JP4687654B2 - 蓄電装置の制御装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は蓄電装置の制御装置およびそれを備える車両に関し、特に、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を精度よく求めることが可能な蓄電装置の制御装置および、それを備える車両に関する。

一般的に自動車には負荷の電源としてバッテリが搭載されている。特開２００５−１４７０７号公報（特許文献１）はエンジン停止期間中の消費電流を最小限にとどめながらバッテリの状態監視を実行可能な車載バッテリの状態監視装置を開示する。この状態監視装置は車載バッテリの充放電電流値が微小な所定範囲内にあるときの端子電圧（擬似開放電圧）とバッテリの充電率との相関関係を示すマップ情報を格納し、かつ、エンジンが停止した時点でのバッテリの第１の充電率ＳＯＣ１と第１の残存容量ＳＯＨ１とを記憶する。状態監視装置はエンジン非稼動中の充放電電流値が微小な所定範囲内にあるときに定期的にバッテリの端子電圧（すなわち擬似開放電圧）を検出して、検出された擬似開放電圧に応じた第２の充電率ＳＯＣ２を算出する。そして状態監視装置は第１の充電率ＳＯＣ１と、第１の残存容量ＳＯＨ１と、第２の充電率ＳＯＣ２とから現在の残存容量ＳＯＣ２を算出する。バッテリの端子電圧を検出する間隔をたとえば数時間程度に設定することによって、状態監視装置の消費電流を少なくすることが可能になる。
特開２００５−１４７０７号公報 特開平１０−１０４３２４号公報

特開２００５−１４７０７号公報には、エンジン起動後におけるバッテリの充電状態の算出をバッテリ放電電流と端子電圧に基づいて行なうことが開示されている。バッテリが負荷に接続された場合にはバッテリの端子電圧は開放電圧から変化し、最終的にはある電圧で安定する。しかしながらたとえば負荷の容量が大きい場合にはバッテリが負荷に接続されてからバッテリの端子電圧が安定するまでにある程度の時間がかかるため、バッテリの端子電圧が安定するまでは正確なＳＯＣを求めることが難しくなる。また、このときに得られたＳＯＣの精度が低い場合には、バッテリの充放電に応じてＳＯＣの算出を行なった場合に、その算出結果の精度を高めることも困難になる。

本発明の目的は、充放電可能な蓄電装置を搭載する車両において、車両の起動時に正確な充電状態を求めることが可能な蓄電装置の制御装置、および、その制御装置を備える車両を提供することである。

本発明は要約すれば、充放電可能な蓄電装置の制御装置である。蓄電装置は、接続部を介して負荷に接続される。接続部は、蓄電装置の動作開始時に非導通状態から導通状態に変化し、蓄電装置の動作終了時に導通状態から非導通状態に変化する。制御装置は、算出部と、記憶部と、選択部とを備える。算出部は、蓄電装置の動作開始時、かつ、接続部の非導通時に、蓄電装置の開放電圧に基づいて蓄電装置の充電状態を示す第１の値を算出する。算出部は、接続部が導通すると、蓄電装置の充電状態の初期値および蓄電装置の充放電電力に基づいて蓄電装置の充電状態を算出する。記憶部は、蓄電装置の動作終了時に、算出部から蓄電装置の充電状態の算出結果を受けて、算出結果を第２の値として記憶する。選択部は、予め定められた条件が成立するときに第１の値を初期値として選択し、予め定められた条件が成立しないときに第２の値を初期値として選択する。

好ましくは、予め定められた条件は、第１の値と第２の値との差の絶対値が基準値よりも大きい場合に成立する。

より好ましくは、基準値は、蓄電装置の動作終了時における蓄電装置の温度に基づいて定められる。

より好ましくは、基準値は、第１の値、および、蓄電装置の動作終了時における蓄電装置の温度に基づいて定められる。

好ましくは、予め定められた条件は、算出部が第１の値を算出可能な場合に成立する。算出部は、開放電圧の値が所定値以上の場合に、第１の値を算出可能と判定する。

好ましくは、予め定められた条件は、算出部が第１の値を算出可能な場合に成立する。算出部は、蓄電装置の開放電圧の値を複数回取得し、複数の電圧値のばらつきが所定範囲内である場合には、第１の値が算出可能と判定する。

好ましくは、制御装置は、蓄電装置の電圧を検知する電圧検知部をさらに備える。予め定められる条件は、接続部と電圧センサとがいずれも正常である場合に成立する。

好ましくは、予め定められた条件は、蓄電装置の動作終了時から蓄電装置の動作開始時までの期間が、所定期間よりも長い場合に成立する。

好ましくは、蓄電装置の使用条件として定められた充電状態の範囲において、蓄電装置の開放電圧は、蓄電装置の充電状態に対して単調に変化する。

より好ましくは、蓄電装置は、リチウムイオン電池を含む。
より好ましくは、蓄電装置は、ニッケル水素電池を含む。

本発明の他の局面に従うと、車両であって、上述のいずれかに記載の蓄電装置の制御装置と、蓄電装置と、接続部と、負荷とを備える。

本発明によれば、蓄電装置の動作開始時に正確な充電状態を求めることが可能になる。

以下において、本発明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返さない。

図１は、本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。ハイブリッド車両１は、エンジンとモータとを走行に併用する車両である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン２と、プラネタリギヤ１６と、デファレンシャルギヤ１８と、ギヤ４，６とを含む。

