JP4149682B2 - ハイブリッド車用組電池状態制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池モジュールが直列に接続されてなるハイブリッド車の組電池制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハイブリッド車の組電池制御方法では、回生制動時の充電機能とトルクアシスト時の放電機能との両立のために、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ／充電状態、残存容量）を中間容量状態（５０〜７０％）に維持する制御を行うので、ＳＯＣの正確な検出が不可欠となっている。
【０００３】
組電池のＳＯＣを検出する方法としては、充放電電流の積算による方法などが周知である。しかし、この方法は、充放電効率の変化に伴って電流積算による誤差が累積するため正確な蓄電量が得られにくい問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した電流積算方式は、累積誤差の低減のために高精度の電流センサが必須となるにもかかわらず累積誤差問題の完全な解決に至っていなかった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、電流検出、積算を必要とせず、簡素な回路構成で電池の過放電や過充電を防止可能なハイブリッド車の組電池制御方法を提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のハイブリッド車の組電池制御方法は、互いに直列接続されてハイブリッド車用の組電池を構成する複数の電池モジュールの電圧値の相加平均電圧である平均電圧を算出し、前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖｌｏｗと前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉの間にある場合に、前記平均電圧を所定の目標電圧値に収束させるように充放電制御を行い、前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合に、予め記憶する所定の放電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる放電電圧を代入して前記組電池の蓄電量を推定し、前記平均電圧が前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉを上回った場合には、予め記憶する所定の充電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる充電電圧を代入して前記組電池の蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【０００７】
すなわち、本構成は、目標電圧値を含む目標電圧値近傍の電圧範囲でのみ、組電池の平均電圧を目標電圧値に収束させる充放電制御（いわゆる電圧制御）を行うので、高精度の電流センサを必要とせず、電流積算累積誤差によるＳＯＣ推定誤差を防止することができる。また、この目標電圧値近傍の電圧範囲（低値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）では、ＳＯＣは決して過充電又は過放電状態に陥ることはないので、過充電又は過放電状態による問題が発生することはない。
【０００８】
更に、平均電圧がこの電圧範囲から降下する場合には、所定の放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量を所定の目標ＳＯＣ値に収束させる制御を行う。放電電圧が低値Ｖｌｏｗ未満では、蓄電量が過充電となることはないので過充電となる危険はなく、かつ、低値Ｖｌｏｗ未満での放電電圧ー蓄電量特性は深放電（小ＳＯＣ）領域では、すべての放電電圧ー蓄電量特性がほとんど類似曲線に収束するので、ＳＯＣ検出誤差が小さくなるため過放電を防止することができる。
【０００９】
同様に、平均電圧がこの電圧範囲から上昇する場合には、所定の充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量を所定の目標ＳＯＣ値に収束させる制御を行う。充電電圧が高値Ｖｈｉ超過では、蓄電量が過放電となることはないので過放電となる危険はなく、かつ、高値Ｖｈｉ超過での充電電圧ー蓄電量特性は大充電（大ＳＯＣ）領域では、すべての充電電圧ー蓄電量特性がほとんど類似曲線に収束するので、ＳＯＣ検出誤差が小さくなるため過充電を防止することができる。なお、上記所定の放電電圧ー蓄電量特性及び充電電圧ー蓄電量特性は、あらかじめ記憶したマップを用いて保持することができる。
【００１０】
請求項２記載の構成は請求項１記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合、前記各電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで最低の平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を掛けた値を前記平均電圧として採用し、前記平均電圧が前記高値Ｖｈｉを上回った場合、前記各電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで最高の平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を掛けた値を前記平均電圧として採用することを特徴としている。
【００１１】
すなわち、本構成によれば、低値Ｖｌｏｗ未満の平均電圧を放電電圧ー蓄電量特性に代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる際に、最も過放電となりやすい最低の平均モジュール電圧を基準に平均電圧を作成するので、過放電を一層良好に防止することができる。
【００１２】
また、高値Ｖｈｉ超過の平均電圧を充電電圧ー蓄電量特性に代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる際に、最も過充電となりやすい最高の平均モジュール電圧を基準に平均電圧を作成するので、過充電を一層良好に防止することができる。
【００１３】
請求項３記載の構成は請求項１又は２記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記放電電圧ー蓄電量特性が、前記組電池を満充電状態から放電する場合の放電電圧ー蓄電量特性からなり、前記充電電圧ー蓄電量特性が、前記組電池をＳＯＣ０％状態から充電する場合の充電電圧ー蓄電量特性からなることを特徴としている。
【００１４】
本構成によれば、深放電領域ではすべての放電電圧ー蓄電量特性がこの満充電起点放電電圧ー蓄電量特性に収束し、大充電領域ではすべての充電電圧ー蓄電量特性がこの０充電起点充電電圧ー蓄電量特性に収束するので、ＳＯＣ推定誤差を低減することができる。
【００１５】
請求項４記載の構成は請求項１乃至３のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗから降下する場合、又は前記高値Ｖｈｉから上昇する場合、前記目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性又は充電電圧ー蓄電量特性を求め、前記降下の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性に代入し、前記上昇の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【００１６】
すなわち、本構成によれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗから降下する場合、目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入してＳＯＣを推定する。このようにすれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗ未満でかつＳＯＣが比較的大きい場合におけるＳＯＣ推定誤差を低減することができる。
【００１７】
同様に、平均電圧が高値Ｖｈｉから上昇する場合、目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入してＳＯＣを推定する。このようにすれば、平均電圧が高値Ｖｈｉ超過でかつＳＯＣが比較的小さい場合におけるＳＯＣ推定誤差を低減することができる。
【００１８】
請求項５記載の構成は請求項１乃至４のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値から上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性を求め、前記新しい充電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧を代入して求めた蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【００１９】
すなわち、本構成によれば、上記低電圧期間における平均電圧の最低値と、この最低値と所定の放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、その後の平均電圧の上昇時にこの交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように蓄電量を制御する。
【００２０】
この新しい充電電圧ー蓄電量特性は、上記所定の放電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（放電電圧値）ごとに上記新しい充電電圧ー蓄電量特性を記憶しておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ０％からの充電電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。なお、この比例圧縮については、後述するものとする。
【００２１】
同様に、本構成では次の制御方式を採用することができる。すなわち、平均電圧が高値Ｖｈｉを超える高電圧期間における平均電圧の最高値と、この最高値と所定の放電電圧ー蓄電量特性との交点座標の蓄電量とを記憶し、その後の平均電圧の上昇時にこの交点座標を通過する新しい放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように蓄電量を制御する。
【００２２】
