(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車に搭載された二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御を行うハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、
ＳＯＣの前回値にその後の充放電量を積算してＳＯＣの今回値を算出し、
前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値と前記開放電圧とを比較し、
前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内にある場合にのみ前記比較の結果に基づいて、前記ＳＯＣの今回値を前記基準ＳＯＣに近づく向きに補正してＳＯＣの今回値とする逐次補正を行い、
前記二次電池の放電分極が大きいかどうかを判定し、放電分極が大きいと判断した場合は、前記逐次補正を禁止し、
前記逐次補正によるＳＯＣの補正量の累算値である累積逐次補正量が所定値を超えても前記開放電圧が所定値を超えない場合に長期放置による自己放電と判定することを特徴とするハイブリッド車の電池状態制御方法。
【請求項２】
ハイブリッド車に搭載された二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御を行うハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、
前記ＳＯＣの今回値が、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲を外れて充電が行われたかどうかを判別し、
外れた場合に、前記ＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値よりも高い所定の高ＳＯＣ電圧値に、前記開放電圧が達した場合あるいは超えたかどうかを判定し、
達したかあるいは超えたと判定した後、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲より所定量だけ小さい状態に達するまで補正放電を行い、
前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲より大きい所定の高ＳＯＣ値を超えて充電された場合、その後、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内に戻るまでの間の最大ＳＯＣを記憶し、
その後、前記ＳＯＣ制御範囲から前記最大ＳＯＣに応じた量だけ補正放電することを特徴とするハイブリッド車の電池状態制御方法。
【請求項３】
請求項２記載のハイブリッド車の電池状態制御方法において、
前記開放電圧値が前記高ＳＯＣ電圧値を超えた場合、それ以上の充電を禁止することを特徴とするハイブリッド車の電池状態制御方法。
【請求項４】
ハイブリッド車に搭載された二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御を行うハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、
前記ＳＯＣの今回値が、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲を外れて充電が行われたかどうかを判別し、
外れた場合に、前記ＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値よりも高い所定の高ＳＯＣ電圧値を、前記開放電圧が超えたかどうかを判定し、
超えたと判定した場合、前記基準電圧値を所定値だけ修正することを特徴とするハイブリッド車の電池状態制御方法。
【請求項５】
請求項４記載のハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、
ＳＯＣの前回値にその後の充放電量を積算してＳＯＣの今回値を算出し、
前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値と前記開放電圧とを比較し、
前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内にある場合にのみ前記比較の結果に基づいて、前記ＳＯＣの今回値を前記基準ＳＯＣに近づく向きに補正してＳＯＣの今回値とする逐次補正を行い、
車両走行中における前記ＳＯＣの今回値と、前記ＳＯＣ制御範囲よりも大きい所定の高ＳＯＣ値とを比較し、
前記ＳＯＣの今回値が前記高ＳＯＣ値より超える場合に前記基準電圧値を修正することを特徴とするハイブリッド車の電池状態制御方法。
【請求項６】
請求項４記載のハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、
前記ＳＯＣの今回値が、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲を外れて充電が行われたかどうかを判別し、
外れた場合に、前記ＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値よりも高い所定の高ＳＯＣ電圧値に、前記開放電圧が達した場合あるいは超えたかどうかを判定し、
達したかあるいは超えたと判定した後、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲より所定量だけ小さい状態に達するまで補正放電を行い、
前記開放電圧が前記高ＳＯＣ電圧値を所定期間以上超えない場合、前記開放電圧が前記高ＳＯＣ電圧値に達するまで充電を行うことを特徴とするハイブリッド車の電池状態制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか記載のハイブリッド車の電池状態制御方法において、
