車両の電源装置
【課題】二次電池の充放電の経過に適した方法で、ＳＯＣの推定精度を向上させた車両の電源装置を提供する。
【解決手段】車両の電源装置は、充放電が可能なバッテリＢ１，Ｂ２と、バッテリの電流を検出する電流センサ１１−１，１１−２と、バッテリの充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいてバッテリの充放電を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値を算出し、所定期間内における充電量と放電量とを観測し、観測結果に基づいて第１、第２の推定値のいずれかに基づいてバッテリの充電状態ＳＯＣを更新する。第１の推定方法は、バッテリの開路電圧を推定し、開路電圧補正した値に基づいて第１の推定値を決定する方法である。第２の推定方法は、電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて第２の推定値を決定する方法である。
【解決手段】車両の電源装置は、充放電が可能なバッテリＢ１，Ｂ２と、バッテリの電流を検出する電流センサ１１−１，１１−２と、バッテリの充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいてバッテリの充放電を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値を算出し、所定期間内における充電量と放電量とを観測し、観測結果に基づいて第１、第２の推定値のいずれかに基づいてバッテリの充電状態ＳＯＣを更新する。第１の推定方法は、バッテリの開路電圧を推定し、開路電圧補正した値に基づいて第１の推定値を決定する方法である。第２の推定方法は、電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて第２の推定値を決定する方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の電源装置に関し、特に二次電池の充放電の制御のために二次電池の充電状態を推定して推定した充電状態を用いる車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車では、主として蓄電装置として二次電池（以下、バッテリともいう）が使用されている。この二次電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、蓄電量、残存容量などともいう）は、二次電池の充放電電流の積算値を端子電圧の測定値に基づいて補正することによって算出されている。
【０００３】
たとえば、特開２００９−５４５８号公報（特許文献１）には、電流と電圧を用いる充電状態推定方法についての開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５４５８号公報
【特許文献２】特開２００６−９８１３５号公報
【特許文献３】特開２００６−９８１３４号公報
【特許文献４】特開２００９−２０１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド自動車では、二次電池からの放電と二次電池への充電とが細かく切り替わり、ユーザの運転時間が長いとこの細かな切り替わりが発生する状態が継続する。このような状態では、電流積算値のみによって充電状態の増減量（ΔＳＯＣ）を算出すると誤差が累積してしまう。
【０００６】
この誤差を少なくして充電状態の推定精度を向上させるため、電流−電圧プロットを用いて開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）を推定することによりＳＯＣの推定を行なう手法や、電池モデルを用い電圧、電流、温度からＳＯＣを算出する手法が提案されている。しかし、充放電履歴に関わらず、ＳＯＣ推定精度を一律に向上させるのは難しく、使用条件によっては誤差が拡大してしまう瞬間も生じる。
【０００７】
図８は、ＳＯＣ推定値の誤差が拡大する例を説明するための図である。
図８を参照して、二次電池からの放電電流ＩＢが正の状態が連続する状況、つまり放電が連続する状況が示されている。このような状況ではＳＯＣは単調に減少する。電流積算値のみによってＳＯＣの増減量（ΔＳＯＣ）を算出し、ＳＯＣを更新した場合（ＳＯＣｉ）は、実際のＳＯＣと一致する。しかし、ΔＳＯＣに電圧による補正を行なって、ＳＯＣを更新した場合（ＳＯＣｖ）は放電初期に誤差が発生し放電しているにもかかわらず一時的にＳＯＣが増加したように変化している。
【０００８】
近年、外部からの充電が可能なプラグインハイブリッド自動車が開発されている。このプラグインハイブリッド自動車では、外部から充電を実行している場合（外部充電モード）や、エンジンを停止して充電しておいたバッテリのエネルギを優先的に使用する場合（ＥＶモード）など、充電または放電のいずれか一方が単純に連続することが多い。そのような領域では、従来のＳＯＣ推定方法では精度が悪化する場合がある。
【０００９】
この発明の目的は、二次電池の充放電の経過に応じて適した方法でΔＳＯＣを求め、ＳＯＣの推定精度を向上させた車両の電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、充放電が可能な二次電池と、二次電池の電流を検出する電流センサと、二次電池の充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいて二次電池の充放電を制御する制御装置とを備える。制御装置は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値を算出し、所定期間内における二次電池への充電量と二次電池からの放電量とを観測し、観測結果に基づいて第１、第２の推定値のいずれかに基づいて二次電池の充電状態を更新する。第１の推定方法は、二次電池の開路電圧を推定し、開路電圧を分極に基づいて補正した値に基づいて第１の推定値を決定する方法である。第２の推定方法は、第１の推定方法とは異なる推定方法であって、電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて第２の推定値を決定する方法である。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、所定期間内に合計として放電が行なわれている場合には、所定期間における充電が発生する度合いを示す第１の評価値が第１のしきい値を超えるときに第１の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新し、第１の評価値が第１のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、所定期間内に合計として充電が行なわれている場合には、所定期間における放電が発生する度合いを示す第２の評価値が第２のしきい値を超えるときに第１の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新し、第２の評価値が第２のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新する。
【００１３】
好ましくは、車両は、二次電池に車両外部から充電を行なう外部充電が可能に構成される。所定期間内に合計として充電が行なわれている場合は、外部充電が実行されるときを含む。
【００１４】
好ましくは、車両には、エンジンと、力行動作と回生動作とが実行可能な電動機とが搭載される。所定期間内に合計として放電が行なわれている場合は、エンジンを停止した状態で電動機によって車両を走行させるときを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プラグインハイブリッド自動車のような様々な充放電状態を取りうる車両においても二次電池のＳＯＣの推定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
【図２】バッテリの開路電圧（ＯＣＶ：Open-Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係を示した図である。
【図３】充電時のバッテリ電圧および放電時のバッテリ電圧の時間的変化を説明するための波形図である。
【図４】制御装置３０が実行するＳＯＣ推定処理の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の選択指令部１４６に関連する切替処理について説明するためのフローチャートである。
【図６】切替え判定パラメータＫの変化について説明するための図である。
