JP7024448B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

本開示は、電動車両及び電動車両の制御方法に関し、特に、電動車両に搭載される二次電池の入出力制御技術に関する。

特開２０１３－２１３６８４号公報は、二次電池のＳＯＣ（State Of Charge）を推定するためのＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を算出する技術を開示する。この公報に開示される蓄電システムでは、電圧センサによって検出されるＣＣＶ（Closed Circuit Voltage）と、電流センサによって検出される充放電電流値に応じた内部抵抗による第１電圧変動値と、分極による第２電圧変動値とに基づいて、二次電池のＯＣＶが算出される。そして、この算出されたＯＣＶと、二次電池のＳＯＣとの対応関係を予め規定したＯＣＶ－ＳＯＣ特性に基づいて、ＳＯＣが算出される（特許文献１参照）。

特開２０１３－２１３６８４号公報 特開２０１４－１８７８５３号公報

二次電池から放電が継続されると、電極の活物質表面において電荷担体の濃度の偏りが大きくなる。このような電極における電荷担体の濃度の偏りは「分極」とも称され、分極が生じると、分極が生じていない場合に比べてＯＣＶが低下する。これにより、二次電池の電圧が低下し、下限電圧に到達し易くなる。そして、電圧が下限電圧まで低下すると、二次電池を保護するために二次電池の出力（放電）が制限される。このように、放電が継続することにより分極が生じると、二次電池の出力が制限される機会が増加する可能性がある。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、二次電池の分極を速やかに解消可能な電動車両及び電動車両の制御方法を提供することである。

本開示における電動車両は、再充電可能な二次電池と、二次電池と電力をやり取りする電動機と、二次電池の入出力を制御する制御装置とを備える。制御装置は、二次電池のＳＯＣを用いて、分極による電圧変化が無いとした場合のＯＣＶである第１のＯＣＶを算出する。また、制御装置は、二次電池の電圧及び電流を用いて、分極による電圧変化を含むＯＣＶである第２のＯＣＶを算出する。そして、制御装置は、二次電池の放電により生じる第１のＯＣＶと第２のＯＣＶとの電圧差が大きい場合は、その電圧差が小さい場合よりも二次電池の入力電力の制限値（Ｗｉｎ）を拡大する拡大処理を実行する。

また、本開示における電動車両の制御方法は、再充電可能な二次電池と、二次電池と電力をやり取りする電動機とを備える電動車両の制御方法であって、二次電池のＳＯＣを用いて、分極による電圧変化が無いとした場合のＯＣＶである第１のＯＣＶを算出するステップと、二次電池の電圧及び電流を用いて、分極による電圧変化を含むＯＣＶである第２のＯＣＶを算出するステップと、二次電池の放電により生じる第１のＯＣＶと第２のＯＣＶとの電圧差が大きい場合は、その電圧差が小さい場合よりも二次電池の入力電力の制限値（Ｗｉｎ）を拡大するステップとを含む。

上記の電動車両及び制御方法においては、分極による電圧変化が無いとした場合の第１のＯＣＶと、分極による電圧変化を含む第２のＯＣＶとが算出される。この第２のＯＣＶは、二次電池の電圧及び電流を用いて算出され、実際の起電圧に相当するものである。そして、二次電池の放電により生じる第１のＯＣＶと第２のＯＣＶとの電圧差が大きい場合は、その電圧差が小さい場合よりも入力電力制限値（Ｗｉｎ）を拡大する拡大処理が実行される。第１のＯＣＶに対して第２のＯＣＶ（実際の起電圧）が低下しているので、その分、二次電池の電圧は上限電圧に対して余裕がある。そこで、入力電力制限値を拡大することにより、二次電池の充電電力或いは充電機会を増やすことができる。これにより、放電により生じた電荷担体の濃度の偏り（分極）を速やかに解消することができる。その結果、二次電池の電圧が下限電圧に到達する機会を抑制し、二次電池の出力（放電）が制限されるのを抑制することができる。

上記の電動車両及び制御方法において、二次電池の放電により生じる第１のＯＣＶと第２のＯＣＶとの電圧差が大きいほど、入力電力制限値の拡大幅を大きくしてもよい。

上記の電圧差が大きいほど、第１のＯＣＶに対する第２のＯＣＶ（実際の起電圧）の低下度合いは大きいので、上限電圧までの余裕も大きくなり、入力電力制限値の拡大幅も大きくすることができる。そして、入力電力制限値の拡大幅を大きくすることにより、放電により生じた電荷担体の濃度の偏り（分極）をより速やかに解消することができる。