この新しい放電電圧ー蓄電量特性は、上記所定の充電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（充電電圧値）ごとに上記新しい放電電圧ー蓄電量特性を記憶しておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ１００％からの放電電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。なお、この比例圧縮については、後述するものとする。
【００２３】
本構成によれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗを下回る低電圧範囲に落ち込んだ後、高値Ｖｈｉを上回るレベルに上昇する場合でもＳＯＣを低誤差で推定することができる。また、同様に、平均電圧が高値Ｖｈｉを上回る高電圧範囲に上昇した後、低値Ｖｌｏｗを下回るレベルに低下する場合でもＳＯＣを低誤差で推定することができる。
【００２４】
請求項６記載の構成は請求項５記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記交点座標Ｂを経由して前記目標電圧値に復帰した後、前記低値Ｖｌｏｗより再度低下する場合に、前記目標電圧値と前記新しい充電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特性を求め、前記平均電圧を前記基準座標点Ｃを通るこの更に新しい放電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【００２５】
本構成によれば、交点座標Ｂからの充電により基準座標点Ｃに達した後の放電において、基準座標点Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように制御するので、ＳＯＣ推定誤差を一層低減することができる。
【００２６】
この更に新しい充電電圧ー蓄電量特性は、上記新しい充電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（放電電圧値）ごとに上記更に新しい充電電圧ー蓄電量特性を記憶しておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ１００％からの放電電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。なお、この比例圧縮については、後述するものとする。
【００２７】
請求項７記載の構成は請求項１乃至６のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値から上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性を求め、前記新しい充電電圧ー蓄電量特性上で所定の目標蓄電量となる平均電圧値を新しい目標電圧値とし、前記平均電圧が前記新しい目標電圧値となるように充放電制御を行うことを特徴としている。
【００２８】
すなわち、本構成によれば、組電池の所定時間における平均電圧が所定の値を下回った場合には、到達した最低平均電圧と前記放電電圧ー蓄電量マップから求めた電池蓄電量を記憶し（上回った場合には、到達した最高平均電圧と前記充電電圧ー蓄電量マップから求めた電池蓄電量）を記憶し、この記憶した値に応じて蓄電量が目標値となるための所定の電圧を新しい目標電圧値として学習する。
【００２９】
本発明によれば、電池の充放電ヒステリシス特性がある場合でも電流センサを用いることなく、電池の蓄電量を希望する蓄電量に制御することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車の組電池制御装置の好適な実施態様を以下に説明する。
（実施例１）
本発明の組電池制御装置装置を用いたハイブリッド車の駆動系の構成を図１に示すブロック図を参照して以下に説明する。
【００３１】
１０１はエンジン、１０２は発電機、１０３はインバータ、１０４は二次電池からなる電池パック、１０５はトルク分配機構、１０６はモータ、１０７はデファレンシャルギヤ機構、１０８は車輪、１０９はハイブリッドシステム制御装置である。
【００３２】
エンジン１０１の動力は、トルク分配機１０５により発電機１０２とギヤ１０７とに分配され、インバータ１０３は発電機１０２、電池パック１０４及びモータ１０６と電力授受し、トルク分配機１０５及びモータ１０６は、ギヤ１０５を通じて車輪１０８とトルク授受する。
【００３３】
電池パック１０４を図２を参照して説明する。
【００３４】
２０１は組電池であり、所定数の単電池２０２からなる電池モジュール２０３を所定数直列接続して構成されている。２０４は温度センサ、２０５は各電池モジュール２０３の電圧を検出する電圧検出回路、２０６は温度検出回路、２０７は電池状態を制御する電池制御マイコンである。電池制御マイコン（以下、コントローラともいう）２０７は、ハイブリッドシステム制御装置１０９が最適な電池管理ができるように、電池蓄電量（ＳＯＣ）などの演算結果をハイブリッドシステム制御装置１０９に出力している。電圧検出回路２０５及び温度検出回路２０６は、単電池２０２個々に電圧、温度を検出することが好ましいが、回路構成の簡素化のためにそれぞれ複数個の単電池２０からなる各電池モジュール２０３ごとに電圧及び温度（モジュール電圧及びモジュール温度）を読み込んでいるが、ＳＯＣ累算のために電流センサは必ずしも使用する必要はない。
【００３５】
ハイブリッドシステム制御装置１０９は、電池パック１０４からの信号を含む各種入力信号に基づいてエンジン１０１、発電機１０２、インバータ１０３、モータ１０４を制御する。ハイブリッドシステム制御装置１０９の上記制御自体は従来と同じでよいので、詳細な説明を省略する。
【００３６】
以下、コントローラ２０７により実行される電池管理動作を図３に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００３７】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、制御が開始され、ステップＳ３０１にて各電池モジュール（ここではｎ個とする）毎の電池電圧Ｖ-n、温度Ｔ-nを取得する。図３のルーチンは所定短期間ごとに実施されるので、これらのデータは所定短期間ごとに取得される。
【００３８】
次のステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で取得した測定データから、例えば直前５分間のモジュール平均電圧Ｖav-nと平均温度Ｔav-nを算出し、更に各電池モジュール２０３毎に、各平均温度Ｔav-nでの各モジュール平均電圧Ｖav-nを、基準温度（例えば３０℃）における各モジュール平均電圧Ｖav-n’に補正する。なお、モジュール平均電圧Ｖav-n’として移動平均値を算出しても良いことはもちろんである。
【００３９】
次のステップＳ３０３では、Ｓ３０２で算出された各モジュール平均電圧Ｖav-n’を合計して組電池２０１の総平均電圧Ｖavを算出する。次のステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出した総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗより小さいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ３０５に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ３０７にて、ステップＳ３０２で算出した各モジュール平均電圧Ｖav-n’のうちの最小値である最小平均電圧Ｖav-minを選択する。
【００４０】
続くステップＳ３０８では、予め記憶する放電電圧ーＳＯＣマップ（図４に示す４０１）に最小平均電圧Ｖav-minに電池モジュール数Ｎを掛けたものを放電電圧値Ｖとして入力して電池のＳＯＣを求める。なお、この放電電圧ーＳＯＣマップとして、満充電（ＳＯＣ１００％）からの放電履歴線４０１（図４参照）が採用される。
【００４１】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３で算出した総平均電圧Ｖavが所定の高値Ｖｈｉより大きいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ３０６に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ３０９にて、ステップＳ３０２で算出した各モジュール平均電圧Ｖav-n’の中から最大値である最大平均電圧Ｖav-maxを選択し、続くステップＳ３１０で、予め記憶する充電電圧ーＳＯＣマップ（図４に示す４０２）に最大平均電圧Ｖav-maxに電池モジュール数Ｎを掛けたものを充電電圧値Ｖとして入力して電池のＳＯＣを求める。なお、この充電電圧ーＳＯＣマップとして、空充電（ＳＯＣ０％）からの充電履歴線４０２（図４参照）が採用される。
【００４２】
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０３で算出した総平均電圧Ｖavをハイブリッドシステム制御装置１０９に送信し、ハイブリッドシステム制御装置１０９は受信した総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に収束するようにインバータ１０３のデューティ比を調整して電池パック１０４の充放電をフィードバック制御する。たとえば総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０より高ければその差に応じて組電池２０１を放電させ、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０より低ければその差に応じて組電池２０１を充電させる。これにより、総平均電圧Ｖavは目標電圧Ｖ６０に収束する。
【００４３】
ステップＳ３１１では、ステップＳ３０８或いはＳ３１０で算出したＳＯＣを、ハイブリッドシステム制御装置１０９に送信する。ハイブリッドシステム制御装置１０９は、受信したＳＯＣと車両の走行状態などに基づいて定常運転状態（車両加速時や車両減速時以外の）にてＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ値（６０％）に収束するように、インバータ１０３のデューティ比を調整し電池パック１０４の充放電をフィードバック制御し、それに応じてシステム各部の制御パラメータを制御してする。これにより、ＳＯＣは目標ＳＯＣ値に収束する。
【００４４】
すなわち、Ｓ３０６、Ｓ３１１は実際には、電池制御マイコン２０７によるコントローラ１０９への総平均電圧Ｖav又はＳＯＣの送信と、コントローラ１０９による充放電制御とからなる。
【００４５】
ステップＳ３１２では、車両の走行が終了したか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならばステップＳ３０１にリターンし、判定が「ＹＥＳ」ならば制御を終了する。
