(57)【要約】【課題】電池温度に応じて電池電圧を適切に制御することが可能な二次電池の入出力制御装置、およびそれを備える車両を提供する。【解決手段】ハイブリッド自動車１に搭載される二次電池の入出力制御装置は、バッテリ１２の電池温度（温度Ｔ）を検知する温度センサ２４と、バッテリ１２の電池電圧（電池電圧ＶＢ）を検知する電圧センサ２６と、温度センサ２４が検知した温度Ｔと、電圧センサ２６が検知した電池電圧ＶＢとを受けて、バッテリ１２に対して入出力する電力の制限値を設定する制御部１４とを備える。制御部１４は、温度Ｔに応じて、電池電圧ＶＢに対する入出力制限値の変化の割合を変化させる。【選択図】図１
2008125161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の電池温度を検知する温度検知部と、
前記二次電池の電池電圧を検知する電圧検知部と、
前記温度検知部が検知した前記電池温度と、前記電圧検知部が検知した前記電池電圧とを受けて、二次電池に対して入出力する電力の制限値を設定する設定部とを備え、
前記設定部は、前記電池温度に応じて、前記電池電圧に対する前記制限値の変化の割合を変化させる、二次電池の入出力制御装置。
【請求項２】
前記設定部は、
前記二次電池の目標電圧と前記電池電圧との偏差に基づく制御演算を行なう演算部を含み、
前記演算部は、前記電池温度に応じて、前記制御演算に用いられる制御ゲインを変化させ、
前記設定部は、
前記制限値の初期値を設定する初期値設定部と、
前記初期値と前記演算部の演算結果とに基づいて、前記制限値を決定する制限値決定部とをさらに含む、請求項１に記載の二次電池の入出力制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記電池温度が低下するに従って前記制御ゲインが小さくなるように、前記制御ゲインを決定する、請求項２に記載の二次電池の入出力制御装置。
【請求項４】
前記制御演算は、比例積分演算であり、
前記制御ゲインは、比例ゲインと、積分ゲインとを含み、
前記演算部は、
前記電池温度に応じて、第１および第２の係数を設定する係数設定部と、
前記第１の係数と、前記電池温度によらず一定である第１のゲインとを乗算して前記比例ゲインを設定し、前記比例ゲインを用いて前記偏差の比例値を演算する比例演算部と、
前記第２の係数と、前記電池温度によらず一定である第２のゲインとを乗算して前記積分ゲインを設定し、前記積分ゲインを用いて前記偏差の積分値を演算する積分演算部と、
前記比例値と前記積分値とを加算する加算部とを有する、請求項２に記載の二次電池の入出力制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の二次電池の入出力制御装置と、
前記二次電池とを備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池の入出力制御装置および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
ハイブリッド自動車あるいは電気自動車には直流電源として二次電池が一般的に搭載されている。二次電池の性能をより発揮させることによって自動車の性能を向上させることが可能になる。
【０００５】
たとえば特開２００５−３９９８９号公報（特許文献１）は、二次電池の出力管理装置を開示する。この出力管理装置は、定格出力を超える出力を行なうよう二次電池に要求がなされた場合に、二次電池の温度に基づいて、その出力の大きさ、および、その出力の継続時間を設定する。
【特許文献１】特開２００５−３９９８９号公報
【特許文献２】特開２００６−６０７３号公報
【特許文献３】特開２００４−１５９４２２号公報
【特許文献４】特開２００５−３１２１２８号公報
【特許文献５】特開平１１−２８９７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、電池の内部抵抗は温度依存性を有する。たとえば電池の内部抵抗は、電池周囲の温度が低下するに連れて増加する。電池の内部抵抗が高くなると、電池に入出力される電力の変化に対する電池電圧の変化が大きくなる。電池電圧の変化が大きくなると、電池電圧が使用範囲の上限値を上回ったり、その使用範囲の下限値を下回ったりすることが起こり得る。しかしながら、特開２００５−３９９８９号公報（特許文献１）は、このような問題点については特に開示していない。