制御装置は、ＳＯＣを用いて入力電力制限値を算出し、拡大処理は、二次電池の上限電圧と第１のＯＣＶとの差に対する、上限電圧と第２のＯＣＶとの差の比率を、ＳＯＣを用いて算出された上記入力電力制限値に乗算することによって、入力電力制限値を拡大する処理を含んでもよい。

これにより、第１のＯＣＶと第２のＯＣＶとの電圧差が大きいほど、入力電力制限値の拡大幅を大きくすることができる。入力電力制限値の拡大幅を大きくすることにより、放電により生じた電荷担体の濃度の偏り（分極）をより速やかに解消することができる。

電動機は、発電することにより電動車両の制動力を発生するように構成されてもよい。そして、制御装置は、電動車両の制動中は、入力電力制限値を拡大する拡大処理を非実行としてもよい。

上記拡大処理が実行から非実行に切替わると、入力電力制限値が拡大状態から復帰する。このとき、車両の制動中であると、拡大状態から復帰した入力電力制限値によって蓄電装置の入力電力が制限されることにより電動機の発電が制限され、車両の挙動に影響が出る可能性がある。そこで、電動車両の制動中は、上記拡大処理を非実行とすることにより、上記のような車両の挙動への影響を回避することができる。

電動機は、発電することにより電動車両の制動力を発生するように構成されてもよい。そして、制御装置は、拡大処理の実行から非実行への移行時に車両挙動の変動が懸念される所定の条件が成立している場合は、入力電力制限値を拡大する拡大処理を非実行としてもよい。

上記拡大処理が実行から非実行に切替わると、入力電力制限値が拡大状態から復帰する。このとき、電動機の発電が制限され、電動機による制動力が変化することにより車両挙動が変動する可能性がある。そこで、車両挙動の変動が懸念される所定の条件が成立している場合は、上記拡大処理を非実行とすることにより、車両挙動の変動を回避することができる。

なお、所定の条件は、たとえば、走行中にアクセルペダル及びブレーキペダルの双方が非操作（オフ）である場合に成立するものとしてもよい。このような場合に上記拡大処理が実行されると、非実行への切替わり時に、入力電力制限値が拡大状態から復帰することにより電動機の発電電力が変化する（制限される）可能性がある。そのため、電動機による制動力が変化し、上記のような車両挙動の変動が懸念される。

或いは、所定の条件は、たとえば、二次電池が低温及び／又は高ＳＯＣ状態である場合に成立するものとしてもよい。二次電池が低温及び／又は高ＳＯＣ状態のときは、入力電力制限値が小さく、二次電池の入力電力が入力電力制限値である可能性が高い。このような状況下で上記拡大処理が実行から非実行に切替わると、上記のような車両挙動の変動が懸念される。

電動車両は、エンジンをさらに備え、電動機は、エンジンの出力を用いて発電するように構成されてもよい。そして、制御装置は、上記拡大処理の実行から非実行への移行時にエンジンの状態変化によるＮＶの変化が懸念される所定の条件が成立している場合は、入力電力制限値を拡大する拡大処理を非実行としてもよい。

上記拡大処理が実行から非実行に切替わると、入力電力制限値が拡大状態から復帰する。このとき、電動機の発電が制限されるためにエンジンの状態が変化することにより、ＮＶが変化する懸念がある。そこで、ＮＶの変化が懸念される所定の条件が成立している場合は、上記拡大処理を非実行とすることにより、ＮＶの変化を回避することができる。

なお、所定の条件は、たとえば、停車中や低速走行中に成立するものとしてもよい。停車中や低速走行中は、利用者がＮＶを感知し易いので、上記のようなＮＶの変化が懸念される。

本開示における電動車両及び電動車両の制御方法によれば、二次電池の分極を速やかに解消させることができる。

実施の形態１に従う電動車両の構成を概略的に示した図である。 組電池の放電が継続することにより正極活物質にＬｉ濃度の偏りが生じるメカニズムを説明するための図である。 組電池の放電が継続することにより負極活物質にＬｉ濃度の偏りが生じるメカニズムを説明するための図である。 組電池からの放電継続によるＯＣＶの低下を示す図である。 ＯＣＶと上限電圧との関係を示した図である。 放電継続により正極活物質に生じたＬｉ濃度の偏りが充電により解消していくメカニズムを説明するための図である。 ＥＣＵにより実行される入力電力制限値の拡大処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ＳＯＣとＯＣＶとの対応関係を示した図である。 分極有ＯＣＶの算出方法の一例を説明するための図である。 実施の形態２におけるＥＣＵにより実行される入力電力制限値の拡大処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜電動車両の全体構成＞
図１は、実施の形態１に従う電動車両の構成を概略的に示した図である。以下では、電動車両が、エンジンを搭載したハイブリッド車両である場合について説明されるが、本実施の形態１に従う電動車両は、ハイブリッド車両に限定されず、エンジンを搭載しない電気自動車であってもよい。

