JP2010268642A - 電動車両およびリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出を抑制する。
【解決手段】バッテリ５０に入出力される入出力電流Ｉｂを用いて負極電位差ΔＶｎを計算し（Ｓ２２０）、計算した負極電位差ΔＶｎを用いて負極電位差ΔＶｎが大きいほど低くなる傾向に許容上限電圧Ｖｂｍａｘを計算し（Ｓ２３０）、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘ以下になるようバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを設定する（Ｓ２４０〜Ｓ２７０）。そして、設定したバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータを制御する。これにより、リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出を抑制することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、電動車両およびリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法に関する。

従来、この種の電動車両としては、駆動輪に連結されたモータと、モータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、回生制動時にはモータによって発電された電力をバッテリに充電するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、バッテリの電圧がバッテリ電圧リミットを超えると、モータの回生制動力リミットを低下させて回生制動力を制限することにより、バッテリ電圧の過度の上昇を抑制している。

特開平６−１５３３１４号公報

こうした電動車両では、バッテリとしてリチウムイオン二次電池が用いられる場合、バッテリの充電時などには、バッテリの負極の平均電位と負極のうち局所的に電位が最低になる箇所の電位（局所電位）との差が大きくなり、局所電位の低下の程度によっては負極の表面にリチウムが析出する場合ある。こうしたリチウムの析出は、バッテリの性能の低下などを招くため、できるだけ抑制することが好ましい。

本発明の電動車両およびリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法は、リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出を抑制することを主目的とする。

本発明の電動車両およびリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用の動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なリチウムイオン二次電池と、を備える電動車両であって、
前記リチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記リチウムイオン二次電池に入出力される電流である入出力電流に基づく前記リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出が想定される電圧範囲の下限である析出下限電圧、より低い範囲で前記電池電圧の上限である許容上限電圧を設定する許容上限電圧設定手段と、
前記検出された電池電圧が前記設定された許容上限電圧以下になるよう前記リチウムイオン二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、
前記設定された入力制限の範囲で前記電動機が駆動されるよう該電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電動車両では、リチウムイオン二次電池に入出力される電流である入出力電流に基づくリチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出が想定される電圧範囲の下限である析出下限電圧、より低い範囲でリチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧の上限である許容上限電圧を設定し、電池電圧が許容上限電圧以下になるようリチウムイオン二次電池の入力制限を設定し、設定した入力制限の範囲で電動機が駆動されるよう電動機を制御する。したがって、入出力電流に基づいて析出下限電圧より低い許容上限電圧を設定すると共に電池電圧が許容上限電圧以下になるよう設定される入力制限の範囲で電動機を駆動するから、リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出を抑制することができる。

こうした本発明の電動車両において、前記許容上限電圧設定手段は、前記入出力電流と、前記リチウムイオン二次電池の負極の平均電位と該負極のうち電位が最低になる箇所の電位である局所電位との差としての負極電位差と、の関係に前記入出力電流を適用して得られる前記負極電位差が大きいほど低くなる傾向に前記許容上限電圧を設定する手段である、ものとすることもできる。バッテリの充電時には負極電位差が大きくなるが、負極電位差が大きいほど低くなる傾向に上限電圧を設定することにより、局所電位がリチウムの析出が想定される電位範囲の上限である析出上限電位以下になるのを抑制することができ、リチウムの析出を抑制することができる。

この入出力電流と負極電位差との関係を用いて得られる負極電位差に基づいて許容上限電圧を設定する態様の本発明の電動車両において、前記許容上限電圧設定手段は、前記負極電位差をΔＶｎ、直前に演算された前記負極電位差を（前回ΔＶｎ）、前記入出力電流をＩｂ、前記リチウムイオン二次電池の温度が高いほど小さくなる傾向に設定される補正係数をα１、前記リチウムイオン二次電池の温度が高いほど大きくなる傾向に設定される補正係数をα２としたときに、前記負極電位差を次式（Ａ）により演算する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、負極電位差をより適正に演算することができる。
ΔVn=前回ΔVn+α1・Ib-α2・前回ΔVn (A)

