JP7647664B2 - 制御装置、または制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、車両に搭載される蓄電装置の制御装置、または制御方法に関する。

従来の蓄電装置では、ニッケル・マンガン・コバルトを主成分とする正極材が用いられた三元系電池が用いられている。三元系電池が有するＳＯＣ（State Of Charge：蓄電率）－ＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開放端電圧）特性曲線では、ＳＯＣに対するＯＣＶが略直線状となっている。このため、どのＳＯＣ帯においても、ＳＯＣの増加量に対するＯＣＶの増加量の比率が大きく、たとえば当該比率は、１０ｍＶ／％程度である。

このような場合には、たとえば、国際公開第２０１１／０６１８１０号（特許文献１）に記載されているように、予め蓄電装置の満充電容量に対してマージンを持つようにＳＯＣの制御範囲を設定する。蓄電装置の劣化が成立したと判断された場合に、電圧を変更することでＳＯＣの制御範囲の上限を上昇させる。このように、蓄電装置の劣化に伴なって電圧を変更し、蓄電量の上限を引き上げていくことにより、蓄電装置が劣化した場合であっても航続距離を確保することができる。

国際公開第２０１１／０６１８１０号

しかしながら、蓄電装置の如何によっては、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線において、ＳＯＣの増加量に対するＯＣＶの増加量の比率が非常に小さく、ＳＯＣの制御範囲の上限を大きく変更させることが困難な場合がある。また、蓄電装置の如何によっては、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線において、高ＳＯＣ領域側で、蓄電装置の劣化状況によってＯＣＶが大きく変動してしまい、ＳＯＣの制御範囲の上限を引き上げることが困難となる場合がある。このような状況において、何ら手立てがない場合には、蓄電装置が劣化した際に、蓄電装置が使用できる容量を実質的に増やすことができず、十分な航続距離を確保することが困難となる。

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、蓄電装置の蓄電状態を示す指標値が許容される許容範囲の上限を引き上げることが困難な場合であっても、十分な航続距離を確保することができる制御装置、および制御方法を提供することにある。

本開示に基づく制御装置は、蓄電装置を制御する制御装置である。当該制御装置は、上記蓄電装置の劣化状態の指標となる第１指標値を取得する取得部と、上記取得部によって取得された上記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、上記蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げる下限設定部と、を備える。

上記構成によれば、第１指標値が所定以上の劣化度を示したタイミングで、蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げることができる。これにより、下限値を下げない場合と比較して、蓄電装置が使用できる容量を大きくすることができる。この結果、蓄電装置が、上記許容範囲の上限値を引き上げることが困難な場合であっても、十分な航続距離を確保することができる。

上記開示に基づく制御装置にあっては、上記蓄電装置は、ＳＯＣが所定の基準値以上である第１ＳＯＣ領域と上記基準値未満である第２ＳＯＣ領域とを含むＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有していてもよい。この場合には、上記第１指標値が所定以上の劣化度を示していない劣化前の上記蓄電装置のＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線が、上記第１指標値が所定以上の劣化度を示す劣化後の上記蓄電装置のＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線と異なっていてもよい。さらに、この場合には、上記高ＳＯＣ領域における劣化前後のＯＣＶの変化量が、上記低ＳＯＣ領域における劣化前後のＯＣＶの変化量よりも大きくてもよい。

上記構成によれば、上記のような蓄電装置を用いる場合に、第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げることで、効果的に十分な航続距離を確保することができる。

上記開示に基づく制御装置にあっては、上記蓄電装置は、ＳＯＣが所定の基準値以上である第１ＳＯＣ領域と上記基準値未満である第２ＳＯＣ領域とを含むＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有していてもよい。この場合には、ＳＯＣが上記基準値以上となるように上記蓄電装置を充電した後に、放電を行なって放電を休止したタイミングから所定の時間経過するまでに、上記蓄電装置の電圧が、放電開始時の電圧に戻らなくてもよい。

上記構成によれば、上記のような蓄電装置を用いる場合に、第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げることで、効果的に十分な航続距離を確保することができる。

上記開示に基づく制御装置にあっては、上記蓄電装置は、蓄電率に対する開放端電圧の変化率が所定値以下であるフラット領域を有するＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有していてもよい。

上記構成によれば、上記のような蓄電装置を用いる場合に、第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げることで、効果的に十分な航続距離を確保することができる。

