JP5932596B2 - 車両の回生制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車あるいはハイブリッド電気自動車のようなモータの回生エネルギーによる制動が可能な車両において、回生時の過電圧によるセル電池の劣化を回避するための回生制御装置に関する。

従来から、例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車の駆動源として、回転電動機であるモータを搭載し、モータと電源装置との間にモータ駆動装置であるインバータを設けるとともに、モータのトルク等を制御するモータ制御装置を設け、インバータによってモータの駆動信号であるモータ電流を送り、モータを駆動することが知られている。インバータは、電源装置からの直流の電力をトルク指令値に応じて決定される交流電流に変換し、交流電流によってモータが駆動される。モータ制御装置は、モータを駆動するための交流電流を生成するために制御信号をインバータへ送信し、インバータを制御する。

このようなモータを駆動するモータ駆動装置（インバータ）は、電源装置をエネルギー源として駆動される。電源装置としては、例えば、二次電池などからなる複数のセル電池を直列に接続したバッテリシステムが用いられる。

このようなバッテリシステムを駆動用電源として車両に搭載し、バッテリシステムからの電力供給によってモータを駆動させる。また、車両の減速時などにおいては、モータの回生作動によって発生する回生エネルギーをバッテリシステムに蓄電させ、バッテリシステムとモータとの間で電気エネルギーの授受を行うように構成される。

バッテリシステムが電力供給および電力回生を行う場合、バッテリシステムを構成するセル電池の状態に応じて、供給できる電力および回生できる電力に制限がある。例えば、セル電池の充電状態が満充電状態である場合、モータ回生した電力を受け入れることができない。また、セル電池の充電量が少ない場合、モータへの電力供給はできない。また、バッテリシステムを構成するセル電池は、その使い方によって性能の劣化に影響を受ける。例えば、セル電池の端子間電圧が、定められた充電・回生禁止電圧以上となる過電圧になったり、定められた電圧以下となることは、セル電池の性能劣化につながる。このことから、バッテリシステムは、セル電池の端子間電圧が定められた電圧以上・以下とならないように、制限をかけて使われる。

このような例として、特許文献１には、セル電池が直列に接続されたバッテリシステムを回生にて使う場合、バッテリシステムを構成するセル電池の端子間電圧が充電・回生禁止電圧以下の所定の回生制限電圧を超えたか否かを判定し、回生制限電圧を超えたと判定されたときに、いずれかのセル電池の端子間電圧が所定の充電・回生禁止電圧に到達するときの総電圧（つまりバッテリシステムを構成するセル電池の端子間電圧の和）を予測し、予測した総電圧と実際の総電圧との偏差に応じて回生量を制限する技術が記載されている。

特開２００４−１７３４２４号公報

上記の特許文献１では、バッテリシステムを構成する複数のセル電池の中のいずれかのセル電池の端子間電圧が所定の回生制限電圧を越えたときに、セル電池の端子間電圧が回生を禁止する回生禁止電圧に到達するときの総電圧を予測し、この総電圧予測値と実際の総電圧の偏差に基づいて回生を制限している。つまり、バッテリシステムを構成するセル電池の端子間電圧を検出し、検出した端子間電圧が所定の回生制限電圧を超えたときに、回生禁止電圧に到達する総電圧を予測するのであるが、多数のセル電池の端子間電圧を検出するには、検出の時間遅れが発生する。

例えば、リチウムイオン電池セルを用いてバッテリシステムを構成する場合、セル電池の端子間開電圧は、３．７Ｖ程度であり、モータ・インバータへ供給する電圧を３６０Ｖ程度とするためには、例えば、セル電池９６個を直列に接続することとなる。このようにバッテリシステムを構成する多数のセル電池は、開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）、内部抵抗などのセル電池の特性を示すパラメータに、ばらつきを有するため、動作条件（電流、温度）に応じて、各セル電池の端子間電圧は、個々に変化する。セル電池の個々の劣化などを抑えるためにも、このような多数のセル電池の端子間電圧を個別に検出する必要があり、従って、全てのセル電池の端子間電圧の検出には時間を要する。なお、このような多数の電圧を同時に検出するハードウエアを構築することは高価となり、一般に複数のセル電池の電圧を順番に検出するなどの方法で実現される。

また、一般的に、車両のモータが回生を実行する場合、車両の速度が高い状態から低い状態へ遷移するが、車両速度が高い場合、つまり、モータ回転数が高い場合の方が、車両速度が低い場合、つまり、モータ回転数が低い場合よりも回生エネルギーが大きいため、回生の開始段階の方が回生量が大きくなる。つまり、一般的な回生を行う場合、回生初期での回生量が大きくなり、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性が高い。

従って、特許文献１に記載されている技術のように、所定の回生制限電圧に到達してから、回生禁止電圧となる総電圧を予測する方法では、回生初期から回生量が大きく、セル電池の端子間電圧の検出遅れが存在する場合に、回生禁止電圧となる総電圧を予測する前に、回生禁止電圧へ到達してしまう可能性があり、回生禁止電圧に到達することで、回生禁止が急遽作動することがある。

つまり、車両では回生初期から大きな回生量が発生する可能性があり、セル電池の端子間電圧の検出に遅れがある場合は、特許文献１に記載のような方法では、回生禁止電圧到達前に回生制限をかけることが困難である。

本発明は、このような従来の問題に対し、セル電池の端子間電圧の検出遅れがある場合でも、回生禁止電圧に到達しないように回生制限を行うものである。すなわち、本発明の目的は、複数のセル電池から構成されるバッテリシステムを用いたものにおいて、複数のセル電池の端子間電圧等の状態検出に遅れが発生する場合でも、各セル電池の劣化を抑えるために、各セル電池の端子間電圧が回生禁止電圧に到達する前に、速やかに回生制限を開始するととともに、回生禁止電圧に近い限界まで回生量を増やすことにある。

本発明は、回生により車両制動力の発生が可能なモータと、充放電可能な複数のセル電池を含むバッテリシステムと、上記バッテリシステムの状態ならびに各セル電池の状態を検知するバッテリ監視装置と、車両の制動要求に伴う上記モータの回生量を所定の回生制限量を越えないように制限する回生制限手段と、を備えた車両の回生制御装置であって、
上記車両の制動要求時に開始され、かつ一定値もしくは直前の上記バッテリシステムの状態に応じた回生制限量でもって回生制限を行う第１の回生制限区間と、
上記第１の回生制限区間に続いて行われ、かつ上記第１の回生制限区間の回生中に上記バッテリ監視装置から取得した各セル電池の状態に基づいて回生制限量が定められる第２の回生制限区間と、
を有することを特徴としている。

上記第１の回生制限区間における回生制限量は、例えば、上記バッテリシステムの総電圧が所定の総電圧制限値を下回るように設定されるものであり、各セル電池を確実に保護するように、余裕を見込んで、比較的小さな回生量に設定される。従って、車両の速度が高い制動初期においても、回生禁止電圧への到達が確実に回避される。

これに対し、第２の回生制限区間における回生制限量は、第１の回生制限区間における回生中に実際に取得した各セル電池の状態に基づいて定められるので、限界に近い比較的大きな回生量に設定することが可能である。

好ましい一つの態様では、上記第１の回生制限区間中の各セル電池の状態に基づいて、回生時に回生禁止電圧に到達し易いセル電池を特定し、このセル電池が回生禁止電圧に到達しないように上記第２の回生制限区間における回生制限量が定められる。従って、多数のセル電池の特性にばらつきがあっても、いずれのセル電池も回生禁止電圧に到達することがない。

上記第１の回生制限区間に取得される各セル電池の状態は、例えば、各セル電池についての、端子間電圧、電流値、充電量（SOC）、劣化状態（SOH）、内部抵抗値、の少なくとも一つを含む。

例えば、上記第１の回生制限区間の回生中に、回生量を少なくとも２つの異なる状態に変化させ、各々の状態の下での各セル電池の状態から、回生時に最大電圧となるセル電池を特定することができる。

この発明によれば、車両の制動要求時に、全てのセル電池の状態を検出する前に所定の回生制限量でもって速やかに回生制限が開始されるため、車両の速度が高い制動初期においても、回生禁止電圧への到達が確実に回避される。そして、この第１の回生制限区間の間に取得した各セル電池の状態の検出に基づいて第２の回生制限区間における回生制限量が定められるので、第２の回生制限区間では、各セル電池が回生禁止電圧に到達しない限界に近い比較的大きな回生量を得ることができる。従って、各セル電池の確実な劣化防止とより大きな回生エネルギーの回収とを両立させることができる。

本発明の回生制御装置の一実施例として車両用電動パワートレインシステムの全体構成を示した説明図である。 制動要求時の回生制御の一例を示すフローチャートである。 制動要求時の回生制御の他の例を示すフローチャートである。 制動要求時の回生制御のさらに他の例を示すフローチャートである。 制動要求時の回生制御のさらに他の例を示すフローチャートである。 制動要求時の回生制御のさらに他の例を示すフローチャートである。 回生制御の際のバッテリ電流等の変化をデータ送受信とともに時系列に示した説明図である。 セル電池の状態が異なる２つの場合（Case１、Case２）に対する異なる動作の様子を示した説明図である。 回生制御の一部である制動要求判定に関するフローチャートである。 電動パワートレインシステムの要求制動力を演算する処理のブロック図である。 図６に示した回生制御の一部を示すフローチャートである。 図６に示した回生制御の一部を示すフローチャートである。 図６に示した回生制御の一部を示すフローチャートである。 図６に示した回生制御の一部を示すフローチャートである。 図６に示した回生制御の一部を示すフローチャートである。 電動パワートレインシステムの他の実施例の全体構成を示した説明図である。 電動パワートレインシステムのさらに他の実施例の全体構成を示した説明図である。

図１は、本発明の回生制御装置を適用した電動パワートレインシステム１００の一実施例であり、システム全体の概要を示している。

電動パワートレインシステム１００は、回転電動機であるモータ２００、モータ駆動装置であるインバータ４００、インバータの制御指令を出力するモータ制御装置３００、インバータ４００へ電力を供給するバッテリシステム５００、から構成される。

電動パワートレイン１００のモータ制御装置３００は、車両に搭載されており、車両全体の制御を行う車両コントローラ６００と、摩擦ブレーキ７２０を作動させるブレーキ作動装置７００への指令を演算するブレーキコントローラ７１０と、制御ネットワーク９００を介して接続されている。

車両全体の制御を行う車両コントローラ６００は、アクセルペダルセンサ８００、ブレーキペダルセンサ８１０、車速センサ８２０などのセンサからの検出信号を受信し、ドライバ操作や車両の状態に基づき、電動パワートレイン１００への指令を演算する。

また、ブレーキコントローラ７１０は、ドライバの制動動作に応じて、摩擦ブレーキと電動パワートレイン１００の回生ブレーキの配分を決定し、摩擦ブレーキ７２０と電動パワートレイン１００の回生ブレーキの協調制御を行う。

バッテリシステム５００は、リチウムイオン電池等の充放電可能な複数のセル電池５６０（以下、セル電池、あるいは、セルと呼ぶ）からそれぞれ構成された複数のバッテリモジュール（５３１、５３２…）、各バッテリモジュール（５３１、５３２…）毎に当該バッテリモジュール（５３１、５３２…）内の個々のセル電池５６０の状態を検知するセル監視装置（５２１、５２２…）、バッテリシステム５００内の各種温度を検出する温度センサ５４０、セル監視装置（５２１、５２２…）からの情報や温度センサ５４０の情報に基づいてバッテリシステム５００全体の状態を検知するバッテリ監視装置５１０、から構成される。

モータ制御装置３００は、インバータ４００への駆動指令を演算するモータ制御指令演算部３１０、車両コントローラ６００から送信される駆動力や制動力の要求に基づきモータ駆動トルク制御指令を演算するモータ駆動制御部３２０、モータ制動トルク制御指令を演算するモータ回生制御部３３０、から構成される。

モータ制御装置３００におけるモータ制御指令演算部３１０では、モータ２００に設置されている回転角センサ（図示しない）からの回転角信号、モータ２００に設置されている電流センサ（図示しない）からの三相電流検出値、を取り込み、モータ駆動制御部３２０あるいはモータ回生制御部３３０にて演算されるモータトルク指令を実現するインバータ４００の駆動指令を演算して、その指令をインバータ４００へ出力し、インバータ４００を駆動する。

モータ駆動制御部３２０は、上位コントローラである車両コントローラ６００からの駆動力要求に基づき、モータ２００、インバータ４００、バッテリシステム５００にて出力可能な駆動トルク指令を演算し、モータ制御指令演算部３１０へ駆動トルク指令を出力する。

モータ回生制御部３３０は、上位コントローラである車両コントローラ６００あるいは、ブレーキコントローラ７１０からの制動力要求に基づき、モータ２００、インバータ４００、バッテリシステム５００にて出力可能な制動トルク指令を演算し、モータ制御指令演算部３１０へ駆動トルク指令を出力する。なお、モータ回生制御部３３０における詳細な処理は、後ほど述べる。

インバータ４００は、モータ制御装置３００のモータ制御指令演算部３１０からトルク指令に応じて出力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）に対応した駆動信号に応じて、モータ２００の駆動および回生動作を制御する。例えば、モータ２００の駆動時には、バッテリシステム５００から出力される直流電力を三相交流電力に変換して、モータ２００へ供給し、モータ２００の回生時には、モータ２００から出力される三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリシステム５００を充電する。

モータ２００は、例えば、界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の三相交流同期モータなどからなり、インバータ４００から供給する三相交流電力によって、駆動制御され、車両減速時には、駆動輪からモータ２００へ駆動力が伝達され、モータ２００が発電機として機能して回生制動力を発生することで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することが可能である。