また、入出力電流と負極電位差との関係を用いて得られる負極電位差に基づいて許容上限電圧を設定する態様の本発明の電動車両において、前記許容上限電圧設定手段は、前記許容上限電圧をＶｍａｘ、前記負極電位差をΔＶｎ、前記リチウムイオン二次電池の温度が低いほど大きくなる傾向に設定される補正係数をα３、前記リチウムイオン二次電池の温度が低いほど大きくなる傾向に設定される補正項をβとしたときに、前記許容上限電圧を次式（Ｂ）により演算する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、許容上限電圧をより適正に演算することができる。
Vmax=-α3・ΔVn+β (B)

本発明の電動車両において、前記析出下限電圧は、前記リチウムイオン二次電池の負極のうち電位が最低になる箇所の電位である局所電位が前記リチウムの析出が想定される電位範囲の上限である析出上限電位になるときの前記電池電圧に相当する電圧である、ものとすることもできる。

また、本発明の電動車両において、前記制御手段は、前記検出された電池電圧が前記設定された許容上限電圧より低い制御用上限電圧以下のときには前記リチウムイオン二次電池の入力制限の基本値を該入力制限として設定し、前記検出された電池電圧が前記制御用上限電圧より高いときには前記リチウムイオン二次電池の入力制限の基本値よりも制限を課して入力制限を設定する手段である、ものとすることもできる。

さらに、本発明の電動車両において、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備えるものとすることもできる。

本発明の第２の電動車両は、
走行用の動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なリチウムイオン二次電池と、を備える電動車両であって、
前記リチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記リチウムイオン二次電池の負極の平均電位と該負極のうち電位が最低になる箇所の電位である局所電位との差としての負極電位差が大きいほど低くなる傾向に、前記電池電圧の上限である許容上限電圧を設定する許容上限電圧設定手段と、
前記検出された電池電圧が前記設定された許容上限電圧以下になるよう前記リチウムイオン二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、
前記設定された入力制限の範囲で前記電動機が駆動されるよう該電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の電動車両では、リチウムイオン二次電池の負極の平均電位と負極のうち電位が最低になる箇所の電位である局所電位との差としての負極電位差が大きいほど低くなる傾向に、電池電圧の上限である許容上限電圧を設定し、リチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧が許容上限電圧以下になるようリチウムイオン二次電池の入力制限を設定し、設定した入力制限の範囲で電動機が駆動されるよう電動機を制御する。これにより、局所電位の低下を抑制することができ、リチウムの析出を抑制することができる。

本発明のリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法は、
走行用の動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なリチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の入力制限の範囲で前記電動機が駆動されるよう該電動機を制御する制御手段と、を備える電動車両におけるリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法であって、
前記リチウムイオン二次電池に入出力される電流である入出力電流に基づく前記リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出が想定される電圧範囲の下限である析出下限電圧、より低い範囲で前記リチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧の上限である許容上限電圧を設定し、前記電池電圧が前記設定された許容上限電圧以下になるよう前記リチウムイオン二次電池の入力制限を設定する、
ことを特徴とする。

この本発明のリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法では、リチウムイオン二次電池に入出力される電流である入出力電流に基づくリチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出が想定される電圧範囲の下限である析出下限電圧、より低い範囲でリチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧の上限である許容上限電圧を設定し、電池電圧が許容上限電圧以下になるようリチウムイオン二次電池の入力制限を設定する。こうして設定した入力制限の範囲内で電動機が駆動されるよう電動機を制御することにより、リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出を抑制することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 図２はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。 バッテリＥＣＵ５２により実行される入出力制限設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 電池温度Ｔｂと仮の値Ｗｉｎｂｔｍｐ，Ｗｏｕｔｂｔｍｐとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量ＳＯＣと基本出力制限補正係数，基本入出力制限補正係数との関係の一例を示す説明図である。 第１補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。 第２補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。 第３補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。 補正項設定用マップの一例を示す説明図である。 バッテリ５０に電力が入力される際の正極の平均電位Ｖｐ，負極の平均電位Ｖｎ，負極の局所電位Ｖｎｐ，電池電圧Ｖｂ，許容上限電圧Ｖｂｍａｘ，入力制限Ｗｉｎの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、リチウムイオン電池として構成された複数のセルを直列接続してなる複数の電池モジュールが直列に接続されたものとして構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの入出力電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された入出力電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃやブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、後述の入出力制限設定ルーチンにより設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じること（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１３０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1tmp=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

