JP2017114322A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＶ走行モードの滞在時間を延ばし、燃費を向上させることできるハイブリッド車両を提供すること。【解決手段】ハイブリッド車両１は、ＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１が並列に接続される第１接続状態と、ＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０が接続される第２接続状態と、の何れかを形成するスイッチ４０、４１を備える。発電制御部は、第１充電状態検出部および第２充電状態検出部が検出した充電状態に基づいて第１蓄電装置３０または第２蓄電装置３１の充電が必要と判断した場合、スイッチ４０、４１を第１接続状態にした上でＩＳＧ２０に発電を開始させる。その後、発電制御部は、第２蓄電装置３１が満充電になった場合、スイッチ４０、４１を第２接続状態にした上でＩＳＧ２０に発電を継続させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両は、エンジンと、バッテリから供給される電力で駆動するモータジェネレータとを駆動源として備えており、エンジンまたはモータジェネレータの少なくとも一方の動力により走行する。

従来のハイブリッド車両としては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両は、発電機に対して鉛電池とリチウムイオン電池が並列に接続されており、これらの電池間の導通状態を切替え、かつ、発電機の発電電圧を調整することで、電気負荷に対する電力供給を好適に実施できるようになっている。

特開２０１４−０３３５７１号公報

ここで、ＥＶ走行が可能なハイブリッド車両は、ＥＶ走行が可能なＥＶ状態（ＥＶ走行モード）のときは、エンジンが停止しており、燃料を消費しなくなることに加えて、エンジンの騒音が発生しないため、快適性、静粛性および燃費向上を達成できる。このため、ＥＶ走行モードを実行する時間を拡大することが望ましい。ＥＶ走行モードを実行するには、車両システムに電力を供給するバッテリの充電状態が良好である必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、ＥＶ走行をより長く維持させることを考慮していない。このため、ＥＶ走行モードの滞在時間を延ばしたり、燃費を向上させることができないという問題があった。

本発明は、電気負荷への電力供給用に設置された複数のバッテリの容量を最大限に利用できるようにバッテリ相互の接続状態と発電状態を制御することで、ＥＶ走行モードの滞在時間を延ばし、燃費を向上させることを目的としている。

上記課題を解決するハイブリッド車両の発明の一態様は、エンジンとモータジェネレータとを駆動源として備え、前記エンジンと前記モータジェネレータの少なくとも一方が出力する動力により走行するハイブリッド車両であって、前記エンジンの動力によって発電する発電機と、特性が互いに異なる第１バッテリおよび第２バッテリと、前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの充電状態をそれぞれ検出する充電状態検出部と、前記発電機に対して前記第１バッテリおよび前記第２バッテリが並列に接続される第１接続状態と、前記発電機に対して前記第１バッテリが接続される第２接続状態と、の何れかを形成する接続スイッチと、前記発電機の発電状態と前記接続スイッチの接続状態を制御する発電制御部と、を備え、前記発電制御部は、前記充電状態検出部が検出した充電状態に基づいて前記第１バッテリまたは前記第２バッテリの充電が必要と判断した場合、前記接続スイッチを第１接続状態にした上で前記発電機に発電を開始させ、前記第２バッテリが満充電になった場合、前記接続スイッチを第２接続状態にした上で前記発電機に発電を継続させることを特徴とする。

本発明によれば、ＥＶ走行モードの滞在時間を延ばし、燃費を向上させることできる。

図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両を示す図であり、ハイブリッド車両の構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両を示す図であり、ハイブリッド車両の低電圧系システムの構成図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の、第１蓄電装置と第２蓄電装置の充電特性を説明する図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両による、第１充電処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両による、第２充電処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両において、第１充電処理および第２充電処理が実行されたときのタイミングチャートである。 図７は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両において、時間短縮モードで第２充電処理が実行されたときのタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下、本発明の実施形態に係る駆動制御装置を搭載した車両について説明する。

図１に示すように、ハイブリッド車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、変速機３と、モータジェネレータ４と、駆動輪５と、ハイブリッド車両１を総合的に制御するＨＣＵ（Hybrid Control Unit）１０と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、変速機３を制御するＴＣＭ（Transmission Control Module）１２と、ＩＳＧＣＭ（Integrated Starter Generator Control Module）１３と、ＩＮＶＣＭ（Invertor Control Module）１４と、低電圧ＢＭＳ（Battery Management System）１５と、高電圧ＢＭＳ１６とを含んで構成される。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施形態において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

