(57)【要約】  電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両は、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置と、蓄電装置の充電電力を発生するための電力発生機構と、蓄電装置の状態値に基づいて蓄電装置の残容量を推定するための充電状態推定部と、充電状態推定部による残容量推定値に基づいて蓄電装置の充放電を制御するための充放電制御部とを備える。充放電制御部は、残容量推定値が、予め定められた判定値よりも低下した場合には、電力発生機構に発生させる蓄電装置の充電電力を制限する。
2012131864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置（１０）と、
前記蓄電装置（１０）の充電電力を発生するための電力発生機構（ＭＧ１，ＭＧ２）と、
前記蓄電装置（１０）の状態値に基づいて前記蓄電装置（１０）の残容量を推定するための充電状態推定部（１１０）と、
前記充電状態推定部（１１０）による残容量推定値に基づいて前記蓄電装置（１０）の充放電を制御するための充放電制御部（１５０，１５０Ａ）とを備え、
前記充放電制御部（１５０，１５０Ａ）は、前記残容量推定値が、予め定められた判定値よりも低下した場合には、前記電力発生機構（ＭＧ１，ＭＧ２）に発生させる前記蓄電装置（１０）の充電電力を制限する、電動車両。
【請求項２】
前記充放電制御部（１５０）は、
前記残容量推定値および前記蓄電装置（１０）の温度に少なくとも基づいて、前記蓄電装置（１０）の現在の状態における充電電力上限値を設定するための上限値設定部（１６０）を含み、
前記上限値設定部（１６０）は、前記残容量推定値が前記判定値よりも低下した場合には、前記残容量推定値が小さくなるに従って、前記充電電力上限値を低下させる、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記充放電制御部（１５０Ａ）は、
前記残容量推定値が予め定められた閾値以下となる頻度である低残容量頻度を算出するための低残容量頻度演算部（１８０）をさらに含み、
前記上限値設定部（１６０Ａ）は、前記低残容量頻度が小さくなるに従って、前記判定値を低下させる、請求項２に記載の電動車両。
【請求項４】
前記充放電制御部（１５０）は、
少なくとも、前記残存容量推定値が制御範囲の下限値に達した場合には、前記電力発生機構（ＭＧ１）により前記充電電力を発生させるための充電指示部（１７０）を含み、
前記充電指示部（１７０）は、前記残容量推定値が前記判定値よりも低いときには、前記充電電力を第１の値から第２の値へ低下させる、請求項１に記載の電動車両。
【請求項５】
前記充電指示部（１７０）は、前記第１の値および前記第２の値の間で前記充電電力を徐々に変化させることにより、前記第１の値と前記第２の値とを切替える、請求項４に記載の電動車両。
【請求項６】
前記充放電制御部（１５０）は、
少なくとも、前記残存容量推定値が制御範囲の下限値に達した場合には、前記電力発生機構（ＭＧ１）により前記充電電力を発生させるための充電指示部（１７０）を含み、
前記充電指示部（１７０）は、前記残容量推定値が前記判定値よりも低いときには、前記残容量推定値が小さくなるに従って、前記充電電力を低下させる、請求項１に記載の電動車両。
【請求項７】
前記充放電制御部（１５０）は、
前記残容量推定値および前記蓄電装置（１０）の温度に少なくとも基づいて、前記蓄電装置（１０）の現在の状態における充電電力上限値を設定するための上限値設定部（１６０）を含み、
前記上限値設定部（１６０）は、前記蓄電装置（１０）の電圧が所定の電圧上限値を超えないという第１の条件、および、前記蓄電装置（１０）の析出劣化の程度が所定の許容レベルを超えないという第２の条件を満たすように、前記充電電力上限値を設定する、請求項１に記載の電動車両。
【請求項８】
前記判定値は、前記蓄電装置（１０）を構成する複数の蓄電セルに印加される拘束応力および前記残容量の相関関係に基づいて設定される、請求項１に記載の電動車両。
【請求項９】
電動車両（５）の制御方法であって、
前記電動車両（５）は、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置（１０）と、前記蓄電装置（１０）の充電電力を発生するための電力発生機構（ＭＧ１，ＭＧ２）とを含み、
前記制御方法は、
前記蓄電装置（１０）の状態値に基づいて前記蓄電装置（１０）の残容量を推定するステップと、
前記推定された残容量推定値に基づいて前記蓄電装置（１０）の充放電を制御するステップとを備え、
前記充放電を制御するステップは、前記残容量推定値が、予め定められた判定値よりも低下した場合には、前記電力発生機構（ＭＧ１）に発生させる前記蓄電装置（１０）の充電電力を制限する、電動車両（５）の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車両およびその制御方法に関し、より特定的には、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置を搭載した電動車両における蓄電装置の充電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車載蓄電装置からの電力によって車両駆動力を発生可能な電動車両において、車両走行中に蓄電装置を充電する電力発生機構を備えたものが使用されている。また、このような車両走行中に蓄電装置を充電する内部充電に加えて、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電する外部充電が可能な電動車両も開発されている。【０００３】
このような電動車両では、蓄電装置の放電および充電が繰り返し実行されるため、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ：State  of  Charge）の管理制御が必要となる。一般的には、上記の電力発生機構により蓄電装置を適宜充電することによって、ＳＯＣが所定の制御範囲から外れることがないように制御される。【０００４】
ここで、蓄電装置として代表的に使用される二次電池は、その使用過程において、電池性能の劣化が進行することが知られている。このような劣化の一態様として、特開２００６−１２７６１号公報（特許文献１）には、蓄電装置の充放電に伴なって、各二次電池セルの正極および負極に膨張・収縮が発生し、電極が体積変化することが示される。この特許文献１では、正極および負極の少なくとも一方の体積変化および温度の測定に基づいて、二次電池の劣化度合いを反映して変化する二次電池のＳＯＣを推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、電極の体積変化および温度に基づいて二次電池のＳＯＣが推定されると、その推定されたＳＯＣに基づいて二次電池のＳＯＣ管理および充放電制御が行なわれる。【０００７】
ここで、二次電池として、リチウムを電極材料とするリチウムイオン電池を適用した場合には、ＳＯＣが低下した状態、すなわち、筐体内部の拘束応力が低下した状態で二次電池を充電すると、リチウムイオン電池の負極表面上に金属リチウムが析出する。この金属リチウムの析出量は、充電電力が大きくなるに従って増大する。そのため、ＳＯＣ低下時に充電電力を増大させることによって、リチウムイオン電池の劣化が進行し、電池性能を著しく低下させる虞がある。したがって、このような電池性能の変化を十分に反映してＳＯＣを制御する必要がある。【０００８】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動車両において、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化を抑制するように、車載蓄電装置の充電を制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面に従えば、電動車両は、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置と、蓄電装置の充電電力を発生するための電力発生機構と、蓄電装置の状態値に基づいて蓄電装置の残容量を推定するための充電状態推定部と、充電状態推定部による残容量推定値に基づいて蓄電装置の充放電を制御するための充放電制御部とを備える。充放電制御部は、残容量推定値が、予め定められた判定値よりも低下した場合には、電力発生機構に発生させる蓄電装置の充電電力を制限する。【００１０】
好ましくは、充放電制御部は、残容量推定値および蓄電装置の温度に少なくとも基づいて、蓄電装置の現在の状態における充電電力上限値を設定するための上限値設定部を含む。上限値設定部は、残容量推定値が判定値よりも低下した場合には、残容量推定値が小さくなるに従って、充電電力上限値を低下させる。【００１１】
好ましくは、充放電制御部は、残容量推定値が予め定められた閾値以下となる頻度である低残容量頻度を算出するための低残容量頻度演算部をさらに含む。上限値設定部は、低残容量頻度が小さくなるに従って、判定値を低下させる。【００１２】
好ましくは、充放電制御部は、少なくとも、残存容量推定値が制御範囲の下限値に達した場合には、電力発生機構により前記充電電力を発生させるための充電指示部を含む。充電指示部は、残容量推定値が判定値よりも低いときには、充電電力を第１の値から第２の値へ低下させる。【００１３】
好ましくは、充電指示部は、第１の値および第２の値の間で充電電力を徐々に変化させることにより、第１の値と第２の値とを切替える。【００１４】
