WO2011135690A1

WO2011135690A1 - 蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両

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Publication number: WO2011135690A1
Application number: PCT/JP2010/057552
Authority: WO
Inventors: 広規田代
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-03
Also published as: DE112010005527T5; US9007028B2; JPWO2011135690A1; CN102844956B; JP5459394B2; CN102844956A; US20130043844A1

Abstract

　制御装置(３００)は、負荷装置(２０)へ電力を供給するための蓄電装置(１１０)の充放電を制御する。制御装置(３００)は、制限値設定部(３３０)と、目標設定部(３３５)と、修正部(３４０)と、指令設定部(３５０)とを含む。制限値設定部(３３０)は、蓄電装置(１１０)の状態に基づいて、蓄電装置(１１０)への充電電力の制限値を設定する。目標設定部(３３５)は、負荷装置(２０)の状態および制限値に基づいて、蓄電装置(１１０)の充電電力の目標値を設定する。修正部(３４０)は、目標値と蓄電装置(１１０)に入出力される実電力との差に基づいて制限値を修正する。指令設定部(３５０)は、負荷装置(２０)の状態および修正された制限値に基づいて、蓄電装置(１１０)の充電電力の指令値を設定する。これによって、蓄電装置(１１０)の充放電を制御するための制御装置(３００)において、実際の充電電力を考慮して充放電電力を適切に管理することができる。

Description

蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両

　本発明は、蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、蓄電装置の充放電制御に関する。

　近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。この車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

　このような車両においては、搭載された蓄電装置が過充電となったり過放電となったりすることによる蓄電装置の故障や劣化を防止するために、蓄電装置の充電電力および放電電力を適切に制御することが必要とされる。

　特開２００３－２１９５１０号公報（特許文献１）は、二次電池の温度に応じて、二次電池の充電電力上限値および放電電力上限値を定めるとともに、これらの上限値を超えないように二次電池の充放電指令値を設定することによって、電池の使用環境や電池の状態に応じて適切に充放電の管理を行なうことができる技術を開示する。

特開２００３－２１９５１０号公報特開平１０－２６８９４６号公報特開２００７－２５２０７２号公報

　蓄電装置の充放電の制御においては、上述のように、蓄電装置の故障や劣化を防止するために蓄電装置の充電電力および放電電力を適切に管理することが必要である。

　しかしながら、充放電電力の指令値と実際の充放電電力との乖離が大きい場合には、充電電力と放電電力の収支が破綻してしまうことが考えられる。

　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電装置の充放電を制御するための制御装置において、実際の充電電力を考慮して充放電電力を適切に管理することである。

　本発明による蓄電装置の制御装置は、制限値設定部と、目標設定部と、修正部と、指令設定部とを備え、負荷装置へ電力を供給するための蓄電装置の充放電を制御する。制限値設定部は、蓄電装置の状態に基づいて、蓄電装置への充電電力の制限値を設定する。目標設定部は、負荷装置の状態および制限値に基づいて、蓄電装置の充電電力の目標値を設定する。修正部は、目標値と蓄電装置に入出力される実電力とに基づいて、制限値を修正する。指令設定部は、負荷装置の状態および修正された制限値に基づいて、蓄電装置の充電電力の指令値を設定する。

　好ましくは、蓄電装置は、蓄電装置の温度が予め定められた範囲外になると、充電可能電力が低下する特性を有する。そして、制限値設定部は、蓄電装置の温度に基づいて制限値を設定する。

　好ましくは、修正部は、目標値と実電力の差に基づいて前記制限値を修正するための修正電力を設定する。

　好ましくは、修正部は、実電力の充電電力の大きさが目標値の大きさを下回る場合は、修正電力をさらに充電できるように制限値を修正し、実電力の充電電力の大きさが目標値の大きさを上回る場合は、制限値の修正を行なわない。

　好ましくは、修正部は、差が予め定められたしきい値を超える場合には、差に代えてしきい値に基づいて修正電力を設定する。

　好ましくは、修正部は、蓄電装置の状態に基づいて、差に対する修正電力の比率を定める実効係数を設定し、差に実効係数を乗算することによって修正電力を決定する。

　好ましくは、実効係数は、蓄電装置の充電状態が基準値より小さい場合に、蓄電装置の温度が低いほど大きく設定される。

　好ましくは、修正部は、差を時間軸方向に平均化し、平均化された差に基づいて修正電力を設定する。

　好ましくは、修正部は、単位時間当たりの差の増加方向の変化率が予め定められた第１のしきい値を超える場合は第１のしきい値に基づいて修正電力を設定し、単位時間当たりの差の減少方向の変化率が予め定められた第２のしきい値を超える場合は第２のしきい値に基づいて修正電力を設定する。

