JP2009106027A - 電池の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の充電状態を適切に制御する。
【解決手段】ＨＶ−ＥＣＵは、車両のシステムが起動中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、補機バッテリが交換され（Ｓ１０２）、かつ、ＳＯＣの学習が完了していないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、充放電量を制限するステップ（Ｓ１０６）と、ＳＯＣを学習するステップ（Ｓ１０８）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電池の充放電制御に関し、特に、電池の残存容量に関する情報が初期化された場合における電池の充放電制御に関する。

従来より、バッテリを交換した後にバッテリの充電状態を検出する技術が公知である。たとえば、特開２００１−２９７８００号公報（特許文献１）は、バッテリを交換した場合でも、このバッテリの充電状態を高精度に検出するバッテリ充電状態判定方法を開示する。このバッテリ充電状態判定方法は、予め定められた充電電圧と充電電流及び充電状態との関係に基づいてバッテリの充電状態を判定する方法である。判定方法は、バッテリの交換を検出する検出ステップと、検出ステップでバッテリの交換を検出した場合に、バッテリの満充電状態から放電して得られる充電状態における充電電圧と充電電流に基づき、関係を新たに作成する作成ステップとを有する。

上述した公報に開示されたバッテリ充電状態判定方法によると、バッテリを交換した場合でも、このバッテリの充電状態を高精度に検出することができる。
特開２００１−２９７８００号公報

しかしながら、供給源（たとえば、バッテリあるいはバッテリとは別の蓄電機構）からの電力の供給の受けて保持するメモリ（たとえば、ＤＲＡＭ等）に、バッテリの残存容量の推定値等の充電状態に関する学習情報の記憶内容が記憶されている場合において、供給源が交換された場合、メモリの記憶内容が初期化される。そのため、バッテリの残存容量が精度よく検出することができないため、バッテリの充電状態が過充電の状態になったり過放電の状態になったりするという問題がある。

上述した公報に開示された充電状態の判定方法においては、上述したような問題について何ら考慮されていないため、このような問題を解決することができない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池の充電状態を適切に制御する電池の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係る電池の制御装置は、電池の残存容量に関連する物理量を検出するための検出手段と、検出された物理量に基づいて電池の残存容量を学習するための学習手段と、供給源から電力の供給を受けて記憶領域に学習された残存容量を記憶するための記憶手段と、記憶手段の状態に基づいて供給源が交換されたか否かを判定するための判定手段と、供給源が交換されたことが判定されると残存容量の学習が完了するまで電池の充放電量を制限するための制限手段とを含む。第１０の発明に係る電池の制御方法は、第１の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第１の発明によると、記憶手段に電力を供給する供給源（たとえば、電池あるいは電池と異なる蓄電機構）の交換が行なわれる場合、供給源が取り外されたときに記憶手段への電力の供給が停止される。そのため、記憶手段に記憶された電池の残存容量に関する記憶内容は保持できずに消去される。その結果、供給源の交換後に再び記憶手段への電力の供給が開始された場合には、電池の残存容量は初期化された状態となる。また、電池の残存容量は学習手段により学習され、学習結果に基づく電池の残存容量は、記憶手段に記憶される。電池の残存容量についての記憶内容が初期化されてから再学習されるまでの期間は、電池の残存容量の推定値と実際の残存容量とのズレが比較的大きい。そのため、供給源が交換されたことが判定されると電池の残存容量の学習が完了するまで電池の充放電量を制限することにより、電池の残存容量が過度に下降あるいは上昇することを抑制して、電池の充電状態が過放電の状態になったり過充電の状態になったりすることを防止することができる。したがって、電池の充電状態を適切に制御する電池の制御装置および制御方法を提供することができる。

第２の発明に係る電池の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、判定手段は、記憶領域に学習された残存容量が記憶されていないと供給源が交換されたことを判定するための手段を含む。第１１の発明に係る電池の制御方法は、第２の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第２の発明によると、記憶領域に学習された残存容量が記憶されていない場合、供給源の交換により記憶内容が初期化された状態であるため、供給源が交換されたことを判定することができる。

第３の発明に係る電池の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、判定手段は、供給源から記憶手段への電力供給経路が遮断された後に接続されると供給源が交換されたことを判定するための手段を含む。第１２の発明に係る電池の制御方法は、第３の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第３の発明によると、供給源から記憶手段への電力供給経路が遮断された後に接続された場合、供給源が交換されたことを判定することができる。

