JP5720538B2 - 蓄電装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された蓄電装置の制御装置に関する。

特許文献１では、電池の劣化状態を検出し、劣化状態に応じて電池の目標ＳＯＣを高く設定し、電池のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるように電池の充放電を制御する。電池の劣化状態が所定の状態でも一定の出力及び走行距離を確保できるようにしている。

特開２０００−０３０７５３号公報 特開２００９−１２３４３５号公報

しかしながら、電池の劣化状態に応じて目標ＳＯＣを高く設定した充放電制御を行うと、一定の電池出力を確保することができるものの、電池のＳＯＣが高い状態となり易い。このため、例えば、ＳＯＣが高い状態からの充電などにより、電池の容量劣化が促進されてしまうおそれがあり、電池の寿命低減を抑制することができない。

本願第１の発明であるハイブリッド車両に搭載される蓄電装置の制御装置は、蓄電装置の抵抗上昇に基づく劣化状態を検出する検出部と、蓄電装置の充放電制御を行うコントローラと、有する。コントローラは、劣化状態が検出された場合に、上昇した抵抗が時間経過に応じて低下する低下率と蓄電装置のＳＯＣとの関係を予め規定した関係データに基づいて目標ＳＯＣを設定し、蓄電装置のＳＯＣを監視して劣化状態が検出される前の目標ＳＯＣから設定された目標ＳＯＣとなるように、充放電制御を行う。このとき、上昇した抵抗が低下することに伴って変化する劣化状態が検出部によって検出され、コントローラが、上昇した抵抗の低下に伴う劣化状態の変化に基づいて、関係データに基づく目標ＳＯＣを変更する。

本願第１の発明によれば、抵抗の上昇度合い（劣化度合い）に応じてＳＯＣ制御中心が制御されるので、蓄電装置のＳＯＣを必要以上に高い状態に維持することなく、かつＳＯＣが高い状態になることを低減できるので、劣化促進が抑制され、蓄電装置の寿命を向上させることができる。

検出部は、関係データに基づいて設定された第１目標ＳＯＣを制御中心とする充放電制御から所定時間経過後の蓄電装置の抵抗を検出するとともに、コントローラは、所定時間経過後の上昇した抵抗の低下量と低下率に基づく予想低下量とに基づいて、目標ＳＯＣを変更することができる。

具体的には、コントローラは、所定時間経過後の上昇した抵抗の低下量が、予想低下量と同じである場合、第１目標ＳＯＣを変更しないで充放電制御を継続し、所定時間経過後の上昇した抵抗の低下量が、予想低下量よりも小さい場合、第１目標ＳＯＣよりも高い第２目標ＳＯＣに変更し、蓄電装置のＳＯＣを第２目標ＳＯＣとなるように充放電制御を行い、所定時間経過後の上昇した抵抗の低下量が、予想低下量よりも大きい場合、第１目標ＳＯＣよりも低い第３目標ＳＯＣに変更し、蓄電装置のＳＯＣを第３目標ＳＯＣとなるように充放電制御を行うことができる。

このため、上昇した抵抗の低下率に応じて設定された第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とした充放電制御において、上昇した抵抗の低下度合い（劣化状態の変化度合い）を検出し、変化した蓄電装置の抵抗上昇度合いに応じてＳＯＣ制御中心をさらに変更するので、ＳＯＣが必要以上に高い状態で維持されることが抑制され、蓄電装置の劣化促進を抑制でき、寿命を向上させることができる。

コントローラは、上昇した抵抗を所定の時間内に目標値まで低下させる低下率を算出し、関係データに基づいて算出された低下率に対応するＳＯＣを目標ＳＯＣとして設定することができる。

検出部は、蓄電装置の内部抵抗を検出し、検出した内部抵抗と所定の基準抵抗値との差分又は検出された内部抵抗の上昇率に基づいて、蓄電装置の抵抗上昇に基づく劣化状態を検出することができる。

蓄電装置の抵抗上昇は、蓄電装置の電解液中の塩濃度の偏りによって発生する内部抵抗の増加によるものである。蓄電装置として、リチウムイオン二次電池を用いることができる。