【００４６】
なお、この実施例では、組電池の合計電圧を総平均電圧Ｖavとしたため、最大平均電圧Ｖav-max、最小平均電圧Ｖav-minにそれぞれ電池モジュール２０３の数Ｎを掛けたが、総平均電圧Ｖavを各電池モジュール２０３のモジュール平均電圧Ｖav-n’の平均値を採用するのであれば、Ｎを掛けずに最大平均電圧Ｖav-max、最小平均電圧Ｖav-minをそのまま放電電圧、充電電圧とすることができる。
【００４７】
すなわち、この実施例では、通常は組電池２０１の合計電圧である総平均電圧Ｖavと目標電圧Ｖ６０との電圧差が小さい場合には、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に収束するように電池制御を行い（Ｓ３０６）、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０を含む所定範囲から低下した場合、ステップＳ３０７、Ｓ３０８により放電履歴線４０１に最小平均電圧Ｖav-min・Ｎを代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる充放電制御を行い、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０を含む所定範囲から上昇した場合、ステップＳ３０９、Ｓ３１０により充電履歴線４０２に最大平均電圧Ｖav-max・Ｎを代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる充放電制御を行う。
【００４８】
つまり、電圧変動によりＳＯＣの変動が過充電、過放電になる可能性が生じる領域にて電圧制御の代わりに、過充電、過放電が生じないように決定した電圧値及び電圧ーＳＯＣ特性に基づいて推定したＳＯＣによりＳＯＣ一定制御を実行するので、過充電、過放電を良好に防止することができる。
【００４９】
なお、目標ＳＯＣ値としては、ハイブリッド車において回生制動、トルクアシストの両方を良好に行える６０％の値を採用する。そして、目標電圧Ｖ６０としては、目標ＳＯＣ値（６０％）における放電履歴線４０１の電圧値と充電履歴線４０２の電圧値との中間の値を採用する。
【００５０】
（変形態様）
この実施例の変形態様を図４を参照してＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場合を例として説明する。この変形態様では、放電履歴線４０１の代わりに放電履歴線４０３を採用し、充電履歴線４０２の代わりに充電履歴線４０４を採用したものである。コントローラ（ハイブリッドシステム制御装置）１０９は、少なくとも履歴線４０３、４０４をマップとして記憶している。
【００５１】
２ＣＡでの充放電履歴を図４に示す。放電履歴線４０１は、電流値２ＣＡにて満充電状態であるＳＯＣ１００％から放電した場合の履歴線を示す。充電履歴線４０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の履歴線を示す。既述したように、組電池２０１は、ハイブリッドシステム制御装置１０９によって総平均電圧Ｖavが所定の電圧Ｖ６０となるように制御され（Ｓ３０６）、この時、総平均電圧ＶavはＶ６０、ＳＯＣは最良状態では６０％近傍の値となっているはずである。
【００５２】
この状態から登板走行などで電池の放電傾向が続いて、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合には、ＳＯＣは、低値Ｖｌｏｗとその時の真のＳＯＣ値とで決定される座標点を通る真の履歴線に沿ってＳＯＣは低下する。
【００５３】
目標電圧Ｖ６０における真のＳＯＣが不明であるためにこの真の履歴線は不明であるが、この実施例では、
電池は、目標座標点（Ｖ６０、ＳＯＣ６０％）から放電したと仮定する。したがって、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０、ＳＯＣ＝６０％の座標点を通る放電履歴線４０３を記憶し、この放電履歴線４０３と総平均電圧Ｖavとから電圧が低値Ｖｌｏｗより小さい領域におけるＳＯＣを推定する。
【００５４】
重要なことは、たとえ、この放電履歴線４０３が真の放電履歴線と異なっていても、総平均電圧Ｖavが低下すればするほど、すべての放電履歴線は最低の放電履歴線４０１に収束し、各放電履歴線間の誤差が小さくなることである。このことは、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗを下回る時点の座標点を最頻の放電履歴線４０３ですべて代表したとしても、ＳＯＣが相当小さくなった深放電段階ではほとんど推定ＳＯＣに誤差がないとみなすことができることを意味する。また、最頻の放電履歴線４０３を用いることで放電履歴線４０１を用いる場合より、ＳＯＣ誤差を小さくすることができる。
【００５５】
逆に降坂走行などで電池の充電傾向が続いて、総平均電圧Ｖavが所定の高値Ｖｈｉを上回った場合には、高値Ｖｈｉとその時の真のＳＯＣ値とで決定される座標点を通る真の充電履歴線に沿ってＳＯＣは増加する。
【００５６】
目標電圧Ｖ６０における真のＳＯＣが不明であるためにこの真の履歴線は不明であるが、この実施例では、
電池は、目標座標点（Ｖ６０、ＳＯＣ６０％）から充電したと仮定するため、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０、ＳＯＣ＝６０％の座標点を通る充電履歴線４０４を充電履歴線として記憶する。この記憶充電履歴線４０４と総平均電圧ＶavとからＳＯＣを推定する。
【００５７】
重要なことは、たとえ、この充電履歴線４０４が真の充電履歴線と異なっていても、総平均電圧Ｖavが増加すればするほど、すべての充電履歴線は最高の放電履歴線４０２に収束し、各充電履歴線間の誤差が小さくなることである。このことは、総平均電圧Ｖavが高値Ｖｈｉを上回る時点のすべての座標点を最頻の充電履歴線４０４で代表したとしても、ＳＯＣが相当大きくなった段階ではほとんど推定ＳＯＣに誤差がないとみなすことができることを意味する。
【００５８】
更に、この実施例の他の重要な点は、上記放電履歴線４０３に代入する電圧値として上記総平均電圧Ｖavの代わりに各電池モジュール２０３の電圧（モジュール平均電圧Ｖav-n’）のうちでもっとも小さい最小平均電圧Ｖav-minにモジュール数を掛けた値を用い、同様に、上記充電履歴線４０４に代入する電圧値として上記総平均電圧Ｖavの代わりに各電池モジュール２０３の電圧（モジュール平均電圧Ｖav-n’）のうちでもっとも大きい最大平均電圧Ｖav-maxにモジュール数を掛けた値を用いる点である。
【００５９】
このようにすれば、放電傾向持続時には最も先に過放電となる電池モジュール２０３を基準に制御を行い、充電傾向持続時には最も先に過充電となる電池モジュール２０３を基準に制御を行うことができるので、組電池にばらつきがある場合でも過放電や過充電を防止することができる。
【００６０】
つまり、ＮｉーＭＨ電池のように充放電時の電池特性にヒステリシス特性を持つ電池では、所定の電圧Ｖ６０となるように制御していてもＳＯＣが希望するＳＯＣ６０％になるとは限らないが、真のＳＯＣが０％或いは１００％に近づけば近づく程、ＳＯＣ推定誤差が小さくなるため、実用上、過放電又は過充電を防止することができるわけである。
【００６１】
（実施例２）
上記実施例において、電圧が電圧制御範囲（低値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）より低下した後、電圧制御範囲より上昇した場合における制御例を、電池としてＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場合を例として更に詳しく説明する。この電池の２ＣＡでの充放電履歴を図５に示す。
【００６２】
線５０１は、電流値２ＣＡで満充電状態であるＳＯＣ１００％から放電した場合の放電履歴線。線５０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の充電履歴線である。
【００６３】
通常において、組電池２０１は、コントローラ（ハイブリッドシステム制御装置）１０９によって総平均電圧Ｖavが所定の電圧Ｖ６０となるように制御されている（Ｓ３０６）。したがって、この時、組電池２０１が、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０にあり、最良の状態においてＳＯＣは６０％となっている。
【００６４】
しかしながら、例えば登板走行などで電池が放電傾向となり、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合には、総平均電圧Ｖavを放電履歴線５０１又は５０３に代入して実施例１と同じくＳＯＣを推定する。
【００６５】
放電履歴線５０３は、座標点Ａ（目標電圧Ｖ６０、目標ＳＯＣ値６０％）を通る放電履歴線であり、あらかじめ記憶しているか、又は、あらかじめ記憶する放電履歴線５０１を後述する比例圧縮して求める。
【００６６】
また、直前の所定期間内における放電履歴線５０３上の最小平均電圧Ｖav-min（又は最小平均電圧Ｖav-min・Ｎ）を求めて最低電圧値とし、この最低電圧値を放電履歴線５０３（又は最低の放電履歴線５０１）に代入して最低ＳＯＣ値を求め、これら最低電圧値と最低ＳＯＣ値とのペアを最低座標点Ｂとして記憶する。
【００６７】
次に、車両の走行状態が通常走行に戻って総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に戻った場合には、最低座標点Ｂからの充電状態を示す充電電圧ーＳＯＣマップで示される充電電圧ーＳＯＣ特性を、図５に示す履歴線５０４ａとする。
【００６８】
なお、この充電履歴線５０４ａは、最低座標点ＢからＳＯＣ１００％までの充電電圧ーＳＯＣ特性を示す充電履歴線であり、各最低座標点Ｂの各値ごとにそれぞれあらかじめ記憶されているか、もしくは、充電履歴線５０２を後述する比例圧縮することにより求める。
【００６９】
次に、充電履歴線５０４a上の最大平均電圧Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）が高値Ｖｈｉを超えれば、最大平均電圧Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）を充電電圧として充電履歴線５０４a（又は最低の放電履歴線５０１）に代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値になるように充放電制御する（Ｓ３１１）。
【００７０】
これにより、電圧制御範囲から低値Ｖｌｏｗに低下してから高値Ｖｈｉ以上に上昇した場合において、図４における充電履歴線４０４を用いるよりも正確にＳＯＣを推定することができる。
【００７１】
（変形態様）
