JP2017030517A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車に搭載された二次電池におけるメモリ効果の発生を予防するように、車両走行中の充放電を制御する。【解決手段】二次電池のＳＯＣ制御は、制御ＳＯＣ（Ｓｃｔ）が制御目標に従って維持されるように実行される。二次電池の実際のＳＯＣは、自己放電等により電流積算では把握できないＳＯＣ低下量により、制御ＳＯＣよりも低くなる可能性がある。上記ＳＯＣ低下量の推定によって求められた実際のＳＯＣの推定値（Ｓａｃ）が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下すると、ＳＯＣ制御の制御目標を高ＳＯＣ側にシフトすることにより、実際のＳＯＣが低ＳＯＣ領域に滞留することを防止する。【選択図】図６

Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、ハイブリッド車両に搭載された二次電池の走行中における充放電制御に関する。

ハイブリッド自動車では、エンジン作動を伴う発電により走行中においても車載二次電池の充電が可能である。このため、特開２０１１−２２５０７９号公報に記載されるように、強制放電制御や強制充電制御実行によって、二次電池のＳＯＣ（State of Charge）を所定範囲内に維持するように充放電が制御される。特に、特許文献１には、強制充電制御および強制放電制御の実行回数に応じて、制御中心ＳＯＣを変化させる制御が記載されている。

また、特開２００３−０４７１０８号公報（特許文献２）には、二次電池の充電メモリ効果を発生が検知されると、目標ＳＯＣを上昇することによって、車両性能の低下や電池劣化を回避しつつ、メモリ効果を解消することが記載されている。

特開２０１１−２２５０７９号公報 特開２００３−０４７１０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された制御では、ＳＯＣが制御下限に近付くことによる強制充電がある程度の回数、実際に行われるまでは、通常の充放電制御が実行される。このため、メモリ効果の発生を十分に回避することができず、特許文献２と同様に、メモリ効果が発生してから二次電池の充放電制御を変化させる結果となることが懸念される。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、メモリ効果の発生を予防するように、ハイブリッド自動車に搭載された二次電池の充放電を制御することである。

この発明のある局面では、ハイブリッド車両は、二次電池と、駆動機構と、制御装置とを備える。駆動機構は、内燃機関の出力を用いて二次電池の充電電力を生成するように構成される。制御装置は、二次電池のＳＯＣを所定の制御目標に従って制御するように発電機構の動作を制御する。さらに、制御装置は、二次電池の電流の積算値と、少なくとも二次電池の自己放電に起因するＳＯＣ低下量とから二次電池の実ＳＯＣ推定値を算出するとともに、算出された実ＳＯＣ推定値が所定の第１の下限ＳＯＣよりも低下すると制御目標を上昇させる。

上記ハイブリッド車両によれば、電流積算によっては把握できない二次電池の自己放電によるＳＯＣ低下量が反映された実ＳＯＣ推定値が低下した場合には、発電機構を用いたＳＯＣ制御の制御目標を上昇することができる。したがって、自己放電の影響によって実際のＳＯＣが低ＳＯＣ領域に滞留することを防止して、二次電池の充電メモリ効果の発生を防止できる。

あるいは好ましくは、制御装置は、二次電池の電流の積算により算出された制御ＳＯＣが、第１の下限ＳＯＣよりも高い第２の下限ＳＯＣまで低下すると、前記発電機構の作動によって前記二次電池を強制充電する。さらに、制御装置は、実ＳＯＣ推定値が第１の下限ＳＯＣよりも低下しても、強制充電の回数が所定回数よりも少ないときには制御目標の上昇を待機させる。

このようにすると、制御ＳＯＣが第２の下限ＳＯＣ（Ｓ１）よりも低下しないように起動される強制充電が所定回数実行されるまでの間は、実ＳＯＣ推定値が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下しても、ＳＯＣ制御目標の上昇が待機される。この結果、低ＳＯＣ領域への滞留時間がある程度長くなるまでは、制御目標の上昇によって回生電力の回収量が減少することを回避できる。この結果、ハイブリッド車両のエネルギ効率の低下を抑制できる。

好ましくは、制御装置は、さらに、ハイブリッド車両が所定時間を超えてパーキングレンジで放置され、かつ、補機負荷による消費電力が所定値以上である場合にも、制御目標を上昇させるための手段をさらに含む。

このようにすると、ＳＯＣが低ＳＯＣ領域に長期間滞留する可能性がある車両状態となったときに、予備的にＳＯＣ制御目標を上昇することができる。したがって、二次電池の充電メモリ効果の発生をさらに確実に防止することができる。

この発明によれば、ハイブリッド自動車に搭載された二次電池におけるメモリ効果の発生を予防するように、車両走行中の充放電を制御することができる。

本発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の全体構成を説明するためのブロック図である。 本実施の形態に従うハイブリッド車両に搭載される二次電池の特性を説明する概念図である。 制御ＳＯＣの算出処理を説明するフローチャートである。 ハイブリッド車両における二次電池のＳＯＣ制御の概要を説明するための概念図である。 本実施の形態に従うハイブリッド車両において強制充電が繰り返される場合の動作波形例である。 二次電池の実際のＳＯＣの推移を説明するためのグラフである。 二次電池の充電メモリ効果による満充電容量の低下を説明する概念図である。 本実施の形態に従うハイブリッド車両における二次電池の実ＳＯＣの推定処理を説明するフローチャートである。 自己放電によるＳＯＣ低下量の算出処理を説明する第１のフローチャートである。 自己放電によるＳＯＣ低下量の算出処理を説明する第２のフローチャートである。 充電効率を反映したＳＯＣ低下量の算出処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるＳＯＣ制御の処理を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるＳＯＣ制御処理の第１の変形例を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるＳＯＣ制御処理の第２の変形例を説明するためのフローチャートである。

