JP6631155B2 - 動作モード制御装置、動作モード制御方法、移動体 - Google Patents

Description

本発明は、動作モード制御装置、動作モード制御方法、移動体に関する。

従来、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）に代表されるハイブリッド走行が可能な移動体には、多くの場合、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の一般市販電池が使用されている。

しかし、従来のリチウムイオン電池やニッケル水素電池では、ＳＯＣが低下すると、電池の出力低下が大きくなり、モータ駆動能力が低下する。その結果、電池による十分なアシスト性能が得られず、燃費が悪くなる等の欠点があった。又、ＨＥＶでは、なるべく少ない電池で出力を確保してアシストする必要があるため、電池を高ＳＯＣ側で使用しなければならない。その結果、電池の保存劣化が激しくなり、電池の寿命が短くなる等の欠点があった。ここで、ＳＯＣ（State Of Charge）とは、電池の残容量である。

例えば、ＰＨＥＶでは、電池の高ＳＯＣ側（ＳＯＣが高い領域）ではＥＶ走行（エンジンを使用せず、電池によりモータのみを駆動させて走行）させ、低ＳＯＣ側（ＳＯＣが低い領域）ではＨＥＶ走行（エンジンとモータとを併用して走行）させる。そのため、例えば、ＰＨＥＶでＥＶ走行時に、ＳＯＣが低下して電池の出力低下が大きくなり、モータ駆動能力が低下してエンジン始動が必要になった場合、エンジン始動のために電池の出力が奪われて更にモータ駆動能力が低下する。

そこで、この問題を改善するために、ＳＯＣが低下しても電池の出力を出すことを優先させ、エンジン始動のタイミングを遅らせる技術が提案されている。

しかしながら、上記の技術は、ＳＯＣが低下した場合の電池の出力不足を根本から解決できるものではない。そのため、上記の技術では、車の走行性能の低下や燃費の低下、車に搭載する電池の寿命の低下という欠点を解消することはできない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド走行が可能な移動体の走行性能や燃費を向上し、移動体に搭載される電池の寿命を延ばすことが可能な動作モード制御装置を提供することを課題とする。

本動作モード制御装置は、極小値及び前記極小値より低残容量側の極大値を有する残容量対出力特性と、前記極大値よりも低残容量側に最大値を有する残容量対入力特性と、を備えた電池と、前記電池から供給される電力により動作するモータと、エンジンと、を備えた移動体の動作モードを制御する動作モード制御装置であって、前記モータの動力のみで動作する第１モードと、前記モータの動力と前記エンジンの動力とを併用して動作する第２モードと、前記エンジンの動力のみで動作する第３モードと、の切り替えを制御可能に構成され、残容量が前記最大値と対応する残容量を含む所定範囲において、前記第２モード又は前記第３モードで動作する動作領域を有するように前記動作モードを制御し、前記残容量対出力特性において、前記極小値と対応する残容量が第１残容量であり、前記極大値と対応する残容量が第２残容量であり、前記残容量対入力特性において、前記最大値と対応する残容量が第３残容量であり、前記残容量が前記第３残容量以下となった場合に、前記電池からの出力を停止させ、前記電池の充電を開始する、ことを要件とする。

開示の技術によれば、ハイブリッド走行が可能な移動体の走行性能や燃費を向上し、移動体に搭載される電池の寿命を延ばすことが可能な動作モード制御装置を提供できる。

第一の実施形態の動作モード制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。 一般的なリチウムイオン電池のＳＯＣ対出力特性を例示する図である。 第一の実施形態の電池のＳＯＣ対出力特性を例示する図である。 第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その１）である。 第一の実施形態のバッテリ制御ユニットの機能ブロックを例示する図である。 第一の実施形態のモード切り替えのフローチャートの一例である。 第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その２）である。 第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その３）である。 第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その４）である。 第一の実施形態モード切り替えについて説明する図（その５）である。 第二の実施形態のモード切り替えについて説明する図である。 第二の実施形態のモード切り替えのフローチャートの一例である。 第三の実施形態のバッテリ制御ユニットが適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。 第三の実施形態のバッテリ制御ユニットの機能ブロックを例示する図である。 第三の実施形態のバッテリ制御ユニットの動作を説明するフローチャートである。 第三の実施形態の電池の特性を説明する図である。 第四の実施形態の電子装置の概略を説明する図である。 第四の実施形態の制御部の機能構成を示す図である。 第四の実施形態の制御部の動作を説明するフローチャートである。

（第一の実施形態）
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、第一の実施形態の動作モード制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。図１において、バッテリパック１０は、電池１１と、モニタユニット１２とを有する。尚、バッテリパック１０には、電池１１が最低１つ含まれていればよいが、高出力化のために２つ以上の電池１１を直列接続や並列接続しても構わない。

電池１１は、充放電可能な電池である。電池１１としては、例えば、リチウムイオン電池等を用いることができる。モニタユニット１２は、電池１１の状態をモニタする機能を有する。モニタユニット１２は電圧センサ、電流センサ、温度センサ等を備えていてもよい。

エンジン２０は、ガソリンや軽油等を燃料とする周知の内燃機関である。モータ３０は、電動機及び発電機として機能する周知の発電電動機である。尚、電池１１はモータ３０が電動機として機能する際に電力を供給する役割と、モータ３０が発電機として機能する際に回生エネルギを蓄える役割を担っている。

ＰＨＥＶやＨＥＶを含むハイブリッド車両では、エンジン２０とモータ３０とを併用しており、エンジン２０から出力される動力とモータ３０から出力される動力の少なくとも一方の動力により走行する。

システム制御ユニット４０は、モータ３０の動力のみで動作するＥＶモード（第１モード）と、モータ３０の動力とエンジン２０の動力とを併用して動作するＨＥＶモード（第２モード）との切り替えを制御可能に構成されたＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）である。システム制御ユニット４０は、電池１１の充電の制御や回生動作の制御等の他の様々な制御を可能に構成されていても構わない。

システム制御ユニット４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含むように構成することができる。この場合、システム制御ユニット４０の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。システム制御ユニット４０のＣＰＵは、必要に応じてＲＡＭからデータを読み出したり、格納したりできる。尚、システム制御ユニット４０は、本発明に係る動作モード制御装置の代表的な一例である。

