JP2019142367A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池が搭載されたハイブリッド車両において、ハイレート劣化抑制制御の実行に伴なう違和感の発生を抑制する。【解決手段】ＥＣＵ１００は、シフトレバーによりＮレンジとは異なるレンジ（Ｐレンジ、Ｄレンジ）が選択された場合に、制御目標ＴＡＧとＳＯＣとの差ＤＩＦが所定値よりも大きいときには、エンジン１１を作動させてモータジェネレータ１３に発電を行なわせるように構成されている。ＥＣＵ１００は、ハイレート劣化抑制制御を実行している場合に、Ｎレンジが選択されている期間に空調装置８０の電力消費によりＳＯＣが減少したときには、ＳＯＣが減少するに従って制御目標ＴＡＧを引き下げる。制御目標ＴＡＧの引き下げ量ΔＴＡＧは、評価値ΣＤによりバッテリ５０の劣化が進行していると評価されるほど小さくなるように定められる。【選択図】図８

Description

本開示は、ハイブリッド車両に関し、特に、ハイブリッド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。

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。

二次電池では一般に、ＳＯＣ（State Of Charge）が低い領域では、ＳＯＣが高い領域と比べて、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。これにより、電池セル面内の塩濃度差が生じやすくなり、その結果、ハイレート劣化が促進されてしまう可能性がある。

特開２０１６−１８２０２２号公報（特許文献１）には、ハイレート劣化の度合いを示す評価値を算出し、評価値が予め定められた閾値を超えると、二次電池のＳＯＣの制御目標を引き上げる制御が開示されている。これにより、ハイレート劣化が促進され得る低ＳＯＣ領域において二次電池の充電が行なわれるのを回避することができるため、二次電池のハイレート劣化を確実に抑制することができる。

特開２０１６−１８２０２２号公報

たとえば特許文献１に開示されているように、二次電池のＳＯＣの制御目標を引き上げることによって二次電池のハイレート劣化を抑制する制御を以下では「ハイレート劣化抑制制御」とも称する（あるいは単に「劣化抑制制御」と略す場合もある）。

走行レンジを切り替えるシフトレバーを備えたハイブリッド車両において、ハイレート劣化抑制制御の実行中にニュートラルレンジ（Ｎレンジ）が選択された状態で、たとえば空調装置の駆動に伴ない二次電池の電力が消費され、二次電池のＳＯＣが減少する場合がある。

その後、走行レンジが他のレンジ（たとえばパーキングレンジまたはドライブレンジ）に切り替えられた場合、それ以前のニュートラルレンジの期間中にＳＯＣが減少した結果として、制御目標とＳＯＣとの差が所定値よりも大きくなる場合がある。このような場合、ＳＯＣを制御目標に近付けるためにエンジンが作動されてモータによる発電が行なわれ得る。しかしながら、そのような制御が実行されると、走行レンジを切り替えただけなのにエンジンが作動されたとの違和感をユーザの与える可能性がある。

本開示は上記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、二次電池が搭載されたハイブリッド車両において、ハイレート劣化抑制制御の実行に伴なう違和感の発生を抑制することである。

本開示のある局面に従うハイブリッド車両は、走行レンジを切り替えるためのシフトレバーと、エンジンと、モータと、二次電池と、負荷と、制御装置とを備える。モータは、車両駆動力を発生させるとともにエンジンの作動による発電が可能に構成される。二次電池は、モータとの間で電力をやり取りする。負荷は、二次電池の電力を消費する。制御装置は、二次電池内の塩濃度の偏りに起因した二次電池の劣化の度合いを示す評価値を算出し、評価値により二次電池が劣化していると評価された場合に、二次電池のＳＯＣの制御目標を引き上げることによってＳＯＣを上昇させる劣化抑制制御を実行するように構成される。制御装置は、シフトレバーによりニュートラルレンジとは異なるレンジが選択された場合に、制御目標とＳＯＣとの差が所定値よりも大きいときには、エンジンを作動させてモータに発電を行なわせるように構成されている。制御装置は、劣化抑制制御を実行している場合に、ニュートラルレンジが選択されている期間に負荷の電力消費によりＳＯＣが減少したときには、ＳＯＣが減少するに従って制御目標を引き下げる。制御目標の引き下げ量は、評価値により二次電池の劣化が進行していると評価されるほど小さくなるように定められる。

