JP2012029455A - 車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両外部の電源を用いて充電可能なバッテリを備えた車両において、バッテリの満充電容量を精度よく推定する。
【解決手段】制御回路１００は、外部電源を用いて充電可能なバッテリを備えた車両に搭載される。制御回路１００は、走行制御部１１０、外部充電制御部１２０を含む。走行制御部１１０は、走行制御中、バッテリの満充電容量ＦＣＣに対する実際の蓄電量の割合であるＳＯＣがαからβまでの走行制御域内に収まるようにバッテリの充放電を制御する。外部充電制御部１２０は、外部電源が車両に接続された場合、ＳＯＣがＳＯＣｓ（＜α）に低下してから充電を開始し、ＳＯＣがＳＯＣｅ（＞β）に達した時点で充電を終了させる拡大充電を行なう。算出部１２４は、拡大充電中のＳＯＣ変動量ΔＳＯＣ２に対するＳＯＣ最大値の比を拡大充電中の電流積算値∫Ｉｉｎに乗じた値を満充電容量ＦＣＣとして算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の制御に関し、特に、車両に備えられる電池の充放電制御に関する。

近年、ハイブリッド車両や電気自動車（以下、これらを総称して電動車両という）が実用化されている。電動車両は、バッテリと、インバータと、インバータによって駆動されるモータとを動力源とする車両である。このような電動車両においては、通常、バッテリの充電状態を示す状態量（以下、単に「ＳＯＣ」ともいう）が一定の範囲内に入るようにバッテリの充放電が制御される。このような一定の範囲内での充放電を繰返すと、ＳＯＣの推定値と実際のＳＯＣとの間に誤差が生じたり、いわゆるメモリ効果による充放電容量の低下やサルフェーションによる劣化などが発生することが知られている。これらの問題は、バッテリを満充電または完全放電に近づける（いわゆるリフレッショする）ことにより解消し得ることが知られている。

特開２００７−２２３４６２号公報（特許文献１）には、確実にバッテリをリフレッシュする技術が開示されている。特許文献１に開示された制御装置は、外部電源に接続可能なハイブリッド車両において、外部電源からバッテリを充電する前に、バッテリのリフレッシュ放電を実施し、バッテリがリフレッシュ放電された後に、外部電源からバッテリを充電する。

特開２００７−２２３４６２号公報

ところで、充電中のＳＯＣ変動量と電流積算値（バッテリに流れ込んだ電荷量）とを用いて、バッテリの満充電容量を推定することが可能である。すなわち、ＳＯＣ変動量に対するＳＯＣ最大値の比（ＳＯＣ最大値／ＳＯＣ変動量で表わされ、１よりも大きい値となる）を電流積算値に乗じることによって、ＳＯＣの最大値に対応する電荷量、すなわちバッテリの満充電容量を推定することができる。

このような手法で満充電容量を推定する場合、充電中のＳＯＣ変動量を十分に確保できないと満充電容量の推定精度が悪くなることが想定される。すなわち、充電中の電流積算値は電流センサの出力に基づいて算出されるが、電流センサの出力には誤差が含まれている。そのため、ＳＯＣの変動量が小さいと、満充電容量を推定する際に電流積算値を増幅する率（＝ＳＯＣ最大値／ＳＯＣ変動量）が大きくなり、その分、満充電容量の推定値に含まれる誤差も増幅されてしまう。

しかしながら、このような問題およびその解決手法について特許文献１には何ら開示されていない。

本発明は、上述の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、車両外部の電源を用いて充電可能な電池を備えた車両において、電池の満充電容量を精度よく推定することである。

この発明に係る制御装置は、電池と、負荷と、電池および負荷の間で授受される電力を制御する電力制御器と、車両外部の電源を用いて電池を充電する外部充電を行なう充電器とを備えた車両を制御する。この制御装置は、車両の走行制御中である場合に、電池の満充電容量に対する実蓄電量の割合であるＳＯＣが所定領域内に収まるように電力制御器を制御する第１制御部と、電源が車両に接続された場合に、外部充電中のＳＯＣの変動量が所定領域の幅よりも大きい拡大充電を行なうように電力制御器および充電器を制御する第２制御部と、拡大充電中のＳＯＣの変動量に対するＳＯＣの最大値の比を拡大充電中に電池に流れ込んだ電流の積算値に乗じた値を、満充電容量として算出する算出部とを備える。

好ましくは、第２制御部は、電源が車両に接続された場合、ＳＯＣが所定領域の下限値よりも低い第１領域に含まれる第１ＳＯＣに低下するまで電池から放電させる第１放電を行ない、第１放電の終了後に拡大充電を開始し、ＳＯＣが所定領域の上限値よりも高い第２領域に含まれる第２ＳＯＣに達した時点で拡大充電を終了する。