次に、図５において、電圧が座標点Ｂから座標点Ｃに達した後、再度低値Ｖｌｏｗ未満に低下した場合のＳＯＣ制御を以下に説明する。
【００７２】
この場合には、履歴線５０４ａ上における総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０に対応するおけるＳＯＣの値（この場合はＳＯＣ４０％を座標点Ｃとして記憶する。
【００７３】
次に、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗを下回った場合は、この座標点Ｃから低下する放電履歴線５０３ａを用い、この放電履歴線５０３ａに最小平均電圧Ｖav-minを放電電圧として放電履歴線５０３aに代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値になるように充放電制御する（Ｓ３１１）。
【００７４】
なお、この放電履歴線５０３ａは、放電履歴線５０３又は５０１を後述する比例圧縮することにより求める。
【００７５】
（実施例３）
実施例２のように電圧制御範囲から低値Ｖｌｏｗ未満に低下した後の制御の他の実施例を、電池としてＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場合を例として更に詳しく説明する。２ＣＡでの充放電履歴を図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。
【００７６】
線６０１は、電流値２ＣＡで満充電状態であるＳＯＣ１００％から放電した場合の放電履歴線。線６０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の充電履歴線である。
【００７７】
通常において、組電池２０１は、ハイブリッドシステム制御装置１０９によって総平均電圧Ｖavが所定の電圧Ｖ６０となるように制御されている。したがって、この時、組電池２０１が、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０にあり、最良の状態においてＳＯＣは６０％となっている。
【００７８】
しかしながら、例えば登板走行などで電池が放電傾向となり、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合には、総平均電圧Ｖavを実施例１，２と同様に座標点Ａを通る放電履歴線６０３に代入してＳＯＣを推定する。
【００７９】
次に、車両の走行状態が通常走行に戻り、組電池を充電できる状態となった場合、放電履歴線６０３に最小平均電圧Ｖav-minを代入して最低ＳＯＣ値を求め、これらのペアを最低座標点Ｂとして実施例２と同様に記憶する。
【００８０】
次に、総平均電圧Ｖavが電圧制御範囲（低値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）を超えて上昇した場合、最低座標点Ｂを通過する充電履歴線６０４ａを求め、総平均電圧Ｖav又は最大平均電圧Ｖav-max（最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）を充電履歴線６０４ａに代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値６０％（座標点Ｄ）となるまで充電し、ＳＯＣが目標ＳＯＣ値６０％（座標点Ｄ）に達した場合の電圧を新しい目標電圧Ｖ６０’とする（図６（ａ）参照）。
【００８１】
なお、最低座標点Ｂの各値を通過する充電履歴線６０４ａは最低座標点Ｂの各値ごとにあらかじめ記憶しておいてもよく、又は充電履歴線６０２を後述する比例圧縮して求めてもよい。
【００８２】
次に、目標電圧Ｖ６０’、目標ＳＯＣ値６０％の座標点Ｄの上下に新しい高値Ｖｈｉ’、低値Ｖｌｏｗ’を設定し、この高値Ｖｈｉ’、低値Ｖｌｏｗ’で決定される電圧制御範囲内では総平均電圧Ｖavを目標電圧Ｖ６０’に収束させる充放電制御を行う（図６（ｂ）参照）。
【００８３】
すなわち、この実施例では、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗから低下した後で、目標電圧Ｖ６０に復帰したら、最低座標点Ｂを通る充電履歴線６０４ａと目標ＳＯＣ値６０％との交点座標点Ｄの電圧値を新しい目標電圧Ｖ６０’としてその近傍（低値Ｖｌｏｗ’〜高値Ｖｈｉ’）では電圧制御を行う。
【００８４】
なお、図６（ｂ）に示すように、高値Ｖｈｉから高値Ｖｈｉ’へのの増加量を低値Ｖｌｏｗから低値Ｖｌｏｗ’への増加量への増加量より小さくすることが好ましい。
【００８５】
当然、座標点Ｄからの放電により総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗ’を下回った場合は、座標点Ｄを通る放電履歴線６０３ｂを求め、この放電履歴線６０３ｂに最小平均電圧Ｖav-min（又は最小平均電圧Ｖav-min・Ｎ）を代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる。
【００８６】
同様に、座標点Ｄからの充電により総平均電圧Ｖavが高値Ｖｈｉ’を上回った場合は、座標点Ｄを通る充電履歴線を求め、この充電履歴線に最大平均電圧Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）を代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる。
【００８７】
なお、座標点Ｄを通る上記放電履歴線６０３ｂは放電履歴線６０１の比例圧縮により求めることができる
。また、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗ’より低下した後、再度上昇する場合は、その最低電圧値を放電履歴線６０１又は６０３ｂ上に求めて新しい座標点Ｂとし、上述した次の充電時のＳＯＣ制御のための充電履歴線を求めることもできる。
【００８８】
図５において充電履歴線５０４aを充電履歴線５０２の比例圧縮する場合を例に、上述した「比例圧縮」について説明する。
【００８９】
等充電電圧値における充電履歴線５０４aと充電履歴線５０２との間のＳＯＣ差が、ＳＯＣ１００％で０となり、座標点Ｂにて座標点Ｂの電圧における充電履歴線５０２のＳＯＣ値と座標点ＢのＳＯＣ値との差となり、この差がＳＯＣ減少に比例して定率増加するように、充電履歴線５０３ａを設定する。これを本明細書では比例圧縮という。放電履歴線の場合も同じである。
【００９０】
なお、上記図５、図６の説明では、電圧制御範囲から最初に下回る場合について説明したが、上回る場合は、座標点Ａから最低座標点Ｂに対応する最高電圧点Ｂ’を記憶し、この最高電圧点Ｂ’を通る放電履歴線を比例圧縮などで求めるなど、上記説明と逆の処理を行えばよいことは明らかである。
【００９１】
たとえば、実施例３においては、平均電圧が高値Ｖｈｉを上回った場合に平均電圧が高値Ｖｈｉ超過であった高電圧期間における平均電圧の最高値と、最高値Ｖｈｉと充電電圧ー蓄電量特性との交点座標の蓄電量とを記憶し、平均電圧が高値Ｖｈｉ又は最高値から低下する場合、この交点座標を通過する新しい放電電圧ー蓄電量特性を求め、新しい放電電圧ー蓄電量特性上で所定の目標蓄電量となる平均電圧値を新しい目標電圧値とし、平均電圧が新しい目標電圧値となるように充放電制御を行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイブリッド車用組電池状態制御方法を適用したハイブリッド車の駆動装置のブロック図である。
【図２】図１に示す電池パックのブロック図である。
【図３】実施例１のハイブリッド車用組電池状態制御方法を示すフローチャートである。
【図４】実施例１における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ特性図である。
【図５】実施例２における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ特性図である。
【図６】実施例３における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ特性図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池モジュールが直列に接続されてなるハイブリッド車の組電池制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハイブリッド車の組電池制御方法では、回生制動時の充電機能とトルクアシスト時の放電機能との両立のために、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ／充電状態、残存容量）を中間容量状態（５０〜７０％）に維持する制御を行うので、ＳＯＣの正確な検出が不可欠となっている。
【０００３】
組電池のＳＯＣを検出する方法としては、充放電電流の積算による方法などが周知である。しかし、この方法は、充放電効率の変化に伴って電流積算による誤差が累積するため正確な蓄電量が得られにくい問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した電流積算方式は、累積誤差の低減のために高精度の電流センサが必須となるにもかかわらず累積誤差問題の完全な解決に至っていなかった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、電流検出、積算を必要とせず、簡素な回路構成で電池の過放電や過充電を防止可能なハイブリッド車の組電池制御方法を提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のハイブリッド車の組電池制御方法は、互いに直列接続されてハイブリッド車用の組電池を構成する複数の電池モジュールの電圧値の相加平均電圧である平均電圧を算出し、前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖｌｏｗと前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉの間にある場合に、前記平均電圧を所定の目標電圧値に収束させるように充放電制御を行い、前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合に、予め記憶する所定の放電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる放電電圧を代入して前記組電池の蓄電量を推定し、前記平均電圧が前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉを上回った場合には、予め記憶する所定の充電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる充電電圧を代入して前記組電池の蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【０００７】