上記構成によれば、ハイレート劣化抑制制御の実行中にニュートラルレンジが選択されている期間には、ＳＯＣの減少に伴い制御目標も引き下げられる。制御目標が引き下げられることにより、制御目標を維持する場合と比べて、ニュートラルレンジとは異なるレンジ（たとえばパーキングレンジやドライブレンジ）への走行レンジの切り替え時における制御目標とＳＯＣとの差が小さくなる。そうすると、この差が所定値未満となる可能性が高くなるので、発電のためにエンジンが作動されにくくなる。その結果、ユーザの違和感を抑制することができる。

二次電池の劣化が進行しているほど、二次電池のさらなる劣化を抑制するために制御目標を引き上げる必要性が高い。したがって、二次電池の劣化が進行しているほど制御目標は小さくなるように定められる。これにより、制御目標が相対的に高く保たれるので、ハイレート劣化の進行抑制を実現することができる。

本開示によれば、二次電池が搭載されたハイブリッド車両において、ハイレート劣化抑制制御の実行に伴なう違和感の発生を抑制することができる。

本開示の実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。 バッテリの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ΣＤとＳＯＣ目標との関係の一例を示した図である。 走行レンジの切り替え時におけるハイレート劣化抑制制御を説明するための図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 指標値ΣＤと割合Ｘとの間の関係を説明するための図である。 本実施の形態におけるハイレート劣化抑制制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 制御実行フラグがオンされている場合の制御の一例を示す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、図中同一また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。

［実施の形態］
＜車両構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。図１を参照して、車両１は、プラグインハイブリッド車両であって、車両駆動装置１０と、伝達ギヤ２０と、駆動軸３０と、車輪４０と、バッテリ５０と、充電器６０と、インレット７０と、空調装置８０と、レバー切替装置９０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。なお、車両１がプラグインハイブリッド車両であることは必須ではなく、通常のハイブリッド車両（車両外部からの電力供給ができるようには構成されていない車両）であってもよい。

車両駆動装置１０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１０は、エンジン１１と、動力分割装置１２と、モータジェネレータ１３，１４と、電力変換器１５，１６とを含む。

エンジン１１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１１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、または、液体もしくは気体の水素燃料が好適である。

動力分割装置１２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（図示せず）を含む。動力分割装置１２は、エンジン１１の駆動力を、モータジェネレータ１３の回転軸に伝達される動力と、伝達ギヤ２０に伝達される動力とに分割する。伝達ギヤ２０は、車輪４０を駆動するための駆動軸３０に連結される。また、伝達ギヤ２０は、モータジェネレータ１４の回転軸にも連結される。

モータジェネレータ１３，１４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１３は、動力分割装置１２を経由してエンジン１１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１１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１４は、主として電動機として動作し、駆動軸３０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１４は、発電機として動作して回生発電を行なう。なお、モータジェネレータ１３，１４の両方が本開示に係る「モータ」に相当する。しかし、本開示に係る「モータ」は、ハイブリッド車両の構成によっては１台のモータのみで構成されていてもよい。

電力変換器１５は、ＥＣＵ１００から受ける制御信号に基づいて、モータジェネレータ１３とバッテリ５０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１６は、ＥＣＵ１００から受ける制御信号に基づいて、モータジェネレータ１４とバッテリ５０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１３，１４は、バッテリ５０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。電力変換器１５，１６は、たとえばインバータ（図示せず）によって構成される。なお、バッテリ５０と電力変換器１５，１６との間に、直流電圧変換のための昇圧コンバータ（図示せず）を配置してもよい。

バッテリ５０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。バッテリ５０は、電力変換器１５，１６へ電力を供給する。また、バッテリ５０は、モータジェネレータ１３および／またはモータジェネレータ１４の発電時に発電電力を受けて充電される。さらに、バッテリ５０は、インレット７０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。

バッテリ５０には、電圧センサ５１と電流センサ５２とが設けられている。電圧センサ５１は、バッテリ５０の電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ１００へ出力する。電流センサ５２は、バッテリ５０に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ１００へ出力する。なお、電流ＩＢについては、バッテリ５０からの出力（放電）を正値とし、バッテリ５０への入力（充電）を負値とする。

