CN103460546A - 电动车辆及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

作为电动车辆的代表例而示出的混合动力车辆具备：蓄电装置，充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化；电力产生机构，用于产生蓄电装置的充电电力；充电状态推定部，用于基于蓄电装置的状态值来推定蓄电装置的剩余容量；及充放电控制部，用于基于充电状态推定部的剩余容量推定值来控制蓄电装置的充放电。在剩余容量推定值下降得低于预先规定的判定值的情况下，充放电控制部限制电力产生机构产生的蓄电装置的充电电力。

Description

电动车辆及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动车辆及其控制方法，更确切而言，涉及一种搭载有蓄电装置的电动车辆中的蓄电装置的充电控制，该蓄电装置在充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化。
背景技术
以往，在能够通过来自车载蓄电装置的电力来产生车辆驱动力的电动车辆中，使用具备在车辆行驶中对蓄电装置进行充电的电力产生机构的结构。而且，也开发有一种电动车辆，在这种车辆行驶中不仅能够进行对蓄电装置进行充电的内部充电，还能够进行通过车辆外部的电源对车载蓄电装置进行充电的外部充电。
在这种电动车辆中，反复执行蓄电装置的放电及充电，因此需要进行蓄电装置的充电状态（SOC：State of Charge）的管理控制。通常，通过上述的电力产生机构对蓄电装置进行适当充电，由此进行控制以免SOC偏离于规定的控制范围。
在此，已知作为蓄电装置而代表性地使用的二次电池在其使用过程中电池性能的老化会发展。作为这种老化的一形态，在日本特开2006-12761号公报（专利文献1）中公开了：伴随着蓄电装置的充放电，在各二次电池单体的正极及负极发生膨胀、收缩，电极发生体积变化。在该专利文献1中，基于正极及负极的至少一方的体积变化及温度的测定，来推定反映二次电池的老化程度而变化的二次电池的SOC。
专利文献1：日本特开2006-12761号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中，若基于电极的体积变化及温度来推定二次电池的SOC，则基于该推定的SOC来进行二次电池的SOC管理及充放电控制。
在此，作为二次电池，在适用了以锂为电极材料的锂离子电池的情况下，在SOC下降了的状态即框体内部的约束应力下降了的状态下对二次电池进行充电时，金属锂析出于锂离子电池的负极表面上。该金属锂的析出量随充电电力增大而增大。因此，在SOC下降时使充电电力增大，由此，锂离子电池的老化会发展，可能会使电池性能显著下降。因此，需要充分地反映这种电池性能的变化而控制SOC。
因而，本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于在电动车辆中，以抑制充电时由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化的方式控制车载蓄电装置的充电。
解决课题用的方法
根据本发明的一方面，电动车辆具备：蓄电装置，充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化；电力产生机构，用于产生蓄电装置的充电电力；充电状态推定部，用于基于蓄电装置的状态值来推定蓄电装置的剩余容量；及充放电控制部，用于基于充电状态推定部的剩余容量推定值来控制蓄电装置的充放电。在剩余容量推定值下降得低于预先规定的判定值的情况下，充放电控制部限制电力产生机构产生的蓄电装置的充电电力。
优选的是，充放电控制部包括上限值设定部，该上限值设定部用于至少基于剩余容量推定值及蓄电装置的温度来设定蓄电装置的当前状态下的充电电力上限值。在剩余容量推定值下降得低于判定值的情况下，上限值设定部使充电电力上限值随剩余容量推定值变小而下降。
优选的是，充放电控制部还包括用于算出低剩余容量频度的低剩余容量频度运算部，其中该低剩余容量频度为剩余容量推定值成为预先规定的阈值以下的频度。上限值设定部使判定值随低剩余容量频度变小而下降。
优选的是，充放电控制部包括充电指示部，该充电指示部用于至少在残存容量推定值达到控制范围的下限值的情况下使电力产生机构产生充电电力。在剩余容量推定值低于判定值时充电指示部使充电电力从第一值向第二值下降。
优选的是，充电指示部通过使充电电力在第一值和第二值之间逐渐变化来切换第一值与第二值。
优选的是，充放电控制部包括充电指示部，该充电指示部用于至少在残存容量推定值达到控制范围的下限值的情况下使电力产生机构产生充电电力。在剩余容量推定值低于判定值时，充电指示部使充电电力随剩余容量推定值变小而下降。
优选的是，充放电控制部包括上限值设定部，该上限值设定部用于至少基于剩余容量推定值及蓄电装置的温度来设定蓄电装置的当前状态下的充电电力上限值。上限值设定部以满足第一条件及第二条件的方式设定充电电力上限值，其中该第一条件是蓄电装置的电压不超过规定的电压上限值，该第二条件是蓄电装置的析出老化程度不超过规定的容许水平。
优选的是，判定值基于向构成蓄电装置的多个蓄电单电池施加的约束应力和剩余容量之间的相关关系来设定。
根据本发明的另一方面，涉及一种电动车辆的控制方法，电动车辆包括：蓄电装置，充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化；及电力产生机构，用于产生蓄电装置的充电电力。控制方法包括：基于蓄电装置的状态值来推定蓄电装置的剩余容量的步骤；基于推定的剩余容量推定值来控制蓄电装置的充放电的步骤，控制充放电的步骤中，在剩余容量推定值下降得低于预先规定的判定值的情况下，限制电力产生机构产生的蓄电装置的充电电力。
发明效果