好ましくは、第２制御部は、拡大充電の終了後、ＳＯＣが所定領域内に収まるように電池から放電させる第２放電を行なう。

好ましくは、電池は、第１、第２領域における電池の電圧の単位変動量に対するＳＯＣの変動量が所定領域における電池の電圧の単位変動量に対するＳＯＣの電圧の変動量よりも小さくなる特性を有する。制御装置は、電池の電圧を検出する電圧センサをさらに備える。算出部は、拡大充電の開始時の電圧センサの出力に基づいて拡大充電の開始時のＳＯＣを算出し、拡大充電の終了時の電圧センサの出力に基づいて拡大充電の終了時のＳＯＣを算出し、算出した２つのＳＯＣの差を拡大充電中のＳＯＣの変動量として算出する。

好ましくは、第２制御部は、第１放電の終了後かつ拡大充電の開始前の第１期間に電池に電流が流れていない状態を形成するとともに、拡大充電の終了後かつ第２放電の開始前の第２期間に電池に電流が流れていない状態を形成する。制御装置は、電池に電流が流れていない状態での電池の電圧とＳＯＣとの対応関係を予め記憶する関係記憶部をさらに備える。算出部は、第１期間における電圧センサの出力に対応するＳＯＣを対応関係を用いて算出した値を拡大充電の開始時のＳＯＣとし、第２期間における電圧センサの出力に対応するＳＯＣを対応関係を用いて算出した値を拡大充電の終了時のＳＯＣとして、拡大充電中のＳＯＣの変動量を算出する。

好ましくは、第２制御部は、電源が車両に接続された場合、車両の使用履歴に基づいて拡大充電の実行の可否を判断し、実行可と判断した場合に拡大充電を実行し、実行否と判断した場合にはＳＯＣが所定領域の上限値に達した時点で外部充電を終了する通常充電を実行する。

好ましくは、制御装置は、算出部が算出した満充電容量を記憶する容量記憶部をさらに備える。第１制御部は、容量記憶部に記憶された満充電容量を用いて、走行制御中のＳＯＣを算出する。

この発明の別の局面に係る制御方法は、電池と、負荷と、電池および負荷の間で授受される電力を制御する電力制御器と、車両外部の電源を用いて電池を充電する外部充電を行なう充電器とを備えた車両の制御装置が行なう制御方法であって、車両の走行制御中である場合に、電池の満充電容量に対する実蓄電量の割合であるＳＯＣが所定領域内に収まるように電力制御器を制御するステップと、電源が車両に接続された場合に、外部充電中のＳＯＣの変動量が所定領域の幅よりも大きい拡大充電を行なうように電力制御器および充電器を制御するステップと、拡大充電中のＳＯＣの変動量に対するＳＯＣの最大値の比を拡大充電中に電池に流れ込んだ電荷量に乗じた値を、満充電容量として算出するステップとを含む。

本発明によれば、車両外部の電源を用いて充電可能な電池を備えた車両において、電池の満充電容量を精度よく推定することができる。

車両の概略構成を説明するブロック図である。 制御回路の機能ブロック図である。 ＯＣＶ−ＳＯＣマップおよび変動量ΔＳＯＣ２の算出手法を示す図である。 制御回路の処理手順を示すフローチャートである。 満充電容量ＦＣＣの算出手順を示すフロチャートである。 外部充電時のＳＯＣの時間変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態に従う制御装置を備えた車両５の概略構成を説明するブロック図である。なお、図１に示す車両５はハイブリッド車両であるが、本発明はハイブリッド車両に限定されず電動車両全般に適用可能である。

図１を参照して、車両５は、バッテリ１０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）２２，２４と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）３０と、モータジェネレータ（ＭＧ）４１，４２と、エンジン５０と、動力分割機構６０と、駆動軸７０と、車輪８０と、制御回路１００とを備える。

バッテリ１０は、充放電可能な電池であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の複数の二次電池セルが直列に接続されて構成される。バッテリ１０は、ＭＧ４１，４２を駆動するための高い電圧（たとえば２００ボルト程度）を出力する。

エンジン５０は、燃料の燃焼エネルギによって運動エネルギを出力する。動力分割機構６０は、ＭＧ４１，４２およびエンジン５０の出力軸と連結されて、ＭＧ４２および／またはエンジン５０の出力によって駆動軸７０を駆動する。そして、駆動軸７０によって車輪８０が回転される。このように、車両５は、エンジン５０および／またはＭＧ４２の出力によって走行する。

ＭＧ４１，４２は、発電機としても電動機としても機能し得る。
ＭＧ４１は、加速時等のエンジン始動要求時において、エンジン５０を始動する始動機として用いられる。このとき、ＭＧ４１は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０からの電力供給を受けて電動機として駆動し、エンジン５０をクランキングして始動する。さらに、エンジン５０の始動後において、ＭＧ４１は、動力分割機構６０を介して伝達されたエンジン出力によって回転されて発電可能である。