ハイブリッド車両の構成ブロック図である。 ハイブリッド車両の搭載される電池の構成を示す図である。 電池の使用時間と電池抵抗の上昇量の関係を示した一例である。 ハイレート抵抗上昇の回復速度とＳＯＣとの関係を示す図である。 ＳＯＣ制御を示すフローチャートである。 ハイレート抵抗上昇に応じたＳＯＣ制御の一例を示す図である。 ハイレート抵抗上昇によって上昇した電池抵抗の回復状況を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１から図７は、実施例１を示す図である。図１は、本実施例のプラグインハイブリッド車両の構成ブロック図である。なお、プラグインハイブリッド車両を一例に説明するが、本実施例のコントローラ１０は、外部電源からの外部充電機能を備えていないハイブリッド車両にも適用できる。

図１に示すように、プラグインハイブリッド車１００は、エンジン１、第１ＭＧ（Motor Generator）２、第２ＭＧ３、動力分配機構４、トランスミッション（無段変速機、減速装置など）５、及びバッテリ６が搭載される。

エンジン１の出力軸は、動力分配機構４に接続される。動力分配機構４は、トランスミッション５の入力軸及び第１ＭＧ（発電用モータ）２の入力軸と連結される。トランスミッション５の出力軸は、駆動輪７のディファレンシャルギア（差動装置）８に連結され、エンジン１の動力が動力分配機構４を介して駆動輪７に伝達される。また、トランスミッション５の出力軸は、第２ＭＧ（走行用モータ）３の出力軸と連結され、第２ＭＧ３の動力がトランスミッション５を介して駆動輪７に伝達されるようになっている。

動力分配機構４は、エンジン１が発生させる動力を２つの経路に分割し、トランスミッション５を介して駆動輪７に伝達する第１経路と、エンジン１が発生された動力を第１ＭＧ２に伝達して発電させる第２経路とを含む。動力分配機構４は、後述するコントローラ１０によって制御され、コントローラ１０は、エンジン１の駆動力を用いた走行制御やバッテリ６への充電制御等に応じて、第１及び第２経路それぞれに伝達される動力やその比率を制御する。

バッテリ６（蓄電装置に相当する）は、第２ＭＧ３に電力を供給する電源装置であり、バッテリ６の直流電力は、インバータ９により交流電力に変換され、第２ＮＧ３に供給される。第２ＭＧ３は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。

プラグインハイブリッド車１００の回生制動時には、トランスミッション５を介して駆動輪７により第２ＭＧ３が駆動され、第２ＭＧ３がジェネレータ（発電機）として作動する。第２ＭＧ３は、バッテリ７から供給される電力によって駆動する車両走行の駆動源であるとともに、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動し、第２ＭＧ３によって発電された電力（回生エネルギー）は、インバータ９を介してバッテリ６に蓄えられる。

第１ＭＧ２は、エンジン１の動力により回転駆動することにより発電し、インバータ９を介して発電した電力をバッテリ６に供給するジェネレータである。第１ＭＧ２は、第２ＭＧ３と同様に、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータで構成できる。

エンジン１は、内燃機関である。エンジン１から排出される排気ガスは、不図示の触媒（例えば、三元触媒）を通じて車外に排気される。

また、第１ＭＧ２により発電された電力は、そのまま第２ＭＧ３を駆動させる電力として供給したり、バッテリ６に蓄えられる電力として供給することができる。例えば、バッテリ６のＳＯＣの状態や車両状況に応じて制御され、第２ＭＧ３は、バッテリ６に蓄えられた電力、第１ＭＧ２により発電された電力のうちのいずれか一方又は両方の電力により駆動する。

コントローラ１０は、プラグインハイブリッド車両１００の制御装置であり、プラグインハイブリッド車両１００全体で要求される車両要求出力を算出し、車両要求出力に基づいてエンジン１及びバッテリ６の出力制御を行う。

コントローラ１０は、エンジン１を制御するエンジン制御装置、第１ＭＧ２及び第２ＭＧ３を制御するモータ制御装置として機能するとともに、バッテリ６の充放電制御やバッテリ６のＳＯＣや劣化状態などを管理するバッテリ制御装置として機能する。

コントローラ１０は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。例えば、アクセル開度が小さい場合や車速が低い場合などには、エンジン１からの駆動力を使用せずに（エンジン１を停止した状態で）、第２ＭＧ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御を行う。なお、第２ＭＧ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御の場合でも、エンジン１を駆動して第１ＭＧ２による発電制御を行うことができる。

