JPH11299124A - 充電制御装置および制御方法並びに動力出力装置 - Google Patents

充電制御装置および制御方法並びに動力出力装置

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JPH11299124A
JPH11299124A JP10115938A JP11593898A JPH11299124A JP H11299124 A JPH11299124 A JP H11299124A JP 10115938 A JP10115938 A JP 10115938A JP 11593898 A JP11593898 A JP 11593898A JP H11299124 A JPH11299124 A JP H11299124A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 満充電に満たない状態で充放電が繰り返し実
行される二次電池については過充電のおそれがあった。 【解決手段】 充電時の二次電池の温度変化を検出し、
温度勾配が急激に増加した時点で満充電と判断し充電を
中止する。二次電池の充放電が繰り返し行われる場合、
放電時に生じる温度上昇分を補正し、充電によって生じ
る温度上昇のみを検出する。かかる補正は、放電時に生
じる温度上昇を放電電流と二次電池の初期温度に応じて
記憶したテーブルを用いて行う。かかる手段により、充
放電が繰り返し行われる二次電池について、適切に充電
を行いつつ過充電を防止することができる。一方、上記
手段とは別に温度勾配に基づいてする満充電の判断を、
充放電電流に基づいて二次電池が充電中と判定されると
きにのみ行うものとすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充電を
制御する技術および該制御を利用した動力出力装置に関
し、詳しくは満充電に満たない充電状態で繰り返し充放
電を行う二次電池に対する充電を制御して、該二次電池
の過充電を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池には、鉛バッテリやニッケルカ
ドミウムバッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムバ
ッテリ等がある。これらのバッテリは、電力が消耗され
ると外部電源に接続して所定の電流を流すことにより充
電することができる性質がある。かかる性質を利用し
て、これらのバッテリは従来より種々の機器に使用され
ている。例えば、バッテリはエンジンの点火プラグへの
電力供給等を行うために、従来より車両にも搭載されて
いた。最近ではエンジンと電動機とを備えたいわゆるハ
イブリッド車両において、電動機を駆動する際の主電源
としても使用されている。
【０００３】バッテリに充電可能な電力量はそれぞれバ
ッテリに応じて限界がある。従って、充電可能な容量を
超えない範囲で充電が行われるように充電量を制御する
必要がある。かかる限界を超える充電が行われた場合、
即ち過充電となった場合には、バッテリの寿命を低下さ
せるおそれがあった。
【０００４】バッテリの過充電を防止する技術として
は、例えば特開平８−２９８１４０に記載されるものが
ある。この技術は、充電中におけるバッテリの温度変化
を検出し、単位時間当たりの温度変化、即ち温度勾配が
急激に増加した時点でバッテリが満充電に達したと判断
するものである。図１３は、充電時の電流、電圧および
バッテリの温度の時間的変化の様子を示したグラフであ
る。図１３（ａ）に示す通り一定の電流Ｉ１を流してバ
ッテリの充電を行った場合、バッテリが満充電に近くな
ると、その温度は急激に上昇する。この様子を図１３
（ｃ）のＴｅｍｐ１に示した。図１３（ｃ）における時
間ｔ１がバッテリが満充電に近くなった状態を表してい
る。このときの温度勾配は図１３（ｃ）のＴｅｍｐ１の
各時点における接線の傾きに相当する。例えば時間ｔ１
における温度勾配は、図１３（ｃ）の直線ｍ１のように
なり、時間ｔ２における温度勾配よりも明らかに大きく
なる。従来は、バッテリのこのような性質を利用して満
充電を検出し、充電を中止することで過充電を防止して
いた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、従来のバッテ
リは一旦充電を開始すると満充電になるまで充電状態が
維持されていた。つまり、満充電に満たない状態で充放
電を頻繁に繰り返すような使用状況の下で充電を行うこ
とはなかった。このためバッテリの温度は、図１３
（ｃ）に示したような単調増加となり、温度勾配の急激
な増加によって満充電を判断することができた。
【０００６】しかし、例えばハイブリッド車両に搭載さ
れているバッテリの場合、車両の走行中にバッテリの充
放電が繰り返されることがある。ハイブリッド車両で
は、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大
きい場合には余剰の動力で発電機を駆動してバッテリの
充電が行われる。逆にエンジンからの出力が小さい場合
にはバッテリの電力を用いて電動機を駆動することによ
り不足の動力を出力する。かかる充放電の繰り返しは車
両の走行状態やバッテリの充電状態および運転者の操作
に応じて行われる。
【０００７】一般にバッテリは放電時に化学反応に伴う
ジュール熱を発生する。従って、バッテリをハイブリッ
ド車両に搭載した場合のように充放電を繰り返し行う時
は、その温度は先に図１３で説明したような単調増加に
はならない。図１４は、このように充放電が繰り返し行
われた場合の電流、電圧、温度の変化を示すグラフであ
る。例えば、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すよ
うに充電中に放電が行われたとする。この場合、バッテ
リの温度は、放電時のジュール熱によって上昇し、図１
４（ｃ）に示したような変化を示す。
【０００８】バッテリの温度がこのように変化した場
合、例えば図１４（ｃ）の時間ｔ１における温度勾配
（接線ｍ１の傾き）と同様の温度勾配が時間ｔ２におい
て生じる（接線ｍ２の傾き参照）。この時点ではバッテ
リは満充電に満たない状態である。温度勾配に基づいて
満充電を判断する制御を行った場合には、時間ｔ２にお
いてバッテリが満充電に達したと誤判断し、充電を中止
してしまうことになる。この結果、バッテリの充電を十
分に行うことができなくなり、バッテリが上がってしま
う等の支障を生じるおそれもある。
【０００９】もちろん、バッテリの充電状態を検出する
センサにより満充電であるか否かを判断することも可能
である。また、バッテリに出入りする電流を積分するこ
とによりバッテリの充電状態を判断し満充電であるか否
かを判断することも可能である。ただし前者において
は、充電状態を検出するセンサが故障するおそれもあ
る。後者においては、積分演算に生じる誤差により充電
状態を誤って判断するおそれもある。そこで、これらの
方法によるバッテリの充電状態の検出が行われている場
合であっても、さらに別途満充電の判定を行うことが望
ましい。
【００１０】本発明は上記課題の少なくとも一部を解決
するためになされ、バッテリの充電中、満充電に満たな
い状態で充放電が繰り返し行われるバッテリにおいて、
過充電を防止することを目的の一つとする。また、この
ようなバッテリを使用したハイブリッド式の動力出力装
置を提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では
以下の構成を採った。本発明の第１の充電制御装置は、
満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行うこと
がある二次電池に対する充電を制御して、該二次電池の
過充電を防止する充電制御装置であって、前記二次電池
について、単位時間当たりの温度上昇である温度勾配の
うち充電に関与して生じる充電時温度勾配を検出する温
度勾配検出手段と、該温度勾配が前記二次電池の充電状
態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい
場合には該二次電池が満充電であると判断する満充電判
断手段と、前記二次電池の充電状態が満充電である場合
には、該二次電池への充電を中止する充電中止手段とを
備えることを要旨とする。
【００１２】本発明の第１の充電制御方法は、満充電に
満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池の過
充電を防止するように充電を制御する充電制御方法であ
って、前記二次電池について、単位時間当たりの温度上
昇である温度勾配のうち充電に関与して生じる温度勾配
を検出し、該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じ
て予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合に
は、該二次電池への充電を中止することを要旨とする。
【００１３】上記充電制御装置および充電制御方法は、
二次電池の温度勾配が予め定められた所定の温度勾配よ
りも大きくなった場合に満充電であると判断して、充電
を中止する。この際、二次電池の温度勾配のうち充電に
関与して生じる温度勾配を検出する。この結果、二次電
池が満充電に満たない充電状態で繰り返し充放電を行わ
れる場合であっても放電により生じる温度勾配は満充電
の判断には影響しない。従って、かかる場合において
も、二次電池の充電を適切に行いつつ、過充電を防止す
ることができる。
【００１４】なお、上記発明において、二次電池が満充
電であるか否かを判断する基準となる所定の温度勾配は
二次電池の種類および許容される充電量に応じて実験的
に定めることができる。この点については従来技術と同
様である。
【００１５】上記充電制御装置において、充電に関与し
て生じる温度勾配の検出には種々の方法を採ることがで