図１の実施例では、モータ回生制御部３３０は、判定手段３１１、回生制御手段３３２、バッテリ情報取得手段３３３、回生制限演算手段３３４、記憶手段３３５、を含んで構成されている。

モータ回生制御部３３０における判定手段３３１は、車両コントローラ６００からの制動要求信号を受信し、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０からのバッテリシステム５００の状態を受信し、モータ２００とインバータ４００にて回生を実行するための判定を行うとともに、バッテリシステム５００の状態に応じた回生制限情報を車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０へ送信する。

具体的には、車両コントローラ６００にてドライバのアクセル操作やブレーキ操作から判定した制動要求に基づいて、回生要求があることをモータ回生制御部３３０の判定手段３３１が判定する。この判定結果に基づき、バッテリシステム５００の各セル電池５６０の状態、バッテリモジュール（５３１、５３２）の状態、温度情報などバッテリシステム５００全体の状態を監視しているバッテリ監視装置５１０からバッテリ情報を入手することをバッテリ情報取得手段３３３にて実行させる。バッテリ情報取得手段３３３では、バッテリ監視装置５１０から出力されるバッテリ情報を取得するとともに、判定手段３３１にてバッテリ情報取得が必要と判定されたタイミングでバッテリ監視装置５１０へバッテリ情報を送信するように割り込みをかけるなどを行う。

バッテリ情報取得手段３３３では、バッテリシステム５００におけるバッテリ全体の総電圧値、電流信号値、バッテリを構成する各セル電池５６０の電圧値、電流値、バッテリ監視装置５００やセル監視装置（５２１、５２２）内部で演算される内部抵抗推定値、バッテリ全体の総開電圧推定値、セル電池５６０毎の開電圧推定値、バッテリシステム５００内に設置された複数の温度センサ５４０の温度検出値などの情報を取得する。

バッテリ情報取得手段３３３にて取得したバッテリシステム５００内部の各種検出値、推定値などは記憶手段３３５へ格納される。記憶手段３３５では、所定時間だけ短期的に記憶するバッテリ情報と長期的に記憶するバッテリ情報を分類し、ここに格納されたバッテリ情報に基づいて、判定手段３３１が、バッテリシステム５００の状態を判定し、各種処理を行う。

車両コントローラ６００がドライバのアクセル操作やブレーキ操作から判定した制動要求に基づいて、回生要求があることをモータ回生制御部３３０の判定手段が判定すると、バッテリ情報取得手段３３３へバッテリ情報取得を実行させるとともに、回生制御手段３３２によって、回生要求後の回生制御を実行させる。

回生制御手段３３２は、判定手段３３１から回生要求があると回生制限演算手段３３４にて設定された回生制限量に基づいて回生トルク指令を演算する。回生制御手段３３２にて演算された回生トルク指令は、モータ制御指令演算部３１０へ送られ、モータ制御指令演算部３１０では、送られてきた回生トルク指令に基づきインバータへの電流指令を演算する。

判定手段３３１では、回生制限演算手段３３４にて設定した回生制限に基づき、回生制御手段３３２にて回生制御のトルク指令を演算させるとともに、回生制御部３３０にて回生可能な回生量として、上位コントローラである車両コントローラ６００や、回生協調制御のためにブレーキコントローラ７１０へ、モータ２００とインバータ４００の回生制限量を送信する。回生制限量に関しては、回生制御手段３３２にて回生制御トルク指令を演算する前に、回生制限量を回生制限演算手段３３４にて設定する。従って、回生制御手段３３２にて回生制御トルク指令を演算する前に、上位コントローラである車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０へ回生制限量を送信することで、モータ２００とインバータ４００にて回生可能な量を車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が把握できることになる。これによって、回生制動と摩擦ブレーキによる制動の分配を回生制限に基づいて決定できる。よって、回生協調制御などにおける摩擦ブレーキと回生ブレーキの良好な分担や切り替えが可能となる。

本発明の一実施形態において、判定手段３３１は、制動要求を受信すると、先ずは、現状のバッテリシステム５００を構成するセル電池５６０のいずれもが充電・回生禁止電圧に到達する過電圧とならないような回生制限量を回生制限演算手段３３４から選択し、選択した回生制限量に基づいて、回生制限量以下となるような回生トルク指令を回生制御手段３３２にて算出する。バッテリシステム５００を構成する多数のセル電池５６０のいずれもが充電・回生禁止電圧に到達する過電圧とならないような過電圧制限のための回生制限量としては、記憶手段３３５に格納されている直近のバッテリシステム５００の情報を用いて設定する。例えば、バッテリシステム５００の全体充電量（SOC：State of Charge)が高い場合、あるいは、バッテリシステム５００の温度が低い場合などでは、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になりやすい。この場合、バッテリシステム５００の平均的な内部抵抗、全体の開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）などから充電・回生禁止電圧に到達する過電圧に到達しないような回生電流の設定が可能である。例えば、このような充電・回生禁止電圧に到達しない限界の回生電流よりも更に小さい回生電流となるような回生制限が設定される。

制動要求を受信すると回生制限演算手段３３４にて設定された回生制限に基づき、回生制御手段３３２にて回生制限による回生トルク指令が送信されるが、更に、判定手段３３１の指令により、バッテリ情報取得手段３３３が、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０へバッテリ情報を送信することを要求する。バッテリ情報としては、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧値、電流値、内部抵抗値、バッテリシステム５００内の温度値、セル電池５６０の充電量（SOC：State of Charge）値、セル電池５６０の劣化状態（SOH：State of Health）値、セル電池５６０の開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）値などのセル電池５６０の状態を示す検出値あるいは推定値であったり、複数のセル電池５６０から構成されたバッテリモジュール（５３１、５３２）の端子間電圧値、電流値、内部抵抗値、モジュール温度値、モジュール平均充電量（SOC：State of Charge）値、モジュール平均の劣化状態（SOH：State of Health）値、モジュール平均の開回路電圧(OCV：Open Circuit Voltage）値などのモジュールの状態を示す検出値あるいは推定値であったり、バッテリシステム全体での端子間電圧（総電圧）値、電流値、平均温度値、平均充電量（SOC：State of Charge）値、平均劣化状態（SOH：State of Health）値、平均開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）値などである。

バッテリ情報取得手段３３３は、バッテリ監視装置５１０へバッテリ情報取得要求を送信し、バッテリ監視装置５１０から送信されたバッテリ情報を受信し、記憶手段３３５へ格納する。判定手段３３１は、バッテリ情報取得手段３３３が複数の異なるバッテリ情報を取得し、記憶手段３３５に格納したことを判定すると、バッテリシステム５００の状態判定が可能であると判定し、回生制限演算手段３３４にて、回生制限量の演算を行わせる。回生制限演算手段３３４は、判定手段３３１の判定結果により、バッテリ監視装置５１０から送信され、記憶手段３３５に格納されたバッテリ情報を読み出し、バッテリシステム５００の状態を判定する。特に、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を判定し、回生時に充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性の高いセル電池を特定する。そして、記憶手段３３５に格納されている回生時に充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性の高い特定のセル電池５６０に関する複数のサンプリング値ないしその平均からなる端子間電圧値、電流値、充電量（SOC：State of Charge）値、劣化状態（SOH：State of Health）値などを取得し、これらの一つあるいは複数の値に基づいて、充電・回生禁止電圧に到達しない回生量の上限、あるいは、回生電流の上限を設定する。ここで、回生制限演算手段３３４が記憶手段３３５から読み込む各セル電池５６０の情報は、回生制御手段３３２にて制動要求に基づいて回生制限を実施した間におけるバッテリシステム５００の情報であり、その取得ないし読み込みの間も回生制御手段３３２にて回生制限を行っていることから、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０は、充電・回生禁止電圧に達することはない。

回生制限演算手段３３４にて回生制限量あるいは回生制限電流量が設定されると、判定手段３３１は、設定した回生制限量あるいは回生制限電流量を記憶手段３３５に格納するとともに、上位コントローラである車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ、モータ２００とインバータ４００で回生可能な回生制限量を送信する。これによって、上位コントローラ６００およびブレーキコントローラ７１０は、回生制動可能な量を把握することができ、回生制動と摩擦ブレーキによる制動の分担を決定することができる。

回生制限量が設定されると、上位コントローラである車両コントローラ６００、あるいは、ブレーキコントローラ７１０は、回生制限量に基づいた回生制動要求値を演算し、モータ制御装置３００へ、回生制動指令として出力する。回生制動指令は、回生制御手段３３２へ送信され、回生制限量あるいは回生制限電流量に基づいた回生トルク指令を演算する。

図２は、本発明の電動パワートレインシステムの回生制御の一例を示したフローチャートである。

先ず、図１における車両コントローラ６００から出力される制動要求信号の有無を図１に示すモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて判定する（Ｓ１−２）。ここで、制動要求がない場合は、Ｓ１−7へ進み、制動要求の受信有無の判定を継続する。Ｓ１−２で制動要求信号が受信されると、Ｓ１−３へ進む。Ｓ１−３では、図１のモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて、バッテリシステム５００の状態を監視しているバッテリ監視装置５１０へバッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を送信するように要求を出力する。その結果、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０は、制動要求を受信した際における各セル電池５６０の情報を出力し、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が各セル電池５６０の情報を取得する（Ｓ１−４）。モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、各セル電池５６０について複数回情報を入手すると、入手したセル電池情報から各セル電池５６０の状態を判定する（Ｓ１−５）。ここで、セル電池情報としては、各セル電池５６０の端子間電圧値、その際の電流値、充電量（SOC：State of Charge）推定値、劣化状態（SOH：State of Health）推定値、内部抵抗推定値、などであり、各セル電池５６０の状態を示す物理量が相当する。Ｓ１−５にて判定するセル状態の判定としては、例えば、バッテリシステム５００を構成する多数のセル電池５６０の中で、端子間電圧が一番大きいセル電池５６０を回生時に制約となるセル電池と特定することや、各セル電池５６０において複数の状態（例えば複数の異なるバッテリ電流値）での端子間電圧値と電流値から各セル電池５６０の開回路電圧値や内部抵抗を推定し、開回路電圧から容量低下を判定したり内部抵抗から抵抗悪化を判定したりして、回生時に制約になるセル電池を特定すること、などが含まれる。

セル状態判定（Ｓ１−５）が完了すると、上述のように、回生時に充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性のあるセル電池５６０（制約セル電池もしくは悪化セル電池と呼ぶ）を特定することができ、その特定の悪化セル電池５６０の情報をモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が送信する（Ｓ１−６）。

モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて、回生時に制約となる悪化セル電池５６０の情報が送信されると、その情報に基づいて、その後の回生制限を設定することができる。悪化セル電池の情報としては、内部抵抗推定値、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧到達となる最大電流値、開回路電圧値などが挙げられる。

図３は、本発明の電動パワートレインシステム１００の回生制御の異なる例を示したフローチャートである。

図３の例においても、図２と同様に、先ず、図１における車両コントローラ６００から出力される制動要求信号の有無を図１に示すモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて判定する（Ｓ２−２）。ここで、制動要求がない場合は、Ｓ２−7へ進み、制動要求の受信有無の判定を継続する。Ｓ２−２で制動要求信号が受信されると、Ｓ２−５へ進む。

Ｓ２−５では、バッテリ監視装置５１０から取得したバッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の情報を用いて、各セル電池５６０の状態を判定する。そしてセル状態判定が完了していれば、Ｓ２−９へ進む。制動要求を受信した直後は、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の情報をバッテリ監視装置５１０から入手できていない場合もあり、通常は、セル状態判定完了ではないため、Ｓ２−８へ進む。

ここで、セル電池情報としては、各セル電池５６０の端子間電圧値、その際の電流値、充電量（SOC：State of Charge）推定値、劣化状態（SOH：State of Health）推定値、内部抵抗推定値、などであり、各セル電池５６０の状態を示す物理量が相当する。また、Ｓ２−５にて判定するセル状態の判定としては、例えば、バッテリシステム５００を構成する多数のセル電池５６０の中で、端子間電圧が一番大きいセル電池５６０を回生時に制約となるセル電池と特定することや、各セル電池５６０において複数の状態（例えば複数の異なるバッテリ電流値）での端子間電圧値と電流値から各セル電池５６０の開回路電圧値や内部抵抗を推定し、開回路電圧から容量低下を判定したり内部抵抗から抵抗悪化を判定したりして、回生時に制約になるセル電池を特定すること、などが含まれる。つまり、セル状態の判定としては、全てのセル電池５６０に関し、バッテリ監視装置５１０から少なくとも１回、あるいは、複数回のセル電池情報が送信されることで、セル状態を判定することが可能となる。

Ｓ２−５にてセル状態判定が完了していないと判定すると、Ｓ２−８へ進み、第１回生制限を実行する。なお、上記のように基本的に初回はセル状態判定が完了していないため、Ｓ２−８へ進む。

Ｓ２−８における第１回生制限は、後述するが、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生要求を受信してから、バッテリ監視装置５１０へバッテリ５００を構成する各セル電池５６０の情報の受信要求を出力し、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得し、セル状態を判定完了するまでの間に実行する回生制御である。第１回生制限では、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を正確に把握できていないので、制動要求に基づき、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を指令として回生制御を行うと、上位から要求される回生量が大きい場合、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の中で、例えば、劣化しているセル電池が充電禁止電圧に到達する可能性がある。そこで、第１回生制限では、充電禁止電圧に到達することがないような小さい回生量に制限した回生制御を実行する。ここで、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第１回生制限にて小さい回生量に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できないことになるため、要求通りの制動が実現できない。しかし、第１回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態を判定するまでの期間に行う回生制限であることから、予め、第１回生制限にて実行する回生量を設定し、上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておき、第１回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。さらに、第１回生制限の区間での回生電流値を一定とするように設定すると、第１回生制限の区間において、同一電流条件下で各セル電池５６０の端子間電圧値を検出することができ、一定条件下で安定したセル電池状態の検知が可能である。また、一定電流値とする以外でも、第１回生制限を行う区間の回生状態を、各セル電池５６０の状態の検知に適したものとすることも可能である。