一方、アクセル開度が大きい場合や車速が高い場合、又はバッテリ６のＳＯＣ（State Of Charge：残存容量）が小さい場合などには、エンジン１を駆動源として用いた走行制御を遂行する。このとき、コントローラ１０は、エンジン１のみ、もしくはエンジン１および第２ＭＧ３の両方を駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御を行うことができる。

また、本実施例のプラグインハイブリッド車両１００は、外部電源２００から供給される電力をバッテリ６に充電する外部充電手段を備える。プラグインハイブリッド車両１００の側部には、インレット１２が設けられ、プラグインハイブリッド車両１００と外部電源２００とを連結する接続プラグ２１０を有する充電ケーブル２２０が接続される。外部電源２００は、家庭用電源や充電スタンドなどがある。

コントローラ１０は、外部充電手段を介した外部充電制御を遂行する電源制御装置として機能することができる。外部電源２００から延設される接続プラグ２１０がインレット１２に接続されたことを検出すると（インレット１２又は接続プラグ２１０から出力される接続プラグ２１０とインレット１２とが接続状態であることを示す信号を受信すると）、インレット１２とバッテリ６との間に設けられた充電器１１を制御して外部電源２００から供給される電力を、バッテリ６に充電させる。

充電器１１は、インレット１２とバッテリ６との間に接続され、外部電源２００から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器や昇圧器などを含んで構成される。充電器１１は、コントローラ１０から出力される駆動信号に基づいて動作する。

なお、外部電源２００は、充電器１１を備えることができる。つまり、外部電源２００が充電器１１を備える場合、プラグインハイブリッド車両１００は、充電器１１を備えていなくてもよい。

なお、コントローラ１０は、エンジン制御装置、モータ制御装置、バッテリ制御装置及び電源制御装置としての各機能が個別の制御装置で構成されたシステム構成でもよい。

図２は、プラグインハイブリッド車両１００に搭載されるバッテリ６を含む電池システムの構成を示す図である。

バッテリ６は、直列に接続された複数の単電池６ａを有する組電池である。単電池６ａ（蓄電素子）としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。バッテリ６を構成する単電池６ａの数は、要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。また、バッテリ６は、並列に接続された複数の単電池６ａを含んでいてもよい。単電池６ａは、発電要素（例えば、正電極体、負電極体、正電極体及び負電極体の間に配置されるセパレータ（電解液を含む）を積層して構成することができる）を含んで構成されている。

バッテリ６には、電圧監視ＩＣ２０、電流センサ２１及び温度センサ２２が設けられている。電圧監視ＩＣ２０、電流センサ２１及び温度センサ２２それぞれは、コントローラ１０に接続されており、検出結果をコントローラ１０に出力する。電圧監視ＩＣ２０は、バッテリ６の端子間電圧、バッテリ６を構成する各単電池６ａそれぞれの端子間電圧を検出する。電流センサ２１は、充放電を行うバッテリ６の充放電電流を検出する。温度センサ２２は、バッテリ６の温度を検出する。なお、温度センサ２２は、電圧監視ＩＣ２０に含まれるように構成することができ、例えば、バッテリ６の電圧及び温度を検出する監視ＩＣとして構成できる。

次に、本実施例のバッテリ６のＳＯＣ制御について説明する。上述したように、コントローラ１０は、運転状態に応じて駆動源を自動的に選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。

コントローラ１０は、車両走行中のＳＯＣを監視し、バッテリ６のＳＯＣを所定の目標値又は目標値前後の所定の範囲内に維持して走行するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を用いて走行制御を行うことができる。例えば、バッテリ６に蓄えられた電力（ＳＯＣ）を所定の目標値よりも低くならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた車両制御を行うことができ、ＳＯＣが目標値よりも低下すると、コントローラ１０は、エンジン１を始動して第１ＭＧ２による充電制御を行い、目標値よりも低いＳＯＣを目標値に近づけるように上昇させつつ、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いて走行制御を遂行する。一方、ＳＯＣが目標値よりも高い場合、コントローラ１０は、主に第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いて走行制御を遂行し、目標値よりも高い状態にあるＳＯＣを目標値に近づけるように低下させるように制御することができる。コントローラ１０は、この目標値をＳＯＣ制御中心として、バッテリ６に対する充放電制御を行う。

