JP2002315211A - ハイブリッド車用組電池状態制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電流検出、積算を必要とせず、簡素な回路構成
で電池の過放電や過充電を防止可能なハイブリッド車の
組電池制御方法を提供すること。 【解決手段】平均電圧が目標電圧値よりも低い所定の低
値Ｖｌｏｗと目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉの
間にある場合は平均電圧を所定の目標電圧値に収束させ
るように充放電制御を行う（Ｓ３０６）。平均電圧が目
標電圧値よりも低い所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合
に、予め記憶する所定の放電電圧ー蓄電量特性に平均電
圧を代入して推定した蓄電量を目標ＳＯＣ値に制御する
（Ｓ３１１）。平均電圧が目標電圧値よりも高い所定の
高値Ｖｈｉを上回った場合には、予め記憶する所定の充
電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電
量を目標ＳＯＣ値に制御する（Ｓ３１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池モジュ
ールが直列に接続されてなるハイブリッド車の組電池制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のハイブリッド車の組電池制御方法
では、回生制動時の充電機能とトルクアシスト時の放電
機能との両立のために、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃ
ｈａｒｇｅ／充電状態、残存容量）を中間容量状態（５
０〜７０％）に維持する制御を行うので、ＳＯＣの正確
な検出が不可欠となっている。

【０００３】組電池の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周知である。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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た電流積算方式は、累積誤差の低減のために高精度の電
流センサが必須となるにもかかわらず累積誤差問題の完
全な解決に至っていなかった。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、電流検出、積算を必要とせず、簡素な回路構成
で電池の過放電や過充電を防止可能なハイブリッド車の
組電池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記載のハイブリ
ッド車の組電池制御方法は、互いに直列接続された複数
の電池モジュールからなるハイブリッド車用の組電池の
平均電圧を算出し、前記平均電圧が前記目標電圧値より
も低い所定の低値Ｖｌｏｗと前記目標電圧値よりも高い
所定の高値Ｖｈｉの間にある場合に、前記平均電圧を所
定の目標電圧値に収束させるように充放電制御を行い、
前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖ
ｌｏｗを下回った場合に、予め記憶する所定の放電電圧
ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる放電電圧を代入し
て前記組電池の蓄電量を推定し、前記平均電圧が前記目
標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉを上回った場合に
は、予め記憶する所定の充電電圧ー蓄電量特性に前記平
均電圧からなる充電電圧を代入して前記組電池の蓄電量
を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲と
なるように前記蓄電量を制御することを特徴としてい
る。

【０００７】すなわち、本構成は、目標電圧値を含む目
標電圧値近傍の電圧範囲でのみ、組電池の平均電圧を目
標電圧値に収束させる充放電制御（いわゆる電圧制御）
を行うので、高精度の電流センサを必要とせず、電流積
算累積誤差によるＳＯＣ推定誤差を防止することができ
る。また、この目標電圧値近傍の電圧範囲（低値Ｖｌｏ
ｗ〜高値Ｖｈｉ）では、ＳＯＣは決して過充電又は過放
電状態に陥ることはないので、過充電又は過放電状態に
よる問題が発生することはない。

【０００８】更に、平均電圧がこの電圧範囲から降下す
る場合には、所定の放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を
代入して推定した蓄電量を所定の目標ＳＯＣ値に収束さ
せる制御を行う。放電電圧が低値Ｖｌｏｗ未満では、蓄
電量が過充電となることはないので過充電となる危険は
なく、かつ、低値Ｖｌｏｗ未満での放電電圧ー蓄電量特
性は深放電（小ＳＯＣ）領域では、すべての放電電圧ー
蓄電量特性がほとんど類似曲線に収束するので、ＳＯＣ
検出誤差が小さくなるため過放電を防止することができ
る。

【０００９】同様に、平均電圧がこの電圧範囲から上昇
する場合には、所定の充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧
を代入して推定した蓄電量を所定の目標ＳＯＣ値に収束
させる制御を行う。充電電圧が高値Ｖｈｉ超過では、蓄
電量が過放電となることはないので過放電となる危険は
なく、かつ、高値Ｖｈｉ超過での充電電圧ー蓄電量特性
は大充電（大ＳＯＣ）領域では、すべての充電電圧ー蓄
電量特性がほとんど類似曲線に収束するので、ＳＯＣ検
出誤差が小さくなるため過充電を防止することができ
る。なお、上記所定の放電電圧ー蓄電量特性及び充電電
圧ー蓄電量特性は、あらかじめ記憶したマップを用いて
保持することができる。

【００１０】請求項２記載の構成は請求項１記載のハイ
ブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電
圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合、前記各電池モジ
ュールの平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで
最低の平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を
掛けた値を前記平均電圧として採用し、前記平均電圧が
前記高値Ｖｈｉを上回った場合、前記各電池モジュール
の平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで最高の
平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を掛けた
値を前記平均電圧として採用することを特徴としてい
る。