ハイブリッド車両１は、さらに、車両後方に配置されるバッテリＢと、バッテリＢの電圧、電流、および温度を監視する監視ユニット１０と、バッテリＢの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット３２と、昇圧ユニット３２との間で直流電力を授受するインバータ３６と、プラネタリギヤ１６を介してエンジン２と結合され主として発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤ１６に接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ３６はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され、交流電力と昇圧ユニット３２からの直流電力との変換を行なう。

プラネタリギヤ１６は、第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸はエンジン２に接続され第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１に接続され第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続される。

この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤ１８に動力を伝達する。デファレンシャルギヤ１８はギヤ６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、ギヤ６，４を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力をプラネタリギヤの第３の回転軸に伝達する。

プラネタリギヤ１６は、エンジン２，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤ１６の３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、残る１つの回転軸の回転は強制的に決定される。したがって、エンジン２を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速してプラネタリギヤ１６に伝達する減速ギヤを設けても良く、その減速ギヤの減速比を変更可能にした変速ギヤを設けても良い。

充放電可能な蓄電装置であるバッテリＢは、たとえばニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池を含み、直流電力を昇圧ユニット３２に供給するとともに、昇圧ユニット３２からの直流電力によって充電される。バッテリＢは、組電池であり、直列に接続された複数の電池ブロックＢ０〜Ｂｎを含む。

なお本実施の形態では充放電可能な蓄電装置として二次電池を含むバッテリが用いられるが、蓄電装置はたとえば電気二重層キャパシタでもよいし、二次電池とキャパシタとを含んでいてもよい。

監視ユニット１０はバッテリＢの電圧、電流、および温度をそれぞれ検知する電圧センサ１１、電流センサ１２および温度センサ１３を含む。電圧センサ１１は複数の電池ブロックＢ０〜Ｂｎのそれぞれの電圧Ｖ０〜Ｖｎを検知して、検知結果を制御装置１４に出力する。電流センサ１２は、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知して検知結果を制御装置１４に出力する。温度センサ１３はバッテリＢの温度ＴＢを検知して検知結果を制御装置１４に出力する。

昇圧ユニット３２は、バッテリＢから受ける直流電圧を昇圧してその昇圧された直流電圧をインバータ３６に供給する。インバータ３６は供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン始動後には、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力はインバータ３６によって直流に変換され、昇圧ユニット３２によってバッテリＢの充電に適切な電圧に変換されてバッテリＢが充電される。

また、インバータ３６はモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２はエンジン２を補助して前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータは回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ３６および昇圧ユニット３２を経由してバッテリＢに戻される。昇圧ユニット３２とバッテリＢとの間には車両運転時にバッテリＢと負荷（昇圧ユニット３２およびインバータ３６を含む）とを接続する接続部２５が設けられる。接続部２５はシステムメインリレー２８，３０を含む。車両非運転時には接続部２５が非導通状態となり高電圧が遮断される。

ハイブリッド車両１は、さらに、制御装置１４を含む。制御装置１４は、運転者の指示および車両に取付けられた各種センサからの出力に応じて、エンジン２，インバータ３６，昇圧ユニット３２および接続部２５の制御を行なう。

図２は、図１の制御装置１４の機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。なお、この制御装置１４は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。図２を参照して、制御装置１４は、ハイブリッド制御部５２と、バッテリ制御部５６と、エンジン制御部５８とを含む。

バッテリ制御部５６は、温度センサ１３から受ける温度値ＴＢ、電圧センサ１１から受ける電圧値Ｖ０〜Ｖｎ、および、電流センサ１２から受ける電流値ＩＢ等に基づきバッテリＢの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を求めて、ＳＯＣの値をハイブリッド制御部５２に送信する。なお、ハイブリッド車両１の起動時におけるバッテリＢの充電状態の決定方法は後述する。

エンジン制御部５８は、エンジン２のスロットル制御を行なうとともに、エンジン２のエンジン回転数Ｎｅを検出してハイブリッド制御部５２に送信する。

ハイブリッド制御部５２は、アクセルポジションセンサ４２の出力信号Ａｃｃと車速センサで検出された車速Ｖとに基づいて、運転者の要求する出力（要求パワー）を算出する。ハイブリッド制御部５２は、この運転者の要求パワーに加え、バッテリＢの充電状態を考慮して必要な駆動力（トータルパワー）を算出し、エンジンに要求する回転数とエンジンに要求するパワーとをさらに算出する。

