JP5835922B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関するものである。

従来、複数の動力源を有するハイブリッド車両として、シリーズハイブリッド方式が知られている。シリーズハイブリッド方式は、エンジンで発電機を駆動し、その発電電力を走行モータの駆動源として活用して走行する方式である。すなわち、この方式では、車輪を回すのは走行モータだけであり、エンジンは発電機を駆動するためにだけ使用される。

このようなシリーズハイブリッド方式の車両においては、エンジンにより発電機が駆動されることにより発生した交流の発電電力は、コンバータにより直流電力に変換され、この直流電力がインバータにより再び交流電力に変換されて走行モータに供給される。上記コンバータとインバータとは高圧直流電力線により接続されており、この高圧直流電力線には高圧バッテリ（例えば、端子電圧３００Ｖ以上６００Ｖ以下）や複数の負荷（車載機器）などが接続されている。

走行モータの力行時には、例えば、発電電力および高圧バッテリからの直流電力がインバータにより交流電力に変換されて走行モータに供給され、走行モータの回生時には交流電力である回生電力がインバータにより直流電力に変換されて高圧バッテリに充電される構成とされている。

このようなハイブリッド車両においては、バッテリの温度低下に伴い、充電および放電による入出力可能電力が低下するため、バッテリが低温になる温度環境下では、車両の走行性能が低下するおそれがある。
更に、バッテリの温度が低下すると、バッテリの内部抵抗が大きくなるため、充電時、放電時の電圧変動が大きくなる。このため、例えば、高圧直流電力線に高圧バッテリが直接的に接続されている構成の場合、高圧直流電力線に接続されているコンバータやインバータの規定範囲を超える電圧が高圧直流電力線に生じるおそれがあった。

このような問題を解決する方法として、例えば、ヒータ装置を搭載し、バッテリの温度が低下した場合に、速やかに上昇させる技術が提案されている。しかしながら、この方法では、新たに部品を追加する必要があり、コストアップを招くとともに、構造が複雑化してしまう。

また、他の手法として、特許文献１には、バッテリの充放電によって内部抵抗で発生する熱を利用して、バッテリ温度を上昇させる方法が提案されている。具体的には、バッテリ温度の低下時において、ＳＯＣが５０％未満のときは３０〜４０％の領域内でバッテリの充放電を繰り返し、ＳＯＣが５０％以上のときは５０〜６０％の領域内でバッテリの充放電を繰り返し、充放電を短い周期で繰り返すことにより、バッテリの昇温を図っている。また、特許文献１には、車両の停止中においては発電機を駆動して、バッテリの充放電を繰り返し行うことが開示されている。

また、特許文献２においては、バッテリの充放電を繰り返してバッテリの昇温を図る際に、発熱量が最大となるバッテリの充電率に着目し、発熱量が最大となる充電率になるように充放電を制御することが開示されている。

特開２００３−２７２７１２号公報 特開２００３−１０２１３３号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示の技術では、車両の停車時においては消費電力が小さいために、高圧バッテリの放電電流を十分に流すことができず、高圧バッテリの温度を速やかに上昇させることができないという問題があった。
すなわち、特許文献１に開示の技術では、車両の停止時において発電機を駆動させることが開示されているが、発電機の発電電力により高圧バッテリの充電はできるものの、放電に関しては発電機を停止させることしかできず、積極的に高圧バッテリから放電電流を流すことができない。このため、高圧バッテリの放電に時間がかかり、高圧バッテリの温度を上昇させるのに時間がかかってしまう。このことは、特許文献２についても同様である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、新たに部品を追加することなく、車両の停止中であっても速やかにバッテリの温度を上昇させることのできるハイブリッド車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、エンジンと、走行モータと、前記エンジンに接続される発電機と、前記発電機の発電電力を直流電力に変換して出力する第１電力変換手段と、前記第１電力変換手段と高圧直流電力線により接続され、前記高圧直流電力線により伝送される直流電力を交流電力に変換して前記走行モータに出力するとともに、前記走行モータの回生電力を直流電力に変換して前記高圧直流電力線に出力する第２電力変換手段と、前記高圧直流電力線に直接的に接続される主バッテリと、前記高圧直流電力線に接続される副バッテリと、前記高圧直流電力線と前記副バッテリとの間に設けられ、前記副バッテリの電圧を昇圧して前記高圧直流電力線に出力するとともに、前記高圧直流電力線の電圧を降圧して前記副バッテリに供給する第３電力変換手段と、前記主バッテリの温度が予め設定されている所定の温度以下となった場合に、前記第３電力変換手段を制御して前記主バッテリの充放電を繰り返し行わせる制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記主バッテリの内部抵抗が所定値以上となる充電率範囲を予め保有しており、前記主バッテリの温度が前記所定の温度以下となった場合に、前記主バッテリの充電率を前記充電率範囲内となるまで変化させ、前記充電率範囲における前記主バッテリの充放電を繰り返し行うハイブリッド車両を提供する。