第４の発明に係る電池の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、制限手段は、電池の充電の制限の度合および電池の放電の制限の度合のうちの少なくともいずれか一方を大きくすることにより、電池の充放電量を制限するための手段を含む。第１３の発明に係る電池の制御方法は、第４の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第４の発明によると、電池の充電の制限の度合および電池の放電の制限の度合のうちの少なくとも一方を大きくすることにより、電池の充電状態が過充電の状態になったり過放電の状態になったりすることを防止することができる。

第５の発明に係る電池の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、検出手段は、電池の電流値を検出するための手段と、電池の端子間電圧を検出するための手段とを含む。学習手段は、検出された電流値の積分演算により残存容量を推定するための手段と、検出された端子間電圧に基づいて電池の開放電圧を推定するための手段と、推定された開放電圧に基づいて推定された残存容量を補正するための補正手段とを含む。第１４の発明に係る電池の制御方法は、第５の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第５の発明によると、電池の電流値に基づいて残存容量を推定し、電池の開放電圧に基づいて残存容量を補正することにより電池の残存容量を精度よく学習することができる。

第６の発明に係る電池の制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、補正手段は、推定された開放電圧の変化量に基づいて推定された残存容量を補正するための手段を含む。第１５の発明に係る電池の制御方法は、第６の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第６の発明によると、開放電圧の変化量と電池の残存容量との相関関係に基づいて補正することにより、電池の残存容量を精度よく学習することができる。

第７の発明に係る電池の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、供給源は、電池と異なる蓄電機構である。第１６の発明に係る電池の制御方法は、第７の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第７の発明によると、蓄電機構が交換された際の、電池の残存容量の推定値と実際の残存容量とのズレが比較的大きい期間において、電池の充電状態が過放電の状態になったり過充電の状態になったりすることを防止することができる。

第８の発明に係る電池の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、供給源は、電池である。第１７の発明に係る電池の制御方法は、第８の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第８の発明によると、電池が交換された際の、電池の残存容量の推定値と実際の残存容量とのズレが比較的大きい期間において、電池の充電状態が過放電の状態になったり過充電の状態になったりすることを防止することができる。

第９の発明に係る電池の制御装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、電池は、回転電機を駆動源とする車両に搭載され、回転電機に電力を供給する。第１８の発明に係る電池の制御方法は、第９の発明に係る電池の制御装置と同様の構成を有する。

第９の発明によると、車両に駆動源として搭載される回転電機に電力を供給する電池に対して本発明を適用することにより、電池の充電状態が過放電の状態になったりあるいは過充電の状態になったりすることを防止することができる。

第１９の発明に係るプログラムは、第１０〜１８のいずれかの発明に係る電池の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムであって、第２０の発明に係る記録媒体は、第１０〜１８のいずれかの発明に係る電池の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した媒体である。

第１９または第２０の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第１０〜１８のいずれかの発明に係る電池の制御方法を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。

ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂ（あるいはモータジェネレータ１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。

また、本実施の形態においては、電池が搭載される車両であればよく、特にハイブリッド車両に限定されるものではない。たとえば、電池が搭載されたエンジン車両であってもよいし、電池から電力の供給を受ける回転電機を駆動源とする電気自動車や燃料電池車両であってもよい。

エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナー１２２Ａ、エアクリーナー１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検知するエアフローメータ１２２Ｂ、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのバルブである電子スロットルバルブ１２２Ｃが設けられている。電子スロットルバルブ１２２Ｃにはスロットルポジションセンサが設けられている。エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８０には、エアフローメータ１２２Ｂにより検知された吸入空気量や、スロットルポジションセンサにより検知された電子スロットルバルブ１２２Ｃの開度等が入力される。

エンジン１２０には、複数の気筒および各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置１３０が設けられる。燃料噴射装置１３０は、エンジンＥＣＵ２８０からの燃料噴射制御信号に基づいて各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射する。

また、エンジン１２０の排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂと、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気における空燃比（Ａ／Ｆ）を検知する空燃比センサ１２４Ａと、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検知する触媒温度センサ１２４Ｃと、消音器１２４Ｄとが設けられている。エンジンＥＣＵ２８０には、空燃比センサ１２４Ａにより検知された三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気の空燃比や、触媒温度センサ１２４Ｃにより検知された三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度等が入力される。

なお、空燃比センサ１２４Ａは、エンジン１２０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。本実施の形態において、空燃比センサ１２４Ａは、検出素子を有し、エンジン１２０の排出ガスの検出素子への接触によりエンジン１２０の空燃比に対応した信号を出力する。なお、空燃比センサ１２４Ａとしては、エンジン１２０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ２センサを用いてもよい。