【０００７】
本発明の目的は、電池温度に応じて電池電圧を適切に制御することが可能な二次電池の入出力制御装置、およびそれを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は要約すれば、二次電池の入出力制御装置であって、二次電池の電池温度を検知する温度検知部と、二次電池の電池電圧を検知する電圧検知部と、温度検知部が検知した電池温度と、電圧検知部が検知した電池電圧とを受けて、二次電池に対して入出力する電力の制限値を設定する設定部とを備える。設定部は、電池温度に応じて、電池電圧に対する制限値の変化の割合を変化させる。
【０００９】
好ましくは、設定部は、二次電池の目標電圧と電池電圧との偏差に基づく制御演算を行なう演算部を含む。演算部は、電池温度に応じて、制御演算に用いられる制御ゲインを変化させる。設定部は、制限値の初期値を設定する初期値設定部と、初期値と演算部の演算結果とに基づいて、制限値を決定する制限値決定部とをさらに含む。
【００１０】
より好ましくは、演算部は、電池温度が低下するに従って制御ゲインが小さくなるように、制御ゲインを決定する。
【００１１】
より好ましくは、制御演算は、比例積分演算である。制御ゲインは、比例ゲインと、積分ゲインとを含む。演算部は、係数設定部と、比例演算部と、積分演算部と、加算部とを有する。係数設定部は、電池温度に応じて、第１および第２の係数を設定する。比例演算部は、第１の係数と、電池温度によらず一定である第１のゲインとを乗算して比例ゲインを設定し、比例ゲインを用いて偏差の比例値を演算する。積分演算部は、第２の係数と、電池温度によらず一定である第２のゲインとを乗算して積分ゲインを設定し、積分ゲインを用いて偏差の積分値を演算する。加算部は、比例値と積分値とを加算する。
【００１２】
本発明の他の局面に従うと、車両であって、上述のいずれかに記載の二次電池の入出力制御装置と、二次電池とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電池温度に応じて電池電圧を適切に制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、本実施の形態の二次電池の入出力制御装置を備える車両の構成を示す概略図である。
【００１６】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１は、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン２と、プラネタリギヤ１６と、デファレンシャルギヤ１８と、ギヤ４，６とを含む。
【００１７】
ハイブリッド自動車１は、さらに、車両後方に配置されるバッテリ１２と、バッテリ１２の出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット３２と、昇圧ユニット３２との間で直流電力を授受するインバータ３６と、プラネタリギヤ１６を介してエンジン２の動力を受けて発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤ１６に接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ３６はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され交流電力と昇圧回路からの直流電力との変換を行なう。
【００１８】
プラネタリギヤ１６は第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸はエンジン２に接続され第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１に接続され第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続される。
【００１９】
この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤ１８に動力を伝達する。デファレンシャルギヤ１８はギヤ６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力をギヤ６，４を介してプラネタリギヤの第３の回転軸に伝達する。
