特開 2025-6484 ハイブリッド車両の充電制御システム

(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】P2025006484

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の充電制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/13 20160101AFI20250109BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20250109BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20250109BHJP

   B60L 50/61 20190101ALI20250109BHJP

   B60L 53/30 20190101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B60W20/13

B60K6/46

B60W20/00 900

B60L50/61

B60L53/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023107304

(22)【出願日】2023-06-29

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡西 大輔

(72)【発明者】

【氏名】永井 裕喜

(72)【発明者】

【氏名】菊池 義晃

(72)【発明者】

【氏名】松井 貴昭

【テーマコード（参考）】

3D202

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA07

3D202BB19

3D202CC01

3D202CC57

3D202DD47

3D202EE28

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125AC24

5H125BD17

5H125BE02

5H125DD02

5H125EE23

(57)【要約】

【課題】バッテリの電池セル数を低減し、かつ給電装置からバッテリに電力を供給可能なハイブリッド車両の充電制御システムを提供すること。
【解決手段】ハイブリッド車両の充電制御システムは、電力を蓄電可能なバッテリと、燃料の燃焼により駆動するエンジンと、前記エンジンの駆動によって発電した電力により前記バッテリを充電する発電機と、外部の給電装置から供給された電力により前記バッテリを充電する充電部と、前記バッテリの電圧が前記給電装置の作動電圧以下の場合、前記エンジンを駆動させて前記発電機により前記バッテリを充電し、前記バッテリの電圧が前記給電装置の作動電圧より大きい場合、前記給電装置から電力を供給して前記充電部により前記バッテリを充電するように構成されたプロセッサと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を蓄電可能なバッテリと、
燃料の燃焼により駆動するエンジンと、
前記エンジンの駆動によって発電した電力により前記バッテリを充電する発電機と、
外部の給電装置から供給された電力により前記バッテリを充電する充電部と、
前記バッテリの電圧が前記給電装置の作動電圧以下の場合、前記エンジンを駆動させて前記発電機により前記バッテリを充電し、前記バッテリの電圧が前記給電装置の作動電圧より大きい場合、前記給電装置から電力を供給して前記充電部により前記バッテリを充電するように構成されたプロセッサと、
を備えるハイブリッド車両の充電制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ハイブリッド車両の充電制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、外部の給電装置から電力を供給し、バッテリに充電可能なプラグインハイブリッド車両等のハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、バッテリの電圧が給電装置の作動電圧以下になると、給電装置からバッテリに電力を供給することができない。そのため、バッテリの電圧が給電装置の作動電圧以下にならないように、複数の電池セルを直列に接続したバッテリが採用されている。

【0003】

また、特許文献１には、給電装置からバッテリ（第１の二次電池）に電力を供給することができない場合、第２の二次電池で第１の二次電池を充電する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－０８７４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ハイブリッド車両では、価格を低減するため、バッテリの電池セル数の低減が求められている。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、バッテリの電池セル数を低減し、かつ給電装置からバッテリに電力を供給可能なハイブリッド車両の充電制御システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係るハイブリッド車両の充電制御システムは、電力を蓄電可能なバッテリと、燃料の燃焼により駆動するエンジンと、前記エンジンの駆動によって発電した電力により前記バッテリを充電する発電機と、外部の給電装置から供給された電力により前記バッテリを充電する充電部と、前記バッテリの電圧が前記給電装置の作動電圧以下の場合、前記エンジンを駆動させて前記発電機により前記バッテリを充電し、前記バッテリの電圧が前記給電装置の作動電圧より大きい場合、前記給電装置から電力を供給して前記充電部により前記バッテリを充電するように構成されたプロセッサと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、バッテリの電池セル数を低減し、かつ給電装置からバッテリに電力を供給可能なハイブリッド車両の充電制御システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態１に係るハイブリッド車両の充電制御システムの概略的な構成図である。

【図2】図２は、ハイブリット車両を充電する処理のフローチャートを示す図である。

【図3】図３は、実施形態２に係るハイブリット車両を充電する処理のフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の実施形態に係るハイブリッド車両の充電制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0011】

（実施形態１）
〔ハイブリッド車両〕
まず、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の充電制御システムについて説明する。図１は、実施形態１に係るハイブリッド車両の充電制御システムの概略的な構成図である。本実施形態による充電制御システム１００においてハイブリット車両１は、例えばプラグインハイブリッド（ＰＨＥＶ：Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）車両であるが、レンジエクステンダーハイブリッド（ＲＥＥＶ：Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）車両であってもよく、エンジンを備える種々のハイブリッド車両を採用可能である。ハイブリット車両１は、基本的に、ガソリンや軽油などの燃料に比してバッテリや発電機から給電される電力を優先的に用いて走行する車両である。