根据本发明，能够抑制车载蓄电装置的充电时由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式1的电动车辆的代表例而表示的混合动力车辆的概略结构图。
图2是图1所示的动力分割机构的结构图。
图3是动力分割机构的共线图。
图4是说明本发明的实施方式1的电动车辆中的车载蓄电装置的充放电控制的功能框图。
图5是进一步说明图4所示的充放电控制部的结构的功能框图。
图6是表示适用了锂离子电池作为蓄电装置时的SOC与锂析出量之间的关系的图。
图7是表示蓄电装置的充电特性的图。
图8是表示与混合动力车辆的行驶相伴的蓄电装置的SOC及充电电力的时间性的变化的图。
图9是表示用于实现本发明的实施方式1的电动车辆中的蓄电装置的充电控制的控制处理顺序的流程图。
图10是更详细地说明图9的步骤S03的处理的流程图。
图11是进一步说明图9的步骤S07的处理的流程图。
图12是表示一定期间内的蓄电装置的SOC的分布的概念图。
图13是表示本发明的实施方式2的控制装置中的充放电控制部的控制结构的框图。
图14是表示低SOC频度运算部的控制处理顺序的流程图。
图15是说明本实施方式2的电动车辆中的充电电力上限值的设定的图。
图16是说明本实施方式2的变更例的电动车辆中的充电电力上限值的设定的图。
图17是说明本实施方式2的变更例的电动车辆中的充电电力上限值的设定的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。另外，图中同一附图标记表示同一或相当部分。
[实施方式1]
图1是作为本发明的实施方式1的电动车辆的代表例而表示的混合动力车辆5的概略结构图。
参照图1，混合动力车辆5搭载有发动机（内燃机）18和电动发电机MG1、MG2。而且，混合动力车辆5搭载有能够对电动发电机MG1、MG2输入输出电力的蓄电装置10。
蓄电装置10是能够再放电的电力贮藏要素，代表性地，适用锂离子电池、镍氢等的二次电池。蓄电装置10包括：串并联连接的多个二次电池单体；及约束部件，在多个二次电池单体的两侧，与框体的面积相对大的面对应地配置。多个二次电池单体分别具有收纳于框体的正极及负极。正极及负极伴随充放电而发生膨胀、收缩，从而发生体积变化。多个二次电池单体的框体一体地约束于在两侧设置的约束部件之间。在图1中记载有混合动力车辆5中的与蓄电装置10的充放电控制相关的系统结构。
监视单元11基于蓄电装置10所设的温度传感器12、电压传感器13及电流传感器14的输出，检测蓄电装置10的“状态值”。即，“状态值”至少包括蓄电装置10的温度Tb，根据需要，还包括蓄电装置10的电压Vb及/或电流Ib。如上述那样，作为蓄电装置10，代表性地使用二次电池，因此关于蓄电装置10的温度Tb、电压Vb及电流Ib，以下，也称为电池温度Tb、电池电压Vb及电池电流Ib。而且，将电池温度Tb、电池电压Vb及电池电流Ib一并统称为“电池数据”。
另外，关于温度传感器12、电压传感器13及电流传感器14，将设于蓄电装置10的温度传感器、电压传感器及电流传感器分别一并表示。即，实际上，关于温度传感器12、电压传感器13及电流传感器14的至少一部分，确认性地记载了通常设置多个这一点。
发动机18、电动发电机MG1及电动发电机MG2经由动力分割机构22而机械连接。
参照图2，进一步说明动力分割机构22。动力分割机构22由包括太阳轮202、小齿轮204、行星架206、齿圈208在内的行星齿轮构成。
小齿轮204与太阳轮202及齿圈208卡合。行星架206将小齿轮204支承为能够自转。太阳轮202与电动发电机MG1的旋转轴连接。行星架206与发动机18的曲轴连接。齿圈208与电动发电机MG2的旋转轴及减速器95连接。
发动机18、电动发电机MG1及电动发电机MG2经由由行星齿轮构成的动力分割机构22而连接，由此，如图3所示，发动机18、电动发电机MG1及电动发电机MG2的转速在共线图中成为由直线连接的关系。
其结果是，在混合动力车辆5行驶时，动力分割机构22将通过发动机18的工作而产生的驱动力分割成两份，将其中一份向电动发电机MG1侧分配，并将其余部分向电动发电机MG2分配。从动力分割机构22向电动发电机MG1侧分配的驱动力用于发电动作。另一方面，向电动发电机MG2侧分配的驱动力与由电动发电机MG2产生的驱动力合成，用于驱动轮24F的驱动。
如此，根据混合动力车辆5的行驶状况，经由动力分割机构22在上述三者之间进行驱动力的分配及结合，其结果是，驱动轮24F被驱动。而且，在混合动力车辆5的行驶中，蓄电装置10能够通过以发动机18的输出为源泉的电动发电机MG1的发电电力进行充电。即，发动机18对应于“内燃机”，电动发电机MG2对应于“第一电动机”。而且，电动发电机MG1对应于“电力产生机构”及“第二电动机”。
再次参照图1，混合动力车辆5还具备电力控制单元50。电力控制单元50在电动发电机MG1及电动发电机MG2与蓄电装置10之间双向地进行电力转换。电力控制单元50包括转换器（CONV）6和与电动发电机MG1及MG2分别建立对应的第一逆变器（INV1）8-1及第二逆变器（INV2）8-2。
转换器（CONV）6在蓄电装置10与传递逆变器8-1、8-2的直流链电压的正母线MPL之间，执行双向的直流电压转换。即，蓄电装置10的输入输出电压、正母线MPL及负母线MNL间的直流电压向双向升压或降压。转换器6中的升降压动作按照来自控制装置100的开关指令PWC而分别控制。而且，在正母线MPL及负母线MNL之间连接有平滑电容器C。并且，正母线MPL及负母线MNL间的直流电压Vh由电压传感器16检测。
第一逆变器8-1及第二逆变器8-2执行正母线MPL及负母线MNL的直流电力与向电动发电机MG1及MG2输入输出的交流电力之间的双向的电力转换。第一逆变器8-1主要根据来自控制装置100的开关指令PWM1，将电动发电机MG1因发动机18的输出而产生的交流电力转换成直流电力，向正母线MPL及负母线MNL供给。由此，即使在车辆行驶中，也能够通过发动机18的输出而主动地对蓄电装置10进行充电。