エンジン２には、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０と、スタータ２１とが連結されている。ＩＳＧ２０は、ベルト２２などを介してエンジン２のクランクシャフト１８に連結されている。ＩＳＧ２０は、電力が供給されることにより回転することでエンジン２を始動させる電動機の機能と、クランクシャフト１８から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

本実施形態では、ＩＳＧ２０は、ＩＳＧＣＭ１３の制御により、電動機として機能することで、エンジン２をアイドリングストップ機能による停止状態から再始動させるようになっている。ＩＳＧ２０は、電動機として機能することで、ハイブリッド車両１の走行をアシストすることもできる。

スタータ２１は、図示しないモータとピニオンギヤとを含んで構成されている。スタータ２１は、モータを回転させることにより、クランクシャフト１８を回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与えるようになっている。このように、エンジン２は、スタータ２１によって始動され、アイドリングストップ機能による停止状態からＩＳＧ２０によって再始動される。

変速機３は、エンジン２から出力された回転を変速し、ドライブシャフト２３を介して駆動輪５を駆動するようになっている。変速機３は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の変速機構２５と、乾式単板クラッチによって構成されるクラッチ２６と、ディファレンシャル機構２７と、クラッチアクチュエータ５１と、シフトアクチュエータ５２と、を備えている。

クラッチアクチュエータ５１は、ＴＣＭ１２の制御によってクラッチ２６の断続（切断と接続）を行うようになっている。シフトアクチュエータ５２は、ＴＣＭ１２の制御によって変速機構２５の図示しないシフトスリーブを移動して、変速段の切換を行うようになっている。以下、クラッチ２６を切断して変速段の切換を行うことを単に変速ともいう。

このように、変速機３は、ＴＣＭ１２の制御により自動で変速を行うことが可能な、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）と称される自動変速機として構成されている。ディファレンシャル機構２７は、変速機構２５によって出力された動力をドライブシャフト２３に伝達するようになっている。

モータジェネレータ４は、ディファレンシャル機構２７に対して、チェーン等の動力伝達機構２８を介して連結されている。モータジェネレータ４は、電動機として機能する。

このように、ハイブリッド車両１は、エンジン２とモータジェネレータ４の両方の動力を車両の駆動に用いることが可能なパラレルハイブリッドシステムを構成している。ハイブリッド車両１は、エンジン２及びモータジェネレータ４の少なくとも一方が発生する動力により走行する。

ハイブリッド車両１は、エンジン２が発生するエンジントルクのみによる走行と、モータジェネレータ４が発生するモータトルクのみによる走行（ＥＶ走行）と、モータトルクをアシストトルクとして用いてエンジン２のエンジントルクをアシストする走行（アシスト走行）が可能である。このように、ハイブリッド車両１は、ＥＶ走行機能とアシスト走行機能を備えている。

モータジェネレータ４は、発電機としても機能し、ハイブリッド車両１の走行によって発電を行うようになっている。なお、モータジェネレータ４は、変速機３から駆動輪５までの動力伝達経路の何れかの箇所に動力伝達可能に連結されていればよく、必ずしもディファレンシャル機構２７に連結される必要はない。

ハイブリッド車両１は、第１蓄電装置３０と、第２蓄電装置３１を含む低電圧パワーパック３２と、第３蓄電装置３３を含む高電圧パワーパック３４と、高電圧ケーブル３５と、低電圧ケーブル３６とを備えている。

第１蓄電装置３０、第２蓄電装置３１及び第３蓄電装置３３は、充電可能な二次電池から構成されている。第１蓄電装置３０は鉛電池からなる。第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０よりも高出力かつ高エネルギー密度な蓄電装置である。

第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０と比較して短い時間で充電が可能である。本実施形態では、第２蓄電装置３１はリチウムイオン電池からなる。なお、第２蓄電装置３１はニッケル水素蓄電池であってもよい。

第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１は、約１２Ｖの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定された低電圧バッテリである。第３蓄電装置３３は、例えば、ニッケル水素蓄電池またはリチウムイオン電池からなる。