また、エンジンＥＣＵ２８０には、エンジン１２０の冷却水の温度を検知する水温検知センサ３６０からエンジン冷却水温を示す信号が入力される。エンジン１２０の出力軸には、クランクポジションセンサ３８０が設けられており、エンジンＥＣＵ２８０には、クランクポジションセンサ３８０から出力軸の回転数を示す信号が入力される。

ハイブリッド車両には、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（たとえば、遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ−ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ−ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ−ＥＣＵ３２０等を含む。走行用バッテリ２２０は、蓄電機構であれば、特にバッテリに限定されるものではなく、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池であってもよいし、キャパシタ等であってもよい。

本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。

コンバータ２４２は、昇圧コンバータとＤＣ−ＤＣコンバータとを含む。昇圧コンバータは、走行用バッテリ２２０の電力を昇圧してインバータ２４０に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、補機バッテリ２４２を充電する。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ−ＥＣＵ３００とＨＶ−ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

運転席にはアクセルペダル（図示せず）が設けられており、アクセルポジションセンサ（図示せず）は、アクセルペダルの踏込み量を検知する。アクセルポジションセンサは、アクセルペダルの踏込み量を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に出力する。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、モータ１４０Ａ、ジェネレータ１４０ＢおよびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０の出力あるいは発電量を制御する。

さらに、車速センサ３３０は、車両の速度に関連した物理量を検出するセンサである。「車両の速度に関連した物理量」とは、たとえば、車輪軸の回転数であってもよいし、トランスミッションの出力軸の回転数であってもよい。車速センサ３３０は、検出した物理量をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。

一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行なう場合もある。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

さらに、図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を停止させる。そして、その後も車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態を検知して、エンジン１２０を再始動させる。このように、このエンジン１２０は間欠運転され、従来の車両（エンジンしか搭載していない車両）においては、イグニッションスイッチがＳＴＡＲＴ位置にまで回されてエンジンが始動すると、イグニッションスイッチがＯＮ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置にされるまでエンジンが停止しない点で異なる。

システム起動スイッチ３４０は、運転者の操作部材（たとえば、パワースイッチ）への操作によりオンされたりオフされたりする。システム起動スイッチ３４０は、運転者が操作部材に対してオン操作を行なうと、システム起動信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。また、システム起動スイッチ３４０は、運転者が操作部材に対してオフ操作を行なうと、システム停止信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。あるいは、システム起動スイッチ３４０は、オフ操作によりシステム起動信号のＨＶ−ＥＣＵ３２０への送信を停止するようにしてもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、システム起動信号を受信するとＨＶ−ＥＣＵ３２０に接続された各電気機器に対して起動信号を送信する。起動信号の受信に応じて各電気機器が起動することにより車両は走行可能状態になる。

走行用バッテリ２２０には、正極と負極との端子間電圧を検出する電圧センサ３７０が設けられる。電圧センサ３７０は、検出した端子間電圧に対応する信号をバッテリＥＣＵ２６０に送信する。端子間電圧に対応する信号は、バッテリＥＣＵ２６０を経由してＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信される。

さらに、走行用バッテリ２２０には、入出力充放電電流値（以下、単に電流値と記載する）を検出する電流センサ３７２が設けられる。電流センサ３７２は、検出した電流値に対応する信号をバッテリＥＣＵ２６０に送信する。電流値に対応する信号は、バッテリＥＣＵ２６０を経由してＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信される。

補機バッテリ２４４は、エンジンＥＣＵ２８０、ＨＶ−ＥＣＵ３２０、ＭＧ−ＥＣＵ３００およびバッテリＥＣＵ２６０に対して電力を供給する。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０には、メモリ３２２が内蔵される。メモリ３２２には、補機バッテリ２４４からの電力が常時供給されることにより記憶内容を保持する。たとえば、メモリ３２２は、揮発性の記憶媒体（たとえば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等）からなる。メモリ３２２の記憶領域には、走行用バッテリ２２０の残存容量であるＳＯＣ（State Of Charge）の推定値等の、車両の走行中における学習情報が記憶される。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０の電流値の積分演算と走行用バッテリ２２０の開放電圧（以下、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）ともいう。）に基づく補正とにより走行用バッテリ２２０のＳＯＣを推定する。