きる。例えば、前記温度勾配検出手段は、充放電のいず
れに関与する温度上昇であるかに関わらず、前記二次電
池の温度勾配を検出する検出手段と、前記二次電池につ
いて、放電によって生じる温度勾配に基づいて温度勾配
の補正量を算出する補正量算出手段と、前記検出手段に
より検出された温度勾配から、前記補正量を引いて前記
充電時温度勾配を算出する手段とを備えることができ
る。
【００１６】かかる手段によれば、特別なセンサ等を付
加することなく、充電に関与する温度勾配を検出するこ
とができる。なお、上記補正量は放電に伴って生じる温
度勾配により二次電池の充電状態の御検出を回避できる
値であればよい。例えば、放電に伴って生じる温度勾配
に相当する値としてもよいし、誤検出に対する安全性を
考慮してこれらの値に一定の安全率をかけたものとして
もよい。これらの補正量は、放電量に応じて変化するも
のとなる。また、補正量は一定値とすることもできる。
かかる値としては例えば放電により生じる温度勾配の最
大値またはそれ以上の一定値が挙げられる。
【００１７】また、上記充電制御装置において、放電量
に応じた補正量を算出するために、前記補正量算出手段
は、前記二次電池の放電電流および温度と前記補正量と
の関係を記憶する記憶手段と、前記二次電池の放電電流
を検出する放電電流検出手段と、前記二次電池の温度を
検出する温度検出手段とを備え、該検出された放電電流
および温度に基づいて、前記記憶手段に記憶された関係
を参照して前記補正量を求める手段であるものとするこ
ともできる。
【００１８】上記記憶手段としては、放電電流および二
次電池の温度と補正量との関係をテーブル形式で記憶す
るものとしてもよいし、関数の形で記憶するものとして
もよい。上記手段を採用した場合には、このような関係
を用いることにより、放電に応じて生じる温度勾配、ひ
いては充電に関与して生じる温度勾配を比較的正確に算
出することができ、充電に関する他の制御に影響を及ぼ
すことなく過充電を適切に回避することができる。
【００１９】本発明の第２の充電制御装置は、満充電に
満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池に対
する充電を制御して、該二次電池の過充電を防止する充
電制御装置であって、前記二次電池が充電中であるか放
電中であるかを判断する充放電判断手段と、前記二次電
池が充電中である場合に、該二次電池について単位時間
当たりの温度上昇である温度勾配を検出する検出手段
と、該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め
定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次
電池が満充電であると判断する満充電判断手段と、前記
二次電池の充電状態が満充電である場合には、該二次電
池への充電を中止する充電中止手段とを備えることを要
旨とする。
【００２０】本発明の第２の充電制御方法は、満充電に
満たない充電状態で繰り返し充放電を行う二次電池の過
充電を防止するように充電を制御する充電制御方法であ
って、前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを
判断し、前記二次電池が充電中である場合に、該二次電
池について単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を
検出し、該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて
予め定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、
該二次電池への充電を中止することを要旨とする。
【００２１】第２の充電制御装置および充電制御方法に
よれば、二次電池の温度勾配によって満充電であるか否
かを判断するのと併せて、該二次電池が充電中であるか
放電中であるかを判断する。二次電池が放電中には例え
所定以上の温度勾配が生じていたとしても過充電が生じ
るおそれはない。従って、上記充電制御装置および充電
制御方法によれば、二次電池の充電を適切に行いつつ、
過充電を防止することができる。
【００２２】本発明の第１の動力出力装置は、少なくと
も原動機と、電動機と、二次電池とを備えたハイブリッ
ド式の動力出力装置であって、前記原動機および電動機
の運転状態を制御して、前記電動機により得られる電力
の少なくとも一部を前記二次電池に充電可能な状態で運
転する充電時運転制御手段と、前記二次電池について、
単位時間当たりの温度上昇である温度勾配のうち充電に
関与して生じる温度勾配を検出する温度勾配検出手段
と、該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め
定められた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二
次電池が満充電であると判断する判断手段と、前記二次
電池が満充電であると判断された場合には、該二次電池
の充電を伴わない運転状態で前記原動機、発電機および
電動機の運転を行う充電中止制御手段とを備えることを
要旨とする。
【００２３】本発明の第２の動力出力装置は、少なくと
も原動機と、電動機と、二次電池とを備えたハイブリッ
ド式の動力出力装置であって、前記原動機および電動機
の運転状態を制御して、前記電動機により得られる電力
の少なくとも一部を前記二次電池に充電可能な状態で運
転する充電時運転制御手段と、前記二次電池が充電中で
あるか放電中であるかを判断する充放電判断手段と、前
記二次電池が充電中である場合に、該二次電池について
単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出する温
度勾配検出手段と、該温度勾配が前記二次電池の充電状
態に応じて予め定められた所定の温度勾配よりも大きい
場合には該二次電池が満充電であると判断する判断手段
と、前記二次電池が満充電であると判断された場合に
は、該二次電池の充電を伴わない運転状態で前記原動
機、発電機および電動機の運転を行う充電中止制御手段
とを備えることを要旨とする。
【００２４】少なくとも原動機、電動機および二次電池
を備えたハイブリッド式の動力出力装置は、原動機から
出力される動力が要求される動力よりも大きい場合には
電動機により電力が回生され、二次電池の充電が行われ
る。逆に出力される動力が要求される動力よりも小さい
場合には二次電池に蓄えられている電力により電動機を
駆動して動力を補う。従って、二次電池は満充電に満た
ない状態で頻繁に充放電が繰り返されることになる。
【００２５】上記第１の動力出力装置によれば、二次電
池に生じる温度勾配のうち、充電に関与する温度勾配を
検出し、該温度勾配に基づいて満充電であるか否かを判
定する。また、第２の動力出力装置によれば、二次電池
が充電中であるか放電中であるかを判断し、充電中であ
る場合には温度勾配に基づいて満充電であるか否かを判
定する。それぞれ二次電池が満充電であると判断された
場合には、原動機および電動機の運転状態を制御して、
二次電池の充電が行われないような運転状態で動力を出
力する。従って、上記の各動力出力装置は、二次電池の
充電を適切に行い、また要求された動力を適切に出力し
つつ、二次電池の過充電を防止することができる。
【００２６】なお、本発明を適用できるハイブリッド式
の動力出力装置には、いわゆるパラレルハイブリッド式
の動力出力装置やシリーズ式の動力出力装置が挙げられ
る。パラレルハイブリッド式の動力出力装置とは、少な
くとも駆動軸に機械的に結合された電動機と原動機とを
有しており、駆動軸への動力の出力は、原動機から出力
された動力の伝達と、前記電動機の駆動との２つが可能
であるものをいう。電動機とは別にさらに発電機を備え
るものとしてもよい。かかるパラレルハイブリッド式の
動力出力装置としては、例えば特開平９−４７０９４に
記載の技術がある。上記電動機および発電機の双方が動
力出力装置の運転状態に応じて電動機として力行や発電
機として回生を行うものであってもよいし、一方が力行
のみを行い他方が回生のみを行うものであってもよい。
原動機からの出力の一部を電力として回収の可否は問わ
ない。
【００２７】シリーズ式の動力出力装置とは、駆動軸に
機械的に結合された電動機と原動機に機械的に結合され
た発電機とを備えており、原動機から出力される動力を
直接駆動軸に伝達する経路を有していないものをいう。
つまり、原動機から出力される動力は発電機により電力
に変換され、該電力を用いて電動機を駆動することによ
って動力を出力することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。 （１）実施例の構成 はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明す
る。図１は本実施例の充電制御装置および動力出力装置
を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図で
ある。
【００２９】このハイブリッド車両の構成は大きくは、
駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源
からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝
達系統と、運転操作部等とからなっている。また、上
記、動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ
１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、
エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユ
ニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータ
ＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９
０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に
必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからな
っている。
【００３０】エンジン１５０は、吸入口２００から吸入
した空気と燃料噴射弁１５１から噴射されたガソリンと
の混合気を燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発に
より押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシ
ャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグ
ナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導
かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気
火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。
燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中
に排出される。
【００３１】エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１
７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０が行う
エンジン１５０の制御としては、エンジン１５０の回転
数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空
気量に応じた燃料噴射量制御等がある。エンジン１５０
の制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエ
ンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続され
ている。例えばクランクシャフト１５６の回転数と回転
角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設け
られた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８な
どである。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例
えばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータ
スイッチ１７９なども接続されているが、その他のセン
サ，スイッチなどの図示は省略した。
【００３２】次に、動力系統を構成するモータＭＧ１，
ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、
同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久
磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相
コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステー
タ１３３は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成さ
れており、ケース１１９に固定されている。このモータ
ＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁
界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形
成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆
動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相
互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの
両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３３】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁
石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コ
イルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭ
Ｇ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層
して形成されており、ケース１１９に固定されている。
このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機ある
いは発電機として動作する。
【００３４】これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッ
チングを行うトランジスタを複数内蔵した第１および第
２の駆動回路１９１，１９２を介してバッテリ１９４お
よび制御ユニット１９０に電気的に接続されている。本
実施例ではバッテリ１９４としてニッケル水素バッテリ
を用いている。制御ユニット１９０の内部構成を説明す
るとともに、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御するための回
路構成について説明する。
【００３５】図２は、モータＭＧ１の制御を行うための
回路構成を示す説明図である。図２に示す通り、制御装
置１９０の内部はＣＰＵ１９０ａ、制御用の各種プログ
ラムを記憶したＲＯＭ１９０ｂ、制御中の種々の演算に
用いられるＲＡＭ１９０ｃ、これらの同期信号を出力す
るクロック１９０ｄ、外部からのデータの入力を行う入
力ポート１９０ｅおよび外部へのデータの出力を行う出
力ポート１９０ｆとから構成されている。制御ユニット
１９０からは出力ポート１９０ｆを介して駆動回路１９
１に制御信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよびシャットダウン信
号ＳＤが出力されている。Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗはそれぞれ
三相同期モータＭＧ１のＵ，Ｖ，Ｗ相の各相を制御する
ための信号である。駆動回路１９１の構成は後述する
が、内部にスイッチング素子である６個のトランジスタ
を備えており、制御信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じてこれ
らの素子のスイッチングを行うことにより、バッテリ１
９４を電源とする三相交流がモータＭＧ１に流れるよう
になっている。
【００３６】この三相交流はＵ，Ｖ，Ｗ各層ごとに電流
センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗにより検出され、
フィルタ１０４ｕ，１０４ｖ，１０４ｗにより前記スイ
ッチングに伴う高周波成分が除去され、ＡＤＣ１０６
ｕ，１０６ｖ，１０６ｗによりディジタル信号に変換さ
れた後、入力ポート１９０ｅを介して制御ユニット１９
０にフィードバックされる。三相交流はＵ，Ｖ，Ｗ相の
電流の総和が常に値０となる関係があるため、電流セン
サ、フィルタ、ＡＤＣはＵ，Ｖ相の２相にのみ備えるも
のとしても構わない。
【００３７】図３に駆動回路１９１の内部構成を示す。
駆動回路１９１は、大きくはトランジスタインバータ１
９１ａ、ソース側プリドライブ回路１９１ｂ、シンク側
プリドライブ回路１９１ｃおよびインタフェース部１９
１ｄから構成されている。トランジスタインバータ１９
１ａにおいては、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相ごとにバッテリ１９
４のソース側およびシンク側に２つのトランジスタが一
組にして接続されており（図３のＴｕ＋，Ｔｕ−，Ｔｖ
＋，Ｔｖ−，Ｔｗ＋，Ｔｗ−）、各トランジスタにはフ
ライホイールダイオードがそれぞれ設けられている（図
３のＤｕ＋，Ｄｕ−，Ｄｖ＋，Ｄｖ−，Ｄｗ＋，Ｄｗ
−）。ソース側プリドライブ回路１９１ｂは、トランジ
スタインバータ１９１ａにおいてソース側のトランジス
タ（Ｔｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋）にゲート信号を入力する
ための回路であり、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相ごとにトランジス
タインバータ駆動用電源（＋Ｖ，−Ｖ）のソース側とシ
ンク側にそれぞれ接続された２つのトランジスタにより
構成されている。バッテリ１９４、シンク側プリドライ
ブ回路１９１ｃの構成も同様である。また、ソース側プ
リドライブ回路１９１ｂおよびシンク側プリドライブ回
路１９１ｃには、制御ユニット１９１からの制御信号Ｖ
ｕ，Ｖｖ，Ｖｗを両者に分配して伝達するインタフェー
ス部１９１ｄが接続されている。図１では示していない
が、本実施例においてはバッテリ１９４よりも低電圧の
トランジスタインバータ駆動用電源を別に備えるてい
る。バッテリ１９４の電圧をトランス等で電圧変換して
用いるものとしても構わない。
【００３８】インタフェース部１９１ｄの構成を、Ｕ相
を例に説明する。制御ユニット１９０からの信号線は、
ディレイ回路Ｄｌｙ＋およびアンドゲートＡｇ＋を介し
てソース側プリドライブ回路１９１ｂに接続されてい
る。また、上記ディレイ回路Ｄｌｙ＋に至るまでに分岐
