JP2019130983A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池を搭載した電動車両において、二次電池のハイレート劣化を抑制しつつＥＶ走行距離の低下を抑制する。【解決手段】ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化の評価値ΣＤを算出し、評価値ΣＤにより電池１６が劣化しているものと評価される場合に、ＳＯＣの目標を上昇させることによってＳＯＣを上昇させるハイレート劣化抑制制御を実行する。ＥＣＵ２６は、車両起動前の外部充電の実行履歴があり、かつ、ハイレート劣化抑制制御が実行中の場合に、評価値ΣＤとＳＯＣとからＥＶモードを選択可能か否かを判定する。ＥＶモード可能と判定された場合には、ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化抑制制御を終了してＥＶモードを選択し、ＥＶモード不可と判定された場合には、ハイレート劣化抑制制御が継続される。【選択図】図１

Description

本開示は、電動車両に関し、特に、電動車両に搭載される二次電池に生じるハイレート劣化を抑制するための制御技術に関する。

特開２０１７−１５９７４１号公報（特許文献１）には、バッテリ（二次電池）の使用継続時間、温度履歴、過充放電履歴の少なくとも１つに基づいてバッテリの劣化度合いを推定することが開示されている。そして、バッテリの劣化が進行すると、バッテリの内部抵抗が高まるために充電時にバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が増加しにくくなってしまうため、推定された劣化度合いの進行に伴ないＳＯＣの目標値（目標ＳＯＣ）を増加するように補正することが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１５９７４１号公報

二次電池のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高い場合は、ＳＯＣが目標ＳＯＣに低下するまで、基本的に二次電池に蓄えられた電力を用いたモータ走行（以下「ＥＶ走行」と称する。）が行なわれる。そして、ＳＯＣが目標ＳＯＣまで低下すると、エンジン等を用いた発電機構を適宜作動させてＳＯＣを目標ＳＯＣに制御しつつ走行するハイブリッド走行（以下「ＨＶ走行」とも称する。）が行なわれる。

二次電池の充放電に伴ない二次電池の電解液に塩濃度の偏りが生じると、二次電池の内部抵抗が上昇する。この塩濃度の偏りに起因した内部抵抗の上昇は、二次電池を構成する材料の経年劣化と区別して「ハイレート劣化」等と称される。

ハイレート劣化は、ＳＯＣが低い領域で二次電池が使用されると促進される特性を有する。これは、ＳＯＣが低い領域では、電池の負極の膨張・収縮が大きくなり、電池セル内の電解液が押し出されやすくなるので、電池セル面内の塩濃度差が生じやすくなるためと考えられる。そこで、ハイレート劣化が生じた場合に目標ＳＯＣを上昇させることが考えられる。しかしながら、目標ＳＯＣを上昇させると、ＥＶ走行可能な距離が不必要に短くなったり、或いはＥＶ走行ができなくなる可能性がある。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、二次電池を搭載した電動車両において、二次電池のハイレート劣化を抑制しつつＥＶ走行距離の低下を抑制することである。

本開示における電動車両は、電力を受けて車両駆動力を発生するとともに発電可能に構成された車両駆動装置と、車両駆動装置との間で電力をやり取りする二次電池と、車両外部の電源により二次電池を充電する外部充電を行なうための充電装置と、制御装置とを備える。制御装置は、二次電池のＳＯＣを消費するＥＶモードと、ＳＯＣを所定の目標に制御するモードとを切替えるように構成される。制御装置は、さらに、二次電池内の塩濃度の偏りに起因した二次電池の劣化（ハイレート劣化）の度合いを示す評価値（ΣＤ）を算出し、評価値により二次電池が劣化しているものと評価される場合に、ＳＯＣの目標を上昇させることによってＳＯＣを上昇させる劣化抑制制御（ハイレート劣化抑制制御）を実行する。さらに、制御装置は、車両起動前の外部充電の実行履歴があり、かつ、劣化抑制制御が実行中の場合に、評価値（ΣＤ）とＳＯＣとからＥＶモードを選択可能か否かを判定する。そして、制御装置は、ＥＶモードを選択可能と判定された場合には、劣化抑制制御を終了してＥＶモードを選択し、ＥＶモードを選択不可と判定された場合には、劣化抑制制御を継続する。

ハイレート劣化は、特に、低ＳＯＣ領域で充電方向の電流が流れると促進される特性を有する。充電方向の電流が流れることにより生じたハイレート劣化は、放電方向の電流が継続的に流れることにより回復傾向となる。ここで、ＳＯＣが消費されるＥＶモードでは、充電よりも放電の割合の方が大きくなるので、外部充電後のＳＯＣが十分に高ければ、ＥＶモードを選択することによって、継続的な放電によるハイレート劣化の回復が期待できるとともに、十分なＥＶ走行距離を確保することができる。しかしながら、仮に劣化抑制制御が実行（継続）されていると、ＳＯＣ制御目標が高められていることによりＥＶ走行距離が短くなる。また、ＳＯＣとＳＯＣ制御目標との偏差がユーザに向けて表示されるような場合には、外部充電が実行されたにも拘わらず蓄電量が十分でないとの違和感をユーザが覚える可能性もある。そこで、この電動車両においては、車両起動前の外部充電の実行履歴があり、かつ、劣化抑制制御が実行中の場合に、評価値（ΣＤ）とＳＯＣとからＥＶモードを選択可能か否かが判定される。