このようなハイブリッド車両によれば、主バッテリの温度が低下して、所定の温度以下となった場合に、第３電力変換手段を動作させて主バッテリと副バッテリとの間で充放電を繰り返し行わせるので、主バッテリの内部抵抗による熱で主バッテリの温度を上昇させることができる。主バッテリと副バッテリとの間での充放電は、車両の停止中においても車両の走行時と同様に実施することができる。したがって、車両の停止中であっても速やかに主バッテリの温度を上昇させることが可能となる。
更に、主バッテリの充放電制御を主バッテリの内部抵抗が大きくなる充電率範囲で行うことにより、主バッテリの温度を更に効率的に上昇させることができる。

上記ハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記主バッテリに流れる電流が前記主バッテリの許容電圧から決定される最大許容電流となるように、前記第３電力変換手段を制御することとしてもよい。

このように、主バッテリの充放電電流が主バッテリの許容電圧から決定される最大許容電流となるように第３電力変換手段が制御されるので、主バッテリの充放電電流を可能な限り大きな値とすることができる。これにより、主バッテリの温度を効率的に上昇させることが可能となる。

上記ハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記主バッテリに流れる電流が前記主バッテリの許容電圧から決定される最大許容電流となるように、前記第３電力変換手段および前記第１電力変換手段を制御することとしてもよい。

このように、主バッテリの充放電電流が主バッテリの許容電圧から決定される最大許容電流となるように第３電力変換手段および第１電力変換手段が制御されるので、主バッテリの充放電電流を可能な限り大きな値とすることができる。これにより、主バッテリの温度を効率的に上昇させることが可能となる。
更に、第３電力変換手段だけではなく、第１電力変換手段の制御によっても主バッテリの充放電を行うので、主バッテリの充放電電流をほぼ確実に最大許容電流とすることが可能となり、主バッテリの温度を効率的に上昇させることができる。
例えば、上記ハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記走行モータの力行時における主バッテリの充電時には、前記第１電力変換手段から出力される電流を優先的に前記主バッテリに充電させ、不足する電流を前記副バッテリから補うこととしてもよい。
また、上記ハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記主バッテリの放電時および前記車両の停止時において、前記第１電力変換手段の動作を停止させ、第１電力変換手段から出力される電流をゼロとすることとしてもよい。

本発明によれば、新たに部品を追加することなく、車両の停止中であっても速やかにバッテリの温度を上昇させることができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示した図である。 本発明の第１実施形態に係る主バッテリのバッテリ昇温モードの処理手順について示したフローチャートである。 最大許容電流について説明するための図である。 走行モータ力行時の主バッテリの充電時における各部の電流の関係を示した図である。 走行モータ力行時の主バッテリの放電時における各部の電流の関係を示した図である。 走行モータ回生時の主バッテリの充電時における各部の電流の関係を示した図である。 走行モータ回生時の主バッテリの放電時における各部の電流の関係を示した図である。 走行モータ力行時の主バッテリの充電時におけるインバータ電流と副バッテリの電流との関係を示した図である。 走行モータ力行時の主バッテリの放電時におけるインバータ電流と副バッテリの電流との関係を示した図である。 走行モータ回生時の主バッテリの充電時におけるインバータ電流と副バッテリの電流との関係を示した図である。 走行モータ回生時の主バッテリの放電時におけるインバータ電流と副バッテリの電流との関係を示した図である。 本発明の第３実施形態に係る主バッテリの充放電制御範囲について説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る主バッテリの充放電制御範囲について説明するための図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１の概略構成を示した図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、走行モータ３とを有している。エンジン２には発電機４が接続されており、エンジン２が駆動することにより発電機４が発電する。発電機４の発電電力はコンバータ（第１電力変換手段）５により直流電力に変換されて高圧直流電力線Ｌ１に出力される。

