(57)【要約】【課題】リチウムイオン二次電池を搭載した車両において、リプル電流が重畳された充電電流を過度に制限することなく、適切に制限してリチウム金属の析出を抑制する。【解決手段】リチウムイオン二次電池の充電電流ＩＢが、リチウムイオン二次電池の負極電位がリチウム基準電位まで低下しないように設定された充電電流上限値Ｉｌｉｍを超えると二次電池の充電電力が制限される。充電電流上限値Ｉｌｉｍは、二次電池の充放電履歴を反映して制御周期Ｔ０毎に構成される。充電電流平均値ＩＢａｖｅが充電電流上限値Ｉｌｉｍに達していなくても、リプル電流が重畳した充電電流ＩＢが瞬間的に充電電流上限値Ｉｌｉｍを超えたときには、リプル電流の周波数が所定周波数よりも低いときに限って、二次電池の充電電力が制限される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン二次電池で構成された蓄電装置と、
車輪との間で動力伝達経路を形成する出力軸を有する電動機と、
前記蓄電装置の充放電を管理するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
所定の制御周期毎に、前記リチウムイオン二次電池の負極電位がリチウム基準電位まで低下しないように前記蓄電装置への入力電流を制限するための充電電流上限値を設定するための設定手段と、
前記所定の制御周期毎に作動して、前記入力電流が前記充電電流上限値を超えたときに前記蓄電装置への入力電力を制限するための第１の制限手段と、
前記制御周期の各々において、当該制御周期内で瞬時的に前記入力電流が前記充電電流上限値を超えたことを検知するための検知手段と、
前記第１の制限手段による前記入力電力の制限が非実行であり、かつ、前記検知手段により瞬時的に前記入力電流が前記充電電流上限値を超えたことが検知された場合に、前記入力電流に重畳されたリプル電流の周波数が所定周波数よりも低いときに、前記入力電力を制限するための第２の制限手段とを含む、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動車両に関し、より特定的には、車両駆動用電動機との間で電力を入出力するリチウムイオン二次電池を搭載した電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行用電動機からの駆動力により走行するハイブリッド自動車や燃料電池車、および電気自動車に用いられる車載蓄電装置として、リチウムイオン二次電池の適用が進められている。リチウムイオン二次電池は、エネルギ密度が高く、出力電圧が高いことから、大きな電池容量および高電圧を必要とする車載蓄電装置として好適である。一方で、リチウムイオン二次電池は、使用態様によっては、負極表面にリチウム金属が析出することによって、電池の発熱あるいは性能低下を招く虞があることが知られている。
【０００３】
このため、国際公開第２０１０／００５０７９号（特許文献１）には、リチウムイオン二次電池の負極でのリチウム金属の析出を抑制するために、充放電時の履歴に基づき、ハイブリッド自動車に搭載されたバッテリへの入力許可電力を調整する制御が記載されている。具体的には、バッテリ電流に基づいて、リチウムイオン二次電池の負極電位がリチウム基準電位まで低下することによってリチウム金属が析出することを回避できる最大電流値を逐次算出するとともに、バッテリ電流が当該最大電流値を超えないように、バッテリへの入力許可電力を調整することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／００５０７９号
【特許文献２】特開２０１２−１０５４６７号公報
【特許文献３】特開２０１２−０１６２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術に従って、一定の制御周期毎にバッテリ電流が最大電流を超えているか否かを判定すると、制御周期内でのリプル電流（交流電流）成分が重畳したバッテリ電流の評価が困難である。すなわち、制御周期の設定によっては、リプル電流の重畳によって、制御周期内で瞬間的にバッテリ電流が最大電流値を超えたときに、入力許可電力を適切に制限することが困難となる。一方で、入力許可電力を過度に制限すると、ハイブリッド自動車での回生制動によるエネルギ回収量が低下するため、エネルギ効率が低下する。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、リチウムイオン二次電池を搭載した車両において、リプル電流が重畳された充電電流を過度に制限することなく、適切に制限してリチウム金属の析出を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面では、電動車両は、リチウムイオン二次電池で構成された蓄電装置と、車輪との間で動力伝達経路を形成する出力軸を有する電動機と、蓄電装置の充放電を管理するための制御装置とを備える。