たとえば、外部充電後のＳＯＣが高い場合には、評価値（ΣＤ）が大きくてもＥＶモードを選択可能と判定される。ＳＯＣが高い場合には、ＥＶモードによる継続的な放電によりハイレート劣化の回復が期待できるからである。そして、ＥＶモードを選択可能と判定された場合には、劣化抑制制御を終了してＥＶモードが選択される。これにより、ＳＯＣを制御目標に制御することなくＳＯＣ下限までＥＶ走行を行なうことができ、ＥＶ走行距離を確保することができる。

一方、たとえば、評価値（ΣＤ）が大きい場合には、外部充電後のＳＯＣが高くなければ、ＥＶモードを選択不可と判定される。ＳＯＣが高くない場合は、ＥＶモードが選択されるとＳＯＣが早期に低下して評価値（ΣＤ）が増加してしまう。そこで、この場合は、ＥＶモードの選択を不可として劣化抑制制御を継続した方が、ハイレート劣化の進行を抑制することができる。

このように、上記の電動車両によれば、ハイレート劣化の評価値（ΣＤ）とＳＯＣとに基づいて、ＥＶモードを選択することでハイレート劣化の回復を図るとともにＥＶ走行距離を確保できるか、それともハイレート劣化抑制制御の実行を継続することでハイレート劣化の進行を抑制するかを、適切に判定することができる。

本開示における電動車両によれば、二次電池のハイレート劣化を抑制しつつＥＶ走行距離の低下を抑制することができる。

本開示の実施の形態に従う電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。 電池のＳＯＣの推移の一例を示した図である。 ＳＯＣと充電要求パワーとの関係を示した図である。 ハイレート劣化の評価値とＳＯＣ目標との関係の一例を示した図である。 図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。 ハイレート劣化の評価値及びＳＯＣとＥＶモード可否との関係の一例を示した図である。 ＥＣＵにより実行されるハイレート劣化抑制制御の処理手順の一例を示したフローチャートである。 ハイレート劣化抑制制御の終了判定の一例を示したフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本開示の実施の形態に従う電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、車両駆動装置２２と、伝達ギヤ８と、駆動軸１２と、車輪１４と、電池１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２６とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、充電器２８と、接続部３０とをさらに備える。

車両駆動装置２２は、車両駆動力を発生するとともに発電可能に構成される。具体的には、車両駆動装置２２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、電力変換器１８，２０とを含む。

エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギー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。エンジン２の燃料としては、ガソリンや軽油、エタノール、液体水素、天然ガスなどの炭化水素系燃料、又は、液体若しくは気体の水素燃料が好適である。

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、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。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により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、駆動軸１２を駆動する。一方で、車両の制動時や降坂走行時には、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なう。

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。

電池１６は、再充電可能な二次電池であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。電池１６は、電力変換器１８，２０へ電力を供給する。また、電池１６は、モータジェネレータ６及び／又は１０の発電時に発電電力を受けて充電される。さらに、電池１６は、接続部３０を通じて車両外部の電源（図示せず）から供給される電力を受けて充電され得る。電流センサ２４は、電池１６に入出力される電流Ｉを検出し（電池１６からの出力（放電）を正値、電池１６への入力（充電）を負値として検出する。）、その検出値をＥＣＵ２６へ出力する。

なお、電池１６の残存容量は、たとえば、電池１６の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、たとえば、電流センサ２４及び／又は図示されない電圧センサの検出値に基づいて算出される。ＳＯＣは、ＥＣＵ２６で算出してもよいし、電池１６に別途設けられるＥＣＵで算出してもよい。

電力変換器１８は、ＥＣＵ２６から受ける制御信号に基づいて、モータジェネレータ６と電池１６と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２０は、ＥＣＵ２６から受ける制御信号に基づいて、モータジェネレータ１０と電池１６と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、電池１６との間での電力の授受を伴なって、電動機として動作するための正トルク又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。電力変換器１８，２０は、たとえばインバータによって構成される。なお、電池１６と電力変換器１８，２０との間に、直流電圧変換のための昇圧コンバータを配置してもよい。

充電器２８は、接続部３０に電気的に接続される車両外部の電源からの電力を電池１６の電圧レベルに変換して電池１６へ出力する（以下、車両外部の電源を「外部電源」とも称し、外部電源による電池１６の充電を「外部充電」とも称する。）。充電器２８は、たとえば整流器やインバータを含んで構成される。なお、外部電源からの受電方法は、接続部３０を用いた接触受電に限定されず、接続部３０に代えて受電用コイル等を用いて外部電源から非接触で受電してもよい。

