JP2018034734A

JP2018034734A - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP2018034734A
Application number: JP2016171383A
Authority: JP
Inventors: 裕之小幡; Hiroyuki Obata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: JP6627694B2

Abstract

【課題】バッテリの入力電力が大きく制限された場合でもＭＧを発電機として機能させてエンジン回転数を低下可能とする。
【解決手段】エンジン５８と、第１、第２ＭＧ５２，５４とバッテリ１０とを備え、エンジン５８を停止させる際に、第１ＭＧ５２を発電機として機能させてエンジン５８の回転数を低下させるハイブリッド車両１００の制御装置２０であって、エンジン５８の停止を予測するエンジン停止予測部４２と、バッテリ１０への入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）と出力電力制限値Ｗｏｕｔ（ｔ）を算出するバッテリ入出力電力制限値算出部４０と、入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値が第１閾値未満で、現時点の直後にエンジン５８が停止すると予測した際に、出力電力制限値Ｗｏｕｔ（ｔ）の絶対値が第２閾値を超える場合に、所定時間だけバッテリ１０から電力を出力させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンとモータジェネレータとバッテリとを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

エンジンとモータジェネレータによって駆動されるハイブリッド車両が多く用いられている。このようなハイブリッド車両では、エンジンの始動停止が頻繁に繰り返される。エンジンの停止に際しては、モータジェネレータを発電機として機能させてエンジン回転数を低下させる方法が用いられる。この際、モータジェネレータで発電した電力は、充放電可能な二次電池であるバッテリに充電される（例えば、特許文献１参照）。

充放電可能な二次電池であるバッテリは、充電率（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が適正な状態から外れ、過充電状態や過放電状態になると性能劣化等を引き起こすおそれがあるので、適正なＳＯＣを維持するために充放電制御が行なわれる。この場合、ＳＯＣが所定の設定値よりも大きくなるとバッテリへの入力電力が制限され、逆にＳＯＣが所定の設定値よりも小さくなるとバッテリからの出力電力が制限される（例えば、特許文献２参照）。また、バッテリは低温環境下においては、性能保護等の観点から充放電の許容電力が大幅に制限される（例えば、特許文献３参照）。

また、リチウムイオン二次電池は、使用態様（例えば、ハイレートで充電、高充電状態（高ＳＯＣ）からの充電、長時間充電継続、低温での充電（抵抗が高い状態での充電））において、リチウムイオン二次電池の負極表面にリチウム（Ｌｉ）金属が析出するおそれがあり、結果として、リチウムイオン二次電池の劣化あるいは性能低下を招くおそれがある。そのため、充放電時の履歴に基づきバッテリへの入力電力を制限している（例えば、特許文献４参照）。

特開２０１４−１１３８６９号公報特開２０１１−１３０７６６号公報特開２０１１−１２５２１０号公報国際公開第２０１０／００５０７９号パンフレット

ところで、バッテリへの入力電力が大きく制限されるとエンジン停止の際にモータジェネレータで発電した電力をバッテリに充電できず、モータジェネレータを発電機として機能させてエンジン回転数を低下させられない場合がある。この場合、エンジンの回転数を低下させるのに時間がかかってしまい、エンジンと周辺部品との共振帯での時間が長くなることにより、音や振動が発生してしまう場合がある。

そこで、本発明は、バッテリの入力電力が大きく制限された場合でも、モータジェネレータを発電機として機能させてエンジン回転数を低下可能とすることを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、モータジェネレータと、バッテリとを備え、前記エンジンを停止させる際に、前記モータジェネレータを発電機として機能させて発電電力を前記バッテリに入力し、前記エンジンの回転数を低下させるハイブリッド車両の制御装置であって、ハイブリッド車両の走行状態または運転者の操作に基づいて、前記エンジンの停止を予測するエンジン停止予測部と、前記バッテリへの入力電力の制限値と前記バッテリからの出力電力の制限値とを算出するバッテリ入出力電力制限値算出部と、前記バッテリ入出力電力制限値算出部が算出した前記バッテリへの入力電力の制限値の絶対値が第１閾値未満で、前記エンジン停止予測部が現時点の直後に前記エンジンが停止すると予測した際に、前記バッテリ入出力電力制限値算出部が算出した前記バッテリの出力電力の制限値の絶対値が第２閾値を超える場合に、所定時間だけ前記バッテリから電力を出力させるバッテリ出力電力調整部と、を備えることを特徴とする。

