JP5169479B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、蓄電器を電源として駆動する電動機及び内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する車両の制御装置、蓄電器を電源として駆動する電動機からの動力によって走行する車両の制御装置に関する。

ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、モータ等に電力を供給する蓄電器が搭載される。蓄電器には、複数の蓄電池が設けられている。

ＥＶやＨＥＶに搭載される蓄電池は、所定の出力が求められているが、一般に蓄電池は、中長期間放置されると電極の表面が酸化皮膜で覆われて出力特性が低下する。このように蓄電池による出力が低下すると、電池が劣化していると判断され、蓄電池による出力を下げるように制御されることが一般的である。これは、蓄電池が劣化しているにもかかわらず、蓄電池劣化前の出力を要求した場合には、蓄電池は過負荷状態となり、蓄電池の寿命劣化が加速されてしまうためである。

蓄電池の劣化を解消するためには、蓄電池に対して所定の放電処理を行うことで、蓄電池の活性化を行うことが必要となる。蓄電池の活性化を行う充電システムの一例として、蓄電池の二次電池と、充電器と、アダプタとを有する充電システムであって、二次電池は、リフレッシュ処理の要否を示すフラグを記憶するメモリ回路を有し、充電器は、二次電池を直接装着又はアダプタを介して装着可能であって、二次電池を充電する充電回路を有し、アダプタは、二次電池と充電器の間に介装され、二次電池を放電する放電回路と、二次電池を放電回路又は充電器の充電回路に選択的に接続する切替回路とを有し、充電器又はアダプタには、二次電池がアダプタを介して充電器に装着されたときに、二次電池のメモリ回路に記憶されているフラグに基づいて切替回路を制御する制御回路が設けられている充電システムが知られている。この充電システムでは、蓄電池のリフレッシュ時には放電回路に接続して放電させることで、電池の活性化を行うことができる。

特開２００３−２８４２５４号公報

しかしながら、特許文献１の充電システムは、ハイブリッド車両や電気車両に搭載された状態で蓄電池の活性化を行うことを想定していない。一度車両等へ搭載した蓄電池は、例えば車両走行時などの通常運用時に蓄電池の活性化を行うことが望ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄電池が車両に搭載された状態で蓄電池の活性化を行うことができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の車両の制御装置は、蓄電器（例えば、実施形態での高圧バッテリ１５）を電源として駆動する電動機（例えば、実施形態でのモータ１２）及び内燃機関（例えば、実施形態での内燃機関１１）の少なくとも一方からの動力によって走行する車両（例えば、実施形態でのハイブリッド車両１）の制御装置（例えば、実施形態での制御装置１６）であって、前記蓄電器の活性低下を判断する活性低下判断部（例えば、実施形態での制御装置１６）と、前記活性低下判断部によって前記蓄電器の活性が低下していると判断されたとき、前記車両が加速走行中に、前記内燃機関よりも前記電動機を優先して駆動する駆動制御部（例えば、実施形態での制御装置１６）と、を備え、前記蓄電器が、複数の蓄電池を有し、前記駆動制御部が、前記車両の状態が前記蓄電器の活性低下が見込まれる条件を満たすとき、前記車両が加速走行中に、前記内燃機関よりも前記電動機を優先して駆動して、前記活性低下判断部が、前記優先的な駆動のために前記蓄電器が放電した電流の平均値に対する前記複数の蓄電池の出力電圧の差異が所定レベル以上のとき、前記蓄電器の活性が低下していると判断することを特徴とする。

さらに、請求項２に記載の発明の車両の制御装置は、当該制御装置が、前記蓄電器の残容量が第１の所定値以上かつ前記蓄電器が第１の所定温度以下のとき、前記電動機を優先して駆動することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明の車両の制御装置は、当該制御装置が、前記電動機の優先的な駆動の開始から所定期間が経過するまで、当該優先的な駆動を行うことを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明の車両の制御装置は、当該制御装置が、前記電動機の優先的な駆動の開始から所定期間が経過するまで、前記蓄電器の残容量が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値未満となるまで、又は前記蓄電器が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度を超えるまで、前記優先的な駆動を行うことを特徴とする。

さらに、請求項５に記載の発明の車両の制御装置は、前記活性低下判断部が、前記優先的な駆動のために前記蓄電器が放電した電流の平均値に対する前記複数の蓄電池の出力電圧の差異が所定範囲から外れたとき、前記蓄電器の活性が低下していると判断することを特徴とする。

さらに、請求項６に記載の発明の車両の制御装置は、前記蓄電器の活性低下が見込まれる条件が、前回行った前記車両の駆動から所定時間経過したこと、及び前回行った前記電動機の優先的な駆動から所定時間経過したことの少なくとも一方の条件を含むことを特徴とする。