　本発明による車両は、充電が可能な蓄電装置と、負荷装置と、蓄電装置の充放電を制御するための制御装置とを備える。負荷装置は、蓄電装置からの電力を用いて車両を走行するための駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む。制御装置は、制限値設定部と、目標設定部と、修正部と、指令設定部とを含む。制限値設定部は、蓄電装置の状態に基づいて、蓄電装置への充電電力の制限値を設定する。目標設定部は、駆動装置の状態および制限値に基づいて、蓄電装置の充電電力の目標値を設定する。修正部は、目標値と蓄電装置に入出力される実電力とに基づいて制限値を修正する。指令設定部は、負荷装置の状態および修正された制限値に基づいて、蓄電装置の充電電力の指令値を設定する。

　本発明によれば、蓄電装置の充放電を制御するための制御装置において、実際の充電電力を考慮して充放電電力を適切に管理することができる。

本実施の形態に従う蓄電装置の制御装置を搭載した車両の全体ブロック図である。図１のＰＣＵの内部構成の一例を示す図である。蓄電装置の充電電力上限値と温度との関係の一例を示す図である。本実施の形態の充電電力上限値の修正制御を適用しない場合の比較例における指令電力と実電力との比較を説明するための図である。本実施の形態の充電電力上限値の修正制御を適用した場合の指令電力と実電力との比較を説明するための図である。本実施の形態における実効係数のマップの一例を示す図である。本実施の形態におけるＥＣＵで実行される充電電力上限値の修正制御を説明するための機能ブロック図である。本実施の形態におけるＥＣＵで実行される充電電力上限値の修正制御処理の詳細を説明するための機能フローチャートである。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

　図１は、本実施の形態に従う蓄電装置の制御装置を搭載した車両１００の全体ブロック図である。

　図１を参照して、車両１００は、負荷装置２０と、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲ（System　Main　Relay）とも称する。）１１５と、制御装置（以下、ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）とも称する。）３００とを備える。負荷装置２０は、駆動装置３０と、低電圧系（補機系）の構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０と、空調機１７０と、補機バッテリ１８０と、補機負荷１９０とを含む。また、駆動装置３０は、ＰＣＵ（Power　Control　Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、回転角センサ１３５と、動力伝達ギア１４０と、駆動輪１５０とを含む。

　蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

　蓄電装置１１０は、ＳＭＲ１１５を介してモータジェネレータ１３０を駆動するためのＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力は、たとえば２００Ｖである。

　ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの一方端は、蓄電装置１１０の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの他方端は、ＰＣＵ１２０に接続された電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。

　図２は、ＰＣＵ１２０の内部構成の一例を示す図である。
　図２を参照して、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

　コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間で電力変換を行なう。

　インバータ１２２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１に接続される。インバータ１２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０を駆動する。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータおよびインバータの対が１つ設けられる構成を一例として示すが、モータジェネレータおよびインバータの対を複数備える構成としてもよい。

　コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

　再び図１を参照して、モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

　モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

　また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１１０を充電することも可能である。

　すなわち、本実施の形態における車両１００は、車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、ならびにエンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。

　回転角センサ（レゾルバ）１３５は、モータジェネレータ１３０の回転角θを検出し、その検出した回転角θをＥＣＵ３００へ送出する。ＥＣＵ３００では、回転角θに基づきモータジェネレータ１３０の回転速度ＭＲＮおよび角速度ω（ｒａｄ／ｓ）を算出できる。なお、回転角センサ１３５については、ＥＣＵ３００にてモータ電圧や電流から回転角θを直接演算することによって配置を省略してもよい。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０は、電力線ＰＬ２を介して補機バッテリ１８０、補機負荷１９０およびＥＣＵ３００などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。

　補機バッテリ１８０は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１８０の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。

　補機負荷１９０には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。

　空調機１７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０と並列に電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続され、車両１００の室内を空調する。

　ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力および各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、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）で処理することも可能である。

　ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０、およびＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を出力する。

　ＥＣＵ３００は、回転角センサ１３５から、モータジェネレータ１３０の回転角θと、図示しない上位ＥＣＵから伝達されるモータジェネレータ１３０のトルク指令値ＴＲを受ける。ＥＣＵ３００は、これらの情報および蓄電装置１１０の状態に基づいて、モータジェネレータ１３０を駆動するために、ＰＣＵ１２０内のコンバータ１２１およびインバータ１２２の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩを生成する。

　また、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に含まれるセンサ（図示せず）からの電圧ＶＢ，電流ＩＢおよび温度ＴＢの検出値を受ける。ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State　of　Charge）を演算する。さらに、ＥＣＵ３００は、この充電状態ＳＯＣおよび車両１００の駆動状態に基づいて、蓄電装置１１０の充放電電力を制御する。

　このような車両における蓄電装置の充放電制御においては、過充電や過放電の状態となることによる蓄電装置の劣化および故障を防止するために、一般的に充電電力および放電電力の上限値が設定され、各瞬間における充放電電力がこの上限値を超えないように制御が行なわれる。

　この充放電電力の上限値は、蓄電装置の状態、たとえば蓄電装置のＳＯＣや温度によって定められる。図３は、蓄電装置の充電電力の上限値Ｗｉｎと蓄電装置の温度ＴＢとの関係の一例を示す図である。図３および以降の説明においては、蓄電装置から出力される放電電力を正値で表わし、蓄電装置を充電する充電電力を負値で表わすものとする。図３からわかるように、蓄電装置の温度が所定の範囲（図３中の領域ＲＧ１）外となる、低温時および高温時においては、充電電力の上限値Ｗｉｎの大きさ（すなわち、上限値Ｗｉｎの絶対値）が小さく設定される。

　これは、低温時の場合は、蓄電装置１１０の内部抵抗が大きくなるため、これによって蓄電装置１１０の出力電圧が上昇することを防止するためである。また、高温時の場合は、蓄電装置１１０の内部を流れる電流による発熱のために、蓄電装置１１０の温度がさらに上昇することを防止するためである。

　図４は、後述する本実施の形態の充電電力上限値の修正制御を適用しない場合の比較例における指令電力ＰＢ＊と実電力ＰＢとの比較を説明するための図である。図４においては、横軸に時間が示され、縦軸に指令電力ＰＢ＊および実電力ＰＢがそれぞれ示される。

　図４を参照して、この比較例では、ある蓄電装置の温度において実際に蓄電装置の保護のために必要となる充放電電力の上限値（Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ）と、充放電電力指令値ＰＢ＊を生成する際に用いられる上限値（Ｗｉｎｆ，Ｗｏｕｔｆ）は同じ値である。そのため、充電電力上限値Ｗｉｎに基づいて定められる充電電力目標値ＰＢＲと、上限値Ｗｉｎｆに基づいて設定される充電電力指令値ＰＢ＊は同じ値（ＰＢＲ＝ＰＢ＊）となる。そして、ＥＣＵは上限値Ｗｉｎｆを超えないように充電電力指令値ＰＢ＊が設定される。

　しかしながら、この充電電力目標値ＰＢＲは、主に蓄電装置とモータジェネレータの駆動状態に基づいて設定される場合が多く、補機系で消費される電力やＰＣＵ１２０等での損失分などの、予測が困難な電力については考慮されない場合がある。そうすると、充電電力目標値ＰＢＲと実電力ＰＢに乖離が生ずるおそれがある。

　そのため、図３で説明したような、上限値Ｗｉｎの大きさが制限される状況においては、乖離分の電力によっては、図４のように蓄電装置を充電するような指令を出力しているにもかかわらず、実際には蓄電装置から電力が出力（放電）されてしまう状態となる可能性がある。そうすると、充放電電力の収支が破綻してしまい、蓄電装置が過放電となるおそれがある。

　特に、蓄電装置としてリチウムイオン電池が採用される場合、その特性から、ニッケル水素電池などと比較して充電電力の上限値Ｗｉｎの大きさがより小さく制限されるので、上述のような充電電力の収支の破綻が発生しやすい。また、コンパクトカーのようにもともと搭載される蓄電装置の容量が小さい場合や、コスト削減のために蓄電装置の容量が低減されるような場合においても、同様の問題が生じる可能性がある。