以下に、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的に繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態に従うハイブリッド車両１００の全体構成を説明するためのブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン２と、動力分割装置４と、モータジェネレータ６，１０と、伝達ギヤ８と、駆動軸１２と、車輪１４とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、二次電池１６と、電力変換器１８，１９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２５と、車速センサ２９と、アクセルペダル３０と、パーキングスイッチ３２と、シフトレバー３４と、シフトポジションセンサ３６と、ＩＧスイッチ３８とをさらに備える。

エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換することによって動力を出力する内燃機関である。

モータジェネレータ６，１０は、交流回転電機であり、たとえば、三相交流同期電動機によって構成される。モータジェネレータ６は、動力分割装置４を経由してエンジン２によって駆動される発電機として用いられるとともに、エンジン２を始動するための電動機としても用いられる。

モータジェネレータ１０は、主として電動機として動作して、ハイブリッド車両１００の駆動軸１２を駆動するように用いられる。一方で、ハイブリッド車両１００の減速時には、モータジェネレータ１０は、発電機として動作して回生発電を行う。

動力分割装置４は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置４は、エンジン２の駆動力をモータジェネレータ６の回転軸に伝達される動力と、伝達ギヤ８に伝達される動力とに分割する。伝達ギヤ８は、車輪１４を駆動するための駆動軸１２に連結される。また、伝達ギヤ８は、モータジェネレータ１０の回転軸にも連結される。

二次電池１６は、再充電可能な直流電源として設けられる。本実施の形態では、二次電池１６は、ニッケル水素二次電池によって構成される。二次電池１６は、システムメインリレー（ＳＭＲ）２０を経由して、電力変換器１８，１９と接続される。

さらに、二次電池１６の出力電圧を降圧して、補機負荷４５の電源電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣコンバータ４０が配置される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が作動することによって、補機負荷４５は、二次電池１６からの電力によって作動可能である。

ＳＭＲ２０は、ＩＧスイッチ３８がドライバによってオンされるとオンされる。これにより、ハイブリッド車両１００は走行可能な状態となる。一方で、ＩＧスイッチ３８がドライバによってオフされると、ＳＭＲ２０はオフされる。ＳＭＲ２０がオフされると、二次電池１６の電力を用いた車両走行が不能な状態となる。以下では、ＳＭＲ２０のオフ時を、「二次電池１６の非使用時（または、放置時）」とも称する。ただし、図１の構成から理解されるとおり、ＳＭＲ２０のオフ時、すなわち、二次電池１６の非使用時においても、二次電池１６の電力を用いて、補機負荷４５は作動可能である。

ＳＭＲ２０のオン時において、電力変換器１８は、ＥＣＵ２５から受ける制御信号に基づいて、モータジェネレータ６および二次電池１６の間で双方向の直流／交流電力変換を実行する。同様に、電力変換器１９は、ＳＭＲ２０のオン時において、ＥＣＵ２５から受ける制御信号に基づいて、モータジェネレータ１０および二次電池１６の間で双方向の直流／交流電力変換を実行する。

これにより、モータジェネレータ６，１０は、二次電池１６との間での電力の授受を伴って、電動機として動作するための正トルクまたは発電機として動作するための負トルクを出力することができる。なお、なお、二次電池１６と電力変換器１８，１９との間に、直流電圧変換のための昇圧コンバータを配置することも可能である。

また、モータジェネレータ６は、動力分割装置４を経由して伝達されたエンジン２の出力を用いて二次電池１６の充電電力を生成する発電機としての動作モードを有することにより、「発電機構」を構成することができる。また、モータジェネレータ１０が二次電池１６からの電力によって電動機として動作することにより、二次電池１６からの電力によって車両駆動力を発生するための「駆動機構」が実現できる。

二次電池１６には、出力電圧Ｖｂ（以下、電池電圧Ｖｂとも称する）、入出力電流Ｉｂ（以下、電池電流Ｉｂとも称する）および温度Ｔｂ（以下、電池温度Ｔｂとも称する）を検出するためのセンサユニット１７が配置される。センサユニット１７によって検出された、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂおよび電池温度Ｔｂは、ＥＣＵ２５へ伝送される。

ＥＣＵ２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、ハイブリッド車両１００における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。ＥＣＵ２５には、計時のためのタイマ２６が含まれる。

ＥＣＵ２５には、さらに、シフトポジションセンサ３６の出力信号およびパーキングスイッチ３２の操作信号が入力される。ドライバは、シフトレバー３４の操作により、リバースポジション（Ｒポジション）、ニューラルポジション（Ｎポジション）、ドライブポジション（Ｄポジション）およびブレーキポジション（Ｂポジション）のいずれかを選択できる。シフトポジションセンサ３６の出力信号は、シフトレバー３４の操作により現在選択されているシフトポジションを示す。

また、ドライバは、ワンタッチ操作でパーキングポジション（Ｐポジション）を選択するためのパーキングスイッチ３２の操作（押圧）によっても、Ｐポジションを選択できる。運転者によるシフトポジションの選択に従って、ハイブリッド車両１００のシフトレンジは、リバースレンジ（Ｒレンジ）、ニューラルレンジ（Ｎレンジ）、ドライブレンジ（Ｄレンジ）、ブレーキレンジ（Ｂレンジ）または、パーキングレンジ（Ｐレンジ）に選択される。Ｐレンジ選択時には、図示しないパーキングロック機構を作動させることによって、駆動軸１２の回転がロックされる。

