JP5692014B2 - バッテリ充放電管理装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリの充放電を管理するバッテリ充放電管理装置および方法に関する。

従来、この種のバッテリ充放電管理装置として、充電による充電割合（ＳＯＣ）の増加に伴って電池内圧が上昇すると共に、充電の停止により電池内圧が降下する特性をもったバッテリの充放電を管理するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このバッテリ充放電管理装置は、第１の期間において充電割合が制御上限に達する頻度が所定の閾値を超えると、第２の期間において、バッテリの充電に許容される電力（電池入力）を第１の期間に対して小さくし、それによりバッテリに充電される電力を第１の期間に対して小さくしている。これにより、バッテリの充電割合が制御上限に達する頻度を低減させて電池内圧の上昇を抑え、電池内圧の上昇に応じたバッテリの安全弁の開弁による電解液の減少等に起因したバッテリの劣化（内部抵抗の増加や電池容量の低下等）を抑制することができる。

特開２００６−２７８１３２号公報

しかしながら、上述のようにバッテリの内圧の上昇を抑制するためにバッテリの充電に許容される電力が制限されると、バッテリを充電するのに充分な電力が存在しているにも拘わらず、バッテリにより多くの電力を蓄えられない、といった事態を招いてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、バッテリ内圧の上昇に起因したバッテリの劣化を良好に抑制しつつ、バッテリにより多くの電力を蓄えられるようにすることを主目的とする。

本発明によるバッテリ充放電管理装置および方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明によるバッテリ充放電管理装置は、
バッテリの充放電を管理するバッテリ充放電管理装置において、
前記バッテリの充電に伴ってバッテリ内圧が上昇しないように該バッテリの許容充電電力を設定する許容充電電力設定手段と、
前記バッテリの充電割合に基づいて該バッテリの目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
前記バッテリ内圧の上昇に応じて、前記充電割合の増加が抑制されるように前記目標充放電電力を補正する目標充放電電力補正手段と、
を備えることを特徴とする。

このバッテリ充放電管理装置は、バッテリの充電に伴ってバッテリ内圧が上昇しないように当該バッテリの許容充電電力を設定すると共に、バッテリの充電割合に基づいて当該バッテリの目標充放電電力を設定する。そして、目標充放電電力は、バッテリ内圧の上昇に応じて、充電割合の増加が抑制されるように補正される。このように、バッテリ内圧の上昇に応じて、目標充放電電力の補正により充電割合の増加を抑えることで、バッテリの充電に伴う充電割合の増加に応じたバッテリ内圧の上昇を抑制することが可能となる。そして、バッテリ内圧の上昇を抑えることで、許容充電電力設定手段により許容充電電力が制限されてしまうのを抑制することができる。従って、このバッテリ充放電管理装置によれば、バッテリ内圧の上昇に起因したバッテリの劣化を良好に抑制しつつ、バッテリにより多くの電力を蓄えられるようにすることが可能となる。

また、前記目標充放電電力補正手段は、前記バッテリ内圧の上昇に応じて、前記バッテリの充電時には前記目標充放電電力を充電電力として小さくすると共に、前記バッテリの放電時には前記目標充放電電力を放電電力として大きくするものであってもよい。これにより、バッテリ内圧の上昇に応じて、バッテリの充電の制限や放電の促進によりバッテリの充電割合の増加を良好に抑制することが可能となる。

更に、前記目標充放電電力補正手段は、前記バッテリの充放電電流の積算値が所定値以上であるか、あるいは前記バッテリの充放電電圧が所定電圧以下である場合に、前記目標充放電電力を補正するものであってもよい。このように、バッテリの充放電電流の積算値や充放電電圧を監視することで、バッテリ内圧を実測することなく、バッテリ内圧の変化をより適正に把握することができることから、バッテリの目標充放電電力をより適正なタイミングで補正することが可能となる。

また、前記バッテリは、ニッケル水素二次電池であってもよい。すなわち、ニッケル水素二次電池は、充電による充電割合の増加に伴ってバッテリ内圧が上昇すると共に、充電の停止によりバッテリ内圧が降下する特性を有する。従って、本発明によるバッテリ充放電管理装置によれば、バッテリ内圧の上昇に起因したニッケル水素二次電池の劣化を良好に抑制しつつ、当該ニッケル水素二次電池により多くの電力を蓄えられるようにすることが可能となる。

