JP5772952B2 - 電動車両および電動車両の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両および電動車両の制御方法に関し、より特定的には、電動車両に搭載された蓄電装置の充電制御に関する。

電動機によって車両駆動力を発生可能に構成された、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の電動車両では、当該電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。このような電動車両では、発進時や加速時などに蓄電装置から電動機に電力を供給して車両駆動力を発生する一方で、降坂走行時や減速時などに電動機の回生制動により発生した電力を蓄電装置に供給する。したがって、車両走行中には蓄電装置の放電および充電が繰り返し実行されるため、車両走行中の蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge；以下、単に「ＳＯＣ」とも称す）の管理制御が必要となる。なお、ＳＯＣとは、満充電容量に対する現在の残容量の比率を示したものである。一般的には、ＳＯＣが所定の制御範囲から外れることがないように、蓄電装置の充放電が制御される。

このような電動車両のＳＯＣ制御の一態様として、特開２００３−１３４６０２号公報（特許文献１）には、駆動用電動機の回生運転時に発生した回生エネルギを電気エネルギとしてバッテリに蓄積するように構成されたハイブリッド車両の回生エネルギ制御装置が開示される。特開２００３−１３４６０２号公報（特許文献１）によれば、回生エネルギをバッテリが回収できない場合には、発電用電動機を制御して、バッテリが回収しきれない回生エネルギ量に見合った大きさのｄ軸電流を発電用電動機に流すことにより、発電用電動機の熱損失として余剰の電気エネルギを回収する。

また特開２００９−１９６４０４号公報（特許文献２）には、電動機の回生制動により発生する電力がバッテリの充電許可電力を超えてしまう場合には、余剰電力を空調装置で消費するように構成されたハイブリッド制御装置が開示される。

特開２００３−１３４６０２号公報 特開２００９−１９６４０４号公報 特開２００５−６５３５２号公報 特開２００３−１２５５０１号公報 特開２００６−１７４５４３号公報

上記の特許文献１および２では、電動機が回生制動により発生した電力を車載蓄電装置が回収できない場合であっても、余剰電力を発電用電動機や空調装置で消費させることによって所望の制動力を確保する。

ここで、蓄電装置として代表的に使用される二次電池の性能は、劣化の進行に応じて低下することが知られている。たとえば二次電池の満充電容量は、劣化の進行に応じて低下する。したがって、このような性能の劣化を十分に反映して電動機を回生制御しなければ、蓄電装置の性能劣化時（満充電容量の低下時）に、所望の制動力を確保できず、制動時のフィーリングを悪化させる虞がある。

また、蓄電装置の使用年数が長くなるにつれて満充電容量が低下することにより、二次電池に蓄えられた電力によって電動車両が走行可能な距離（以下、電動車両の航続距離ともいう）が短くなる可能性がある。したがって、蓄電装置のＳＯＣの制御にも、蓄電装置の劣化を反映させる必要がある。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、制動時のフィーリングを損なうことがないように、車載蓄電装置の劣化を反映して電動機を回生制御することである。

この発明のある局面に従えば、電動車両は、充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生するとともに、車両の回生制動時に発電した電力を蓄電装置に回生するように構成された電動機と、補機負荷と、蓄電装置の満充電容量に対してマージンを有するように蓄電装置の満充電状態を設定するとともに、満充電状態に対応付けて規定された蓄電装置の充電状態値の上限値に応じて、蓄電装置において許容される充電電力上限値を設定する充電制御部と、充電電力上限値の範囲内で蓄電装置の充電電力を制御する走行制御部とを備える。充電制御部は、蓄電装置の劣化度合いが大きいほどマージンが小さくなるように、蓄電装置の劣化度合いに応じて満充電状態を可変に設定する。走行制御部は、車両の回生制動時に電動機が発電した電力が充電電力上限値を超えるときには、マージンの低下度合いに応じて、充電電力上限値からの超過分を蓄電装置に回生するための第１の制御と、充電電力上限値からの超過分を補機負荷を用いて消費するための第２の制御とを切換える。

好ましくは、充電制御部は、予め定められた基準容量を満充電状態として充電状態値の上限値を設定するとともに、満充電容量が基準容量に達すると、満充電状態を基準容量から満充電容量に変更して充電状態値の上限値を設定する。走行制御部は、満充電容量が基準容量まで低下するまでの間は、第１の制御を実行する一方で、満充電容量が基準容量まで低下した後は、第２の制御を実行する。

好ましくは、充電制御部は、満充電容量が基準容量まで低下するまでの間は、蓄電装置の劣化度合いが大きいほど高い値となるように、充電状態値の上限値を可変に設定し、満充電容量が基準容量まで低下した後は、充電状態値の上限値を満充電状態に対応付けて規定される所定値に維持する。走行制御部は、充電状態値の上限値が所定値に達するまでの間は、第１の制御を実行する一方で、充電状態値の上限値が所定値に達した後は、第２の制御を実行する。

この発明の別の局面に従えば、電動車両の制御方法であって、電動車両は、充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生するとともに、電動車両の回生制動時に発電した電力を蓄電装置に回生するように構成された電動機と、補機負荷とを含む。制御方法は、蓄電装置の満充電容量に対してマージンを有するように蓄電装置の満充電状態を設定するとともに、満充電状態に対応付けて規定された蓄電装置の充電状態値の上限値に応じて、蓄電装置において許容される充電電力上限値を設定するステップと、充電電力上限値の範囲内で蓄電装置の充電電力を制御するステップとを備える。充電電力上限値を設定するステップは、蓄電装置の劣化度合いが大きいほどマージンが小さくなるように、蓄電装置の劣化度合いに応じて満充電状態を可変に設定する。充電電力を制御するステップは、電動車両の回生制動時に電動機が発電した電力が充電電力上限値を超えるときには、マージンの低下度合いに応じて、充電電力上限値からの超過分を蓄電装置に回生するための第１の制御と、充電電力上限値からの超過分を補機負荷を用いて消費するための第２の制御とを切換える。

この発明によれば、車載蓄電装置の劣化度合いを反映した蓄電装置の充電制御および電動機の回生制御を行なうことによって、電動車両の航続距離を確保しつつ、制動時のフィーリングの悪化を防止することができる。

本発明の実施の形態による電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の概略構成図である。 図１に示した動力分割機構の構成図である。 動力分割機構の共線図である。 本発明の実施の形態による電動車両における車載蓄電装置の充放電制御を説明する機能ブロック図である。 本発明の実施の形態の電動車両における蓄電装置のＳＯＣの代表的な推移を示す図である。 リチウムイオン電池の使用年数とそのリチウムイオン電池の容量維持率との間の相関関係を説明するための図である。 本実施の形態の電動車両におけるＳＯＣの基準範囲の設定を説明する図である。 ロングライフモードでの航続距離と通常モードでの航続距離とを説明するための図である。 図４に示した充放電制御部の構成をさらに説明する機能ブロック図である。 蓄電装置の使用年数に対する基準上限値の設定を説明する概念図である。 ハイブリッド車両の走行距離に対する基準上限値の設定を説明する概念図である。 本実施の形態によるＳＯＣ制御により達成可能な電動車両の航続距離を説明する概念図である。 図９の基準範囲設定部による基準上限値の設定を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。 本実施の形態による電動車両の回生制動時における蓄電装置の充電制御を説明する図である。 本実施の形態による電動車両における回生制動時の蓄電装置の充電制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。