好ましくは、充放電制御部は、少なくとも、残存容量推定値が制御範囲の下限値に達した場合には、電力発生機構により充電電力を発生させるための充電指示部を含む。充電指示部は、残容量推定値が判定値よりも低いときには、残容量推定値が小さくなるに従って、充電電力を低下させる。【００１５】
好ましくは、充放電制御部は、残容量推定値および蓄電装置の温度に少なくとも基づいて、蓄電装置の現在の状態における充電電力上限値を設定するための上限値設定部を含む。上限値設定部は、蓄電装置の電圧が所定の電圧上限値を超えないという第１の条件、および、蓄電装置の析出劣化の程度が所定の許容レベルを超えないという第２の条件を満たすように、充電電力上限値を設定する。【００１６】
好ましくは、判定値は、蓄電装置を構成する複数の蓄電セルに印加される拘束応力および残容量の相関関係に基づいて設定される。【００１７】
この発明の別の局面に従えば、電動車両の制御方法であって、電動車両は、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置と、蓄電装置の充電電力を発生するための電力発生機構とを含む。制御方法は、蓄電装置の状態値に基づいて蓄電装置の残容量を推定するステップと、推定された残容量推定値に基づいて蓄電装置の充放電を制御するステップとを備える。充放電を制御するステップは、残容量推定値が、予め定められた判定値よりも低下した場合には、電力発生機構に発生させる蓄電装置の充電電力を制限する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車載蓄電装置の充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１による電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図１に示した動力分割機構の構成図である。
【図３】動力分割機構の共線図である。
【図４】本発明の実施の形態１による電動車両における車載蓄電装置の充放電制御を説明する機能ブロック図である。
【図５】図４に示した充放電制御部の構成をさらに説明する機能ブロック図である。
【図６】蓄電装置としてリチウムイオン電池を適用した場合のＳＯＣとリチウム析出量との関係を示す図である。
【図７】蓄電装置の充電特性を示す図である。
【図８】ハイブリッド車両の走行に伴なう蓄電装置のＳＯＣおよび充電電力の時間的な変化を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１による電動車両における蓄電装置の充電制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１０】図９のステップＳ０３の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【図１１】図９のステップＳ０７の処理をさらに説明するフローチャートである。
【図１２】一定期間内での蓄電装置のＳＯＣの分布を示す概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に従う制御装置における充放電制御部の制御構造を示すブロック図である。
【図１４】低ＳＯＣ頻度演算部の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１５】本実施の形態２による電動車両における充電電力上限値の設定を説明する図である。
【図１６】本実施の形態２の変更例による電動車両における充電電力上限値の設定を説明する図である。
【図１７】本実施の形態２の変更例による電動車両における充電電力上限値の設定を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１による電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両５の概略構成図である。
【００２２】
図１を参照して、ハイブリッド車両５は、エンジン（内燃機関）１８とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを搭載する。さらに、ハイブリッド車両５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対して電力を入出力可能な蓄電装置１０を搭載する。
【００２３】
蓄電装置１０は、再放電可能な電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素などの二次電池が適用される。蓄電装置１０は、直並列接続された複数の二次電池セルと、複数の二次電池セルの両側に、筐体の面積が相対的に大きい面に対応して配置される拘束部材とを含む。複数の二次電池セルの各々は、筐体に格納された、正極および負極を有する。正極および負極には充放電に伴なって膨張・収縮が発生し、体積変化が生じる。複数の二次電池セルの筐体は、両側に設けられた拘束部材の間に一体的に拘束される。図１には、ハイブリッド車両５のうちの蓄電装置１０の充放電制御に関連するシステム構成が記載されている。
【００２４】
監視ユニット１１は、蓄電装置１０に設けられた温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４の出力に基づいて、蓄電装置１０の「状態値」を検出する。すなわち、「状態値」は、少なくとも蓄電装置１０の温度Ｔｂを含み、必要に応じて、蓄電装置１０の電圧Ｖｂおよび／または電流Ｉｂをさらに含む。上述のように、蓄電装置１０として代表的には二次電池が用いられるため、蓄電装置１０の温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂについて、以下では、電池温度Ｔｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂとも称する。また、電池温度Ｔｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂを包括的に「電池データ」とも総称する。
【００２５】
なお、温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４については、蓄電装置１０に設けられる温度センサ、電圧センサ、および電流センサのそれぞれを包括的に示すものである。すなわち、実際には、温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４の少なくとも一部については、複数個設けられることが一般的である点について確認的に記載する。
【００２６】
エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、動力分割機構２２を介して機械的に連結される。
【００２７】
図２を参照して、動力分割機構２２についてさらに説明する。動力分割機構２２は、サンギヤ２０２と、ピニオンギヤ２０４と、キャリア２０６と、リングギヤ２０８とを含む遊星歯車によって構成される。
【００２８】
ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はモータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１８のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はモータジェネレータＭＧ２の回転軸および減速機９５に連結される。
【００２９】
エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２が、遊星歯車からなる動力分割機構２２を介して連結されることで、エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の回転速度は、図３に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００３０】
この結果、ハイブリッド車両５の走行時において、動力分割機構２２は、エンジン１８の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方をモータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部をモータジェネレータＭＧ２へ配分する。動力分割機構２２からモータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は、発電動作に用いられる。一方、モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪２４Ｆの駆動に使用される。
【００３１】
このように、ハイブリッド車両５の走行状況に応じて、動力分割機構２２を介して上記３者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪２４Ｆが駆動される。また、ハイブリッド車両５の走行中において、蓄電装置１０は、エンジン１８の出力を源とした、モータジェネレータＭＧ１の発電電力により充電可能である。すなわち、エンジン１８は「内燃機関」に対応し、モータジェネレータＭＧ２は「第１の電動機」に対応する。また、モータジェネレータＭＧ１は、「電力発生機構」および「第２の電動機」に対応する。
【００３２】
