JP2009060725A - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両駆動用のバッテリ寿命を延ばすことができる車両を提供する。
【解決手段】車両１００は、バッテリＢと、バッテリＢから電力供給されるモータＭＧ２と、モータＭＧ２およびバッテリＢに電力供給を行なう発電装置であるエンジン４およびジェネレータＭＧ１と、モータＭＧ２の力行制御および回生制御、バッテリＢの充放電制御および発電装置の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、バッテリＢの充放電の履歴を記憶し、充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するように発電装置の発電量を決定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両および車両の制御方法に関し、特に車両駆動用モータ、バッテリおよび発電装置を搭載した車両および車両の制御方法に関する。

近年、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車、および燃料電池自動車等の車両駆動用モータ、バッテリおよび発電装置を搭載した車両が大きな注目を集めている。

特開平１１−２２０８１０号公報（特許文献１）は、車両の駆動軸を駆動するエンジンと、電気エネルギにより駆動軸の駆動補助を行なうとともに駆動軸の運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能を有するモータと、該モータへ電力を供給するとともに該モータから出力される電気エネルギを蓄積する蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の制御装置を開示する。

このハイブリッド車両の制御装置は、少なくとも車両の走行速度を含む車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、蓄電手段の残容量を検出する残容量検出手段と、走行状態検出手段の出力に基づいて車両の減速時におけるモータによる回生エネルギ量を制御する減速回生制御手段とを備え、該減速回生制御手段は、残容量検出手段の出力に基づいて回生エネルギ量を補正することを特徴とする。
特開平１１−２２０８１０号公報 特開２００５−２９５６１８号公報 特開２００２−１７１６０３号公報

上記の特開平１１−２２０８１０号公報に開示されたハイブリッド車両は、電気二重層コンデンサ等の蓄電手段の残容量に注目している。しかし、単に残容量に基づいて制御を行なうのでは、蓄電装置の劣化が進む場合があることが見出された。

たとえば、リチウムイオン電池では、電池の出力電流と入力電流の大きさが同等でない使い方をすると、電解液中のリチウムイオンの偏りが発生する。そして、このような使い方を繰り返し行なうと、リチウムイオン電池が劣化し性能が低下してしまうことになる。

現状のハイブリッド自動車は、アクセルペダルを一杯に踏込んだときの全開加速時、エンジンを停止してバッテリとモータのみで走行するＥＶ走行時、エンジン始動前後の触媒暖機制御時などでは、最大出力でバッテリを放電させることが多い。これに対して、バッテリ充電時は、減速時の回生時は車両の減速エネルギ分のみの充電電流であり放電時の最大出力に匹敵するほどの大きな充電電流が流れることは少ない。またバッテリ残容量低下時のエンジンの発電による充電時でも、エンジンの効率が優先して考慮されているのでやはり、そのような大きな充電電流が流れることは少ない。したがって、放電電流の最大値が充電電流の最大値よりも大きくなることが繰返されるので、リチウムイオン電池の劣化が進み、バッテリ寿命が短くなってしまう。

この発明の目的は、車両駆動用のバッテリ寿命を延ばすことができる車両および車両の制御方法を提供することである。

この発明は、要約すると、車両であって、バッテリと、バッテリから電力供給されるモータと、モータおよびバッテリに電力供給を行なう発電装置と、モータの力行制御および回生制御、バッテリの充放電制御および発電装置の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、バッテリの充放電の履歴を記憶し、充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するように発電装置の発電量を決定する。

好ましくは、制御装置は、モータの力行運転時に第１の所定値を超える放電電流が流れた時間を記憶し、力行運転後のモータの回生運転時に、モータの回生電流に発電装置で発電した電流を加えて第１の所定値を超える放電電流と均衡する大きさの充電電流をバッテリに与える。

好ましくは、制御装置は、モータの回生運転時に第２の所定値を超える充電電流が流れた時間を記憶し、回生運転後のモータの力行運転時に、バッテリからの放電電流が第２の所定値を超える充電電流と均衡する大きさとなるように発電装置で発電する電流を減少させる。

