JP5772209B2 - 蓄電装置の充放電制御装置およびそれを搭載した電動車両 - Google Patents

Description

この発明は、蓄電装置の充放電制御装置およびそれを搭載した電動車両に関し、より特定的には、蓄電装置の充放電制限を一時的に緩和する際の制御に関する。

二次電池（以下、単にバッテリとも称する）に代表される蓄電装置の充放電を伴って、負荷となる電気機器を駆動制御するシステムが広く用いられている。たとえば、電気エネルギによって車両駆動力を発生することが可能な電動車両において、車両駆動力を発生するための電動機を、車載蓄電装置の負荷としたシステムが適用される。電動車両には、電動機のみを動力源とする電気自動車の他、他の動力源をさらに搭載したハイブリッド車両あるいは燃料電池自動車が含まれる。

特許文献１（特開２００７−３０６７７１号公報）には、ハイブリッド車両に搭載されたバッテリの性能を十分に発揮させるために、負荷からの要求に応じて、充放電制限を一時的に緩和する制御が記載されている。さらに、一時的に充放電を緩和する際の充放電電力の許容値を、バッテリ電圧が下限電圧から上限電圧までの電圧範囲を外れないように設定することが記載されている。

具体的には、現在の内部抵抗に基づく外挿によって、現在の電圧値および電流値から充放電電流を増加させた場合の蓄電装置の出力電圧の変化を推定する。そして、出力電圧が下限電圧あるいは上限電圧に達するときの電流値を、充放電可能な電流最大値として求める。さらに、下限電圧と放電可能な電流最大値との積に基づいて放電電力許容値を設定することによって、一時的に放電制限を緩和してもバッテリ電圧が下限電圧よりも低下しないようにすることができる。同様に、上限電圧と充電可能な電流最大値との積に基づいて充電電力許容を設定することによって、一時的に充電制限を緩和してもバッテリ電圧が上限電圧よりも上昇することを防止できる。

特開２００７−３０６７７１号公報

蓄電装置には、充放電履歴に依存した動的な出力電圧変動が生じる現象が生じるものがある。たとえば、バッテリでは、継続的な放電によって出力電圧が低下する一方で、継続的な充電によって出力電圧が上昇する。このような現象は、「分極」とも称される。分極は、バッテリ内部の電極活物質の表面付近および内部の間で、充放電に際する化学変化が不均衡となることに起因して生じると考えられる。

このため、特許文献１に従って、バッテリの充放電電力制限を一時的に緩和した際には、緩和後の充放電電流が所定時間継続することによって、さらなる電圧変化が生じる虞がある。この際に、特許文献１では、現在の内部抵抗に基づいて、バッテリ性能を最大限発揮するように充放電電力許容値を定めているので、分極による電圧変化がさらに発生することによって、放電緩和時にバッテリ電圧が下限電圧よりも低くなる、あるいは、充電緩和時にバッテリ電圧が上限電圧よりも高くなる虞がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、二次電池等の蓄電装置の充放電制限を一時的に緩和する際の充放電電力許容値を、蓄電装置の出力電圧が下限電圧から上限電圧までの電圧範囲内から外れないように正確に設定することが可能な蓄電装置の充放電制御装置およびそれを搭載した電動車両を提供することである。

この発明のある局面では、蓄電装置の出力電圧を下限電圧から上限電圧までの電圧範囲内に維持するための充放電制御装置であって、蓄電装置の状態を示す測定値を取得するための状態取得手段と、状態取得手段により取得された測定値に基づいて、蓄電装置の内部抵抗を推定するための内部抵抗推定手段と、蓄電装置の状態に基づいて、蓄電装置の充放電電力制限のための放電電力許容値および充電電力許容値を設定するための第１の制限設定手段と、蓄電装置の負荷からの要求に応じて、第１の時間の間に限って、出力電圧が電圧範囲から外れない範囲内で、充放電電力制限を一時的に緩和するための第２の制限設定手段とを含む。第２の制限設定手段は、充放電電力制限の一時的な緩和による充放電電流の変化量と内部抵抗推定手段により推定された内部抵抗との積に基づく第１の電圧変化量と、一時的な緩和によって増加した後の充放電電流が第１の時間の間継続することによって生じる第２の電圧変化量との両方に基づいて、放電電力許容値および充電電力許容値のうちの少なくとも一方の絶対値を、第１の制限設定手段によって設定される値よりも大きく設定する。

好ましくは、第２の制限設定手段は、蓄電装置の電流を変数とする一次関数モデルによって第２の電圧変化量を推定するための手段と、蓄電装置の温度に基づいて、一次関数モデルを決定するための手段とを含む。

また好ましくは、第１の時間は、負荷の状況に応じて可変に設定される。第２の制限設定手段は、蓄電装置の電流を変数とする一次関数モデルによって第２の電圧変化量を推定するための手段と、第１の時間と蓄電装置の温度とに基づいて、一次関数モデルを決定するための手段とを含む。

さらに好ましくは、第２の制限設定手段は、蓄電装置の放電時において、蓄電装置の現在の出力電圧から第１および第２の電圧変化量を差し引いた電圧が下限電圧と同等となるときの放電電流と、下限電圧との積に基づいて、放電電力許容値を設定する。

あるいは、さらに好ましくは、第２の制限設定手段は、蓄電装置の充電時において、蓄電装置の現在の出力電圧に第１および第２の電圧変化量を加えた電圧が上限電圧と同等となるときの充電電流と、上限電圧との積に基づいて、充電電力許容値を設定する。

好ましくは、蓄電装置と、車両駆動力を発生するための内燃機関と、蓄電装置との間で双方向に電力授受可能に構成された第１および第２の電動機と、上述の充放電制御装置とを含む電動車両において、第１の電動機は、蓄電装置の放電電力により回転駆動されることによって内燃機関を始動可能に構成され、第２の電動機は、蓄電装置の放電電力によって車両駆動力を発生可能に構成される。そして、充放電制御装置は、内燃機関の始動時において、第２の制限設定手段により放電電力許容値を設定する。

また好ましくは、蓄電装置と、蓄電装置との間で双方向に電力授受可能に構成された電動機と、上述の充放電制御装置とを含む電動車両において、電動機は、蓄電装置の放電電力により電動車両の車両駆動力を発生可能に構成される。そして、充放電制御装置は、電動機への出力要求が所定以上となったときに、第２の制限設定手段により放電電力許容値を設定する。

あるいは好ましくは、蓄電装置と、蓄電装置との間で双方向に電力授受可能に構成された電動機と、上述の充放電制御装置とを含む電動車両において、電動機は、電動車両の減速時に回生トルクの発生による回生制動発電によって蓄電装置の充電電力を発生可能に構成される。そして、充放電制御装置は、電動機に要求される回生トルクの絶対値が所定値より大きいときに、第２の制限設定手段により充電電力許容値を設定する。