ここで、ＳＯＣ（State of Charge）とは、バッテリ６の満充電容量に対する現在充電容量の割合を示すものである。コントローラ１０は、電圧監視ＩＣ２０又は電流センサ２１の検出値を用いてバッテリ６のＳＯＣを算出したり特定する処理を行い、充放電履歴やＳＯＣ情報を不図示の記憶部に記憶して管理する。なお、バッテリ６を構成する単電池６ａそれぞれのＳＯＣ情報を管理することができる。

バッテリ６のＳＯＣは、バッテリ６のＯＣＶ（開放電圧：Open Circuit Voltage）から特定することができる。ＳＯＣ及びＯＣＶは対応関係にあるため、この対応関係を予め求めておけば、ＯＣＶからＳＯＣを特定することができる。バッテリ６のＯＣＶは、電圧監視ＩＣ２０によって検出されたバッテリ６のＣＣＶ（端子電圧：Closed Circuit Voltage）から算出することができる。一方、電流センサ２１を用いてバッテリ６の充放電電流を検出し、バッテリ６の充放電の際の電流値を積算することにより、組電池１０のＳＯＣを算出することができる。

次に、本実施例のハイレート抵抗上昇とバッテリ６のＳＯＣ制御について説明する。充放電を行うバッテリ６（二次電池）の劣化状態には、バッテリ６の摩耗によって発生する劣化成分と、バッテリ６内の塩濃度の偏りによって発生する劣化成分（ハイレート劣化成分）とが含まれている。

バッテリ６内の塩濃度の偏りによって劣化が発生すると電池抵抗が上昇する。例えば、放電時に正電極体内の電解液塩濃度が低下することによって、反応抵抗の上昇が発現し、また、充電時においても負電極体内の電解液塩濃度が低下することによって、反応抵抗の上昇が発現する。

図３は、バッテリ６の使用時間と電池抵抗の上昇量の関係を示した一例である。バッテリ６は、初期抵抗を有しており、バッテリ６の充放電によって、摩耗劣化量が上昇する。また、バッテリ６の充放電によって、ハイレート抵抗上昇量が変化する。二次電池の抵抗上昇量は、摩耗劣化量およびハイレート抵抗上昇量の合計値である。

ハイレート劣化成分の発生は、電池抵抗の上昇を監視することで検出することができる。例えば、バッテリ６の電池抵抗を、バッテリ６のＯＣＶと充放電時の電圧（ＣＣＶ）との差を充放電電流で除算して求め、図３に示すように予めハイレート劣化成分を含まない劣化（摩耗劣化）による電池抵抗（基準抵抗値に相当する）を減算することでハイレート劣化成分による抵抗上昇量（ハイレート抵抗上昇量）を算出することができる。ハイレート抵抗上昇量が所定値を超えていれば、ハイレート抵抗上昇が発生したものと検出することができる。

また、ハイレート抵抗上昇率を用いてハイレート劣化成分の発生を検出することができる。例えば、許容値を設定しておき、ハイレート抵抗上昇率が許容値を超えているときに、ハイレート抵抗上昇が発生していると判定することができる。許容値は、ハイレート抵抗上昇量と、ハイレート抵抗上昇が発生していないときの電池抵抗とに基づいて設定することができる。

一方、ハイレート劣化成分は、バッテリ６内の塩濃度の偏りによって発生するので、塩濃度の偏りの解消によりハイレート劣化成分によって上昇した抵抗が回復し、ハイレート劣化成分を含まない電池抵抗に回復することが知られている。

図４は、単位時間当たりのハイレート抵抗上昇の回復量とバッテリ６のＳＯＣとの関係を示す図である。図４は、ハイレート劣化成分によって上昇した抵抗の回復度合いとその時間を予め計測し、単位時間当たりの上昇した抵抗の低下量（回復量）を算出して、ハイレート抵抗上昇の回復速度（抵抗低下率）をバッテリ６のＳＯＣとの関係で表した回復速度マップである。

図４に示すように、バッテリ６のＳＯＣが高いほど抵抗低下率である回復速度は大きくなり、ＳＯＣが低いほど回復速度は小さくなっている。回復速度マップは、予めコントローラ１０が保持するように構成される。