【００１１】すなわち、本構成によれば、低値Ｖｌｏｗ
未満の平均電圧を放電電圧ー蓄電量特性に代入して求め
たＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる際に、最も過放電
となりやすい最低の平均モジュール電圧を基準に平均電
圧を作成するので、過放電を一層良好に防止することが
できる。

【００１２】また、高値Ｖｈｉ超過の平均電圧を充電電
圧ー蓄電量特性に代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値
に収束させる際に、最も過充電となりやすい最高の平均
モジュール電圧を基準に平均電圧を作成するので、過充
電を一層良好に防止することができる。

【００１３】請求項３記載の構成は請求項１又は２記載
のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記
放電電圧ー蓄電量特性が、前記組電池を満充電状態から
放電する場合の放電電圧ー蓄電量特性からなり、前記充
電電圧ー蓄電量特性が、前記組電池をＳＯＣ０％状態か
ら充電する場合の充電電圧ー蓄電量特性からなることを
特徴としている。

【００１４】本構成によれば、深放電領域ではすべての
放電電圧ー蓄電量特性がこの満充電起点放電電圧ー蓄電
量特性に収束し、大充電領域ではすべての充電電圧ー蓄
電量特性がこの０充電起点充電電圧ー蓄電量特性に収束
するので、ＳＯＣ推定誤差を低減することができる。

【００１５】請求項４記載の構成は請求項１乃至３のい
ずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において
更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗから降下する場
合、又は前記高値Ｖｈｉから上昇する場合、前記目標電
圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通
る放電電圧ー蓄電量特性又は充電電圧ー蓄電量特性を求
め、前記降下の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａ
を通る放電電圧ー蓄電量特性に代入し、前記上昇の場合
は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄
電量特性に代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電
量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御
することを特徴としている。

【００１６】すなわち、本構成によれば、平均電圧が低
値Ｖｌｏｗから降下する場合、目標電圧値と所定の目標
ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電
量特性に平均電圧を代入してＳＯＣを推定する。このよ
うにすれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗ未満でかつＳＯＣ
が比較的大きい場合におけるＳＯＣ推定誤差を低減する
ことができる。

【００１７】同様に、平均電圧が高値Ｖｈｉから上昇す
る場合、目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基
準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代
入してＳＯＣを推定する。このようにすれば、平均電圧
が高値Ｖｈｉ超過でかつＳＯＣが比較的小さい場合にお
けるＳＯＣ推定誤差を低減することができる。

【００１８】請求項５記載の構成は請求項１乃至４のい
ずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において
更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合
に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧
期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前
記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記
憶し、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値
から上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充
電電圧ー蓄電量特性を求め、前記新しい充電電圧ー蓄電
量特性に前記平均電圧を代入して求めた蓄電量を推定
し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるよ
うに前記蓄電量を制御することを特徴としている。

【００１９】すなわち、本構成によれば、上記低電圧期
間における平均電圧の最低値と、この最低値と所定の放
電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶
し、その後の平均電圧の上昇時にこの交点座標Ｂを通過
する新しい充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して
推定した蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように蓄電量
を制御する。

【００２０】この新しい充電電圧ー蓄電量特性は、上記
所定の放電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（放電電
圧値）ごとに上記新しい充電電圧ー蓄電量特性を記憶し
ておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ０％からの充電電圧
ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。なお、こ
の比例圧縮については、後述するものとする。

【００２１】同様に、本構成では次の制御方式を採用す
ることができる。すなわち、平均電圧が高値Ｖｈｉを超
える高電圧期間における平均電圧の最高値と、この最高
値と所定の放電電圧ー蓄電量特性との交点座標の蓄電量
とを記憶し、その後の平均電圧の上昇時にこの交点座標
を通過する新しい放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代
入して推定した蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように
蓄電量を制御する。

【００２２】この新しい放電電圧ー蓄電量特性は、上記
所定の充電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（充電電
圧値）ごとに上記新しい放電電圧ー蓄電量特性を記憶し
ておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ１００％からの放電
電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。な
お、この比例圧縮については、後述するものとする。

【００２３】本構成によれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗ
を下回る低電圧範囲に落ち込んだ後、高値Ｖｈｉを上回
るレベルに上昇する場合でもＳＯＣを低誤差で推定する
ことができる。また、同様に、平均電圧が高値Ｖｈｉを
上回る高電圧範囲に上昇した後、低値Ｖｌｏｗを下回る
レベルに低下する場合でもＳＯＣを低誤差で推定するこ
とができる。

【００２４】請求項６記載の構成は請求項５記載のハイ
ブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電
圧が前記交点座標Ｂを経由して前記目標電圧値に復帰し
た後、前記低値Ｖｌｏｗより再度低下する場合に、前記
目標電圧値と前記新しい充電電圧ー蓄電量特性との交点
座標Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特性を求め、
前記平均電圧を前記基準座標点Ｃを通るこの更に新しい
放電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推定し、推定
した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記
蓄電量を制御することを特徴としている。