この発明によれば、二次電池等の蓄電装置の充放電制限を一時的に緩和する際の充放電電力許容値を、蓄電装置の出力電圧が下限電圧から上限電圧までの電圧範囲内から外れないように正確に設定することができる。

本発明の実施の形態に係る蓄電装置の充放電制御装置が搭載された電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態による蓄電装置の充放電制御の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態による放電電力許容値の設定を説明するフローチャートである。 最大放電可能電力の算出手法を説明する概念図である。 バッテリ電流（放電）に対する分極電圧の特性を説明する第１の概念図である。 バッテリ電流（放電）に対する分極電圧の特性を説明する第２の概念図である。 最大放電可能電力の算出処理手順を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態による充電電力許容値の設定を説明するフローチャートである。 最大充電可能電力の算出手法を説明する概念図である。 バッテリ電流（充電）に対する分極電圧の特性を説明する概念図である。 最大充電可能電力の算出処理手順を説明するフローチャートである。

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。

（システム構成例）
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置の制御装置が搭載された電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の制御ブロック図である。なお、電動車両は、図１に示すハイブリッド車両に限定されるものではなく、蓄電装置および車両用駆動用電動機の間で電力を入出力する構成を有するものであれば、他の態様を有するハイブリッド車両（たとえばシリーズ型ハイブリッド車両）、電気自動車、あるいは、燃料電池自動車についても、本発明を適用することが可能である。

図１を参照して、ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。モータジェネレータ１４０は、主にモータとして機能するモータジェネレータ１４０Ａ（以下、説明の便宜上モータ１４０Ａとも表現する）および、主にジェネレータとして機能するモータジェネレータ１４０Ｂ（以下、説明の便宜上ジェネレータ１４０Ｂとも表現する）を含む。なお、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。

ハイブリッド車両は、さらに、減速機１８０と、動力分割機構２００と、蓄電装置の代表例として示されるメインバッテリ２２０と、インバータ２４０，２４１と、コンバータ２４２とを含む。減速機１８０は、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０Ａで発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、あるいは反対に、駆動輪１６０の駆動力をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０Ａに伝達するように構成される。動力分割機構２００は、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する。メインバッテリ２２０は、再充電可能な二次電池で構成されて、モータジェネレータ１４０Ａ，１４０Ｂを駆動するための電力を蓄積する。インバータ２４０は、メインバッテリ２２０の直流電力とモータジェネレータ１４０Ａの交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。インバータ２４１は、メインバッテリ２２０の直流電力とモータジェネレータ１４０Ｂの交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。コンバータ２４２は、メインバッテリ２２０の直流電圧と、インバータ２４０，２４１の直流リンク電圧との間で、双方向の直流電圧変換を行なう。

ハイブリッド車両は、さらに、バッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジンＥＣＵ２８０と、ＭＧ＿ＥＣＵ３００と、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを含む。バッテリＥＣＵ２６０は、メインバッテリ２２０の充放電状態を管理制御する。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の動作状態を制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ３００は、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０Ａ，１４０ＢおよびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御する。

運転者によって操作されるアクセルペダル４１０にはアクセルペダルセンサ４１５が接続される。アクセルペダルセンサ４１５は、運転者によるアクセルペダル４１０の操作量（踏込み量）に応じた出力電圧を発生する。同様に、運転者によって操作されるブレーキペダル４２０にはブレーキペダルセンサ４２５が接続される。ブレーキペダルセンサ４２５は、運転者によるブレーキペダル４２０の操作量（踏込み量）に応じた出力電圧を発生する。アクセルペダルセンサ４１５およびブレーキペダルセンサ４２５の出力電圧は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０へ伝送される。このため、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、運転者によるアクセルペダル操作量およびブレーキ操作量を検知することができる。

本実施の形態においては、メインバッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ２４２が設けられている。これにより、メインバッテリ２２０の定格電圧が、モータジェネレータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低くても、コンバータ２４２で電圧を昇圧あるいは降圧することにより、メインバッテリ２２０およびモータジェネレータ１４０Ａ，１４０Ｂの間で電力を授受することが可能となる。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷を蓄えることができる。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂとの両方に振り分けるために、代表的には遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）によって構成される。モータジェネレータ１４０Ｂの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力は、図示しないプラネタリーキャリア（Ｃ）に入力される。入力された回転力は、図示しないサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂに伝えられるとともに、図示しないリングギヤ（Ｒ）によってモータおよび出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂで電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両は、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによって走行する。通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行なうとともに、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらにメインバッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力が追加される。

一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生制動による発電を行ない、回収した電力をメインバッテリ２２０に蓄えることができる。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両減速（または加速の中止）させることを含む。

回生発電可能な電力は、メインバッテリ２２０への充電電力許容値に応じて設定される。すなわち、メインバッテリ２２０の充電禁止時には、回生発電も禁止されて、モータジェネレータ１４０Ａのトルク指令値は零に設定される。

また、メインバッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やしてメインバッテリ２２０に対する充電量を増加する。また、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の出力を増加することによって充電量を増加させることがある。たとえば、上述のようにメインバッテリ２２０の充電が必要な場合や、空調機器等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

駆動輪１６０および図示しない車輪の各々には、ブレーキ機構４６０が設けられる。ブレーキ機構４６０は、各車輪に対応して設けられたディスクロータ４６５を、ブレーキアクチュエータ４５０の発生油圧によって操作されるブレーキパッド（摩擦材）によって押さえ付けることにより発生される摩擦力によって車両の制動力が得られるように構成されている。ブレーキアクチュエータ４５０による油圧発生量は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０によって制御される。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ブレーキペダル４２０の踏込み量等から車両全体での要求制動力を算出する。さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、算出した全体要求制動力が、モータ１４０Ａによる回生制動力およびブレーキ機構４６０による油圧制動力によって協調的に発生されるように制御する。

図２には、本発明の実施の形態による蓄電装置の充放電制御の概略構成が示される。
蓄電装置の一例として示されるメインバッテリ２２０は、図示するように複数のセルを直列接続した組電池であり、鉛蓄電池、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。メインバッテリ２２０は、インバータ２４０，２４１およびコンバータ２４２を介して、モータジェネレータ１４０Ａ，１４０Ｂ（ＭＧ（１），ＭＧ（２））と接続されている。すなわち、本実施の形態では、インバータ２４０，２４１およびコンバータ２４２ならびにモータジェネレータ１４０Ａ，１４０Ｂ（ＭＧ（１），ＭＧ（２））が、一体的にメインバッテリ２２０の負荷を構成する。