ＭＧ４２は、バッテリ１０に蓄えられた電力およびＭＧ４１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。ＭＧ４２の駆動力は、駆動軸７０に伝達される。これにより、ＭＧ４２は、エンジン５０をアシストして車両５を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両５を走行させたりする。また、車両５の回生制動時には、ＭＧ４２は、車輪の回転力によって駆動されることによって発電機として動作する。このとき、ＭＧ４２により発電された回生電力は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０に充電される。

ＳＭＲ２２，２４は、ＰＣＵ３０とバッテリ１０の間に設けられる。ＳＭＲ２２，２４は、制御回路１００からの制御信号Ｓ１に応じてオンオフされる。ＳＭＲ２２，２４のオフ（開放）時には、バッテリ１０の充放電経路が機械的に遮断される。

ＰＣＵ３０は、制御回路１００からの制御信号Ｓ２に応じてバッテリ１０とＭＧ４１，４２との間で双方向の電圧変換および電力変換を行ない、ＭＧ４１，４２をそれぞれの動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従って動作させる。

さらに、車両５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９１と、補機９２とを備える。
ＤＣ／ＤＣコンバータ９１は、ＰＣＵ３０に対して並列にバッテリ１０に接続され、制御回路１００からの制御信号Ｓ３に基づいて、バッテリ１０から供給される直流電圧を降圧する。降圧された電力は補機９２に供給される。なお、補機９２には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、空調装置などの負荷や、バッテリ１０の両端電圧よりも低い電圧（たとえば１２Ｖ程度）を出力する補機バッテリなどが含まれる。

さらに、車両５は、コネクタ２１０と、接続センサ２１１と、充電器２００と、を備える。車両５はいわゆるプラグイン車両であり、車両の外部に設けられた外部電源４００の電力でバッテリ１０を充電することが可能である。コネクタ２１０は、外部電源４００に接続可能に構成される。充電器２００は、バッテリ１０とコネクタ２１０との間に設けられる。充電器２００は、制御回路１００からの制御信号Ｓ４に基づいて、外部電源４００から供給された交流電力をバッテリ１０に充電可能な直流電力に変換してバッテリ１０に供給する。接続センサ２１１は、外部電源４００がコネクタ２１０に接続されると、外部電源４００が車両５に接続されたことを示す信号を制御回路１００に出力する。

さらに、車両５は、温度センサ１２、電圧センサ１４および電流センサ１６を備える。 温度センサ１２は、バッテリ１０の温度（バッテリ温度）Ｔｂを検出する。

電流センサ１６は、バッテリ１０を流れる電流（バッテリ電流）Ｉｂを検出する。以下の説明では、バッテリ１０の放電時にバッテリ電流Ｉｂが正となり、バッテリ１０の充電時にバッテリ電流Ｉｂが負となるものとする。

電圧センサ１４は、バッテリ１０の両端電圧（バッテリ電圧）Ｖｂを検出する。なお、バッテリ１０には、一般的に内部抵抗Ｒが存在する。この内部抵抗Ｒの影響で、バッテリ１０に電流が流れている状態であるか否かによってバッテリ電圧Ｖｂは異なる値となる。以下の説明では、バッテリ１０に電流が流れていない状態でのバッテリ電圧Ｖｂを「バッテリ電圧ＯＣＶ」あるいは単に「ＯＣＶ」（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）と記載し、バッテリ１０に電流が流れている状態でのバッテリ電圧Ｖｂを「バッテリ電圧ＣＣＶ」あるいは単に「ＣＣＶ」（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）と記載する。また、バッテリ電圧ＯＣＶ，ＣＣＶとを使い分ける必要がない場合には、単に「バッテリ電圧Ｖｂ」と記載する。なお、バッテリ電圧ＯＣＶ，ＣＣＶの間には、理論上、ＣＣＶ＝ＯＣＶ−Ｉｂ×Ｒの関係式が成立する。

温度センサ１２、電圧センサ１４、電流センサ１６の検出結果は制御回路１００に送信される。

制御回路１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成される。制御回路１００は、各センサの検出結果や当該メモリに記憶された情報などに基づいて、所定の演算処理を実行し、その結果で制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成し、それぞれＳＭＲ２２，２４、ＰＣＵ３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ９１、充電器２００に出力する。なお、エンジン５０は、図示しない他のＥＣＵによって制御される。また、図１では、制御回路１００を単一のユニットとして記載しているが、２つ以上の別個のユニットとしてもよい。

図２は、制御回路１００の機能ブロック図である。図２に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

制御回路１００は、走行制御部１１０、外部充電制御部１２０、記憶部１３０，１４０を含む。

走行制御部１１０は、ユーザがスタートスイッチ（図示せず）に対して車両５の各機器を起動させるための起動操作を行なった場合、その起動操作に応じてＳＭＲ２２，２４をオンにし、車両５の各機器を起動させる。そして、走行制御部１１０は、ユーザによるアクセル操作量や車速などに基づいてトルク要求値を設定し、このトルク要求値に応じたトルクをＭＧ４１，４２が出力するようにＰＣＵ３０の動作を制御する。これにより、車両５の走行状態はユーザの意図に応じた状態に制御される。以下、走行制御部１１０が行なう制御を「走行制御」ともいう。この走行制御によって、バッテリ１０とＰＣＵ３０との間で充放電が行なわれる。