バッテリ制御ユニット５０は、電池１１の充放電状態を管理制御する機能を有し、充電部６０を介して電池１１を充電する。尚、ハイブリッド車両がＰＨＥＶである場合には、充電部６０には外部電源用プラグ６５が設けられており、外部電源用プラグ６５をコンセントに差し込むことで直接充電可能である。

バッテリ制御ユニット５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メインメモリ等を含むように構成してもよい。この場合、バッテリ制御ユニット５０の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。バッテリ制御ユニット５０のＣＰＵは、必要に応じてＲＡＭからデータを読み出したり、格納したりできる。尚、システム制御ユニット４０やバッテリ制御ユニット５０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等により相互にデータの送受信が可能に構成されている。

但し、バッテリ制御ユニット５０の一部の機能をシステム制御ユニット４０が担ってもよいし、システム制御ユニット４０の一部の機能をバッテリ制御ユニット５０が担ってもよい。又、システム制御ユニット４０及びバッテリ制御ユニット５０を物理的に１つのＥＣＵとして実現してもよいし、３つ以上のＥＣＵとして実現してもよい。

ここで、電池１１のＳＯＣ対出力特性（残容量対出力特性）について説明する。図２は、一般的なリチウムイオン電池のＳＯＣ対出力特性を例示する図である。図３は、第一の実施形態の電池１１のＳＯＣ対出力特性を例示する図である。図２に示すように、一般的なリチウムイオン電池では、高ＳＯＣ側で出力が高く、低ＳＯＣ側で出力が低くなる単調減少の特性となる。

これに対し、本実施の形態に係る電池１１では、低ＳＯＣ側でも一部の高ＳＯＣ側よりも出力が高くなる出力特性となる。つまり、電池１１は、所定の残容量（図３の例ではＳＯＣ＝４０％近傍）で出力が極小値Ｏ_１となり、極小値Ｏ_１より低ＳＯＣ側の所定の残容量で出力が極大値Ｏ_２となるＳＯＣ対出力特性を備えている。尚、電池１１の出力は、極小値Ｏ_１より高ＳＯＣ側に他の極大値を備えていてもよい。

電池１１を図３のような特性とするためには、例えば、正極に、電池電圧に対して出力特性の異なる材料を混ぜた電極を使用すればよい。電池１１の具体的な一例としては、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３を基本骨格とするリン酸バナジウムリチウム又は該リン酸バナジウムリチウムの構造の一部を変性した類似化合物（以下、リン酸バナジウムリチウムと呼ぶ）と三元系材料（ニッケル、コバルト、アルミニウム等）を混ぜた正極を用いたリチウムイオン電池を挙げることができる。リン酸バナジウムリチウムは、単独では容量を大きく（例えば１００Ｗｈ／ｋｇ以上）することが困難であるが、出力を上げることには有利な材料である。又、三元系材料は、容量を上げることに有利な材料である。尚、負極の材料としては、例えば、グラファイト等を用いることができる。

本実施の形態では、システム制御ユニット４０は、少なくとも電池１１の出力が極小値Ｏ_１より低ＳＯＣ側において、ハイブリッド車両がＨＥＶモードで動作する動作領域を有するように制御する。この場合、少なくとも電池１１の出力が極大値Ｏ_２となる残容量では、ハイブリッド車両がＨＥＶモードで動作するように制御することが好ましい。こうすることで、ＨＥＶモードでの出力特性を十分確保できるので、ハイブリッド車両としての走行性能を損なうことがない。又、エンジンからの出力を抑えられるので、ガソリンを節約可能となり、燃費向上につなげることができる。

もちろん、どの残容量においてＥＶモードとＨＥＶモードとを切り替えるかは、設計により、つまりハイブリッド車両の走行特性等から自由に選ぶことができる。例えば、ＨＥＶモードのモータアシストを活かすためには、図４における極大値Ｏ_２近傍のＡ領域（ＳＯＣ＝Ａ_１〜ＳＯＣ＝Ａ_２の領域）のみをＨＥＶモードとして使うことが好ましい。図４は、第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その１）である。

ここで、Ａ_１は、適宜決定できるが、例えば、電池１１の出力が極大値Ｏ_２と極小値Ｏ_１の中間程度の値となるＳＯＣとすることができる。又、Ａ_２は、適宜決定できるが、例えば、電池１１の出力が極大値Ｏ_２よりも低ＳＯＣ側においてＡ_１での出力と同程度になるＳＯＣとすることができる。

ここで、図５に示すバッテリ制御ユニットの機能ブロック図、図６に示すフローチャート、図１及び図４を参照しながら、図４のＡ領域のみをＨＥＶモードとする場合の制御について説明する。図５は、バッテリ制御ユニットの機能ブロックを例示する図である。図６は、第一の実施形態のモード切り替えのフローチャートの一例である。尚、電池１１のＳＯＣの初期状態は１００％近傍であるとする。

まず、図６のステップＳ１０１では、システム制御ユニット４０は、ＥＶモードを開始する。つまり、エンジン２０は使用せず、モータ３０のみを使用してハイブリッド車両を走行させる。

次に、ステップＳ１０２では、モニタユニット１２は、電池１１のモニタリング（監視）を開始する。モニタユニット１２は、例えば、電池１１の電圧及び電流、電池１１の温度をモニタリングする。

次に、ステップＳ１０３では、バッテリ制御ユニット５０は、モニタユニット１２がモニタリングした情報に基づいて電池１１の現在のＳＯＣを推定する。そして、現在のＳＯＣが、ＨＥＶモード開始ポイントとなる既定残容量（予め決定された残容量）に達したか否かを判定する。尚、本例では、図４のＡ領域のみをＨＥＶ走行領域とするので、ＨＥＶモード開始ポイントとなる既定残容量は図４のＳＯＣ＝Ａ_１である。

具体的には、例えば、図５に示すバッテリ制御ユニット５０の電池状態検出部５１は、モニタユニット１２がモニタリングした情報に基づいて、電池１１の電圧を継続的に検出している。そして、ＳＯＣ推定部５３は、記憶部５２に記憶されている、電圧とＳＯＣとの関係を示すテーブルを読み出し、読み出したテーブルに基づいて、電池１１の現在の電圧に対応するＳＯＣを推定する。そして、ＳＯＣ判定部５４は、ＳＯＣ推定部５３が推定したＳＯＣが既定残容量Ａ_１に達したか否かを判定する。