以下、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が繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態による電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両５の概略構成図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両５は、エンジン（内燃機関）１８とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを搭載する。さらに、ハイブリッド車両５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間で電力を入出力可能な蓄電装置１０を搭載する。

蓄電装置１０は、再放電可能な電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素によって、蓄電装置１０を構成してもよい。図１には、ハイブリッド車両５のうちの蓄電装置１０の充放電制御に関するシステム構成が記載されている。

監視ユニット１１は、蓄電装置１０に設けられた温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４の出力に基づいて、蓄電装置１０の「状態値」を検出する。すなわち、「状態値」は、蓄電装置１０の温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂを含む。上述のように、蓄電装置１０として代表的に二次電池が用いられるため、蓄電装置１０の温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂについて、以下では、電池温度Ｔｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂとも称する。また、電池温度Ｔｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂを包括的に「電池データ」とも総称する。

なお、温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４については、蓄電装置１０に設けられる温度センサ、電圧センサおよび電流センサのそれぞれを包括的に示すものである。すなわち、実際には、温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４の少なくとも一部については、複数個設けられることが一般的である点について確認的に記載する。

エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、動力分割機構２２を介して機械的に連結される。

図２を参照して、動力分割機構２２についてさらに説明する。動力分割機構２２は、サンギヤ２０２と、ピニオンギヤ２０４と、キャリア２０６と、リングギヤ２０８とを含む遊星歯車によって構成される。

ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能なように支持する。サンギヤ２０２は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。キャリア２０６は、エンジン１８のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸および減速軸９５に連結される。

エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２が、遊星歯車からなる動力分割機構２２を介して連結されることで、エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の回転速度は、図３に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

この結果、ハイブリッド車両５の走行時において、動力分割機構２２は、エンジン１８の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方をモータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部をモータジェネレータＭＧ２へ配分する。動力分割機構２２からモータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は、発電動作に用いられる。一方、モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪２４Ｆの駆動に使用される。

このように、ハイブリッド車両５の走行状況に応じて、動力分割機構２２を介して上記３者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪２４Ｆが駆動される。また、ハイブリッド車両５の走行中において、蓄電装置１０は、エンジン１８の出力を源とした、モータジェネレータＭＧ１の発電電力により充電可能である。

再び図１を参照して、ハイブリッド車両５は、電力制御ユニット１５をさらに備える。電力制御ユニット１５は、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２と、蓄電装置１０との間で双方向に電力変換するように構成される。電力制御ユニット１５は、コンバータ（ＣＯＮＶ）６と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２にそれぞれ対応付けられた第１インバータ（ＩＮＶ１）８−１および第２インバータ（ＩＮＶ２）８−２とを含む。

コンバータ（ＣＯＮＶ）６は、蓄電装置１０と、インバータ８−１，８−２の直流リンク電圧を伝達する正母線ＭＰＬとの間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。すなわち、蓄電装置１０の入出力電圧と、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬ間の直流電圧とは、双方向に昇圧または降圧される。コンバータ６における昇降圧動作は、制御装置３０からのスイッチング指令ＰＷＣに従ってそれぞれ制御される。また、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬの間には、平滑コンデンサＣが接続される。そして、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬ間の直流電圧Ｖｈは、電圧センサ１６によって検知される。

第１インバータ８−１および第２インバータ８−２は、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬの直流電力と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。主として、第１インバータ８−１は、制御装置３０からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、エンジン１８の出力によってモータジェネレータＭＧ１が発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。これにより、車両走行中にも、エンジン１８の出力によって蓄電装置１０を能動的に充電できる。

また、第１インバータ８−１は、エンジン１８の始動時には、制御装置３０からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、蓄電装置１０からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１へ供給する。これにより、エンジン１８は、モータジェネレータＭＧ１をスタータとして始動することができる。

第２インバータ８−２は、制御装置３０からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ２へ供給する。これによりモータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド車両５の駆動力を発生する。

一方、ハイブリッド車両５の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪２４Ｆの減速に伴って交流電力を発電する。このとき、第２インバータ８−２は、制御装置３０からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、モータジェネレータＭＧ２が発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電装置１０が充電される。

蓄電装置１０と電力制御ユニット１５との間には、正線ＰＬおよび負線ＮＬに介挿接続されたシステムメインリレー７が設けられる。システムメインリレー７は、制御装置３０からのリレー制御信号ＳＥに応答して、オンオフされる。システムメインリレー７は、蓄電装置１０の充放電経路を遮断可能な開閉装置の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置をシステムメインリレー７に代えて適用することができる。

ハイブリッド車両５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０と、補機４２と、補機バッテリＳＢと、エアコン４４とをさらに備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、蓄電装置１０に接続される正線ＰＬおよび負線ＮＬに接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、蓄電装置１０またはコンバータ６から受けた直流電圧の電圧レベルを変換して補機バッテリＳＢに供給する。補機４２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０から、直流電圧が電源電圧として供給される。エアコン４４は、正線ＰＬおよび負線ＮＬに接続される。エアコン４４は、蓄電装置１０またはコンバータ６から受けた直流電圧により駆動される。なお、補機４２およびエアコン４４は、蓄電装置１０またはコンバータ６から受けた直流電圧によって操作する補機負荷を代表的に例示したものである。

ハイブリッド車両５は、さらに、蓄電装置１０を商用電源などの車両外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）からの電力によって充電する（いわゆるプラグイン充電）ための構成として、充電リレー５２と、充電器５０と、コネクタ受入部５４とを備える。コネクタ部６２がコネクタ受入部５４に連結されることで、商用電源６０からの電力が充電器５０へ供給される。商用電源６０は、たとえば交流１００Ｖの電源である。制御装置３０は、充電器５０に充電電流ＩＣおよび充電電圧ＶＣを指示する。充電器５０は、交流を直流に変換するとともに電圧を調整して蓄電装置１０に与える。なお、外部充電可能とするために、他にも、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式などを用いても良い。あるいは、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互コンダクタンスを利用して電力供給を行なう構成により、外部電源から電力を受入れてもよい。

ハイブリッド車両５は、ユーザによって操作可能に構成されたスイッチ５６をさらに備える。スイッチ５６は、ユーザの手動操作によりオン状態とオフ状態との間で切替えられる。スイッチ５６は、ユーザによりオン状態とされたときには、蓄電装置１０の劣化の進行が抑制されるように蓄電装置１０の充電モードを設定するための指令（信号ＳＬＦ）を発生する。蓄電装置１０の劣化の進行が抑制されることによって、蓄電装置１０の使用期間を延ばすことができる。すなわち、信号ＳＬＦは、蓄電装置１０の使用期間を延ばすための指令である。以下の説明では、蓄電装置１０の劣化の進行を抑制するための充電モードを「ロングライフモード」とも称する。

スイッチ５６は、ユーザによりオフ状態とされたときには、信号ＳＬＦの発生を停止する。これにより、ロングライフモードの設定が解除されるとともに、ハイブリッド車両５がロングライフモードから通常モードへ切替わる。すなわち、ユーザはスイッチ５６をオンまたはオフに操作することにより、ハイブリッド車両５の充電モードとして、ロングライフモードおよび通常モードのいずれかを選択できる。

制御装置３０は、代表的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。そして、制御装置３０は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