本発明は、バッテリの入力電力が大きく制限された場合でも、モータジェネレータを発電機として機能させてエンジン回転数を低下させることができる。

本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の構成及びハイブリッド車両の構成を示す構成図である。図１に示す制御装置のバッテリ入出力電力制限値算出部の内部構成を示す構成図である。図１に示すバッテリ入出力電力制限値算出部に格納されているバッテリ温度に対するバッテリの入力電力制限値Ｗｉｎ１とバッテリの出力電力制限値Ｗｏｕｔ１のマップである。図２に示す許容入力電流値算出部においてリチウム析出抑制のための許容電流の算出を説明するための説明図である。図２に示すＩＷｉｎ算出部におけるリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）の算出工程を示すフローチャートである。図１に示すバッテリ入出力電力制限値算出部において図３に示すマップから求めたバッテリの入力電力制限値Ｗｉｎ１（ｔ）と図５のフローチャートによって計算したリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）とから制御用のバッテリの入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）を設定する工程を示すフローチャートである。本発明の実施形態のハイブリッド車両の制御装置におけるバッテリの入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の変化とバッテリ電力の変化を示す図である。本発明におけるハイブリッド車両の制御装置のバッテリ出力電力調整部の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。最初に図１を参照しながら本実施形態の制御装置２０が搭載されるハイブリッド車両１００について説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン５８と、第１モータジェネレータ５２と、第２モータジェネレータ５４と、リチウム二次電池で構成されたバッテリ１０と、バッテリ１０の直流電力を第１、第２モータジェネレータ駆動用の交流電力に変換すると共に、第１、第２モータジェネレータが発電した交流電力をバッテリ１０への充電用の直流電力に変換するインバータ５０と、を備えている。エンジン５８の出力軸と第１、第２モータジェネレータ５２，５４の出力軸は、動力分配統合機構５６に接続されている。動力分配統合機構５６は、エンジン５８の出力トルクを、駆動輪６０を駆動するトルクと、第１、第２モータジェネレータを発電機として機能させるためのトルクと、に分配すると共に、第１、第２モータジェネレータ５２，５４の出力トルクとエンジン５８の出力トルクとを統合して駆動輪６０に伝達することができる。

駆動輪６０の車軸にはハイブリッド車両１００の速度を検出する車速センサ６２が取り付けられている。ハイブリッド車両１００の車室内には、ハイブリッド車両１００の始動、停止を行うイグニッションスイッチ６４とエンジン５８を停止させて第１、第２モータジェネレータ５２、５４のみで走行する電動走行モード選択スイッチ６６（以下「ＥＶモードスイッチ６６」という）が設けられている。車速センサ６２、イグニッションスイッチ６４、ＥＶモードスイッチ６６は、それぞれ後述するＨＶＥＣＵ３０に接続されている。

バッテリ１０の出力端子に接続された電力ライン間には、バッテリ１０と並列にバッテリ１０の電力を放電させる放電抵抗１７と、放電スイッチ１８とが設けられている。また、電力ラインのバッテリ１０とインバータ５０との間には、バッテリ１０の電圧を検出する電圧センサ１６が取り付けられており、電力ラインにはバッテリ１０の充放電電流（以下「バッテリ電流」ともいう）を検出する電流センサ１４が取り付けられている。また、バッテリ１０には、バッテリ１０の温度を検出する温度センサ１２が取り付けられている。電圧センサ１６、電流センサ１４、温度センサ１２は、後述する制御装置２０のバッテリＥＣＵ２２に接続されている。なお、本実施形態のようにモータジェネレータを２つ設けず、１つのモータジェネレータによってハイブリッド車両１００を構成してもよい。

上記のように構成されたハイブリッド車両１００のエンジン５８、第１、第２モータジェネレータ５２，５４は、後述する制御装置２０によって回転数、トルク等が調整される。エンジン５８を始動する際には、第１モータジェネレータ５２を電動機として機能させてエンジン５８を駆動方向に回転させる。逆にエンジン５８を停止させる際には、第１モータジェネレータ５２を発電機として機能させてエンジン５８に回転方向と逆方向のトルクを加える。この際、第１モータジェネレータ５２で発電された電力は、インバータ５０を介してバッテリ１０に充電される。

図１に示すように、本実施形態における制御装置２０は、バッテリ１０の状態を監視するバッテリ用電子制御ユニット２２（以下「バッテリＥＣＵ２２」という）と、バッテリ１０の充電状態を推定するＳＯＣ推定部２４と、第１モータジェネレータ５２および第２モータジェネレータ５４を駆動制御するモータ用電子制御ユニット２８（以下「モータＥＣＵ２８」という）と、エンジン５８の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するとともにエンジン５８に対して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行うエンジン用電子制御ユニット２６（以下「エンジンＥＣＵ２６」という）と、動力出力装置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３０（以下「ＨＶＥＣＵ３０」という）と、バッテリ１０への入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）とバッテリ１０の出力電力制限値Ｗｏｕｔ（ｔ）を算出するバッテリ入出力電力制限値算出部４０と、エンジン５８の停止を予測するエンジン停止予測部４２と、バッテリ入出力電力制限値算出部４０とエンジン停止予測部４２とに接続され、所定の条件の際にバッテリ１０から電力を出力させる指令をＨＶＥＣＵ３０に出力するバッテリ出力電力調整部４４と、を備えている。

