特開 2025-4838 ハイブリッド車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025004838

(43)【公開日】2025-01-16

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/30 20060101AFI20250108BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20250108BHJP

   B60W 20/15 20160101ALI20250108BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20250108BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20250108BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20250108BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

B60W10/30 900

B60K6/48 ZHV

B60W20/15

B60L1/00 L

B60L50/16

B60L53/14

F02D29/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023104696

(22)【出願日】2023-06-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】島内 隆行

【テーマコード（参考）】

3D202

3G093

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA10

3D202BB08

3D202BB11

3D202BB43

3D202CC00

3D202CC41

3D202DD14

3D202DD22

3D202EE27

3G093AA07

3G093AA16

3G093DA04

3G093EB00

3G093EB05

3G093FA11

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA00

5H125BC24

5H125BC25

5H125BD17

5H125CA09

5H125EE31

(57)【要約】

【課題】ハイブリッド車両において、ＨＶ給電モードで外部給電する際の給電電力の低下を抑制する。
【解決手段】エンジン１１とモータ１３によって駆動されるハイブリッド車両１０であって、エンジン１１を動作させた状態で、モータ１３を発電装置として動作させてモータ１３による発電電力を外部装置２８へ給電するＨＶ給電モードを実行させる制御装置４０を備え、制御装置４０は、ＨＶ給電モードを実行中に、エンジン１１の排気温度が所定の閾値以上となった場合には、高圧補機２１、低圧補機３１の消費電力を低減させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンとモータによって駆動されるハイブリッド車両であって、
前記エンジンを動作させた状態で、前記モータを発電装置として動作させて前記モータによる発電電力を外部装置へ給電するＨＶ給電モードを実行させる制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記ＨＶ給電モードを実行中に、前記エンジンの排気温度が所定の閾値以上となった場合には、車載補機の消費電力を低減させること、
を特徴とするハイブリッド車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両の外部給電の制御に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、外部装置に給電可能なハイブリッド車両が用いられている。例えば、特許文献１には、エンジンを静止させた状態で、バッテリによる蓄電電力を給電ポートから外部装置に出力するＥＶ給電モードと、エンジンにより発電装置を駆動し、発電装置の発電電力を給電ポートから外部装置に出力するＨＶ給電モードを実行可能なハイブリッド車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－６７８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ＨＶ給電モードでは、エンジンを動作させた状態で車両が一定期間移動しない。このため、エンジンからの高温の排気が温度場所に排出され続ける。これを抑制するためには、エンジンの出力を低減して排気温度を低減することが必要となるが、エンジンの出力を低減すると外部装置への給電電力が低下してしまう。

【0005】

そこで、本開示は、ハイブリッド車両において、ＨＶ給電モードで外部給電する際の給電電力の低下を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のハイブリッド車両は、エンジンとモータによって駆動されるハイブリッド車両であって、前記エンジンを動作させた状態で、前記モータを発電装置として動作させて前記モータによる発電電力を外部装置へ給電するＨＶ給電モードを実行させる制御装置を備え、前記制御装置は、前記ＨＶ給電モードを実行中に、前記エンジンの排気温度が所定の閾値以上となった場合には、車載補機の消費電力を低減させること、を特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ＨＶ給電モードを実行中に、エンジンの排気温度が所定の閾値以上となってエンジンの出力を低減した場合に、車載補機の消費電力を低減させるので、この分だけエンジンの出力低減による外部装置への給電電力の低下量を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態のハイブリッド車両の構成を示す系統図である。

【図2】図１に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】図２に示すフローチャートの続きのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら実施形態のハイブリッド車両１０について説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、エンジン１１と、モータ１３と、高圧バッテリ１４と、モータ用電力変換器１５と、動力分配装置１６とを含んでおり、エンジン１１とモータ１３とで駆動される。

【0010】

エンジン１１とモータ１３とはハイブリッド車両１０を駆動する駆動源である。エンジン１１は、ガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジンでもよい。エンジン１１の排気管１２にはエンジン１１の排気温度を検出する温度センサ５１が取り付けられている。モータ１３は、三相交流電力で駆動される交流電動発電機であり、入力された動力により三相交流電力を出力する発電装置としても動作する。