され、インバータＩｎｖ、ディレイ回路Ｄｌｙ−および
アンドゲートＡｇ−を介してシンク側プリドライブ回路
１９１ｃにも接続されている。なお、上記ディレイ回路
Ｄｌｙ＋，Ｄｌｙ−は、入力される電圧がハイからロー
に変わるときには時間遅れなく信号を出力し、ローから
ハイに変わる時には所定の時間だけ遅れて信号を出力す
ることによって、ソース側とシンク側のトランジスタが
同時にオン状態になることを回避するために設けられた
ものである。
【００３９】上記アンドゲートＡｇ＋，Ａｇ−の他方の
入力には、全出力を瞬時にオフとするためのシャットダ
ウン信号ＳＤ（ロー・アクティブな信号である）を伝達
する線も接続されている。シャットダウン信号ＳＤは、
Ｖ，Ｗ相に接続される各アンドゲートの一方にも、同様
に入力される。シャットダウン信号（ＳＤ）がローであ
る場合には、これらのアンドゲートの出力はすべてロー
となるため、トランジスタインバータ１９１ａの全ての
ゲート信号がローとなり、モータＭＧ１には、一切電圧
が印加されない状態となる。シャットダウン信号は通常
ハイに維持されているため、制御ユニット１９０から駆
動回路１９１に出力された信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じ
て各アンドゲートの出力は決まる。
【００４０】インタフェース部１９１ｄの機能を説明す
る。制御ユニット１９０が、Ｕ相の信号をローからハイ
に切り替えた場合、ソース側プリドライブ回路１９１ｂ
のアンドゲートＡｇ＋を通じてソース側プリドライブ回
路１９１ｂにハイの信号が出力される。この信号の出力
に伴いトランジスタインバータ１９１ａのソース側のト
ランジスタＴｕ＋はオン状態となる。一方、シンク側プ
リドライブ回路１９１ｃには、上記信号はインバータＩ
ｎｖで逆転して伝達される。つまり、シンク側プリドラ
イブ回路１９１ｂにはアンドゲートＡｇ−を介してロー
の信号が出力され、トランジスタインバータ１９１ａの
シンク側のトランジスタＴｕ−はオフ状態となる。Ｕ相
の信号Ｖｕをハイからローに切り替えた場合には、逆に
ソース側プリドライブ回路１９１ｂにローの信号が出力
されてトランジスタＴｕ＋がオフ状態となり、シンク側
プリドライブ回路１９１ｃにハイの信号が出力されてト
ランジスタＴｕ−がオン状態となる。
【００４１】このようにトランジスタインバータ１９１
ａのスイッチングを制御し、各相のソース側のトランジ
スタ（Ｔｕ＋、Ｔｖ＋、Ｔｗ＋）がオンとなる時間をＰ
ＷＭ制御すると擬似三相交流がモータＭＧ１のＵ，Ｖ，
Ｗ相に流れる。この三相交流によりモータＭＧ１のステ
ータ１３３に回転磁界が形成され、モータＭＧ１が駆動
される。駆動回路１９２およびモータＭＧ２の制御する
ための回路構成についても同様である。
【００４２】モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブ
リッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御
ユニット１９０には、各種のセンサおよびスイッチが電
気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続され
ているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダル
ポジションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジション
センサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、水温
センサ１７４、バッテリ１９４の温度センサ１９６およ
び残容量検出器１９９などがある。制御ユニット１９０
は、これらのセンサを通じて運転操作部からの種々の信
号やバッテリ１９４の温度等を入力し、また、エンジン
１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情
報を、通信によってやりとりしている。
【００４３】駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１
８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エ
ンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト
１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１
２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、
モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ
軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタ
リギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０
は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプ
ラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフ
ト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられ
ているものである。
【００４４】リングギヤ１２２には、動力取り出し用の
動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ
１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１
２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギヤ１１
１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力伝達ギ
ヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。また、この動
力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４を介
して左右の駆動輪１１６、１１８に結合され、これらに
動力を伝達できるようになっている。
【００４５】ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併
せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１
２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、
ＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合につい
て説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２
１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、サンギ
ヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ
１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリ
ピニオンギヤ１２３の３つの部分から構成される。サン
ギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫
通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１
のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリング
ギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結
合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３
は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を
介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネ
タリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合
されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリ
ギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１
２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちい
ずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるト
ルクが決定されると、残余の１軸の回転数および該回転
軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有し
ている。
【００４６】以上で示したハードウェア構成のうち、制
御ユニット１９０とバッテリ温度センサ１９６が本発明
にいうバッテリ１９４の充電制御装置に相当する。充電
制御装置にはさらにモータＭＧ１、ＭＧ２に備えられ電
流を検出するためのセンサ類を含む場合もある。また、
上記充電制御装置に、モータＭＧ１，ＭＧ２およびその
駆動回路１９１，１９２、エンジン１５０およびＥＦＩ
ＥＣＵ１７０を加えたものが本発明にいう動力出力装置
に相当する。
【００４７】（２）一般的動作 次に、本実施例のハイブリッド車両において、バッテリ
１９４が満充電に満たない状態で充放電が繰り返し行わ
れ得ることを明らかにするために、まず本実施例のハイ
ブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。
前述した構成を有するハイブリッド車輌は通常の走行時
において、駆動軸１１２に出力すべき要求動力に相当す
る動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力を
トルク変換して駆動軸１１２に伝達している。例えば駆
動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルク
に対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高
回転数かつ低トルクで回転している場合には、トルク変
換はエンジン１５０の出力している動力の一部をモータ
ＭＧ１により電力として回収し、その電力によりモータ
ＭＧ２を駆動する。具体的には、まずエンジン１５０か
ら出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサ
ンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される
動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝
達される動力とに分配される。この動力分配は、リング
ギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条
件下で行われる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力
は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、
この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモー
タＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６に
はトルクが付加される。このトルク付加は駆動軸１１２
に要求トルクが出力されるように行われる。こうしてモ
ータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりさ
れる動力を調整することによりエンジン１５０から出力
された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１
１２から出力することができる。
【００４８】逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回
転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクラン
クシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転してい
る場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部
をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモ
ータＭＧ１を駆動する。
【００４９】上述の機能を奏するための制御、即ちトル
ク制御処理について説明する。図４は本実施例のハイブ
リッド車両のトルク制御ルーチンの流れを示すフローチ
ャートである。この制御は図１の制御ユニット１９０の
ＣＰＵ１９０ａにより周期的に実行される。
【００５０】トルク制御ルーチンが開始されると制御ユ
ニット１９０内のＣＰＵ１９０ａは、リングギヤ軸１２
６から出力すべきエネルギＰｒを算出する（ステップＳ
１０）。図１に示した通りリングギヤ軸１２６は駆動輪
１１６，１１８に機械的に結合されているため、このエ
ネルギＰｒはハイブリッド車両の走行に必要となるエネ
ルギに相当するものである。リングギヤ軸１２６から出
力エネルギＰｒはハイブリッド車両の車速、即ちリング
ギヤ軸１２６の回転数やアクセルペダルポジションセン
サ１６４ａにより検出されるアクセルの踏み込み量ＡＰ
等に応じて算出される。
【００５１】なお、トルク制御は、単位時間当たりのエ
ネルギ収支を考慮してなされるため、以下の説明におい
てエネルギという時は、全て単位時間当たりのエネルギ
を意味するものとする。従って、本明細書においてはエ
ネルギという用語は動力と同義である。同様に電気エネ
ルギも電力と同義である。
【００５２】次にＣＰＵ１９０ａは充放電電力Ｐｂの算
出をする（ステップＳ２０）。バッテリ１９４の充電状
態は予め定めた所定の範囲内に維持するように制御され
ており、充放電電力Ｐｂはかかる範囲に維持するために
行われる充電および放電に要するエネルギとして、バッ
テリ１９４の充電状態に応じて求められる。続いてＣＰ
Ｕ１９０ａは補機の駆動エネルギＰｈを算出する（ステ
ップＳ３０）。補機とは車両に搭載された空調機器等の
電気機器を意味する。
【００５３】以上で算出された各エネルギの総和により
要求動力Ｐｅを算出する（ステップＳ４０）。つまり、
Ｐｅ＝Ｐｒ＋Ｐｂ＋Ｐｈである。かかる要求動力に基づ
いてエンジン１５０の運転ポイント、即ち目標回転数Ｎ
ｅおよび目標トルクＴｅを設定する（ステップＳ５
０）。運転ポイントの設定は予め定めたマップに従っ
て、基本的にはエンジン１５０の運転効率を優先して設
定する。
【００５４】図５はかかるマップの例を示した説明図で
ある。図５はエンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴ
ｅを縦軸にとりエンジン１５０の運転状態を示してい
る。図５中の曲線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限
界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン
１５０の運転効率が一定となる運転ポイントを示してい
る。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。ま
た、曲線Ｃ１からＣ３はそれぞれエンジン１５０から出
力される動力（回転数×トルク）が一定となるラインを
示している。
【００５５】エンジン１５０は図５に示す通り、回転数
およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違し、例え
ば曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図５中
のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数およびトル
ク）でエンジン１５０を運転するときが最も運転効率が
高くなる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を
出力する場合には図５中のＡ２およびＡ３点で運転する
場合が最も効率が高くなる。出力すべき動力ごとに最も
運転効率が高くなる運転ポイントを選択すると、図５中
の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼ぶ。
【００５６】ステップＳ５０における運転ポイントの設
定では、予め実験的に求められた動作曲線をＲＯＭ１９
０ｂにマップとして記憶しておき、かかるマップから要
求動力Ｐｅに応じた運転ポイントを読み込んで、エンジ
ン１５０の回転数およびトルクを設定するのである。こ
うすることにより、最も運転効率の高い運転ポイントを
設定することができる。
【００５７】こうしてエンジン１５０の運転ポイントを
設定した後、ＣＰＵ１９０ａはサンギヤ軸１２５の回転
数を算出する（ステップＳ６０）。この回転数はモータ
ＭＧ１のロータ１３２の回転数に相当するものである。
リングギヤ軸１２６の回転数ＮｒはステップＳ１０にお
いて読み込まれている。また、エンジン１５０の回転
数、即ちプラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｐはス
テップＳ５０において設定されている。先に説明した通
り、プラネタリギヤ１２０は２軸の回転数が決定されれ
ば残余の１軸の回転数が決定されるという特性を有して
いる。ステップＳ６０ではかかる性質に基づいて、機構
学上周知である次式によりサンギヤ軸１２５の回転数Ｎ
ｓが算出される。 Ｎｓ＝Ｎｒ−（Ｎｒ−Ｎｐ）×（１＋ρ）／ρ ここで、ρは「サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２
２の歯数」である。
【００５８】次に、こうして設定された値に基づいてモ
ータＭＧ１、モータＭＧ２，およびエンジンの運転を制
御する（ステップＳ７０、Ｓ８０、Ｓ９０）。モータＭ
Ｇ１，ＭＧ２の制御については同期モータの制御として
周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略す
る。また、エンジン１５０の制御も周知の技術であるた
め、ここでは詳細な説明を省略する。なお、エンジン１
５０の制御自体はＥＦＩＥＣＵ１７０が実行しており、
制御ユニット１９０はかかる制御に必要となる種々の情
報を出力するのみである。
【００５９】以上で説明した動作原理およびトルク制御
に基づき、ハイブリッド車両はモータＭＧ２のみを駆動
源として走行することもできるし、エンジン１５０とモ
ータＭＧ２の双方を駆動源として走行することもでき
る。具体的には、ハイブリッド車輌は減速時または降坂
時等のエンジン動力を必要としないとき、および初期加
速時には、エンジン１５０の運転を停止し、モータＭＧ
２のみで走行する。通常走行時には、エンジン１５０を
主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行す
る。エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源とし
て走行する場合には、必要なトルクおよびモータＭＧ２
