JP5716694B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両に関し、より特定的には、車載蓄電装置の電力を用いて、車両の構成機器ではない外部機器に対して給電可能な構成を有する電動車両に関する。
関する。

電動機によって車両駆動力を発生できるように構成された、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の電動車両では、当該電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。

電動車両の一態様である、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド自動車について、蓄電装置の蓄積電力を車両外部に給電可能なタイプのものが、特開２００８−１６２５４３号公報（特許文献１）に記載されている。また、特開２０１１−９３４９１号公報（特許文献２）には、バッテリに接続されたコンセントに外部機器が接続されることにより、バッテリから外部機器に電力を供給することが可能なハイブリッド自動車が記載されている。

特許文献２に記載されたハイブリッド自動車では、車載バッテリから外部機器に電力が供給されているときにバッテリの残容量が低下すると、バッテリを充電するためにエンジンが始動される。この際に、バッテリおよびコンセント間の電力の流れを示す矢印を表示することによって、運転者が予期しないエンジン始動を抑制することが記載されている。

また、特開２０１０−１８７４６６号公報（特許文献３）には、ケーブルを接続するだけで電気自動車間の電力の授受を行なうことが可能な車両用バッテリ充電装置の構成が記載されている。さらに、特開２００４−３５７４５９号公報（特許文献４）には、ハイブリッド自動車において、バッテリの過充電あるいは過放電を防止するために、バッテリの状態に応じてバッテリの入出力電力制限に基づいてモータの出力許容範囲を設定することが記載されている。

特開２００８−１６２５４３号公報 特開２０１１−９３４９１号公報 特開２０１０−１８７４６６号公報 特開２００４−３５７４５９号公報

特許文献２に記載されるように、車両の構成要素でない外部機器への給電の際にも、バッテリの残容量（ＳＯＣ：State of Charge）が低下すると、エンジンに代表される他の動力源によって蓄電装置（バッテリ）の充電電力を発電する制御が行なわれる。

このため、外部機器への給電の際のＳＯＣ管理が適切に行なわれないと、低ＳＯＣが低い状態が継続することにより、エンジン作動を伴う蓄電装置の強制的な充電が頻発する虞がある。エンジン作動の機会が増加すると、燃費が悪化することが懸念される。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、車載蓄電装置の電力によって車両の構成要素ではない電気機器へ給電する際に、蓄電装置の低ＳＯＣ状態が継続しないように給電を適切に制御することである。

この発明のある局面では、電動車両は、車載された蓄電装置と、蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構と、蓄電装置からの出力電力を用いて、車両の構成部品ではない外部機器に対して給電するための給電手段と、蓄電装置の充電可能電力の上限に応じて、給電手段による給電電力を制御するための制御手段とを備える。

好ましくは、制御手段は、充電電力の上限が所定量より低いときに、給電手段による給電を制限するための手段を含む。

さらに好ましくは、制御手段は、充電電力の上限が所定量より低いときであっても、蓄電装置のＳＯＣが所定値より高いときには、給電の制限を非実行とする。

また好ましくは、給電手段は、外部機器に対して給電電力を出力するための、車室内に設けられたコンセントと、蓄電装置からの出力電力を給電電力に変換してコンセントへ出力するための電力変換器とを含む。

あるいは好ましくは、給電手段は、電動車両の外部との間で電力を授受するための電力ノードと、蓄電装置からの出力電力を外部機器への給電電力に変換して電力ノードへ出力するための電力変換器とを含む。

好ましくは、電動車両は、蓄電装置の温度の低下に応じて充電電力の上限を低下させるための手段をさらに備える。あるいは、電動車両は、蓄電装置の充放電電流の積算値の増加に応じて充電電力の上限を低下させるための手段をさらに備える。

この発明によれば、車載蓄電装置の電力によって車両の構成要素ではない電気機器へ給電する際に、蓄電装置の低ＳＯＣ状態が継続しないように給電を適切に制御することができる。

本発明の実施の形態による電動車両の代表例として示されるハイブリッド自動車の概略構成図である。 図１に示したハイブリッド自動車の走行時における共線図である。 図１に示したハイブリッド自動車の電気システムの構成例を説明する概略図である。 図１に示したハイブリッド自動車におけるバッテリ充放電制御を加味したパワー配分制御を説明するフローチャートである。 バッテリ充電時における動作波形図の第１の例である。 バッテリ充電時における動作波形図の第２の例である。 本発明の実施の形態による給電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例による給電制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態による電動車両における給電モードの給電先の他の構成例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態による電動車両の代表例として示されるハイブリッド自動車の概略構成図である。