図１を参照して、電動車両１は、組電池１０と、監視ユニット２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する。）３０と、モータジェネレータ（以下「ＭＧ（Motor Generator）」と称する。）４１，４２と、エンジン５０と、動力分割装置６０と、駆動軸７０と、駆動輪８０と、電子制御装置（以下「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と称する。）１００とを備える。

組電池１０は、複数の二次単電池（以下、単に「セル」とも称する。）を含んで構成される。以下では、各セルは、リチウムイオン二次電池によって構成されるものとするが、ニッケル水素二次電池等の他の電池によって構成されてもよい。そして、複数のセルを纏めてモジュールが構成され、複数のモジュールをさらに纏めて組電池１０が構成される。なお、このようなモジュール化は、必須の構成ではない。組電池１０は、ＭＧ４１，４２を駆動するための電力を蓄えており、ＰＣＵ５０を通じてＭＧ４１，４２へ電力を供給することができる。また、組電池１０は、ＭＧ４１，４２の発電時にＰＣＵ３０を通じて発電電力を受けて充電される。

監視ユニット２０は、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３とを含む。電圧センサ２１は、組電池１０の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、組電池１０の充放電電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、組電池１０の温度ＴＢを検出する。なお、電圧センサ２１は、セル毎の電圧を検出してもよいし、並列接続された一纏まりの複数のセル毎の電圧を検出してもよい。また、温度センサ２３は、セル毎の温度を検出してもよいし、複数のセル毎（たとえばモジュール毎）の温度を検出してもよい。電流センサ２２は、放電電流を正値として検出し、充電電流を負値として検出するものとする。各センサは、検出結果を示す信号をＥＣＵ１００へ出力する。

ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、組電池１０とＭＧ４１，４２との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ３０は、ＭＧ４１，４２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、ＭＧ４１を回生（発電）状態にしつつ、ＭＧ４２を力行状態にすることができる。ＰＣＵ３０は、たとえば、ＭＧ４１，４２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を組電池１０の電圧以上に昇圧するコンバータとを含んで構成される。

ＭＧ４１，４２は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。ＭＧ４１は、主として、動力分割装置６０を経由してエンジン５０により駆動される発電機として用いられる。ＭＧ４１が発電した電力は、ＰＣＵ３０を介してＭＧ４２又は組電池１０に供給される。

ＭＧ４２は、主として電動機として動作し、駆動輪８０を駆動する。ＭＧ４２は、組電池１０からの電力及びＭＧ４１の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、ＭＧ４２の駆動力は駆動軸７０に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、ＭＧ４２は、発電機として動作して回生発電を行なう。ＭＧ４２が発電した電力は、ＰＣＵ３０を介して組電池１０に供給される。

エンジン５０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換することによって動力を出力する内燃機関である。動力分割装置６０は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置６０は、エンジン５０から出力される動力を、ＭＧ４１を駆動する動力と、駆動輪８０を駆動する動力とに分割する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory））１０５と、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号並びにメモリ１０５に記憶されたプログラム及びマップに基づいてエンジン５０及びＰＣＵ３０を制御することにより、車両の走行状態や組電池１０の充放電等の各種制御を実行する。なお、これらの各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

＜組電池１０における分極の説明＞
組電池１０から長時間の放電が継続されると、セルの電極の活物質表面において、電荷担体であるリチウム（Ｌｉ）の濃度（以下「Ｌｉ濃度」とも称する。）の偏りが大きくなる。

図２は、組電池１０の放電が継続することにより正極活物質にＬｉ濃度の偏りが生じるメカニズムを説明するための図である。また、図３は、組電池１０の放電が継続することにより負極活物質にＬｉ濃度の偏りが生じるメカニズムを説明するための図である。

図２を参照して、正極活物質１２は、たとえば、コバルト酸リチウム等のリチウム金属酸化物によって構成される。組電池１０からの放電時は、負極から外部へ電子が放出されるとともに外部から正極へ電子が供給され、セル内において負極から正極（正極活物質１２）へリチウムイオン（Ｌｉ＋）が移動する。そして、リチウムイオンは、正極に供給される電子と結合してリチウムとなり正極活物質１２に蓄積される。

放電が継続すると、正極活物質１２の表面から吸収されたリチウムの正極活物質１２内部への拡散が追いつかず、正極活物質１２の表面と内部とでＬｉ濃度の偏りが発生する。具体的には、正極活物質１２の表面におけるＬｉ濃度が、正極活物質１２の内部におけるＬｉ濃度よりも高い状態が生じる。