上記本開示に基づく制御装置にあっては、上記下限設定部は、上記第１指標値が所定以上の劣化度を示していない場合に、上記下限値を維持することが好ましい。

上記構成によれば、第１指標値が所定以上の劣化度を示すまで下限値を維持することができるため、下限値の管理を容易に行なうことができる。

上記本開示に基づく制御装置にあっては、上記下限設定部は、上記劣化度が大きくなるほど、上記下限値を低下することが好ましい。

上記構成によれば、蓄電装置の劣化度が所定の段階まで進行したときに都度、下限値を低下させることができる。これにより、劣化が進行した各段階で蓄電装置が使用できる容量を大きくすることができる。

上記本開示に基づく制御装置にあっては、上記第１指標値は、上記蓄電装置の満充電容量であってもよい。

上記構成によれば、満充電容量に基づいて、蓄電装置の劣化状態を判断することができる。

上記本開示に基づく制御装置にあっては、上記第２指標値は、上記蓄電装置の充電率ＳＯＣ、または、上記蓄電装置の電圧であってもよい。

上記構成によれば、蓄電装置の充電率ＳＯＣ、または、上記蓄電装置の電圧によって、蓄電装置の蓄電状態を管理することができる。

本開示に基づく制御方法は、蓄電量に対する開放端電圧の変化率が所定値以下であるフラット領域を有するＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有する蓄電装置を制御する制御方法である。当該制御方法は、上記蓄電装置の劣化状態の指標となる第１指標値を取得するステップと、取得された上記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、上記蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げるステップと、を備える。

上記構成によれば、第１指標値が所定以上の劣化度を示したタイミングで、蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げることができる。これにより、下限値を下げない場合と比較して、蓄電装置が使用できる容量を大きくすることができる。この結果、蓄電装置が、蓄電量に対する開放端電圧の変化率が所定値以下であるフラット領域を有するＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有する場合であっても、十分な航続距離を確保することができる。

上記本開示に基づく制御方法にあっては、上記第１指標値が所定以上の劣化度を示していない場合に、上記下限値を維持するステップをさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、第１指標値が所定以上の劣化度を示すまで下限値を維持することができるため、下限値の管理を容易に行なうことができる。

本開示によれば、蓄電装置の蓄電状態を示す指標値が許容される許容範囲の上限を引き上げることが困難な場合であっても、十分な航続距離を確保することができる制御装置、および制御方法を提供することができる。

実施の形態に係る電動車両の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るメインバッテリのＳＯＣ－ＯＣＶ特性の一例を示す図である。 図１に示すコントローラの機能ブロック図を示す図である。 図１に示す下限設定部による下限値の設定を実現するための制御フローを示すフローチャートを示す図である。 図４に示す制御フローにおいて、満充電容量とＳＯＣの制御範囲の下限値との関係の一例を示す図である。 実施の形態に係るメインバッテリの劣化具合に応じたＳＯＣの制御範囲の下限値の制御を説明するための図である。 実施の形態に従う制御により達成可能な航続距離を説明するための図である。 第１変形例に係るメインバッテリの劣化前後のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を示す図である。 第２変形例に係るメインバッテリにおいて、放電中および放電中止後の電圧変化を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に係る電動車両１００の構成例を示すブロック図である。本実施の形態においては、電動車両１００が電気自動車である例について説明するが、電動車両１００は電気自動車であることに限られるものではなく、たとえば、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などであってもよい。

図１を参照して、電動車両１００は、バッテリパック２０と、昇圧コンバータ２２と、インバータ２３と、モータジェネレータ２５と、伝達ギヤ２６と、駆動輪２７と、コントローラ３０と、表示部５０とを備える。

バッテリパック２０は、電動車両１００の駆動電源（すなわち動力源）として電動車両１００に搭載される。バッテリパック２０は、複数の蓄電スタック１１を含むメインバッテリ（蓄電装置）１０によって構成される。各蓄電スタック１１は、再充電可能な蓄電セルを含んで構成される。蓄電セルは、たとえば、リン酸鉄系リチウムイオン電池（ＬＦＰ電池）によって構成されている。

