(57)【要約】【課題】リチウム電池においては、充電池の内部抵抗は、長時間継続して充電、または放電を行う充放電を繰り返すと、内部抵抗が過渡的に上昇する性質がある。そのため、充放電の際の内部抵抗分による電圧変動が大きくなり、充電池の可能変動電圧幅を越え、充放電電流を大幅に制限せざるを得なくなる。【解決手段】充電池の充放電電流に対して、複数の期間とそれに対応する閾値をもち、その期間の間の電流の総和または、電流の２乗の総和が対応する閾値以下になるように、充電池の充放電電流を制限する。【選択図】  図１
2011079447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続された発電機と、
前記発電機の発電電力によりモータを駆動する電力変換装置と、
前記電力変換装置と接続された充電池と、を備え、
前記充電池は、前記モータに電力を供給すると共に、前記モータによる制動時の回生電力を充電するハイブリッド走行制御システムにおいて、
前記充電池の充放電電流を監視し、前記充放電電流に関する複数の閾値を持つことを特徴とするハイブリッド走行制御システム。
【請求項２】
請求項１におけるハイブリッド走行制御システムにおいて、
前記充放電電流に関する複数の閾値の１つは、所定の時間間隔における充放電電流の総和に対応する第１の閾値であり、前記所定の時間間隔における充放電電流の総和が前記第１の閾値以下になるように充放電電流を制限することを特徴とするハイブリッド走行制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２におけるハイブリッド走行制御システムにおいて、
前記充放電電流に関する複数の閾値の１つは、前記所定の時間間隔における充放電電流の２乗の総和に対応する第２の閾値であり、前記所定の時間間隔における電流の２乗の総和が前記第２の閾値以下になるように充放電電流を制限することを特徴とするハイブリッド走行制御システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３におけるハイブリッド走行制御システムにおいて、
前記第１の閾値は、複数の所定時間間隔における充放電電流の総和に対応する複数の閾値から構成され、
前記第２の閾値は、複数の所定時間間隔における充放電電流の２乗の総和に対応する複数の閾値から構成されることを特徴とするハイブリッド走行制御システム。
【請求項５】
請求項３におけるハイブリッド走行制御システムにおいて、
前記充電池は内部抵抗を持ち、検出した充電状態から予測される電池劣化に起因した前記蓄電装置の内部抵抗値と測定した内部抵抗値との差が内部抵抗閾値より超えた場合には、前記第１および前記第２の閾値を下げ、前記内部抵抗値の差が他の内部抵抗閾値以下になれば、前記第１および前記第２の閾値を元に戻すことを特徴とするハイブリッド走行制御システム。
【請求項６】
請求項３におけるハイブリッド走行制御システムにおいて、
前記第１および前記第２の閾値による充放電電流の制限を停止または緩和するモードを有することを特徴とするハイブリッド走行制御システム。
【請求項７】
エンジンに接続された発電機と、
前記発電機の発電電力によりモータを駆動する電力変換装置と、
前記電力変換装置と接続された充電池と、を備え、
前記充電池は、前記モータに電力を供給すると共に、前記モータによる制動時の回生電力を充電するハイブリッド走行制御システムにおいて、
前記充電池の充放電電流を検出する充放電電流検出装置と、
前記充放電電流検出装置の検出値を記録するログと、
前記ログに記録された情報から所定時間内の充放電電流の総和、および所定時間内の電流の二乗の総和を算出する装置と、
前記所定時間内の充放電電流の総和に対する閾値、および前記所定時間内の電流の二乗の総和に対する閾値と、を備え、