走行制御部１１０は、走行制御中、バッテリ１０の充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を示す状態量（以下、単に「ＳＯＣ」ともいう）が制御下限値αから制御上限値βまでの走行制御域内に収まるようにバッテリ１０とＰＣＵ３０との間の充放電を制御する。なお、本実施の形態において「ＳＯＣ」は、バッテリ１０の満充電容量ＦＣＣ（Ｆｕｌｌ Ｃｈａｒｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する実際の蓄電量の割合であり、百分率（０〜１００％）で表わされる。

走行制御部１１０は、起動操作が行われる毎（トリップ毎）に、起動操作時のバッテリ電圧Ｖｂを取得し、取得したバッテリ電圧Ｖｂに対応する初期値ＳＯＣ（０）をＶｂとＳＯＣとの対応関係を定めたマップなどを用いて算出する。また、走行制御部１１０は、記憶部１４０に記憶された満充電容量ＦＣＣを読み出す。

そして、走行制御部１１０は、トリップ中のバッテリ電流Ｉｂの積算値∫Ｉを算出し、次式（１）を用いて走行制御中のＳＯＣを算出する。

ＳＯＣ＝ＳＯＣ（０）＋∫Ｉ／ＦＣＣ ・・・（１）
走行制御部１１０は、走行制御中、式（１）で算出したＳＯＣが次式（２）を満足するようにＰＣＵ３０を制御する。

α＜ＳＯＣ＜β ・・・（２）
なお、走行制御中のＳＯＣをαからβまでの走行制御域内に制限するのは、バッテリ１０の劣化を防止するためである。すなわち、走行制御中においては、高いレートでバッテリ１０の充放電が行なわれるが、このような高いレートの充放電がＳＯＣ＜αの領域あるいはＳＯＣ＞βの領域で行なわれると、バッテリ１０が劣化してしまうおそれがある。このような劣化を防止するために、走行制御中のＳＯＣをαからβまでの値に制限している。

次に、外部充電制御部１２０について説明する。外部充電制御部１２０は、外部電源４００がコネクタ２１０に接続された場合に、充電器２００を制御して外部電源４００からの電力によるバッテリ１０の充電（外部充電）を行なう。

外部充電制御部１２０は、判断部１２１、第１充電部１２２、第２充電部１２３、算出部１２４を含む。

判断部１２１は、第２充電部１２３による拡大充電の実行の可否を判断する。後に詳述するように、拡大充電は、第１充電部１２２による通常充電に比べて、充電の開始から完了までの時間が長い。そのため、判断部１２１は、車両５の使用履歴や停車状況などに基づいてユーザの利便性を考慮した結果で、拡大充電の実行の可否を判断する。たとえば、判断部１２１は、充電開始から次の起動操作までの時間が拡大充電に要する時間以上であった履歴が過去複数回連続している場合や、外部電源４００がコネクタ２１０に接続された時点の時刻が深夜帯でありかつ車両５の停車位置が自宅であることがナビゲーション情報などにより検出された場合には、ユーザの利便性を損なうことなく拡大充電に要する時間を確保できると判断して、拡大充電の実行を許可する。

拡大充電の実行が許可されない場合は、第１充電部１２２による通常充電が行なわれる。具体的には、第１充電部１２２は、ＳＭＲ２２，２４をオンにして外部充電を開始し、充電中のバッテリ電圧ＣＣＶに基づいて算出したＳＯＣが制御上限値βに達した時点で外部充電を完了させる。したがって、通常充電によるＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣ１は、制御下限値αと制御上限値βとの差（＝｜α−β｜）以下となる。

一方、拡大充電の実行が許可された場合、第２充電部１２３による拡大充電が行なわれる。この拡大充電では、ＳＯＣが予め定められた充電開始値（以下「ＳＯＣｓ」という）から予め定められた充電終了値（以下「ＳＯＣｅ」という）に増加するまで継続される。ここで、ＳＯＣｓは、制御下限値αよりも低い領域に含まれる値に設定され、ＳＯＣｅは、制御上限値βよりも高い領域に含まれる値に設定される。したがって、拡大充電によるＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣ２は、ＳＯＣｓとＳＯＣｅとの差（＝ＳＯＣｅ−ＳＯＣｓ）となり、通常充電による変動幅ΔＳＯＣ１よりも拡大される。

以下、第２充電部１２３が行なう制御について詳しく説明する。第２充電部１２３は、ＳＭＲ２２，２４をオンにした後、拡大充電を開始する前に、ＤＣ／ＤＣコンバータ９１および／またはＰＣＵ３０を駆動させることによってバッテリ１０から放電させる充電前放電を開始する。そして、第２充電部１２３は、バッテリ電圧ＣＣＶから算出したＳＯＣがＳＯＣｓに低下した時点で充電前放電を終了させる。