高圧直流電力線Ｌ１には、走行モータ３を制御するインバータ（第２電力変換手段）６が接続されている。換言すると、コンバータ５とインバータ６とは高圧直流電力線Ｌ１により接続されている。
インバータ６は、高圧直流電力線Ｌ１により伝送される直流電力を交流電力に変換して走行モータ３に出力するとともに、走行モータ３の回生電力を直流電力に変換して高圧直流電力線Ｌ１に出力する。走行モータ３は車輪に接続されている。
高圧直流電力線Ｌ１には主バッテリ７が直接的に、すなわち、主バッテリ７の充放電電流などを制御するための電力変換装置などを介さずに、接続されている。
また、高圧直流電力線Ｌ１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ（第３電力変換手段）９を介して、副バッテリ１０が接続されている。

このような構成において、エンジン２、コンバータ５、インバータ６、主バッテリ７、およびＤＣ−ＤＣコンバータ９は、車両制御装置１１と通信可能に構成されている。また、高圧直流電力線Ｌ１には電圧を検出するための電圧検出回路１２が設けられており、この電圧検出回路１２により所定の時間間隔で検出される直流電圧が車両制御装置１１に出力されるようになっている。また、車両制御装置１１は、車両のアクセルペダル（図示略）やブレーキペダル（図示略）と通信可能な構成とされており、運転手によってアクセルペダルやブレーキペダルが操作された場合に、その操作量が検出されて車両制御装置１１に通知されるようになっている。

このようなハイブリッド車両１において、主バッテリ７が所定の温度以下となった場合には、車両制御装置１１はバッテリ昇温モードを起動し、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御して、主バッテリ７と副バッテリ１０との間の充放電を積極的に行わせる。これにより、主バッテリ７の内部抵抗で発生する熱によって主バッテリ７の温度を上昇させることができる。

以下、車両制御装置１１において実行されるバッテリ昇温モードの処理手順について図２を参照して説明する。

まず、主バッテリ７の充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を検出し（ステップＳＡ１）、充電率の制御範囲を決定する（ステップＳＡ２）。充電率の制御範囲は、ステップＳＡ１で検出された充電率ＳＯＣを中心とする所定範囲に設定される。具体的には、検出された充電率ＳＯＣをＳＯＣ＿Ｍとしたとき、制御範囲の上限値をＳＯＣ＿Ｈ＝ＳＯＣ＿Ｍ×１．１に設定し、制御範囲の下限値をＳＯＣ＿Ｌ＝ＳＯＣ＿Ｍ×０．９に設定する。

制御範囲が設定されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を動作させて、副バッテリ１０から主バッテリ７へ充電を行う（ステップＳＡ３）。このとき、主バッテリ７に流れる充電電流が、主バッテリ７の許容電圧から決定される最大許容電流となるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９が制御される。この最大許容電流は、例えば、主バッテリ７の状態から主バッテリ７に流すことの可能な最大電流（所定のマージンを持たせてもよい）であり、充電電流をこのような値とすることで、内部抵抗による発熱を可能な限り大きくすることができ、温度上昇の効率を上げることが可能となる。なお、最大許容電流については後述する。

主バッテリ７への充電が行われることにより、充電率ＳＯＣがステップＳＡ２で定められた制御範囲の上限値ＳＣＯ＿Ｈ以上となると（ステップＳＡ４において「ＹＥＳ」）、バッテリ温度を検出し、バッテリ温度が目標温度以上であるかを判定する（ステップＳＡ５）。この結果、バッテリ温度が目標温度未満であれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御して、今度は、主バッテリ７から副バッテリ１０へ放電を行う（ステップＳＡ６）。このとき、主バッテリ７に流れる放電電流が、主バッテリ７の許容電圧から決定される最大許容電流となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ９が制御される。