また、メインバッテリ２２０の端子電圧（以下、バッテリ電圧Ｖｂと称する）を検出する電圧センサ２２６、メインバッテリ２２０に流れる電流を検出する電流センサ２２２が設けられている。以下では、電流センサ２２２により検出されるメインバッテリ２２０および負荷の間の入出力電流をバッテリ電流Ｉｂと称する。なお、バッテリ電流Ｉｂは、図中の矢印方向を正電流方向と定義する。すなわち、放電時にはＩｂ＞０（正）であり、充電時にはＩｂ＜０（負）である。したがって、メインバッテリ２２０の負荷に対する入出力電力は、バッテリ電圧Ｖｂおよびバッテリ電流Ｉｂの積で示され、放電時には正値となり、充電時には負値となる。

さらに、メインバッテリ２２０の複数箇所に電池温度を検出する温度センサ２２４が設けられている。温度センサ２２４を複数箇所に設けたのは、メインバッテリ２２０の温度が局所的に異なる可能性があるからである。電流センサ２２２、電圧センサ２２６および温度センサ２２４の出力は、バッテリＥＣＵ２６０へ送出される。

バッテリＥＣＵ２６０では、これらのセンサ出力値に基づき、電池の残存容量（ＳＯＣ）を算出し、さらに充放電制御を実行する。充放電制御は、推定したＳＯＣが目標ＳＯＣに合致するように、かつ、過充電によってバッテリ電圧Ｖｂが最高許容電圧（上限電圧Ｖｕ）より高くなったり、過放電によってバッテリ電圧Ｖｂが最低許容電圧（下限電圧Ｖｅ）より低くなったりすることがないように実行される。ここで、上限電圧Ｖｕおよび下限電圧Ｖｅは、メインバッテリ２２０の最高定格電圧および最低定格電圧、あるいは、メインバッテリ２２０に接続される機器（負荷）の動作可能（保証）電圧等に従って決定される。

特に、上記のように、バッテリ電圧Ｖｂが下限電圧Ｖｅ〜上限電圧Ｖｕの電圧範囲（以下、管理電圧範囲とも称する）内に維持されるように、バッテリＥＣＵ２６０は、メインバッテリ２２０に関する充電電力許容値Ｗｉｎ（Ｗｉｎ≦０）および放電電力許容値Ｗｏｕｔ（Ｗｏｕｔ≧０）を決定し、ＭＧ＿ＥＣＵ３００およびＨＶ＿ＥＣＵ３２０へ送出する。

特に、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、充電電力許容値Ｗｉｎおよび放電電力許容値Ｗｏｕｔの範囲内でメインバッテリ２２０が充放電されるように、各モータジェネレータ１４０Ａ，１４０Ｂの動作指令値（代表的にはトルク指令値）を設定する。たとえば、上述のような、走行状況に応じたエンジン１２０およびモータ１４０Ａの間での車両駆動力の出力配分は、モータ１４０Ａでの消費電力を含むメインバッテリ２２０の出力電力が放電電力許容値Ｗｏｕｔを超えないように考慮される。

また、回生制動時には、モータジェネレータ１４０Ａによる発電電力を含むメインバッテリ２２０への入力電力が充電電力許容値Ｗｉｎを超えないように考慮した上で、モータジェネレータ１４０Ａのトルク指令値（一般に負トルク）が設定される。なお、上述のように、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、運転者によるブレーキ操作時には、モータジェネレータ１４０Ａによる回生制動力およびブレーキ機構４６０による油圧制動力の和により、車両全体への要求制動力が得られるように協調制御を行なうので、充電電力許容値Ｗｉｎによりモータジェネレータ１４０Ａによる回生制動力が制限されても、必要な車両制動力を得ることが可能である。また、バッテリＥＣＵ２６０へは、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０から、一時的な充放電制限の緩和を要求する要求フラグが入力される。この要求フラグについては、後程詳細に説明する。

（放電制限の一時的緩和）
次に、本発明の実施の形態による放電電力制限について図３および図４を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態による放電電力許容値の設定を説明するフローチャートである。図３に示したフローチャートは、バッテリＥＣＵ２６０により所定周期ごとに実行される。

図３を参照して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１００により、電流センサ２２２、温度センサ２２４および電圧センサ２２６の検出値から、バッテリ状態量（バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ温度Ｔｂ）を取得する。

さらに、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００で取得したバッテリ状態量に基づき内部抵抗Ｒを推定する。ステップＳ１１０における内部抵抗推定手法は特に限定されず、周知の推定手法を任意に用いることができる。たとえば、内部抵抗Ｒが温度依存性を有するタイプのバッテリでは、実験等により予め求められたバッテリ温度Ｔｂおよび内部抵抗Ｒの特性を反映したマップを作成しておき、ステップＳ１００で取得したバッテリ温度Ｔｂを用いて当該マップを参照することによって内部抵抗Ｒを推定できる。あるいは、特許文献１にも記載されるように、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂの実測値を適宜参照し、最小二乗法等の適用により（Ｖｂ／Ｉｂ）を逐次求めることによって内部抵抗Ｒを推定してもよい。

さらに、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１２０により、ステップＳ１００によって取得されたバッテリ状態量に基づきＳＯＣを推定する。ＳＯＣ推定についても、周知の推定手法を任意に用いることができる。たとえば、ステップＳ１００で取得されたバッテリ状態量を電池モデル式に代入することによって逐次開路電圧（ＯＣＶ）を推定することによってＳＯＣを推定してもよく、バッテリ電流Ｉｂの積算に基づいてＳＯＣ変化をトレースすることによってＳＯＣを推定してもよい。あるいは、電池モデルに基づくＳＯＣ推
定および電流積算によるＳＯＣ推定との両者を組合せてＳＯＣを推定してもよい。

さらに、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１３０により、ステップＳ１２０で求められた推定ＳＯＣおよび／またはステップＳ１１０で求められたバッテリ状態量（代表的にはバッテリ温度Ｔｂ）に基づき、基本的な放電電力許容値Ｗｏｕｔ♯（Ｗｏｕｔ♯≧０）を設定する。たとえば、基本的な放電電力許容値（Ｗｏｕｔ♯）は、Ｗｏｕｔ♯での放電が所定時間継続されても、バッテリ電圧Ｖｂの電圧変化が所定範囲内に収まるように設定される。

続いてバッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１５０により、負荷の放電要求が通常レベルであるかどうかを判断する。ステップＳ１５０による判定は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０からの要求フラグに基づき実行される。この要求フラグは、バッテリの負荷の状況に応じて、負荷からバッテリへの放電要求が大であるとき、すなわち、メインバッテリ２２０からの出力電力を通常時よりも一時的に大きくしたい状況において、ステップＳ１５０がＮＯ判定となるように設定される。