第１回生制限を実行すると、セル電池状態の受信要求を実行する（Ｓ２−３）。Ｓ２−３では、図１のモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて、バッテリシステム５００の状態を監視しているバッテリ監視装置５１０へ各セル電池５６０の状態を送信するように要求を出力する。その結果、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０は、制動要求を受信した際における各セル電池５６０の情報を出力し、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、各セル電池５６０の情報を取得する（Ｓ２−４）。但し、バッテリ監視装置５１０の送信周期などによっては、モータ回生制御部３３０からの受信要求があっても、同一の制御周期にて、セル電池情報を取得できない場合もある。

バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から各セル電池５６０の情報を受信すると（あるいは、受信できない場合でも取得タイミングが完了すると）、再びＳ２−２へ戻る。制動要求（Ｓ２−２）が継続していれば、セル状態判定完了の有無の判定（Ｓ２−５）を繰り返す。

ここで、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を送信する場合、バッテリシステム５００を構成する複数のセル電池の状態を検知する必要があり、状態検知に時間を要する場合など、セル状態を判定するまでに遅れが発生する可能性がある。このため、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生制御を行う制御周期に対して、セル電池情報を受信する周期が遅い場合が発生することがある。そこで、Ｓ２−５にてセル電池情報を受信してセル状態の判定が完了するまでは、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、Ｓ２−８へ進み、第１回生制限を実行し、セル電池情報の受信要求とセル電池状態の受信を繰り返す。

Ｓ２−５のセル状態判定処理は、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得すると、取得したセル電池情報からバッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を判定する。前述したように、セル電池情報としては、各セル電池５６０の端子間電圧値、その際の電流値、充電量推定値、劣化状態推定値、内部抵抗推定値、などであり、各セル電池５６０の状態を示す物理量が相当する。セル状態の判定としては、回生時に制約となる制約セル電池を特定することなどがある。

Ｓ２−５にてセル状態判定が完了すると、第２回生制限（Ｓ２−９）へ進む。Ｓ２−９の第２回生制限では、Ｓ２−５にてセル状態の判定が完了しているため、回生時に制約となるセル電池を特定できており、特定したセル電池が充電禁止電圧に到達しないための回生最大量あるいは回生最大電流値を回生制限量として設定することができる。従って、第２回生制限では、セル状態判定完了した結果である制約セル電池情報と回生最大量あるいは回生最大電流値に基づいて、回生制御を実行する。

ここで、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第２回生制限にて回生最大量あるいは回生最大電流を勝手に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できず、要求通りの制動が実現できない場合が発生する。しかし、第２回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態判定が完了した段階で、回生最大量あるいは回生最大電流値といった回生制限の値を設定するため、設定した回生制限を上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておくことで、第２回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。

第２回生制限を実行すると、再びＳ２−２へ戻り、制動要求判定（Ｓ２−２）、セル状態判定完了判定（Ｓ２−５）を繰り返し実行する。

以上のような処理にて、制動要求に対して、充電・回生禁止電圧に到達しない回生量に制限を行う第１回生制限を直ちに実行し、第１回生制限実行中に、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の詳細情報を取得し、各セル電池５６０の状態を判定し、回生時に制約となるセル電池の端子間電圧が充電禁止電圧に到達しない回生最大量あるいは回生最大電流値を設定し、第２回生制限を実行するため、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の中で充電禁止電圧に到達しやすい最も制約となるセル電池が充電・回生禁止電圧に到達しないような最大回生を行うことが可能となる。

次に、図４は、本発明の電動パワートレインシステム１００の回生制御のさらに異なる例を示したフローチャートである。

図４の例においても、図２、３と同様に、先ず、図１における車両コントローラ６００から出力される制動要求信号の有無を判定する（Ｓ３−２）。ここで、制動要求がない場合は、Ｓ３−7へ進み、制動要求の受信有無の判定を継続する。Ｓ３−２で制動要求信号が受信されると、Ｓ３−１０へ進み、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から既に取得しているバッテリシステム５００およびそれを構成するセル電池５６０の情報を、モータ回生制御部３３０の記憶手段３３５から読み出す（Ｓ３−１０）。

つまり、Ｓ３−１０では、後述するＳ３−８にて第１回生制限を行うにあたり、既に取得しているバッテリシステム５００に関する情報をモータ回生制御部３３０から取得する。バッテリシステム５００に関する情報としては、バッテリシステム５００の全体充電量（SOC：State of Charge）値、バッテリシステム５００全体の総電圧値、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の端子間電圧ばらつき、内部抵抗ばらつきなど、制動要求前にバッテリ監視装置５１０から送信されたバッテリシステム５００の状態を表す情報である。この情報によって、各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の概算値を設定することができ、この設定値よりも小さい制限にすれば、更に、いかなるセル電池も充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限を行うことが可能である。

Ｓ３−１０にてバッテリ情報読み出しを行ったら、Ｓ３−５へ進む。Ｓ３−５では、バッテリ監視装置５１０から取得した各セル電池５６０の情報を用いて、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を判定する。そしてセル状態判定が完了していれば、Ｓ３−９へ進む。図３のＳ２−５と同様に、制動要求を受信した直後は、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の情報は、バッテリ監視装置５１０から入手できていない場合もあり、通常は、セル状態判定完了ではないため、Ｓ３−８へ進む。ここで、セル電池情報としては、図３に関して説明したように、各セル電池５６０の端子間電圧値、その際の電流値、充電量推定値、劣化状態推定値、内部抵抗推定値などがある。また、Ｓ３−５にて判定するセル状態の判定としては、回生時に最も制約となる制約セル電池を特定することなどがある。つまり、セル状態の判定としては、全てのセル電池５６０に関し、バッテリ監視装置５１０から少なくとも１回、あるいは、複数回のセル電池情報が送信されることで、セル状態を判定することが可能となる。

Ｓ３−５にてセル状態判定が完了していないと判定すると、Ｓ３−８へ進み、第１回生制限を実行する。Ｓ３−８における第１回生制限は、図３に述べた内容と同じように、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生要求を受信してから、バッテリ監視装置５１０へバッテリ５００を構成する各セル電池５６０の情報の受信要求を出力し、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得し、セル状態を判定完了するまでの間に実行する回生制御である。ここで、第１回生制限は、充電禁止電圧に到達することがないような小さい回生量に制限した回生制御を実行するが、本実施例では、Ｓ３−１０にてバッテリシステム５００に関する情報を取得しており、その情報を用いて、各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の概算値を設定することができ、この設定値よりも小さい回生制限量にすれば、更に、いかなるセル電池も充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限を行うことが可能である。このように、Ｓ３−１０にて取得したバッテリシステム５００に関する情報に基づき、第１回生制限の制限量を決定する。各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の設定は、制動要求後、最初に第１回生制限を行う際に行い、継続した制動要求の間は、最初に設定した制限値に基づいて回生制限を行う。

なお、図３にて説明したことと同様に、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第１回生制限にて小さい回生量に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できないことになるため、要求通りの制動が実現できない。しかし、第１回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態を判定するまでの期間に行う回生制限であることから、Ｓ３−８にて設定した第１回生制限にて実行する回生量を上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておくことで、第１回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。さらに、第１回生制限の区間での回生電流値を一定とするように設定すると、第１回生制限の区間において、同一電流条件下で各セル電池５６０の端子間電圧値を検出することができ、一定条件下で安定したセル電池状態の検知が可能である。また、一定電流値とする以外でも、第１回生制限を行う区間の回生状態を、各セル電池５６０の状態の検知に適したものとすることも可能である。

第１回生制限（Ｓ３−８）を実行すると、セル電池状態の受信要求を実行する（Ｓ３−３）。Ｓ３−３では、図１のモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて、バッテリシステム５００の状態を監視しているバッテリ監視装置５１０へ各セル電池５６０の状態を送信するように要求を出力する。その結果、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０は、制動要求を受信した際における各セル電池５６０の情報を出力し、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、各セル電池５６０の情報を取得する（Ｓ３−４）。但し、バッテリ監視装置５１０の送信周期などによっては、モータ回生制御部３３０からの受信要求があっても、同一の制御周期にて、セル電池情報を取得できない場合もある。

バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から各セル電池５６０の情報を受信すると（あるいは、受信できない場合でも取得タイミングが完了とすると）、再びＳ３−２へ戻る。制動要求（Ｓ３−２）が継続していれば、セル状態判定完了の有無の判定（Ｓ３−５）を繰り返す。

ここで、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を送信する場合、バッテリシステム５００を構成する複数のセル電池の状態を検知する必要があり、状態検知に時間を要する場合など、セル状態を判定するまでに遅れが発生する可能性がある。このため、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生制御を行う制御周期に対して、セル電池情報を受信する周期が遅い場合が発生することがある。そこで、Ｓ３−５にてセル電池情報を受信してセル状態の判定が完了するまでは、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、Ｓ３−８へ進み、第１回生制限を実行し、セル電池情報の受信要求とセル状態の受信を繰り返す。

Ｓ３−５のセル状態判定処理は、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得すると、取得したセル電池情報からバッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を判定する。前述したように、セル電池情報としては、各セル電池５６０の端子間電圧値、その際の電流値、充電量推定値、劣化状態推定値、内部抵抗推定値、などであり、各セル電池５６０の状態を示す物理量が相当する。セル状態の判定としては、回生時に制約となる制約セル電池を特定することなどがある。

Ｓ３−５にてセル状態判定が完了すると、第２回生制限（Ｓ３−９）へ進む。Ｓ３−９の第２回生制限では、Ｓ３−５にてセル状態の判定が完了しているため、回生時に制約となるセル電池を特定できており、特定したセル電池が充電禁止電圧に到達しないための回生最大量あるいは回生最大電流値を設定することができる。従って、第２回生制限では、セル状態判定完了した結果である制約セル電池情報と回生最大量あるいは回生最大電流値に基づいて、回生制御を実行する。

ここで、図３に関する説明と同様に、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第２回生制限にて回生最大量あるいは回生最大電流を勝手に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できず、要求通りの制動が実現できない場合が発生する。しかし、第２回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態判定が完了した段階で、回生最大量あるいは回生最大電流値といった回生制限の設置値を設定するため、設定した回生制限を上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておくことで、第２回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。

第２回生制限を実行すると、再びＳ３−２へ戻り、制動要求判定（Ｓ３−２）、セル状態判定完了判定（Ｓ３−５）を繰り返し実行する。

以上のような処理にて、本実施例では、制動要求時に、バッテリシステム５００に関する既に取得した情報に基づいて、確実に、充電・回生禁止電圧に到達しない回生量に制限を行う第１回生制限を実行し、第１回生制限実行中に、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の詳細情報を取得し、各セル電池５６０の状態を判定し、回生の制約となるセル電池電圧が充電禁止電圧に到達しない回生最大量あるいは回生最大電流値を設定し、第２回生制限を実行するため、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の中で充電禁止電圧に到達しやすい最も制約となるセル電池が充電・回生禁止電圧に到達しないような最大回生を行うことが可能となる。

次に、図５は、本発明の電動パワートレインシステム１００の回生制御のさらに異なる例を示したフローチャートである。

図５の例においても、図２、３、４と同様に、先ず、図１における車両コントローラ６００から出力される制動要求信号の有無を判定する（Ｓ４−２）。ここで、制動要求がない場合は、Ｓ４−７へ進み、制動要求の受信有無の判定を継続する。

Ｓ４−２で制動要求信号が受信されると、Ｓ４−１０へ進み、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から既に取得しているバッテリシステム５００およびそれを構成するセル電池５６０の情報をモータ回生制御部３３０の記憶手段３３５から読み出す（Ｓ４−１０）。

つまりＳ４−１０では、Ｓ４−８にて第１回生制限を行うにあたり、既に取得しているバッテリシステム５００に関する情報をモータ回生制御部３３０から取得する。本処理は、図４のＳ３−１０と同じである。バッテリシステム５００に関する情報としては、バッテリシステム５００の全体充電量、全体の総電圧値、各セル電池５６０の端子間電圧ばらつき、内部抵抗ばらつきなど、制動要求前にバッテリ監視装置５１０から送信されたバッテリシステム５００の状態を表す情報である。この情報によって、各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の概算値を設定することができ、この設定値よりも小さい制限にすれば、更に、いかなるセル電池も充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限を行うことが可能である。さらに、Ｓ４−１０では、次のＳ４−１１にて回生制限の要・不要を判定するために、必要なバッテリシステム５００に関する情報もモータ制御装置３００におけるモータ回生制御部３３０の記憶手段３３５から読み出す。読み出すバッテリ情報としては、バッテリシステム５００の全体の総電圧値、全体充電量、劣化状態、車速値、バッテリシステム５００の各部の温度値などが挙げられる。Ｓ４−１０にてバッテリ情報を読み出すと、Ｓ４−１１へ進む。