また、図３を参照して、負極活物質１４は、たとえば、黒鉛等の炭素材料によって構成される。組電池１０からの放電時は、負極から外部へ電子が放出され、負極活物質１４に蓄積されていたリチウムがリチウムイオン（Ｌｉ＋）となって負極活物質１４から離脱する。

放電が継続すると、負極活物質１４の内部から表面へのリチウムの拡散が追いつかず、負極活物質１４の表面と内部とでＬｉ濃度の偏りが発生する。具体的には、負極活物質１４の表面におけるＬｉ濃度が、負極活物質１４の内部におけるＬｉ濃度よりも低い状態が生じる。

このような正極活物質１２及び負極活物質１４におけるＬｉ濃度の偏り（分極）は、組電池１０のＯＣＶの低下（起電圧の低下）を生じさせる。

図４は、組電池１０からの放電継続によるＯＣＶの低下を示す図である。図４を参照して、点線ｋ１は、活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）が生じていない場合のＯＣＶ（以下「分極無ＯＣＶ」とも称する。）を示し、線ｋ２は、放電の継続により活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）が生じている場合のＯＣＶ（以下「分極有ＯＣＶ」とも称する。）を示す。

なお、点線ｋ１（分極無ＯＣＶ）は、放電が継続されつつも活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）が生じていないものとする理論的なＯＣＶを示すものであり、たとえば、ＳＯＣと分極無ＯＣＶとの対応関係を示すＳＯＣ－ＯＣＶカーブを用いて、ＳＯＣから算出されるＯＣＶを示すものである。すなわち、分極無ＯＣＶは、分極による電圧変化が無いとした場合のＯＣＶである。

一方、線ｋ２（分極有ＯＣＶ）は、実際のＯＣＶ（起電圧）であり、たとえば、組電池１０の電圧ＶＢ及び電流ＩＢ等を用いて算出されるＯＣＶを示している。すなわち、分極有ＯＣＶは、分極による電圧変化を含むＯＣＶである。

図示されるように、放電が継続されることにより活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）が生じると、Ｌｉ濃度の偏り（分極）が生じていない場合に比べてＯＣＶが低下する。これにより、組電池１０の電圧ＶＢが低下し、下限電圧に到達し易くなる。そして、電圧ＶＢが下限電圧まで低下すると、組電池１０を保護するために組電池１０の出力（放電）が制限される。このように、放電が継続されることにより活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）が生じると、組電池１０の出力が制限される機会が増加する可能性がある。

そこで、本実施の形態１に従う電動車両１では、組電池１０の放電により生じる分極無ＯＣＶと分極有ＯＣＶとの電圧差がしきい値を超えると、組電池１０への入力電力（充電電力）の上限を示す入力電力制限値Ｗｉｎが拡大される。上述のように、放電が継続されることによりＯＣＶが低下するので、その分、組電池１０の電圧の上限電圧までの余裕は拡大する。そこで、入力電力制限値Ｗｉｎを拡大することにより、組電池１０の充電電力或いは充電機会を増やすことができる。これにより、放電により生じた活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）を速やかに解消することができる。その結果、組電池１０の電圧ＶＢが下限電圧に到達する機会を抑制し、組電池１０の出力（放電）が制限されるのを抑制することができる。

図５は、ＯＣＶと上限電圧との関係を示した図である。図５を参照して、ＯＣＶ１，ＯＣＶ２は、それぞれあるタイミングでの分極無ＯＣＶ及び分極有ＯＣＶを示す。ＶＵは、組電池１０の上限電圧を示す。図示されるように、分極無ＯＣＶであるＯＣＶ２は、分極有ＯＣＶであるＯＣＶ１よりも低いけれども、その分、上限電圧ＶＵとＯＣＶ２との電圧差ΔＶ２は、上限電圧ＶＵとＯＣＶ１との電圧差ΔＶ１よりも大きい。

すなわち、放電継続により活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）が生じているときは、Ｌｉ濃度の偏り（分極）が生じていないときに対して、組電池１０の電圧の上限電圧までの余裕が拡大する（ΔＶ２＞ΔＶ１）。そこで、本実施の形態１では、分極無ＯＣＶと分極有ＯＣＶとの電圧差がしきい値を超える場合に、入力電力制限値Ｗｉｎを拡大することにより、組電池１０の充電電力或いは充電機会を増やすことができる。

また、放電継続による活物質表面でのＬｉ濃度の偏り（分極）が生じた場合に、組電池１０の充電が行なわれると、放電継続により生じたＬｉ濃度の偏り（分極）は解消方向へと向かう。