たとえば、本実施の形態によるハイブリッド車両では、モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１））によるエンジン始動時、あるいはアクセルペダル操作によって、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２））への要求出力が所定より大きくなった場合等、メインバッテリ２２０からの出力電力を通常時よりも一時的に大きくしたい運転状況において、要求フラグがオンされる。すなわち、このような運転状況が検出されたときに、ステップＳ１５０がＮＯ判定となる。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１５０のＹＥＳ判定時、すなわち負荷の放電要求が通常レベルである場合には、ステップＳ１６０により、ステップＳ１３０で設定した基本的な放電電力許容値Ｗｏｕｔ♯を放電電力許容値Ｗｏｕｔとする（Ｗｏｕｔ＝Ｗｏｕｔ♯）ことにより、通常の放電制限を行なう。

これに対して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１５０のＮＯ判定時、すなわち負荷の放電要求が大である場合には、ステップＳ１７０およびＳ１８０により、放電制限を通常よりも一時的に緩和する。この際の放電制限緩和によって、バッテリ電圧Ｖｂが下限電圧Ｖｅを超えて低下することがないように、一時的な放電制限緩和時における放電電力許容値が以下のように決められる。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７０では、現在のバッテリ電圧Ｖｘおよびバッテリ電流Ｉｘを基に、放電制限緩和による放電電流の増加（Ｉｂ上昇）に伴ってバッテリ電圧Ｖｂが下限電圧Ｖｅまで低下するときの放電電力である、最大放電可能電力Ｗｅ（Ｗｅ＞０）を予測する。

図４は、この際における最大放電可能電力の予測手法を説明する概念図である。
図４を参照して、動作点５１０は、現在のバッテリ電流Ｉｘおよびバッテリ電圧Ｖｘに対応する。動作点５２０では、放電制限の緩和による放電電流（Ｉｂ＞０）の増加に伴って、内部抵抗Ｒによる電圧降下が発生している。動作点５２０でのバッテリ電流をＩｃとし、バッテリ電圧をＶｃとする。このとき、内部抵抗Ｒを用いて、下記の（１）式が成立する。

（Ｖｘ−Ｖｃ）／（Ｉｘ−Ｉｃ）＝−Ｒ …（１）
さらに、バッテリ電流Ｉｃでの放電が継続されることにより、分極の発生によってバッテリ電圧Ｖｂが低下する。放電による分極時には、バッテリの出力電力が一定の下で、バッテリ電圧Ｖｂが低下し、バッテリ電流Ｉｂが増加する。これにより、図４に示すように、等パワー線５２５上で、バッテリの動作点が、動作点５２０から動作点５３０へ遷移する。動作点５３０でのバッテリ電流をＩｏとし、バッテリ電圧をＶｏとする。

このように、動作点５１０において放電制限を緩和すると、まず、内部抵抗の影響によって動作点５１０から動作点５２０への遷移が発生する。さらに、動作点５２０での放電が継続されることによって、分極に起因するよる動作点５３０への遷移がさらに発生する。

本実施の形態では、一時的な放電緩和時における放電電力許容値Ｗｏｕｔを、動作点５３０での分極後のバッテリ電圧Ｖｏ＝Ｖｅとなるように設定する。すなわち、分極による電圧変化量（以下、分極電圧とも称する）ΔＶｄｙｎ（図４では、ΔＶｄｙｎ＝Ｖｃ−Ｖｏ）を考慮する点が、特許文献１と比較した特徴である。

ここで、放電時の分極電圧ΔＶｄｙｎについては、図５および図６に示すような特性を有する。

図５を参照して、分極電圧ΔＶｄｙｎは、比較的大電流域では、バッテリ電流に対する一次関数モデル（ΔＶｄｙｎ＝α・Ｉｃ＋β）によって近似できることが、発明者らの実験によって確認された。さらに、一次関数の傾きαは、バッテリ温度Ｔｂや放電継続時間Δｔ１によって変化することも確認された。定性的には、バッテリ温度が低いほどαが大きくなる。

また、図６に示されるように、放電継続時間Δｔ１が短くなるほど、傾きαも小さくなる。図５および図６に示された特性は、電流、温度、放電継続時間等の条件を変化させた実験によって、予め求めておくことができる。すなわち、実験結果に従って、バッテリ温度Ｔｂおよび放電継続時間Δｔ１に基づいて、分極電圧ΔＶｄｙｎを示す一次関数の傾きαを算出するための、関数式あるいはマップを予め作成することができる。バッテリの特性によっては、一次関数の定数項βを算出するためのマップをさらに作成してもよい。なお、放電継続時間Δｔ１は、ステップＳ１７０，Ｓ１８０による一時的な放電制限緩和を実行する時間（一時緩和時間Δｔ）に相当する。

図７には、図３のステップＳ１７０の処理の詳細が示される。
図７を参照して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７１により、放電制限の一時緩和時間Δｔを読込む。一時緩和時間Δｔは、固定値であってもよいし、運転状況に応じた可変値であってもよい。たとえば、エンジン始動時と、車両加速時（すなわち、モータジェネレータ１４０Ａへの要求出力が大のとき）との間で、一時緩和時間Δｔを異なる値としてもよい。また、車両加速時には、要求される車両駆動力、あるいは、モータジェネレータ１４０Ａへの要求出力に応じて、一時緩和時間Δｔを可変に設定することも可能である。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７２により、一時緩和時間Δｔおよびバッテリ温度Ｔｂに基づいて、分極電圧ΔＶｄｙｎを求めるための一次関数モデル（α，β）を決定する。たとえば、ステップＳ１００で読込まれたバッテリ温度ＴｂおよびステップＳ１７１で読込まれた一時緩和時間Δｔを用いて、上記マップあるいは関数式に従って、α，βを決定することができる。なお、一時緩和時間Δｔが固定値である場合には、バッテリ温度Ｔｂのみに基づいて、一次関数モデル（α，β）を決定することができる。

さらに、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７３により、バッテリ電圧Ｖｂが下限電圧Ｖｅとなるときのバッテリ電流Ｉｃ（このときのＩｃ＝Ｉｃｅとする）を求める。上述のように、バッテリ電流Ｉｃは、動作点５２０でのバッテリ電流である。以下に説明するように、内部抵抗Ｒによる電圧変化量Ｒ・（Ｉｃ−Ｉｘ）と、分極による電圧変化量ΔＶｄｙｎとの両方に基づいて、ステップＳ１７３による演算が実行される。

動作点５２０のバッテリ電流Ｉｃと、分極の影響を考慮した動作点５３０でのバッテリ電圧Ｖｏとの関係は、バッテリ電流Ｉｃの一次関数である分極電圧ΔＶｄｙｎ（Ｉｃ）を用いて、下記（２）式で示される。