另外，第一逆变器8-1在发动机18起动时，根据来自控制装置100的开关指令PWM1，将来自蓄电装置10的直流电力转换成交流电力，向电动发电机MG1供给。由此，发动机18能够以电动发电机MG1为起动器进行起动。
第二逆变器8-2根据来自控制装置100的开关指令PWM2，将经由正母线MPL及负母线MNL供给的直流电力转换成交流电力，向电动发电机MG2供给。由此，电动发电机MG2产生混合动力车辆5的驱动力。
另一方面，在混合动力车辆5再生制动时，电动发电机MG2伴随着驱动轮24F的减速而产生交流电力。此时，第二逆变器8-2根据来自控制装置100的开关指令PWM2，将电动发电机MG2所产生的交流电力转换成直流电力，向正母线MPL及负母线MNL供给。由此，在减速时、下坡行驶时对蓄电装置10进行充电。
在蓄电装置10与电力控制单元50之间，设有夹插连接于正线PL及负线NL的系统主继电器7。系统主继电器7响应来自控制装置100的继电器控制信号SE，进行通断。
控制装置100代表性地由电子控制装置（ECU：Electronic ControlUnit）构成，该电子控制装置以CPU（Central Processing Unit）、RAM（Random Access Memory）、ROM（Read Only Memory）等存储器区域和输入输出接口为主体而构成。并且，控制装置100通过CPU将预先存储于ROM等的程序向RAM读出而执行，由此来执行车辆行驶及充放电的控制。另外，ECU的至少一部分也可以通过电子电路等硬件来执行规定的数值、逻辑运算处理。
作为向控制装置100输入的信息，在图1中例示了来自监视单元11的电池数据（电池温度Tb、电池电压Vb及电池电流Ib）、来自配置于正母线MPL与负母线MNL的线间的电压传感器16的直流电压Vh。虽然未图示，但关于电动发电机MG1、MG2的各相的电流检测值、电动发电机MG1、MG2的旋转角检测值，也向控制装置100输入。
图4是说明本发明的实施方式1的电动车辆中的车载蓄电装置的充放电控制的功能框图。另外，关于以图4为首的以下的各框图所记载的各功能块，能够通过控制装置100按照预先设定的程序执行软件处理来实现。或者，在控制装置100的内部，也可以构成具有与该功能块相当的功能的电路（硬件）。
参照图4，状态推定部110基于来自监视单元11的电池数据（Ib、Vb、Tb），推定蓄电装置10的SOC。SOC以百分率（0～100%）来表示相对于满充电容量的当前的剩余容量。例如，状态推定部110基于蓄电装置10的充放电量的累计值来依次计算蓄电装置10的SOC推定值（#SOC）。基于电池电流Ib及电池电压Vb而导出充放电量的累计值。或者，可以基于开路电压（OCV：Open Circuit Voltage）与SOC的关系来算出SOC推定值（#SOC）。
将状态推定部110求出的SOC推定值（#SOC）向充放电控制部150传递。
充放电控制部150基于蓄电装置10的状态，设定充电电力上限值Win及放电电力上限值Wout。而且，充放电控制部150判定蓄电装置10是否需要充电，并设定蓄电装置10的充电电力指令值Pchg。充电电力指令值Pchg在蓄电装置10不需要充电时设定为Pchg=0。另一方面，当判定为蓄电装置10需要充电时，充电电力指令值Pchg设定为Pchg>0。
行驶控制部200根据混合动力车辆5的车辆状态及驾驶员操作，算出混合动力车辆5整体所需的车辆驱动力、车辆制动力。在驾驶员操作中包含加速踏板（未图示）的踏下量、换档杆（未图示）的位置、制动踏板（未图示）的踏下量等。
并且，行驶控制部200以实现所要求的车辆驱动力或车辆制动力的方式确定对电动发电机MG1、MG2的输出要求及对发动机18的输出要求。混合动力车辆5在使发动机18保持停止的状态下能够仅利用电动发电机MG2的输出进行行驶。因此，确定各输出要求使得避开燃料利用率差的区域而使发动机18动作，由此能够提高能量效率。而且，对电动发电机MG1、MG2的输出要求在进行限制的基础上设定使得在能够对蓄电装置10进行充放电的电力范围内（Win～Wout）执行蓄电装置10的充放电。即，在无法确保蓄电装置10的输出电力时，电动发电机MG2的输出被限制。
分配部250根据由行驶控制部200设定的对电动发电机MG1、MG2的输出要求，计算电动发电机MG1、MG2的转矩、转速。并且，向逆变器控制部260输出转矩、转速的控制指令，同时向转换器控制部270输出直流电压Vh的控制指令值。
另一方面，分配部250生成表示由行驶控制部200确定的发动机功率及发动机目标转速的发动机控制指示。按照该发动机控制指示，控制未图示的发动机18的燃料喷射、点火时期、配气正时等。
逆变器控制部260根据来自分配部250的控制指令，生成用于对电动发电机MG1及MG2进行驱动的开关指令PWM1及PWM2。该开关指令PWM1及PWM2分别向逆变器8-1及8-2输出。
转换器控制部270以按照来自分配部250的控制指令来控制直流电压Vh的方式，生成开关指令PWC。通过遵照该开关指令PWC的转换器6的电压转换，来控制蓄电装置10的充放电电力。
如此，根据车辆状态及驾驶员操作，能实现提高了能量效率的混合动力车辆5的行驶控制。
在图5中，示出充放电控制部150（图4）的更详细的结构。
参照图5，充放电控制部150包括充放电上限值设定部160和充电指示部170。
充放电上限值设定部160至少基于电池温度Tb及SOC推定值（#SOC）来设定充电电力上限值Win及放电电力上限值Wout。当SOC推定值（#SOC）下降时，放电电力上限值Wout逐渐降低。由此，避免蓄电装置10的过放电。反之，当SOC推定值（#SOC）升高时，充电电力上限值Win设定为逐渐下降。由此，避免蓄电装置10的过充电。
另外，以二次电池为首的蓄电装置10尤其具有低温时内阻上升的温度依赖性。而且，在高温时，需要防止由于进一步的发热而温度过上升这一情况。因此，在低温时及高温时，优选限制充放电电力。如此，根据SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb来设定充电电力上限值Win及放电电力上限值Wout。
