JP2019213319A

JP2019213319A - 車両

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Publication number: JP2019213319A
Application number: JP2018106297A
Authority: JP
Inventors: 孝之福池; Takayuki Fukuike
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2038-06-01
Also published as: JP7047603B2; CN110549858B; US10857904B2; CN110549858A; US20190366869A1

Abstract

【課題】回生制動時にエネルギーを効率よく回収しつつ、蓄電装置の劣化を抑制する。【解決手段】ＥＣＵは、実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）以上であって（Ｓ２００にてＹＥＳ）、車両がＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態である場合には（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、ＳＭＲが遮断状態であると（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、放電装置を用いてバッテリを放電するステップ（Ｓ２０６）と、ＳＭＲが遮断状態でないと（Ｓ２０４にてＮＯ）、ＭＧ１０を用いてバッテリを放電するステップ（Ｓ２０８）とを含む、処理を実行する。【選択図】図６

Description

本開示は、回生制動時に発生する電力を用いて充電可能な蓄電装置を搭載した車両の制御に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池など）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力をモータジェネレータ等の駆動源に供給して、走行する電動車両が注目されている。このような電動車両が降坂時などにおいてアクセルオフされる場合やブレーキオンされる場合には、モータジェネレータにおいてエネルギーを回生すること（すなわち、回生制動）によって蓄電装置を充電してエネルギー効率を向上させる技術が公知である。しかしながら、蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）が上限値付近である場合には、回生制動により発生するエネルギーを十分に回収できない場合がある。

このような問題に関し、たとえば、特開２００２−０５１４０５号公報（特許文献１）には、蓄電装置のＳＯＣの上限値を上昇させて実質容量を増加することによって回生制動時に有効に充電する技術が開示されている。

特開２００２−０５１４０５号公報

上述のような構成を有する電動車両において、蓄電装置のＳＯＣの上限値が上昇した状態で蓄電装置が充電されると、回生エネルギーを効率よく回収できるものの、蓄電装置のＳＯＣが当初の上限値を超えた状態になる場合がある。このような状態で、車両が放置される場合には、ＳＯＣが当初の上限値を超えた状態で蓄電装置が放置されることになり、蓄電装置の劣化が促進される可能性がある。

本開示は、上述した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、回生制動時にエネルギーを効率よく回収しつつ、蓄電装置の劣化を抑制する車両を提供することである。

本開示のある局面に係る車両は、車両の駆動輪に連結される回転電機と、蓄電装置と、回転電機と蓄電装置との間で双方向で電力を変換する電力変換装置と、電力変換装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両が回転電機を用いた回生制動状態である場合には、蓄電装置のＳＯＣの上限値を超えた充電を許容する。制御装置は、車両のシステムの停止要求があって、かつ、蓄電装置のＳＯＣが上限値よりも大きい場合には、蓄電装置を放電する放電制御を実行する。

このようにすると、車両が回転電機を用いた回生制動状態である場合には、蓄電装置のＳＯＣの上限値を超えた充電が許容されるので、蓄電装置のＳＯＣが上限値付近であるときでも、回生エネルギーを効率よく回収できる。さらに、車両のシステムの停止要求があって、かつ、蓄電装置のＳＯＣが上限値よりも大きい場合には、蓄電装置を放電する放電制御が実行されるので、蓄電装置のＳＯＣが上限値よりも大きい状態が維持される場合と比較して、車両が長期間放置されるときにおける蓄電装置の劣化を抑制することができる。

ある実施の形態においては、制御装置は、車両のシステム停止要求があって、かつ、蓄電装置のＳＯＣが上限値よりも大きい場合には、蓄電装置のＳＯＣが上限値になるまで放電制御を実行する。

このようにすると、車両のシステムの停止要求があって、かつ、蓄電装置のＳＯＣが上限値よりも大きい場合には、蓄電装置のＳＯＣが上限値になるまで放電制御が実行されるので、蓄電装置のＳＯＣが上限値よりも大きい状態が維持される場合と比較して、車両が長期間放置されるときにおける蓄電装置の劣化を抑制することができる。

ある実施の形態においては、車両は、蓄電装置と電力変換装置との間に設けられるリレー回路と、リレー回路を経由せずに接続される、蓄電装置を放電するための放電装置とをさらに備える。制御装置は、リレー回路が導通状態であると、リレー回路よりも電力変換装置側の電気機器を用いて前記放電制御を実行する。制御装置は、リレー回路が遮断状態であると、放電装置を用いて放電制御を実行する。