さらに、請求項７に記載の発明の車両の制御装置は、前記駆動制御部が、前記所定時間継続して行う前記優先的な駆動を少なくとも一度行うことを特徴とする。

さらに、請求項８に記載の発明の車両の制御装置は、前記駆動制御部が、前記優先的な駆動のために前記蓄電器が連続放電した電流の平均値に対する前記蓄電器の出力電圧の降下レベルと、当該優先的な駆動を行う前に前記蓄電器が連続放電した電流の平均値に対する前記蓄電器の出力電圧の降下レベルとの差が所定以下となるまで、前記優先的な駆動を行うことを特徴とする。

さらに、請求項９に記載の発明の車両の制御装置は、前記活性低下判断部によって前記蓄電器の活性が低下していると判断されたとき、前記車両が加速走行中に、前記蓄電器から前記電動機に弱め界磁電流を供給するよう制御する電流供給制御部（例えば、実施形態での制御装置１６が兼ねる）を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明の車両の制御装置によれば、蓄電池が車両に搭載された状態で蓄電池の活性化を行うことができる。特に通常の車両走行時に蓄電池の活性化を行うことが大きな利点である。また、ハイブリッド車両において、内燃機関による駆動割合と電動機による駆動割合を変更するだけなので、車両へ無理な負荷をかけることなく、ドライバへ過度な運転を強いることなく、電池の活性を回復することが可能となる。また、例えば中長期間にわたって車両を放置し、蓄電池の電極の表面が酸化皮膜で覆われた場合に、使用率の高い車両と比較して蓄電器が放電した電流の平均値に対する複数の蓄電池の出力電圧の差異が大きくなる傾向を利用して、活性低下の判断を行うことが可能である。

請求項２に記載の発明の車両の制御装置によれば、蓄電器が安定して動作可能な条件下で電動機を優先的に駆動することが可能となる。

請求項３に記載の発明の車両の制御装置によれば、電動機の優先的な駆動を十分な時間行うことで、活性低下の確実に回復させることができる。

請求項４に記載の発明の車両の制御装置によれば、電動機の優先的な駆動を十分な時間行うことで、活性低下の確実に回復させることができる。また、蓄電器の残容量が所定値未満、蓄電器の温度が所定値異常となった際に電動機の優先的な駆動を停止することで、蓄電器に無理なく安全に活性低下を回復させることが可能となる。

請求項５に記載の発明の車両の制御装置によれば、活性低下の判断指標となる平均放電電流（蓄電器が放電した電流の平均値）と複数の蓄電池の出力電圧の差異との関係を示す基準ラインを設け、当該基準ラインを含む所定の範囲を許容範囲とし、当該許容範囲に計測された電圧降下値が含まれるか否か判断して、活性低下を判断することが可能である。

請求項６に記載の発明の車両の制御装置によれば、例えば中長期間にわたって車両を駆動せずに放置した場合や、前回の活性回復の処理から所定時間が経過した場合など、活性低下している可能性がある場合に、活性低下を回復させることができる。

請求項７に記載の発明の車両の制御装置によれば、活性回復の処理を一度もしくは複数回行うことにより、確実に活性低下を回復させることができる。

請求項８に記載の発明の車両の制御装置によれば、活性回復の処理の前後で、蓄電器が連続放電した電流の平均値に対する電圧降下が所定以下となる、つまり、活性回復の効果が所定以下に鈍化した場合に、活性回復の処理を終了することができる。これにより、過剰な活性回復の処理を行うことによって蓄電池を損傷させることを防止できる。

請求項９に記載の発明の車両によれば、蓄電池が車両に搭載された状態で蓄電池の活性化を行うことができる。特に通常の車両走行時に蓄電池の活性化を行うことが大きな利点である。この際、電気車両において、蓄電器からの放電量が増加するよう高めの弱め界磁電流を流すだけなので、ドライバへ過度な運転を強いることなく、電池の活性を回復することが可能となる。

本発明の実施形態における車両の制御装置について、図面を参照しながら以下に説明する。

本発明の実施形態の車両として、パラレル式のＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド電気自動車）を想定している。なお、蓄電池としてリチウムイオン電池を想定して説明するが、他にはニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、コンデンサ等が考えられる。

以下、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
この発明の実施形態に係るハイブリッド車両１は、例えば図１に示すように、内燃機関（ＥＮＧ）１１と、モータ（ＭＯＴ）１２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１３とを直列に直結したパラレル型のハイブリッド車両であり、内燃機関１１およびモータ１２の両方の駆動力は、トランスミッション１３およびディファレンシャル（図示略）を介して左右の駆動輪Ｗ、Ｗに配分されて伝達される。また、ハイブリッド車両１の減速時に駆動輪Ｗ側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、ハイブリッド車両１の運転状態に応じて、モータ１２は内燃機関１１の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。