制御装置は、設定手段と、第１および第２の制限手段と、検知手段とを含む。設定手段は、所定の制御周期毎に、リチウムイオン二次電池の負極電位がリチウム基準電位まで低下しないように蓄電装置への入力電流を制限するための充電電流上限値を設定する。第１の制限手段は、所定の制御周期毎に作動して、入力電流が充電電流上限値を超えたときに蓄電装置への入力電力を制限する。検知手段は、制御周期の各々において、当該制御周期内で瞬時的に入力電流が充電電流上限値を超えたことを検知する。第２の検知手段は、第１の制限手段による入力電力の制限が非実行であり、かつ、検知手段により瞬時的に入力電流が充電電流上限値を超えたことが検知された場合に、入力電流に重畳されたリプル電流の周波数が所定周波数よりも低いときに、入力電力を制限する。
【０００８】
上記電動車両によれば、充放電履歴を反映して一定の制御周期毎に充電電流上限値（許容入力電流値Ｉｌｉｍ）を更新するとともに、当該更新の周期よりも短い周期で充電電流（バッテリ電流ＩＢ）をチェックすることにより、リプル電流が重畳された充電電流が瞬間的に入力電流制限目標値を超えたことを検知できる。さらに、リプル電流が低周波数領域に含まれるときに限定して蓄電装置の入力電力を制限することで、リチウム金属析出に影響しない電流周波数領域において蓄電装置の充電が制限されることを回避できる。この結果、リプル電流が重畳された充電電流を過度に制限することなく適切に制限して、リチウムイオン二次電池の充電時におけるリチウム金属の析出を抑制することが可能である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、リチウムイオン二次電池を搭載した車両において、リプル電流が重畳された充電電流を過度に制限することなく適切に制限してリチウム金属の析出を抑制することである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係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構成例を説明するブロック図である。
【図２】図１に示したハイブリッド車両の電気システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に従う電動車両で実行されるＬｉ析出抑制制御を説明する波形図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う電動車両で実行されるＬｉ析出抑制制御の制御処理を説明するフローチャートである。
【図５】Ｌｉ析出抑制制御においてバッテリ電流にリプル電流が重畳したときの電流挙動を説明する概念的な波形図である。
【図６】本実施の形態に従う電動車両におけるＬｉ析出抑制制御での各制御周期内での電流チェックの制御処理を説明するフローチャートが示される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に従う電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の構成例を説明するブロック図である。
【００１３】
なお、本発明の実施の形態において、「電動車両」とは、電源装置から供給される電力により、電動機（モータ）から駆動力を発生させ、駆動輪を回転させることが可能に構成された車両を含む概念であり、一例として、ハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
【００１４】
図１を参照して、ハイブリッド車両は、エンジン１００と、主に発電機として動作する第１ＭＧ（Motor  Generator）２００と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）３００と、バッテリ４００と、主に電動機として動作する第２ＭＧ５００と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）６００と、動力分割機構７００を含む。
【００１５】
エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構７００により、２経路に分割される。一方は減速機８００を経由して車輪９００を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ２００を駆動させて発電する経路である。
【００１６】
第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００は、代表的には、三相交流モータによって構成される。