Ｓ４−１１では、読み出したバッテリ情報から回生制限が必要か否かを判定する。例えば、バッテリシステム５００の全体充電量（State of Charge）値が低い場合で、各セル電池５６０が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性はないと判定されると、回生制限を行う必要はないと判定する。充電量（State of Charge）値が高い場合は、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性が高いので、回生制限を行う必要があると判定する。また、バッテリシステム５００の各部の温度が低い場合は、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の内部抵抗が大きくなるため、同じ回生電流値でも端子間電圧が上昇することから、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性が高いと判定され、回生制限を行う必要があると判定される。一方、バッテリシステム５００の温度が常温である場合は、内部抵抗が小さい状態であるので、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならないと判断され、回生制限を行う必要がないと判定される。さらに、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の劣化状態（SOH：State of Health）が上昇し、劣化していると判定されると、内部抵抗が高く、回生時に充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になり易いので、回生制限を行う必要があると判定する。また、車速が低い場合は、回生可能な回生量が小さくなるので、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならないと判断され、回生制限を行う必要がないと判定される。このように、回生前の比較的直近のバッテリ状態や車両状態を用いて、回生制限の必要の可否を判定することができる。

Ｓ４−１１で回生制限が不要と判定されると、Ｓ４−１２へ進み、通常の回生制御を行う。一方、Ｓ４−１１で回生制限が必要と判定されると、Ｓ４−５へ進む。

Ｓ４−５では、図４にて説明したＳ３−５と同様に、バッテリ監視装置５１０から取得した情報を用いて各セル電池５６０の状態を判定する。図４のＳ３−５と同様に、制動要求を受信した直後は、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の情報は、バッテリ監視装置５１０から入手できていない場合もあり、通常は、セル状態判定完了ではないため、Ｓ４−８へ進む。ここで、セル電池情報やＳ４−５にて判定するセル状態の判定は、図３、図４に関して説明した内容と同じである。

Ｓ４−５にてセル状態判定が完了していないと判定すると、Ｓ４−８へ進み、第１回生制限を実行する。

Ｓ４−８における第１回生制限は、図４に関して説明したように、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生要求を受信してから、バッテリ監視装置５１０へバッテリ５００を構成する各セル電池５６０の情報の受信要求を出力し、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得し、セル状態を判定完了するまでの間に実行する回生制御である。ここで、第１回生制限は、充電禁止電圧に到達することがないような小さい回生量に制限した回生制御を実行するが、本実施例では、Ｓ４−１０にてバッテリシステム５００に関する情報を取得しており、その情報を用いて、各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の概算値を設定することができ、この設定値よりも小さい回生制限量にすれば、更に、いかなるセル電池も充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限を行うことが可能である。このように、Ｓ４−１０にて取得したバッテリシステム５００に関する情報に基づき、第１回生制限の制限量を決定する。各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の設定は、制動要求後、最初に第１回生制限を行う際に行い、継続した制動要求の間は、最初に設定した制限値に基づいて回生制限を行う。

なお、図４にて説明したのと同様に、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第１回生制限にて小さい回生量に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できないことになるため、要求通りの制動が実現できない。しかし、第１回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態を判定するまでの期間に行う回生制限であることから、Ｓ４−８にて設定した第１回生制限にて実行する回生量を上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておくことで、第１回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。さらに、第１回生制限の区間での回生電流値を一定とするように設定すると、第１回生制限の区間において、同一電流条件下で各セル電池５６０の端子間電圧値を検出することができ、一定条件下で安定したセル電池状態の検知が可能である。また、一定電流値とする以外でも、第１回生制限を行う区間の回生状態を、各セル電池５６０の状態の検知に適したものとすることも可能である。

第１回生制限（Ｓ４−８）を実行すると、セル電池状態の受信要求を実行する（Ｓ４−３）。Ｓ４−３では、図１のモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて、バッテリシステム５００の状態を監視しているバッテリ監視装置５１０へ各セル電池５６０の状態を送信するように要求を出力する。その結果、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０は、制動要求を受信した際における各セル電池５６０の情報を出力し、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、各セル電池５６０の情報を取得する（Ｓ３−４）。但し、バッテリ監視装置５１０の送信周期などによっては、モータ回生制御部３３０からの受信要求があっても、同一の制御周期にて、セル電池情報を取得できない場合もある。

バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から各セル電池５６０の情報を受信すると（あるいは、受信できない場合でも取得タイミングが完了すると）、再びＳ４−２へ戻る。制動要求（Ｓ４−２）が継続していれば、セル状態判定完了の有無の判定（Ｓ４−５）を繰り返す。

ここで、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を送信する場合、バッテリシステム５００を構成する複数のセル電池の状態を検知する必要があり、状態検知に時間を要する場合など、セル状態を判定するまでに遅れが発生する可能性がある。このため、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生制御を行う制御周期に対して、セル電池情報を受信する周期が遅い場合が発生することがある。そこで、Ｓ４−５にてセル電池情報を受信してセル状態の判定が完了するまでは、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、Ｓ４−８へ進み、第１回生制限を実行し、セル電池情報の受信要求とセル電池状態の受信を繰り返す。

Ｓ４−５のセル状態判定処理は、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得すると、取得したセル電池情報からバッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を判定する。前述したように、セル電池情報としては、各セル電池５６０の端子間電圧値、その際の電流値、充電量推定値、劣化状態推定値、内部抵抗推定値、などであり、各セル電池５６０の状態を示す物理量が相当する。セル状態の判定としては、回生時に制約となる制約セル電池を特定することなどがある。

Ｓ４−５にてセル状態判定が完了すると、第２回生制限（Ｓ４−９）へ進む。Ｓ４−９の第２回生制限では、Ｓ４−５にてセル状態の判定が完了しているため、回生時に制約となるセル電池を特定できており、特定したセル電池が充電禁止電圧に到達しないための回生最大量あるいは回生最大電流値を回生制限量として設定することができる。従って、第２回生制限では、セル状態判定完了した結果である制約セル電池情報と回生最大量あるいは回生最大電流値に基づいて、回生制御を実行する。

ここで、図４に関して説明したように、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第２回生制限にて回生最大量あるいは回生最大電流を勝手に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できず、要求通りの制動が実現できない場合が発生する。しかし、第２回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態判定が完了した段階で、回生最大量あるいは回生最大電流値といった回生制限の値を設定するため、設定した回生制限を上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておくことで、第２回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。

第２回生制限を実行すると、再びＳ４−２へ戻り、制動要求判定（Ｓ４−２）、セル状態判定完了判定（Ｓ４−５）を繰り返し実行する。

以上のような処理にて、本実施例では、制動要求後に、回生制限の必要の有無を判定し、回生制限が必要な場合は、確実に、充電・回生禁止電圧に到達しない回生量に制限を行う第１回生制限を実行し、第１回生制限実行中に、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の詳細情報を取得し、各セル電池５６０の状態を判定し、回生の制約となるセル電池電圧が充電禁止電圧に到達しない回生最大量あるいは回生最大電流値を設定し、第２回生制限を実行するため、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の中で充電禁止電圧に到達しやすい最も制約となるセル電池が充電・回生禁止電圧に到達しないような最大回生を行うことが可能となる。特に本実施例では、回生制限が必要でないと判定すると、余分な回生制限を伴う回生制御を行わず、最大限の回生を回生開始時から実行するので、回生量の最大化を図ることができる。

次に、図６は、本発明の電動パワートレインシステム１００の回生制御のさらに異なる例を示したフローチャートである。

図６の例においても、図２、３、４、５と同様に、先ず、図１における車両コントローラ６００から出力される制動要求信号の有無を判定する（Ｓ５−２）。ここで、制動要求がない場合は、Ｓ５−７へ進み、制動要求の受信有無の判定を継続する。

Ｓ５−２で制動要求信号が受信されると、Ｓ５−１０へ進み、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から既に取得しているバッテリシステム５００およびそれを構成するセル電池５６０の情報をモータ回生制御部３３０の記憶手段３３５から読み出す（Ｓ５−１０）。

つまりＳ５−１０では、Ｓ５−８にて第１回生制限を行うにあたり、既に取得しているバッテリシステム５００に関する情報をモータ回生制御部３３０から取得する。バッテリシステム５００に関する情報としては、バッテリシステム５００の全体充電量、全体の総電圧値、各セル電池５６０の端子間電圧ばらつき、内部抵抗ばらつきなど、制動要求前にバッテリ監視装置５１０から送信されたバッテリシステム５００の状態を表す情報である。この情報によって、各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の概算値を設定することができ、この設定値よりも小さい制限にすれば、更に、いかなるセル電池も充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限を行うことが可能である。さらに、Ｓ５−１０では、次のＳ５−１１にて回生制限の要・不要を判定するために、必要なバッテリシステム５００に関する情報もモータ制御装置３００におけるモータ回生制御部３３０の記憶手段３３５から読み出す。読み出すバッテリ情報としては、バッテリシステム５００の全体の総電圧値、全体充電量、劣化状態、車速値、バッテリシステム５００の各部の温度値などが挙げられる。本処理は、図５のＳ４−１０と同じである。

Ｓ５−１０では、上記の処理に加え、Ｓ５−１３にてセル状態判定の要・不要を判定するために、必要なバッテリシステム５００に関する情報も記憶手段３３５から読み出す。読み出すバッテリ情報としては、過去に回生制限を行った際におけるバッテリ状態と回生制限量に関する情報である。具体的には、過去に、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の中で回生時に制約となる悪化セル電池を特定した際の、バッテリシステム５００の全体の総電圧値、全体充電量、バッテリシステム５００の各部の温度値、劣化の状態、更に、回生制限電流値や回生制限電力量などが挙げられる。これは、現在のバッテリシステム５００や各セル電池５６０の状態が、過去に回生制限を実行した状態と同様な状態であるか否かを判定するために必要な情報であれば良い。

Ｓ５−１０にてバッテリ情報を読み出すと、Ｓ５−１１へ進む。

Ｓ５−１１では、読み出したバッテリ情報から回生制限が必要か否かを判定する。例えば、バッテリシステム５００の全体充電量（State of Charge）値が低い場合で、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になることはないと判定されると、回生制限を行う必要はないと判定し、充電量（State of Charge）値が高い場合は、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性が高いので、回生制限を行う必要があると判定する。また、バッテリシステム５００の各部の温度が低い場合は、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の内部抵抗が大きくなるため、同じ回生電流値でも端子間電圧が上昇することから、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になる可能性が高いと判定され、回生制限を行う必要があると判定される。一方、バッテリシステム５００の温度が常温である場合は、内部抵抗が小さい状態であるので、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならないと判断され、回生制限を行う必要がないと判定される。さらに、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の劣化状態（SOH：State of Health）が上昇し、劣化していると判定されると、内部抵抗が高く、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になり易いので、回生制限を行う必要があると判定する。また、車速が低い場合は、回生可能な回生量が小さくなるので、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならないと判断されると、回生制限を行う必要がないと判定される。このように、回生前の比較的直近のバッテリ状態や車両状態を用いて、回生制限の必要の可否を判定することができる。

Ｓ５−１１で回生制限が不要と判定されると、Ｓ５−１２へ進み、通常の回生制御を行う。一方、Ｓ５−１１で回生制限が必要と判定されると、Ｓ５−１３へ進む。

Ｓ５−１３では、セル状態判定の要・不要の判定を行う。Ｓ５−１０にて取得したバッテリシステム５００に関する情報を用いて、セル状態判定の要・不要を判定する。具体的には、現在のバッテリシステム５００の状態、あるいは構成されるセル電池５６０の状態である、電圧、電流、温度、充電量、劣化状態が、過去に第２回生制限を行った際の制動要求時におけるバッテリ状態と類似しているかを判定する。なお、上記の情報以外でも、現在のバッテリシステム５００や各セル電池５６０の状態が、過去に第２回生制限を実行した際のバッテリシステム５００あるいは各セル電池５６０の状態と類似しているかを判定することができるものであれば、どのような情報を用いても良い。例えば、バッテリシステム５００の温度に関して、現在の温度と過去の第２回生制限を実施した際の温度の差が、所定値以内、充電量の差が所定値以内、総電圧の差が所定値以内、劣化状態を示す劣化度の差が所定値以内などの条件がそろった場合、過去に実施した第２回生制限の状態と現在の状態が類似していると判定し、セル状態の判定を不要とする。この場合は、後述するように、過去に実施した第２回生制限に用いた回生制限電流値や回生制限電力量を、現在の状態で行う第２回生制限の制限値として利用することができる。

このようにして、Ｓ５−１３にて現在のバッテリシステム５００の状態が、過去に実施した第２回生制限の際の制動要求時における状態と類似していると判定すると、セル状態判定は不要として判断し、Ｓ５−５を実施せずに、Ｓ５−９の第２回生制限へ進む。一方、Ｓ５−１３で、現在のバッテリシステム５００の状態が、過去に実施した第２回生制限の状態と類似していないと判定すると、セル状態判定が必要であると判断し、Ｓ５−５へ進む。

Ｓ５−５では、図５にて説明したＳ４−５と同様に、バッテリ監視装置５１０から取得した情報を用いて各セル電池５６０の状態を判定する。図５のＳ４−５と同様に、制動要求を受信した直後は、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の情報は、バッテリ監視装置５１０から入手できていない場合もあり、通常は、セル状態判定完了ではないため、Ｓ５−８へ進む。ここで、セル電池情報やＳ５−５にて判定するセル状態の判定は、図３、図４、図５にて説明した内容と同じである。

Ｓ５−５にてセル状態判定が完了していないと判定すると、Ｓ５−８へ進み、第１回生制限を実行する。

Ｓ５−８における第１回生制限は、図５に関して説明したように、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生要求を受信してから、バッテリ監視装置５１０へバッテリ５００を構成する各セル電池５６０の情報の受信要求を出力し、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得し、セル状態を判定完了するまでの間に実行する回生制御である。ここで、第１回生制限は、充電禁止電圧に到達することがないような小さい回生量に制限した回生制御を実行するが、本実施例では、Ｓ５−１０にてバッテリシステム５００に関する情報を取得しており、その情報を用いて、各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の概算値を設定することができ、この設定値よりも小さい回生制限量にすれば、更に、いかなるセル電池も充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限を行うことが可能である。このように、Ｓ５−１０にて取得したバッテリシステム５００に関する情報に基づき、第１回生制限の制限量を決定する。各セル電池５６０の端子間電圧が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生制限量あるいは回生制限電流値の設定は、制動要求後、最初に第１回生制限を行う際に行い、継続した制動要求の間は、最初に設定した制限値に基づいて回生制限を行う。