モータ１２は、例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＤＣブラシレスモータ等とされ、このモータ１２の駆動および発電を制御するパワードライブユニット（ＰＤＵ）１４に接続されている。
パワードライブユニット１４は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備えて構成されている。

パワードライブユニット１４には、モータ１２と電力（例えば、モータ１２の駆動またはアシスト動作時にモータ１２に供給される供給電力や、回生作動または昇圧駆動によるモータ１２の発電時にモータ１２から出力される出力電力）の授受を行う高圧バッテリ（蓄電器）１５が接続されている。
そして、パワードライブユニット１４は、制御装置１６からの制御指令を受けてモータ１２の駆動および発電を制御する。例えばモータ１２の駆動時には、制御装置１６から出力されるトルク指令に基づき、高圧バッテリ１５から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。一方、モータ１２の発電時には、モータ１２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ１５を充電する。

このパワードライブユニット１４の電力変換動作は、制御装置１６からＰＷＭインバータのブリッジ回路を構成する各トランジスタのゲートに入力されるパルス、つまりパルス幅変調（ＰＷＭ）により各トランジスタをオン／オフ駆動させるためのパルスに応じて制御され、このパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予め制御装置１６に記憶されている。

また、各種補機類からなる電気負荷１７を駆動するための１２Ｖバッテリ１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１９を介して、パワードライブユニット１４および高圧バッテリ１５に対して並列に接続されている。
制御装置１６により電力変換動作が制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ１９は、例えば双方向のＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧バッテリ１５の端子間電圧、あるいは、モータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のパワードライブユニット１４の端子間電圧を、所定の電圧値まで降圧して１２Ｖバッテリ１８を充電すると共に、高圧バッテリ１５の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下している場合には、１２Ｖバッテリ１８の端子間電圧を昇圧して高圧バッテリ１５を充電可能である。

制御装置１６は、内燃機関１１およびモータ１２の運転状態に応じた車両の状態や、パワードライブユニット１４およびＤＣ−ＤＣコンバータ１９の各電力変換動作や、電気負荷１７の作動状態等を制御する。
このため、制御装置１６には、例えばパワープラント（つまり内燃機関１１およびモータ１２）の状態を検出する各種のセンサ、例えば、内燃機関１１のエンジン回転数ＮＥを検出する回転数センサ２１と、モータ１２のロータの磁極位置（位相角）を検出する回転角センサ（図示略）と、車両の速度（車速）を検知するために従動輪の回転速度（車輪速）ＮＷを検出する車輪速センサ２２と、運転者によるアクセル操作量に係るアクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度センサ２３と、走行路の勾配（例えば、登坂勾配ＤＥ）を検知する勾配センサ２４と、高圧バッテリ１５の充電電流および放電電流（バッテリ電流ＩＢ）を検出する電流センサ２５と、高圧バッテリ１５の端子間電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を検出する電圧センサ２６と、高圧バッテリ１５の温度（バッテリ温度ＴＢ）を検出する温度センサ２７から出力される信号と、運転者の入力操作に応じたトランスミッション１３の状態ＳＨを示すシフトスイッチ２８から出力される信号とが入力されている。

なお、勾配センサ２４は、例えば車両の停車時において車両の前後方向での加速度を検出する加速度センサの検出結果や、例えば車両の駆動力の検出値と予め設定された平坦路での車両の走行抵抗との比較結果等に基づき、走行路の勾配を検出する。

また、制御装置１６は、例えば電流積算法等により高圧バッテリ１５の残容量ＳＯＣを検知する。この電流積算法では、制御装置１６は、電流センサ２５により検出される高圧バッテリ１５の充電電流及び放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量及び積算放電量を算出し、これらの積算充電量及び積算放電量を初期状態あるいは充放電開始直前の残容量に加算又は減算することで残容量ＳＯＣを算出する。このとき、制御装置１６は、例えばバッテリ温度ＴＢによって変化する内部抵抗等に対する所定の補正処理や高圧バッテリ１５の蓄電電圧ＶＢに応じた所定の補正処理を行う。

また、制御装置１６は、高圧バッテリ１５の活性低下を判断する。また、蓄電池の活性が低下していると判断した場合に、モータ１２による駆動割合を大きくする駆動制御を行う。このように駆動割合を大きくすることで、内燃機関１１よりもモータ１２を優先して駆動する。また、所定の放電経路（例えば高圧バッテリ１５からパワードライブユニット１４を介してモータ１２へ至る経路）を介して蓄電池からモータ１２へ供給される放電電流の大きさを所定値以上に維持する放電処理を行う。また、制御装置１６は、アクセル開度センサ２３の検出結果に基づいて、ハイブリッド車両１が加速中であるか否かを判断する。また、制御装置１６は、電圧センサ２６の検出結果に基づいて、放電処理における放電電流の所定時間あたりの平均値を示す平均放電電流に対する蓄電池の電圧降下の値を計測する。