前記開放電圧の代わりに、所定の電流で放電あるいは充電しているときの前記二次電池の端子電圧、又は、所定の電力で放電あるいは充電しているときの前記二次電池の端子電圧を用いることを特徴とするハイブリッド車の電池状態制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池が直列に接続されたハイブリッド車の電池状態制御方法に関し、特にその精度向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費向上などの目的のため、エンジンと電池によって駆動するモータとを装備するハイブリッド車が注目を集めている。ハイブリッド車に搭載される電池は、主に、加速時などの高負荷運転時には電池から電力が放電され、減速時や一定速度走行などの低負荷運転時には電池に電力が充電される。このような電力の放電と充電を両立するために、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ／充電状態、残存容量ともいう）を中間の状態（５０〜７０％）でバランスさせることが必要で、ＳＯＣの高精度の検出が不可欠となる。
【０００３】
ＳＯＣを検出する方法としては、充放電電流の積算による方法などが公知である。しかし、この方法は、充放電効率の変化に伴って電流積算による誤差が累積するため正確な蓄電量が得られにくい問題がある。これを回避するため、特開２０００ー６９６０６号公報は、電池の電圧ー電流特性が、予め記憶した上・下限値に達した場合に、上・下限値で規定した実蓄電量と電流積算による推定蓄電量の差に応じて充放電効率を学習（補正）することを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充放電効率は、電池の使用履歴によって変化するため、再び積算誤差が大きくならないという保証ができない問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、電池の充放電によって生じるヒステリシス特性に着目することにより上記問題点を解決し、電流積算によるＳＯＣに基づいた充放電制御の精度向上を実現するハイブリッド車の電池状態制御方法を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明のハイブリッド車の電池状態制御方法（第１独立発明）は、ハイブリッド車に搭載された二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御を行うハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、ＳＯＣの前回値にその後の充放電量を積算してＳＯＣの今回値を算出し、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値と前記開放電圧とを比較し、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内にある場合にのみ前記比較の結果に基づいて、前記ＳＯＣの今回値を前記基準ＳＯＣに近づく向きに補正してＳＯＣの今回値とする逐次補正を行うことを特徴としている。
【０００７】
なお、この基準電圧値は、電池の開放電圧ーＳＯＣ特性上において充電分極を考慮した値に設定される。たとえば、基準電圧値は、ＳＯＣ制御範囲におけるＳＯＣ中央値（この値はしばしば充放電制御によりＳＯＣを収束させるための目標ＳＯＣ値とされる）における開放電圧の上記最高値と上記最低値との中央値、に設定されるのが好適であるが、それに限定されるものでもない。すなわち、通常では、開放電圧ーＳＯＣ特性において、所定のＳＯＣにおける開放電圧は、電池の充電分極の度合いによって、満充電（ＳＯＣ１００％）からの放電履歴線上の最低値と空充電（ＳＯＣ０％）からの充電履歴線上の最高値との間の中間値となる。
【０００８】
本構成によれば、補正誤差を小さくできるＳＯＣ制御範囲内にて開放電圧の基準電圧値からのずれによりＳＯＣを電流積算する度に補正するので、電流積算や電流検出における誤差の補正を、この補正による二次誤差を抑止しつつ減らすことができる。
【０００９】
また、目標ＳＯＣ値近傍のＳＯＣ制御範囲の外では、上記逐次補正を禁止するので、この補正に用いる上記開放電圧として、充放電分極の影響を強く受けたデータが採用される可能性を低減することができる。
【００１０】
この第１発明では更に、前記二次電池の放電分極が大きいかどうかを判定し、放電分極が大きいと判断した場合は、前記逐次補正を禁止し、前記逐次補正によるＳＯＣの補正量の累算値である累積逐次補正量が所定値を超えても前記開放電圧が所定値を超えない場合に長期放置による自己放電と判定することを特徴としている。
【００１１】
すなわち本構成では、放電によりＳＯＣ制御範囲外からＳＯＣ制御範囲内に戻ってきた場合など、放電分極が大きいと推定される場合は前記逐次補正を実施しないので、大きな放電分極が上記ＳＯＣ補正に与える誤差を回避することができる。
【００１２】
なお、充電によりＳＯＣ制御範囲外からＳＯＣ制御範囲内に戻ってきた場合など、充電分極が大きいと推定される場合は前記逐次補正を禁止しないことが好ましい。これは、上記基準電圧値が充電分極を考慮した値であり、特にＮｉーＭＨ電池などのアルカリ二次電池では鉛蓄電池に比較して充電分極は長時間持続するためである。
【００１３】
請求項２に記載したこの第１発明の好適態様によれば、前記逐次補正は、前記開放電圧が前記基準電圧値より大きいほど前記ＳＯＣの今回値を増加させる方向に大きく補正し、前記開放電圧が前記基準電圧値より小さいほど前記ＳＯＣの今回値を減少させる方向に大きく補正するものであることを特徴としている。
【００１４】
本構成によれば、電流積算誤差を一層低減することができる。
【００１５】