このとき、電池１１の温度に対応した、電圧とＳＯＣとの関係を示す複数のテーブルを記憶部５２に記憶しておくことが好ましい。これにより、電池状態検出部５１がモニタユニット１２がモニタリングした情報に基づいて電池１１の温度を検出し、ＳＯＣ推定部５３が現在の温度に対応したテーブルを読み出すことで、ＳＯＣの推定精度を向上できる。

ステップＳ１０３で、ＳＯＣ判定部５４が現在のＳＯＣがＨＥＶモード開始ポイントとなる既定残容量に達していないと判定した場合には、ＥＶモードを継続しながらステップＳ１０３の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１０３で、ＳＯＣ判定部５４が現在のＳＯＣがＨＥＶモード開始ポイントとなる既定残容量に達したと判定した場合には、ステップＳ１０４に移行する。

そして、ステップ１０４では、通信部５５は、モード切り替え信号をシステム制御ユニット４０に送信する。そして、モード切り替え信号を受信したシステム制御ユニット４０は、ＥＶモードからＨＥＶモードに切り替えて、ＨＥＶモードを開始する。つまり、エンジン２０とモータ３０とを併用してハイブリッド車両を走行させる。

その後、図４においてＳＯＣ＝Ａ_２の点に達した場合には、例えば、モータ３０は使用せず、エンジン２０のみを使用した走行とすることができる。

このように、低ＳＯＣ側で出力が上がる電池（極小値及び前記極小値より低残容量側の極大値を有するＳＯＣ対出力特性を備えた電池）をＰＨＥＶやＨＥＶを含むハイブリッド車両に適用する。そして、極小値より低ＳＯＣ側の極大値となるＳＯＣを含む所定のＳＯＣ領域をＨＥＶモードとして使用するように制御する。その結果、ＰＨＥＶでは走行性能や燃費が向上し、ＨＥＶでは電池寿命を延ばすことができる。

尚、本実施形態のハイブリッド車両では、ＥＶ走行時にも回生を行っている。この時、モータ３０からのアシストを十分に得るために、図７に示すＳＯＣ対出力特性で、例えば、電池１１の現在のＳＯＣがＢ点以下となった場合には、極小値Ｏ_１に達するまでは、電池１１に対する回生動作を行わず、Ａ領域にＳＯＣを早く移行させる制御を行ってもよい。図７は、第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その２）である。ここで、Ｂ点は、電池１１の出力が極小値Ｏ_１よりも高ＳＯＣ側において極大値Ｏ_２と等しい値となるＳＯＣである。こうすることで、ハイブリッド車両として十分な走行性能をスムーズに確保できる。この制御は、例えば、システム制御ユニット４０により行うことができる。

又、図８に示すように、電池１１のＳＯＣ対出力特性において、出力が極小値Ｏ_１になる点をＥＶモードとＨＥＶモードとの中間点（切り替え点）としてもよい。図８は、第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その３）である。この場合には、出力が極小値Ｏ_１になる点において、エンジン２０とモータ３０の総合出力が、ハイブリッド車両として必要な最低出力以上となる設計とすることが好ましい。これにより、電池１１からの電力のみで出力を賄うことができ、エンジン２０は電池１１への充電のみとする構成にすることができ簡便になる。もちろん、この場合にもエンジン２０も駆動に活かした走行をしてもよい。

又、電池１１をＨＥＶに適用する場合には、図９に示すように、Ａ領域をもっぱら使用するように、システム制御ユニット４０による制御を行ってもよい。図９は、第一の実施形態のモード切り替えについて説明する図（その４）である。電池は、高ＳＯＣ領域を維持するほど劣化が進む。このため、一般的な電池では、ＳＯＣが６０〜８０％程度の状態で使用しているのに比較して、本実施形態の電池１１では、低ＳＯＣ領域でＨＥＶモードにできるため、電池寿命を延ばすことができる。又、低ＳＯＣ側を使用すると充電性能が上がるので、回生能力が上がり、燃費を向上することができる。

又、図１０に示すように、電池１１のＳＯＣ対出力特性において、極小値Ｏ_１と極大値Ｏ_２との出力差が比較的小さく、Ｃ−Ｄ間の出力が比較的フラットな場合がある。この場合には、少なくともＣ−Ｄ間を含むＳＯＣ領域ではＨＥＶモードとなるように、システム制御ユニット４０による制御を行ってもよい。図１０は、第一の実施形態モード切り替えについて説明する図（その５）である。尚、Ｃ−Ｄ間でＨＥＶモードで動作する動作領域は連続した１つの領域でなくてもよく、Ｃ−Ｄ間にＨＥＶモードで動作する複数の動作領域を有してもよい。

或いは、ＨＥＶモードを開始する点をＣ以下（Ｃよりも低ＳＯＣ側）の値に設定してもよい。例えば、ＳＯＣが１０％程度となった時点でＨＥＶモードを開始するように制御することができる。又、システム制御ユニット４０は、Ｄよりも低ＳＯＣ側においてＨＥＶモードを継続してもよい。これらの何れの場合も、簡単な制御で燃費向上を見込むことができる。

更には、ＥＶモードで電池を使い切ってからＨＥＶモードを開始するように制御してもよい。ＥＶモードでの走行時間を伸ばしたい場合に有効である。

このように、システム制御ユニット４０は、出力が極小値Ｏ_１よりも高ＳＯＣ側において極大値Ｏ_２と等しい値となるＳＯＣ（第１残容量Ｄ）以下であり、かつ、出力が極大値Ｏ_２よりも低ＳＯＣ側において極小値Ｏ_１と等しい値となるＳＯＣ（第２残容量Ｃ）以上であるＳＯＣ領域の全部又は一部ではＨＥＶモードで動作するように制御してもよい。

（第二の実施形態）
以下に図面を参照して、本実施形態の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、ＳＯＣの値が極大値Ｏ_２を含む所定の範囲に含まれるとき、ハイブリッド車両を第１モードであるＥＶモードで動作させる点が第一の実施形態と相違する。よって、以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図１１は、第二の実施形態のモード切り替えについて説明する図である。本実施形態では、バッテリ制御ユニット５０は、ＳＯＣの値が極大値Ｏ_２を含む所定の範囲であるＡ領域となったとき、ハイブリッド車両の動作モードを第２モードであるＨＥＶモードから、第１のモードであるＥＶモードへ切り替える。