図２は、実施の形態に係るメインバッテリのＳＯＣ－ＯＣＶ特性の一例を示す図である。上述のように、蓄電セルとして、ＬＦＰ電池が採用される場合には、図２に示すように、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性は、充電率（ＳＯＣ）に対する開放端電圧（ＯＣＶ）の変化率が隣接する領域よりも小さいフラット領域を有する。ＳＯＣは、メインバッテリ１０の満充電容量に対する現在の蓄電量を百分率で示したものである。

ＳＯＣ－ＯＣＶ特性において、フラット領域は、ＳＯＣが２０％程度から９９％程度の範囲に設けられている。フラット領域においては、当該変化率は、０．２ｍＶ／％程度である。

一般的に、メインバッテリにいわゆる三元系電池が用いられ、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性が略直線的な場合には、どのＳＯＣ帯においても、ＳＯＣの増加量に対するＯＣＶの増加量の比率が大きい。このため、蓄電装置の劣化が成立したと判断された場合に、電圧を変更して、ＳＯＣの制御範囲の上限を引き上げることで、航続距離を増やすことが行なわれる。

一方で、本実施の形態においては、上述のようにフラット領域がＳＯＣ－ＯＣＶ特性の大部分を占める場合には、電圧を変更してＳＯＣを変更できる範囲は、略９９％より大きい範囲、およびＳＯＣが略２０％より小さい範囲である。

ＳＯＣが略９９％より大きい範囲では、ＳＯＣの範囲として１％程度しかないため、可変代が小さく、このような範囲でＳＯＣの制御範囲の上限値を変更して航続距離を増やすことは実質的に有効とは言えない。また、ＳＯＣが略２０％より小さい範囲でも電圧は、変化するが、ＳＯＣの制御範囲の上限値を略２０％より小さく設定することも有効とは言えない。

このような状況において、本実施の形態においては、コントローラ３０による後述の制御によって、メインバッテリ１０が上記フラット領域を有するＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有する場合であっても、メインバッテリ１０が劣化した際に、メインバッテリ１０が使用できる容量を有効に増やすことができ、十分な航続距離を確保することができる。

再び図１に示すように、バッテリパック２０には、さらに、電流センサ１５、温度センサ１６、電圧センサ１７、および電池監視ユニット１８が配置される。電池監視ユニット１８は、たとえば、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成される。以下では、電池監視ユニット１８を「監視ＥＣＵ１８」とも称する。

電流センサ１５は、メインバッテリ１０の入出力電流（以下、「電池電流Ｉｂ（図３参照）」とも称する）を検出する。以下では、電池電流Ｉｂに関して、放電電流を正の値とし、充電電流を負の値として表すこととする。

温度センサ１６は、メインバッテリ１０の温度（以下、「電池温度Ｔｂ（図３参照）」とも称する）を検出する。なお、温度センサ１６は、複数個配置してもよい。この場合には、複数の温度センサ１６による検出温度の加重平均値、最高値、または最低値を電池温度Ｔｂとして用いたり、特定の温度センサ１６による検出温度を電池温度Ｔｂとして用いたりすることができる。電圧センサ１７は、メインバッテリ１０の出力電圧（以下、「電池電圧Ｖｂ（図３参照）」とも称する）を検出する。

監視ＥＣＵ１８は、電流センサ１５、温度センサ１６、および電圧センサ１７の検出値を受ける。監視ＥＣＵ１８は、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂ、および電池温度Ｔｂをコントローラ３０へ出力する。あるいは、監視ＥＣＵ１８は、内蔵されたメモリ（図示せず）に、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂ、および電池温度Ｔｂのデータを記憶することも可能である。

さらに、監視ＥＣＵ１８は、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂ、および電池温度Ｔｂの少なくとも一部を用いて、メインバッテリ１０の充電率（ＳＯＣ）を算出する機能を有していてもよい。なお、ＳＯＣの算出機能は、後述するコントローラ３０に持たせることも可能である。この場合には、コントローラ３０にＳＯＣを算出する推定部が設けられる。

なお、以下においては、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂ、電池温度Ｔｂ、ＳＯＣ等のメインバッテリ１０に関するデータを総称して「測定データ」とも称する。

メインバッテリ１０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂを経由して昇圧コンバータ２２に接続される。昇圧コンバータ２２は、メインバッテリ１０の出力電圧を昇圧する。昇圧コンバータ２２は、インバータ２３と接続されており、インバータ２３は、昇圧コンバータ２２からの直流電力を交流電力に変換する。

