装置に関する装置構成について説明する。

図１は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、主に、エンジン１１と、ギヤ駆動式スタータ１２と、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）１３と、リチウムイオン電池１４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７と、鉛蓄電池１９と、高電圧電気負荷２０と、低電圧電気負荷２１と、を有する。以下では、リチウムイオン電池１４の電圧（公称電圧）が鉛蓄電池１９の電圧（公称電圧）よりも高いことから、リチウムイオン電池１４を適宜「高電圧バッテリ１４」と呼び、鉛蓄電池１９を適宜「低電圧バッテリ１９」と呼ぶ。

エンジン１１は、ハイブリッド車両１の駆動力を発生する内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエンジン）である。エンジン１１の駆動力は、出力軸９、トランスミッション２、減速機３及び駆動軸４を介して、車輪５に伝達される。エンジン１１の出力軸９には、ギヤを介してギヤ駆動式スタータ１２が連結されている。ギヤ駆動式スタータ１２は、ユーザによりイグニッションスイッチ（図示省略）がオンにされると、低電圧バッテリ１９から供給される電力を用いて、エンジン１１を始動する。また、ハイブリッド車両１は、ドライバによるブレーキペダルの操作に応じた制動力を車両１に付与するためのブレーキシステム７を有する。このブレーキシステム７は、例えば電動ブレーキにより構成される。

ＩＳＧ１３は、エンジン１１により駆動されて発電する発電機能と、ハイブリッド車両１の駆動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータである。ＩＳＧ１３は、ベルト８を介してエンジン１１の出力軸９に連結されている。また、ＩＳＧ１３は、抵抗器６ａ及びスイッチ素子６ｂ、６ｃを介して、高電圧バッテリ１４に電気的に接続されるようになっている。ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４とを最初に接続する際には、抵抗器６ａが設けられた側のスイッチ素子６ｂをオンにして、突入電流による電子部品などの破損を防止している。そして、この後にスイッチ素子６ｃをオンにして、ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４との接続を維持するようになっている。基本的には、イグニッションスイッチ（図示省略）がオンにされると、ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４とが接続され、イグニッションスイッチがオフにされると、ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４との接続が解除される。

また、ＩＳＧ１３は、発電機能により動作する際は、エンジン１１の出力軸９と連動して回転するロータを磁界中で回転させることにより発電を行う。ＩＳＧ１３は、整流器（図示省略）を内蔵しており、この整流器を用いて、発電した交流電力を直流電力に変換する。ＩＳＧ１３の発電により生成された電力は、高電圧バッテリ１４や低電圧バッテリ１９に供給されて充電されたり、高電圧電気負荷２０や低電圧電気負荷２１に供給されたりする。他方で、ＩＳＧ１３は、電動機能により動作する際は、高電圧バッテリ１４に充電された電力を用いて、ベルト８を介してエンジン１１の出力軸９を駆動する。なお、ＩＳＧ１３における発電機能による動作と電動機能による動作との切り替え時などにおいてベルト８のテンションを調整するために、振り子式可変張力テンショナー（デカップリング・オルタネータ・テンショナー）をベルト８に適用するのがよい。

高電圧バッテリ１４は、直列接続された複数のリチウムイオン電池を含み、低電圧バッテリ１９は、直列接続された複数の鉛蓄電池を含む。例えば、高電圧バッテリ１４の公称電圧はＤＣ２４Ｖであり、低電圧バッテリ１９の公称電圧はＤＣ１２Ｖである。これら高電圧バッテリ１４及び低電圧バッテリ１９は、化学反応によって電気エネルギーを蓄えるものであるため、急速な充放電には不向きであるが、充電容量を確保し易いため、比較的多量の電力を蓄えることができるという特性を有する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４と低電圧バッテリ１９との間に設けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、例えば、内蔵するスイッチング素子のオンオフスイッチングによって入力電圧を変化させて出力する。具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４側から低電圧バッテリ１９側へと供給される電力の電圧を降圧する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４側から供給されるＤＣ２４Ｖ程度の電圧をＤＣ１２Ｖ程度に降圧して低電圧バッテリ１９側へと出力する。バイパススイッチ素子１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７に並列に接続されている。バイパススイッチ素子１８は、オンにされると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の入力端及び出力端の間を短絡し、オフにされると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の入力端及び出力端の間を開放する。