ＥＣＵ２５には、アクセルペダル３０の操作量であるアクセル開度Ａｃｃおよび車速センサによって計測されたハイブリッド車両１００の車速Ｖがさらに入力される。ＥＣＵ２５は、選択されたシフトレンジ、ならびに、アクセル開度Ａｃｃおよびブレーキペダル（図示せず）の操作量に応じて、ハイブリッド車両１００の走行を制御する。たとえば、ＥＣＵ２５は、停車時や低速走行時のように走行負荷が小さくエンジン２の効率が低下するときは、エンジン２を停止させてモータジェネレータ１０のみで走行（ＥＶ走行）するように電力変換器１９を制御する。一方で、走行負荷が上昇しエンジン２を効率よく運転できるときは、ＥＣＵ２５は、エンジン２を始動してエンジン２およびモータジェネレータ１０を用いて走行（ＨＶ走行）するようにエンジン２および電力変換器１８，１９を制御する。

さらに、ブレーキペダルが操作されることによる車両減速時には、モータジェネレータ１０が負トルクを出力することによって回生制動力が得られるように電力変換器１９が制御する。負トルクの発生による回生発電電力は、電力変換器１９によって直流電力に変換された後、二次電池１６の充電に用いることができる。

このように、ハイブリッド車両１００は、二次電池１６の充放電を伴って走行する。二次電池１６の充電状態は、満充電状態に対する現在の蓄電量を百分率で表したＳＯＣによって示される。ＳＯＣは、センサユニット１７による検出値に基づいて算出することができる。ハイブリッド車両１００では、上記発電機構を具備することにより、走行中（ＨＶ走行時）においても二次電池１６のＳＯＣを制御することができる。以下では、本実施の形態に従うハイブリッド車両における二次電池１６のＳＯＣ制御について、詳細に説明する。

図２は、本実施の形態に従うハイブリッド車両１００に搭載される二次電池の特性（ＳＯＣ−電圧特性）を説明する概念図である。図２には、図１に示された二次電池１６のＳＯＣと電圧（ＯＣＶ：開放電圧）との対応関係をプロットした特性線２０１が示される。

図２を参照して、二次電池１６は、低電圧領域（ＡＲ２）および高電圧領域（ＡＲ３）では、ＳＯＣ変化量に対する電圧変化量が大きい一方で、中間電圧領域（ＡＲ１）では、ＳＯＣ変化量に対する電圧変化量が小さい。このような電池特性は、たとえば、ニッケル水素二次電池において顕著に現われる。

中間電圧領域ＡＲ１、低電圧領域ＡＲ２および高電圧領域ＡＲ３は、電池電圧（ＯＣＶ）に基づいて区別することができる。たとえば、ＯＣＶ＞Ｖ２のときには二次電池１６は高電圧領域ＡＲ３であり、ＯＣＶ＜Ｖ１のときには二次電池１６は低電圧領域ＡＲ２である。一方で、ＯＣＶがＶ１〜Ｖ２の範囲内であるときには、二次電池１６は中間電圧領域ＡＲ１である。電圧Ｖ１，Ｖ２は、二次電池毎の特性に従って予め定めることができる。

通常、ハイブリッド車両１００に搭載された二次電池１６では、回生エネルギの回収余地を確保するために、５０〜６０％程度の範囲内でＳＯＣが維持されるように充放電が制御される。したがって、二次電池１６は、通常、中間電圧領域ＡＲ１で使用される。このため、電池電圧Ｖｂに基づいて二次電池１６のＳＯＣを算出することが困難である。したがって、車両走行中には、二次電池１６のＳＯＣは、基本的には電池電流Ｉｂの積算値に基づいて算出される。

図３は、制御ＳＯＣの算出処理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、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１１２により、１周期での電池電流Ｉｂの積算値を算出する。さらに、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１１４により、ステップＳ１１２で算出された電流積算値に基づくＳＯＣ変化量に従って、制御ＳＯＣを更新する。具体的には、前回の制御周期における制御ＳＯＣの値と、上記ＳＯＣ変化量との和によって、今回の制御周期における制御ＳＯＣが算出される。

さらに、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１１６により、電池電圧Ｖｂに基づき、ＯＣＶが低電圧領域ＡＲ２または高電圧領域ＡＲ３内であるかどうかを判定する。ＥＣＵ２５は、ＯＣＶが低電圧領域ＡＲ２または高電圧領域ＡＲ３内である場合には、ステップＳ１１８により、特性線２０１（図２）に従って、ＯＣＶに従って制御ＳＯＣを補正する。すなわち、ＳＯＣ変化量に対するＯＣＶ変化量が大きい領域では、電流積算に基づく算出値をＯＣＶに従って補正することによって、制御ＳＯＣの精度を向上することができる。

一方で、ＥＣＵ２５は、ＯＣＶが低電圧領域ＡＲ２および高電圧領域ＡＲ３のいずれにも含まれない場合（Ｓ１１６のＮＯ判定時）には、ステップＳ１１６の処理をスキップする。これにより、ステップＳ１１４で算出された電流積算に基づく算出値が、そのまま制御ＳＯＣとされる。

上述のように、通常、二次電池１６は中間電圧領域ＡＲ１内で使用されるため、ハイブリッド車両１００では、電池電流Ｉｂの積算によって制御ＳＯＣを算出することができる。

一方で、サービスセンターでのメンテ作業時等には、十分な管理下で、低電圧領域ＡＲ２または高電圧領域ＡＲ３まで二次電池１６を放電または充電することにより、電池電圧Ｖｂに基づいてＳＯＣを算出することができる。したがって、ＥＣＵ２５は、ＯＣＶが低電圧領域ＡＲ２または高電圧領域ＡＲ３にも含まれる場合（Ｓ１１６のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１８により、電池電圧Ｖｂおよび特性線２０１により、制御ＳＯＣを算出する。これにより、電流積算に基づく制御ＳＯＣを補正することができる。