モータジェネレータ（三相交流モータ）２５は、インバータ２３からの交流電力を受けることにより、電動車両１００を走行させるための運動エネルギーを生成する。モータジェネレータ２５によって生成された運動エネルギーは、駆動輪２７に伝達される。一方で、電動車両１００を減速させるときや、電動車両１００を停止させるとき、モータジェネレータ２５は、電動車両１００の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。モータジェネレータ２５で生成された交流電力は、インバータ２３によって直流電力に変換され、昇圧コンバータ２２を通じてメインバッテリ１０に供給される。これにより、回生電力をメインバッテリ１０に蓄えることができる。このように、モータジェネレータ２５は、メインバッテリ１０との間での電力の授受（すなわち、メインバッテリ１０の充放電）を伴なって、車両の駆動力または制動力を発生するように構成される。

なお、昇圧コンバータ２２は、省略することができる。また、モータジェネレータ２５として直流モータを用いるときには、インバータ２３を省略することができる。

なお、動力源としてエンジン（図示せず）がさらに搭載されたハイブリッド自動車として電動車両１００が構成される場合には、モータジェネレータ２５の出力に加えて、エンジンの出力を走行のための駆動力に用いることができる。あるいは、エンジン出力によって発電するモータジェネレータ（図示せず）をさらに搭載して、エンジン出力によってメインバッテリ１０の充電電力を発生させることも可能である。

コントローラ３０は、たとえば電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成されて、制御部３１、記憶部３２、取得部３３、判定部３５、および下限設定部３６を含む。制御部３１は、上昇コンバータ２２、およびインバータ２３等の各種装置の動作を制御する。

記憶部３２には、制御部３１を動作させるためのプログラムや各種データが記憶される。なお、記憶部３２については、制御部３１によるデータの読出および書込を可能として、コントローラ３０の外部に設けることも可能である。なお、取得部３３、判定部３５、および下限設定部３６については、図３を用いて後述する。

コントローラ３０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂ、昇圧コンバータ２２、およびインバータ２３の動作を制御する。コントローラ３０は、スタートスイッチ（図示せず）がオフからオンに切り替わると、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオフからオンに切り替えたり、昇圧コンバータ２２およびインバータ２３を動作させたりする。また、コントローラ３０は、スタートスイッチがオンからオフに切り替わると、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオンからオフに切り替えたり、昇圧コンバータ２２やインバータ２３の動作を停止させたりする。

表示部５０は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、電動車両１００のユーザに対して所定の情報を表示するように構成される。表示部５０は、たとえば、液晶パネルを用いたタッチパネルディスプレイ等によって構成することができる。

さらに、電動車両１００は、外部電源４０によってメインバッテリ１０を充電するための外部充電機能を具備するように構成される。電動車両１００は、充電器２８および充電リレー２９ａ，２９ｂをさらに備える。以下においては、外部電源４０を用いたメインバッテリ１０の充電を「外部充電」とも称する。

外部電源４０は、車両の外部に設けられた電源であり、外部電源４０としては、たとえば商用交流電源を適用することができる。充電器２８は、外部電源４０からの電力をメインバッテリ１０の充電電力に変換する。充電器２８は、充電リレー２９ａ，２９ｂを経由してメインバッテリ１０に接続されている。充電リレー２９ａ，２９ｂがオンであるとき、外部電源４０からの電力によってメインバッテリ１０を充電することができる。

外部電源４０および充電器２８は、たとえば、充電ケーブル４５によって接続可能である。すなわち、充電ケーブル４５の装着時に、外部電源４０および充電器２８が電気的に接続されることにより、メインバッテリ１０を外部電源４０を用いて充電することができる。あるいは、外部電源４０および充電器２８の間で、非接触に電力が伝送されるように電動車両１００が構成されてもよい。たとえば、外部電源側の送電コイル（図示せず）および電動車両側の受電コイル（図示せず）を経由して、電力を伝送することによって、外部電源４０によりメインバッテリ１０を充電することができる。

このように、外部電源４０から交流電力が供給される場合には、充電器２８は、外部電源４０からの供給電力（交流電力）を、メインバッテリ１０の充電電力（直流電力）に変換する機能を有するように構成される。あるいは、外部電源４０がメインバッテリ１０の充電電力を直接供給する場合には、充電器２８は、外部電源４０からの直流電力をメインバッテリ１０へ伝達するだけでよい。電動車両１００の外部充電の態様については特に限定されるものではない。