ハイブリッド制御部５２は、エンジン制御部５８に要求回転数と要求パワーとを送信し、エンジン制御部５８にエンジン２のスロットル制御を行なわせる。

ハイブリッド制御部５２は、走行状態に応じた運転者要求トルクを算出し、インバータ３６にモータジェネレータＭＧ２を駆動させるとともに、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１に発電を行なわせる。

エンジン２の駆動力は、車輪を直接駆動する分とモータジェネレータＭＧ１を駆動する分とに分配される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力とエンジンの直接駆動分との合計が車両の駆動力となる。

図３は、図２のバッテリ制御部５６の機能ブロック図である。図３を参照して、バッテリ制御部５６は、記憶部６２と、初期値選択部６４と、ＳＯＣ算出部６６とを含む。

ＳＯＣ算出部６６は、車両の起動（言い換えればバッテリＢの動作開始）を指示する起動指示ＩＧが活性化されると、電圧値Ｖ０〜Ｖｎに基づいてＳＯＣを算出し、初期値選択部６４に算出結果である値ＳＯＣ１を出力する。なお、このときの電圧値Ｖ０〜Ｖｎは図１の接続部２５が非導通状態であるときのバッテリ電圧、すなわち開放電圧（ＯＣＶ）である。

ＳＯＣ算出部６６は、接続部２５が導通状態となりバッテリＢが負荷に接続されると、初期値選択部６４から初期値ＳＯＣｉを受け、電圧値Ｖ０〜Ｖｎと、電流値ＩＢとにより定まるバッテリＢの充放電電力および温度値ＴＢに基づいて、充電状態を算出する。ＳＯＣ算出部６６は、車両の停止により起動指示ＩＧが非活性化された時（言い換えればバッテリＢの動作終了時）に、その時点におけるＳＯＣの値を値ＳＯＣ２として記憶部６２に記憶させる。この値は車両が停止している間も記憶部６２に保持される。

初期値選択部６４は、起動指示ＩＧが活性化された時にＳＯＣ算出部６６から値ＳＯＣ１を受けるとともに記憶部６２から値ＳＯＣ２を読み出す。初期値選択部６４は、予め定められた条件が成立するときに値ＳＯＣ１を初期値ＳＯＣｉとして選択し、予め定められた条件が成立しないときに値ＳＯＣ２を初期値ＳＯＣｉとして選択して、初期値ＳＯＣｉをＳＯＣ算出部６６に出力する。

ここで、車両停止時におけるＳＯＣの値（ＳＯＣ２）を記憶部６２に記憶させておき、次回の車両起動時に値ＳＯＣ２を初期値ＳＯＣｉとして用いる場合について考える。車両が停止している間にもバッテリＢの放電等の理由によりＳＯＣは低下する。車両の停止期間が長くなる（たとえば１週間）ほど、車両の停止時点からのＳＯＣの低下量が大きくなるので実際のＳＯＣの値は記憶されている値と大きく異なる。

また、記憶部６２がたとえばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性記憶装置である場合には、何らかの理由により電源が切れると記憶した値が消滅してしまう。このような事態に備えて記憶部６２の電源が切れたときには初期値ＳＯＣｉをある固定値（たとえば６０％）に定めることが考えられる。しかしこのような場合、その固定値が実際のＳＯＣと一致するとは限らない。

実際のＳＯＣの値と予め記憶するＳＯＣの値との差が大きくなった場合には、車両起動時に正確なＳＯＣの値を算出するまでの時間が長くなる。あるいは、ＳＯＣ算出部６６が算出したＳＯＣの値が実際のＳＯＣの値に対して一定量ずれたまま推移することも考えられる。算出されたＳＯＣと実際のＳＯＣとのずれが大きいままＳＯＣの算出が継続される場合には、バッテリの過充電や過放電が生じる可能性や、バッテリから入出力される電力が必要以上に小さくなることで車両の動作に影響が生じる可能性がある。

本実施の形態では、二次電池の動作開始時にＳＯＣ算出部６６がバッテリＢの開放電圧に基づいてバッテリＢのＳＯＣを算出する。バッテリＢが負荷に接続されていない状態におけるバッテリ電圧に基づいてＳＯＣを算出するので、正しいＳＯＣの値を求めることが可能になる。これにより、バッテリの過充電や過放電を防ぐことができる。また、バッテリのＳＯＣを正確に算出することで、ハイブリッド自動車の走行時におけるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電量をより正確に算出することが可能になる。よって、ハイブリッド自動車のエネルギ効率を高めることができる。