本発明によるバッテリ充放電管理方法は、
バッテリの充放電を管理するバッテリ充放電管理方法において、
（ａ）前記バッテリの充電割合に基づいて該バッテリの目標充放電電力を設定するステップと、
（ｂ）バッテリ内圧の上昇に応じて、前記充電割合の増加が抑制されるように前記目標充放電電力を補正するステップと、
を含むものである。

この方法によれば、バッテリ内圧の上昇に起因したバッテリの劣化を良好に抑制しつつ、バッテリにより多くの電力を蓄えられるようにすることが可能となる。

本発明によるバッテリ充放電管理装置を含むハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 バッテリ温度Ｔｂと入出力制限のベース値との関係の一例を示す説明図である。 バッテリの残容量ＳＯＣと入力制限用補正係数および出力制限用補正係数との関係の一例を示す説明図である。 充放電要求パワー設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 充放電要求パワー設定マップの一例を示す説明図である。

次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明によるバッテリ充放電管理装置を含むハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料を用いて動力を出力するエンジン（内燃機関）２２と、シングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、主として発電機として動作するモータＭＧ１と、駆動輪３９ａ，３９ｂにギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３５に変速機６０を介して動力を入出力するモータＭＧ２とを含む。

更に、ハイブリッド自動車２０は、エンジン２２を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４と、モータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのインバータ４１および４２と、インバータ４１および４２に接続されたバッテリ５０と、インバータ４１および４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、バッテリ５０を管理する本発明によるバッテリ充放電管理装置としてのバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５５と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを含む。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力され、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２の吸入空気量や燃料噴射量、点火時期等を制御するための制御信号等が出力される。また、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。

プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１のロータ（回転軸）に接続されるサンギヤ（第１要素）３１と、駆動軸３５に接続されると共に変速機６０を介してモータＭＧ２のロータ（回転軸）に接続されるリングギヤ（第２要素）３２と、複数のピニオンギヤ３３を支持すると共にダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト（出力軸）２６に接続されるプラネタリキャリア（第３要素）３４とを有する。プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１がエンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機として機能する際にはプラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１とリングギヤ３２とにそのギヤ比に応じて分配する。また、プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１が電動機として機能する際にはプラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１に伝達されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、駆動軸３５やギヤ機構３７、デファレンシャルギヤ３８等を介して最終的に駆動輪３９ａ，３５ｂに出力される。

変速機６０は、例えば複数のプラネタリギヤや複数のブレーキを含み、モータＭＧ２のロータと駆動軸３５との接続および当該接続の解除を実行すると共に、当該ロータと駆動軸３５との間の変速比を複数段階に設定可能なものである。変速機６０は、ハイブリッド自動車２０の走行状態等に応じてハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。

モータＭＧ１およびＭＧ２は、周知の同期発電電動機として構成されており、それぞれインバータ４１または４２を介してバッテリ５０と電力をやり取りする。インバータ４１および４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン４５は、インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１およびＭＧ２の一方により発電される電力を他方で消費可能とする。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２により発電または消費される電力に応じて充放電され、モータＭＧ１およびＭＧ２間で電力収支のバランスをとれば充放電されないことになる。

モータＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力され、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１および４２へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２のロータの回転数Ｎｍ１およびＮｍ２を算出する。更に、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号等に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２を制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。

バッテリ５０は、図１に示すように、ニッケル水酸化物からなる正極と水素吸蔵合金からなる負極とを有する複数の電池セル５１と、当該複数の電池セル５１を収容するケース５２とを含み、例えば２００〜３００Ｖの定格出力電圧を有するニッケル水素二次電池として構成されている。このようなニッケル水素二次電池では、充電に際して正極から発生する酸素が水素吸蔵合金負極により還元消費されることで、ケース５２内の圧力であるバッテリ内圧の上昇が抑制されるが、充電に伴って残容量ＳＯＣが高まると、特に低温時において、過充電状態となった正極からの酸素ガスによりバッテリ内圧が上昇するおそれがある。このため、ケース５２には、当該ケース５２内の圧力であるバッテリ内圧が予め定められた開弁圧に達すると開弁する図示しない安全弁が装着されている。なお、バッテリ５０の充電が停止されると、正極から発生した酸素は、負極との再結合反応により消費され、それによりバッテリ内圧は降下することになる。

バッテリ充放電管理装置としてのバッテリＥＣＵ５５も図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。また、バッテリＥＣＵ５５は、ハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４と通信し、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０等に送信する。そして、バッテリＥＣＵ５５には、図１に示すように、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５６からの充放電電圧（端子間電圧）Ｖｂ、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに設置された電流センサ５７からの充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０に設置された温度センサ５８からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。なお、充放電電圧Ｖｂや充放電電流Ｉｂは、放電側が正とされ、充電側が負とされる。