図３は、図１に示すコントローラの機能ブロック図を示す図である。図３に示すように、取得部３３は、監視ＥＣＵ１８から各種情報を取得する。具体的には、取得部３３は、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂ、電池温度Ｔｂ、およびＳＯＣ等のメインバッテリ１０に関する測定データを取得する。

また、取得部３３は、メインバッテリ１０の劣化状態の指標となる第１指標値を取得する。本実施の形態においては、第１指標値が、メインバッテリ１０の満充電容量Ｃである場合を例示して説明する。満充電容量Ｃの算出方法としては、たとえば、電流積算法等の公知の方法を用いることができる。電流積算法では、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂの積（電力）を時間的に積分する。

なお、満充電容量Ｃは、監視ＥＣＵ１８によって算出されてもよい。また、満充電容量Ｃは、監視ＥＣＵ１８から入力された電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂ、電池温度Ｔｂ等のデータに基づき、コントローラ３０側で算出されてもよい。この場合には、コントローラ３０に満充電容量Ｃを算出する算出部が設けられ、取得部３３は、当該算出部から満充電容量Ｃを取得する。なお、上述のように、ＳＯＣの算出機能をコントローラ３０に持たす場合には、上記算出部によってＳＯＣを算出してもよい。

判定部３５は、取得部３３によって取得された満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したかを判定する。劣化度に関する情報は、記憶部３２に記憶されていてもよく、この場合には、当該劣化度に関する情報が記憶部３２から判定部３５に入力される。

下限設定部３６は、判定部３５の判定結果に基づき、メインバッテリ１０の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を設定する。本実施の形態においては、第２指標値としては、上記ＳＯＣが用いられる。この場合には、第２指標値が許容される許容範囲は、ＳＯＣの制御範囲に相当する。ＳＯＣの制御範囲の下限値は、これ以上の過放電が進行するのを回避するために設けられた制御上のＳＯＣの空状態に対して上方側にマージンを持つように設定される。

図４は、図１に示す下限設定部による下限値の設定を実現するための制御フローを示すフローチャートを示す図である。図４を参照して、下限値を設定するための制御フローについて説明する。このフローに示される各ステップは、所定の周期毎に、あるいは所定のタイミングでコントローラ３０によって繰り返し実行されてもよい。

図４に示すように、上記下限値を設定するに際し、まず、ステップＳ１において、取得部３３が、メインバッテリ１０の劣化状態の指標となる第１指標値として、満充電容量Ｃを取得する。具体的には、上述のように、取得部３３は、監視ＥＣＵ１８によって算出された満充電容量ＣＣを取得する。なお、コントローラ３０に満充電容量Ｃを算出する算出部が設けられている場合には、当該算出部によって算出された満充電容量Ｃを取得する。

続いて、ステップＳ２において、判定部３５が、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したかを判断する。判定部３５は、取得部３３によって取得された満充電容量Ｃと記憶部３２に記憶された劣化度に関する情報とを用いて、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したかを判断する。

たとえば、判定部３５は、後述するように、たとえば、満充電容量Ｃが１００％から８０％になった場合、満充電容量Ｃが８０％から６０％になった場合、または、満充電容量Ｃが６０％から４０％になった場合等に、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したと判断する。

なお、本実施の形態においては、判定部３５が上記のような判定機能を有する場合を例示して説明するが、判定部３５による判定機能は、下限設定部３６が有していてもよい。

ステップＳ２において、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したと判断されたとき（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、ステップＳ３が実行される。一方で、ステップＳ２において、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したと判断されない場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、ステップＳ４が実行される。

ステップＳ３では、下限設定部３６は、メインバッテリ１０の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値として、上述のＳＯＣの制御範囲の下限値を下げる。

図５は、図４に示す制御フローにおいて、満充電容量とＳＯＣの制御範囲の下限値との関係の一例を示す図である。

図５に示すように、記憶部３２は、上記下限値を設定する際に用いるテーブルが記憶されている。当該テーブルにおいては、満充電容量ＣとＳＯＣの制御範囲の下限値とが対応付けられている。

たとえば、満充電容量Ｃが１００％の場合には、上記下限値は４０％と設定されており、満充電容量Ｃが８０％の場合には、下限値は３０％に設定される。また、満充電容量Ｃが６０％の場合には、下限値は２０％に設定され、満充電容量Ｃが４０％の場合には、下限値は１０％に設定される。