このようにすると、リレー回路の状態に応じて、異なる装置を用いて放電制御を実行することによって、ＳＯＣが上限値を超えた状態の蓄電装置を確実に放電することができる。

さらにある実施の形態においては、電気機器は、前記回転電機を含む。制御装置は、回転電機の弱め界磁制御を放電制御として実行する。

このようにすると、蓄電装置を放電させるための新たな部品を追加することなくＳＯＣが上限値を超えた状態の蓄電装置を速やかに放電することができる。

さらにある実施の形態においては、蓄電装置は、複数の蓄電要素を含む。放電装置は、複数の蓄電装置の各々に設けられ、蓄電要素の各々のＳＯＣを均等化する均等化回路を含む。

このようにすると、蓄電装置を放電させるための新たな部品を追加することなくＳＯＣが上限値を超えた状態の蓄電装置を確実に放電することができる。

本開示によると、回生制動時にエネルギーを効率よく回収しつつ、蓄電装置の劣化を抑制する車両を提供することができる。

本実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。放電装置の構成の一例を示す図である。バッテリの充電電力の上限値ＷｉｎとＳＯＣとの関係を示す図である。バッテリのＳＯＣの上限値を超えた充電を許容する処理の一例を示すフローチャートである。変更後のバッテリの充電電力の上限値ＷｉｎとＳＯＣとの関係を示す図である。ＥＣＵで実行される放電制御の処理の一例を示すフローチャートである。前提となる車両１の走行環境について説明するための図である。降坂中の車両の減速度と車速との関係を示す図である。放電制御が実行された場合のＳＯＣの変化を示すタイミングチャートである。

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。

以下では、本開示の実施の形態に係る車両について電気自動車の構成を一例として説明する。

＜車両の構成について＞
図１は、本実施の形態に係る車両１の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両１は、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、動力伝達ギア２０と、駆動輪３０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５０と、充電リレー（以下、ＣＨＲと記載する）６０と、充電装置７０と、インレット８０と、バッテリ１００と、電圧センサ２１０と、電流センサ２２０と、温度センサ２３０と、放電装置２４０と、アクセルペダルストロークセンサ２５０と、ブレーキペダルストロークセンサ２６０と、車速センサ２７０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

ＭＧ１０は、たとえば三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。ＭＧ１０の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギア２０を介して駆動輪３０に伝達される。

車両１の制動時には、駆動輪３０によりＭＧ１０が駆動され、ＭＧ１０が発電機として動作する。これにより、ＭＧ１０は、車両１の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ１０における回生制動力により生じた回生電力は、バッテリ１００に蓄えられる。

ＰＣＵ４０は、ＭＧ１０とバッテリ１００との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。ＰＣＵ４０は、たとえば、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータとを含む。

コンバータは、バッテリ１００の放電時に、バッテリ１００から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１０を駆動する。

一方、インバータは、バッテリ１００の充電時に、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧をバッテリ１００の充電に適した電圧に降圧してバッテリ１００に供給する。

また、ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいてインバータおよびコンバータの動作を停止することによって充放電を休止する。なお、ＰＣＵ４０は、コンバータを省略した構成であってもよい。

ＳＭＲ５０は、バッテリ１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている（すなわち、導通状態である）場合、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて開放されている（すなわち、遮断状態である）場合、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間の電気的な接続が遮断される。

ＣＨＲ６０は、バッテリ１００と充電装置７０との間に電気的に接続されている。ＣＨＲ６０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されており（すなわち、導通状態であって）、後述するインレット８０に外部電源のコネクタ１５０が取り付けられている場合には、バッテリ１００と充電装置７０との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＣＨＲ６０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて開放されている（すなわち、遮断状態である）場合、バッテリ１００と充電装置７０との間の電気的な接続が遮断される。

インレット８０は、車両１の外装部分にリッド等のカバー（図示せず）とともに設けられる。インレット８０は、後述するコネクタ１５０が機械的に接続可能な形状を有する。インレット８０およびコネクタ１５０の双方には接点が内蔵されており、インレット８０にコネクタ１５０が取り付けられると接点同士が接触して、インレット８０とコネクタ１５０とが電気的に接続される。