制御装置３０に入力される情報として、図１には、監視ユニット１１からの電池データ（電池温度Ｔｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂ）、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの線間に配置された電圧センサ１６からの直流電圧Ｖｈおよびスイッチ５６からの信号ＳＬＦを例示する。図示しないが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相の電流検出値やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角検出値についても、制御装置３０に入力される。

図４は、本発明の実施の形態による電動車両における車載蓄電装置の充放電制御を説明する機能ブロック図である。なお、図４を始めとする以下の各ブロック図に記載された各機能ブロックについては、予め設定されたプログラムに従って制御装置３０がソフトウェア処理を実行することにより実現することができる。あるいは、制御装置３０の内部に、当該機能に相当する機能を有する回路（ハードウェア）を構成することも可能である。

図４を参照して、状態推定部１１０は、監視ユニット１１からの電池データ（Ｔｂ，Ｖｂ，Ｉｂ）に基づいて、蓄電装置１０の充電状態（ＳＯＣ）を推定する。ＳＯＣは、満充電容量に対する現在の残容量の比率（０〜１００％）を示したものである。たとえば、状態推定部１１０は、蓄電装置１０の充放電量の積算値に基づいて蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を順次演算する。充放電量の積算値は、電池電流Ｉｂおよび電池電圧Ｖｂの積（電力）を時間的に積分することで得られる。あるいは、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係に基づいてＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を算出してもよい。

劣化診断部１２０は、蓄電装置１０の劣化度合いを推定するのに用いるパラメータとして、蓄電装置１０の使用年数を計測する。蓄電装置１０は、使用年数が長くなるにつれて劣化が進行する。蓄電装置１０の劣化が進行すると、蓄電装置１０の満充電容量は低下し、内部抵抗は上昇する。なお、蓄電装置１０の劣化の要因には、蓄電装置１０の使用年数以外に、ハイブリッド車両５の走行距離が含まれる。よって、劣化診断部１２０は、劣化度合い（満充電容量の低下度合いおよび内部抵抗の上昇度合い）を推定するのに用いるパラメータとして、蓄電装置１０の使用年数に代えて、ハイブリッド車両５の走行距離を計測してもよい。あるいは、蓄電装置１０の使用年数およびハイブリッド車両５の走行距離を計測してもよい。なお、蓄電装置１０の使用年数および車両の走行距離は、公知の種々の方法によって算出することができる。

状態推定部１１０によって求められたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）および劣化診断部１２０によって計測された蓄電装置１０の使用年数ＣＮＴは、充放電制御部１５０へ伝達される。

充放電制御部１５０は、蓄電装置１０の状態に基づいて、蓄電装置１０で充放電が許容される最大の電力値（充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔ）を設定する。また、充放電制御部１５０は、蓄電装置１０の充電要否を判定するとともに、蓄電装置１０の充電電力指令値Ｐｃｈを設定する。充電電力指令値Ｐｃｈは、蓄電装置１０の充電不要時にはＰｃｈ＝０に設定される。一方、充電電力指令値Ｐｃｈは、蓄電装置１０の充電が必要と判定されると、Ｐｃｈ＞０に設定される。

走行制御部２００は、ハイブリッド車両５の車両状態およびドライバ操作に応じて、ハイブリッド車両５全体で必要な車両駆動力や車両制動力を算出する。ドライバ操作には、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量、シフトレバー（図示せず）のポジション、ブレーキペダル（図示せず）の踏込み量等が含まれる。

そして、走行制御部２００は、要求された車両駆動力あるいは車両制動力を実現するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求およびエンジン１８への出力要求を決定する。ハイブリッド車両５は、エンジン１８を停止したままでモータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行することができる。したがって、燃費が悪い領域を避けてエンジン１８を動作させるように、各出力要求を決定することによって、エネルギ効率を高めることができる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求は、蓄電装置１０の充放電可能な電力範囲内（Ｗｉｎ〜Ｗｏｕｔ）で蓄電装置１０の充放電が実行されるように制限した上で設定される。すなわち、蓄電装置１０の出力電力が確保できないときには、モータジェネレータＭＧ２による出力が制限される。

ここで、ハイブリッド車両５の回生制動時には、走行制御部２００は、要求された車両制動力を実現するように、モータジェネレータＭＧ２により発生させる回生制動力を決定する。このとき、走行制御部２００は、駆動輪２４Ｆの減速に伴なってモータジェネレータＭＧ２が発生する回生電力が、蓄電装置１０の充電電力上限値Ｗｉｎを超えると判断された場合には、後述する方法によって、蓄電装置１０の劣化度合いに応じて、充電電力上限値Ｗｉｎからの回生電力の超過分の回収先を選択する。回生電力の超過分の回収先として補機負荷（たとえば、補機４２およびエアコン４４）が選択された場合には、走行制御部２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０およびエアコン４４の作動を要求する補機作動指令を発生する。

配分部２５０は、走行制御部２００によって設定されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求に応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクや回転速度を演算する。そしてトルクや回転速度についての制御指令をインバータ制御部２６０へ出力すると同時に、電圧Ｖｈの制御指令値をコンバータ制御部２７０へ出力する。

一方、配分部２５０は、走行制御部２００によって決定されたエンジンパワーおよびエンジン目標回転速度を示すエンジン制御指示を生成する。このエンジン制御指示に従って、図示しないエンジン１８の燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等が制御される。

また配分部２５０は、走行制御部２００によって生成された補機作動指令を補機制御部２８０へ出力する。

インバータ制御部２６０は、配分部２５０からの制御指令に応じて、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する。このスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２は、それぞれインバータ８−１および８−２へ出力される。

コンバータ制御部２７０は、配分部２５０からの制御指令に従って直流電圧Ｖｈが制御されるように、スイッチング指令ＰＷＣを生成する。このスイッチング指令ＰＷＣに従ったコンバータ６の電圧変換によって、蓄電装置１０の充放電電力が制御されることになる。

補機制御部２８０は、配分部２５０からの補機作動指令に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０およびエアコン４４を作動するための制御信号ＤＲＶを生成する。この制御信号ＤＲＶは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０およびエアコン４４へ出力される。

このようにして、車両状態およびドライバ操作に応じて、エネルギ効率を高めたハイブリッド車両５の走行制御が実現される。

本発明の実施の形態による電動車両では、蓄電装置１０は、車両走行中にはエンジン１８およびモータジェネレータＭＧ１による充電が可能であるとともに、車両の回生制動時にはモータジェネレータＭＧ２による充電が可能である。さらに、走行終了後には、蓄電装置１０をプラグイン充電することができる。以下では、それぞれの充電動作を区別するために、外部電源（商用電源６０）による蓄電装置１０の充電を「外部充電」とも記し、車両走行中におけるエンジン１８およびモータジェネレータＭＧ１による蓄電装置１０の充電、および、車両の回生制動時におけるモータジェネレータＭＧ２による蓄電装置１０の充電を「内部充電」とも表記する。

このようなプラグインタイプの電動車両では、エンジン１８を可能な限り停止状態に維持して走行することがエネルギ効率上好ましい。そのため、電動車両（ハイブリッド車両５）では、「ＥＶモード」と「ＨＶモード」とが選択的に適用される。

具体的には、走行モード選択部２１０は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）と、モード判定値Ｓｔｈとに基づいて、ＥＶモードおよびＨＶモードの一方を選択する。走行モード選択部２１０は、ＥＶモードおよびＨＶモードのいずれが選択されているかを示す走行モードフラグＦＭを発生する。走行モードフラグＦＭは、充放電制御部１５０および走行制御部２００へ送出される。