ＥＣＵ２６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。

ＥＣＵ２６の主要な制御として、ＥＣＵ２６は、車速とアクセルペダルの操作量に応じたアクセル開度とに基づいて車両駆動トルク（要求値）を算出し、算出された車両駆動トルクに基づいて車両駆動パワー（要求値）を算出する。また、ＥＣＵ２６は、電池１６のＳＯＣに基づいて電池１６の充電要求パワーをさらに算出し、車両駆動パワーに充電要求パワーを加えたパワー（以下「車両パワー」と称する。）を発生するように車両駆動装置２２を制御する。

ＥＣＵ２６は、車両パワーが小さいときは、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）するように車両駆動装置２２を制御する。これにより、電池１６は放電し、電池１６のＳＯＣは減少する。車両パワーが大きくなると、ＥＣＵ２６は、エンジン２を作動させて走行（ＨＶ走行）するように車両駆動装置２２を制御する。このとき、エンジン２の出力が車両パワーよりも大きければ電池１６は充電され、車両パワーの方がエンジン出力よりも大きければ電池１６は放電する。

そして、ＥＣＵ２６は、ＨＶ走行を許容しつつもＥＶ走行を主体的に行なうことによって電池１６のＳＯＣを積極的に消費するモード（ＥＶモード）と、ＨＶ走行とＥＶ走行とを適宜切替えることによってＳＯＣを維持するモードとを選択的に適用して車両の走行を制御する。後者のモードについては、ＳＯＣが所定の下限まで低下するとＳＯＣを下限に維持するモード（ＨＶモード）と、ユーザの要求に従ってＳＯＣを下限よりも高い状態に維持するモード（ＨＶＳモード）とを含む。各モードについては、後ほど詳しく説明する。

また、ＥＣＵ２６は、外部充電の実行中、接続部３０に電気的に接続される外部電源から供給される電力を電池１６の電圧レベルに変換して電池１６へ出力するように充電器２８を制御する。

さらに、ＥＣＵ２６は、電池１６の充放電に伴なう電池１６の塩濃度の継続的な偏りに起因した電池１６の劣化（ハイレート劣化）の度合いを示す評価値（ΣＤ）を算出する。評価値（ΣＤ）の算出方法については後ほど詳しく説明するが、この評価値は、電池１６が充電過多の使われ方をすることによって塩濃度の偏りが生じた場合には負の値を示し、電池１６が放電過多の使われ方をすることによって塩濃度の偏りが生じた場合には正の値を示す。

上述のように、ハイレート劣化は、ＳＯＣが低い領域で電池が使用されると促進され、特に、低ＳＯＣ領域で充電方向の電流が流れると促進される特性を有する。そこで、評価値（ΣＤ）によりハイレート劣化が進行していると評価される場合に、ＳＯＣの制御目標を高めることによってＳＯＣを上昇させることが考えられる（以下、このようなＳＯＣ制御を「ハイレート劣化抑制制御」と称する。）。しかしながら、ハイレート劣化抑制制御によってＳＯＣの制御目標が高められると、ＥＶ走行可能な距離が不必要に短くなったり、或いはＥＶ走行ができなくなる可能性がある。

充電方向の電流が流れることにより生じたハイレート劣化は、放電方向の電流が継続的に流れることにより回復傾向となる。ここで、ＳＯＣが消費されるＥＶモードでは、充電よりも放電の割合の方が大きくなるので、外部充電後のＳＯＣが十分に高ければ、ＥＶモードを選択することによって、継続的な放電によるハイレート劣化の回復が期待できるとともに、十分なＥＶ走行距離を確保することができる。しかしながら、ハイレート劣化抑制制御が実行（継続）されていると、ＳＯＣ制御目標が高められていることによりＥＶ走行距離が短くなる。また、ＳＯＣとＳＯＣ制御目標との偏差がユーザに向けて表示されるような場合には、外部充電が実行されたにも拘わらず蓄電量が十分でないとの違和感をユーザが覚える可能性もある。

そこで、この実施の形態では、ＥＣＵ２６は、車両起動前の外部充電の実行履歴があり、かつ、ハイレート劣化抑制制御が実行中の場合に、ハイレート劣化の評価値（ΣＤ）とＳＯＣとからＥＶモードを選択可能か否かを判定する。

たとえば、外部充電後のＳＯＣが高い場合には、ＥＣＵ２６は、評価値（ΣＤ）が大きくてもＥＶモードを選択可能と判定することができる。ＳＯＣが高い場合には、ＥＶモードでのＥＶ走行に伴なう継続的な放電によりハイレート劣化の回復が期待できる。そして、ＥＶモードを選択可能と判定された場合には、ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化抑制制御を終了してＥＶモードを選択する。これにより、ＳＯＣを制御目標に制御することなくＳＯＣ下限までＥＶ走行を行なうことができ、ＥＶ走行距離を確保することができる。

一方、たとえば、評価値（ΣＤ）が大きい場合には、ＥＣＵ２６は、外部充電後のＳＯＣが高くなければ、ＥＶモードを選択不可と判定することができる。ＳＯＣが高くない場合は、ＥＶモードが選択されるとＳＯＣが早期に低下して評価値（ΣＤ）が増加してしまう。そこで、ＥＶモードを選択不可と判定された場合には、ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化抑制制御を継続する。これにより、ハイレート劣化の進行を抑制することができる。