そして、本実施形態のバッテリ制御ユニット５０は、ＳＯＣの値がＡ領域の最小値である値Ａ_２よりも低下すると、動作モードをＥＶモードからＨＥＶモードへ切り替える。

本実施形態のＡ領域は、ＳＯＣの値が値Ａ_１から値Ａ_２までの範囲の領域である。本実施形態において、値Ａ_１は、出力が極小値Ｏ_１となるＳＯＣの値から出力が極大値Ｏ_２となるＳＯＣの値までの間の値である。具体的には、例えば、値Ａ_１は、対応する出力の値が極小値Ｏ_１と極大値Ｏ_２の中間値となるＳＯＣの値であっても良い。

本実施形態の値Ａ_２は、出力が極小値Ｏ_１となるＳＯＣの値よりも低い値であって、且つ対応する出力の値が、値Ａ_１と対応する出力の値と同じ値となる値であっても良い。また、本実施形態の値Ａ_２は、出力の値が、予め決められているカットオフ電圧（放電禁止電圧）と対応する値となる値であっても良い。

一般的なリチウムイオン電池の出力は、図２に示すように、ＳＯＣの低下ともに低下する単純減少の傾向にある。したがって、このリチウムイオン電池を搭載したハイブリッド車両では、ＳＯＣの低下により動作モードをＥＶモードからＨＥＶモードに切り替えた場合には、ＳＯＣが増加するまではＨＥＶモードでの動作が継続され、動作モードを再度ＥＶモードに切り替えることは想定されていない。

これに対し、本実施形態の電池１１では、出力の値がＳＯＣの低下と共に極小値Ｏ_１まで減少した後に、再度増加に転じ、極大値Ｏ_２まで増加する。

このため、本実施形態では、ＳＯＣの低下により動作モードをＨＥＶモードに切り替えた後に、電池１１の出力の増加に合わせて再度動作モードをＥＶモードに切り替えることができる。したがって、本実施形態によれば、一般的なリチウムイオン電池を用いる場合と比べて、長い期間ハイブリッド車両をＥＶモードで動作させることができ、燃費を向上させることができる。

また、本実施形態の電池１１では、ＳＯＣの値がＡ領域内にある場合の回生動作による入力の値が、ＳＯＣの値が値Ａ_１よりも大きい場合の回生動作による入力の値よりも大きくなる。このため、本実施形態の電池１１は、ＳＯＣの値がＡ領域内にある場合には、ＳＯＣの値が例えば値Ａ_１よりも大きい場合と比べて、出力も入力も高い値を得ることができる。

したがって、本実施形態によれば、ハイブリッド車両をＥＶモードで動作させながら、電池１１のＳＯＣの値をＡ領域内に維持することが可能となる。このため、本実施形態では、Ａ領域で得られる出力の極大値Ｏ_２と同程度の出力を得るために、電池１１のＳＯＣがＡ領域よりも高い値となるまで充電する必要がなく、燃費を向上させることができる。

また、本実施形態では、電池１１のＳＯＣの値をＡ領域内に維持することで、電池１１をＳＯＣの値が比較的低い状態に保つことになり、電池１１の劣化や電池１１の発熱を抑制することができる。

以下に、本実施形態のバッテリ制御ユニット５０による動作モードの切り替えについて説明する。図１２は、第二の実施形態のモード切り替えのフローチャートの一例である。

図１２のステップＳ１２０１からステップＳ１２０４までの処理は、図６のステップＳ６０１からステップＳ６０４までの処理と同様であるから、説明を省略する。

ステップＳ１２０４に続いて、バッテリ制御ユニット５０は、ＳＯＣ推定部５３により、ＳＯＣの値がＥＶモード再開ポイントとなったか否かを判定する（ステップＳ１２０５）。具体的には、ＳＯＣ推定部５３は、ＳＯＣの値が値Ａ_１より低くなったか否かを判定している。ステップ１２０５において、ＳＯＣの値が値Ａ_１より低くない場合、バッテリ制御ユニット５０は、ＳＯＣの値が値Ａ_１より低くなるまでＨＥＶモードを維持する。

ステップＳ１２０５において、ＳＯＣの値が値Ａ_１より低くなった場合、バッテリ制御ユニット５０は、動作モードをＨＥＶモードからＥＶモードへ切り替え（ステップＳ１２０６）、ＥＶモードでの動作を再開する。

続いて、バッテリ制御ユニット５０は、ＳＯＣ推定部５３により、ＳＯＣの値がＨＥＶモード再開ポイントとなったか否かを判定する（ステップＳ１２０７）。具体的には、ＳＯＣ推定部５３は、ＳＯＣの値が値Ａ_２より低くなったか否かを判定している。ステップ１２０７において、ＳＯＣの値が値Ａ_２より低くない場合、バッテリ制御ユニット５０は、ＳＯＣの値が値Ａ_２より低くなるまでＥＶモードを維持する。

ステップＳ１２０７において、ＳＯＣの値が値Ａ_２より低くなった場合、バッテリ制御ユニット５０は、動作モードをＥＶモードからくＨＥＶモードへ切り替え（ステップＳ１２０８）、ＨＥＶモードでの動作を再開する。

以上のように、本実施形態のバッテリ制御ユニット５０は、電池１１のＳＯＣの値が出力の値が極大値Ｏ_２となる値を含む所定の範囲であるとき、ハイブリッド車両をＥＶモードで動作させる。すなわち、本実施形態では、電池１１の低ＳＯＣ領域において、ハイブリッド車両をＥＶモードで動作させる。

したがって、本実施形態では、一般的なリチウムイオン電池と比較して長い時間モードでハイブリッド車両を動作させることができ、燃費を向上させることができる。

尚、低ＳＯＣ領域とは、例えばＳＯＣの値が４０％未満の領域を示し、高ＳＯＣ領域とはＳＯＣの値が４０％以上の領域を示すものであっても良い。

尚、本実施形態では、ＨＥＶモードから再度ＥＶモードに切り替えるときのＳＯＣの値をＡ_１としたが、これに限定されない。本実施形態では、例えば出力が極小値Ｏ_１となるＳＯＣから出力が極大値Ｏ_２となるＳＯＣまでの間の何れかの点でＨＥＶモードから再度ＥＶモードに切り替わればよい。

（第三の実施形態）
以下に図面を参照して第三の実施形態について説明する。以下の第三の実施形態の説明において、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号を付与し、その説明を省略する。