図４は、ハイブリッド車両における二次電池１６のＳＯＣ制御を説明するための概念図である。

図４を参照して、二次電池１６のＳＯＣは、制御ＳＯＣを直接の対象として制御される。たとえば、ＳＯＣの制御目標として、制御目標中心Ｓｒが設定されると、制御ＳＯＣが制御目標中心Ｓｒ付近に維持されるように、二次電池１６の充放電が制御される。たとえば、エンジン２の出力が、車両走行に必要なパワーを基準に、ＳＯＣ制御のための充電電力を加算、または放電電力を減算するように調整されることにより、ＳＯＣ制御を実行することができる。なお、以下では、制御目標として、単一のＳＯＣ値である制御目標中心Ｓｒ（たとえば、５０％程度）を設定するが、制御目標は一定の幅を有するＳＯＣ範囲として設定してもよい。

さらに、二次電池１６の過放電および過充電を回避するために、制御ＳＯＣが、所定の制御範囲（制御下限Ｓ１〜制御上限Ｓ３）から外れないように、ＳＯＣ制御は実行される。

制御ＳＯＣが制御下限Ｓ１まで低下すると、エンジン２を作動させて強制充電が実行される。強制充電時には、要求される車両駆動力が小さいとき、または停車時等、本来はエンジン２の作動が不要な場面であっても、二次電池１６の充電電力を発生するために、エンジン２が強制的に作動される。強制充電は、制御ＳＯＣがＳ２に達するまで継続される。制御ＳＯＣがＳ２まで上昇すると、強制充電はオフされる。

一方で、制御ＳＯＣが制御上限Ｓ３に達すると、二次電池１６の充電が禁止される。この場合には、発電機構による発電、すなわち、エンジン２の出力による発電に加えて、回生発電も禁止される。この場合、車両制動力は、図示しないディスクブレーキ機構によって確保される。

このような、エンジン２の作動／停止の切替えを含む出力制御により、「発電機構」による発電電力が制御されることによって、ＳＯＣ制御が実行される。

たとえば、長時間駐車により、Ｐレンジで放置された場合に、補機負荷４５が作動していると、図５に示すように、制御下限Ｓ１付近のＳＯＣ領域において強制充電が繰り返し実行されることになる。

図５は、本実施の形態に従うハイブリッド車両において強制充電が繰り返される場合の動作波形例である。

図５を参照して、補機負荷４５での電力消費に伴い、時刻ｔ１で制御ＳＯＣが制御下限Ｓ１まで低下すると、エンジン２が作動して強制充電が開始される。これにより、制御ＳＯＣは上昇して、時刻ｔ２においてＳ２に達する。これにより、時刻ｔ２において、強制充電は終了されてエンジン２が停止される。

時刻ｔ２以降では制御ＳＯＣが再び低下するため、時刻ｔ３〜ｔ４において、強制充電が再び実行される。このように、同様の車両状況が継続すると、間欠的な強制充電がさらに繰り返し実行される。これにより、二次電池１６のＳＯＣは、制御ＳＯＣがＳ１〜Ｓ２となる領域に滞留する。

図６には、二次電池１６の実際のＳＯＣ（以下、実ＳＯＣとも称する）の推移を説明するためのグラフが示される。

図６を参照して、ニッケル水素電池では、自己放電によって、電池電流Ｉｂが発生していない期間中に、実際にはＳＯＣが低下することが知られている。すなわち、自己放電によるＳＯＣ低下は、電池電流Ｉｂの積算に基づいて算出される制御ＳＯＣには現れない。

したがって、制御ＳＯＣと実ＳＯＣとの間には、少なくとも、自己放電によって生じた差分（ＳＯＣ低下量）が存在する。図６中には、制御ＳＯＣ（Ｓｃｔ）を実線で表記する一方で、実ＳＯＣ（Ｓａｃ）を点線で表記する。

図６中の期間１１０では、制御ＳＯＣおよび実ＳＯＣの差分が比較的小さい状態で、二次電池１６の強制充電が繰り返し実行されている。制御ＳＯＣを制御下限Ｓ１よりも高く維持する強制充電によって、実ＳＯＣについても、制御下限Ｓ１を下回る低ＳＯＣ領域に滞留しないように制御できていることが理解される。

これに対して、期間１１５では、自己放電の影響によるＳＯＣ低下量が大きくなることにより、実ＳＯＣと制御ＳＯＣとの差が大きい状態で、二次電池１６の強制充電が繰り返し実行されている。

期間１１５では、制御ＳＯＣが制御下限Ｓ１よりも低下しないように強制充電を行っても、実ＳＯＣが、制御下限Ｓ１を下回る低ＳＯＣ領域に滞留してしまう。このような低ＳＯＣ領域において、二次電池１６が繰り返し充放電される現象が発生すると、いわゆる充電メモリ効果の発生により、二次電池１６の満充電容量が低下することが懸念される。

なお、ＳＯＣ制御における制御下限Ｓ１は、充放電が繰り返し実行されても、後述する充電メモリ効果が発生しないようなＳＯＣ領域に設けられる。したがって、強制充電によって、制御下限Ｓ１よりも低い領域に実ＳＯＣが滞留することを回避すれば、メモリ効果の発生は防止できる。一般的には、制御下限Ｓ１は、図２中において、中間電圧領域ＡＲ１内であって、低電圧領域ＡＲ２に近い側に位置する。

図７は、二次電池の充電メモリ効果による満充電容量の低下を説明する概念図である。
図７（ａ）には、二次電池１６の非劣化時（新品時）における、二次電池１６の特性線２０１が示される。特性線２０１は、図２に示したのと同様であり、電池電圧Ｖｂが電圧Ｖｍに達した状態で、二次電池１６は満充電状態となる。