再び図１を参照して、ハイブリッド車両５は、電力制御ユニット５０をさらに備える。電力制御ユニット５０は、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２と、蓄電装置１０との間で双方向に電力変換するように構成される。電力制御ユニット５０は、コンバータ（ＣＯＮＶ）６と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２にそれぞれ対応付けられた第１インバータ（ＩＮＶ１）８−１および第２インバータ（ＩＮＶ２）８−２とを含む。
【００３３】
コンバータ（ＣＯＮＶ）６は、蓄電装置１０と、インバータ８−１，８−２の直流リンク電圧を伝達する正母線ＭＰＬとの間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。すなわち、蓄電装置１０の入出力電圧と、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬ間の直流電圧とは、双方向に昇圧または降圧される。コンバータ６における昇降圧動作は、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＣに従ってそれぞれ制御される。また、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬの間には、平滑コンデンサＣが接続される。そして、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬ間の直流電圧Ｖｈは、電圧センサ１６によって検知される。
【００３４】
第１インバータ８−１および第２インバータ８−２は、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬの直流電力と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。主として、第１インバータ８−１は、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、エンジン１８の出力によってモータジェネレータＭＧ１が発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。これにより、車両走行中にも、エンジン１８の出力によって蓄電装置１０を能動的に充電できる。
【００３５】
また、第１インバータ８−１は、エンジン１８の始動時には、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、蓄電装置１０からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１へ供給する。これにより、エンジン１８は、モータジェネレータＭＧ１をスタータとして始動することができる。
【００３６】
第２インバータ８−２は、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ２へ供給する。これによりモータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド車両５の駆動力を発生する。
【００３７】
一方、ハイブリッド車両５の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪２４Ｆの減速に伴って交流電力を発電する。このとき、第２インバータ８−２は、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、モータジェネレータＭＧ２が発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電装置１０が充電される。
【００３８】
蓄電装置１０と電力制御ユニット５０との間には、正線ＰＬおよび負線ＮＬに介挿接続されたシステムメインリレー７が設けられる。システムメインリレー７は、制御装置１００からのリレー制御信号ＳＥに応答して、オンオフされる。
【００３９】
制御装置１００は、代表的には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）により構成される。そして、制御装置１００は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００４０】
制御装置１００に入力される情報として、図１には、監視ユニット１１からの電池データ（電池温度Ｔｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂ）や、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの線間に配置された電圧センサ１６からの直流電圧Ｖｈを例示する。図示しないが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相の電流検出値やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角検出値についても、制御装置１００に入力される。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態１による電動車両における車載蓄電装置の充放電制御を説明する機能ブロック図である。なお、図４を始めとする以下の各ブロック図に記載された各機能ブロックについては、予め設定されたプログラムに従って制御装置１００がソフトウェア処理を実行することにより実現することができる。あるいは、制御装置１００の内部に、当該機能ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）を構成することも可能である。
【００４２】
図４を参照して、状態推定部１１０は、監視ユニット１１からの電池データ（Ｉｂ，Ｖｂ，Ｔｂ）に基づいて、蓄電装置１０のＳＯＣを推定する。ＳＯＣは、満充電容量に対する現在の残容量を百分率（０〜１００％）で示したものである。たとえば、状態推定部１１０は、蓄電装置１０の充放電量の積算値に基づいて蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を順次演算する。充放電量の積算値は、電池電流Ｉｂおよび電池電圧Ｖｂに基づいて導出される。あるいは、開放電圧（ＯＣＶ：Open  Circuit  Voltage）とＳＯＣとの関係に基づいてＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を算出してもよい。
【００４３】
状態推定部１１０によって求められたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）は、充放電制御部１５０へ伝達される。
【００４４】
充放電制御部１５０は、蓄電装置１０の状態に基づいて、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。また、充放電制御部１５０は、蓄電装置１０の充電要否を判定するとともに、蓄電装置１０の充電電力指令値Ｐｃｈｇを設定する。充電電力指令値Ｐｃｈｇは、蓄電装置１０の充電不要時にはＰｃｈｇ＝０に設定される。一方、充電電力指令値Ｐｃｈｇは、蓄電装置１０の充電が必要と判定されると、Ｐｃｈｇ＞０に設定される。
【００４５】
走行制御部２００は、ハイブリッド車両５の車両状態およびドライバ操作に応じて、ハイブリッド車両５全体で必要な車両駆動力や車両制動力を算出する。ドライバ操作には、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量、シフトレバー（図示せず）のポジション、ブレーキペダル（図示せず）の踏込み量等が含まれる。
【００４６】
そして、走行制御部２００は、要求された車両駆動力あるいは車両制動力を実現するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求およびエンジン１８への出力要求を決定する。ハイブリッド車両５は、エンジン１８を停止したままでモータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行することができる。したがって、燃費が悪い領域を避けてエンジン１８を動作させるように、各出力要求を決定することによって、エネルギ効率を高めることができる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求は、蓄電装置１０の充放電可能な電力範囲内（Ｗｉｎ〜Ｗｏｕｔ）で蓄電装置１０の充放電が実行されるように制限した上で設定される。すなわち、蓄電装置１０の出力電力が確保できないときには、モータジェネレータＭＧ２による出力が制限される。
【００４７】
配分部２５０は、走行制御部２００によって設定されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求に応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクや回転速度を演算する。そしてトルクや回転速度についての制御指令をインバータ制御部２６０へ出力すると同時に、直流電圧Ｖｈの制御指令値をコンバータ制御部２７０へ出力する。
【００４８】
一方、配分部２５０は、走行制御部２００によって決定されたエンジンパワーおよびエンジン目標回転速度を示すエンジン制御指示を生成する。このエンジン制御指示に従って、図示しないエンジン１８の燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等が制御される。
【００４９】