図１３は、第三の実施形態のバッテリ制御ユニットが適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。

本実施形態のハイブリッド車両は、第一の実施形態のバッテリ制御ユニット５０の代わりに、バッテリ制御ユニット５０Ａを有する。

本実施形態のバッテリ制御ユニット５０Ａは、電池１１のＳＯＣの値が第一の値となったときに、電池１１からの出力を停止させ、電池１１のＳＯＣの値が第二の値となったとき、電池１１からの出力を再開させる。すなわち、本実施形態のバッテリ制御ユニット５０Ａは、電池１１からの出力の停止及び出力の再開を制御する出力制御装置である。

本実施形態の第一の値とは、第二の値よりも小さい値である。第一の値及び第二の値の詳細は後述する。

図１４は、第三の実施形態のバッテリ制御ユニットの機能ブロックを例示する図である。
本実施形態のバッテリ制御ユニット５０Ａは、第一の実施形態のバッテリ制御ユニット５０の有する各部に加え、電池出力制御部５６を有する。

本実施形態の電池出力制御部５６は、ＳＯＣ推定部５３により推定されるＳＯＣの値が第一の値となったとき、バッテリパック１０の電池１１からの出力を停止させ、モータ３０の回生動作により電池１１の充電をさせる。言い換えれば、電池出力制御部５６は、ＳＯＣの値が第一の値となったとき、電池１１からの放電を停止させ、充電を開始させる。

また、本実施形態の電池出力制御部５６は、ＳＯＣ推定部５３により推定されるＳＯＣの値が第二の値となったとき、バッテリパック１０の電池１１からの出力を再開させる。言い換えれば、電池出力制御部５６は、ＳＯＣの値が第二の値となったとき、電池１１からの放電を開始させる。尚、このとき回生動作による電池１１の充電は、継続されても良いし停止されても良い。

図１５は、第三の実施形態のバッテリ制御ユニットの動作を説明するフローチャートである。

本実施形態のバッテリ制御ユニット５０Ａは、システム制御ユニット４０が起動すると、電池出力制御部５６により、ＳＯＣ推定部５３により推定されるＳＯＣの値を監視する（ステップＳ１５０１）。続いて、電池出力制御部５６はＳＯＣの値が第一の値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５０２）。つまり、電池出力制御部５６は、電池１１のＳＯＣの値が、電池１１の出力を停止させる電圧と対応する値となったか否かを判定している。

ステップＳ１５０２において、ＳＯＣの値が第一の値以下となっていない場合、バッテリ制御ユニット５０Ａは、後述するステップＳ１５０６へ進む。

ステップＳ１５０２において、ＳＯＣの値が第一の値以下の場合、電池出力制御部５６は、電池１１からの出力を停止させ、同時に回生動作による充電を開始させる（ステップＳ１５０３）。

続いてバッテリ制御ユニット５０Ａは、電池出力制御部５６により、ＳＯＣ推定部５３により推定されるＳＯＣの値が、第二の値以上となったか否かを判定する（ステップＳ１５０４）。つまり、電池出力制御部５６は、ＳＯＣの値が、電池１１から出力を開始させる電圧と対応する値となったか否かを判定している。

ステップＳ１５０４において、第二の値以上でない場合（第二の値未満の場合）、バッテリ制御ユニット５０Ａは、後述するステップＳ１５０６へ進む。

ステップＳ１５０４において、第二の値以上となった場合、バッテリ制御ユニット５０Ａは、電池出力制御部５６により、電池１１からの出力を許可する（ステップＳ１５０５）。つまり、電池出力制御部５６は、電池１１からの出力の停止を解除し、電池１１からの出力を再開させる。

続いてバッテリ制御ユニット５０Ａは、システム制御ユニット４０からの処理の終了指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１５０６）。ステップＳ１５０６において、終了指示を受け付けた場合、バッテリ制御ユニット５０Ａは、処理を終了する。ステップＳ１５０６において、終了指示を受け付けていない場合、バッテリ制御ユニット５０Ａは、ステップＳ１５０１へ戻る。

以上のように、本実施形態では、ＳＯＣの値が第一の値以下となったとき電池１１の出力が停止されて充電が開始され、ＳＯＣの値が第二の値以上となったときに電池１１からの出力を許可する。すなわち、第一の値は、電池１１の出力を停止して充電を開始するか否かを判断するための第一の閾値であり、第二の値は、電池１１からの出力を許可するか否かを判定するための第二の閾値である。

次に、図１６を参照し、本実施形態の第一の値及び第二の値について説明する。図１６は、第三の実施形態の電池の特性を説明する図である。図１６（Ａ）は、電池１１のＳＯＣ対出力特性を示す図であり、図１６（Ｂ）は、電池１１の回生動作におけるＳＯＣ対入力特性を示す図である。

始めに、電池１１のＳＯＣ対出力特性について説明する。本実施形態の電池１１は、低ＳＯＣ側でも一部の高ＳＯＣ側よりも出力が高くなる出力特性となる。

具体的には、本実施形態の電池１１のＳＯＣ対出力特性では、所定のＳＯＣの値Ａ_０（図１６の例ではＳＯＣ＝４０％近傍）において出力が第一の極小値である極小値Ｏ_１となり、極小値Ｏ_１と対応するＳＯＣよりも値の小さい所定の残容量で出力が極大値Ｏ_２となる。また、本実施形態の電池１１のＳＯＣ対出力特性では、値Ａ_０よりも値の小さい所定のＳＯＣの値Ａ_３において、出力が、極小値Ｏ_１よりも値の小さい第二の極小値である極小値Ｏ_３となる。

すなわち、本実施形態の電池１１は、ＳＯＣ対出力特性において、第一の極小値Ｏ_１と、第二の極小値Ｏ_３と、を有する。第二の極小値Ｏ_３は、第一の極小値Ｏ_１よりも小さい値であり、第二の極小値Ｏ_３と対応するＳＯＣの値Ａ_３は、第一の極小値Ｏ_１と対応するＳＯＣの値Ａ_０よりも小さい値である。また、第二の極小値Ｏ_３と対応するＳＯＣの値Ａ_３は、極大値Ｏ_２と対応するＳＯＣの値よりも小さい値である。

次に、本実施形態の電池１１のＳＯＣ対入力特性について説明する。本実施形態の電池１１は、図１６（Ｂ）に示すように、ＳＯＣの値が所定の値Ａ_３となるまで、ＳＯＣの値の低下にしたがって、電池１１に入力されるエネルギは増加していく。