バッテリ５０の残存容量は、たとえば、バッテリ５０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、電圧センサ５１および／または電流センサ５２の検出値に基づいて算出される。ＳＯＣは、ＥＣＵ１００で算出してもよいし、バッテリ５０に別途設けられるＥＣＵで算出してもよい。

充電器６０は、インレット７０に電気的に接続される車両外部の電源（図示せず）からの電力をバッテリ５０の電圧レベルに変換してバッテリ５０へ出力する。以下、車両外部の電源を「外部電源」とも称し、外部電源によるバッテリ５０の充電を「外部充電」とも称する。充電器６０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、インレット７０を用いた接触受電に限定されず、インレット７０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。

空調装置８０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、車室（図示せず）内を空調する。空調装置８０は、バッテリ５０の電力を消費して、冷房要求を受けると車室内を冷房し、暖房要求を受けると車室内を暖房する。なお、空調装置８０は、本開示に係る「負荷」に相当する。しかし、負荷は、バッテリ５０の電力を消費する機器であれば特に限定されるものではなく、たとえば低温時にバッテリ５０を昇温するための電気ヒータ等であってもよい。

レバー切替装置９０には、ユーザが操作するためのシフトレバー（図示せず）とシフトゲートとが設けられている。このシフトゲートには、パーキング（Ｐ）位置、リバース（Ｒ）位置、ニュートラル（Ｎ）位置、ドライブ（Ｄ）位置、およびシーケンシャルシフト（Ｓ）位置が形成されている。また、シフトゲートにはＳ位置を中立位置として、プラス（＋）位置およびマイナス（−）位置が設けられている。ユーザが所望の位置へシフトレバーを変位させると、シフトポジションセンサ９１は、シフトレバーの位置を検出し、その検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００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）、車両１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。

ＥＣＵ１００による主要な制御として、ＥＣＵ１００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、ＥＣＵ１００は、バッテリ５０のＳＯＣに基づいてバッテリ５０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１０を制御する。

ＥＣＵ１００は、車両パワーが小さいときは、エンジン１１を停止させてモータジェネレータ１４のみで走行（ＥＶ走行）するように車両駆動装置１０を制御する。これにより、バッテリ５０は放電し、バッテリ５０のＳＯＣは減少する。車両パワーが大きくなると、ＥＣＵ１００は、エンジン１１を作動させて走行（ＨＶ走行）するように車両駆動装置１０を制御する。このとき、エンジン１１の出力が車両パワーよりも大きければバッテリ５０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バッテリ５０は放電する。

そして、ＥＣＵ１００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バッテリ５０のＳＯＣを積極的に消費するモード（ＥＶモード）と、ＨＶ走行とＥＶ走行とを適宜切り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、ＥＣＵ１００は、外部充電の実行中、インレット７０に電気的に接続される外部電源から供給される電力をバッテリ５０の電圧レベルに変換してバッテリ５０へ出力するように充電器６０を制御する。

さらに、ＥＣＵ１００は、バッテリ５０の充放電に伴なうバッテリ５０の塩濃度の継続的な偏りに起因したバッテリ５０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、バッテリ５０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、バッテリ５０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。

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、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の制御目標を引き上げることによってＳＯＣを上昇させることが考えられる。このようなＳＯＣ制御を「ハイレート劣化抑制制御」とも称する。以下、ハイレート劣化抑制制御について詳細に説明する。

＜ハイレート劣化抑制制御＞
図２は、バッテリ５０のＳＯＣの推移の一例を示した図である。図２では、横軸に経過時間が示され、縦軸にバッテリ５０のＳＯＣが示されている。図２を参照して、外部充電によりバッテリ５０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、バッテリ５０のＳＯＣを積極的に消費するモードであり、基本的には、バッテリ５０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１１は作動しない。具体的には、たとえば、ＥＶモード中はバッテリ５０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１１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とともに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）がエンジン始動閾値を超えれば、エンジン１１は作動する。また、車両パワーがエンジン始動閾値を超えていなくても、エンジン１１や排気触媒の暖機時などエンジン１１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ＬＬ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り替えられる（時刻ｔ１から時刻ｔ２までのＨＶＳモードについては後述）。ＨＶモードは、ＳＯＣを下限ＬＬに制御（維持）するモードである。具体的には、ＳＯＣが下限ＬＬよりも低下するとエンジン１１が作動し（ＨＶ走行）、ＳＯＣが上昇するとエンジン１１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１１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１１は停止する。すなわち、ＨＶモードは、エンジン１１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ＬＬ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＞ＬＬ）に制御（維持）される。なお、ＨＶＳモードへの移行要求および解除は、たとえば、ユーザが操作可能な操作ボタンまたはスイッチ（図示せず）等により入力される。