好ましくは、バッテリは、リチウムイオンバッテリである。
この発明の他の局面に従うと、バッテリと、バッテリから電力供給されるモータと、モータおよびバッテリに電力供給を行なう発電装置と、モータの力行制御および回生制御、バッテリの充放電制御および発電装置の制御を行なう制御装置とを備える車両の制御方法であって、バッテリの充放電の履歴を記憶するステップと、充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するように発電装置の発電量を決定するステップとを備える。

好ましくは、記憶するステップは、モータの力行運転時に第１の所定値を超える放電電流が流れた時間を累積計測するステップを含む。発電量を決定するステップは、力行運転後のモータの回生運転時に、モータの回生電流に発電装置で発電した電流を加えて第１の所定値を超える放電電流と均衡する大きさの充電電流をバッテリに与えるステップを含む。

好ましくは、記憶するステップは、モータの回生運転時に第２の所定値を超える充電電流が流れた時間を累積計測するステップを含む。発電量を決定するステップは、回生運転後のモータの力行運転時に、バッテリからの放電電流が第２の所定値を超える充電電流と均衡する大きさとなるように発電装置で発電する電流を減少させるステップを含む。

好ましくは、バッテリは、リチウムイオンバッテリである。

本発明によれば、ハイブリッド車両等の発電装置を搭載する車両において、車両駆動用のバッテリ寿命を延ばすことができる。

以下、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。

図１は、車両１００の主たる構成を示す図である。なお車両１００は、モータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車であるが、本発明は、モータで車輪を駆動するためにバッテリととも発電装置を併用する車両、たとえば燃料電池自動車等に対しても適用することができる。

図１を参照して、車両１００は、電池ユニット４０と、昇圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２と、電圧センサ１３，２１と、モータ駆動部２３と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、回転数センサ（レゾルバ）２６，２７と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。以下においてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうち、主として発電機として働く方をジェネレータＭＧ１と呼び、主として電動機として働く方をモータＭＧ２と呼ぶこともある。

平滑用コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される。電圧センサ２１は、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２は、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。平滑用コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。

モータ駆動部２３は、インバータ１４および２２を含む。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してジェネレータＭＧ１に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。

なおモータＭＧ２の回転軸は、車輪２に図示しない減速ギヤや差動ギヤによって結合されている。また動力分割機構３の内部にモータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。また、この減速機の減速比を切り替え可能に構成しても良い。

電池ユニット４０は電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬに接続されている。電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＢＧと、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＢＰとを含む。システムメインリレーＳＢＰ，ＳＢＧは、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

より具体的には、システムメインリレーＳＢＰ，ＳＢＧは、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。コンデンサＣ１は、システムメインリレーＳＢＰ，ＳＢＧオン時において、バッテリＢの端子間電圧を平滑化する。

電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。バッテリＢとしては、たとえば、リチウムイオン電池が使用されるが、他にも、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等の二次電池や電気二重層コンデンサのような大容量キャパシタを用いることができる。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジン４を始動させるためにジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、ジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、ジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

なお、以上のＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ８に代えてパワーＭＯＳＦＥＴ等の他の電力スイッチング素子を用いても良い。

電流センサ２４は、ジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ２２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬに接続されている。インバータ２２は車輪２を駆動するモータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。なお、インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、アクセルペダル位置Ａｃｃおよび起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示ＰＷＵ，降圧指示ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

さらに、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、ジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とをインバータ１４に対して出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対してモータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

図２は、本実施の形態におけるエンジンパワーおよび充放電パワーの決定の制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立するごとに呼出されて実行される。