したがって、本実施形態の電池１１では、ＳＯＣが値Ａ_３のとき、最も多くのエネルギが入力される。言い換えれば、電池１１は、ＳＯＣが値Ａ_３の近傍にあるとき、最も効率的に充電される。

そこで、本実施形態では、第一の閾値である第一の値を値Ａ_３とし、第二の閾値である第二の値を値Ａ_０とした。

本実施形態のバッテリ制御ユニット５０Ａは、ＳＯＣの値が値Ａ_３以下となったとき、電池１１からの出力を停止させ、電池１１に対する回生動作による充電を開始させる。そして、バッテリ制御ユニット５０Ａは、電池１１のＳＯＣの値が値Ａ_０になるまで、電池１１の出力を禁止し、回生動作による充電のみを行う。そして、バッテリ制御ユニット５０Ａは、電池１１のＳＯＣの値が値Ａ_０以上となったとき、電池１１からの出力を許可する。

本実施形態では、以上のように電池１１の充放電を制御することで、電池１１のＳＯＣの値が、最も効率的に充電を行える値となったときに、充電が開始される。

ＳＯＣの値が値Ａ_３まで低下した状況では、電池１１の使用状況によっては、残りのＳＯＣを使い切ってしまう可能性がある。したがって、この状況では、可能な限り速やかに充電を行い、電池１１のＳＯＣの値を増加させることが望まれる。

本実施形態の電池１１では、ＳＯＣの値が低下するともに、電池１１に入力されるエネルギが増加し、ＳＯＣの値が値Ａ_３まで低下したとき、入力されるエネルギは最大値Ｐとなる。

本実施形態では、この点に着目し、ＳＯＣの値が値Ａ_３まで低下したときに、電池１１の出力を停止して回生動作による電池１１の充電を開始させる。そして、本実施形態では、電池１１のＳＯＣの値が値Ａ_０となったとき、電池１１の出力を許可する。尚、電池１１の出力が許可されたとき、充電は停止されても良いが、停止されなくても良い。

以下に、電池１１のＳＯＣの値が値Ａ_０となったとき、電池１１の出力を許可する理由について説明する。

本実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、電池１１の出力が極小値Ｏ_１となった後に、ＳＯＣの値と共に出力は増加していく。したがって、電池１１では、ＳＯＣの値が値Ａ_０から増加しても減少しても、極小値Ｏ_１よりも大きい出力を得ることができる。

このような場合には、充電のための電力、ＳＯＣの上昇による電池１１の発熱や劣化を考慮すれば、電池１１を充電してＳＯＣの値を増加させて高い出力を得るよりも、電池１１からの出力を継続してＳＯＣの値を減少させて同等の出力を得た方が効率的と言える。したがって、本実施形態では、電池１１のＳＯＣの値が値Ａ_０となったとき、電池１１の出力を許可するものとした。

尚、本実施形態では、電池１１のＳＯＣがＨ領域内にあるときに、極大値Ｏ_２よりも近い出力が要求された場合には、エンジンによる出力で補えばよい。

本実施形態では、このように電池１１からの出力を制御することで、電池１１のＳＯＣの値は、値Ａ_０から値Ａ_３までのＨ領域内に維持される期間を長くするこができる。

本実施形態のＨ領域は、極大値Ｏ_２を含み、ＳＯＣの値が７０％程度のときの出力と同程度の出力を得ることができる領域である。さらに、本実施形態のＨ領域は、回生動作により入力されるエネルギが、Ｈ領域よりも高ＳＯＣ側の場合と比べて大きく、速やかに充電を行うことができる領域である。

したがって、本実施形態では、電池１１をＨ領域で使用することで、ＳＯＣの値が値Ａ_３以下となった場合には速やかにＳＯＣの値が値Ａ_０まで回復し、ＳＯＣの値が値Ａ_０以上になると、ＳＯＣの値を低い状態に保ちながら高い出力を得ることができる。

これに対し、一般的なリチウムイオン電池では、ＳＯＣ対出力特性は、ＳＯＣの低下と共に出力も低下する単純減少の傾向を有するものであり、リチウムイオン電池からの出力を停止するＳＯＣの値と、リチウムイオン電池からの出力を開始するＳＯＣの値との関係性については、考慮されていない。

本実施形態では、上述したＳＯＣ対出力特性及びＳＯＣ対入力特性を有する電池１１のＳＯＣの値をＨ領域内に維持することで、例えば一般的なリチウムイオン電池と同じ重量の電池１１をハイブリッド車両に搭載した場合に、一般的なリチウムイオン電池が搭載された場合よりも高い出力を得ることができる。

尚、図１６の例では、Ｈ領域は、ＳＯＣの値Ａ_０から値Ａ_３までとしたが、これに限定されない。本実施形態のＨ領域は、例えは極大値Ｏ_２と対応するＳＯＣの値を含んでいれば良い。また、本実施形態のＨ領域は、さらに、値Ａ_０から値Ａ_３までの間にあることが好ましい。

したがって、本実施形態のＨ領域は、値Ａ_１から値Ａ_２までであっても良いし、値Ａ_０から値Ａ_２までであっても良いし、値Ａ_１から値Ａ_３までであっても良い。

以上のように、本実施形態では、ＳＯＣがＨ領域内となる状態で、電池１１を使用することで、電池１１のＳＯＣが比較的低い状態に維持することができ、電池１１の劣化や発熱を抑制することができる。また、本実施形態では、電池１１の発熱を抑制できるため、冷却を行うためのエネルギが不要となり、燃費を向上させることができる。

尚、本実施形態では、電池１１の出力を許可するＳＯＣの値を値Ａ_０としたが、電池１１の出力を許可するＳＯＣの値は、値Ａ_０から極大値Ｏ_２と対応するＳＯＣの値Ａ_２の間の値であっても良い。

（第四の実施形態）
以下に図面を参照して第四の実施形態について説明する。第四の実施形態は、第三の実施形態を電子機器に適用した形態である。以下の第四の実施形態の説明では、第三の実施形態と同様の機能構成を有するものには第三の実施形態の説明で用いた符号を付与し、その説明を省略する。

図１７は、第四の実施形態の電子装置の概略を説明する図である。本実施形態の電子機器１は、電池パック１００と、負荷３００とを有し、充電器４００と接続される。

本実施形態の電池パック１００は、端子Ｔ１、端子Ｔ２、充電器接続端子Ｔ３、抵抗Ｒ１、電池１１、保護回路２００、放電制御用のスイッチ素子ＳＷ１２０、充電制御用のスイッチ素子ＳＷ１３０、寄生ダイオード１２１、１３１を有する。