で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を効率の
よい運転ポイントで運転できるため、エンジン１５０の
みを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化
性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転
を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２
５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、
エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ
走行することも可能である。
【００６０】エンジン１５０から出力される動力が駆動
軸１１２から出力すべき要求動力よりも大きい場合に
は、余剰の動力が電力としてバッテリ１９４に充電さ
れ、エンジン１５０から出力される動力が要求動力より
も小さい場合には、バッテリ１９４の電力を用いてモー
タＭＧ２を駆動することにより不足分の動力が補われ
る。このように動力出力装置の種々の運転状態に応じ
て、バッテリ１９４は充放電が繰り返し実行されること
になる。
【００６１】（３）バッテリ充電制御ルーチン 次に、本実施例におけるバッテリ充電制御について説明
する。本実施例でいうバッテリ充電制御とは、バッテリ
１９４に過充電を回避するための制御をいう。本実施例
の動力出力装置では、図１で示した通り残容量検出器１
９９を備えているため、該センサからの出力信号により
バッテリ１９４の充電状態は常に監視することができ
る。また、図２に示した通り、駆動回路を通じて流れる
電流が電流センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ等によ
り検出されているため、これを積分すれることによりバ
ッテリ１９４の電力収支を求めることができ、充電状態
を算出することができる。本実施例における動力出力装
置では、このように検出または算出された値に基づいて
バッテリ１９４の充電状態が動力出力装置の運転に過不
足のない所定の状態になるよう充電の制御を行ってい
る。かかる制御は以下で説明する制御とは別のルーチン
によって行われる。
【００６２】本実施例におけるバッテリ充電制御は、上
述の制御が適切に実行されない場合でも過充電を防止す
ることができるように設けられたものである。例えば、
残容量検出器１９９が故障した場合や、電力収支の積分
演算に誤差が生じた場合にはバッテリ１９４の充電状態
を制御する上述の処理が適切に行われない可能性があ
る。かかる場合においてもバッテリ１９４の過充電を防
止するのが、以下で説明する制御処理の目的である。本
実施例におけるバッテリ充電制御は、充電状態を所定の
状態に維持するような制御がなされていない場合にも適
用することができることは当然である。
【００６３】本実施例におけるバッテリ充電制御ルーチ
ンの流れを図６に示す。このルーチンは制御ユニット１
９０内のＣＰＵ１９０ａにより、タイマ割り込みにより
所定時間毎に繰り返し実行される。
【００６４】バッテリ充電制御ルーチンが開始される
と、ＣＰＵ１９０ａはバッテリ１９４の初期温度Ｔ０を
検出する（ステップＳ１００）。バッテリ１９４の温度
は図１に示したバッテリ温度センサ１９６により検出さ
れる。
【００６５】次にＣＰＵ１９０ａは平均放電電流検出処
理を実行する（ステップＳ１５０）。これはバッテリ充
電制御が実行される所定期間内にバッテリ１９４から放
電される電流の平均値を求める処理である。この処理内
容について図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】平均放電電流検出処理が実行されると、Ｃ
ＰＵ１９０ａは電流の総和を表す変数ｉｔｏｔ、経過時
間を表す変数ｔ、および放電時間の総和を表す変数ｔｄ
ｃにそれぞれ値０を代入して初期化を行う（ステップＳ
１５２）。次に初期電流ｉ０を検出する（ステップＳ１
５４）。この電流はモータＭＧ１について設けられた電
流センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ（図２）からの
検出値およびモータＭＧ２に同様に設けられた電流セン
サからの検出値を総合することにより求められる。
【００６７】ＣＰＵ１９０ａはサンプリングタイムｄｔ
ｉ分の時間が経過した後（ステップＳ１５６）、経過時
間を示す変数ｔをサンプリングタイムｄｔｉだけ増加さ
せ（ステップＳ１５８）、電流ｉ１を検出する（ステッ
プＳ１６０）。電流ｉ１の検出は先に説明した初期電流
ｉ０の検出と同様の方法で行われる。
【００６８】次に初期電流ｉ０および電流ｉ１の双方が
正の値であるか否かを判定する（ステップＳ１６２）。
バッテリ１９４からの電流の方向については、放電時を
正方向とする。従って、ステップＳ１６２では初期電流
ｉ０および電流ｉ１の双方が放電電流であるか否かを判
定していることになる。双方共に正、即ち放電である場
合には「（ｉ０＋ｉ１）×ｄｔｉ／２」だけ電流の総和
ｉｔｏｔを増加させ（ステップＳ１６４）、放電時間ｔ
ｄｃをサンプリングタイムｄｔｉだけ増加させる（ステ
ップＳ１６６）。
【００６９】これはいわゆる台形積分公式によりバッテ
リ１９４が放電される際の電流を時間で積分した値を求
めたものである。図８にバッテリ１９４から充放電され
る電流の様子を表すグラフを示す。図８に示す通り、初
期電流ｉ０および電流ｉ１が共に正の値であるとすれ
ば、上記ステップＳ１６４が最初に実行されたときは図
８中にクロスのハッチングを施した部分Ｓ１の面積を演
算していることになる。これは電流を時間積分した近似
値となる。本実施例ではこのように台形積分公式を採用
しているが、その他の種々の積分公式を用いるものとし
ても構わない。
【００７０】こうしてサンプリングタイムｄｔｉの区間
について放電時の電流を積分した後、電流値ｉ１を電流
値ｉ０に代入し（ステップＳ１６８）、経過時間ｔが平
均放電電流を検出するための所定時間ｄｔを超えるまで
（ステップＳ１７０）、繰り返し放電電流の積分を実行
する（ステップＳ１５６〜Ｓ１６６）。これらの処理に
より図８のハッチングを施した部分Ｓ１，Ｓ２およびＳ
３の面積に相当する値が算出される。また、放電時間と
して図８のｔｄｃ１＋ｔｄｃ２に相当する時間が得られ
ている。こうして得られた電流の総量ｉｔｏｔを放電時
間ｔｄｃで除することにより平均放電電流ｉａｖが得ら
れる（ステップＳ１７２）。
【００７１】平均放電電流検出処理（図７）中のステッ
プＳ１６２において初期電流ｉ０および電流ｉ１の双方
が正でない場合には、放電中ではないため電流の積分
（ステップＳ１６４，Ｓ１６６）は実行されない。厳密
には初期電流ｉ０および電流ｉ１のいずれか一方が正の
値を採っている場合（図８のＳ４参照）、その時点では
放電が行われていることになるが、本実施例ではかかる
放電は無視している。サンプリングタイムｄｔｉを十分
短く採れば、このような短期間の放電を無視しても計算
誤差は小さくなるため、制御に与える影響もほとんど無
視することができるからである。放電時間についても厳
密には図８におけるｔｅｒｒに相当する誤差がし生じる
が同様の理由で無視している。もちろん、初期電流ｉ０
と電流ｉ１のいずれか一方が正の値を採る場合に、両者
を内挿することにより電流値が０となる時刻を算出し、
放電電流を時間積分しても構わない。
【００７２】平均放電電流検出処理が終了すると（図６
のステップＳ１５０）、ＣＰＵ１９０ａはバッテリ１９
４の温度Ｔ１を検出（ステップＳ２００）し、次式によ
り温度勾配ｄＴ／ｄｔを算出する（ステップＳ２５
０）。 ｄＴ／ｄｔ＝（Ｔ１−Ｔ０）／ｄｔ
【００７３】図９にバッテリ１９４の温度の変化の様子
を示す。図９の曲線ｃ１で示す通り初期温度Ｔ０から温
度Ｔ１まで、時間ｄｔの間にバッテリ１９４の温度が上
昇したものとする。このとき上記バッテリ１９４の温度
勾配ｄＴ／ｄｔは図９の直線Ｌ１の傾きに相当する。
【００７４】次にＣＰＵ１９０ａは温度勾配補正量αの
読み込みを行う（ステップＳ３００）。温度勾配の補正
量はＲＯＭ１９０ｂに予め記憶されているテーブルから
読み込まれる。かかるテーブルの例を図１０に示す。補
正量のテーブルは図１０に示す通り、バッテリ１９４の
平均放電電流（単位：アンペア）と温度（単位：摂氏）
に応じて定められる。この補正量はステップＳ２５０に
おいて算出された温度勾配から、バッテリ１９４の放電
により生じる温度上昇の影響を除去するための補正量で
ある。この補正量の設定については後述する。
【００７５】本実施例では０アンペアから１００アンペ
アまでの電流値、および摂氏−３０度から６０度までの
温度に範囲にある離散的な値についてテーブルを作成し
た。ステップＳ３５０では、図１０に示したテーブルか
らステップＳ１００で検出されたバッテリ１９４の初期
温度Ｔ０と、ステップＳ１５０で検出された平均の放電
電流とに応じた値を求めるのである。平均放電電流や温
度がテーブルに示された値と一致しない場合、例えば電
流が２．５アンペアであるような場合には、図１０のテ
ーブルを内挿することにより補正量を算出している。テ
ーブルの離散値を十分細かく採れば、かかる内挿を行わ
ずに切り上げまたは切り下げ等によって処理するものと
してもよい。例えば、図１０において電流が４．５アン
ペアであるような場合に５アンペアに対応した値を読み
込むものとしても構わない。
【００７６】こうして補正量を読み込んだ後、ＣＰＵ１
９０ａは温度勾配の補正を行う（ステップＳ３５０）。
補正は、ステップＳ２５０で算出した温度勾配ｄＴ／ｄ
ｔからステップＳ３００で読み込んだ補正量を減算して
行う。次にこうして補正された温度勾配ｄＴ／ｄｔと所
定の温度勾配Ｔｈｒ１の大小を比較する（ステップＳ４
００）。この所定の温度勾配Ｔｈｒ１はバッテリ１９４