　そこで、本実施の形態においては、充電電力目標値ＰＢＲと実電力ＰＢとの差を考慮して上限値Ｗｉｎｆを修正し、修正後の上限値Ｗｉｎｆを超えないように充電電力指令値ＰＢ＊を設定する充電電力上限値の修正制御を行なう。このようにすることによって、これまで考慮されていなかった補機系の消費電力等による影響を低減し、充電電力の収支の破綻を抑制する。

　図５は、本実施の形態における充電電力上限値の修正制御の概要を示す図である。図５においては、図４と同様に、横軸には時間が示され、縦軸には指令電力ＰＢ＊（および目標電力ＰＢＲ）ならびに実電力ＰＢが示される。

　図１および図５を参照して、本実施の形態の充電電力上限値の修正制御では、ＥＣＵ３００において、蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、実電力ＰＢ（＝ＶＢ×ＩＢ）を演算する。次に、この実電力ＰＢと上限値Ｗｉｎから定まる充電電力目標値ＰＢＲとの差Ｐｂｄが算出される。そして、充電電力指令値ＰＢ＊を生成する際に用いる上限値Ｗｉｎｆは、上述で算出した差Ｐｂｄ分だけ、より多く充電が可能となるように設定される。すなわち、上限値Ｗｉｎｆの絶対値がより大きくなるように設定される。

　ＥＣＵ３００は、このように修正されたＷｉｎｆに基づいて充電電力指令値ＰＢ＊を設定する。そうすると、図５中の破線の曲線Ｗ１１に示す修正前の上限値（すなわちＷｉｎ）に基づいて設定された充電電力指令値（＝ＰＢＲ）が、実線の曲線Ｗ１２に示す充電電力指令値ＰＢ＊のように上限値Ｗｉｎで制限されていた部分が拡大されたものとなる。その結果、実電力は、破線の曲線Ｗ２１から実線の曲線Ｗ２２のようになるので、蓄電装置１１０における実際の充電電力の上限値Ｗｉｎに基づいた充電電力目標値ＰＢＲに近づいたものとなる。これによって、充放電電力の収支の破綻が防止できる。

　ここで、上述ような充電電力目標値ＰＢＲと実電力ＰＢとの乖離が特に問題となるのは、蓄電装置１１０のＳＯＣが低下して充電が必要である場合、および／または、蓄電装置１１０の温度ＴＢが低下して充電電力上限値Ｗｉｎが制限される場合である。逆に、蓄電装置１１０のＳＯＣが大きい場合や蓄電装置１１０の温度ＴＢが低下していない場合に、図５で説明した充電電力上限値Ｗｉｎｆの修正を実行すると、蓄電装置１１０の充電電力の増加によってかえって過充電の原因となるおそれがある。

　そのため、実電力ＰＢと充電電力目標値ＰＢＲとの差Ｐｂｄを充電電力上限値Ｗｉｎｆの修正にどの程度反映させるか定める実効係数ηを導入し、蓄電装置１１０のＳＯＣおよび蓄電装置１１０の温度ＴＢによって変更することがより好ましい。

　図６は、充電電力上限値Ｗｉｎｆの修正における実効係数ηのマップの例を示す図である。この実効係数ηは、０から１．０までの値を有する係数である。実効係数ηは、実電力ＰＢと充電電力目標値ＰＢＲとの差Ｐｂｄに乗算され、その演算結果である修正値Ｐｂｄ＃（＝Ｐｂｄ×η）を用いて、充電電力上限値Ｗｉｎｆを修正する。

　図６を参照して、実行係数ηは、たとえば、図６中の曲線Ｗ１のように、蓄電装置１１０のＳＯＣがＳ２より大きい場合には、ほぼゼロと設定され、蓄電装置１１０のＳＯＣがＳ２より小さくなるにつれて徐々に大きくなるように設定される。そして、蓄電装置１１０のＳＯＣがＳ１（Ｓ１＜Ｓ２）よりも小さくなると、蓄電装置１１０のＳＯＣがＳ１であるときの実効係数ηが保持されるように設定される。

　また、実効係数ηは、蓄電装置１１０の温度ＴＢが低くなるほどその値が大きくなるように設定され、蓄電装置１１０の温度ＴＢが高くなるにつれて、図６中の曲線Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４のように、その値が小さくなるように設定される。