【0011】

高圧バッテリ１４は、数百ボルトの直流電力を供給する蓄電装置である。モータ用電力変換器１５は、高圧バッテリ１４の数百ボルトの直流電力を降圧又は昇圧するとともに、モータ駆動用の三相交流電力に変換して出力する。また、モータ用電力変換器１５は、モータ１３が出力した三相交流電力を直流電力に変換するとともに、数百ボルトの電圧に昇圧又は降圧して高圧バッテリ１４に充電する。

【0012】

動力分配装置１６は、エンジン１１の出力とモータ１３の出力の分配と統合を行う。ハイブリッド車両１０がエンジン１１の出力とモータ１３の出力とにより走行する場合には、動力分配装置１６はエンジン１１の出力とモータ１３の出力とを統合して駆動輪１８を駆動する。この際、モータ１３には、高圧バッテリ１４の直流電力をモータ用電力変換器１５で変換した交流電力が供給される。また、エンジン１１がハイブリッド車両１０を駆動しつつ高圧バッテリ１４の充電を行う場合には、動力分配装置１６はエンジン１１の出力の一部を駆動輪１８に伝達し、他の一部をモータ１３に伝達してモータ１３を発電装置として動作させて高圧バッテリ１４の充電を行う。また、動力分配装置１６は、モータ１３のみでハイブリッド車両１０を駆動することも可能であるし、走行せずにエンジン１１によってモータ１３を発電装置として動作させて高圧バッテリ１４を充電することも可能である。

【0013】

また、ハイブリッド車両１０には、高圧補機２１と、低圧補機３１とが搭載されている。高圧補機２１と、低圧補機３１は車載補機を構成する。高圧補機２１は、例えば、空調装置のコンプレッサ（図示せず）や、車室の暖房用に冷却水を加熱する水加熱ヒータ（図示せず）を含む。これらの高圧補機２１は、１００～２００ボルトの交流電力、又は直流電力で駆動される。高圧補機用電力変換器２２は、高圧バッテリ１４の数百ボルトの直流電力を１００～２００ボルトの交流電力に変換して高圧補機２１に供給する。高圧補機２１が直流電力で駆動される場合には、高圧補機用電力変換器２２は、高圧バッテリ１４の直流電力を１００～２００ボルトに降圧した直流電力を高圧補機２１に供給する。

【0014】

低圧補機３１は、例えば、制御装置４０、ラジェータの電動ファン、空調装置のブロワ、シートヒータ、ヘッドライト、カーナビゲーション等を含む。これらの低圧補機３１は、例えば、１０から１２ボルトの直流電力で駆動される。低圧バッテリ３３は、１０から１２ボルトの直流電力を低圧補機３１に供給する。低圧バッテリ３３は、エンジン１１によって駆動されるオルタネータ１９、又はＤＣ／ＤＣコンバータ３２によって充電される。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、高圧バッテリ１４の数百ボルトの直流電圧を１２から１４ボルトの直流電圧に降圧して低圧バッテリ３３を充電する。

【0015】

また、ハイブリッド車両１０は、外部装置２８に駆動電力を供給する外部給電用電力変換器２５と、外部給電プラグ２６とを備えている。外部装置２８は、例えば、電子レンジや炊飯器等が含まれる。これらの外部装置２８は、例えば、５０ＨＺ又は６０ＨＺの交流１００Ｖで駆動される装置である。外部給電用電力変換器２５は、高圧バッテリ１４の数百ボルトの直流電力を１００ボルトの交流電力に変換して外部給電プラグ２６に出力する。外部給電プラグ２６は、外部装置２８のコンセント２７が差し込まれ、外部給電用電力変換器２５と外部装置２８とを接続する。