なお、図５にて説明したのと同様に、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第１回生制限にて小さい回生量に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できないことになるため、要求通りの制動が実現できない。しかし、第１回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態を判定するまでの期間に行う回生制限であることから、Ｓ５−８にて設定した第１回生制限にて実行する回生量を上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておくことで、第１回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。さらに、第１回生制限の区間での回生電流値を一定とするように設定すると、第１回生制限の区間において、同一電流条件下で各セル電池５６０の端子間電圧値を検出することができ、一定条件下で安定したセル電池状態の検知が可能である。また、一定電流値とする以外でも、第１回生制限を行う区間の回生状態を、各セル電池５６０の状態の検知に適したものとすることも可能である。

第１回生制限（Ｓ５−８）を実行すると、セル電池状態の受信要求を実行する（Ｓ５−３）。Ｓ５−３では、図１のモータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて、バッテリシステム５００の状態を監視しているバッテリ監視装置５１０へ各セル電池５６０の状態を送信するように要求を出力する。その結果、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０は、制動要求を受信した際における各セル電池５６０の情報を出力し、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、各セル電池５６０の情報を取得する（Ｓ５−４）。但し、バッテリ監視装置５１０の送信周期などによっては、モータ回生制御部３３０からの受信要求があっても、同一の制御周期にて、セル電池情報を取得できない場合もある。

バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から各セル電池５６０の情報を受信すると（あるいは、受信できない場合でも取得タイミングが完了とすると）、再びＳ５−２へ戻る。制動要求（Ｓ５−２）が継続していれば、セル状態判定完了の有無の判定（Ｓ５−５）を繰り返す。

ここで、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を送信する場合、バッテリシステム５００を構成する複数のセル電池の状態を検知する必要があり、状態検知に時間を要する場合など、セル状態を判定するまでに遅れが発生する可能性がある。このため、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０にて回生制御を行う制御周期に対して、セル電池情報を受信する周期が遅い場合が発生することがある。そこで、Ｓ５−５にてセル電池情報を受信してセル状態の判定が完了するまでは、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０は、Ｓ５−８へ進み、第１回生制限を実行し、セル電池情報の受信要求とセル電池状態の受信を繰り返す。

Ｓ５−５のセル状態判定処理は、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が、バッテリ監視装置５１０からセル電池情報を複数回取得すると、取得したセル電池情報からバッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態を判定する。前述したように、セル電池情報としては、各セル電池５６０の端子間電圧値、その際の電流値、充電量推定値、劣化状態推定値、内部抵抗推定値、などであり、各セル電池５６０の状態を示す物理量が相当する。セル状態の判定としては、回生時に制約となる制約セル電池を特定することなどがある。

Ｓ５−５にてセル状態判定が完了すると、第２回生制限（Ｓ５−９）へ進む。Ｓ５−９の第２回生制限では、Ｓ５−５にてセル状態の判定が完了している場合は、回生時に制約となるセル電池を特定できており、特定したセル電池が充電禁止電圧に到達しないための回生最大量あるいは回生最大電流値を設定することができる。従って、第２回生制限では、セル状態判定完了した結果である制約セル電池情報と回生最大量あるいは回生最大電流値に基づいて、回生制御を実行する。

また、Ｓ５−１３にてセル状態判定が不要と判定された場合でも、第２回生制限（Ｓ５−９）へ進む。この場合、Ｓ５−１３にて、現在のバッテリシステム５００の状態が、過去に第２回生制限を実行した際のバッテリシステム５００の状態と類似していると判断されているので、類似している過去に実施した第２回生制限に用いた回生制限電流値や回生制限電力量を、現在の状態で行う第２回生制限の制限値として設定し、回生制御（第２回生制限）を実行する。

ここで、図５等に関して説明したように、モータ制御装置３００のモータ回生制御部３３０が第２回生制限にて回生最大量あるいは回生最大電流を勝手に制限してしまうと、上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０から要求される回生量を実現できず、要求通りの制動が実現できない場合が発生する。しかし、第２回生制限は、制動要求があった場合で、セル状態判定が完了した段階で、回生最大量あるいは回生最大電流値といった回生制限の値を設定するため、設定した回生制限を上位の車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ送信しておくことで、第２回生制限の回生制限を考慮して上位の車両コントローラ６００やブレーキコントローラ７１０が回生ブレーキと摩擦ブレーキの配分を設定することができるので、要求される制動を実現することが可能である。

第２回生制限を実行すると、再びＳ５−２へ戻り、制動要求判定（Ｓ５−２）、セル状態判定完了判定（Ｓ５−５）を繰り返し実行する。

以上のような処理にて、本実施例では、制動要求時に、回生制限の必要の有無を判定し、回生制限が必要な場合は、確実に、充電・回生禁止電圧に到達しない回生量に制限を行う第１回生制限を実行し、第１回生制限実行中に、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の詳細情報を取得し、各セル電池５６０の状態を判定し、回生の制約となるセル電池電圧が充電禁止電圧に到達しない回生最大量あるいは回生最大電流値を設定し、第２回生制限を実行するため、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の中で充電禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池が充電・回生禁止電圧に到達しないような最大回生を行うことが可能となる。特に、本実施例では、回生制限が必要でないと判定すると、余分な回生制限に基づいた回生制御を行わず、最大限の回生を回生開始時から実行することで、回生量の最大化を図ることができる。更に、現在のバッテリシステム５００及びセル電池５６０の状態が過去に実施した第２回生制限を行った状態と類似している場合は、第２回生制限にて制限する回生制限量を新たに求めることなく、回生量が小さい第１回生制限を実施せずに、直ちに回生量が大きい第２回生制限を実行できるため、回生量をより大きく確保することが可能となる。

図７は、図３〜図６の実施例における回生制御による種々のパラメータの変化とデータ送受信とを時系列に示した説明図である。

図７において、上段の（Ａ）は、車両の制・駆動力であって、実線が、車両コントローラ６００にて演算した全体制・駆動力の目標値を示し、破線が、モータ２００とインバータ４００における制・駆動力の目標値を示している。中段の（Ｂ）は、バッテリシステム５００の電流値を示している。下段の（Ｃ）は、セル電池５６０の端子間電圧、特に、バッテリシステム５００を構成する多数のセル電池５６０の中で、充電・回生禁止電圧に到達する可能性の最も高い制約セル電池の端子間電圧を示している。また、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の間の矢印でもって、種々の情報の送受信を示している。

図７の例では、時刻ｔ０にて制動要求が出力される。制動要求は、後述するが、ドライバのアクセル操作とブレーキ操作に応じて車両コントローラ６００にて判定され、ドライバのアクセル操作とブレーキ操作の大きさおよび車両速度に応じて、全体制・駆動力の目標値が演算される。

図７の上段（Ａ）では、横軸を時間として、縦軸のプラス側が駆動力を示し、マイナス側が制動力を示している。時刻ｔ０以前は、ドライバのアクセル操作と車両速度に応じて全体駆動力の目標値が演算され、それに伴い、モータ２００、インバータ４００、バッテリシステム５００から構成される電動パワートレイン１００の駆動力の目標値も演算される。全体駆動力の目標値は実線で示され、電動パワートレイン１００の駆動力の目標値は破線で示されているが、時刻ｔ０以前は両者が一致している。時刻ｔ０において、ドライバ操作によって、駆動力要求から制動力要求へ切り替わる。時刻ｔ０にて制動要求が受信されると、制動開始となり、先ずは、第１回生制限が開始される。第１回生制限では、既に述べたように、回生時にバッテリシステム５００を構成するセル電池が充電・回生禁止電圧に到達しないような小さい回生量に制限される。例えば、図７の上段（Ａ）の図では、時刻ｔ０から実線で示す全体制動力の目標値が大きく変化しているが、破線で示す電動パワートレイン１００の回生による制動力の目標値は、全体制動力の目標値とは異なり、回生制限が働いた状態となる。

図７の中段（Ｂ）では、横軸を時間として、縦軸のプラス側がバッテリの放電電流値を示し、マイナス側がバッテリの充電電流値を示している。時刻ｔ０以前は、図７の上段（Ａ）に示した全体の駆動力目標値と同じ電動パワートレイン１００の駆動力目標値に対応して、バッテリシステム５００から駆動力を実現するための電流が出力される（放電電流）。時刻ｔ０にて制動要求が送信され、第１回生制限が行われると、図７の中段（Ｂ）に実線で示すように第１回生制限電流値（一点鎖線）よりも絶対値が小さい回生電流になるように回生制御がおこなわれる。

図７の下段（Ｃ）では、横軸を時間として、縦軸がバッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の電圧の値を示している。特に、バッテリシステム５００を構成する多数のセル電池５６０の中で電圧が最も高く、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になり易い制約セル電池の端子間電圧の値を示している。時刻ｔ０以前は、図７の上段（Ａ）に示した全体の駆動力目標値と同じ電動パワートレイン１００の駆動力目標値に対応して、図７の中段（Ｂ）に示したバッテリシステム５００から駆動力を実現するための電流が出力されるため、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧は、開回路電圧から電流が出力されることによって生じる電圧降下分が低下し、バッテリシステム５００から出力される電流の大きさに応じて電圧が変化する。時刻ｔ０にて制動要求が送信され、第１回生制限が行われると、図７の中段（Ｂ）の実線で示すように回生制限を伴った回生制御が行われるので、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧は、バッテリシステム５００に入力される回生電流に応じて電圧上昇する。時刻ｔ０では、制動要求が送信され、この制動要求に基づき、第１回生制限を開始するが、第１回生制限のタイミングで、モータ制御装置３００は、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧や電流などのバッテリシステム５００を構成するバッテリ情報及びセル電池情報を送信する要求（セル電池情報取得要求）をバッテリ監視装置５１０へ送信する。バッテリ監視装置５１０は、モータ制御装置３００からのセル電池情報取得要求に応じて、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の情報、バッテリシステム全体の情報をモータ制御装置３００へ送信する。

時刻ｔ０以降は、図７の中段（Ｂ）の一点鎖線にて示す第１回生制限の回生制限電流内で回生制御が実行される。第１回生制限を実行している間に、モータ制御装置３００からバッテリ監視装置５１０へバッテリ情報・セル電池情報の取得を要求し、バッテリ監視装置５１０からバッテリ情報・セル電池情報を受信する。バッテリ情報・セル電池情報を複数回数取得すると、取得したバッテリ情報・セル電池情報に基づいて、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の中で、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になり易いセル電池５６０を特定し、特定したセル電池の複数回取得した端子間電圧、バッテリ電流などから充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になり易い特定セル電池（悪化セル電池）が充電・回生禁止電圧に到達しない回生最大量、回生最大電流値（第２回生制限電流）を演算する。

特定した悪化セル電池が充電・回生禁止電圧に到達する過電圧にならない回生最大量、回生最大電流値（第２回生制限電流）が演算されると、セル状態判定完了として、第１回生制限から第２回生制限へ移行する。図７では、時刻ｔ１にて第１回生制限から第２回生制限へ移行する。第２回生制限では、第２回生制限電流以下となるように回生制限を行う。

悪化セル電池５６０の特定ならびにこれに対応した第２回生制限電流の演算が行われると、第２回生制限電流の値は、車両コントローラ６００へ送信される。これにより、電動パワートレインシステム１００が回生可能な最大値を、車両コントローラ６００が取得することになる。その結果、第２回生制限区間では、第２回生制限電流以下で回生制御を行うように、回生制動と摩擦ブレーキの分配を決定し、第２回生制限が実行される。

ここで、図７では、時刻ｔ０からｔ１の区間で、第１回生制限による回生制御が行われ、この区間においてバッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０からバッテリ情報・セル電池情報を取得し、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の状態を判定するが、以下、この区間におけるセル電池５６０の状態判定の具体的な例を説明する。

第１回生制限を実行する時刻ｔ０から時刻ｔ１の区間では、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０のいずれもが充電禁止電圧に到達しない第１回生制限電流以下で回生制御が実行される。ここで、図７の例では、時刻ｔ０からｔ１の第１回生制限区間をさらに２つの区間に分割し、時刻ｔ０から時刻ｔ２の区間の回生電流を一定電流とし、時刻ｔ２から時刻ｔ１の区間の回生電流を異なる一定の電流とする。

時刻ｔ０から時刻ｔ２の区間の回生電流値をＩb1とすると、この区間において取得した各セル電池５６０の端子間電圧（Ｖb_ci）は、下記の式［１］で表現できる。

Ｖb_ci[k] = Ｅb_ci[k] + Ｒb_ci[k]×Ｉb1[k] ・・・式［１］
但し、
Ｖb_ci[k]：時刻kにおけるi番目セル電池の端子間電圧（CCV：Closed Circuit Voltage）
Ｅb_ci[k]：時刻kにおけるｉ番目セル電池の開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）
Ｒb_ci[k]：時刻kにおけるｉ番目セル電池の内部抵抗
Ｉb1[k] ：時刻kにおけるバッテリ電流
時刻ｔ０から時刻ｔ２間の回生電流が一定であれば、セル電池５６０の端子間電圧もほぼ一定となり、各セル電池５６０の端子間電圧を高精度に検出するには、一定であることは優位となる。具体的には、セル電池５６０の電圧検出値が変動している場合でも、その平均値を検出することで、精度の高い端子間電圧が検出できる。