本実施例では、例えば、車両走行中のバッテリ６の充放電制御において、ハイレート抵抗上昇を検出し、ハイレート抵抗上昇が検出された場合には、ハイレート抵抗上昇の回復速度に応じた第１目標ＳＯＣを決定し、ハイレート抵抗上昇が検出される前の目標ＳＯＣ（通常時の目標ＳＯＣ）からハイレート抵抗上昇の回復速度に応じて決定された第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心として、充放電制御を遂行する。

さらに、ハイレート抵抗上昇の回復速度に応じて決定された第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とした充放電制御において、ハイレート抵抗上昇の回復度合い（劣化度の変化度合い）を検出し、ハイレート抵抗上昇の回復度合いに応じて第１目標ＳＯＣとは異なる第２目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を変更し、発生したハイレート劣化成分の解消を図るように充放電制御を遂行する。

図５から図７を参照し、本実施例の車両走行中の充放電制御の動作フローを説明する。図５は、コントローラ１０によるハイレート抵抗上昇に応じたＳＯＣ制御のフローチャートである。図６は、ハイレート抵抗上昇に応じたＳＯＣ制御中心の遷移を示した図である。図７は、ハイレート抵抗上昇によって上昇した電池抵抗の回復状況を示す図である。

図６に示すように、コントローラ１０は、ハイレート劣化成分が検出されるまで所定のＳＯＣ（通常時の目標ＳＯＣ）をＳＯＣ制御中心として、車両走行中のバッテリ６に対する充放電制御を遂行する。コントローラ１０は、車両走行中の走行制御においてハイレート抵抗上昇検出を所定のタイミング毎に行う。コントローラ１０は、ステップＳ１０１において、電圧監視ＩＣ２０及び電流センサ２１で検出された検出値に基づいてバッテリ６の電池抵抗を算出する。

コントローラ１０は、ステップＳ１０２において、ハイレート劣化成分を含まない摩耗劣化量を算出された電池抵抗から減算してハイレート抵抗上昇量を求め、算出されたハイレート抵抗上昇量が所定値を超えている場合、ハイレート抵抗上昇が発生したものと検出する。図６の例において、時間ｔ１でハイレート抵抗上昇の発生が検出されている。

コントローラ１０は、ステップＳ１０２においてハイレート抵抗上昇の発生を検出すると、ステップＳ１０３に進み、図４に示した回復速度マップから回復速度に応じた第１目標ＳＯＣを取得する。コントローラ１０は、予め設定されたハイレート抵抗上昇の回復目標時間に基づいて、ハイレート抵抗上昇量と回復目標時間とから単位時間あたりの回復量（回復速度）を算出する。コントローラ１０は、算出された回復速度に対応するハイレート抵抗上昇に応じた第１目標ＳＯＣを、図４に示した回復速度マップから決定する。

例えば、ハイレート抵抗上昇が検出される前の電池抵抗が１．５ｍΩの状態から、ハイレート抵抗上昇によって電池抵抗が２０％増加して電池抵抗が１．８ｍΩとなった場合、０．３ｍΩの上昇抵抗値を回復目標時間で回復させる。回復目標時間が１０分に設定されている場合、１０分で目標値である電池抵抗１．５０ｍΩまで低下させる低下率、すなまわち、０．３ｍΩの上昇抵抗値を回復させる回復速度が、０．０３[ｍΩ／ｍｉｎ]と計算できる。回復速度０．０３に対応するＳＯＣは、回復速度マップから取得することができる。なお、回復目標時間は、任意に設定することができ、例えば、数分や数十分程度の比較的短い時間とすることができる。

コントローラ１０は、ステップＳ１０３において、回復速度マップから取得したハイレート抵抗上昇に応じた第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心として設定する。目標ＳＯＣが設定された後、コントローラ１０は、決定された第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心として充放電制御を行う（Ｓ１０４）。図６の例では、通常時の目標ＳＯＣから第１目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を引き上げて充放電制御を行う（第１目標ＳＯＣ＞通常時の目標ＳＯＣ）。