コネクタ１５０は、充電ケーブル１７０を介して系統電源１６０に接続される。そのため、コネクタ１５０が車両１のインレット８０に接続される場合には、系統電源１６０からの電力が、充電ケーブル１７０、コネクタ１５０およびインレット８０を介して車両１に供給され得る状態になる。

充電装置７０は、ＣＨＲ６０を介してバッテリ１００に電気的に接続されているとともに、インレット８０に電気的に接続されている。充電装置７０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、系統電源１６０から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ１００に出力する。充電装置７０は、たとえば、インレット８０にコネクタ１５０が取り付けられた場合に、系統電源１６０から供給される電力を用いてバッテリ１００を充電する。

バッテリ１００は、ＭＧ１０を駆動するための電力を蓄える蓄電装置である。バッテリ１００は、再充電が可能な直流電源であり、たとえば、複数個のセル１１０が直列に接続されて構成される。セル１１０は、たとえば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池である。

電圧センサ２１０は、複数のセル１１０の各々の端子間の電圧Ｖｂを検出する。電流センサ２２０は、バッテリ１００に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサ２３０は、複数のセル１１０の各々の温度Ｔｂを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

放電装置２４０は、複数のセル１１０の各々に接続されており、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて複数のセル１１０の各々を放電する。放電装置２４０は、たとえば、放電用抵抗とスイッチとを含んで構成される。

図２は、放電装置２４０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、放電装置２４０は、セル１１０に対して並列に接続される回路であって、放電用抵抗２４０ａと、スイッチ２４０ｂとを直列に接続した回路である。

このような構成によって、たとえば、ＥＣＵ３００の制御信号に応じてスイッチ２４０ｂがオン状態になると、セル１１０の電力が放電用抵抗２４０ａによって放電される。放電装置２４０は、複数のセル１１０を個別に放電することによって複数のセル１１０の各々のＳＯＣを均等化する均等化回路である。

アクセルペダルストロークセンサ２５０は、車両１のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下、アクセル開度とも記載する）を検出する。ブレーキペダルストロークセンサ２６０は、車両１のブレーキペダル（図示せず）の操作量（以下、ブレーキペダル踏み込み量とも記載する）を検出する。車速センサ２７０は、車両１の速度（以下、車速と記載する）を検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））３０２と、入出力バッファ（図示せず）とを含む。ＥＣＵ３００は、各センサから受ける信号、ならびにメモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。

＜バッテリ１００の充放電制御について＞
バッテリ１００の蓄電量は、一般的に、満充電容量に対する、現在の蓄電量を百分率で示した、ＳＯＣ（State Of Charge）によって管理される。ＥＣＵ３００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０および温度センサ２３０による検出値に基づいて、バッテリ１００のＳＯＣを逐次算出する機能を有する。ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

車両１の運転中には、ＭＧ１０による回生電力または放電電力によって、バッテリ１００が充電または放電される。ＥＣＵ３００は、ドライバから要求された車両の駆動力（アクセル開度に応じて設定される要求駆動力）または制動力（ブレーキペダル踏み込み量や車速に応じて設定される要求減速力）を発生するためのパワーがＭＧ１０から出力されるようにＭＧ１０の出力を制御する。

一方、車両１が停止状態であって、インレット８０にコネクタ１５０が接続される場合には、ＥＣＵ３００は、ＣＨＲ６０をオン状態にするとともに充電装置７０を動作させて系統電源１６０からの電力を用いてバッテリ１００を充電する。

ＥＣＵ３００は、たとえば、バッテリ１００のＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）になるまで充電を継続し、バッテリ１００のＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）に到達すると充電を終了する。より具体的には、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００のＳＯＣに応じて充電電力の上限値Ｗｉｎを設定する。そして、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００のＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）に到達するときに充電電力の上限値Ｗｉｎをゼロに設定することによって充電を終了させる。

図３は、バッテリ１００の充電電力の上限値ＷｉｎとＳＯＣとの関係を示す図である。図３の縦軸は、充電電力の上限値Ｗｉｎを示す。図３の横軸は、ＳＯＣを示す。図３の破線は、バッテリ１００における充電電力の上限値ＷｉｎとＳＯＣとの関係を示す。