更に、バッテリＥＣＵ５５は、電流センサ５７からの充放電電流Ｉｂの積算値∫Ｉｂを算出すると共に、当該積算値∫Ｉｂに基づいてバッテリ５０の充電割合を示す残容量ＳＯＣを算出したり、残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊（ここでは、放電側を正とし、充電側を負とする）を算出したりする。また、バッテリＥＣＵ５５は、残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出する。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ温度Ｔｂに対応したベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに対応した入力制限用補正係数を乗じることにより設定可能であり、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに対応したベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに対応した出力制限用補正係数を乗じることにより設定可能である。

図２にバッテリ温度Ｔｂと入出力制限のベース値との関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと入力制限用補正係数および出力制限用補正係数との関係の一例を示す。図２に示すように、入力制限のベース値は、バッテリ温度Ｔｂが所定温度（例えば０℃）以下になると、バッテリ温度Ｔｂが低下するにつれて充電電力として小さく（値として大きく）設定される。また、図３からわかるように、入力制限用補正係数は、残容量ＳＯＣが所定値Ｓｒｅｆ以上になると、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが多くなるにつれて小さい値に設定される。すなわち、バッテリＥＣＵ５５は、バッテリ５０の充電に伴ってバッテリ内圧が上昇しないように許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎを充電電力として小さく（値として大きく）設定し、特にバッテリ温度Ｔｂが低く、かつ残容量ＳＯＣが多いほど、入力制限Ｗｉｎは充電電力としてより小さく設定されることになる。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したようにエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と通信し、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と各種信号やデータのやり取りを行う。また、ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置（シフトポジション）に対応したシフトレンジＳＲを検出するシフトレンジセンサ８２からのシフトレンジＳＲ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度（アクセル操作量）Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。

そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ハイブリッド自動車２０の走行に際して、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８７からの車速Ｖに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、次式（１）に従い要求トルクＴｒ＊と駆動軸３５の回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／γ、ただし、“γ”は変速機６０による現変速比である。）との積と充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの総和を車両全体に要求される要求パワーＰ＊として設定する。そして、エンジン２２が運転されている場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、予め定められた動作ラインから要求パワーＰ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、目標回転数Ｎｅ＊を用いて次式（２）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を算出する。ただし、式（２）中の“ρ”はプラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。

P*=Tr*×Nm2/γ-Pb*+Loss …（１）
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(γ・ρ) …（２）

更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で次式（３）および（４）に従ってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。なお、式（３）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるため、すなわち、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中の“ｋ１”は比例項のゲインであり、“ｋ２”は積分項のゲインである。ハイブリッドＥＣＵ７０から目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。また、ハイブリッドＥＣＵ７０からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（３）
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/γ …（４）

これにより、バッテリＥＣＵ５５によりバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊が放電側の値（正の値）または充電側の値（負の値）に設定されている場合には、要求トルクＴｒ＊に対応した要求走行パワー（Ｔｒ＊×Ｎｒ）とバッテリ５０の充放電に要求される充放電要求パワーＰｂ＊との和に見合うパワーを出力するようにエンジン２２が制御される。また、この際、モータＭＧ１およびＭＧ２は、バッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力されるパワーの全部またはその一部をプラネタリギヤ３０と共にトルク変換して要求トルクＴｒ＊に対応したトルクを駆動軸３５に出力するように制御される。

一方、ハイブリッド自動車２０の制動に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳと予め定められた踏力設定マップとを用いて運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力Ｆｐｄを算出し、算出したペダル踏力Ｆｐｄに基づいて運転者により要求されている要求制動力ＢＦ＊を設定する。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求制動力ＢＦ＊と車速センサ８７からの車速Ｖと予め定められた回生分配比設定マップとを用いてモータＭＧ２に対する要求回生制動力ＲＢＦ＊と図示しない油圧摩擦式ブレーキユニット（ブレーキアクチュエータ）に対する要求摩擦制動力ＦＢＦ＊とを設定する。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求回生制動力ＲＢＦ＊に予め定められた換算係数を乗じて得られる要求回生制動トルクＲＢＴに基づいてバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、当該トルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信すると共に、上記油圧摩擦式ブレーキユニットを制御する図示しないブレーキ用電子制御ユニットに要求摩擦制動力ＦＢＦ＊やトルク指令Ｔｍ２＊を送信する。