第２充電部１２３は、充電前放電の終了後から所定時間が経過するまでの間、バッテリ１０の充放電を行なわないようにして、バッテリ電流Ｉｂ＝０の状態（バッテリ電圧ＯＣＶの検出が可能な状態）を形成する。

その後、第２充電部１２３は、充電器２００を制御して拡大充電を開始し、バッテリ電圧ＣＣＶに基づいて算出したＳＯＣがＳＯＣｅに達した時点で拡大充電を終了させる。

第２充電部１２３は、拡大充電の終了後から所定時間が経過するまでの間、バッテリ１０の充放電を行なわないようにして、バッテリ電流Ｉｂ＝０の状態（バッテリ電圧ＯＣＶの検出が可能な状態）を形成する。

その後、第２充電部１２３は、再びＤＣ／ＤＣコンバータ９１および／またはＰＣＵ３０を駆動させてバッテリ１０から放電させる充電後放電を行なう。そして、第２充電部１２３は、バッテリ電圧ＣＣＶから算出したＳＯＣが制御上限値βに低下した時点で充電後放電を終了する。

このように、第２充電部１２３は、ＳＯＣがＳＯＣｓ（＜α）に低下するまで放電させた後に拡大充電を開始し、ＳＯＣがＳＯＣｅ（＞β）に達した時点で拡大充電を終了する。拡大充電の後、第２充電部１２３は、今後の走行制御に備えて、ＳＯＣが制御上限値βに低下するまでバッテリ１０の放電を行なう。

次に、算出部１２４について説明する。算出部１２４は、拡大充電が実行されている場合に、以下の手順で満充電容量ＦＣＣを算出する。

算出部１２４は、充電前放電の終了後から拡大充電の開始前の間（Ｉｂ＝０の状態）で検出されたバッテリ電圧Ｖｂを拡大充電の開始時のバッテリ電圧ＯＣＶｓとして取得し、取得したＯＣＶｓに対応するＳＯＣｓｏを、記憶部１３０に予め記憶されたＯＣＶ−ＳＯＣマップ（ＯＣＶとＳＯＣとの対応関係が予め設定されたマップ、図３参照）を用いて算出する。

同様に、算出部１２４は、拡大充電の終了後から充電後放電の開始前の間（Ｉｂ＝０の状態）で検出されたバッテリ電圧Ｖｂを拡大充電の終了時のバッテリ電圧ＯＣＶｅとして取得し、取得したＯＣＶｅに対応するＳＯＣｅｏを記憶部１３０に予め記憶されたＯＣＶ−ＳＯＣマップ（図３参照）を用いて算出する。

ここで、拡大充電の開始時、終了時のＳＯＣを、ＣＣＶではなくＯＣＶに基づいて算出しているのは、ＳＯＣの算出精度を向上させるためである。すなわち、上述したように、ＣＣＶは内部抵抗Ｒやバッテリ電流Ｉｂによって変動するため、ＣＣＶに基づいてＳＯＣを算出するよりもＯＣＶに基づいてＳＯＣを算出したほうが、ＳＯＣの算出精度が向上する。

また、算出部１２４は、拡大充電中のバッテリ電流Ｉｂの積算値∫Ｉｉｎを算出する。この積算値∫Ｉｉｎは、拡大充電中にバッテリ１０に流れ込んだ電荷量に相当する。

そして、算出部１２４は、次式（３）を用いて変動量ΔＳＯＣ２を算出する。さらに、算出部１２４は、次式（４）を用いて満充電容量ＦＣＣを算出する。

ΔＳＯＣ２＝ＳＯＣｅｏ−ＳＯＣｓｏ ・・・（３）
ＦＣＣ＝｛１００／ΔＳＯＣ２｝×∫Ｉｉｎ ・・・（４）
すなわち、算出部１２４は、ΔＳＯＣ２に対するＳＯＣ最大値の比（＝１００／ΔＳＯＣ２）を積算値∫Ｉｉｎに乗じることによって、ＳＯＣ最大値に対応する電荷量、すなわち満充電容量ＦＣＣを推定する。

算出部１２４は、求めた満充電容量ＦＣＣを記憶部１４０に記憶する。
走行制御部１１０は、トリップ毎に、記憶部１４０に記載された満充電容量ＦＣＣを読み出し、読み出した満充電容量ＦＣＣを用いて走行制御中のＳＯＣを算出する（上述の式（１）参照）。

図３は、ＯＣＶ−ＳＯＣマップおよびＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いた変動量ΔＳＯＣ２の算出手法を示す図である。

記憶部１３０には、図３に示すようなＯＣＶ−ＳＯＣマップが予め記憶されている。図３からわかるように、ＳＯＣが大きいほどＯＣＶは大きい値になるが、ＳＯＣ＜αの領域Ａ、ＳＯＣ＞βの領域Ｂにおいては、α＜ＳＯＣ＜βの走行制御域に比べて、ＯＣＶの傾き（ＳＯＣの単位変動量あたりのＯＣＶの変動量）が大きい。言い換えれば、領域Ａおよび領域Ｂにおいては、走行制御域に比べて、ＯＣＶの単位変動量あたりのＳＯＣの変動量が小さい。なお、図３に示すＯＣＶ−ＳＯＣマップは、バッテリ１０のＯＣＶ−ＳＯＣ特性を予め実験等によって求めて予め記憶したものである。