図１を参照して、ハイブリッド自動車は、エンジン１００と、第１ＭＧ（Motor Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、「蓄電装置」の代表例として示されるバッテリ１５０とを備える。このハイブリッド自動車は、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちの少なくとも一方からの駆動力により走行する。

エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の各出力軸は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０および駆動軸１５５を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１ＭＧ１１０は、代表的には三相交流回転電機である。第１ＭＧ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１ＭＧ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０のＳＯＣに応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１ＭＧ１１０により発電された電力はそのまま第２ＭＧ１２０を駆動させる電力となる。

一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１ＭＧ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。このように、図１に例示したハイブリッド自動車では、エンジン１００および第１ＭＧ１１０によって、バッテリ１５０の充電電力を発生するための「発電機構」が構成される。

第１ＭＧ１１０が発電機として作用している場合、第１ＭＧ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１ＭＧ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１ＭＧ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２ＭＧ１２０についても同様である。

第２ＭＧ１２０は、代表的には三相交流回転電機である。第２ＭＧ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。

第２ＭＧ１２０の駆動力は、減速機１４０および駆動軸１５５を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

ハイブリッド自動車の回生制動時には、減速機１４０および駆動軸１５５を介して前輪１６０により第２ＭＧ１２０が駆動され、第２ＭＧ１２０が発電機として作動する。これにより第２ＭＧ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

バッテリ１５０は、回生ブレーキによる回収電力によって充電される他、エンジン１００および第１ＭＧ１１０によって構成される「発電機構」によっても充電することができる。すなわち、車両停止中を含めて、エンジン１００を始動することによって、発電機構によってバッテリ１５０を能動的に充電することができる。

動力分割機構１３０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構成される。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であるように支持する。サンギヤは第１ＭＧ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２ＭＧ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の回転数は、図２に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。このように、第２ＭＧ１２０の出力軸は、前輪１６０の駆動軸１５５との間で相互に回転力を伝達可能に機械的に連結されている。

図１に戻って、バッテリ１５０は、複数の二次電池セルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。なお、バッテリ以外の蓄電要素（キャパシタ等）を用いて「蓄電装置」を構成することも可能である点について確認的に記載する。

エンジン１００、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は、一般的には制御機能ごとに分割配置される複数のＥＣＵを包括的に１つのブロックで記載したものである。

次に、図３を用いて、ハイブリッド自動車の電気システムの構成例を説明する。
図３を参照して、ハイブリッド自動車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２５０とが設けられる。

コンバータ２００は、リアクトルと、直列接続された２個の電力用半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチング素子とも称する）と、各スイッチング素子に対応して設けられた逆並列ダイオードと、リアクトルとを含む。電力用半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ等を適宜採用することができる。リアクトルは、バッテリ１５０の正極側に一端が接続され、２つのスイッチング素子の接続点に他端が接続される。

各スイッチング素子のオンオフは、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０とリンクする直流電圧ＶＨが目標電圧に一致するように、ＥＣＵ１７０により制御される。すなわち、コンバータ２００は、直流電圧ＶＨおよびバッテリ１５０の出力電圧の間で双方向に電圧変換可能である。直流電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。図示しないが、電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。

バッテリ１５０から放電された電力を第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０に供給する際、バッテリ電圧がコンバータ２００により昇圧されて、直流電圧ＶＨが得られる。逆に、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０による発電電力によってバッテリ１５０を充電する際には、直流電圧ＶＨがコンバータ２００により降圧される。

第１インバータ２１０は、一般的な三相インバータで構成され、並列接続された、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、各々、直列に接続された２個のスイッチング素子（上アーム素子および下アーム素子）を有する。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードが接続される。

第１ＭＧ１１０は、星型結線されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点１１２で互いに接続される。各相コイルの他端は、第１インバータ２１０の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。

第１インバータ２１０は、車両走行時には、車両走行に要求される出力（車両駆動トルク、発電トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従って第１ＭＧ１１０が動作するように、第１ＭＧ１１０の各相コイルの電流または電圧を制御する。第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１１０に供給する電力変換動作と、第１ＭＧ１１０により発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換動作との、双方向の電力変換を実行可能である。