高圧バッテリ（蓄電器）１５は、１つ以上の蓄電池を含んで構成される。この蓄電池は、１つの蓄電セル（以下、個別電池ともいう）で構成されるもの、複数の蓄電セルが直列に接続された蓄電モジュールで構成されるもの、などがある。

次に、本実施形態の制御装置１６が行う処理について説明する。

図２は、本実施形態のハイブリッド車両１の全体の動作（全体処理）の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１６が、状態変位量の入力処理を行う（ステップＳ１）。続いて、制御装置１６が、運用状況の分析処理を行う（ステップＳ２）。続いて、制御装置１６が、電池の活性低下判断処理を行う（ステップＳ３）。続いて、制御装置１６が、電池の活性回復処理を行う（ステップＳ４）。続いて、制御装置１６が、電池の活性と劣化レベルの判断処理を行う（ステップＳ５）。これらの処理の詳細については、後述する。

次に、状態変位量の入力処理について詳細に説明する。図３は、図２のステップＳ１における状態変位量の入力処理の一例を示すフローチャートである。状態変位量として、制御装置１６が、車輪速センサ２２によって検知された車輪速に基づく車速の情報（ステップＳ１０１）、回転数センサ２１によって検知されたエンジン回転数ＮＥの情報（ステップＳ１０２）、高圧バッテリ１５内の電池全体の出力（モータ１２を発電機として駆動する際の駆動電力、その他の補機駆動電力）の情報（ステップＳ１０３）、電圧センサ２６によって検知された高圧バッテリ１５内の電池全体の電圧の情報（ステップＳ１０４）、電圧センサ２６によって検知された高圧バッテリ１５内の個別電池の電圧の情報（ステップＳ１０５）、電圧センサ２６によって検知された電圧情報に基づく複数の個別電池間の電圧バラツキ（電圧の差異）の情報（ステップＳ１０６）、電流センサ２５によって検知される電流ＩＢの情報（ステップＳ１０７）、高圧バッテリ１５内の電池のＳＯＣの情報（ステップＳ１０８）、温度センサ２７によって検知された高圧バッテリ１５内の個別電池の温度情報（ステップＳ１０９）、タイマー情報（つまり時間に関する情報）（ステップＳ１１０）などを入力する。ここでは、状態変位量の入力とは、このような状態変位量を参照可能もしくは操作可能な状態にすることをいう。なお、電池全体とは、高圧バッテリ１５内で複数の蓄電池が直列に接続された電池群を想定している。

これらの状態変位量は、図示しないメモリ内に格納されており、例えば後述するあらかじめ定められたまたは任意に設定可能な規定値や所定値や基準値と比較される。比較対象の規定値や所定値や基準値についても、メモリ内に格納可能である。状態変位量の入力が終了すると、運用状況の分析処理へ進む。

次に、運用状況の分析処理について詳細に説明する。図４は、図２のステップＳ２における運用状況の分析処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１６が、運用履歴データを読込む（ステップＳ２０１）。この運用履歴データには、例えば、過去のイグニッション・オン時の時間情報や電池の活性回復処理の実行時の時間情報などが含まれる。運用履歴データは、図示しないメモリ内に格納されている。続いて、制御装置１６が、タイマー情報に基づいて、前回のイグニション・オンから規定時間経過していないか否かを判定する（ステップＳ２０２）。上記規定時間していない場合には、制御装置１６が、タイマー情報に基づいて、前回の電池の活性回復処理の実行から規定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３において上記規定時間経過した場合およびステップＳ２０２において上記規定時間経過した場合には、電池の活性低下判断処理に進む。一方、ステップＳ２０３において上記規定時間経過していない場合、全体処理を終了する。

次に、電池の活性低下判断処理について詳細に説明する。図５および図６は、図２のステップＳ３における電池の活性低下判断処理の一例を示すフローチャートである。

まず、制御装置１６が、ＳＯＣを規定値（ＳＯＣ＿ＳＴＡＲＴ）へ制御する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１では、規定値へ制御（規定値に設定）するために電池を充電する充電制御が行われる。この際、制御装置１７が、各個別電池１の温度が規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内か否かを判定する（ステップＳ３０２）。各個別電池１の温度が規定値内でない場合には、制御装置１６が、各個別電池１の温度を規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内へ制御し（ステップＳ３０４）、ステップＳ３０１の充電制御を引き続き行う。ステップＳ３０４の制御では、電池を冷却する電池冷却制御が行われる。また、各個別電池１の温度が上記規定値内である場合には、制御装置１６が、ＳＯＣが規定値（ＳＯＣ＿ＳＴＡＲＴ）であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ＳＯＣが規定値でない場合には、ステップＳ３０１の充電制御を引き続き行う。なお、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理をＳＯＣコンディショニング処理ともいう。