なお、下限値を設定するに際して、上記テーブルに限らず、予め作成された満充電容量ＣとＳＯＣの制御範囲の下限値との関係を示すＭＡＰが用いられてもよいし、ＳＯＣの制御範囲の下限値の下げ量＝ＳＯＣの容量減少率×所定値で計算される算出式を用いてもよい。当該算出式を用いる場合には、算出された下限値の下げ量が、前回設定された下限値から減算されて、新たな下限値が設定される。なお、ステップＳ３が終了すると、全体の処理は、メインルーチンに戻される。

一方、ステップＳ４では、現状のＳＯＣの制御範囲の下限値が維持される。ステップＳ４が終了すると、全体の処理は、メインルーチンに戻される。これにより、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示すまで下限値を維持することができるため、下限値の管理を容易に行なうことができる。

図６は、実施の形態に係るメインバッテリの劣化具合に応じたＳＯＣの制御範囲の下限値の制御を説明するための図である。

図６に示すように、上記制御フローを実行することにより、たとえば、メインバッテリ１０がほぼ劣化していない第１段階では、満充電容量Ｃ１に対して、ＳＯＣの制御範囲の下限値は、Ｓｍｉｎ１に設定されている。

メインバッテリ１０の劣化具合が第２段階に進行した場合には、満充電容量Ｃは、第１段階の満充電容量Ｃ１よりも小さいＣ２となる。これにより、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したと判断される。この場合に、下限設定部３６は、ＳＯＣの制御範囲をＳｍｉｎ１からＳｍｉｎ２に設定する。Ｓｍｉｎ２は、Ｓｍｉｎ１よりも小さい値である。

さらにメインバッテリ１０の劣化具合が第３段階に進行した場合には、満充電容量Ｃは、第２段階の満充電容量Ｃ２よりも小さいＣ３となる。これにより、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したと判断される。この場合に、下限設定部３６は、ＳＯＣの制御範囲をＳｍｉｎ２からＳｍｉｎ３に設定する。Ｓｍｉｎ３は、Ｓｍｉｎ２よりも小さい値である。

メインバッテリ１０の劣化具合が第４段階に進行した場合には、満充電容量Ｃは、第３段階の満充電容量Ｃ３よりも小さいＣ４となる。これにより、満充電容量Ｃが所定以上の劣化度を示したと判断される。この場合に、下限設定部３６は、ＳＯＣの制御範囲をＳｍｉｎ３からＳｍｉｎ４に設定する。Ｓｍｉｎ４は、Ｓｍｉｎ３よりも小さい値である。

このように、下限設定部３６は、メインバッテリ１０の劣化度が大きくなる（劣化具合が進行する）につれて、下限値を低く設定する。これにより、各段階でメインバッテリ１０が使用できる容量を大きくすることができる。

図７は、実施の形態に従う制御により達成可能な航続距離を説明するための図である。なお、図７においては、メインバッテリ１０が劣化した場合であっても下限値を変更しない場合の航続距離を破線で示し、本実施の形態に従って制御装置が上記下限値を制御した場合の航続距離を実線で示している。

図７に示すように、下限値を下げずにＳｍｉｎ１に固定した場合には、メインバッテリ１０の劣化が進行するにつれてメインバッテリ１０の満充電容量が減少するため、航続距離も減少していく。

一方で、満充電容量が所定以上の劣化度を示したときに、上記下限値を下げた場合には、満充電容量が所定以上の劣化度を示す都度、すなわち各段階で、メインバッテリ１０が使用できる容量を大きくすることができる。この結果、蓄電装置が、蓄電量に対する開放端電圧の変化率が所定値以下であるフラット領域を有し、上記許容範囲の上限値を引き上げることが困難な場合であっても、十分な航続距離を確保することができる。

なお、上述においては、蓄電セルとして、ＬＦＰ電池を採用し、メインバッテリ１０が、充電率（ＳＯＣ）に対する開放端電圧（ＯＣＶ）の変化率が隣接する領域よりも小さいフラット領域を有する場合を例示して説明したが、以下のような特性を有する第１変形例、および第２変形例に係るメインバッテリにおいても適用することができる。

（第１変形例）
図８は、第１変形例に係るメインバッテリの劣化前後のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を示す図である。図８を参照して、第１変形例に係るメインバッテリについて説明する。