続いて、式（３）および式（４）を共に満たすモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ１４０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（５）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１５０）。ここで、式（３）はモータＭＧ１やモータＭＧ２によりリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの総和が値０から要求トルクＴｒ＊までの範囲内となる関係であり、式（４）はモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図６に示す。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Ｔｍ１＊の最小値と最大値として求めることができる。

0≦−Tm1/ρ＋Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)

そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）により計算すると共に（ステップＳ１６０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との差分をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（７）および式（８）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（９）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、式（６）は、図５の共線図から容易に導くことができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ１９０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

以上、駆動制御について説明した。次に、こうした駆動制御で用いられるバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定について説明する。図７は、バッテリＥＣＵ５２により実行される入出力制限設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

入出力制限設定ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２の図示しないＣＰＵは、まず、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂや、電流センサ５１ｂからの入出力電流Ｉｂ，温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ，バッテリ５０の残容量ＳＯＣを入力すると共に（ステップＳ２００）、入力した残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値としての基本入出力制限Ｗｉｎｂ，Ｗｏｕｔｂを設定する（ステップＳ２１０）。ここで、バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、入出力電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣに基づいて演算されたものを入力するものとした。また、基本入出力制限Ｗｉｎｂ，Ｗｏｕｔｂは、実施例では、電池温度Ｔｂに基づいて基本入出力制限Ｗｉｎｂ，Ｗｏｕｔｂの仮の値Ｗｉｎｂｔｍｐ，Ｗｏｕｔｂｔｍｐを設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて基本出力制限用補正係数と基本入力制限用補正係数とを設定し、設定した仮の値Ｗｉｎｂｔｍｐ，Ｗｏｕｔｂｔｍｐに補正係数を乗じて基本入出力制限Ｗｉｎｂ，Ｗｏｕｔｂを計算することにより設定するものとした。図８に電池温度Ｔｂと仮の値Ｗｉｎｂｔｍｐ，Ｗｏｕｔｂｔｍｐとの関係の一例を示し、図９にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと基本出力制限補正係数，基本入出力制限補正係数との関係の一例を示す。

続いて、バッテリ５０の負極の平均電位Ｖｎと負極のうち電位が最低になる箇所の電位（以下、局所電位Ｖｎｐという）との差としての負極電位差ΔＶｎを、前回このルーチンが実行されたときに設定された負極電位差（前回ΔＶｎ）とバッテリ５０の入出力電流Ｉｂとに基づいて次式（１０）により計算する（ステップＳ２２０）。ここで、式（１０）中、「α１」，「α２」は補正係数であり、それぞれ予め実験などにより定められた値を用いることができる。この補正係数α１，α２は、実施例では、電池温度Ｔｂと補正係数α１との関係を予め実験などにより定めて第１補正係数設定用マップとして記憶しておくと共に電池温度Ｔｂと補正係数α２との関係を予め実験などにより定めて第２補正係数設定用マップとして記憶しておき、電池温度Ｔｂが与えられると記憶したそれぞれのマップから対応する補正係数α１，α２を導出して設定するものとした。第１補正係数設定用マップの一例を図１０に示し、第２補正係数設定用マップの一例を図１１に示す。補正係数α１は、図１０に示すように、電池温度Ｔｂが高いほど小さくなる傾向に設定され、補正係数α２は、図１１に示すように、電池温度Ｔｂが高いほど大きくなる傾向に設定される。実施例では、負極の平均電位Ｖｎや局所電位Ｖｎｐを検出するセンサを有しないため、式（１０）により負極電位差ΔＶｎを計算するものとした。このときに、電池温度Ｔｂを考慮して負極電位差ΔＶｎを計算することにより、負極電位差ΔＶｎをより適正に計算することができる。

