JP6107349B2 - バッテリ充放電制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両走行の動力源となるバッテリを充放電制御する技術に関する。
従来より、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、及びプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）は、バッテリ、駆動モータ、駆動用インバータ、及びバッテリの状態（ＳＯＣ（State Of Charge）値、温度等）を検出するバッテリコントローラ（ＥＶコントローラという場合もある。）を有している。また、ハイブリッド車の場合、エンジン、発電モータ、発電用インバータ、パワー分配機構等を有している場合もある。
このような電気自動車等は、バッテリコントローラが検出するバッテリの状態を基に、モータ、インバータ等の駆動状態を制御しバッテリの充放電制御を行っている。
ここで、特許文献１〜３には、バッテリの充放電制御に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている装置は、ＳＯＣに対する制限を行っている。また、特許文献２に開示されている装置は、電池温度に対する制限を行っている。また、特許文献３に開示されている装置は、フェールに対する制限を行っている。
特許第３１８５６７４号 特許第４５９５８２９号 特許第４３１１３６３号
しかし、バッテリコントローラが故障するとバッテリの状態（ＳＯＣ値、温度等）の判定ができなくなるため、この状況でバッテリの充放電制御を続けると、バッテリへの過剰な充放電を行う恐れがある。
本発明の目的は、バッテリの状態を検出するバッテリコントローラの故障時にバッテリへの過剰な充放電を行ってしまうのを防止することである。
前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様は、車両を走行させる動力源であるバッテリと、直流電流と交流電流との変換を行うインバータと、前記インバータを介して前記バッテリから供給される電力によって駆動されて駆動力を駆動輪に伝達する駆動モータと、エンジンによって回転され発電した電力を前記インバータを介して前記バッテリに供給する発電モータとを有する車両における前記バッテリの充放電を制御するバッテリ充放電制御装置であって、前記バッテリの状態を検出し、前記バッテリの充放電を制御するためのバッテリ制御部と、前記インバータ及び前記エンジンを制御し、かつ前記バッテリ制御部からの情報を基に前記バッテリの充放電を制御する車両制御部と、前記バッテリ制御部の故障の有無を判定する故障判定部と、前記インバータの駆動状態を検出するインバータ駆動状態検出部と、を有し、前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記インバータ駆動状態検出部が検出したインバータの駆動状態を基に前記バッテリの充放電を制御することを特徴とするバッテリ充放電制御装置を提供する。
（２）本発明の一態様では、前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、前記インバータ駆動状態検出部が検出する前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記充放電制御量を算出する故障時放電制御量算出部をさらに有し、前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記故障時放電制御量算出部が算出した充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することが好ましい。
（３）本発明の一態様では、前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、前記駆動モータ及び前記発電モータの駆動状態から前記バッテリの充放電量を推定する充放電量推定部と、前記充放電量推定部が推定したバッテリの充放電量及び前記インバータ駆動状態検出部が検出した前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記バッテリの起電圧を算出する起電圧算出部と、前記起電圧算出部が算出した起電圧を基に前記充放電制御量を算出する故障時放電制御量算出部と、をさらに有し、前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記故障時放電制御量算出部が算出した充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することが好ましい。
を特徴とする請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置。
（４）本発明の一態様では、前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、前記バッテリの冷却ファンを駆動するために前記バッテリから供給される電流の電流値と前記バッテリの温度とが対応付けされた情報が記憶されている記憶部と、前記冷却ファンを予め設定されている駆動状態で駆動させたときに、想定されるバッテリの温度に対応する前記電流値を前記記憶部に記憶されている情報を参照して取得して、取得した前記電流値を基に前記充放電制御量を算出する故障時放電制御量算出部と、をさらに有し、前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記故障時放電制御量算出部が算出した充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することが好ましい。