図３の破線に示すように、ＥＣＵ３００は、たとえば、バッテリ１００のＳＯＣがＳＯＣ（１）になるまでの間においては、充電電力の上限値Ｗｉｎを予め定められた値Ｗｉｎ（０）で維持する。そして、ＥＣＵ３００は、ＳＯＣがＳＯＣ（１）よりも大きい場合には、ＳＯＣが大きくなるほど充電電力の上限値Ｗｉｎの大きさが小さくなるように充電電力の上限値Ｗｉｎを設定する。ＥＣＵ３００は、ＳＯＣがＳＯＣ（０）に到達する場合には、充電電力の上限値Ｗｉｎとしてゼロを設定する。このように充電電力の上限値Ｗｉｎがゼロに設定されるので充電が終了されることになる。

＜車両１の降坂時の回生制動による充電処理について＞
以上のような構成を有する車両１が坂道を下る場合には、ＭＧ１０においてエネルギーを回生すること（すなわち、回生制動）によってエネルギー効率を向上することができる。しかしながら、たとえば、系統電源１６０を用いてバッテリ１００のＳＯＣを上限値ＳＯＣ（０）まで充電した後に車両１が降坂する場合などにおいては、バッテリ１００のＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）付近になると、図３を用いて説明したように、充電電力の上限値Ｗｉｎとしてゼロが設定され、充電が抑制されるため、回生制動により発生するエネルギーを十分に回収できない場合がある。

このような問題に対して、たとえば、車両１が回生制動状態である場合に、バッテリ１００のＳＯＣの上限値を超えた充電を許容する処理を実行することが考えられる。

以下、図４を参照して、バッテリ１００のＳＯＣの上限値を超えた充電を許容する処理について説明する。図４は、バッテリ１００のＳＯＣの上限値を超えた充電を許容する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、図１で示したＥＣＵ３００により、所定の処理周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ３００は、アクセルオフで走行中であるか否かを判定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、車速がしきい値よりも大きく、かつ、アクセル開度がしきい値よりも小さい場合に、アクセルオフで走行中であると判定する。車速のしきい値は、回生制動が可能な車速を示す値であって、たとえば、予め定められた値である、また、アクセル開度のしきい値は、アクセル開度がゼロであることを判定するための値であって、たとえば、予め定められた値である。これらのしきい値は、実験等により適合される。アクセルオフで走行中であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、現在のＳＯＣ（以下、実ＳＯＣと記載する）がバッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）以上であるか否か（すなわち、実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）に到達しているか否か）を判定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、電圧センサ２１０、電流センサ２２０および温度センサ２３０の検出結果を用いてバッテリ１００の実ＳＯＣを推定する。実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）以上であると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電を許容する。

具体的には、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００のＳＯＣの上限値をＳＯＣ（０）からＳＯＣ（０）よりも大きいＳＯＣ（２）に変更する。

図５は、変更後のバッテリの充電電力の上限値ＷｉｎとＳＯＣとの関係を示す図である。図５の縦軸は、充電電力の上限値Ｗｉｎを示す。図５の横軸は、ＳＯＣを示す。図５の破線は、変更前のバッテリ１００における充電電力の上限値ＷｉｎとＳＯＣとの関係を示す。図５の実線は、変更後のバッテリ１００における充電電力の上限値ＷｉｎとＳＯＣとの関係を示す。

図５の実線に示すように、ＥＣＵ３００は、たとえば、バッテリ１００の実ＳＯＣがＳＯＣ（０）になるまでの間においては、充電電力の上限値Ｗｉｎが予め定められた値Ｗｉｎ（０）で維持する。そして、ＥＣＵ３００は、実ＳＯＣがＳＯＣ（０）よりも大きい場合には、実ＳＯＣが大きくなるほど充電電力の上限値Ｗｉｎの大きさが小さくなるように充電電力の上限値Ｗｉｎを設定する。ＥＣＵ３００は、実ＳＯＣがＳＯＣ（２）に到達する場合には、充電電力の上限値Ｗｉｎとしてゼロを設定する。このように充電電力の上限値Ｗｉｎがゼロに設定されるので充電が終了されることになる。なお、ＳＯＣ（０）とＳＯＣ（２）との差は、たとえば、数％程度である。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電を不許可とする。具体的には、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００のＳＯＣの上限値をＳＯＣ（０）とする。上限値をＳＯＣ（０）とする場合の充電制御については、図３を用いて説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

なお、アクセルオフでの走行中でないと判定される場合や（Ｓ１００にてＮＯ）、実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）よりも小さいと判定される場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

