JP4134877B2

JP4134877B2 - 蓄電機構の制御装置

Info

Publication number: JP4134877B2
Application number: JP2003359126A
Authority: JP
Inventors: 雄介鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2023-10-20
Also published as: US7482779B2; EP1526627A3; EP1526627B1; JP2005124353A; EP1526627A2; US20050083017A1

Description

本発明は、蓄電機構の充放電電力を制限する制御装置に関し、特に、蓄電機構の劣化度合に応じて制限を調整する蓄電機構の制御装置に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、モータからの駆動力により走行するハイブリッド自動車や燃料電池車、および電気自動車が注目されている。これらのような車両には、モータに供給する電力を蓄えるため、キャパシタ（コンデンサ）やバッテリ（２次電池）などが搭載されている。これらのキャパシタやバッテリは、負荷により劣化が進行して性能が落ちてしまう特性がある。この劣化を抑制し、寿命を延ばすために、劣化度合に応じて充放電電力を制限する技術が提案されている。

特開平７−２５５１３３号公報（特許文献１）は、２次電池の履歴が進んでも、容量劣化率の逓増状態が緩和され、寿命を確実に長くすることができる２次電池の充放電制御装置を開示する。特許文献１に記載の充放電制御装置は、２次電池の充放電制御装置である。この充放電制御装置は、２次電池の放電時に２次電池の電圧が所定の基準値を下回ったときに放電を停止する放電制御部と、２次電池の充電時に２次電池の電圧が所定の基準値を上回ったときに充電を停止する充電制御部と、２次電池の履歴を２次電池の状態に基づいて推定する履歴推定手段とを有する。放電制御部は履歴推定部による履歴推定値に応じて放電を停止する基準値を上昇方向に補正し、充電制御部は履歴推定部による履歴推定値に応じて充電を停止する基準値を下方方向に補正するように構成されている。

この公報に開示された発明によれば、履歴推定部が２次電池の状態に基づいて履歴を推定し、放電制御部および充電制御部は履歴に応じてそれぞれ放電を停止する基準電圧値を上昇方向に、充電を停止する基準電圧値を下方方向に補正する。これにより、履歴によって容量変化率が逓増することが緩和され、２次電池の寿命が延長される。
特開平７−２５５１３３号公報

しかしながら、前述の公報に記載の発明によると、履歴に応じて、放電を停止する基準電圧値を上昇方向に、充電を停止する基準電圧値を下方方向に補正するため、常に２次電池の制限が強化されてしまう。したがって、たとえば蓄電機構に過度の負荷がかからないように車両が運転されていた場合、すなわち蓄電機構の劣化度合が小さくなるように蓄電機構が作動させられていた場合であっても、制限が強化されてしまい、蓄電機構の性能を十分に活用することができないという問題点があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電機構の作動状態に基づいた劣化度合に応じて蓄電機構の性能を十分に活用することができる蓄電機構の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、車両に搭載された蓄電機構を制御する。この制御装置は、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力を制限するための制限手段と、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力の電流値、蓄電機構の温度、およびアクセル開度の変化率のうち少なくともいずれか１つに関する値を検知するための検知手段と、検知された値に関する履歴を記憶するための記憶手段と、記憶された履歴に基づき、蓄電機構の劣化度合を判別するための判別手段と、劣化度合に基づいて、制限手段による制限を調整するための調整手段とを含む。

第１の発明によると、検知手段により、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力の電流値、蓄電機構の温度、およびアクセル開度の変化率のうち少なくともいずれか１つに関する値が検知され、その履歴が記憶手段に記憶される。このため、予め定められた期間における蓄電機構の作動状態を記憶することができる。また、記憶された履歴、すなわち蓄電機構の作動状態に基づいて蓄電機構の劣化度合が判別される。このように判別された劣化度合に基づいて、制限手段による制限が、調整手段により調整される。このとき、たとえば劣化度合が予め定められた劣化度合よりも小さい場合は制限を緩和し、大きい場合は制限を強化すれば、劣化度合が小さい場合には蓄電機構にかかる負荷の増大を許容し、劣化度合が大きい場合には蓄電機構にかかる負荷を抑制できる。その結果、蓄電機構の作動状態に基づいた劣化度合に応じて蓄電機構の性能を十分に活用することができる蓄電機構の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置は、車両に搭載された蓄電機構を制御する。この制御装置は、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力を制限するための制限手段と、蓄電機構の作動に関する値を検知するための検知手段と、検知された値に関する履歴を記憶するための記憶手段と、記憶された履歴に基づき、蓄電機構の劣化度合を判別するための判別手段と、劣化度合に基づいて、制限手段による制限を緩和するための緩和手段とを含む。