ΔVn=前回ΔVn+α1・Ib-α2・前回ΔVn (10)

こうして負極電位差ΔＶｎを計算すると、計算した負極電位差ΔＶｎに基づいて、負極の局所電位Ｖｎｐがリチウムの析出が想定される電位範囲の上限である析出上限電位Ｖｄ以下にならないように、バッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘを次式（１１）により計算する（ステップＳ２３０）。ここで、式（１１）中、「α３」は補正係数であり、「β」は補正項であり、それぞれ予め実験などにより定められた値を用いることができる。この補正係数α３および補正項βは、実施例では、電池温度Ｔｂと補正係数α３との関係を予め実験などにより定めて第３補正係数設定用マップとして記憶しておくと共に電池温度Ｔｂと補正項βとの関係を予め実験などにより定めて補正項設定用マップとして記憶しておき、電池温度Ｔｂが与えられると記憶したそれぞれのマップから対応する補正係数α３，補正項βを導出して設定するものとした。第３補正係数設定用マップの一例を図１２に示し、補正項設定用マップの一例を図１３に示す。補正係数α１は、図１２に示すように、電池温度Ｔｂが低いほど大きくなる傾向に設定され、補正項βは、図１３に示すように、電池温度Ｔｂが低いほど大きくなる傾向に設定される。以下、許容上限電圧Ｖｂｍａｘの設定について詳述する。電池電圧Ｖｂはバッテリ５０の正極の平均電位Ｖｐと負極の平均電位Ｖｎとを用いて式（１２）により得られ、負極電位差ΔＶｎは負極の平均電位Ｖｎと局所電位Ｖｎｐとを用いて式（１３）により得られ、正極の平均電位Ｖｐは負極の平均電位Ｖｎと正極の起電圧Ｖｐｏと負極の平均電位Ｖｎｏと正極の抵抗Ｒｐと負極の抵抗Ｒｎとを用いて式（１４）により得られるから、電池電圧Ｖｂは、式（１２）〜（１４）をまとめて式（１５）により表わすことができる。いま、バッテリ５０におけるリチウムの析出を回避したい即ち局所電位Ｖｎｐが析出上限電位Ｖｄ以下にならないようにしたいことを考えると、許容上限電圧Ｖｂｍａｘは、式（１６）により表わされる範囲内で設定する必要がある。ここで、式（１６）中、右辺は、局所電位Ｖｎｐが析出上限電位Ｖｄになるときの電池電圧Ｖｂを意味し、これは、リチウムの析出が想定される電池電圧Ｖｂの範囲の下限である析出下限電圧Ｖｂｄに相当する。また、式（１６）中、右辺第１項の「１＋Ｒｐ／Ｒｎ」が上述の補正係数α３に相当し、右辺第２項〜第４項が上述の補正項βに相当する。したがって、式（１６）の関係を満たす範囲で許容上限電圧Ｖｂｍａｘを設定することができるよう補正係数α３や補正項βを設定すればよく、実施例では、正極の抵抗Ｒｐや負極の抵抗Ｒｎの電池温度Ｔｂに対する特性（例えば、正極の抵抗Ｒｐの方が負極の抵抗Ｒｎに対して温度変化に対して変化しやすい特性など）を考慮して予め実験などにより定められた図１２や図１３のマップを用いて補正係数α３や補正項βを設定するものとした。このように電池温度Ｔｂを考慮して許容上限電圧Ｖｂｍａｘを計算することにより、許容上限電圧Ｖｂｍａｘをより適正に計算することができる。