Ｖｃ＝Ｖｏ＋ΔＶｄｙｎ（Ｉｃ）＝Ｖｏ＋α・Ｉｃ＋β …（２）
一方で、上記（１）式を変形すると、下記（３）式が得られる。

Ｖｃ−Ｖｘ＝Ｒ・（Ｉｘ−Ｉｃ） …（３）
式（２）を式（３）に代入することにより、下記（４）式が得られる。

Ｖｏ＋α・Ｉｃ＋β−Ｖｘ＝Ｒ・Ｉｘ−Ｒ・Ｉｃ …（４）
式（４）をＩｃについて解くことにより、下記（５）式が得られる。

（α＋Ｒ）・Ｉｃ＝Ｒ・Ｉｘ＋Ｖｘ−Ｖｏ−β
Ｉｃ＝（Ｒ・Ｉｘ＋Ｖｘ−Ｖｏ−β）／（α＋Ｒ） …（５）
式（５）において、Ｖｏ＝Ｖｅ（下限電圧）としたときのバッテリ電流Ｉｃｅは、下記（６）式で示される。

Ｉｃｅ＝（Ｒ・Ｉｘ＋Ｖｘ−Ｖｅ−β）／（α＋Ｒ） …（６）
ステップＳ１７３では、ステップＳ１００で取得されたＩｘ，Ｖｘ、ステップＳ１１０で取得されたＲ、および、ステップＳ１７２で取得されたα，βを式（６）に代入するこてによって、バッテリ電流Ｉｃｅが算出される。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７４により、ステップＳ１７３で算出されたバッテリ電流Ｉｃｅ（Ｖｏ＝Ｖｅ）と、下限電圧Ｖｅとの積に基づいて、最大放電可能電力Ｗｅを算出する。すなわち、最大放電可能電力Ｗｅは、下記（７）式で示される。

Ｗｅ＝Ｖｅ・（Ｒ・Ｉｘ＋Ｖｘ−Ｖｅ−β）／（α＋Ｒ） …（７）
図４から理解されるように、動作点５２０での放電電流（バッテリ電流Ｉｃ）は、分極後の動作点５３０での放電電流（バッテリ電流Ｉｏ）よりも小さい。ただし、短時間（Δｔ）での放電では、ＩｃおよびＩｏはそれ程大きく変わらないため、動作点５２０での放電電流（Ｉｃｅ）に基づいて、最大放電可能電力Ｗｅを設定することとする。なお、Ｉｏ＞Ｉｃであるため、Ｉｏに代えてＩｃに基づいて最大放電可能電力Ｗｅを設定することにより、過放電に対して安全側となるようにマージンを持たせることができる。

再び図４を参照して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１８０では、一時的な放電電力制限のため、一時緩和時間Δｔに限り最大放電可能電力Ｗｅに対応させて放電電力許容値Ｗｏｕｔを設定する。

代表的には、放電電力許容値Ｗｏｕｔ＝Ｗｅと設定すればよいが、さらにマージンを設けてＷｏｕｔ＜Ｗｅに設定してもよい。なお、一時的な放電電力制限の緩和時間が一時緩和時間Δｔを超えた場合には、ステップＳ１５０の判定がＹＥＳ判定となるように、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０からの要求フラグが変更される。

このような構成とすることにより、現時点でのバッテリ電圧Ｖｂ（Ｖｘ）およびバッテリ電流Ｉｂ（Ｉｘ）をベースに、内部抵抗による電圧降下増加および継続的な放電制限緩和による分極電圧の発生を考慮に入れて、放電制限緩和によってバッテリ電圧Ｖｂが下限電圧Ｖｅに達する際の最大放電可能電力Ｗｅを予測することができる。

そして、予測された最大放電可能電力に対応させて、通常よりも充放電制限を一時的に緩和する際の放電電力許容値Ｗｏｕｔを決定することができる。したがって、負荷の要求に応じて放電制限を一時的に緩和する際に、メインバッテリ２２０（蓄電装置）の出力電圧が下限電圧Ｖｅよりも低下することを防止し、かつ、放電制限電力の緩和レベルを十分に確保できる。

特に、継続的な放電制限緩和による分極電圧を反映しているので、蓄電装置の出力電圧が下限電圧Ｖｅよりも低下する可能性を抑制することができる。また、一時緩和時間Δｔと連動させて最大放電可能電力Ｗｅ（すなわち、放電電力許容値Ｗｏｕｔ）を設定できるので、蓄電装置の性能を最大限発揮させるべく、一時的な緩和レベルを適切に設定できる。

（充電制限の一時的緩和）
次に、本発明の実施の形態による充電電力制限について図８〜図１１を用いて説明する。

図８は、本発明の実施の形態による充電電力許容値の設定を説明するフローチャートである。図８に示したフローチャートは、バッテリＥＣＵ２６０により所定周期ごとに実行される。

図８を参照して、バッテリＥＣＵ２６０は、図３と同様のステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理により、バッテリ状態量（バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ温度Ｔｂ）を取得し（Ｓ１００）、内部抵抗Ｒを推定し（Ｓ１１０）、かつ、ＳＯＣを推定する（Ｓ１２０）。なお、以下では、充電時におけるバッテリ電流Ｉｂ（Ｉｂ＜０）の大きさ、すなわち、｜Ｉｂ｜を充電電流とも称する。

さらに、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１３５により、ステップＳ１２０で求められた推定ＳＯＣおよび／またはステップＳ１１０で求められたバッテリ状態量（代表的にはバッテリ温度Ｔｂ）に基づき、基本的な充電電力許容値Ｗｉｎ♯（Ｗｉｎ♯≦０）を設定する。たとえば、基本的な充電電力許容値（Ｗｉｎ♯）は、Ｗｉｎ♯での充電が所定時間継続されても、バッテリ電圧Ｖｂの電圧変化が所定範囲内に収まるように設定される。

続いてバッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１５５により、負荷からの充電要求が通常レベルであるかどうかを判断する。ステップＳ１５５による判定についても、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０からの要求フラグに基づき実行される。この要求フラグは、バッテリの負荷の状況に応じて、負荷からバッテリへの充電要求が大であるとき、すなわち、メインバッテリ２２０への入力電力を通常時よりも一時的に大きくしたい状況において、ステップＳ１５５がＮＯ判定となるように設定される。

たとえば、本実施の形態によるハイブリッド車両では、運転者によるブレーキ操作等によってモータジェネレータ１４０Ａに要求される回生トルクの大きさ（絶対値）が所定以上となった場合等、モータジェネレータ１４０Ａでの回生発電電力を増加させて、メインバッテリ２２０への入力電力を通常時よりも一時的に大きくしたい運転状況において、要求フラグは、ステップＳ１５５がＮＯ判定となるように設定される。