そして、主バッテリ７の充電率ＳＯＣがステップＳＡ２で定めた制御範囲の下限値ＳＣＯ＿Ｌ以下となると（ステップＳＡ７において「ＹＥＳ」）、バッテリ温度を検出し、バッテリ温度が目標温度以上であるかを判定する（ステップＳＡ８）。この結果、バッテリ温度が目標温度未満であれば、ステップＳＡ３に戻り、主バッテリの充電が開始される。そして、バッテリ温度が目標温度以上になるまで、主バッテリの充放電が繰り返し行われ、バッテリ温度が目標温度以上となると（ステップＳＡ５またはステップＳＡ８において「ＹＥＳ」）、バッテリ昇温モードを終了させる。

次に、上述した最大許容電流について説明する。
まず、図３に主バッテリ７の等価回路を示す。図３に示すように、主バッテリの端子電圧Ｖｂａｔとすると、以下の（１）式に示すように、端子電圧Ｖｂａｔは主バッテリ７の最小許容電圧Ｖｂａｔ＿ｍｉｎ以上最大許容電圧Ｖｂａｔ＿ｍａｘ以下の範囲で制御する必要がある。

Ｖｂａｔ＿ｍｉｎ≦Ｖｂａｔ≦Ｖｂａｔ＿ｍａｘ （１）

充電時におけるＶｂａｔは、図３の等価回路から以下の（２）式で表わされる。

Ｖｂａｔ＝ｒ＊Ｉ＿ｃｈｇ＋ＯＣＶ （２）

（２）式において、ｒは主バッテリ７の内部抵抗、Ｉ＿ｃｈｇは主バッテリ７の充電電流、ＯＣＶは開放電圧である。
（１）式および（２）式から（３）式となり、充電時における主バッテリ７の充電電流は、以下の（４）式を満たす必要がある。

Ｖｂａｔ＝ｒ＊Ｉ＿ｃｈｇ＋ＯＣＶ≦Ｖｂａｔ＿ｍａｘ （３）
Ｉ＿ｃｈｇ≦（Ｖｂａｔ＿ｍａｘ−ＯＣＶ）／ｒ （４）

したがって、上述した主バッテリ７の充電時においては、車両制御装置１１は、充電電流Ｉ＿ｃｈｇが以下の（５）式で示す最大許容電流Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘとなるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御する。

Ｉ＿ｃｈｇ＝Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘ＝（Ｖｂａｔ＿ｍａｘ−ＯＣＶ）／ｒ （５）

ここで、内部抵抗ｒおよび開放電圧ＯＣＶは、主バッテリ７の充電率と温度に応じて変化する。したがって、車両制御装置１１は、内部抵抗ｒ、充電率ＳＯＣ、および温度が対応付けられた内部抵抗テーブルと開放電圧ＯＣＶ、充電率ＳＯＣ、および温度が対応付けられた開放電圧テーブルを予め保有しており、これらのテーブルからそのときの主バッテリの状態に応じた内部抵抗ｒおよび開放電圧ＯＣＶを取得し、取得したこれら値から上記（５）式の最大許容電流Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘを算出する。なお、内部抵抗ｒは、主バッテリ７の劣化状態によっても変化するため、主バッテリ７の劣化状態を考慮して最大許容電流Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘを決定することとしてもよい。

同様に、放電時における最大許容電流Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘは、以下の（６）式となり、車両制御装置１１は、放電電流Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇが以下の（６）式で示す最大許容電流Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘとなるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御する。なお、（６）式において、主バッテリ７の充電方向を正としている。

Ｉ＿ｃｈｇ＝Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘ＝（−Ｖｂａｔ＿ｍｉｎ＋ＯＣＶ）／ｒ
（６）

放電時における最大許容電流についても、上述した充電時における最大許容電流と同様に、内部抵抗ｒおよび開放電圧ＯＣＶは、内部抵抗テーブルおよび開放電圧テーブルからそのときの主バッテリ７の状態に応じた値を取得することで算出される。

次に、上記ステップＳＡ３およびステップＳＡ６において行われるＤＣ−ＤＣコンバータ９の具体的な制御について説明する。
例えば、ハイブリッド車両１の停止中であれば、コンバータ５およびインバータ６から高圧直流電力線Ｌ１に出力される電流はゼロであるため、主バッテリ７の充放電電流とＤＣ−ＤＣコンバータ９に入出力される電流は略同値となる。このため、車両制御装置１１は、主バッテリ７の充電電流および放電電流を上記最大許容電流に制御することは比較的簡単である。
しかしながら、走行中においては、走行状態に応じたコンバータ電流やインバータ電流がコンバータ５およびインバータ６から高圧直流電力線Ｌ１に流れることとなり、車両停止中に比べて電流制御が難しくなる。以下、このようなハイブリッド車両１の走行中におけるＤＣ−ＤＣコンバータ９の制御について図を参照して説明する。