インバータ制御部２６０は、配分部２５０からの制御指令に応じて、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する。このスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２は、それぞれインバータ８−１および８−２へ出力される。
【００５０】
コンバータ制御部２７０は、配分部２５０からの制御指令に従って直流電圧Ｖｈが制御されるように、スイッチング指令ＰＷＣを生成する。このスイッチング指令ＰＷＣに従ったコンバータ６の電圧変換によって、蓄電装置１０の充放電電力が制御されることになる。
【００５１】
このようにして、車両状態およびドライバ操作に応じて、エネルギ効率を高めたハイブリッド車両５の走行制御が実現される。
【００５２】
図５には、充放電制御部１５０（図４）のさらに詳細な構成が示される。
図５を参照して、充放電制御部１５０は、充放電上限値設定部１６０と、充電指示部１７０とを含む。
【００５３】
充放電上限値設定部１６０は、電池温度ＴｂおよびＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に少なくとも基づいて、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低下すると、放電電力上限値Ｗｏｕｔは徐々に低く設定される。これにより、蓄電装置１０の過放電が回避される。反対に、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が高くなると、充電電力上限値Ｗｉｎは徐々に低下するように設定される。これにより、蓄電装置１０の過充電が回避される。
【００５４】
また、二次電池を始めとする蓄電装置１０は、特に低温時に内部抵抗が上昇する温度依存性を有する。また、高温時には、さらなる発熱によって温度が過上昇することを防止する必要がある。このため、低温時および高温時には、充放電電力を制限することが好ましい。このように、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに応じて、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔは設定される。
【００５５】
さらに、蓄電装置１０を構成する複数の二次電池セルの各々は、充放電に伴なって正極および負極に膨張・収縮が発生することによって、体積変化が生じる。電極の体積変化が生じると、各二次電池セルの筐体に作用する応力（拘束応力）が変化する。特に、放電によって二次電池セルのＳＯＣが低下すると、電極が収縮するために拘束応力が低下する。そして、拘束応力が低下した状態で二次電池セルを充電すると、筐体内部では、電極材料の劣化反応が進行することにより、内部抵抗や満充電容量等の状態量の劣化が進行する。たとえば二次電池セルの劣化が進行すると、内部抵抗は上昇し、満充電容量は低下する。
【００５６】
特に、二次電池セルとして、リチウムを電極材料とするリチウムイオン電池を適用した場合には、ＳＯＣが低下した状態、すなわち、拘束応力が低下した状態で二次電池セルを充電すると、リチウムイオン電池の負極表面上に金属リチウムが析出する。こうしたリチウムの析出は、満充電容量の劣化を著しく進行させる。また、リチウムの析出量が増加することによって、過熱に対する耐性を低下させる虞が生じる。以下では、このようなリチウムイオン電池の負極表面上にリチウムが析出する現象によって起こる劣化を、電池の析出劣化とも称する。
【００５７】
図６は、蓄電装置１０としてリチウムイオン電池を適用した場合のＳＯＣとリチウム析出量との関係を示す図である。図６において、横軸はリチウムイオン電池のＳＯＣを示し、縦軸は電池の筐体内部でのリチウム析出量を示す。図中の実線ｋ１は、充電電力Ｐ１でリチウムイオン電池を充電したときのＳＯＣとリチウム析出量との関係を示し、実線ｋ２は、充電電力Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）でリチウムイオン電池を充電したときのＳＯＣとリチウム析出量との関係を示し、実線ｋ３は、充電電力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ２）でリチウムイオン電池を充電したときのＳＯＣとリチウム析出量との関係を示す。
【００５８】
図６を参照して、横軸のリチウムイオン電池のＳＯＣは、各二次電池セルの筐体に作用する応力（拘束応力）に比例し、縦軸のリチウム析出量は、該二次電池セルの劣化の進行度合いに比例する。
【００５９】
リチウムイオン電池のＳＯＣが低い領域（以下、「低ＳＯＣ領域」という）では、各二次電池セルの拘束応力が低下する。そのため、低ＳＯＣ領域で二次電池セルを充電すると、負極の平均電位と負極のうち局所的に電位が最低になる箇所の電位（局所電位）との差が大きくなるために負極の表面に析出するリチウムが増大する。リチウム析出量は、図６に示すように、充電電力が大きくなるに従って増大する。これにより、二次電池の劣化を進行させる事態を招いてしまう。
【００６０】
したがって、本実施の形態１による電動車両では、充放電制御部１５０は、充電に伴なうリチウム析出量の増加が懸念される低ＳＯＣ領域では、蓄電装置１０の充電電力を制限するように、蓄電装置１０の充放電を制御する。
【００６１】
図７を用いて、充放電上限値設定部１６０（図５）による充電電力上限値Ｗｉｎの設定を詳細に説明する。
【００６２】
充放電上限値設定部１６０は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づき、予め設定されたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および充電電力上限値Ｗｉｎの関係、具体的には図７に示す充電特性を参照して、充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。
【００６３】
図７は、蓄電装置１０の充電特性を示す図である。図７において、横軸はＳＯＣ（単位は％）を示し、縦軸は充電電力上限値Ｗｉｎ（単位はＷ（ワット））を示す。
【００６４】
図７には、ＳＯＣに応じて設定された２つの充電電力上限値Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２が示されている。このうちの充電電力上限値Ｗｉｎ１は、電池電圧Ｖｂが予め設定されている上限電圧を超えないように設定された充電電力上限値である。ここで、上限電圧は、これ以上充電すると過充電に至る虞があるような、蓄電装置１０の充電限界値に相当する。したがって、充電電力上限値Ｗｉｎ１は、電池電圧Ｖｂがこの上限電圧を超えない範囲で、定格時間内に充電が許容される最大の電力値に設定される。図７に示すように、充電電力上限値Ｗｉｎ１は、ＳＯＣが高くなるほど充電電力上限値が低下するように設定される。
【００６５】
なお、上述したように、蓄電装置１０は低温時に内部抵抗が上昇する温度依存性を有するため、充電電力上限値Ｗｉｎ１は、電池温度ＴｂごとにＳＯＣに対応付けて規定されている。
【００６６】
これに対して、充電電力上限値Ｗｉｎ２は、リチウム析出量が許容レベル以下となるように、ＳＯＣに応じて設定された充電電力上限値である。上述したように、低ＳＯＣ領域で蓄電装置１０を充電するとリチウム析出量が増大することから、ＳＯＣが低くなるほど充電電力上限値Ｗｉｎ２を低く設定する。そして、充電電力上限値Ｗｉｎ２＝０に設定されると、蓄電装置１０の充電が禁止される。なお、この充電電力上限値Ｗｉｎ２においても、電池性能の温度依存性を考慮して、電池温度ＴｂごとにＳＯＣに対応付けて規定されている。
【００６７】
したがって、温度センサ１２から電池温度Ｔｂの検出値が与えられると、現時点におけるＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に基づいて、充電電力上限値Ｗｉｎ１および充電電力上限値Ｗｉｎ２がそれぞれ算出される。充放電上限値設定部１６０は、現時点のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に対応する充電電力上限値Ｗｉｎ１と充電電力上限値Ｗｉｎ２とを比較し、値が小さい方を充電電力上限値Ｗｉｎに設定する。
【００６８】
なお、図７では、ＳＯＣごとに充電電力上限値Ｗｉｎ１およびＷｉｎ２を比較し、その比較結果において値が小さい方の充電電力上限値を実線で示し、値が大きい方の充電電力上限値を点線で示している。すなわち、図７の実線で示される関係に基づいて、ＳＯＣに応じて充電電力値Ｗｉｎが設定されることとなる。
【００６９】
なお、充放電上限値設定部１６０は、図７に示す蓄電装置１０の充電特性（充電電力上限値Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２）を電池温度Ｔｂごとにマップ形式で格納する。そして、各時点における蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づいて格納するマップを参照し、対応する充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。
【００７０】
以上のような制御構造によって、蓄電装置１０の充電電力上限値Ｗｉｎが設定されると、充電指示部１７０（図５）は、充電電力上限値Ｗｉｎの範囲内で蓄電装置１０の充電が実行されるように、充電電力指令値Ｐｃｈｇを設定する。
【００７１】
次に、図８を用いて、蓄電装置１０の充電電力指令値Ｐｃｈｇの設定を説明する。