すなわち、本構成は、目標電圧値を含む目標電圧値近傍の電圧範囲でのみ、組電池の平均電圧を目標電圧値に収束させる充放電制御（いわゆる電圧制御）を行うので、高精度の電流センサを必要とせず、電流積算累積誤差によるＳＯＣ推定誤差を防止することができる。また、この目標電圧値近傍の電圧範囲（低値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）では、ＳＯＣは決して過充電又は過放電状態に陥ることはないので、過充電又は過放電状態による問題が発生することはない。
【０００８】
更に、平均電圧がこの電圧範囲から降下する場合には、所定の放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量を所定の目標ＳＯＣ値に収束させる制御を行う。放電電圧が低値Ｖｌｏｗ未満では、蓄電量が過充電となることはないので過充電となる危険はなく、かつ、低値Ｖｌｏｗ未満での放電電圧ー蓄電量特性は深放電（小ＳＯＣ）領域では、すべての放電電圧ー蓄電量特性がほとんど類似曲線に収束するので、ＳＯＣ検出誤差が小さくなるため過放電を防止することができる。
【０００９】
同様に、平均電圧がこの電圧範囲から上昇する場合には、所定の充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量を所定の目標ＳＯＣ値に収束させる制御を行う。充電電圧が高値Ｖｈｉ超過では、蓄電量が過放電となることはないので過放電となる危険はなく、かつ、高値Ｖｈｉ超過での充電電圧ー蓄電量特性は大充電（大ＳＯＣ）領域では、すべての充電電圧ー蓄電量特性がほとんど類似曲線に収束するので、ＳＯＣ検出誤差が小さくなるため過充電を防止することができる。なお、上記所定の放電電圧ー蓄電量特性及び充電電圧ー蓄電量特性は、あらかじめ記憶したマップを用いて保持することができる。
【００１０】
請求項２記載の構成は請求項１記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合、前記各電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで最低の平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を掛けた値を前記平均電圧として採用し、前記平均電圧が前記高値Ｖｈｉを上回った場合、前記各電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで最高の平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を掛けた値を前記平均電圧として採用することを特徴としている。
【００１１】
すなわち、本構成によれば、低値Ｖｌｏｗ未満の平均電圧を放電電圧ー蓄電量特性に代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる際に、最も過放電となりやすい最低の平均モジュール電圧を基準に平均電圧を作成するので、過放電を一層良好に防止することができる。
【００１２】
また、高値Ｖｈｉ超過の平均電圧を充電電圧ー蓄電量特性に代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる際に、最も過充電となりやすい最高の平均モジュール電圧を基準に平均電圧を作成するので、過充電を一層良好に防止することができる。
【００１３】
請求項３記載の構成は請求項１又は２記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記放電電圧ー蓄電量特性が、前記組電池を満充電状態から放電する場合の放電電圧ー蓄電量特性からなり、前記充電電圧ー蓄電量特性が、前記組電池をＳＯＣ０％状態から充電する場合の充電電圧ー蓄電量特性からなることを特徴としている。
【００１４】
本構成によれば、深放電領域ではすべての放電電圧ー蓄電量特性がこの満充電起点放電電圧ー蓄電量特性に収束し、大充電領域ではすべての充電電圧ー蓄電量特性がこの０充電起点充電電圧ー蓄電量特性に収束するので、ＳＯＣ推定誤差を低減することができる。
【００１５】
請求項４記載の構成は請求項１乃至３のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗから降下する場合、又は前記高値Ｖｈｉから上昇する場合、前記目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性又は充電電圧ー蓄電量特性を求め、前記降下の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性に代入し、前記上昇の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【００１６】
すなわち、本構成によれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗから降下する場合、目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入してＳＯＣを推定する。このようにすれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗ未満でかつＳＯＣが比較的大きい場合におけるＳＯＣ推定誤差を低減することができる。
【００１７】
同様に、平均電圧が高値Ｖｈｉから上昇する場合、目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入してＳＯＣを推定する。このようにすれば、平均電圧が高値Ｖｈｉ超過でかつＳＯＣが比較的小さい場合におけるＳＯＣ推定誤差を低減することができる。
【００１８】
請求項５記載の構成は請求項１乃至４のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値から上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性を求め、前記新しい充電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧を代入して求めた蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【００１９】
すなわち、本構成によれば、上記低電圧期間における平均電圧の最低値と、この最低値と所定の放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、その後の平均電圧の上昇時にこの交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように蓄電量を制御する。
【００２０】
この新しい充電電圧ー蓄電量特性は、上記所定の放電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（放電電圧値）ごとに上記新しい充電電圧ー蓄電量特性を記憶しておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ０％からの充電電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。なお、この比例圧縮については、後述するものとする。
【００２１】
同様に、本構成では次の制御方式を採用することができる。すなわち、平均電圧が高値Ｖｈｉを超える高電圧期間における平均電圧の最高値と、この最高値と所定の放電電圧ー蓄電量特性との交点座標の蓄電量とを記憶し、その後の平均電圧の上昇時にこの交点座標を通過する新しい放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して推定した蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように蓄電量を制御する。
【００２２】
この新しい放電電圧ー蓄電量特性は、上記所定の充電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（充電電圧値）ごとに上記新しい放電電圧ー蓄電量特性を記憶しておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ１００％からの放電電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。なお、この比例圧縮については、後述するものとする。
【００２３】
本構成によれば、平均電圧が低値Ｖｌｏｗを下回る低電圧範囲に落ち込んだ後、高値Ｖｈｉを上回るレベルに上昇する場合でもＳＯＣを低誤差で推定することができる。また、同様に、平均電圧が高値Ｖｈｉを上回る高電圧範囲に上昇した後、低値Ｖｌｏｗを下回るレベルに低下する場合でもＳＯＣを低誤差で推定することができる。
【００２４】
請求項６記載の構成は請求項５記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記交点座標Ｂを経由して前記目標電圧値に復帰した後、前記低値Ｖｌｏｗより再度低下する場合に、前記目標電圧値と前記新しい充電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特性を求め、前記平均電圧を前記基準座標点Ｃを通るこの更に新しい放電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴としている。
【００２５】
本構成によれば、交点座標Ｂからの充電により基準座標点Ｃに達した後の放電において、基準座標点Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特性に平均電圧を代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が所定の蓄電量範囲となるように制御するので、ＳＯＣ推定誤差を一層低減することができる。
【００２６】
この更に新しい充電電圧ー蓄電量特性は、上記新しい充電電圧ー蓄電量特性上の各平均電圧値（放電電圧値）ごとに上記更に新しい充電電圧ー蓄電量特性を記憶しておいてもよく、あるいは、ＳＯＣ１００％からの放電電圧ー蓄電量特性を比例圧縮して作成してもよい。なお、この比例圧縮については、後述するものとする。
【００２７】
請求項７記載の構成は請求項１乃至６のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において更に、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値から上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性を求め、前記新しい充電電圧ー蓄電量特性上で所定の目標蓄電量となる平均電圧値を新しい目標電圧値とし、前記平均電圧が前記新しい目標電圧値となるように充放電制御を行うことを特徴としている。