前記所定時間内の充放電電流の総和、および前記所定時間内の電流の二乗の総和が各閾値を超えないように充放電電流を制限することを特徴とするハイブリッド走行制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電池を搭載したハイブリッド走行システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や鉄道などでは、鉛，ニッケル水素，リチウム電池などの充電池を搭載、回生ブレーキで得た電力を充電池に充電し、その電力を加速時などに利用することで、燃費を向上させるハイブリッド方式が知られている。更なる燃費向上のため、カーナビから地形情報を入手して予め充電量の推移を計算し、回生ブレーキにより得た電力を捨てることなく充電できるように充電量を制御する方法が知られている（特許文献１）。また、充電池には内部抵抗があるため、充放電に伴い発熱する。そこで、充電池を保護するため、充電池の温度が規定温度以上になると、充放電を停止している。この充放電の停止を避けるため、充電池の強制空冷などの冷却構造を工夫し、充電池の温度上昇を抑えている（特許文献２）。また、充電池の内部抵抗が一定ではなく、変動することを基に、予め充電池の温度を予測し、充放電電流を制限することで、充電池の温度上昇を抑えている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９７６０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１６８２９５号公報
【特許文献３】特開２００８−１８４０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、充電池の内部抵抗は一定ではなく、充電量に加え、劣化や電池温度などの電池状態の影響を受ける。これに加え、リチウム電池においては、長時間継続して充電、または放電を行う充放電を繰り返すと、内部抵抗が過渡的に上昇する性質がある。そのため、充放電の際の内部抵抗分による電圧変動が大きくなり、充電池の可能変動電圧幅を超え、充放電電流を大幅に制限せざるを得なくなる。
【０００５】
本発明は、内部抵抗の上昇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】
上記課題を解決するため、本発明では、エンジンに接続された発電機と、発電機の発電電力によりモータを駆動する電力変換装置と、電力変換装置と接続された充電池と、を備え、充電池は、モータに電力を供給すると共に、モータによる制動時の回生電力を充電するハイブリッド走行制御システムにおいて、充電池の充放電電流を監視し、充放電電流に関する複数の閾値を持つことを特徴とする。
【０００７】
さらに、所定の時間枠内の充放電電力の累積値が所定の閾値を超えた場合には、一定時間の間、この閾値を下げることで、蓄電装置の充放電電力量を減らし、蓄電装置の状態を回復させる。蓄電装置の状態が所定の範囲を超えそうになったときには、一定時間または、蓄電装置の状態が回復するまで、所定の時間枠内の充放電電力の累積値の閾値を下げる。
【０００８】
また、蓄電装置の充放電電力ならびに温度の履歴から蓄電装置の劣化による内部抵抗値の上昇分を予測し、その予測した内部抵抗値と、測定した蓄電装置の内部抵抗の差が所定の閾値以上になった時には、この差が小さくなるまで、充放電電力を制限する。
【０００９】
本特許にて、「過渡的な内部抵抗」とは、充放電を停止または小電流に制限することで回復する内部抵抗の成分を意図している。「劣化による内部抵抗」とは、充放電を停止または小電流に制限しても回復しない内部抵抗の成分、つまり、充電池の劣化を意図している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、内部抵抗の上昇を抑制することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ハイブリッド車両の構成に関する図。
【図２】図１における充電池３０の構成に関する図。
【図３】図１における充電池３０の他の構成に関する図。
【図４】図１におけるバッテリ状態監視装置２０の構成に関する図。