ＳＯＣ算出部６６が取得した電圧値Ｖ０〜Ｖｎの信頼性に問題がある場合（たとえば電圧センサが故障していた場合や、接続部２５が既に導通状態になっていた場合等）にはＳＯＣ算出部６６が算出した値ＳＯＣ１は誤った値となる。よって、本実施の形態では、初期値選択部６４は、予め定められた条件が成立するときに値ＳＯＣ１を初期値ＳＯＣｉとして選択し、その条件が成立しないときには値ＳＯＣ２を初期値ＳＯＣｉとして選択する。値ＳＯＣ１の信頼性が低い場合には、値ＳＯＣ２が実際のＳＯＣとずれている可能性があっても、値ＳＯＣ２を初期値ＳＯＣｉとすることで、値ＳＯＣ１を初期値ＳＯＣｉとするよりも実際のＳＯＣとの差を小さくすることができる。

図４は、図３に示すバッテリ制御部５６が実行する充電状態の算出処理を説明するフローチャートである。図４を参照して、ステップＳ１において、初期値選択部６４およびＳＯＣ算出部６６は起動指示ＩＧが活性化された（起動指示ＩＧが「ＯＮ」状態）か、否かを判定する。起動指示ＩＧが活性化されていない場合（ステップＳ１においてＮＯ）、ステップＳ１の判定処理が繰返される。起動指示ＩＧが活性化された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ステップＳ２の処理が実行される。

ステップＳ２において、バッテリ制御部５６の起動処理が実行される。たとえばＳＯＣ算出部６６は監視ユニット１０からデータ受信を可能にするための準備処理を実行する。

ステップＳ３において、ＳＯＣ算出部６６は各電池ブロックの電圧値（電圧値Ｖ０〜Ｖｎ）を取得する。ステップＳ４において、ＳＯＣ算出部６６はシステムメインリレーが非導通状態であるかどうかを判定したり、電圧値の信頼性があるかどうかを判定したりすることにより、電圧値からＳＯＣの初期値を算出するか否かを決定する。

ＳＯＣ算出部６６は電圧値からＳＯＣの初期値を算出すると決定した場合には、ステップＳ５において値ＳＯＣ１を算出する。初期値選択部６４は、ＳＯＣ算出部６６の算出結果（値ＳＯＣ１）と記憶部６２に記憶される値ＳＯＣ２とのいずれかを初期値ＳＯＣｉとして選択する。

ステップＳ６においてＳＯＣ算出部６６は、初期値ＳＯＣｉおよび、充放電電流値の積算結果に基づきＳＯＣを算出する。なお、ＳＯＣの算出のために電圧値Ｖ０〜Ｖｎや温度値ＴＢ等がさらに用いられてもよい。

ステップＳ７においてＳＯＣ算出部６６は起動指示ＩＧが非活性化された（起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態）か否かを判定する。起動指示ＩＧが非活性化されていない場合（ステップＳ７においてＮＯ）、処理はステップＳ６に戻る。起動指示ＩＧが非活性化された場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ステップＳ８においてＳＯＣ算出部６６は、そのときのＳＯＣの値（値ＳＯＣ２）を記憶部６２に記憶させる。ステップＳ８の処理が終了すると全体の処理が終了する。

次に、ステップＳ３〜Ｓ５の処理について詳細に説明する。
図５は、バッテリＢの周辺の構成をより詳細に説明するための図である。図５を参照して、バッテリＢは直列に接続された電池ブロックＢ０〜Ｂｎを含む。電池ブロックＢｎ−１，Ｂｎの間には高電圧を遮断可能にするためのサービスプラグＳＰが設けられる。バッテリＢの正極はシステムメインリレー２８を介して電源ラインＰＬに接続され、バッテリＢの負極はシステムメインリレー３０を介して接地ラインＳＬに接続される。電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間には平滑コンデンサＣ１が接続される。

システムメインリレー３０はバッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１と、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとを直接的に接続するシステムメインリレーＳＭＲＧとを含む。システムメインリレー２８，３０はハイブリッド制御部５２（図２参照）からの制御信号ＣＮＴに応じて導通状態および非導通状態が制御される。たとえば制御信号ＣＮＴがＨ（論理ハイ）レベルであればシステムメインリレー２８，３０は導通状態となり、制御信号ＣＮＴがＬ（論理ロー）レベルであればシステムメインリレー２８，３０は非導通状態となる。

電圧センサ１１は電池ブロックＢ０〜Ｂｎの電圧を検知して、電圧値Ｖ０〜ＶｎをＳＯＣ算出部６６に出力する。電流センサ１２はバッテリＢに流れる電流を検知して電流値をＳＯＣ算出部６６に出力する。

図６は、ＳＯＣ算出部６６の動作を時系列で説明するためのタイミングチャートである。図６において、時刻ｔ１では起動指示ＩＧがオフ状態からオン状態に変化する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、電圧センサ１１が電圧値を出力するための準備期間である。時刻ｔ２になると電圧センサ１１は電圧値の出力を開始する。時刻ｔ３以後、ＳＯＣ算出部６６は各電池ブロックの電圧値をサンプリングする。サンプリングの回数は特に限定されるものではないが、たとえばＳＯＣ算出部６６は各電池ブロックの電圧値を５回取得する。