Vbmax=-α3・ΔVn+β (11)
Vb=Vp-Vn (12)
ΔVn=Vn-Vnp (13)
Vp=Vpo-(Rp/Rn)・(Vn-Vno) (14)
Vb=-((Rp+Rn)/Rn)・ΔVn+Vpo+(Rp/Rn)・Vno-((Rp+Rn)/Rn)・Vnp (15)
Vbmax<-((Rp+Rn)/Rn)・ΔVn+Vpo+(Rp/Rn)・Vno-((Rp+Rn)/Rn)・Vd
=-(1+Rp/Rn)・ΔVn+Vpo+(Rp/Rn)・(Vno-Vd)-Vd (16)

続いて、設定したバッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘから所定値ΔＶｂを減じて制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊を設定すると共に（ステップＳ２４０）、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂを制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊と比較し（ステップＳ２５０）、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときには、ステップＳ２１０で設定した基本入出力制限Ｗｉｎｂ，Ｗｏｕｔｂをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして設定して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了し、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、基本入力制限Ｗｉｎｂとバッテリ５０の電池電圧Ｖｂと許容上限電圧Ｖｂｍａｘ＊とに基づいて次式（１７）によりバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを計算すると共に基本出力制限Ｗｏｕｔｂをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。ここで、式（１７）は、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との差分を打ち消すためのフィードバック制御における関係式であり、式（１７）中、右辺第２項の「ｋｐ」は比例項のゲインであり、正の値を用いるものとした。これにより、電池電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、基本入出力制限Ｗｉｎｂに対してより制限を強化して（より値０に近くなるよう）入力制限Ｗｉｎを設定することになる。したがって、電池電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、電池電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときに比してより制限が強化された入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されることになり、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂの制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊を超えた上昇を抑制することができる。そして、制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊の設定に用いる所定値ΔＶｂは、実施例では、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高くなったときに式（１７）によって得られる入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動すれば電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えないようにすることができる値として予め実験などにより定められたものを用いるものとした。これにより、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えないようにすることができる。上述したように、許容上限電圧Ｖｂｍａｘは析出下限電圧Ｖｂｄより低い範囲（負極の局所電位Ｖｎｐが析出上限電位Ｖｄより高くなる範囲）で設定されるから、負極の局所電位Ｖｎｐが析出上限電位Ｖｄ以下にならないようにすることができ、リチウムの析出を抑制することができる。

Win=Winb+Kp・(Vb-Vbmax*) (17)