請求項２に記載した本発明のハイブリッド車の電池状態制御方法（第２独立発明）は、ハイブリッド車に搭載された二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御を行うハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、前記ＳＯＣの今回値が、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲を外れて充電が行われたかどうかを判別し、外れた場合に、前記ＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値よりも高い所定の高ＳＯＣ電圧値に、前記開放電圧が達した場合あるいは超えたかどうかを判定し、達したかあるいは超えたと判定した後、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲より所定量だけ小さい状態に達するまで補正放電を行い、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲より大きい所定の高ＳＯＣ値を超えて充電された場合、その後、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内に戻るまでの間の最大ＳＯＣを記憶し、その後、前記ＳＯＣ制御範囲から前記最大ＳＯＣに応じた量だけ補正放電することを特徴としている。
【００１６】
すなわち本構成では、ＳＯＣ制御範囲を超える大超過充電が生じた場合には、その後、一度、ＳＯＣ制御範囲より小さい領域まで超過放電するので、上記大超過充電による過大な充電分極による測定開放電圧の増大を解消することができる。
【００１７】
更に説明すると、開放電圧が図１（ａ）に示す予め定めた所定の高ＳＯＣ電圧Ｖ８０を越えた場合には、一旦、制御ＳＯＣより所定量Ｘ１余分に放電するように制御する。Ｖ８０は、たとえばＳＯＣ８０％相当の開放電圧である。なお、ＮｉーＭＨ電池ではＳＯＣ８０％以上では、開放電圧とＳＯＣとの間に強い相関がある。
更に、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲より大きい所定の高ＳＯＣ値を超えて充電された場合、その後、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内に戻るまでの間の最大ＳＯＣを記憶し、その後、前記ＳＯＣ制御範囲から前記最大ＳＯＣに応じた量だけ補正放電するので、高ＳＯＣ電圧Ｖ８０が検出がされない場合でも、上記高ＳＯＣ値を超えた充電が行われた場合でも、その後、ＳＯＣ制御範囲内に戻るまでに記録した最大ＳＯＣに応じて、ＳＯＣ制御範囲から更に低容量側に余分に放電することにより、ＳＯＣと開放電圧との関係を元の状態に戻すことができる。
【００１８】
請求項３に記載したこの第２発明の好適態様によれば、前記開放電圧値が前記高ＳＯＣ電圧値を超えた場合、それ以上の充電を禁止することを特徴としている。
【００１９】
このようにすれば、過充電を良好に防止することができる。
【００２２】
請求項５に記載した本発明のハイブリッド車の電池状態制御方法（第３独立発明）は、ハイブリッド車に搭載された二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御を行うハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、ＳＯＣの前回値にその後の充放電量を積算してＳＯＣの今回値を算出し、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値と前記開放電圧とを比較し、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内にある場合にのみ前記比較の結果に基づいて、前記ＳＯＣの今回値を前記基準ＳＯＣに近づく向きに補正してＳＯＣの今回値とする逐次補正を行い、前記ＳＯＣの今回値が、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲よりも低容量側に所定値だけ余分に超過放電されたかどうかを判定し、前記超過放電された場合、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御範囲より所定量大きい状態に達するまで補正充電を行い、前記積算ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御範囲より低容量側に所定超過量小さい値を超える放電がなされた場合、前記逐次補正を所定時間だけ中断することを特徴としている。
【００２３】
すなわち本構成では、ＳＯＣ制御範囲から更に所定の放電量Ｘ２以上放電が行われた場合には、その後、図１（ｂ）に示すように、ＳＯＣ制御範囲から更に所定量Ｘ３余分に充電するので、ＳＯＣと開放電圧との関係を元の状態に復帰させることができる。
【００２４】
また、本発明では、放電が上記した所定の放電量Ｘ２を超えない場合は上記補正充電を実施しないので、ＳＯＣの今回値に誤差があっても、電池のヒステリシス特性により例えば線１０９、１０１、１１０に沿って充放電が行われ、ＳＯＣ制御範囲に制御されるので、ＳＯＣは徐々にＳＯＣ制御範囲内にＳＯＣが収束し、その結果、ＳＯＣ検出誤差が小さくなる。
更に、前記積算ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御範囲より低容量側に所定超過量小さい値を超える放電がなされた場合、前記逐次補正を所定時間だけ中断するので、たとえば放電が上記所定の放電量Ｘ２を超えた場合、ＳＯＣ制御範囲内に戻っても充電分極の影響が強いため、所定時間経過するまで前記逐次補正を禁止してその間に充電分極の低減を図ることができる。
【００２５】
請求項６に記載したこの第３発明の好適な態様によれば、前記所定値まで超過放電がなされた場合、それ以上の放電を禁止することを特徴としている。
【００２６】