具体的には、走行モード選択部２１０は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が所定のモード判定値Ｓｔｈを下回るまでの間、ＥＶモードを選択する。ＥＶ走行モードにおいては、ハイブリッド車両５は、蓄電装置１０の蓄積電力を積極的に使用するように走行する。

すなわち、走行制御部２００は、ＥＶモードでは、基本的にはエンジン１８を停止し、モータジェネレータＭＧ２からの駆動力のみで走行するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求およびエンジン１８への出力要求を決定する。走行制御部２００は、ＥＶモードでは、運転者からの急加速などの駆動力要求が与えられた場合、触媒暖機時や空調要求などの駆動力要求とは無関係な要求が与えられた場合等、特別な条件が成立した場合にエンジン１８を始動する。すなわち、ＥＶモードでは、基本的にはエンジン１８を停止することによって、ハイブリッド車両５の燃費が改善される。このため、ＥＶモードでは、モータジェネレータＭＧ１による発電動作、すなわち内部充電が制限されるので、蓄電装置１０のＳＯＣは単調に低下していく。なお、ＥＶモードは、「ＣＤ（Charge Depleting）モード」とも称される。

走行モード選択部２１０は、ＥＶモード中に蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がモード判定値Ｓｔｈまで低下すると、走行モードをＨＶモードへ切換える。ＨＶモードは、「ＣＳ（Charge Sustaining）モード」とも称される。ＨＶモードにおいては、蓄電装置１０のＳＯＣが一定のＳＯＣ制御範囲内に維持されるように、モータジェネレータＭＧ１による内部充電が制御される。すなわち、モータジェネレータＭＧ１による内部充電が要求されると、エンジン１８も作動を開始する。なお、エンジン１８の作動によって生じる駆動力の一部はハイブリッド車両５の走行に用いられてもよい。

そして、走行制御部２００は、ＨＶモードでは、蓄電装置１０のＳＯＣを維持しつつ、かつ、エネルギ効率が最適化されるように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求およびエンジン１８への出力要求を決定する。

なお、ユーザは、運転席の近傍に設けられた選択スイッチ（図示せず）の操作によって、強制的にＨＶモードを選択、すなわち、ＥＶモードの選択をキャンセルすることができる。一方、当該選択スイッチが操作されていないときには、走行モード選択部２１０は、上述のように、蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に基づいて、走行モードを自動的に選択する。

図５には、本発明の実施の形態の電動車両における蓄電装置１０のＳＯＣの代表的な推移が示される。

図５を参照して、ハイブリッド車両５では、車両走行開始時（時刻ｔ１）には、蓄電装置１０は、基準上限値Ｓｍａｘまで外部充電されている。基準上限値Ｓｍａｘは、蓄電装置１０のＳＯＣが満充電状態に達したか否かを判定するための判定値である。

イグニッションスイッチがオンされてハイブリッド車両５の走行が指示されると、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がモード判定値Ｓｔｈよりも高いため、ＥＶモードが選択される。

ＥＶモードの走行によって、蓄電装置１０のＳＯＣは徐々に低下する。ＥＶモードの間は、ＳＯＣ制御範囲の制御中心値ＳＯＣｒは、現時点のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に対応して設定される。すなわち、ＥＶモードでは、ＳＯＣの低下に伴なってＳＯＣ制御範囲も低下することになる。この結果、蓄電装置１０の内部充電を目的にエンジン１８が始動されることはない。

そして、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が、モード判定値Ｓｔｈまで低下すると（時刻ｔ２）、走行モードはＥＶモードからＨＶモードに移行する。ＨＶモードに移行すると、制御中心値ＳＯＣｒは、ＨＶモード用の一定値に設定される。これにより、制御下限値ＳＯＣｌも一定に維持される。この結果、ＨＶモードでは、ＳＯＣが低下すると、エンジン１８（図１）が作動を開始して、モータジェネレータＭＧ１による発電電力によって蓄電装置１０が充電される。この結果、ＳＯＣは増加し始めて、ＳＯＣ制御範囲内（ＳＯＣｌ〜ＳＯＣｕ）に維持される。

そして、ハイブリッド車両５の走行が終了すると、運転者がコネクタ部６２（図１）をハイブリッド車両５に連結することで、外部充電が開始される（時刻ｔ３）。これにより、蓄電装置１０のＳＯＣは上昇し始める。

このように、ハイブリッド車両５の走行後において外部充電が実行されることにより、蓄電装置１０をほぼ満充電の状態にすることができる。これにより、蓄電装置１０から多くの電力量を取り出すことができるため、ハイブリッド車両５の航続距離を延ばすことができる。なお、本明細書では「航続距離」とは、蓄電装置１０に蓄えられた電力によってハイブリッド車両５が走行可能な距離を意味する。特に、蓄電装置１０として、高いエネルギ密度を有するリチウムイオン電池を適用した場合には、蓄電装置１０から多くの電力量を取り出すことができるとともに、蓄電装置１０の小型化および軽量化を実現できる。

しかしながら、一般的に、リチウムイオン電池では、ＳＯＣが高い状態が長時間継続することは劣化の観点から好ましくない。たとえばリチウムイオン電池の劣化が進行すると、満充電容量が低下する。図６は、リチウムイオン電池の使用年数とそのリチウムイオン電池の容量維持率との間の相関関係を説明するための図である。図６を参照して、リチウムイオン電池が新品であるときの容量維持率が１００％と定義される。リチウムイオン電池に蓄えられた電力を用いてハイブリッド車両５の走行が繰り返されることにより、リチウムイオン電池は次第に劣化する。リチウムイオン電池の使用年数が長くなるほど容量維持率は小さくなる。すなわち、リチウムイオン電池の満充電容量が低下する。さらに、使用年数に対する容量維持率の低下の度合いは、リチウムイオン電池の充電完了時のＳＯＣが高くなるほど大きくなる。

ここで、蓄電装置１０の充電が完了してからハイブリッド車両５の走行が開始されるまでの時間はユーザによって異なるため、ＳＯＣが高い状態が長時間継続する可能性がある。よって、蓄電装置１０の満充電容量が低下してしまう虞がある。

本実施の形態による電動車両では、蓄電装置１０の使用期間を延ばすためのロングライフモードを有する。本実施の形態による電動車両では、通常モード時と、ロングライフモード時との間で、蓄電装置１０のＳＯＣ制御を以下のように切換える。

図５で説明したように、蓄電装置１０のＳＯＣについては、制御中心値ＳＯＣｒに対して、上限側および下限側にそれぞれ制御幅を有するように制御範囲が設定されている。以下では、ＳＯＣ制御範囲の下限をＳＯＣｌ（制御下限値）と称し、ＳＯＣ制御範囲の上限をＳＯＣｕ（制御上限値）と称することとする。

蓄電装置１０のＳＯＣについては、基準上限値Ｓｍａｘおよび基準下限値Ｓｍｉｎがさらに設定されている。基準上限値Ｓｍａｘおよび基準下限値Ｓｍｉｎは、これ以上の過充電または過放電が進行するのを回避するために設けられた、ＳＯＣ制御上の満充電状態および空状態にそれぞれ相当する。