図８に示すように、第１変形例に係るメインバッテリは、ＳＯＣが所定の基準値以上である第１ＳＯＣ領域と当該基準値未満である第２ＳＯＣ領域とを含むＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有している。なお、第１変形例に係る蓄電セルは、たとえば、ＬＦＰ電池とは異なる二次電池である。また、基準値は、たとえば、満充電付近のＳＯＣ値であってもよい。

メインバッテリの劣化後におけるＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線は、メインバッテリの劣化前におけるＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線と異なっている。具体的には、たとえば、上記第１指標値が所定以上の劣化度を示していない劣化前のメインバッテリのＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線が、上記第１指標値が所定以上の劣化度を示す劣化後のメインバッテリのＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線と異なっている。この場合において、第１ＳＯＣ領域における劣化前後のメインバッテリのＯＣＶの変化量は、第２ＳＯＣ領域における劣化前後のメインバッテリのＯＣＶの変化量よりも大きくなっている。

メインバッテリがこのようなＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有する場合には、第１ＳＯＣ領域では、電圧が安定せずに、正しくＯＣＶを測定しにくい場合がある。このため、劣化前後においても安定した挙動を示す第２ＳＯＣ領域側を用いて、メインバッテリが劣化した場合には、下限設定部３６が、第２ＳＯＣ領域に位置するＳＯＣの制御範囲の下限値を下げる。これにより、メインバッテリ１０が使用できる容量を大きくすることができ、十分な航続距離を確保することができる。

図９は、第２変形例に係るメインバッテリにおいて、放電中および放電中止後の電圧変化を示す図である。図９を参照して、第２変形例に係るメインバッテリについて説明する。

第２変形例に係るメインバッテリにおいても、ＳＯＣが所定の基準値以上である第１ＳＯＣ領域と当該基準値未満である第２ＳＯＣ領域とを含むＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有している。なお、第２変形例に係る蓄電セルは、たとえば、ＬＦＰ電池とは異なる二次電池である。また、基準値は、たとえば、満充電付近のＳＯＣ値であってもよい。

図９に示すように、第２変形例においては、ＳＯＣが上記基準値以上となるようにメインバッテリを充電した後に、放電を行なって放電を休止したタイミングから所定の時間（ｔ１－ｔ０）経過するまでに、メインバッテリの電圧が放電開始時の電圧まで回復せず、分極が解消しない。なお、所定の時間とは、２～３時間程度である。

上述のように、第１ＳＯＣ領域側において、放電休止後から所定の時間経過するまでに電圧が放電開始時の電圧まで戻らない場合には、正しくＯＣＶを測定しにくい場合がある。このため、所定の時間で分極が解消する第２ＳＯＣ領域側を利用して、メインバッテリが劣化した際に、下限設定部３６が、第２ＳＯＣ領域に位置するＳＯＣの制御範囲の下限値を下げる。これにより、メインバッテリ１０が使用できる容量を大きくすることができ、十分な航続距離を確保することができる。

（その他の変形例）
上述の実施の形態および第１、第２変形例においては、メインバッテリ１０の劣化状態の指標となる第１指標値が、満充電容量Ｃである場合を例示して説明したが、これに限定されず、第１指標値は、車両の総走行距離、車両の総走行時間、メインバッテリ１０への総通電量、メインバッテリ１０の温度頻度、あるいは、メインバッテリ１０の抵抗値等であってもよい。これらの指標値が所定以上の劣化度を示したときに、上記下限値を上述同様に設定することにより、実施の形態とほぼ同様の効果が得られる。

また、上述の実施の形態においては、メインバッテリ１０の蓄電状態を示す第２指標値が、メインバッテリ１０のＳＯＣである場合を例示して説明したが、これに限定されず、メインバッテリ１０の電圧でもよい。

また、上述の実施の形態においては、ステップＳ３において、第２指標値の制御範囲の下限値を下げる場合を例示して説明したが、第２指標値として放電量を用いる場合には、当該放電量の上限値を増加させてもよい。この場合には、下限設定部３６に代えて、放電量の上限値を設定する設定部がコントローラ３０に設けられ、当該設定部は、第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、放電量の上限値を上昇させる。

以上、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。本発明の範囲は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。