高電圧電気負荷２０は、例えばＤＣ２４Ｖ程度の電圧で動作する電気負荷であり、低電圧電気負荷２１は、高電圧電気負荷２０よりも低い、例えばＤＣ１２Ｖ程度の電圧で動作する電気負荷である。高電圧電気負荷２０には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ１４に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。また、低電圧電気負荷２１には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力、高電圧バッテリ１４に充電された電力、及び低電圧バッテリ１９に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。１つの例では、高電圧電気負荷２０は、ヒータ（シートヒータなど）などを含み、低電圧電気負荷２１は、電動式パワーステアリング機構（ＥＡＰＳ）やエアコンやオーディオ機器などを含む。

次に、図２は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。

本実施形態においては、ハイブリッド車両１は、図２に示すような制御器１０によって制御される。この制御器１０は、１つ以上のプロセッサ、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

具体的には、図２に示すように、制御器１０は、主に、コンバータ入力電圧センサ３０、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、及びバッテリ温度センサ３５のそれぞれによって検出されたパラメータに対応する検出信号が入力される。コンバータ入力電圧センサ３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の入力電圧を検出する。バッテリ電流センサ３３は、高電圧バッテリ１４に流れる電流を検出する。バッテリ電圧センサ３４は、高電圧バッテリ１４の端子電圧を検出する。バッテリ温度センサ３５は、高電圧バッテリ１４の端子温度を検出する。

また、制御器１０は、上述したセンサ３０、３３、３４、３５からの検出信号に基づき、ＩＳＧ１３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ギヤ駆動式スタータ１２、スイッチ素子６ｂ、６ｃ、バイパススイッチ素子１８、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれに対して制御信号を出力する。こうして、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電動作及び電動動作と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７による降圧動作と、高電圧電気負荷２０、低電圧電気負荷２１及びギヤ駆動式スタータ１２の駆動及び停止と、スイッチ素子６ｂ、６ｃ及びバイパススイッチ素子１８のオンオフと、を制御する。

典型的には、制御器１０は、燃費の改善などを目的としてハイブリッド車両１の運転状態に応じて規定された複数の制御を、少なくともＩＳＧ１３を用いて実行するよう構成されている。この複数の制御は、ハイブリッド車両１が加速するときに、ＩＳＧ１３から動力を発生させてエンジン１１による加速をアシストするための加速アシスト制御と、ハイブリッド車両１が減速するときに、ＩＳＧ１３を回生発電させる減速回生制御と、所定条件が成立したときに（例えばＩＳＧ１３の発電によるエンジン１１の負荷の増加を抑制すべき状況など）、高電圧電気負荷２０や低電圧電気負荷２１に電力を供給するためのＩＳＧ１３の発電を禁止する無発電制御と、ハイブリッド車両１が停止したときにエンジン１１を自動停止させ、この後にハイブリッド車両１が発進するときにＩＳＧ１３から動力を発生させてエンジン１１を再始動させるアイドリングストップ制御と、を含む。

更に、制御器１０は、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれを動作させるための制御を行う。具体的には、制御器１０は、高電圧電気負荷２０を動作させる場合には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ１４に充電された電力の少なくともいずれかを高電圧電気負荷２０に供給するための制御を行う。また、制御器１０は、低電圧電気負荷２１を動作させる場合には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力、高電圧バッテリ１４に充電された電力、及び低電圧バッテリ１９に充電された電力の少なくともいずれかを低電圧電気負荷２１に供給するための制御を行う。

なお、本発明における「車両の電源制御装置」は、主に、「モータジェネレータ」としてのＩＳＧ１３と、「バッテリ（第１バッテリ）」としての高電圧バッテリ１４と、「第２バッテリ」としての低電圧バッテリ１９と、「第２電気負荷」としての高電圧電気負荷２０と、「第１電気負荷」としての低電圧電気負荷２１と、「電圧変換器」としてのＤＣ−ＤＣコンバータ１７と、制御器１０と、によって構成される。