上述のような処理を実行することによって、車両１の走行中にユーザがアクセルペダルの踏み込みを解除し（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、バッテリ１００の実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）以上となる場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ＳＯＣの上限値がＳＯＣ（０）からＳＯＣ（２）に変更されることによって上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容される（Ｓ１０４）。そのため、たとえば、車両１が回生制動状態である場合には、実ＳＯＣがＳＯＣ（０）を超えた状態になることが許容される。このように、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えて充電が許容されるため、回生制動により発生したエネルギーを効率良く回収することができる。

しかしながら、バッテリ１００のＳＯＣの上限値を超えた充電が許容されると、車両１が停止し、放置される場合には、バッテリ１００においては、実ＳＯＣがＳＯＣの上限値を超えた状態で放置されることになる。そのため、バッテリ１００の劣化が促進される可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ３００が以下のように動作するものとする。すなわち、ＥＣＵ３００は、車両１がＭＧ１０を用いた回生制動状態である場合には、バッテリ１００のＳＯＣの上限値を超えた充電を許容するものとする。さらに、ＥＣＵ３００は、車両１の走行が抑制された状態になる場合に、バッテリ１００のＳＯＣのうちの上限値を超えた部分を放電する放電制御を実行するものとする。

このようにすると、車両１がＭＧ１０を用いた回生制動状態である場合には、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容されるので、バッテリ１００のＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）付近であるときでも、回生エネルギーを効率よく回収できる。さらに、車両１の走行が抑制された状態になる場合には、上限値ＳＯＣ（０）を超えた部分が放電されるので、車両１が長期間放置されるときでもバッテリ１００の劣化を抑制することができる。

＜バッテリ１００の放電制御の処理内容について＞
以下、図６を参照して、ＥＣＵ３００で実行される処理について説明する。図６は、ＥＣＵ３００で実行される放電制御の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される制御処理は、図１で示したＥＣＵ３００により、所定期間が経過する毎（たとえば、前回の処理が終了した時点から所定期間が経過した時点）に実行される。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ３００は、実ＳＯＣがバッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）以上であるか否かを判定する。実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）以上であると判定される場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ３００は、車両１がＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であるか否かを判定する。Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態とは、車両１のシステムを停止した状態であって、ユーザがアクセルペダルを操作しても車両１が走行しない状態である。より具体的には、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態は、車両１のＭＧ１０やＰＣＵ４０などの走行に関連する電気機器の作動が停止した状態である。ＥＣＵ３００は、車両１の走行が可能なＲｅａｄｙ−Ｏｎ状態であるときにスタートスイッチの操作を受けて車両１の状態をＲｅａｄｙ−Ｏｎ状態からＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態に移行させる。ＥＣＵ３００は、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態に移行する場合には、車両１の走行に関連する電気機器の作動を停止する処理を実行した後に、ＳＭＲ５０を遮断状態にする。なお、車両１の走行に関連する電気機器の作動を停止する処理は、たとえば、所定の異常検出処理を含む。ＥＣＵ３００は、Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ状態であるときにスタートスイッチの操作を受けた場合や、車両１のシステムが停止している場合に、車両１がＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であると判定する。車両１がＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であると判定される場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０４に移される。

Ｓ２０４にて、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ５０が遮断状態であるか否かを判定する。ＳＭＲ５０が遮断状態であると判定される場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。Ｓ２０６にて、ＥＣＵ３００は、放電装置２４０を用いてバッテリ１００のＳＯＣがＳＯＣ（０）になるまで放電する放電制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ３００は、バッテリ１００に設けられる各放電装置２４０のスイッチ２４０ｂをオン状態にすることによって複数のセル１１０の各々を放電する。

なお、ＳＭＲ５０が導通状態であると判定される場合（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２０８に移される。Ｓ２０８にて、ＥＣＵ３００は、ＭＧ１０を用いてバッテリ１００のＳＯＣがＳＯＣ（０）になるまで放電する放電制御を実行する。ＥＣＵ３００は、たとえば、ＭＧ１０の弱め界磁制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ４０においてＭＧ１０の界磁を弱める方向のｄ軸電流成分を生成してＭＧ１０へ出力されるようにＰＣＵ４０を制御する。

Ｓ２１０にて、ＥＣＵ３００は、実ＳＯＣがバッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）以下であるか否かを判定する。実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）以下であると判定される場合（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１２に移される。なお、実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）よりも大きいと判定される場合（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２１０に戻される。