ＳＯＣ制御範囲は、基準下限値Ｓｍｉｎ〜基準上限値Ｓｍａｘの範囲内に設定される。すなわち、制御下限値ＳＯＣｌおよび制御上限値ＳＯＣｕは、基準下限値Ｓｍｉｎおよび基準上限値Ｓｍａｘに対してマージンを有するように設定される。

基準上限値Ｓｍａｘは、上記のように、蓄電装置１０のＳＯＣが満充電状態に達したか否かを判定するための判定値である。本実施の形態による電動車両では、この基準上限値Ｓｍａｘを、通常モードとロングライフモードとの間で切換える。

図７を用いて、本実施の形態の電動車両におけるＳＯＣの基準範囲の設定を説明する。
図７を参照して、第１の範囲Ｒ１は、通常モードにおけるＳＯＣの基準範囲である。第２の範囲Ｒ２は、ロングライフモードにおけるＳＯＣの基準範囲である。Ｓｍａｘ１は、第１の範囲Ｒ１の上限値、すなわち、通常モードにおける基準上限値Ｓｍａｘを示す。Ｓｍａｘ２は、第２の範囲Ｒ２の上限値、すなわち、ロングライフモードにおける基準上限値Ｓｍａｘを示す。また、第１の範囲Ｒ１の下限値、すなわち、通常モードにおける基準下限値と、第２の範囲Ｒ２の下限値、すなわち、ロングライフモードにおける基準下限値とはともにＳｍｉｎである。ただし、第２の範囲Ｒ２の下限値が第１の範囲Ｒ１の下限値よりも大きくてもよい。

基準上限値Ｓｍａｘ１およびＳｍａｘ２は、蓄電装置１０の過充電を防止するために、ともに１００％よりも小さい値に設定される。また、基準下限値Ｓｍｉｎは、蓄電装置１０の過放電を防止するために、０％よりも大きい値に設定される。

ここで、ロングライフモードにおける基準上限値Ｓｍａｘ２は、通常モードにおける基準上限値Ｓｍａｘ１よりも小さい値に設定される。これにより、ロングライフモード時には、蓄電装置１０の充電が完了したときのＳＯＣを、通常モード時よりも下げることができる。この結果、ロングライフモード時には、蓄電装置１０の劣化の進行を抑制することができる。

このようにロングライフモードで蓄電装置１０を充電した場合には、蓄電装置１０の満充電容量の低下を抑制することができる。その結果、蓄電装置１０の使用年数が長くなっても、ハイブリッド車両５の航続距離を確保することができる。

図８は、ロングライフモードでの航続距離と通常モードでの航続距離とを説明するための図である。

図８を参照して、蓄電装置１０の使用年数が短い場合には、蓄電装置１０の劣化度合いが小さいために蓄電装置１０は多くの電力量を蓄えることができる。したがって、蓄電装置１０の使用年数が短い場合には、通常モードでの航続距離がロングライフモードでの航続距離よりも長い。

そして、基準上限値Ｓｍａｘを限度として蓄電装置１０が充電されることによって、蓄電装置１０の劣化が進行する。しかしながら、ロングライフモードでは、通常モードと比較して、蓄電装置１０の劣化の進行が抑制されるため、蓄電装置１０の使用年数が長くなっても、蓄電装置１０により多くの電力量を蓄えることができる。その結果、通常モードでの航続距離よりも長い航続距離をハイブリッド車両５が走行することができる。

その一方で、充電モードにロングライフモードが選択された場合においても、蓄電装置１０の使用年数が長くなるに従って、蓄電装置１０の劣化（満受電容量の低下）が進行する。そのため、蓄電装置１０の使用年数が長くなるにつれてハイブリッド車両５の航続距離が短くなってしまう。

そこで、本実施の形態による電動車両では、蓄電装置１０の充電モードとしてロングライフモードが選択された場合には、蓄電装置１０の劣化度合いに応じて基準上限値Ｓｍａｘ２を可変に設定する。具体的には、蓄電装置１０が予め定められた基準容量を保つように、蓄電装置１０の満充電容量の低下度合いが大きくなるに従って基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる。

図９には、充放電制御部１５０（図４）のさらに詳細な構成が示される。
図９を参照して、充放電制御部１５０は、基準範囲設定部１６０と、充放電上限値設定部１７０と、制御範囲設定部１８０と、充電指示部１９０とを含む。

基準範囲設定部１６０は、スイッチ５６からの信号ＳＬＦおよび劣化診断部１２０からの蓄電装置１０の使用年数の計測値ＣＮＴに基づいて、蓄電装置１０のＳＯＣ基準範囲（基準上限値Ｓｍａｘおよび基準下限値Ｓｍｉｎ）を設定する。基準範囲設定部１６０は、スイッチ５６から信号ＳＬＦを受けたときには、信号ＳＬＦが発生した、すなわち、蓄電装置１０の充電モードとしてロングライフモードが選択されたと判定する。一方、スイッチ５６から信号ＳＬＦを受けていないときには、信号ＳＬＦが発生していない、すなわち、蓄電装置１０の充電モードとして通常モードが選択されたと判定する。

充電モードとしてロングライフモードが選択された場合には、基準範囲設定部１６０は、基準上限値をＳｍａｘ２（図７）に設定する。一方、通常モードが充電モードとして選択された場合には、基準範囲設定部１６０は、基準上限値をＳｍａｘ１（図７）に設定する。

さらに基準範囲設定部１６０は、ロングライフモードが選択された場合には、蓄電装置１０の使用年数の計測値ＣＮＴに応じて、基準上限値Ｓｍａｘ２を可変に設定する。具体的には、基準範囲設定部１６０は、蓄電装置１０の使用年数の増加に応じて、基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる。

図１０は、蓄電装置１０の使用年数に対する基準上限値Ｓｍａｘ２の設定を説明する概念図である。

図１０を参照して、ロングライフモードにおける基準上限値Ｓｍａｘ２は、蓄電装置１０の新品相当時には、デフォルト値であるＳ０に設定される。Ｓ０は、蓄電装置１０の新品時の満充電容量に対する基準容量の比率を示したものである。基準容量は、満充電容量に対してマージンを有する値に設定される。基準容量については、ハイブリッド車両５の航続距離の目標値を達成するのに必要とされる蓄電装置１０の残容量Ｃ０がデフォルト値に設定される。蓄電装置１０の残容量が基準容量に達すると、蓄電装置１０のＳＯＣが基準上限値Ｓｍａｘ２に到達するため、蓄電装置１０が満充電状態に達したと判定される。すなわち、基準容量は、蓄電装置１０が満充電状態に到達したか否かを判別するための閾値に相当する。

図６に示したように、蓄電装置１０の使用年数が長くなるに従って、蓄電装置１０の満充電容量が減少する。そのため、基準上限値Ｓｍａｘ２をデフォルト値Ｓ０に固定すると、蓄電装置１０の使用年数が長い場合には、ＳＯＣが基準上限値Ｓｍａｘ２に達するまで蓄電装置１０を充電しても、蓄電装置１０の残容量が基準容量に満たない可能性がある。その結果、ハイブリッド車両５の航続距離が目標値に達成しない虞がある。