が満充電に近くなった場合に生じる温度勾配に相当す
る。充電時にはバッテリ１９４は、先に図１３で示した
温度変化を示し、満充電に近くなると温度が急上昇す
る。つまり、温度勾配が急激に増加する（図１３の直線
ｍ１の傾き参照）。上記ステップＳ４００における所定
の温度勾配Ｔｈｒ１は図１３における直線ｍ１の傾きに
相当する。この値は、バッテリ１９４の種類、充電可能
な容量、および満充電に対する余裕を見込んで実験的に
定めることができる。
【００７７】ステップＳ３５０において、温度勾配ｄＴ
／ｄｔは充電に関与して生じる値に補正されている。従
って、温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定の温度勾配Ｔｈｒ１よ
りも大きい場合には、ＣＰＵ１９０ａはバッテリ１９４
が満充電状態に近いと判断し、充電中止の処理を実行す
る（ステップＳ４５０）。本実施例のバッテリ充電制御
ルーチンにおいては、満充電であることを示すフラグを
オンにする処理が行われる。
【００７８】かかるフラグがオンになった場合には、別
のルーチンによりバッテリ１９４の充電を生じないよう
な状態でエンジン１５０等を運転する制御が実行され
る。かかる制御もバッテリ充電制御と同様、制御ユニッ
ト１９０により実行される。具体的には先に説明したト
ルク制御ルーチン（図４）において、充放電電力Ｐｂを
値０以下として運転状態の設定および運転の制御が行わ
れるのである。充放電電力を値０として運転を行えばバ
ッテリ１９４は満充電の状態が維持されることになる
し、負の値として運転を行えばバッテリ１９４の充電状
態は満充電に対し余裕を持った状態に移行することにな
る。
【００７９】ここで、図１０に示したテーブルの設定に
ついて説明する。このテーブルはバッテリ１９４の種類
および充電可能な容量に応じて変化するため、それぞれ
実験的に設定する。先に説明した通り、図１０のテーブ
ルはバッテリ１９４の放電により生じる温度勾配を、平
均の放電電流およびバッテリ１９４の初期温度に応じて
記憶したものである。現実の運転においては、バッテリ
１９４の放電は時事刻々と変化する状況で行われるが、
図１０のテーブルを求める場合には一定の電流値で放電
を行い放電前後の温度に基づいて温度勾配を算出する。
温度勾配の算出は図９を用いて説明した通りである。
【００８０】このような計測をバッテリ１９４の放電電
流および初期温度を種々の値に変化させて行うことによ
り図１０のテーブルを得ることができる。なお、温度勾
配を算出する時間間隔は図６で説明したバッテリ充電制
御ルーチンにおいて用いられる時間間隔ｄｔと一致させ
ておく必要がある。なお、本実施例では温度勾配に最も
影響を与える放電電流と初期温度をパラメータとしてテ
ーブルを作成しているが、更に多くのパラメータを用い
るものとしてもよいし、テーブルから得られる補正量に
ある程度の誤差を許容する場合にはいずれか一方のパラ
メータにのみ基づくものとしてもよい。
【００８１】図１０のテーブルは放電時の熱によってバ
ッテリ１９４の温度勾配が所定の温度勾配Ｔｈｒ１を超
えることがないようにする補正量である。従って、図１
０の補正量はかかる条件を満足する種々の値に設定する
ことができる。例えば、現実に放電により生じうる温度
上昇よりも大きい値をテーブルとして記憶しておくこと
も可能である。つまり、放電時の熱によって生じる温度
勾配に所定の正の比例係数を乗じた値とすることもでき
る。また、一定値であってもよく、例えば放熱時に生じ
る温度勾配の最大値以上の一定値とすることもできる。
【００８２】以上で説明したバッテリ充電制御を実行す
る充電制御装置によれば、バッテリ１９４に生じる温度
変化について、検出された温度勾配を補正することによ
って、充電に関与して生じる温度勾配を算出することが
できる。この結果、バッテリ１９４の充放電が繰り返し
実行されるハイブリッド車両において、残容量検出器１
９９が故障したり、電流積分による充電状態の検出に極
端な誤差が生じたりした場合であっても、バッテリ１９
４の過充電を防止することができる。またバッテリ１９
４が満充電に近いことを検出した場合、エンジン１５０
の運転ポイントを変更すれば、バッテリ１９４への充電
は行わずに要求された動力を出力することができるた
め、ハイブリッド車両の走行には支障が生じない。
【００８３】（４）第２実施例のバッテリ充電制御 次に第２実施例としての充電制御装置および動力出力装
置を搭載したハイブリッド車両について説明する。第２
実施例のハイブリッド車両はハードウェア構成としては
第１実施例（図１〜図３）と同様である。当然、一般的
な動作原理およびトルク制御（図４）についても同様で
ある。第２実施例では、バッテリ充電制御ルーチンの処
理が第１実施例と相違する。
【００８４】図１１は第２実施例によるバッテリ充電制
御ルーチンの流れを示すフローチャートである。このル
ーチンはＣＰＵ１９０ａにより周期的に実行される。バ
ッテリ充電制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ１９０
ａはバッテリ１９４の初期温度Ｔ０を検出する（ステッ
プＳ５００）。温度の検出は図１に示したバッテリ温度
センサ１９６により行われる。
【００８５】次にＣＰＵ１９０ａは充放電判定処理を実
行する（ステップＳ５５０）。この処理内容について図
１２に示す。充放電判定処理が実行されると、ＣＰＵ１
９０ａは初期化として、放電状態であることを示すフラ
グＦｄｃに値０を代入し、該フラグをオフ状態とする。
また、同じく初期化として経過時間を示す変数ｔに値０
を代入する。
【００８６】次に電流ｉ０を検出する（ステップＳ５５
４）。電流Ｉ０はモータＭＧ１について設けられた電流
センサ１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ（図２）およびモ
ータＭＧ２について同様に設けられた電流センサから検
出される電流値を総合することにより算出される。ＣＰ
Ｕ１９０ａは、こうして検出された電流値ｉ０の正負を
判断する（ステップＳ５５６）。電流ｉ０が正である場
合には、バッテリ１９４からの放電が行われてことを意
味するため、ＣＰＵ１９０ａはフラグＦｄｃに値１を代
入して該フラグをオンにする（ステップＳ５５８）。電
流ｉ０が負である場合にはかかる処理は実行しない。
【００８７】ＣＰＵ１９０ａは経過時間が所定の時間ｄ
ｔを超えるまで、サンプリングタイムｄｔｉごとにこの
処理を実行する（ステップＳ５６０〜Ｓ５６４）。以上
の処理により所定の時間ｄｔ内に一度でも放電が行われ
た場合にはフラグＦｄｃがオンになる。
【００８８】こうして充放電判定を行った後（図１１の
ステップＳ５５０）、ＣＰＵ１９０ａは再度、バッテリ
１９４の温度Ｔ１を検出し（ステップＳ６００）、温度
勾配ｄＴ／ｄｔを算出する（ステップＳ６５０）。温度
勾配の算出については先に第１実施例で説明した通りで
ある（図９参照）。
【００８９】次にＣＰＵ１９０ａはフラグＦｄｃがオフ
であるか否かを判断する（Ｓ７００）。フラグＦｄｃが
オフ、即ち値０である場合にはバッテリ１９４が充電中
であることを意味している。かかる場合には、温度勾配
ｄＴ／ｄｔと所定の温度勾配Ｔｈｒ１の大小を比較し
（ステップＳ７５０）、温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定の温
度勾配Ｔｈｒ１よりも大きい場合には充電中止処理を実
行する（ステップＳ８００）。所定の温度勾配Ｔｈｒ１
の設定および充電中止処理の内容については第１実施例
と同様である。温度勾配ｄＴ／ｄｔが所定の温度勾配Ｔ
ｈｒ１に満たない場合には過充電のおそれはないと判断
されるため充電を継続する。
【００９０】ステップＳ７００において、フラグＦｄｃ
がオンである場合は、バッテリ１９４から放電が行われ
ていることを意味している。かかる場合には過充電のお
それはないため、温度勾配の判定は行わず（ステップＳ
７５０）、充電中止処理（ステップＳ８００）も行わな
い。本実施例では、図１２で説明した通り、充放電判定
処理では所定の時間ｄｔの間に一度でも放電が行われて
いればフラグＦｄｃをオンにしている。厳密にはその後
に充電が行われ、過充電が生じる場合も考えられるが、
本実施例では所定の時間ｄｔを十分短く採ることによっ
てかかる不都合を回避している。
【００９１】以上で説明した第２実施例のバッテリ充電
制御を行うハイブリッド車両によれば、バッテリ１９４
が充電中である場合にのみ温度勾配による満充電の判定
を実行するため、かかる判定について放電時に生じる熱
の影響を受けることがない。この結果、バッテリ１９４
の充放電を適切に実行しつつ、過充電を防止することが
できる。また、第１実施例のようにテーブル（図１０）
を準備する必要もないため、簡易な構成によりかかる制
御を実現することができる。
【００９２】以上で説明した２つの実施例においては、
プラネタリギヤ１２０を用いたハイブリッド車両を例に
とって説明したが、本発明はかかる構成に限定されるも
のではなく、いわゆるシリーズハイブリッド等、他の構
成のハイブリッド車両にも適用可能である。また、必ず
しもハイブリッド車両に限らず、エンジンからの動力の
みを駆動源とする通常の車両に搭載されるバッテリの充
電制御に適用することも可能である。当然、車両用の動
力出力装置のみならずバッテリが使用される種々の装置
に適用可能である。
【００９３】また、本実施例ではニッケル水素バッテリ
を例にとって説明したが、鉛バッテリやニッケルカドミ
ウムバッテリ、リチウムバッテリ等の種々のバッテリに
適用可能であることはいうまでもない。
【００９４】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての動力出力装置を搭載し
た車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】本実施例におけるモータの制御回路の概略構成
を示す構成図である。