次に、上述のように構成されるハイブリッド自動車２０におけるバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊の設定手順について説明する。図４は、イグニッションスイッチ８０がオンされている間にバッテリＥＣＵ５５により所定時間おきに実行される充放電要求パワー設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図４の充放電要求パワー設定ルーチンの開始に際して、バッテリＥＣＵ５５の図示しないＣＰＵは、別途算出した充放電電流積算値∫Ｉｂや残容量ＳＯＣ、電圧センサ５６からの充放電電圧Ｖｂといった充放電要求パワーＰｂ＊の設定に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。次いで、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、ステップＳ１００にて入力した残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊を算出する（ステップＳ１１０）。ハイブリッド自動車２０では、残容量ＳＯＣと充放電要求パワーＰｂ＊との関係が充放電要求パワー設定マップとして予め定められてバッテリＥＣＵ５５の図示しないＲＯＭに記憶されている。そして、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、当該マップから残容量ＳＯＣに対応した値を読み出して充放電要求パワーＰｂ＊として設定する。図５に充放電要求パワー設定マップの一例を示す。

ステップＳ１１０において、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、図５の充放電要求パワー設定マップに従い、残容量ＳＯＣが予め定められた強制充電開始値ＳＬ（例えば４０％）未満になると、バッテリ５０が強制的に充電されるように、充放電要求パワーＰｂ＊を一定の充電電力（負の値）Ｐｃに設定すると共に、残容量ＳＯＣが強制充電開始値ＳＬから当該強制充電開始値ＳＨよりも大きい制御中心Ｓ０（例えば５０％）までの範囲にあるときには充放電要求パワーＰｂ＊を残容量ＳＯＣに比例する充電電力（負の値）に設定する。また、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、図５の充放電要求パワー設定マップに従い、残容量ＳＯＣが制御中心Ｓ０から当該制御中心Ｓ０よりも大きい所定値ＳＨまでの範囲にあるときに充放電要求パワーＰｂ＊を残容量ＳＯＣに比例する放電電力（正の値）に設定すると共に、残容量ＳＯＣが当該所定値ＳＨを超えると充放電要求パワーＰｂ＊を一定の放電電力（正の値）Ｐｄに設定する。

バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を設定した後、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、ステップＳ１００にて入力した充放電電流積算値∫Ｉｂが予め定められた負の値である閾値αを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、充放電電流積算値∫Ｉｂは、バッテリ５０の残容量ＳＯＣの算出のベースとなるものであることから、充放電電流積算値∫Ｉｂを監視することで残容量ＳＯＣの変動に応じたバッテリ内圧の変動を把握することが可能であり、充放電電流積算値∫Ｉｂが低下するほどバッテリ内圧が上昇するとみなすことができる。従って、閾値αを適正に設定することで、充放電電流積算値∫Ｉｂが閾値α以下になった段階で、残容量ＳＯＣの増加に応じたバッテリ内圧の上昇を抑制するために、その後に入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さく制限される可能性が高いか、あるいは入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さく制限され始めているとみなすことができる。このため、閾値αは、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さく制限され始めるときの残容量ＳＯＣの値Ｓｒｅｆよりも若干小さい値か、値Ｓｒｅｆ、あるいは値Ｓｒｅｆよりも若干大きい値に対応した充放電電流Ｉｂの積算値として予め定められる。

ステップＳ１２０にて充放電電流積算値∫Ｉｂが閾値α以下であると判断した場合、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、ステップＳ１１０にて設定した充放電要求パワーＰｂ＊に予め定められた正の値である補正値ΔＰｂを加算することにより充放電要求パワーＰｂ＊を補正し（ステップＳ１４０）、本ルーチンを一旦終了させる。これにより、エンジン２２からの動力によりバッテリ５０が充電されている場合には、充放電要求パワーＰｂ＊が充電電力として小さく補正され、バッテリ５０が放電されている場合には、充放電要求パワーＰｂ＊が放電電力として大きく補正されることになる。この結果、バッテリ内圧が上昇しているか、あるいは更なる上昇が予想される場合に、バッテリ５０の充電の制限あるいは放電の促進により残容量（充電割合）ＳＯＣの増加を抑え、それにより残容量ＳＯＣの増加に応じたバッテリ内圧の上昇を抑制し、許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さく制限されてしまうのを抑制することが可能となる。