Ｓ２１２にて、ＥＣＵ３００は、放電制御を終了する。すなわち、ＥＣＵ３００は、放電装置２４０を用いてバッテリ１００を放電している場合には、スイッチ２４０ｂをオフ状態にする。また、ＥＣＵ３００は、弱め界磁制御によってバッテリ１００を放電している場合には、弱め界磁制御を終了する。

さらに、実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）よりも小さいと判定される場合（Ｓ２００にてＮＯ）、あるいは、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態でない（すなわち、Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ状態である）と判定される場合（Ｓ２０２にてＮＯ）、図６のフローチャートに示される処理は終了される。

＜本実施の形態におけるＥＣＵ３００の動作について＞
以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ３００の動作について図７、図８および図９を参照しつつ説明する。

図７は、前提となる車両１の走行環境について説明するための図である。図７に示すように、たとえば、車両１がある標高を有する第１の場所から第１場所よりも標高の低く、かつ、第１の場所から標高差に比例した距離だけ離れた第２の場所まで降坂する場合を想定する。

車両１の降坂中に、ユーザがアクセルペダルの踏み込みを解除した場合には、車両１に車速に応じて要求減速力が設定され、設定された要求減速力が生じるようにＰＣＵ４０が制御される。これにより、車両１にはＭＧ１０において発生した回生制動力が作用する。

このとき、車両１は、アクセルオフで走行中であると判定される場合であっても（Ｓ１００にてＹＥＳ）、バッテリ１００の実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）に到達していない場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、回生制動により生じたエネルギーによってバッテリ１００が充電される。

一方、バッテリ１００の実ＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）に到達している場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容される（Ｓ１０４）。そのため、回生制動により生じたエネルギーによるバッテリ１００の充電が継続される。

図８は、降坂中の車両１の減速度と車速との関係の一例を示す図である。図８の縦軸は、減速度を示す。図８の横軸は、車速を示す。図８のＬＮ１（短破線）は、バッテリ１００のＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）に到達している場合において上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容される場合の減速度と車速との関係を示す。図８のＬＮ２（長破線）は、バッテリ１００のＳＯＣが上限値ＳＯＣ（０）に到達している場合において上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容されない場合の減速度と車速との関係を示す。

図８のＬＮ２に示すように、上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容されない場合には、回生制動を実施できない。そのため、設定された要求減速力を発生させることができない。これに対して、図８のＬＮ１に示すように、上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容される場合には、回生制動を実施することができる。そのため、設定された要求減速力を発生させることができるとともに、回生制動により生じたエネルギーによるバッテリ１００の充電を実行することができる。

このようにして車両１が第１の場所から第２場所に移動する間に、上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容されるため、バッテリ１００の実ＳＯＣは、上限値ＳＯＣ（０）よりも高い状態となる。

その後に車両１が停止し、ユーザが車両１をＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態にする場合を想定する。

上述のとおり、バッテリ１００の実ＳＯＣは、上限値ＳＯＣ（０）よりも高い状態であるため（Ｓ２００にてＹＥＳ）、車両１がＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であるか否かが判定される（Ｓ２０２）。

ユーザがスタートスイッチを操作するなどして、車両１がＲｅａｄｙ−Ｏｎ状態からＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態に移行する場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、ＳＭＲ５０が遮断状態であるか否かが判定される（Ｓ２０４）。

Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態に移行するとともにすぐにＳＭＲ５０が遮断状態となる場合には（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、放電装置２４０を用いた放電制御が実行される（Ｓ２０６）。一方、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態に移行した後にすぐにＳＭＲ５０が遮断状態とならず、導通状態が継続される場合には（Ｓ２０４にてＮＯ）、ＭＧ１０を用いた放電制御（弱め界磁制御）が実行される（Ｓ２０８）。

図９は、放電制御が実行された場合のＳＯＣの変化を示すタイミングチャートである。図９の縦軸は、ＳＯＣを示す。図９の横軸は、時間を示す。図９のＬＮ３（短破線）は、ＭＧ１０を用いた放電制御が実行された場合のバッテリ１００のＳＯＣの変化を示す。図９のＬＮ４（長破線）は、放電装置２４０を用いた放電制御が実行された場合のバッテリ１００のＳＯＣの変化を示す。

たとえば、バッテリ１００のＳＯＣがＳＯＣ（２）よりも低く、かつ、ＳＯＣ（０）よりも高いＳＯＣ（３）である場合であって、時間ｔ（０）に放電制御が開始される場合を想定する。