ＨＶＳモードでは、ＳＯＣが値ＳＣ１よりも低下するとエンジン１１が作動し（ＨＶ走行）、ＳＯＣが上昇するとエンジン１１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１１が作動する。ＳＯＣが維持されるＨＶモードおよび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１１は停止する。すなわち、ＨＶＳモードも、エンジン１１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閾値は、ＨＶモードおよびＨＶＳモードにおけるエンジン始動閾値よりも大きくするのが好ましい。すなわち、ＥＶモードにおいて車両１がＥＶ走行する領域は、ＨＶモードおよびＨＶＳモードにおいて車両１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１１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。

図３は、ＳＯＣと充電要求パワーとの関係を示した図である。ＳＯＣが維持されるＨＶモードおよびＨＶＳモードにおいては、バッテリ５０のＳＯＣに基づいてバッテリ５０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ＴＡＧ（ＨＶモードにおいては下限ＬＬ、ＨＶＳモードにおいては値ＳＣ１）との偏差に基づいて、バッテリ５０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１０が制御される。これにより、ＨＶモードにおいては、下限ＬＬ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ＴＡＧが下限ＬＬから所定値ＳＣ２（ＳＣ２＞ＬＬ）に高められる。なお、一例として、下限ＬＬ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、ＨＶモードが選択されている場合に評価値ΣＤが閾値ＴＨ（負値）に達すると、ＳＯＣの制御目標ＴＡＧが下限ＬＬから値ＳＣ２に引き上げられる（図２および図３参照）。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）に応じて制御目標ＴＡＧを段階的に高めてもよい。

再び図２を参照して、時刻ｔ５において外部充電が開始され、ＳＯＣが上昇する。時刻ｔ６においてバッテリ５０が満充電状態（ＳＯＣ＝ＭＡＸ）に達すると、外部充電が終了する。そして、この実施の形態では、外部充電が実行されると、ハイレート劣化抑制制御が実行されていた場合には当該制御が非実行とされる。その後、時刻ｔ６において、外部充電が終了し、ハイレート劣化抑制制御が非実行とされ、ＥＶモードが選択される。

なお、この実施の形態では、ＨＶＳモードが選択されている場合に、評価値ΣＤが閾値ＴＨ（負値）に達しても、ハイレート劣化抑制制御は実行されない。ＨＶＳモードが選択されている場合は、ＳＯＣが下限ＬＬよりも高い状態に維持されるので、ハイレート劣化の進行が抑制される。また、ＨＶＳモードは、ＳＯＣを確保して後のＥＶ走行を可能にしたい場合等に選択され得る。

＜走行レンジの切り替え＞
図５は、走行レンジの切り替え時におけるハイレート劣化抑制制御を説明するための図である。図５において、横軸は経過時間を示し、縦軸はバッテリ５０のＳＯＣを示している。ここでは、ハイレート劣化抑制制御の実行中に時刻ｔＡにおいてＮレンジが選択されたものとする。

図５（Ａ）には比較例が示されている。Ｎレンジが選択された状態で車両１が停車しており、空調装置８０が駆動されている状況を想定する。このような状況下においては、時間経過とともに空調装置８０が電力を消費することによってバッテリ５０のＳＯＣが減少する。

なお、車両１には、駆動軸３０への駆動力の伝達を遮断するためのクラッチ機構が設けられていない（図１参照）。そのため、Ｎレンジが選択されている間、ＥＣＵ１００は、電力変換器１６に含まれる各トランジスタ（図示せず）のゲート遮断を行なうことによって、駆動軸３０への駆動力の伝達を防止している。