第２インバータ２２０は、第１インバータ２１０と同様に、一般的な三相インバータで構成される。第２ＭＧ１２０は、第１ＭＧ１１０と同様に、星型結線されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点１２２で互いに接続される。各相コイルの他端は、第２インバータ２２０の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。

第２インバータ２２０は、車両走行時には、車両走行に要求される出力（車両駆動トルク、回生制動トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従って第２ＭＧ１２０が動作するように、第２ＭＧ１２０の各相コイルの電流または電圧を制御する。第２インバータ２２０についても、バッテリ１５０から供給される直流電力を交流電力に変換して第２ＭＧ１２０に供給する電力変換動作と、第２ＭＧ１２０により発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換動作との双方向の電力変換を実行可能である。

ＳＭＲ（System Main Relay）２５０は、電力線１９０，１９５に介挿接続される。ＳＭＲ２５０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２５０が開放されると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。一方、ＳＭＲ２５０が閉成されると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。ＳＭＲ２５０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。

たとえば、ハイブリッド自動車のシステム起動を指示するパワーオンスイッチ（図示せず）のオン操作に応答して、ＳＭＲ２５０が閉成される一方で、パワーオンスイッチのオフ操作に応答して、ＳＭＲ２５０は開放される。

さらに、ハイブリッド自動車は、バッテリ１５０からの出力電力を、車両の構成部品ではない外部機器に対する給電電力に変換するための電力変換器３００と、電力変換器３００からの給電電力を外部機器に対して出力するためのコンセント３１０とを含む。代表的には、コンセント３１０から出力される給電電力は、商用系統電源から供給されるのと同等の交流電力である。

コンセント３１０は、車室内に設けられる。コンセント３１０に設けられた図示しないスイッチがオンされると、バッテリ１５０の出力電力を用いてコンセント３１０から給電電力が出力可能となる「給電モード」が適用される。一般的には、ハイブリッド自動車の走行時および停止時のいずれにおいても、コンセント３１０からの給電モードを選択することが可能である。

給電モード時に、外部機器である電気機器のプラグ（図示せず）をコンセント３１０に接続すると、当該電気機器は、コンセント３１０からの電力によって作動することができる。すなわち、ハイブリッド自動車の走行および停止に関わらず、当該スイッチをオンすることによって、コンセント３１０によってバッテリ１５０からの電力を取出すことが可能となる。

コンセント３１０に接続された電気機器が電力を消費することにより、バッテリ１５０のＳＯＣが低下する場合がある。この場合には、バッテリ１５０のＳＯＣを確保するために、車両停車中であっても、エンジン１００を含む発電機構によって、バッテリ１５０が強制的に充電されることになる。

図４は、図１に示したハイブリッド自動車におけるバッテリ１５０の充放電制御を加味したパワー配分制御を説明するフローチャートである。図４に示すフローチャートは、車両停止中および車両走行中の両方において、ＥＣＵ１７０によって所定周期で実行される。

図４を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１０により、バッテリ１５０の状態を検出する。たとえば、ステップＳ１０では、バッテリ１５０の温度、電圧および電流の少なくとも一部が、図示しないセンサの出力に基づいて検出される。

ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２０により、ステップＳ１０で検出されたバッテリ状態に基づいて、バッテリ１５０のＳＯＣ、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。ここで、バッテリ１５０の入出力電力Ｐｂ（以下、バッテリ電力Ｐｂ）は、充電時にＰｂ＜０であり、放電時にＰｂ＞０であるものとする。したがって、Ｗｉｎ≦０の範囲で設定され、充電禁止時にはＷｉｎ＝０に設定される。同様に、Ｗｏｕｔ≧０の範囲で設定され、放電禁止時にはＷｏｕｔ＝０に設定される。

したがって、｜Ｗｉｎ｜は、充電可能な最大電力を意味することが理解される。したがって、以下では、｜Ｗｉｎ｜を充電電力上限値とも称する。充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜は、バッテリ１５０の充電電力の上限を示す情報の代表例として示される。このようにして、バッテリ１５０の状態に応じて、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜が設定される。定性的には、バッテリ１５０の低温時および高温時には、常温時と比較して、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜は低く設定される。また、ＳＯＣの上昇に応じて、過充電を回避するために充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜は低く設定される。