図２は、電池１６のＳＯＣの推移の一例を示した図である。図２を参照して、外部充電により電池１６が満充電状態（ＳＯＣ＝ＭＡＸ）となった後、時刻ｔ０においてＥＶモードで走行が開始されたものとする。

ＥＶモードは、電池１６のＳＯＣを積極的に消費するモードであり、基本的には、電池１６に蓄えられた電力（主には外部充電による電気エネルギー）を消費するものである。ＥＶモードでの走行時は、ＳＯＣを維持するためにはエンジン２は作動しない。具体的には、たとえば、ＥＶモード中は電池１６の充電要求パワーが零に設定される。これにより、車両の減速時等に回収される回生電力やエンジン２の作動に伴ない発電される電力により一時的にＳＯＣが増加することはあるものの、結果的に充電よりも放電の割合の方が相対的に大きくなり、全体としては走行距離の増加に伴ないＳＯＣが減少する。

なお、ＥＶモードにおいても、車両パワー（車両駆動パワー）がエンジン始動しきい値を超えれば、エンジン２は作動する。また、車両パワーがエンジン始動しきい値を超えていなくても、エンジン２や排気触媒の暖機時などエンジン２の作動が許容される場合もある。すなわち、ＥＶモードにおいても、ＥＶ走行とＨＶ走行とが可能である。なお、このようなＥＶモードは、「ＣＤ（Charge Depleting）モード」と称されることもある。

時刻ｔ３において、ＳＯＣが下限ＳＬまで低下すると、ＥＶモードからＨＶモードに制御モードが切替えられる（時刻ｔ１からｔ２のＨＶＳモードについては後述）。ＨＶモードは、ＳＯＣを下限ＳＬに制御（維持）するモードである。具体的には、ＳＯＣが下限ＳＬよりも低下するとエンジン２が作動し（ＨＶ走行）、ＳＯＣが上昇するとエンジン２が停止する（ＥＶ走行）。このように、ＨＶモードでは、ＳＯＣを維持するためにエンジン２が作動する。

なお、ＨＶモードにおいても、ＳＯＣが高くなればエンジン２は停止する。すなわち、ＨＶモードは、エンジン２を常時作動させて走行するＨＶ走行に限定されるものではなく、ＨＶモードにおいても、ＥＶ走行とＨＶ走行とが可能である。

ＨＶＳモードは、ユーザの要求に従ってＳＯＣを下限ＳＬよりも高い状態に維持するモードである。この例では、時刻ｔ１においてユーザの要求があり、要求が解除される時刻ｔ２までＳＯＣがユーザ要求時の値ＳＣ１（ＳＣ１＞ＳＬ）に制御（維持）される。なお、ＨＶＳモードへの移行要求及び解除は、たとえば、ユーザが操作可能な図示しない操作部からユーザにより入力される。

ＨＶＳモードでは、ＳＯＣが値ＳＣ１よりも低下するとエンジン２が作動し（ＨＶ走行）、ＳＯＣが上昇するとエンジン２が停止する（ＥＶ走行）。このように、ＨＶＳモードでも、ＳＯＣを維持するためにエンジン２が作動する。ＳＯＣが維持されるＨＶモード及びＨＶＳモードは、纏めて「ＣＳ（Charge Sustain）モード」と称されることもある。

なお、ＨＶＳモードにおいても、ＨＶモードと同様に、ＳＯＣが高くなればエンジン２は停止する。すなわち、ＨＶＳモードも、エンジン２を常時作動させて走行するＨＶ走行に限定されるものではなく、ＨＶＳモードにおいても、ＥＶ走行とＨＶ走行とが可能である。

なお、ＥＶモードにおけるエンジン始動しきい値は、ＨＶモード及びＨＶＳモードにおけるエンジン始動しきい値よりも大きくするのが好ましい。すなわち、ＥＶモードにおいてハイブリッド車両１００がＥＶ走行する領域は、ＨＶモード及びＨＶＳモードにおいてハイブリッド車両１００がＥＶ走行する領域よりも大きいのが好ましい。これにより、ＥＶモードにおいては、エンジン２が始動する頻度がさらに抑制され、ＥＶ走行の機会をさらに拡大することができる。

なお、ＳＯＣが維持されるＨＶモード及びＨＶＳモードにおいては、電池１６のＳＯＣに基づいて電池１６の充電要求パワーが算出される。たとえば、図３に示されるように、ＳＯＣ（算出値）と制御目標ＳＣ（ＨＶモードにおいては下限ＳＬ、ＨＶＳモードにおいては値ＳＣ１）との偏差に基づいて、電池１６の充放電要求パワーが決定される。そして、車両駆動パワーに充電要求パワーを加えたパワー（車両パワー）を発生するように車両駆動装置２２が制御される。これにより、ＨＶモードにおいては、下限ＳＬの近傍にＳＯＣが制御され、ＨＶＳモードにおいては、値ＳＣ１の近傍にＳＯＣが制御される。