第２の発明によると、検知手段により蓄電機構の作動に関する値が検知され、その履歴が記憶される。このため、予め定められた期間における蓄電機構の作動状態を記憶することができる。また、記憶された履歴、すなわち蓄電機構の作動状態に基づいて蓄電機構の劣化度合が判別される。このように判別された劣化度合に基づいて、制限手段による制限が、緩和手段により緩和される。このとき、たとえば、劣化度合が予め定められた劣化度合よりも小さい場合に制限を緩和すれば、蓄電機構にかかる負荷の増大を許容し、蓄電機構の性能を十分に活用することができる。その結果、蓄電機構の作動状態に基づいた劣化度合に応じて蓄電機構の性能を十分に活用することができる蓄電機構の制御装置を提供することができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第２の発明の構成に加え、緩和手段は、劣化度合が、予め定められた度合よりも小さいと判別された場合に、制限を緩和するための手段を含む。

第３の発明によると、劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別された場合に、制限が緩和されるので、蓄電機構にかかる負荷の増大を許容し、蓄電機構の性能を十分に活用することができる。

第４の発明に係る制御装置は、第２または３の発明の構成に加え、劣化度合が、予め定められた度合よりも大きいと判別された場合に、制限を強化するための手段をさらに含む。

第４の発明によると、劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別された場合に、制限が強化されるので、性能が劣化した蓄電機構に係る負荷が抑制され、蓄電機構の劣化を抑制することができる。

第５の発明に係る制御装置は、第２ないし４のいずれかの発明の構成に加え、記憶された履歴に基づいて、蓄電機構の作動に関し予め定められた範囲の値が検知された頻度を算出するための算出手段をさらに含む。判別手段は、算出された頻度が、予め定められた頻度よりも小さい場合に、蓄電機構の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別するための手段を含む。

第５の発明によると、蓄電機構の作動に関し予め定められた範囲の値が検知された頻度が算出され、算出された頻度が、予め定められた頻度よりも小さい場合に、蓄電機構の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別される。これにより、より正確に蓄電機構に与えられた負荷を分析し、より正確に蓄電機構の劣化度合を判別することができる。

第６の発明に係る制御装置は、第２ないし５のいずれかの発明の構成に加え、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力の制限に関するマップを記憶するための手段をさらに含む。制限手段は、マップに基づいて、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力を制限するための手段を含む。緩和手段は、マップを変更して制限を緩和するための手段を含む。

第６の発明によると、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力の制限に関するマップが記憶されており、このマップに基づいて、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力が制限される。制限を緩和する場合はマップを変更する。これにより、マップを変更するだけで、制限を緩和することができる。

第７の発明に係る制御装置においては、第２ないし６のいずれかの発明の構成に加え、蓄電機構の作動に関する値は、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力の電流値、蓄電機構の温度、およびアクセル開度の変化率のうちの少なくともいずれか１つに関する値である。

第７の発明によると、蓄電機構の作動に関する値として、蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力の電流値、蓄電機構の温度、およびアクセル開度の変化率のうち少なくともいずれか１つに関する値が検知される。ここで、蓄電機構の劣化度合は、蓄電機構への充放電電力および蓄電機構からの放電電力の電流値、および蓄電機構の温度に依存する。また、アクセル開度の変化率に応じて蓄電機構への充電電力および蓄電機構からの放電電力が制御される場合、蓄電機構の劣化度合は、アクセル開度の変化率に依存する。このため、蓄電機構の劣化度合が依存する値を検知し、その検知された値の履歴に基づいて蓄電機構の劣化度合を判別することで、劣化度合を精度よく判別することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両は、エンジン１００と、発電機２００と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３００と、バッテリ４００、モータ５００と、これらの全てに接続されたハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００とを含む。本発明の実施の形態に係る制御装置は、ハイブリッドＥＣＵ６００が実行するプログラムにより実現される。なお、本実施の形態は、エンジン１００を搭載したハイブリッド車両を用いて説明するが、本発明は、エンジン１００を搭載したハイブリッド車両に限定されず、エンジン１００の代わりに燃料電池を搭載したハイブリッド車両（燃料電池車）や、バッテリ４００のみを搭載した電気自動車などに適用してもよい。