【００２０】
プラネタリギヤ１６はエンジン２，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤ１６の３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転が定まれば残る１つの回転軸の回転は自ずと定められる。したがって、エンジン２を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。
【００２１】
直流電源であるバッテリ１２は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなり、直流電力を昇圧ユニット３２に供給するとともに、昇圧ユニット３２からの直流電力によって充電される。
【００２２】
昇圧ユニット３２はバッテリ１２から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をインバータ３６に供給する。インバータ３６は供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン始動後にはモータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力はインバータ３６によって直流に変換されて昇圧ユニット３２によってバッテリ１２の充電に適切な電圧に変換されバッテリ１２が充電される。
【００２３】
また、インバータ３６はモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２はエンジン２を補助して前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータは回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ３６および昇圧ユニット３２を経由してバッテリ１２に戻される。
【００２４】
昇圧ユニット３２とバッテリ１２との間にはシステムメインリレー２８，３０が設けられ車両非運転時には高電圧が遮断される。
【００２５】
バッテリ１２は内部抵抗Ｒｂを含む。一般的に内部抵抗Ｒｂは温度依存性を有する。たとえば内部抵抗Ｒｂは温度が低下するにつれて高くなる。
【００２６】
ハイブリッド自動車１は、さらに、バッテリ１２に取付けられる温度センサ２４および電圧センサ２６と、温度センサ２４および電圧センサ２６の出力に応じてエンジン２、インバータ３６および昇圧ユニット３２を制御する制御部１４とを含む。温度センサ２４は、バッテリの温度Ｔを検知して制御部１４に送信する。電圧センサ２６は、バッテリ１２の端子間電圧（電池電圧ＶＢ）を検知して制御部１４に送信する。
【００２７】
制御部１４は、温度Ｔおよび電池電圧ＶＢとを受けて、バッテリ１２に対して入出力する電力の制限値を設定する。制御部１４は、温度Ｔに応じて、電池電圧ＶＢの変化に対する制限値の変化の割合を変化させる。
【００２８】
より詳細には、制御部１４は、温度Ｔが小さくなるほど電池電圧ＶＢの変化に対する制限値の変化の割合を小さくし、温度Ｔが大きくなるほど電池電圧ＶＢの変化に対する制限値の変化の割合を高くする。これにより、バッテリ１２の温度が変化しても電池電圧ＶＢを目標電圧に近づけることが可能になる。
【００２９】
図２は、図１の制御部１４に含まれるバッテリ１２の入出力制御系のブロック図である。なお図２に示す入出力制御系はソフトウェアにより実現されてもよいし、ハードウェアにより実現されてもよい。
【００３０】
図２を参照して、本実施の形態における入出力制御系１１４は、フィードバック制御系を構成する。入出力制御系１１４は、目標値生成部１２１と、減算部１２２と、ＰＩ制御部１２３と、初期値設定部１２４と、最終値決定部１２５と、入出力処理部１２６とを含む。
【００３１】
目標値生成部１２１は、バッテリ１２の電圧の目標値である目標電圧ＶＢ０を生成して出力する。目標電圧ＶＢ０は固定値であってもよいし、たとえばバッテリ１２の劣化状況に応じて設定される値であってもよい。
【００３２】
減算部１２２は、目標電圧ＶＢ０から電池電圧ＶＢを減算し、その減算結果をＰＩ制御部１２３に出力する。
【００３３】