図９のＬＮ３に示すように、ＭＧ１０を用いた放電制御が実行される場合には、放電装置２４０を用いて放電する場合よりも単位時間当たりの放電量が多くなる。そのため、時間ｔ（０）に開始された放電制御は、時間ｔ（１）にてＳＯＣがＳＯＣ（０）に到達することによって終了する。

これに対して、図９のＬＮ４に示すように、放電装置２４０を用いた放電制御が実行される場合には、ＭＧ１０を用いて放電する場合よりも単位時間当たりの放電量が少なくなる。そのため、時間ｔ（０）に開始された放電制御は、時間ｔ（１）よりも後の時間ｔ（２）にてＳＯＣがＳＯＣ（０）に到達することによって終了する。

＜作用効果について＞
以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、車両１がＭＧ１０を用いた回生制動状態である場合には、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えた充電が許容されるので、バッテリ１００のＳＯＣが上限値付近であるときでも、回生エネルギーを効率よく回収できる。さらに、車両１がＲｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態になる場合には、上限値ＳＯＣ（０）を超えた部分が放電されるので、車両１が長期間放置されるときでもバッテリ１００の劣化を抑制することができる。したがって、回生制動時にエネルギーを効率よく回収しつつ、蓄電装置の劣化を抑制する車両を提供することができる。

さらに、ＳＭＲ５０が導通状態である場合には、ＭＧ１０を用いた弱め界磁制御によって放電制御が実行されるので、新たな部品を追加することなく、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えた部分を速やかに放電することができる。

さらに、ＳＭＲ５０が遮断状態である場合には、均等化回路である放電装置２４０を用いた放電制御が実行されるので、新たな部品を追加することなく、バッテリ１００のＳＯＣの上限値ＳＯＣ（０）を超えた部分を確実に放電することができる。

＜変形例について＞
上述の実施の形態では、車両１が電気自動車であるものとして説明したが、車両１は、少なくとも駆動用回転電機と、駆動用回転電機と電力を授受する蓄電装置とを搭載した車両であればよく、特に電気自動車に限定されるものではない。車両１は、たとえば、駆動用電動機とエンジンとを搭載したハイブリッド車両（プラグインハイブリッド車を含む）であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、車両１は、単数のモータジェネレータを搭載する構成を一例として説明したが、車両１は、複数のモータジェネレータを搭載する構成であってもよい。この場合、複数のモータジェネレータの各々において放電制御が実行されてもよい。

さらに上述の実施の形態では、バッテリ１００は、セル１１０が複数個直列に接続されて構成される場合を一例として説明したが、バッテリ１００は、たとえば、セル１１０が並列に接続されて構成されてもよいし、あるいは、セル１１０が並列に接続されて構成される電池ブロックが複数個直列に接続されて構成されてもよい。

さらに上述の実施の形態では、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ後に、ＳＭＲ５０が遮断状態になるタイミングは、特に限定されないものとして説明したが、たとえば、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ後の予め定められたタイミングでＳＭＲ５０が遮断状態になるようにしてもよい。たとえば、ＥＣＵ３００は、車両１のユーザが降車する際にドアを開ける操作を行なうまでＳＭＲ５０を導通状態とし、ユーザがドアを開ける操作をドアに設けられるセンサやスイッチ等を用いて検出される場合にＳＭＲ５０を遮断状態にしてもよいし、あるいは、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆされてから予め定められた時間が経過した後にＳＭＲ５０を遮断状態にしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、複数のセル１１０の各々に放電装置２４０が設けられる場合を一例として説明したが、抵抗とスイッチ等からなる放電装置をバッテリ１００に並列に接続してもよい。

さらに上述の実施の形態では、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であって、かつ、ＳＭＲ５０が導通状態の場合には、ＭＧ１０を用いて放電制御を実行する場合を一例として説明したが、ＳＭＲ５０が導通状態である場合には、ＳＭＲ５０よりもＰＣＵ４０側の電気機器を用いて放電制御を実行できればよく、特に、ＭＧ１０を用いることに限定されるものではない。たとえば、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であって、かつ、ＳＭＲ５０が導通状態である場合に、空調装置（図示せず）を動作させることによってバッテリ１００を放電する放電制御を実行してもよい。

さらに上述の実施の形態では、ＭＧ１０を用いて放電制御を実行する場合、弱め界磁制御を実行する場合を一例として説明したが、少なくともＭＧ１０において車両１が移動しない程度のトルクが発生するようにＰＣＵ４０を制御できればよく、特に弱め界磁制御を実行することに限定されるものではない。