エンジン１００が発生する動力は、動力分配機構７００により、２経路に分割される。一方は減速機８００を介して車輪９００を駆動する経路である。もう一方は、発電機２００を駆動させて発電する経路である。

発電機２００は、動力分配機構７００により分配されたエンジン１００の動力により発電するが、発電機２００により発電された電力は、車両の運転状態や、バッテリ４００のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、発電機２００により発電された電力はそのままモータ５００を駆動させる電力となる。一方、バッテリ４００のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、発電機２００により発電された電力は、ＰＣＵ３００のインバータ３０２により交流電力から直流電力に変換され、コンバータ３０４により電圧が調整された後、バッテリ４００に蓄えられる。このバッテリ４００は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。なお、バッテリ４００の代わりに、キャパシタ（コンデンサ）を用いてもよい。

モータ５００は、三相交流モータであり、バッテリ４００に蓄えられた電力および発電機２００により発電された電力の少なくともいずれか一方の電力により駆動する。モータ５００の駆動力は、減速機８００を介して車輪９００に伝えられる。これにより、モータ５００は、エンジン１００をアシストして車両を走行させたり、モータ５００からの駆動力のみにより車両を走行させたりする。

一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、減速機８００を介して車輪９００によりモータ５００が駆動され、モータ５００が発電機として作動させられる。これによりモータ５００は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。モータ５００により発電された電力は、インバータ３０２を介してバッテリ４００に蓄えられる。

ハイブリッドＥＣＵ６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０２と、メモリ６０４と、カウンタ６０６とを含む。ＣＰＵ６０２は、車両の運転状態や、アクセル開度センサ１１００により検知されたアクセル開度、アクセル開度の変化率、シフトポジション、バッテリ４００のＳＯＣ、メモリ６０４に保存されたマップおよびプログラムなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、ハイブリッドＥＣＵ６００は、車両が所望の運転状態となるように、車両に搭載された機器類を制御することになる。

図２に示すように、ハイブリッドＥＣＵ６００には、バッテリ４００の充放電電圧値を検知する電圧計６１０と、充放電電流値を検知する電流計６１２と、バッテリ温度ＴＢを検知するバッテリ温度センサ６１４とが接続されている。ハイブリッドＥＣＵ６００は、電圧計６１０が検知した充放電電圧値と電流計６１２が検知した充放電電流値より、バッテリ４００の充放電電力値を算出するとともに、充放電電流値を積算して、バッテリ４００のＳＯＣを算出する。また、充放電電流値が検知された期間を総合した期間、および各充放電電流値が検知された期間がカウンタ６０６によりカウントされる。電流計６１２により検知された充放電電流値と、カウンタ６０６によりカウントされた期間との履歴は、メモリ６０４に記憶される。このように、充放電電流値と、カウントされた期間との履歴が記憶されることで、バッテリ４００の作動状態が記憶されることになる。なお、カウンタ６０６によりカウントされる期間は、時間、回数、車両の走行距離などを適宜利用すればよい。

ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ４００へ充電する電力の制限値である充電電力制限値（以下、「充電電力制限値」をＷ（ＩＮ）と表す）、およびバッテリ４００から放電する電力の制限値である放電電力制限値（以下、「放電電力制限値」をＷ（ＯＵＴ）と表す）を設定する。バッテリ４００への充電電力値、およびバッテリ４００からの放電電力値は、このＷ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）を超えないように制限される。Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）は、図３に示す充放電電力制限マップに従い、バッテリ温度ＴＢに基づいて設定される。このマップにおいて、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（１）より高くなるにしたがって、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくなっていき、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（３）になると、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）は０となり、バッテリ４００の充放電が停止させられる。同様に、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（２）より低くなるにしたがって、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくなっていき、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（４）になると、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）は０となり、バッテリ４００の充放電が停止させられる。また、図３に示すマップにおいて、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値（放電電力の最大値）は、Ａ（１）であり、Ｗ（ＩＮ）の最小値（充電電力の最大値）は、Ｂ（１）である。なお、本実施の形態において、Ｗ（ＯＵＴ）は正の値、Ｗ（ＩＮ）は負の値である。