【００２５】本構成によれば、交点座標Ｂからの充電に
より基準座標点Ｃに達した後の放電において、基準座標
点Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧
を代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が所定
の蓄電量範囲となるように制御するので、ＳＯＣ推定誤
差を一層低減することができる。

【００２６】この更に新しい充電電圧ー蓄電量特性は、
上記新しい充電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（放
電電圧値）ごとに上記更に新しい充電電圧ー蓄電量特性
を記憶しておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ１００％か
らの放電電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよ
い。なお、この比例圧縮については、後述するものとす
る。

【００２７】請求項７記載の構成は請求項１乃至６のい
ずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において
更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合
に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧
期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前
記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記
憶し、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値
から上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充
電電圧ー蓄電量特性を求め、前記新しい充電電圧ー蓄電
量特性上で所定の目標蓄電量となる平均電圧値を新しい
目標電圧値とし、前記平均電圧が前記新しい目標電圧値
となるように充放電制御を行うことを特徴としている。

【００２８】すなわち、本構成によれば、組電池の所定
時間における平均電圧が所定の値を下回った場合には、
到達した最低平均電圧と前記放電電圧ー蓄電量マップか
ら求めた電池蓄電量を記憶し（上回った場合には、到達
した最高平均電圧と前記充電電圧ー蓄電量マップから求
めた電池蓄電量）を記憶し、この記憶した値に応じて蓄
電量が目標値となるための所定の電圧を新しい目標電圧
値として学習する。

【００２９】本発明によれば、電池の充放電ヒステリシ
ス特性がある場合でも電流センサを用いることなく、電
池の蓄電量を希望する蓄電量に制御することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のハイブリッド車の
組電池制御装置の好適な実施態様を以下に説明する。 （実施例１）本発明の組電池制御装置装置を用いたハイ
ブリッド車の駆動系の構成を図１に示すブロック図を参
照して以下に説明する。

【００３１】１０１はエンジン、１０２は発電機、１０
３はインバータ、１０４は二次電池からなる電池パッ
ク、１０５はトルク分配機構、１０６はモータ、１０７
はデファレンシャルギヤ機構、１０８は車輪、１０９は
ハイブリッドシステム制御装置である。

【００３２】エンジン１０１の動力は、トルク分配機１
０５により発電機１０２とギヤ１０７とに分配され、イ
ンバータ１０３は発電機１０２、電池パック１０４及び
モータ１０６と電力授受し、トルク分配機１０５及びモ
ータ１０６は、ギヤ１０５を通じて車輪１０８とトルク
授受する。

【００３３】電池パック１０４を図２を参照して説明す
る。

【００３４】２０１は組電池であり、所定数の単電池２
０２からなる電池モジュール２０３を所定数直列接続し
て構成されている。２０４は温度センサ、２０５は各電
池モジュール２０３の電圧を検出する電圧検出回路、２
０６は温度検出回路、２０７は電池状態を制御する電池
制御マイコンである。電池制御マイコン（以下、コント
ローラともいう）２０７は、ハイブリッドシステム制御
装置１０９が最適な電池管理ができるように、電池蓄電
量（ＳＯＣ）などの演算結果をハイブリッドシステム制
御装置１０９に出力している。電圧検出回路２０５及び
温度検出回路２０６は、単電池２０２個々に電圧、温度
を検出することが好ましいが、回路構成の簡素化のため
にそれぞれ複数個の単電池２０からなる各電池モジュー
ル２０３ごとに電圧及び温度（モジュール電圧及びモジ
ュール温度）を読み込んでいるが、ＳＯＣ累算のために
電流センサは必ずしも使用する必要はない。

【００３５】ハイブリッドシステム制御装置１０９は、
電池パック１０４からの信号を含む各種入力信号に基づ
いてエンジン１０１、発電機１０２、インバータ１０
３、モータ１０４を制御する。ハイブリッドシステム制
御装置１０９の上記制御自体は従来と同じでよいので、
詳細な説明を省略する。

【００３６】以下、コントローラ２０７により実行され
る電池管理動作を図３に示すフローチャートを参照して
以下に説明する。

【００３７】車両のイグニッションスイッチがオンされ
ると、制御が開始され、ステップＳ３０１にて各電池モ
ジュール（ここではｎ個とする）毎の電池電圧Ｖ-n、温
度Ｔ-nを取得する。図３のルーチンは所定短期間ごとに
実施されるので、これらのデータは所定短期間ごとに取
得される。

【００３８】次のステップＳ３０２では、ステップＳ３
０１で取得した測定データから、例えば直前５分間のモ
ジュール平均電圧Ｖav-nと平均温度Ｔav-nを算出し、更
に各電池モジュール２０３毎に、各平均温度Ｔav-nでの
各モジュール平均電圧Ｖav-nを、基準温度（例えば３０
℃）における各モジュール平均電圧Ｖav-n’に補正す
る。なお、モジュール平均電圧Ｖav-n’として移動平均
値を算出しても良いことはもちろんである。