【0012】

図１に示すように、ハイブリット車両１は、バッテリ１１と、エンジン１２と、発電機１３と、充電部１４と、モータ１５と、ＥＣＵ１６と、を備える。

【0013】

バッテリ１１は、電力を蓄電可能に構成される。バッテリ１１は、電池セル数が少ないものであってよく、バッテリ１１の充電量が少ない場合、バッテリ１１の電圧が給電装置２１の作動電圧以下となってもよい。

【0014】

バッテリ１１は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池からなる。バッテリ１１と充電部１４との間には、給電装置２１から入力される外部電力をバッテリ１１に充電可能な電力に変換してバッテリ１１に出力する充電装置が設けられている。バッテリ１１には、例えばＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が接続されている。ＰＣＵは、バッテリ１１に蓄えられた直流電力をモータ１５及び発電機１３を駆動可能な交流電力に変換したり、モータ１５及び発電機１３で発電された交流電力をバッテリ１１に蓄電可能な直流電力に変換したりする。

【0015】

エンジン１２は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であって、燃料の燃焼により駆動し、トルクを出力する。エンジン１２は、ＥＣＵ１６からの制御信号によって制御される。エンジン１２が発生する動力は、車輪又は発電機１３に伝達される。

【0016】

発電機１３は、ＥＣＵ１６によって駆動される三相交流回転電機などである。発電機１３は、エンジン１２の駆動によって発電した電力によりバッテリ１１を充電する。

【0017】

充電部１４は、車両外部の給電装置２１のコネクタ２２と接続可能に構成され、外部の給電装置２１から供給された電力によりバッテリ１１を充電する。給電装置２１は、系統電源に接続されて、系統電源の電力をコネクタ２２に接続されたハイブリット車両１に供給可能に構成される。

【0018】

モータ１５は、バッテリ１１から給電され、ＥＣＵ１６によって駆動される三相交流回転電機などである。モータ１５は電力によってトルクを出力して車輪に伝達する。これにより、ハイブリット車両１は、モータ１５によって走行可能に構成される。また、モータ１５は、バッテリ１１に蓄えられた電力、及び発電機１３により発電された電力の少なくとも一方を用いて、ハイブリット車両１の駆動力を発生する。モータ１５は、運転者がアクセルペダルを踏んでいない状態であるアクセルオフ状態での惰性走行中において、駆動輪から伝達されるハイブリット車両１の運動エネルギーを用いて回生発電する。モータ１５が発電した回生電力はバッテリ１１に回収される。

【0019】

ＥＣＵ１６は、制御部及び記憶部を備える。制御部は、具体的に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサ、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの主記憶部を備える。記憶部は、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、及びリムーバブルメディアなどから選ばれた記憶媒体から構成される。なお、リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、又は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、又はＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）のようなディスク記録媒体である。記憶部には、オペレーティングシステム（ＯＳ：Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、各種プログラム、各種テーブル、各種データベースなどが格納可能である。ＥＣＵ１６は、制御部が記憶部に格納されたプログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて、各構成部を制御する。具体的にＥＣＵ１６は、バッテリ１１、エンジン１２、発電機１３、及びモータ１５などを制御することによって、所定の目的に合致した機能を実現できる。

【0020】

ＥＣＵ１６は、外部のネットワークと通信可能な通信部を有する。ネットワークは、例えば、インターネットなどの公衆通信網であって、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や、携帯電話などの電話通信網や、ＷｉＦｉなどの無線通信網などのその他の通信網を含んでもよい。ハイブリット車両１は、ＥＣＵ１６の通信部によって、外部の通信センタとネットワークを介して種々の情報を送受信可能に構成される。なお、本実施形態において外部の通信センタは、例えば給電装置２１により電力を提供する事業者のサーバなどである。

【0021】

ＥＣＵ１６は、バッテリ１１の電圧が給電装置２１の作動電圧以下の場合、エンジン１２を駆動させて発電機１３によりバッテリ１１を充電し、バッテリ１１の電圧が給電装置２１の作動電圧より大きい場合、給電装置２１から電力を供給して充電部１４によりバッテリ１１を充電する。

【0022】

〔充電制御方法〕
次に、ハイブリッド車両の充電制御方法について説明する。図２は、ハイブリット車両を充電する処理のフローチャートを示す図である。図２に示すように、まず、ＥＣＵ１６は、充電部１４に給電装置２１のコネクタ２２が接続されたことを検知する（ステップＳ１）。

【0023】

すると、ＥＣＵ１６は、バッテリ１１の電圧＞給電装置２１の作動電圧であるか否かを判定する（ステップＳ２）。バッテリ１１の電圧は、例えば開回路電圧（ＯＶＣ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）である。