次に、上述した制御装置２０の各構成について詳細に説明する。図１に示すように、バッテリＥＣＵ２２には、バッテリ１０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ１０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、電流センサ１４からの充放電電流、温度センサ１２からのバッテリ温度値ＴＢなどが入力され、記憶される。また、ＳＯＣ推定部２４では、バッテリＥＣＵ２２に入力された電流センサ１４から実測される時間ｔにおけるバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）を積算して充電状態（ＳＯＣ、残容量）も推定している。なお、積算には、実測された時間ｔのバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）により補正された推定電流値を用いることが好適である。また、バッテリ起電圧など他の情報を利用してより正確なＳＯＣ推定を採用することができる。

ＨＶＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３２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、ＣＰＵ３２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ３４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ３６と、タイマー３８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。ＨＶＥＣＵ３０には、車速センサ６２からの信号や、イグニッションスイッチ６４からのイグニッション信号や、ＥＶモードスイッチ６６からの信号や、図示しないアクセルセンサからの信号や、その他センサからの信号を受け、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの情報が入力される。ここで、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの情報に基づき、ＨＶＥＣＵ３０においてトルク指令が決定され、ＨＶＥＣＵ３０からモータＥＣＵ２８、エンジンＥＣＵ２６にトルク指令が出力され、このトルク指令に合致するように第１、第２モータジェネレータ５２、５４及びエンジン５８の駆動が制御される。

また、ＨＶＥＣＵ３０は、エンジンＥＣＵ２６やモータＥＣＵ２８、バッテリＥＣＵ２２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２６やモータＥＣＵ２８、バッテリＥＣＵ２２と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。また、ＲＯＭ３４には、後述するバッテリ入出力電力制限値算出部４０において算出されるリチウム析出抑制のための許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）、Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）及びリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を算出するためのプログラムが格納され、一方、ＲＡＭ３６には、バッテリＥＣＵ２２から出力されたバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）及びバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）を一時的に記憶するとともに、バッテリ入出力電力制限値算出部４０にて算出されたリチウム析出抑制のための許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）、Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）及びリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）も一時的に記憶するとともに、各種演算に必要なデータを記憶する。

図２に示すように、バッテリ入出力電力制限値算出部４０は、内部に、バッテリ温度値ＴＢに対するバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ１とバッテリ１０の出力電力制限値Ｗｏｕｔ１のマップであるＷｉｎ１／Ｗｏｕｔ１マップ４６（図３参照）と、リチウム析出抑制のための許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）、Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）を算出する許容入力電流値算出部４７とリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を算出するＩＷｉｎ算出部４８とを備えている。

図２に示すＷｉｎ１／Ｗｏｕｔ１マップ４６において、図３の実線ａに示す出力電力制限値Ｗｏｕｔ１はバッテリ温度値ＴＢが温和な環境下（図３に示すＴＢ１とＴＢ２の間）では一定の値を示し、バッテリ温度値ＴＢが図３に示すＴＢ１よりも低下するにつれて小さくなる。また、バッテリ温度値ＴＢが図３に示すＴＢ２よりも高くなった場合にも小さくなる。更に、図３の破線ｂに示すように、出力電力制限値Ｗｏｕｔ１はバッテリ１０のＳＯＣが小さくなった場合には、小さくなり、ＳＯＣが大きくなった場合には、大きくなる。

また、図３の一点鎖線ｃに示す入力電力制限値Ｗｉｎ１はバッテリ温度値ＴＢが温和な環境下（図３に示すＴＢ１とＴＢ２の間）では一定の値を示し、バッテリ温度値ＴＢが図３に示すＴＢ１よりも低下するにつれて大きくなる（絶対値は小さくなる）。また、バッテリ温度値ＴＢが図３に示すＴＢ２よりも高くった場合にも大きくなる（絶対値は小さくなる）。さらに、図３の＊付線ｄに示すように、入力電力制限値Ｗｉｎ１はバッテリ１０のＳＯＣが小さくなった場合には小さくなり（絶対値は大きくなる）、ＳＯＣが大きくなった場合には大きくなる（絶対値は小さくなる）。

図２に示す許容入力電流値算出部４７は、バッテリＥＣＵ２２より出力されＨＶＥＣＵ３０のＲＡＭ３６に一時記憶された時間ｔにおけるバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）（以下「ＩＢ［ｔ］」ともいう）とバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）（以下「ＴＢ［ｔ］」ともいう）と、ＳＯＣ推定部２４において推定された時間ｔにおける充電容量値ＳＯＣ（ｔ）とを用い、ＨＶＥＣＵ３０のＲＯＭ３４に格納されているプログラムに基づき、充電時における単位時間当たりの許容入力電流値減少量Ｆ又はｆ、又は放電時の単位時間当たりの許容入力電流値回復量Ｆ’又はｆ’（後述する式（Ｉ’）のＦと（ＩＩ’）のｆに相当）を求めるとともに、放置による単位時間当たりの許容入力電流値回復量Ｇ又はｇを求め、これに基づいてバッテリ１０への許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）を算出する。ここで、許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）は、前回算出した前回算出許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ−１）に基づいて算出するが、初回のみ設定許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（０）を用いる。この初回のみ設定許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（０）は、充放電履歴の影響がない状態から充電した場合に、単位時間以内にＬｉ金属が析出しない最大電流値として求められる。