このようにすれば、過放電を良好に防止することができる。
【００２９】
請求項４に記載した本発明のハイブリッド車の電池状態制御方法（第３独立発明）は、ハイブリッド車に搭載された二次電池の充放電量の積算に基づいて求めたＳＯＣの今回値と所定の目標ＳＯＣ値との差を収束させる充放電制御を行うハイブリッド車の電池状態制御方法において、
入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、前記ＳＯＣの今回値が、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲を外れて充電が行われたかどうかを判別し、外れた場合に、前記ＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値よりも高い所定の高ＳＯＣ電圧値を、前記開放電圧が超えたかどうかを判定し、超えたと判定した場合、前記基準電圧値を所定値だけ修正することを特徴としている。
【００３０】
本発明によれば、電池特性のバラツキや車両の使用状況のバラツキがある場合でも、ＳＯＣと開放電圧との関係を元の状態に良好に復帰させることができ、ＳＯＣ検出精度を高めることができる。
【００３１】
なお、この基準電圧値（ＳＯＣ制御範囲でもよい）の修正（学習）は、ＳＯＣの今回値と高ＳＯＣ値との絶対値の差が所定値を超える場合にのみ行うことが好適である。これは高ＳＯＣ電圧が大きいほど、高ＳＯＣ値での開放電圧のばらつき範囲が小さい結果、上記修正の精度が向上するためである。
【００３２】
請求項５に記載したこの第３発明の好適な態様によれば、入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、ＳＯＣの前回値にその後の充放電量を積算してＳＯＣの今回値を算出し、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値と前記開放電圧とを比較し、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲内にある場合にのみ前記比較の結果に基づいて、前記ＳＯＣの今回値を前記基準ＳＯＣに近づく向きに補正してＳＯＣの今回値とする逐次補正を行い、車両走行中における前記ＳＯＣの今回値と、前記ＳＯＣ制御範囲よりも大きい所定の高ＳＯＣ値とを比較し、前記ＳＯＣの今回値が前記高ＳＯＣ値より超える場合に前記基準電圧値を修正することを特徴としている。
【００３３】
本構成によれば、開放電圧ーＳＯＣ特性を良好に元の状態に戻すことができる。なお、開放電圧の最大値又はこの最大値と基準電圧値との差に応じて修正量を変更してもよい。
【００３４】
請求項６に記載したこの第３発明の好適な態様によれば、入力された前記電圧測定値及び電流測定値を用いて決定された前記二次電池の電圧ー電流特性に基づいて前記二次電池の開放電圧を求め、前記ＳＯＣの今回値が、前記目標ＳＯＣ値を含んでその近傍に設定された所定のＳＯＣ制御範囲を外れて充電が行われたかどうかを判別し、外れた場合に、前記ＳＯＣ制御範囲内の所定の基準ＳＯＣ値に対応する所定の基準電圧値よりも高い所定の高ＳＯＣ電圧値に、前記開放電圧が達した場合あるいは超えたかどうかを判定し、達したかあるいは超えたと判定した後、前記ＳＯＣの今回値が前記ＳＯＣ制御範囲より所定量だけ小さい状態に達するまで補正放電を行い、前記開放電圧が前記高ＳＯＣ電圧値を所定期間以上超えない場合、前記開放電圧が前記高ＳＯＣ電圧値に達するまで充電を行うことを特徴としている。
【００３５】
本構成によれば、長期間にわたって開放電圧が高ＳＯＣ電圧値に達しなくても定期的に高ＳＯＣ値を用いた上記修正（学習）を行って、ＳＯＣー開放電圧の関係のずれを低減するので、ＳＯＣをＳＯＣ制御範囲内に保持することを一層良好に実施することができる。
【００３７】
本構成によれば、自己放電が大きいことを高精度に判定することができ、二次電池の自己放電を検出するためにイグニッションオフ又はオフ時間をカウントする必要もない。  また、本構成では、自己放電量が少ない場合にはなんら特別の制御を行うことなく前記逐次補正を行うためＳＯＣ制御範囲内に制御することができる。
【００３８】
請求項７に記載したこの第１〜第３発明の好適な態様によれば、前記開放電圧の代わりに、所定の電流で放電あるいは充電しているときの前記二次電池の端子電圧、又は、所定の電力で放電あるいは充電しているときの前記二次電池の端子電圧を用いることを特徴としている。
【００３９】
本構成においても、上記開放電圧を用いた場合と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な態様を以下の実施例に基づいて具体的に説明する。
【００４１】
【第１の実施形態】
この実施形態で用いたパラレルハイブリッド自動車の構成を図２に示す。このパラレルハイブリッド自動車は、エンジン出力を補助するモータを有し、エンジン出力トルクの変動をこのモータで抑制することにより、排ガスエミッションの抑制とエンジン燃費の向上を実現する。
【００４２】
２０１はエンジン、２０２はエンジン２０１の駆動力の一部で発電する三相同期機形式の発電機、２０３は発電機２０２と交直電力授受し、後述する三相同期機形式のモータ２０６と直交電力授受し、充放電可能な２次電池の電池パック２０４と直流電力授受するコンバータである。
【００４３】
エンジン２０１の出力は、トルク分配機２０５、ギヤ２０７を介して、車輪２０８に伝えられる。モータ２０６は、シャフトを通じてエンジン２１０及び車輪２０８と動力授受する。
【００４４】