【００３９】次のステップＳ３０３では、Ｓ３０２で算
出された各モジュール平均電圧Ｖav-n’を合計して組電
池２０１の総平均電圧Ｖavを算出する。次のステップＳ
３０４では、ステップＳ３０３で算出した総平均電圧Ｖ
avが所定の低値Ｖｌｏｗより小さいか否かを判定し、判
定が「ＮＯ」ならステップＳ３０５に進み、判定が「Ｙ
ＥＳ」ならステップＳ３０７にて、ステップＳ３０２で
算出した各モジュール平均電圧Ｖav-n’のうちの最小値
である最小平均電圧Ｖav-minを選択する。

【００４０】続くステップＳ３０８では、予め記憶する
放電電圧ーＳＯＣマップ（図４に示す４０１）に最小平
均電圧Ｖav-minに電池モジュール数Ｎを掛けたものを放
電電圧値Ｖとして入力して電池のＳＯＣを求める。な
お、この放電電圧ーＳＯＣマップとして、満充電（ＳＯ
Ｃ１００％）からの放電履歴線４０１（図４参照）が採
用される。

【００４１】ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３
で算出した総平均電圧Ｖavが所定の高値Ｖｈｉより大き
いか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ３０
６に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ３０９に
て、ステップＳ３０２で算出した各モジュール平均電圧
Ｖav-n’の中から最大値である最大平均電圧Ｖav-maxを
選択し、続くステップＳ３１０で、予め記憶する充電電
圧ーＳＯＣマップ（図４に示す４０２）に最大平均電圧
Ｖav-maxに電池モジュール数Ｎを掛けたものを充電電圧
値Ｖとして入力して電池のＳＯＣを求める。なお、この
充電電圧ーＳＯＣマップとして、空充電（ＳＯＣ０％）
からの充電履歴線４０２（図４参照）が採用される。

【００４２】ステップＳ３０６では、ステップＳ３０３
で算出した総平均電圧Ｖavをハイブリッドシステム制御
装置１０９に送信し、ハイブリッドシステム制御装置１
０９は受信した総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に収束
するようにインバータ１０３のデューティ比を調整して
電池パック１０４の充放電をフィードバック制御する。
たとえば総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０より高ければ
その差に応じて組電池２０１を放電させ、総平均電圧Ｖ
avが目標電圧Ｖ６０より低ければその差に応じて組電池
２０１を充電させる。これにより、総平均電圧Ｖavは目
標電圧Ｖ６０に収束する。

【００４３】ステップＳ３１１では、ステップＳ３０８
或いはＳ３１０で算出したＳＯＣを、ハイブリッドシス
テム制御装置１０９に送信する。ハイブリッドシステム
制御装置１０９は、受信したＳＯＣと車両の走行状態な
どに基づいて定常運転状態（車両加速時や車両減速時以
外の）にてＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ値（６０％）に収
束するように、インバータ１０３のデューティ比を調整
し電池パック１０４の充放電をフィードバック制御し、
それに応じてシステム各部の制御パラメータを制御して
する。これにより、ＳＯＣは目標ＳＯＣ値に収束する。

【００４４】すなわち、Ｓ３０６、Ｓ３１１は実際に
は、電池制御マイコン２０７によるコントローラ１０９
への総平均電圧Ｖav又はＳＯＣの送信と、コントローラ
１０９による充放電制御とからなる。

【００４５】ステップＳ３１２では、車両の走行が終了
したか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならばステップＳ
３０１にリターンし、判定が「ＹＥＳ」ならば制御を終
了する。

【００４６】なお、この実施例では、組電池の合計電圧
を総平均電圧Ｖavとしたため、最大平均電圧Ｖav-max、
最小平均電圧Ｖav-minにそれぞれ電池モジュール２０３
の数Ｎを掛けたが、総平均電圧Ｖavを各電池モジュール
２０３のモジュール平均電圧Ｖav-n’の平均値を採用す
るのであれば、Ｎを掛けずに最大平均電圧Ｖav-max、最
小平均電圧Ｖav-minをそのまま放電電圧、充電電圧とす
ることができる。

【００４７】すなわち、この実施例では、通常は組電池
２０１の合計電圧である総平均電圧Ｖavと目標電圧Ｖ６
０との電圧差が小さい場合には、総平均電圧Ｖavが目標
電圧Ｖ６０に収束するように電池制御を行い（Ｓ３０
６）、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０を含む所定範囲
から低下した場合、ステップＳ３０７、Ｓ３０８により
放電履歴線４０１に最小平均電圧Ｖav-min・Ｎを代入し
て求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる充放電制御
を行い、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０を含む所定範
囲から上昇した場合、ステップＳ３０９、Ｓ３１０によ
り充電履歴線４０２に最大平均電圧Ｖav-max・Ｎを代入
して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる充放電制
御を行う。

【００４８】つまり、電圧変動によりＳＯＣの変動が過
充電、過放電になる可能性が生じる領域にて電圧制御の
代わりに、過充電、過放電が生じないように決定した電
圧値及び電圧ーＳＯＣ特性に基づいて推定したＳＯＣに
よりＳＯＣ一定制御を実行するので、過充電、過放電を
良好に防止することができる。