代表的には、所定速度以上の高速走行時にブレーキ操作が行なわれたときや、比較的低速走行時であっても、ブレーキ操作等により減速度が大きいときに、上記のような、モータジェネレータ１４０Ａに要求される回生トルクの大きさ（絶対値）が所定以上となるケースが発生する。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１５５のＹＥＳ判定時、すなわち負荷の充電要求が通常レベルである場合には、ステップＳ１６５により、ステップＳ１３５で設定した基本的な充電電力許容値Ｗｉｎ♯を充電電力許容値Ｗｉｎとする（Ｗｉｎ＝Ｗｉｎ♯）ことにより、通常の充電制限を行なう。

これに対して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１５５のＮＯ判定時、すなわち負荷の充電要求が大である場合には、ステップＳ１７５およびＳ１８５により、充電制限を通常よりも一時的に緩和する。このような充電制限緩和によって、バッテリ電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｕを超えて上昇することがないように、以下のようにして、一時的な充電制限緩和時における充電電力許容値が決められる。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７５では、現在のバッテリ電圧Ｖｘおよびバッテリ電流Ｉｘを基に、充電制限緩和による充電電流増大に伴ってバッテリ電圧Ｖｂが上限Ｖｕまで上昇するときの充電電力である、最大充電可能電力Ｗｕ（Ｗｕ＜０）を予測する。

図９は、この際における最大充電可能電力の予測手法を説明する概念図である。
図９を参照して、動作点５１０♯は、現在のバッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂに対応する。動作点５２０♯では、充電制限の緩和による充電電流（Ｉｂ＜０）の増加に伴って、内部抵抗Ｒによる電圧上昇が発生している。動作点５２０♯でのバッテリ電流をＩｃ♯とし、バッテリ電圧をＶｃ♯とする。このとき、内部抵抗Ｒを用いて、下記の（８）式が成立する。

Ｖｃ♯−Ｖｘ♯＝Ｒ・（Ｉｘ♯−Ｉｃ♯） …（８）
さらに、バッテリ電流Ｉｃでの充電が継続されることにより、分極の発生によってバッテリ電圧Ｖｂが上昇する。充電による分極時には、バッテリの充電電力が一定の下で、バッテリ電圧Ｖｂが上昇し、バッテリ電流Ｉｂが上昇（充電電流は減少）する。これにより、図９に示すように、等パワー線５２５♯上で、バッテリの動作点が、動作点５２０♯から動作点５３０♯へ遷移する。動作点５３０でのバッテリ電流をＩｏ♯とし、バッテリ電圧をＶｏ♯とする。

このように、動作点５１０において一時的に充電制限を緩和すると、まず、内部抵抗の影響によって動作点５１０から動作点５２０への遷移が発生する。さらに、動作点５２０♯での充電が継続されることによって、分極による動作点５３０♯への遷移がさらに発生する。

本実施の形態では、一時的な充電緩和時における充電電力許容値Ｗｉｎを、動作点５３０♯での分極後のバッテリ電圧Ｖｏ♯＝Ｖｕとなるように設定する。すなわち、分極による電圧変化量ΔＶｄｙｎ（図９では、ΔＶｄｙｎ＝Ｖｏ♯−Ｖｃ♯）を考慮する点が、特許文献１と比較した特徴である。

図１０に示されるように、充電時の分極電圧ΔＶｄｙｎについては、既に説明した放電時の分極電圧と同様に、比較的大電流域では、バッテリ電流に対する一次関数モデル（ΔＶｄｙｎ＝−α・Ｉｃ♯＋β）によって近似できることが、発明者らの実験によって確認された。

分極電圧ΔＶｄｙｎを示す一次関数モデルの傾き（｜−α｜）は、バッテリ温度Ｔｂや充電継続時間Δｔ１♯によって変化する。定性的には、バッテリ温度が低いほど傾きが大きくなる。また、充電継続時間Δｔ１♯が短いほど、傾きも小さくなる。

放電時の分極電圧と同様に、図１０に示された特性は、電流、温度、充電継続時間等の条件を変化させた実験によって、予め求めておくことができる。すなわち、実験結果に従って、バッテリ温度Ｔｂおよび充電継続時間Δｔ１♯に基づいて、充電時の分極電圧ΔＶｄｙｎを示す一次関数の傾きを算出するための、関数式あるいはマップを予め作成することができる。バッテリの特性によっては、一次関数の定数項βを算出するためのマップをさらに作成してもよい。なお、充電継続時間Δｔ１♯は、ステップＳ１７５，Ｓ１８５による一時的な充電制限緩和を実行する時間（一時緩和時間Δｔ♯）に相当する。

図１１には、図８のステップＳ１７５の処理の詳細が示される。
図１１を参照して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７６により、充電制限の一時緩和時間Δｔ♯を読込む。一時緩和時間Δｔ♯は、固定値であってもよいし、運転状況に応じた可変値であってもよい。たとえば、回生トルクの大きさ（絶対値）、ブレーキペダル操作量、ブレーキペダル操作時の車速、あるいは、車両減速度に応じて、一時緩和時間Δｔ♯を可変に設定することも可能である。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７７により、一時緩和時間Δｔ♯およびバッテリ温度Ｔｂに基づいて、充電時の分極電圧ΔＶｄｙｎを求めるための一次関数モデル（−α，β）を決定する。たとえば、ステップＳ１００で読込まれたバッテリ温度ＴｂおよびステップＳ１７６で読込まれた一時緩和時間Δｔ♯を用いて、上記マップあるいは関数式に従って、−α，βを決定することができる。なお、一時緩和時間Δｔ♯が固定値である場合には、バッテリ温度Ｔｂのみに基づいて、一次関数モデル（−α，β）を決定することができる。

さらに、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７８により、バッテリ電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｕとなるときのバッテリ電流Ｉｃ♯（このときのＩｃ♯＝Ｉｃｅ♯とする）を求める。上述のように、バッテリ電流Ｉｃ♯は、動作点５２０♯でのバッテリ電流である。以下に説明するように、内部抵抗Ｒによる電圧変化量Ｒ・（Ｉｘ♯−Ｉｃ♯）と、分極による電圧変化量ΔＶｄｙｎとの両方に基づいて、ステップＳ１７８による演算が実行される。

動作点５２０♯のバッテリ電流Ｉｃ♯と、分極の影響を考慮した動作点５３０♯でのバッテリ電圧Ｖｏ♯との関係は、バッテリ電流Ｉｃの一次関数である分極電圧ΔＶｄｙｎ（Ｉｃ）を用いて、下記（９）式で示される。