次に、時刻ｔ２から時刻ｔ１の区間の回生電流値をＩb2とすると、この区間において取得した各セル電池５６０の端子間電圧（Ｖb_ci）は、下記の式［２］で表現できる。

Ｖb_ci[j] = Ｅb_ci[j] + Ｒb_ci[j]×Ｉb2[j] ・・・式［２］
但し、
Ｖb_ci[j]：時刻jにおけるi番目セル電池の端子間電圧（CCV：Closed Circuit Voltage）
Ｅb_ci[j]：時刻jにおけるｉ番目セル電池の開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）
Ｒb_ci[j]：時刻jにおけるｉ番目セル電池の内部抵抗
Ｉb2[j] ：時刻jにおけるバッテリ電流
時刻ｔ０から時刻ｔ１の区間（第１回生制限区間）は、例えば、数百msecから１秒程度など短時間であるので、時刻ｔ０から時刻ｔ２の区間と時刻ｔ２から時刻ｔ１の区間における、充電量（SOC：State of Charge）、温度、劣化状態（SOH：State of Health）などは、同じであると考えてよい。従って、下記の式［３］、［４］の関係となる。

Ｅb_ci[k] = Ｅb_ci[j] ・・・式［３］
Ｒb_ci[k] = Ｒb_ci[j] ・・・式［４］
従って、式［１］、［２］、［３］、［４］から、次の式［５］の関係が得られる。

Ｖb_ci[k] - Ｖb_ci[j] = Ｒb_ci×（Ｉb1[k] -Ｉb2[j]） ・・・式［５］
但し、Ｒb_ci = Ｒb_ci[k] = Ｒb_ci[j]
式［５］から、各セル電池５６０の内部抵抗（Ｒb_ci）および開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）（Ｅb_ci）を演算すると、下記の式［６］および式［７］の通りとなる。

Ｒb_ci =（Ｖb_ci[k] - Ｖb_ci[j]）÷（Ｉb1[k] -Ｉb2[j]） ・・・式［６］
Ｅb_ci = Ｖb_ci[k] - （Ｖb_ci[k] - Ｖb_ci[j]）÷（Ｉb1[k] -Ｉb2[j]）×Ｉb2
・・・式［７］
但し、Ｅb_ci = Ｅb_ci[k] = Ｅb_ci[j]
以上のことから、時刻ｔ０から時刻ｔ２の区間と時刻ｔ２から時刻ｔ１の区間の２つの異なる回生電流の下で、各セル電池５６０の端子間電圧とバッテリ電流値を検出することで、各セル電池５６０の現状の内部抵抗や開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）を高精度に推定することができる。

さらに、これらの推定した結果に基づいて、回生禁止電圧値をＶb_cmaxと設定すると、各セル電池５６０が回生禁止電圧に到達する回生最大電流値（Ｉbmax_i）を次のように求めることが可能となる。

Ｉbmax_i = (Ｖb_cmax -Ｖb_ci[j]）÷ Ｒb_ci + Ｉb2
= (Ｖb_cmax -Ｖb_ci[j]）×（Ｉb1[k] -Ｉb2[j]）
÷（Ｖb_ci[k] -Ｖb_ci[j]）+ Ｉb2 ・・・［８］
式［８］によって、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の回生最大電流値（Ibmax_i）がそれぞれ演算されると、この中で最小の回生最大電流値が、バッテリシステム５００の回生最大電流値となる。そして、その制約となったセル電池５６０が最悪セル電池として特定される。

以上のような処理によって、第１回生制限の区間において、最悪セル電池の特定と回生最大電流値の演算を行うことができ、時刻ｔ１以降の第２回生制限における回生最大制限電流値を設定することが可能となる。

図８は、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態が異なる場合（特に悪化セル電池の状態が異なる場合）における第２回生制限の差異を説明したものである。

図８の（Ａ）は、図７の（Ａ）と同様に、車両コントローラ６００にて演算した全体制・駆動力力の目標値と、モータ２００とインバータ４００における制・駆動力の目標値と、を示している。実線が、車両コントローラ６００で決定した全体制・駆動力の目標値である。破線は、セル電池状態が図（Ｃ−１）に示すCase１の場合のモータ２００とインバータ４００における制・駆動力の目標値である。また、点線は、セル電池状態が図（Ｃ−２）に示すCase２の場合のモータ２００とインバータ４００における制・駆動力の目標値である。

ここで、Case１とCase２の違いは、後述するが、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の中の悪化セル電池が異なる点である。Case１と比べてCase２は、第１回生制限区間における悪化セル電池の端子間電圧が高い。

図８の（Ｂ）は、図７の（Ｂ）と同じく、バッテリシステム５００の電流値を示している。実線は、セル電池状態がCase１の場合であり、破線は、セル電池状態がCase２の場合である。

図８の（Ｃ−１）および（Ｃ−２）は、図７の（Ｃ）と同じく制約セル電池の端子間電圧を示している。それぞれ、セル電池状態がCase１の場合およびセル電池状態がCase２の場合を示しており、いずれも、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の中で、充電・回生禁止電圧に到達する可能性の高い最悪セル電池の端子間電圧である。

図８においても、図７と同様に、時刻ｔ０にて、ドライバのアクセル操作とブレーキ操作に応じて車両コントローラ６００にて判定された制動要求が出力され、ドライバのアクセル操作とブレーキ操作の大きさおよび車両速度に応じた全体制・駆動力の目標値が演算される。

図８（Ａ）では、横軸を時間として、縦軸のプラス側が駆動力を示し、マイナス側が制動力を示している。時刻ｔ０以前は、ドライバのアクセル操作と車両速度に応じて全体駆動力の目標値が演算され、それに伴い、電動パワートレイン１００の駆動力の目標値も演算される。全体駆動力の目標値は実線で示され、電動パワートレイン１００の駆動力の目標値は破線で示されているが、時刻ｔ０以前は、両者が一致する。時刻ｔ０において、ドライバ操作によって、駆動力要求から制動力要求へ切り替わる。時刻ｔ０にて制動要求が受信されると、制動開始となり、先ずは、第１回生制限が開始される。第１回生制限では、既に述べたように、回生時にバッテリシステム５００を構成するセル電池が充電・回生禁止電圧に到達しないような小さい回生量に制限される。例えば、図８（Ａ）では、時刻ｔ０から実線で示す全体制動力の目標値が大きく変化しているが、破線で示す電動パワートレイン１００の回生による制動力の目標値は、全体制動力の目標値とは異なり、回生制限が働いた状態となる。

図８（Ｂ）では、横軸を時間として、縦軸のプラス側がバッテリの放電電流値を示し、マイナス側がバッテリの充電電流値を示している。時刻ｔ０以前は、図８（Ａ）に示した全体の駆動力目標値と同じ電動パワートレイン１００の駆動力の目標値に対応して、バッテリシステム５００から駆動力を実現するための電流が出力される（放電電流）。時刻ｔ０にて制動要求が送信され、第１回生制限が行われると、図８（Ｂ）の実線で示すように、第１回生制限電流値（一点鎖線）よりも絶対値が小さい回生電流になるように回生制御がおこなわれる。

図８の（Ｃ−１）および（Ｃ−２）は、横軸を時間として、縦軸がバッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧の値を示す。特に、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の中で電圧が一番大きく、充電・回生禁止電圧に到達する過電圧になり易い最悪セル電池の端子間電圧の値を示している。時刻ｔ０以前は、図８（Ａ）に示した全体の駆動力目標値と同じ電動パワートレイン１００の駆動力の目標値に対応して、図８（Ｂ）に示したようにバッテリシステム５００から駆動力を実現するための電流が出力されるので、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧は、開回路電圧から電流が出力されることによって生じる電圧降下分が低下し、バッテリシステム５００から出力される電流の大きさに応じて電圧が変化する。（Ｃ−１）と（Ｃ−２）とでは、時刻ｔ０以前のセル電池電圧を比較すると、（Ｃ−1）に示すセル電池電圧の方が、（Ｃ−２）に示すセル電池電圧よりも高い値を示しているところが異なっている。

セル電池５６０の端子間電圧は、セル電池の開回路電圧（OCV：Open Circuit Voltage）と、出力される電流およびセル電池の内部抵抗による電圧降下と、にて決まる。図８の２つの例では、セル電池の開回路電圧は、互いに同一であるが、Case２つまり（Ｃ−２）のセル電池の方が内部抵抗が大きい場合を示している。セル電池の内部抵抗が大きくなる要因としては、低温状態であることや劣化状態であることなどが挙げられる。このようにCase２では、セル電池の内部抵抗が大きいため、駆動時には、内部抵抗と電流によって発生する電圧降下が大きくなり、Case１と比較してセル電池の端子間電圧が低くなる。

時刻ｔ０にて制動要求が送信され、第１回生制限が行われると、図８（Ｂ）に実線で示すように第１回生制限電流値（一点鎖線）よりも絶対値が小さい回生電流になるように回生制御が行われ、それに伴い、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧は、バッテリシステム５００に入力される電流に応じて電圧上昇する。

図８（Ｃ−１）、（Ｃ−２）に示すように、第１回生制限区間において、Case１とCase２とで、セル電池電圧の変化が異なる。これは、上述したようにセル電池の内部抵抗が異なるため、内部抵抗が大きいCase２の悪化セル電池の方が電圧が高くなる。第１回生制限電流値は、（Ｃ−1）および（Ｃ−２）のいずれの場合でも、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の端子間電圧が回生禁止電圧に到達しないように設定されるため、いずれの場合でも、第１回生制限区間において、回生禁止電圧に到達する過電圧にはならない。

図７において説明したように、第１回生制限区間でバッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の状態を判定し、その中で最悪セル電池でも回生禁止電圧に到達しない回生最大電流値の演算が完了（時刻ｔ１）すると、第２回生制限へ移行する。第２回生制限は、図８の例では、Case１とCase２とで異なるものとなる。具体的には、前述した通り、Case１の場合と比べてCase２の場合は最悪セル電池の内部抵抗が大きいため、回生禁止電圧に到達する過電圧になる回生電流値が小さくなる。これは、第１回生制限区間において、バッテリシステム５００のバッテリ監視装置５１０から取得したバッテリおよびセル電池５６０の情報から判定することができる。その結果、図８（Ｂ）に示すように、Case１の場合の第２回生制限電流値は、Case２の場合の第２回生制限電流値よりもその絶対値は大きくなり、第２回生制限におけるCase１の回生量は、Case２の回生量よりも大きくなる。

以上のように、本発明を適用した場合、第１回生制限にて検出されるセル電池５６０の端子間電圧が大きいほど、第２回生制限での回生最大量が小さく制限され、あるいは、回生最大電流の絶対値が小さく制限される。

図９は、本発明の回生制御の一部をなす制動要求判定に関するフローチャートを示している。特に、図６におけるＳ５−２の処理に相当するフローチャートを示している。制動要求信号の処理としては、先ず、アクセルペダルセンサの信号を受信する（Ｓ５−２１）。また、ブレーキペダルセンサ信号を受信する（Ｓ５−２２）。さらに、車両速度センサの信号を受信する（Ｓ５−２３）。これらのセンサ信号に基づいて、制動要求判定の処理を行う（Ｓ５−２４）。制動要求判定としては、例えば、アクセルペダルがオフされたことをアクセルペダルセンサの信号から受信すると、従前のエンジン搭載車両にて発生するエンジンブレーキ相当の制動力要求があると判定する場合がある。また、ブレーキペダルが踏みこまれたことをブレーキペダルセンサの信号から受信すると、ブレーキペダルの踏み込む力（踏力）に応じた制動力の要求があったと判定する場合もある。このようなアクセルペダルセンサの信号やブレーキペダルセンサの信号によって、制動力の要求を判定する。また、このときに、アクセルペダルセンサの信号、ブレーキペダルセンサの信号に加え、車両速度センサの信号を用いて、目標制動力を設定する。

図１０は、本発明の電動パワートレインシステムにおいて要求制動力を演算するブロック図の一例を示している。要求制動力は、アクセルペダルセンサ信号と車両速度センサ信号から第１要求制動力演算手段６１１にて第１要求制動力を演算する。この第１要求制動力は、従来のエンジン搭載車両にて発生するエンジンブレーキに相当する制動力になる。第１要求制動力演算手段６１１としては、例えば、アクセルペダル時の車両の速度に対する制動力をテーブルとして設定する方法などがある。また、ブレーキペダルセンサ信号から第２制動力演算手段６１２にて第２要求制動力を演算する。これは、ドライバのブレーキ操作操作に対する制動力を演算しており、例えば、ブレーキペダルセンサ信号として、ブレーキ踏力を入力として、制動力を演算する方法がある。第１要求制動力と第２要求制動力に基づき、第３要求制動力演算手段６１３にて最終的な要求制動力を演算する。これには、例えば、第１要求制動力と第２要求制動力の中で大きい方の要求制動力を最終的な要求制動力として出力する方法などがある。

図１１は、図６におけるＳ５−１０の処理の詳細を示している。図９に詳細を示したＳ５−２にて制動力要求を判定すると、Ｓ５−１０にてバッテリ情報読み出し処理が行われる。バッテリ情報読み出し処理は、前述したように、バッテリ監視装置５１０から取得し、モータ回生制御部３３０の記憶手段３３５に格納してあるバッテリシステム５００に関する情報を読み出すものである。ここで読み出す情報としては、（Ａ）回生制限の要・不要判定のための情報、（Ｂ）セル状態判定の要・不要判定のための情報、（Ｃ）第１回生制限の回生制限量を決定するための情報、の３種類がある。