また、ステップＳ１２０にて充放電電流積算値∫Ｉｂが閾値αを上回っていると判断した場合、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、更に、ステップＳ１００にて入力した充放電電圧Ｖｂが基準充電電圧（所定電圧）Ｖｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。基準充電電圧Ｖｒｅｆは、比較的絶対値が大きい負の値として予め定められる。そして、充放電電圧Ｖｂが基準充電電圧Ｖｒｅｆ以下である場合、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、大電圧での充電によりバッテリ５０の残容量ＳＯＣが増加すると共に、それに伴ってバッテリ内圧が上昇するおそれがあるとみなし、ステップＳ１１０にて設定した充放電要求パワーＰｂ＊に上記補正値ΔＰｂを加算することにより充放電要求パワーＰｂ＊を補正した上で（ステップＳ１４０）、本ルーチンを一旦終了させる。この場合、バッテリ５０がエンジン２２からの動力により充電されていることから、ステップＳ１４０では充放電要求パワーＰｂ＊が充電電力として小さく補正される。これにより、バッテリ５０の充電の制限により残容量（充電割合）ＳＯＣの増加を抑え、それにより残容量ＳＯＣの増加に応じたバッテリ内圧の上昇を抑制し、許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さく制限されてしまうのを抑制することが可能となる。なお、ステップＳ１４０にて充放電電圧Ｖｂが基準充電電圧Ｖｒｅｆを上回っていると判断した場合、バッテリＥＣＵ５５のＣＰＵは、ステップＳ１４０にて充放電要求パワーＰｂ＊を補正することなく、本ルーチンを一旦終了させる。

以上説明したように、ハイブリッド自動車２０のバッテリＥＣＵ５５は、バッテリ５０の充電に伴ってバッテリ内圧が上昇しないように当該バッテリ５０の許容充電電力である入力制限Ｗｉｎを設定すると共に、残容量（充電割合）ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の目標充放電電力である充放電要求パワーＰｂ＊を設定する（図４のステップＳ１１０）。そして、充放電要求パワーＰｂ＊は、充放電電流積算値∫Ｉｂの低下すなわちバッテリ内圧の上昇に応じて、残容量ＳＯＣの増加が抑制されるように補正される（図４のステップＳ１４０）。

このように、充放電電流積算値∫Ｉｂの低下すなわちバッテリ内圧の上昇に応じて、充放電要求パワーＰｂ＊の補正により残容量ＳＯＣの増加を抑えることで、バッテリ５０の充電に伴う残容量ＳＯＣの増加に応じたバッテリ内圧の上昇を抑制することが可能となる。そして、残容量ＳＯＣの増加とバッテリ内圧の上昇とを抑えることで、バッテリ５０の許容充電電力である入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さく制限されてしまうのを抑制することができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、バッテリ内圧の上昇に起因したバッテリ５０の劣化を良好に抑制しつつ、バッテリ５０により多くの電力を蓄えられるようにすることが可能となる。すなわち、ハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さく制限されたのに伴ってハイブリッド自動車２０の制動に際してモータＭＧ２により回生された電力によるバッテリ５０の充電が制限されてしまうのを抑制し、エネルギ効率の向上を図ることができる。

また、上記実施形態では、充放電電流積算値∫Ｉｂの低下すなわちバッテリ内圧の上昇に応じて、バッテリ５０の充電時には充放電要求パワーＰｂ＊が充電電力として小さく補正されると共に、バッテリ５０の放電時には充放電要求パワーＰｂ＊が放電電力として大きく補正される。これにより、充放電電流積算値∫Ｉｂの低下すなわちバッテリ内圧の上昇に応じて、バッテリ５０の充電の制限あるいは放電の促進によりバッテリ５０の残容量ＳＯＣの増加を良好に抑制することが可能となる。

更に、上記実施形態では、バッテリ５０の充放電電流積算値∫Ｉｂが閾値α以上であるか、あるいはバッテリ５０の充放電電圧Ｖｂが基準充電電圧Ｖｒｅｆ以下である場合に、充放電要求パワーＰｂ＊が補正される（ステップＳ１２０〜Ｓ１４０）。このように、バッテリ５０の充放電電流積算値∫Ｉｂや充放電電圧（充電電圧）Ｖｂを監視することで、バッテリ内圧を実測することなく、バッテリ内圧の変化をより適正に把握することができることから、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊をより適正なタイミングで補正することが可能となる。