ＰＩ制御部１２３は目標電圧ＶＢ０と電池電圧ＶＢとの偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を最終値決定部１２５に出力する。ＰＩ制御部１２３は、温度Ｔに応じて制御ゲイン（以下、「フィードバックゲイン」とも称する）を変化させる。ＰＩ制御部１２３の構成については後述する。
【００３４】
初期値設定部１２４は、バッテリ１２に入力される電力の制限値Ｗｉｎの初期値（初期値Ｗｉｎ０）、および、バッテリ１２から出力される電力の制限値Ｗｏｕｔの初期値（初期値Ｗｏｕｔ０）を設定する。初期値Ｗｉｎ０，Ｗｏｕｔ０の設定の方法は特に限定されない。たとえば初期値設定部１２４は、電池電圧ＶＢと初期値Ｗｉｎ０とを対応付けるマップ、および、電池電圧ＶＢと初期値Ｗｏｕｔ０とを対応付けるマップを予め記憶しておいてもよい。この場合、初期値設定部１２４は、図１の電圧センサ２６が検知した電池電圧ＶＢに基づいて初期値Ｗｉｎ０あるいは初期値Ｗｏｕｔ０を決定する。
【００３５】
最終値決定部１２５は、初期値設定部１２４からの初期値Ｗｉｎ０と、ＰＩ制御部１２３の演算結果とを受ける。最終値決定部１２５は、ＰＩ制御部１２３の演算結果を用いて初期値Ｗｉｎ０を補正して、バッテリ１２に入力される電力の制限値Ｗｉｎを決定する。
【００３６】
同様に最終値決定部１２５は、初期値設定部１２４からの初期値Ｗｏｕｔ０と、ＰＩ制御部１２３の演算結果とを受ける。最終値決定部１２５は、ＰＩ制御部１２３の演算結果を用いて初期値Ｗｏｕｔ０を補正して、バッテリ１２に入力される電力の制限値Ｗｏｕｔを決定する。つまり、ＰＩ制御部１２３は制限値Ｗｉｎの補正量、および電力の制限値Ｗｏｕｔを温度に応じて変化させる。
【００３７】
入出力処理部１２６は、最終値決定部１２５から与えられる制限値Ｗｉｎに基づいて、バッテリ１２への充電を行なう。また最終値決定部１２５から与えられる制限値Ｗｏｕｔに基づいて、バッテリ１２からの放電を行なう。入出力処理部１２６は、図１に示す昇圧ユニット３２、インバータ３６、エンジン２を動作させることで、バッテリ１２への充電あるいはバッテリ１２からの放電を行なう。
【００３８】
図３は、図２のＰＩ制御部１２３の構成を示す図である。
図３を参照して、ＰＩ制御部１２３は、比例演算部１３１と、積分演算部１３２と、係数設定部１３４と、加算部１３５とを含む。積分演算部１３２は、増幅部１３６と、積算部１３７とを含む。
【００３９】
比例演算部１３１は、入力される係数ｋＰ（Ｔ）と、予め定められるゲインＫＰＤとの積により定まる比例ゲイン（ｋＰ（Ｔ）×ＫＰＤ）を用いて、偏差（ＶＢ０−ＶＢ）の比例値を演算する。積分演算部１３２は、入力される係数ｋＩ（Ｔ）と、予め定められるゲインＫＩＤとの積により定まる積分ゲイン（ｋＩ（Ｔ）×ＫＩＤ）を用いて、偏差（ＶＢ０−ＶＢ）の積分値を演算する。
【００４０】
ＫＰＤ，ＫＩＤはバッテリ温度が所定温度（たとえば−３０℃）であるとき（以下「デフォルト」と称する）のゲインである。ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）は温度に応じて変化する係数である。よって比例演算部１３１における比例ゲイン、および積分演算部１３２における積分ゲインは温度に応じて変化する。
【００４１】
増幅部１３６は、積分ゲイン（ｋＩ（Ｔ）×ＫＩＤ）を用いて、偏差（ＶＢ０−ＶＢ）を増幅する。積算部１３７は、増幅部１３６の出力を時間積分する。なお、増幅部１３６の前段に積算部１３７が設けられてもよい。
【００４２】
係数設定部１３４は、温度Ｔに応じて係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）を変化させる。たとえば係数設定部１３４は、図４に示すマップを参照することにより係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）を決定する。係数設定部１３４は係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）を比例演算部１３１および積分演算部１３２にそれぞれ出力する。
【００４３】
加算部１３５は、比例演算部１３１の演算結果（比例値）と、積分演算部１３２の演算結果（積分値）とを加算する。加算部１３５における演算結果がＰＩ制御部１２３の出力となる。
【００４４】
図４は、図３の係数設定部１３４が参照するマップを説明する図である。