（５）本発明の一態様では、前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、前記駆動モータ及び前記発電モータの駆動状態から前記バッテリの充放電量を推定する充放電量推定部と、前記充放電量推定部が推定したバッテリの充放電量及び前記インバータ駆動状態検出部が検出した前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記バッテリの起電圧を算出する起電圧算出部と、前記バッテリの冷却ファンに前記バッテリから流れる電流の電流値と前記バッテリの温度とが対応付けされた情報が記憶されている記憶部と、前記インバータ駆動状態検出部が検出した前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記充放電制御量を算出する第１故障時放電制御量算出部、前記起電圧算出部が算出した起電圧を基に前記充放電制御量を算出する第２故障時放電制御量算出部、及び前記冷却ファンを予め設定されている駆動状態で駆動させたときに想定されるバッテリの温度に対応する前記電流値を前記記憶部に記憶されている情報を参照して取得して、取得した前記電流値を基に前記充放電制御量を算出する第３故障時放電制御量算出部のうちの少なくとも何れか２つの故障時放電制御量算出部と、をさらに有し、前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電量を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記第１乃至第３故障時放電制御量算出部のうちの少なくとも何れか２つの故障時放電制御量算出部が算出した各充放電制御量のうちで、絶対値が最も小さい充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することが好ましい。
（６）本発明の一態様では、前記車両は、電源のＯＮ及びＯＦＦを行って走行の開始及び終了がされるものであり、前記電源をＯＦＦからＯＮに切り換えときに前記故障判定部が前記バッテリ制御部が故障していると判定すると、前記駆動モータの駆動を禁止して車両の走行を禁止する車両禁止判定部をさらに有することが好ましい。
（１）の態様の発明によれば、バッテリ充放電制御装置は、バッテリ制御部が故障した場合、インバータの駆動状態を基にバッテリの充放電を制御する。これによって、バッテリ充放電制御装置は、バッテリ制御部の故障時にも適切にバッテリの充放電を制御できるため、バッテリ制御部の故障時にバッテリへの過剰な充放電を防止でき、バッテリの損傷を防止できる。
（２）の態様の発明によれば、バッテリ充放電制御装置は、インバータに流れる電流の電圧値を基に充放電制御量を算出することによって、バッテリ制御部の故障時にも適切にバッテリの充放電を制御できるため、バッテリ制御部の故障時にバッテリへの過剰な充放電を防止でき、バッテリの損傷を防止できる。
（３）の態様の発明によれば、バッテリ充放電制御装置は、バッテリの起電圧を基に充放電制御量を算出することによって、バッテリ制御部の故障時にも適切にバッテリの充放電を制御できるため、バッテリ制御部の故障時にバッテリへの過剰な充放電を防止でき、バッテリの損傷を防止できる。
（４）の態様の発明によれば、バッテリ充放電制御装置は、バッテリ制御部が故障した場合において、冷却ファンを予め設定されている駆動状態で駆動させたときに想定されるバッテリ温度に対応するバッテリの冷却ファンにバッテリから流れる電流の電流値を基に充放電制御量を算出する。これによって、バッテリ充放電制御装置は、バッテリ制御部の故障時にも適切にバッテリの充放電を制御できるため、バッテリ制御部の故障時にバッテリへの過剰な充放電を防止でき、バッテリの損傷を防止できる。さらに、バッテリ充放電制御装置は、バッテリの温度が過剰に上昇することを防止できる。
（５）の態様の発明によれば、バッテリ充放電制御装置は、複数の充放電制御量を算出し、算出した複数の充放電制御量から何れかを選択できるようにすることで、より適切な充放電制御量を基にバッテリの充放電を制御できる。
（６）の態様の発明によれば、バッテリ充放電制御装置は、バッテリ制御部が故障している場合の車両の走行を禁止することができ、バッテリ制御部が故障した車両の使用の継続を防止できる。
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成例を示す図である。 図２は、バッテリコントローラの故障時でもバッテリパックの充放電制御を可能にするハイブリッド車両における構成例を示すブロック図である。 図３は、車両コントローラが行うバッテリパワー制限制御の処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、充放電制御量算出部の構成例を示すブロック図である。 図５は、充放電制御量算出部が行う充放電制御量算出処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、ＥＶ走行時、エンジン始動時、エンジンアシスト時、発電時、及び回生時における車速、駆動モータのモータパワー、発電モータとモータパワー、エンジンパワー、及び推定バッテリパワーの関係の一例を示す図である。 図７は、インバータ直流電圧値と充放電制御量との関係からなるテーブルの一例を示す図である。 図８は、サンプリングした複数のインバータ直流電圧値と推定バッテリパワーとの関係から最小二乗法によって求めた１次関数の一例を示す図である。 図９は、起電圧と充放電制御量との関係からなるテーブルの一例を示す図である。