［制御内容］
次に、本発明の実施形態による制御内容について説明する。

制御内容を説明する前に、図３を参照して、本発明の実施形態による制御器１０の具体的な構成例について説明する。図３は、本発明の実施形態による制御器１０の構成例を概略的に示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態においては、制御器１０は、エンジン１１などを含むパワートレインを全体的に制御するＰＣＭ（Power-train Control Module）３１と、ＩＳＧ１３内のマイコン（マイクロコンピュータ）３２と、を含む。基本的には、ＰＣＭ３１は、ハイブリッド車両１における各種の状態に応じて、ＩＳＧ１３の発電動作や電動動作を制御すべく、ＩＳＧ１３内のマイコン３２に指令を出力し、このマイコン３２は、ＰＣＭ３１からの指令を実現すべく、ＩＳＧ１３の内部においてその動作を制御する。これらＰＣＭ３１及びマイコン３２が行う制御の詳細については後述する。

なお、制御器１０は、上記したＰＣＭ３１及びマイコン３２以外にも、種々のコントローラを含んでいる。例えば、制御器１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７内のマイコンや、高電圧バッテリ１４を制御するＢＥＣＭ（Battery Energy Control Module）などを含んでいる。

次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施形態において制御器１０がＩＳＧ１３に対して実行する２つの制御（ＳＯＣ制御及び定電圧制御）について具体的に説明する。なお、ＳＯＣ制御は本発明における「第１制御」に該当し、定電圧制御は本発明における「第２制御」に該当する。

図４は、本発明の実施形態によるＳＯＣ制御を説明するためのタイムチャートである。図４において、上のグラフは高電圧バッテリ１４のＳＯＣのタイムチャートを示し（実線は実ＳＯＣを示し、一点鎖線は目標ＳＯＣを示している）、下のグラフはＩＳＧ１３の目標トルクのタイムチャートを示している。図４の下のグラフにおいて、正のトルク（０より上側のトルク）は、ＩＳＧ１３が電動動作により発生するトルクを示し（この場合、高電圧バッテリ１４に充電された電力が放電される）、負のトルク（０より下側のトルク）は、ＩＳＧ１３が発電動作により発生するトルクを示している（この場合、ＩＳＧ１３が発電した電力が高電圧バッテリ１４に充電される）。これは、図５にも同様に適用される。

制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを上限値Ｓ１（例えば８０％）と下限値Ｓ２（例えば２０％）により規定される所定範囲内に維持するために、ＳＯＣ制御を実行する。制御器１０は、通常時において、このＳＯＣ制御を実行する。具体的には、制御器１０は、ＳＯＣ制御として、高電圧バッテリ１４のＳＯＣに対して適用すべき目標ＳＯＣ（例えば６０％）を設定して、高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣが目標ＳＯＣになるようにＩＳＧ１３に対する制御を行う（図４の上のグラフを参照）。特に、制御器１０は、設定した目標ＳＯＣと高電圧バッテリ１４の実際のＳＯＣ（実ＳＯＣ）との差に基づき、ＩＳＧ１３から発生すべき目標トルクを設定し、この目標トルクが発生するようにＩＳＧ１３を制御する（図４の下のグラフを参照）。詳しくは、制御器１０は、高電圧バッテリ１４の放電制限値に対応するトルクＴ１と、高電圧バッテリ１４の充電制限値に対応するトルクＴ２とによって規定される範囲内において、目標トルクを設定する。

上記のようなＳＯＣ制御は、制御器１０のＰＣＭ３１及びマイコン３２によって（図３参照）、以下のようにして実現される。まず、ＰＣＭ３１は、目標ＳＯＣと実ＳＯＣとの差に基づき、放電制限値に対応するトルクＴ１と充電制限値に対応するトルクＴ２とによって規定される範囲内において、ＩＳＧ１３から発生すべき目標トルクを設定し、この目標トルクをＩＳＧ１３のマイコン３２に出力する。ＩＳＧ１３のマイコン３２は、ＰＣＭ３１から入力された目標トルクを実現すべく、ＩＳＧ１３の動作を制御する。そして、マイコン３２は、このようにＩＳＧ１３を制御したときに、ＩＳＧ１３から実際に発生されたトルク（実トルク）と、ＩＳＧ１３から実際に発生された電圧（実電圧）とをＰＣＭ３１に出力する。ＰＣＭ３１は、こうしてマイコン３２から入力された実トルク及び実電圧に基づき、エンジン１１を制御する。具体的には、ＰＣＭ３１は、エンジン１１のトルクに対してＩＳＧ１３が発生した実トルクを適用したトルク（エンジントルクに対してＩＳＧ１３のトルクを加算又は減算したトルク）が、ドライバから要求されたトルクになるように、エンジン１１を制御する。