　このように、充電電力上限値Ｗｉｎｆの修正において、実効係数ηを導入することによって、車両１００における蓄電装置１１０や負荷装置２０の特性に応じた詳細な調整を行なうことが可能となる。

　なお、本実施の形態において、この実効係数ηの使用については必須ではなく、実効係数ηを用いない構成としてもよい。また、実効係数ηのマップについても、たとえば、図６のＳＯＣのしきい値Ｓ２を温度ＴＢによって可変としたり、各曲線を異なる形状としたりすることも可能である。

　図７は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される充電電力上限値の修正制御を説明するための機能ブロック図である。図７で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

　図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、実電力演算部３１０と、ＳＯＣ演算部３２０と、制限値設定部３３０と、目標設定部３３５と、修正部３４０と、指令生成部３５０と、駆動制御部３６０とを含む。

　実電力演算部３１０は、蓄電装置１１０から、蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値を受ける。そして、実電力演算部３１０は、この電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、実際に蓄電装置に入出力されている実電力ＰＢを演算し、修正部３４０へ出力する。

　ＳＯＣ演算部３２０は、蓄電装置１１０の電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢの検出値を受ける。そして、ＳＯＣ演算部はこれらの情報に基づいて、蓄電装置１１０のＳＯＣを演算し、制限値設定部３３０へ出力する。

　制限値設定部３３０は、蓄電装置１１０の温度ＴＢの検出値と、ＳＯＣ演算部３２０からの蓄電装置１１０のＳＯＣとを受ける。そして、制限値設定部３３０は、たとえば予め定められたマップを用いることによって、充電電力の上限値Ｗｉｎを設定する。また、制限値設定部３３０は、ＳＯＣと温度ＴＢに基づいて、図６で説明したようなマップを用いて実効係数ηを演算する。そして、制限値設定部３３０は、設定した上限値Ｗｉｎを目標設定部３３５へ出力するとともに、上限値Ｗｉｎおよび実効係数ηを修正部３４０へ出力する。

　目標設定部３３５は、制限値設定部３３０からの上限値Ｗｉｎを受ける。また、目標設定部３３５は、アクセル開度やＳＯＣなどに基づいて定められるモータジェネレータ１３０のトルク指令値ＴＲ、および回転角センサ１３５からの回転角θに基づいて算出された回転速度ＭＲＮを受ける。目標設定部３３５は、これらの情報に基づいて、上限値Ｗｉｎを超えないように充放電電力目標値ＰＢＲを設定する。そして、目標設定部３３５は、この充放電電力目標値ＰＢＲを修正部３４０へ出力する。

　修正部３４０は、制限値設定部３３０によって設定された上限値Ｗｉｎおよび実効係数η、蓄電装置１１０の温度ＴＢの検出値および実電力演算部３１０によって演算された実電力ＰＢを受ける。また、修正部３４０は、目標設定部３３５から充電電力目標値ＰＢＲを受ける。

　修正部３４０は、実電力ＰＢと充電電力目標値ＰＢＲとの差Ｐｂｄを算出するとともに、差Ｐｂｄに実効係数ηを乗算して上限値Ｗｉｎの修正値を演算する。また、このとき、修正値の急激な変動や、修正値が過大となることを防止するために、各種のリミット処理が併せて行なわれる。そして、修正部３４０は、制限値設定部３３０からの上限値Ｗｉｎからこの修正値を差し引くことによって、修正後の上限値Ｗｉｎｆを演算し、指令生成部３５０へ出力する。

　指令生成部３５０は、修正部３４０から修正後の充電電力の上限値Ｗｉｎｆを受ける。また、指令生成部３５０は、モータジェネレータ１３０のトルク指令値ＴＲおよび回転角センサ１３５からの回転角θに基づいて算出された回転速度ＭＲＮを受ける。指令生成部３５０は、これらの情報に基づいて、修正後の上限値Ｗｉｎｆを超えないように充放電電力指令値ＰＢ＊を生成する。そして、指令生成部３５０は、この充放電電力指令値ＰＢ＊を駆動制御部３６０へ出力する。

　駆動制御部３６０は、指令生成部３５０からの充放電電力指令値ＰＢ＊と、モータジェネレータ１３０の駆動状態に基づいて、図２で示したコンバータ１２１およびインバータ１２２に対する制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩを生成して、コンバータ１２１およびインバータ１２２を制御する。