時刻ｔ４においてバッテリＢの正極側のシステムメインリレー（図６では「ＳＭＲ」と示す）、すなわちシステムメインリレー２８がオフ状態からオン状態に変化する。続いて時刻ｔ５においてバッテリＢの負極側のＳＭＲであるシステムメインリレーＳＭＲＰがオフ状態からオン状態に変化する。時刻ｔ５以前の期間はバッテリＢが負荷に接続されていないため、ＳＯＣ算出部６６はバッテリＢの開放電圧の値を取得することができる。時刻ｔ５以後はバッテリＢが負荷に接続されるのでＳＯＣ算出部６６は電圧値のサンプリングを終了し、サンプリング結果に基づきＳＯＣの初期値を算出可能か否かを判定する。

図７は、図４のステップＳ４の処理を詳細に説明するためのフローチャートである。図７および図３を参照して、ステップＳ１１において、ＳＯＣ算出部６６は監視ユニット１０が正常に起動したか否かを判定する。たとえばＳＯＣ算出部６６は監視ユニット１０の電源電圧の値に基づいて監視ユニット１０が正常に起動したか否かを判定してもよいし、起動指示ＩＧがオン状態になってから所定の期間内に電圧値が入力されたことにより監視ユニット１０が正常に起動したと判定してもよい。監視ユニット１０が正常に起動した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１２に進む。監視ユニット１０が正常に起動していない場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣ（値ＳＯＣ１）を算出できないと判定する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１２において、ＳＯＣ算出部６６は各電池ブロックＢ０〜Ｂｎの電圧値のサンプリング結果を用いて、電圧値のばらつきの範囲が所定範囲内か否かを判定する。このときには電圧値自体は判定の対象とされない。所定範囲は、たとえば「±１Ｖ」のように電圧値で規定されてもよいし、「±１０％」のように割合で規定されてもよい。

電圧値Ｖ０〜Ｖｎのいずれのばらつきも所定範囲内に収まる場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に進む。電圧値Ｖ０〜Ｖｎのいずれか１つでもばらつきの範囲が所定範囲より大きい場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣを算出できないと判定する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１３において、ＳＯＣ算出部６６は、電圧センサ１１および電流センサ１２がともに正常であるか否かを判定する。この判定方法は、たとえばハイブリッド制御部５２が監視ユニット１０の異常を検知した場合にＳＯＣ算出部６６に対して通知を行なうことで実現可能である。電圧センサ１１および電流センサ１２がともに正常である場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に進む。電圧センサ１１および電流センサ１２の少なくとも一方に異常が生じた場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣを算出できないと判定する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１４において、ＳＯＣ算出部６６は電圧値が正常か否かを判定する。電圧値Ｖ０〜Ｖｎのいずれも予め定められた範囲内にある場合には、ＳＯＣ算出部６６は電圧値が正常であると判定する。この場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１５に進む。いずれか１つの電圧値でも予め定められた範囲外にある場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣを算出できないと判定する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１５において、ＳＯＣ算出部６６は、起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態から「ＯＮ」状態に変化するまで一定時間以上経過したか否かを判定する。起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態になった直後にはバッテリの内部で分極が生じている可能性がある。この「一定時間」は、起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態になってからバッテリの分極がなくなるまでの時間として予め算出された時間（たとえば数分）である。起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態になってから一定時間が経過した場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１６に進み、そうでない場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣを算出できないと判定する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１６において、ＳＯＣ算出部６６はシステムメインリレーが正常か否かを判定する。この判定はＳＯＣ算出部６６が取得した電圧値がバッテリＢの開放電圧であることを確認するために行なわれる。ＳＯＣ算出部６６は、まず制御信号ＣＮＴのレベルに基づいて、バッテリＢの正極側のシステムメインリレー２８とバッテリＢの負極側のシステムメインリレー３０（システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＧの一方）とがともに非導通状態であるか否かを判定する。

制御信号ＣＮＴがＬレベルの場合、バッテリＢの両極のシステムメインリレーは起動していない。しかしバッテリＢの両極のシステムメインリレーが溶着している可能性がある。このため、ハイブリッド制御部５２はシステムメインリレーの起動時に両極のシステムメインリレーが溶着していないことを確認する。ＳＯＣ算出部６６はハイブリッド制御部５２から受ける信号ＲＬＴに基づいて、バッテリＢの両極のシステムメインリレーが溶着していないか否かを判定する。たとえばバッテリＢの両極のシステムメインリレーが溶着していない場合には信号ＲＬＴはＬレベルとなり、バッテリＢの両極のシステムメインリレーが溶着している場合には信号ＲＬＴはＨレベルとなる。