まず、ハイブリッド車両１の力行時における主バッテリ７の充電時には、高圧直流電力線Ｌ１に流れる電流は図４に示すようになる。この場合、車両制御装置１１は、コンバータ５およびインバータ６からこれらの入出力電流の情報を取得し、副バッテリ１０の放電電流Ｉ＿ｄｃｄｃが以下の（７）式を満たすように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御する。

Ｉ＿ｄｃｄｃ＝Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘ−I＿ｃｏｎｖ＋Ｉ＿ｉｎｖ （７）

ここで、Ｉ＿ｃｏｎｖはコンバータから高圧直流電力線Ｌ１に出力されるコンバータ電流、Ｉ＿ｉｎｖは高圧直流電力線Ｌ１からインバータ６へ出力されるインバータ電流である。また、Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘは、上述した（５）式で与えられる。

また、ハイブリッド車両１の力行時における主バッテリ７の放電時には、高圧直流電力線Ｌ１に流れる電流は図５に示すようになる。この場合、車両制御装置１１は、コンバータ５およびインバータ６からこれらの入出力電流の情報を取得し、副バッテリ１０の充電電流Ｉ＿ｄｃｄｃが以下の（８）式を満たすように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御する。

Ｉ＿ｄｃｄｃ＝Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘ＋I＿ｃｏｎｖ−Ｉ＿ｉｎｖ （８）

ここで、Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘは、上述した（６）式で与えられる。

次に、ハイブリッド車両１の回生時における主バッテリ７の充電時には、高圧直流電力線Ｌ１に流れる電流は図６に示すようになる。この場合、車両制御装置１１は、コンバータ５およびインバータ６からこれらの入出力電流の情報を取得し、副バッテリ１０の放電電流Ｉ＿ｄｃｄｃが以下の（９）式を満たすように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御する。

Ｉ＿ｄｃｄｃ＝Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘ−I＿ｃｏｎｖ−Ｉ＿ｉｎｖ （９）

また、ハイブリッド車両１の回生時における主バッテリ７の放電時には、高圧直流電力線Ｌ１に流れる電流は図７に示すようになる。この場合、車両制御装置１１は、コンバータ５およびインバータ６からこれらの入出力電流の情報を取得し、副バッテリ１０の放電電流Ｉ＿ｄｃｄｃが以下の（１０）式を満たすように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御する。

Ｉ＿ｄｃｄｃ＝Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘ＋I＿ｃｏｎｖ＋Ｉ＿ｉｎｖ （１０）

なお、副バッテリ１０の充電状態などによっては、主バッテリ７における充放電電流を（５）式および（６）式で与えられる最大許容電流とすることが不可能な場合がある。その場合には、そのときの副バッテリなどの状態を考慮して、その時点で流すことの可能な最大の電流を主バッテリ７において流せるようにＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御する。

以上、説明してきたように、本実施形態に係るハイブリッド車両１によれば、主バッテリ７の温度が低下して、所定の温度以下となった場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を動作させて主バッテリ７と副バッテリ１０との間で充放電を繰り返し行わせるので、主バッテリ７の内部抵抗による熱で主バッテリの温度を上昇させることができる。また、このような主バッテリ７と副バッテリ１０との間での充放電は、車両の停止中においても車両の走行時と同様に実施することができる。したがって、車両の停止中であっても速やかに主バッテリ７の温度を上昇させることが可能となる。また、車両の走行中において、コンバータやインバータから電流が入出力される場合であっても、上記（７）式から（１０）式に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ９を制御して主バッテリ７の充放電を行うことで、主バッテリ７に流れる充放電電流が最大許容電流となるように制御でき、主バッテリ７の温度を効率的に上昇させることが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両について図面を参照して説明する。上述した第１実施形態では、主バッテリ７の温度を上昇させるバッテリ昇温モードにおいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ９のみを制御して、主バッテリ７の充放電を行わせていたが、本実施形態においては、コンバータ５から出力されるコンバータ電流も主バッテリ７の充放電に応じて制御することとし、コンバータ５とＤＣ−ＤＣコンバータ９との双方を用いて主バッテリ７の充放電を制御する。