第３蓄電装置３３は、第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１より高電圧を発生するようにセルの個数等が設定された高電圧バッテリであり、例えば、１００Ｖの出力電圧を発生させる。第３蓄電装置３３の残容量などの状態は、高電圧ＢＭＳ１６によって管理される。

ハイブリッド車両１には、電気負荷としての一般負荷３７及び被保護負荷３８が設けられている。一般負荷３７及び被保護負荷３８は、スタータ２１及びＩＳＧ２０以外の電気負荷である。

被保護負荷３８は、常に安定した電力供給が要求される電気負荷である。この被保護負荷３８は、車両の横滑りを防止するスタビリティ制御装置３８Ａ、操舵輪の操作力を電気的にアシストする電動パワーステアリング制御装置３８Ｂ、及びヘッドライト３８Ｃを含んでいる。なお、被保護負荷３８は、図示しないインストルメントパネルのランプ類及びメータ類並びにカーナビゲーションシステムも含んでいる。

一般負荷３７は、被保護負荷３８と比較して安定した電力供給が要求されず、一時的に使用される電気負荷である。一般負荷３７には、例えば、図示しないワイパー、及び、エンジン２に冷却風を送風する電動クーリングファンが含まれる。

低電圧パワーパック３２は、第２蓄電装置３１に加えて、スイッチ４０、４１と、低電圧ＢＭＳ１５とを有している。第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１は、低電圧ケーブル３６を介して、スタータ２１と、ＩＳＧ２０と、電気負荷としての一般負荷３７及び被保護負荷３８とに電力を供給可能に接続されている。被保護負荷３８に対しては、第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１とが並列に電気的に接続されている。

スイッチ４０は、第２蓄電装置３１と被保護負荷３８との間の低電圧ケーブル３６に設けられている。スイッチ４１は、第１蓄電装置３０と被保護負荷３８との間の低電圧ケーブル３６に設けられている。

低電圧ＢＭＳ１５は、スイッチ４０、４１の開閉を制御することで、第２蓄電装置３１の充放電及び被保護負荷３８への電力供給を制御している。低電圧ＢＭＳ１５は、アイドリングストップによりエンジン２が停止しているときは、スイッチ４０を閉じるとともにスイッチ４１を開くことで、高出力かつ高エネルギー密度な第２蓄電装置３１から被保護負荷３８に電力を供給するようになっている。

低電圧ＢＭＳ１５は、エンジン２をスタータ２１によって始動するとき、及び、アイドリングストップ制御によって停止しているエンジン２をＩＳＧ２０によって再始動するときに、スイッチ４０を閉じるとともにスイッチ４１を開くことで、第１蓄電装置３０からスタータ２１又はＩＳＧ２０に電力を供給するようになっている。スイッチ４０を閉じるとともにスイッチ４１を開いた状態では、第１蓄電装置３０から一般負荷３７にも電力が供給される。

このように、第１蓄電装置３０は、エンジン２を始動する始動装置としてのスタータ２１及びＩＳＧ２０に少なくとも電力を供給するようになっている。第２蓄電装置３１は、一般負荷３７及び被保護負荷３８に少なくとも電力を供給するようになっている。

第２蓄電装置３１は、一般負荷３７と被保護負荷３８の両方に電力を供給可能に接続されているが、常に安定した電力供給が要求される被保護負荷３８に優先的に電力を供給するようにスイッチ４０、４１が低電圧ＢＭＳ１５により制御される。

低電圧ＢＭＳ１５は、第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge、蓄電状態、充電残量、充電容量ともいう）、並びに、一般負荷３７及び被保護負荷３８への作動要求を考慮しつつ、被保護負荷３８の安定した作動することを優先して、スイッチ４０、４１を上述した例と異なるように制御することがある。

高電圧パワーパック３４は、第３蓄電装置３３に加えて、インバータ４５と、ＩＮＶＣＭ１４と、高電圧ＢＭＳ１６とを有している。高電圧パワーパック３４は、高電圧ケーブル３５を介して、モータジェネレータ４に電力を供給可能に接続されている。