【0016】

また、ハイブリッド車両１０に搭載された各機器は、制御装置４０によって制御される。制御装置４０は、内部にプロセッサであるＣＰＵ４１と、メモリ４２とを含むコンピュータである。エンジン１１と、モータ１３と、モータ用電力変換器１５と、動力分配装置１６と、高圧補機２１と、高圧補機用電力変換器２２と、外部給電用電力変換器２５と、低圧補機３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２とは制御装置４０に接続されて制御装置４０の指令によって動作する。また、温度センサ５１は制御装置４０に接続され、温度センサ５１が検出したエンジン１１の排気温度は制御装置４０に入力される。また、高圧バッテリ１４と低圧バッテリ３３とは制御装置４０に接続され、高圧バッテリ１４と低圧バッテリ３３のＳＯＣ、温度が制御装置４０に入力される。

【0017】

以上のように構成されたハイブリッド車両１０は、ＨＶ給電モードとＥＶ給電モードを実行可能である。ＨＶ給電モードは、エンジン１１を動作させた状態で、モータ１３を発電装置として動作させてモータ１３による発電電力を外部装置２８に給電する動作モードである。ＥＶ給電モードは、エンジン１１を動作させず、高圧バッテリ１４の蓄電電力を外部装置２８に給電する動作モードである。

【0018】

ＨＶ給電モードで外部装置２８に給電する場合、モータ１３による発電電力はモータ用電力変換器１５で直流電力に変換されて高圧バッテリ１４に充電される。そして、高圧バッテリ１４に充電された直流電力は、外部給電用電力変換器２５によって交流電力に変換されて外部装置２８に供給される。また、ハイブリッド車両１０の空調装置等の高圧補機２１が動作している場合には、モータ１３の発電電力により高圧バッテリ１４に充電された直流電力の一部は、高圧補機用電力変換器２２によって高圧補機２１を駆動する交流電力に変換されて高圧補機２１に供給される。また、エンジン１１が動作している場合、制御装置４０、ラジェータの電動ファン等には、低圧バッテリ３３から直流電力が供給される。更に、空調機器が動作している場合には、空調装置のブロワ、シートヒータ等にも直流電力が供給される。更に、ヘッドライト、カーナビゲーション等が動作している場合にはこれらの機器にも低圧バッテリ３３から直流電力が供給される。モータ１３の発電電力により高圧バッテリ１４に充電された直流電力の一部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２で降圧されて低圧バッテリ３３に充電され、低圧バッテリ３３が低圧補機３１に供給する直流電力となる。

【0019】

このように、モータ１３による発電電力の一部は、高圧補機２１又は低圧補機３１の駆動電力として消費され、残りの一部が外部装置２８に給電される。

【0020】

次に図２、図３を参照しながら制御装置４０の動作について説明する。制御装置４０の各動作は、ＣＰＵ４１がメモリ４２に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

【0021】

図３のステップ１０１において制御装置４０は、ＨＶ給電モードを実行中かどうか判断する。この判断は、例えば、エンジン１１が動作中で、モータ１３を発電装置として動作させてモータ１３による発電電力により高圧バッテリ１４を充電しており、外部給電用電力変換器２５が所定の交流電力を出力しているかどうかで判断してもよい。

【0022】

制御装置４０は、図２のステップ１０１でＮＯと判断した場合には、図２のステップ１０１でＹＥＳと判断するまでステップ１０１を繰り返して実行する。制御装置４０が図２のステップ１０１でＹＥＳと判断した場合、すなわち、ハイブリッド車両１０がＨＶ給電モードで外部装置２８に給電を開始した場合には、エンジン１１は、基準外部給電電力を外部装置２８に供給可能な基準エンジン出力で運転されている。基準外部給電電力は、例えば、ＥＶ給電モードで外部装置２８に供給可能な電力としてもよい。

【0023】

制御装置４０は、図２のステップ１０１でＹＥＳと判断した場合には、図２のステップ１０２に進む。制御装置４０は、図２のステップ１０２において、温度センサ５１で検出したエンジン１１の排気温度が所定の閾値以上かどうかを判断する。ここで、所定の閾値は自由に設定できるが、例えば、エンジン１１の排気により、熱害の発生が推定される温度である。

【0024】

制御装置４０は、図２のステップ１０２でＮＯと判断した場合には、図２のステップ１０３に進んでエンジン１１の出力を基準エンジン出力に維持し、図２のステップ１０２に戻る。この場合、外部給電電力は、基準外部給電電力に維持される。