而且，构成蓄电装置10的多个二次电池单体分别伴随着充放电而在正极及负极发生膨胀、收缩，由此发生体积变化。当电极的体积变化发生时，作用于各二次电池单体的框体上的应力（约束应力）发生变化。尤其是当二次电池单体的SOC因放电而下降时，由于电极收缩而约束应力下降。并且，在约束应力下降了的状态下对二次电池单体进行充电时，在框体内部，电极材料的老化反应发展，由此，内阻、满充电容量等的状态量的老化发展。例如若二次电池单体的老化发展，则内阻上升，满充电容量下降。
尤其是，作为二次电池单体，在适用了以锂为电极材料的锂离子电池的情况下，在SOC下降了的状态即约束应力下降了的状态下对二次电池单体进行充电时，金属锂析出于锂离子电池的负极表面上。这样的锂的析出使满充电容量的老化显著发展。而且，由于锂的析出量增加，而可能使对过热的耐性下降。以下，将这种由锂析出于锂离子电池的负极表面上的现象引起的老化也称为电池的析出老化。
图6是表示适用锂离子电池作为蓄电装置10时的SOC与锂析出量之间的关系的图。在图6中，横轴表示锂离子电池的SOC，纵轴表示电池的框体内部的锂析出量。图中的实线k1表示利用充电电力P1对锂离子电池进行充电时的SOC与锂析出量之间的关系，实线k2表示利用充电电力P2（P2>P1）对锂离子电池进行充电时的SOC与锂析出量之间的关系，实线k3表示利用充电电力P3（P3>P2）对锂离子电池进行充电时的SOC与锂析出量之间的关系。
参照图6，横轴的锂离子电池的SOC与作用于各二次电池单体的框体上的应力（约束应力）成比例，纵轴的锂析出量与该二次电池单体的老化的发展程度成比例。
在锂离子电池的SOC低的区域（以下，称为“低SOC区域”）中，各二次电池单体的约束应力下降。因此，在低SOC区域对二次电池单体进行充电时，负极的平均电位与负极中的电位局部性地成为最低的部位的电位（局部电位）之差增大，因此析出于负极的表面的锂增大。如图6所示，锂析出量随充电电力增大而增大。由此，导致了使二次电池的老化发展的事态。
因此，在本实施方式1的电动车辆中，在伴随充电的锂析出量可能增加的低SOC区域中，充放电控制部150控制蓄电装置10的充放电以限制蓄电装置10的充电电力。
使用图7，详细说明充放电上限值设定部160（图5）进行的充电电力上限值Win的设定。
充放电上限值设定部160基于SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb，参照预先设定的SOC推定值（#SOC）及充电电力上限值Win的关系，具体而言，参照图7所示的充电特性，设定充电电力上限值Win。
图7是表示蓄电装置10的充电特性的图。在图7中，横轴表示SOC（单位为%），纵轴表示充电电力上限值Win（单位为W（瓦特））。
图7表示根据SOC而设定的两个充电电力上限值Win1、Win2。其中的充电电力上限值Win1是为了避免电池电压Vb超过预先设定的上限电压而设定的充电电力上限值。在此，上限电压相当于若再进一步充电则可能达到过充电那样的、蓄电装置10的充电极限值。因此，在电池电压Vb不超过该上限电压的范围内，充电电力上限值Win1设定为在额定时间内容许充电的最大的电力值。如图7所示，充电电力上限值Win1设定为SOC越升高则充电电力上限值越下降。
另外，如上述那样，蓄电装置10具有低温时内阻上升的温度依赖性，因此，对应各电池温度Tb而与SOC建立对应地规定充电电力上限值Win1。
相对于此，充电电力上限值Win2是为了使锂析出量成为容许水平以下而根据SOC所设定的充电电力上限值。如上述那样，在低SOC区域对蓄电装置10进行充电时，锂析出量增大，因此SOC越低，则将充电电力上限值Win2设定得越低。并且，当设定为充电电力上限值Win2=0时，蓄电装置10的充电被禁止。另外，即使在该充电电力上限值Win2中，也考虑电池性能的温度依赖性，对应各电池温度Tb而与SOC建立对应地进行规定。
因此，当由温度传感器12提供电池温度Tb的检测值时，基于当前时刻的SOC推定值（#SOC），分别算出充电电力上限值Win1及充电电力上限值Win2。充放电上限值设定部160对当前时刻的SOC推定值（#SOC）所对应的充电电力上限值Win1与充电电力上限值Win2进行比较，并将值小的一方设定为充电电力上限值Win。
另外，在图7中，对应各SOC对充电电力上限值Win1及Win2进行比较，在其比较结果中，值小的一方的充电电力上限值由实线表示，值大的一方的充电电力上限值由虚线表示。即，基于图7的实线所示的关系，根据SOC来设定充电电力值Win。
另外，充放电上限值设定部160对应各电池温度Tb以映射形式存储图7所示的蓄电装置10的充电特性（充电电力上限值Win1、Win2）。并且，基于各时刻的蓄电装置10的SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb参照所存储的映射，来设定对应的充电电力上限值Win。
若通过以上那样的控制结构来设定蓄电装置10的充电电力上限值Win，则充电指示部170（图5）设定充电电力指令值Pchg使得在充电电力上限值Win的范围内执行蓄电装置10的充电。
接下来，使用图8，说明蓄电装置10的充电电力指令值Pchg的设定。
图8是表示与混合动力车辆5的行驶相伴的蓄电装置10的SOC及充电电力的时间性的变化的图。另外，在图8中，作为混合动力车辆5的行驶方式，假定对蓄电装置10进行充电的减速时、下坡行驶时等再生制动时、及与再生制动时相比充电电力小的常规行驶时或车辆的怠速行驶状态（停车状态）。具体而言，图中的时间T1、T3、T4、T6相当于常规行驶时或怠速行驶状态，时间T2、T5相当于再生制动时。