ステップＳ３０３においてＳＯＣが規定値である場合には、制御部７が、車両が加速状態であるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。加速状態は、所定のトルク出力が必要である状態を示している。また、加速状態であるか否かは、アクセル開度センサ２３によって検知されるアクセル開度ＡＰにより判断可能である。車両が加速状態である場合、制御装置１６が、高出力連続放電を行う（ステップＳ３０６）。この高出力連続放電時には、放電電流（ＩＢ＿ＣＨＥＣＫ）が規定電流値（１０Ｃ）以上の状態を維持するように制御する。ただし、高出力連続放電中に電池を過度に痛めることがないよう配慮する。ここで、１Ｃとは、３時間で満充電状態の電池全てを使い果たすための電流値を示しており、１０Ｃは１Ｃの１０倍の電流値を示すものである。高出力連続放電は、所定時間実行され、通常はステップＳ３０７〜Ｓ３１４においても引き続き高出力放電されている状態である。一方、ステップＳ３０５において車両が加速状態でない場合には、ステップＳ３０１に戻る。

続いて、制御装置１６が、各個別電池１の電圧値が制限値（ＶＢＩ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。上記制限値内である場合には、制御装置１６が、各個別電池１の電圧値が実行規定値（ＶＢＩ＿ＣＨＥＣＫ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。上記実行規定値内である場合には、制御装置１６が、各個別電池１の電圧値のバラツキが制限値（ＶＢＩ＿Ｄ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３０９）。上記制限値内である場合には、制御装置１６が、各個別電池１の電圧値のバラツキが実行規定値（ＶＢＩ＿Ｄ＿ＣＨＥＣＫ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。上記実行規定値内である場合には、制御装置１６が、ＳＯＣが制限値（ＳＯＣ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１１）。上記制限値内である場合には、制御装置１６が、ＳＯＣが規定実行値（ＳＯＣ＿ＣＨＥＣＫ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１２）。上記規定実行値内である場合には、制御装置１６が、各個別電池１の温度が制限値（ＴＢ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１３）。上記制限値内である場合には、制御装置１６が、各個別電池１の温度が実行規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）であるか否かを判定する（ステップＳ３１４）。上記実行規定値内である場合には、制御装置１６が、高出力連続放電の開始時から規定時間（ＴＭ＿ＣＨＥＣＫ）経過したか否かを判定する（ステップＳ３１５）。

一方、該当ステップにおいて、各個別電池１の電圧値、電圧バラツキ、ＳＯＣ、および各個別電池１の温度が制限値外である場合には、電池が損傷することを防止するため、全体処理を終了する。また、該当ステップにおいて、各個別電池１の電圧値、電圧バラツキ、ＳＯＣ、および各個別電池１の温度が実行規定値外である場合には、制御装置１６が、放電電流値の設定を変更し（ステップＳ３１６）、ステップＳ３０５に戻る。

なお、上記の制限値とは、電池が損傷してしまう境界点を示している。つまり、制限値外において電池に対する所定操作を行うと、電池に負荷がかかり電池が損傷してしまう可能性がある。また、上記の実行規定値とは、制限値よりも緩和された規定値であり、主にユーザの希望する設定値である。例えば、ＳＯＣの制限値が２０％〜８０％である場合に、ＳＯＣの実行規定値は４０％〜７０％であることが可能である。

ステップＳ３１５において高出力連続放電の開始時から規定時間が経過していない場合、ステップＳ３０５に戻る。一方、高出力連続放電の開始時から規定時間が経過すると、制御装置１６が、高出力放電結果が所定の基準ラインの許容値外か否かを判定する（ステップＳ３１７）。例えば、図７に示すように、後述する電池平均電流と後述する電池間電圧ドロップとの関係について所定の基準ライン（図７における太線）を用意し、当該基準を含む所定の範囲を許容範囲とし、上記高出力連続放電による蓄電池の電圧降下の実測値（図７における丸印）が当該許容範囲に含まれるか否か判断する。上記実測値が許容範囲内であれば蓄電池は活性低下していないと判断され、許容範囲外であれば蓄電池は活性低下していると判断される。なお、図７において許容範囲の下限（図７における点線）を実測値が下回る場合のみ活性低下していると判断してもよい。上記基準ラインや上記許容範囲は、蓄電池の温度に基づいて変更可能な値である。実測値が許容範囲外である場合には、電池の活性回復処理に進む。一方、許容範囲内である場合には、電池の活性回復処理をスキップし、電池の活性と劣化レベルの判断処理に進む。