　図８は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される充電電力上限値の修正制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図８に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。また、その一部または全部のステップについて、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

　図１および図８を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、実電力ＰＢと充電電力目標値ＰＢＲとの差Ｐｂｄを算出する。なお、本実施の形態においては、上述のように充電電力を負値として表わしているので、充電電力が大きいほど、負の方向にその絶対値が大きな値となる。

　次に、ＥＣＵ３００は、算出した差Ｐｂｄを時間軸方向に平均化するなまし処理を行なう。このなまし処理は、時々刻々と変化する実電力ＰＢおよび充電電力目標値ＰＢＲについて、センサの検出誤差や制御遅れ、あるいは信号に対する外部ノイズなどの影響による、差Ｐｂｄの算出値の過渡状態における変動を滑らかにするために行われる。なまし処理としては、たとえば、ある時定数を有する一次遅れ関数や、所定期間中における複数の算出値の移動平均などの既知の処理方法が採用可能である。

　ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、差Ｐｂｄの変化率のリミット処理を行なう。この処理は、前回の演算周期における差Ｐｂｄの値と、今回の演算周期における差Ｐｂｄの値との差ΔＰｂｄの絶対値が、しきい値α以下となるようにするものである。すなわち、差ΔＰｂｄの絶対値がしきい値αを超える場合には、差ΔＰｂｄの絶対値がしきい値αとなるように今回の演算周期における差Ｐｂｄが設定される。これによって、実電力ＰＢと充電電力指令値ＰＢ＊との差Ｐｂｄが過渡的に大きく変動した場合に、過剰な修正が行なわれることを防止する。

　ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、差Ｐｂｄの上下限リミット処理を行なう。具体的には、差Ｐｂｄが０≦Ｐｂｄ≦βの範囲となるように設定される。すなわち、差Ｐｂｄが負の場合にはゼロに置き換えられ、差Ｐｂｄがしきい値βを超過する場合にはβに置き換えられる。これは、この制御における充電電力上限値の修正が、差Ｐｂｄが正の場合、すなわち補機等による放電電力によって充電電力指令値ＰＢ＊よりも実際の充電電力ＰＢの大きさが小さくなる場合のみに行なわれるようにするとともに、過剰な修正によって過充電となってしまうことを防止するためである。

　そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、図６で説明した、蓄電装置１１０のＳＯＣおよび温度ＴＢに基づいて定められる実行係数ηを差Ｐｂｄに乗算し、修正値Ｐｂｄ＃を演算する。

　そして、ＥＣＵ３００は、充電電力上限値Ｗｉｎからこの修正値Ｐｂｄ＃を差し引き、充電電力指令値ＰＢ＊を生成するための上限値Ｗｉｎｆを演算する。これによって、図５で説明したように、より充電電力が増加する方向へ拡大されるように上限値Ｗｉｎｆが設定される。

　その後、メインルーチンに処理が戻され、修正された上限値Ｗｉｎｆを用いて充電電力指令値ＰＢ＊が演算されるとともに、それに基づいてＰＣＵ１２０内のコンバータ１２１およびインバータ１２２が制御される。

　このような処理に従って制御を行なうことによって、補機等によって消費される電力を含む実際の充電電力を考慮して、充電電力の指令値を設定することができる。その結果、蓄電装置を充電する指令であるにもかかわらず実際には放電が行なわれるという状態となることが防止できるので、充放電電力の収支の破綻が抑制され、充放電電力を適切に管理することが可能となる。

　なお、上述の実施の形態においては、充電電力上限値を、充電電力目標値と実電力との「差」に基づいて修正する場合について説明したが、充電電力目標値と実電力との「比率」に基づいて修正量を設定するようにしてもよい。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　２０　負荷装置、３０　駆動装置、１００　車両、１１０　蓄電装置、１１５　ＳＭＲ、１２０　ＰＣＵ、１２１　コンバータ、１２２　インバータ、１３０　モータジェネレータ、１３５　回転角センサ、１４０　動力伝達ギア、１５０　駆動輪、１６０　ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７０　空調機、１８０　補機バッテリ、１９０　補機負荷、３００　ＥＣＵ、３１０　実電力演算部、３２０　ＳＯＣ演算部、３３０　制限値設定部、３４０　修正部、３５０　指令生成部、３６０　駆動制御部、Ｃ１，Ｃ２　コンデンサ、ＨＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ２　電力線、ＮＬ１　接地線。