本実施の形態において、充電中の場合、許容入力電流値算出部４７は、以下に示す式を用いて許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）（以下、「Ｉ_ｌｉｍ［Ｔ］」、「Ｉ_ｌｉｍ［ｔ］」ともいう）を算出する。まず、充放電履歴がない場合は、すなわち初回のみ、以下の式（Ｉ）により求められる。すなわち、充放電履歴がない状態における許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（０）から、充放電継続による許容入力電流値減少量Ｆまたは許容入力電流値回復量Ｆ’、放置による許容入力電流値回復量Ｇを減算する。

式（Ｉ）中において、以下の通りである。

：充放電履歴の影響がない状態から充電した場合に、単位時間以内にＬｉ金属が析出しない最大電流

：履歴なしの状態から時間Ｔまで継続された充電による許容電流値減少項
（放電の場合は正となるため、回復項）

：時間による回復項

また、充電中であって、充放電履歴がある場合は、以下の式（ＩＩ）により求められる。

式中、Ｉ_ｌｉｍ［Ｔ］及びＩ_ｌｉｍ［ｔ］：時間Ｔ，ｔにおける許容入力電流値
ＩＢ［ｔ］：時間ｔにおけるバッテリ電流値
ＴＢ［ｔ］：時間ｔにおけるバッテリ温度値
ＳＯＣ［ｔ］：時間ｔにおけるバッテリＳＯＣ値
ｆ（）関数：単位時間当たりの充電による許容電流減少項
ｇ（）関数：放置による単位時間当たりの許容電流回復項

Ｉ_ｌｉｍ［ｔ］＝０の場合、バッテリ１０の負極活物質中のＬｉイオンが飽和状態になることを示すことから、Ｉ_ｌｉｍ［０］−Ｉ_ｌｉｍ［ｔ］は、バッテリ１０の負極活物質中のＬｉイオン量を示す。一方、図４に示すように、時間による許容入力電流値の回復量は、負極活物質中のＬｉイオンが減少することによって得られ、その大きさはＬｉイオンの量に比例する。したがって、単位時間（ｄｔ）前の時間（ｔ−１）におけるＩ_ｌｉｍ［ｔ−１］の関係は、Ｉ_ｌｉｍ［０］とＩ_ｌｉｍ［ｔ−１］との差に比例し、さらに差を無次元化するためにＩ_ｌｉｍ［０］で除すことにより得ることができる。

一方、放電中の場合には、それぞれ上記式（Ｉ）及び（ＩＩ）の式中のＦ（）の関数及びｆ（）の関数における符号がマイナスからプラスに変わり、以下のようになる。

式中、Ｆ（）関数及びｆ（）関数：単位時間当たりの放電による許容電流回復項を示す以外は、上述同様であるためここでは説明を省略する。

さらに、本実施の形態において、許容入力電流値算出部４７では、使用により性能低下することを考慮し、さらにＬｉ金属析出を経時劣化を考慮して、上述の式より得られたＩ_ｌｉｍ［Ｔ］及びＩ_ｌｉｍ［ｔ］に劣化係数ηを乗じ、二次電池の経時劣化を考慮したＩ_ｌｉｍ’［Ｔ］及びＩ_ｌｉｍ’［ｔ］を求めている。

Ｉ_ｌｉｍ’［Ｔ］＝Ｉ_ｌｉｍ［Ｔ］×η 、又は、
Ｉ_ｌｉｍ’［ｔ］＝Ｉ_ｌｉｍ［ｔ］×η ・・・ (III)
式中、η：劣化係数。

上記劣化係数ηは、一定の値であっても、またＨＶＥＣＵ３０のＲＡＭ３６に予め格納された二次電池の充放電頻度と劣化係数との関係からなるマップに基づき変化する変数であってもよい。

また、本実施の形態のバッテリ入出力電力制限値算出部４０は、フィードバック制御の制御遅れなどによりバッテリ電流値ＩＢが、Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）を超えて流れることを防止できるようにバッテリ１０のリチウム析出抑制のための入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を算出する。すなわち、バッテリＥＣＵ２２より出力されＨＶＥＣＵ３０のＲＡＭ３６に一時記憶された時間ｔにおけるバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）と許容入力電流値算出部４７において算出された許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）に基づき、例えばＩ_ｌｉｍ（ｔ）に対して所定量オフセットさせるようにして入力電流制限目標値Ｉ_ｔａｇを一旦算出する（図４参照）。そして、得られたＩ_ｔａｇに基づいて下式（ＩＶ）によりリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を算出する。

ＩＷｉｎ算出部４８は、次の式（ＩＶ）を用いてリチウム析出抑制のための入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を算出する。