【図５】図１における充電池３０の充放電時の電圧変化を示す図。
【図６】図２，図３におけるセル３０１の構成に関する図。
【図７】図１におけるモータの特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明に関わる蓄電装置への充放電電力制限方式の実施の形態について説明する。図１にハイブリッド車両１の構成図を示す。ハイブリッド車両１は、エンジン１１と発電機１２，主変換装置１３，モータ１４，ブレーキ１５，ハイブリッドコントローラ２１，バッテリ状態監視装置２０，充電池３０，運転指令生成装置５０から構成される。エンジン１１の出力は発電機１２により電力に変換され、主変換装置１３を介して、モータ１４に接続される。充電池３０は主変換装置１３を介してモータ１４に接続されている。
【００１３】
ハイブリッドコントローラ２１は、運転指令生成装置５０からの速度指令などを通信線４６を介して入力し、また、バッテリ状態監視装置２０から充電池３０の状態を通信線４１を介して入力し、エンジン１１，主変換装置１３，ブレーキ１５をそれぞれ、通信線４３，４４，４５を介して制御する。また、バッテリ状態監視装置２０は、充電池３０に取り付けられたセンサ情報を通信線４２を介して入力し、充電池３０の状態を演算し、センサ情報をあわせてログ２０１に保持する。また、バッテリ状態監視装置２０は、充電池３０の温度及び内部抵抗の変化を予測し、それに基づいた充放電可能な電力の上限値を算出し、その結果を通信線４１を介してハイブリッドコントローラ２１に出力する。運転指令生成装置５０は、人による操作または、自動運転機能により、速度指令を生成し、ハイブリッドコントローラ２１に出力する。
【００１４】
ハイブリッド車両１では、加速時には、エンジン１１，モータ１４の組合せでハイブリッド車両１を駆動する。もしくは、モータ１４のみによりハイブリッド車両１を駆動する。減速（ブレーキ）時は、ブレーキ１５とモータ１４による回生ブレーキの組合せで減速する。もしくは、モータ１４の回生ブレーキのみにより減速する。この際、加速・上り坂時には、モータ１４は充電池３０からの放電電力を利用し、減速・下り坂時にはモータ１４で発生した回生電力を充電池３０に充電する。このように、充電池３０は車両エネルギー減少時に得た回生電力を充電し、車両エネルギーの増加時に放電することで、エンジン１１の出力の一部を肩代わりすることで、燃費向上を実現する。
【００１５】
つまり、車両の持つエネルギーとして、
【００１６】
【数１】
2011079447.tif 000003
【００１７】
とおくと、
【００１８】
【数２】
2011079447.tif 000004
【００１９】
と言い換えることができ、エンジンとブレーキの調整により充電池の充放電量を制御することが可能となる。
【００２０】
ここで、充電池３０は充電量と温度ならびに電圧に制限があり、所定の充放電範囲，温度範囲，電圧範囲になるように制御する必要がある。そのため、充電量の上限または電圧の上限を超える際には充電を停止し、反対に、充電量の下限または電圧の下限を下回る際には放電を停止しなければならない。また、充電池３０の温度は、充電ならびに放電に伴う発熱により上昇するため、充電池３０の温度が上限を超える際には、充電池３０の温度が下がるまで、充放電を停止しなければならない。この充電池３０の充放電の停止は、燃費の悪化に直結するため、充電池３０の構造や強制空冷などで冷却性能の向上を図り、充電池３０の温度が所定の範囲内に収まるようにしている。
【００２１】
図５に示すように、充電池３０の電圧は、充電時には充電前の電圧よりも内部抵抗の電圧分上昇した値となり、また、放電時には放電前の電圧よりも内部抵抗の電圧分減少した値となる。そのため、電流や内部抵抗が大きいほど、充放電時における電圧変動幅が大きくなる。
【００２２】