したがって、図２で説明した、電池電流Ｉｂの積算をベースとする制御ＳＯＣの管理と並行して、電池電圧Ｖｂ（あるいは、電池電圧Ｖｂに基づくＯＣＶ）が、電圧Ｖｍ（あるいは、その近傍）まで上昇すると、二次電池１６が過充電状態であると認識される。この場合には、図４で説明した、制御ＳＯＣが制御上限Ｓ３まで上昇した場合と同様に、二次電池１６のさらなる充電が禁止される。

一方で、図７（ｂ）には、低ＳＯＣ領域における充放電の繰返しにより、二次電池１６に充電メモリ効果が発生したときの特性線２０２が、非劣化時の特性線２０１と比較して示される。

図７（ｂ）を参照して、低ＳＯＣ領域での滞留によって充電メモリ効果が発生すると、特性線２０２は、特性線２０１と比較して、ＳＯＣに対する電池電圧（ＯＣＶ）が低ＳＯＣ領域から高電圧側にシフトされる。

この結果、ＳＯＣが本来の満充電状態（１００％）に達していない領域において、電池電圧Ｖｂ（またはＯＣＶ）が、図７（ａ）に示された電圧Ｖｍまで上昇することになる。この結果、二次電池１６をこれ以上充電することが禁止されるため、等価的な満充電容量が大幅に低下することが理解される。これにより、二次電池１６の使用効率が大幅に低下することが懸念される。

したがって、実施の形態に従うハイブリッド車両では、少なくとも自己放電によるＳＯＣ低下量を反映して実ＳＯＣの推定値を算出することをベースに、充電メモリ効果の発生を予防するように、二次電池１６のＳＯＣ制御を実行する。

図８は、本実施の形態に従うハイブリッド車両における二次電池１６の実ＳＯＣの推定処理を説明するフローチャートである。図８に示される制御処理は、たとえば、ＩＧスイッチ３８のオン中に、ＥＣＵ２５により所定周期で繰返し実行される。

図８を参照して、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１１０により、二次電池１６のセンサユニット１７の出力に基づき、電池温度Ｔｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂを読込む。さらに、ＥＣＵ２５はステップＳ１１０により、制御ＳＯＣを算出する。ステップＳ１１０では、図３に示された、ステップＳ１１２〜Ｓ１１８の処理によって、今回の制御周期における制御ＳＯＣが算出される。

ＥＣＵ２５は、制御ＳＯＣが算出されると（Ｓ１１０）、ステップＳ１２０により、二次電池１６の自己放電によるＳＯＣ低下量であるΔＳＯＣ１を取得する。さらに、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１３０により、充電効率を反映したＳＯＣ低下量であるΔＳＯＣ２を取得する。

そして、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１４０により、ステップＳ１１０で算出された制御ＳＯＣおよび、ステップＳ１２０，Ｓ１３０で読出されたＳＯＣ低下量ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２に基づいて、実ＳＯＣの推定値Ｓａｃ♯を算出する。すなわち、Ｓａｃ♯＝Ｓｃｔ−（ΔＳＯＣ１＋ΔＳＯＣ２）で求めることができる。

なお、本実施の形態では、自己放電によるＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１）と、充電効率を反映したＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ２）との両方を考慮して実ＳＯＣを推定するが、自己放電によるＳＯＣ低下量のみを考慮して、実ＳＯＣを推定することも可能である。すなわち、本実施の形態において、実ＳＯＣの推定値Ｓａｃ♯は、制御ＳＯＣに反映された、二次電池１６の電流積算値と、少なくとも自己放電に起因するＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１）とから算出される。

次に、図９〜図１１を用いて、ＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２）の算出処理の具定例について詳細に説明する。

図９および図１０は、自己放電によるＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１）を算出するための制御処理を説明するフローチャートである。

図９を参照して、ＥＣＵ２５は、ＳＭＲ２０のオフ時（Ｓ１２１のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２２により、二次電池１６の非使用時間（すなわち、放置時間）を計時するためにタイマ２６を起動する。さらに、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１２３により、ＳＭＲ２０のオフ時点におけるＳＯＣ（たとえば、制御ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂを記憶する。

一方で、ＳＭＲ２０のオフ時以外（Ｓ１２１のＮＯ判定時）、ステップＳ１２２、Ｓ１２３の処理は実行されない。このとき、タイマ２６による計時はクリアされる。

図１０を参照して、ＥＣＵ２５は、ＳＭＲ２０のオン時（Ｓ１２４のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２５により、タイマ２６によるタイマ値Ｔｘを取得する。タイマ値Ｔｘは、図９のステップＳ１２２の実行時点からの経過時間に応じた値を有する。

二次電池１６による自己放電は、ハイブリッド車両１００においてＳＭＲ２０がオフ期間に相当する二次電池１６の非使用中に発生する。さらに、自己放電によるＳＯＣ低下量は、非使用中の電池温度Ｔｂｘ、ＳＯＣレベル（ＳＯＣｘ）および放置時間に依存して変化する。ステップＳ１２５によるタイマ値Ｔｘは、自己放電の発生期間に相当する、二次電池１６の非使用時間（放置時間）に相当する。

したがって、電池温度Ｔｂｘ、ＳＯＣレベル（ＳＯＣｘ）および放置時間（Ｔｘ）から、自己放電によるＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１）を算出するマップを、事前の実機試験等によって予め作成することができる。

ＥＣＵ２５は、ステップＳ１２６により、二次電池１６の放置時間Ｔｘおよび、放置時における電池温度ＴｂｘおよびＳＯＣレベル（ＳＯＣｘ）から、予め作成された上記マップを用いて、１回の放置中におけるＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１）を算出する。

なお、放置中には制御ＳＯＣは変化しないため、ＳＯＣｘとしては、ステップＳ１２３（図９）で記憶された制御ＳＯＣを用いることができる。さらに、電池温度Ｔｂｘは、ステップＳ１２３（図９）で記憶された電池温度Ｔｂを用いてもよく、ステップＳ１２６時点における電池温度ＴｂとステップＳ１２３時点における電池温度Ｔｂの平均値から求めてもよい。