図６は、放電継続により正極活物質１２に生じたＬｉ濃度の偏り（分極）が充電により解消していくメカニズムを説明するための図である。図６とともに図２を参照して、放電が継続したことにより、正極活物質１２の表面におけるＬｉ濃度が、正極活物質１２の内部におけるＬｉ濃度よりも高くなった状態において（図２）、逆方向の充電が行なわれると、正極活物質１２の表面からリチウムがリチウムイオン（Ｌｉ＋）となって離脱する。これにより、正極活物質１２表面のＬｉ濃度が低下し、放電継続により正極活物質１２に生じたＬｉ濃度の偏り（分極）は解消方向へと向かう。

この実施の形態１では、上述のように、分極無ＯＣＶと分極有ＯＣＶとの電圧差がしきい値を超える場合に、入力電力制限値Ｗｉｎが拡大される。これにより、組電池１０の充電電力が拡大され、放電により生じたＬｉ濃度の偏り（分極）の解消を促進することができる。その結果、組電池１０の放電時に電圧ＶＢが下限電圧に到達する機会を抑制し、組電池１０の出力（放電）が制限されるのを抑制することができる。

なお、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大量については、分極無ＯＣＶと分極有ＯＣＶとの電圧差が大きいほど、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大幅を大きくしてもよい。再び図５を参照して、分極によるＯＣＶの低下が大きいほど（分極無ＯＣＶに対して分極有ＯＣＶが低いほど）、上限電圧ＶＵまでの電圧の余裕が拡大することから、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大幅も大きくすることができる。この実施の形態１では、上限電圧ＶＵと分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）との電圧差ΔＶ１と、上限電圧ＶＵと分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）との電圧差ΔＶ２とを用いて、拡大後の入力電力制限値Ｗｉｎが次式（１）により算出される。

拡大後Ｗｉｎ＝（ΔＶ２／ΔＶ１）×ＷｉｎＢ …（１）
ここで、ＷｉｎＢは、拡大されていない状態の入力電力制限値Ｗｉｎである（以下「ベースＷｉｎ」と称する。）。ベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）については、たとえば、ＳＯＣとベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）との対応関係を示すマップが温度ＴＢ毎に予め準備され、ＳＯＣと温度ＴＢとからベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）が算出される。このようなマップは、予め準備されてＥＣＵ１００のメモリ等に記憶されている。

分極無ＯＣＶと分極有ＯＣＶとの電圧差が大きいほど、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大幅を大きくすることにより、上記の電圧差が大きい場合に、放電により生じたＬｉ濃度の偏り（分極）をより速やかに解消することができる。

また、車両の制動中は、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大を非実行としてもよい。この電動車両１では、駆動輪８０を駆動するＭＧ４２は、車両の制動中に回生発電を行なうことにより車両の制動力を発生する。車両の制動中に入力電力制限値Ｗｉｎが拡大状態からベースＷｉｎに復帰すると、組電池１０の入力が制限されてＭＧ４２の発電が制限されることにより、ＭＧ４２による制動力が減少する可能性がある。ＭＧ４２による制動力が減少した場合には、機械式ブレーキの制動力が高められることによりトータルの車両制動力は確保されるけれども、ＭＧ４２による制動力の低下分が機械式ブレーキに置換えられる時に利用者が違和感を覚える可能性もある。そこで、この実施の形態１に従う電動車両１では、車両の制動中は、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が非実行とされる。

図７は、ＥＣＵ１００により実行される入力電力制限値Ｗｉｎの拡大処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。

図７を参照して、ＥＣＵ１００は、電圧センサ２１、電流センサ２２、及び温度センサ２３からそれぞれ電圧ＶＢ、電流ＩＢ、及び温度ＴＢの検出値を取得する（ステップＳ１０）。次いで、ＥＣＵ１００は、組電池１０のＳＯＣを算出する（ステップＳ２０）。ＳＯＣの算出方法については、電圧ＶＢや電流ＩＢ等を用いた種々の公知の手法を採用することができる。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０において算出されたＳＯＣから、分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）を算出する（ステップＳ３０）。たとえば、図８に示されるような、ＳＯＣと分極による電圧変化が無いとした場合のＯＣＶ（分極無ＯＣＶ）との対応関係を示すＳＯＣ－ＯＣＶマップを用いて、ステップＳ２０において算出されたＳＯＣに基づいて分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）が算出される。このようなＳＯＣ－ＯＣＶマップは、予め準備されてメモリ等に記憶されている。