このため、基準範囲設定部１６０は、蓄電装置１０の劣化度合い（満充電容量の低下度合い）に応じて、充電完了時に基準容量が確保されるように、基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる。具体的には、基準範囲設定部１６０は、劣化診断部１２０からの計測値ＣＮＴに基づいて、蓄電装置１０の使用年数が所定の年数ｙ０年に達したと判断されると、基準上限値Ｓｍａｘ２をデフォルト値Ｓ０からＳ１に上昇させる。Ｓ１は、蓄電装置１０の使用年数がｙ０年に達したときの満充電容量に対する基準容量Ｃ０の比率に相当する。

ｙ０年から２ｙ０年までの使用時間では、基準上限値Ｓｍａｘ２がＳ１に保たれる。この間に蓄電装置１０の満充電容量が減少する。使用年数が２ｙ０年に達したときには、基準範囲設定部１６０は、基準上限値Ｓｍａｘ２をＳ１からＳ２へ上昇させる。Ｓ２は、蓄電装置１０の使用年数が２ｙ０年に達したときの満充電容量に対する基準容量Ｃ０の比率に相当する。

なお、図１０では、所定の使用年数ｙ０ごとに基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる構成としたが、基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる回数を１回でもよい。蓄電装置１０の標準的な使用年数、蓄電装置１０の満充電容量および目標航続距離等に基づいて、基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる回数を定めることができる。

また、図１１に示すように、ハイブリッド車両５の走行距離に応じて基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させてもよい。図１１は、ハイブリッド車両５の走行距離に対する基準上限値Ｓｍａｘ２の設定を説明する概念図である。図１１を参照して、基準範囲設定部１６０は、劣化診断部１２０からの走行距離の計測値ＣＮＴに基づいて、ハイブリッド車両５の走行距離が所定の距離ｘ０に達したと判断されると、基準上限値Ｓｍａｘ２をデフォルト値Ｓ０からＳ１に上昇させる。図１１では、Ｓ１は、ハイブリッド車両５の走行距離が一定の距離ｘ０に達したときの満充電容量に対する基準容量Ｃ０の比率に相当する。走行距離がｘ０から２ｘ０までの時間では、基準上限値Ｓｍａｘ２がＳ１に保たれる。この間に、蓄電装置１０の満充電容量が減少する。走行距離が２ｘ０年に達したとき、基準範囲設定部１６０は、基準上限値Ｓｍａｘ２をＳ１からＳ２へ上昇させる。Ｓ２は、ハイブリッド車両５の走行距離が２ｘ０に達したときの満充電容量に対する基準容量Ｃ０の比率に相当する。

なお、図１０と同様に、図１１においても、所定の距離ｘ０ごとに基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる構成に代えて、基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる回数を１回でもよい。蓄電装置１０の標準的な使用年数、蓄電装置１０の満充電容量および目標航続距離等に基づいて、基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる回数を定めることができる。

図１２は、本実施の形態によるＳＯＣ制御により達成可能な電動車両の航続距離を説明する概念図である。図１２の実線は、蓄電装置１０の劣化度合いに基づいた所定のタイミングで基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させた場合のハイブリッド車両５の航続距離を示す。図１２の点線は、基準上限値Ｓｍａｘ２をデフォルト値Ｓ０に固定させた場合のハイブリッド車両５の航続距離を示す。

図１２を参照して、基準上限値Ｓｍａｘ２をデフォルト値Ｓ０に固定させた場合には、蓄電装置１０の使用年数が長くなるに従って航続距離が減少する。蓄電装置１０の使用年数が長くなるに従って満充電容量が減少するためである。これに対して、蓄電装置１０の劣化度合いに基づいた適当なタイミングで基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させた場合には、蓄電装置１０の残容量を基準容量Ｃ０に保つことができるため、航続距離を延ばすことができる。これにより、目標の使用年数が経過したときに、航続距離の目標値を達成することができる。

図１３は、図９の基準範囲設定部１６０による基準上限値Ｓｍａｘの設定を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図１３に示すフローチャートは、ロングライフモードが充電モードに設定された場合、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに実行される。

図１３を参照して、基準範囲設定部１６０は、ステップＳ０１では、劣化診断部１２０からの計測値ＣＮＴに基づいて、蓄電装置１０の使用年数が基準値（ｘ０）に達したか否かを判定する。蓄電装置１０の使用年数が基準値に達していないと判定された場合（ステップＳ０１においてＮＯ）には、基準範囲設定部１６０は、ステップＳ０４により、基準上限値Ｓｍａｘ２の上昇を抑制する。すなわち、基準上限値Ｓｍａｘ２は変化しない。ステップＳ０４の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。

これに対して、蓄電装置１０の使用年数が基準値に達したと判定された場合（ステップＳ０１においてＹＥＳ）には、基準範囲設定部１６０は、ステップＳ０２により、基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる。このとき、基準範囲設定部１６０は、基準容量Ｃ０を確保できる値まで基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる。

次に、基準範囲設定部１６０は、ステップＳ０３により、蓄電装置１０の使用年数の計測値ＣＮＴを０に戻す。ステップＳ０３の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。

再び図９を参照して、充放電上限値設定部１７０は、電池温度ＴｂおよびＳＯＣ推定値（＃ＳＯＣ）に少なくとも基づいて、蓄電装置１０で充放電が許容される最大の電力値（充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔ）を設定する。ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低下すると、放電電力上限値Ｗｏｕｔは徐々に低く設定される。反対に、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が高くなると、充電電力上限値Ｗｉｎは徐々に低下するように設定される。

制御範囲設定部１８０は、蓄電装置１０のＳＯＣ制御範囲を設定する。ＳＯＣ制御範囲は、上述のように、制御中心値ＳＯＣｒに対して上限側および下限側にそれぞれ制御幅を有するように設定される。

充電指示部１９０は、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が制御範囲設定部１８０によるＳＯＣ制御範囲よりも低下した場合、すなわち、少なくとも♯ＳＯＣ＜ＳＯＣｌとなったときには、蓄電装置１０の充電を指示する。すなわち、Ｐｃｈ＞０に設定する。あるいは、ＳＯＣｌ＜♯ＳＯＣ＜ＳＯＣｒの段階で、予備的にＰｃｈ＞０としてもよい。Ｐｃｈ＞０となると、エンジン１８の作動が要求される。エンジン１８の停止時には、エンジン１８が始動される。そして、エンジン出力要求に充電電力指令値Ｐｃｈが上乗せされる。

反対に、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低下していないときには、充電指示部１９０は、Ｐｃｈ＝０に設定する。このときには、蓄電装置１０の充電を目的にエンジン１８が作動することはない。また、ＳＯＣｒ＜♯ＳＯＣ＜ＳＯＣｕのときは、Ｐｃｈを放電側に設定することによって、蓄電装置１０の放電が指定される。

図９に示す構成において、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が基準上限値Ｓｍａｘに近づくと、充放電上限値設定部１７０は、充電電力上限値Ｗｉｎを低く設定する。これにより、蓄電装置１０の過充電が回避される。

その一方で、減速時や降坂走行時にモータジェネレータＭＧ２が発生した回生電力が充電電力上限値Ｗｉｎを超える場合には、モータジェネレータＭＧ２による回生発電が制限あるいは禁止されることなる。そのため、ハイブリッド車両５全体で必要な制動力を発生させることができない虞がある。なお、回生発電が制限あるいは禁止される場合には、モータジェネレータＭＧ２による回生制動力と、図示しない油圧ブレーキ機構による液圧制動力とを協調させて、車両全体での要求制動力を発生させることができる。特に回生発電が禁止される場合には、油圧ブレーキ機構のみによって車両全体での要求制動力を発生させることができる。