走行用バッテリ２２０の開放電圧とは、電流が流れていないときの走行用バッテリ２２０の端子間電圧である。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、電圧センサ３７０により検出された端子間電圧と、走行用バッテリ２２０の内部抵抗による電圧変化分と、分極による電圧変化分とに基づいて開放電圧の推定値を算出する。なお、上述した開放電圧の算出方法は一例であって、周知の方法を用いて開放電圧を算出すればよく特に上述の方法に特に限定されるものではない。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０の電流値の積分演算により得られるＳＯＣの推定値を、開放電圧とＳＯＣとの特性を用いて補正する。

たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３２０において走行用バッテリ２２０の電流値の積分演算が行なわれる場合、ＳＯＣの推定値は、積分演算の初期値と実際のＳＯＣとのズレ分だけオフセットした状態で算出される。そのため、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、算出された開放電圧の推定値と予め定められたマップとに基づいてＳＯＣの推定値を補正する。算出された開放電圧の推定値と予め定められたマップとに基づいてＳＯＣの推定値を補正することにより走行用バッテリ２２０のＳＯＣが学習される。予め定められたマップは、開放電圧とＳＯＣとの相関関係を示すマップであって、実験等により適合される。なお、本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０の電流値の積分演算と開放電圧とＳＯＣとの特性を用いた補正によりＳＯＣを推定するとして説明するが、ＳＯＣの推定方法は、公知の技術を用いればよく特に上述の方法に限定されるものではない。また、ＳＯＣの推定方法は、走行用バッテリ２２０の種類または形式に対応して選択されればよい。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、学習されたＳＯＣの推定値をメモリ３２２に記憶する。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、車両の状態に応じて上述したようにＳＯＣを学習して、学習する毎に学習結果（すなわち、ＳＯＣの推定値）に基づいてメモリ３２２の予め定められた記憶領域に記憶された記憶内容を更新する。

このような構成を有する車両において、メモリ３２２は、補機バッテリ２４４からＨＶ−ＥＣＵ３２０に供給される電力によりＳＯＣの推定値の記憶内容が保持されるため、補機バッテリ２４４が交換されるなどしてＨＶ−ＥＣＵ３２０に電力の供給が停止されるとメモリ３２２に記憶されたＳＯＣの推定値は保持できずに消去される。そのため、補機バッテリ２４４の交換後において、ＳＯＣの推定値は初期化された状態となる。

そこで、本発明は、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が、補機バッテリ２４４が交換されたことを判定するとＳＯＣの学習が完了するまで走行用バッテリ２２０の充放電量を制限する点に特徴を有する。

具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、メモリ３２２の記憶領域に学習されたＳＯＣの推定値が記憶されていないと補機バッテリ２４４が交換されたことを判定する。また、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、補機バッテリ２４４が交換されたことを判定すると走行用バッテリ２２０の充電の制限の度合および放電の制限の度合のうちの少なくともいずれか一方を大きくすることにより、走行用バッテリ２２０の充放電量を制限する。

なお、本実施の形態において、供給源は補機バッテリ２４４であるとして説明するが、走行用バッテリ２２０であってもよいし、補機バッテリ２４４および走行用バッテリ２２０以外の蓄電機構であってもよい。

また、本実施の形態においては、ＳＯＣの学習および充放電量の制限は、ＨＶ−ＥＣＵ３２０においてプログラムが実行されることにより実施されるとして説明するが、たとえば、バッテリＥＣＵ２６０により実施されてもよいし、ＨＶ−ＥＣＵ３２０とバッテリＥＣＵ２６０との連係により実施されてもよいし、ＨＶ−ＥＣＵ３２０の機能とバッテリＥＣＵ２６０の機能とが統合されたＥＣＵにより実施されてもよい。

図２に、本実施の形態に係る電池の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の機能ブロック図を示す。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、入力インターフェース（以下、入力Ｉ／Ｆと記載する）３５０と、演算処理部４００と、記憶部５００と、出力インターフェース（以下、出力Ｉ／Ｆと記載する）６００とを含む。

記憶部５００は、揮発性の記憶媒体からなる記憶領域と不揮発性の記憶媒体（たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory））からなる記憶領域とを含む。記憶部５００の不揮発性の記憶媒体からなる記憶領域には、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が予め記憶され、必要に応じて演算処理部４００からデータが読み出されたり、格納されたりする。なお、記憶部５００の揮発性の記憶媒体がメモリ３２２に対応する。

入力Ｉ／Ｆ３５０は、システム起動スイッチ３４０からのシステム起動信号と、電圧センサ３７０からの電圧信号と、電流センサ３７２からの電流信号を受信して、演算処理部４００に送信する。