時刻ｔ４において、ＨＶモードが選択されている場合に、ハイレート劣化の評価値（ΣＤ）によりハイレート劣化が進行しているものと評価されると、ハイレート劣化抑制制御が実行され、ＳＯＣの制御目標が下限ＳＬから所定値ＳＣ２（ＳＣ２＞ＳＬ）に高められる。なお、一例として、下限ＳＬがＳＯＣ２０％程度に設定されるのに対し、所定値ＳＣ２はＳＯＣ５０％程度に設定される。

図４は、ハイレート劣化の評価値（ΣＤ）とＳＯＣ目標との関係の一例を示した図である。図４を参照して、評価値（ΣＤ）が負値として増加し、時刻ｔ１１において評価値（ΣＤ）がしきい値ＳＤｔｈ（負値）に達すると、ＳＯＣの制御目標（図３の目標ＳＣ）が値ＳＣ２に高められる。これにより、評価値（ΣＤ）の増加傾向（負方向への増加）が抑制される。なお、特に図示しないが、評価値（ΣＤ）の増加（負方向への増加）に応じてＳＯＣ目標を段階的に高めてもよい。

再び図２を参照して、ハイレート劣化抑制制御が実行されている最中、時刻ｔ５において外部充電が開始され、ＳＯＣが上昇する。そして、時刻ｔ６において外部充電が終了し、この例では、電池１６は満充電状態（ＳＯＣ＝ＭＡＸ）まで充電されている。

その後、時刻ｔ７において、車両が起動されると、ハイレート劣化の評価値（ΣＤ）とＳＯＣとからＥＶモードを選択可能か否かが判定される。判定方法については後ほど詳しく説明するが、この例では、ＳＯＣが十分に高く（満充電状態）、ハイレート劣化抑制制御を終了してＥＶモードを選択可能と判定される。これにより、ＳＯＣが下限ＳＬに低下するまでＥＶ走行主体で走行することができ、ＥＶ走行距離を確保することができるとともにハイレート劣化も回復する。

図５は、図１に示したＥＣＵ２６の機能ブロック図である。図５を参照して、ＥＣＵ２６は、ＳＯＣ算出部５２と、ダメージ量算出部５４と、評価値算出部５６と、記憶部５８と、判定部６０と、ＳＯＣ制御部６２と、モード制御部６４と、走行制御部６６と、外部充電制御部６８とを含む。

ＳＯＣ算出部５２は、電流センサ２４（図１）及び／又は図示されない電圧センサによって検出される電池１６の電流Ｉ及び／又は電圧に基づいて、電池１６のＳＯＣを算出する。ＳＯＣの具体的な算出方法については、電流Ｉの積算値を用いる手法や、電池１６の開回路電圧（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage））とＳＯＣとの関係を示すＯＣＶ−ＳＯＣカーブを用いる手法等、種々の公知の手法を用いることができる。

ダメージ量算出部５４は、電池１６に対して入出力される電流Ｉとその通電時間とに基づいて、電池１６内の塩濃度の偏りに起因した電池１６のダメージ量Ｄを算出する。ダメージ量Ｄは、たとえば、以下の式（１）に基づいて、所定の周期Δｔで算出される。

Ｄ（Ｎ）＝Ｄ（Ｎ−１）−α×Δｔ×Ｄ（Ｎ−１）＋（β／Ｃ）×Ｉ×Δｔ …（１）
ここで、Ｄ（Ｎ）はダメージ量Ｄの今回演算値を示し、Ｄ（Ｎ−１）は、周期Δｔ前に算出されたダメージ量Ｄの前回演算値を示す。Ｄ（Ｎ−１）は、前回演算時に記憶部５８に記憶され、今回演算時に記憶部５８から読み出される。

式（１）における右辺第２項のα×Δｔ×Ｄ（Ｎ−１）は、ダメージ量Ｄの減少項であり、塩濃度の偏りが緩和するときの成分を示す。αは忘却係数であり、電池１６の電解液中におけるイオンの拡散速度に対応する係数である。拡散速度が高いほど、忘却係数αは大きくなる。α×Δｔの値は、０から１までの値となるように設定される。このダメージ量Ｄの減少項は、忘却係数αが大きいほど（すなわちイオンの拡散速度が高いほど）、また、周期Δｔが長いほど、大きな値となる。

忘却係数αは、電池１６のＳＯＣや温度に依存する。忘却係数αと、電池１６のＳＯＣ及び温度との対応関係を実験等によって予め求めて記憶部５８に記憶しておき、演算時の電池１６のＳＯＣ及び温度に基づいて忘却係数αが設定される。なお、忘却係数αは、たとえば、電池１６の温度が同じであればＳＯＣが高いほど大きい値に設定され、ＳＯＣが同じであれば電池１６の温度が高いほど大きい値に設定され得る。

式（１）における右辺第３項の（β／Ｃ）×Ｉ×Δｔは、ダメージ量Ｄの増加項であり、塩濃度の偏りが発生するときの成分を示す。βは電流係数であり、Ｃは限界しきい値を示す。このダメージ量Ｄの増加項は、電流Ｉが大きいほど、また、周期Δｔが長いほど、大きな値となる。