このようにして、ＳＭＲ２０のオフ時点から次回のオン時点までの１回の放置期間における自己放電によるＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１）が求められる。

さらに、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１２７により、ステップＳ１２６で算出されたΔＳＯＣ１を、これまでの積算値に加算することによって、ＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１）を更新する。ΔＳＯＣ１は、電池電圧が低電圧領域ＡＲ２または高電圧領域ＡＲ３内となって制御ＳＯＣが補正されるのに応じて（図８のＳ１１８）、クリアすることができる（ΔＳＯＣ２＝０）。一方で、クリアされるまでの間は、二次電池１６が充電される毎に、ΔＳＯＣ１は逐次積算される。図８のステップＳ１２０では、その時点における、ΔＳＯＣ１の積算値が読出される。

図１１は、充電効率を反映したＳＯＣ低下量の算出処理を説明するフローチャートである。

図１１を参照して、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１３１には、二次電池１６が充電中であるかどうかを判定し、充電中（Ｓ１３１のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３２に処理を進める。ステップＳ１３２では、センサユニット１７の出力に基づいて、充電時における二次電池１６の電池電圧Ｖｂ，電池電流Ｉｂおよび電池温度Ｔｂが取得される。

ＥＣＵ２５は、ステップＳ１３３に処理を進めて、電池電圧Ｖｂ，電池電流Ｉｂおよび電池温度Ｔｂから、充電効率を反映した充電電力のロス分に相当するＳＯＣ低下量ΔＳＯＣ２を算出する。

理想的には、充電電流の全てが蓄電のための電気化学反応に用いられることで充電効率が１．０となるが、実際には、電流の一部が内部ガスの発生等につながる副反応に用いられることにより、充電効率は１．０よりも低下する。充電効率は、電池温度ＴｂおよびＳＯＣに応じて変化することが知られている。したがって、電池温度ＴｂおよびＳＯＣに対する充電効率のマップを事前の実機試験等によって予め作成することができる。

充電効率が１．０から低下すると、二次電池１６への入力電力（Ｖｂ×Ｉｂ）の全てが、実ＳＯＣの上昇には寄与しなくなる。一方で、充電による制御ＳＯＣの上昇は、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂに基づいて算出される。したがって、充電時には、充電電力のロス分に応じて、制御ＳＯＣに対する実ＳＯＣの差分が発生する。ΔＳＯＣ２は、充電毎に発生する上記差分を示すものである。

たとえば、ステップＳ１３３では、電池温度Ｔｂに基づき上記マップを用いて取得された充電効率および制御ＳＯＣの少なくとも一方と、充電電力（電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂ）とから、各制御周期におけるΔＳＯＣ２を算出することができる。

ＥＣＵ２５は、ステップＳ１３４により、ステップＳ１３３で算出されたΔＳＯＣ２を、これまでの積算値に加算することによって、ＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ２）を更新する。ΔＳＯＣ２は、ΔＳＯＣ１と同様に、電池電圧が低電圧領域ＡＲ２または高電圧領域ＡＲ３内となって制御ＳＯＣが補正されるのに応じて（図８のＳ１１８）、クリアすることができる（ΔＳＯＣ２＝０）。ΔＳＯＣ２についても、クリアされるまでの間は、二次電池１６が充電される毎に逐次積算される。図８のステップＳ１３０では、その時点における、ΔＳＯＣ２の積算値が読出される。

なお、図１１では、充電中において、制御周期毎にΔＳＯＣ２を積算する処理を例示したが、１回の充電動作毎に電池電流Ｉｂを積算して、電池電流Ｉｂの積算値と、当該充電動作における電池電圧Ｖｂおよび電池温度Ｔｂ（充電効率）とを用いて、充電動作が終了される毎に、ΔＳＯＣ２を算出し、かつ、積算する処理とすることも可能である。

図１２は、本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるＳＯＣ制御による処理を説明するためのフローチャートである。図１２に従う制御処理は、たとえば、ＩＧスイッチ３８のオン中に、ＥＣＵ２５により、図８に示された制御処理とともに所定周期で繰返し実行される。

図１２を参照して、ＥＣＵ２５は、ステップＳ２００により、図８のステップＳ１４０で求められた実ＳＯＣの推定値Ｓａｃ♯が、下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下したかどうかを判定する。

ＥＣＵ２５は、Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下していないとき（Ｓ２００のＮＯ判定時）には、ステップＳ２５０により、ＳＯＣ制御の制御目標中心Ｓｒ（図４）は、デフォルト値Ｓｒ１に設定される。

一方で、実ＳＯＣの推定値Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）よりも低下すると（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ２５は、ステップＳ２６０に処理を進めて、制御目標中心Ｓｒをデフォルト値から上昇させる（Ｓｒ＝Ｓｒ１＋α）。これにより、強制充電の閾値となるＳ１，Ｓ２（図４）についても、Ｓｒ＝Ｓｒ１のとき（すなわち、デフォルト状態）から上昇する。なお、充電禁止の閾値となるＳ３（図４）についても、同様に、Ｓｒ＝Ｓｒ１のとき（すなわち、デフォルト状態）から上昇されることが好ましい。

ＥＣＵ２５は、ステップＳ３００により、ステップＳ１２０（図８）で算出された制御ＳＯＣが、ステップＳ２５０またはＳ２６０により設定された制御目標（制御目標中心Ｓ）に維持されるように、図４で説明したＳＯＣ制御を実行する。