【0025】

制御装置４０は、図２のステップ１０２でＹＥＳと判断した場合には、図２のステップ１０４に進んでエンジン１１の出力を一段低減エンジン出力まで低減する。ここで、一段低減出力は、基準エンジン出力よりも小さい出力であり、例えば、基準エンジン出力の５０％から６０％としてもよい。これにより、モータ１３の発電電力はエンジン１１が基準エンジン出力で動作している場合の５０％から６０％となる。

【0026】

次に制御装置４０は、図２のステップ１０５に進んで、車載補機の消費電力を低減する。例えば、高圧補機２１に含まれる空調装置のコンプレッサのデューティを低下させたり、コンプレッサを停止したりすることで、高圧補機２１の消費電力を低減する。また、空調装置のブロワのデューティの低減又は停止、ヘッドライトの消灯等により、低圧補機３１の消費電力を低減する。

【0027】

次に制御装置４０は、図２のステップ１０６に進んで、外部給電電力を一段低減外部給電電力に低減する。ここで、一段低減外部給電電力は、下記の式１で算出される。
一段低減外部給電電力（ｋＷ）
＝ 基準外部給電電力（ｋＷ）
－ エンジン出力を一段低減エンジン出力に低減した際のモータ１３の
発電電力の低下分（ｋＷ）
＋車載補機の消費電力の低減分(ｋＷ) ・・・ （式１）

【0028】

このように、ステップ１０５で車載補機の消費電力を低減しているので、一段低減外部供給電力は、エンジン出力を一段低減エンジン出力に低減した際のモータ１３の発電電力の低下分（ｋＷ）よりも車載補機の消費電力の低減分(ｋＷ)だけ大きくなる。

【0029】

これにより、ＨＶ給電モードで給電する際にエンジン１１の出力を低減した際の外部給電電力の低下を抑制することができる。

【0030】

制御装置４０は、図２のステップ１０７に進んで、再度、エンジン１１の排気温度が所定の閾値以上かどうかを判断する。制御装置４０は、図２のステップ１０７でＮＯと判断した場合には、図２のステップ１０８に進んで、乗員からの空調要求があるかどうかを判断する。例えば、空調装置のスイッチがオンになった場合には図２のステップ１０８でＹＥＳと判断し、空調装置のスイッチがオフの場合には、図２のステップ１０８でＮＯと判断してもよい。そして、制御装置４０は、図２のステップ１０８でＮＯと判断した場合には、図２のステップ１０９に進んで、エンジン１１の出力を一段低減エンジン出力に維持し、図２のステップ１０７に戻る。この場合、外部給電電力は、一段低減外部給電電力に維持される。

【0031】

一方、図２のステップ１０８でＹＥＳと判断した場合には、制御装置４０は、図３のステップ１１６に進む。制御装置４０は、図３のステップ１１６において、空調装置のデューティを増加させる。例えば、制御装置４０は、空調装置のコンプレッサのデューティとブロワのデューティを増加させる。そして、制御装置４０は、図３のステップ１１７において、空調装置の消費電力の増加分だけ外部給電電力を低減する。これにより、図３のステップ１１８に示すように、エンジン１１の出力は一段低減出力に維持され、外部給電電力は、空調運転時一段低減外部給電電力に維持される。

【0032】

ここで、空調運転時一段低減外部給電電力は以下の式２で算出される。
空調運転時一段低減外部給電電力（ｋＷ）
＝ 基準外部給電電力（ｋＷ）
－ エンジン出力を一段低減エンジン出力に低減した際のモータ１３の
発電電力の低下分（ｋＷ）
＋車載補機の消費電力の低減分(ｋＷ)
－空調装置の消費電力の増加分（ｋＷ） ・・・ （式２）