電流係数β及び限界しきい値Ｃは、電池１６のＳＯＣや温度に依存する。電流係数β及び限界しきい値Ｃの各々と、電池１６のＳＯＣ及び温度との対応関係を実験等によって予め求めて記憶部５８に記憶しておき、演算時の電池１６のＳＯＣ及び温度に基づいて、電流係数β及び限界しきい値Ｃが設定される。なお、限界しきい値Ｃは、たとえば、電池１６の温度が同じであればＳＯＣが高いほど大きい値に設定され、ＳＯＣが同じであれば電池１６の温度が高いほど大きい値に設定される。

このように、塩濃度の偏りの発生及び緩和をそれぞれ上記の増加項及び減少項で表して現在のダメージ量Ｄを算出することにより、ハイレート劣化の要因と考えられる塩濃度の偏りの変化（増減）を適切に把握することができる。

評価値算出部５６は、電池１６のハイレート劣化の度合いを示す評価値ΣＤを算出する。ハイレート劣化の進行状態は、ダメージ量算出部５４によって算出されるダメージ量Ｄの積算値を用いて評価される。評価値ΣＤは、たとえば、以下の式（２）に基づいて算出される。

ΣＤ（Ｎ）＝γ×ΣＤ（Ｎ−１）＋η×Ｄ（Ｎ） …（２）
ここで、ΣＤ（Ｎ）は評価値の今回演算値を示し、ΣＤ（Ｎ−１）は、周期Δｔ前に算出された評価値の前回演算値を示す。γは減衰係数であり、ηは補正係数である。ΣＤ（Ｎ−１）は、前回演算時に記憶部５８に記憶され、今回演算時に記憶部５８から読み出される。γ及びηも、記憶部５８に予め記憶され、今回演算時に記憶部５８から読み出される。

減衰係数γは、１よりも小さい値に設定される。時間の経過に伴なうイオンの拡散によって塩濃度の偏りが緩和されるので、今回の評価値ΣＤ（Ｎ）を算出するときに、前回の評価値ΣＤ（Ｎ−１）が減少していることを考慮するものである。補正係数ηは、適宜設定される。

このようにして算出される評価値ΣＤは、電池１６が充電過多の使われ方をすると、充電過多に応じた塩濃度の偏りが増加することにより負方向（負値）に増加する。なお、電池１６が放電過多の使われ方をした場合には、評価値ΣＤは、放電過多に応じた塩濃度の偏りが増加することにより正方向（正値）に増加する。

判定部６０は、評価値算出部５６によって算出された評価値ΣＤがしきい値ＳＤｔｈ（図４）に達しているか否かを判定する。上述のように、ハイレート劣化は、特に、低ＳＯＣ領域で充電方向の電流が流れると促進される特性を有するところ、具体的には、判定部６０は、評価値ΣＤが負方向に増加してしきい値ＳＤｔｈ（負値）を下回っているか否かを判定する。

モード制御部６４は、ＥＶモード、ＨＶモード、及びＨＶＳモードの切替を制御する。具体的には、後述のＳＯＣ制御部６２において外部充電後にＥＶモード可能と判定されると、モード制御部６４は、ＥＶモードを選択する。ＥＶモードでの走行によりＳＯＣが下限ＳＬまで低下すると、モード制御部６４は、ＥＶモードからＨＶモードに切替える。また、モード制御部６４は、ユーザの要求に従ってＨＶＳモードを選択する。ＥＶモード中に上記要求があった場合には、ＳＯＣがそのときの値に維持される。ＨＶモード中に上記要求があった場合には、たとえば、下限ＳＬよりも所定量高い値にＳＯＣを維持するようにしてもよいし、ＨＶＳモードへの切替を不可としてもよい。

ＳＯＣ制御部６２は、判定部６０における判定結果を判定部６０から受ける。そして、ＳＯＣ制御部６２は、判定部６０において評価値ΣＤがしきい値ＳＤｔｈに達していると判定されている場合に、ＳＯＣの制御目標を、ＨＶモード時の目標である下限ＳＬから値ＳＣ２（ＳＣ２＞ＳＬ）へ高める（ハイレート劣化抑制制御）。

また、ＳＯＣ制御部６２は、後述の外部充電制御部６８から外部充電が実行された旨の通知を受ける。そして、ＳＯＣ制御部６２は、車両の起動時に車両起動前の外部充電の実行履歴があり、かつ、ハイレート劣化抑制制御が実行中の場合に、ハイレート劣化の評価値ΣＤとＳＯＣとに基づいて、ＥＶモードを選択可能か、それともハイレート劣化抑制制御の実行を継続するかを判定する。

ＳＯＣ制御部６２は、ＳＯＣが高い場合は、評価値ΣＤの絶対値が大きくてもＥＶモードを選択可能と判定する。ＳＯＣが高い場合は、ＥＶモードでのＥＶ走行に伴なう継続的な放電によりハイレート劣化の回復が期待できるからである。また、ＳＯＣ制御部６２は、評価値ΣＤの絶対値が大きい場合は、ＳＯＣが高くなければＥＶモードの選択を不可としてハイレート劣化抑制制御の実行を継続する。ＳＯＣが高くない場合は、ＥＶモードが選択されてもＥＶ走行によるハイレート劣化の回復がさほど期待できず、ＳＯＣの早期低下により評価値ΣＤが増加してしまうからである。