図１４は、運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだ制動時にモータＭＧ２の回生駆動によって発生する電力をバッテリ５０に充電する際など、バッテリ５０に電力が入力される際の正極の平均電位Ｖｐ，負極の平均電位Ｖｎ，負極の局所電位Ｖｎｐ，電池電圧Ｖｂ，許容上限電圧Ｖｂｍａｘ，入力制限Ｗｉｎの時間変化の様子の一例を示す説明図である。バッテリ５０に電力が入力される際には、図示するように、平均電位Ｖｎと局所電位Ｖｎｐとの差としての負極電位差ΔＶの増加に伴って許容上限電圧Ｖｂｍａｘが低くなり、電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えないように設定される入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２が制御されることにより、局所電位Ｖｎｐが析出上限電位Ｖｄ以下にならないようにすることができ、リチウムの析出を抑制することができる。また、許容上限電圧Ｖｂｍａｘとして固定値を用いる場合には、負極の局所電位Ｖｎｐが析出上限電位Ｖｄ以下にならないようにするためには予め比較的小さい電圧を許容上限電圧Ｖｂｍａｘとして用いる必要があるが、このように入出力電流Ｉｂを用いて得られる負極電位差ΔＶｎに基づいて許容上限電圧Ｖｂｍａｘを設定することにより、バッテリ５０の充電の初期（負極電位差ΔＶｎが比較的小さいとき）には、比較的大きな値を許容上限電圧Ｖｂｍａｘとして用いることができる。この結果、バッテリ５０の充電の初期には、比較的大きな電力でバッテリ５０を充電することができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０に入出力される入出力電流Ｉｂを用いて得られる負極電位差ΔＶｎが大きいほど低くなる傾向に且つ析出下限電圧Ｖｂｄより低い電圧範囲でバッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘを設定すると共にバッテリ５０の電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘ以下になるようバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを設定し、設定したバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘ以下になるようバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを設定するものとしたが、セルＳ１〜Ｓｎの各々の電圧Ｖｂｓ［１］〜Ｖｂｓ［ｎ］を検出する複数の電圧センサを備える場合には、セル毎に、セルの上限電圧Ｖｂｓｍａｘ［ｉ］（ｉは１〜ｎの整数）を設定すると共にセルの電圧Ｖｂｓ［ｉ］が上限電圧Ｖｂｓｍａｘ［ｉ］以下になるようバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ［ｉ］を設定し、設定した入力制限Ｗｉｎ［ｉ］のうち最も制限されている（絶対値が小さい）ものをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとして設定するものとしてもよい。この場合、セル毎の製造誤差や経年変化が電圧Ｖｂｓ［１］〜Ｖｂｓ［ｎ］に反映されると考えられるから、セル毎の製造誤差や経年変化に応じてリチウムが析出するのを抑制することができる。また、電池モジュールＣ１〜Ｃｍの各々の電圧Ｖｂｍ［１］〜Ｖｂｍ［ｍ］を検出する複数のセンサを備える場合には、電池モジュール毎に、電池モジュールの上限電圧Ｖｂｍｍａｘ［ｊ］（ｊは１〜ｍの整数）を設定すると共に電池モジュールの電圧Ｖｂｍ［ｊ］が上限電圧Ｖｂｍｍａｘ［ｊ］以下になるようバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ［ｊ］を設定し、設定した入力制限Ｗｉｎ［ｊ］のうち最も制限されているものをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとして設定するものとしてもよい。電池モジュール毎の製造誤差や経年変化が電圧Ｖｂｍ［１］〜Ｖｂｍ［ｍ］に反映されると考えられるから、電池モジュール毎の製造誤差や経年変化に応じてリチウムが析出するのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、前回このルーチンが実行されたときに設定された負極電位差ΔＶｎとバッテリ５０の入出力電流Ｉｂとに基づいて上述の式（１０）により負極電位差ΔＶｎを計算するものとしたが、負極の平均電位Ｖｎや局所電位Ｖｎｐを検出できる場合には、検出した負極の平均電位Ｖｎや局所電位Ｖｎｐから負極電位差ΔＶｎを計算するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、電池温度Ｔｂを考慮した補正係数α１と電池温度Ｔｂを考慮した補正係数α２とを用いて上述の式（１０）により負極電位差ΔＶｎを計算するものとしたが、補正係数α１や補正係数α２は、固定値を用いるものとしてもよいし、電池温度Ｔｂに代えてまたは加えてバッテリ５０の残容量ＳＯＣを用いて設定される値を用いるものとしてもよい。バッテリ５０の残容量ＳＯＣを用いて補正係数α１，α２を設定する場合、予め実験などにより定められた値を設定することができ、例えば、残容量ＳＯＣが所定範囲（例えば３５％〜６５％など）外のときに残容量ＳＯＣが所定範囲内のときに比して大きくなる傾向に補正係数α１を設定し、残容量ＳＯＣが所定範囲外のときに所定範囲内のときに比して小さくなる傾向に補正係数α２を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、電池温度Ｔｂを考慮した補正係数α３と電池温度Ｔｂを考慮した補正項βとを用いて上述の式（１１）により許容上限電圧Ｖｂｍａｘを計算するものとしたが、補正係数α３や補正項βは、固定値を用いるものとしてもよいし、電池温度Ｔｂに代えてまたは加えてバッテリ５０の残容量ＳＯＣを用いて設定される値を用いるものとしてもよい。バッテリ５０の残容量ＳＯＣを用いて補正係数α３や補正項βを設定する場合、予め実験などにより定められた値を設定することができ、例えば、残容量ＳＯＣが所定範囲（例えば３５％〜６５％など）外のときに残容量ＳＯＣが所定範囲内のときに比して大きくなる傾向に補正係数α３を設定し、残容量ＳＯＣが所定範囲外のときに所定範囲内のときに比して大きくなる傾向に補正項βを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊の設定に用いる所定値ΔＶｂは、予め実験などにより定められた固定値を用いるものとしたが、所定のパラメータ（例えば、電池電圧Ｖｂの変化率や電池温度Ｔｂ，残容量ＳＯＣなど）を用いて設定するものとしてもよい。ここで、電池電圧Ｖｂの変化率を用いる場合には、電池電圧Ｖｂの変化率が大きいほど大きくなる傾向に所定値ΔＶｂを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだ制動時にモータＭＧ２の回生駆動によって発生する電力をバッテリ５０に充電する際などを想定したが、外部電源（例えば、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）など）に接続されてバッテリ５０を充電可能な充電器５６を備える場合には、システム停止時に外部電源と充電器とが接続されて外部電源からの電力を用いて充電器によってバッテリ５０を充電する際などにも、実施例と同様に電池電圧Ｖｂと許容上限電圧Ｖｂｍａｘとに基づく入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、局所電位Ｖｎｐが析出上限電位Ｖｄ以下にならないようにすることができ、リチウムの析出を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、上述した式（３），（４）を満たす範囲内でモータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐを制限するトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを求めてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定したが、式（３），（４）を満たす範囲内によるトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの制限を受けることなくモータトルクＴｍ１ｔｍｐをそのままモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共にこのトルク指令Ｔｍ１＊を用いて式（７），（８）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを求めてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしても構わない。この他、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定するものであれば、如何なる手法を用いるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１５変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１５における車輪６３ｃ，６３ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力分配統合機構３０を介して接続されたエンジン２２およびモータＭＧ１と、リングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、を備えるハイブリッド自動車２０に適用するものとしたが、図１６の変形例の電気自動車４２０に例示するように、走行用の動力を出力するモータＭＧを備える単純な電気自動車に適用するものとしてもよい。