ＳＯＣ算出部６６は制御信号ＣＮＴがＬレベルであり、かつ信号ＲＬＴがＬレベルである場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、ＳＯＣの算出が可能であると判定する（ステップＳ１７）。ＳＯＣ算出部６６は制御信号ＣＮＴがＨレベルの場合、または、信号ＲＬＴがＨレベルの場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、ＳＯＣを算出できないと判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１７またはステップＳ１８の処理が終了すると全体の処理が終了する。

図８は、図４のステップＳ５の処理を詳細に説明するためのフローチャートである。図８および図３を参照して、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣの算出が可能な場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、サンプリングにより取得した複数の電圧値を平均して、その平均値と、図９に示す開放電圧とＳＯＣとの関係を定義するマップとに基づいてＳＯＣを算出する（ステップＳ２２）。なおＳＯＣ算出部６６はマップより求めたＳＯＣに対して電池温度に基づく補正を行なってもよい。

図９は、バッテリの開放電圧（ＯＣＶ）とＳＯＣとの関係を示す図である。図９はリチウムイオン電池を含むバッテリの特性を示す。図９を参照して、バッテリの使用時におけるＳＯＣの範囲はたとえば２０％〜８０％の範囲に設定される。この範囲においてＳＯＣと開放電圧とはほぼ比例する。言い換えるとＳＯＣが高くなるにつれてバッテリの開放電圧は単調に増加する。

図８および図３を参照して、ステップＳ２３において初期値選択部６４はＳＯＣ算出部６６が算出したＳＯＣ（値ＳＯＣ１）と記憶部６２が記憶するＳＯＣ（値ＳＯＣ２）とを受けるとともに図１０に示すマップを参照し、算出したＳＯＣと記憶されるＳＯＣとの差の絶対値がマップで規定される基準値よりも大きいか否かを判定する。

図１０を参照して、マップにはＯＣＶから算出したＳＯＣと、前回の車両停止時（二次電池の動作終了時）における電池温度とに基づいてＳＯＣ偏差（算出したＳＯＣと記憶されるＳＯＣとの差の絶対値）が定められている。このＳＯＣ偏差が判定における基準値となる。たとえばＯＣＶに基づき算出したＳＯＣが２０％であり、かつ、前回の車両停止時における電池温度が２０℃のときには基準値はＡと定められる。

図８および図３を参照して、算出したＳＯＣと記憶されるＳＯＣとの差の絶対値がマップで規定される値よりも大きい場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、初期値選択部６４は、算出したＳＯＣの値（値ＳＯＣ１）を初期値ＳＯＣｉに決定する（ステップＳ２４）。一方、図７に示す判定処理の結果、ＳＯＣ算出部６６がＯＣＶからＳＯＣを算出できない場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、または、算出したＳＯＣと記憶されるＳＯＣとの差の絶対値がマップで定められる値以下の場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、初期値選択部６４は記憶部６２に記憶されるＳＯＣ（値ＳＯＣ２）を初期値ＳＯＣｉに決定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２４またはステップＳ２５の処理が終了すると全体の処理が終了する。

なおＳＯＣの初期値ＳＯＣｉとして値ＳＯＣ２を選択した場合には、前回の車両停止時のＳＯＣが次回の車両起動時に引き継がれるので、ＳＯＣの値の連続性を保つことができる。よってたとえば以下の図１１に示すような効果が得られる。

図１１は、ＳＯＣの初期値ＳＯＣｉとして値ＳＯＣ２が選択されたときの効果を説明する図である。図１１を参照して、車両の表示パネル７０には電池のＳＯＣのレベルを示すアイコン７２が表示される。レベルＬＶＬよりもＳＯＣが低下した場合には、早急な充電が必要なことを運転者に示すために、たとえばアイコン７２の色が通常と異なる色に変化する。

レベルＬＶ１は前回の車両停止時におけるＳＯＣを示し、レベルＬＶ２は車両起動時に開放電圧に基づいて算出されたＳＯＣ（すなわち値ＳＯＣ１）のレベルを示す。車両の停止期間が短期間にも拘らずレベルＬＶ１からレベルＬＶ２への変化が生じた場合、運転者は電池が急速に消耗したと誤解する可能性がある。この場合、ＳＯＣの初期値ＳＯＣｉとして値ＳＯＣ２（記憶される値）を用いれば、車両起動時に表示されるＳＯＣのレベルはレベルＬＶ１になるのでこのような誤解が生じるのを防止できる。

なお本実施の形態においては、バッテリＢはニッケル水素電池を含んでもよいがリチウムイオン電池を含むほうがより好ましい。その理由を以下に説明する。

図１２は、ニッケル水素電池を含むバッテリの開放電圧とＳＯＣとの関係を示す図である。図１２および図９を参照して、リチウムイオン電池と同様にニッケル水素電池においてもＳＯＣが２０％〜８０％の範囲において、ＳＯＣと開放電圧とはほぼ比例する（ＳＯＣが高くなるにつれてバッテリの開放電圧は単調に増加する）。よってニッケル水素電池を含むバッテリにおいても開放電圧からＳＯＣを算出することが可能である。