本実施形態の保護回路２００は、電池１１の充放電制御用の半導体デバイスである。本実施形態の保護回路２００は、制御部２１０、過充電検出部２２０と、過放電検出部２３０と、過電流検出部２４０とを有する。

本実施形態の制御部２１０は、放電制御用のスイッチ素子ＳＷ１２０及び充電制御用のスイッチ素子ＳＷ１３０のオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）を制御するマイクロコンピュータ等である。つまり、本実施形態の制御部２１０は、充放電制御装置である。

過充電検出部２２０は電池１１の過充電を検出する。過放電検出部２３０は電池１１の過放電を検出する。過電流検出部２４０は電池１１流れる過電流を検出する。

また、電池パック１００において、端子Ｔ１は電池１１のプラス（＋）側に接続され、端子Ｔ２は電池１１のマイナス（−）側に接続されている。端子Ｔ１、Ｔ２は、電池１１の充電時には充電器４００からの充電電流が入力される入力端子となる。寄生ダイオード１２１、１３１は、スイッチ素子ＳＷ１２０、スイッチ素子ＳＷ１３０のそれぞれの寄生ダイオードを示している。

本実施形態の過充電検出部２２０は、電池１１が過充電されないように電池電圧を監視し、電池電圧が予め設定された充電禁止電圧より低い場合、通常状態であることを制御部２１０に通知する。通常状態では、制御部２１０は、スイッチ素子ＳＷ１３０のゲートをＨ（Ｈｉｇｈ）レベルにし、スイッチ素子ＳＷ１３０をオンにして充電電流を通電させる。

過充電検出部２２０は、充電禁止電圧以上の電池電圧を検出した場合、過充電状態であることを制御部２１０に通知する。過充電状態では、制御部２１０は、スイッチ素子ＳＷ１３０のゲートをＬ（Ｌｏｗ）レベルにし、スイッチ素子ＳＷ１３０をオフにして充電電流を切断させる。

本実施形態の過放電検出部２３０は、電池１１が過放電にならないように電池電圧を監視している。検出電圧が予め設定された放電禁止電圧より高い場合、過放電検出部２３０は通常状態であることを制御部２１０に通知する。通常状態では、制御部２１０は、スイッチ素子ＳＷ１２０のゲートをＨレベルにし、スイッチ素子ＳＷ１２０をオンにして放電電流を通電させる。

過放電検出部２３０は、放電禁止電圧以下の電池電圧を検出した場合、過放電状態であることを制御部２１０に通知する。過放電状態では、制御部２１０はスイッチ素子ＳＷ１２０のゲートをＬレベルにし、スイッチ素子ＳＷ１２０をオフにして放電電流を切断させる。

本実施形態の過電流検出部２４０は、電池１１を異常負荷又は負荷短絡による過電流から保護するため、スイッチ素子ＳＷ１２０とスイッチ素子ＳＷ１３０に流れる電流を電圧値に変換して監視している。

検出電圧が予め設定された過電流設定電圧より低い場合、過電流検出部２４０は通常状
態であることを制御部２１０に通知する。通常状態では、制御部２１０はスイッチ素子ＳＷ１２０のゲートをＨレベルにし、スイッチ素子ＳＷ１２０をオンにして放電電流を通電させる。過電流検出部２４０は、過電流設定電圧以上の電圧を検出した場合、過電流状態であることを制御部２１０に通知する。過電流状態では、制御部２１０はスイッチ素子ＳＷ１２０のゲートをＬレベルにし、スイッチ素子ＳＷ１２０をオフにして放電電流を切断させる。

本実施形態では、例えば電池１１のＳＯＣの値Ａ_３と対応する電池電圧を、放電禁止電圧とした（図１６参照）。また、本実施形態の制御部２１０は、電池１１の電池電圧が、電池１１のＳＯＣの値Ａ_０と対応する電池電圧となったとき、スイッチ素子ＳＷ１２０のゲートをＨレベルにし、スイッチ素子ＳＷ１２０をオンにして放電電流の通電を再開させる。

以下に、図１８を参照して本実施形態の制御部２１０について説明する。図１８は、第四の実施形態の制御部の機能構成を示す図である。

本実施形態の制御部２１０は、電池電圧監視部２２１、残容量監視部２２２、スイッチ制御部２２３、充電器検出部２２４、記憶部２２５を有する。

電池電圧監視部２２１は、電池１１の電池電圧を監視する。残容量監視部２２２は、電池１１の残容量（ＳＯＣ）を監視する。具体的には、残容量監視部２２２は、記憶部２２５に記憶されている、電池１１のＳＯＣ対出力特性を示す情報を読み出し、読み出した情報に基づいて、電池１１の現在の電圧に対応するＳＯＣを推定する。

スイッチ制御部２２３は、スイッチ素子ＳＷ１２０とスイッチ素子ＳＷ１３０のオン／オフを制御する。

充電器検出部２２４は、端子Ｔ１と充電器接続端子Ｔ３との電圧の変化に基づき、充電器４００の接続を検出する。

記憶部２２５は、電池１１のＳＯＣ対出力特性を示す情報等が格納されている。尚、記憶部２２５に格納される情報は、例えば図１６に示す電池１１のＳＯＣ対出力特性を示す情報と、ＳＯＣ対入力特性を示す情報を含んでいても良い。また、記憶部２２５に格納されるこれらの情報は、異なる温度毎に対応付けられて格納されていても良い。

次に、図１９を参照して本実施形態の制御部２１０の動作について説明する。図１９は、第四の実施形態の制御部の動作を説明するフローチャートである。

本実施形態の制御部２１０は、電池電圧監視部２２１により、電池１１の電池電圧を参照する（ステップＳ１９０１）。続いて制御部２１０は、電池電圧監視部２２１により、電池電圧が放電禁止電圧以下であるか否かを判定する（ステップＳ１９０２）。

ステップＳ１９０２において、放電禁止電圧以下でない場合、制御部２１０は、後述するステップＳ１９０６へ進む。

ステップＳ１９０２において、放電禁止電圧以下である場合、制御部２１０は、スイッチ制御部２２３により、放電制御用のスイッチであるスイッチ素子ＳＷ１２０をオフさせる（ステップＳ１９０３）。尚、本実施形態の電子機器１は、充電器４００と接続されているため、スイッチ素子ＳＷ１２０がオフされると、充電器４００による充電が開始される。