あるいは、バッテリ１５０がリチウム二次電池で構成される場合には、充放電の継続によるリチウム析出を防止するために、ＷｉｎおよびＷｏｕｔを制限してもよい。たとえば、充電制限に関しては、充電電流の積算値(一定時間内）の増加に応じて、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜を徐々に低下させることが好ましい。あるいは、バッテリ１５０やコンバータ２００等の構成部品の熱負荷を反映するように、充電電流の２乗の積算値（一定時間内）の増加に応じて、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜を徐々に低下させてもよい。

ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３０により、ハイブリッド自動車の車両状態に基づいて、車両全体でのトータルパワーＰｔｌを算出する。トータルパワーＰｔｌは、走行要求パワーＰｒおよび充電要求パワーＰｃｈｇの和によって示される。

走行要求パワーＰｒは、ハイブリッド自動車の車速およびドライバによるアクセルペダルの操作量に基づいて決定される。すなわち、走行要求パワーＰｒは、アクセルペダル操作に応じた加速度がハイブリッド自動車に生じるように設定される。したがって、車両停止時には、Ｐｒ＝０である。

充電要求パワーＰｃｈｇは、バッテリ１５０のＳＯＣを一定範囲に維持するように決定される。したがって、ＳＯＣが一定水準より高い場合には、Ｐｃｈｇ＝０に設定される。一方で、ＳＯＣが一定水準よりも低い場合には、バッテリ１５０の充電を要求するためにＰｃｈｇ＞０に設定される。後述する強制充電時にも、Ｐｃｈｇ＞０に設定される。なお、高ＳＯＣ時には、バッテリ１５０の放電を促進するためにＰｃｈｇ＜０に設定してもよい。

ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４０により、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の間のパワー配分を制御する。具体的には、第１ＭＧ１１０の入出力電力Ｐｍ１および第２ＭＧ１２０の入出力電力Ｐｍ２によって、Ｐｂ＝−（Ｐｍ１＋Ｐｍ２）と示されるバッテリ電力Ｐｂが、Ｗｉｎ〜Ｗｏｕｔの範囲内となるように、上記パワー配分が制御される。パワー配分の結果に従って、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０のトルク指令値および、エンジン１００の動作点（回転数、負荷）が決定される。

車両走行時および車両停止時を通じて、バッテリ１５０の充電が要求されると、Ｐｂ＞Ｗｉｎを限度として、バッテリ１５０を充電するように、パワー配分が決定される。車両停止時には、Ｐｒ＝０であるが、ＳＯＣが低下すると、Ｐｃｈｇ＞０に設定されることに応答して、エンジン１００が始動され、第１ＭＧ１１０からの発電電力によって、バッテリ１５０が充電される。この際にも、Ｐｂ＞Ｗｉｎの範囲内で、エンジン１００および第１ＭＧ１１０の出力が制御される。

図５および図６には、バッテリ充電時における動作波形の例が示される。図５には、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜が十分大きいときの例が示される。

図５を参照して、バッテリ１５０の充電要求に応じて、ほぼＷｉｎ近傍のＰｂによりバッテリ１５０が充電される。図示しないが、Ｐｂによる充電によって、バッテリ１５０のＳＯＣは徐々に上昇する。

時刻ｔ１からは、コンセント３１０に接続された電気機器によって電力が消費される。すなわち、車両の構成部品ではない「外部機器」への給電が開始される。ただし、図４で説明したパワー配分制御には、コンセント３１０からの消費電力Ｐｅは、反映されない。このため、外部機器の消費電力Ｐｅ分だけ充電電力（｜Ｐｂ｜）が減少するが、充電上限電力｜Ｗｉｎ｜が大きいためＰｂ＜０は維持される。したがって、コンセント３１０からの電力消費が生じても、バッテリ１５０の充電要求時に、ＳＯＣは上昇し続ける。すなわち、低ＳＯＣ状態を回避するための、エンジン１００の作動を伴う強制充電が、長期間継続する可能性が低い。

一方で、図６には、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜が小さいときの例が示される。図６を参照して、時刻ｔ１までは、Ｗｉｎ近傍のＰｂによりバッテリ１５０が充電される。これにより、バッテリ１５０のＳＯＣは徐々に上昇するが、ＳＯＣの上昇レートは、図５の充電時よりも小さくなる。