【００４９】なお、目標ＳＯＣ値としては、ハイブリッ
ド車において回生制動、トルクアシストの両方を良好に
行える６０％の値を採用する。そして、目標電圧Ｖ６０
としては、目標ＳＯＣ値（６０％）における放電履歴線
４０１の電圧値と充電履歴線４０２の電圧値との中間の
値を採用する。

【００５０】（変形態様）この実施例の変形態様を図４
を参照してＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場合を
例として説明する。この変形態様では、放電履歴線４０
１の代わりに放電履歴線４０３を採用し、充電履歴線４
０２の代わりに充電履歴線４０４を採用したものであ
る。コントローラ（ハイブリッドシステム制御装置）１
０９は、少なくとも履歴線４０３、４０４をマップとし
て記憶している。

【００５１】２ＣＡでの充放電履歴を図４に示す。放電
履歴線４０１は、電流値２ＣＡにて満充電状態であるＳ
ＯＣ１００％から放電した場合の履歴線を示す。充電履
歴線４０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の履歴線を
示す。既述したように、組電池２０１は、ハイブリッド
システム制御装置１０９によって総平均電圧Ｖavが所定
の電圧Ｖ６０となるように制御され（Ｓ３０６）、この
時、総平均電圧ＶavはＶ６０、ＳＯＣは最良状態では６
０％近傍の値となっているはずである。

【００５２】この状態から登板走行などで電池の放電傾
向が続いて、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗを下
回った場合には、ＳＯＣは、低値Ｖｌｏｗとその時の真
のＳＯＣ値とで決定される座標点を通る真の履歴線に沿
ってＳＯＣは低下する。

【００５３】目標電圧Ｖ６０における真のＳＯＣが不明
であるためにこの真の履歴線は不明であるが、この実施
例では、電池は、目標座標点（Ｖ６０、ＳＯＣ６０％）
から放電したと仮定する。したがって、総平均電圧Ｖav
＝Ｖ６０、ＳＯＣ＝６０％の座標点を通る放電履歴線４
０３を記憶し、この放電履歴線４０３と総平均電圧Ｖav
とから電圧が低値Ｖｌｏｗより小さい領域におけるＳＯ
Ｃを推定する。

【００５４】重要なことは、たとえ、この放電履歴線４
０３が真の放電履歴線と異なっていても、総平均電圧Ｖ
avが低下すればするほど、すべての放電履歴線は最低の
放電履歴線４０１に収束し、各放電履歴線間の誤差が小
さくなることである。このことは、総平均電圧Ｖavが低
値Ｖｌｏｗを下回る時点の座標点を最頻の放電履歴線４
０３ですべて代表したとしても、ＳＯＣが相当小さくな
った深放電段階ではほとんど推定ＳＯＣに誤差がないと
みなすことができることを意味する。また、最頻の放電
履歴線４０３を用いることで放電履歴線４０１を用いる
場合より、ＳＯＣ誤差を小さくすることができる。

【００５５】逆に降坂走行などで電池の充電傾向が続い
て、総平均電圧Ｖavが所定の高値Ｖｈｉを上回った場合
には、高値Ｖｈｉとその時の真のＳＯＣ値とで決定され
る座標点を通る真の充電履歴線に沿ってＳＯＣは増加す
る。

【００５６】目標電圧Ｖ６０における真のＳＯＣが不明
であるためにこの真の履歴線は不明であるが、この実施
例では、電池は、目標座標点（Ｖ６０、ＳＯＣ６０％）
から充電したと仮定するため、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６
０、ＳＯＣ＝６０％の座標点を通る充電履歴線４０４を
充電履歴線として記憶する。この記憶充電履歴線４０４
と総平均電圧ＶavとからＳＯＣを推定する。

【００５７】重要なことは、たとえ、この充電履歴線４
０４が真の充電履歴線と異なっていても、総平均電圧Ｖ
avが増加すればするほど、すべての充電履歴線は最高の
放電履歴線４０２に収束し、各充電履歴線間の誤差が小
さくなることである。このことは、総平均電圧Ｖavが高
値Ｖｈｉを上回る時点のすべての座標点を最頻の充電履
歴線４０４で代表したとしても、ＳＯＣが相当大きくな
った段階ではほとんど推定ＳＯＣに誤差がないとみなす
ことができることを意味する。

【００５８】更に、この実施例の他の重要な点は、上記
放電履歴線４０３に代入する電圧値として上記総平均電
圧Ｖavの代わりに各電池モジュール２０３の電圧（モジ
ュール平均電圧Ｖav-n’）のうちでもっとも小さい最小
平均電圧Ｖav-minにモジュール数を掛けた値を用い、同
様に、上記充電履歴線４０４に代入する電圧値として上
記総平均電圧Ｖavの代わりに各電池モジュール２０３の
電圧（モジュール平均電圧Ｖav-n’）のうちでもっとも
大きい最大平均電圧Ｖav-maxにモジュール数を掛けた値
を用いる点である。