図１、図２を参照して、まずステップＳ１では、制御装置３０は、アクセルペダル位置Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて、車両パワーＰｖを決定する。アクセルペダル位置Ａｃｃは、図示しないアクセルペダルに設けられたアクセルポジションセンサによって検出される。車速Ｖは、モータＭＧ２の回転速度ＭＲＮ２を検出してドライブシャフトの回転速度に変換して求めることができる。また、左右の車輪に取り付けられた図示しない車輪速センサの出力の平均値によって車速Ｖを求めても良い。

まず、車速とアクセルペダル位置から車軸での駆動要求トルクが所定のマップを参照して決定され、駆動要求トルクに車軸の回転速度を乗じて要求される車両パワーＰｖが算出される。

続いて、ステップＳ２では、制御装置３０は、ステップＳ１で求めた車両パワーＰｖに基づいてエンジンパワーＰｅを決定する。バッテリＢの充電状態ＳＯＣが低下しておりバッテリＢに対して充電が必要な場合には、バッテリＢに対する充電電力が車両パワーＰｖに加算され、エンジンパワーＰｅとされる。

続いて、ステップＳ３では、制御装置３０は、エンジンパワーＰｅだけでは不足する場合（例えば、アクセル全開加速時等）に不足分を補うようにバッテリパワーＰｂを決定する。車両パワーＰｖ、エンジンパワーＰｅ、バッテリパワーＰｂの間には、摩擦等による損失をＬＯＳＳとすると次式（１）の関係が成立する。

Ｐｖ＝Ｐｅ＋Ｐｂ−ＬＯＳＳ …（１）
ステップＳ１〜Ｓ３によって決定されたバッテリパワーＰｂをバッテリ電圧ＶＢで割ればバッテリ電流ＩＢが求められる。しかし、バッテリ電流ＩＢが充電時と放電時で大きさが異なる状態が繰返されると、バッテリ寿命が短くなる場合がある。

たとえば、リチウムイオン電池では、電池の出力電流と入力電流の大きさが同等でない使い方をすると、電解液中のリチウムイオンの偏りが発生する。そして、このような使い方を繰り返し行なうと、リチウムイオン電池が劣化し性能が低下してしまう。

そこで、ステップＳ４において、制御装置３０は、バッテリ電流ＩＢの充放電電流バランス制御を実行する。つまり、後に図３で詳細に説明するように、充電電流の大きさと放電電流の大きさとが均衡するように制御が行なわれる。そして、このステップＳ４の処理においてエンジンパワーＰｅが修正される。

そして、ステップＳ５において、ステップＳ４で修正されたエンジンパワーＰｅを出力するように、制御装置３０は、エンジン４に対してスロットル開度、燃料噴射量、点火時期、バルブタイミング等のエンジン制御を行なって、その後ステップＳ６において制御はメインルーチンに移される。

図３は、図２のステップＳ４で実行された充放電バランス制御の詳細を説明するためのフローチャートである。

図３を参照して、まず、充放電バランス制御の処理が開始されると、ステップＳ１１においてバッテリ電流ＩＢの計測が実行される。

図４は、バッテリ電流ＩＢの計測の状態を説明するための波形図である。
図１、図４を参照して、制御装置３０は、電流センサ１１の出力を時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３、…と、図３の処理を実行するごとにステップＳ１１においてサンプリングする。

図５は、サンプリングされたバッテリ電流の分布の例を示した図である。
図５に示すように、放電側しきい値ＩＢｐを超えた電流値が検出されると、その電流値に対応するリチウムイオンの移動をキャンセルするため、絶対値が充電側しきい値ＩＢｎ以上となる充電電流（バッテリ電流としては負の値になる）を目標値として車両駆動の制御を行なう必要がある。図５に示した場合とは逆に、充電側しきい値ＩＢｎよりも絶対値が大きい充電電流が先行した場合には、その充電電流に対応するように大きさが放電側しきい値ＩＢｐ以上の放電電流を目標値として車両駆動の制御を行なう必要がある。