【００２８】
すなわち、本構成によれば、組電池の所定時間における平均電圧が所定の値を下回った場合には、到達した最低平均電圧と前記放電電圧ー蓄電量マップから求めた電池蓄電量を記憶し（上回った場合には、到達した最高平均電圧と前記充電電圧ー蓄電量マップから求めた電池蓄電量）を記憶し、この記憶した値に応じて蓄電量が目標値となるための所定の電圧を新しい目標電圧値として学習する。
【００２９】
本発明によれば、電池の充放電ヒステリシス特性がある場合でも電流センサを用いることなく、電池の蓄電量を希望する蓄電量に制御することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車の組電池制御装置の好適な実施態様を以下に説明する。
（実施例１）
本発明の組電池制御装置装置を用いたハイブリッド車の駆動系の構成を図１に示すブロック図を参照して以下に説明する。
【００３１】
１０１はエンジン、１０２は発電機、１０３はインバータ、１０４は二次電池からなる電池パック、１０５はトルク分配機構、１０６はモータ、１０７はデファレンシャルギヤ機構、１０８は車輪、１０９はハイブリッドシステム制御装置である。
【００３２】
エンジン１０１の動力は、トルク分配機１０５により発電機１０２とギヤ１０７とに分配され、インバータ１０３は発電機１０２、電池パック１０４及びモータ１０６と電力授受し、トルク分配機１０５及びモータ１０６は、ギヤ１０５を通じて車輪１０８とトルク授受する。
【００３３】
電池パック１０４を図２を参照して説明する。
【００３４】
２０１は組電池であり、所定数の単電池２０２からなる電池モジュール２０３を所定数直列接続して構成されている。２０４は温度センサ、２０５は各電池モジュール２０３の電圧を検出する電圧検出回路、２０６は温度検出回路、２０７は電池状態を制御する電池制御マイコンである。電池制御マイコン（以下、コントローラともいう）２０７は、ハイブリッドシステム制御装置１０９が最適な電池管理ができるように、電池蓄電量（ＳＯＣ）などの演算結果をハイブリッドシステム制御装置１０９に出力している。電圧検出回路２０５及び温度検出回路２０６は、単電池２０２個々に電圧、温度を検出することが好ましいが、回路構成の簡素化のためにそれぞれ複数個の単電池２０からなる各電池モジュール２０３ごとに電圧及び温度（モジュール電圧及びモジュール温度）を読み込んでいるが、ＳＯＣ累算のために電流センサは必ずしも使用する必要はない。
【００３５】
ハイブリッドシステム制御装置１０９は、電池パック１０４からの信号を含む各種入力信号に基づいてエンジン１０１、発電機１０２、インバータ１０３、モータ１０４を制御する。ハイブリッドシステム制御装置１０９の上記制御自体は従来と同じでよいので、詳細な説明を省略する。
【００３６】
以下、コントローラ２０７により実行される電池管理動作を図３に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００３７】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、制御が開始され、ステップＳ３０１にて各電池モジュール（ここではｎ個とする）毎の電池電圧Ｖ-n、温度Ｔ-nを取得する。図３のルーチンは所定短期間ごとに実施されるので、これらのデータは所定短期間ごとに取得される。
【００３８】
次のステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で取得した測定データから、例えば直前５分間のモジュール平均電圧Ｖav-nと平均温度Ｔav-nを算出し、更に各電池モジュール２０３毎に、各平均温度Ｔav-nでの各モジュール平均電圧Ｖav-nを、基準温度（例えば３０℃）における各モジュール平均電圧Ｖav-n’に補正する。なお、モジュール平均電圧Ｖav-n’として移動平均値を算出しても良いことはもちろんである。
【００３９】
次のステップＳ３０３では、Ｓ３０２で算出された各モジュール平均電圧Ｖav-n’を合計して組電池２０１の総平均電圧Ｖavを算出する。次のステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出した総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗより小さいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ３０５に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ３０７にて、ステップＳ３０２で算出した各モジュール平均電圧Ｖav-n’のうちの最小値である最小平均電圧Ｖav-minを選択する。
【００４０】
続くステップＳ３０８では、予め記憶する放電電圧ーＳＯＣマップ（図４に示す４０１）に最小平均電圧Ｖav-minに電池モジュール数Ｎを掛けたものを放電電圧値Ｖとして入力して電池のＳＯＣを求める。なお、この放電電圧ーＳＯＣマップとして、満充電（ＳＯＣ１００％）からの放電履歴線４０１（図４参照）が採用される。
【００４１】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３で算出した総平均電圧Ｖavが所定の高値Ｖｈｉより大きいか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならステップＳ３０６に進み、判定が「ＹＥＳ」ならステップＳ３０９にて、ステップＳ３０２で算出した各モジュール平均電圧Ｖav-n’の中から最大値である最大平均電圧Ｖav-maxを選択し、続くステップＳ３１０で、予め記憶する充電電圧ーＳＯＣマップ（図４に示す４０２）に最大平均電圧Ｖav-maxに電池モジュール数Ｎを掛けたものを充電電圧値Ｖとして入力して電池のＳＯＣを求める。なお、この充電電圧ーＳＯＣマップとして、空充電（ＳＯＣ０％）からの充電履歴線４０２（図４参照）が採用される。
【００４２】
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０３で算出した総平均電圧Ｖavをハイブリッドシステム制御装置１０９に送信し、ハイブリッドシステム制御装置１０９は受信した総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に収束するようにインバータ１０３のデューティ比を調整して電池パック１０４の充放電をフィードバック制御する。たとえば総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０より高ければその差に応じて組電池２０１を放電させ、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０より低ければその差に応じて組電池２０１を充電させる。これにより、総平均電圧Ｖavは目標電圧Ｖ６０に収束する。
【００４３】
ステップＳ３１１では、ステップＳ３０８或いはＳ３１０で算出したＳＯＣを、ハイブリッドシステム制御装置１０９に送信する。ハイブリッドシステム制御装置１０９は、受信したＳＯＣと車両の走行状態などに基づいて定常運転状態（車両加速時や車両減速時以外の）にてＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ値（６０％）に収束するように、インバータ１０３のデューティ比を調整し電池パック１０４の充放電をフィードバック制御し、それに応じてシステム各部の制御パラメータを制御してする。これにより、ＳＯＣは目標ＳＯＣ値に収束する。
【００４４】
すなわち、Ｓ３０６、Ｓ３１１は実際には、電池制御マイコン２０７によるコントローラ１０９への総平均電圧Ｖav又はＳＯＣの送信と、コントローラ１０９による充放電制御とからなる。
【００４５】
ステップＳ３１２では、車両の走行が終了したか否かを判定し、判定が「ＮＯ」ならばステップＳ３０１にリターンし、判定が「ＹＥＳ」ならば制御を終了する。
【００４６】
なお、この実施例では、組電池の合計電圧を総平均電圧Ｖavとしたため、最大平均電圧Ｖav-max、最小平均電圧Ｖav-minにそれぞれ電池モジュール２０３の数Ｎを掛けたが、総平均電圧Ｖavを各電池モジュール２０３のモジュール平均電圧Ｖav-n’の平均値を採用するのであれば、Ｎを掛けずに最大平均電圧Ｖav-max、最小平均電圧Ｖav-minをそのまま放電電圧、充電電圧とすることができる。
【００４７】
すなわち、この実施例では、通常は組電池２０１の合計電圧である総平均電圧Ｖavと目標電圧Ｖ６０との電圧差が小さい場合には、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に収束するように電池制御を行い（Ｓ３０６）、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０を含む所定範囲から低下した場合、ステップＳ３０７、Ｓ３０８により放電履歴線４０１に最小平均電圧Ｖav-min・Ｎを代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる充放電制御を行い、総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０を含む所定範囲から上昇した場合、ステップＳ３０９、Ｓ３１０により充電履歴線４０２に最大平均電圧Ｖav-max・Ｎを代入して求めたＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる充放電制御を行う。
【００４８】
つまり、電圧変動によりＳＯＣの変動が過充電、過放電になる可能性が生じる領域にて電圧制御の代わりに、過充電、過放電が生じないように決定した電圧値及び電圧ーＳＯＣ特性に基づいて推定したＳＯＣによりＳＯＣ一定制御を実行するので、過充電、過放電を良好に防止することができる。
【００４９】
なお、目標ＳＯＣ値としては、ハイブリッド車において回生制動、トルクアシストの両方を良好に行える６０％の値を採用する。そして、目標電圧Ｖ６０としては、目標ＳＯＣ値（６０％）における放電履歴線４０１の電圧値と充電履歴線４０２の電圧値との中間の値を採用する。
【００５０】
（変形態様）
この実施例の変形態様を図４を参照してＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場合を例として説明する。この変形態様では、放電履歴線４０１の代わりに放電履歴線４０３を採用し、充電履歴線４０２の代わりに充電履歴線４０４を採用したものである。コントローラ（ハイブリッドシステム制御装置）１０９は、少なくとも履歴線４０３、４０４をマップとして記憶している。
【００５１】