次に、図５は、本発明の実施形態による定電圧制御を説明するためのタイムチャートである。図５において、上のグラフはＩＳＧ１３の目標電圧のタイムチャートを示し、中央のグラフは高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣのタイムチャートを示し、下のグラフはＩＳＧ１３の実トルクのタイムチャートを示している。

制御器１０は、高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣが所定値Ｓ３未満になったときに（時刻ｔ１）、高電圧バッテリ１４を保護する観点から、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを速やかに確実に回復させるために、定電圧制御を実行する。この所定値Ｓ３には、上述した下限値Ｓ２よりも小さい値（例えば１５％）が適用される。高電圧バッテリ１４のＳＯＣが所定値Ｓ３未満になる場合として、ＩＳＧ１３の発電が制限される場合が挙げられる。１つの例では、ＩＳＧ１３の温度が所定温度以上であるとき（つまり高温時）に、ＩＳＧ１３の発電が制限される。この場合には、ＩＳＧ１３の過熱を防止するために、ＩＳＧ１３の発電を制限するようにしている。他の例では、エンジン１１の出力が所定値未満に制限されるときに（典型的には酷暑又は極寒の高地においてアイドル運転しているとき）、ＩＳＧ１３の発電が制限される。この場合には、エンジン１１のエンストを防止するために、ＩＳＧ１３の発電を制限するようにしている。更に、システム内の電子部品（センサやＩＳＧ１３など）が故障した場合にも、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが所定値Ｓ３未満になり得る。

具体的には、制御器１０は、定電圧制御として、高電圧バッテリ１４の電圧に対して適用すべき一定の目標電圧Ｖ１（つまり固定の電圧）を設定して、高電圧バッテリ１４の実電圧が目標電圧Ｖ１になるようにＩＳＧ１３に対する制御を行う（図５の上のグラフを参照）。１つの例では、目標電圧Ｖ１には、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを上述した上限値Ｓ１と下限値Ｓ２との中間の値（例えば６０％）に設定するのに必要な電圧（例えば２２．５Ｖ）が適用される。このような定電圧制御により、時刻ｔ１以降において、ＩＳＧ１３が発電動作を行ってトルク（負のトルク）を発生し（図５の下のグラフを参照）、こうしてＩＳＧ１３が発電した電力が高電圧バッテリ１４に充電される。その結果、高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣが、目標電圧Ｖ１に対応するＳＯＣの値Ｓ４、例えば上限値Ｓ１と下限値Ｓ２との中間の値Ｓ４まで速やかに上昇していく（図５の中央のグラフを参照）。この後、高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣがＳ４に維持されるようになる。

上記のような定電圧制御は、制御器１０のＰＣＭ３１及びマイコン３２によって（図３参照）、以下のようにして実現される。まず、ＰＣＭ３１は、高電圧バッテリ１４の放電制限値と充電制限値とによって規定される範囲を考慮しつつ、高電圧バッテリ１４の電圧に対して適用すべき一定の目標電圧Ｖ１を設定し、この目標電圧Ｖ１をＩＳＧ１３のマイコン３２に出力する。ＩＳＧ１３のマイコン３２は、ＰＣＭ３１から入力された目標電圧Ｖ１を実現すべく、目標電圧Ｖ１とＩＳＧ１３の実際の電圧（実電圧）との差に基づき、ＩＳＧ１３の実電圧が目標電圧Ｖ１になるように、ＩＳＧ１３の電圧をフィードバック制御する。このようにＩＳＧ１３内においてフィードバック制御を行うことで、ＩＳＧ１３の電圧を迅速に調整することができる。そして、マイコン３２は、このようにＩＳＧ１３を制御したときに、ＩＳＧ１３から実際に発生されたトルク（実トルク）と、ＩＳＧ１３から実際に発生された電圧（実電圧）とをＰＣＭ３１に出力する。ＰＣＭ３１は、こうしてマイコン３２から入力された実トルク及び実電圧に基づき、エンジン１１を制御する。具体的には、ＰＣＭ３１は、エンジン１１のトルクに対してＩＳＧ１３が発生したトルクを適用したトルクが、ドライバから要求されたトルクになるように、エンジン１１を制御する。