図４を参照して、バッテリの温度が所定値ＴＬ（上述の例では−３０℃）のときには係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）はともに１である。バッテリの温度が所定値ＴＬから上昇するにつれて係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）は上昇する。なお、温度変化に対する係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）の変化の割合は図４に示す曲線の傾きに限定されず、たとえばバッテリ１２の特性やフィードバック制御系における応答性等に応じて適切に定めることができる。
【００４５】
続いて本実施の形態の入出力制御装置による効果について説明する。なお、以下ではバッテリ１２から電力を取り出す場合について主に説明する。
【００４６】
図５は、バッテリ１２の放電電力と電池電圧ＶＢとの関係を説明する図である。
図５を参照して、曲線ｃ１〜ｃ３は放電時におけるバッテリ１２の電力と電池電圧ＶＢとの関係を示す曲線である。曲線ｃ１，ｃ３はそれぞれ電池の内部抵抗が相対的に低い状態、および、電池の内部抵抗が相対的に高い状態におけるバッテリ１２の放電電力と電池電圧ＶＢとの関係を示し、曲線ｃ２は電池の内部抵抗が相対的に高い状態と相対的に低い状態との中間の状態におけるバッテリ１２の放電電力と電池電圧ＶＢとの関係を示す。
【００４７】
曲線ｃ１〜ｃ３のいずれにおいても放電電力が大きくなるにつれて電池電圧ＶＢは開放電圧である電圧ＶＯから低下する。
【００４８】
次に、電池電圧ＶＢの微小変化分に対する電力Ｐの微小変化分の温度変化について説明する。図１に示すバッテリ１２の起電力をＥｏとし、内部抵抗Ｒｂの抵抗値をＲとし、バッテリ１２に流れる電流をＩとすると、電池電圧ＶＢは、（Ｅｏ−Ｉ×Ｒ）と表わされる。またバッテリ１２から出力される電力ＰはＩ×ＶＢと表わされる。よって、電力Ｐと電池電圧ＶＢについては以下の式（１）に示す関係が成立する。
【００４９】
Ｐ＝｛（Ｅｏ−ＶＢ）｝／Ｒ×ＶＢ  …（１）
ここで電池電圧ＶＢの変化分に対する電力Ｐの変化分をｄＰ／ｄＶとする。ｄＰ／ｄＶは式（１）に示す電力Ｐを電池電圧ＶＢで微分した結果に等しい。よってｄＰ／ｄＶは以下の式（２）に従って表わされる。
【００５０】
ｄＰ／ｄＶ＝（Ｅｏ−２ＶＢ）／Ｒ  …（２）
一般的にバッテリの温度が低下するほどバッテリの内部抵抗が高くなる。つまり（Ｅｏ−ＶＢ）が一定の場合にはバッテリの温度が低下するほどｄＰ／ｄＶが小さくなる。このことは逆に、バッテリの温度が低下するほど、（ｄＶ／ｄＰ）が高くなることを示す。
【００５１】
曲線ｃ１〜ｃ３は、上記したｄＶ／ｄＰの関係を示すものである。図５において電力Ｐの微小変化分をΔＰとする。また、曲線ｃ１，ｃ２，ｃ３のそれぞれにおいてΔＰに対応する電池電圧ＶＢの変化分をΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３とする。ΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３についてはΔＶ１＜ΔＶ２＜ΔＶ３の関係が成立する。よって、（ΔＶ１／ΔＰ）＜（ΔＶ２／ΔＰ）＜（ΔＶ３／ΔＰ）の関係が成立する。このことはバッテリ１２の温度が低下するほど電力Ｐの変化に対して電池電圧ＶＢの感度が高くなることを示す。
【００５２】
図６は、図２のＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインを温度によらず一定に設定した場合に起こり得る問題点を説明する図である。
【００５３】
図６を参照して、バッテリの放電電力がＰｏを中心にΔＰだけ変化するようバッテリの放電電力の制御が行なわれたとする。ここで電圧ＶＬは電池電圧ＶＢの下限値であり、たとえばバッテリの性能、バッテリの使用状況（劣化状況）等に基づいて定められる。電池電圧ＶＢが電圧ＶＬより高い状態に保たれることで、たとえばバッテリの過放電を防ぐことが可能になる。
【００５４】
曲線ｃ１，ｃ２においては、バッテリの放電電力がΔＰだけ変化しても電池電圧ＶＢは常に電圧ＶＬよりも高い。これに対し曲線ｃ３においては、放電電力の変化に対する電池電圧ＶＢの変化が大きいためにバッテリの放電電力をΔＰだけ変化させると電池電圧ＶＢが電圧ＶＬよりも低くなる状態が生じる。