参照图8，当充放电上限值设定部160（图5）从状态推定部110接收到SOC推定值（#SOC）、并从监视单元11接收到电池数据（电池温度Tb）时，通过上述的方法，根据当前的SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb来设定充电电力上限值Win。在图8中，设定为SOC推定值（#SOC）越低则充电电力上限值Win越低直至SOC推定值（#SOC）到达规定的阈值SOCth。另一方面，若SOC推定值（#SOC）到达阈值SOCth，则SOC推定值（#SOC）越高时将充电电力上限值Win设定得越低。
在SOC推定值（#SOC）下降得低于蓄电装置10的SOC控制范围的情况下，充电指示部170指示蓄电装置10充电。另外，SOC控制范围设定为相对于控制中心值而在上限侧及下限侧具有控制宽度。即，在SOC推定值（#SOC）下降得低于SOC控制范围的下限的情况下，充电指示部170设定为电力指令值Pchg>0。或者也可以在SOC推定值（#SOC）处于SOC控制范围内的阶段而预备性地设为Pchg>0。若成为Pchg>0，则要求发动机18工作。在发动机18停止时，使发动机18起动。并且，在发动机18的输出要求中追加充电电力指令值Pchg。
另外，在再生制动时，按照由充放电上限值设定部160设定的充电电力上限值Win，来限制电动发电机MG2的再生发电，由此避免蓄电装置10的过充电。
在此，充电指示部170根据SOC推定值（#SOC），将充电电力指令值Pchg设定为可变。具体而言，如图8所示，在SOC推定值（#SOC）为预先规定的判定值SOCth以上的情况下，将充电电力指令值Pchg设定为电力值Pchg2。考虑发动机18的动作线等来设定该电力值Pchg2使得在不超过充电电力上限值Win的范围内从发动机18高效率地输出蓄电装置10充电所要求的输出。
相对于此，在SOC推定值（#SOC）低于判定值SOCth时，将充电电力指令值Pchg设定为处于不超过充电电力上限值Win的范围内且比上述的电力值Pchg2小的电力值Pchg1。
判定值SOCth相当于用于判别是否为在对蓄电装置10进行了充电时锂析出量可能急剧增大的区域的阈值。判定值SOCth基于图6所示的锂离子电池的SOC及锂析出量的关系，设定为相对于与锂析出量的容许水平对应的SOC而具有余量。而且，通过蓄电装置10的老化试验等而使电力值Pchg1适合以能够将锂析出量抑制成容许水平以下。
图9是表示用于实现本发明的实施方式1的电动车辆中的蓄电装置的充电控制的控制处理顺序的流程图。
参照图9，通过步骤S01，控制装置100从监视单元11取得电池数据（Tb、Ib、Vb）。并且，通过步骤S02，控制装置100推定蓄电装置10的SOC。即，S02的处理与图4所示的状态推定部110的功能对应。
通过步骤S03，控制装置100基于在步骤S02中算出的SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb，设定蓄电装置10的充电电力上限值Win。步骤S03的处理相当于图5的充放电上限值设定部160的功能。
图10是更详细地说明图9的步骤S03的处理的流程图。
参照图10，在步骤S21中，控制装置100基于在步骤S02中算出的SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb，参照按照图7所示的充电特性（充电电力上限值Win1）而预先规定的映射，设定对应的充电电力上限值Win1。
紧接着步骤S21，通过步骤S22，控制装置100基于在步骤S02中算出的SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb，参照按照图7所示的充电特性（充电电力上限值Win2）而预先规定的映射，设定对应的充电电力上限值Win2。
并且，通过步骤S23，控制装置100对在步骤S21中设定的充电电力上限值Win1与在步骤S22中设定的充电电力上限值Win2进行比较，并将值小的一方设定为充电电力上限值Win。
再次参照图9，在步骤S04中，控制装置100对在步骤S02中算出的SOC推定值（#SOC）与阈值SOCth（图8）进行比较。并且，在SOC推定值（#SOC）为阈值SOCth以下时（步骤S04的“是”判定时），通过步骤S05，设定为充电电力目标值Pchg_tag=Pchg1。另一方面，在SOC推定值（#SOC）高于阈值SOCth时（步骤S04的“否”判定时），通过步骤S06，设定为充电电力目标值Pchg_tag=Pchg2。
并且，在步骤S07中，控制装置100基于在步骤S05或S06中设定的充电电力目标值Pchg_tag，算出充电电力指令值Pchg。控制装置100将充电电力指令值Pchg在Pchg1及Pchg2之间进行切换时，使充电电力指令值Pchg在Pchg1及Pchg2之间逐渐变化。如此对电力指令值Pchg实施平缓变化处理是因为，若通过使充电电力指令值Pchg急剧变化而发动机18的目标转速也急剧变化，则可能会发生发动机转速的波动。
图11是进一步说明图9的步骤S07的处理的流程图。
参照图11，通过步骤S11，控制装置100从在图9的步骤S05或S06中设定的充电电力目标值Pchg_tag减去在前一次该程序中设定的充电电力指令值Pchg，由此算出电力差（=Pchg_tag－Pchg），并对该算出的电力差的绝对值与规定值STEP_pchg进行比较。另外，规定量STEP_pchg是平缓变化处理中使用的比率值，基于蓄电装置10的性能及混合动力车辆5的规格而确定。
在上述的电力差的绝对值小于规定值STEP_pchg时（步骤S11的“是”判定时），通过步骤S12，控制装置100设定为充电电力指令值Pchg=Pchg_tag。
另一方面，在上述的电力差的绝对值为规定值STEP_pchg以上时（步骤S11的“否”判定时），通过步骤S13，控制装置100判定上述的电力差是否为规定量STEP_pchg以上。在电力差为规定量STEP_pchg以上时（步骤S13的“是”判定时），通过步骤S14，控制装置100将前一次设定的充电电力指令值Pchg加上规定量STEP_pchg而得到的值设定为充电电力指令值Pchg。