その後、時刻ｔＢにおいて、ユーザ操作により走行レンジが他のレンジ（具体的にはＰレンジまたはＤレンジ）に切り替えられたものとする。この場合、Ｎレンジの期間中にＳＯＣが減少した結果、制御目標ＴＡＧとＳＯＣ（図中、実ＳＯＣと示す）との差分ＤＩＦ（＝ＴＡＧ−ＳＯＣ）が所定値よりも大きくなっている場合がある。そうすると、ハイレート劣化抑制制御では、ＳＯＣを制御目標ＴＡＧに近付けるためにエンジン１１が作動されてモータジェネレータ１３による発電が行なわれ得る。しかしながら、そのような制御が実行されると、走行レンジを切り替えただけなのにエンジン１１が作動したとの違和感をユーザに与える可能性がある。

そこで、本実施の形態では図５（Ｂ）に示すように、ハイレート劣化抑制制御の実行中にＮレンジが選択されている場合、ＳＯＣの減少に伴い制御目標ＴＡＧも引き下げる構成を採用する（矢印参照）。より詳細には、Ｎレンジが選択されている間の実ＳＯＣの減少量に対して割合Ｘ［単位：％］だけ制御目標ＴＡＧも引き下げる。つまり、Ｎレンジが選択されている間の実ＳＯＣの減少量ΔＳＯＣに対する制御目標ＴＡＧの減少量ΔＴＡＧを割合Ｘ（＝ΔＴＡＧ／ΔＳＯＣ）とする。

制御目標ＴＡＧが引き下げられることにより、比較例と比べて、走行レンジの切り替え時（時刻ｔＢ）における制御目標ＴＡＧとＳＯＣとの差分ＤＩＦが小さくなる。そうすると、差分ＤＩＦが前述の所定値を下回る可能性が高くなり、モータジェネレータ１３による発電を行なうためにエンジン１１が作動されにくくなる。その結果、ユーザの違和感を抑制することができる。

割合Ｘは、評価値ΣＤの絶対値が大きくなるほど低く設定される。評価値ΣＤの絶対値が大きいことはバッテリ５０のハイレート劣化が進行していることを意味しており、制御目標ＴＡＧを引き上げる必要性が高い。したがって、評価値ΣＤの絶対値が大きいほど制御目標ＴＡＧの引き下げ量ΔＴＡＧを小さく設定して制御目標ＴＡＧを高く保つことで、ハイレート劣化の進行抑制をユーザの違和感抑制よりも優先させる。

なお、図５（Ｂ）では、走行レンジが切り替えられる時刻ｔＢ以降、制御目標ＴＡＧが一定に維持される例が示されている。一例として、ＳＯＣが制御目標ＴＡＧに達するまで制御目標ＴＡＧを維持することができる。しかし、制御目標ＴＡＧを一定に維持することは必須ではなく、制御目標ＴＡＧを所定レートで引き上げてもよい。ただし、時刻ｔＢにおいて制御目標ＴＡＧを急激に引き上げると（あるいはステップ的に引き上げると）、差分ＤＩＦが所定値を上回りエンジン１１が始動する可能性がある。そのため、制御目標ＴＡＧを引き上げるにしても、そのレートは比較的緩やかであることが好ましい。

＜機能ブロック＞
図６は、ＥＣＵ１００の機能ブロック図である。図６を参照して、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣ算出部１０１と、ダメージ量算出部１０２と、評価値算出部１０３と、記憶部１０４と、割合算出部１０５と、判定部１０６と、ＳＯＣ制御部１０７と、モード制御部１０８と、走行制御部１０９と、外部充電制御部１１０とを含む。

ＳＯＣ算出部１０１は、電圧センサ５１によって検出されるバッテリ５０の電圧ＶＢおよび／または電流センサ５２によって検出されるバッテリ５０の電流ＩＢに基づいて、バッテリ５０のＳＯＣを算出する。ＳＯＣの具体的な算出方法については、電流ＩＢの積算値を用いる手法や、バッテリ５０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１０２は、バッテリ５０に対して入出力される電流ＩＢとその通電時間とに基づいて、バッテリ５０内の塩濃度の偏りに起因したバッテリ５０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）×ＩＢ×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１０４に記憶され、今回演算時に記憶部１０４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、バッテリ５０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、バッテリ５０のＳＯＣや温度に依存する。忘却係数αと、バッテリ５０のＳＯＣおよ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１０４に記憶しておき、演算時のバッテリ５０のＳＯＣおよ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、バッテリ５０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が同じであればバッテリ５０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）×ＩＢ×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は限界閾値を示す。このダメージ量Ｄの増加項は、電流ＩＢ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および限界閾値Ｃは、バッテリ５０のＳＯＣや温度に依存する。電流係数βおよび限界閾値Ｃの各々と、バッテリ５０のＳＯＣおよ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１０４に記憶しておき、演算時のバッテリ５０のＳＯＣおよび温度に基づいて、電流係数βおよび限界閾値Ｃが設定される。なお、限界閾値Ｃは、たとえば、バッテリ５０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が同じであればバッテリ５０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および緩和をそれぞれ上記の増加項およ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１０３は、バッテリ５０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１０２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１０４に記憶され、今回演算時に記憶部１０４から読み出される。γおよびηも、記憶部１０４に予め記憶され、今回演算時に記憶部１０４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、バッテリ５０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、バッテリ５０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。