なお、コントローラ１０は、現行のＳＯＣ制御中心が引き上げられたり、引き下げられたりした場合、バッテリ６のＳＯＣが変更後の各ＳＯＣ制御中心を維持して走行するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を用いて走行制御を行う。コントローラ１０は、エンジン１を始動して第１ＭＧ２による充電制御を行い、バッテリ６のＳＯＣを引き上げられたＳＯＣ制御中心に近づけるように上昇させつつ、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を行ったり、主に第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を遂行して、バッテリ６のＳＯＣを引き下げられたＳＯＣ制御中心に近づけるように、低下させつつ、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を行う。

続いてコントローラ１０は、ハイレート抵抗上昇に応じた第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とする充放電制御が開始された後の所定時間経過後に、バッテリ６の電池抵抗を検出してハイレート抵抗上昇量の回復状況、すなわち、劣化度の変化度合いを確認し、劣化度の変化度合いに応じてさらにＳＯＣ制御中心を変更した充放電制御を行う。

例えば、図６の例において、ハイレート抵抗上昇に応じた第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とする充放電制御が開始される時間ｔ１から所定時間経過後の時間ｔ２の時点で、コントローラ１０は、バッテリ６の電池抵抗を検出する（Ｓ１０５）。バッテリ６の電池抵抗の検出は、ステップＳ１０１と同様に行うことができる。

コントローラ１０は、ステップＳ１０５で検出された電池抵抗に基づいて、ハイレート抵抗上昇の回復状況を確認する（Ｓ１０６）。コントローラ１０は、ステップＳ１０６において、ハイレート抵抗上昇が検出された時点の上昇した抵抗値が、時間ｔ２の時点でどの程度低くなっているかを検出する。具体的には、第１目標ＳＯＣに対応する回復速度と回復目標時間とから、推定（予想）される抵抗値の低下の遷移を算出することができるので、時間ｔ２の時点の電池抵抗が、推定される抵抗値の低下度合いからずれているか否かを判別することで、ハイレート抵抗上昇で上昇したバッテリ６の抵抗値の回復度合いを確認することができる。

図７に示すように、コントローラ１０は、ステップＳ１０６において、時間ｔ２に時点で検出されたバッテリ６の電池抵抗値が、点線で示した回復速度に応じた椎定抵抗値の所定の範囲内であるか否かを判別する。コントローラ１０は、時間ｔ２の時点の回復した電池抵抗値が、回復速度に応じた推定抵抗値の範囲内であると判別された場合（図６、図７のＡに示す状態）、ステップＳ１０７に進み、ＳＯＣ制御中心を変更せずに、ステップＳ１１０に進んで第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とした充放電制御を継続する。例えば、時間ｔ１から所定時間経過後の時間ｔ２における推定抵抗値が１．６５ｍΩである場合、時間ｔ２の時点で検出されたバッテリ６の電池抵抗値が１．６５ｍΩであれば、コントローラ１０は、ＳＯＣ制御中心を変更しない。

時間ｔ２の時点で検出されたバッテリ６の電池抵抗値が、回復速度に応じた推定抵抗値よりも小さいと判別された場合（図６、図７のＢに示す状態）、コントローラ１０は、ステップＳ１０８に進み、推定抵抗値よりも電池抵抗の回復が遅いので、回復速度を大きくするために図４に示した回復速度マップに基づいて第１目標ＳＯＣよりも高い第２目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心に設定する。例えば、ハイレート抵抗上昇が検出された時点の上昇した抵抗値が１．８ｍΩ、所定時間経過後の時間ｔ２の時点の推定抵抗値が１．６５ｍΩである場合、時間ｔ２に時点で検出されたバッテリ６の電池抵抗値が１．７ｍΩだとすると、回復目標時間内に上昇した抵抗値が低下しないので、コントローラ１０は、第１目標ＳＯＣよりも高い第２目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を引き上げる。

例えば、時間ｔ２が時間ｔ１から５分経過した時間である場合、残りの５分でバッテリ６の電池抵抗値１．７ｍΩを１．５ｍΩまで回復させるための回復速度は、０．０４となる。コントローラ１０は、回復速度０．０４に対応するＳＯＣを回復速度マップから取得し、回復速度０．０４に対応する回復速度マップから取得された第２目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心として設定する。このようにコントローラ１０は、推定抵抗値よりも電池抵抗の回復が遅い場合、回復速度が速くするように第１目標ＳＯＣよりも高い第２目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を引き上げる（第２目標ＳＯＣ＞第１目標ＳＯＣ）。コントローラ１０は、ステップＳ１１０に進んで第２目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とした充放電制御を遂行する。