演算処理部４００は、システム起動判定部４０２と、交換判定部４０４と、学習完了判定部４０６と、学習処理部４０８と、充放電制限部４１０とを含む。

システム起動判定部４０２は、車両のシステムが起動中であるか否かを判定する。システム起動判定部４０２は、たとえば、システム起動スイッチ３４０からのシステム起動信号を入力Ｉ／Ｆ３５０を経由して受信すると車両のシステムが起動中であることを判定する。なお、システム起動判定部４０２は、システム起動信号を受信している間、車両のシステムが起動中であることを判定するようにしてもよいし、システム起動信号を受信した後は、システム停止信号を受信するまで車両のシステムが起動中であることを判定するようにしてもよい。また、システム起動判定部４０２は、たとえば、車両のシステムが起動中であることを判定すると、起動判定フラグをオンするようにしてもよい。

交換判定部４０４は、車両のシステムが起動中であると、メモリ３２２の状態に基づいて補機バッテリ２４４が交換されたか否かを判定する。具体的には、交換判定部４０４は、メモリ３２２の予め定められた記憶領域に学習されたＳＯＣの推定値が記憶されていないと補機バッテリ２４４が交換されたことを判定する。

また、交換判定部４０４は、メモリ３２２の予め定められた記憶領域に学習されたＳＯＣの推定値が記憶されていると補機バッテリ２４４が交換されていなことを判定する。

なお、交換判定部４０４は、予め定められた記憶領域に初期値が記憶されていると補機バッテリ２４４が交換されたことを判定するようにしてもよい。あるいは、交換判定部４０４は、図示しない補機バッテリ２４４の取り外しを検出するセンサの検出履歴に基づいて補機バッテリ２４４が交換されたことを判定するようにしてもよい。

なお、交換判定部４０４は、起動判定フラグがオンであると、補機バッテリ２４４が交換されたか否かを判定し、補機バッテリ２４４が交換されたことを判定すると、交換判定フラグをオンするようにしてもよい。あるいは、交換判定部４０４は、ＳＯＣの推定値の学習が完了すると（後述する学習完了判定フラグがオンになると）交換判定フラグをオフするようにしてもよい。なお、交換判定部４０４は、補機バッテリ２４４からメモリ３２２への電力供給経路が遮断された後に接続されると補機バッテリ２４４が交換されたことを判定するようにしてもよい。

学習完了判定部４０６は、補機バッテリ２４４が交換されたことを判定すると、走行用バッテリ２２０のＳＯＣの学習が完了しているか否かを判定する。学習完了判定部４０６は、記憶部５００（すなわち、メモリ３２２）の予め定められた記憶領域にＳＯＣの推定値が記憶されているとＳＯＣの学習が完了していることを判定する。

なお、学習完了判定部４０６は、たとえば、ＳＯＣの学習が完了していると学習完了判定フラグをオンし、ＳＯＣの学習が完了していないと学習完了判定フラグをオフするようにしてもよい。

学習処理部４０８は、車両のシステムが起動中であると走行用バッテリ２２０のＳＯＣの学習を実施する。学習処理部４０８は、電流値の積分演算により得られた走行用バッテリ２２０のＳＯＣの推定値を開放電圧の変化量に基づいて補正する。図３に示すように、本実施の形態において、走行用バッテリ２２０におけるＯＣＶとＳＯＣとの相関関係は、ＳＯＣがＡ（１）〜Ａ（２）の間の領域である場合においてＯＣＶが略一定となる傾向を示し、ＳＯＣがＡ（１）よりも低い領域およびＳＯＣがＡ（２）よりも高い領域においては、ＳＯＣの増加に応じてＯＣＶが増加する傾向を示す関係となる。なお、図３に示す開放電圧とＳＯＣとの相関関係は一例であって、走行用バッテリ２２０の種類や形式によって異なる。

学習処理部４０８は、たとえば、図３に示すように、ＯＣＶの変化量がΔＢからゼロ（あるいは、ゼロからΔＢ）となるＡ（１）を特定する。さらに、学習処理部４０８は、ＯＣＶの変化量がゼロからΔＣ（あるいは、ΔＣからゼロ）となるＡ（２）を特定する。学習処理部４０８は、Ａ（１）およびＡ（２）を特定することにより、初期値のズレ分を補正して、現在のＳＯＣの推定値を算出する。