ＩＷｉｎ（ｔ）＝ＳＷｉｎ（ｔ）
−Ｋ_ｐ×｛ＩＢ（ｔ）−Ｉ_ｔａｇ１（ｔ）｝
−Ｋ_ｉ×∫｛ＩＢ（ｔ）−Ｉ_ｔａｇ２（ｔ）｝ｄｔ・・・（ＩＶ）

式中、
ＩＷｉｎ（ｔ）：時間ｔにおけるリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値（Ｗ）
ＳＷｉｎ（ｔ）：予め設定されたバッテリ入力電力制限規定値（例えば、バッテリ温度から定められたバッテリ１０のベース入力電力制限規定値）
Ｋ_ｐ：ｐ項フィードバックゲイン
Ｋ_ｉ：ｉ項フィードバックゲイン
Ｉ_ｔａｇ１（ｔ）：ｐ項フィードバック制御による電流制限目標値
Ｉ_ｔａｇ２（ｔ）：ｉ項フィードバック制御による電流制限目標値
ＩＢ（ｔ）：時間ｔにおけるバッテリ電流値

なお、ＳＷ_ｉｎ（ｔ）は、例えば、Ｗｉｎ１／Ｗｏｕｔ１マップ４６のように、予め設定されたバッテリ１０の温度などとバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ１との関係のマップにより求められる。

また、上記Ｉ_ｔａｇ１（ｔ）及びＩ_ｔａｇ２（ｔ）は以下の式（Ｖ）により得られる。

Ｉ_ｔａｇ１（ｔ）＝Ｆ_ｐ（Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ））、及び、
Ｉ_ｔａｇ２（ｔ）＝Ｆ_ｉ（Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ））・・・（Ｖ）

式（Ｖ）において、Ｉ_ｔａｇ１（ｔ）及びＩ_ｔａｇ２（ｔ）は、上述のようにＩ_ｌｉｍ’（ｔ）に対し、それぞれ所定量だけオフセットさせた量として求められる。従って、Ｉ_ｔａｇ１，Ｉ_ｔａｇ２と、Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）の関係をＨＶＥＣＵ３０のＲＡＭ３６にマップとして予め格納しておき、これを参照してＩ_ｔａｇ１，Ｉ_ｔａｇ２を求めるとよい。

次に、バッテリ入出力電力制限値算出部４０におけるリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）の算出工程について、図５を参照しながら説明する。

最初に、温度センサ１２にて時間ｔにおけるバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）が測定され、電流センサ１４にて時間ｔにおけるバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）が測定される（図５のステップＳ１１０）。バッテリＥＣＵ２２は、温度センサ１２から出力された時間ｔにおけるバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）と、電流センサ１４から出力された時間ｔにおけるバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）を記憶するとともに、ＳＯＣ推定部２４に時間ｔにおけるバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）及びバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）を出力し、さらに、時間ｔにおけるバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）及びバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）をＨＶＥＣＵ３０に出力する。ＨＶＥＣＵ３０のＲＡＭ３６は、入力された時間ｔにおけるバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）及びバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）を一時的に記憶する。ＳＯＣ推定部２４では、入力された時間ｔにおけるバッテリ温度値ＴＢ（ｔ）及びバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）を基に、時間ｔにおける充電容量値ＳＯＣ（ｔ）を推定する（図５のステップＳ１１２）。

次いで、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速センサ６２で検出した車速などからＨＶＥＣＵ３０が回生中であると判定した場合（図５のステップＳ１１４）、回生エネルギのバッテリ１０への充電が開始される。許容入力電流値算出部４７は、上述した式（Ｉ）又は式（ＩＩ）を用いて許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）を算出し（図５のステップＳ１１８）、さらに、式（ＩＩＩ）を用いて、バッテリ１０の経時劣化を考慮した許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）を算出する（図５のステップＳ１２０）。すなわち、充電継続による許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）の減少分（Ｆ項による減少分）を更新する。

さらに、許容入力電流値算出部４７により出力された許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）と時間ｔにおける実際のバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）とを基に、ＩＷｉｎ算出部４８において、式（ＩＶ）及び式（Ｖ）を用い、リチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を算出する（図５のステップＳ１２２）。

また、回生中ではないが、バッテリ１０のＳＯＣに基づき充電要求が発生した場合にも、上述した図５のステップＳ１１８からステップＳ１２２の動作を行う。なお、この場合には、通常第２モータジェネレータ５４からの発電電力がバッテリ１０に供給される。

また、回生中ではなく、走行に際してバッテリ１０が充電中でない場合には、許容入力電流値算出部４７において、上述した式（Ｉ’）又は式（ＩＩ’）を用いて許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）が算出され（図５のステップＳ１２６）、さらに、式（ＩＩＩ）を用いて、二次電池の経時劣化を考慮した許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）が算出される（図５のステップＳ１２８）。すなわち、放電継続による許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ（ｔ）の回復分（Ｆ項による回復分）または放置による増加分（Ｇ項による回復分）を更新する。