（Ａ）回生制限の要・不要判定は、回生によって各セル電池５６０の端子間電圧が明らかに回生禁止電圧に到達しないことを、概略情報から判定することである。従って、例えば、バッテリシステム５００の全体の総電圧、温度、全体の充電量、劣化状態が、ここで必要な情報となる。

また、（Ｂ）セル状態判定の要・不要判定は、過去あるいは直近に、第２回生制限を実行した履歴がある場合、そこで用いた第２回生制限が現在のバッテリシステム５００の状態でも利用可能であるか否かを判定することである。従って、例えば、バッテリシステム５００の全体の総電圧、温度、全体の充電量、劣化状態に加え、内部抵抗推定値、前回の第２回生制限からの経過時間などが、ここで必要な情報である。

さらに、（Ｃ）第１回生制限の回生制限量を決定するための情報である。バッテリシステム５００の全体の総電圧、温度、全体の充電量、全体の内部抵抗などが、ここで必要な情報である。

バッテリシステム５００の温度としては、バッテリシステム５００に設置された各種温度センサ５４０にて検出されたバッテリ温度信号がある。また、バッテリシステム５００の全体の充電量は、バッテリ監視装置５１０にて演算したバッテリシステム全体の充電量（SOC：State of Charge）状態の信号であり、バッテリシステム５００の全体の内部抵抗としては、バッテリ監視装置５１０にて演算されたバッテリシステム５００全体の平均的な内部抵抗値であり、バッテリシステム５００の全体総電圧としては、バッテリ監視装置５１０にて検出したバッテリシステム５００の全体総電圧値であり、バッテリシステム５００の劣化状態としては、バッテリ監視装置５１０にて演算したバッテリシステム５００の劣化状態（SOH：State of Health）がある。これらの情報は、バッテリシステム５００全体の状態を示すものであり、これらの情報を用いて、次のステップにて回生制限の可否を判定する。

図１２は、図６に示した回生制御の一部であるＳ５−１１の処理の詳細を示している。Ｓ５−１１では、バッテリシステム５００に関する情報から、回生制限を行うか否かを判定する回生制御の要／不要判定処理を行う。本判定処理の例としては、Ｓ５−１０で取得したバッテリ情報から、下記のいずれかの条件が成立するかを判定する。

１）バッテリ温度が所定値以下。つまり、「バッテリ温度 < BAT_Temp_limit」（BAT_Temp_limitは設定値）
２）バッテリ充電量(SOC)が所定値以上。つまり、「SOC > BAT_SCO_limit」（BAT_SCO_limitは設定値）
３）バッテリ内部抵抗が所定値以上。つまり、「バッテリ内部抵抗 > BAT_R_limit」（BAT_R_limitは設定値）
４）バッテリ総電圧が所定値以上。つまり、「バッテリ総電圧 > Vall_max」（Vall_maxは設定値）
５）バッテリ劣化状態が所定以上。つまり「SOH > BAT_SOH_Limit」（BAT_SOH_Limitは設定値）
上記５つの条件のいずれか一つでも成立する場合は、回生制限は必要と判定し、いずれの条件も成立しない場合は、回生制限は不要と判定する。

図１３は、図６に示した回生制御の一部であるＳ５−４の処理の詳細を示している。Ｓ５−４は、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の情報の送信要求をモータ制御装置３００が行い、その結果を受信するセル状態受信処理である。セル状態受信処理は、バッテリ監視装置５１０から送信された各セル電池５６０の平均電流値、各セル電池５６０の平均電圧値などを受信し、記憶手段３３５へ格納する。なお、ここでの平均とは、各セル電池５６０について複数回サンプリングした値の平均（例えば移動平均ないし加重平均など）を意味する。

図１４は、図６に示した回生制御の一部であるＳ５−５の処理の詳細を示している。Ｓ５−５では、前の制御周期のＳ５−４にて取得した各セル電池５６０の平均電流値および平均端子間電圧値を用いてセル状態を判定し、判定が完了したことを出力するセル状態判定完了処理を行う。なお、本処理では、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の平均電流値および平均端子間電圧値を用いてバッテリ状態を判定するが、同一動作状態ではセル電池状態を精度よく判定することが一般に困難であるので、前述したように、異なる２つ以上の動作状態におけるセル電池５６０の平均電流値と平均端子間電圧値を記憶手段３３５から取得する。そして、前述の式［１］から式［８］に基づく処理によって、バッテリシステム５００を構成する多数のセル電池５６０の中で悪化セル電池を特定し、第２回生制限での回生最大電流値を演算する。そして、演算した回生最大電流値は、上位の制御コントローラである車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ回生制限量として送信する。以上の一連の処理が完了した段階で、セル状態判定完了として、Ｓ５−９へ進む。また、前回の制御周期までに、Ｓ５−４にて取得したセル電池５６０の平均電流値や平均端子間電圧値がセル状態を判定するために十分なデータ量でない場合は、セル状態判定完了ではないと判定し、Ｓ５−８へ進む。

図１５は、図６に示した回生制御の一部であるＳ５−８の処理の詳細を示している。Ｓ５−８は、第１回生制限に関する処理を行う。Ｓ５−８０では、制動要求後、最初の第１回生制限の処理であるか否かを判定する。最初の第１回生制限処理の場合は、Ｓ５−８１へ進む。Ｓ５−８１では、第１回生制限での回生電流制限値の演算処理を行う。ここでは、Ｓ５−１０にて取得したバッテリ情報から、以下の何れかによって回生電流制限値を設定する。

１）バッテリ温度に応じた設定。例えば、バッテリシステム５００に設置された温度センサ５４０の信号を入力として、回生電流制限値をテーブル化し、温度センサ５４０の信号に応じて回生電流制限値を設定する。この場合、例えば、温度が低いほど回生電流制限値を小さくする、などとする。

２）バッテリSOCに応じた設定。例えば、バッテリシステム５００の平均充電状態（SOC：State of Charge）を入力として、回生電流制限値をテーブル化し、平均充電量に応じて回生電流制限値を設定する。この場合、例えば、充電量が大きいほど回生電流制限値を小さくする、などとする。

３）バッテリ内部抵抗に応じた設定。例えば、バッテリシステム５００の各セル電池５６０の平均内部抵抗値を入力として、回生電流制限値をテーブル化し、平均内部抵抗値に応じて回生電流制限値を設定する。この場合、例えば、内部抵抗値が大きいほど回生電流制限値を小さくする、などとする。

４）予め定められた値を設定。つまり、予め設定した固定値で回生電流制限値を設定する。この場合は、回生電流設定値は他と比べて小さく設定される。

Ｓ５−８１で第１回生制限における回生電流制限値が設定されると、Ｓ５−８２にて回生制御の事前処理を行う。回生制御の事前処理としては、上位制御系である車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０からの回生要求量を受信し、受信した回生要求量に応じて、下記のいずれかの処理を行う。

１）受信した要求回生量が第１回生制限で行う回生電流制限値以下の場合は、上位制御系である車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ第１回生制限における回生電流制限値あるいは回生制限量を送信し、受信した回生量の回生制御を実行する処理へ移行する。

２）受信した要求回生量が第１回生制限で行う回生電流制限値より大きい場合は、上位制御系である車両コントローラ６００あるいはブレーキコントローラ７１０へ第１回生制限における回生電流制限値あるいは回生制限量を送信し、第１回生制限にて行う回生電流制限値に基づいて、回生制御を実行する処理へ移行する。

また、Ｓ５−８０にて最初の第１回生制限ではないと判定すると、既に、回生制限量は設定されているので、Ｓ５−８２へ進み、上述のように第１回生制限を行う。

次に、図１６は、本発明の回生制御装置を適用した電動パワートレインシステム１００の別の実施例を示している。図１６に示す電動パワートレインシステム１００は、図１に示した実施例と同様に、回転電動機であるモータ２００、モータ駆動装置であるインバータ４００、インバータの制御指令を出力するモータ制御装置３００、インバータ４００へ電力を供給するバッテリシステム５００、を備えて構成されており、図１で示した実施例と同様の動作が行われる。

図１６の実施例は、図１の実施例と比較して、バッテリシステム５００の内部状態を検知し制御ネットワーク９００などを介してバッテリシステム５００の情報を出力するバッテリ監視装置５１０の構成が異なっている。図１６の実施例におけるバッテリ監視装置５１０は、第１検出手段５１１、第２の検出手段５１２といった複数の検出手段を有している。

バッテリシステム５００は、複数のセル電池５６０を含んで構成されているが、通常、各セル電池５６０は、単独ではなく、いくつかのセル電池５６０を一つのモジュールとして、管理される。例えば、４つのセル電池５６０が一つのモジュール５３１、５３２を構成する。この場合、一つのモジュール５３１、５３２に対しては、それぞれ一つのセル監視装置５２１、５２２が、各モジュールに含まれる４つのセル電池５６０の状態を監視する。例えば、４つのセル電池５６０の端子間電圧を一つのセル監視装置５２１、５２２によって検出する。セル監視装置５２１、５２２は、図１６には図示していない通信系にてバッテリ監視装置５１０につながっており、モジュール５３１、５３２を構成するセル電池５６０の状態をセル監視装置５２１、５２２が検出し、その結果は、通信系によってバッテリ監視装置５１０へ送信される。このように、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態は、バッテリ監視装置５１０へ集められ、このバッテリ監視装置５１０において各種処理などを行い、バッテリシステム５００の状態及び各セル電池５６０の状態が制御ネットワーク９００を経由して他のコントローラへ送信される。

通常、セル監視装置５２１、５２２は、複数から構成され、デイジーチェーン接続にてバッテリ監視装置５１０へ接続されており、例えば、セル監視装置５２１にて検出した結果は、次のセル監視装置５２２へ送信され、セル監視装置５２２から、さらに次のセル監視装置へ送信される。このように、複数のセル監視装置を経由して、各セル監視装置にて検出されたセル電池５６０の全ての状態が、バッテリ監視装置５１０へ送信される。このため、バッテリ監視装置５１０へ全てのセル電池５６０の全ての状態が送信されるには、時間を要する。このような通信系によって全セル電池５６０の状態を送信する方法を、図１６の実施例では、第１検出手段５１１とする。

これに対して、制動要求後に第１回生制限を行いながらバッテリシステム５００の状態を検出し、第２回生制限の回生制限を設定する場合は、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の状態を早急に検出することが好ましい。早く検出可能となれば、第１回生制限の区間を短くでき、それだけより多くの回生を行うことができる。そこで、図１６の実施例では、通常のバッテリ監視装置５１０にて用いられている第１検出手段５１１とは異なる第２検出手段５１２を備えており、制動要求後の第１回生制限を行いながらバッテリシステム５００の状態を検出する際には、第１検出手段５１１よりも早く検出可能となる第２検出手段５１２を用いる。

第２検出手段５１２の一例について説明すると、第１検出手段５１１では、セル監視装置５２１、５２２にて検出した各モジュール５３１、５３１を構成する全部のセル電池５６０の状態を送信するのに対し、第２検出手段５１２では、各セル監視装置５２１、５２２の個々が、監視している複数のセル電池５６０の中で、端子間電圧が最も大きいセル電池５６０の状態のみを送信する方法がある。つまり、各モジュール５３１、５３２毎に、回生時に回生禁止電圧に到達しやすいセル電池５６０の情報のみを送信する。これによって、データ送信量が削減でき、バッテリ監視装置５１０に対して、各モジュールの中の最悪セル電池の情報を第１検出手段５１１よりも早い周期で送信することができる。従って、第１検出手段５１１に依存する場合よりも早く第２回生制限へ移行できる、という効果がある。

第２検出手段５１２の他の例としては、例えば、一つのセル監視装置５２１が、監視しているモジュール５３１の複数のセル電池の中で端子間電圧が最も大きいセル電池５６０の状態のみを次のセル監視装置５２２へ送信し、このセル監視装置５２２では、監視しているモジュール５３２の複数のセル電池の中で、端子間電圧が最も大きいセル電池５６０の端子間電圧とセル監視装置５２１から送られてきたモジュール５３１の中の最も大きい端子間電圧とを比較し、端子間電圧が大きい方のセル電池の情報を次のセル監視装置へ送信する。このように、各セル監視装置が、全ての情報ではなく、端子間電圧の最も大きいセル電池の情報のみを順次送信することで、データ送信量が削減でき、バッテリ監視装置５１０に対し、各モジュールの中で最悪セル電池の情報を第１検出手段５１１よりも早い周期で送信することができる。

更に、第２検出手段５１２の異なる例としては、例えば、セル監視装置５２１、５２２が、監視しているモジュール５３１の複数のセル電池の中で、端子間電圧が最も大きいセル電池５６０の状態のみを、直接、バッテリ監視装置５１０へ送信する方法がある。各セル監視装置５２１、５２２が、各モジュールの中で端子間電圧が最も大きいセル電池５６０の電圧検出値など、最小限のデータのみを直接バッテリ監視装置５１０へ送信することで、データ送信量が削減でき、バッテリ監視装置５１０に対して、各モジュールの中の最悪セル電池の情報を第１検出手段５１１よりも早い周期で送信することができる。

第２検出手段５１２としては、以上のような実施例に限定されるものではなく、バッテリ監視装置５１０が各モジュール５３１、５３２の中で端子間電圧が最大となっているセル電池５６０の端子間電圧などの情報を早く収集することができるものであれば、どのような構成ないし方法のものであってもよい。