このため、図３のステップＳ１２では、バッテリ電流ＩＢが放電側しきい値ＩＢｐよりも大きいか否かが判断される。バッテリ電流ＩＢが放電側しきい値ＩＢｐ（Ａ）よりも大きい場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、処理がステップＳ１３に進み、制御装置３０は、内部メモリに記憶されている＋側カウント値Ｎｐを増加させ、その後ステップＳ１４に処理が進む。一方、ステップＳ１２においてＩＢ＞ＩＢｐが成立しなかった場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ１３を実行せずにステップＳ１４に処理が進む。

ステップＳ１４では、バッテリ電流ＩＢが充電側しきい値−ＩＢｎ（Ａ）よりも小さいか否かが判断される。バッテリ電流ＩＢが充電側しきい値−ＩＢｎよりも小さいとは、充電側しきい値よりも絶対値が大きい充電電流がバッテリに流入した場合を示す。バッテリ電流ＩＢが充電側しきい値−ＩＢｎよりも小さい場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、処理がステップＳ１５に進み、制御装置３０は、内部メモリに記憶されている−側カウント値Ｎｎを増加させ、その後ステップＳ１６に処理が進む。一方、ステップＳ１４においてＩＢ＜−ＩＢｎが成立しなかった場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ１５を実行せずにステップＳ１６に処理が進む。

図６は、バッテリ電流ＩＢの大きさの履歴が蓄積されていく状態を説明するための図である。

図６では、放電側しきい値ＩＢｐを超える電流値が３回計測され、カウント値Ｎｐが３になっている。また、充電側しきい値−ＩＢｎより小さい（負の値で絶対値が大きい）バッテリ電流値が２回計測され、カウント値Ｎｎが２になっている。この状態では、カウント値ＮｐとＮｎの差は１であるが、さらに差が開くと、充放電電流のバランスが崩れてしまい、バッテリ寿命が短縮される原因になる。

そこで、この様な状態でカウント値ＮｐとＮｎの差が所定値以上になった場合には、制御装置３０は、ジェネレータＭＧ１の発電量を調整して、充放電電流がバランスするように制御を行なう。

図３において、ステップＳ１２〜Ｓ１５の電流値のカウント処理が終了すると、ステップＳ１６において、Ｎｐ−Ｎｎの値がしきい値Ａ１以上となったか否かが判断される。そして、Ｎｐ−Ｎｎ＞Ａ１が成立する場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ステップＳ１７において充電制御が実行される。この充電制御においては、回生時において、モータＭＧ２から得られる回生電流に加えて、ジェネレータＭＧ１での発電による電流が充電電流としてバッテリＢに充電される。つまり、充電電流の目標値がしきい値−ＩＢｎよりも小さく（負の値で絶対値が大きく）なるように、エンジン４の制御とジェネレータＭＧ１の制御が実行される。なお、充電電流の目標値は、しきい値−ＩＢｎと同じ値にしても良いが、しきい値−ＩＢｎと充電電流の制限値（図５，図６の破線の左端の値）の間の所定値を選択すればよい。

既出の式（１）を変形すると次式（２）が導き出せる。
Ｐｖ＝Ｐｅ＋Ｐｂ−ＬＯＳＳ …（１）
Ｐｂ＝Ｐｖ−Ｐｅ＋ＬＯＳＳ …（２）
減速する回生時には、通常であればエンジンパワーＰｅはゼロに設定される。減速時の車両パワーＰｖ＝−１０ｋＷであり、ＬＯＳＳ＝５ｋＷであるとする。式（２）から通常であればＰｂ＝−５ｋＷが充電される。なお、バッテリ電圧ＶＢとＩＢｎの積がＰＢ、つまりＰｂ＝ＶＢ×ＩＢの関係があるので、充電電流ＩＢは−５ｋＷをバッテリ電圧ＶＢで割った値になる。

しかし、ステップＳ１７の充電制御実行時には、エンジンパワーＰｅも可変制御される。たとえば、充電電流の目標値をしきい値−ＩＢｎにするために必要な充電電力がＰｂ＝−２０ｋＷであるとする。すると、式（２）でＰｂ＝−２０ｋＷとするためには、通常はゼロであるエンジンパワーＰｅをＰｅ＝１５ｋＷに増加させるようにエンジン制御が行なわれる。