実施例では、本発明の実施形態をハイブリッド自動車として説明したが、自動車に限定されるものではなく、列車などの車両に適用するものとしてもよい。また、車両の形態だけでなく、電動車両の制御方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２が「電動機」に相当し、リチウムイオン電池として構成された複数のセルを直列接続してなる複数の電池モジュールが直列に接続されたものとして構成されたバッテリ５０が「リチウムイオン二次電池」に相当し、電圧センサ５１ａが「電池電圧検出手段」に相当し、バッテリ５０に入出力される入出力電流Ｉｂを用いて得られる負極電位差ΔＶｎが大きいほど低くなる傾向に且つ析出下限電圧Ｖｂｄより低い電圧範囲でバッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘを設定する図７の入出力制限設定ルーチンのステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２が「許容上限電圧設定手段」に相当し、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘ以下になるようバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを設定する図７の入出力制限設定ルーチンのステップＳ２４０〜Ｓ２７０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２が「入力制限設定手段」に相当し、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図２の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、受信したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。

ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用の動力を入出力するものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「リチウムイオン二次電池」としては、リチウムイオン電池として構成された複数のセルを直列接続してなる複数の電池モジュールが直列に接続されたものとして構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電池電圧検出手段」としては、電圧センサ５１ａに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「許容上限電圧設定手段」としては、バッテリ５０に入出力される入出力電流Ｉｂを用いて得られる負極電位差ΔＶｎが大きいほど低くなる傾向に且つ析出下限電圧Ｖｂｄより低い電圧範囲でバッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘを設定するものに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池に入出力される電流である入出力電流に基づくリチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出が想定される電圧範囲の下限である析出下限電圧、より低い範囲で電池電圧の上限である許容上限電圧を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「入力制限設定手段」としては、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘ以下になるようバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを設定するものに限定されるものではなく、電池電圧が許容上限電圧以下になるようリチウムイオン二次電池の入力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、入力制限の範囲で電動機が駆動されるよう電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、２２０ 電気自動車、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ モータ。