このような回生制動力および液圧制動力を協調させて車両全体での要求制動力を確保する制動力制御では、モータジェネレータＭＧ２による回生発電が制限あるいは禁止されると、回生制動力の減少分に対応させて液圧制動力を増加させる必要がある。しかしながら、回生制動力が急激に減少してしまうような場合には、液圧制動力の増加（液圧の上昇）が追従できず、制動時のフィーリングを悪化させる虞がある。

本実施の形態による電動車両では、上述のように、ロングライフモードにおける基準上限値Ｓｍａｘ２は、通常モードにおける基準上限値Ｓｍａｘ１よりも低い。したがって、充電モードとしてロングライフモードが選択されている場合には、通常モードが選択されている場合と比較して、充電電力上限値Ｗｉｎがより低く設定されるため、回生発電の制限度合いが高くなる。その結果、制動時のフィーリングの悪化がより顕著となる虞がある。

したがって、本実施の形態による電動車両では、充電モードとしてロングライフモードが選択されている場合において、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力が充電電力上限値Ｗｉｎを超えるときには、蓄電装置１０の満充電容量に対して基準容量が有するマージンの大きさに応じて、充電電力上限値Ｗｉｎからの回生電力の超過分の回収先を、以下のように切換える。

図１４を用いて、本実施の形態による電動車両の回生制動時における蓄電装置１０の充電制御を説明する。

図１４には、本実施の形態の電動車両における蓄電装置１０の満充電容量および基準容量の推移が示される。図１４を参照して、蓄電装置１０の使用年数が長くなるにつれて、蓄電装置１０の満充電容量が減少する。基準容量は、満充電容量に対してマージンを有するように設定される。基準容量は、上述のように、ハイブリッド車両５の航続距離の目標値を達成するのに必要な残容量Ｃ０がデフォルト値に設定される。蓄電装置１０のＳＯＣの基準上限値Ｓｍａｘは、蓄電装置１０の満充電容量に対する基準容量の比率に相当する。

充電モードとしてロングライフモードが選択された場合には、基準範囲設定部１６０（図９）は、上述のように、蓄電装置１０が基準容量Ｃ０（デフォルト値）を保つように、蓄電装置１０の満充電容量の低下度合いに応じて基準上限値Ｓｍａｘ２を上昇させる。

そして、蓄電装置１０の劣化に伴なって満充電容量が徐々に低下することにより、使用年数が所定年数ｙｔｈのときに満充電容量がＣ０（デフォルト値）に達すると、基準範囲設定部１６０は、基準容量をデフォルト値Ｃ０から満充電容量に変更する。すなわち、使用年数が所定年数ｙｔｈに達した後は、使用年数が長くなるに従って基準容量はデフォルト値Ｃ０から徐々に低下する。

この結果、基準上限値Ｓｍａｘ２は、蓄電装置１０の使用年数が所定年数ｙｔｈに達するまではＳ０をデフォルト値として、使用年数が長くなるに従ってデフォルト値Ｓ０よりも上昇する。そして、使用年数が所定年数ｙｔｈに達した後は、基準上限値Ｓｍａｘ２は、満充電容量に対する基準容量の比率に対応する所定値Ｓｌｉｍに固定される。

上述のように、基準容量は、蓄電装置１０が満充電状態に達したか否かを判別するための閾値であり、満充電容量に対してマージンを有するようにデフォルト値Ｃ０が設定される。図中のＢＵＦはマージンを示す。図１４に示すように、マージンＢＵＦは、使用年数が所定年数ｙｔｈに達するまでは、満充電容量の低下に伴なって減少し、使用年数が所定年数ｙｔｈに達した後は略零となる。すなわち、蓄電装置１０の劣化度合いが大きくなるにつれてマージンＢＵＦは小さくなる。走行制御部２００（図４）は、モータジェネレータＭＧ２により発生された回生電力が充電電力上限値Ｗｉｎを超える場合には、マージンＢＵＦの低下度合いに応じて、充電電力上限値Ｗｉｎからの超過分を蓄電装置１０に回生するための制御と、当該超過分を補機負荷を用いて消費するための制御とを切換える。

具体的には、走行制御部２００は、残容量に設けられたマージンＢＵＦを、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力を蓄えるための電力バッファとして機能させる。したがって、充電電力上限値Ｗｉｎに対する回生電力の超過分は、この電力バッファに回収される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２が発生した回生電力は、蓄電装置１０に回生される。これにより、蓄電装置１０の蓄積電力を増やすことができるので、ハイブリッド車両５のエネルギ効率を向上することができる。

そして、マージンＢＵＦが略零にまで低下すると、走行制御部２００は、充電電力上限値Ｗｉｎに対するモータジェネレータＭＧ２の回生電力の超過分の回収先を、蓄電装置１０における電力バッファから補機負荷（補機４２およびエアコン４４など）に変更する。すなわち、モータジェネレータＭＧ２の回生電力の超過分を補機負荷を用いて消費する。

このように、モータジェネレータＭＧ２が発生した回生電力が充電電力上限値Ｗｉｎを超える場合には、走行制御部２００は、蓄電装置１０の満充電容量と基準容量との相関関係に応じて、充電電力上限値Ｗｉｎに対する回生電力の超過分の回収先として、蓄電装置１０における電力バッファ（図１４のマージンＢＵＦ）および補機負荷のいずれか一方を選択する。これにより、モータジェネレータＭＧ２による回生発電が制限あるいは禁止されるのを回避できるため、制動時制御におけるフィーリングの悪化を防止しつつ、車両全体での要求性動力を確保することが可能となる。

図１５は、本実施の形態による電動車両における回生制動時の蓄電装置の充電制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。

図１５を参照して、走行制御部２００は、ステップＳ１１により、走行モード選択部２１０から送出される走行モードフラグＦＭに基づいて、ハイブリッド車両５が走行中であるか否かを判定する。ハイブリッド車両５が走行中でないとき（ステップＳ１１においてＮＯ）には、蓄電装置１０の充電制御に係る処理は終了する。

これに対して、ハイブリッド車両５が走行中であるとき（ステップＳ１１においてＹＥＳ）には、走行制御部２００は、ステップＳ１２により、モータジェネレータＭＧ２の出力要求に基づいてモータジェネレータＭＧ２が回生中であるか否かを判定する。具体的には、走行制御部２００は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値とモータ回転数との符号が異なるとき、モータジェネレータＭＧ２は回生中であると判定する。モータジェネレータＭＧ２が回生中でないとき（ステップＳ１２においてＮＯ）には、処理は終了する。

モータジェネレータＭＧ２が回生中であると判定されると（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、走行制御部２００は、ステップＳ１３では、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力が蓄電装置１０の充電電力上限値Ｗｉｎを超えるか否かを判定する。なお、ステップＳ１３における充電電力上限値Ｗｉｎは、図１３に示す処理フローによって設定された基準上限値Ｓｍａｘに基づいて充放電上限値設定部１７０により算出されたものである。

モータジェネレータＭＧ２が発生した回生電力が充電電力上限値Ｗｉｎ以下となるとき（ステップＳ１３においてＮＯ）には、走行制御部２００は、ステップＳ１５により、この回生電力を蓄電装置１０の充電電力として回収する。