本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、ハイブリッド車両を挙げている。
（構成）
図１には、本実施形態に係るハイブリッド車両１の構成例を示す。
図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２、動力分配装置３、ファイナルギア（ディファレンシャルギアともいう。）４、発電モータ５、駆動モータ６、インバータ（インバータ発電機ともいう。）７、バッテリパック８、バッテリ冷却用ファン９、バッテリコントローラ（電池監視ユニットともいう。）１０、及び車両コントローラ２０を有している。
エンジン２は、例えば、内燃機関である。エンジン２は、車両コントローラ２０によって駆動が制御される。このエンジン２は、動力分配装置３に接続されている。
動力分配装置３は、エンジン２の接続先をファイナルギア４及び発電モータ５の何れかに選択可能にする装置である。動力分配装置３は、車両コントローラ２０によってその選択のための制御がなされる。
発電モータ５は、動力分配装置３によってエンジン２に接続されている状態で、エンジン２の動力を電気に変換する発電機及びエンジン２を始動させるスタータの何れかとして機能する。そして、発電モータ５は、発電機又はスタータとして機能する際、インバータ７を介してバッテリパック８との間で電力の授受を行う。この発電モータ５は、車両コントローラ２０によって駆動が制御される。
インバータ７は、バッテリパック８からの電流を直流から交流に変換して発電モータ５（エンジン始動時の発電モータ５）や駆動モータ６に供給する。また、インバータ７は、発電モータ５（発電機として機能している発電モータ５）からの電流を交流から直流に変換してバッテリパック８に供給する。このインバータ７は、車両コントローラ２０によって駆動が制御される。
バッテリパック８は、複数のバッテリセル又はモジュールによって構成されている。バッテリパック８は、インバータ７を介して駆動モータ６や発電モータ５に対して充放電を行う。
バッテリコントローラ１０は、このバッテリパック８の充放電を制御するためのコントローラである。具体的には、バッテリコントローラ１０は、バッテリパック８の状態を検出する。ここでいうバッテリパック８の状態とは、バッテリパック８の電流値、バッテリパック８の電圧値、バッテリパック８の温度、バッテリパック８のＳＯＣ値、及びバッテリパック８のフェール等である。そして、バッテリコントローラ１０は、検出値を車両コントローラ２０に出力する。
また、バッテリコントローラ１０は、バッテリパック８の電流値、バッテリパック８の電圧値、バッテリパック８のＳＯＣ値、及びバッテリパック８のフェールの状態（フェール情報）等に応じて充放電制御量（充放電制限値、制限パワー等ともいう。）を算出する。ここで、充放電制御量は、バッテリの充放電を制御（制限でもある。）するための値である。すなわち、充放電制御量は、現在、どれくらいのパワーでバッテリパック８に充放電して良いかを示す値となる。そして、バッテリコントローラ１０は、算出した充放電制御量を車両コントローラ２０に出力する。
バッテリ冷却用ファン９は、バッテリパック８から供給される電力によって駆動されて当該バッテリパック８を冷却する。バッテリ冷却用ファン９は、車両コントローラ２０によって制御される。
駆動モータ６は、ファイナルギア４を介して駆動輪１１に連結されている。この駆動モータ６は、力行時（ＥＶ走行時）にはバッテリパック８から供給される電力によって駆動される。これによって、駆動モータ６は、駆動輪１１を駆動する。また、駆動モータ６は、回生時には発電機として機能してバッテリパック８に電力を供給する。この駆動モータ６は、車両コントローラ２０によって駆動が制御される。
車両コントローラ２０は、車両について各種の制御を行う。この車両コントローラ２０は、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）において構成されている。そのために、例えば、車両コントローラ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。ＲＯＭには、１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。
本実施形態では、車両コントローラ２０は、バッテリコントローラ１０が故障していない通常時、当該バッテリコントローラ１０から送信されてくる充放電制御量を基に、発電モータ５、駆動モータ６、インバータ７等の各デバイスの駆動を制御してバッテリパック８の充放電の制御を行う。そして、車両コントローラ２０は、バッテリコントローラ１０が故障すると、当該車両コントローラ２０で充放電制御量を算出する。そして、車両コントローラ２０は、算出した充放電制御量を基に発電モータ５、駆動モータ６、インバータ７等の各デバイスの駆動を制御してバッテリパック８の充放電制御を行う。