また、許容入力電流値算出部４７により出力された放電時または放置時の更新をした許容入力電流値Ｉ_ｌｉｍ’（ｔ）と時間ｔにおける実際のバッテリ電流値ＩＢ（ｔ）とを基に、ＩＷｉｎ算出部４８において、式（ＩＶ）及び式（Ｖ）を用い、リチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を算出する（図５のステップＳ１２２）。

次に、図６を参照しながら、バッテリ入出力電力制限値算出部４０の制御用のバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）を設定する工程について説明する。バッテリ入出力電力制限値算出部４０は、図６に示すステップＳ２１０からＳ２２２の動作を所定の時間間隔で繰り返して実行する。

図６のステップＳ２１０に示すように、バッテリ入出力電力制限値算出部４０は、先に図５を参照して説明したと同様、バッテリＥＣＵ２２から時刻ｔにおけるバッテリ電圧値ＶＢ（ｔ）、バッテリ電流値ＩＢ（ｔ）、バッテリ温度値ＴＢ（ｔ）が入力され（図６のステップＳ２１０）、バッテリ１０のＳＯＣの推定が行われる（図６のステップＳ２１２）。次に、バッテリ入出力電力制限値算出部４０は、Ｗｉｎ１／Ｗｏｕｔ１マップ４６を参照して時刻ｔにおけるバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ１（ｔ）を取得する（図６のステップＳ２１４）。また、バッテリ入出力電力制限値算出部４０は、ＩＷｉｎ算出部４８から時刻ｔにおけるリチウム析出抑制のためのバッテリ入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）を取得する（図６のステップＳ２１６）。そして、図６のステップＳ２１８に示すように、Ｗｉｎ１（ｔ）の絶対値とＩＷｉｎ（ｔ）の絶対値とを比較し、ＩＷｉｎ（ｔ）の絶対値がＷｉｎ１（ｔ）の絶対値よりも小さい場合（図６のステップＳ２１８でＹｅｓの場合）には、図６のステップＳ２２０に示すように、ＩＷｉｎ（ｔ）を制御用のバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）に設定する。また、ＩＷｉｎ（ｔ）の絶対値がＷｉｎ１（ｔ）の絶対値以上の場合（図６のステップＳ２１８でＮｏと判断した場合）には、図６のステップＳ２２２に示すように、Ｗｉｎ１／Ｗｏｕｔ１マップ４６から読み出したバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ１（ｔ）を制御用のバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）に設定する。バッテリ入出力電力制限値算出部４０は、設定したバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）をＨＶＥＣＵ３０およびバッテリ出力電力調整部４４に出力する。

上記のように、バッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）が設定されるので、図７の一点鎖線に示すように、バッテリ１０への入力電力の継続時間が小さく、ＩＷｉｎ（ｔ）の絶対値がＷｉｎ１（ｔ）の絶対値よりも大きい場合には、バッテリ１０の入力電力はＷｉｎ１（ｔ）となる。また、バッテリへの入力電力の継続時間が長くなり、ＩＷｉｎ（ｔ）の絶対値がＷｉｎ１（ｔ）の絶対値よりも小さくなる時刻ｔ１以降は、バッテリ１０の入力電力はＩＷｉｎ（ｔ）となる。ＨＶＥＣＵ３０は、図７の実線に示すように、バッテリ電力が設定されたバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）を超えないように、ハイブリッド車両１００の走行状態を制御する。

また、バッテリ入出力電力制限値算出部４０は、時刻ｔにおけるバッテリ電圧値ＶＢ（ｔ）、バッテリ電流値ＩＢ（ｔ）、バッテリ温度値ＴＢ（ｔ）からバッテリ１０のＳＯＣを推定し、Ｗｉｎ１／Ｗｏｕｔ１マップ４６を参照してバッテリ１０の出力電力制限値Ｗｏｕｔ１（ｔ）を取得する。そして、取得したＷｏｕｔ１（ｔ）を制御用のバッテリ１０の出力電力制限値Ｗｏｕｔ（ｔ）に設定し、ＨＶＥＣＵ３０およびバッテリ出力電力調整部４４に出力する。

次に、エンジン停止予測部４２について説明する。エンジン停止予測部４２は、ＨＶＥＣＵ３０と接続され、車速センサ６２によって検出された車速信号や、イグニッションスイッチ６４がオフとされた信号や、ＥＶモードスイッチ６６の信号や、図示しないアクセルセンサからの信号や、その他センサからの信号を受け、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量等のハイブリッド車両１００の走行状態の信号あるいは運転者の操作による信号が入力される。

エンジン停止予測部４２は、ＨＶＥＣＵ３０から入力されたこれらの信号に基づいて、エンジン５８が現時点の直後、例えば、現時点から１ｓｅｃ以内、に停止すると予測されるかどうかを判断し、エンジン５８が現時点の直後に停止されると予測した際には、エンジン停止予測信号をＨＶＥＣＵ３０に出力する。