算出部１２４は、このＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、ＯＣＶｓに対応するＳＯＣｓｏ、ＯＣＶｅに対応するＳＯＣｅｏをそれぞれ算出し、ＳＯＣｓｏとＳＯＣｅｏとの差を変動量ΔＳＯＣ２として算出する。ここで、ＳＯＣｓｏ、ＳＯＣｅｏは、ＯＣＶの単位変動量あたりのＳＯＣの変動量が小さい領域Ａ，Ｂに含まれる。そのため、仮にＯＣＶｓ、ＯＣＶｅに誤差が含まれていた場合であっても、ＳＯＣｓｏ、ＳＯＣｅｏは真の値に近い値となる。

図４は、上述した制御回路１００の機能を実現するための処理手順を示すフローチャートである。以下に示すフローチャートの各ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）は、上述したようにハードウェアによって実現してもよいしソフトウェアによって実現してもよい。

Ｓ１０にて、制御回路１００は、外部電源４００がコネクタ２１０に接続されたか否かを判断する。肯定的な判断がなされた場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１に移され、そうでない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、処理はＳ４０に移される。

Ｓ１１にて、制御回路１００は、拡大充電を許可する条件が成立しているか否かを判断する。この判断は、上述したように、車両５の使用履歴などに基づいてユーザの利便性を考慮して行なわれる。肯定的な判断がなされた場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）、処理はＳ１２に移され、そうでない場合（Ｓ１１にてＮＯ）、処理はＳ３０に移される。

Ｓ１２にて、制御回路１００は、充電前放電を開始する。Ｓ１３にて、制御回路１００は、ＣＣＶに基づいて算出したＳＯＣがＳＯＣｓ以下であるか否かを判断する。肯定的な判断がなされた場合（Ｓ１３にてＹＥＳ）、処理はＳ１４に移され、そうでない場合（Ｓ１３にてＮＯ）、処理はＳ１３に戻され、充電前放電が継続される。

Ｓ１４にて、制御回路１００は、充電前放電を終了する。Ｓ１５にて、制御回路１００は、拡大充電を開始する前にＯＣＶｓを取得して記憶する。

Ｓ１６にて、制御回路１００は、拡大充電を開始する。Ｓ１７にて、制御回路１００は、拡大充電中のバッテリ電流Ｉｂの積算値∫Ｉｉｎの算出を開始する。

Ｓ１８にて、制御回路１００は、ＣＣＶに基づいて算出したＳＯＣがＳＯＣｅ以上であるか否かを判断する。肯定的な判断がなされた場合（Ｓ１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１９に移され、そうでない場合（Ｓ１８にてＮＯ）、処理はＳ１８に戻され、拡大充電が継続される。

Ｓ１９にて、制御回路１００は、拡大充電を終了する。Ｓ２０にて、制御回路１００は、積算値∫Ｉｉｎの算出を終了して記憶する。Ｓ２１にて、制御回路１００は、充電後放電を開始する前にＯＣＶｅを取得して記憶する。

Ｓ２２にて、制御回路１００は、充電後放電を開始する。Ｓ２３にて、制御回路１００は、ＣＣＶに基づいて算出したＳＯＣが制御上限値β以下となったか否かを判断する。肯定的な判断がなされた場合（Ｓ２３にてＹＥＳ）、処理はＳ２４に移され、そうでない場合（Ｓ２３にてＮＯ）、処理はＳ２３に戻され、充電後放電が継続される。

Ｓ２４にて、制御回路１００は、充電後放電を終了する。
Ｓ２５にて、制御回路１００は、満充電容量ＦＣＣの算出処理を行なう。なお、本処理の詳細は、図５を用いて説明する。

Ｓ３０にて、制御回路１００は、通常充電を開始する。Ｓ３１にて、制御回路１００は、ＣＣＶに基づいて算出したＳＯＣが制御上限値β以下となったか否かを判断する。肯定的な判断がなされた場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、処理はＳ３２に移され、そうでない場合（Ｓ３１にてＮＯ）、処理はＳ３１に戻され、通常充電が継続される。Ｓ３２にて、制御回路１００は、通常充電を終了する。

Ｓ４０にて、制御回路１００は、上述した走行制御を実行する。
図５は、図４のＳ２５の処理（満充電容量ＦＣＣの算出処理）の詳細な手順を示すフロチャートである。

Ｓ２５ａにて、制御回路１００は、図４のＳ１５、Ｓ２０、Ｓ２１の処理で記憶されたバッテリ電圧ＯＣＶｓ，ＯＣＶｅ、積算値∫Ｉｉｎを読み出す。

Ｓ２５ｂにて、制御回路１００は、バッテリ電圧ＯＣＶｓに対応するＳＯＣｓｏ、バッテリ電圧ＯＣＶｅｏに対応するＳＯＣｅｏを、上述の図３に示すＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて算出する。