図６は、ハイレート劣化の評価値ΣＤ及びＳＯＣとＥＶモード可否との関係の一例を示した図である。図６を参照して、この例では、ＳＯＣが高い程、評価値ΣＤの絶対値が大きくてもＥＶモードを選択可能とされる。言い換えると、評価値ΣＤの絶対値が大きい程、ＳＯＣが高くないとＥＶモードが選択されない（ハイレート劣化抑制制御を継続）。

ＥＣＵ２６は、図６に示されるような関係を特定したマップ或いは判定式を記憶装置に予め記憶し、評価値算出部５６により算出される評価値ΣＤと、ＳＯＣ算出部５２により算出されるＳＯＣとに基づいて、ＥＶモードの選択可否を判定することができる。

なお、ＥＶモードの可否判定は、図６に示される関係に限定されるものではなく、たとえば、ＳＯＣが所定値よりも高く、かつ、評価値ΣＤの絶対値が所定値よりも小さい場合は、ＥＶモードを選択可能とし、その他の場合は、ＥＶモードを選択不可としてもよい。或いは、評価値ΣＤの絶対値が所定値よりも大きく、かつ、ＳＯＣが所定値よりも低い場合は、ＥＶモードを選択不可とし、その他の場合は、ＥＶモードを選択可能とする等してもよい。

また、現在のＳＯＣからＥＶモードでＥＶ走行を継続して行なった場合に、ハイレート劣化がどの程度回復するかを評価値ΣＤにより予測し、ＳＯＣが低下してＨＶモードに移行したときにハイレート劣化抑制制御が作動しないことが予測される場合には、ＥＶモードを選択可能とするようにしてもよい。

再び図５を参照して、ＳＯＣ制御部６２は、ハイレート劣化の評価値ΣＤとＳＯＣとに基づいてＥＶモードを選択可能と判定すると、ハイレート劣化抑制制御を終了し、ＥＶモードを選択するようにモード制御部６４へ指示を出力する。

走行制御部６６は、車速とアクセル開度とに基づいて車両駆動パワー（要求値）を算出する。また、走行制御部６６は、モード制御部６４からモードの選択情報を受け、ＨＶモード又はＨＶＳモードが選択されている場合には、ＳＯＣに基づいて電池１６の充電要求パワーをさらに算出し（図３）、車両駆動パワーに充電要求パワーを加えた車両パワーを算出する。なお、ＥＶモードが選択されている場合には、走行制御部６６は、車両駆動パワーを車両パワーとする。

そして、車両パワーがエンジン始動しきい値よりも小さいときは、走行制御部６６は、ＥＶ走行を行なうように車両駆動装置２２を制御する。一方、車両パワーがエンジン始動しきい値以上であるときは、走行制御部６６は、エンジン２を作動させてＨＶ走行を行なうように車両駆動装置２２を制御する。このとき、エンジン２の出力が車両パワーよりも大きければ電池１６は充電され、車両パワーの方がエンジン出力よりも大きければ電池１６は放電する。

外部充電制御部６８は、接続部３０に外部電源が接続されている場合に、所定の充電実行条件が成立すると、外部充電を実行する。具体的には、外部充電制御部６８は、接続部３０に電気的に接続される外部電源からの電力を電池１６の電圧レベルに変換して電池１６へ出力するように充電器２８を制御する。

そして、外部充電制御部６８は、外部充電が実行されると、実行履歴を記憶装置に記憶するとともに、外部充電が実行された旨の通知をＳＯＣ制御部６２へ通知する。なお、外部充電の実行履歴は、ＳＯＣ制御部６２によるＥＶモードの可否判定が行なわれると消去される。

図７は、ＥＣＵ２６により実行されるハイレート劣化抑制制御の処理手順の一例を示したフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、所定の周期Δｔ毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７を参照して、ＥＣＵ２６は、電池１６に入出力される電流Ｉを電流センサ２４によって検出する（ステップＳ１０）。次いで、ＥＣＵ２６は、電池１６のＳＯＣを算出する（ステップＳ２０）。なお、ＳＯＣの算出には、種々の公知の手法を用い得る。

続いて、ＥＣＵ２６は、ステップＳ１０において検出された電流Ｉ、及びステップＳ２０において算出されたＳＯＣに基づいて、上述の式（１）を用いて電池１６のダメージ量Ｄを算出する（ステップＳ３０）。さらに、ＥＣＵ２６は、上述の式（２）を用いて、ステップＳ３０において算出されたダメージ量Ｄに基づいて、電池１６のハイレート劣化の度合いを示す評価値ΣＤを算出する（ステップＳ４０）。そして、ＥＣＵ２６は、評価値ΣＤがしきい値ＳＤｔｈ（負値）を下回っているか否かを判定する（ステップＳ５０）。