エンジン５８が現時点の直後に停止するかどうかは、例えば、車速センサ６２によって検出した現時点での車速が略ゼロ、あるいはゼロ近傍の閾値未満で、ハイブリッド車両１００が現時点の直後に停止し、これに伴ってエンジン５８も現時点の直後に停止すると予測されるような場合、あるいは、現時点において運転者によってイグニッションスイッチ６４がオフにされ、ＨＶＥＣＵ３０にハイブリッド車両１００の停止の要求があった場合、あるいは、現時点において運転者によってＥＶモードスイッチ６６がオンにされ、エンジン５８を停止した電動走行モードに移行する信号が入力されたような場合である。

次に、図８を参照しながら、バッテリ出力電力調整部４４の動作について説明する。バッテリ出力電力調整部４４は、図８に示すステップＳ３１０からＳ３２０の動作を所定の時間間隔で繰り返して実行する。

図８のステップＳ３１０に示すように、バッテリ出力電力調整部４４には、バッテリ入出力電力制限値算出部４０が設定した制御用のバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）と、出力電力制限値Ｗｏｕｔ（ｔ）とが入力される。

バッテリ出力電力調整部４４は、図８のステップＳ３１２に示すように、バッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値が所定の第１閾値未満となっているかどうか判断する。ここで、第１閾値は、エンジン停止の際に第１モータジェネレータ５２から入力される最大電力値に所定の余裕を加えた数値であり、例えば、１〜２ｋＷであってよい。

バッテリ出力電力調整部４４は、図８のステップＳ３１２でＹｅｓと判断した場合には、エンジン停止の際にバッテリ１０に電力を入力することができず、エンジン５８を停止する際に第１モータジェネレータ５２を発電機として機能させてエンジン５８の回転数を低下させることができない可能性があると判断する。バッテリ出力電力調整部４４は、図８のステップＳ３１２でＮｏと判断した場合には、バッテリ１０は、エンジン５８の停止の際の電力を入力可能であると判断し、バッテリ１０の放電指令を出力せずにルーチンを終了する。この場合、ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリ１０の放電による入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値の増大をまたずにエンジン５８を停止する。

バッテリ出力電力調整部４４は、図８のステップＳ３１２でＹｅｓと判断した場合には、図８のステップＳ３１４に進んで、現時点の直後にエンジン５８の停止があるかどうか判断する。ステップＳ３１４では、エンジン停止予測部４２からエンジン停止予測信号が入力されている場合には、Ｙｅｓと判断し、エンジン停止予測部４２からエンジン停止予測信号が入力されていない場合には、Ｎｏと判断する。ステップＳ３１４でＹｅｓと判断した場合には、バッテリ出力電力調整部４４は、ハイブリッド車両１００は、現時点の直後にエンジン５８の停止がなされるにも拘わらず、バッテリ１０の入力電力が制限されてエンジン５８を停止する際に第１モータジェネレータ５２を発電機として機能させてエンジン５８の回転数を低下させることができない状態にあると判断する。また、ステップＳ３１４でＮｏと判断した場合には、バッテリ１０の入力電力が制限されているものの、現時点の直後にエンジン５８の停止がないと判断し、バッテリ１０の放電指令を出力せずにルーチンを終了する。

バッテリ出力電力調整部４４は、図８のステップＳ３１４でＹｅｓと判断した場合、図８のステップＳ３１６に進んで、バッテリ１０の出力電力制限値Ｗｏｕｔ（ｔ）の絶対値が第２閾値を超えているかどうか判断する。ここで、第２閾値は、エンジン停止の際に第１モータジェネレータ５２から入力される最大電力値に所定の余裕を加えた数値であり、第１閾値と同様、例えば、１〜２ｋＷであってよいが、第１閾値よりも大きいことが望ましい。

バッテリ出力電力調整部４４は、図８のステップＳ３１６でＹｅｓと判断した場合には、バッテリ１０を放電させることでバッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値を大きくすることが可能であると判断して、図８のステップＳ３１８に進み、ＨＶＥＣＵ３０にバッテリ１０から電力を出力させる指令であるバッテリ放電指令を出力する。

ＨＶＥＣＵ３０は、バッテリ出力電力調整部４４からバッテリ放電指令が入力された場合には、エンジン５８の停止を遅らせてエンジン５８を停止させる前に、所定時間だけ図１に示す放電スイッチ１８をオンにして放電抵抗１７を介してバッテリ１０の放電を行う。所定の時間は、バッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値が第１閾値よりも大きくなるまでＳＯＣを低下させることができる時間でも良いし、バッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）がＩＷｉｎ（ｔ）で規定されている場合には、放電により許容電力の回復項（式（Ｉ’）、（ＩＩ’）におけるＦ（）関数およびｆ（）関数）が大きくなり、入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）の絶対値が第１閾値よりも大きくなるまでの時間としてもよい。