【００１７】
第１ＭＧ２００は、動力分割機構７００により分配されたエンジン１００の動力により発電する。第１ＭＧ２００により発電された電力は、車両の運転状態や、バッテリ４００のＳＯＣ（State  of  Charge）に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、第１ＭＧ２００により発電された電力は、そのまま第２ＭＧ５００を駆動させる電力となる。一方、バッテリ４００のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１ＭＧ２００により発電された電力は、ＰＣＵ３００のインバータ３０２により交流電力から直流電力に変換される。この直流電力は、コンバータ３０４により電圧が調整された後、バッテリ４００に蓄えられる。また、第１ＭＧ２００は、エンジン始動時には、エンジン１００をモータリングするための電動機として動作する。
【００１８】
なお、インバータ３０２は、図１中では単一のブロックとして記載しているが、実際には、第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００にそれぞれ対応して個別にインバータが配置される。これらのインバータの直流リンク側は、コンバータ３０４と共通に接続される。
【００１９】
バッテリ４００は、リチウムイオン二次電池によって構成される。一般的に、バッテリ４００として、複数のリチウムイオン電池セルを一体化したモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池が用いられる。
【００２０】
リチウムイオン電池セルの正極は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵／放出可能な材料（たとえばリチウム含有酸化物）から成る。正極は、充電過程においてリチウムイオンを電解液に放出し、放電過程において、負極から放出された電解液中のリチウムイオンを吸蔵する。リチウムイオン電池セルの負極は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵／放出可能な材料（たとえば炭素）から成る。負極は、充電過程において、正極から放出された電解液中のリチウムイオンを吸蔵し、放電過程においてリチウムイオンを電解液に放出する。
【００２１】
第２ＭＧ５００は、バッテリ４００に蓄えられた電力および第１ＭＧ２００により発電された電力の少なくともいずれか一方の電力により駆動する。第２ＭＧ５００の出力軸(ロータ）は、車輪９００との間に動力伝達経路を形成するように構成される。したがって、第２ＭＧ５００の駆動力は、減速機８００を経由して車輪９００に伝えられる。これにより、第２ＭＧ５００は、エンジン１００をアシストして車両を走行させたり、第２ＭＧ５００からの駆動力のみにより車両を走行させたりする。
【００２２】
さらに、ハイブリッド車両の回生制動時には、減速機８００を経由して車輪９００により第２ＭＧ５００が駆動され、第２ＭＧ５００が発電機として作動させられる。これにより第２ＭＧ５００は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。第２ＭＧ５００により発電された電力は、インバータ３０２を経由してバッテリ４００に蓄えられる。
【００２３】
ＥＣＵ６００は、図示しない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含む。ＥＣＵ６００は、車両の運転状態や、アクセル開度センサ１１００により検出されたアクセル開度（ＡＣＣ）、アクセル開度の変化率、図示しない車速センサによって検出された車速（Ｖ）、シフトポジション、バッテリ４００のＳＯＣ、メモリ（図示せず）に保存されたマップおよびプログラムなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、ＥＣＵ６００は、車両が所望の運転状態となるように、車両に搭載された機器類を制御することになる。なお、ＥＣＵ６００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。
【００２４】
図２は、図１に示したハイブリッド車両の電気システムの構成を示すブロック図である。
【００２５】
図２を参照して、ＥＣＵ６００は、バッテリ４００を監視するためのバッテリＥＣＵ６０１と、ＰＣＵ３００を制御するためのＭＧ−ＥＣＵ６０２とを有する。ＥＣＵ６００は、「制御装置」に対応する。
【００２６】