この充電池３０の温度上昇並びに電圧変動の原因となる内部抵抗は、劣化により徐々に上昇していく第１の成分に加え、充電池３０に依存する所定値以上の電流を一定時間以上継続して充電または放電を行うことを繰り返すと、内部抵抗が更に上昇する第２の成分があることが知られている。この第２の成分は、充放電を停止した状態で放置することにより、徐々に回復する性質がある。以下、この内部抵抗上昇の第２の成分を過渡的な内部抵抗の上昇と呼ぶ。
【００２３】
そのために、充電池３０の温度ならびに電圧を所定の範囲内に抑えるためには、この過渡的な内部抵抗の上昇を抑えることが重要となる。
【００２４】
また、充放電電流を制限する方法として、許容電流方式がある。蓄電池３０の内部抵抗は、充電量（ＳＯＣ：State of Charge）と温度Ｔに加え、劣化指数（ＳＯＨ：State of Health）に依存するため、ｒ(ＳＯＣ，Ｔ，ＳＯＨ)と、また、電流が流れていないときの蓄電池３０の電圧は充電量に依存することからＶｏ(ＳＯＣ)と表す。このｒ(ＳＯＣ，Ｔ，ＳＯＨ)，Ｖｏ(ＳＯＣ)はあらかじめ、マップとして持っておく。この許容電流方式においては、現在の電池電圧Ｖｏ(ＳＯＣ)から、どれくらいの充放電電流を流すと、電池の許容電圧幅の上限Ｖmaxならびに下限Ｖminにあたるかを求める。つまり、許容される充電電流の上限をＩmaxchg、放電電流の上限をＩmaxdisと表すと、式（３）のように表され、この電流の範囲内で流すことにより、蓄電池３０の電圧を所定の電圧範囲（Ｖmin〜Ｖmax）に収める方式である。
【００２５】
【数３】
2011079447.tif 000005
【００２６】
また、電池温度Ｔにも適正範囲が存在する。そのため、電池温度上昇を予測し、あらかじめ充放電電流を絞ることで、電池温度上昇を防ぐ方式がある（特許文献３）。しかし、内部抵抗ｒ(ＳＯＣ，Ｔ，ＳＯＨ)は、劣化による上昇に加え、過渡的な内部抵抗値の上昇ｒtrが存在する。そのため、内部抵抗値を如何に上昇させないかが重要となる。本発明は、この過渡的な内部抵抗の上昇ｒtrを効果的に抑制する方式である。
【００２７】
この過渡的な内部抵抗の上昇ｒtrは、一定時間以内の充放電量や充電池の温度に関係がある。そのため、充放電量は電流の積算値、温度上昇分は内部抵抗による発熱ｒ(ＳＯＣ，Ｔ，ＳＯＨ)×電流2の積算値に関係することから、一定時間内の電流の積算値Ｑ(ｔ，Ｔｗ)及び、電流の２乗の積算値Ｋ(ｔ，Ｔｗ)による制限を設ける。それぞれ、許容値Ｑmax(ＴＷ，ＳＯＨ)，Ｋmax(ＴＷ，ＳＯＨ)を超えないように充電池３０の電流の制御を行う（式（４））。なお、Ｔｗは累積値を計算する時間幅、Ｉ(ｔ)は充電池３０の電流を示し、短期間の充放電の変動に加え、長時間の放電並びに充電の継続についても対応するため、複数の時間Ｔｗ（たとえば、１０秒，３０秒，９０秒など）における制限を利用する。
【００２８】
走行時の充電池の状態及び充放電電力の履歴をもとに、少なくとも２つ以上の時間枠を持ち、充電池の充放電電力の累積値を求める時間枠及び閾値の組を２つ以上持ち、それぞれの時間の充放電電力の累積値が、所定の閾値以下になるように、エンジン出力及びブレーキ制御量を制御することで、蓄電装置の状態を所定の範囲内に推移することで、蓄電装置が常に充放電できるようにすると共に、蓄電装置の劣化を防ぐことができる。
【００２９】
また、許容値Ｑmax，Ｋmaxは、累積時間幅Ｔｗに加え、電池の劣化の進行具合（ＳＯＨ：State of Health）に依存して変化する性質があり、Ｔｗ，ＳＯＨが大きくなるほど、Ｑmax，Ｋmaxは小さくなる。なお、このＱmax及びＫmaxは充電池３０の電池の特性に加え、使用環境及び放熱性能により決定され、実際に充放電をした試験結果をもとに予め決定しておく。
【００３０】
【数４】
2011079447.tif 000006
【００３１】