Ｖｃ♯＝Ｖｏ♯−ΔＶｄｙｎ（Ｉｃ♯）＝Ｖｏ♯＋α・Ｉｃ♯−β …（９）
式（８）を式（９）に代入することにより、下記（１０）式が得られる。

Ｖｏ♯＋α・Ｉｃ♯−β−Ｖｘ♯＝Ｒ・Ｉｘ♯−Ｒ・Ｉｃ♯ …（１０）
式（１０）をＩｃ♯について解くことにより、下記（１１）式が得られる。

（α＋Ｒ）・Ｉｃ♯＝Ｒ・Ｉｘ♯＋Ｖｘ♯−Ｖｏ♯＋β
Ｉｃ♯＝（Ｒ・Ｉｘ♯＋Ｖｘ♯−Ｖｏ♯＋β）／（α＋Ｒ） …（１１）
式（５）において、Ｖｏ♯＝Ｖｕ（上限電圧）としたときのバッテリ電流Ｉｃｅ♯は、下記（１２）式で示される。

Ｉｃｅ♯＝（Ｒ・Ｉｘ♯＋Ｖｘ♯−Ｖｕ＋β）／（α＋Ｒ） …（１２）
ステップＳ１７８では、ステップＳ１００で取得されたＩｘ♯，Ｖｘ♯、ステップＳ１１０で取得されたＲ、および、ステップＳ１７７で取得された−α，βを式（６）に代入するこてによって、バッテリ電流Ｉｃｅが算出される。

バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１７９により、ステップＳ１７８で算出されたバッテリ電流Ｉｃｅ♯（Ｖｏ♯＝Ｖｕ）と、上限電圧Ｖｕとの積に基づいて、最大充電可能電力Ｗｕを算出する。すなわち、最大充電可能電力Ｗｕは、下記（１３）式で示される。

Ｗｕ＝Ｖｕ・（Ｒ・Ｉｘ♯＋Ｖｘ♯−Ｖｕ＋β）／（α＋Ｒ） …（１３）
図９から理解されるように、動作点５２０♯での充電電流（｜Ｉｃ♯｜）は、分極後の動作点５３０での充電電流（｜Ｉｏ♯｜）よりも小さい。ただし、短時間（Δｔ♯）での充電では、Ｉｃ♯およびＩｏ♯はそれ程大きく変わらないため、動作点５２０♯での充電電流（Ｉｃｅ♯）に基づいて、最大充電可能電力Ｗｕを設定することとする。なお、｜Ｉｏ♯｜＜｜Ｉｃ♯｜であるため、Ｉｏに代えてＩｃに基づいて最大充電可能電力Ｗｕを設定することにより、過充電に対して安全側となるようにマージンを持たせることができる。

再び図８を参照して、バッテリＥＣＵ２６０は、ステップＳ１８５では、一時的な充電電力制限のため、一時緩和時間Δｔ♯に限り最大充電可能電力Ｗｕに対応させて充電電力許容値Ｗｉｎを設定する。

代表的には、充電電力許容値Ｗｉｎ＝Ｗｕと設定すればよいが、さらにマージンを設けて｜Ｗｉｎ｜＜｜Ｗｕ｜に設定してもよい。なお、一時的な充電電力制限の緩和時間が一時緩和時間Δｔ♯を超えた場合には、ステップＳ１５５の判定がＹＥＳ判定となるように、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０からの要求フラグが変更される。

このような構成とすることにより、現時点でのバッテリ電圧Ｖｂ（Ｖｘ♯）およびバッテリ電流Ｉｂ（Ｉｘ♯）をベースに、内部抵抗による電圧上昇および継続的な充電制限緩和による分極電圧の発生を考慮に入れて、充電制限緩和によってバッテリ電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｕに達する際の最大充電可能電力Ｗｕを予測することができる。

そして、予測された最大充電可能電力に対応させて、通常よりも充電制限を一時的に緩和する際の充電電力許容値Ｗｉｎを決定することができる。したがって、負荷の要求に応じて充電制限を一時的に緩和する際に、メインバッテリ２２０（蓄電装置）の出力電圧が上限電圧Ｖｕよりも上昇することを防止し、かつ、充電制限電力の緩和レベルを十分に確保できる。

特に、継続的な充電制限緩和による分極電圧を反映しているので、蓄電装置の出力電圧が下限電圧Ｖｅよりも低下する可能性を抑制することができる。また、一時緩和時間Δｔ♯と連動させて最大充電可能電力Ｗｕ（すなわち、充電電力許容値Ｗｉｎ）を設定できるので、蓄電装置の性能を最大限発揮させるべく、一時的な緩和レベルを適切に設定できる。

上記のように充放電電力許容値を設定することにより、本発明の実施の形態による蓄電装置の充放電制御では、蓄電装置の性能を十分に引出しつつ、出力電圧が管理電圧範囲内に維持されるように充放電制御を行なうことが可能となる。なお、本発明を実現する最小限の構成として、充電電力許容値および放電電力許容値のうちの一方のみについて、図３，７または図８，１１のフローチャートに従って設定する構成とすることも可能である。

また、本実施の形態では、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の充放電制限、すなわち、蓄電装置から負荷への電力供給（放電）および負荷から蓄電装置の電力供給（充電）の両方が可能に構成された場合の充放電電力許容値の設定を例示したが、本発明の適用はこのような場合に限定されるものではない。すなわち、走行中に車載蓄電装置から電動機（モータジェネレータ）への電力供給（放電）あるいは電動機（モータジェネレータ）から蓄電装置の電力供給（充電）の少なくとも一方が実行されるように構成されていれば、図１の構成例とは異なる駆動系の構成を有するハイブリッド自動車あるいは、電気自動車や燃料電池車といった電動車両全般に対して、本発明を適用できる。

また、蓄電装置から負荷への電力供給（放電）あるいは負荷から蓄電装置の電力供給（充電）のみが実行されるように構成されていれば、電動車両以外の用途についても、放電電力許容値あるいは充電電力許容値について、本発明を適用して設定することができる。すなわち、本発明は、負荷の構成を限定することなく、蓄電装置の出力電圧を下限電圧から上限電圧の電圧範囲内に維持するための充放電電力許容値の設定に共通することが可能であることを確認的に記載する。

さらに、蓄電装置についても、本実施の形態ではバッテリを例示したが、バッテリと同様に、継続的な充放電によって出力電圧が変化する特性を有する蓄電装置であれば、本発明を適用して、出力電圧を下限電圧から上限電圧の電圧範囲内に維持するための充放電電力許容値を設定することが可能である。

なお、図３および図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１００は本発明の「状態取得手段」に対応し、ステップＳ１１０は本発明での「内部抵抗推定手段」に対応し、ステップＳ１３０，Ｓ１３５は本発明での「第１の制限設定手段」に対応する。また、ステップＳ１７０，Ｓ１８０およびステップＳ１７５，Ｓ１８５は、本発明での「第２の制限設定手段」に対応する。また、一時緩和時間Δｔ，Δｔ♯は「第１の時間」に対応する。