電池パック２０４のブロック回路図を図３に示す。３０２は複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールであり、電池パック２０４は所定数の電池モジュール３０２を直列接続してなる。３０３は各電池モジュール３０２の電池温度をそれぞれ検出する所定数の温度センサ、３０４は各電池モジュール３０２の電圧（モジュール電圧ともいう）をそれぞれ検出するマルチプレクサからなるモジュール電圧検出回路である。３０５は各温度センサ３０３の出力電圧に基づいて各電池モジュール３０２の温度を検出するアナログマルチプレクサからなるモジュール温度検出回路である。３０６は電池パック（組電池）２０４の充放電電流を検出する電流回路、３０７はモジュール電圧検出回路３０４、モジュール温度検出回路３０５及び電流検出回路３０６の出力信号に基づいて各電池モジュール３０２の容量を演算するマイクロコンピュータ装置からなる電池コントローラ（電池制御マイコンとも呼ぶ）である。
【００４５】
電池制御マイコン３０７は、電池容量（ＳＯＣ）等の演算結果を図示しない外部の制御装置に出力している。モジュール電圧検出回路（以下、単に電圧検出回路とも呼ぶ）３０４及びモジュール温度検出回路（以下、単に温度検出回路とも呼ぶ）３０５は、単電池個々にとりつけた方がばらつきに対応した制御か可能で望ましいが、コストダウンなどの目的からこの実施例では電池モジュール単位で配設されている。
【００４６】
電池制御マイコン３０７によるＳＯＣ演算方式の好適な実施例を図４に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００４７】
なお、この実施例では、電池パック２０４は、収束ＳＯＣ値(目標ＳＯＣ値）を６０％に保つようにコンバータ２０３により充放電制御されているが、目標ＳＯＣ値（収束ＳＯＣ値）は６０％に限定されるものでないことはもちろんである。
【００４８】
図４において、不図示のイグニッションスイッチのオンにより制御が開始され、ステップＳ４０１にて電池電圧（各モジュール電圧）ＶＢ、電流（電池パック２０４の充放電電流）ＩＢ及び温度（各モジュール温度）ＴＢからなるデータを読み込む。
【００４９】
次のステップＳ４０２にて、ステップＳ４０１で取得したデータと、前回のステップＳ４０５実行時に求めた各電池セルごとの内部抵抗値Ｒｋとに基づいて、下記式Aにより電池１セル当たりの開放電圧Ｖｏを、各電池モジュール３０２ごとに算出する。ｎは電池セル数である。
【００５０】
Ｖｏ＝ＶＢ／ｎ−Ｒｋ×ＩＢ  …A
次に、各開放電圧Ｖｏを各電池モジュール３０２の温度ＴＢに応じて各電池モジュール３０２ごとに修正して、以下で用いる開放電圧Ｖｏとする。
【００５１】
なお、上記した検出温度ＴＢによる電池セルの開放電圧Ｖｏの修正は、あらかじめ記憶する温度ＴＢと開放電圧Ｖｏとの関係を示す二次元マップに検出した各電池モジュール３０２の検出温度ＴＢを代入して求めればよいが、あらかじめ記憶する計算式を利用するなどの他の方法を採用してもよい。
【００５２】
ステップＳ４０３では、ステップＳ４０１で取得した電流ＩＢを積算し、下式BにてＳＯＣを算出する。
【００５３】
ＳＯＣ（今回値）＝（（（ＳＯＣ（前回値）・定格容量／１００）−ＩＢ・ｄｔ）／定格容量）×１００（％）    …B
ただし、ｄｔは、前回データ取得した時点から今回データ取得した時点までの時間である。なお、電流ＩＢは充電側をマイナス、放電側をプラスとし、初期容量（Ａｈ）は前回走行終了時に記憶した値とされる。
【００５４】
次に、ステップＳ４０４にて、ＳＯＣが所定のＳＯＣ制御範囲内（この実施例では、５７％＜ＳＯＣ＜６３％）であるか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ４０６に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ４０５を通じてステップＳ４０６へ進む。
【００５５】
ステップＳ４０５では、ステップＳ４０１で取得した電圧、電流データのペアと、直前の所定数の電圧、電流データのペアとから最小２乗法などにより内部抵抗Ｒｋ’を各電池モジュール３０２ごとに求め、これら内部抵抗Ｒｋ’をそれぞれ電池モジュール３０２の電池セル数ｎで割って電池セル１個の内部抵抗値Ｒｋとする。
【００５６】
更に、ステップＳ４０２で算出した開放電圧Ｖｏと、充電分極を考慮して予め設定した所定の制御電圧値Ｖ６０（本発明で言う基準電圧値）との大小関係に基づいて、ステップＳ４０３にて求めたＳＯＣを次の方式に基づいて補正する。
【００５７】
まず、Ｖ６０＜Ｖｏである場合は、ステップＳ４０３で算出したＳＯＣが実際のＳＯＣよりも小さかったと判断し、ＳＯＣを所定値（逐次補正量ともいう）だけ増加させる。
【００５８】
また、Ｖ６０＞Ｖｏの場合は、ステップＳ４０３で算出したＳＯＣが実際のＳＯＣよりも大きかったと判断し、ＳＯＣを所定値（逐次補正量ともいう）だけ減少させる。
【００５９】
したがって、このステップＳ４０５の補正結果すなわち逐次補正量の補正は、ＳＯＣ制御範囲が５７〜６３％内にある限り、次々と累積されていき、この逐次補正により、電流センサ誤差や充放電効率の変化によって生じる電流積算誤差を低減することができる。すなわち、この実施例によれば、電池の状態変化が小さい範囲（５７％＜ＳＯＣ＜６３％）における開放電圧Ｖｏの変化は、この開放電圧Ｖｏの変化に連動するＳＯＣの積算算出に際して所定の計測誤差を伴うものと仮定し、この計測誤差をキャンセルすると見なす方向に所定値だけ補正される。なお、この補正値は、上述した一定値の代わりに、基準電圧値Ｖ６０と開放電圧Ｖｏとの間の電圧差に相関を有して連動変化する値でもよい。
【００６０】
次のステップＳ４０６では、ＳＯＣが６５％より大きいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ４０８に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ４０７にて最大ＳＯＣを一時記憶した後、ステップＳ４０８に進む。
【００６１】
ここで言う「最大ＳＯＣ」とは、ＳＯＣが６５％より大きいと判定した時点以降現在までの後、ＳＯＣの最大値であり、この最大ＳＯＣを用いて後述する追加放電処理を実行した後、０にリセットされる。