図３に示したマップは一例であって、本発明はこのマップに限定されるものではない。Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）を設定するために用いられるパラメータは、バッテリ温度ＴＢ以外にも、その他、バッテリ４００のＳＯＣや電圧などを用いてもよく、それらを組合わせてもよい。また、バッテリ４００の充電電力および放電電力を制限する方法は、その他、周知一般的な技術を用いてもよく、ここではそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図４に示すように、ハイブリッドＥＣＵ６００は、メモリ６０４に記憶された履歴に基づき、電流計６１２により検知された充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）を算出する。図４は、縦軸が負荷頻度、横軸が充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）を示した頻度分布図である。ここで、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）とは、微少期間における充放電電流値の２乗の平均値をいい、その算出方法は一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。また、ハイブリッドＥＣＵ６００は、２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）が算出された期間を総合した期間（充放電電流値が検知された全ての期間）において、各２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）が検知された期間（２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）と対応する充放電電流値が検知された期間）が占める割合（以下、この割合を負荷頻度という）を各２乗平均値ごとに算出する。さらに、ハイブリッドＥＣＵ６００は、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）およびその負荷頻度を用いて、バッテリ４００の劣化度合を判別する。この劣化度合の判別方法については、後で詳述する。このようにして劣化度合を判別することで、バッテリ４００の作動状態に基づいた劣化度合が判別されることになる。なお、負荷頻度は、２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）が算出された期間を総合した期間において、各２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）が検知された期間が占める割合に限られず、その他、割合の代わりに各２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）が検知された期間をそのまま利用してもよい。

図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）、および負荷頻度を算出する。

Ｓ２００にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいか否かを判別する。このとき、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）に関して予め定められた最大値Ｉ²（ＡＶＥ−ＭＡＸ）よりも大きい値の負荷頻度の合計（図４の斜線部分）が予め定められた頻度よりも大きく、かつ算出された充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の平均値Ｉ²（ＡＶＥ−ＡＶＥ）が予め定められた値よりも大きい場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた値よりも大きいと判別される。なお、最大値Ｉ²（ＡＶＥ−ＭＡＸ）よりも大きい値の負荷頻度の合計が予め定められた頻度よりも大きいという条件、および算出された充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の平均値Ｉ²（ＡＶＥ−ＡＶＥ）が予め定められた値よりも大きいという条件のいずれか一方が満たされた場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた値よりも大きいと判別されるようにしてよい。バッテリ４００の劣化度合が予め定められた値よりも大きい場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００に移される。そうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ４００に移される。Ｓ３００にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、前述した充放電電力制限マップを変更し、バッテリ４００の充放電電力の制限を強化する。

Ｓ４００にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいか否かを判別する。このとき、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）に関して予め定められた最大値Ｉ²（ＡＶＥ−ＭＡＸ）よりも大きい値の負荷頻度の合計が、予め定められた頻度よりも小さく、かつ算出された充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の平均値Ｉ²（ＡＶＥ−ＡＶＥ）が予め定められた値よりも小さい場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別される。なお、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）に関して予め定められた最大値Ｉ²（ＡＶＥ−ＭＡＸ）よりも大きい値の負荷頻度の合計（図４の斜線部分）が、予め定められた頻度よりも小さいという条件、および算出された充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の平均値Ｉ²（ＡＶＥ−ＡＶＥ）が予め定められた値よりも小さいという条件のうち、少なくともいずれか一方の条件が満たされた場合に、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別されるようにしてもよい。バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さい場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００に移される。そうでない場合（Ｓ４００にてＮＯ）、この処理は終了する。Ｓ５００にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、前述した充放電電力制限マップを変更し、バッテリ４００の充放電電力の制限を緩和する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるハイブリッドＥＣＵ６００の動作について説明する。