図２には、そのような充放電制御のためのハイブリッド車両１における構成例を示す。
図２に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン回転数センサ１２、発電モータ回転数センサ１３、駆動モータ回転数センサ１４、及びインバータ直流電圧センサ１５を有している。ここで、エンジン回転数センサ１２は、エンジン２の回転数を検出する。そして、エンジン回転数センサ１２は、検出値を車両コントローラ２０に出力する。また、発電モータ回転数センサ１３は、発電モータ５の回転数を検出する。そして、発電モータ回転数センサ１３は、検出値を車両コントローラ２０に出力する。また、駆動モータ回転数センサ１４は、駆動モータ６の回転数を検出する。そして、駆動モータ回転数センサ１４は、検出値を車両コントローラ２０に出力する。また、インバータ直流電圧センサ１５は、インバータ７内に流れる直流電圧、すなわち、バッテリパック８から供給される直流電流の電圧を検出する。そして、インバータ直流電圧センサ１５は、検出値を車両コントローラ２０に出力する。
また、図２に示すように、車両コントローラ２０は、ＲＥＡＤＹ制御部２１、充放電制御部２２、充放電制御量算出部３０、故障判定部２３、走行禁止判定部２４、及び記憶部２５を有している。ここで、記憶部２５には、車両コントローラ２０が処理に使用するテーブル等の各種データが記憶されている。
また、図３には、車両コントローラ２０が行うバッテリパワー制限制御（充放電制御ともいう。）の処理の一例のフローチャートを示す。以下に、図３に示す処理手順に沿って、図２に示す車両コントローラ２０の各部における処理内容を具体的に説明する。
図２に示すように、先ず、ステップＳ１では、ＲＥＡＤＹ制御部２１は、車両キーが操作されると、車両のシステムをＲＥＡＤＹ状態にする。
次に、ステップＳ２では、充放電制御部２２は、バッテリコントローラ１０に充放電制御量を算出させる。又は、充放電制御部２２は、バッテリコントローラ１０が算出した充放電制御量を受信する。これによって、充放電制御部２２は、バッテリコントローラ１０が算出した充放電制御量を基にバッテリパック８に対する充放電を制御できるようになる。
次に、ステップＳ３では、故障判定部２３は、バッテリコントローラ１０が故障しているか否かを判定する。そして、故障判定部２３は、バッテリコントローラ１０が故障していると判定すると、ステップＳ４に進む。また、故障判定部２３は、バッテリコントローラ１０が故障していないと判定すると、前記ステップＳ２の処理を行う。
ステップＳ４では、充放電制御量算出部３０は、充放電制御量をそれぞれ算出する。これによって、充放電制御部２２は、当該車両コントローラ２０の充放電制御量算出部３０が算出した充放電制御量を基にバッテリパック８の充放電が制御できるようになる。充放電制御量算出部３０が行う充放電制御量の算出処理については、後で詳述する。
ステップＳ５では、充放電制御部２２は、キーがＯＦＦになったか否かを判定する。そして、車両コントローラ２０は、キーがＯＦＦになったと判定すると、ステップＳ６に進む。また、車両コントローラ２０は、キーがＯＦＦになっていないと判定すると、前記ステップＳ４の処理を行う。
ステップＳ６では、走行禁止判定部２４は、キーがＯＮになったか否かを判定する。そして、走行禁止判定部２４は、キーがＯＮになったと判定したときに、ステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、走行禁止判定部２４は、バッテリコントローラ１０が故障しているか否かを判定する。そして、走行禁止判定部２４は、バッテリコントローラ１０が故障していると判定すると、ステップＳ８に進む。また、走行禁止判定部２４は、バッテリコントローラ１０が故障していないと判定すると、前記ステップＳ１から再び処理を行う。
ステップＳ８では、走行禁止判定部２４は、ＲＥＤＹをＮＧにする。すなわち、走行禁止判定部２４は、駆動モータ６の駆動を禁止して車両の走行を禁止する。そして、走行禁止判定部２４は、当該図３に示す処理を終了する。
図３に示すバッテリパワー制限制御の処理は以上のような内容になる。
次に、前記ステップＳ４の充放電制御量の算出処理について説明する。
図４には、充放電制御量の算出処理を行う充放電制御量算出部３０の構成例を示す。
図４に示すように、充放電制御量算出部３０は、エンジンパワー算出部３１、モータパワー算出部３２、インバータ直流電圧算出部３３、バッテリパワー推定部３４、第１乃至第３充放電制御量算出部３５，３６，３７、及び充放電制御量選択部３８を有している。
また、図５には、前記ステップＳ４の充放電制御量算出処理の一例のフローチャートを示す。以下に、図５に示す処理手順に沿って、図４に示す充放電制御量算出部３０の各部における処理内容を具体的に説明する。
図５に示すように、先ず、ステップＳ２１では、エンジンパワー算出部３１は、エンジン２の回転数及びトルクを検出する。例えば、エンジンパワー算出部３１は、エンジン回転数センサ１２によって検出したエンジン２の回転数及び燃料噴射量を基にエンジン２のトルクを算出する。
次に、ステップＳ２２では、モータパワー算出部３２は、発電モータ５及び駆動モータ６それぞれの回転数及びトルクを検出する。例えば、モータパワー算出部３２は、各モータ回転数センサ１３，１４によってそれぞれ検出した発電モータ５及び駆動モータ６の回転数、及びインバータ７内の素子（例えば、ＩＧＢＴ）に流れる電流の電流値を基に、発電モータ５及び駆動モータ６のトルクを算出する。