図８は、ハイブリッド車両５の走行に伴なう蓄電装置１０のＳＯＣおよび充電電力の時間的な変化を示す図である。なお、図８では、ハイブリッド車両５の走行形態として、蓄電装置１０が充電される減速時や降坂走行時などの回生制動時と、回生制動時と比較して充電電力が小さい定常走行時もしくは車両のアイドル状態（停車状態）とを想定している。具体的には、図中の時間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ６は定常走行時またはアイドル状態に相当し、時間Ｔ２，Ｔ５は回生制動時に相当する。
【００７２】
図８を参照して、充放電上限値設定部１６０（図５）は、状態推定部１１０からＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を受け、監視ユニット１１から電池データ（電池温度Ｔｂ）を受けると、上述した方法によって、現在のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに応じて充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。図８では、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が所定のしきい値ＳＯＣｔｈに到達するまでは、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低いときほど充電電力上限値Ｗｉｎは低くなるように設定される。一方、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がしきい値ＳＯＣｔｈに到達すると、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が高いときほど、充電電力上限値Ｗｉｎは低くなるように設定される。
【００７３】
充電指示部１７０は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が蓄電装置１０のＳＯＣ制御範囲よりも低下した場合には、蓄電装置１０の充電を指示する。なお、ＳＯＣ制御範囲は、制御中心値に対して、上限側および下限側に制御幅を持つように設定されている。すなわち、充電指示部１７０は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がＳＯＣ制御範囲の下限よりも低下した場合に、電力指令値Ｐｃｈｇ＞０に設定する。あるいは、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がＳＯＣ制御範囲内にある段階で、予備的にＰｃｈｇ＞０としてもよい。Ｐｃｈｇ＞０となると、エンジン１８の作動が要求される。エンジン１８の停止時には、エンジン１８が始動される。そして、エンジン１８の出力要求に充電電力指令値Ｐｃｈｇが上乗せされる。
【００７４】
また、回生制動時には、充放電上限値設定部１６０により設定された充電電力上限値Ｗｉｎに従って、モータジェネレータＭＧ２による回生発電が制限されることにより、蓄電装置１０の過充電が回避される。
【００７５】
ここで、充電指示部１７０は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に応じて、充電電力指令値Ｐｃｈｇを可変に設定する。具体的には、図８に示すように、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が予め定められた判定値ＳＯＣｔｈ以上となる場合には、充電電力指令値Ｐｃｈｇを、電力値Ｐｃｈｇ２に設定する。この電力値Ｐｃｈｇ２は、充電電力上限値Ｗｉｎを超えない範囲内で、蓄電装置１０の充電に要求される出力がエンジン１８から効率良く出力されるように、エンジン１８の動作ライン等を考慮して設定される。
【００７６】
これに対して、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が判定値ＳＯＣｔｈよりも低いときには、充電電力指令値Ｐｃｈｇを、充電電力上限値Ｗｉｎを超えない範囲内であって、かつ、上記の電力値Ｐｃｈｇ２よりも小さい電力値Ｐｃｈｇ１に設定する。
【００７７】
判定値ＳＯＣｔｈは、蓄電装置１０を充電したときにリチウム析出量が急激に増大する虞がある領域であるか否かを判別するための閾値に相当する。判定値ＳＯＣｔｈは、図６に示すリチウムイオン電池のＳＯＣおよびリチウム析出量の関係に基づいて、リチウム析出量の許容レベルに対応するＳＯＣに対してマージンを有するように設定される。また、電力値Ｐｃｈｇ１は、蓄電装置１０の劣化試験等によって、リチウム析出量を許容レベル以下に抑えることができるように適合される。
【００７８】
図９は、本発明の実施の形態１による電動車両における蓄電装置の充電制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【００７９】
図９を参照して、制御装置１００は、ステップＳ０１により、監視ユニット１１から電池データ（Ｔｂ，Ｉｂ，Ｖｂ）を取得する。そして、制御装置１００は、ステップＳ０２により、蓄電装置１０のＳＯＣを推定する。すなわち、Ｓ０２の処理は図４に示した状態推定部１１０の機能に対応する。
【００８０】
制御装置１００は、ステップＳ０３により、ステップＳ０２で算出されたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づいて、蓄電装置１０の充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。ステップＳ０３の処理は、図５の充放電上限値設定部１６０の機能に相当する。
【００８１】
図１０は、図９のステップＳ０３の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【００８２】
図１０を参照して、制御装置１００は、ステップＳ２１では、ステップＳ０２で算出されたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づいて図７に示した充電特性（充電電力上限値Ｗｉｎ１）に従って予め定められたマップを参照し、対応する充電電力上限値Ｗｉｎ１を設定する。
【００８３】
制御装置１００は、ステップＳ２１に引き続き、ステップＳ２２により、ステップＳ０２で算出されたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づいて図７に示した充電特性（充電電力上限値Ｗｉｎ２）に従って予め定められたマップを参照し、対応する充電電力上限値Ｗｉｎ２を設定する。
【００８４】
そして、制御装置１００は、ステップＳ２３により、ステップＳ２１で設定された充電電力上限値Ｗｉｎ１とステップＳ２２で設定された充電電力上限値Ｗｉｎ２とを比較し、値が小さい方を充電電力上限値Ｗｉｎに設定する。
【００８５】
再び図９を参照して、ステップＳ０４では、制御装置１００は、ステップＳ０２で算出されたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）をしきい値ＳＯＣｔｈ（図８）と比較する。そして、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がしきい値ＳＯＣｔｈ以下のとき（ステップＳ０４のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ０５により、充電電力目標値Ｐｃｈｇ＿ｔａｇ＝Ｐｃｈｇ１に設定する。一方、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がしきい値ＳＯＣｔｈよりも高いとき（ステップＳ０４のＮＯ判定時）には、ステップＳ０６により、充電電力目標値Ｐｃｈｇ＿ｔａｇ＝Ｐｃｈｇ２に設定する。
【００８６】
そして、制御装置１００は、ステップＳ０７では、ステップＳ０５またはＳ０６で設定された充電電力目標値Ｐｃｈｇ＿ｔａｇに基づいて、充電電力指令値Ｐｃｈｇを算出する。制御装置１００は、充電電力指令値ＰｃｈｇをＰｃｈｇ１およびＰｃｈｇ２の間で切り替えるに際して、Ｐｃｈｇ１およびＰｃｈｇ２の間で充電電力指令値Ｐｃｈｇを徐々に変化させる。このように電力指令値Ｐｃｈｇに緩変化処理を施すのは、充電電力指令値Ｐｃｈｇを急激に変化させたことによって、エンジン１８の目標回転速度も急激に変化すると、エンジン回転速度のハンチングが発生する虞があるためである。
【００８７】
図１１は、図９のステップＳ０７の処理をさらに説明するフローチャートである。
図１１を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１１により、図９のステップＳ０５またはＳ０６で設定された充電電力目標値Ｐｃｈｇ＿ｔａｇから前回このルーチンで設定された充電電力指令値Ｐｃｈｇとを減じることにより電力差（＝Ｐｃｈｇ＿ｔａｇ−Ｐｃｈｇ）を算出し、その算出した電力差の絶対値を所定値ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇと比較する。なお、所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇは、緩変化処理に用いられるレート値であり、蓄電装置１０の性能およびハイブリッド車両５の仕様に基づいて定められる。
【００８８】
上記の電力差の絶対値が所定値ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇより小さいとき（ステップＳ１１のＹＥＳ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１２により、充電電力指令値Ｐｃｈｇ＝Ｐｃｈｇ＿ｔａｇに設定する。