以下、第１実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
まず、ハイブリッド車両１の力行時における主バッテリ７の充電については、図４に示すような電流の関係において、コンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖを優先的に主バッテリ７に充電させ、不足する電流を副バッテリ１０から補うこととする。また、コンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖが大きく、以下の（１１）式を満たす場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ９は副バッテリ１０を充電させる方向に制御され、コンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖの余剰分が副バッテリ１０に充電されることとなる。このときのコンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖと副バッテリの充放電電流Ｉ＿ｄｃｄｃとの関係は図８に示す通りである。

I＿ｃｏｎｖ≧Ｉ＿ｃｈｇ＿ｍａｘ＋Ｉ＿ｉｎｖ （１１）

ハイブリッド車両１の力行時における主バッテリ７の放電については、図５に示すような電流の関係において、基本的にはコンバータ５を停止させ、コンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖをゼロとする。この場合、主バッテリ７の放電電流Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘからインバータ電流Ｉ＿ｉｎｖを差し引いた余剰分が副バッテリ１０に充電されることとなる。また、走行負荷が大きいために、主バッテリ７の放電電流Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘのほとんどがインバータ電流Ｉ＿ｉｎｖとして消費されてしまう場合であって、副バッテリ１０の充電率が低い場合には、コンバータ５を作動させて、コンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖにより副バッテリ１０の充電を行う。このときのコンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖと副バッテリの充放電電流Ｉ＿ｄｃｄｃとの関係は図９に示す通りとなる。

次に、ハイブリッド車両１の回生時における主バッテリ７の充電については、図６に示すような電流の関係において、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖを全て主バッテリ７に充電することとし、インバータ電流Ｉ＿ｉｎｖが最大許容電流Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘに不足していた場合に、コンバータ５を作動させて不足分を補う。また、コンバータ電流によっても不足していた場合には、更に、副バッテリ１０からの放電により主バッテリ７の充電電流が補われる。また、コンバータ電流が過剰に出力された場合には、その過剰分が副バッテリ１０に充電される。このときのコンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖと副バッテリの充放電電流Ｉ＿ｄｃｄｃとの関係は図１０に示す通りとなる。

ハイブリッド車両１の回生時における主バッテリ７の放電については、図７に示すような電流の関係において、基本的にコンバータ５を停止させ、コンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖをゼロとする。この場合、主バッテリ７の放電電流Ｉ＿ｄｉｓｃｈｇ＿ｍａｘとインバータ電流Ｉ＿ｉｎｖとを加算した電流が副バッテリ１０に充電されることとなる。この場合、副バッテリ１０の充電可能な範囲を超えることが考えられるが、余剰分は副バッテリ１０に接続されている負荷により消費させる。このときのコンバータ電流Ｉ＿ｃｏｎｖと副バッテリ１０の充放電電流Ｉ＿ｄｃｄｃとの関係は図１１に示す通りとなる。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ９だけではなく、コンバータ５の制御も含めて、主バッテリ７の充放電を行う。上述した第１実施形態に係るハイブリッド車両１では、副バッテリ１０の充電状態によっては、主バッテリ７に最大許容電流を流すことができない事象が生じる可能性があるが、本実施形態に係るハイブリッド車両では、コンバータ５とＤＣ−ＤＣコンバータ９とを用いて主バッテリ７の充放電を制御することから、主バッテリ７の充放電電流をほぼ確実に最大許容電流とすることができる。これにより、主バッテリの温度を効率的に上昇させることができ、第１実施形態の場合と比較して、温度上昇に要する時間を短縮することができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両について図面を参照して説明する。上述した第１または第２実施形態では、主バッテリ７のバッテリ昇温モードの起動時における主バッテリ７の充電率ＳＯＣに基づいて充放電を行わせる制御範囲を決定していた（図２のステップＳＡ２参照）。これに対し、本実施形態に係るハイブリッド車両では、バッテリの内部抵抗が大きくなる充電率ＳＯＣの範囲において、充放電の繰り返しを実施する。