一方で、過渡的な内部抵抗の上昇ｒtrは、充放電を停止または、小電流に制限することで回復する。そこで、バッテリ状態監視装置２０で、充電池３０の内部抵抗を観測し、もしも、充電池３０の内部抵抗の観測結果と、劣化による内部抵抗の予測値Ｒｄとの差が、過渡的上昇の閾値を超えた場合には、上記Ｑmax，Ｋmaxを一時的に下げ、充電池３０への電流を下げることで、過渡的な内部抵抗を回復させる。この内部抵抗とＲｄとの差が、回復閾値より下回った場合、または、内部抵抗の速度が一定以下になった場合には、Ｑmax，Ｋmaxを元に戻す。この劣化による内部抵抗の予測値Ｒｄについては、使用条件などにより異なるが、充放電の試験結果と、充放電電流の積算値及び電池温度推移の関係から、予め求めることができる。以下、図１を構成するパーツについて、説明する。
【００３２】
図２に充電池３０の構成図を示す。単電池３０１の電圧は３.６Ｖ程度であるためこの単電池３０１を直列に接続した組電池３０２を、複数並列に接続した構成とし、ハイブリッド車両１に必要な電圧ならびに電流を確保している。
【００３３】
また、組電池３０２には、センサとして、電圧センサ３１２，電流センサ３１１ならびに温度センサ３１３が接続され、コントローラ３２０に入力される。このコントローラ３２０は、各組電池３２０ごとに設置されており、各コントローラ３２０は、通信線４２により数珠繋ぎに接続されている。また、コントローラ３２０は、図示するように通信線４２を介してバッテリ状態監視装置２０に接続される。つまり、充放電に伴う組電池３０２の電圧，電流，温度の変化は、コントローラ３２０，通信線４２を介して、バッテリ状態監視装置２０に入力される。なお、このセンサ情報は一定間隔でサンプリングされた情報である。
【００３４】
また、図３に、通信線４２′を介して、バッテリ状態監視装置２０と各コントローラ３２０とがパラ接続された場合の本発明の実施形態を示す。それ以外の構成ならびに接続は図２と同じである。
【００３５】
図４にバッテリ状態監視装置２０の構成を示す。バッテリ状態監視装置２０は、第１通信装置２３１と、第２通信装置２３２，電池状態推定装置２１０，ログ２０１，バッテリ状態予測演算装置２００から構成される。
【００３６】
第１通信装置２３１は通信線４２を介して充電池３０内の各コントローラ３２０と通信し、組電池３０２の電圧，電流，温度情報を組電池３２０単位で入手し、電池状態推定演算装置２１０に出力する。
【００３７】
電池状態演算装置２１０は、各組電池３０２の電圧，電流，温度情報から電池状態である充電量並びに内部抵抗上昇率である劣化度の推定演算を行うと共に、各組電池３２０のセンサ情報（電圧，電流，温度）及び電池状態（充電量，劣化度）をログ２０１の出力する。
【００３８】
ログ２０１はハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性のデータ保持装置であり、電源がＯＦＦになってもログに保存してあるデータは消去されることはない。ログ２０１には、バッテリ状態監視装置２０の起動時の設定値などを保持する設定保持部分２５１と、各組電池３０２のセンサ情報や電池状態を時系列に保持する電池データ部分２５２に分けられる。また、電池データ部分２５２は、リングバッファ構造であり、データがいっぱいになると最古のデータを上書きする。これにより、電池データ部分２５２には、最新から一定の時間内のデータが保持される。また、必要なリングバッファのデータサイズは、１回に書き込むデータサイズ×サンプル数（保持したい時間間隔／サンプリング間隔）で算出できる。
【００３９】
バッテリ状態予測演算装置２００は、ログ２０１に蓄えられたデータを解析し、（式（４））により、一定時間内の電流の積算値Ｑ(ｔ，Ｔｗ)及び、電流の２乗の積算値Ｋ(ｔ，Ｔｗ)が、それぞれ許容値Ｑmax(ＴＷ，ＳＯＨ)，Ｋmax(ＴＷ，ＳＯＨ)を超えないような充電池３０の電流の上限値を算出し、この上限値を第２通信装置２３２を介してハイブリッドコントローラ２１へ出力する。
【００４０】