なお、ＳＯＣの学習方法については、ＯＣＶとＳＯＣとの相関関係の特徴に対応して行なわれればよく、特に上述の方法に限定されるものではない。

学習処理部４０８は、ＳＯＣの学習によって算出されたＳＯＣの推定値を記憶部５００（すなわち、メモリ３２２）の予め定められた記憶領域に記憶する。

充放電制限部４１０は、補機バッテリ２４４が交換された場合であって、学習完了判定部４０６にてＳＯＣの学習が完了していないことが判定されると走行用バッテリ２２０における充放電量を制限する。具体的には、充放電制限部４１０は、充電の制限の度合および放電の制限の度合のうちの少なくともいずれか一方が大きくなるように充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔを設定する。

充放電制限部４１０は、設定された充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔに基づいて充放電制御信号を生成して、出力Ｉ／Ｆ６００を経由してバッテリＥＣＵ２６０に送信する。バッテリＥＣＵ２６０は、受信された充放電制御信号に基づいて走行用バッテリ２２０を制御する。

本実施の形態において、充放電制限部４１０は、充電の制限の度合および放電の制限の度合のうちの少なくともいずれか一方を予め定められた度合だけ大きくなるように充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔを設定するとして説明するが、特にこのような制限の態様に限定されるものではない。

たとえば、充放電制限部４１０は、充電の制限の度合および放電の制限の度合のうちの少なくともいずれか一方を、走行用バッテリ２２０の状態に対応した度合だけ大きくなるように充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔを設定するようにしてもよい。

「走行用バッテリ２２０の状態」とは、たとえば、開放電圧および／または学習が完了するまでに推定される（すなわち、電流値の積分演算により推定される補正前の）ＳＯＣの推定値である。

たとえば、充放電制限部４１０は、開放電圧および／または補正前のＳＯＣの値が比較的大きいと（過充電側であると）、充電電力制限値Ｗｉｎの制限幅を大きくし（充電量を小さくし）、および／または、放電電力制限値Ｗｏｕｔの制限幅を小さくする（放電量を大きくする）ようにしてもよい。あるいは、充放電制限部４１０は、開放電圧および／または補正前のＳＯＣの値が比較的小さいと（過放電側であると）、放電電力制限値Ｗｏｕｔの制限幅を大きくし、および／または、充電電力制限値Ｗｉｎの制限幅を小さくするようにしてもよい。このようにしても、電池の充電状態が過充電の状態になったり過放電の状態になったりすることを防止することができる。

なお、充放電制限部４１０は、たとえば、交換判定フラグがオンであって、学習完了判定フラグがオフであると走行用バッテリ２２０における充放電量を制限するとともに制限フラグをオンするようにしてもよい。

なお、充放電制限部４１０は、ＳＯＣの学習が完了していないと、走行用バッテリ２２０における充電量および放電量の増加を抑制して、充電量と放電量とのうちの少なくともいずれか一方が減少するように制限すればよい。充放電量の制限方法については公知の技術を用いればよく、特に上述の方法に限定されるものではない。たとえば、モータ１４０および／またはジェネレータ１４０Ｂのトルクを制限することにより走行用バッテリ２２０の充放電量を間接的に制限するようにしてもよい。

さらに、充放電制限部４１０は、補機バッテリ２４４が交換された場合であって、学習完了判定部４０６にてＳＯＣの学習が完了していることが判定された場合において、走行用バッテリ２２０の充放電量が制限中であると充放電量の制限を解除する。なお、充放電制限部４１０は、たとえば、学習完了判定フラグがオンであって、制限フラグがオンであると走行用バッテリ２２０の充放電量の制限を解除するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、システム起動判定部４０２と、交換判定部４０４と、学習完了判定部４０６と、学習処理部４０８と、充放電制限部４１０とは、いずれも演算処理部４００であるＣＰＵが記憶部５００における不揮発性の記憶媒体からなる記憶領域に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

以下、図４を参照して、本実施の形態に係る電池の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、車両のシステムが起動中であるか否かを判定する。車両のシステムが起動中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０２にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、補機バッテリが交換されたか否かを判定する。補機バッテリが交換されると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１０４にて、走行用バッテリ２２０のＳＯＣの学習が完了しているか否かを判定する。走行用バッテリ２２０のＳＯＣの学習が完了していると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔを制限する。Ｓ１０８にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０のＳＯＣの学習処理を実施する。

Ｓ１１０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０の充放電量が制限中であるか否かを判定する。走行用バッテリ２２０の充放電量が制限中であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。Ｓ１１２にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０の充放電量の制限を解除する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る電池の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の動作について説明する。