再び図６を参照して、実ＳＯＣおよび制御ＳＯＣの乖離が大きくなった期間１１５では、制御ＳＯＣが制御下限Ｓ１よりも低下しないように制御しても、時刻ｔｘにおいて、実ＳＯＣ（Ｓａｃ）が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下する。この結果、時刻ｔｘでは、ステップＳ２００（図１２）がＹＥＳ判定となることにより、ＳＯＣの制御目標がα（Ｓ２６０）上昇される。たとえば、α＝Ｓ１（デフォルト値）−Ｓｘとすると、時刻ｔｘ以上では、実ＳＯＣが制御下限Ｓ１のデフォルト値よりも低下しないように、制御ＳＯＣを制御することができる。すなわち、図６において、下限ＳＯＣ（Ｓｘ）は「第１の下限ＳＯＣ」に対応し、制御下限Ｓ１は「第２の下限ＳＯＣ」に対応する。

この結果、ＳＯＣ制御の対象とされる制御ＳＯＣに対する実ＳＯＣの低下量が増大しても、実ＳＯＣが低ＳＯＣ領域に滞留することを回避できる。これにより、二次電池１６の充電メモリ効果の発生を防止することができる。

なお、ＳＯＣ低下量（ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２）については、電流積算と比較して、ＳＯＣ変化量の推定精度は相対的に低くなる。したがって、ＳＯＣ制御による直接の制御値（制御ＳＯＣ）については、電流積算ベースで求める一方で、ＳＯＣ低下量については、当該ＳＯＣ制御における制御目標に反映することで、より安定的にＳＯＣを適正範囲内に制御することができる。

なお、上述のように、ＳＯＣ低下量ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２は、クリアされるまでの間逐次積算される。したがって、基本的には、ステップＳ２００（図１２）が一度ＹＥＳ判定とされてＳＯＣの制御目標が上昇されると、ステップＳ１１８（図３）によってＳＯＣ低下量がクリアされるまでの間、当該ＹＥＳ判定は維持されることが好ましい。

あるいは、回生エネルギの回収余地を確保するために、ＳＯＣ制御目標をデフォルト値から上昇させてＳＯＣ制御を行った結果、実ＳＯＣ推定値Ｓａｃ♯が一定量上昇すると、ＳＯＣ制御目標をデフォルト値に復帰させることも可能である。たとえば、ステップＳ２００における下限ＳＯＣ（Ｓｘ）について、ＳＯＣ制御目標の上昇中には、ＳＯＣ制御目標がデフォルト値であるときよりも高く設定することによって、このような制御を実現することができる。

［変形例］
以下では、ＳＯＣの制御範囲の設定に関する変形例を説明する。

図１３は、本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるＳＯＣ制御処理の第１の変形例を説明するフローチャートである。

図１３を図１２と比較して、ＥＣＵ２５は、実ＳＯＣの推定値Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下したとき（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２１０をさらに実行する。

ＥＣＵ２５は、ステップＳ２１０により、強制充電制御の実行回数Ｎｃｆが判定値Ｎｔを超えたかどうかを判定する。強制充電回数Ｎｃｆは、図４および図５で説明した強制充電が実行される毎に１増加される。強制充電回数Ｎｃｆは、たとえば一定期間（所定の日数ないし月数）を単位とする頻度として管理されてもよい。

ＥＣＵ２５は、Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下すると、さらに、充放電の繰り返し回数に相当する強制充電回数Ｎｃｆが判定値Ｎｔを超えたときに（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、図１２と同様のステップＳ２６０に処理を進めて、ＳＯＣの制御目標（Ｓｒ，Ｓ１〜Ｓ３）をデフォルト値から上昇させる。

一方で、Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下するまでの間（Ｓ２００のＮＯ判定時）、および、Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下した後であっても、強制充電の回数が少ない（または、頻度が低い）場合（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、ＳＯＣの制御目標（Ｓｒ，Ｓ１〜Ｓ３）はデフォルト値に維持される（Ｓ２５０）。

したがって、図１３に示した変形例によれば、Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下しても、強制充電による充放電の繰り返し回数が少ない場合には、ＳＯＣの制御目標の上昇を待機することができる。

この結果、低ＳＯＣ領域における充放電が実際に繰り返されることによって、充電メモリ効果の発生リスクが高まるまでの間については、ＳＯＣの制御目標を上昇させないことによって、回生電力の回収量の減少によるハイブリッド車両１００のエネルギ効率低下を抑制することができる。

図１４には、本実施の形態に従うハイブリッド車両におけるＳＯＣ制御処理の第２の変形例を説明するフローチャートである。

図１４を図１３と比較して、ＥＣＵ２５は、図１３に示した制御処理に加えて、ステップＳ２８０，Ｓ２８５を実行する。

ＥＣＵ２５は、ステップＳ２８０により、ハイブリッド車両１００がＰレンジに放置されている経過時間（放置時間）が所定時間に達しているかどうかを判定する。ＥＣＵ２５のタイマ２６を、シフトポジションセンサ３６の出力信号に応じて起動することにより、Ｐレンジでの放置時間を計測することができる。

ＥＣＵ２５は、Ｐレンジでの放置時間が所定時間を超えたとき（Ｓ２８０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２８５に処理を進めて、補機負荷４５による消費電力が所定電力以上であるかどうかを判定する。ステップＳ２８５による判定は、補機負荷４５の作動状況（各機器のオン／オフ状態）に基づいて実行してもよく、実際に消費電力を計測することによって実行してもよい。

ＥＣＵ２５は、補機負荷４５の消費電力が所定値以上のとき（Ｓ２８５のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２９０に処理を進めて、ＥＣＵ２５は、ステップＳ２６０に処理を進めて、制御目標中心Ｓｒをデフォルト値から上昇させる（Ｓｒ＝Ｓｒ１＋β）。これにより、図４に示されたＳ１〜Ｓ２についても、Ｓｒ＝Ｓｒ１のとき（すなわち、デフォルト状態）から上昇する。