割合算出部１０５は、評価値算出部１０３によって算出された評価値ΣＤに基づいて、制御目標ＴＡＧの引き下げ量を決定するための割合Ｘを算出する。算出された割合Ｘは、ＳＯＣ制御部１０７に出力される。

図７は、指標値ΣＤと割合Ｘとの間の関係を説明するための図である。図７においては、横軸は指標値ΣＤの絶対値を示し、縦軸が割合Ｘを示している。

図７に示すように、ハイレート劣化抑制制御の実行を開始する閾値ＴＨ（図示参照）よりも指標値ΣＤの絶対値が大きい範囲において、指標値ΣＤの絶対値が大きくなるほど割合Ｘは低く定められる。このような関係を示すマップ（または関係式や関数）が記憶部１０４に予め記憶されている。このマップを参照することにより、指標値ΣＤから割合Ｘが算出される。なお、図７には割合Ｘが線形に変化する例を示すが、割合Ｘは、指標値ΣＤの絶対値が大きくなるに従って曲線的に減少してもよいし、ステップ的に減少してもよい。

図６を再び参照して、判定部１０６は、評価値算出部１０３によって算出された評価値ΣＤが閾値ＴＨ（図４参照）に達しているか否かを判定する。前述のように、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１０６は、評価値ΣＤが負方向に増加して閾値ＴＨ（負値）を下回っているか否かを判定する。

ＳＯＣ制御部１０７は、モード制御部１０８からモードの選択情報を受けるとともに、判定部１０６における判定結果を判定部１０６から受ける。そして、ＳＯＣ制御部１０７は、ＨＶモードが選択されており、かつ、判定部１０６において評価値ΣＤが閾値ＴＨに達していると判定されている場合に、バッテリ５０のＳＯＣの制御目標ＴＡＧを下限ＬＬから値ＳＣ２（ＳＣ２＞ＬＬ）へ高める（ハイレート劣化抑制制御）。

また、ＳＯＣ制御部１０７は、走行制御部１０９から走行レンジの選択情報を受ける。そして、ＳＯＣ制御部１０７は、ハイレート劣化抑制制御が実行中であり、かつＮレンジが選択されている場合に、バッテリ５０のＳＯＣの減少に伴い制御目標ＴＡＧを引き下げる。制御目標ＴＡＧの引き下げ量ΔＴＡＧを決定するための割合Ｘは、割合算出部１０５から取得される。

モード制御部１０８は、ＥＶモード、ＨＶモードおよびＨＶＳモードの切替を制御する。具体的には、外部充電が終了すると、モード制御部１０８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ＬＬまで減少すると、モード制御部１０８は、ＥＶモードからＨＶモードに切り替える。また、モード制御部１０８は、ユーザの要求に従ってＨＶＳモードを選択する。ＥＶモード中にユーザ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モード中にユーザ要求があった場合には、たとえば、下限ＬＬ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。

走行制御部１０９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１０９は、モード制御部１０８からモードの選択情報を受け、ＨＶモードまたはＨＶＳモードが選択されている場合には、ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充電要求パワーをさらに算出し（図３参照）、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１０９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閾値よりも小さいときは、走行制御部１０９は、ＥＶ走行を行なうように車両駆動装置１０を制御する。一方、車両パワーがエンジン始動閾値以上であるときは、走行制御部１０９は、エンジン１１を作動させてＨＶ走行を行なうように車両駆動装置１０を制御する。このとき、エンジン１１の出力が車両パワーよりも大きければバッテリ５０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バッテリ５０は放電する。