【００５５】
図７は、図２のＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインを温度に応じて変化させた場合の効果を説明する図である。
【００５６】
図７を参照して、ΔＰ１，ΔＰ２，ΔＰ３のそれぞれは、曲線ｃ１〜ｃ３において電池電圧ＶＢが目標電圧ＶＢ０から電圧Ｖ１まで変化したときのバッテリ１２の放電電力の変化量を示す。
【００５７】
図７および図２を参照して、内部抵抗が小さい場合、すなわちバッテリ温度が高い場合には、ＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインが大きく設定される。この場合、いわば曲線ｃ１に沿ってバッテリの放電電力が変化するようにフィードバックゲインが設定されることになる。
【００５８】
バッテリ温度が高い場合には、バッテリの内部抵抗が小さくなるので、バッテリの出力電力の変化に対する電池電圧ＶＢの変化が小さい。本実施の形態ではバッテリ温度が高い場合にはフィードバックゲインを大きくして制限値Ｗｏｕｔの補正量を大きくする。これにより制限値Ｗｏｕｔの変化を大きくすることができる。電池電圧ＶＢの変化が小さくても入出力制御系１１４の応答性を高めることが可能になる。よって、電池電圧ＶＢを短時間で目標電圧ＶＢ０に近づけることが可能になる。
【００５９】
これに対し、内部抵抗が大きい場合、すなわちバッテリ温度が低い場合には、ＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインが小さく設定される。バッテリ温度が低い場合には、バッテリの出力電力の変化に対する電池電圧ＶＢの変化が大きい。このため目標電圧ＶＢ０と電池電圧ＶＢとの偏差（すなわち（ＶＢ０−ＶＢ））に対するフィードバックゲインが必要以上に大きくなると、たとえば電池電圧ＶＢのオーバーシュート、電池電圧ＶＢのアンダーシュート、電池電圧ＶＢのハンチング等が生じる可能性がある。
【００６０】
本実施の形態ではバッテリ温度が低い場合にフィードバックゲインを小さくする。これにより、制限値Ｗｏｕｔの補正量が小さくなり、電池電圧ＶＢの変化に対する制限値Ｗｏｕｔの変化を小さくすることができる。これにより電池電圧ＶＢの変動を小さくすることが可能になるので電池電圧ＶＢのオーバーシュート、アンダーシュート、ハンチング等を防ぐことができる。
【００６１】
この結果、本実施の形態ではバッテリから電力を取り出す場合において、電池電圧ＶＢの下限値（電圧Ｖ１）が電圧ＶＬよりも高くなるようにバッテリから出力される電力を制御することが可能になる。つまり電池温度に応じて電池の電圧を適切に制御することができる。
【００６２】
図８は、図２に示す入出力制御系１１４が行なう処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定の条件が成立する毎に、あるいは、一定の間隔毎に実行される。
【００６３】
図８および図２を参照して、まず入出力制御系１１４は電池電圧ＶＢの値および温度Ｔの値を取得する（ステップＳ１）。次に図８および図３を参照しながらステップＳ２，Ｓ３の処理を説明する。
【００６４】
ステップＳ２において係数設定部１３４が温度Ｔおよびマップ（図４を参照）に基づいて、係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）を算出する。
【００６５】
ステップＳ３では、ＰＩ制御部１２３は、デフォルトのゲインに係数を掛けてフィードバックゲインを設定する。より詳細には、ステップＳ３において比例演算部１３１は、デフォルトのゲイン（ゲインＫＰＤ）に係数ｋＰ（Ｔ）を掛けることにより比例ゲインを設定する。同様にステップＳ３において、積分演算部１３２は、デフォルトのゲイン（ゲインＫＩＤ）に係数ｋＩ（Ｔ）を掛けることにより積分ゲインを設定する。
【００６６】
再び図８および図２を参照して、ステップＳ４の処理を説明する。ステップＳ４において、入出力制御系１１４は電圧超過量（すなわち偏差（ＶＢ０−ＶＢ））に基づいて、フィードバック制御（ＰＩ制御）を実行する。ステップＳ４の処理が終わると、全体の処理は再びステップＳ１に戻る。
【００６７】
なお、バッテリから電力を出力する場合だけでなく、バッテリに電力を入力する場合にも、本実施の形態の入出力制御装置は適用可能である。