たとえば、車両のシステムの停止中において（Ｓ１００にてＮＯ）、車両に搭載された補機バッテリ２４４が取り外されて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０と補機バッテリ２４４とが電気的に遮断されると、補機バッテリ２４４からＨＶ−ＥＣＵ３２０への電力の供給が停止する。そのため、メモリ３２２の予め定められた記憶領域に記憶されたＳＯＣの学習結果であるＳＯＣの推定値が消去される。そして、新たな補機バッテリ２４４が搭載されてＨＶ−ＥＣＵ３２０に電気的に接続されると、補機バッテリ２４４からＨＶ−ＥＣＵ３２０への電力の供給が再開する。このとき、メモリ３２２においては補機バッテリ２４４の交換前までに記憶されたＳＯＣの推定値が消去された状態となる。

このような車両の状態において、運転者がシステム起動スイッチ３４０のオン操作を行なうと車両のシステムが起動する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。メモリ３２２の予め定められた記憶領域に、学習されたＳＯＣの推定値が記憶されていなかったり、初期値が記憶されていると補機バッテリ２４４が交換されたことを判定する（Ｓ１０２にてＹＥＳ）。ＳＯＣの学習は完了していないため（Ｓ１０４にてＮＯ）、充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔのうちの少なくともいずれか一方が制限されるとともに（Ｓ１０６）、ＳＯＣの学習処理が実施される（Ｓ１０８）。

ＳＯＣの学習処理において、電流値の積分演算と開放電圧の変化量に基づく補正とによりＳＯＣの推定値が算出されると、メモリ３２２の予め定められた記憶領域に学習されたＳＯＣの推定値が記憶される。車両のシステムの起動中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、補機バッテリが交換されたことが判定されなかったり（Ｓ１０２にてＮＯ）、ＳＯＣの学習が完了したことが判定されると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、充放電量が制限中であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。充放電量が制限中であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、走行用バッテリ２２０の充放電量の制限が解除される（Ｓ１１２）。

以上のようにして、本実施の形態に係る電池の制御装置によると、補機バッテリが交換されたことが判定されると走行用バッテリのＳＯＣの学習が完了するまで走行用バッテリの充放電量を制限することにより、走行用バッテリのＳＯＣが過度に下降あるいは上昇することを抑制して、走行用バッテリのＳＯＣの推定値についての記憶内容が初期化されてから再学習されるまでの期間において走行用バッテリの充電状態が過放電の状態になったり過充電の状態になったりすることを防止することができる。したがって、電池の充電状態を適切に制御する電池の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体を提供することができる。

また、走行用バッテリの充電の制限の度合および放電の制限の度合のうちの少なくとも一方を大きくすることにより、走行用バッテリの充電状態が過充電の状態になったり過放電の状態になったりすることを防止することができる。

さらに、走行用バッテリの電流値に基づいてＳＯＣを推定し、走行用バッテリの開放電圧に基づいてＳＯＣを補正することにより走行用バッテリのＳＯＣを精度よく学習することができる。そして、開放電圧の変化量と走行用バッテリのＳＯＣとの相関関係に基づいて補正することにより、走行用バッテリのＳＯＣを精度よく学習することができる。

なお、本実施の形態において、本発明が車両に搭載された電池に適用されるとして説明したが、特に車両に搭載された電池に限定して適用されるものではない。

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。

本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図である。 本実施の形態に係る電池の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵの機能ブロック図である。 ＯＣＶとＳＯＣとの関係を示す図である。 本実施の形態に係る電池の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１２０ エンジン、１２２ 吸気通路、１２２Ａ エアクリーナー、１２２Ｂ エアフローメータ、１２２Ｃ 電子スロットルバルブ、１２４ 排気通路、１２４Ａ 空燃比センサ、１２４Ｂ 三元触媒コンバータ、１２４Ｃ 触媒温度センサ、１２４Ｄ 消音器、１３０ 燃料噴射装置、１４０ モータジェネレータ、１４０Ａ モータ、１４０Ｂ ジェネレータ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２４０ インバータ、２４２ コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ−ＥＣＵ、３２０ ＨＶ−ＥＣＵ、３３０ 車速センサ、３４０ システム起動スイッチ、３５０ 入力Ｉ／Ｆ、３６０ 水温検知センサ、３７０ 電圧センサ、３７２ 電流センサ、３８０ クランクポジションセンサ、４００ 演算処理部、４０２ システム起動判定部、４０４ 交換判定部、４０６ 学習完了判定部、４０８ 学習処理部、４１０ 充放電制限部、５００ 記憶部、６００ 出力Ｉ／Ｆ。

Claims (20)