２ＣＡでの充放電履歴を図４に示す。放電履歴線４０１は、電流値２ＣＡにて満充電状態であるＳＯＣ１００％から放電した場合の履歴線を示す。充電履歴線４０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の履歴線を示す。既述したように、組電池２０１は、ハイブリッドシステム制御装置１０９によって総平均電圧Ｖavが所定の電圧Ｖ６０となるように制御され（Ｓ３０６）、この時、総平均電圧ＶavはＶ６０、ＳＯＣは最良状態では６０％近傍の値となっているはずである。
【００５２】
この状態から登板走行などで電池の放電傾向が続いて、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合には、ＳＯＣは、低値Ｖｌｏｗとその時の真のＳＯＣ値とで決定される座標点を通る真の履歴線に沿ってＳＯＣは低下する。
【００５３】
目標電圧Ｖ６０における真のＳＯＣが不明であるためにこの真の履歴線は不明であるが、この実施例では、
電池は、目標座標点（Ｖ６０、ＳＯＣ６０％）から放電したと仮定する。したがって、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０、ＳＯＣ＝６０％の座標点を通る放電履歴線４０３を記憶し、この放電履歴線４０３と総平均電圧Ｖavとから電圧が低値Ｖｌｏｗより小さい領域におけるＳＯＣを推定する。
【００５４】
重要なことは、たとえ、この放電履歴線４０３が真の放電履歴線と異なっていても、総平均電圧Ｖavが低下すればするほど、すべての放電履歴線は最低の放電履歴線４０１に収束し、各放電履歴線間の誤差が小さくなることである。このことは、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗを下回る時点の座標点を最頻の放電履歴線４０３ですべて代表したとしても、ＳＯＣが相当小さくなった深放電段階ではほとんど推定ＳＯＣに誤差がないとみなすことができることを意味する。また、最頻の放電履歴線４０３を用いることで放電履歴線４０１を用いる場合より、ＳＯＣ誤差を小さくすることができる。
【００５５】
逆に降坂走行などで電池の充電傾向が続いて、総平均電圧Ｖavが所定の高値Ｖｈｉを上回った場合には、高値Ｖｈｉとその時の真のＳＯＣ値とで決定される座標点を通る真の充電履歴線に沿ってＳＯＣは増加する。
【００５６】
目標電圧Ｖ６０における真のＳＯＣが不明であるためにこの真の履歴線は不明であるが、この実施例では、
電池は、目標座標点（Ｖ６０、ＳＯＣ６０％）から充電したと仮定するため、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０、ＳＯＣ＝６０％の座標点を通る充電履歴線４０４を充電履歴線として記憶する。この記憶充電履歴線４０４と総平均電圧ＶavとからＳＯＣを推定する。
【００５７】
重要なことは、たとえ、この充電履歴線４０４が真の充電履歴線と異なっていても、総平均電圧Ｖavが増加すればするほど、すべての充電履歴線は最高の放電履歴線４０２に収束し、各充電履歴線間の誤差が小さくなることである。このことは、総平均電圧Ｖavが高値Ｖｈｉを上回る時点のすべての座標点を最頻の充電履歴線４０４で代表したとしても、ＳＯＣが相当大きくなった段階ではほとんど推定ＳＯＣに誤差がないとみなすことができることを意味する。
【００５８】
更に、この実施例の他の重要な点は、上記放電履歴線４０３に代入する電圧値として上記総平均電圧Ｖavの代わりに各電池モジュール２０３の電圧（モジュール平均電圧Ｖav-n’）のうちでもっとも小さい最小平均電圧Ｖav-minにモジュール数を掛けた値を用い、同様に、上記充電履歴線４０４に代入する電圧値として上記総平均電圧Ｖavの代わりに各電池モジュール２０３の電圧（モジュール平均電圧Ｖav-n’）のうちでもっとも大きい最大平均電圧Ｖav-maxにモジュール数を掛けた値を用いる点である。
【００５９】
このようにすれば、放電傾向持続時には最も先に過放電となる電池モジュール２０３を基準に制御を行い、充電傾向持続時には最も先に過充電となる電池モジュール２０３を基準に制御を行うことができるので、組電池にばらつきがある場合でも過放電や過充電を防止することができる。
【００６０】
つまり、ＮｉーＭＨ電池のように充放電時の電池特性にヒステリシス特性を持つ電池では、所定の電圧Ｖ６０となるように制御していてもＳＯＣが希望するＳＯＣ６０％になるとは限らないが、真のＳＯＣが０％或いは１００％に近づけば近づく程、ＳＯＣ推定誤差が小さくなるため、実用上、過放電又は過充電を防止することができるわけである。
【００６１】
（実施例２）
上記実施例において、電圧が電圧制御範囲（低値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）より低下した後、電圧制御範囲より上昇した場合における制御例を、電池としてＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場合を例として更に詳しく説明する。この電池の２ＣＡでの充放電履歴を図５に示す。
【００６２】
線５０１は、電流値２ＣＡで満充電状態であるＳＯＣ１００％から放電した場合の放電履歴線。線５０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の充電履歴線である。
【００６３】
通常において、組電池２０１は、コントローラ（ハイブリッドシステム制御装置）１０９によって総平均電圧Ｖavが所定の電圧Ｖ６０となるように制御されている（Ｓ３０６）。したがって、この時、組電池２０１が、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０にあり、最良の状態においてＳＯＣは６０％となっている。
【００６４】
しかしながら、例えば登板走行などで電池が放電傾向となり、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合には、総平均電圧Ｖavを放電履歴線５０１又は５０３に代入して実施例１と同じくＳＯＣを推定する。
【００６５】
放電履歴線５０３は、座標点Ａ（目標電圧Ｖ６０、目標ＳＯＣ値６０％）を通る放電履歴線であり、あらかじめ記憶しているか、又は、あらかじめ記憶する放電履歴線５０１を後述する比例圧縮して求める。
【００６６】
また、直前の所定期間内における放電履歴線５０３上の最小平均電圧Ｖav-min（又は最小平均電圧Ｖav-min・Ｎ）を求めて最低電圧値とし、この最低電圧値を放電履歴線５０３（又は最低の放電履歴線５０１）に代入して最低ＳＯＣ値を求め、これら最低電圧値と最低ＳＯＣ値とのペアを最低座標点Ｂとして記憶する。
【００６７】
次に、車両の走行状態が通常走行に戻って総平均電圧Ｖavが目標電圧Ｖ６０に戻った場合には、最低座標点Ｂからの充電状態を示す充電電圧ーＳＯＣマップで示される充電電圧ーＳＯＣ特性を、図５に示す履歴線５０４ａとする。
【００６８】
なお、この充電履歴線５０４ａは、最低座標点ＢからＳＯＣ１００％までの充電電圧ーＳＯＣ特性を示す充電履歴線であり、各最低座標点Ｂの各値ごとにそれぞれあらかじめ記憶されているか、もしくは、充電履歴線５０２を後述する比例圧縮することにより求める。
【００６９】
次に、充電履歴線５０４a上の最大平均電圧Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）が高値Ｖｈｉを超えれば、最大平均電圧Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）を充電電圧として充電履歴線５０４a（又は最低の放電履歴線５０１）に代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値になるように充放電制御する（Ｓ３１１）。
【００７０】
これにより、電圧制御範囲から低値Ｖｌｏｗに低下してから高値Ｖｈｉ以上に上昇した場合において、図４における充電履歴線４０４を用いるよりも正確にＳＯＣを推定することができる。
【００７１】
（変形態様）
次に、図５において、電圧が座標点Ｂから座標点Ｃに達した後、再度低値Ｖｌｏｗ未満に低下した場合のＳＯＣ制御を以下に説明する。
【００７２】
この場合には、履歴線５０４ａ上における総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０に対応するおけるＳＯＣの値（この場合はＳＯＣ４０％を座標点Ｃとして記憶する。
【００７３】
次に、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗを下回った場合は、この座標点Ｃから低下する放電履歴線５０３ａを用い、この放電履歴線５０３ａに最小平均電圧Ｖav-minを放電電圧として放電履歴線５０３aに代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値になるように充放電制御する（Ｓ３１１）。
【００７４】
なお、この放電履歴線５０３ａは、放電履歴線５０３又は５０１を後述する比例圧縮することにより求める。
【００７５】
（実施例３）
実施例２のように電圧制御範囲から低値Ｖｌｏｗ未満に低下した後の制御の他の実施例を、電池としてＮｉーＭＨ電池を２ＣＡで充放電する場合を例として更に詳しく説明する。２ＣＡでの充放電履歴を図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。
【００７６】
線６０１は、電流値２ＣＡで満充電状態であるＳＯＣ１００％から放電した場合の放電履歴線。線６０２は、ＳＯＣ０％から充電した場合の充電履歴線である。
【００７７】
通常において、組電池２０１は、ハイブリッドシステム制御装置１０９によって総平均電圧Ｖavが所定の電圧Ｖ６０となるように制御されている。したがって、この時、組電池２０１が、総平均電圧Ｖav＝Ｖ６０にあり、最良の状態においてＳＯＣは６０％となっている。
【００７８】
しかしながら、例えば登板走行などで電池が放電傾向となり、総平均電圧Ｖavが所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合には、総平均電圧Ｖavを実施例１，２と同様に座標点Ａを通る放電履歴線６０３に代入してＳＯＣを推定する。
【００７９】
次に、車両の走行状態が通常走行に戻り、組電池を充電できる状態となった場合、放電履歴線６０３に最小平均電圧Ｖav-minを代入して最低ＳＯＣ値を求め、これらのペアを最低座標点Ｂとして実施例２と同様に記憶する。
【００８０】
次に、総平均電圧Ｖavが電圧制御範囲（低値Ｖｌｏｗ〜高値Ｖｈｉ）を超えて上昇した場合、最低座標点Ｂを通過する充電履歴線６０４ａを求め、総平均電圧Ｖav又は最大平均電圧Ｖav-max（最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）を充電履歴線６０４ａに代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣが目標ＳＯＣ値６０％（座標点Ｄ）となるまで充電し、ＳＯＣが目標ＳＯＣ値６０％（座標点Ｄ）に達した場合の電圧を新しい目標電圧Ｖ６０’とする（図６（ａ）参照）。