次に、図６を参照して、本発明の実施形態において制御器１０が実行する具体的な処理について説明する。図６は、本発明の実施形態による制御処理を示すフローチャートである。このフローは、イグニッションスイッチがオンにされた後に、制御器１０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１において、制御器１０は、ハイブリッド車両１の各種情報を取得する。具体的には、制御器１０は、上述したセンサ３０、３３、３４、３５によって検出されたパラメータなどを取得する。

次いで、ステップＳ１０２において、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第１所定値未満であるか否かを判定する。この第１所定値は、ＳＯＣ制御において高電圧バッテリ１４のＳＯＣを維持すべき所定範囲を規定する下限値Ｓ２よりも小さい値が適用される。具体的には、第１所定値は、図５に示した所定値Ｓ３に対応し、例えば１５％である。制御器１０は、バッテリ電流センサ３３によって検出された高電圧バッテリ１４の電流、バッテリ電圧センサ３４によって検出された高電圧バッテリ１４の電圧、及びバッテリ温度センサ３５によって検出された高電圧バッテリ１４の温度などに基づき、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを求める。詳しくは、制御器１０は、イグニッションスイッチがオンにされたときにバッテリ電圧センサ３４によって検出された電圧（開回路電圧（ＯＣＶ）に相当）に基づき高電圧バッテリ１４の初期ＳＯＣを求め、この後、初期ＳＯＣをベースとして、バッテリ電流センサ３３によって検出された電流に対応する充電量及び放電量を積算していくことで、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを求める。また、制御器１０は、バッテリ温度センサ３５によって検出された高電圧バッテリ１４の温度も考慮してＳＯＣを求める。なお、開回路電圧を取得できなかった場合には、前回のドライビングサイクルで用いられたＳＯＣを初期ＳＯＣとして適用すればよい。

ステップＳ１０２の判定の結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第１所定値以上であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、制御器１０は、ステップＳ１０３に進む。この場合には、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが確保されているので、制御器１０は、通常のＳＯＣ制御を実行する（Ｓ１０３）。具体的には、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを上限値Ｓ１と下限値Ｓ２により規定される所定範囲内に維持するために、高電圧バッテリ１４のＳＯＣに対して適用すべき目標ＳＯＣを設定して、高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣが目標ＳＯＣになるようにＩＳＧ１３に対する制御を行う。特に、制御器１０は、目標ＳＯＣと高電圧バッテリ１４の実ＳＯＣとの差に基づき、高電圧バッテリ１４の放電制限値と充電制限値とによって規定される範囲内において、ＩＳＧ１３から発生すべき目標トルクを設定し、この目標トルクが発生するようにＩＳＧ１３を制御する。このようなステップＳ１０３の後、制御器１０は、本フローを抜ける。

一方、ステップＳ１０２の判定の結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第１所定値未満であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、制御器１０は、ステップＳ１０４に進む。この場合には、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが非常に小さくなっているので、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを速やかに確実に回復させるために、定電圧制御を実行する。具体的には、制御器１０は、高電圧バッテリ１４の電圧に対して適用すべき一定の目標電圧Ｖ１を設定して、高電圧バッテリ１４の実電圧が目標電圧Ｖ１になるようにＩＳＧ１３に対する制御を行う。制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを上限値Ｓ１と下限値Ｓ２との間の所定値（例えば上限値Ｓ１と下限値Ｓ２との中間値）に設定するのに必要な電圧を、目標電圧Ｖ１として適用する。

次いで、ステップＳ１０５において、制御器１０は、高電圧バッテリ１４からＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介した低電圧電気負荷２１などへの出力を禁止すべく、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７を停止する。こうすることで、高電圧バッテリ１４からの放電を抑制するようにする。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を停止させる代わりに、バイパススイッチ素子１８をオフにしてもよい。後者の場合によっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７が実質的に停止することとなる。次いで、ステップＳ１０６において、制御器１０は、更に、高電圧電気負荷２０をオフにする。こうすることで、高電圧バッテリ１４からの放電を完全に抑制し、高電圧バッテリ１４のＳＯＣの回復を最優先するようにする。