1. 電池の残存容量に関連する物理量を検出するための検出手段と、
   前記検出された物理量に基づいて前記電池の残存容量を学習するための学習手段と、
   供給源から電力の供給を受けて記憶領域に前記学習された残存容量を記憶するための記憶手段と、
   前記記憶手段の状態に基づいて前記供給源が交換されたか否かを判定するための判定手段と、
   前記供給源が交換されたことが判定されると前記残存容量の学習が完了するまで前記電池の充放電量を制限するための制限手段とを含む、電池の制御装置。
2. 前記判定手段は、前記記憶領域に前記学習された残存容量が記憶されていないと前記供給源が交換されたことを判定するための手段を含む、請求項１に記載の電池の制御装置。
3. 前記判定手段は、前記供給源から前記記憶手段への電力供給経路が遮断された後に接続されると前記供給源が交換されたことを判定するための手段を含む、請求項１に記載の電池の制御装置。
4. 前記制限手段は、前記電池の充電の制限の度合および前記電池の放電の制限の度合のうちの少なくともいずれか一方を大きくすることにより、前記電池の充放電量を制限するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の電池の制御装置。
5. 前記検出手段は、
   前記電池の電流値を検出するための手段と、
   前記電池の端子間電圧を検出するための手段とを含み、
   前記学習手段は、
   前記検出された電流値の積分演算により前記残存容量を推定するための手段と、
   前記検出された端子間電圧に基づいて前記電池の開放電圧を推定するための手段と、
   前記推定された開放電圧に基づいて前記推定された残存容量を補正するための補正手段とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の電池の制御装置。
6. 前記補正手段は、前記推定された開放電圧の変化量に基づいて前記推定された残存容量を補正するための手段を含む、請求項５に記載の電池の制御装置。
7. 前記供給源は、前記電池と異なる蓄電機構である、請求項１〜６のいずれかに記載の電池の制御装置。
8. 前記供給源は、前記電池である、請求項１〜６のいずれかに記載の電池の制御装置。
9. 前記電池は、回転電機を駆動源とする車両に搭載され、前記回転電機に電力を供給する、請求項１〜８のいずれかに記載の電池の制御装置。
10. 電池の残存容量に関連する物理量を検出する検出ステップと、
    前記検出された物理量に基づいて前記電池の残存容量を学習する学習ステップと、
    供給源から電力の供給を受けて記憶内容を保持する記憶装置の記憶領域に前記学習された残存容量を記憶する記憶ステップと、
    前記記憶装置の状態に基づいて前記供給源が交換されたか否かを判定する判定ステップと、
    前記供給源が交換されたことが判定されると前記残存容量の学習が完了するまで前記電池の充放電量を制限する制限ステップとを含む、電池の制御方法。
11. 前記判定ステップは、前記記憶領域に前記学習された残存容量が記憶されていないと前記供給源が交換されたことを判定するステップを含む、請求項１０に記載の電池の制御方法。
12. 前記判定ステップは、前記供給源から前記記憶装置への電力供給経路が遮断された後に接続されると前記供給源が交換されたことを判定するステップを含む、請求項１０に記載の電池の制御方法。
13. 前記制限ステップは、前記電池の充電の制限の度合および前記電池の放電の制限の度合のうちの少なくともいずれか一方を大きくすることにより、前記電池の充放電量を制限するステップを含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の電池の制御方法。
14. 前記検出ステップは、
    前記電池の電流値を検出するステップと、
    前記電池の端子間電圧を検出するステップとを含み、
    前記学習ステップは、
    前記検出された電流値の積分演算により前記残存容量を推定するステップと、
    前記検出された端子間電圧に基づいて前記電池の開放電圧を推定するステップと、
    前記推定された開放電圧に基づいて前記推定された残存容量を補正する補正ステップとを含む、請求項１０〜１３のいずれかに記載の電池の制御方法。
15. 前記補正ステップは、前記推定された開放電圧の変化量に基づいて前記推定された残存容量を補正するステップを含む、請求項１４に記載の電池の制御方法。
16. 前記供給源は、前記電池と異なる蓄電機構である、請求項１０〜１５のいずれかに記載の電池の制御方法。
17. 前記供給源は、前記電池である、請求項１０〜１５のいずれかに記載の電池の制御方法。
18. 前記電池は、回転電機を駆動源とする車両に搭載され、前記回転電機に電力を供給する、請求項１０〜１７のいずれかに記載の電池の制御方法。
19. 請求項１０〜１８のいずれかに記載の電池の制御方法をコンピュータで実現されるプログラム。
20. 請求項１０〜１８のいずれかに記載の電池の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した記録媒体。

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