充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）、および負荷頻度が算出されると（Ｓ１００）、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいか否かが判別される（Ｓ２００）。このとき、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）に関して予め定められた最大値Ｉ²（ＡＶＥ−ＭＡＸ）よりも大きい充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の負荷頻度の合計が、予め定められた頻度よりも大きく、かつ算出された充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の平均値Ｉ²（ＡＶＥ−ＡＶＥ）が予め定められた値よりも大きい場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別される（Ｓ２００にてＹＥＳ）。この場合、図６に一点鎖線で示すように、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値およびＷ（ＩＮ）の最小値は変更されずに、バッテリ４００の充放電電力の制限が強化されるように充放電制限マップが変更される（Ｓ３００）。変更された充放電制限マップでは、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（６）（ＴＢ（６）＜ＴＢ（１））より高くなるにしたがって、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくなり、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（３）になると、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）は０となり、バッテリ４００の充放電が停止させられる。これにより、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（１）より低い状態から、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくされることになり、制限が強化される。なお、バッテリ４００の充放電電力の制限を強化する方法は、前述の方法に限られない。

バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きくないと判別されると（Ｓ２００にてＮＯ）、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいか否かが判別される（Ｓ４００）。このとき、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）に関して予め定められた最大値Ｉ²（ＡＶＥ−ＭＡＸ）よりも大きい充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の負荷頻度の合計が、予め定められた頻度よりも小さく、かつ算出された充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の平均値Ｉ²（ＡＶＥ−ＡＶＥ）が予め定められた値よりも小さい場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別される（Ｓ４００にてＹＥＳ）。

この場合、図６に二点鎖線で示すように、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値およびＷ（ＩＮ）の最小値は変更されずに、バッテリ４００の充放電電力の制限が緩和されるように、充放電制限マップが変更される（Ｓ５００）。変更された充放電制限マップでは、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（５）（ＴＢ（５）＞ＴＢ（１））より高くなるにしたがって、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくなっていき、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（３）になると、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）は０となり、バッテリ４００の充放電が停止させられる。これにより、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（１）より高くならないと、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくされないことになり、制限が緩和される。なお、バッテリ４００の充放電電力の制限を緩和する方法は、この方法に限られない。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるハイブリッドＥＣＵは、バッテリの劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別された場合は、バッテリの充放電電力の制限を強化する。また、バッテリの劣化度合が予め定められた度合よりも小さい場合は、バッテリの充放電電力の制限を緩和する。これにより、バッテリの劣化度合が大きい場合は、バッテリにかかる負荷を抑制し、劣化を抑制することができるとともに、劣化度合が小さい場合は、バッテリにかかる負荷の増大を許容し、バッテリの性能を十分に活用することができる。

＜第２の実施の形態＞
図７を参照して、本実施の形態に係る制御装置について説明する。前述の第１の実施の形態においては、充放電電力制限マップを変更する際、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値およびＷ（ＩＮ）の最小値は変更されなかったが、本実施の形態において、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値およびＷ（ＩＮ）の最小値は変更される。その他のハードウエア構成、処理フローについては前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別された場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、図７に一点鎖線で示すように、バッテリ４００の充放電電力の制限が強化されるように充放電制限マップが変更される（Ｓ３００）。変更された充放電制限マップでは、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（６）（ＴＢ（６）＜ＴＢ（１））より高くなるにしたがって、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくなっていき、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（３）になると、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）は０となり、バッテリ４００の充放電が停止させられる。これにより、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（１）より低い状態から、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくされることになる。また、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値はＡ（１）からＡ（３）（Ａ（１）＞Ａ（３））に下げられ、Ｗ（ＩＮ）の最小値はＢ（１）からＢ（３）（Ｂ（１）＜Ｂ（３））に上げられる。なお、本実施の形態において、Ｗ（ＩＮ）は負の値、Ｗ（ＯＵＴ）は正の値である。

バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別された場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、図７に二点鎖線で示すように、バッテリ４００の充放電電力の制限が緩和されるように、充放電制限マップが変更される（Ｓ５００）。変更された充放電制限マップでは、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（５）（ＴＢ（５）＞ＴＢ（１））より高くなるにしたがって、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくなっていき、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（３）になると、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）は０となり、バッテリ４００の充放電が停止させられる。これにより、バッテリ温度ＴＢがＴＢ（１）より高くならないとＷ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）の絶対値が小さくされないことになる。また、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値はＡ（１）からＡ（２）（Ａ（２）＞Ａ（１））に上げられ、Ｗ（ＩＮ）の最小値はＢ（１）からＢ（２）（Ｂ（２）＜Ｂ（１））に下げられる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置は、Ｗ（ＯＵＴ）の最大値およびＷ（ＩＮ）の最小値を変更する。これにより、前述の第１の実施の形態に係る制御装置に比べて、制限をより強化できるとともに、制限をより緩和することができる。

＜第３の実施の形態＞
図８を参照して、本実施の形態に係る制御装置について説明する。前述の第１の実施の形態において、ハイブリッドＥＣＵ６００は、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）およびその負荷頻度を用いて、バッテリ４００の劣化度合を判別していたが、本実施の形態においては、バッテリ温度ＴＢおよびその負荷頻度を用いて、バッテリ４００の劣化度合を判別する。その他のハードウエア構成、処理フローについては前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ温度センサ６１４により検知された各バッテリ温度ＴＢごとの負荷頻度を算出する。なお、各バッテリ温度ＴＢの負荷頻度の算出方法については、前述の第１の実施の形態における充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の負荷頻度の算出方法と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰返さない。

ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ温度ＴＢに関して予め定められた最大値ＴＢ（Ｌ）よりも高いバッテリ温度ＴＢの負荷頻度の合計（図８の斜線部）が、予め定められた頻度よりも大きく、かつ検知されたバッテリ温度ＴＢの平均値ＴＢ（ＡＶＥ）が予め定められた値よりも高い場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別する。なお、バッテリ温度ＴＢに関して予め定められた最大値ＴＢ（Ｌ）よりも高いバッテリ温度ＴＢの負荷頻度の合計が、予め定められた頻度よりも大きいという条件、および検知されたバッテリ温度ＴＢの平均値ＴＢ（ＡＶＥ）が予め定められた値よりも高いという条件のうち、少なくともいずれか一方の条件が満たされた場合に、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別されるようにしてもよい。

一方、ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ温度ＴＢに関して予め定められた最大値ＴＢ（Ｌ）よりも高いバッテリ温度ＴＢの負荷頻度の合計が予め定められた頻度よりも小さく、かつ検知されたバッテリ温度ＴＢの平均値ＴＢ（ＡＶＥ）が予め定められた値よりも低い場合に、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別する。なお、バッテリ温度ＴＢに関して予め定められた最大値ＴＢ（Ｌ）よりも高いバッテリ温度ＴＢの負荷頻度の合計が予め定められた頻度よりも小さいという条件、および検知されたバッテリ温度ＴＢの平均値ＴＢ（ＡＶＥ）が予め定められた値よりも低いという条件のうち、少なくともいずれか一方の条件が満たされた場合に、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別されるようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ温度ＴＢおよびその負荷頻度を用いて、バッテリ４００の劣化度合を判別する。このようにしても、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が奏する効果と同様の効果を得ることができる。

＜第４の実施の形態＞
図９を参照して、本実施の形態に係る制御装置について説明する。前述の第１の実施の形態において、ハイブリッドＥＣＵ６００は、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）およびその負荷頻度を用いて、バッテリ４００の劣化度合を判別していたが、本実施の形態においては、アクセル開度変化率Ｋおよびその負荷頻度を用いてバッテリ４００の劣化度合を判別する。その他のハードウエア構成、処理フローについては前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

ハイブリッドＥＣＵ６００は、アクセル開度センサ１１００により検知されたアクセル開度に基づいて、アクセル開度変化率Ｋを算出するとともに、各アクセル開度変化率Ｋごとの負荷頻度を算出する。なお、アクセル開度変化率Ｋの負荷頻度の算出方法については、前述の第１の実施の形態における充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）の負荷頻度の算出方法と同様であるため、ここではその詳細な説明は繰返さない。また、ハイブリッドＥＣＵ６００は、アクセル開度変化率Ｋに関して予め定められた最大値Ｋ（Ｌ）よりも大きなアクセル開度変化率Ｋの負荷頻度の合計（図９の斜線部）が、予め定められた頻度よりも大きく、かつアクセル開度変化率Ｋの平均値Ｋ（ＡＶＥ）が予め定められた値よりも大きい場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別する。