次いで、ステップＳ１０７において、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第２所定値以上であるか否かを判定する。この第２所定値は、上記のステップＳ１０２で用いられた第１所定値よりも大きい。具体的には、第２所定値は、ＳＯＣ制御において高電圧バッテリ１４のＳＯＣを維持すべき所定範囲を規定する下限値Ｓ２に対応し、例えば２０％である。ステップＳ１０７でも、制御器１０は、ステップＳ１０２で述べたのと同様の方法により、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを求める。

ステップＳ１０７の判定の結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第２所定値未満であると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、制御器１０は、ステップＳ１０４に戻る。この場合には、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが未だ十分に確保されていないので、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣの回復を引き続き行うために、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を再度実行する。つまり、制御器１０は、定電圧制御の実行を継続すると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７及び高電圧電気負荷２０の停止を継続する。

一方、ステップＳ１０７の判定の結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第２所定値以上であると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、制御器１０は、ステップＳ１０８に進む。この場合には、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理の実行の結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが十分に確保されたと言える。一方で、ステップＳ１０８に進んだ状況においては、何らかの異常が発生した結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第１所定値未満になったという事実がある。この異常は再発する可能性があり、そうすると高電圧バッテリ１４が劣化する可能性がある。したがって、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが第２所定値以上に回復しているが、高電圧バッテリ１４を確実に保護する観点から、今回のドライビングサイクル中においては定電圧制御の実行を継続する（ステップＳ１０８）。

次いで、ステップＳ１０９に進み、制御器１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の停止を解除して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を再開させる。つまり、制御器１０は、定電圧制御の実行を継続するが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の停止を継続せずに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を復帰させる。こうすることで、高電圧バッテリ１４からＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介した低電圧電気負荷２１への出力を再開させて、低電圧電気負荷２１を動作させるための低電圧バッテリ１９のみからの放電を抑制する。これにより、低電圧バッテリ１９のＳＯＣが非常に小さくなって、低電圧電気負荷２１に含まれるＰＣＭ３１が動作しなくなり、エンジン１１のエンストなどが生じてしまうことを防止する。このようなステップＳ１０９の後、制御器１０は、本フローを抜ける。

なお、ステップＳ１０９において、制御器１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の停止を解除してその動作を再開させるが、高電圧電気負荷２０については停止を継続するのがよい。これは、高電圧バッテリ１４を確実に保護する観点からである。

［作用及び効果］
次に、本発明の実施形態による作用及び効果について説明する。

本実施形態によれば、制御器１０は、通常は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを所定範囲内に維持するために、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが目標ＳＯＣになるようにＩＳＧ１３に対するＳＯＣ制御を実行するが、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが所定範囲の下限値未満であるときに、高電圧バッテリ１４の電圧が一定の目標電圧になるようにＩＳＧ１３に対する定電圧制御を実行する。この定電圧制御によれば、高電圧バッテリ１４の電圧が目標電圧になるように強制的に制御するので、高電圧バッテリ１４のＳＯＣの回復を優先的に行うことができる。したがって、本実施形態によれば、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値未満になったときに、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを速やかに確実に回復させることができる。よって、ＳＯＣが非常に小さくなって高電圧バッテリ１４が劣化してしまうことを確実に防止できる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、定電圧制御を実行するときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７を停止して、高電圧バッテリ１４からＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介した低電圧電気負荷２１などへの出力を禁止する。これにより、高電圧バッテリ１４からの放電を抑制し、高電圧バッテリ１４のＳＯＣの回復を優先することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、定電圧制御を実行するときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７を停止すると共に、高電圧電気負荷２０を更に停止するので、高電圧バッテリ１４からの放電を確実に抑制し、高電圧バッテリ１４のＳＯＣの回復を最優先することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、定電圧制御の実行によって高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値以上になった後に、定電圧制御を継続して実行する。定電圧制御を一度実行した状況においては、何らかの異常が発生した結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値未満になったという事実がある。この異常は再発する可能性があり、そうすると高電圧バッテリ１４が劣化する可能性がある。したがって、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値以上に回復したとしても、今回のドライビングサイクル中においては定電圧制御の実行を継続する。これにより、高電圧バッテリ１４をより確実に保護することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、定電圧制御の実行によって高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値以上になった後に、定電圧制御を継続して実行する一方で、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の停止を解除してＤＣ−ＤＣコンバータ１７の動作を再開させる。こうすることで、高電圧バッテリ１４からＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介した低電圧電気負荷２１への出力を再開させて、低電圧電気負荷２１を動作させるための低電圧バッテリ１９のみからの放電を抑制する。これにより、低電圧バッテリ１９からの電力持ち出しが継続することによる弊害を適切に防止することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値よりも小さい所定値Ｓ３未満に低下したときに、実行する制御をＳＯＣ制御から定電圧制御へと切り替えるので、ＳＯＣ制御によって高電圧バッテリ１４のＳＯＣの低下に対してできる限り対処することができる。すなわち、定電圧制御が頻繁に実行されることによる弊害を適切に防止することができる。