次に、ステップＳ２３では、エンジンパワー算出部３１は、エンジン２のパワーＥＮＰを算出する。具体的には、エンジンパワー算出部３１は、前記ステップＳ２１で検出したエンジン２の回転数及びトルクを基に、エンジンパワーＥＮＰを算出する。
次に、ステップＳ２４では、モータパワー算出部３２は、発電モータ５及び駆動モータ６それぞれのモータパワーＭＧ１Ｐ、ＭＧ２Ｐを算出する。具体的には、モータパワー算出部３２は、前記ステップＳ２２で検出した各モータ５，６の回転数及びトルクを基に、各モータパワーＭＧ１Ｐ、ＭＧ２Ｐを算出する。
ここで、エンジン２や各モータ５，６のパワーＰは、例えば、下記（１）式によって算出される。
Ｐ＝Ｔ・ｎ／９５４９ ・・・（１）
ここで、Ｔはトルク（Ｎｍ）である。また、ｎは回転数（ｒｐｍ）である。
また、半径Ｒ（ｍ）の円板がその円板の接線方向にＦ（Ｎ）の力（接線力）を受けて回転数ｎで回転する場合、トルクＴは、下記（２）式によって算出される。
Ｔ＝Ｆ・Ｒ ・・・（２）
そして、この場合、移動距離をＳとした場合、下記（３）式及び（４）式のように、仕事量ＷからパワーＰが算出される。
Ｗ＝Ｆ・Ｓ
＝Ｆ・２π・Ｒ・ｎ
＝２π・Ｔ・ｎ
・・・（３）
Ｐ＝（２π・Ｔ・ｎ）／６０（ｓ）
＝Ｔ・ｎ／９５４９
・・・（４）
次に、ステップＳ２５では、インバータ直流電圧算出部３３は、インバータ直流電圧センサ１５の検出値を基にインバータ７内の直流電圧値（以下、インバータ直流電圧値という。）を算出する。ここで、インバータ直流電圧算出部３３が算出したインバータ直流電圧値は、バッテリコントローラ１０が検出するバッテリの総電圧値に近い値をとる。例えば、インバータ直流電圧算出部３３が算出したインバータ直流電圧値は、バッテリコントローラ１０が検出するバッテリの総電圧値に対して±５（Ｖ）程度の誤差を含む値となる。このようにインバータ直流電圧値を算出することで、インバータ直流電圧算出部３３は、算出したインバータ直流電圧値をバッテリコントローラ１０が検出するバッテリの総電圧値の代用としている。ここで、バッテリの総電圧値は、バッテリセル（又はバッテリモジュール）の各電圧の総和やバッテリパック８の総電圧である。
次に、ステップＳ２６では、バッテリパワー推定部３４は、バッテリパワーを推定する。具体的には、バッテリパワー推定部３４は、次のように、バッテリパワーＢＴＰｓを推定する。
（１）ＥＶ走行の場合（放電、車速＞０かつＥＮＰ＝０）
ＢＴＰｓ＝ＭＧ１Ｐ ・・・（５）
ＥＶ走行の場合、エンジン２が停止状態にあるため、ＥＮＰ＝０となる。そして、ＥＮＰ＝０であることで、発電モータ５のモータパワーＭＧ２Ｐも０になる。よって、バッテリパワーＢＴＰｓは駆動モータ６のモータパワーＭＧ１Ｐを利用するため、前記（５）式が成立する。
（２）エンジン始動の場合（放電、車速＞０かつＥＮＰ＜ＭＧ２Ｐ）
ＢＴＰｓ＝ＭＧ２Ｐ ・・・（６）
エンジン始動の場合、発電モータ５を利用してエンジン２が始動される。よって、発電モータ５のモータパワーＭＧ２ＰがバッテリパワーＢＴＰｓと等価となるため、前記（６）式が成立する。
（３）エンジンアシストの場合（放電、車速＞０かつＭＧ１Ｐ＞ＭＧ２Ｐ）
ＢＴＰｓ＝ＭＧ１Ｐ−ＭＧ２Ｐ ・・・（７）
エンジンアシストでは、バッテリからの電力で駆動モータ６を駆動（モータパワーＭＧ１Ｐで駆動）して車両が走行するとともに、エンジン２（発電モータ５）による発電（モータパワーＭＧ２Ｐ）によってバッテリへの充電が行われている状態にある。そのため、エンジン２（発電モータ５）を利用した充電（モータパワーＭＧ２Ｐ）よりもバッテリの放電（モータパワーＭＧ１Ｐ）の方が大きい状態にある。このような関係から、前記（７）式が成立する。
（４）発電の場合（充電、車速＞０かつＥＮＰ＞ＭＧ２Ｐ）
ＢＴＰｓ＝ＭＧ２Ｐ−ＭＧ１Ｐ ・・・（８）
発電では、バッテリからの電力で駆動モータ６を駆動（モータパワーＭＧ１Ｐで駆動）して車両が走行するとともに、エンジン２（発電モータ５）による発電（モータパワーＭＧ１Ｐ）によってバッテリへの充電が行われている状態である。そのため、バッテリの放電（モータパワーＭＧ１Ｐ）の方よりもエンジン２を利用した充電（モータパワーＭＧ２Ｐ）の方が大きい状態にある。発電では、エンジンアシストと逆の動作となる。以上のような関係から、前記（８）式が成立する。
（５）回生の場合（充電、車速＞０かつＭＧ２Ｐ＝０）
ＢＴＰｓ＝ＭＧ１Ｐ ・・・（９）
回生の場合、駆動モータ６を利用してバッテリが充電される。よって、駆動モータ６のモータパワーＭＧ１ＰがバッテリパワーＢＴＰｓと等価となるため、前記（９）式が成立する。
以上のように、バッテリパワー推定部３４は、バッテリパワーＢＴＰｓを推定する。
図６には、ＥＶ走行時、エンジン始動時、エンジンアシスト時、発電時、及び回生時における車速、発電モータ５のモータパワー（発電モータパワー）、駆動モータ６のモータパワー（駆動モータパワー）、エンジンパワー、及び推定したバッテリパワー（以下、推定バッテリパワーという。）の関係の一例を示す。また、図６に示す斜線の領域の高さが推定エンジンパワーとなる。図６に示すように、エンジン始動等の車両状態に応じて、モータパワー、エンジンパワーが変化し、これに応じて推定バッテリパワーが変化する。