バッテリＥＣＵ６０１には、電圧センサ６１０、電流センサ６１２および温度センサ６１４からの出力信号が伝達される。電圧センサ６１０は、バッテリ４００の出力電圧値（以下、バッテリ電圧ＶＢとも称する）を検出する。電流センサ６１２は、バッテリ４００の充放電電流値（以下、バッテリ電流ＩＢとも称する）を検出する。温度センサ６１４は、バッテリ４００の温度（以下、バッテリ温度ＴＢとも称する）を検出する。なお、以下では、バッテリ４００の放電時にはバッテリ電流が正値（ＩＢ＞０）となり、充電時にはバッテリ電流が負値（ＩＢ＜０）となるものとして説明する。
【００２７】
バッテリＥＣＵ６０１は、電圧センサ６１０からのバッテリ電圧ＶＢおよび電流センサ６１２からのバッテリ電流ＩＢより、バッテリ４００の充放電電力値を算出する。さらに、バッテリＥＣＵ６０１は、バッテリ電流ＩＢの積算に基づいてＳＯＣ変化をトレースすることによって、バッテリ４００のＳＯＣを算出することができる。なお、ＳＯＣの算出については、その他の周知技術を用いてもよく、ここではそれらについての詳細な説明は繰返さない。また、電流センサ６１２により検出されたバッテリ電流ＩＢの履歴は、バッテリＥＣＵ６０１内の図示しないメモリによって記憶することができる。
【００２８】
さらに、バッテリＥＣＵ６０１は、バッテリ４００へ充電する電力の制限値を示す充電電力上限値（以下、ＷＩＮとも称する）、およびバッテリ４００から放電する電力の制限値を示す放電電力上限値（以下、ＷＯＵＴとも称する）を設定する。バッテリ４００への充電電力値、およびバッテリ４００からの放電電力値は、このＷＩＮおよびＷＯＵＴを超えないように制限される。なお、バッテリ４００の充電電力および放電電力を制限する方法は、その他の周知技術を用いてもよく、ここではそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２９】
第１ＭＧ２００には、回転角センサ２０１および電流センサ２０２が配置される。同様に、第２ＭＧ５００には、回転角センサ５０１および電流センサ５０２が配置される。電流センサ２０２，５０２は、図２中には模式的に表記しているが、実際には、ＰＣＵ３００から第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００にそれぞれ供給される三相電流を検出するように配置される。
【００３０】
ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、回転角センサ２０１，５０１および電流センサ２０２，５０２からの出力を受ける。ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、回転角センサ２０１，５０１からの出力に基づいて、第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００の回転速度を検出することができる。また、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００の回転角（ロータ）および三相電流に基づいて、第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００の出力トルクを制御することができる。
【００３１】
ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００の出力を指令値（たとえば、トルク指令値）に従って制御するように、ＰＣＵ３００の動作を制御する。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、図示しない電流センサによって検出された第１ＭＧ２００および第２ＭＧ５００の電流のフィードバック制御により、インバータ３０２およびコンバータ３０４の動作を制御する。
【００３２】
バッテリＥＣＵ６０１は、一定のサンプリング周期（たとえば、８［ｍｓ］）でデータをサンプリングするとともに、サンプリングされたデータに基づき制御周期（たとえば、１００［ｍｓ］）でバッテリ４００の状態を管理する。当該管理には、上述した、ＳＯＣの算出、ならびに、ＷＩＮおよびＷＯＵＴの設定が含まれる。
【００３３】
一方で、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、スイッチング周波数が数ＫＨｚ〜１０ｋＨｚ程度に設定されたＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御によってインバータ３０２およびコンバータ３０４の動作を制御することが一般的である。
【００３４】
このため、ＭＧ−ＥＣＵ６０２の制御周期およびサンプリング周期は、バッテリＥＣＵ６０１よりも短い。したがって、電流センサ６１２からの出力信号をＭＧ−ＥＣＵ６０２へ入力することにより、バッテリＥＣＵ６０１の制御周期よりも短い周期で、バッテリ電流ＩＢを検知することが可能となる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態に従う電動車両でのリチウムイオン二次電池によって構成されるバッテリ４００に対するＬｉ析出抑制制御について説明する。