また、本実施の形態では、メインバッテリ２２０全体の電圧Ｖｂに基づいて、蓄電装置の充放電電力許容値を設定する例を説明したが、本発明の適用は、このような例に限定されるものではない。たとえば、複数の蓄電装置が直列接続された構成において、電圧の検出単位毎に、本実施の形態に従って充放電電力許容値を設定することも可能である。たとえば、複数の電池ブロックが直列接続されてメインバッテリ２２０が構成され、かつ、電池ブロック毎に電圧、電流が検出できる場合には、各電池ブロックを「蓄電装置」と捉えて、電池ブロック毎に本実施の形態に従った充放電電力許容値を設定することが可能である。このような構成では、複数の電池ブロックのそれぞれの充電電力許容値および放電電力許容値のうちの最小値を、メインバッテリ２２０での充電電力許容値（Ｗｉｎ）および放電電力許容値（Ｗｏｕｔ）にそれぞれ採用することが好ましい。

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。

本発明は、蓄電装置の充放電制御に適用することができる。

１２０ エンジン、１４０Ａ，１４０Ｂ モータジェネレータ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ メインバッテリ（蓄電装置）、２２２ 電流センサ、２２４ 温度センサ、２２６ 電圧センサ、２４０，２４１ インバータ、２４２ コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ、４１０ アクセルペダル、４１５ アクセルペダルセンサ、４２０ ブレーキペダル、４２５ ブレーキペダルセンサ、４５０ ブレーキアクチュエータ、４６０ ブレーキ機構、４６５ ディスクロータ、５１０，５１０♯ 動作点（現在）、５２０，５２０♯ 動作点（内部抵抗分変化）、５２５，５２５♯ 等パワー線、５３０，５３０♯ 動作点（分極後）、Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｏ，Ｉｘ バッテリ電流、Ｒ 内部抵抗、Ｔｂ バッテリ温度、Ｖｂ，Ｖｏ，Ｖｘ バッテリ電圧、Ｖｅ 下限電圧、Ｖｕ 上限電圧、Ｗｅ 最大放電可能電力、Ｗｉｎ 充電電力許容値、Ｗｏｕｔ 放電電力許容値、Ｗｕ 最大充電可能電力。

Claims (8)

1. 蓄電装置の出力電圧を下限電圧から上限電圧までの電圧範囲内に維持するための充放電制御装置であって、
   前記蓄電装置の状態を示す測定値を取得するための状態取得手段と、
   前記状態取得手段により取得された前記測定値に基づいて、前記蓄電装置の内部抵抗を推定するための内部抵抗推定手段と
   前記蓄電装置の状態に基づいて、前記蓄電装置の充放電電力制限のための放電電力許容値および充電電力許容値を設定するための第１の制限設定手段と、
   前記蓄電装置の負荷からの要求に応じて、第１の時間の間に限って、前記出力電圧が前記電圧範囲から外れない範囲内で、前記充放電電力制限を一時的に緩和するための第２の制限設定手段とを備え、
   前記第２の制限設定手段は、
   前記充放電電力制限の一時的な緩和による充放電電流の変化量と前記内部抵抗推定手段により推定された前記内部抵抗との積に基づく第１の電圧変化量と、前記一時的な緩和によって増加した後の充放電電流が前記第１の時間の間継続することによって生じる第２の電圧変化量との和に基づいて、前記放電電力許容値および前記充電電力許容値のうちの少なくとも一方の絶対値を、前記第１の制限設定手段によって設定される値よりも大きく設定する、蓄電装置の充放電制御装置。
2. 前記第２の制限設定手段は、
   前記蓄電装置の電流を変数とする一次関数モデルによって前記第２の電圧変化量を推定するための手段と、
   前記蓄電装置の温度に基づいて、前記一次関数モデルを決定するための手段とを含む、請求項１記載の蓄電装置の充放電制御装置。
3. 前記第１の時間は、前記負荷の状況に応じて可変に設定され、
   前記第２の制限設定手段は、
   前記蓄電装置の電流を変数とする一次関数モデルによって前記第２の電圧変化量を推定するための手段と、
   前記第１の時間と前記蓄電装置の温度とに基づいて、前記一次関数モデルを決定するための手段とを含む、請求項１記載の蓄電装置の充放電制御装置。
4. 前記第２の制限設定手段は、前記蓄電装置の放電時において、前記蓄電装置の現在の出力電圧から前記第１および第２の電圧変化量を差し引いた電圧が前記下限電圧と同等となるときの放電電流と、前記下限電圧との積に基づいて、前記放電電力許容値を設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置の充放電制御装置。
5. 前記第２の制限設定手段は、前記蓄電装置の充電時において、前記蓄電装置の現在の出力電圧に前記第１および第２の電圧変化量を加えた電圧が前記上限電圧と同等となるときの充電電流と、前記上限電圧との積に基づいて、前記充電電力許容値を設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置の充放電制御装置。
6. 前記蓄電装置と、
   車両駆動力を発生するための内燃機関と、
   前記蓄電装置との間で双方向に電力授受可能に構成された第１および第２の電動機と、
   請求項１または４に記載の蓄電装置の充放電制御装置とを備えた電動車両であって、
   前記第１の電動機は、前記蓄電装置の放電電力により回転駆動されることによって内燃機関を始動可能に構成され、
   前記第２の電動機は、前記蓄電装置の放電電力によって前記車両駆動力を発生可能に構成され、
   前記充放電制御装置は、
   前記内燃機関の始動時において、前記第２の制限設定手段により前記放電電力許容値を設定する、電動車両。
7. 前記蓄電装置と、
   前記蓄電装置との間で双方向に電力授受可能に構成された電動機と、
   請求項１または４に記載の蓄電装置の充放電制御装置とを備えた電動車両であって、
   前記電動機は、前記蓄電装置の放電電力により前記電動車両の車両駆動力を発生可能に構成され、
   前記充放電制御装置は、
   前記電動機への出力要求が所定以上となったときに、前記第２の制限設定手段により前記放電電力許容値を設定する、電動車両。
8. 前記蓄電装置と、
   前記蓄電装置との間で双方向に電力授受可能に構成された電動機と、
   請求項１または５に記載の蓄電装置の充放電制御装置とを備えた電動車両であって、
   前記電動機は、前記電動車両の減速時に回生トルクの発生による回生制動発電によって前記蓄電装置の充電電力を発生可能に構成され、
   前記充放電制御装置は、
   前記電動機に要求される前記回生トルクの絶対値が所定値より大きいときに、前記第２の制限設定手段により前記充電電力許容値を設定する、電動車両。

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