実際にログに蓄えられたデータは連続値ではなく、サンプリングされた値であるため、バッテリ状態予測演算装置２００において電流積算値Ｑ(ｔ，Ｔｗ)及び電流の２乗の積算値Ｋ(ｔ，Ｔｗ)は下記のように計算する。ログ２０１に蓄えられたデータのサンプリング周期をＴｓと解くと、計算時間幅Ｔｗと積算数ＮTwの間には、Ｔｗ＝Ｎ×Ｔｓが成り立つ。つまり、ＮTwサンプル数を積算すればよいことがわかる。つまり、式（５）に示すように、離散表記における電流積算値Ｑ(ｔ，Ｔｗ)は｛Ｑ′(ｎ，ＮTw)｝、電流の２乗の積算値Ｋ(ｔ，Ｔｗ)は｛Ｋ′(ｎ，ＮTw)｝と表すことができる。なお、電流の離散値は、｛Ｉ′(ｎ)｝で表すことができる（以下、Ｑ，Ｋ，Ｉ，Ｒ，ｒ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，ＳＯＣのそれぞれに上付の｛′｝を付した記号と、Ｑ，Ｋ，Ｉ，Ｒ，ｒ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，ＳＯＣのそれぞれに上部に｛−｝を付した記号とは、同意義であるものとする。）。
【００４１】
【数５】
2011079447.tif 000007
【００４２】
このＱ′(ｎ，ＮTw)，Ｋ′(ｎ，ＮTw)がそれぞれ、Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)，Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)を超えないような｛Ｉ′(ｎ)｝を算出する。
【００４３】
また、充電池３０（単電池３０１）の温度Ｔの各温度（温度帯）に対して、電流値の積算値がいくつになると劣化指数ＳＯＨが１％向上するなどのデータを事前に集めておき、そのデータをベースに、バッテリ状態予測演算装置２００は、電流の積算値であるＱ′（ｎ，ＮTw）を利用して、充電池３０（単電池３０１）の劣化指数ＳＯＨを推定する。ＳＯＨは新品時の内部抵抗に対する上昇率で表されている（ＳＯＨ＝１００％は新品）ことから、劣化による内部抵抗Ｒd′(ｎ)を求めることができる。一方、充電池の内部抵抗ｒ′(ｎ)は、式（６）に示すように求めることができる（特開２００７−３３５５１２号公報に、内部抵抗ならびにＳＯＨの算出方法の記載あり）。
【００４４】
【数６】
2011079447.tif 000008
【００４５】
このＲd′(ｎ)とｒ′(ｎ)とを比較することにより、過渡的な内部抵抗の上昇分
2011079447.tif 000009
を推定することができる。このｒtr(ｎ)が閾値ΔＲth１を超えた場合には、Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)，Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)をさげる。これにより、｛Ｉ′(ｎ)｝を低減され、過渡的な内部抵抗の上昇分を回復していく。次にｒtr(ｎ)が閾値ΔＲth２を下回ったところで、Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)，Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)を元に戻す。このように２つの閾値を持ち、ΔＲth１＞ΔＲth２とすることで、ヒステリシスを設け、Ｑmax，Ｋmaxの値のチャタリングを防ぐ。
【００４６】
以下に、図７を用いて、｛Ｉ′(ｎ)｝の求め方を示す。ａ）リアルタイム方式，ｂ）事前計算方式を示す。
ａ）リアルタイム方式
１）各Ｔｗに対して、Ｑ′(ｎ，ＮTw)，Ｋ′(ｎ，ＮTw)を求める。
【００４７】
２）各Ｔｗに対し、｜Ｑ′(ｎ，ＮTw)｜≦Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)，Ｋ′(ｎ，ＮTw)≦Ｋmax（Ｔｗ，ＳＯＨ）であることを確認する。
【００４８】
３）｜Ｑ′(ｎ，ＮTw)｜＞Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)，Ｋ′(ｎ，ＮTw)＞Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)の場合には、次の電流Ｉ′(ｎ＋１)の制限範囲は、下記のｉ），ii）で求められたＩ′(ｎ＋１)の範囲が両立する（重なる）範囲となる。