另一方面，通过步骤S13，在上述的电力差小于规定量STEP_pchg时（步骤S13的“否”判定时），通过步骤S15，控制装置100将从前一次设定的充电电力指令值Pchg减去充电电力目标值Pchg_tag，由此算出电力差（=Pchg-Pchg_tag），并判定该算出的电力差是否为规定量STEP_pchg以上。在该电力差为规定量STEP_pchg以上时（步骤S15的“是”判定时），通过步骤S16，控制装置100将从前一次设定的充电电力指令值Pchg减去规定量STEP_pchg而得到的值设定为充电电力指令值Pchg。
再次参照图9，通过步骤S08，控制装置100基于在步骤S07中设定的充电电力指令值Pchg，产生充电指示。即，步骤S07及S08的功能与图5所示的充电指示部170的功能对应。
另外，图9的步骤S07中的充电电力指令值Pchg的平缓变化处理只要能够使充电电力指令值Pchg逐渐变化即可，并未限定为图11的流程图所示的处理。作为平缓变化处理的一例，可以是进行一次滤波处理的形态。
如此，根据实施方式1的电动车辆，在由充电引起的锂析出量可能增加的低SOC区域中，能够通过限制蓄电装置10的充电电力来抑制蓄电装置10的析出老化的发展。由此，在不超过锂析出量的容许水平的范围内容许蓄电装置10充放电，因此能够抑制蓄电装置10的老化的发展，并能够有效利用蓄积于蓄电装置10的电力。
另外，虽然说明了实施方式1的充电电力指令值Pchg的设定是根据对SOC推定值（#SOC）与判定值SOCth进行比较的结果而在电力值Pchg1及电力值Pchg2之间切换充电电力指令值Pchg的结构，但只要能够SOC推定值（#SOC）越低则将充电电力指令值Pchg设定得越小即可，并未限定为上述的例子。例如，可以设为如下的形态：在SOC控制范围内预先规定多个判定值，每当SOC推定值（#SOC）为判定值以下时，都使充电电力指令值Pchg减少规定量，由此，使充电电力指令值Pchg随着SOC推定值（#SOC）下降而阶段性减少。
或者可以设为如下形态：通过蓄电装置10的老化试验等来求出SOC与充电电力（能够抑制锂析出量的增加的充电电力）之间的关系，由此，控制装置100以映射形式存储根据SOC推定值（#SOC）而预先适合化的充电电力指令值Pchg。
另外，在实施方式1的混合动力车辆5中，将对发动机18的输出要求所反映的充电电力指令值Pchg设为随着SOC推定值（#SOC）降低而变小的值，但本发明的充电控制不是仅以充电电力指令值Pchg为控制对象，而以蓄电装置10的综合性的充电电力为控制对象。该综合性的充电电力也包括电动发电机MG2产生的再生发电。而且，在将本发明适用于通过车辆外部的电源能够对蓄电装置进行充电的电动车辆的情况下，综合性的充电电力中，除了车辆行驶中的蓄电装置10的充电电力之外，还包括外部电源产生的充电电力。在这种情况下，分别在车辆行驶中及外部电源的充电中，在SOC推定值（#SOC）下降得低于规定的判定值SOCth的情况下，电动车辆的控制装置限制蓄电装置的充电电力。
[实施方式2]
在上述的实施方式1的电动车辆中，说明了通过限制低SOC区域的充电电力来抑制蓄电装置10的老化（尤其是锂离子电池的析出老化）的发展的结构。
然而，蓄电装置10的老化的发展程度受到蓄电装置10成为低SOC的频度的影响，因此，根据蓄电装置10的使用履历即混合动力车辆5的使用履历而老化的发展程度相差较大。图12是表示一定期间内的蓄电装置10的SOC的分布的概念图。
关于蓄电装置10的SOC，以相对于控制中心值在上限侧及下限侧具有控制宽度的方式预先规定控制范围。并且，以SOC推定值（#SOC）维持在该SOC控制范围内的方式控制蓄电装置10的充放电。因此，在图12所示的SOC分布中，与SOC控制范围的控制中心值附近相比，高SOC区域或低SOC区域的频度降低。
在此，在车辆行驶中，作为蓄电装置10成为低SOC的情况，例如，假定使发动机18的运转停止而仅利用电动发电机MG2的驱动力使车辆行驶的EV行驶时、利用电动发电机MG2的驱动力来弥补发动机18的输出不足的高原行驶时等。因此，这种EV行驶、高原行驶的执行频度越高，则蓄电装置10成为低SOC的频度越高。并且，蓄电装置10成为低SOC的频度越高，则在低SOC区域中对蓄电装置10进行充电的频度越增加，因此蓄电装置10的老化的发展程度变大。
因此，在本实施方式2的电动车辆中，根据蓄电装置10成为低SOC的频度，变更对蓄电装置10的充电电力的限制。另外，本发明的实施方式2的电动车辆的代表例即混合动力车辆的概略结构除了控制装置100的控制结构之外，与图1相同，因此不重复详细说明。而且，对于控制装置100的结构，也是除了充放电控制部150A的控制结构之外，与图4相同，因此不重复详细说明。
图13是表示本发明实施方式2的控制装置中的充放电控制部150A的控制结构的框图。
参照图13，充放电控制部150A在图5所示的充放电控制部150中，取代充放电上限值设定部160，而设置有低SOC频度运算部180及充放电上限值设定部160A。
低SOC频度运算部180对由状态推定部110（图4）求出的SOC推定值（#SOC）进行监视，由此算出蓄电装置10成为低SOC的频度（以下，称为“低SOC频度”）x。低SOC频度运算部180向充放电上限值设定部160A输出所算出的低SOC频度x。充放电上限值设定部160A基于SOC推定值（#SOC）和由低SOC频度运算部180算出的低SOC频度x，设定充电电力上限值Win。
图14是表示低SOC频度运算部180的控制处理顺序的流程图。
参照图14，通过步骤S31，当低SOC频度运算部180从状态推定部110（图4）取得蓄电装置10的SOC推定值（#SOC）时，通过步骤S32，低SOC频度运算部180进行以下平均化处理：对应各规定时间Ti算出该规定时间Ti内的SOC推定值（#SOC）的平均值（以下，称为SOC平均值SOCave）。
低SOC频度运算部180在内部具有对平均化处理的执行频度进行计数的计数电路（以下，称为SOC频度计数），在步骤S33中，当在步骤S32中执行平均化处理时，将计数值加1。