また、車両の制動時や降坂走行時には、走行制御部１０９は、モータジェネレータ１４が発電して制動力を発生するように車両駆動装置１０（モータジェネレータ１４および電力変換器１６）を制御する。さらに、走行制御部１０９は、ユーザにより選択された走行レンジを取得し、走行レンジの選択情報をＳＯＣ制御部１０７に出力する。

外部充電制御部１１０は、インレット７０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１１０は、インレット７０に電気的に接続される外部電源からの電力をバッテリ５０の電圧レベルに変換してバッテリ５０へ出力するように充電器６０を制御する。

＜ハイレート劣化抑制制御の処理フロー＞
図８は、本実施の形態におけるハイレート劣化抑制制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図８および後述する図９に示すフローチャートに含まれる各ステップ（以下、Ｓと略す）は、所定の周期Δｔ毎にメインルーチンから呼び出されてＥＣＵ１００により実行される。

図８を参照して、ＥＣＵ１００は、バッテリ５０に入出力される電流ＩＢを電流センサ５２により検出する（Ｓ１０）。次いで、ＥＣＵ１００は、バッテリ５０のＳＯＣを算出する（Ｓ２０）。ＳＯＣの算出には、前述のように種々の公知の手法を用い得る。

続いて、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０にて検出された電流ＩＢ、およびＳ２０にて算出されたＳＯＣに基づき、上記式（１）に従ってバッテリ５０のダメージ量Ｄを算出する（Ｓ３０）。さらに、ＥＣＵ１００は、上記式（２）を用いて、Ｓ３０にて算出されたダメージ量Ｄに基づいて、バッテリ５０のハイレート劣化の度合いを示す評価値ΣＤを算出する（Ｓ４０）。

次いで、ＥＣＵ１００は、評価値ΣＤが閾値ＴＨ（負値）未満であるか否かを判定する（Ｓ５０）。そして、評価値ΣＤが閾値ＴＨ未満であると判定されると（Ｓ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ハイレート劣化抑制制御を実行するための制御実行フラグをオンにする（Ｓ６０）。そして、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣの制御目標ＴＡＧを下限ＬＬから値ＳＣ２（図２参照）へ引き上げる（Ｓ７０）。これにより、ＳＯＣが下限ＬＬから上昇し、バッテリ５０のハイレート劣化が抑制されることとなる。

なお、図示しないが、外部充電が実行された場合、車両駆動装置１０による発電が所定期間継続した場合、あるいはバッテリ５０のＳＯＣが所定値よりも高くなった場合には、制御実行フラグがオンからオフに切り替えられる。そうすると、ハイレート劣化抑制制御が非実行とされる。

図９は、制御実行フラグがオンされている場合の制御の一例を示すフローチャートである。図９を参照して、Ｓ１１０において、ＥＣＵ１００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。制御実行フラグが既にオフである場合は（Ｓ１１０においてＮＯ）、以降の処理は実行されず、処理がリターンへと返される。

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（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をＳ１２０に進め、車両１の走行レンジがＮレンジであるか否かをシフトポジションセンサ９１の検出結果に基づいて判定する。

シフトレンジがＮレンジでない場合、すなわち、シフトレンジがＰレンジ、Ｒレンジ、ＤレンジおよびＳレンジのいずれかである場合（Ｓ１２０においてＮＯ）には、ＥＣＵ１００は、通常のハイレート劣化抑制制御を実行し、制御目標ＴＡＧの引き上げを行なう（Ｓ１３０）。

ただし、図５（Ｂ）にて説明したように、それまで制御ＴＡＧを引き下げていた場合に、シフトレンジがＮレンジからＰレンジまたはＤレンジに切り替えられた時点で制御目標ＴＡＧを急激に引き上げると、差分ＤＩＦが急激に増加してエンジン１１が始動される可能性がある。よって、そのような場合には、制御目標ＴＡＧを一定に維持するか緩やかに引き上げることが望ましい。

一方、シフトレンジがＮレンジである場合（Ｓ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、バッテリ５０のＳＯＣが制御目標ＴＡＧ未満であるか否かをさらに判定する（Ｓ１４０）。ＳＯＣが制御目標ＴＡＧ以上である場合（Ｓ１４０においてＮＯ）には、処理がＳ１３０に進められ、通常のハイレート劣化抑制制御が行なわれる。