ステップＳ１６において、Ｎｐ−Ｎｎ＞Ａ１が成立しなかった場合（ステップＳ１６でＮＯ）、およびステップＳ１７の処理が終了した後には、ステップＳ１８に処理が進む。

ステップＳ１８においては、Ｎｎ−Ｎｐの値がしきい値Ａ２以上となったか否かが判断される。そして、Ｎｎ−Ｎｐ＞Ａ２が成立する場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１９において放電制御が実行される。この放電制御においては、力行時において、ジェネレータＭＧ１での発電による電流が通常時よりも少なく制御され、バッテリＢからの放電電流が大きくなるようにされる。つまり、放電電流の目標値がしきい値ＩＢｐよりも大きくなるように、エンジン４の制御とジェネレータＭＧ１の制御が実行される。たとえば、通常はエンジン４からの動力によりジェネレータＭＧ１において発電が行なわれる状況であっても、エンジン４を停止してバッテリＢのパワーのみでモータＭＧ２を回転させて走行を行なうＥＶ走行が実行されたりする。

ステップＳ１８において、Ｎｎ−Ｎｐ＞Ａ２が成立しなかった場合（ステップＳ１８でＮＯ）、およびステップＳ１９の処理が終了した後には、ステップＳ２０に処理が進み、制御は、図２のフローチャートに移される。

さらに、本実施の形態のハイブリッド車両における、電力の流れについて図を用いて説明する。

図７は、全開加速時における電力の流れを説明するための図である。
図７に示すように、アクセル全開時には、バッテリＢから出力される電力Ｐｏｕｔは、最大値（上限値）になり、さらに、ジェネレータＭＧ１によって発電された電力Ｐｇがこれに加えられて、モータＭＧ２を駆動させる電力Ｐｍとなる。このときは、バッテリ電流ＩＢ（＝Ｐｏｕｔ／ＶＢ）は、図５、図６で示した放電しきい値ＩＢｐを超えることになる。

図８は、減速時について通常の制御が行なわれる場合の電力の流れを説明するための図である。

図８では、アクセルペダルが緩められたことや、ブレーキペダルが踏込まれたことに応じて、モータＭＧ２で回生電力Ｐｉｎ１が発生し、バッテリＢに充電されている状態が示されている。通常制御では、ジェネレータＭＧ１による発電は実行されず、走行パターンに依存する車両の減速エネルギ分のみが回生されるので、充電電流は図７に示した全開加速時に使用した電流と同程度の大きさにはならない場合が多い。特に、重量の軽い車両の場合や、減速度合いが緩い走行パターンである場合には、充電電流の大きさが小さくなりやすい。

充放電電流のアンバランスが生じるので、そのようなバッテリの使い方は、寿命を長く保つためのバッテリの使い方としては不適切である。

図９は、減速時において、充放電電流のバランス制御が実行された場合の電力の流れを説明するための図である。

図９では、アクセルペダルが緩められたことや、ブレーキペダルが踏込まれたことに応じて、モータＭＧ２で回生電力Ｐｍが発生すると、図１の制御装置３０は、エンジンパワーＰｅを増加させ、ジェネレータＭＧ１で発電を行なわせる。発電された電力Ｐｇと回生電力Ｐｍとの合計の電力Ｐｉｎ２が図７のＰｏｕｔと等しくなるように制御装置３０は、発電量を調整する。

つまり、加速時に使用した電流をバッテリＢへ充電させるため、車両の減速エネルギだけでは不足する場合には、ジェネレータＭＧ１で発電を実行し、加速時に放電した電流と同程度の電流を充電するように制御が行なわれる。このようにすればバッテリの使い方が寿命を長く保つために適切となる。