１０ メインバッテリ、１１ 蓄電スタック、１５ 電流センサ、１６ 温度センサ、１７ 電圧センサ、１８ 電池監視ユニット、２０ バッテリパック、２１ａ，２１ｂ システムメインリレー、２２ 昇圧コンバータ、２３ インバータ、２５ モータジェネレータ、２６ 伝達ギヤ、２７ 駆動輪、２８ 充電器、２９ａ，２９ｂ 充電リレー、３０ コントローラ、３１ 制御部、３２ 記憶部、３３ 取得部、３５ 判定部、３６ 下限設定部、４０ 外部電源、４５ 充電ケーブル、５０ 表示部、１００ 電動車両。

Claims (8)

1. 蓄電装置を制御する制御装置であって、
   前記蓄電装置の劣化状態の指標となる第１指標値を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、前記蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げる下限設定部と、を備え、
   前記蓄電装置は、ＳＯＣが所定の基準値以上である第１ＳＯＣ領域と前記基準値未満である第２ＳＯＣ領域とを含むＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有し、
   ＳＯＣが前記基準値以上となるように前記蓄電装置を充電した後に、放電を行なって放電を休止したタイミングから所定の時間経過するまでに、前記蓄電装置の電圧が、放電開始時の電圧に戻らず、
   前記第２指標値は、前記蓄電装置の充填率ＳＯＣであり、
   前記第２ＳＯＣ領域は、前記所定の時間で分極が解消する領域であり、
   前記許容範囲として前記第２ＳＯＣ領域を利用し、
   前記下限設定部は、前記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、前記第２ＳＯＣ領域に位置するＳＯＣの制御範囲の下限値を下げる、制御装置。
2. 蓄電装置を制御する制御装置であって、
   前記蓄電装置の劣化状態の指標となる第１指標値を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、前記蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げる下限設定部と、を備え、
   前記蓄電装置に含まれる蓄電セルは、リン酸鉄系リチウムイオン電池であり、
   前記蓄電装置は、蓄電率に対する開放端電圧の変化率が所定値以下であるフラット領域を有するＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有し、
   前記フラット領域は、前記ＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線において、ＳＯＣが２０％以上９９％以下の範囲である、制御装置。
3. 前記下限設定部は、前記第１指標値が所定以上の劣化度を示していない場合に、前記下限値を維持する、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記下限設定部は、前記劣化度が大きくなるほど、前記下限値を低下する、請求項１または２に記載の制御装置。
5. 前記第１指標値は、前記蓄電装置の満充電容量である、請求項１または２に記載の制御装置。
6. 蓄電装置を制御する制御方法であって、
   前記蓄電装置の劣化状態の指標となる第１指標値を取得するステップと、
   前記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、前記蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げるステップと、を備え、
   前記蓄電装置として、ＳＯＣが所定の基準値以上である第１ＳＯＣ領域と前記基準値未満である第２ＳＯＣ領域とを含むＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有し、ＳＯＣが前記基準値以上となるように前記蓄電装置を充電した後に、放電を行なって放電を休止したタイミングから所定の時間経過するまでに、前記蓄電装置の電圧が、放電開始時の電圧に戻らないものを用い、
   前記第２指標値は、前記蓄電装置の充填率ＳＯＣであり、
   前記第２ＳＯＣ領域は、前記所定の時間で分極が解消する領域であり、
   前記許容範囲として前記第２ＳＯＣ領域を利用し、
   前記下限値を下げるステップにおいて、前記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、前記第２ＳＯＣ領域に位置するＳＯＣの制御範囲の下限値を下げる、制御方法。
7. 蓄電装置を制御する制御方法であって、
   前記蓄電装置の劣化状態の指標となる第１指標値を取得するステップと、
   前記第１指標値が所定以上の劣化度を示したとき、前記蓄電装置の蓄電状態を示す第２指標値が許容される許容範囲の下限値を下げるステップと、を備え、
   前記蓄電装置に含まれる蓄電セルは、リン酸鉄系リチウムイオン電池であり、
   前記蓄電装置として、蓄電率に対する開放端電圧の変化率が所定値以下であるフラット領域を有するＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線を有するものを用い、
   前記フラット領域は、前記ＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線において、ＳＯＣが２０％以上９９％以下の範囲である、制御方法。
8. 前記第１指標値が所定以上の劣化度を示していない場合に、前記下限値を維持するステップをさらに備えた、請求項６または７に記載の制御方法。

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