【図３】本実施例における駆動回路の回路図である。
【図４】本実施例におけるトルク制御ルーチンの流れを
示すフローチャートである。
【図５】エンジン１５０の運転ポイントの設定について
示す説明図である。
【図６】第１実施例におけるバッテリ充電制御ルーチン
の流れを示すフローチャートである。
【図７】第１実施例における平均放電電流検出処理の流
れを示すフローチャートである。
【図８】平均放電電流の算出方法を示す説明図である。
【図９】温度勾配について示す説明図である。
【図１０】温度勾配の補正量を求めるテーブルを示す説
明図である。
【図１１】第２実施例におけるバッテリ充電制御ルーチ
ンの流れを示すフローチャートである。
【図１２】第２実施例における充放電判定処理の流れを
示すフローチャートである。
【図１３】充電中に放電を伴わない場合の電流、電圧、
温度の変化を示すグラフである。
【図１４】充電中に放電を伴う場合の電流、電圧、温度
の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗ…電流センサ １０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗ…フィルタ １０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗ…ＡＤコンバータ（ＡＤ
Ｃ） １１１…動力伝達ギヤ １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １１９…ケース １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５…サンギヤ軸 １２６…リングギヤ軸 １２７…プラネタリキャリア軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３０…ダンパ １３２…ロータ １３３…ステータ １４２…ロータ １４３…ステータ １５０…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５２…燃焼室 １５４…ピストン １５６…クランクシャフト １５８…イグナイタ １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８２…シフトレバー １８４…シフトポジションセンサ １９０…制御ユニット １９０ａ…ＣＰＵ １９０ｂ…ＲＯＭ １９０ｃ…ＲＡＭ １９０ｄ…クロック １９０ｅ…入力ポート １９０ｆ…出力ポート １９１…第１の駆動回路 １９１ａ…トランジスタインバータ １９１ｂ…ソース側プリドライブ回路 １９１ｃ…シンク側プリドライブ回路 １９１ｄ…インタフェース部 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９６…バッテリ温度センサ １９９…残容量センサ ２００…吸気口 ２０２…排気口 ＭＧ１、ＭＧ２…モータ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 満充電に満たない充電状態で繰り返し充
    放電を行うことがある二次電池に対する充電を制御し
    て、該二次電池の過充電を防止する充電制御装置であっ
    て、 前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇であ
    る温度勾配のうち充電に関与して生じる充電時温度勾配
    を検出する温度勾配検出手段と、 該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定め
    られた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池
    が満充電であると判断する満充電判断手段と、 前記二次電池の充電状態が満充電である場合には、該二
    次電池への充電を中止する充電中止手段とを備える充電
    制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の充電制御装置であって、 前記温度勾配検出手段は、 充放電のいずれに関与する温度上昇であるかに関わら
    ず、前記二次電池の温度勾配を検出する検出手段と、 前記二次電池について、放電によって生じる温度勾配に
    基づいて温度勾配の補正量を算出する補正量算出手段
    と、 前記検出手段により検出された温度勾配から、前記補正
    量を引いて前記充電時温度勾配を算出する手段とを備え
    る充電制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の充電制御装置であって、 前記補正量算出手段は、 前記二次電池の放電電流および温度と前記補正量との関
    係を記憶する記憶手段と、 前記二次電池の放電電流を検出する放電電流検出手段
    と、 前記二次電池の温度を検出する温度検出手段とを備え、 該検出された放電電流および温度に基づいて、前記記憶
    手段に記憶された関係を参照して前記補正量を求める手
    段である充電制御装置。
  4. 【請求項４】 満充電に満たない充電状態で繰り返し充
    放電を行う二次電池に対する充電を制御して、該二次電
    池の過充電を防止する充電制御装置であって、 前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断す
    る充放電判断手段と、 前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池につい
    て単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出する
    検出手段と、 該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定め
    られた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池
    が満充電であると判断する満充電判断手段と、 前記二次電池の充電状態が満充電である場合には、該二
    次電池への充電を中止する充電中止手段とを備える充電
    制御装置。
  5. 【請求項５】 少なくとも原動機と、電動機と、二次電
    池とを備えたハイブリッド式の動力出力装置であって、 前記原動機および電動機の運転状態を制御して、前記電
    動機により得られる電力の少なくとも一部を前記二次電
    池に充電可能な状態で運転する充電時運転制御手段と、 前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇であ
    る温度勾配のうち充電に関与して生じる温度勾配を検出
    する温度勾配検出手段と、 該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定め
    られた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電
    池が満充電であると判断する判断手段と、 前記二次電池が満充電であると判断された場合には、該
    二次電池の充電を伴わない運転状態で前記原動機、発電
    機および電動機の運転を行う充電中止制御手段とを備え
    る動力出力装置。
  6. 【請求項６】 少なくとも原動機と、電動機と、二次電
    池とを備えたハイブリッド式の動力出力装置であって、 前記原動機および電動機の運転状態を制御して、前記電
    動機により得られる電力の少なくとも一部を前記二次電
    池に充電可能な状態で運転する充電時運転制御手段と、 前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断す
    る充放電判断手段と、 前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池につい
    て単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出する
    温度勾配検出手段と、 該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定め
    られた所定の温度勾配よりも大きい場合には該二次電池
    が満充電であると判断する判断手段と、 前記二次電池が満充電であると判断された場合には、該
    二次電池の充電を伴わない運転状態で前記原動機、発電
    機および電動機の運転を行う充電中止制御手段とを備え
    る動力出力装置。
  7. 【請求項７】 満充電に満たない充電状態で繰り返し充
    放電を行う二次電池の過充電を防止するように充電を制
    御する充電制御方法であって、 前記二次電池について、単位時間当たりの温度上昇であ
    る温度勾配のうち充電に関与して生じる温度勾配を検出
    し、 該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定め
    られた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電
    池への充電を中止する充電制御方法。
  8. 【請求項８】 満充電に満たない充電状態で繰り返し充
    放電を行う二次電池の過充電を防止するように充電を制
    御する充電制御方法であって、 前記二次電池が充電中であるか放電中であるかを判断
    し、 前記二次電池が充電中である場合に、該二次電池につい
    て単位時間当たりの温度上昇である温度勾配を検出し、 該温度勾配が前記二次電池の充電状態に応じて予め定め
    られた所定の温度勾配よりも大きい場合には、該二次電
    池への充電を中止する充電制御方法。
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