インバータ４５は、ＩＮＶＣＭ１４の制御により、高電圧ケーブル３５にかかる交流電力と、第３蓄電装置３３にかかる直流電力とを相互に変換するようになっている。例えば、ＩＮＶＣＭ１４は、モータジェネレータ４を力行させるときには、第３蓄電装置３３が放電した直流電力をインバータ４５により交流電力に変換させてモータジェネレータ４に供給する。

ＩＮＶＣＭ１４は、モータジェネレータ４を回生させるときには、モータジェネレータ４が発電した交流電力をインバータ４５により直流電力に変換させて第３蓄電装置３３に充電する。

ＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３と、ＩＮＶＣＭ１４、低電圧ＢＭＳ１５及び高電圧ＢＭＳ１６は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３と、ＩＮＶＣＭ１４、低電圧ＢＭＳ１５及び高電圧ＢＭＳ１６としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施形態におけるＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３と、ＩＮＶＣＭ１４、低電圧ＢＭＳ１５及び高電圧ＢＭＳ１６としてそれぞれ機能する。

本実施形態において、ＥＣＭ１１は、アイドリングストップ制御を実行するようになっている。このアイドリングストップ制御において、ＥＣＭ１１は、所定の停止条件の成立時にエンジン２を停止させ、所定の再始動条件の成立時にＩＳＧＣＭ１３を介してＩＳＧ２０を駆動してエンジン２を再始動させるようになっている。このため、エンジン２の不要なアイドリングが行われなくなり、ハイブリッド車両１の燃費を向上させることができる。

本実施形態では、ＥＣＭ１１は、車両停止状態（車速がゼロである）であることを所定の停止条件としてエンジン２を停止させるようになっている。このように、ハイブリッド車両１は、車両停車時にアイドリングストップを行う停車ＩＳ（Idling Stop）機能を備えている。路面状態が傾斜した登坂路において、前記アイドリングストップによる車両停止を実施した場合には、車両の停止状態を維持するためにモータジェネレータ４の電動機機能が用いられる。このモータジェネレータ４による車両の停止状態維持は、第３蓄電装置３３の電力を用いて実施される。

ハイブリッド車両１には、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）を形成するためのＣＡＮ通信線４８、４９が設けられている。

ＨＣＵ１０は、ＩＮＶＣＭ１４及び高電圧ＢＭＳ１６にＣＡＮ通信線４８によって接続されている。ＨＣＵ１０、ＩＮＶＣＭ１４及び高電圧ＢＭＳ１６は、ＣＡＮ通信線４８を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行う。

ＨＣＵ１０は、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３及び低電圧ＢＭＳ１５にＣＡＮ通信線４９によって接続されている。ＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３及び低電圧ＢＭＳ１５は、ＣＡＮ通信線４９を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行う。

本実施形態のハイブリッド車両１は、ギャップフィリング機能を備えている。ギャップフィリング機能とは、変速機３の変速中にモータジェネレータ４を駆動し、モータジェネレータ４のトルクを駆動輪５に付与する機能である。

ＨＣＵ１０は、ギャップフィリング制御動作を動作許可時に実行することで、ギャップフィリング機能を実現する。変速機３の変速中は、クラッチ２６が切断されており、エンジン２から駆動輪５にエンジントルクを伝達できない。このため、ＨＣＵ１０は、ギャップフィリング制御動作において、モータジェネレータ４を力行運転して発生したモータトルク（アシストトルク）を駆動輪５に付与する。このギャップフィリング機能により、変速中のクラッチ２６の切断による減速感が抑制され、車両の走行性能を向上できる。

図２において、ハイブリッド車両１は、第１充電状態検出部６１を備えており、この第１充電状態検出部６１は、第１蓄電装置３０の充電状態を検出し、検出信号をＨＣＵ１０に出力する。第１充電状態検出部６１は、第１蓄電装置３０の近傍に設けられており、第１蓄電装置３０の端子間電圧や第１蓄電装置３０への入出力電流を検出することにより、第１蓄電装置３０の充電状態を検出する。