続いて制御部２１０は、電池電圧監視部２２１により、電池１１の電池電圧が放電開始電圧を超えたか否かを判定する（ステップＳ１９０４）。本実施形態では、電池１１のＳＯＣの値Ａ_０と対応する電池電圧を放電開始電圧とした。

ステップＳ１９０４において、放電開始電圧を超えていない場合、制御部２１０は、後述するステップＳ１９０６へ進む。

ステップＳ１９０４において、放電開始電圧を超えた場合、制御部２１０は、スイッチ制御部２２３により、スイッチ素子ＳＷ１２０をオンさせて、放電電流の通電を再開させる。

続いて制御部２１０は、処理の終了の指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１９０６）。ステップＳ１９０６において終了の指示を受け付けていない場合、制御部２１０は、ステップＳ１９０１へ戻る。

ステップＳ１９０６において、終了の指示を受け付けた場合、制御部２１０は、処理を終了する。

以上のように、本実施形態では、第三の実施形態と同様に、電池１１のＳＯＣの値が比較的低い状態で維持することができるため、電池１１の劣化や発熱を抑制することができる。

尚、本実施形態の電子装置１は、例えば携帯電話やスマートフォン等の端末装置等である。また、本実施形態の電子装置１は、例えば充放電可能な電池から供給される電力と、電池以外の電力源から供給される電力と、により駆動される装置であれば、どのような装置にも適用できる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記の実施の形態では、本発明に係る動作モード制御装置を搭載可能なハイブリッド走行が可能な移動体の一例としてＰＨＥＶやＨＥＶを用いて説明を行った。しかし、移動体は、ＰＨＥＶやＨＥＶには限られず、例えば、ディーゼルエンジンと電池とを併用して走行可能な機関車やバイクであってもよい。又、移動体は、エンジンと電池とを併用して走行可能な、工場等で使用される搬送用ロボットであってもよい。又、移動体は、その物体全体が移動せず、一部のみが移動するもの、例えば、工場の製造ラインに配される、エンジンと電池とを併用してアーム等が動作可能な組立ロボットであってもよい。

１ 電子装置
１０ バッテリパック
１１ 電池
１２ モニタユニット
２０ エンジン
３０ モータ
４０ システム制御ユニット
５０ バッテリ制御ユニット
５１ 電池状態検出部
５２ 記憶部
５３ ＳＯＣ推定部
５４ ＳＯＣ判定部
５５ 通信部
５６ 電池出力制御部
６０ 充電部
６５ 外部電源用プラグ
１００ 電池パック
２００ 保護回路

特開２０１４−４３１８３号公報

Claims (10)

1. 極小値及び前記極小値より低残容量側の極大値を有する残容量対出力特性と、前記極大値よりも低残容量側に最大値を有する残容量対入力特性と、を備えた電池と、前記電池から供給される電力により動作するモータと、エンジンと、を備えた移動体の動作モードを制御する動作モード制御装置であって、
   前記モータの動力のみで動作する第１モードと、前記モータの動力と前記エンジンの動力とを併用して動作する第２モードと、前記エンジンの動力のみで動作する第３モードと、
   の切り替えを制御可能に構成され、
   残容量が前記最大値と対応する残容量を含む所定範囲において、前記第２モード又は前記第３モードで動作する動作領域を有するように前記動作モードを制御し、
   前記残容量対出力特性において、前記極小値と対応する残容量が第１残容量であり、前記極大値と対応する残容量が第２残容量であり、
   前記残容量対入力特性において、前記最大値と対応する残容量が第３残容量であり、
   前記残容量が前記第３残容量以下となった場合に、前記電池からの出力を停止させ、前記電池の充電を開始する、ことを特徴とする動作モード制御装置。
2. 出力が前記極小値よりも高残容量側において前記極大値と等しい値となる第４残容量以下であり、かつ、前記出力が前記極大値よりも低残容量側において前記極小値と等しい値となる第５残容量以上である領域の全部又は一部では、前記移動体が前記第２モードで動作する動作領域を有するように前記動作モードを制御する、請求項１記載の動作モード制御装置。
3. 前記電池の現在の残容量が既定残容量に達した場合に、前記第１モードから前記第２モードに前記動作モードを切り替える請求項２記載の動作モード制御装置。
4. 前記既定残容量は、前記第４残容量以下の値に設定されていることを特徴とする請求項３記載の動作モード制御装置。
5. 前記電池の現在の残容量が前記第４残容量以下となった場合には、前記極小値に達するまでは、前記電池に対する回生動作を行わないように制御することを特徴とする請求項２乃至４何れか一項記載の動作モード制御装置。
6. 前記電池の現在の残容量が前記第５残容量以下となった場合に、前記第１モードから前記第２モードに前記動作モードを切り替えて前記第２モードの動作を開始させることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項記載の動作モード制御装置。
7. 前記電池の電極の材料は、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３を基本骨格とするリン酸バナジウムリチウム又は該リン酸バナジウムリチウムの構造の一部を変性した類似化合物を含んでいることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の動作モード制御装置。
8. 前記電池と、前記モータと、前記エンジンと、請求項１乃至７の何れか一項記載の動作モード制御装置と、を有する移動体。
9. 前記極小値は、前記移動体に必要な最低出力以上とされている請求項８記載の移動体。
10. 極小値及び前記極小値より低残容量側の極大値を有する残容量対出力特性と、前記極大値よりも低残容量側に最大値を有する残容量対入力特性と、を備えた電池と、前記電池から供給される電力により動作するモータと、エンジンと、を備えた移動体の動作モードを制御する動作モード制御方法であって、
    前記モータの動力のみで動作する第１モードと、前記モータの動力と前記エンジンの動力とを併用して動作する第２モードと、前記エンジンの動力のみで動作する第３モードと、
    の切り替えを制御可能に構成され、
    残容量が前記極大値と対応する残容量を含む所定範囲において、前記第２モード又は前記第３モードで動作する動作領域を有するように前記動作モードを制御し、
    前記残容量対出力特性において、前記極小値と対応する残容量が第１残容量であり、前記極大値と対応する残容量が第２残容量であり、
    前記残容量対入力特性において、前記最大値と対応する残容量が第３残容量であり、
    前記残容量が前記第３残容量以下となった場合に、前記電池からの出力を停止させ、前記電池の充電を開始する、ことを特徴とする動作モード制御方法。

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