【0024】

ＥＣＵ１６が、バッテリ１１の電圧＞給電装置２１の作動電圧であると判定した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６は、給電装置２１から電力を供給して充電部１４によりバッテリ１１を充電する（ステップＳ３）。

【0025】

一方、ステップＳ２において、ＥＣＵ１６が、バッテリ１１の電圧＞給電装置２１の作動電圧ではないと判定した場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は、エンジン１２を駆動させて発電機１３によりバッテリ１１を充電する（ステップＳ４）。

【0026】

その後、ＥＣＵ１６は、所定の時間待機する（ステップＳ５）。所定の時間は、バッテリ１１が十分分極緩和するまでに必要な時間である。所定の時間待機後、ステップＳ２に戻り、処理を継続する。

【0027】

以上説明した実施形態１によれば、バッテリ１１の電圧＞給電装置２１の作動電圧ではない場合、発電機１３によりバッテリ１１を充電し、バッテリ１１のＯＶＣを引き上げる。その後、バッテリ１１の電圧＞給電装置２１の作動電圧となってから、給電装置２１から電力を供給して充電部１４によりバッテリ１１を充電する。その結果、バッテリ１１の電池セル数を低減し、かつ給電装置２１からバッテリ１１に電力を供給可能な充電制御システム１００を実現することができる。

【0028】

なお、バッテリ１１の電圧は、閉回路電圧（ＣＣＶ：Ｃｌｏｓｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）であってもよい。この場合、ステップＳ５の待機時間は必要ない。また、ステップＳ２におけるバッテリ１１の電圧として、初回の判定にはＯＶＣを採用し、２回目以降の判定にはＣＣＶを採用してもよい。

【0029】

（実施形態２）
実施形態２において、充電制御システム１００の構成は、実施形態１の構成と同様であってよいから説明を省略する。図３は、実施形態２に係るハイブリット車両を充電する処理のフローチャートを示す図である。

【0030】

まず、ＥＣＵ１６は、目的地の入力を受け付ける（ステップＳ１１）。ＥＣＵ１６は、例えばカーナビゲーションシステムと連携し、ユーザの所望する目的地の入力を受け付ける。

【0031】

続いて、ＥＣＵ１６は、目的地の給電装置２１の作動電圧を取得する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ１６は、インターネット等のネットワークを用いて、目的地に設置されている給電装置２１の作動電圧を取得する。

【0032】

さらに、ＥＣＵ１６は、目的地におけるバッテリ１１の電圧を算出する（ステップＳ１３）。ＥＣＵ１６は、ステップＳ１において受け付けた目的地から、現在地から目的地までの距離を推定する。さらに、ＥＣＵ１６は、目的地までの距離から目的地までの電力消費量を算出する。その後、ＥＣＵ１６は、バッテリ１１の現在の充電量から算出した電力消費量を差し引き、目的地におけるバッテリ１１の電圧を算出する。

【0033】

そして、ＥＣＵ１６は、目的地におけるバッテリ１１の電圧＞目的地の給電装置２１の作動電圧であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

【0034】

ＥＣＵ１６が、目的地におけるバッテリ１１の電圧＞目的地の給電装置２１の作動電圧であると判定した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６は、目的地に到着し、充電部１４に目的地に設置されている給電装置２１のコネクタ２２が接続されたことを検知する（ステップＳ１５）と、給電装置２１から電力を供給して充電部１４によりバッテリ１１を充電する（ステップＳ１６）。

【0035】

一方、ステップＳ１４において、ＥＣＵ１６が、目的地におけるバッテリ１１の電圧＞目的地の給電装置２１の作動電圧ではないと判定した場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は、目的地においてバッテリ１１の電圧＞給電装置２１の作動電圧となるように給電装置２１の充電を制御する（ステップＳ１７）。ＥＣＵ１６は、例えばエンジン１２を駆動させて発電機１３によりバッテリ１１を充電し、バッテリ１１の電圧＞目的地の給電装置２１の作動電圧となるまで十分充電されてからエンジン１２の駆動を停止する。このとき、ＥＣＵ１６は、目的地到着後に直ちに給電装置２１から充電を開始できるよう、バッテリ１１の温度を管理してもよい。

【0036】

以上説明した実施形態２によれば、予めバッテリ１１の電圧＞目的地の給電装置２１の作動電圧となるようにバッテリ１１の充電量を管理することにより、目的地に到着後、直ちに給電装置２１から電力を供給して充電部１４によりバッテリ１１を充電することができる。

【0037】

更なる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わし、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0038】

１ ハイブリット車両
１１ バッテリ
１２ エンジン
１３ 発電機
１４ 充電部
１５ モータ
１６ ＥＣＵ
２１ 給電装置
２２ コネクタ
１００ 充電制御システム

【図1】

【図2】

【図3】