また、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０において算出されたＳＯＣ、及びステップＳ１０において取得された温度ＴＢを用いて、拡大されていない状態の入力電力制限値ＷｉｎであるベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）を算出する（ステップＳ４０）。たとえば、ＳＯＣとベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）との対応関係を示すマップが温度ＴＢ毎に予め準備され、ＳＯＣと温度ＴＢとからベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）が算出される。このようなマップも、予め準備されてメモリ等に記憶されている。

次いで、ＥＣＵ１００は、演算時点から直近Δｔ秒間（たとえば３０秒間）に逐次検出された電圧ＶＢ及び電流ＩＢのデータから、分極による電圧変化を含むＯＣＶである分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）を算出する（ステップＳ５０）。

図９は、分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）の算出方法の一例を説明するための図である。図９において、横軸は、組電池１０の電流ＩＢを示し、縦軸は、組電池１０の電圧ＶＢを示す。図９を参照して、ＥＣＵ１００は、直近Δｔ秒間の電圧ＶＢ及び電流ＩＢの相関を求める。たとえば、直近Δｔ秒間の電圧ＶＢ及び電流ＩＢのデータ（黒丸）から電圧ＶＢ及び電流ＩＢの回帰線が算出される。そして、ＥＣＵ１００は、算出された回帰線の電圧ＶＢ軸との切片における電圧値Ｖ２（すなわち、算出された回帰線において電流ＩＢが０のときの電圧ＶＢの値）を分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）として算出する。

再び図７を参照して、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０において算出された分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）と、ステップＳ５０において算出された分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）との電圧差がしきい値Ｖｔｈよりも大きいか否かを算出する（ステップＳ６０）。

分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）と分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）との電圧差がしきい値Ｖｔｈよりも大きいと判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電動車両１が制動中であるか否かを判定する（ステップＳ７０）。そして、電動車両１が制動中ではないと判定された場合に（ステップＳ７０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、入力電力制限値Ｗｉｎを拡大する（ステップＳ８０）。具体的には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４０において算出されたベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）にＣ＝ΔＶ２／ΔＶ１（Ｃ＞１、上記式（１）参照）を乗算した値を入力電力制限値Ｗｉｎとして設定する。

一方、ステップＳ７０において電動車両１が制動中であると判定された場合は（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４０において算出されたベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）を入力電力制限値Ｗｉｎとして設定する（ステップＳ９０）。すなわち、この場合は、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大は行なわれない。上述のように、電動車両１の制動中に入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が実行されると、回生制動中に入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が終了する時に利用者が違和感を覚える可能性があるからである。

なお、ステップＳ６０において分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）と分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）との電圧差がしきい値Ｖｔｈ以下であると判定された場合も（ステップＳ６０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ９０へ処理を移行する。すなわち、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大は行なわれない。

なお、特に図示しないが、ステップＳ６０において用いられるしきい値Ｖｔｈを、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が実行されているときと実行されていないときとで変えてもよい。具体的には、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が実行されているときのしきい値Ｖｔｈを、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が実行されていないときのしきい値Ｖｔｈよりも小さくしてもよい。これにより、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大の実行／非実行についてヒステリシスを持たせることができ、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大及び復帰が頻繁に行なわれるのを抑制することができる。

以上のように、この実施の形態１においては、組電池１０の放電により生じる分極無ＯＣＶと分極有ＯＣＶとの電圧差がしきい値Ｖｔｈを超えると、入力電力制限値ＷｉｎがベースＷｉｎから拡大される。これにより、組電池１０の充電電力或いは充電機会を増やすことができ、放電により生じたＬｉ濃度の偏り（分極）を速やかに解消することができる。その結果、組電池１０の電圧が下限電圧に到達する機会を抑制し、組電池１０の出力（放電）が制限されるのを抑制することができる。

また、この実施の形態１においては、組電池１０の放電により生じる分極無ＯＣＶと分極有ＯＣＶとの電圧差が大きいほど、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大幅が大きくされる。詳しくは、上限電圧ＶＵと分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）との差ΔＶ１に対する、上限電圧ＶＵと分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）との差ΔＶ２の比率Ｃを、ベースＷｉｎ（ＷｉｎＢ）に乗算することによって、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大幅が算出される。これにより、放電により生じたＬｉ濃度の偏り（分極）をより速やかに解消することができる。

また、この実施の形態１においては、車両の制動中は、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大を行なわない。これにより、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大処理による車両挙動への影響を回避することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、電動車両１が制動中であると判定された場合は、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大は行なわないものとした。この実施の形態２では、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が行なわれた場合に、車両挙動の変動やＮＶ（Noise Vibration）が懸念されるときは、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大を行なわないものとする。