【００６８】
図９は、バッテリ１２の充電電力と電池電圧ＶＢとの関係を説明する図である。
図９を参照して、曲線ｃ４〜ｃ６は充電時におけるバッテリ１２の電力と電池電圧ＶＢとの関係を示す曲線である。曲線ｃ４，ｃ６はそれぞれ電池の内部抵抗が相対的に低い状態、および、電池の内部抵抗が相対的に高い状態におけるバッテリ１２の充電電力と電池電圧ＶＢとの関係を示し、曲線ｃ５は電池の内部抵抗が相対的に高い状態と相対的に低い状態との中間の状態におけるバッテリ１２の充電電力と電池電圧ＶＢとの関係を示す。
【００６９】
曲線ｃ４〜ｃ６のいずれにおいても充電電力が大きくなるにつれて電池電圧ＶＢは高くなる。バッテリ１２の充電時においてもバッテリ１２の内部抵抗が高くなるほど、充電電力の変化に対する電池電圧ＶＢの変化の割合が大きくなる。
【００７０】
電圧ＶＨは電池電圧ＶＢの上限値であり、たとえばバッテリの性能、バッテリの使用状況（劣化状況）等に基づいて定められる。電池電圧ＶＢが電圧ＶＨよりも低い状態に保たれることで、たとえばバッテリの過充電を防ぐことが可能になる。ΔＰ４，ΔＰ５，ΔＰ６のそれぞれは、曲線ｃ４〜ｃ５において電池電圧ＶＢが電圧Ｖ２から電圧Ｖ３まで変化したときの充電電力の変化量を示す。なお目標電圧ＶＢ０は電圧Ｖ２と電圧Ｖ３との間の電圧である。
【００７１】
内部抵抗が小さい場合、すなわちバッテリ温度が高い場合には、図２のＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインが大きく設定される。一方、内部抵抗が高い場合、すなわちバッテリ温度が低い場合には、ＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインが大きく設定される。
【００７２】
バッテリ温度が高い場合には、フィードバックゲインが大きくなるので、制限値Ｗｉｎの補正量が大きくなる。この結果、充電電力の変化が大きくなる。よって、電池電圧ＶＢの変化が小さくても入出力制御系１１４の応答性を高めることが可能になる。一方、バッテリ温度が低い場合には、バッテリの出力電力の変化に対する電池電圧ＶＢの変化が大きくなるが、フィードバックゲインが小さくなる。この場合、制限値Ｗｉｎの補正量が小さくなるので、電池電圧ＶＢの変化に対する制限値Ｗｉｎの変化を小さくすることができる。これにより電池電圧ＶＢのオーバーシュート、アンダーシュート、ハンチング等を防ぐことができる。
【００７３】
つまりバッテリ１２から電力を取り出す場合と同様に、バッテリ１２を充電する場合にも、バッテリの温度によらずバッテリへの入力電力に対する電池電圧ＶＢの変動を抑える（電池電圧ＶＢを目標電圧ＶＢ０に近づける）ことが可能になる。
【００７４】
この結果、電池電圧ＶＢの上限値（電圧Ｖ３）が電圧ＶＨよりも低くなるようにバッテリに入力される電力を制御することが可能になる。このように、本実施の形態によれば電池温度に応じて電池の電圧を適切に制御することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態において、バッテリ１２を充電する場合の処理を示すフローチャートは図８に示すフローチャートと同様であるので以後の説明は繰返さない。
【００７６】
図１を参照しながら、本実施の形態における二次電池の入出力制御装置を包括的に説明する。二次電池の入出力制御装置は、バッテリ１２の電池温度（温度Ｔ）を検知する温度センサ２４と、バッテリ１２の電池電圧（電池電圧ＶＢ）を検知する電圧センサ２６と、温度センサ２４が検知した温度Ｔと、電圧センサ２６が検知した電池電圧ＶＢとを受けて、バッテリ１２に対して入出力する電力の制限値（Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ）を設定する制御部１４とを備える。制御部１４は、温度Ｔに応じて、電池電圧ＶＢに対する制限値の変化の割合を変化させる。
【００７７】
図２を参照して、好ましくは、制御部１４は、バッテリ１２の目標電圧ＶＢ０と電池電圧ＶＢとの偏差に基づく制御演算を行なう演算部（ＰＩ制御部１２３）を含む。ＰＩ制御部１２３は、温度Ｔに応じて、制御演算に用いられる制御ゲインを変化させる。制御部１４は、制限値の初期値（Ｗｉｎ０／Ｗｏｕｔ０）を設定する初期値設定部１２４と、制限値の初期値とＰＩ制御部１２３の演算結果とに基づいて、制限値（Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ）を決定する最終値決定部１２５とをさらに含む。