Ｐレンジでの放置時間が所定時間を超え、かつ、補機負荷４５の消費電力が所定値以上のときには、強制充電が繰り返し発生し易い車両状態である。したがって、かかる車両状態では、ステップＳ２６０（図１２，図１３）により、ＳＯＣの制御目標が上昇されていない場合にも、ステップＳ２９０によって、予備的にＳＯＣの制御目標を上昇する。なお、ステップＳ２９０による上昇量βは、ステップＳ２６０による上昇量と同一であてもよい。

また、ＥＣＵ２５は、Ｐレンジでの放置時間が所定時間に達していないとき（Ｓ２８０のＮＯ判定時）、または、補機負荷４５の消費電力が所定値より小さいとき（Ｓ２８５のＮＯ判定時）には、図１３に示したステップＳ２００以降の処理が実行される。あるいは、ステップＳ２８０またはＳ２８５のＮＯ判定時における処理は、図１２と同様であってもよい。

したがって、図１４に示した変形例によれば、実ＳＯＣの推定値Ｓａｃ♯が下限ＳＯＣ（Ｓｘ）まで低下する前に、強制充電が繰り返し発生し易い車両状態である場合には、予備的にＳＯＣの制御目標を上昇することができる。これにより、低ＳＯＣ領域における、充放電が繰り返されることによる長期間の滞留によって、二次電池１６の充電メモリ効果の発生をさらに確実に防止することができる。

ここで、ステップＳ２９０によるＳＯＣの制御目標の上昇は、ステップＳ２８０，Ｓ２８５の判定結果に応じて、上記車両状態が解消されると終了される。

一方、ステップＳ２６０によってＳＯＣの制御目標が既に上昇されている期間では、予備的にＳＯＣの制御目標を上昇させるためのステップＳ２９０は不要となる。したがって、このような場合には、ステップＳ２８０，Ｓ２８５はＮＯ判定に固定することが好ましい。

本実施の形態では二次電池１６をニッケル水素電池として説明したが、図２と同様に、ＳＯＣ変化量に対する電圧変化量が小さい電圧領域を有する電池特性のため、制御ＳＯＣと実際のＳＯＣとの間に差分が生じやすい傾向にある二次電池に対して、本発明を同様に適用できる。

なお、図１に示したハイブリッド車両１００の構成についても例示に過ぎない。たとえば、エンジン出力が発電専用に用いられるシリーズハイブリッドや、パラレルハイブリッド等の図１の例示とは駆動系の構成が異なる種々のハイブリッド車両に対しても、走行中に二次電池の充電電力を発生する機構（発電機構）によってＳＯＣ制御が可能な構成を有する限り、本発明を適用することが可能である。

また、車両外部の充電によって二次電池１６を外部充電可能な、いわゆるプラグインタイプのハイブリッド車両に対しても、本発明の適用は可能である。なお、外部充電時には、二次電池１６は満充電状態まで充電されることが一般的であるので、制御ＳＯＣの誤差（対実ＳＯＣ）を補正する機会が比較的容易に得られることとなる。

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。

２ エンジン、４ 動力分割装置、６，１０ モータジェネレータ、８ 伝達ギヤ、１２ 駆動軸、１４ 車輪、１６ 二次電池、１７ センサユニット、１８，１９ 電力変換器、２０ ＳＭＲ、２６ タイマ、２９ 車速センサ、３０ アクセルペダル、３２ パーキングスイッチ、３４ シフトレバー、３６ シフトポジションセンサ、３８ スイッチ、４０ コンバータ、４５ 補機負荷、１００ ハイブリッド車両、２０１，２０２ 特性線（ＳＯＣ−電圧）、ＡＲ１ 中間電圧領域、ＡＲ２ 低電圧領域、ＡＲ３ 高電圧領域、Ｉｂ 電池電流、Ｎｃｆ 強制充電回数、Ｎｔ 判定値、Ｓ１ ＳＯＣ制御下限（強制充電開始閾値）、Ｓ３ ＳＯＣ制御上限（充電禁止閾値）、Ｓｒ 制御目標中心、Ｓｒ１ デフォルト値（制御目標中心）、Ｔｂ 温度、Ｔｂ 電池温度（検出値）、Ｔｂｘ 電池温度（放置期間）、Ｔｘ タイマ値、Ｔｘ 放置時間（二次電池）、Ｖｂ 電池電圧。

Claims (3)

1. 二次電池と、
   前記二次電池からの電力によって車両駆動力を発生するように構成された駆動機構と、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力を用いて前記二次電池の充電電力を生成するように構成された発電機構と、
   前記二次電池のＳＯＣを所定の制御目標に維持するように前記発電機構の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記二次電池の電流の積算値と、少なくとも前記二次電池の自己放電に起因するＳＯＣ低下量とから前記二次電池の実ＳＯＣ推定値を算出するとともに、算出された前記実ＳＯＣ推定値が所定の第１の下限ＳＯＣよりも低下すると前記制御目標を上昇させる、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、さらに、
   前記二次電池の電流積算により算出された制御ＳＯＣが第２の下限ＳＯＣまで低下すると前記発電機構の作動によって前記二次電池を強制充電するとともに、前記実ＳＯＣ推定値が前記第１の下限ＳＯＣよりも低下しても、前記強制充電の回数が所定回数よりも少ないときには前記制御目標の上昇を待機させ、
   前記第２の下限ＳＯＣは、前記第１の下限ＳＯＣよりも高い、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置は、さらに、
   前記ハイブリッド車両が所定時間を超えてパーキングレンジで放置され、かつ、補機負荷による消費電力が所定値以上である場合にも、前記制御目標を上昇させる、請求項１または２に記載のハイブリッド車両。

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