時刻ｔ１から、図５と同様に、コンセント３１０からの消費電力Ｐｅが発生する。これにより、バッテリ１５０の充電電力がさらに小さくなる。このため、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜が小さいときには、ＳＯＣが低下して強制充電が一旦開始されると、強制充電を要する低ＳＯＣ状態を脱するまでに長時間を要する虞がある。

特に、図６に示されるように、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜がＰｅよりも小さいケースでは、Ｐｂ＞０となることによりバッテリ１５０を充電することができなくなってしまう可能性がある。このようなケースでは、低ＳＯＣ状態がさらに長期間継続する虞がある。

このように、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜が小さいときに外部機器への給電を行なうと、強制充電を要する低ＳＯＣ状態が長期間継続する虞がある。これにより、強制充電のためにエンジン１００の作動時間が長くなることによって、燃費が悪化することが懸念される。

したがって、本発明の実施の形態によるハイブリッド自動車では、外部機器への給電について、以下に示すような制御を実行することとする。

図７には、本発明の実施の形態による給電制御の処理手順を説明するためのフローチャートが示される。図７に示したフローチャートによる制御処理は、給電モードの選択時に、ＥＣＵ１７０によって所定周期で実行される。

図７を参照して、ＥＣＵ１７０は、給電モードの選択時には、ステップＳ１００〜Ｓ１２０により、バッテリ１５０の放電能力に関する判定を実行する。具体的には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１００により、ＳＯＣが不足していないかどうかを判定する。ＳＯＣが所定の判定値よりも低下している場合には、バッテリ１５０の出力に外部機器へ給電する余力がないと判断して、ステップＳ１００がＹＥＳ判定とされる。

ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１１０では、バッテリ電圧Ｖｂが低下していないとどうかを判定する。バッテリ電圧が所定の判定値よりも低下している場合には、バッテリ１５０の出力に外部機器へ給電する余力がないと判断して、ステップＳ１１０がＹＥＳ判定とされる。

さらに、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１２０では、出力電力上限値Ｗｏｕｔが小さくないかどうかを判定する。Ｗｏｕｔが所定の判定値よりも小さい場合には、バッテリ１５０の出力に外部機器へ給電する余力がないと判断して、ステップＳ１２０がＹＥＳ判定とされる。

ステップＳ１００〜Ｓ１２０によって、バッテリ１５０の出力に外部機器へ給電する余力がないと判断されると（Ｓ１００〜Ｓ１２０のいずれかがＹＥＳ判定）、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１６０へ処理を進めて、外部機器への給電を制限する。代表的には、電力変換器３００を停止させることによる給電の中止によって、給電が制限される。あるいは、充電電力の減少量を抑制するために、後述するステップＳ１５０での給電電力よりも、電力変換器３００の出力電力を低減することによって、給電を制限してもよい。このように、本実施の形態での「給電の制限」は、給電の中止および給電電力の低減の双方を含む概念である。

一方で、ステップＳ１００〜Ｓ１２０によって、バッテリ１５０の出力に外部機器へ給電する余力があると判断されると（Ｓ１００〜Ｓ１２０のすべてがＮＯ判定）、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１３０へ処理を進めて、バッテリ１５０の充電電力の上限が所定量より低いかどうかを判定する。代表的には、充電電力上限値｜Ｗｉｎ｜が所定の判定値よりも低いかどうかが判定される。

なお、上述のように、充電電力は、ＳＯＣ、電池温度、または、充電電流（あるいは充電電流の２乗）の積算値に応じて制限されるので、｜Ｗｉｎ｜とは異なるパラメータを用いて、ステップＳ１３０の判定を実行することも可能である。

ＥＣＵ１７０は、バッテリ１５０の充電電力の上限が所定量より低いときには（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１６０に処理を進めて、外部機器への給電を制限する。

ＥＣＵ１７０は、バッテリ１５０の充電電力の上限が所定量確保されるとき（Ｓ１３０の判定時）には、ステップＳ１４０に処理を進めて、バッテリ１５０を強制充電するための発電機構が正常に動作可能であるか否かを判定する。そして、ＥＣＵ１７０は、発電機構が正常であるとき（Ｓ１４０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１５０に処理を進めて、外部機器への給電を許可する。このとき、電力変換器３００からの出力電力は、通常レベルに設定される。すなわち、ステップＳ１５０による給電時の給電電力は、ステップＳ１６０による給電時の給電電力よりも大きい。なお、ステップＳ１６０では、給電電力が零（すなわち、給電禁止）となるケースも含まれる。