Ｓ２５ｃにて、制御回路１００は、上述の式（３）によって変動量ΔＳＯＣ２を算出する。Ｓ２５ｄにて、制御回路１００は、上述の式（４）によって満充電容量ＦＣＣを算出する。Ｓ２５ｅにて、制御回路１００は、算出した満充電容量ＦＣＣを記憶する。この処理で記憶された満充電容量ＦＣＣが、後の走行制御中に読み出され、ＳＯＣの算出に用いられる（上述の式（１）参照）。

図６は、外部充電（拡大充電、通常充電）時のＳＯＣの時間変化を示す。図６において、実線は拡大充電時のＳＯＣの時間変化を示し、一点鎖線は通常充電時のＳＯＣの時間変化を示す。

時刻ｔ１で外部電源４００がコネクタ２１０に接続された場合、通常充電では、時刻ｔ１で充電が開始され、ＳＯＣがβに達した時刻ｔ３で充電が終了する。したがって、通常充電によるＳＯＣ変動量ΔＳＯＣ１は、走行制御域の幅（＝β−α）以下の値となる。

これに対し、拡大充電では、時刻ｔ１で充電前放電が開始され、ＳＯＣがαよりも低いＳＯＣｓに低下する時刻ｔ２で、充電前放電が終了される。その後、所定時間が経過すると拡大充電が開始され、ＳＯＣがβよりも高いＳＯＣｅに達する時刻ｔ４で拡大充電が終了される。その後、所定時間が経過すると充電後放電が開始され、ＳＯＣがβに低下した時刻ｔ５で充電後放電が終了される。これにより、充電前放電、拡大充電、充電後放電の一連の制御が終了する。

本実施の形態においては、上述の式（４）に示したように、満充電容量ＦＣＣが、ＦＣＣ＝｛１００／ΔＳＯＣ２｝×∫Ｉｉｎで算出される。

このような手法で満充電容量ＦＣＣを算出する場合、ΔＳＯＣ２を十分に確保する必要がある。すなわち、∫Ｉｉｎは電流センサ１６の出力を積算して算出されるため、∫Ｉｉｎには電流センサ１６の誤差の影響が含まれている。また、ΔＳＯＣ２は電圧センサ１４の出力を用いて算出されるため、ΔＳＯＣ２は電圧センサ１４の誤差の影響が含まれている。そのため、ΔＳＯＣ２が小さいと、ＦＣＣを算出する際の∫Ｉｉｎの増幅率（＝１００／ΔＳＯＣ２）が大きくなり、その分、ＦＦＣに含まれる誤差も増幅されてしまう。

この点を考慮し、本実施の形態においては、変動量ΔＳＯＣ２を通常充電時よりも拡大させることによってＦＣＣの算出精度を向上させている。

たとえば、∫Ｉｉｎに±５％の誤差が含まれている場合において、仮にΔＳＯＣ２を５０％（通常充電時レベルの値）にするとＦＣＣに含まれる誤差は±５％×（１００％／５０％）＝±１０％となるが、ΔＳＯＣ２を８０％に拡大することによってＦＣＣに含まれる誤差は±５％×（１００％／８０％）＝±６．２５％とすることができ、ＦＣＣに含まれる誤差を低減することができる。

また、本実施の形態においては、ＯＣＶの単位変動量あたりのＳＯＣの変動量が小さい領域Ａおよび領域Ｂ（図３参照）を用いて、拡大充電開始時のＳＯＣｓｏ、拡大充電終了時のＳＯＣｅｏを算出している。そのため、電圧センサ１４の誤差がＯＣＶｓ、ＯＣＶｅに含まれていたとしても、その誤差に起因するＳＯＣｓｏ、ＳＯＣｅｏの誤差を非常に小さい値に抑制することができる。これによって、ΔＳＯＣ２の算出精度が向上するため、ＦＣＣの算出精度も向上する。

このように、ＳＯＣ変動量が拡大された拡大充電時に満充電容量ＦＣＣを算出することで、満充電容量ＦＣＣを精度よく算出することができる。このように拡大充電時に精度よく算出したＦＣＣを記憶しておき、走行制御中は、記憶しておいた満充電容量ＦＣＣを用いてＳＯＣを算出する（式（１）参照）。したがって、走行制御中のＳＯＣを精度良く算出することができる。

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。

５ 車両、１０ バッテリ、１２ 温度センサ、１４ 電圧センサ、１６ 電流センサ、３０ ＰＣＵ、５０ エンジン、６０ 動力分割機構、７０ 駆動軸、８０ 車輪、９１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、９２ 補機、１００ 制御回路、１１０ 走行制御部、１２０ 外部充電制御部、１２１ 判断部、１２２ 第１充電部、１２３ 第２充電部、１２４ 算出部、１３０，１４０ 記憶部、２００ 充電器、２１０ コネクタ、２１１ 接続センサ、４００ 外部電源。