また、ハイブリッド車両１は、第２充電状態検出部６２を備えており、この第２充電状態検出部６２は、第２蓄電装置３１の充電状態を検出し、検出信号をＨＣＵ１０に出力する。第２充電状態検出部６２は、第２蓄電装置３１の近傍に設けられており、第２蓄電装置３１の端子間電圧や第２蓄電装置３１への入出力電流を検出することにより、第２蓄電装置３１の充電状態を検出する。第２充電状態検出部６２は、低電圧ＢＭＳ１５を介して検出信号をＨＣＵ１０に出力する。

第１充電状態検出部６１および第２充電状態検出部６２は、本発明における充電状態検出部を構成している。また、第１蓄電装置３０は本発明における第１バッテリを構成し、第２蓄電装置３１は本発明における第２バッテリを構成している。

低電圧ケーブル３６は、第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１との間で２つに分岐している。低電圧ケーブル３６の分岐部の一方には前述のスイッチ４１とフューズが直列に設けられている。低電圧ケーブル３６の分岐部の他方には、スイッチ４２とフューズが設けられている。ここで、後述するようにスイッチ４１とスイッチ４２の開閉状態は互いに等しく制御される。例えば、スイッチ４１が閉状態にされるときはスイッチ４２も閉状態にされる。このため、図１では、スイッチ４２を省略している。

一般負荷３７は、前述したワイパー、電動クーリングファンに加えて、例えば、ブロアファン、ラジエータファン、電動水ポンプ、電動負圧ポンプ、室内燈、等を含んでいる。

被保護負荷３８は、前述したスタビリティ制御装置３８Ａ、電動パワーステアリング制御装置３８Ｂ、ヘッドライト３８Ｃに加えて、ナビ（カーナビゲーションシステム）、オーディオ、メータ、空調パネル、ステアリング角センサ、ステレオカメラ、等を含んでいる。
を含んでいる。

ここで、前述のスイッチ４０、４１、４２の全てが閉状態のときに、第１接続状態を形成される。この第１接続状態は、発電機としてのＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１が並列に接続される状態である。

また、スイッチ４０、４１、４２のうち、スイッチ４０が接続状態（閉状態）で、スイッチ４１、４２が切断状態（開状態）のときに、第２接続状態が形成される。この第２接続状態は、発電機としてのＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０が接続される状態である。スイッチ４０、４１、４２は、本発明における接続スイッチを構成している。

本実施形態では、ＨＣＵ１０は発電制御部１０Ａを備えており、この発電制御部１０Ａは、ＩＳＧ２０の発電状態とスイッチ４０、４１、４２の接続状態を制御する。なお、これらのスイッチ４０、４１、４２の実際の切替えは、ＨＣＵ１０の発電制御部１０Ａから低電圧ＢＭＳ１５への切替え要求に応じて、低電圧ＢＭＳ１５が行う。

発電制御部１０Ａは、第１充電状態検出部６１および第２充電状態検出部６２が検出した充電状態に基づいて第１蓄電装置３０または第２蓄電装置３１の充電が必要と判断した場合、スイッチ４０、４１、４２を第１接続状態にした上でＩＳＧ２０に発電を開始させる。

その後、発電制御部１０Ａは、第２蓄電装置３１が満充電になった場合、スイッチ４０、４１、４２を第２接続状態にした上でＩＳＧ２０に発電を継続させるようになっている。

これにより、第１蓄電装置３０の充電が継続される。第１蓄電装置３０の充電を継続する際に、発電制御部１０Ａは、ＩＳＧ２０の発電電圧を、第１蓄電装置３０に充電可能な上限電圧にするようになっている。なお、発電制御部１０Ａは、ＨＣＵ１０に代えてＥＣＭ３０に設けられていてもよい。

ここで、鉛電池からなる第１蓄電装置３０と、リチウムイオン電池からなる第２蓄電装置３１とのバッテリ特性の違いについて詳しく説明する。

第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１との間には以下のような特性の違いがある。

満充電時のバッテリ電圧に関しては、鉛電池からなる第１蓄電装置３０よりも、リチウムイオン電池からなる第２蓄電装置３１の方が低いという特性の違いがある。

バッテリの内部抵抗に関しては、鉛電池からなる第１蓄電装置３０よりも、リチウムイオン電池からなる第２蓄電装置３１の方が低いという特性の違いがある。

このため、満充電までに要する時間に関しては、鉛電池からなる第１蓄電装置３０よりも、リチウムイオン電池からなる第２蓄電装置３１の方が短い（早い）という特性の違いがある。