【００４９】
ｉ）Ｑ′(ｎ，ＮTw)＞Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)の場合のＩ(ｎ＋１)の制限
条件｜Ｑ′(ｎ＋１，ＮTw)｜＜Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)から、
2011079447.tif 000010
となり、また、
2011079447.tif 000011
なので、Ｉ′(ｎ＋１)の制限は
【００５０】
【数７】
2011079447.tif 000012
【００５１】
と求まる。なお、Ｑ′(ｎ，ＮTw) ≦Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ) の場合は、Ｑmaxによる      Ｉ′(ｎ＋１)の制限はない。
【００５２】
ii）Ｋ′(ｎ，ＮTw)＞Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)の場合のＩ′(ｎ＋１)の制限
ｉ）と同様に、
2011079447.tif 000013
と求まる。
【００５３】
同様に、Ｋ′(ｎ，ＮTw)≦Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)の場合は、ＫmaxによるＩ′(ｎ＋１)の制限はない。
【００５４】
３′）｜Ｑ′(ｎ，ＮTw)｜＞Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)，Ｋ′(ｎ，ＮTw)＞Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)の場合、
電流Ｉ(ｎ)の制限値Ｉmax（｜Ｉ′(ｎ)｜＜Ｉmax）を設けておき、
｜Ｑ′(ｎ，ＮTw)｜＞Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)または、Ｋ′(ｎ，ＮTw)＞Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)となったのを検出すると、Ｉmaxを半分にする。
【００５５】
その後、｜Ｑ′(ｎ，ＮTw)｜≦Ｑmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)かつＫ′(ｎ，ＮTw)≦Ｋmax(Ｔｗ，ＳＯＨ)となれば、Ｉmaxを初期値に戻す。
ｂ）事前計算方式
１）速度・路線パターンから走行に必要なパワー入出力Ｐall′(ｎ)を算出する。
【００５６】
Ｐall′(ｎ)≧０の時が加速、Ｐall′(ｎ)＜０の時が減速である。式（８）に示すようにＰall′(ｎ)は、車両の持つ運動エネルギーと位置エネルギーの変化分と走行抵抗となる。
【００５７】
【数８】
2011079447.tif 000014
【００５８】
２）モータ１４への入出力電圧ＰI′(ｎ)、ブレーキ１５へのブレーキ制御量ＰMO′(ｎ)を算出する。
【００５９】
走行に必要なパワーＰall′(ｎ)に対して、モータ特性及び主変換装置１３の損失を加味して、モータ１４への入出力電圧ＰI′(ｎ)、ブレーキ１５へのブレーキ制御量ＰMO′(ｎ)を算出する。モータ１４には、図７に示すような特性があり、回転数が定トルク区域を超えると出力・回生電力が減少する。そのため、ブレーキ時、Ｐall′(ｎ)がモータで回生できる電力ＰRmaxを上回る際には、その差分をブレーキ１５で補う必要ある。式（９）にブレーキ制御量ＰMO′(ｎ)、式（１０）にモータ１４への入出力電力ＰI′(ｎ)の算出式を示す。なお、モータの変換効率をηIとする。
【００６０】
【数９】
2011079447.tif 000015
【００６１】
回生時はＰall′(ｎ)＜０であることに注意
【００６２】
【数１０】
2011079447.tif 000016
【００６３】
３）充電池３０の許容入出力電力ＰBmin′(ｎ)，ＰBmax′(ｎ)を算出する