また、上記バッテリ５０は、ニッケル水素二次電池であって、充電による残容量ＳＯＣの増加に伴ってバッテリ内圧が上昇すると共に、充電の停止によりバッテリ内圧が降下する特性を有するものであるが、上述のバッテリＥＣＵ５５によりバッテリ５０を管理することで、バッテリ内圧の上昇に起因したバッテリ５０の劣化を良好に抑制しつつ、当該バッテリ５０により多くの電力を蓄えられるようにすることが可能となる。ただし、本発明は、ニッケル水素電池として構成されたバッテリ５０以外のリチウムイオン二次電池といった他の形式の二次電池として構成されたバッテリに適用されてもよい。

なお、ステップＳ１４０における充放電要求パワーＰｂ＊の補正処理は、バッテリ５０の充電時に充放電要求パワーＰｂ＊を充電電力として小さくすると共に、バッテリ５０の放電時に充放電要求パワーＰｂ＊を放電電力として大きくするものであれば、充放電要求パワーＰｂ＊に正の補正値ΔＰｂを加算するもの以外の如何なる処理であってもよい。また、上記ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ１と、モータＭＧ２と、モータＭＧ１のロータに接続されるサンギヤ３１と、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結される駆動軸３５およびモータＭＧ２のロータに接続されるリングギヤ３２と、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるプラネタリキャリア３４とを有するプラネタリギヤ３０とを含むものであるが、本発明が適用されるハイブリッド車両は、これに限られるものではなく、いわゆる１モータ式のハイブリッド車両であってもよい。更に、本発明が電気自動車に適用され得ることはいうまでもない。また、上記ハイブリッド自動車２０において、変速機６０の代わりに、シンプルな減速ギヤ機構が採用されてもよい。

ここで、上記実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。すなわち、上記実施形態では、バッテリ５０の充電に伴ってバッテリ内圧が上昇しないようにバッテリ温度Ｔｂに対応した入力制限のベース値（図２参照）と残容量ＳＯＣに対応した入力制限用補正係数（図３参照）とに基づいてバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを設定するバッテリＥＣＵ５５が「許容充電電力設定手段」に相当し、図４のステップＳ１１０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５５が「目標充放電電力設定手段」に相当し、図４のステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５５が「目標充放電電力補正手段」に相当する。

ただし、上記実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載された発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載された発明を実施するための形態を具体的に説明するための一形態であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、上記実施形態はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、バッテリの充放電を管理するバッテリ充放電管理装置の製造産業等において利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ ピニオンギヤ、３４ プラネタリキャリア、３５ 駆動軸、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 電池セル、５２ ケース、５５ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）５６ 電圧センサ、５７ 電流センサ，５８ 温度センサ、６０ 変速機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトレンジセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. バッテリの充放電を管理するバッテリ充放電管理装置において、
   前記バッテリの充電に伴ってバッテリ内圧が上昇しないように該バッテリの許容充電電力を設定する許容充電電力設定手段と、
   前記バッテリの充電割合に基づいて該バッテリの目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
   前記バッテリ内圧の上昇に応じて、前記充電割合の増加が抑制されるように前記目標充放電電力を補正する目標充放電電力補正手段と、
   を備え、
   前記目標充放電電力補正手段は、前記バッテリ内圧の上昇に応じて、前記バッテリの充電時には前記目標充放電電力を充電電力として小さくすると共に、前記バッテリの放電時には前記目標充放電電力を放電電力として大きくすることを特徴とするバッテリ充放電管理装置。
2. 請求項１に記載のバッテリ充放電管理装置において、
   前記目標充放電電力補正手段は、前記バッテリの充放電電流の積算値が所定値以上であるか、あるいは前記バッテリの充電電圧が所定電圧以上である場合に、前記目標充放電電力を補正することを特徴とするバッテリ充放電管理装置。
3. 請求項１または２に記載のバッテリ充放電管理装置において、
   前記バッテリは、ニッケル水素二次電池であることを特徴とするバッテリ充放電管理装置。
4. バッテリの充放電を管理するバッテリ充放電管理方法において、
   （ａ）前記バッテリの充電割合に基づいてバッテリの目標充放電電力を設定するステップと、
   （ｂ）バッテリ内圧の上昇に応じて、前記充電割合の増加が抑制されるように前記目標充放電電力を補正するステップと、
   を含み、
   ステップ（ｂ）は、前記バッテリ内圧の上昇に応じて、前記バッテリの充電時には前記目標充放電電力を充電電力として小さくすると共に、前記バッテリの放電時には前記目標充放電電力を放電電力として大きくすることを特徴とするバッテリ充放電管理方法。

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