したがって、第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１をＩＳＧ２０に対して並列に接続した状態で同時に充電を開始した場合、図３に示すように、第２蓄電装置３１（図中Ｌｉと記す）の方が、第１蓄電装置３０（図中鉛電池と記す）より先に満充電になる。

ここで、図３は、容量の５０％で放電し、その後２５℃１３Ｖで定電圧充電した場合の、第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１の充電電気量（充電量）を示している。

図３において、第２蓄電装置３１は、時刻ｔ１で充電電気量が１００％に到達している。一方、第１蓄電装置３０は、時刻ｔ１より後の時刻ｔ２で充電電気量が１００％に到達している。

また、リチウムイオン電池は、単セルの電圧が２．３Ｖ（下限電圧１．５Ｖ、上限電圧３．３Ｖ）であるため、４セルの組電池とした場合の電圧は、９．２Ｖとなり、車両の１２Ｖ電源電圧範囲（６Ｖ〜１４Ｖ）に最も近くなる。また、４セルの組電池とした場合の上電電圧は１３．５Ｖとなる。

このため、第２蓄電装置３１に対しては、１３．５Ｖ以上とならないように充電を実施する必要がある。

以上のように構成されたハイブリッド車両において実行される充電動作について、図４、図５に示すフローチャートを参照して説明する。この充電動作では、スイッチ４０は常に接続状態（閉状態）にされており、スイッチ４１、４２の切替え等が行われる。図４は、スイッチ４１、４２が接続中に行われる第１充電処理を示し、図５は、スイッチ４１、４２を切断後に行われる第２充電処理を示す。

図４の第１充電処理において、ＨＣＵ１０は、エンジン２が作動中、かつ、スイッチ４１が接続されているか否かを判別する（ステップＳ１）。

ステップＳ１でエンジン２が作動中ではない、または、スイッチ４１が接続されていないと判別した場合、ＨＣＵ１０は、エンジン２の始動（ステップＳ６）とスイッチ４１の接続（ステップＳ７）を実施し、ステップＳ２に進む。

ステップＳ１でエンジン２が作動中、かつ、スイッチ４１が接続されていると判別した場合、ＨＣＵ１０は、第２蓄電装置３１の満充電電圧までＩＳＧ２０の発電電圧を上昇させる（ステップＳ２）。

このステップＳ２により、第２蓄電装置３１の満充電電圧が、ＩＳＧ２０から第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１とに印加され、第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１の充電が行われる。

次いで、ＨＣＵ１０は、第２蓄電装置３１への充電電流が０付近になったか否かを判別する（ステップＳ３）。この判別は、第２蓄電装置３１の充電状態が満充電付近まで上昇して充電電流が０付近に低下するまで継続される。

ステップＳ３で充電電流が０付近になったと判別した場合、ＨＣＵ１０は、ＩＳＧ２０の発電トルクを停止させて、ＩＳＧ２０の発電を停止する（ステップＳ４）。

次いで、ＨＣＵ１０は、スイッチ４１を切断し（ステップＳ５）、このフローチャートの１回のルーチンを終了する。

ステップＳ５でスイッチ４１が切断されると、ＩＳＧ２０と第２蓄電装置３１とが電気的に切り離されるため、第２蓄電装置３１の充電が停止する。一方、ＩＳＧ２０と第１蓄電装置３０とは電気的な接続が維持されるため、第１蓄電装置３０の充電は継続される。

図５の第２充電処理において、ＨＣＵ１０は、スイッチ４１が切断されているか否かを判別する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１でスイッチ４１が切断されていない（接続されている）と判別した場合、ＨＣＵ１０は、スイッチ４１を切断し（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１１でスイッチ４１が切断されていると判別した場合、ＨＣＵ１０は、鉛電池からなる第１蓄電装置３０の満充電電圧まで、ＩＳＧ２０の発電電圧を上昇させる（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２で、ＨＣＵ１０は、第１蓄電装置３０の印可上限電圧までＩＳＧ２０の発電電圧を上昇させるようにしてもよい。