一方で、ＥＣＵ１７０は、発電機構に異常があるとき（Ｓ１４０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１６０に処理を進める。ステップＳ１６０による給電制限の内容については、いずれのステップでの判定による制限であるかに従って変化させてもよい。たとえば、ステップＳ１００〜Ｓ１２０またはＳ１４０での判定に基づく給電の制限では、給電を禁止（給電電力＝０）する一方で、ステップＳ１３０での判定に基づく給電の制限では、給電電力を絞るようにしてもよい。または、ステップＳ１６０によって、一律に給電を禁止することも可能である。

このように、本発明の実施の形態による電動車両の給電制御では、外部機器への給電制限の要否を判定する条件に、バッテリ１５０の放電能力に関連する条件だけでなく、バッテリ１５０の充電電力の上限に関する条件が含まれる。そして、充電電力の上限に応じて給電電力が制御されるように、給電制限の要否が判断される。

これにより、図６に示したような、外部機器への給電によって充電電力を確保できなくなるような充電状態となることによって、低ＳＯＣ状態が長期間継続することを防止できる。この結果、バッテリ１５０の強制充電のためにエンジン１００が長期間作動することにより燃費が悪化することを防止できる。

図８には、本発明の実施の形態の変形例による給電制御の処理手順を説明するためのフローチャートが示される。図８に示したフローチャートによる制御処理は、給電モードの選択時に、ＥＣＵ１７０によって所定周期で実行される。

図８および図７の比較から理解されるように、実施の形態の変形例による給電制御では、ＥＣＵ１３０は、図７に示されたステップＳ１００〜Ｓ１６０の処理に加えて、ステップＳ１７０の処理をさらに実行する。

ＥＣＵ１７０は、バッテリ１５０の充電電力の上限が所定量より低いときには（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１７０により、ＳＯＣが所定量確保されているかどうかを判定する。たとえば、ＳＯＣを所定の判定値と比較することによって、ステップＳ１７０の判定を実行することができる。ステップＳ１７０における判定値（ＳＯＣ）は、強制充電が開始される閾値となるＳＯＣよりも高く、好ましくは、この閾値に対して十分なマージンを有するように設定される。

上述したように、ステップＳ１３０によって充電電力の上限を給電可否判定に加える目的は、強制充電のためにエンジン１００が長期間作動することを防止することである。高ＳＯＣ領域では、外部機器に給電しても強制充電が開始されることがないので、上記目的に照らせば、充電電力の確保が困難な状態であっても、外部機器への給電を優先することが好ましい。

したがって、ＥＣＵ１７０は、バッテリ１５０の充電電力の上限が所定量より低くても、ＳＯＣが所定量確保されているとき（Ｓ１７０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１４０〜Ｓ１５０に処理を進めて、外部機器への給電を許可することができる。

一方で、ＥＣＵ１７０は、ＳＯＣが所定量確保されていないとき（Ｓ１７０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１６０に処理を進めて、外部機器への給電を制限する。

図８に示した給電制御によれば、この結果、バッテリ１５０が強制充電されるような低ＳＯＣ状態が長期間継続することを防止するともに、外部機器への給電機会を確保することが可能となる。

図９には、本発明の実施の形態による電動車両における給電モードにおける給電先の他の構成例が示される。

図９に示す変形例では、電動車両は、車両外部との間で電力を授受するためインレット３２０をさらに備える。インレット３２０は、「電力ノード」に対応する。電力変換器３００が出力した給電電力は、インレット３２０から出力される。すなわち、図９の構成例では、電力変換器３００からの給電電力が、インレット３２０を介して、車両外部の負荷９００に対して供給可能な構成となっている。

たとえば、車両のインレット３２０に対してケーブル４００のコネクタ４１０を接続するとともに、ケーブル４００のプラグ４２０を負荷９００と接続することによって、電動車両から負荷９００へ給電することができる。