此外，通过步骤S34，低SOC频度运算部180对步骤S32中算出的SOC平均值SOCave与预先设定的低SOC判定值SOC_Lo进行比较。低SOC频度运算部180还具有用于对低SOC频度进行计数的计数电路（以下，称为低SOC频度计数），当判定为SOC平均值SCOave为低SOC判定值SOC_Lo以下时（步骤S34的“是”判定时），通过步骤S35，将低SOC频度计数中的计数值加1。另一方面，在判定为SOC平均值SOCave大于低SOC判定值SOC_Lo时（步骤S34的“否”判定时），低SOC频度运算部180维持计数值。
另外，步骤S34中的低SOC判定值SOC_Lo相当于用于判别是否为锂析出量急剧增加即析出老化发展的区域的阈值。因此，通过步骤S34的处理，从图12所示的SOC分布中提取出析出老化发展的蓄电装置10的使用频度。
接下来，通过步骤S36，低SOC频度运算部180基于步骤S33的SOC频度计数的计数值和步骤S35中的低SOC频度计数的计数值，算出低SOC频度x。
在步骤S37中，充放电上限值设定部160A基于由步骤S36算出的低SOC频度x和SOC推定值（#SOC），设定充电电力上限值Win。
使用图15，详细说明相对于SOC推定值（#SOC）及低SOC频度x的充电电力上限值Win的设定。
图15（a）是表示充电电力上限值设定用映射的一例的图。图15（b）是表示通过图15（a）所示的充电电力上限值设定用映射而规定的、蓄电装置10的SOC与充电电力上限值Win之间的关系的图。
参照图15（a），充电电力上限值Win根据SOC推定值（#SOC）而设定为可变。例如，在低SOC频度x=x3时，在SOC推定值（#SOC）为S4以上时，充电电力上限值Win设定为W1，在SOC推定值（#SOC）低于S4时，充电电力上限值Win设定为W2（W2<W1）。即，在低SOC频度x=x3时，以S4为判定值，当SOC推定值（#SOC）低于判定值时，充电电力上限值Win设定为下降。
在本实施方式2中，用于判别是否使充电电力上限值Win下降即用于判别是否应限制充电电力的判定值根据低SOC频度x而设定为可变。在图15（a）中，在低SOC频度x=x5时，判定值设定为S6。相对于此，当低SOC频度x下降至x4时，判定值设定为比S6小的S5。而且，当低SOC频度x下降至x3时，判定值设定为比S5小的S4。如此，判定值随着低SOC频度x降低而设定为小的值。由此，如图15（b）所示，当低SOC频度x降低时，判定值设定为下降。
如以上说明那样，实施方式2的电动车辆根据从低SOC频度x推定的蓄电装置10的老化的发展程度，将低SOC区域的蓄电装置10的充电电力设定为可变。由此，在判断为低SOC频度高且老化的发展程度大的情况下，对充电电力进行限制，由此能够抑制蓄电装置10的老化的发展。另一方面，在判断为低SOC频度低且老化的发展程度小的情况下，缓和对充电电力的限制，由此能够增加蓄电装置10的蓄积电力。其结果是，能够抑制老化的发展，并避免由蓄电装置10的输出不足引起的电动车辆的运转性下降。
（变更例）
另外，也可以将本实施方式2的充电电力上限值Win的设定与在上述的实施方式1中说明的充电电力上限值Win的设定组合，由此来设定最终的充电电力上限值Win。图16是使通过本实施方式2设定的充电电力上限值Win（相当于图中的充电电力上限值Win3）与图7的蓄电装置10的充电特性重叠表示的图。图17是说明本发明的实施方式2的变更例的电动车辆的充电电力上限值的设定处理的流程图。
参照图17，当由温度传感器12提供电池温度Tb的检测值时，基于当前时刻的SOC推定值（#SOC）而分别算出充电电力上限值Win1、Win2。而且，基于当前时刻的SOC推定值（#SOC）及低SOC频度x而算出充电电力上限值Win3。充放电上限值设定部160A对与当前时刻的SOC推定值（#SOC）对应的充电电力上限值Win1、充电电力上限值Win2及充电电力上限值Win3进行比较，将值最小的设定为充电电力上限值Win。图17是表示用于实现本发明的实施方式1的电动车辆中的蓄电装置的充电控制的控制处理顺序的流程图。
参照图17，当充放电上限值设定部160A从监视单元11取得电池数据（Tb、Ib、Vb），从状态推定部110取得SOC推定值（#SOC）时，通过步骤S21，基于SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb，参照按照图16所示的充电特性（充电电力上限值Win1）而预先规定的映射，设定对应的充电电力上限值Win1。
接下来，通过步骤S22，充放电上限值设定部160A基于步骤S02中算出的SOC推定值（#SOC）及电池温度Tb，参照按照图16所示的充电特性（充电电力上限值Win2）而预先规定的映射，设定对应的充电电力上限值Win2。
并且，通过步骤S24，充放电上限值设定部160A基于低SOC频度x和SOC推定值（#SOC），参照图15（a）所示的充电电力上限值设定用映射，设定对应的充电电力上限值Win3。
并且，通过步骤S25，充放电上限值设定部160A对步骤S21中设定的充电电力上限值Win1、步骤S22中设定的充电电力上限值Win2及步骤S24中设定的充电电力上限值Win3相互比较，将值小的设定为充电电力上限值Win。
另外，在实施方式1、2中，作为蓄电装置10的一例，说明了锂离子电池，但本发明的适用并未限定为锂离子电池。具体而言，对于充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化的蓄电装置，能够适用本发明。
另外，在实施方式1、2中，说明了如下结构：基于在蓄电装置10的SOC与构成蓄电装置10的多个二次电池单体的约束应力之间存在相关这一情况，基于蓄电装置10的SOC推定值（#SOC）来推定蓄电装置的析出老化的发展程度，并将该推定结果反映于蓄电装置10的充电控制中。然而，确认性地记载了如下情况：即使是通过使用了压力传感器的蓄电装置10的内压测定等来直接检测约束应力并根据其检测值来控制蓄电装置10的充电电力的结构，也能起到本发明的效果。