１ ハイブリッド車両
１０ 制御器
１１ エンジン
１３ ＩＳＧ
１４ リチウムイオン電池（高電圧バッテリ）
１７ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１９ 鉛蓄電池（低電圧バッテリ）
２０ 高電圧電気負荷
２１ 低電圧電気負荷
３１ ＰＣＭ
３２ マイコン

Claims (6)

1. 車両の電源制御装置であって、
   エンジンにより駆動されて発電する発電機能と、車両を駆動するための動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータが発電した電力を充電すると共に、前記モータジェネレータから動力を発生させるように、充電している電力を前記モータジェネレータに供給可能に構成されたバッテリと、
   前記バッテリの充電量を所定範囲内に維持すべく、前記バッテリの充電量に対して適用すべき目標充電量を設定して、前記バッテリの実充電量が前記目標充電量になるように、前記モータジェネレータに対して第１制御を実行するように構成された制御器と、
   を有し、
   前記制御器は、前記バッテリの充電量が前記所定範囲の下限値未満であるときに、前記バッテリの電圧に対して適用すべき一定の目標電圧を設定して、前記バッテリの実電圧が前記目標電圧になるように、前記モータジェネレータに対して第２制御を実行するように構成されている、ことを特徴とする車両の電源制御装置。
2. 前記バッテリを第１バッテリとすると、この第１バッテリよりも電圧が低く構成された第２バッテリと、
   前記第１バッテリに充電された電力及び前記第２バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第１電気負荷と、
   前記第１バッテリと前記第１電気負荷との間に設けられ、前記第１バッテリから出力される電圧を低下させて前記第１電気負荷に対して出力する電圧変換器と、
   を更に有し、
   前記制御器は、前記第２制御を実行するときに、前記電圧変換器を停止するように構成されている、請求項１に記載の車両の電源制御装置。
3. 前記第１バッテリに充電された電力が供給され、前記第１電気負荷よりも高い電圧で動作する第２電気負荷を更に有し、
   前記制御器は、前記第２制御を実行するときに、前記電圧変換器を停止すると共に、前記第２電気負荷を更に停止するように構成されている、請求項２に記載の車両の電源制御装置。
4. 前記制御器は、前記第２制御の実行によって前記バッテリの充電量が前記下限値以上になった後に、前記第２制御を継続して実行するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。
5. 前記バッテリを第１バッテリとすると、この第１バッテリよりも電圧が低く構成された第２バッテリと、
   前記第１バッテリに充電された電力及び前記第２バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給されて動作する第１電気負荷と、
   前記第１バッテリと前記第１電気負荷との間に設けられ、前記第１バッテリから出力される電圧を低下させて前記第１電気負荷に対して出力する電圧変換器と、
   を更に有し、
   前記制御器は、
   前記第２制御を実行するときに、前記電圧変換器を停止するように構成され、
   前記第２制御の実行によって前記第１バッテリの充電量が前記下限値以上になった後に、前記第２制御を継続して実行する一方で、前記電圧変換器の停止を解除して当該電圧変換器の動作を再開させるように構成されている、
   請求項４に記載の車両の電源制御装置。
6. 前記制御器は、前記バッテリの充電量が前記下限値よりも小さい所定の値未満に低下したときに、実行する制御を前記第１制御から前記第２制御へと切り替えるように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。

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