【００３６】
バッテリ４００を構成するリチウムイオン二次電池は、エネルギ密度が高く、他の二次電池に比べ初期回路電圧および平均動作電圧が高いので、大きな電池容量、高い電圧を必要とする車両の車載蓄電装置に好適であることが知られている。また、リチウムイオン二次電池は、クーロン効率が１００％に近いことから充放電効率が高く、したがって、他の二次電池に比べエネルギの有効利用が可能であるという利点も有する。
【００３７】
しかしながら、特許文献１にも示されるように、リチウムイオン二次電池は、充電条件によっては、負極表面にリチウム金属が析出する虞がある。このため、本実施の形態では、特許文献１と同様に、リチウムイオン二次電池でのリチウム金属析出を抑制するためにバッテリ４００への充電を制限する制御（以下、「Ｌｉ析出抑制制御」とも称する）を実行する。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態に従う電動車両で実行されるＬｉ析出抑制制御を説明する波形図である。
【００３９】
図３を参照して、時刻ｔ０からバッテリ電流ＩＢが負方向に変化して、バッテリ４００の充電が開始される。
【００４０】
バッテリ４００の充放電履歴に応じて、バッテリ４００の許容入力電流値Ｉｌｉｍが設定される。特許文献４に記載されるように、許容入力電流値Ｉｌｉｍは、単位時間内に、バッテリ負極電位がリチウム基準電位まで低下することによってリチウム金属が析出しない最大電流値として求められる。許容入力電流値Ｉｌｉｍは、特許文献１と同様に設定することができる。すなわち、充放電履歴がない状態における許容入力電流値の初期値Ｉｌｉｍ［０］から、充電継続による減少量、放電継続による回復量、または放置による回復量を制御周期毎に加減算することによって、時刻ｔにおけるＩｌｉｍ［ｔ］が逐次求められる。許容入力電流値Ｉｌｉｍは充電電流の許容上限値を示すため、Ｉｌｉｍ≦０に設定される。
【００４１】
さらに、許容入力電流値Ｉｌｉｍに対するマージン電流ΔＩｍｒを設定して、リチウム金属の析出を防止するための入力電流制限目標値Ｉｔａｇが設定される。特許文献４に記載されるように、許容入力電流値Ｉｌｉｍを正方向にオフセットさせることによって、入力電流制限目標値Ｉｔａｇを設定することができる。この場合には、オフセットさせた電流値が、マージン電流ΔＩｍｒとなる。入力電流制限目標値Ｉｔａｇについても、Ｉｔａｇ≦０に設定される。
【００４２】
図３に示されるように、継続的な充電によって、許容入力電流値Ｉｌｉｍおよび入力電流制限目標値Ｉｔａｇは、正方向に徐々に変化する。これによって、許容される充電電流（｜ＩＢ｜）は減少することが理解される。そして、時刻ｔ１において、ＩＢがＩｔａｇを超えると（ＩＢ＜Ｉｔａｇ）と、リチウム金属の析出を抑制するために充電電流を制限することが必要となる。たとえば、時刻ｔ１からバッテリ４００のＷＩＮを正方向に変化させることによって、充電電力（すなわち、第２ＭＧ５００からの回生電力）が制限される。以下では、ＷＩＮの変更によるバッテリ４００の充電電力の制限を、単に「ＷＩＮ」制限とも称する。ＷＩＮ制限により、リチウム金属析出防止によるバッテリ４００の保護が図られる反面、第２ＭＧ５００による回生発電の制限により、エネルギ効率が低下する。
【００４３】
時刻ｔ１からのＷＩＮ制限によって充電電流が減少して（すなわち、ＩＢが正方向に変化）、時刻ｔ２以降では、再び、ＩＢ＞Ｉｔａｇとなる。
【００４４】
図４は、本発明の実施の形態に従う電動車両で実行されるＬｉ析出抑制制御の制御処理を説明するフローチャートである。図４に示されたフローチャートによる制御処理は、バッテリＥＣＵ６０１により一定の制御周期で実行される。
【００４５】
図４を参照して、バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ１００により、電流センサ６１２、電圧センサ６１０および温度センサ６１４の出力に基づいて、バッテリ状態データ（ＶＢ，ＩＢ，ＤＢ）を取得する。さらに、バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ１１０により、バッテリ４００のＳＯＣを算出する。
【００４６】
バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ１２０により、バッテリ４００のＷＩＮのベース値であるＷＩＮ０を設定する。ＷＩＮ０は、Ｌｉ析出抑制制御を実行する前のＷＩＮであり、現在のバッテリ状態（ＳＯＣ，バッテリ温度等）に基づいて設定される。すなわち、このＷＩＮ０は、公知の手法に基づいて通常設定されるバッテリ４００のＷＩＮに相当する。