【００６２】
次のステップＳ４０８では、ステップＳ４０２で算出した開放電圧Ｖｏが予め定めた所定の高ＳＯＣ開放電圧Ｖ８０（この実施例では、図１に示すように、軌跡線１０１上のＳＯＣ４０％の座標点から充電を開始した場合のＳＯＣ８０％の座標点における開放電圧の値としている）より大きいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ４１０に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ４０９に進む。なお、上記の代わりに、開放電圧Ｖｏが高ＳＯＣ開放電圧Ｖ８０近傍か否かを判定してもよい。
【００６３】
次のステップＳ４０９では、まずＳＯＣが７５％＜ＳＯＣ＜８５％以内にあるかどうかを判定し、ＳＯＣがこの範囲内であればステップＳ４１０へ戻り、範囲外であれば、下式Cに従ってＳＯＣを補正して、ＳＯＣをＳＯＣ８０％に近づける。
【００６４】
ＳＯＣ＝（ＳＯＣ＋８０）／２（％）  …C
すなわち、開放電圧Ｖｏが上記定義した高ＳＯＣ電圧値に達したということは、座標点Aからの長時間の充電がなされたとみなすことができる確率が高いわけであり、したがって、実際のＳＯＣは８０％又はその近傍にある確率が高いわけである。この理由により、ＳＯＣと高ＳＯＣ電圧値に対応するＳＯＣ８０％との平均値をＳＯＣとみなすわけである。
【００６５】
なお、開放電圧Ｖｏが高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０を超える場合に、これ以上の充電を禁止して過充電を防止することも可能である。
【００６６】
次のステップＳ４１０では、ステップＳ４０７で一時記憶した最大ＳＯＣが６５％より大きいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ４１２に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ４１１にて、後述する容量調整用放電量Ｘ１を算出してステップＳ４１２に進む。
【００６７】
ステップＳ４１２では、ＳＯＣが４０％より小さいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ４１４に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ４１３にて後述する容量調整用充電量Ｘ３を設定してステップＳ４１４に進む。
【００６８】
ステップＳ４１４では、ステップＳ４０１〜ステップＳ４１３の処理に応じて充放電を制御し、ステップＳ４１５にて、車両の走行を終了するか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ４０１に戻って上記処理を繰り返す。判定が「ＹＥＳ」ならば、各種走行データを記憶して走行を終了する。
【００６９】
ステップＳ４１１、４１３を用いたステップＳ４１４の追加充放電について以下に更に詳しく説明する。
【００７０】
二次電池はＮｉーＭＨ電池であり、図１（ａ）、図１（ｂ）は、ＳＯＣ変化に応じた開放電圧Ｖｏの変化軌跡を示す。
（追加放電制御の説明）
図１（ａ）は、途中充電時のヒステリシス特性の一例であり、線１０１は、満充電状態であるＳＯＣ１００％からＳＯＣ０％まで放電した場合の履歴線、線１０２は、ＳＯＣ０％からＳＯＣ１００％まで充電した場合の履歴線である。
【００７１】
この実施例では、電池は、図Ａ（ＳＯＣ６０％）付近で制御されている。しかし、例えば長い下り坂の走行状態などでは電池への充電が長く継続すると、線１０３に沿ってＳＯＣが増加していく。その結果、高ＳＯＣ電圧Ｖ８０が検出されると、ただちに回生制動を停止した後、あるいは、その後通常走行に戻った場合に、ＳＯＣが線１０４、１０１に沿って制御ＳＯＣ５７〜６３％の好適な収束範囲（ＳＯＣ制御範囲）内に戻る。この実施例では更に、ＳＯＣがＳＯＣ制御範囲へ戻った後又は戻した後、更に上記Ｘ１だけ余分に追加放電させ、その後、ＳＯＣは通常のＳＯＣ制御に戻り、線１０５に沿って増加するので、その後、ステップＳ４０５の逐次補正によりＳＯＣを目標ＳＯＣ値６０％を中心に制御することができる。したがって、上記した最大ＳＯＣのリセットは、この追加放電の後に実施されることが好ましい。なお、ＳＯＣが８０％以上に達した場合でもＸ１は２０％の固定値とすることができる。
【００７２】
この実施例では更に、なんらかの理由で高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０が検出されない場合でも、ステップＳ４０６にてＳＯＣが６５％を超えた場合（途中充電が行われた場合）には、ＳＯＣの最大到達点（最大ＳＯＣ）に応じて下式Dにより算出した前記Ｘ１に基づいて、追加放電を行う
Ｘ１＝（ＳＯＣ最大値−６０）    …D
これにより、高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０が検出できない場合でも、ＳＯＣが過大になれば上記追加放電による開放電圧ーＳＯＣ特性の元への復帰を行わせせることができる。
【００７３】
なお電池の過充電による劣化を防止するために、前記高ＳＯＣ電圧Ｖ８０を検出した場合に、これ以上の充電を禁止しても良い。ここで高ＳＯＣ電圧Ｖ８０を選択した理由は、組電池の容量バラツキ、例えば±１０％やＳＯＣ検出誤差、例えば±１０％がある場合でも過充電を防止できるためである。
（追加充電制御の説明）
次に、この実施例では、線１０４、１０１に沿ってＳＯＣが低下している際には、以下の理由により、ＳＯＣが上記ＳＯＣ制御範囲内であっても前記逐次補正は中止し、放電分極による誤差の発生を防止する。
【００７４】