なお、アクセル開度変化率Ｋに関して予め定められた最大値Ｋ（Ｌ）よりも大きなアクセル開度変化率Ｋの負荷頻度の合計が、予め定められた頻度よりも大きいという条件、およびアクセル開度変化率Ｋの平均値Ｋ（ＡＶＥ）が、予め定められた値よりも大きいという条件のうち、少なくともいずれか一方の条件が満たされた場合に、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別されるようにしてもよい。

一方、予め定められたアクセル開度変化率Ｋの最大値Ｋ（Ｌ）よりも大きなアクセル開度変化率Ｋの負荷頻度の合計が予め定められた頻度よりも小さく、かつアクセル開度変化率Ｋの平均値Ｋ（ＡＶＥ）が予め定められた値よりも小さい場合、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別される。なお、アクセル開度変化率Ｋに関して予め定められた最大値Ｋ（Ｌ）よりも大きなアクセル開度変化率Ｋの負荷頻度の合計が、予め定められた頻度よりも小さいという条件、およびアクセル開度変化率Ｋの平均値Ｋ（ＡＶＥ）が予め定められた値よりも小さいという条件のうち、少なくともいずれか一方の条件が満たされた場合に、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別されるようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵ６００は、アクセル開度変化率Ｋおよびその負荷頻度を用いて、バッテリ４００の劣化度合を判別する。このようにしても、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が奏する効果と同様の効果を得ることができる。

＜第５の実施の形態＞
図１０ないし図１１を参照して、本実施の形態に係る制御装置について説明する。前述の第１の実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵ６００は、充放電電力制限マップを変更することで、充放電電力の制限の強化および緩和を行なっていたが、本実施の形態においては、Ｗ（ＩＮ）およびＷ（ＯＵＴ）に乗ずる係数（以下、制限係数Ｌという）に関するしきい値を変更することで、充放電電力の制限の強化および緩和を行なう。その他のハードウエア構成、処理フローについては前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

まず、制限係数Ｌについて説明する。ハイブリッドＥＣＵ６００は、前述した図３に記載の充放電電力制限マップに基づいて定められたＷ（ＯＵＴ）およびＷ（ＩＮ）に制限係数Ｌ（０＜Ｌ＜１）を乗じた値Ｌ×Ｗ（ＯＵＴ）およびＬ×Ｗ（ＩＮ）を超えないように、バッテリ４００への充電電力値、およびバッテリ４００からの放電電力値を制限する。この制限係数Ｌが設定される一例を、図１０を用いて説明する。制限係数Ｌは、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）に基づいて決定される。充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）がＸ（１）を超えると、制限係数Ｌから予め定められた値α（０＜α＜１）が減算され、制限係数Ｌが小さくされる。この処理は、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）がＸ（１）を超えている間は常に行なわれる。図１０においては、制限係数ＬがＬ（Ｘ）まで下げられた場合を示している。充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）がＸ（１）を下回ると、制限係数Ｌは維持される。さらに充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）が下がり、Ｙ（１）を下回ると、制限係数Ｌに予め定められた値β（０＜β＜１）が加算され、制限係数Ｌが大きくされる。なお、制限係数Ｌは１を超えないように加算されるとともに、最小値Ｌ（ＭＩＮ）を下回らないように減算される。

本実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵ６００は、前述の第１の実施の形態のように充放電電力制限マップを変更する代わりに、制限係数Ｌが変更されるしきい値ＸおよびＹを変更することで、バッテリ４００の充放電電力の制限の強化および緩和を行なう。バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも大きいと判別された場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、図１１に示すように、Ｘ（１）をＸ（２）に下げる。この場合、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）が予め定められた値Ｘ（２）（Ｘ（１）＞Ｘ（２））を超えると、一点鎖線で示すように、制限係数Ｌから予め定められた値α（０＜α＜１）が減算され、制限係数Ｌが小さくされる。これにより、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）がＸ（１）より小さい状態から、Ｗ（ＯＵＴ）およびＷ（ＩＮ）の絶対値が下げられ、制限が強化される。なお、しきい値Ｘの代わりにしきい値Ｙを下げるようにしてもよく、両方を下げるようにしてもよい。