時間ｔ２の時点で検出されたバッテリ６の電池抵抗値が、回復速度に応じた推定抵抗値よりも大きいと判別された場合（図６、図７のＣに示す状態）、ステップＳ１０９に進み、推定抵抗値よりも電池抵抗の回復が早いので、回復速度を遅くするために図４に示した回復速度マップに基づいて第１目標ＳＯＣよりも低い第３目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心に設定する。例えば、ハイレート抵抗上昇が検出された時点の上昇した抵抗値が１．８ｍΩ、所定時間経過後の時間ｔ２の時点の推定抵抗値が１．６５ｍΩである場合、時間ｔ２の時点で検出されたバッテリ６の電池抵抗値が１．６０ｍΩだとすると、回復目標時間よりも早い時間で上昇した抵抗値が目標抵抗値に低下しまうので、コントローラ１０は、第１目標ＳＯＣよりも低い第３目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を引き下げる。

例えば、時間ｔ２が時間ｔ１から５分経過した時間である場合、残りの５分でバッテリ６の電池抵抗値１．６０ｍΩを１．５ｍΩまで回復させるための回復速度は、０．０２となる。コントローラ１０は、回復速度０．０２に対応するＳＯＣを回復速度マップから取得し、回復速度０．０２に対応する回復速度マップから取得された第３目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心として設定する。このようにコントローラ１０は、推定抵抗値よりも電池抵抗の回復が早い場合、回復速度が遅くするように第１目標ＳＯＣよりも低い第３目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を引き下げる（第１目標ＳＯＣ＞第３目標ＳＯＣ）。コントローラ１０は、ステップＳ１１０に進んで第３目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とした充放電制御を遂行する。

コントローラ１０は、ステップＳ１１０での上昇した電池抵抗の回復度合いに応じて回復速度を変更した充放電制御から所定時間経過後、ステップＳ１１１において再度バッテリ６の電池抵抗を算出し、ハイレート抵抗上昇が発生したバッテリ６の抵抗値が、回復目標時間で到達する目標抵抗値まで回復したか否かを判別する（Ｓ１１２）。コントローラ１０は、目標抵抗値まで回復していないと判別された場合、ステップＳ１０６に戻り、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９で変更又は維持された目標ＳＯＣに対応する回復速度に応じた電池抵抗の回復状況を確認し、再度回復度合いに応じて回復速度に応じた目標ＳＯＣの設定及び設定された目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とする充放電制御を遂行する（ステップＳ１０６からステップＳ１１１）。

ステップＳ１１２において、コントローラ１０は、ハイレート抵抗上昇が発生したバッテリ６の上昇していた抵抗値が目標抵抗値まで回復したと判別された場合、ステップＳ１１３に進み、ハイレート抵抗上昇に応じた目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とする充放電制御を終了し、ハイレート抵抗上昇が生じていない通常時の目標ＳＯＣを制御中心とする制御に切り替えて（通常時の目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を設定して）、充放電制御を継続して行う。図６の例に示すように、時間ｔ３の時点でハイレート抵抗上昇の解消に伴って葉ハイレート抵抗上昇に応じたＳＯＣ制御中心での充放電制御を終了し、その後はハイレート抵抗上昇に応じた目標ＳＯＣよりも低い通常時の目標ＳＯＣに、ＳＯＣ制御中心が移行した充放電制御が行われる。

このように本実施例では、ハイレート抵抗上昇が検出された場合、ハイレート抵抗上昇の回復速度に応じた目標ＳＯＣにＳＯＣ制御中心を変更してハイレート抵抗上昇に伴うバッテリ６の劣化の解消を図りつつ、ハイレート抵抗上昇に伴うバッテリ６の劣化が解消された場合に、ＳＯＣ制御中心を通常の目標ＳＯＣに変更する。