図１（ｂ）は、途中放電時のヒステリシス特性の一例を示す。電池は図Ａ（ＳＯＣ６０％）付近で制御されている。しかし、例えば長い登り坂の走行状態によっては、電池からの放電が継続する場合がある。このような場合には線１０６に沿って減少して行く。この状態で放電量が所定の放電量Ｘ２を越えてさらに放電された場合は、その後、直ちにあるいは通常走行復帰後、ＳＯＣが線１０８に沿ってＳＯＣ制御範囲内に戻る。この実施例では、ＳＯＣがＳＯＣ制御範囲内に戻っても更に余分にＸ３だけ追加充電する。このようにすると、この追加充電終了後、ＳＯＣは線１０６に沿って減少するので、その後、ステップＳ４０５の逐次補正によりＳＯＣを目標ＳＯＣ値６０％を中心に制御することができる。
【００７５】
なお、この実施例では、線１０８上では前記逐次補正は中止し、充電分極による誤差の発生を防止する。また、充電分極による誤検出の恐れがある場合には、Ｘ３余分に充電した後で、所定時間、例えば１０分間は、前記逐次補正を中止して充電分極の低減を待つことが好ましい。Ｘ１又はＸ３は３％程度で充分である。ただし、放電量がＸ２を超えた時点でこれ以上の放電を禁止すれば、図１（ｂ）に線１０７で示すように追加充電は不要なしに元の座標点Ａに戻るので、逐次補正を中止する必要はない。すなわち、放電量が所定の放電量Ｘ２を超える場合にのみ、上記追加充電が行なわれる。
【００７６】
なお、図１（ｂ）に示すように、仮に求めたＳＯＣが６０％であるのに対し、実際のＳＯＣが８０％であった場合、すなわち実際ＳＯＣの誤検出のために図Ｂで制御していた場合、放電量Ｘ２以内の放電があった場合には、この実施例では、ステップＳ４０５にてＳＯＣを基準電圧値Ｖ６０に収束するように制御しているので、ＳＯＣが線１０９、１０１、１１０に沿って移動し、このような放電が繰り返された場合、実際のＳＯＣは徐々に目標ＳＯＣ値６０％に収束していき、ＳＯＣ検出誤差が徐々に減少することになる。
【００７７】
なお、この実施例において、上記途中放電に対する処理を先に述べた途中充電に対する処理と同じようにしても良い。しかしながらこの場合は、例えばＮｉーＭＨ電池では、ＳＯＣと開放電圧の相関が強まるのはＳＯＣ２０％以下あり、このように低いＳＯＣの状態で車両を停止し、長期間放置した場合、電池の自己放電により車両の再始動ができなくなる恐れがあるため注意が必要である。
【００７８】
また、この実施例では、高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０を検出する機会が所定期間以上訪れない場合もある。この場合には、Ｖ８０を検出するまで強制充電した後、ＳＯＣを４０％まで追加放電することで、基準電圧値Ｖ６０で制御した場合にＳＯＣ６０％となるように制御することができる。
【００７９】
なお、上記実施例では、ＮｉーＭＨ電池を用いて説明したが他の充放電可能な電池にも適用できる。また、開放電圧は、所定の電流で放電あるいは充電しているときの電圧、または所定の電力で放電あるいは充電しているときの電圧であっても同様の効果が得られる。
【００８０】
【第２の実施形態】
本発明の第２の実施形態を以下に説明する。この実施形態で用いるハイブリッド車の電池状態制御装置は、第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。ただし、この実施形態では、以下に示す基準電圧値Ｖ６０の学習（修正）動作が付加されている。
【００８１】
図５は、電池制御マイコン３０７における好適な実施例を説明するフローチャートである。
【００８２】
以下のステップＳ５０８は上記ステップＳ４０８に等しく、以下のステップＳ５０９〜５１２は、上記ステップＳ４０９の代わりに実行される。
【００８３】
まず、ステップＳ５０８では、開放電圧Ｖｏが高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０より大きいか否かを判定し、判定が「ＹＥＳ」ならば、ステップＳ５０９に進む。なお、上記の代わりに、開放電圧Ｖｏが高ＳＯＣ開放電圧Ｖ８０近傍か否かを判定してもよい。
【００８４】
次のステップＳ５０９では、まずＳＯＣが７５％＜ＳＯＣ＜８５％以内にあるかどうかを判定し、ＳＯＣがこの範囲内であればステップＳ４１０へ進み、範囲外であれば、上式Cに従ってＳＯＣを補正して、ＳＯＣをＳＯＣ８０％に近づけ、ステップＳ５１１に進む。
【００８５】
ステップＳ５１１では、後述するステップＳ５１２にて基準電圧値Ｖ６０の修正（学習）を既に行ったか否かを判定する。判定が「ＹＥＳ」ならばステップＳ４１０へ進み、「ＮＯ」ならば、ステップＳ５１２に進んで、下式Eに基づいて基準電圧値Ｖ６０を修正（学習）し、修正（学習）済みフラグを立てる。
【００８６】
Ｖ６０＝Ｖ６０＋α    …E
ここで、基準電圧値の補正量αは、ステップＳ４０９にて上式Cの補正を行う前のＳＯＣの値をＳＯＣ’とした場合、次式Fで設定される値とした。
【００８７】
α＝（ＳＯＣ’ー８０）／４００    …F
すなわち、αはＳＯＣ’に比例する関数値である。αは学習後、所定時間経過すれば０にリセットされる。実験によれば、学習後の基準電圧値Ｖ６０は、初期設定値に対して、＋０．０１５〜−０．０１０Ｖ／セルの範囲を超えないように設定したほうが、誤学習による精度悪化を低減できた。ステップＳ５１２における一定制御電圧Ｖ６０の学習の一例を図６に示す。
【００８８】
すなわち、この実施例では、推定ＳＯＣ６０％付近で制御されている電池が例えば長い下り坂の走行状態に入って長時間充電され、ＳＯＣが増加する場合でも、このＳＯＣの増加途中にＳＯＣ（８０−β）％で、高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０が検出された場合には、ＳＯＣは実際のＳＯＣに対してβ％だけずれているとみなしている。すなわち、基準電圧値Ｖ６０で制御することによりＳＯＣ６０％で制御していたつもりが、実はＳＯＣ（６０＋β）％で制御していたものであるとみなすわけである。そこで、（６０＋β）％が６０％よりも大きい場合は、Ｖ６０をダウンし、逆に小さい場合は、Ｖ６０をアップすることにより、ＳＯＣを元の座標点に復帰させる。
【００８９】