【0033】

これにより、外部給電の際にも乗員の要求に応じて空調装置を駆動することができる。

【0034】

また、制御装置４０は、図２のステップ１０７でＹＥＳと判断した場合には、更に、エンジン１１の出力を低減することが必要と判断し、図２のステップ１１０に進んで、エンジン１１の出力を二段低減エンジン出力まで低減する。ここで、二段低減出力は、一段低減エンジン出力よりも小さい出力であり、例えば、基準エンジン出力の４０％から５０％としてもよい。これにより、モータ１３の発電電力はエンジン１１が基準エンジン出力で動作している場合の４０％から５０％となる。

【0035】

次に制御装置４０は、図２のステップ１１１に進んで外部給電電力を二段低減外部給電電力に低減する。ここで、二段低減外部給電電力は、下記の式３で算出される。
二段低減外部給電電力（ｋＷ）
＝ 基準外部給電電力（ｋＷ）
－ エンジン出力を二段低減エンジン出力に低減した際のモータ１３の
発電電力の低下分（ｋＷ）
＋車載補機の消費電力の低減分(ｋＷ) ・・・ （式３）

【0036】

このように、二段低減外部給電電力は、エンジン出力を二段低減エンジン出力に低減した際のモータ１３の発電電力の低下分（ｋＷ）よりも車載補機の消費電力の低減分(ｋＷ)だけ大きくなる。

【0037】

また、制御装置４０は、図２のステップ１１２に進んで、再度、エンジン１１の排気温度が所定の閾値以上かどうかを判断する。制御装置４０は、図２のステップ１１２でＮＯと判断した場合には、図２のステップ１１３に進んで、図２のステップ１０８と同様、乗員からの空調要求があるかどうかを判断する。制御装置４０は、図２のステップ１１３でＮＯと判断した場合には、図２のステップ１１４に進んで、エンジン１１の出力を二段低減エンジン出力に保持し、図２のステップ１１２に戻る。この場合、外部給電電力は、二段低減外部給電電力に維持される。

【0038】

一方、図２のステップ１１３でＹＥＳと判断した場合には、制御装置４０は、図３のステップ１１９に進む。制御装置４０は、図３のステップ１１９において、図３のステップ１１６と同様、空調装置のデューティを増加させる。そして、制御装置４０は、図３のステップ１２０において、空調装置の消費電力の増加分だけ外部給電電力を低減する。これにより、図３のステップ１２１に示すように、エンジン１１の出力は二段低減出力に維持され、外部給電電力は、空調運転時二段低減外部給電電力に維持される。

【0039】

ここで、空調運転時二段低減外部給電電力は以下の式４で算出される。
空調運転時二段低減外部給電電力（ｋＷ）
＝ 基準外部給電電力（ｋＷ）
－ エンジン出力を二段低減エンジン出力に低減した際のモータ１３の
発電電力の低下分（ｋＷ）
＋車載補機の消費電力の低減分(ｋＷ)
－空調装置の消費電力の増加分（ｋＷ） ・・・ （式４）

【0040】

また、制御装置４０は、図２のステップ１１２でＹＥＳと判断した場合には、これ以上エンジン１１の出力を低減してＨＶ給電モードを維持することは困難と判断して、図２のステップ１１５で給電モードを停止する。この場合、外部給電を停止してもよいし、ＥＶ給電モードに移行して外部給電を行うようにしてもよい。

【0041】

以上、説明したように、実施形態のハイブリッド車両１０は、ＨＶ給電モードを実行中に、エンジン１１の排気温度が所定の閾値以上となってエンジン１１の出力を低減した場合に、車載補機の消費電力を低減させるので、この分だけエンジン１１の出力低減による外部装置２８への給電電力の低下量を少なくできる。

【符号の説明】

【0042】

１０ ハイブリッド車両、１１ エンジン、１２ 排気管、１３ モータ、１４ 高圧バッテリ、１５ モータ用電力変換器、１６ 動力分配装置、１８ 駆動輪、１９ オルタネータ、２１ 高圧補機、２２ 高圧補機用電力変換器、２５ 外部給電用電力変換器、２６ 外部給電プラグ、２７ コンセント、２８ 外部装置、３１ 低圧補機、３３ 低圧バッテリ、４０ 制御装置、４１ ＣＰＵ、４２ メモリ、５１ 温度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】