另外，在实施方式1、2中，作为电动车辆的一例，说明了搭载发动机18作为驱动力源，且能够通过发动机18的输出来产生蓄电装置10的充电电力的车辆的结构。然而，若搭载有用于在行驶中对搭载于电动车辆的蓄电装置进行充电的电力产生机构，则也能够适用本发明。例如，对于与图1不同的混合动力结构的混合动力车辆（例如，所谓串联式混合动力结构、配电式混合动力结构）、电动汽车及燃料电池汽车也能够适用本发明。而且，即使对于能够通过车辆外部的电源对车载蓄电装置进行充电的电动车辆，也能够适用本发明。
应当理解本次公开的实施方式所有方面为例示而非限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，并旨在包括与权利要求等同含义及范围内的所有变更。
工业实用性
本发明能够适用于搭载有充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化的车载蓄电装置和用于产生车载蓄电装置的充电电力的电力产生机构的电动车辆。
附图标记说明
5混合动力车辆，6转换器，7系统主继电器，8逆变器，10蓄电装置，11监视单元，12温度传感器，13、16电压传感器，14电流传感器，18发动机，22动力分割机构，24F驱动轮，50电力控制单元，95减速器，100控制装置，110状态推定部，150、150A充放电控制部，160、160A充放电上限值设定部，170充电指示部，180低SOC频度运算部，200行驶控制部，202太阳轮，204小齿轮，206行星架，208齿圈，250分配部，260逆变器控制部，270转换器控制部，C平滑电容器，MG1、MG2电动发电机，MNL负母线，MPL正母线。

Claims (9)

1.一种电动车辆，具备：
蓄电装置（10），充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化；
电力产生机构（MG1、MG2），用于产生所述蓄电装置（10）的充电电力；
充电状态推定部（110），用于基于所述蓄电装置（10）的状态值来推定所述蓄电装置（10）的剩余容量；及
充放电控制部（150、150A），用于基于所述充电状态推定部（110）的剩余容量推定值来控制所述蓄电装置（10）的充放电，
在所述剩余容量推定值下降得低于预先规定的判定值的情况下，所述充放电控制部（150、150A）限制所述电力产生机构（MG1、MG2）产生的所述蓄电装置（10）的充电电力。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
所述充放电控制部（150）包括上限值设定部（160），
该上限值设定部（160）用于至少基于所述剩余容量推定值及所述蓄电装置（10）的温度来设定所述蓄电装置（10）当前状态下的充电电力上限值，
在所述剩余容量推定值下降得低于所述判定值的情况下，所述上限值设定部（160）使所述充电电力上限值随所述剩余容量推定值变小而下降。
3.根据权利要求2所述的电动车辆，其中，
所述充放电控制部（150A）还包括用于算出低剩余容量频度的低剩余容量频度运算部（180），其中所述低剩余容量频度为所述剩余容量推定值成为预先规定的阈值以下的频度，
所述上限值设定部（160A）使所述判定值随所述低剩余容量频度变小而下降。
4.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
所述充放电控制部（150）包括充电指示部（170），
该充电指示部（170）用于至少在所述残存容量推定值达到控制范围的下限值的情况下使所述电力产生机构（MG1）产生所述充电电力，
在所述剩余容量推定值低于所述判定值时所述充电指示部（170）使所述充电电力从第一值向第二值下降。
5.根据权利要求4所述的电动车辆，其中，
所述充电指示部（170）通过使所述充电电力在所述第一值和所述第二值之间逐渐变化来切换所述第一值与所述第二值。
6.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
所述充放电控制部（150）包括充电指示部（170），
该充电指示部（170）用于至少在所述残存容量推定值达到控制范围的下限值的情况下使所述电力产生机构（MG1）产生所述充电电力，
在所述剩余容量推定值低于所述判定值时，所述充电指示部（170）使所述充电电力随所述剩余容量推定值变小而下降。
7.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
所述充放电控制部（150）包括上限值设定部（160），
该上限值设定部（160）用于至少基于所述剩余容量推定值及所述蓄电装置（10）的温度来设定所述蓄电装置（10）当前状态下的充电电力上限值，
所述上限值设定部（160）以满足第一条件及第二条件的方式设定所述充电电力上限值，其中所述第一条件是所述蓄电装置（10）的电压不超过规定的电压上限值，所述第二条件是所述蓄电装置（10）的析出老化程度不超过规定的容许水平。
8.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
所述判定值基于向构成所述蓄电装置（10）的多个蓄电单电池施加的约束应力和所述剩余容量之间的相关关系来设定。
9.一种电动车辆（5）的控制方法，
所述电动车辆（5）包括：蓄电装置（10），充电时发生由金属析出于电极表面上的现象引起的析出老化；及电力产生机构（MG1、MG2），用于产生所述蓄电装置（10）的充电电力，
所述控制方法包括：
基于所述蓄电装置（10）的状态值来推定所述蓄电装置（10）的剩余容量的步骤；及
基于所述推定的剩余容量推定值来控制所述蓄电装置（10）的充放电的步骤，
控制所述充放电的步骤中，在所述剩余容量推定值下降得低于预先规定的判定值的情况下，限制所述电力产生机构（MG1）产生的所述蓄电装置（10）的充电电力。
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