これにより、電池特性のバラツキや車両の使用状況のバラツキがある場合でも修正（学習）された基準電圧値によりステップＳ４０５の処理をなすことで、希望するＳＯＣで制御できるものである。
【００９０】
なお、高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０を検出する機会が長期にわたって訪れない場合は、ＳＯＣの検出精度を向上するために、高ＳＯＣ電圧値Ｖ８０を検出するまで強制充電し、基準電圧値Ｖ６０の学習を行えるようにしても良い。
【００９１】
また、本実施例では、ＮｉーＭＨ電池を用いて説明したが他の充放電可能な電池にも適用できる。また、開放電圧は、所定の電流で放電あるいは充電しているときの電圧、または所定の電力で放電あるいは充電しているときの電圧であっても同様の効果が得られる。
【００９２】
【第３の実施形態】
本発明の第３の実施形態に係るハイブリッド車の電池状態制御装置を以下に説明する。装置構成は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。ただし、この実施形態では、以下に説明する「長期放置による自己放電に対する処理」が加わる。図７は、この処理を説明するためのフローチャートである。
【００９３】
まず、ステップＳ７０８では、車両のイグニッションキーオン時からの前記逐次補正量を累算した累算逐次補正量ｈｓｏｃ（％）、すなわち電流積算によるＳＯＣ算出による累積誤差の負値とみなす値が、例えば−４％以下であるか否かを判定し、判定が「ＹＥＳ」ならば、ステップＳ７０９に進む。
【００９４】
ステップＳ７０９では、開放電圧Ｖｏが所定の電圧値ＶＶを越えたか否かを判定し、判定が「NO」ならば、ステップＳ７１０に進んで自己放電大の判定と判定する。ＶＶは、基準電圧値Ｖ６０より所定値小さい値とされる。
【００９５】
すなわち、累算逐次補正量ｈｓｏｃ（％）がこのように増大するのは、長期にわたる自己放電の結果とみなし、これに対する処理、例えば、高ＳＯＣ開放電圧を検出するまで充電を開始するなどして元のＳＯＣー開放電圧関係に復帰させることができる。
【００９６】
図８は、図７のステップＳ７０８〜Ｓ７１０までの処理の開放電圧の変化を示す一例であり、線８０１は、満充電状態であるＳＯＣ１００％からＳＯＣ０％まで放電した場合の履歴線、線８０２は、ＳＯＣ０％からＳＯＣ１００％まで充電した場合の履歴線である。
【００９７】
この実施例では、電池は座標点Ａ付近で制御されている。この状態で車両を停止し長期間放置すると、座標点はＣ，Ｄ，Ｅと変化する。ＮｉーＭＨ電池の場合、常温で図ＡからＣまでに４、５日。図ＣからＤと図ＤからＥまでは１ケ月程かかり、鉛蓄電池に比べ自己放電は早く進む。
【００９８】
そこで、長期放置による自己放電により実際のＳＯＣが例えば座標点Ｄ（ＳＯＣ４０％）であり、測定したデータから求めたＳＯＣが６０％となった場合について考える。この実施例では既に説明した逐次補正により、ＳＯＣは線８０３に沿って６０％という適切な座標点に回復することができる。この場合、車両のイグニッションキーオン時から積算した、逐次補正量ｈｓｏｃ＝−４％で、開放電圧ＶＶ以上となる。
【００９９】
また、実際のＳＯＣが座標点Ｅ（実際のＳＯＣ２０％、算出ＳＯＣが６０％）となった場合を考える。逐次補正により、実際のＳＯＣは線８０４に沿って回復するが、高ＳＯＣ電圧値Ｖ６０にてＳＯＣ６０％とはならない。そこで、長期の自己放電により実際のＳＯＣが４０％以下になったか否かを判定する。
【０１００】
すなわち、累積逐次補正量ｈｓｏｃ（％）が−４％以下となったとしても、４％放電されても、開放電圧が所定の電圧ＶＶを越えない場合には、実際のＳＯＣは４０％以下まで低下していたと判断できるわけである（図８参照）。
【０１０１】
したがって、自己放電大と判断した場合は、例えば高ＳＯＣ開放電圧Ｖ８０を検出するまで充電するなどの処理を行い、その後、Ｖ６０で制御した場合にＳＯＣが６０％となるように容量調整を行えばよい。なお、開放電圧の算出値から直接、自己放電を判断していない理由は、ＮｉーＭＨ電池などメモリー効果が発生する電池では、メモリー効果が発生した場合、図８、線８０１が電圧低下方向に移動するためであり、この場合、電圧の低下が自己放電によるものが、メモリー効果によるものか判断できないためである。そこで、この実施態様では、メモリー効果の現れにく充電分極状態、例えば４％充電状態での電圧を所定の値ＶＶと比較して自己放電を判定している。
【０１０２】
本実施例では、ＮｉーＭＨ電池を用いて説明したが他の充放電可能な電池にも適用できる。また、開放電圧は、所定の電流で放電あるいは充電しているときの電圧、または所定の電力で放電あるいは充電しているときの電圧であっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａはニッケル水素電池の途中充電時の回復軌跡を示す開放電圧ーＳＯＣ特性図であり、図１ｂはニッケル水素電池の途中放電時の回復軌跡を示す開放電圧ーＳＯＣ特性図である。
【図２】本発明の実施形態で採用したパラレルハイブリッド車の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態で採用した電池制御装置示すブロック回路図である。
【図４】本発明の一実施形態を図示するフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態を図示するフローチャートである。
【図６】図５に示す学習制御を用いたＳＯＣの変化を示すＳＯＣ変化図である。
【図７】本発明の他の実施形態を図示するフローチャートである。
【図８】図７に示す自己放電判別法を説明する開放電圧ーＳＯＣ特性図である。
【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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