ただしＳＯＣに対する開放電圧の変化はリチウムイオン電池のほうがニッケル水素電池よりも大きいので、リチウムイオン電池を含むバッテリの場合には電池ブロックの電圧値に基づいてＳＯＣを算出する際にＳＯＣの精度を高くすることができる。

＜変形例＞
以下に示す変形例は、ステップＳ４の判定処理、すなわちバッテリの開放電圧を用いてＳＯＣを算出可能か否かの判定処理を図７に示す処理よりも簡単にしたものである。変形例の処理を行なった場合にはバッテリ制御部５６の処理負荷を減らすことが可能になる。

図１３は、ステップＳ４の処理の第１の変形例を示すフローチャートである。図１３および図３を参照して、ＳＯＣ算出部６６は、各電池ブロックＢ０〜Ｂｎの電圧値（電圧値Ｖ０〜Ｖｎ）が所定値以上か否かを判定する（ステップＳ３１）。電圧値Ｖ０〜Ｖｎのいずれも所定値以上である場合（ステップＳ３１においてＹＥＳ）、ＳＯＣ算出部６６はバッテリＢの開放電圧からＳＯＣが算出可能であると判定する（ステップＳ３２）。電圧値Ｖ０〜Ｖｎのいずれかが所定値を下回る場合（ステップＳ３１においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣを算出できないと判定する（ステップＳ３３）。

電圧値Ｖ０〜Ｖｎが正しいか否かをより厳密に判定するためには、各電圧値が予め規定された範囲内に収まるか否かを判定する必要があるが、各電圧値がその範囲の下限値以上か否かを判定することによって、各電池ブロックが正常か否かをある程度正しく判定できる。

図１４は、図４に示すステップＳ４の処理の第２の変形例を示すフローチャートである。図１４および図３を参照して、ＳＯＣ算出部６６は、サンプリングした電圧値（各電池ブロックＢ０〜Ｂｎの電圧値）のばらつきが所定範囲内か否かを判定する（ステップＳ４１）。この「所定範囲」は、たとえば「Ｘ１（Ｖ）〜Ｘ２（Ｖ）」のように電圧値により定められてもよいし「「標準値±Ｙ（％）」と定められてもよい。各電池ブロックＢ０〜Ｂｎの電圧値のサンプリング結果がいずれも所定範囲内である場合（ステップＳ４１においてＹＥＳ）、ＳＯＣ算出部６６はバッテリＢの開放電圧からＳＯＣが算出可能と判定する（ステップＳ４２）。いずれかの電池ブロックにおけるサンプリング結果が所定範囲を超える場合（ステップＳ４１においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣを算出できないと判定する（ステップＳ４３）。

図１５は、図４に示すステップＳ４の処理の第３の変形例を示すフローチャートである。図１５および図３を参照して、ＳＯＣ算出部６６は、起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態から「ＯＮ」状態に変化するまで一定時間以上経過したか否かを判定する（ステップＳ５１）。この「一定時間」は起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態になってからバッテリの分極がなくなるまでの時間として予め算出された時間（たとえば数分）である。

起動指示ＩＧが「ＯＦＦ」状態になってから一定時間が経過した場合（ステップＳ５１においてＹＥＳ）、ＳＯＣ算出部６６はバッテリＢの開放電圧からＳＯＣが算出可能であると判定する（ステップＳ５２）。一定時間が経過していない場合（ステップＳ５１においてＮＯ）、ＳＯＣ算出部６６はＳＯＣの算出が不可と判定する（ステップＳ５３）。

以上のように本実施の形態では、ＳＯＣ算出部６６は、車両の起動時（バッテリの動作開始時）にバッテリの開放電圧に基づいてＳＯＣ（値ＳＯＣ１）を算出し、車両の停止時（バッテリの動作終了時）に、算出したＳＯＣ（値ＳＯＣ２）を記憶部６２に記憶させる。初期値選択部６４は、予め定められた条件が成立するとき（ステップＳ１１〜Ｓ１６の判定処理においていずれもＹＥＳの場合、ステップＳ３１，Ｓ４１，Ｓ５１の各判定処理においてＹＥＳの場合）に値ＳＯＣ１を初期値ＳＯＣｉとして選択し、この条件が成立しないときに値ＳＯＣ２を初期値ＳＯＣｉとして選択する。これにより本実施の形態によれば、車両の起動時（バッテリＢの動作開始時）にＳＯＣを正確に算出することが可能になる。

なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、充放電可能な蓄電装置を搭載する自動車に広く適用できる。