【００７８】
より好ましくは、ＰＩ制御部１２３は、温度Ｔが低下するに従って制御ゲインが小さくなるように、制御ゲインを決定する。
【００７９】
図３を参照して、より好ましくは、演算部（ＰＩ制御部１２３）の制御演算は、比例積分演算である。制御ゲインは、比例ゲインと、積分ゲインとを含む。ＰＩ制御部１２３は、係数設定部１３４と、比例演算部１３１と、積分演算部１３２と、加算部１３５とを有する。比例演算部１３１は、温度Ｔに応じて、係数ｋＰ（Ｔ），ｋＩ（Ｔ）（第１および第２の係数）を設定する。比例演算部１３１は、係数ｋＰ（Ｔ）と、温度Ｔによらず一定であるゲインＫＰＤとを乗算して比例ゲインを設定し、その比例ゲインを用いて偏差の比例値を演算する。積分演算部１３２は、係数ｋＩ（Ｔ）と、温度Ｔによらず一定であるゲインＫＩＤとを乗算して積分ゲインを設定し、その積分ゲインを用いて偏差の積分値を演算する。加算部１３５は、比例値と積分値とを加算する。
【００８０】
このように本実施の形態ではバッテリの温度に応じてバッテリの電圧を適切に制御することが可能になるので、バッテリの蓄電性能や放電性能を十分に引き出すことができる。
【００８１】
本実施の形態によれば、ハイブリッド自動車１は上述のいずれかに記載の二次電池の入出力制御装置と、バッテリ１２とを備える。入出力制御装置によりバッテリの蓄電性能や放電性能を十分引き出すことができるので、車両の性能を十分に引き出すことができる。
【００８２】
なお、以上の説明では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに本実施の形態の二次電池の入出力制御装置を適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。
【００８３】
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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本実施の形態の二次電池の入出力制御装置を備える車両の構成を示す概略図である。
【図２】図１の制御部１４に含まれるバッテリ１２の入出力制御系のブロック図である。
【図３】図２のＰＩ制御部１２３の構成を示す図である。
【図４】図３の係数設定部１３４が参照するマップを説明する図である。
【図５】バッテリ１２の放電電力と電池電圧ＶＢとの関係を説明する図である。
【図６】図２のＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインを温度によらず一定に設定した場合に起こり得る問題点を説明する図である。
【図７】図２のＰＩ制御部１２３におけるフィードバックゲインを温度に応じて変化させた場合の効果を説明する図である。
【図８】図２に示す入出力制御系１１４が行なう処理を示すフローチャートである。
【図９】バッテリ１２の充電電力と電池電圧ＶＢとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  ハイブリッド自動車、２  エンジン、４，６  ギヤ、１２  バッテリ、１４  制御部、１６  プラネタリギヤ、１８  デファレンシャルギヤ、２０Ｒ，２０Ｌ  前輪、２２Ｒ，２２Ｌ  後輪、２４  温度センサ、２６  電圧センサ、２８，３０  システムメインリレー、３２  昇圧ユニット、３６  インバータ、１１４  入出力制御系、１２１  目標値生成部、１２２  減算部、１２３  ＰＩ制御部、１２４  初期値設定部、１２５  最終値決定部、１２６  入出力処理部、１３１  比例演算部、１３２  積分演算部、１３４  係数設定部、１３５  加算部、１３６  増幅部、１３７  積算部、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｒｂ  内部抵抗。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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