次に、ステップＳ２８では、第１充放電制御量算出部３５は、過電圧保護に関して充放電制御量を算出する。具体的には、第１充放電制御量算出部３５は、前記ステップＳ２５で算出したインバータ直流電圧値を基に、充放電制御量を算出する。例えば、第１充放電制御量算出部３５は、インバータ直流電圧値と充放電制御量との関係を示すテーブルを参照して、インバータ直流電圧値に対応する充放電制御量を取得する。
図７には、インバータ直流電圧値と充放電制御量との関係からなるテーブルの一例を示す。このテーブルでは、インバータ直流電圧値と充放電制御量との関係、及び起電力とＳＯＣ値との関係を示す。そして、このテーブルは、バッテリパック８が２００Ｖ級のものであり、下限電圧が１５０（Ｖ）、上限電圧が２７０（Ｖ）のものである。
第１充放電制御量算出部３５は、図７に示すようなテーブルを参照して、インバータ直流電圧値に対応する充電側及び放電側の充放電制御量を取得する。例えば、図７では、インバータ７直流電圧が、２２０（Ｖ）のとき、充電側の充放電制御量は、−８（ｋＷ）となり、放電側の充放電制御量は、８（ｋＷ）となる。
次に、ステップＳ２９では、第２充放電制御量算出部３６は、起電圧に関して充放電制御量を算出する。具体的には、第２充放電制御量算出部３６は、次のような手順で充放電制御量を算出する。
先ず、第２充放電制御量算出部３６は、走行中の放電時と充電時との両方で前記ステップＳ２５で算出したインバータ直流電圧値と前記ステップＳ２６で算出した推定バッテリパワーとをサンプリングする。例えば、第２充放電制御量算出部３６は、インバータ直流電圧値と推定バッテリパワーとを各２０個ずつサンプリングする。
そして、第２充放電制御量算出部３６は、サンプリングした複数のインバータ直流電圧値と推定バッテリパワーとの関係を最小二乗法によって１次関数として求める。そして、第２充放電制御量算出部３６は、決定係数が０．３以上において、１次関数の切片をバッテリパック８の起電圧とする。
図８には、サンプリングした複数のインバータ直流電圧値と推定バッテリパワーとの関係から最小二乗法によって求めた１次関数の一例を示す。図中、Ｒ２は、決定係数を示す。
図８に示すように、１次関数は、ｙ＝−０．８８９７ｘ＋２３７．４５となり、決定係数Ｒ２は、０．３６９３となっている。
そして、第２充放電制御量算出部３６は、以上のようにして取得した起電圧を基に、充放電制御量を算出する。例えば、第２充放電制御量算出部３６は、テーブル等を参照して、充放電制御量を算出する。
図９には、起電圧と充放電制御量との関係からなるテーブルの一例を示す。
第２充放電制御量算出部３６は、図９に示すようなテーブルを参照して、起電圧に対応する充電側及び放電側の充放電制御量を取得する。
次に、ステップＳ２９では、第３充放電制御量算出部３７は、電池発熱に関して充放電制御量を算出する。具体的には、第３充放電制御量算出部３７は、次のような手順で、充放電制御量を算出する。
先ず、第３充放電制御量算出部３７は、バッテリパック８の温度と当該バッテリパック８のバッテリ冷却用ファン９の電流実効値との関係を示す情報を予め有している。例えば、当該情報は、テーブル等として記憶部２５に記憶されている。また、本実施形態では、バッテリ冷却用ファン９は交流電流で駆動されており、その交流電流は、電流値が周期的に変化する。電流実効値は、そのような交流電流を直流電流に置き換えた場合の電流値である。
そして、第３充放電制御量算出部３７は、テーブル等として予め有している情報を参照して、バッテリ冷却用ファン９を中駆動（中程度の駆動となるような状態）で駆動させた場合に想定されるバッテリパック８の温度に対応する電流実効値を取得する。そして、第３充放電制御量算出部３７は、取得した電流実効値を充放電制御量とする。例えば、２００Ｖ級のバッテリパック８では、電流実効値が４０（Ａ）のとき、充電側の充放電制御量は、−８（ｋＷ）となり、放電側の充放電制御量は、８（ｋＷ）となる。
ここで、一般的な車両と同様に、本実施形態に係る車両では、バッテリ冷却用ファン９等の車載機器の駆動を確保できるようにバッテリパック８の充放電制御又はその充放電制御量の設計がなされている。このようなことから、本実施形態では、第３充放電制御量算出部３７は、バッテリ冷却用ファン９を駆動するための電流値（電流実効値）を基に、充放電制御量を算出している。
ステップＳ３０では、充放電制御量選択部３８は、前記ステップＳ２７〜前記ステップＳ２９の各処理で算出した放電側の充放電制御量の中で最も小さい値を選択する。さらに、充放電制御量選択部３８は、前記ステップＳ２７〜前記ステップＳ２９の各処理で算出した充電側の充放電制御量の中で絶対値が最も小さい値を選択する。
図５に示す充放電制御量算出処理は以上のような内容になる。
（動作、作用等）
次に、車両コントローラ２０の一連の動作、及びその作用等の一例について説明する。
車両コントローラ２０は、車両キーが操作されると、車両のシステムをＲＥＡＤＹ状態にする（前記ステップＳ１）。そして、車両コントローラ２０は、バッテリコントローラ１０の故障を検出するまで、当該バッテリコントローラ１０に充放電制御量を算出させ、算出した充放電制御量を基にバッテリパック８の充放電制御を行う（前記ステップＳ２、前記ステップＳ３）。
そして、車両コントローラ２０は、バッテリコントローラ１０の故障を検出すると、自装置で充放電制御量を算出するとともに、算出した充放電制御量を基にバッテリパック８の充放電制御を行う（前記ステップＳ４）。