Claims

　負荷装置（２０）へ電力を供給するための蓄電装置（１１０）の充放電を制御するための制御装置であって、
　前記蓄電装置（１１０）の状態に基づいて、前記蓄電装置（１１０）への充電電力の制限値を設定する制限値設定部（３３０）と、
　前記負荷装置（２０）の状態および前記制限値に基づいて、前記蓄電装置（１１０）の充電電力の目標値を設定する目標設定部（３３５）と、
　前記目標値と前記蓄電装置（１１０）に入出力される実電力とに基づいて、前記制限値を修正する修正部（３４０）と、
　前記負荷装置（２０）の状態および修正された制限値に基づいて、前記蓄電装置（１１０）の充電電力の指令値を設定する指令設定部（３５０）とを備える、蓄電装置の制御装置。
　前記蓄電装置（１１０）は、前記蓄電装置（１１０）の温度が予め定められた範囲外になると、充電可能電力が低下する特性を有し、
　前記制限値設定部（３３０）は、前記蓄電装置（１１０）の温度に基づいて前記制限値を設定する、請求の範囲第１項に記載の蓄電装置の制御装置。
　前記修正部（３４０）は、前記目標値と前記実電力の差に基づいて、前記制限値を修正するための修正電力を設定する、請求の範囲第２項に記載の蓄電装置の制御装置。
　前記修正部（３４０）は、前記実電力の充電電力の大きさが前記目標値の大きさを下回る場合は、前記修正電力をさらに充電できるように前記制限値を修正し、前記実電力の充電電力の大きさが前記目標値の大きさを上回る場合は、前記制限値の修正を行なわない、請求の範囲第３項に記載の蓄電装置の制御装置。
　前記修正部（３４０）は、前記差が予め定められたしきい値を超える場合には、前記差に代えて前記しきい値に基づいて前記修正電力を設定する、請求の範囲第４項に記載の蓄電装置の制御装置。
　前記修正部（３４０）は、前記蓄電装置（１１０）の状態に基づいて、前記差に対する前記修正電力の比率を定める実効係数を設定し、前記差に前記実効係数を乗算することによって前記修正電力を決定する、請求の範囲第３項に記載の蓄電装置の制御装置。
　前記実効係数は、前記蓄電装置（１１０）の充電状態が基準値より小さい場合に、前記蓄電装置（１１０）の温度が低いほど大きく設定される、請求の範囲第６項に記載の蓄電装置の制御装置。
　前記修正部（３４０）は、前記差を時間軸方向に平均化し、平均化された差に基づいて前記修正電力を設定する、請求の範囲第３項に記載の蓄電装置の制御装置。
　前記修正部（３４０）は、単位時間当たりの前記差の増加方向の変化率が予め定められた第１のしきい値を超える場合は、前記第１のしきい値に基づいて前記修正電力を設定し、単位時間当たりの前記差の減少方向の変化率が予め定められた第２のしきい値を超える場合は、前記第２のしきい値に基づいて前記修正電力を設定する、請求の範囲第３項に記載の蓄電装置の制御装置。
　車両であって、
　充電が可能な蓄電装置（１１０）と、
　前記蓄電装置（１１０）からの電力を用いて前記車両（１００）を走行するための駆動力を発生するように構成された駆動装置（３０）を含む負荷装置（２０）と、
　前記蓄電装置（１１０）の充放電を制御するための制御装置（３００）とを備え、
　前記制御装置（３００）は、
　前記蓄電装置（１１０）の状態に基づいて、前記蓄電装置（１１０）への充電電力の制限値を設定する制限値設定部（３３０）と、
　前記駆動装置（２０）の状態および前記制限値に基づいて、前記蓄電装置（１１０）の充電電力の目標値を設定する目標設定部（３３５）と、
　前記目標値と前記蓄電装置（１１０）に入出力される実電力とに基づいて、前記制限値を修正する修正部（３４０）と、
　前記負荷装置（２０）の状態および修正された制限値に基づいて、前記蓄電装置（１１０）の充電電力の指令値を設定する指令設定部（３５０）とを含む、車両。