【００４７】
さらに、バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ１３０により、Ｌｉ析出抑制制御のための電流制御演算を実行する。すなわち、図３で説明したように、特許文献１に示す手法に基づいて、バッテリ４００の充放電履歴に基づいて、今回の制御周期における許容入力電流値Ｉｌｉｍ［ｔ］が演算される。そして許容入力電流値Ｉｌｉｍ［ｔ］に対して、所定のマージン電流ΔＩｍｒを設けることによって、リチウムイオン二次電池の負極電位がリチウム基準電位まで低下しないようにするための「充電電流上限値」に相当する入力電流制限目標値Ｉｔａｇが算出される。ステップＳ１３０による入力電流制限目標値Ｉｔａｇの設定は、「設定手段」の機能に対応する。
【００４８】
バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ２００により、各制御周期内での電流チェック結果をＭＧ−ＥＣＵ６０２から受信する。後述するように、制御周期内におけるバッテリ電流ＩＢの評価は、バッテリＥＣＵ６０１よりもサンプリング周期が短いＭＧ−ＥＣＵ６０２によって実行される。ＭＧ−ＥＣＵ６０２でバッテリ電流ＩＢをチェックすることにより、バッテリＥＣＵ６１０の制御周期では検知困難な周波数の交流電流成分（リプル電流）を加味した充電電流（バッテリ電流ＩＢ）の検知が可能となる。
【００４９】
図５は、Ｌｉ析出抑制制御においてバッテリ電流ＩＢにリプル電流が重畳したときの電流挙動を説明する概念的な波形図である。
【００５０】
図５を参照して、バッテリ電流ＩＢに所定周波数のリプル電流が重畳されている。このリプル電流は、代表的には、図１における第２ＭＧ５００の回転速度に依存した周波数を有している。
【００５１】
所定の制御周期Ｔ０毎に、図４に示されたフローチャートが実行されることによって、入力電流制限目標値Ｉｔａｇが、バッテリ４００の充放電履歴に基づいて更新される。たとえば、時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃ，ｔｄのそれぞれにおいて、入力電流制限目標値Ｉｔａｇが更新される。上述のように、入力電流制限目標値Ｉｔａｇは、ＷＩＮ制限が必要であるかどうかの閾値に相当する。
【００５２】
バッテリ電流ＩＢにリプル電流が重畳されると、制御周期Ｔ０内での電流平均値ＩＢａｖｅ、あるいは、制御周期Ｔ０毎の電流サンプリング値が入力電流制限目標値Ｉｔａｇを超えていなくても、制御周期内で、入力電流制限目標値Ｉｔａｇを超えるバッテリ電流ＩＢ（ＩＢ＜Ｉｔａｇ）が生じていることが理解される。しかしながら、制御周期Ｔ０毎に、電流平均値ＩＢａｖｅ、あるいは、電流サンプリング値に基づいて判定した場合には、バッテリ電流ＩＢが入力電流制限目標値Ｉｔａｇを超えていることを検知することができない。
【００５３】
一方で、リプル電流がリチウムイオン二次電池のリチウム金属析出に与える影響には、周波数依存性がある。具体的には、高周波数のリプル電流は、リチウムイオン二次電池の充放電履歴に影響を与えない。すなわち、高周波数のリプル電流によってバッテリ電流ＩＢが瞬間的に入力電流制限目標値Ｉｔａｇを超えても（ＩＢ＜Ｉｔａｇ）、リチウム金属の析出に悪影響は生じない。一方で、低周波数のリプル電流は、リチウムイオン二次電池の充放電履歴に影響を及ぼす。すなわち、低周波数のリプル電流によってバッテリ電流ＩＢが入力電流制限目標値Ｉｔａｇを超えた場合には、リチウム金属の析出が生じる虞がある。リチウム金属の析出に影響を及ぼす周波数の閾値はバッテリ４００の特性に依存するので、事前に実機実験等によって求めることができる。
【００５４】
図６には、本実施の形態に従う電動車両におけるＬｉ析出抑制制制御の各制御周期内での電流チェックの制御処理を説明するフローチャートが示される。上述のように、電流チェックは、ＭＧ−ＥＣＵ６０２によって実行される。
【００５５】
図６を参照して、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、ステップＳ２１０により、Ｌｉ析出抑制制御の制御周期の１周期（Ｔ０）分の、電流平均値ＩＢａｖｅおよび当該１周期におけるピーク電流値ＩＢｐｋを算出する。
【００５６】
ステップＳ２１０において、ピーク電流値ＩＢｐｋは、ＭＧ−ＥＣＵ６０２が、所定のサンプリング周期でサンプリングしたバッテリ電流ＩＢを統計処理することによって求めてもよい。あるいは、別途設けられた図示しないピークホールド回路にバッテリ電流ＩＢを入力して、当該ピークホールド回路の出力に基づいてピーク電流値ＩＢｐｋを取得することも可能である。
【００５７】
ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、ステップＳ２２０により、バッテリ電流ＩＢの電流平均値ＩＢａｖｅを入力電流制限目標値Ｉｔａｇと比較する。ＩＢａｖｅ＜Ｉｔａｇのとき（Ｓ２２０のＹＥＳ判定時）には、バッテリ電流ＩＢの平均値が入力電流制限目標値Ｉｔａｇを超えている状態であるから、処理はステップＳ２５０に進められる。ＭＧ−ＥＣＵ６０２はステップＳ２５０では、ＷＩＮ制限をオンするために、制限フラグＦＬＧを１にセットする。ステップＳ２２０がＹＥＳ判定されることによるＷＩＮ制限は、「第１の制限手段」の機能に相当する。
【００５８】
一方で、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、ＩＢａｖｅ＜Ｉｔａｇのとき（Ｓ２２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２３０に処理を進めて、充電電流のピーク電流値ＩＢｐｋが入力電流制限目標値Ｉｔａｇに達しているか否かをさらに判定する。ステップＳ２３０による判定は、「検知手段」の機能に対応する。
【００５９】
ＩＢｐｋ＞Ｉｔａｇのとき（Ｓ２３０のＮＯ判定時）には、充電電流（バッテリ電流ＩＢ）の平均値およびピーク値のいずれも、許容入力電流値Ｉｌｉｍに達していない。このため、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、処理をステップＳ２６０に進めて、制限フラグＦＬＧ＝０にセットする。すなわち回生制限はオフされる。
【００６０】
一方で、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、ＩＢｐｋ＜Ｉｔａｇのとき（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）には、すなわち、リプル電流が重畳した充電電流（バッテリ電流ＩＢ）が瞬間的に許容入力電流値Ｉｌｉｍを超えている場合には、ステップＳ２４０に処理を進めて、リプル電流の周波数ｆｒｐ（以下、リプル周波数ｆｒｐとも称する）を所定のしきい値ｆｔと比較する。上述のように、しきい値ｆｔは、バッテリ４００に対応して予め定められている。
【００６１】
ステップＳ２４０での判定において、リプル周波数ｆｒｐは、たとえば第２ＭＧ５００の回転速度から演算によって求めることができる。バッテリ４００に対して入出力されるバッテリ電流ＩＢは、第２ＭＧ５００による駆動力または回生制動力の出力に用いられるため、第２ＭＧ５００の回転速度の逆数に従う電気周波数がリプル電流の主要因となるからである。このようにすると、ＭＧ−ＥＣＵ６０２によってサンプリングされたバッテリ電流から周波数成分を抽出する処理と比較して、演算負荷を軽減することができる。
【００６２】
ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、ｆｒｐ＜ｆｔのとき（Ｓ２４０のＹＥＳ判定時）には、リプル電流の周波数がリチウム金属の析出に影響を及ぼす低周波領域に含まれると判定する。したがって、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、処理をステップＳ２５０に進めて、制限フラグＦＬＧ＝１にセットする。一方で、ｆｒｐ＞ｆｔのとき（Ｓ２４０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２６０により、制限フラグＦＬＧ＝０にセットされる。
【００６３】
これにより、充電電流の平均値ＩＢａｖｅは許容入力電流値Ｉｌｉｍに達していなくても（すなわち、「第１の制限手段」によるＷＩＮ制限は非実行）、リプル電流が重畳したピーク電流値ＩＢｐｋが許容入力電流値Ｉｌｉｍを超えたことが検知され、さらに、リプル電流の周波数が所定の低周波数領域に含まれていると（ｆｒｐ＜ｆｔ）、リチウム金属の析出を回避するために、ＷＩＮ制限が実行される。すなわち、ステップＳ２４０がＹＥＳ判定されることによるＷＩＮ制限は、「第２の制限手段」の機能に相当する。
【００６４】
このように、図６に示されたフローチャートに従って、ＭＧ−ＥＣＵ６０２は、直前の１周期分の電流チェック結果に基づいて、制限フラグＦＬＧを１または０にセットする。たとえば、図５の時刻ｔ２のタイミングにおいてバッテリＥＣＵ６０１が、図４のステップＳ２００においてＭＧ−ＥＣＵ６０２から受信する電流チェック結果(すなわち、制限フラグＦＬＧ）は、ＭＧ−ＥＣＵ６０２が時刻ｔ１〜ｔ２間におけるバッテリ電流ＩＢを、時刻ｔ１における許容入力電流値Ｉｌｉｍと比較することによって実行されている。
【００６５】
なお、上述のように、ステップＳ２２０による判定は、バッテリ電流ＩＢについて、制御周期Ｔ０毎のサンプリング値と入力電流制限目標値Ｉｔａｇとの比較によって実行されてもよい。このようにすると、判定処理に係る演算負荷が軽減できる。