このため、電池抵抗の上昇度合い（劣化度合い）に応じてＳＯＣ制御中心が制御され、発生した電池抵抗に対して必要以上にＳＯＣを高い状態に維持する必要がなく、さらに、上昇した電池抵抗（発生した劣化）が解消された後、すなわち、電池抵抗の上昇度合いが０に変化したことに伴って、ＳＯＣ制御中心を通常の低い目標ＳＯＣに変更することで、ＳＯＣが高い状態になることを低減できるので、バッテリ６の劣化促進が抑制され、バッテリ６の寿命を向上させることができる。

特に、本実施例では、ハイレート抵抗上昇の回復速度に応じて決定された第１目標ＳＯＣをＳＯＣ制御中心とした充放電制御において、ハイレート抵抗上昇の回復度合い（劣化度の変化度合い）を検出し、ハイレート抵抗上昇の回復度合いに応じてＳＯＣ制御中心をさらに変更し、発生したハイレート劣化成分の解消を図るように充放電制御を遂行する。このため、ＳＯＣが必要以上に高い状態で維持されることが抑制され、バッテリ６の劣化促進を抑制でき、バッテリ６の寿命を向上させることができる。

１ エンジン
２ 第１ＭＧ
３ 第２ＭＧ
４ 動力分配機構
５ トランスミッション
６ バッテリ
７ 駆動輪
８ デフ
９ インバータ
１０ コントローラ
１１ 充電器
１２ インレット
１００ プラグインハイブリッド車両
２００ 外部電源
２１０ 接続プラグ
２２０ 充電ケーブル

Claims (7)

1. ハイブリッド車両に搭載される蓄電装置の制御装置であって、
   前記蓄電装置の抵抗上昇に基づく劣化状態を検出する検出部と、
   前記劣化状態が検出された場合に、前記上昇した抵抗が時間経過に応じて低下する低下率と前記蓄電装置のＳＯＣとの関係を予め規定した関係データに基づいて目標ＳＯＣを設定し、前記蓄電装置のＳＯＣを監視して前記劣化状態が検出される前の目標ＳＯＣから前記設定された目標ＳＯＣとなるように、前記蓄電装置の充放電制御を行うコントローラと、を有し、
   前記検出部は、前記上昇した抵抗が低下することに伴って変化する劣化状態を検出し、
   前記コントローラは、前記上昇した抵抗の低下に伴う劣化状態の変化に基づいて、前記関係データに基づく目標ＳＯＣを変更することを特徴とする蓄電装置の制御装置。
2. 前記検出部は、前記関係データに基づいて設定された第１目標ＳＯＣを制御中心とする充放電制御から所定時間経過後の前記蓄電装置の抵抗を検出し、
   前記コントローラは、前記所定時間経過後の前記上昇した抵抗の低下量と前記低下率に基づく予想低下量とに基づいて、前記目標ＳＯＣを変更することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
3. 前記コントローラは、
   前記所定時間経過後の前記上昇した抵抗の低下量が、前記予想低下量と同じである場合、前記第１目標ＳＯＣを変更しないで前記充放電制御を継続し、
   前記所定時間経過後の前記上昇した抵抗の低下量が、前記予想低下量よりも小さい場合、前記第１目標ＳＯＣよりも高い第２目標ＳＯＣに変更し、前記蓄電装置のＳＯＣを前記第２目標ＳＯＣとなるように前記充放電制御を行い、
   前記所定時間経過後の前記上昇した抵抗の低下量が、前記予想低下量よりも大きい場合、前記第１目標ＳＯＣよりも低い第３目標ＳＯＣに変更し、前記蓄電装置のＳＯＣを前記第３目標ＳＯＣとなるように前記充放電制御を行う、ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置の制御装置。
4. 前記コントローラは、前記上昇した抵抗を所定の時間内に目標値まで低下させる低下率を算出し、前記関係データに基づいて前記算出された低下率に対応するＳＯＣを前記目標ＳＯＣとして設定することを特徴とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電装置の制御装置。
5. 前記検出部は、前記蓄電装置の内部抵抗を検出し、前記検出した内部抵抗と所定の基準抵抗値との差分又は前記検出された内部抵抗の上昇率に基づいて、前記蓄電装置の抵抗上昇に基づく劣化状態を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電装置の制御装置。
6. 前記蓄電装置の抵抗上昇は、前記蓄電装置の電解液中の塩濃度の偏りによって発生する内部抵抗の増加であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置の制御装置。
7. 前記蓄電装置は、リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電装置の制御装置。
   

Images