ＨＶＥＣＵ３０は、所定の時間が経過したら、入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値が第１閾値よりも大きくなったとみなしてエンジン５８を停止させる。このように、バッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値が、エンジン停止の際に第１モータジェネレータ５２から入力される最大電力値に所定の余裕を加えた数値である第１閾値よりも大きくなった後でエンジン５８を停止させるので、エンジン５８を停止する際に第１モータジェネレータ５２を発電機として機能させてエンジン５８の回転数を低下させることが可能となり、エンジン５８の停止の際に共振により音や振動が発生することを抑制することができる。

バッテリ出力電力調整部４４は、図８のステップＳ３１８でＮｏと判断した場合には、バッテリ１０はバッテリ１０の入力電力制限により、バッテリ１０を放電させることができないと判断し、バッテリ放電指令を出力せずに図８のステップＳ３２０に進み、所定時間だけバッテリ１０の充放電を禁止してバッテリ１０を放置状態とする指令をＨＶＥＣＵ３０に出力する。

この指令が入力されたら、ＨＶＥＣＵ３０は、所定の時間だけエンジン５８を停止することを遅らせると共に、例えば、バッテリ１０への電力回生を停止する等によりバッテリを放置状態とする。バッテリ１０の入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）がＩＷｉｎ（ｔ）で規定されている場合には、バッテリ１０が放置状態となると、時間による許容電力の回復項（式（ＩＩ）におけるｇ（）関数）の絶対値が大きくなるので、入力電力制限値ＩＷｉｎ（ｔ）の絶対値が大きくなり、入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）が大きくなる。ＨＶＥＣＵ３０は、所定の時間が経過したら入力電力制限値Ｗｉｎ（ｔ）の絶対値が第１閾値よりも大きくなったとみなして、エンジン５８を停止させる。これにより、バッテリ１０を制限値以上に放電させてバッテリ１０の性能低下や劣化が発生することを抑制すると共に、エンジン５８を停止する際に第１モータジェネレータ５２を発電機として機能させてエンジン５８の回転数を低下させてエンジン５８の停止の際に共振により音や振動が発生することを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態の制御装置２０は、バッテリ１０への入力が大きく制限されており、エンジン５８を停止する際に第１モータジェネレータ５２を発電機として機能させてエンジン５８の回転数を低下させることができない場合に、現時点の直後にエンジン５８が停止すると予測した場合で、且つ、バッテリ１０の放電が可能な場合に、所定時間だけバッテリ１０から電力を出力させてバッテリ１０の入力電力の制限を緩和する。これにより、バッテリ１０を制限値以上に放電させてバッテリ１０の性能低下や劣化が発生することを抑制しつつ、エンジン停止の際にバッテリ１０への電力の入力を可能とする。そして、バッテリ１０への入力が大きく制限されている場合でも、エンジン停止の際に第１モータジェネレータ５２を発電機として機能させてエンジン５８の回転数を低下させてエンジン５８の回転数を低下させる時間を短縮し、エンジン５８と周辺部品との共振帯での時間を短くして音や振動の発生を抑制することができる。

１０バッテリ、１２温度センサ、１４電流センサ、１６電圧センサ、１７放電抵抗、１８放電スイッチ、２０制御装置、２２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、２４ＳＯＣ推定部、２６エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２８モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、３０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、３８タイマー、４０バッテリ入出力電力制限値算出部、４２エンジン停止予測部、４４バッテリ出力電力調整部、４６Ｗｉｎ１／Ｗｏｕｔ１マップ、４７許容入力電流値算出部、４８ＩＷｉｎ算出部、５０インバータ、５２第１モータジェネレータ、５４第２モータジェネレータ、５６動力分配統合機構、５８エンジン、６０駆動輪、６２車速センサ、６４イグニッションスイッチ、６６電動走行モード選択スイッチ（ＥＶモードスイッチ）、１００ハイブリッド車両。

Claims

エンジンと、モータジェネレータと、バッテリとを備え、前記エンジンを停止させる際に、前記モータジェネレータを発電機として機能させて発電電力を前記バッテリに入力し、前記エンジンの回転数を低下させるハイブリッド車両の制御装置であって、
ハイブリッド車両の走行状態または運転者の操作に基づいて、前記エンジンの停止を予測するエンジン停止予測部と、
前記バッテリへの入力電力の制限値と前記バッテリからの出力電力の制限値とを算出するバッテリ入出力電力制限値算出部と、
前記バッテリ入出力電力制限値算出部が算出した前記バッテリへの入力電力の制限値の絶対値が第１閾値未満で、前記エンジン停止予測部が現時点の直後に前記エンジンが停止すると予測した際に、前記バッテリ入出力電力制限値算出部が算出した前記バッテリの出力電力の制限値の絶対値が第２閾値を超える場合に、所定時間だけ前記バッテリから電力を出力させるバッテリ出力電力調整部と、を備えるハイブリッド車両の制御装置。