評価値ΣＤがしきい値を下回っていると判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化抑制制御の実行を示す制御実行フラグをオンにし（ステップＳ６０）、ＳＯＣの制御目標を下限ＳＬから値ＳＣ２（図２）へ高める（ステップＳ７０）。これにより、ＳＯＣが下限ＳＬから上昇し、ハイレート劣化が抑制される。

なお、ステップＳ５０において評価値ΣＤがしきい値ＳＤｔｈ以上である（しきい値ＳＤｔｈに達していない）と判定された場合は（ステップＳ５０においてＮＯ）、ステップＳ６０，Ｓ７０の処理は実行されずにリターンへと処理が移行される。

図８は、ハイレート劣化抑制制御の終了判定の一例を示したフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、たとえば車両の起動時（パワースイッチやイグニッションキー等のオン時）に実行される。

図８を参照して、ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化抑制制御の実行を示す制御実行フラグがオンされているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。制御実行フラグが既にオフである場合は（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ハイレート劣化抑制制御は実行されていないので、リターンへと処理が移行される。

ステップＳ１１０において制御実行フラグがオンであると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、車両起動前の外部充電の実行履歴が有るか否かを判定する（ステップＳ１２０）。

外部充電の実行履歴有と判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化の評価値ΣＤとＳＯＣとに基づいて、ＥＶモードの選択可否を判定する（ステップＳ１３０）。たとえば、ＥＣＵ２６は、評価値ΣＤ及びＳＯＣとＥＶモード可否との関係を特定するマップ等（図６）を用いて、評価値ΣＤとＳＯＣとに基づいてＥＶモードの選択可否を判定する。

そして、ＥＶモードを選択可能と判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、制御実行フラグをオフにしてハイレート劣化抑制制御を終了し（ステップＳ１５０）、ＥＶモードを選択する（ステップＳ１６０）。これにより、ＥＶモードがＨＶモードに切替わる下限ＳＬにＳＯＣが低下するまでＥＶ走行可能となる。

一方、ステップＳ１４０においてＥＶモードを選択不可と判定されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、ＥＣＵ２６は、ハイレート劣化抑制制御を継続する（ステップＳ１７０）。すなわち、制御実行フラグはオンに維持され、ＥＶモードも選択されない。したがって、この場合は、ハイレート劣化抑制制御中のＳＯＣ制御目標である値ＳＣ２にＳＯＣが低下するまではＥＶ走行し得るけれども、ＳＯＣが値ＳＣ２に達した後は、ＨＶ走行が適宜行なわれてＳＯＣが値ＳＣ２に維持される。

以上のように、この実施の形態においては、車両起動前の外部充電の実行履歴があり、かつ、ハイレート劣化抑制制御が実行中の場合に、ハイレート劣化の評価値ΣＤとＳＯＣとに基づいて、ＥＶモードを選択可能か否かが判定される。これにより、評価値ΣＤとＳＯＣとに基づいて、ＥＶモードを選択することでハイレート劣化の回復を図るとともにＥＶ走行距離を確保できるか、それともハイレート劣化抑制制御の実行を継続することでハイレート劣化の進行を抑制するかを、適切に判定することができる。

なお、上記の実施の形態では、外部電源から供給される電力を電池１６の電圧レベルに変換する充電器２８が設けられるものとしたが、そのような充電器２８を設けることなく、直流の外部電源によって電池１６を直接（電力変換することなく）充電するようにしてもよい。

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、上記した実施の形態の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及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 電池、１８，２０ 電力変換器、２２ 車両駆動装置
２４ 電流センサ、２８ 充電器、３０ 接続部、５２ ＳＯＣ算出部、５４ ダメージ量算出部、５６ 評価値算出部、５８ 記憶部、６０ 判定部、６２ ＳＯＣ制御部、６４ モード制御部、６６ 走行制御部、６８ 外部充電制御部、１００ ハイブリッド車両。

Claims (1)

1. 電力を受けて車両駆動力を発生するとともに発電可能に構成された車両駆動装置と、
   前記車両駆動装置との間で電力をやり取りする二次電池と、
   車両外部の電源により前記二次電池を充電する外部充電を行なうための充電装置と、
   前記二次電池のＳＯＣを消費するＥＶモードと、前記ＳＯＣを所定の目標に制御するモードとを切替えるように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、さらに、
   前記二次電池内の塩濃度の偏りに起因した前記二次電池の劣化の度合いを示す評価値を算出し、
   前記評価値により前記二次電池が劣化しているものと評価される場合に、前記ＳＯＣの目標を上昇させることによって前記ＳＯＣを上昇させる劣化抑制制御を実行し、
   車両起動前の前記外部充電の実行履歴があり、かつ、前記劣化抑制制御が実行中の場合に、前記評価値と前記ＳＯＣとから前記ＥＶモードを選択可能か否かを判定し、
   前記ＥＶモードを選択可能と判定された場合には、前記劣化抑制制御を終了して前記ＥＶモードを選択し、
   前記ＥＶモードを選択不可と判定された場合には、前記劣化抑制制御を継続する、電動車両。

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