これに対して、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力が充電電力上限値Ｗｉｎを超えるとき（ステップＳ１３においてＹＥＳ）には、走行制御部２００は、ステップＳ１４では、蓄電装置１０の基準上限値Ｓｍａｘを所定値Ｓｌｉｍと比較する。このステップＳ１４の処理は、蓄電装置１０の満充電容量と基準容量Ｃ０とを比較することに相当する。そして、走行制御部２００は、基準上限値Ｓｍａｘが所定値Ｓｌｉｍに達していないとき（ステップＳ１４においてＮＯ）、すなわち、満充電容量が基準容量Ｃ０に達していないときには、走行制御部２００は、ステップＳ１６により、充電電力上限値Ｗｉｎに対する回生電力の超過分を蓄電装置１０における電力バッファＢＵＦで回収する。

一方、基準上限値Ｓｍａｘが所定値Ｓｌｉｍに達しているとき（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、すなわち、満充電容量が基準容量に達しているときには、走行制御部２００は、ステップＳ１７により、回生電力の超過分を補機４２およびエアコン４４を用いて消費する。

以上に述べたように、この発明の実施の形態によれば、蓄電装置の満充電容量に対してマージンを有するように、ＳＯＣ制御上の満充電状態を設定するとともに、蓄電装置の劣化（満充電容量の低下）に起因するマージンの低下度合いに応じて、上記満充電状態に対応付けて規定された充電電力上限値からの回生電力の超過分を蓄電装置に回生する制御（本願発明での「第１の制御」に相当）と、当該超過分を補機負荷を用いて消費する制御（本願発明での「第２の制御」に相当）とを切換える。このように蓄電装置の劣化度合いに応じた蓄電装置の充電制御および電動機の回生制御を行なうことにより、蓄電装置の劣化を抑制して電動車両の航続距離を確保しつつ、電動機による回生発電が制限または禁止されることによる制動時のフィーリングの悪化を防止することができる。

なお、本実施の形態による車載蓄電装置の充電制御が適用される電動車両は、図１に例示したハイブリッド車両５に限定されるものではない。本発明は、電動機による回生制動により発生した電力を蓄電装置に回生する構成を有するものであれば、搭載される電動機（モータジェネレータ）の個数や駆動系の構成に関わらず、ハイブリッド車両の他に、エンジンを搭載しない電気自動車や燃料電池自動車等を含む電動車両全般に共通に適用できる。特に、ハイブリッド車両の構成についても、図１の例示に限定されることはなく、パラレル式のハイブリッド車両を始めとして、任意の構成のものに本願発明を適用可能である点について、確認的に記載する。

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請求の範囲によって示され、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。

この発明は、蓄電装置と、回生制動力を発生する電動機とを搭載した電動車両に適用することができる。

５ ハイブリッド車両、６ コンバータ、７ システムメインリレー、８−１，８−２ インバータ、１０ 蓄電装置、１１ 監視ユニット、１２ 温度センサ、１３，１６ 電圧センサ、１４ 電流センサ、１５ 電力制御ユニット、１８ エンジン、２２ 動力分割機構、２４Ｆ 駆動輪、３０ 制御装置、４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２ 補機、４４ エアコン、５０ 充電器、５２ 充電リレー、５４ コネクタ受入部、５６ スイッチ、６０ 商用電源、６２ コネクタ部、９５ 減速軸、１１０ 状態推定部、１２０ 劣化診断部、１５０ 充放電制御部、１６０ 基準範囲設定部、１７０ 充放電上限値設定部、１８０ 制御範囲設定部、１９０ 充電指示部、２００ 走行制御部、２０２ サンギヤ、２０４ ピニオンギヤ、２０６ キャリア、２０８ リングギヤ、２１０ 走行モード選択部、２５０ 配分部、２６０ インバータ制御部、２７０ コンバータ制御部、２８０ 補機制御部、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＮＬ 負母線、ＭＰＬ 正母線、ＮＬ 負線、ＰＬ 正線、ＳＢ 補機バッテリ。

Claims (4)

1. 充放電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生するとともに、車両の回生制動時に発電した電力を前記蓄電装置に回生するように構成された電動機と、
   補機負荷と、
   前記蓄電装置の満充電容量に対してマージンを有するように前記蓄電装置の満充電状態を設定するとともに、前記満充電状態に対応付けて規定された前記蓄電装置の充電状態値の上限値に応じて、前記蓄電装置において許容される充電電力上限値を設定する充電制御部と、
   前記充電電力上限値の範囲内で前記蓄電装置の充電電力を制御する走行制御部とを備え、
   前記充電制御部は、前記蓄電装置の劣化度合いが大きいほど前記マージンが小さくなるように、前記蓄電装置の劣化度合いに応じて前記満充電状態を可変に設定し、
   前記走行制御部は、前記車両の回生制動時に前記電動機が発電した回生電力が前記充電電力上限値を超えるときには、前記マージンの低下度合いに応じて、前記充電電力上限値からの前記回生電力の超過分を前記蓄電装置に回生するための第１の制御と、前記回生電力の超過分を前記補機負荷を用いて消費するための第２の制御とを切換える、電動車両。
2. 前記充電制御部は、予め定められた基準容量を前記満充電状態として、前記満充電容量に対する前記満充電状態の比率を前記充電状態値の上限値に設定するとともに、前記満充電容量が前記基準容量に達すると、前記満充電状態を前記基準容量から前記満充電容量に変更して前記充電状態値の上限値を設定し、
   前記走行制御部は、前記満充電容量が前記基準容量まで低下するまでの間は、前記第１の制御を実行する一方で、前記満充電容量が前記基準容量まで低下した後は、前記第２の制御を実行する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記充電制御部は、前記満充電容量が前記基準容量まで低下するまでの間は、前記蓄電装置の劣化度合いが大きいほど高い値となるように、前記充電状態値の上限値を可変に設定し、前記満充電容量が前記基準容量まで低下した後は、前記充電状態値の上限値を前記満充電状態に対応付けて規定される所定値に維持し、
   前記走行制御部は、前記充電状態値の上限値が前記所定値に達するまでの間は、前記第１の制御を実行する一方で、前記充電状態値の上限値が前記所定値に達した後は、前記第２の制御を実行する、請求項２に記載の電動車両。
4. 電動車両の制御方法であって、
   前記電動車両は、
   充放電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生するとともに、前記電動車両の回生制動時に発電した電力を前記蓄電装置に回生するように構成された電動機と、
   補機負荷とを含み、
   前記制御方法は、
   前記蓄電装置の満充電容量に対してマージンを有するように前記蓄電装置の満充電状態を設定するとともに、前記満充電状態に対応付けて規定された前記蓄電装置の充電状態値の上限値に応じて、前記蓄電装置において許容される充電電力上限値を設定するステップと、
   前記充電電力上限値の範囲内で前記蓄電装置の充電電力を制御するステップとを備え、
   前記充電電力上限値を設定するステップは、前記蓄電装置の劣化度合いが大きいほど前記マージンが小さくなるように、前記蓄電装置の劣化度合いに応じて前記満充電状態を可変に設定し、
   前記充電電力を制御するステップは、前記電動車両の回生制動時に前記電動機が発電した回生電力が前記充電電力上限値を超えるときには、前記マージンの低下度合いに応じて、前記充電電力上限値からの前記回生電力の超過分を前記蓄電装置に回生するための第１の制御と、前記回生電力の超過分を前記補機負荷を用いて消費するための第２の制御とを切換える、電動車両の制御方法。

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