このように、図１６の実施例では、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の状態を監視するバッテリ監視装置５１０は、通常は、第１検出手段５１１にて、全てのセル電池５６０の状態を監視しているが、回生中に回生禁止電圧に到達する可能性のあるセル電池５６０を特定して、そのセル電池５６０の状態を収集するために回生制限を行う第１回生制限区間中は、より早い検出周期でもって、例えば、回生中の端子間電圧が一番大きいセル電池５６０などのセル電池５６０の特定の情報、特定のセル電池５６０の情報のみを第１検出手段５１１とは異なる第２検出手段５１２にて検出する。従って、バッテリ監視装置５１０には、各モジュールの中の最悪セル電池の情報を第１検出手段５１１よりも早い周期で送信することができる。従って、第１検出手段５１１に依存する場合よりも早く第２回生制限へ移行できる、という効果がある。

つまり、図１６の実施例では、第１回生制限を実行している期間中とそれ以外とでは、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０に関してバッテリ監視装置５１０が取得するデータないし情報が異なる。また、第１回生制限を実行している期間中とそれ以外とでは、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０に関してバッテリ監視装置５１０が取得するデータないし情報の取得周期が異なる。

このように、少なくとも２つの異なる検出手段（第１検出手段５１１、第２検出手段５１２）を有することで、第１回生制限の期間など早い周期でバッテリシステム５００の状態を検出したい場合は、検出周期の早い第２検出手段５１２によって、バッテリ監視装置５１０は、バッテリシステム５００に関する特定の情報（例えば、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の中で端子間電圧が最大であるセル電池５６０の端子間電圧、充電状態、電流値などの情報）のみを早い周期で制御ネットワークへ送信できる。従って、第１回生制限にて回生禁止電圧に到達しやすい最悪のセル電池５６０を早く特定でき、この最悪セル電池５６０が充電禁止電圧に到達しない回生時の回生最大電流値あるいは回生最大量を早く設定することができるため、第１回生制限区間を短縮化でき、回生量を大きくすることができる。

図１７は、本発明の電動パワートレインシステム１００のさらに別の実施例を示している。図１７に示す電動パワートレインシステム１００は、図１、図１６に示した実施例と同様に、回転電動機であるモータ２００、モータ駆動装置であるインバータ４００、インバータの制御指令を出力するモータ制御装置３００、インバータ４００へ電力を供給するバッテリシステム５００、を備えて構成されており、図１、図１６の実施例と同様な動作が行われる。

図１７の実施例では、図１６の実施例の構成に加えて、バッテリシステム５００内に、記憶手段５５０を有している。図１６に関して説明したように、バッテリシステム５００は、複数のセル電池５６０を含んで構成されているが、通常、各セル電池５６０は、単独ではなく、いくつかのセル電池５６０を一つのモジュールとして、管理される。例えば、４つのセル電池５６０が一つのモジュール５３１、５３２を構成する。この場合、一つのモジュール５３１、５３２に対しては、それぞれ一つのセル監視装置５２１、５２２が、各モジュールに含まれる４つのセル電池５６０の状態を監視する。例えば、４つのセル電池５６０の端子間電圧を一つのセル監視装置５２１、５２２によって検出する。セル監視装置５２１、５２２は、図１７には図示していない通信系にてバッテリ監視装置５１０につながっており、モジュール５３１、５３２を構成するセル電池５６０の状態をセル監視装置５２１、５２２が検出し、その結果は、通信系によってバッテリ監視装置５１０へ送信される。このように、バッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態は、バッテリ監視装置５１０へ集められ、このバッテリ監視装置５１０において各種処理などを行い、バッテリシステム５００の状態及び各セル電池５６０の状態が制御ネットワーク９００を経由して他のコントローラへ送信される。

通常、セル監視装置５２１、５２２は、複数から構成され、デイジーチェーン接続にてバッテリ監視装置５１０へ接続されており、例えば、セル監視装置５２１にて検出した結果は、次のセル監視装置５２２へ送信され、セル監視装置５２２から、さらに次のセル監視装置へ送信される。このように、複数のセル監視装置を経由して、各セル監視装置にて検出されたセル電池５６０の全ての状態が、バッテリ監視装置５１０へ送信される。このため、バッテリ監視装置５１０へ全てのセル電池５６０の全ての状態が送信されるには、時間を要する。このような通信系によって全セル電池５６０の状態を送信する方法を、図１７の実施例においても、第１検出手段５１１とする。

このように、バッテリシステム５００の状態及びバッテリシステム５００を構成する各セル電池５６０の状態は、ある所定の周期にてバッテリ監視装置５１０にて検出されている。従って、本発明の第１回生制限が行われる前であっても、所定時間前のバッテリシステム５００及びセル電池５６０の状態は、概ね判定可能である。あるいは、以前に行われた第１回生制限及び第２回生制限において充電禁止電圧に到達する可能性のあった最悪セル電池が、どのセル電池であったか、どのモジュール（５３１、５３２…）内であったか、は把握することが可能である。そこで、第１回生制限が実行されていない状態において、第１検出手段５１１にて常時検出しているバッテリ５００システムのモジュール５３１、５３２の状態や構成されるセル電池５６０の状態から、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０の中で回生禁止電圧に到達しやすい悪化セル電池の候補、あるいは、回生禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池を有するモジュールの候補、を抽出することができる。

具体的には、常時検出される各セル電池の端子間電圧と電流値、あるいはモジュール間電圧と電流を取得し、駆動時において端子間電圧が小さくなっているセル電池５６０あるいはモジュールを、回生時に回生禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池の候補あるいは回生禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池を有するモジュールの候補として判定するという方法がある。また、駆動時と回生時の端子間電圧の差が一番大きいセル電池５６０あるいはモジュールを、回生禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池の候補あるいは回生禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池を有するモジュールの候補と判定する方法もある。

図１７の実施例では、このような判定の方法を用いて、第１検出手段５１１にて取得したセル電池５６０の情報から回生禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池の候補あるいは回生禁止電圧に到達しやすい最悪セル電池を有するモジュールの候補を判定すると、その結果を記憶手段５５０へ格納する。このように、記憶手段５５０は、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０やモジュールの中で、回生禁止電圧に到達しやすいと判定された候補のセル電池５６０やモジュールがどれであるかを記憶する。そして、回生時の第１回生制限の際に、バッテリシステム５００の状態を取得する場合、記憶手段５５０に格納されている回生禁止電圧に到達しやすいと判定された候補のセル電池５６０やモジュールがどれであるかを読み出し、第２検出手段５１２によって、候補として記憶されている特定のモジュール（５３１、５３２…）あるいはセル電池５６０の状態のみを優先して検出する。

このように、バッテリシステム５００を構成するセル電池５６０あるいはモジュールの中で、回生禁止電圧に到達しやすいセル電池５６０あるいはモジュール（５３１、５３２…）の候補を予め得られる情報によって特定して記憶手段５５０に格納しておき、第１回生制限区間においては、記憶手段５５０に格納した候補のセル電池５６０やモジュールのみの状態を優先して、第２検出手段５１２にて検出することで、全部のセル電池５６０の状態を検出する場合と比較して、短時間・短周期で回生禁止電圧に到達しやすい最悪のセル電池を早く特定でき、かつ、この最悪セル電池が充電禁止電圧に到達しない回生時の回生最大電流値あるいは回生最大量を早く設定することができる。従って、第１回生制限区間を短縮化でき、回生量を大きくすることができる。

１００ 電動パワートレインシステム
２００ モータ
３００ モータ制御装置
３１０ モータ制御指令演算部
３２０ モータ駆動制御部
３３０ モータ回生制御部
５００ バッテリシステム
５１０ バッテリ監視装置
５４０ 温度センサ
５２１、５２２ セル監視装置
５３１、５３２ モジュール
５６０ セル電池
６００ 車両コントローラ
７００ ブレーキ作動装置
７１０ ブレーキコントローラ
８００ アクセルペダルセンサ
８１０ ブレーキペダルセンサ
８２０ 車速センサ
９００ 制御ネットワーク

Claims (12)

1. 回生により車両制動力の発生が可能なモータと、充放電可能な複数のセル電池を含むバッテリシステムと、上記バッテリシステムの状態ならびに各セル電池の状態を検知するバッテリ監視装置と、車両の制動要求に伴う上記モータの回生量を所定の回生制限量を越えないように制限する回生制限手段と、を備えた車両の回生制御装置であって、
   上記車両の制動要求時に開始され、かつ一定値もしくは直前の上記バッテリシステムの状態に応じた回生制限量でもって回生制限を行う第１の回生制限区間と、
   上記第１の回生制限区間に続いて行われ、かつ上記第１の回生制限区間の回生中に上記バッテリ監視装置から取得した各セル電池の状態に基づいて回生制限量が定められる第２の回生制限区間と、
   を有し、
   上記第１の回生制限区間の回生中に、回生量を少なくとも２つの異なる状態に変化させ、各々の状態の下での各セル電池の状態から、回生時に最大電圧となるセル電池を特定し、このセル電池が回生禁止電圧に到達しないように上記第２の回生制限区間における回生制限量が定められることを特徴とする車両の回生制御装置。
2. 上記バッテリシステムにおける全てのセル電池の状態の取得が完了したときに上記第１の回生制限区間から上記第２の回生制限区間に移行することを特徴とする請求項１に記載の車両の回生制御装置。
3. 上記第１の回生制限区間に取得される各セル電池の状態は、各セル電池についての、端子間電圧、電流値、充電量（SOC）、劣化状態（SOH）、内部抵抗値、の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の回生制御装置。
4. 上記第１の回生制限区間における回生制限量は、上記バッテリシステムの総電圧が所定の総電圧制限値を下回るように設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両の回生制御装置。
5. 上記総電圧制限値は、制動要求時の上記バッテリシステムについての、温度、充電量（SOC）、劣化状態（SOH）、内部抵抗値、の少なくとも一つに応じて設定されることを特徴とする請求項４に記載の車両の回生制御装置。
6. 車両の制動要求に対し、制動要求時の上記バッテリシステムについての、温度、充電量（SOC）、劣化状態（SOH）、内部抵抗値、の少なくとも一つに基づき、回生制限を行うか否かが決定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両の回生制御装置。
7. 回生により車両制動力の発生が可能なモータと、充放電可能な複数のセル電池を含むバッテリシステムと、上記バッテリシステムの状態ならびに各セル電池の状態を検知するバッテリ監視装置と、車両の制動要求に伴う上記モータの回生量を所定の回生制限量を越えないように制限する回生制限手段と、を備えた車両の回生制御装置であって、
   上記車両の制動要求時に開始され、かつ一定値もしくは直前の上記バッテリシステムの状態に応じた回生制限量でもって回生制限を行う第１の回生制限区間と、
   上記第１の回生制限区間に続いて行われ、かつ上記第１の回生制限区間の回生中に上記バッテリ監視装置から取得した各セル電池の状態に基づいて回生制限量が定められる第２の回生制限区間と、
   を有するとともに、
   上記第２の回生制限区間を伴う過去の回生制御における制動要求時の上記バッテリシステムの状態およびこれに対応した第２の回生制限区間における回生制限量を記憶する記憶手段をさらに有し、
   制動要求時の上記バッテリシステムの状態が上記記憶手段における過去の状態に類似しているときに、上記第１の回生制限区間を省略して、上記記憶手段における回生制限量を用いて回生制限を行うことを特徴とする車両の回生制御装置。
8. 上記第１の回生制限区間における回生制限量は、上記第２の回生制限区間における回生制限量よりも相対的に小さな回生量に設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車両の回生制御装置。
9. 回生により車両制動力の発生が可能なモータと、充放電可能な複数のセル電池を含むバッテリシステムと、上記バッテリシステムの状態ならびに各セル電池の状態を検知するバッテリ監視装置と、車両の制動要求に伴う上記モータの回生量を所定の回生制限量を越えないように制限する回生制限手段と、を備えた車両の回生制御装置であって、
   上記車両の制動要求時に開始され、かつ一定値もしくは直前の上記バッテリシステムの状態に応じた回生制限量でもって回生制限を行う第１の回生制限区間と、
   上記第１の回生制限区間に続いて行われ、かつ上記第１の回生制限区間の回生中に上記バッテリ監視装置から取得した各セル電池の状態に基づいて回生制限量が定められる第２の回生制限区間と、
   を有し、
   上記バッテリ監視装置は、全てのセル電池の状態に関する情報を出力する第１検出手段と、複数のセル電池の中で端子間電圧が最も高いセル電池の状態に関する情報のみを出力する第２検出手段と、を備え、上記第１の回生制限区間の間は、上記第２検出手段に切り換えられることを特徴とする車両の回生制御装置。
10. 上記第１検出手段が全てのセル電池の状態に関する情報を出力する周期に比較して、上記第２検出手段が最も端子間電圧の高いセル電池の状態に関する情報を出力する周期の方が短いことを特徴とする請求項９に記載の車両の回生制御装置。
11. 回生により車両制動力の発生が可能なモータと、充放電可能な複数のセル電池を含むバッテリシステムと、上記バッテリシステムの状態ならびに各セル電池の状態を検知するバッテリ監視装置と、を備えた車両の回生制御装置であって、
    上記車両の制動要求に対し、所定の回生制限量でもって上記モータの回生量を制限する回生制限手段と、
    上記回生制限手段による回生中に上記バッテリ監視装置から取得した各セル電池の状態に基づいて、回生時に回生禁止電圧に到達し易い１個もしくは複数のセル電池を特定する制約セル電池特定手段と、
    を有し、
    上記回生制限手段による回生中に、回生量を少なくとも２つの異なる状態に変化させ、各々の状態の下での各セル電池の状態から、回生時に最大電圧となるセル電池を特定することを特徴とする車両の回生制御装置。
12. 回生電流を、所定期間一定の第１の電流値に維持した後に、異なる第２の電流値に所定期間維持し、各々の電流値の下での端子間電圧から内部抵抗が最大のセル電池を特定することを特徴とする請求項１１に記載の車両の回生制御装置。

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