【００５９】このようにすれば、放電傾向持続時には最
も先に過放電となる電池モジュール２０３を基準に制御
を行い、充電傾向持続時には最も先に過充電となる電池
モジュール２０３を基準に制御を行うことができるの
で、組電池にばらつきがある場合でも過放電や過充電を
防止することができる。

【００６０】つまり、ＮｉーＭＨ電池のように充放電時
の電池特性にヒステリシス特性を持つ電池では、所定の
電圧Ｖ６０となるように制御していてもＳＯＣが希望す
るＳＯＣ６０％になるとは限らないが、真のＳＯＣが０
％或いは１００％に近づけば近づく程、ＳＯＣ推定誤差
が小さくなるため、実用上、過放電又は過充電を防止す
ることができるわけである。

【００６１】（実施例２）上記実施例において、電圧が
電圧制御範囲（低値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）より低下し
た後、電圧制御範囲より上昇した場合における制御例
を、電池としてＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場
合を例として更に詳しく説明する。この電池の２ＣＡで
の充放電履歴を図５に示す。

【００６２】線５０１は、電流値２ＣＡで満充電状態で
あるＳＯＣ１００％から放電した場合の放電履歴線。線
５０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の充電履歴線で
ある。

【００６３】通常において、組電池２０１は、コントロ
ーラ（ハイブリッドシステム制御装置）１０９によって
総平均電圧Ｖavが所定の電圧Ｖ６０となるように制御さ
れている（Ｓ３０６）。したがって、この時、組電池２
０１が、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０にあり、最良の状態に
おいてＳＯＣは６０％となっている。

【００６４】しかしながら、例えば登板走行などで電池
が放電傾向となり、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏ
ｗを下回った場合には、総平均電圧Ｖavを放電履歴線５
０１又は５０３に代入して実施例１と同じくＳＯＣを推
定する。

【００６５】放電履歴線５０３は、座標点Ａ（目標電圧
Ｖ６０、目標ＳＯＣ値６０％）を通る放電履歴線であ
り、あらかじめ記憶しているか、又は、あらかじめ記憶
する放電履歴線５０１を後述する比例圧縮して求める。

【００６６】また、直前の所定期間内における放電履歴
線５０３上の最小平均電圧Ｖav-min（又は最小平均電圧
Ｖav-min・Ｎ）を求めて最低電圧値とし、この最低電圧
値を放電履歴線５０３（又は最低の放電履歴線５０１）
に代入して最低ＳＯＣ値を求め、これら最低電圧値と最
低ＳＯＣ値とのペアを最低座標点Ｂとして記憶する。

【００６７】次に、車両の走行状態が通常走行に戻って
総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に戻った場合には、最
低座標点Ｂからの充電状態を示す充電電圧ーＳＯＣマッ
プで示される充電電圧ーＳＯＣ特性を、図５に示す履歴
線５０４ａとする。

【００６８】なお、この充電履歴線５０４ａは、最低座
標点ＢからＳＯＣ１００％までの充電電圧ーＳＯＣ特性
を示す充電履歴線であり、各最低座標点Ｂの各値ごとに
それぞれあらかじめ記憶されているか、もしくは、充電
履歴線５０２を後述する比例圧縮することにより求め
る。

【００６９】次に、充電履歴線５０４a上の最大平均電
圧Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）が高値Ｖ
ｈｉを超えれば、最大平均電圧Ｖav-max（又は最大平均
電圧Ｖav-max・Ｎ）を充電電圧として充電履歴線５０４
a（又は最低の放電履歴線５０１）に代入してＳＯＣを
推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値になるように充放電
制御する（Ｓ３１１）。

【００７０】これにより、電圧制御範囲から低値Ｖｌｏ
ｗに低下してから高値Ｖｈｉ以上に上昇した場合におい
て、図４における充電履歴線４０４を用いるよりも正確
にＳＯＣを推定することができる。

【００７１】（変形態様）次に、図５において、電圧が
座標点Ｂから座標点Ｃに達した後、再度低値Ｖｌｏｗ未
満に低下した場合のＳＯＣ制御を以下に説明する。

【００７２】この場合には、履歴線５０４ａ上における
総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０に対応するおけるＳＯＣの値
（この場合はＳＯＣ４０％を座標点Ｃとして記憶する。

【００７３】次に、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗを下
回った場合は、この座標点Ｃから低下する放電履歴線５
０３ａを用い、この放電履歴線５０３ａに最小平均電圧
Ｖav-minを放電電圧として放電履歴線５０３aに代入し
てＳＯＣを推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値になるよ
うに充放電制御する（Ｓ３１１）。

【００７４】なお、この放電履歴線５０３ａは、放電履
歴線５０３又は５０１を後述する比例圧縮することによ
り求める。

【００７５】（実施例３）実施例２のように電圧制御範
囲から低値Ｖｌｏｗ未満に低下した後の制御の他の実施
例を、電池としてＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する
場合を例として更に詳しく説明する。２ＣＡでの充放電
履歴を図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。