さらに上述の実施の形態では、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であって、かつ、ＳＭＲ５０が導通状態の場合には、ＭＧ１０を用いて放電制御のみを実行する場合を一例として説明したが、ＥＣＵ３００は、たとえば、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であって、かつ、ＳＭＲ５０が導通状態の場合には、ＭＧ１０を用いて放電制御と、放電装置２４０を用いて放電制御とを並行して実行してもよいし、所定のタイミングで切り換えて実行してもよい。

さらに上述の実施の形態では、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態である場合には、ＳＭＲ５０の状態に応じて、ＭＧ１０または放電装置２４０を用いて一定の放電量で放電する放電制御を実行する場合を一例として説明したが、バッテリ１００の温度に応じて単位時間当たりの放電量を設定し、設定された単位時間当たりの放電量になるようにバッテリ１００を放電してもよい。この場合、たとえば、バッテリ１００の温度が高いほど単位時間当たりの放電量を低く設定してもよい。あるいは、バッテリ１００の温度に変化に合わせて時間の経過とともに単位時間当たりの放電量を変化させてバッテリ１００を放電してもよい。

さらに上述の実施の形態では、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であると判定された後に、ＳＭＲ５０が遮断状態であるか否かを判定するものとして説明したが、たとえば、ＥＣＵ３００は、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態であると判定されてから予め定められた時間が経過した後にＳＭＲ５０の状態に応じて放電制御を実行してもよい。

さらに上述の実施の形態では、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態である場合には、ＳＭＲ５０の状態に応じて、ＭＧ１０または放電装置２４０を用いて放電制御を実行するとして説明したが、Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ状態である場合には、バッテリ１００の温度に応じてＭＧ１０および放電装置２４０のうちのいずれかを用いて放電制御を実行してもよい。ＥＣＵ３００は、たとえば、バッテリ１００の温度がしきい値よりも高い場合には、ＳＭＲ５０が遮断状態であるか否かに関わらず放電装置２４０を用いて放電制御を実行してもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
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モータジェネレータ、２０動力伝達ギア、３０駆動輪、４０ＰＣＵ、５０ＳＭＲ、６０ＣＨＲ、７０充電装置、８０インレット、１００バッテリ、１１０セル、１５０コネクタ、１６０系統電源、１７０充電ケーブル、２１０電圧センサ、２２０電流センサ、２３０温度センサ、２４０放電装置、２４０ａ放電用抵抗、２４０ｂスイッチ、２５０アクセルペダルストロークセンサ、２６０ブレーキペダルストロークセンサ、２７０車速センサ、３００ＥＣＵ、３０１ＣＰＵ、３０２メモリ。

Claims

車両の駆動輪に連結される回転電機と、
蓄電装置と、
前記回転電機と前記蓄電装置との間で双方向で電力を変換する電力変換装置と、
前記電力変換装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記車両が前記回転電機を用いた回生制動状態である場合には、前記蓄電装置のＳＯＣの上限値を超えた充電を許容し、
前記車両のシステムの停止要求があって、かつ、前記蓄電装置のＳＯＣが前記上限値よりも大きい場合には、前記蓄電装置を放電する放電制御を実行する、車両。
前記制御装置は、前記車両のシステム停止要求があって、かつ、前記蓄電装置のＳＯＣが前記上限値よりも大きい場合には、前記蓄電装置のＳＯＣが前記上限値になるまで前記放電制御を実行する、請求項１に記載の車両。
前記車両は、
前記蓄電装置と前記電力変換装置との間に設けられるリレー回路と、
前記リレー回路を経由せずに接続される、前記蓄電装置を放電するための放電装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
前記リレー回路が導通状態であると、前記リレー回路よりも前記電力変換装置側の電気機器を用いて前記放電制御を実行し、
前記リレー回路が遮断状態であると、前記放電装置を用いて前記放電制御を実行する、請求項１または２に記載の車両。
前記電気機器は、前記回転電機を含み、
前記制御装置は、前記回転電機の弱め界磁制御を前記放電制御として実行する、請求項３に記載の車両。
前記蓄電装置は、複数の蓄電要素を含み、
前記放電装置は、複数の前記蓄電装置の各々に設けられ、前記蓄電要素の各々のＳＯＣを均等化する均等化回路を含む、請求項３に記載の車両。