車両挙動の変動が懸念される場合とは、たとえば、下り坂等の走行中にアクセルペダルもブレーキペダルも非操作（オフ）である場合である。この場合、エンジン駆動車両のエンジンブレーキに相当する制動力をＭＧ４２が発生するところ、この状況下で入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が実行されると、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大の終了に伴なってＭＧ４２による制動力が減少する可能性がある。入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が終了すると、組電池１０の入力が制限されることにより、ＭＧ４２の発電が制限され得るからである。このような制動力の減少により車両挙動が変動し、利用者が違和感を覚えるおそれがある。なお、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が終了しても、ＭＧ４２の発電電力が入力電力制限値Ｗｉｎよりも小さければ、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大終了に伴なう上記の制動力の減少は生じない。

或いは、車両挙動の変動が懸念される他の場合としては、たとえば、組電池１０が低温及び／又は高ＳＯＣ状態の場合であってもよい。組電池１０が低温及び／又は高ＳＯＣ状態の場合は、入力電力制限値Ｗｉｎ（ベースＷｉｎ）が小さいので、ＭＧ４２の発電電力が入力電力制限値Ｗｉｎに達している可能性が高いと考えられるからである。この場合、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が終了すると、組電池１０の入力が制限されることにより、ＭＧ４２の発電が制限される。そうすると、ＭＧ４２による制動力が減少することにより車両挙動が変動し、利用者が違和感を覚えるおそれがある。

また、ＮＶが懸念される場合とは、たとえば、停車中或いは低速走行中にエンジン５０が作動している場合である。停車中や低速走行中は、音や振動の変化が利用者に感知されやすいところ、エンジン５０が作動してＭＧ４１による発電が行なわれている場合に入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が実行されると、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大の終了に伴なってエンジン５０の回転数が変化する可能性がある。入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が終了すると、組電池１０の入力が制限されることによりＭＧ４１の発電が制限され、エンジン５０の出力及び回転数が変化し得るからである。停車中や低速走行中は、このエンジン５０の回転数変化が利用者に感知され、利用者が違和感を覚える可能性がある。なお、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が終了しても、ＭＧ４１の発電電力が入力電力制限値Ｗｉｎよりも小さければ、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大終了に伴なうエンジン５０の出力及び回転数の変化は生じない。

図１０は、実施の形態２におけるＥＣＵ１００により実行される入力電力制限値Ｗｉｎの拡大処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理も、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。

図１０を参照して、ステップＳ１１０～Ｓ１６０の処理は、それぞれ図８に示したステップＳ１０～Ｓ６０の処理と同じである。そして、ステップＳ１６０において、分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）と分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）との電圧差がしきい値Ｖｔｈよりも大きいと判定されると（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、駆動力変動によるＷｉｎ拡大禁止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１７０）。駆動力変動によるＷｉｎ拡大禁止条件とは、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大により車両駆動力の変動が懸念されるために入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が禁止される条件であり、この条件は、上述のように、走行中にアクセルペダルもブレーキペダルも非操作（オフ）である場合や、組電池１０が低温及び／又は高ＳＯＣ状態の場合等に成立する。

そして、ステップＳ１７０において、駆動力変動によるＷｉｎ拡大禁止条件が成立していると判定されると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９０へ処理を移行する。ステップＳ１９０の処理は、図８に示したステップＳ９０の処理と同じである。すなわち、この場合は、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大は行なわれない。

ステップＳ１７０において、駆動力変動によるＷｉｎ拡大禁止条件は成立していないと判定されると（ステップＳ１７０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＮＶによるＷｉｎ拡大禁止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１７５）。ＮＶによるＷｉｎ拡大禁止条件とは、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大によりＮＶが問題となるために入力電力制限値Ｗｉｎの拡大が禁止される条件であり、この条件は、上述のように、停車中或いは低速走行中にエンジン５０が作動している場合等に成立する。

そして、ステップＳ１７５において、ＮＶによるＷｉｎ拡大禁止条件が成立していると判定されると（ステップＳ１７５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９０へ処理を移行する。すなわち、この場合も、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大は行なわれない。

一方、ステップＳ１７５において、ＮＶによるＷｉｎ拡大禁止条件は成立していないと判定された場合は（ステップＳ１７５においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１８０へ処理を移行する。ステップＳ１８０の処理は、図８に示したステップＳ８０の処理と同じである。すなわち、この場合は、入力電力制限値Ｗｉｎが拡大される。