【００８９】
一方、上記の電力差の絶対値が所定値ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇ以上であるとき（ステップＳ１１のＮＯ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１３により、上記の電力差が所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇ以上であるか否かを判定する。電力差が所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇ以上であるとき（ステップＳ１３のＹＥＳ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１４により、前回設定された充電電力指令値Ｐｃｈｇに所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇを加えたものを充電電力指令値Ｐｃｈｇに設定する。
【００９０】
一方、ステップＳ１３により、上記の電力差が所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇよりも小さいとき（ステップＳ１３のＮＯ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１５により、前回設定された充電電力指令値Ｐｃｈｇから充電電力目標値Ｐｃｈｇ＿ｔａｇを減じることにより電力差（＝Ｐｃｈｇ−Ｐｃｈｇ＿ｔａｇ）を算出し、その算出した電力差が所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇ以上であるか否かを判定する。この電力差が所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇ以上であるとき（ステップＳ１５のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１６により、制御装置１００は、前回設定された充電電力指令値Ｐｃｈｇから所定量ＳＴＥＰ＿ｐｃｈｇを減じたものを充電電力指令値Ｐｃｈｇに設定する。
【００９１】
再び図９を参照して、制御装置１００は、ステップＳ０８により、ステップＳ０７で設定された充電電力指令値Ｐｃｈｇに基づいて、充電指示を発生する。すなわち、ステップＳ０７およびＳ０８の機能は、図５に示した充電指示部１７０の機能に対応する。
【００９２】
なお、図９のステップＳ０７における充電電力指令値Ｐｃｈｇの緩変化処理は、充電電力指令値Ｐｃｈｇを徐々に変化させることが可能であれば、図１１のフローチャートに示した処理に限定されるものではない。緩変化処理の一例として、１次フィルタ処理を行なう態様としてもよい。
【００９３】
このように、実施の形態１による電動車両によれば、充電によるリチウム析出量の増加が懸念される低ＳＯＣ領域では、蓄電装置１０の充電電力を制限することによって、蓄電装置１０の析出劣化の進行を抑制することができる。これにより、リチウム析出量の許容レベルを超えない範囲内で蓄電装置１０の充放電が許容されるため、蓄電装置１０の劣化の進行を抑制しつつ、蓄電装置１０に蓄えられた電力を有効活用することができる。
【００９４】
なお、実施の形態１による充電電力指令値Ｐｃｈｇの設定は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を判定値ＳＯＣｔｈと比較した結果に応じて充電電力指令値Ｐｃｈｇを電力値Ｐｃｈｇ１および電力値Ｐｃｈｇ２の間で切り替える構成について説明したが、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低くなるほど充電電力指令値Ｐｃｈｇを小さく設定することが可能であれば、上述の例に限定されるものではない。たとえば、ＳＯＣ制御範囲内で複数の判定値を予め定めておき、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が判定値以下となるごとに充電電力指令値Ｐｃｈｇを所定量だけ減少させることによって、充電電力指令値ＰｃｈｇをＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低下するに従って段階的に減少させる態様としてもよい。
【００９５】
あるいは、蓄電装置１０の劣化試験等によってＳＯＣと充電電力（リチウム析出量の増加を抑制可能な充電電力）との関係を求めることによって、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に応じて予め適合された充電電力指令値Ｐｃｈｇを、制御装置１００がマップ形式で格納する態様としてもよい。
【００９６】
また、実施の形態１によるハイブリッド車両５では、エンジン１８への出力要求に反映される充電電力指令値Ｐｃｈｇを、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低くなるに従って小さい値とする構成としたが、本発明による充電制御は、充電電力指令値Ｐｃｈｇのみを制御対象とするものではなく、蓄電装置１０の総合的な充電電力を制御対象とするものである。この総合的な充電電力には、モータジェネレータＭＧ２による回生発電も含まれる。また、本発明を、車両外部の電源によって蓄電装置を充電可能な電動車両に適用した場合には、総合的な充電電力には、車両走行中における蓄電装置１０の充電電力の他に外部電源による充電電力が含まれる。この場合、車両走行中および外部電源による充電中の各々において、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が所定の判定値ＳＯＣｔｈよりも低下した場合には、電動車両の制御装置は、蓄電装置の充電電力を制限する。
【００９７】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１による電動車両では、低ＳＯＣ領域での充電電力を制限することによって、蓄電装置１０の劣化（特に、リチウムイオン電池の析出劣化）の進行を抑制する構成について説明した。
【００９８】
しかしながら、蓄電装置１０の劣化の進行度合いは、蓄電装置１０が低ＳＯＣとなる頻度によって左右されるため、蓄電装置１０の使用履歴、すなわち、ハイブリッド車両５の使用履歴によって劣化の進行度合いが大きく異なってくる。図１２は、一定期間内での蓄電装置１０のＳＯＣの分布を示す概念図である。
【００９９】
蓄電装置１０のＳＯＣについては、制御中心値に対して上限側および下限側に制御幅を持つように、予め制御範囲が定められている。そして、このＳＯＣ制御範囲内にＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が維持されるように、蓄電装置１０の充放電が制御される。したがって、図１２に示すＳＯＣ分布においては、ＳＯＣ制御範囲の制御中心値付近と比較して、高ＳＯＣ領域または低ＳＯＣ領域での頻度が低くなっている。
【０１００】
ここで、車両走行中に蓄電装置１０が低ＳＯＣとなる場面としては、たとえば、エンジン１８の運転を停止してモータジェネレータＭＧ２の駆動力のみにより車両を走行させるＥＶ走行時や、エンジン１８の出力不足をモータジェネレータＭＧ２の駆動力で賄うように構成された高地走行時などが想定される。したがって、このようなＥＶ走行や高地走行の実行頻度が高くなるほど、蓄電装置１０が低ＳＯＣとなる頻度が高くなる。そして、蓄電装置１０が低ＳＯＣとなる頻度が高くなるほど、低ＳＯＣ領域で蓄電装置１０を充電する頻度が増えるため、蓄電装置１０の劣化の進行度合いが大きくなる。
【０１０１】
したがって、本実施の形態２による電動車両では、蓄電装置１０が低ＳＯＣとなる頻度に応じて、蓄電装置１０の充電電力に対する制限を変更する。なお、この発明の実施の形態２に従う電動車両の代表例であるハイブリッド車両の概略構成は、制御装置１００での制御構造を除いて、図１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、制御装置１００の構成についても、充放電制御部１５０Ａでの制御構造を除いて、図４と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１０２】
図１３は、本発明の実施の形態２に従う制御装置における充放電制御部１５０Ａの制御構造を示すブロック図である。
【０１０３】
図１３を参照して、充放電制御部１５０Ａは、図５に示す充放電制御部１５０において、充放電上限値設定部１６０に代えて、低ＳＯＣ頻度演算部１８０および充放電上限値設定部１６０Ａを設けたものである。
【０１０４】
低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、状態推定部１１０（図４）によって求められたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を監視することにより、蓄電装置１０が低ＳＯＣとなる頻度（以下、「低ＳＯＣ頻度」という）ｘを算出する。低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、算出した低ＳＯＣ頻度ｘを充放電上限値設定部１６０Ａへ出力する。充放電上限値設定部１６０Ａは、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）と、低ＳＯＣ頻度演算部１８０によって算出された低ＳＯＣ頻度ｘとに基づいて、充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。