Claims (7)

1. 走行用の動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なリチウムイオン二次電池と、を備える電動車両であって、
   前記リチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
   前記リチウムイオン二次電池に入出力される電流である入出力電流に基づく前記リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出が想定される電圧範囲の下限である析出下限電圧、より低い範囲で前記電池電圧の上限である許容上限電圧を設定する許容上限電圧設定手段と、
   前記検出された電池電圧が前記設定された許容上限電圧以下になるよう前記リチウムイオン二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、
   前記設定された入力制限の範囲で前記電動機が駆動されるよう該電動機を制御する制御手段と、
   を備える電動車両。
2. 請求項１記載の電動車両であって、
   前記許容上限電圧設定手段は、前記入出力電流と、前記リチウムイオン二次電池の負極の平均電位と該負極のうち電位が最低になる箇所の電位である局所電位との差としての負極電位差と、の関係に前記入出力電流を適用して得られる前記負極電位差が大きいほど低くなる傾向に前記許容上限電圧を設定する手段である、
   電動車両。
3. 請求項２記載の電動車両であって、
   前記許容上限電圧設定手段は、前記負極電位差をΔＶｎ、直前に演算された前記負極電位差を（前回ΔＶｎ）、前記入出力電流をＩｂ、前記リチウムイオン二次電池の温度が高いほど小さくなる傾向に設定される補正係数をα１、前記リチウムイオン二次電池の温度が高いほど大きくなる傾向に設定される補正係数をα２としたときに、前記負極電位差を次式（Ａ）により演算する手段である、
   電動車両。
   ΔVn=前回ΔVn+α1・Ib-α2・前回ΔVn (A)
4. 請求項２または３記載の電動車両であって、
   前記許容上限電圧設定手段は、前記許容上限電圧をＶｍａｘ、前記負極電位差をΔＶｎ、前記リチウムイオン二次電池の温度が低いほど大きくなる傾向に設定される補正係数をα３、前記リチウムイオン二次電池の温度が低いほど大きくなる傾向に設定される補正項をβとしたときに、前記許容上限電圧を次式（Ｂ）により演算する手段である、
   電動車両。
   Vmax=-α3・ΔVn+β (B)
5. 請求項１記載の電動車両であって、
   前記析出下限電圧は、前記リチウムイオン二次電池の負極のうち電位が最低になる箇所の電位である局所電位が前記リチウムの析出が想定される電位範囲の上限である析出上限電位になるときの前記電池電圧に相当する電圧である、
   電動車両。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の電動車両であって、
   前記制御手段は、前記検出された電池電圧が前記設定された許容上限電圧より低い制御用上限電圧以下のときには前記リチウムイオン二次電池の入力制限の基本値を該入力制限として設定し、前記検出された電池電圧が前記制御用上限電圧より高いときには前記リチウムイオン二次電池の入力制限の基本値よりも制限を課して入力制限を設定する手段である、
   電動車両。
7. 走行用の動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能なリチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の入力制限の範囲で前記電動機が駆動されるよう該電動機を制御する制御手段と、を備える電動車両におけるリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法であって、
   前記リチウムイオン二次電池に入出力される電流である入出力電流に基づく前記リチウムイオン二次電池におけるリチウムの析出が想定される電圧範囲の下限である析出下限電圧、より低い範囲で前記リチウムイオン二次電池の正極と負極との電位差である電池電圧の上限である許容上限電圧を設定し、前記電池電圧が前記設定された許容上限電圧以下になるよう前記リチウムイオン二次電池の入力制限を設定する、
   ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の入力制限の設定方法。

Images