これに対し、ＳＯＣが制御目標ＴＡＧ未満である場合（Ｓ１４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ４０（図８参照）にて算出された指標値ΣＤに基づいて、制御目標ＴＡＧを引き下げ量ΔＴＡＧを決定するための割合Ｘを算出する（Ｓ１５０）。割合Ｘの算出手法については図７にて詳細に説明したため、ここでは説明は繰り返さない。

Ｓ１６０において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１５０にて算出された割合Ｘに従って制御目標ＴＡＧを引き下げる。具体的には、図５（Ｂ）にて説明したように、ＥＣＵ１００は、Ｎレンジが選択時にＳＯＣが減少した場合に、ＳＯＣ減少量ΔＳＯＣに割合Ｘを乗算した分だけ制御目標ＴＡＧを引き下げる。Ｓ１３０またはＳ１６０の処理が実行されると、処理がリターンへと返され、図９に示す一連の処理が繰り返し実行される。

以上のように、本実施の形態によれば、ハイレート劣化抑制制御が実行されている場合に、Ｎレンジが選択されている期間中にＳＯＣが減少したときには、そのＳＯＣ減少に伴なって制御目標ＴＡＧも引き下げられる。制御目標ＴＡＧの引き下げにより、制御目標ＴＡＧを維持する場合と比べて、その後に走行レンジがＰレンジまたはＤレンジに切り替えられた時の制御目標ＴＡＧとＳＯＣとの差分ＤＩＦが小さくなる（図５（Ｂ）参照）。そうすると、差分ＤＩＦを減少させることを目的にエンジン１１を作動させる強制充電（モータジェネレータ１３による充電）が実行されにくくなる。よって、ユーザの違和感を抑制することができる。

制御目標ＴＡＧの引き下げ量ΔＴＡＧは、ＳＯＣの減少量ΔＳＯＣに対して割合Ｘ（＝ΔＴＡＧ／ΔＳＯＣ）となるように定められる。この割合Ｘは、評価値ΣＤの絶対値が大きくなるほど低く設定される（図７参照）。評価値ΣＤの絶対値が大きく、バッテリ５０のハイレート劣化が進行している場合には、制御目標ＴＡＧの引き上げの必要性が高いとして制御目標ＴＡＧの引き下げ量ΔＴＡＧが小さく設定される。このようにして制御目標ＴＡＧを相対的に高く保つことで、ハイレート劣化の進行を抑制することができる。

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。本開示の範囲は、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。

１ 車両、１０ 車両駆動装置、１１ エンジン、１２ 動力分割装置、１３，１４ モータジェネレータ、１５，１６ 電力変換器、２０ 伝達ギヤ、２４ 電流センサ、３０ 駆動軸、４０ 車輪、５０ バッテリ、５１ 電圧センサ、５２ 電流センサ、６０ 充電器、７０ インレット、８０ 空調装置、９０ レバー切替装置、９１ シフトポジションセンサ、１００ ＥＣＵ、１０１ ＳＯＣ算出部、１０２ ダメージ量算出部、１０３ 評価値算出部、１０４ 記憶部、１０５ 割合算出部、１０６ 判定部、１０７ ＳＯＣ制御部、１０８ モード制御部、１０９ 走行制御部、１１０ 外部充電制御部。

Claims (1)

1. 走行レンジを切り替えるためのシフトレバーと、
   エンジンと、
   車両駆動力を発生させるとともに前記エンジンの作動による発電が可能に構成されたモータと、
   前記モータとの間で電力をやり取りする二次電池と、
   前記二次電池の電力を消費する負荷と、
   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と評価された場合に、前記二次電池のＳＯＣの制御目標を引き上げ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するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記シフトレバーによりニュートラルレンジとは異なるレンジが選択された場合に、前記制御目標と前記ＳＯＣとの差が所定値よりも大きいときには、前記エンジンを作動させて前記モータに発電を行なわせるように構成され、
   前記劣化抑制制御を実行している場合に、前記ニュートラルレンジが選択されている期間に前記負荷の電力消費により前記ＳＯＣが減少したときには、前記ＳＯＣが減少するに従って前記制御目標を引き下げ、
   前記制御目標の引き下げ量は、前記評価値により前記二次電池の劣化が進行していると評価されるほど小さくなるように定められる、ハイブリッド車両。

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