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。

本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。 図１の制御装置１４の機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。 図２のバッテリ制御部５６の機能ブロック図である。 図３に示すバッテリ制御部５６が実行する充電状態の算出処理を説明するフローチャートである。 バッテリＢの周辺の構成をより詳細に説明するための図である。 ＳＯＣ算出部６６の動作を時系列で説明するためのタイミングチャートである。 図４のステップＳ４の処理を詳細に説明するためのフローチャートである。 図４のステップＳ５の処理を詳細に説明するためのフローチャートである。 バッテリの開放電圧（ＯＣＶ）とＳＯＣとの関係を示す図である。 図８のステップＳ２３の処理に用いられるマップを説明する図である。 ＳＯＣの初期値ＳＯＣｉとして値ＳＯＣ２が選択されたときの効果を説明する図である。 ニッケル水素電池を含むバッテリの開放電圧とＳＯＣとの関係を示す図である。 ステップＳ４の処理の第１の変形例を示すフローチャートである。 図４に示すステップＳ４の処理の第２の変形例を示すフローチャートである。 図４に示すステップＳ４の処理の第３の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ エンジン、４，６ ギヤ、１０ 監視ユニット、１１ 電圧センサ、１２ 電流センサ、１３ 温度センサ、１４ 制御装置、１６ プラネタリギヤ、１８ デファレンシャルギヤ、２０Ｒ，２０Ｌ 前輪、２２Ｒ，２２Ｌ 後輪、２５ 接続部、２８，３０ システムメインリレー、３２ 昇圧ユニット、３６ インバータ、４２ アクセルポジションセンサ、５２ ハイブリッド制御部、５６ バッテリ制御部、５８ エンジン制御部、６２ 記憶部、６４ 初期値選択部、６６ ＳＯＣ算出部、７０ 表示パネル、７２ アイコン、Ｂ バッテリ、Ｂ０〜Ｂｎ 電池ブロック、Ｃ１ 平滑コンデンサ、ＬＶＬ レベル、ＬＶ１ レベル、ＬＶ２ レベル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ 電源ライン、Ｒ１ 抵抗、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧ システムメインリレー、ＳＰ サービスプラグ。

Claims (11)

1. 充放電可能な蓄電装置の制御装置であって、
   前記蓄電装置は、接続部を介して負荷に接続され、
   前記接続部は、前記蓄電装置の動作開始時に非導通状態から導通状態に変化し、前記蓄電装置の動作終了時に導通状態から非導通状態に変化し、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の動作開始時、かつ、前記接続部の非導通時に、前記蓄電装置の開放電圧に基づいて前記蓄電装置の充電状態を示す第１の値を算出し、前記接続部が導通すると、前記蓄電装置の充電状態の初期値および前記蓄電装置の充放電電力に基づいて前記蓄電装置の充電状態を算出する算出部と、
   前記蓄電装置の動作終了時に、前記算出部から前記蓄電装置の充電状態の算出結果を受けて、前記算出結果を第２の値として記憶する記憶部と、
   予め定められた条件が成立するときに前記第１の値を前記初期値として選択し、前記予め定められた条件が成立しないときに前記第２の値を前記初期値として選択する選択部とを備え、
   前記予め定められた条件は、前記第１の値と前記第２の値との差の絶対値が基準値よりも大きいという条件である、蓄電装置の制御装置。
2. 前記基準値は、前記蓄電装置の動作終了時における前記蓄電装置の温度に基づいて定められる、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
3. 前記基準値は、前記第１の値、および、前記蓄電装置の動作終了時における前記蓄電装置の温度に基づいて定められる、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
4. 前記選択部は、前記算出部が前記第１の値を算出可能な場合に、前記予め定められた条件が成立するか否かを判定し、
   前記算出部は、前記開放電圧の値が所定値以上の場合に、前記第１の値を算出可能と判定する、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
5. 前記選択部は、前記算出部が前記第１の値を算出可能な場合に、前記予め定められた条件が成立するか否かを判定し、
   前記算出部は、前記蓄電装置の開放電圧の値を複数回取得し、複数の電圧値のばらつきが所定範囲内である場合には、前記第１の値が算出可能と判定する、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
6. 前記制御装置は、
   前記蓄電装置の電圧を検知する電圧検知部をさらに備え、
   前記選択部は、前記接続部と前記電圧検知部とがいずれも正常である場合に、前記予め定められた条件が成立するか否かを判定する、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
7. 前記選択部は、前記蓄電装置の動作終了時から前記蓄電装置の動作開始時までの期間が、所定期間よりも長い場合に、前記予め定められた条件が成立するか否かを判定する、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
8. 前記蓄電装置の使用条件として定められた前記充電状態の範囲において、前記蓄電装置の開放電圧は、前記蓄電装置の充電状態に対して単調に変化する、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
9. 前記蓄電装置は、リチウムイオン電池を含む、請求項８に記載の蓄電装置の制御装置。
10. 前記蓄電装置は、ニッケル水素電池を含む、請求項８に記載の蓄電装置の制御装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の蓄電装置の制御装置と、
    前記蓄電装置と、
    前記接続部と、
    前記負荷とを備える、車両。

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