このステップＳ１２により、ＩＳＧ２０から第１蓄電装置３０に満充電電圧が印加され、第１蓄電装置３０の充電が継続される。

次いで、ＨＣＵ１０は、第１蓄電装置３０への充電電流が０付近になったか否かを判別する（ステップＳ１３）。この判別は、第１蓄電装置３０の充電状態が満充電付近まで上昇して充電電流が０付近に低下するまで継続される。

ステップＳ３で充電電流が０付近になったと判別した場合、ＨＣＵ１０は、ＩＳＧ２０の発電トルクを停止させて、ＩＳＧ２０の発電を停止する（ステップＳ１４）。

次いで、ＨＣＵ１０は、エンジン２を停止し（ステップＳ１５）、このフローチャートの１回のルーチンを終了する。

図４の第１充電処理および図５の第２充電処理が実行されたときのタイミングチャートを図６に示す。

図６において、初期状態から時刻ｔ１までの期間は、図４の第１充電処理が実施されたときの状態を表している。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、図５の第２充電処理が実施されたときの状態を表している。

時刻ｔ１以前は、エンジン２が作動中であり、ＩＳＧ２０による発電が可能な状態である。また、時刻ｔ１以前は、切換スイッチとしてのスイッチ４１が接続されている。

スイッチ４１が接続されている状態では、発電機としてのＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１が並列に接続される第１接続状態が形成される。この第１接続状態は、ＩＳＧ２０から第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１の両方に充電可能な状態である。

そして、第２蓄電装置３１の満充電電圧まで、ＩＳＧ２０の発電トルクおよび発電電圧が上昇すると、この第２蓄電装置３１の満充電電圧が第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１に印加され、第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１の充電が行われる。

この充電が行われることで、第１蓄電装置３０の電圧（図中、鉛電池電圧と記す）および第２蓄電装置３１の電圧（図中、Ｌｉ電池電圧）が上昇する。

また、充電が行われることで、第１蓄電装置３０のへの充電電流（図中、鉛電池電流と記す）および第２蓄電装置３１への充電電流（図中、Ｌｉ電池電流）が発生する。この鉛電池電流およびＬｉ電池電流は、充電が進行して満充電に近づくにつれて、０付近まで漸次減少していく。

その後、第２蓄電装置３１が満充電になったために第２蓄電装置３１のＬｉ電池電流が０付近まで減少すると、ＩＳＧ２０の発電トルクおよび発電電圧が０まで減少される。すなわち、ＩＳＧ２０が発電を一旦停止する。この状態では、第１蓄電装置３０の鉛電池電圧および第２蓄電装置３１のＬｉ電池電圧は、第２蓄電装置３１の満充電電圧まで到達している。

その後、時刻ｔ１でスイッチ４１が切断される。スイッチＳ４１が切断されると、発電機としてのＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０が接続される第２接続状態が形成される。この第２接続状態は、第２蓄電装置３１がＩＳＧ２０に対して遮断されており、ＩＳＧ２０から第１蓄電装置３０にのみ充電可能な状態である。

そして、第１蓄電装置３０の満充電電圧まで、ＩＳＧ２０の発電トルクおよび発電電圧が上昇すると、この満充電電圧が第１蓄電装置３０に印加され、第１蓄電装置３０の充電が行われる。

その後、第１蓄電装置３０が満充電になったために第１蓄電装置３０の鉛電池電流が０付近まで減少すると、ＩＳＧ２０の発電トルクおよび発電電圧が０まで減少される。その後、時刻ｔ２でエンジン２が停止される。

ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間に第１蓄電装置３０に印加する電圧は、図７に示すように、第１蓄電装置３０の満充電電圧に代えて、第１蓄電装置３０に充電可能な上限電圧としてもよい。

図７において、満充電電圧を印加して第１蓄電装置３０を充電する場合（図６と同じ場合）を通常モードと記し、充電可能な上限電圧を印加して第１蓄電装置３０に印加する場合を時間短縮モードと記す。

時間短縮モードでは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間に、第１蓄電装置３０に充電可能な上限電圧まで、ＩＳＧ２０の発電トルクおよび発電電圧が上昇する。そして、この上限電圧が第１蓄電装置３０に印加され、第１蓄電装置３０の充電が行われる。