ここで、電池平均電流とは、連続して基準値以上の高出力放電が行われたときに、蓄電池が供給した電流の平均値をいう。言い換えれば、蓄電池から所定の放電経路を介してモータ１２へ供給される放電電流の所定時間あたりの平均値を示すものである。また、電池間電圧ドロップとは、複数の蓄電池間に生ずる電圧の差異であり、連続して基準値以上の高出力放電が行われた場合、基準時間経過時点で求めた複数の蓄電池間の電圧の差異である。なお、蓄電池とは、蓄電セル（個別電池）、蓄電モジュール、蓄電モジュールのいくつかをブロックとしてグループ化した電池群を指す。なお、上記電池平均電流は、電流センサ２５によって検知した値に基づいて、制御装置１６が算出したものであり、上記電池間電圧ドロップは、電圧センサ２６によって検知した値に基づいて、制御装置１６が算出したものである。

次に、電池の活性回復処理について詳細に説明する。図８は、図２のステップＳ４における電池の活性回復処理の一例を示すフローチャートである。電池の活性回復処理では、電池の活性低下判断処理のように、高出力放電を行うことで電池活性を復旧する。

まず、制御装置１６が、図５で説明したＳＯＣコンディショニング処理を行う（ステップＳ４０１）。ＳＯＣが規定値へ制御されると、制御装置１６が、車両が加速状態であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。車両が加速状態である場合、制御装置１６が、高出力連続放電を行う（ステップＳ４０３）。この高出力連続放電時に、制御装置１６は、パワードライブユニット１４を介して、内燃機関１１の負荷とモータ１２の負荷を変更する。具体的には、モータ１２が高出力放電負荷が負えるように内燃機関負荷を下げる。つまり、モータ１２による駆動割合を大きくする駆動制御を行う。この駆動制御では、制御装置１６が、モータ１２のトルク配分を大きくするトルク指令を行う。これにより、車両へ無理な負荷をかけることなく、また、ドライバへ過度な運転を強いることなく、電池の活性を回復させることが可能となる。また、この高出力連続放電では、ステップＳ３０６における高出力連続放電のときよりも、放電電流を大きくする。高出力連続放電は、所定時間実行され、通常はステップＳ４０４〜Ｓ４０７においても引き続き高出力放電されている状態である。

続いて、制御装置１６が、各個別電池１の電圧値が制限値（ＶＢＩ＿ＬＭＴ）内であるか否か（ステップＳ４０４）、各個別電池１の電圧値のバラツキが制限値（ＶＢＩ＿Ｄ＿ＬＭＴ）内であるか否か（ステップＳ４０５）、ＳＯＣが制限値（ＳＯＣ＿ＬＭＴ）内であるか否か（ステップＳ４０６）、および各個別電池１の温度が制限値（ＴＢ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。いずれかの判定において制限値外であった場合、全体処理を終了する。ステップＳ４０４〜Ｓ４０７のいずれの判定においても制限値内である場合、制御装置１６が、高出力連続放電の開始時から規定時間（ＴＭ＿ＣＨＥＣＫ）経過したか否かを判定する（ステップＳ４０８）。規定時間経過していない場合は、ステップＳ４０２に戻る。

高出力連続放電の開始時から規定時間経過した場合、制御装置１６が、高出力連続放電を規定回数実行したか否かを判定する（ステップＳ４０９）。規定回数実行した場合には、活性回復対象の蓄電池が損傷しないように、電池の活性回復処理を終了し、電池の活性と劣化レベルの判断処理に進む。一方、規定回数実行していない場合には、制御装置１６が、当該高出力連続放電による電池平均電流対電池間電圧ドロップの実測値が基準ラインの許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。上記実測値が上記許容範囲内にある場合には、電池の活性レベル判断処理に進む。一方、上記実測値が上記許容範囲内にない場合には、ステップＳ４０２に戻る。

高出力連続放電を行うと、図７に示すような基準ラインの許容範囲に近づくことになる。つまり、高出力連続放電を反復すると、活性回復していき、その高出力連続放電の前後において電池平均電流対電池間電圧ドロップの実測値は基準ラインの方へ移動することになる。例えば、実測値が図７において基準ラインよりも下方（つまり、複数の蓄電池間の電圧差異が大きい）にある場合、高出力放電を行うことで、実測値が図７において上方（つまり、複数の蓄電池間の電圧差異が小さい）に移動することになる。ただし、この移動量は、高出力連続放電を反復する度に小さくなる。そこで、ステップＳ４０９およびステップＳ４１０に代わり、制御装置１１が、上記実測値が基準ラインの許容範囲内とならなくても、上記移動量が規定値以下であるか否かを判定し、上記規定値以下となった場合に電池の活性回復処理を終了し、電池の活性レベル判断処理に進むようにしてもよい。実際には、高出力連続放電は数回反復したり、連続して高出力連続放電を１０秒程度行ったりすることで十分に活性回復の効果がある。なお、図７では、縦軸の電池間電圧ドロップは、下方となるほど複数の電池間の電圧差異が大きくなる。