なお、ステップＳ１６０において分極無ＯＣＶ（ＯＣＶ１）と分極有ＯＣＶ（ＯＣＶ２）との電圧差がしきい値Ｖｔｈ以下であると判定された場合も（ステップＳ１６０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９０へ処理を移行する。すなわち、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大は行なわれない。

なお、上記においては、駆動力変動によるＷｉｎ拡大禁止条件（ステップＳ１７０）と、ＮＶによるＷｉｎ拡大禁止条件（ステップＳ１７５）との双方を含むものとしたが、駆動力変動によるＷｉｎ拡大禁止条件とＮＶによるＷｉｎ拡大禁止条件のいずれかのみであってもよい。

以上のように、この実施の形態２においては、入力電力制限値Ｗｉｎを拡大すると車両挙動の変動が懸念される場合は、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大を行なわない。また、入力電力制限値Ｗｉｎを拡大するとＮＶの変化が懸念される場合も、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大を行なわない。これにより、入力電力制限値Ｗｉｎの拡大に伴なう車両挙動への影響やＮＶの影響を回避することができる。

今回開示された各実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲で適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電動車両、１０ 組電池、１２ 正極活物質、１４ 負極活物質、２０ 監視ユニット、２１ 電圧センサ、２２ 電流センサ、２３ 温度センサ、３０ ＰＣＵ、４１，４２ ＭＧ、５０ エンジン、６０ 動力分割装置、７０ 駆動軸、８０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ、１０２ ＣＰＵ、１０５ メモリ。

Claims (5)

1. 電動車両であって、
   再充電可能な二次電池と、
   前記二次電池と電力をやり取りする電動機と、
   前記二次電池の入出力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記二次電池のＳＯＣを用いて、分極による電圧変化が無いとした場合のＯＣＶである第１のＯＣＶを算出し、
   前記二次電池の電圧及び電流を用いて、分極による電圧変化を含むＯＣＶである第２のＯＣＶを算出し、
   前記二次電池の放電により生じる前記第１のＯＣＶと前記第２のＯＣＶとの電圧差が大きい場合は、前記電圧差が小さい場合よりも前記二次電池の入力電力の制限値を拡大する拡大処理を実行し、
   前記電動機は、発電することにより前記電動車両の制動力を発生するように構成され、
   前記制御装置は、前記電動車両の制動中は、前記拡大処理を非実行とする、電動車両。
2. 電動車両であって、
   再充電可能な二次電池と、
   前記二次電池と電力をやり取りする電動機と、
   前記二次電池の入出力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記二次電池のＳＯＣを用いて、分極による電圧変化が無いとした場合のＯＣＶである第１のＯＣＶを算出し、
   前記二次電池の電圧及び電流を用いて、分極による電圧変化を含むＯＣＶである第２のＯＣＶを算出し、
   前記二次電池の放電により生じる前記第１のＯＣＶと前記第２のＯＣＶとの電圧差が大きい場合は、前記電圧差が小さい場合よりも前記二次電池の入力電力の制限値を拡大する拡大処理を実行し、
   前記電動機は、発電することにより前記電動車両の制動力を発生するように構成され、
   前記制御装置は、前記拡大処理の実行から非実行への移行時に車両挙動の変動が懸念される所定の条件が成立している場合は、前記拡大処理を非実行とする、電動車両。
3. 再充電可能な二次電池と、
   前記二次電池と電力をやり取りする電動機と、
   エンジンと、
   前記二次電池の入出力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記二次電池のＳＯＣを用いて、分極による電圧変化が無いとした場合のＯＣＶである第１のＯＣＶを算出し、
   前記二次電池の電圧及び電流を用いて、分極による電圧変化を含むＯＣＶである第２のＯＣＶを算出し、
   前記二次電池の放電により生じる前記第１のＯＣＶと前記第２のＯＣＶとの電圧差が大きい場合は、前記電圧差が小さい場合よりも前記二次電池の入力電力の制限値を拡大する拡大処理を実行し、
   前記電動機は、前記エンジンの出力を用いて発電するように構成され、
   前記制御装置は、前記拡大処理の実行から非実行への移行時に前記エンジンの状態変化によるＮＶの変化が懸念される所定の条件が成立している場合は、前記拡大処理を非実行とする、電動車両。
4. 前記電圧差が大きいほど、前記制限値の拡大幅が大きい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両。
5. 前記制御装置は、前記二次電池のＳＯＣを用いて前記制限値を算出し、
   前記拡大処理は、前記二次電池の上限電圧と前記第１のＯＣＶとの差に対する、前記上限電圧と前記第２のＯＣＶとの差の比率を、前記ＳＯＣを用いて算出された制限値に乗算することによって、前記制限値を拡大する処理を含む、請求項４に記載の電動車両。

Images