Claims (8)

1. 電池と、負荷と、前記電池および前記負荷の間で授受される電力を制御する電力制御器と、車両外部の電源を用いて前記電池を充電する外部充電を行なう充電器とを備えた車両の制御装置であって、
   前記車両の走行制御中である場合に、前記電池の満充電容量に対する実蓄電量の割合であるＳＯＣが所定領域内に収まるように前記電力制御器を制御する第１制御部と、
   前記電源が前記車両に接続された場合に、前記外部充電中の前記ＳＯＣの変動量が前記所定領域の幅よりも大きい拡大充電を行なうように前記電力制御器および前記充電器を制御する第２制御部と、
   前記拡大充電中の前記ＳＯＣの変動量に対する前記ＳＯＣの最大値の比を前記拡大充電中に前記電池に流れ込んだ電流の積算値に乗じた値を、前記満充電容量として算出する算出部とを備える、車両の制御装置。
2. 前記第２制御部は、前記電源が前記車両に接続された場合、前記ＳＯＣが前記所定領域の下限値よりも低い第１領域に含まれる第１ＳＯＣに低下するまで前記電池から放電させる第１放電を行ない、前記第１放電の終了後に前記拡大充電を開始し、前記ＳＯＣが前記所定領域の上限値よりも高い第２領域に含まれる第２ＳＯＣに達した時点で前記拡大充電を終了する、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記第２制御部は、前記拡大充電の終了後、前記ＳＯＣが前記所定領域内に収まるように前記電池から放電させる第２放電を行なう、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記電池は、前記第１、第２領域における前記電池の電圧の単位変動量に対する前記ＳＯＣの変動量が前記所定領域における前記電池の電圧の単位変動量に対する前記ＳＯＣの電圧の変動量よりも小さくなる特性を有し、
   前記制御装置は、前記電池の電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
   前記算出部は、前記拡大充電の開始時の前記電圧センサの出力に基づいて前記拡大充電の開始時のＳＯＣを算出し、前記拡大充電の終了時の前記電圧センサの出力に基づいて前記拡大充電の終了時のＳＯＣを算出し、算出した２つのＳＯＣの差を前記拡大充電中の前記ＳＯＣの変動量として算出する、請求項２に記載の車両の制御装置。
5. 前記第２制御部は、前記第１放電の終了後かつ前記拡大充電の開始前の第１期間に前記電池に電流が流れていない状態を形成するとともに、前記拡大充電の終了後かつ前記第２放電の開始前の第２期間に前記電池に電流が流れていない状態を形成し、
   前記制御装置は、前記電池に電流が流れていない状態での前記電池の電圧と前記ＳＯＣとの対応関係を予め記憶する関係記憶部をさらに備え、
   前記算出部は、前記第１期間における前記電圧センサの出力に対応するＳＯＣを前記対応関係を用いて算出した値を前記拡大充電の開始時のＳＯＣとし、前記第２期間における前記電圧センサの出力に対応するＳＯＣを前記対応関係を用いて算出した値を前記拡大充電の終了時のＳＯＣとして、前記拡大充電中の前記ＳＯＣの変動量を算出する、請求項４に記載の車両の制御装置。
6. 前記第２制御部は、前記電源が前記車両に接続された場合、前記車両の使用履歴に基づいて前記拡大充電の実行の可否を判断し、実行可と判断した場合に前記拡大充電を実行し、実行否と判断した場合には前記ＳＯＣが前記所定領域の上限値に達した時点で前記外部充電を終了する通常充電を実行する、請求項１に記載の車両の制御装置。
7. 前記制御装置は、前記算出部が算出した前記満充電容量を記憶する容量記憶部をさらに備え、
   前記第１制御部は、前記容量記憶部に記憶された前記満充電容量を用いて、前記走行制御中の前記ＳＯＣを算出する、請求項１に記載の車両の制御装置。
8. 電池と、負荷と、前記電池および前記負荷の間で授受される電力を制御する電力制御器と、車両外部の電源を用いて前記電池を充電する外部充電を行なう充電器とを備えた車両の制御装置が行なう制御方法であって、
   前記車両の走行制御中である場合に、前記電池の満充電容量に対する実蓄電量の割合であるＳＯＣが所定領域内に収まるように前記電力制御器を制御するステップと、
   前記電源が前記車両に接続された場合に、前記外部充電中の前記ＳＯＣの変動量が前記所定領域の幅よりも大きい拡大充電を行なうように前記電力制御器および前記充電器を制御するステップと、
   前記拡大充電中の前記ＳＯＣの変動量に対する前記ＳＯＣの最大値の比を前記拡大充電中に前記電池に流れ込んだ電荷量に乗じた値を、前記満充電容量として算出するステップとを含む、車両の制御方法。

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