さらに、高出力連続放電の前後において電池平均電流対電池間電圧ドロップの実測値の移動量に基づいて電池の活性回復処理を終了するのではなく、高出力連続放電の前後において電池平均電流対蓄電器の電圧降下レベルを比較し、この電圧降下レベルが所定以下となった場合に、電池の活性回復処理を終了するようにしてもよい。

図９は、電池の活性状態の一例を示す概念図である。初期状態では、ＳＯＣの値が大きく満充電に近いが、時間の経過とともにＳＯＣの値が小さくなり、電池の活性が低下している。この状態から上記説明した電池の活性回復処理を行うと、ＳＯＣの値が再び大きくなり電池の活性が回復している。電池の活性回復処理を行った後も、時間の経過とともに再び電池の活性が低下してしまうので、必要に応じて、電池の活性回復処理を行う。

次に、電池の活性と劣化レベルの判断処理について詳細に説明する。図１０は、図２のステップＳ５における電池の活性レベルの判断処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１６が、高圧バッテリ１５内の蓄電池の活性レベルを判断する（ステップＳ５０１）。図１１は、電池活性度の一例を示す概念図である。活性レベルとしての電池活性度は、図７に示すような基準ラインを１００％とするものであり、基準ラインに対する現在の電圧の割合を電池活性度としている。当然、初期状態の電池活性度１００％よりも現在の電池活性度は低くなる。

続いて、制御装置１６が、上記蓄電池の活性レベルの情報を図示しないメモリ内に格納する（ステップＳ５０２）。

続いて、制御装置１６が、蓄電池の劣化レベルの算出を行う（ステップＳ５０３）。この劣化レベルの算出は、以下のように行う。まず、高出力連続放電、中出力連続放電、低出力連続放電を行う。そして、電池平均電流と全電池電圧との関係を導く。電池平均電流とは、連続放電が行われたときに、蓄電池が供給した電流の平均値をいう。言い換えれば、蓄電池から所定の放電経路を介してモータ１２へ供給される放電電流の所定時間あたりの平均値を示すものである。また、全電池電圧とは、高圧バッテリ１５内の蓄電池全体の電圧を指すものであり、所定電流で規定時間放電された後の値が採用される。図１２は、電池平均電流と全電池電圧との関係の一例を示す図である。図１２において、実線は、電池の劣化が生じていない初期状態の電池平均電流対全電池電圧を示すものである。また、丸印は上記高・中・低出力連続放電による結果の実測値を示しており、点線が、この実測値を結んだものを示している。そして、このグラフの傾きから、蓄電池の内部抵抗値を求める。上記連続放電により測定される蓄電池の内部抵抗値は、図１２における点線の傾きである。

続いて、制御装置１６が、蓄電池の劣化レベルの判断を行う（ステップＳ５０４）。この劣化レベルの判断は、以下のように行う。まず、初期の蓄電池の内部抵抗値（図１２における実線の傾き）と、現在の蓄電池の内部抵抗値（図１２における点線の傾き）とを比較する。蓄電池の劣化レベルは、初期値からの上昇率として求める。図１３は、所定時期における蓄電池の内部抵抗上昇率の一例を示す図である。初期状態は１００％であり、現在の蓄電池の内部抵抗上昇率は、初期値からの上昇率（Δ％）として求める。この内部抵抗上昇率が規定値を超えた場合、蓄電池が劣化レベルに達したと一次判断する。蓄電池が劣化レベルに達したと一次判断され、かつ、蓄電池が規定出力値を出力できなくなった場合に、蓄電池が劣化レベルに達したと最終判断する。

続いて、制御装置１６が、上記蓄電池の劣化レベルの情報を図示しないメモリ内に格納する（ステップＳ５０５）。

このような本実施形態のハイブリッド車両１によれば、蓄電池が車両に搭載された状態で蓄電池の活性化を行うことができる。特に通常の車両走行時に蓄電池の活性化を行うことが大きな利点である。また、ハイブリッド車両１において、内燃機関１１による駆動割合と電動モータ１２による駆動割合を変更するだけなので、車両へ無理な負荷をかけることなく、ドライバへ過度な運転を強いることなく、電池の活性を回復することが可能となる。