【０１０５】
図１４は、低ＳＯＣ頻度演算部１８０の制御処理手順を示したフローチャートである。
図１４を参照して、低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、ステップＳ３１により、状態推定部１１０（図４）から蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を取得すると、ステップＳ３２により、所定時間Ｔｉごとに、該所定時間Ｔｉ内のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）の平均値（以下、ＳＯＣ平均値ＳＯＣａｖｅという）を算出する平均化処理を行なう。
【０１０６】
低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、平均化処理の実行頻度をカウントするためのカウンタ回路（以下、ＳＯＣ頻度カウンタという）を内部に有しており、ステップＳ３３では、ステップＳ３２で平均化処理が実行されると、カウント値をインクリメントする。
【０１０７】
さらに、低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、ステップＳ３４により、ステップＳ３２で算出されたＳＯＣ平均値ＳＯＣａｖｅを、予め設定された低ＳＯＣ判定値ＳＯＣ＿Ｌｏと比較する。低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、低ＳＯＣ頻度をカウントするためのカウンタ回路（以下、低ＳＯＣ頻度カウンタという）をさらに有しており、ＳＯＣ平均値ＳＣＯａｖｅが低ＳＯＣ判定値ＳＯＣ＿Ｌｏ以下であると判定されると（ステップＳ３４のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３５により、低ＳＯＣ頻度カウンタにおけるカウント値をインクリメントする。一方、ＳＯＣ平均値ＳＯＣａｖｅが低ＳＯＣ判定値ＳＯＣ＿Ｌｏよりも大きいと判定されたときには（ステップＳ３４のＮＯ判定時）、低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、カウント値を維持する。
【０１０８】
なお、ステップＳ３４における低ＳＯＣ判定値ＳＯＣ＿Ｌｏは、リチウム析出量が急激に増加する、すなわち析出劣化が進行する領域であるか否かを判別するための閾値に相当する。したがって、ステップＳ３４の処理によって、図１２に示すＳＯＣ分布から、析出劣化が進行するような蓄電装置１０の使用頻度が抽出される。
【０１０９】
次に、低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、ステップＳ３６により、ステップＳ３３におけるＳＯＣ頻度カウンタのカウント値と、ステップＳ３５における低ＳＯＣ頻度カウンタのカウント値とに基づいて、低ＳＯＣ頻度ｘを算出する。
【０１１０】
ステップＳ３７では、充放電上限値設定部１６０Ａは、ステップＳ３６により算出された低ＳＯＣ頻度ｘと、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）とに基づいて、充電電力上限値Ｗｉｎを設定する。
【０１１１】
図１５を用いて、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および低ＳＯＣ頻度ｘに対する充電電力上限値Ｗｉｎの設定を詳細に説明する。
【０１１２】
図１５（ａ）は、充電電力上限値設定用マップの一例を示した図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す充電電力上限値設定用マップにより規定される、蓄電装置１０のＳＯＣと充電電力上限値Ｗｉｎとの関係を示した図である。
【０１１３】
図１５（ａ）を参照して、充電電力上限値Ｗｉｎは、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に応じて可変に設定される。たとえば、低ＳＯＣ頻度ｘ＝ｘ３のときには、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がＳ４以上のときには、充電電力上限値ＷｉｎはＷ１に設定され、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がＳ４よりも低いときには、充電電力上限値ＷｉｎはＷ２（Ｗ２＜Ｗ１）に設定される。すなわち、低ＳＯＣ頻度ｘ＝ｘ３のときには、Ｓ４を判定値として、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が判定値よりも低下すると、充電電力上限値Ｗｉｎは低下するように設定される。
【０１１４】
本実施の形態２では、充電電力上限値Ｗｉｎを低下させるか否か、すなわち、充電電力を制限すべきか否かを判別するための判定値を、低ＳＯＣ頻度ｘに応じて可変に設定する。図１５（ａ）では、低ＳＯＣ頻度ｘ＝ｘ５のときには、判定値はＳ６に設定される。これに対して、低ＳＯＣ頻度ｘがｘ４まで低下すると、判定値はＳ６よりも小さいＳ５に設定される。さらに、低ＳＯＣ頻度ｘがｘ３まで低下すると、判定値はＳ５よりも小さいＳ４に設定される。このように、判定値は、低ＳＯＣ頻度ｘが低くなるに従って、小さい値に設定される。これにより、図１５（ｂ）に示すように、低ＳＯＣ頻度ｘが低くなると、判定値は低下するように設定される。
【０１１５】
以上説明したように、実施の形態２による電動車両は、低ＳＯＣ頻度ｘから推定される蓄電装置１０の劣化の進行度合いに応じて、低ＳＯＣ領域での蓄電装置１０の充電電力を可変に設定する。これにより、低ＳＯＣ頻度が高く、劣化の進行度合いが大きいと判断される場合には充電電力を制限することによって、蓄電装置１０の劣化の進行を抑制することができる。その一方で、低ＳＯＣ頻度が低く、劣化の進行度合いが小さいと判断される場合には充電電力に対する制限を緩和することによって、蓄電装置１０の蓄積電力を増やすことができる。この結果、劣化の進行を抑えつつ、蓄電装置１０の出力不足による電動車両の運転性低下を回避することができる。
【０１１６】
（変更例）
なお、本実施の形態２における充電電力上限値Ｗｉｎの設定を、上記の実施の形態１で説明した充電電力上限値Ｗｉｎの設定と組合せることによって、最終的な充電電力上限値Ｗｉｎを設定してもよい。図１６は、図７の蓄電装置１０の充電特性に、本実施の形態２により設定される充電電力上限値Ｗｉｎ（図中の充電電力上限値Ｗｉｎ３に相当）を重ねて示したものである。図１７は、本発明の実施の形態２の変更例による電動車両における充電電力上限値の設定処理を説明するフローチャートである。
【０１１７】
図１７を参照して、充電電力上限値Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２は、温度センサ１２から電池温度Ｔｂの検出値が与えられると、現時点におけるＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に基づいて、それぞれ算出される。また、充電電力上限値Ｗｉｎ３は、現時点におけるＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および低ＳＯＣ頻度ｘに基づいて算出される。充放電上限値設定部１６０Ａは、現時点のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に対応する充電電力上限値Ｗｉｎ１、充電電力上限値Ｗｉｎ２および充電電力上限値Ｗｉｎ３を比較し、最も値が小さいものを充電電力上限値Ｗｉｎに設定する。図１７は、本発明の実施の形態１による電動車両における蓄電装置の充電制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【０１１８】
図１７を参照して、充放電上限値設定部１６０Ａは、監視ユニット１１から電池データ（Ｔｂ，Ｉｂ，Ｖｂ）を取得し、状態推定部１１０からＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を取得すると、ステップＳ２１により、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づいて図１６に示した充電特性（充電電力上限値Ｗｉｎ１）に従って予め定められたマップを参照し、対応する充電電力上限値Ｗｉｎ１を設定する。
【０１１９】
次に、充放電上限値設定部１６０Ａは、ステップＳ２２により、ステップＳ０２で算出されたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づいて図１６に示した充電特性（充電電力上限値Ｗｉｎ２）に従って予め定められたマップを参照し、対応する充電電力上限値Ｗｉｎ２を設定する。
【０１２０】
さらに、充放電上限値設定部１６０Ａは、ステップＳ２４により、低ＳＯＣ頻度ｘと、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）とに基づいて、図１５（ａ）に示した充電電力上限値設定用マップを参照し、対応する充電電力上限値Ｗｉｎ３を設定する。
【０１２１】
そして、充放電上限値設定部１６０Ａは、ステップＳ２５により、ステップＳ２１で設定された充電電力上限値Ｗｉｎ１、ステップＳ２２で設定された充電電力上限値Ｗｉｎ２およびステップＳ２４で設定された充電電力上限値Ｗｉｎ３を互いに比較し、値が小さいものを充電電力上限値Ｗｉｎに設定する。