【００６６】
また、図６の例では、ステップＳ２２０〜Ｓ２６０による電流チェック処理をＭＧ−ＥＣＵ６０２で実行したが、ステップＳ２１０で取得された、電流平均値ＩＢａｖｅ（または、サンプリング値）およびピーク電流値ＩＢｐｋをバッテリＥＣＵ６０１へ送信することにより、当該電流チェック処理をバッテリＥＣＵ６０１で実行することも可能である。
【００６７】
再び図４を参照して、バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ１５０により、ステップＳ２００によりＭＧ−ＥＣＵ６０２から受信した制限フラグＦＬＧの値をチェックする。バッテリＥＣＵ６０１は、ＦＬＧ＝１のとき（ステップＳ１５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１６０に処理を進めて、ＷＩＮ制限をオンすることによってリチウム金属の析出を抑制する。すなわち、バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ１７０により、最終的なＷＩＮを、ベース値ＷＩＮ０よりも絶対値が小さくなるように設定する（｜ＷＩＮ｜＜｜ＷＩＮ０｜）。
【００６８】
これに対して、バッテリＥＣＵ６０１は、ＦＬＧ＝０のとき（Ｓ１５０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１８０に処理を進めてＷＩＮ制限をオフする。したがって、バッテリＥＣＵ６０１は、ステップＳ１９０により、ＷＩＮ＝ＷＩＮ０に設定する。すなわち、ＷＩＮ制限がオフされた場合には、バッテリ４００のＳＯＣおよびバッテリ温度ＴＢに基づいたベース値ＷＩＮ０がそのまま最終的なＷＩＮとして採用される。
【００６９】
このように本実施の形態に従う電動車両におけるＬｉ析出抑制制御によれば、充放電履歴を反映して一定の制御周期毎に更新される、リチウム金属の析出を回避するための充電電流上限値（許容入力電流値Ｉｌｉｍ）の更新周期よりも短い周期で充電電流（バッテリ電流ＩＢ）をチェックすることにより、リプル電流が重畳された充電電流が瞬間的に入力電流制限目標値に達したことを検知することができる。
【００７０】
さらに、リプル電流の周波数とリチウムイオン二次電池の特性とを考慮して、リプル電流の周波数が所定周波数よりも低いときに限定してＷＩＮ制限を適用することで、ＷＩＮ制限が過度に行われることを回避できる。この結果、リプル電流が重畳された充電電流を過度に制限することなく適切に制限して、リチウムイオン二次電池の充電時におけるリチウム金属の析出を抑制することが可能である。
【００７１】
なお、本実施の形態では、制御周期およびサンプリング周期の異なる複数のＥＣＵ（バッテリＥＣＵ６０１およびＭＧ−ＥＣＵ６０２の組み合わせによってＬｉ析出抑制制御を実行する例を説明したが、単一のＥＣＵ（制御装置）が異なる演算周期で制御処理（サブルーチン）を実行することによって、同様の制御処理を実現することも可能である。
【００７２】
また、本発明の適用において、電動車両の構成は図１の構成に限定されるものではない。すなわち、図１とは異なるパワートーレーン構成のハイブリッド車両、あるいは、電気自動車や燃料電池自動車等のハイブリッド車両以外の電動車両に対しても、リチウムイオン二次電池によって構成された車載蓄電装置によって車両駆動用電動機との間で電力を入出力する構成を有するものあれば、本発明を共通に適用することができる。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
１００  エンジン、２００  第１ＭＧ、２０１，５０１  回転角センサ（ＭＧ）、２０２，５０２  電流センサ（ＭＧ）、３００  ＰＣＵ、３０２  インバータ、３０４  コンバータ、４００  バッテリ、５００  第２ＭＧ、６００  ＥＣＵ、６０１  バッテリＥＣＵ、６０２  ＭＧ−ＥＣＵ、６１０  電圧センサ（バッテリ）、６１２  電流センサ（バッテリ）、６１４  温度センサ（バッテリ）、７００  動力分割機構、８００  減速機、９００  車輪、１１００  アクセル開度センサ、ＦＬＧ  制限フラグ、ＩＢ  バッテリ電流、ＩＢａｖｅ  電流平均値（バッテリ電流）、ＩＢｐｋ  ピーク電流値（バッテリ電流）、Ｉｌｉｍ  許容入力電流値、Ｔ０  制御周期（Ｌｉ析出抑制制御）、ＶＢ  バッテリ電圧、ＷＩＮ０  ベース値（ＷＩＮ）、ｆｒｐ  リプル周波数。
【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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