すなわち、本発明による外部機器への給電は、車室内のコンセント３１０に接続された電気機器に対する電力供給のみならず、車両外部の負荷（電気機器）に対する電力供給をも含む概念である。図９の構成例では、ケーブル４００の装着とともに、ユーザによって電動車両から外部機器への給電が指示されることによって、給電モードが適用される。なお、図９の構成例において、コンセント３１０の配置を省略してもよい。

また、図９では、電動車両と負荷９００との間をケーブル４００によって電気的に接続する構成を例示したが、車両および負荷の間は、非接触のまま電磁的に結合して電力を授受する構成とすることも可能である。たとえば、負荷側および車両側のそれぞれにコイルを設けて、コイル間の磁気結合あるいは共鳴現象によって、電力を入出力する構成を、ケーブルに代えて用いることも可能である。このような構成では、車載されたコイルが「電力ノード」に対応する。

また、本発明の実施の形態およびその変形例による給電制御が適用される電動車両は、図１に例示したハイブリッド自動車に限定されるものではない。図１では、エンジン１００および第１ＭＧ１１０が、バッテリ１５０の充電電力を発生する「発電機構」を構成する例を説明した。しかしながら、本発明が適用される電動車両は、車載された蓄電装置（図１のバッテリ１５０）の充電電力を能動的に発生することが可能な「発電機構」を具備するものであれば、任意の構成とすることが可能である。すなわち、モータジェネレータの個数や、モータジェネレータおよびエンジンの連結関係についても、図１の構成例に限定されることなく、本発明を適用することが可能である。あるいは、エンジン以外の動力源、たとえば、燃料電池によって「発電機構」を構成することも可能である。すなわち、燃料電池車も、電動車両に含まれる。

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。

本発明は、車載蓄電装置の電力を用いて、車両の構成機器ではない外部機器に対して給電する動作モードを有する電動車両に適用することができる。

１００ エンジン、１１０ 第１ＭＧ、１２０ 第２ＭＧ、１１２，１２２ 中性点、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１５５ 駆動軸、１６０ 前輪、１８０ 電圧センサ、１９０，１９５ 電力線、２００ コンバータ、２１０ 第１インバータ、２２０ 第２インバータ、２７０，４１０ コネクタ、２８０ フィルタ、３００ 電力変換器、３１０ コンセント、３２０ インレット、４００ ケーブル、４２０ プラグ、９００ 負荷、Ｐｂ バッテリ電力、Ｐｃｈｇ 充電要求パワー、Ｐｅ 消費電力（外部機器）、Ｐｍ１ 入出力電力、Ｐｒ 走行要求パワー、Ｐｔｌ トータルパワー、ＶＨ 直流電圧、Ｖｂ バッテリ電圧、Ｗｉｎ 入力電力上限値、｜Ｗｉｎ｜ 充電電力上限値、Ｗｏｕｔ 出力電力上限値。

Claims (6)

1. 車載された蓄電装置と、
   前記蓄電装置と電気的に接続された電力線と、
   前記蓄電装置の充電電力を前記電力線に発生するための発電機構と、
   前記電力線上の電力を用いて、車両の構成部品ではない外部機器に対して給電するための給電手段と、
   前記蓄電装置の充電電力の上限を示す情報に応じて、前記給電手段による給電電力を制御するための制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記充電電力の上限が所定量より低いときに、前記給電手段による給電を制限するための手段を含む、電動車両。
2. 前記制御手段は、前記充電電力の上限が所定量より低いときであっても、前記蓄電装置のＳＯＣが所定値より高いときには、前記給電の制限を非実行とする、請求項１記載の電動車両。
3. 前記給電手段は、
   前記外部機器に対して給電電力を出力するための、車室内に設けられたコンセントと、
   前記電力線上の電力を前記給電電力に変換して前記コンセントへ出力するための電力変換器とを含む、請求項１または２に記載の電動車両。
4. 前記給電手段は、
   前記電動車両の外部との間で電力を授受するための電力ノードと、
   前記電力線上の電力を前記外部機器への給電電力に変換して前記電力ノードへ出力するための電力変換器とを含む、請求項１または２に記載の電動車両。
5. 前記蓄電装置の温度の低下に応じて前記充電電力の上限を低下させるための手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両。
6. 前記蓄電装置の充放電電流の積算値の増加に応じて前記充電電力の上限を低下させるための手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両。

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