充電池３０は、図２に示すとおり、セル３０１を直列に接続した組電池３０２を並列に接続した構成となっている。ここでは簡単のため、各セルは均質（各セルの電圧，電流、内部抵抗は等しい）とし、セル３０１単位で算出する。図７にセルモデルを示す。セル３０１は、内部抵抗３１１と純粋電池３１２から構成される。式（１１）にセル３０１が入出力可能な最大最小電力量（許容入出力電力）ＰBmin′(ｎ)，ＰBmax′(ｎ)を求める式を示す。なお、Ｎはセル数、ＶB′(ｎ)，ｒB′(ｎ)はセル電圧及び内部抵抗、ＩBminが許容放電電流、ＩBmaxが許容充電電流である。
【００６４】
【数１１】
2011079447.tif 000017
【００６５】
４）エンジン出力ＰE(ｎ)とブレーキ制御量ＰM(ｎ)の算出
式（２）より、加速時と減速時の電力の関係は式（１２）のとおりとなる。
【００６６】
【数１２】
2011079447.tif 000018
【００６７】
つまり、加速時のエンジン出力ＰE′(ｎ)とブレーキ制御量ＰM′(ｎ)は式（１３）のとおりとなる。
【００６８】
【数１３】
2011079447.tif 000019
【００６９】
また、減速時は、Ｐall′(ｎ)＜０となることに気をつければ、式（１４）のとおりとなる。
【００７０】
【数１４】
2011079447.tif 000020
【００７１】
５）充電池３０の充電量ＳＯＣ(ｎ)ならびに温度ＴB′(ｎ)の算出
充電量ＳＯＣ′(ｎ)及び温度Ｔ′(ｎ)についても、セル単位で算出する。式（１３）（１４）からＰB′(ｎ)に対し、図６に示す電池セルモデルを用いて求める式を式（１５）に示す。このＩB′(ｎ)により式（１６）に充電量ＳＯＣ′(ｎ)、式（１７）に温度ＴB′(ｎ)を示す。
【００７２】
【数１５】
2011079447.tif 000021
【００７３】
【数１６】
2011079447.tif 000022
【００７４】
【数１７】
2011079447.tif 000023
【００７５】
なお、ｋBは充電量ＳＯＣ′(ｎ)＝１００％のときにセル３０１に蓄えられている総電荷量、ｒB′(ｎ)はセル３０１の内部抵抗、θBはセル３０１の熱容量、ｋTは冷却係数、ｆBは冷却風速、Ｔaは冷却風温度を示す。
【００７６】
６）電流の累積値、電流の２乗の累積値の算出
ＩB′(ｎ)をベースに、電流の累積値Ｑ′(ｎ，ＮTw)、電流の２乗の累積値Ｋ′(ｎ，ＮTw)を、算出するＴｗ間隔種類ごとに算出する。
2011079447.tif 000024
【００７７】
７）電池状態の確認
電池温度ＴB′(ｎ)，電流の累積値，電流の２乗累積値を調べ、１つでも閾値を超えていれば、
ＩBmin＝ＩBmin＋ΔＩB及びＩBmax＝ＩBmax−ΔＩB
として、３）に戻り再計算を行う。
【００７８】
以上のステップを踏むことで、充放電電流の閾値を走行パターンごとに最適化することができる。なお、緊急事態などが生じ、充電池３０に蓄えられた電力を使用せざるを得ない状況が発生した場合には、充電池３０に蓄えられた電力を利用するため、ステップ７）にて、閾値を緩め、電流の累積値Ｑ′(ｎ，ＮTw)，電流の２乗の累積値Ｋ′(ｎ，ＮTw)による制限を行わない。
【００７９】
また、図４に示すログ２０１に経路情報を蓄積しておき、この経路情報から蓄電装置の状態を予測し、エンジン出力及びブレーキ制御量の時系列を求めるパターン生成手段を有することで、所定の時間枠内の蓄電装置の充放電電力の累積値を閾値以下としつつ、走行経路全体での燃費をさらに向上させるパターンを生成できる。
【符号の説明】
【００８０】
１  ハイブリッド車両
１１  エンジン
１２  発電機
１３  主変換装置
１４  モータ
１５  ブレーキ
２０  バッテリ状態監視装置
３０  充電池
５０  運転指令生成装置
２００  バッテリ状態予測演算装置
２０１  ログ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011079447.tif 000030
【図７】
2011079447.tif 000031