【００７６】線６０１は、電流値２ＣＡで満充電状態で
あるＳＯＣ１００％から放電した場合の放電履歴線。線
６０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の充電履歴線で
ある。

【００７７】通常において、組電池２０１は、ハイブリ
ッドシステム制御装置１０９によって総平均電圧Ｖavが
所定の電圧Ｖ６０となるように制御されている。したが
って、この時、組電池２０１が、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６
０にあり、最良の状態においてＳＯＣは６０％となって
いる。

【００７８】しかしながら、例えば登板走行などで電池
が放電傾向となり、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏ
ｗを下回った場合には、総平均電圧Ｖavを実施例１，２
と同様に座標点Ａを通る放電履歴線６０３に代入してＳ
ＯＣを推定する。

【００７９】次に、車両の走行状態が通常走行に戻り、
組電池を充電できる状態となった場合、放電履歴線６０
３に最小平均電圧Ｖav-minを代入して最低ＳＯＣ値を求
め、これらのペアを最低座標点Ｂとして実施例２と同様
に記憶する。

【００８０】次に、総平均電圧Ｖavが電圧制御範囲（低
値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）を超えて上昇した場合、最低
座標点Ｂを通過する充電履歴線６０４ａを求め、総平均
電圧Ｖav又は最大平均電圧Ｖav-max（最大平均電圧Ｖav
-max・Ｎ）を充電履歴線６０４ａに代入してＳＯＣを推
定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値６０％（座標点Ｄ）と
なるまで充電し、ＳＯＣが目標ＳＯＣ値６０％（座標点
Ｄ）に達した場合の電圧を新しい目標電圧Ｖ６０’とす
る（図６（ａ）参照）。

【００８１】なお、最低座標点Ｂの各値を通過する充電
履歴線６０４ａは最低座標点Ｂの各値ごとにあらかじめ
記憶しておいてもよく、又は充電履歴線６０２を後述す
る比例圧縮して求めてもよい。

【００８２】次に、目標電圧Ｖ６０’、目標ＳＯＣ値６
０％の座標点Ｄの上下に新しい高値Ｖｈｉ’、低値Ｖｌ
ｏｗ’を設定し、この高値Ｖｈｉ’、低値Ｖｌｏｗ’で
決定される電圧制御範囲内では総平均電圧Ｖavを目標電
圧Ｖ６０’に収束させる充放電制御を行う（図６（ｂ）
参照）。

【００８３】すなわち、この実施例では、総平均電圧Ｖ
avが低値Ｖｌｏｗから低下した後で、目標電圧Ｖ６０に
復帰したら、最低座標点Ｂを通る充電履歴線６０４ａと
目標ＳＯＣ値６０％との交点座標点Ｄの電圧値を新しい
目標電圧Ｖ６０’としてその近傍（低値Ｖｌｏｗ’〜高
値Ｖｈｉ’）では電圧制御を行う。

【００８４】なお、図６（ｂ）に示すように、高値Ｖｈ
ｉから高値Ｖｈｉ’へのの増加量を低値Ｖｌｏｗから低
値Ｖｌｏｗ’への増加量への増加量より小さくすること
が好ましい。

【００８５】当然、座標点Ｄからの放電により総平均電
圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗ’を下回った場合は、座標点Ｄを
通る放電履歴線６０３ｂを求め、この放電履歴線６０３
ｂに最小平均電圧Ｖav-min（又は最小平均電圧Ｖav-min
・Ｎ）を代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣを目標Ｓ
ＯＣ値に収束させる。

【００８６】同様に、座標点Ｄからの充電により総平均
電圧Ｖavが高値Ｖｈｉ’を上回った場合は、座標点Ｄを
通る充電履歴線を求め、この充電履歴線に最大平均電圧
Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）を代入して
ＳＯＣを推定し、このＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させ
る。

【００８７】なお、座標点Ｄを通る上記放電履歴線６０
３ｂは放電履歴線６０１の比例圧縮により求めることが
できる。また、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗ’より低
下した後、再度上昇する場合は、その最低電圧値を放電
履歴線６０１又は６０３ｂ上に求めて新しい座標点Ｂと
し、上述した次の充電時のＳＯＣ制御のための充電履歴
線を求めることもできる。

【００８８】図５において充電履歴線５０４aを充電履
歴線５０２の比例圧縮する場合を例に、上述した「比例
圧縮」について説明する。

【００８９】等充電電圧値における充電履歴線５０４a
と充電履歴線５０２との間のＳＯＣ差が、ＳＯＣ１００
％で０となり、座標点Ｂにて座標点Ｂの電圧における充
電履歴線５０２のＳＯＣ値と座標点ＢのＳＯＣ値との差
となり、この差がＳＯＣ減少に比例して定率増加するよ
うに、充電履歴線５０３ａを設定する。これを本明細書
では比例圧縮という。放電履歴線の場合も同じである。