そして、車両コントローラ２０は、キーがＯＦＦからＯＮに操作されて（前記ステップＳ５、ステップＳ６）、バッテリコントローラ１０の故障を検出できなくなると、バッテリコントローラ１０に充放電制御量を算出させ、算出した充放電制御量を基にバッテリパック８に対する充放電制御を行う（前記ステップＳ７→前記ステップＳ１、前記ステップＳ２）。一方、車両コントローラ２０は、キーがＯＦＦからＯＮに操作されて、再度バッテリコントローラ１０の故障を検出すると、ＲＥＡＤＹをＮＧにする（前記ステップＳ５〜前記ステップＳ８）。
ここで、車両コントローラ２０は、次のように充放電制御量を算出している（図５）。
車両コントローラ２０は、エンジン２の回転数及びトルクを検出し、かつ発電モータ５及び駆動モータ６それぞれの回転数及びトルクを検出する（前記ステップＳ２１、前記ステップＳ２２）。そして、車両コントローラ２０は、検出したエンジン２の回転数及びトルクを基に、エンジン２のパワーＥＮＰを算出する（前記ステップＳ２３）。さらに、車両コントローラ２０は、検出した発電モータ５及び駆動モータ６それぞれの回転数及びトルクを基に、発電モータ５及び駆動モータ６それぞれのモータパワーＭＧ１Ｐ、ＭＧ２Ｐを算出する（前記ステップＳ２４）。その一方で、車両コントローラ２０は、インバータ直流電圧値を算出する（前記ステップＳ２５）。
そして、車両コントローラ２０は、算出したエンジンパワーＥＮＰ及び各モータのモータパワーを用いて、ＥＶ走行等の車両状態に応じた推定バッテリパワーＢＴＰｓを算出する（前記ステップＳ２６）。
また、車両コントローラ２０は、過電圧保護、起電圧、及び電池発熱に関して充放電制御量をそれぞれ算出する（前記ステップＳ２７〜前記ステップＳ２９）。そして、車両コントローラ２０は、算出した各充放電制御量の中で最も小さい値（絶対値で最も小さい値）を選択する（前記ステップＳ３０）。
なお、前述の実施形態では、バッテリコントローラ１０は、例えば、バッテリ制御部を構成する。また、車両コントローラ２０は、例えば、車両制御部を構成する。また、インバータ直流電圧センサ１５及びインバータ直流電圧算出部３３は、例えば、インバータ駆動状態検出部を構成する。また、第１乃至第３充放電制御量算出部３５〜３７は、第１乃至第３故障時放電制御量算出部それぞれを構成する。
（本実施形態の変形例等）
本実施形態では、充放電制御部２２は、フェールであると判定した場合、バッテリパック８の充放電制御を行わないようにすることもできる。例えば、充放電制御部２２は、通常状態（バッテリコントローラ１０が故障していない状態）でバッテリコントローラ１０から通信によってフェールに関係する項目について値を得ている。ここで、フェールに関係する項目は、例えば、バッテリパック９のセル（又はモジュール）電圧のバラツキ、バッテリ温度のバラツキ、バッテリ過昇温度、バッテリ温度等である。そして、充放電制御部２２は、このようなフェールに関係する項目についての値を基にフェールであるか否かを判定する。そして、充放電制御部２２は、フェールであると判定すると、バッテリパック８の充放電制御を行わないようにする。
また、バッテリコントローラ１０が故障している際にも、充放電制御部２２は、このようなフェール判定を行うことができる。具体的には、充放電制御部２２は、バッテリコントローラ１０が故障する直前の値を保持する。詳しくは、充放電制御部２２は、予め設定されているタイミングで通信項目の値を記憶部２５に逐次記憶している。そして、充放電制御部２２は、このようにして得られているバッテリコントローラ１０が故障する直前の値を基に、フェールであるか否かを判定する。そして、充放電制御部２２は、フェールであると判定すると、バッテリパック８の充放電制御を行わないようにする。例えば、充放電制御部２２は、ＲＥＡＤＹをＮＧにすることによってバッテリの充放電制御を行わないようにする。
また、本実施形態では、充放電制御量算出部３０は、第１乃至第３充放電制御量算出部３５〜３７のうちの少なくとも２つを有し、充放電制御量選択部３８は、その２つの放電制御量算出部が算出した各充放電制御量のうちで絶対値が最も小さい充放電制御量を選択するようにしても良い。
また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
１ ハイブリッド車両、２ エンジン２、５ 発電モータ、６ 駆動モータ、７ インバータ、８ バッテリパック、９ バッテリ冷却用ファン、１０ バッテリコントローラ、１５ インバータ直流電圧センサ、２０ 車両コントローラ、２２ 充放電制御部、２３ 故障判定部、３０ 充放電制御量算出部、３３ インバータ直流電圧算出部、３４ バッテリパワー推定部、３５，３６，３７ 第１乃至第３充放電制御量算出部、３８ 充放電制御量選択部

Claims (6)

  1. 車両を走行させる動力源であるバッテリと、直流電流と交流電流との変換を行うインバータと、前記インバータを介して前記バッテリから供給される電力によって駆動されて駆動力を駆動輪に伝達する駆動モータと、エンジンによって回転され発電した電力を前記インバータを介して前記バッテリに供給する発電モータとを有する車両における前記バッテリの充放電を制御するバッテリ充放電制御装置であって、
    前記バッテリの状態を検出し、前記バッテリの充放電を制御するためのバッテリ制御部と、
    前記インバータ及び前記エンジンを制御し、かつ前記バッテリ制御部からの情報を基に前記バッテリの充放電を制御する車両制御部と、
    前記バッテリ制御部の故障の有無を判定する故障判定部と、