【０１２２】
なお、実施の形態１，２では、蓄電装置１０の一例として、リチウムイオン電池について説明したが、本発明の適用はリチウムイオン電池に限定されるものではない。具体的には、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置に対して、本発明を適用することが可能である。
【０１２３】
また、実施の形態１，２では、蓄電装置１０のＳＯＣと蓄電装置１０を構成する複数の二次電池セルの拘束応力との間に相関があることに基づいて、蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に基づいて蓄電装置の析出劣化の進行度合いを推定し、その推定結果を蓄電装置１０の充電制御に反映させる構成について説明した。しかしながら、圧力センサを用いた蓄電装置１０の内圧測定等によって拘束応力を直接的に検出し、その検出値に応じて蓄電装置１０の充電電力を制御する構成としても、本発明の効果を奏することが可能であることを確認的に記載する。
【０１２４】
また、実施の形態１，２では、電動車両の一例として、エンジン１８を駆動力源として搭載し、かつエンジン１８の出力によって蓄電装置１０の充電電力を発生可能な車両の構成について説明した。しかしながら、電動車両に搭載された蓄電装置を走行中に充電するための電力発生機構が搭載されていれば、本発明を適用することが可能である。たとえば、図１とは異なるハイブリッド構成のハイブリッド車両（たとえば、いわゆるシリーズハイブリッド構成や、電気分配式のハイブリッド構成）や、電気自動車および燃料電池自動車についても本発明は適用可能である。さらには、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電可能な電動車両に対しても、本発明を適用することが可能である。
【０１２５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
この発明は、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる車載蓄電装置と、車載蓄電装置の充電電力を発生するための電力発生機構とを搭載した電動車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
５  ハイブリッド車両、６  コンバータ、７  システムメインリレー、８  インバータ、１０  蓄電装置、１１  監視ユニット、１２  温度センサ、１３，１６  電圧センサ、１４  電流センサ、１８  エンジン、２２  動力分割機構、２４Ｆ  駆動輪、５０  電力制御ユニット、９５  減速機、１００  制御装置、１１０  状態推定部、１５０，１５０Ａ  充放電制御部、１６０，１６０Ａ  充放電上限値設定部、１７０  充電指示部、１８０  低ＳＯＣ頻度演算部、２００  走行制御部、２０２  サンギヤ、２０４  ピニオンギヤ、２０６  キャリア、２０８  リングギヤ、２５０  配分部、２６０  インバータ制御部、２７０  コンバータ制御部、Ｃ  平滑コンデンサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＭＮＬ  負母線、ＭＰＬ  正母線。
【図１】
2012131864.tif 000003
【図２】
2012131864.tif 000004
【図３】
2012131864.tif 000005
【図４】
2012131864.tif 000006
【図５】
2012131864.tif 000007
【図６】
2012131864.tif 000008
【図７】
2012131864.tif 000009
【図８】
2012131864.tif 000010
【図９】
2012131864.tif 000011
【図１０】
2012131864.tif 000012
【図１１】
2012131864.tif 000013
【図１２】
2012131864.tif 000014
【図１３】
2012131864.tif 000015
【図１４】
2012131864.tif 000016
【図１５】
2012131864.tif 000017
【図１６】
2012131864.tif 000018
【図１７】
2012131864.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月18日(2013.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電電力を発生するための電力発生機構と、
前記蓄電装置の状態値に基づいて前記蓄電装置の残容量を推定するための充電状態推定部と、
前記充電状態推定部による残容量推定値に基づいて前記蓄電装置の充放電を制御するための充放電制御部とを備え、
前記充放電制御部は、前記残容量推定値が、予め定められた判定値よりも低下した場合には、前記電力発生機構に発生させる前記蓄電装置の充電電力を制限する、電動車両。
【請求項２】
前記充放電制御部は、
前記残容量推定値および前記蓄電装置の温度に少なくとも基づいて、前記蓄電装置の現在の状態における充電電力上限値を設定するための上限値設定部を含み、
前記上限値設定部は、前記残容量推定値が前記判定値よりも低下した場合には、前記残容量推定値が小さくなるに従って、前記充電電力上限値を低下させる、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記充放電制御部は、
前記残容量推定値が予め定められた閾値以下となる頻度である低残容量頻度を算出するための低残容量頻度演算部をさらに含み、
前記上限値設定部は、前記低残容量頻度が小さくなるに従って、前記判定値を低下させる、請求項２に記載の電動車両。
【請求項４】
前記充放電制御部は、
少なくとも、前記残容量推定値が制御範囲の下限値に達した場合には、前記電力発生機構により前記充電電力を発生させるための充電指示部を含み、
前記充電指示部は、前記残容量推定値が前記判定値よりも低いときには、前記充電電力を第１の値から第２の値へ低下させる、請求項１に記載の電動車両。
【請求項５】
前記充電指示部は、前記第１の値および前記第２の値の間で前記充電電力を徐々に変化させることにより、前記第１の値と前記第２の値とを切替える、請求項４に記載の電動車両。
【請求項６】
前記充放電制御部は、
少なくとも、前記残容量推定値が制御範囲の下限値に達した場合には、前記電力発生機構により前記充電電力を発生させるための充電指示部を含み、
前記充電指示部は、前記残容量推定値が前記判定値よりも低いときには、前記残容量推定値が小さくなるに従って、前記充電電力を低下させる、請求項１に記載の電動車両。
【請求項７】
前記充放電制御部は、
前記残容量推定値および前記蓄電装置の温度に少なくとも基づいて、前記蓄電装置の現在の状態における充電電力上限値を設定するための上限値設定部を含み、
前記上限値設定部は、前記蓄電装置の電圧が所定の電圧上限値を超えないという第１の条件、および、前記蓄電装置の析出劣化の程度が所定の許容レベルを超えないという第２の条件を満たすように、前記充電電力上限値を設定する、請求項１に記載の電動車両。
【請求項８】
前記判定値は、前記蓄電装置を構成する複数の蓄電セルに印加される拘束応力および前記残容量の相関関係に基づいて設定される、請求項１に記載の電動車両。
【請求項９】
電動車両の制御方法であって、
前記電動車両は、充電時に電極表面上に金属が析出する現象によって起こる析出劣化が生じる蓄電装置と、前記蓄電装置の充電電力を発生するための電力発生機構とを含み、
前記制御方法は、
前記蓄電装置の状態値に基づいて前記蓄電装置の残容量を推定するステップと、
前記推定された残容量推定値に基づいて前記蓄電装置の充放電を制御するステップとを備え、
前記充放電を制御するステップは、前記残容量推定値が、予め定められた判定値よりも低下した場合には、前記電力発生機構に発生させる前記蓄電装置の充電電力を制限する、電動車両の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
さらに、低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、ステップＳ３４により、ステップＳ３２で算出されたＳＯＣ平均値ＳＯＣａｖｅを、予め設定された低ＳＯＣ判定値ＳＯＣ＿Ｌｏと比較する。低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、低ＳＯＣ頻度をカウントするためのカウンタ回路（以下、低ＳＯＣ頻度カウンタという）をさらに有しており、ＳＯＣ平均値ＳＯＣａｖｅが低ＳＯＣ判定値ＳＯＣ＿Ｌｏ以下であると判定されると（ステップＳ３４のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３５により、低ＳＯＣ頻度カウンタにおけるカウント値をインクリメントする。一方、ＳＯＣ平均値ＳＯＣａｖｅが低ＳＯＣ判定値ＳＯＣ＿Ｌｏよりも大きいと判定されたときには（ステップＳ３４のＮＯ判定時）、低ＳＯＣ頻度演算部１８０は、カウント値を維持する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2012131864.tif 000020
【国際調査報告】
2012131864.tif 000021
2012131864.tif 000022
2012131864.tif 000023
2012131864.tif 000024