【００９０】なお、上記図５、図６の説明では、電圧制
御範囲から最初に下回る場合について説明したが、上回
る場合は、座標点Ａから最低座標点Ｂに対応する最高電
圧点Ｂ’を記憶し、この最高電圧点Ｂ’を通る放電履歴
線を比例圧縮などで求めるなど、上記説明と逆の処理を
行えばよいことは明らかである。

【００９１】たとえば、実施例３においては、平均電圧
が高値Ｖｈｉを上回った場合に平均電圧が高値Ｖｈｉ超
過であった高電圧期間における平均電圧の最高値と、最
高値Ｖｈｉと充電電圧ー蓄電量特性との交点座標の蓄電
量とを記憶し、平均電圧が高値Ｖｈｉ又は最高値から低
下する場合、この交点座標を通過する新しい放電電圧ー
蓄電量特性を求め、新しい放電電圧ー蓄電量特性上で所
定の目標蓄電量となる平均電圧値を新しい目標電圧値と
し、平均電圧が新しい目標電圧値となるように充放電制
御を行えばよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハイブリッド車用組電池状態制御方法
を適用したハイブリッド車の駆動装置のブロック図であ
る。

【図２】図１に示す電池パックのブロック図である。

【図３】実施例１のハイブリッド車用組電池状態制御方
法を示すフローチャートである。

【図４】実施例１における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ
特性図である。

【図５】実施例２における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ
特性図である。

【図６】実施例３における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ
特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 徹也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA03 CA11 DA07 EA05 FA06 GB06 GC05 5H030 AA03 AA04 AS08 BB01 BB21 FF43 FF44 5H115 PC06 PG04 PI18 PO01 PO06 PO10 PU25 PV09 SE06 TI02 TI05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに直列接続された複数の電池モジュー
   ルからなるハイブリッド車用の組電池の平均電圧を算出
   し、 前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖ
   ｌｏｗと前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉの
   間にある場合に、前記平均電圧を所定の目標電圧値に収
   束させるように充放電制御を行い、 前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖ
   ｌｏｗを下回った場合に、予め記憶する所定の放電電圧
   ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる放電電圧を代入し
   て前記組電池の蓄電量を推定し、 前記平均電圧が前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖ
   ｈｉを上回った場合には、予め記憶する所定の充電電圧
   ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる充電電圧を代入し
   て前記組電池の蓄電量を推定し、 推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように
   前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド車
   の組電池制御方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のハイブリッド車の組電池制
   御方法において、 前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合、前記
   各電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電
   圧のうちで最低の平均モジュール電圧に前記電池モジュ
   ールの数を掛けた値を前記平均電圧として採用し、 前記平均電圧が前記高値Ｖｈｉを上回った場合、前記各
   電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電圧
   のうちで最高の平均モジュール電圧に前記電池モジュー
   ルの数を掛けた値を前記平均電圧として採用することを
   特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のハイブリッド車の組
   電池制御方法において、 前記放電電圧ー蓄電量特性は、前記組電池を満充電状態
   から放電する場合の放電電圧ー蓄電量特性からなり、前
   記充電電圧ー蓄電量特性は、前記組電池をＳＯＣ０％状
   態から充電する場合の充電電圧ー蓄電量特性からなるこ
   とを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか記載のハイブリ
   ッド車の組電池制御方法において、 前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗから降下する場合、又
   は前記高値Ｖｈｉから上昇する場合、前記目標電圧値と
   所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る放電
   電圧ー蓄電量特性又は充電電圧ー蓄電量特性を求め、前
   記降下の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る
   放電電圧ー蓄電量特性に代入し、前記上昇の場合は前記
   平均電圧を前記基準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄電量特
   性に代入して蓄電量を推定し、 推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように
   前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド車
   の組電池制御方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか記載のハイブリ
   ッド車の組電池制御方法において、 前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記
   平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間に
   おける前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電
   電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、 前記平均電圧が前記高値Ｖｈｉから上昇する場合、前記
   交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性を求
   め、 前記新しい充電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧を代入
   して求めた蓄電量を推定し、 推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように
   前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド車
   の組電池制御方法。
6. 【請求項６】請求項５記載のハイブリッド車の組電池制
   御方法において、 前記平均電圧が前記交点座標Ｂを経由して前記目標電圧
   値に復帰した後、前記低値Ｖｌｏｗより再度低下する場
   合に、前記目標電圧値と前記新しい充電電圧ー蓄電量特
   性との交点座標Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特
   性を求め、前記平均電圧を前記基準座標点Ｃを通るこの
   更に新しい放電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推
   定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となる
   ように前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリ
   ッド車の組電池制御方法。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか記載のハイブリ
   ッド車の組電池制御方法において、 前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記
   平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間に
   おける前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電
   電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、 前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値から上
   昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧
   ー蓄電量特性を求め、 前記新しい充電電圧ー蓄電量特性上で所定の目標蓄電量
   となる平均電圧値を新しい目標電圧値とし、 前記平均電圧が前記新しい目標電圧値となるように充放
   電制御を行うことを特徴とするハイブリッド車の組電池
   制御方法。