上記実施形態ではハイブリッド車両１を例に説明したが、電気自動車に適用しても良い。但し、この場合、蓄電池の活性低下を判断した場合には、蓄電器からの放電量が増加するよう高めの弱め界磁電流を流すといった制御を行う。

本発明は、蓄電池が車両に搭載された状態で蓄電池の活性化を行うことができる車両の制御装置等として有用である。

本発明の第１の実施形態におけるハイブリッド車両の構成の一例を示す図 本発明の第１の実施形態における全体処理の一例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態における状態変位量入力処理の一例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態における運用状況の分析処理の一例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態における電池の活性低下判断処理の一例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態における電池の活性低下判断処理の一例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態における高出力連続放電による電池平均電流と電池間電圧ドロップの関係の一例を示す図 本発明の第１の実施形態における電池の活性回復処理の一例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態における電池の活性回復の一例を示す概念図 本発明の第１の実施形態における電池の活性と劣化レベルの判断処理の一例を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態における電池の活性レベルの一例を示す概念図 本発明の第１の実施形態における連続放電による電池平均電流と全電池電圧の関係の一例を示す図 本発明の第１の実施形態における電池の劣化レベルの一例を示す概念図

符号の説明

１ ハイブリッド車両
１１ 内燃機関
１２ モータ（電動機）
１３ トランスミッション
１４ パワードライブユニット
１５ 高圧バッテリ（蓄電器）
１６ 制御装置
１７ 電気負荷
１８ １２Ｖバッテリ
１９ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１ 回転数センサ
２２ 車輪速センサ
２３ アクセル開度センサ
２４ 勾配センサ
２５ 電流センサ
２６ 電圧センサ
２７ 温度センサ
２８ シフトスイッチ

Claims (9)

1. 蓄電器を電源として駆動する電動機及び内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する車両の制御装置であって、
   前記蓄電器の活性低下を判断する活性低下判断部と、
   前記活性低下判断部によって前記蓄電器の活性が低下していると判断されたとき、前記車両が加速走行中に、前記内燃機関よりも前記電動機を優先して駆動する駆動制御部と、を備え、
   前記蓄電器は、複数の蓄電池を有し、
   前記駆動制御部は、前記車両の状態が前記蓄電器の活性低下が見込まれる条件を満たすとき、前記車両が加速走行中に、前記内燃機関よりも前記電動機を優先して駆動して、
   前記活性低下判断部は、前記優先的な駆動のために前記蓄電器が放電した電流の平均値に対する前記複数の蓄電池の出力電圧の差異が所定レベル以上のとき、前記蓄電器の活性が低下していると判断することを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   当該制御装置は、前記蓄電器の残容量が第１の所定値以上かつ前記蓄電器が第１の所定温度以下のとき、前記電動機を優先して駆動することを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   当該制御装置は、前記電動機の優先的な駆動の開始から所定期間が経過するまで、当該優先的な駆動を行うことを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項２に記載の車両の制御装置であって、
   当該制御装置は、前記電動機の優先的な駆動の開始から所定期間が経過するまで、前記蓄電器の残容量が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値未満となるまで、又は前記蓄電器が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度を超えるまで、前記優先的な駆動を行うことを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   前記活性低下判断部は、前記優先的な駆動のために前記蓄電器が放電した電流の平均値に対する前記複数の蓄電池の出力電圧の差異が所定範囲から外れたとき、前記蓄電器の活性が低下していると判断することを特徴とする車両の制御装置。
6. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   前記蓄電器の活性低下が見込まれる条件は、前回行った前記車両の駆動から所定時間経過したこと、及び前回行った前記電動機の優先的な駆動から所定時間経過したことの少なくとも一方の条件を含むことを特徴とする車両の制御装置。
7. 請求項３又は４に記載の車両の制御装置であって、
   前記駆動制御部は、前記所定時間継続して行う前記優先的な駆動を少なくとも一度行うことを特徴とする車両の制御装置。
8. 請求項７に記載の車両の制御装置であって、
   前記駆動制御部は、前記優先的な駆動のために前記蓄電器が連続放電した電流の平均値に対する前記蓄電器の出力電圧の降下レベルと、当該優先的な駆動を行う前に前記蓄電器が連続放電した電流の平均値に対する前記蓄電器の出力電圧の降下レベルとの差が所定以下となるまで、前記優先的な駆動を行うことを特徴とする車両の制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
   前記活性低下判断部によって前記蓄電器の活性が低下していると判断されたとき、前記車両が加速走行中に、前記蓄電器から前記電動機に弱め界磁電流を供給するよう制御する電流供給制御部を備えたことを特徴とする車両の制御装置。

Images