これにより、第１蓄電装置３０が満充電になるまでの時間が短縮される。

その後、第１蓄電装置３０が満充電になったために第１蓄電装置３０の鉛電池電流が０付近まで減少すると、ＩＳＧ２０の発電トルクおよび発電電圧が０まで減少される。その後、時刻ｔ２でエンジン２が停止される。

以上のように説明した本実施形態のハイブリッド車両の作用効果について説明する。

本実施形態のハイブリッド車両１は、エンジンの動力によって発電するＩＳＧ２０と、特性が互いに異なる第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１と、第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１の充電状態をそれぞれ検出する第１充電状態検出部６１および第２充電状態検出部６２と、を備えている。

また、ハイブリッド車両１は、ＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１が並列に接続される第１接続状態と、ＩＳＧ２０に対して第１蓄電装置３０が接続される第２接続状態と、の何れかを形成するスイッチ４０、４１、４２を備えている。

また、ハイブリッド車両１は、ＩＳＧ２０の発電状態とスイッチ４０、４１、４２の接続状態を制御する発電制御部１０Ａと、を備えている。

そして、発電制御部１０Ａは、第１充電状態検出部６１および第２充電状態検出部６２が検出した充電状態に基づいて第１蓄電装置３０または第２蓄電装置３１の充電が必要と判断した場合、スイッチ４０、４１、４２を第１接続状態にした上でＩＳＧ２０に発電を開始させる。

その後、発電制御部１０Ａは、第２蓄電装置３１が満充電になった場合、スイッチ４０、４１、４２を第２接続状態にした上でＩＳＧ２０に発電を継続させる。

この構成により、スイッチ４０、４１、４２を第１接続状態にすることで、特性の異なる第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１に同時に充電できる。また、第２蓄電装置３１が満充電になった場合にスイッチ４０、４１、４２を第２接続状態にすることで、第２蓄電装置３１がＩＳＧ２０から遮断でき、第１蓄電装置３０に対する充電を満充電になるまで継続できる。

このため、第２蓄電装置３１への過充電を防止しつつ、第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１を満充電になるまで充電できる。この結果、ＥＶ走行モードの滞在時間を延ばし、燃費を向上させることできる。

また、本実施形態のハイブリッド車両１において、発電制御部１０Ａは、第１蓄電装置３０の充電を継続する際に、ＩＳＧ２０の発電電圧を、第１蓄電装置３０に充電可能な上限電圧にするようになっている。

この構成により、第１蓄電装置３０の充電可能な上限電圧で、第１蓄電装置３０へ充電が行われるため、第１蓄電装置３０の充電を早期に完了できる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
４ モータジェネレータ
１０Ａ 発電制御部
２０ ＩＳＧ（発電機）
３０ 第１蓄電装置（第１バッテリ）
３１ 第２蓄電装置（第２バッテリ）
４０、４１、４２ スイッチ（接続スイッチ）
６１ 第１充電状態検出部（充電状態検出部）
６２ 第２充電状態検出部（充電状態検出部）

Claims (2)

1. エンジンとモータジェネレータとを駆動源として備え、前記エンジンと前記モータジェネレータの少なくとも一方が出力する動力により走行するハイブリッド車両であって、
   前記エンジンの動力によって発電する発電機と、
   特性が互いに異なる第１バッテリおよび第２バッテリと、
   前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの充電状態をそれぞれ検出する充電状態検出部と、
   前記発電機に対して前記第１バッテリおよび前記第２バッテリが並列に接続される第１接続状態と、前記発電機に対して前記第１バッテリが接続される第２接続状態と、の何れかを形成する接続スイッチと、
   前記発電機の発電状態と前記接続スイッチの接続状態を制御する発電制御部と、を備え、
   前記発電制御部は、
   前記充電状態検出部が検出した充電状態に基づいて前記第１バッテリまたは前記第２バッテリの充電が必要と判断した場合、前記接続スイッチを第１接続状態にした上で前記発電機に発電を開始させ、
   前記第２バッテリが満充電になった場合、前記接続スイッチを第２接続状態にした上で前記発電機に発電を継続させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記発電制御部は、前記第１バッテリの充電を継続する際に、前記発電機の発電電圧を、前記第１バッテリに充電可能な上限電圧にすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。