最後に、図１等を再び参照して本実施の形態について総括的に説明する。車両１００は、バッテリＢと、バッテリＢから電力供給されるモータＭＧ２と、モータＭＧ２およびバッテリＢに電力供給を行なう発電装置であるエンジン４およびジェネレータＭＧ１と、モータＭＧ２の力行制御および回生制御、バッテリＢの充放電制御および発電装置の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、バッテリＢの充放電の履歴を内部のメモリ等に記憶し、充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するように発電装置の発電量を決定する。

ここで、充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するというのは、より具体的にはたとえば、図５に示したような充電電流値とその発生時間（累積時間）の分布と、放電電流値とその発生時間（累積時間）の分布とが均衡するということである。または、たとえば、図６に示したような充電電流値とその発生頻度の分布と、放電電流値とその発生頻度の分布とが均衡するということである。

好ましくは、制御装置３０は、モータＭＧ２の力行運転時に第１の所定値ＩＢｐを超える放電電流が流れた時間を記憶し、図９に示すように力行運転後のモータＭＧ２の回生運転時に、モータＭＧ２の回生電流（Ｐｍ／ＶＢ）に発電装置で発電した電流（Ｐｇ／ＶＢ）を加えて第１の所定値を超える放電電流と均衡する大きさの充電電流（Ｐｉｎ２／ＶＢ）をバッテリＢに与える。

好ましくは、制御装置３０は、モータＭＧ２の回生運転時に第２の所定値ＩＢｎを超える充電電流が流れた時間を記憶し、回生運転後のモータＭＧ２の力行運転時に、バッテリからの放電電流（Ｐｏｕｔ／ＶＢ）が第２の所定値を超える充電電流と均衡する大きさとなるように発電装置で発電する電流を減少させる。

好ましくは、バッテリＢは、リチウムイオンバッテリである。
図３を参照して、この発明の他の局面である制御方法について説明する。この制御方法は、バッテリＢと、バッテリＢから電力供給されるモータＭＧ２と、モータＭＧ２およびバッテリＢに電力供給を行なう発電装置であるエンジン４およびジェネレータＭＧ１と、モータＭＧ２の力行制御および回生制御、バッテリＢの充放電制御および発電装置の制御を行なう制御装置３０とを備える車両１００の制御方法であって、バッテリＢの充放電の履歴を記憶するステップ（Ｓ１１〜Ｓ１５）と、充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するように発電装置の発電量を決定するステップ（Ｓ１６〜Ｓ１９）とを備える。

好ましくは、記憶するステップは、モータＭＧ２の力行運転時に第１の所定値を超える放電電流が流れた時間を累積計測するステップ（Ｓ１２，Ｓ１３）を含む。発電量を決定するステップは、力行運転後のモータＭＧ２の回生運転時に、モータＭＧ２の回生電流に発電装置で発電した電流を加えて第１の所定値を超える放電電流と均衡する大きさの充電電流をバッテリＢに与えるステップ（Ｓ１６，Ｓ１７）を含む。

好ましくは、記憶するステップは、モータＭＧ２の回生運転時に第２の所定値を超える充電電流が流れた時間を累積計測するステップ（Ｓ１４，Ｓ１５）を含む。発電量を決定するステップは、回生運転後のモータＭＧ２の力行運転時に、バッテリからの放電電流が第２の所定値を超える充電電流と均衡する大きさとなるように発電装置で発電する電流を減少させるステップ（Ｓ１８，Ｓ１９）を含む。

従来、バッテリ等の蓄電装置の制御は、充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）に着目して制御され、他のパラメータについてはあまり考慮されていなかった。これに対し、本実施の形態においては、リチウムイオン電池等の特性に着目し、電流量も考慮してバッテリの充放電量をコントロールする。これにより、バッテリ寿命を従来よりもさらに延ばすことが可能となる。

なお、本実施の形態では、電流値を測定してその大きさと発生時間（累積時間または頻度）の分布について評価を行ない、充電と放電とがアンバランスとならないように制御を行なっているが、電流値に代えて電流値の要素を包含する電力の値（Ｗ）を管理値として制御を行なっても良い。