一方、バッテリ４００の劣化度合が予め定められた度合よりも小さいと判別された場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、Ｙ（１）をＹ（２）に上げる。この場合、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）がＸ（１）を超え、制限係数Ｌが小さくされた後、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）がＹ（２）（Ｙ（１）＜Ｙ（２））を下回ると、二点鎖線で示すように、制限係数Ｌに予め定められた値β（０＜β＜１）が加算され、制限係数Ｌが大きくされる。これにより、充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）がＹ（１）より大きい状態から、Ｗ（ＯＵＴ）およびＷ（ＩＮ）の絶対値が戻されることになり、制限が緩和される。なお、しきい値Ｙの代わりにしきい値Ｘを上げるようにしてもよく、両方を上げるようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵは、しきい値ＸおよびＹを変更することにより、バッテリの充放電電力の制限の強化および緩和を行なう。このように構成しても、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が奏する効果と同様の効果を得ることができる。

＜その他の実施の形態＞
前述の第１、第３および第４の実施の形態のうち、いずれか２つの実施の形態に記載されたバッテリ４００の劣化度合の判別方法を組合わせて、バッテリ４００の劣化度合を判別してもよい。また、３つの実施の形態に記載されたバッテリ４００の劣化度合の判別方法を組合わせて、バッテリ４００の劣化度合を判別してもよい。

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。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両を示す制御ブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両の一部を示す制御ブロック図である。充放電電力制限マップを示す図である。充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）およびその負荷頻度の履歴を示す頻度分布図である。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵによって変更された充放電電力制限マップを示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る制御装置におけるハイブリッドＥＣＵによって変更された充放電電力制限マップを示す図である。バッテリ温度ＴＢおよびその負荷頻度の履歴を示す頻度分布図である。アクセル開度変化率Ｋおよびその負荷頻度の履歴を示す頻度分布図である。充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）と制限係数Ｌとの対応関係を示すタイミングチャート（その１）である。充放電電流値の２乗平均値Ｉ²（ＡＶＥ）と制限係数Ｌとの対応関係を示すタイミングチャート（その２）である。

符号の説明

４００バッテリ、６００ハイブリッドＥＣＵ、６０２ＣＰＵ、６０４メモリ、６０６カウンタ、６１２電流計、６１４バッテリ温度センサ、１１００アクセル開度センサ。

Claims

車両に搭載された蓄電機構の制御装置であって、
前記蓄電機構への充電電力および前記蓄電機構からの放電電力を制限するための制限手段と、
前記蓄電機構の作動に関する値を検知するための検知手段と、
前記蓄電機構の作動に関する値のうち予め定められた値以上である値の割合が予め定められた割合よりも大きい場合および前記蓄電機構の作動に関する値の平均値が予め定められた平均値よりも大きい場合のうちの少なくともいずれか一方の場合に、前記制限手段による制限を強化するための手段と、
前記蓄電機構の作動に関する値のうち前記予め定められた値以上である値の割合が前記予め定められた割合よりも小さい場合および前記蓄電機構の作動に関する値の平均値が前記予め定められた平均値よりも小さい場合のうちの少なくともいずれか一方の場合に、前記制限手段による制限を緩和するための緩和手段とを含み、
前記蓄電機構の作動に関する値は、前記蓄電機構への充電電流および前記蓄電機構からの放電電流の二乗平均値、前記蓄電機構の温度、およびアクセル開度の変化率のうちの少なくともいずれか１つである、蓄電機構の制御装置。
前記制御装置は、前記蓄電機構への充電電力および前記蓄電機構からの放電電力の制限に関するマップを記憶するための手段をさらに含み、
前記制限手段は、前記マップに基づいて、前記蓄電機構への充電電力および前記蓄電機構からの放電電力を制限するための手段を含み、
前記緩和手段は、前記マップを変更して前記制限を緩和するための手段を含む、請求項１に記載の蓄電機構の制御装置。