【００８１】
なお、最低座標点Ｂの各値を通過する充電履歴線６０４ａは最低座標点Ｂの各値ごとにあらかじめ記憶しておいてもよく、又は充電履歴線６０２を後述する比例圧縮して求めてもよい。
【００８２】
次に、目標電圧Ｖ６０’、目標ＳＯＣ値６０％の座標点Ｄの上下に新しい高値Ｖｈｉ’、低値Ｖｌｏｗ’を設定し、この高値Ｖｈｉ’、低値Ｖｌｏｗ’で決定される電圧制御範囲内では総平均電圧Ｖavを目標電圧Ｖ６０’に収束させる充放電制御を行う（図６（ｂ）参照）。
【００８３】
すなわち、この実施例では、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗから低下した後で、目標電圧Ｖ６０に復帰したら、最低座標点Ｂを通る充電履歴線６０４ａと目標ＳＯＣ値６０％との交点座標点Ｄの電圧値を新しい目標電圧Ｖ６０’としてその近傍（低値Ｖｌｏｗ’〜高値Ｖｈｉ’）では電圧制御を行う。
【００８４】
なお、図６（ｂ）に示すように、高値Ｖｈｉから高値Ｖｈｉ’へのの増加量を低値Ｖｌｏｗから低値Ｖｌｏｗ’への増加量への増加量より小さくすることが好ましい。
【００８５】
当然、座標点Ｄからの放電により総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗ’を下回った場合は、座標点Ｄを通る放電履歴線６０３ｂを求め、この放電履歴線６０３ｂに最小平均電圧Ｖav-min（又は最小平均電圧Ｖav-min・Ｎ）を代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる。
【００８６】
同様に、座標点Ｄからの充電により総平均電圧Ｖavが高値Ｖｈｉ’を上回った場合は、座標点Ｄを通る充電履歴線を求め、この充電履歴線に最大平均電圧Ｖav-max（又は最大平均電圧Ｖav-max・Ｎ）を代入してＳＯＣを推定し、このＳＯＣを目標ＳＯＣ値に収束させる。
【００８７】
なお、座標点Ｄを通る上記放電履歴線６０３ｂは放電履歴線６０１の比例圧縮により求めることができる
。また、総平均電圧Ｖavが低値Ｖｌｏｗ’より低下した後、再度上昇する場合は、その最低電圧値を放電履歴線６０１又は６０３ｂ上に求めて新しい座標点Ｂとし、上述した次の充電時のＳＯＣ制御のための充電履歴線を求めることもできる。
【００８８】
図５において充電履歴線５０４aを充電履歴線５０２の比例圧縮する場合を例に、上述した「比例圧縮」について説明する。
【００８９】
等充電電圧値における充電履歴線５０４aと充電履歴線５０２との間のＳＯＣ差が、ＳＯＣ１００％で０となり、座標点Ｂにて座標点Ｂの電圧における充電履歴線５０２のＳＯＣ値と座標点ＢのＳＯＣ値との差となり、この差がＳＯＣ減少に比例して定率増加するように、充電履歴線５０３ａを設定する。これを本明細書では比例圧縮という。放電履歴線の場合も同じである。
【００９０】
なお、上記図５、図６の説明では、電圧制御範囲から最初に下回る場合について説明したが、上回る場合は、座標点Ａから最低座標点Ｂに対応する最高電圧点Ｂ’を記憶し、この最高電圧点Ｂ’を通る放電履歴線を比例圧縮などで求めるなど、上記説明と逆の処理を行えばよいことは明らかである。
【００９１】
たとえば、実施例３においては、平均電圧が高値Ｖｈｉを上回った場合に平均電圧が高値Ｖｈｉ超過であった高電圧期間における平均電圧の最高値と、最高値Ｖｈｉと充電電圧ー蓄電量特性との交点座標の蓄電量とを記憶し、平均電圧が高値Ｖｈｉ又は最高値から低下する場合、この交点座標を通過する新しい放電電圧ー蓄電量特性を求め、新しい放電電圧ー蓄電量特性上で所定の目標蓄電量となる平均電圧値を新しい目標電圧値とし、平均電圧が新しい目標電圧値となるように充放電制御を行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイブリッド車用組電池状態制御方法を適用したハイブリッド車の駆動装置のブロック図である。
【図２】図１に示す電池パックのブロック図である。
【図３】実施例１のハイブリッド車用組電池状態制御方法を示すフローチャートである。
【図４】実施例１における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ特性図である。
【図５】実施例２における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ特性図である。
【図６】実施例３における電池状態を示す電圧ーＳＯＣ特性図である。
Claims (7)
- 互いに直列接続されてハイブリッド車用の組電池を構成する複数の電池モジュールの電圧値の相加平均電圧である平均電圧を算出し、
前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖｌｏｗと前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉの間にある場合に、前記平均電圧を所定の目標電圧値に収束させるように充放電制御を行い、
前記平均電圧が前記目標電圧値よりも低い所定の低値Ｖｌｏｗを下回った場合に、予め記憶する所定の放電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる放電電圧を代入して前記組電池の蓄電量を推定し、
前記平均電圧が前記目標電圧値よりも高い所定の高値Ｖｈｉを上回った場合には、予め記憶する所定の充電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧からなる充電電圧を代入して前記組電池の蓄電量を推定し、
推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。 - 請求項１記載のハイブリッド車の組電池制御方法において、
前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合、前記各電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで最低の平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を掛けた値を前記平均電圧として採用し、
前記平均電圧が前記高値Ｖｈｉを上回った場合、前記各電池モジュールの平均電圧である各平均モジュール電圧のうちで最高の平均モジュール電圧に前記電池モジュールの数を掛けた値を前記平均電圧として採用することを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。 - 請求項１又は２記載のハイブリッド車の組電池制御方法において、
前記放電電圧ー蓄電量特性は、前記組電池を満充電状態から放電する場合の放電電圧ー蓄電量特性からなり、前記充電電圧ー蓄電量特性は、前記組電池をＳＯＣ０％状態から充電する場合の充電電圧ー蓄電量特性からなることを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。 - 請求項１乃至３のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において、
前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗから降下する場合、又は前記高値Ｖｈｉから上昇する場合、前記目標電圧値と所定の目標ＳＯＣ値とからなる基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性又は充電電圧ー蓄電量特性を求め、前記降下の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る放電電圧ー蓄電量特性に代入し、前記上昇の場合は前記平均電圧を前記基準座標点Ａを通る充電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推定し、
推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。 - 請求項１乃至４のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において、
前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、
前記平均電圧が前記高値Ｖｈｉから上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性を求め、
前記新しい充電電圧ー蓄電量特性に前記平均電圧を代入して求めた蓄電量を推定し、
推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。 - 請求項５記載のハイブリッド車の組電池制御方法において、
前記平均電圧が前記交点座標Ｂを経由して前記目標電圧値に復帰した後、前記低値Ｖｌｏｗより再度低下する場合に、前記目標電圧値と前記新しい充電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｃを通る更に新しい放電電圧ー蓄電量特性を求め、前記平均電圧を前記基準座標点Ｃを通るこの更に新しい放電電圧ー蓄電量特性に代入して蓄電量を推定し、推定した前記蓄電量が、所定の蓄電量範囲となるように前記蓄電量を制御することを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。 - 請求項１乃至６のいずれか記載のハイブリッド車の組電池制御方法において、
前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗを下回った場合に前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ未満であった低電圧期間における前記平均電圧の最低値と、前記最低値と前記放電電圧ー蓄電量特性との交点座標Ｂの蓄電量とを記憶し、
前記平均電圧が前記低値Ｖｌｏｗ又は前記最低値から上昇する場合、前記交点座標Ｂを通過する新しい充電電圧ー蓄電量特性を求め、
前記新しい充電電圧ー蓄電量特性上で所定の目標蓄電量となる平均電圧値を新しい目標電圧値とし、
前記平均電圧が前記新しい目標電圧値となるように充放電制御を行うことを特徴とするハイブリッド車の組電池制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001111050A JP4149682B2 (ja) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | ハイブリッド車用組電池状態制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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