    前記インバータの駆動状態を検出するインバータ駆動状態検出部と、を有し、
    前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記インバータ駆動状態検出部が検出したインバータの駆動状態を基に前記バッテリの充放電を制御することを特徴とするバッテリ充放電制御装置。
  2. 前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、
    前記インバータ駆動状態検出部が検出する前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記充放電制御量を算出する故障時放電制御量算出部をさらに有し、
    前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記故障時放電制御量算出部が算出した充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置。
  3. 前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、
    前記駆動モータ及び前記発電モータの駆動状態から前記バッテリの充放電量を推定する充放電量推定部と、前記充放電量推定部が推定したバッテリの充放電量及び前記インバータ駆動状態検出部が検出した前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記バッテリの起電圧を算出する起電圧算出部と、前記起電圧算出部が算出した起電圧を基に前記充放電制御量を算出する故障時放電制御量算出部と、をさらに有し、
    前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記故障時放電制御量算出部が算出した充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置。
  4. 前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、
    前記バッテリの冷却ファンを駆動するために前記バッテリから供給される電流の電流値と前記バッテリの温度とが対応付けされた情報が記憶されている記憶部と、前記冷却ファンを予め設定されている駆動状態で駆動させたときに、想定されるバッテリの温度に対応する前記電流値を前記記憶部に記憶されている情報を参照して取得して、取得した前記電流値を基に前記充放電制御量を算出する故障時放電制御量算出部と、をさらに有し、
    前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記故障時放電制御量算出部が算出した充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置。
  5. 前記バッテリ制御部は、前記バッテリの充放電を制御するための充放電制御量を前記車両制御部に出力するものであり、
    前記駆動モータ及び前記発電モータの駆動状態から前記バッテリの充放電量を推定する充放電量推定部と、前記充放電量推定部が推定したバッテリの充放電量及び前記インバータ駆動状態検出部が検出した前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記バッテリの起電圧を算出する起電圧算出部と、前記バッテリの冷却ファンに前記バッテリから流れる電流の電流値と前記バッテリの温度とが対応付けされた情報が記憶されている記憶部と、前記インバータ駆動状態検出部が検出した前記インバータに流れる電流の電圧値を基に前記充放電制御量を算出する第１故障時放電制御量算出部、前記起電圧算出部が算出した起電圧を基に前記充放電制御量を算出する第２故障時放電制御量算出部、及び前記冷却ファンを予め設定されている駆動状態で駆動させたときに想定されるバッテリの温度に対応する前記電流値を前記記憶部に記憶されている情報を参照して取得して、取得した前記電流値を基に前記充放電制御量を算出する第３故障時放電制御量算出部のうちの少なくとも何れか２つの故障時放電制御量算出部と、をさらに有し、
    前記車両制御部は、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していないと判定すると、前記バッテリ制御部からの前記充放電制御量を基に前記バッテリの充放電量を制御し、前記故障判定部がバッテリ制御部が故障していると判定すると、前記第１乃至第３故障時放電制御量算出部のうちの少なくとも何れか２つの故障時放電制御量算出部が算出した各充放電制御量のうちで、絶対値が最も小さい充放電制御量を基に前記バッテリの充放電を制御することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置。
  6. 前記車両は、電源のＯＮ及びＯＦＦを行って走行の開始及び終了がされるものであり、
    前記電源をＯＦＦからＯＮに切り換えときに前記故障判定部が前記バッテリ制御部が故障していると判定すると、前記駆動モータの駆動を禁止して車両の走行を禁止する車両禁止判定部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のバッテリ充放電制御装置。
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