また、本実施の形態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、エンジンのトルクをモータトルクでアシストするパラレル型ハイブリッド自動車にも適用できる。

さらに、本実施の形態で例示した車両は、モータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車であるが、本発明は、モータで車輪を駆動するためにバッテリととも発電装置を併用する車両、たとえば燃料電池自動車等に対しても適用することができる。

また、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体（ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。

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。

車両１００の主たる構成を示す図である。 本実施の形態におけるエンジンパワーおよび充放電パワーの決定の制御を説明するためのフローチャートである。 図２のステップＳ４で実行された充放電バランス制御の詳細を説明するためのフローチャートである。 バッテリ電流ＩＢの計測の状態を説明するための波形図である。 サンプリングされたバッテリ電流の分布の例を示した図である。 バッテリ電流ＩＢの大きさの履歴が蓄積されていく状態を説明するための図である。 全開加速時における電力の流れを説明するための図である。 減速時について通常の制御が行なわれる場合の電力の流れを説明するための図である。 減速時において、充放電電流のバランス制御が実行された場合の電力の流れを説明するための図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２３ モータ駆動部、３０ 制御装置、４０ 電池ユニット、１００ 車両、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＢＰ，ＳＢＧ システムメインリレー、ＳＬ 接地ライン。

Claims (8)

1. バッテリと、
   前記バッテリから電力供給されるモータと、
   前記モータおよび前記バッテリに電力供給を行なう発電装置と、
   前記モータの力行制御および回生制御、前記バッテリの充放電制御および前記発電装置の制御を行なう制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記バッテリの充放電の履歴を記憶し、充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するように前記発電装置の発電量を決定する、車両。
2. 前記制御装置は、前記モータの力行運転時に第１の所定値を超える放電電流が流れた時間を記憶し、前記力行運転後の前記モータの回生運転時に、前記モータの回生電流に前記発電装置で発電した電流を加えて前記第１の所定値を超える放電電流と均衡する大きさの充電電流を前記バッテリに与える、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、前記モータの回生運転時に第２の所定値を超える充電電流が流れた時間を記憶し、前記回生運転後の前記モータの力行運転時に、前記バッテリからの放電電流が前記第２の所定値を超える充電電流と均衡する大きさとなるように前記発電装置で発電する電流を減少させる、請求項１または２に記載の車両。
4. 前記バッテリは、リチウムイオンバッテリである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両。
5. バッテリと、前記バッテリから電力供給されるモータと、前記モータおよび前記バッテリに電力供給を行なう発電装置と、前記モータの力行制御および回生制御、前記バッテリの充放電制御および前記発電装置の制御を行なう制御装置とを備える車両の制御方法であって、
   前記バッテリの充放電の履歴を記憶するステップと、
   充電電流の分布と放電電流の分布が均衡するように前記発電装置の発電量を決定するステップとを備える、車両の制御方法。
6. 前記記憶するステップは、
   前記モータの力行運転時に第１の所定値を超える放電電流が流れた時間を累積計測するステップを含み、
   前記発電量を決定するステップは、
   前記力行運転後の前記モータの回生運転時に、前記モータの回生電流に前記発電装置で発電した電流を加えて前記第１の所定値を超える放電電流と均衡する大きさの充電電流を前記バッテリに与えるステップを含む、請求項５に記載の車両の制御方法。
7. 前記記憶するステップは、
   前記モータの回生運転時に第２の所定値を超える充電電流が流れた時間を累積計測するステップを含み、
   前記発電量を決定するステップは、
   前記回生運転後の前記モータの力行運転時に、前記バッテリからの放電電流が前記第２の所定値を超える充電電流と均衡する大きさとなるように前記発電装置で発電する電流を減少させるステップを含む、請求項５または６に記載の車両の制御方法。
8. 前記バッテリは、リチウムイオンバッテリである、請求項５〜７のいずれか１項に記載の車両の制御方法。

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