すなわち、主バッテリ７の内部抵抗は、図１２および図１３に示すように、充電率ＳＯＣが５０％付近の領域で内部抵抗が最も低く、そこから充電率が増加および低下するにつれてゆるやかな放物線を描くように上昇する。主バッテリ７の温度を効率的に上げるためには、内部抵抗が大きい領域で充放電を繰り返すことが好ましい。したがって、本実施形態では、内部抵抗が高い充電率における充放電の制御範囲を予め記憶しておき、この制御範囲において主バッテリの充放電を繰り返し行わせる。
充放電の制御範囲は、図１２に示すように、閾値ＳＯＣ＿ｔよりも大きい高充電率側の充放電制御範囲（下限値ＳＯＣ＿Ｌ１と上限値ＳＯＣ＿Ｈ１）と、図１３に示すように、閾値ＳＯＣ＿ｔよりも小さい低充電率側の充放電制御範囲（下限値ＳＯＣ＿Ｌ２と上限値ＳＯＣ＿Ｈ２）とがあり、これら両方を記憶しておく。

そして、バッテリ昇温モードが起動された場合には、そのときの主バッテリ７の充電率ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔ以上であった場合には、図１２に示すように、主バッテリ７を充電し、充電率ＳＯＣが高充電率側の充放電制御範囲の下限値ＳＯＣ＿Ｌ１に達すると、上述した第１実施形態と同様の手順で、充放電制御範囲の下限値ＳＯＣ_Ｌ１と上限値ＳＯＣ＿Ｈ１の間で充放電を繰り返し行う。そして、主バッテリ７の温度が目標温度以上となると、主バッテリ７の充電率ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔとなるまで放電させて、バッテリ昇温モードを終了する。

また、バッテリ昇温モードの起動時における主バッテリ７の充電率ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔ未満であった場合には、図１３に示すように、主バッテリ７を放電し、充電率ＳＯＣが低充電率側の充放電制御範囲の上限値ＳＯＣ＿Ｈ２に達すると、上述した第１実施形態と同様の手順で、充放電制御範囲の上限値ＳＯＣ＿Ｈ２と下限値ＳＯＣ_Ｌ２の間で充放電を繰り返し行う。
そして、主バッテリ７の温度が目標温度以上となると、主バッテリ７の充電率ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔとなるまで充電して、バッテリ昇温モードを終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両によれば、主バッテリ７の充放電の繰り返しを内部抵抗の高い充電率の範囲で行わせるので、内部抵抗による発熱を効率的に行わせることができ、主バッテリ７の温度を早期に上昇させることができる。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ 走行モータ
４ 発電機
５ コンバータ
６ インバータ
７ 主バッテリ
９ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０ 副バッテリ
１１ 車両制御装置

Claims (3)

1. エンジンと、
   走行モータと、
   前記エンジンに接続される発電機と、
   前記発電機の発電電力を直流電力に変換して出力する第１電力変換手段と、
   前記第１電力変換手段と高圧直流電力線により接続され、前記高圧直流電力線により伝送される直流電力を交流電力に変換して前記走行モータに出力するとともに、前記走行モータの回生電力を直流電力に変換して前記高圧直流電力線に出力する第２電力変換手段と、
   前記高圧直流電力線に直接的に接続される主バッテリと、
   前記高圧直流電力線に接続される副バッテリと、
   前記高圧直流電力線と前記副バッテリとの間に設けられ、前記副バッテリの電圧を昇圧して前記高圧直流電力線に出力するとともに、前記高圧直流電力線の電圧を降圧して前記副バッテリに供給する第３電力変換手段と、
   前記主バッテリの温度が予め設定されている所定の温度以下となった場合に、前記第３電力変換手段を制御して前記主バッテリの充放電を繰り返し行わせる制御手段と
   を具備し、
   前記制御手段は、前記主バッテリの内部抵抗が所定値以上となる充電率範囲を予め保有しており、前記主バッテリの温度が前記所定の温度以下となった場合に、前記主バッテリの充電率を前記充電率範囲内となるまで変化させ、前記充電率範囲における前記主バッテリの充放電を繰り返し行うハイブリッド車両。
2. 前記制御手段は、前記主バッテリに流れる電流が前記主バッテリの許容電圧から決定される最大許容電流となるように、前記第３電力変換手段を制御する請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御手段は、前記主バッテリに流れる電流が前記主バッテリの許容電圧から決定される最大許容電流となるように、前記第３電力変換手段および前記第１電力変換手段を制御する請求項１に記載のハイブリッド車両。

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