【図７】プラグイン充電後ＥＶ走行およびＨＶ走行を実行したときのＳＯＣ変化の例を示した図である。
【図８】ＳＯＣ推定値の誤差が拡大する例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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返さない。
【００１８】
［車両の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
【００１９】
図１を参照して、車両１は、バッテリＢ１，Ｂ２と、昇圧コンバータ１２−１，１２−２と、平滑コンデンサＣＨと、電圧センサ１０−１，１０−２，１３と、インバータ１４と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、制御装置３０とを含む。
【００２０】
この車両に搭載されるバッテリＢ１，Ｂ２は外部から充電が可能である。このために、車両１は、さらに、たとえばＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖの商用電源８に接続可能なコネクタを有し、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に接続される充電器６を含む。充電器６は、交流を直流に変換するとともに電圧を調圧してバッテリに与える。なお、外部充電可能とするために、他にも、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式や昇圧コンバータ１２−１，１２−２を合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。
【００２１】
平滑コンデンサＣＨは、昇圧コンバータ１２−１，１２−２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。
【００２２】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２−１または１２−２から与えられる直流電圧ＶＨを三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２に出力する。
【００２３】
動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構３としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構では、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
【００２４】
バッテリＢ１は、正極線ＰＬ１に正極が接続され、負極線ＮＬ１に負極が接続されている。電圧センサ１０−１は、バッテリＢ１の正負極間の電圧ＶＢ１を測定する。電圧センサ１０−１とともにバッテリＢ１の充電状態ＳＯＣ１を監視するために、バッテリＢ１に流れる電流ＩＢ１を検知する電流センサ１１−１が設けられている。また、バッテリＢ１の充電状態ＳＯＣ１が制御装置３０において検出されている。制御装置３０は、後に図４、図５で説明する方法を用いて充電状態ＳＯＣ１を算出する。
【００２５】
バッテリＢ２は、正極線ＰＬ２に正極が接続され、負極線ＮＬ２に負極が接続されている。電圧センサ１０−２は、バッテリＢ２の端子間の電圧ＶＢ２を測定する。電圧センサ１０−２とともにバッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ２を監視するために、バッテリＢ２に流れる電流ＩＢ２を検知する電流センサ１１−２が設けられている。また、バッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ２が制御装置３０において検出されている。制御装置３０は、後に図４、図５で説明する方法を用いて充電状態ＳＯＣ２を算出する。
【００２６】
バッテリＢ１，Ｂ２としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。
【００２７】
バッテリＢ２とバッテリＢ１とは、たとえば、同時使用することにより主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続される電気負荷（インバータ１４およびモータジェネレータＭＧ２）に許容された最大パワーを出力可能であるように蓄電可能容量が設定される。これによりエンジンを使用しないＥＶ（Electric Vehicle）走行において最大パワーの走行が可能である。
【００２８】
そしてバッテリＢ２の電力が消費されてしまったら、バッテリＢ１に加えてエンジン４を使用することによって、バッテリＢ２を使用しないでも最大パワーの走行を可能とすることができる。なお、バッテリＢ２を複数搭載して、１つめのバッテリの電力が消費されてしまったらスイッチ等で２つめ、３つめのバッテリにつなぎ替えるようにして、ＥＶ走行を継続可能な構成としても良い。
【００２９】
インバータ１４は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬに接続されている。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２−１および１２−２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２−１および１２−２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２−１および１２−２は、電圧ＶＨを電圧ＶＢ１，ＶＢ２にそれぞれ変換する電圧変換回路として動作するように、制御装置３０によって制御される。
【００３０】
インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２−１および１２−２の出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２−１および１２−２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２−１および１２−２は、電圧ＶＨを電圧ＶＢ１，ＶＢ２にそれぞれ変換する電圧変換回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００３１】
制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値、モータ電流値および回転速度、電圧ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＨの各値、および起動信号を受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２−１，１２−２に対して昇圧指示と降圧指示と動作禁止指示とを出力する。
【００３２】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２−１，１２−２の出力である直流電圧ＶＨをモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧ＶＨに変換して昇圧コンバータ１２−１，１２−２側に戻す回生指示とを出力する。
【００３３】
同様に制御装置３０は、インバータ１４に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２−１，１２−２側に戻す回生指示とを出力する。
【００３４】
昇圧コンバータ１２−１は、チョッパ回路４０−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ１とを含む。チョッパ回路４０−１は、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。トランジスタＱ１ＢおよびダイオードＤ１Ｂによって上アームが構成される。また、トランジスタＱ１ＡおよびダイオードＤ１Ａによって下アームが構成される。
【００３５】
正母線ＬＮ１Ａは、一方端がトランジスタＱ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。
【００３６】
トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、トランジスタＱ１Ａのエミッタが負母線ＬＮ１Ｃに接続され、トランジスタＱ１ＢのエミッタがトランジスタＱ１Ａのコレクタに接続され、トランジスタＱ１Ｂのコレクタが正母線ＬＮ１Ａに接続される。下アームにおいて、ダイオードＤ１Ａは、トランジスタＱ１Ａに並列に接続される。上アームにおいて、ダイオードＤ１Ｂは、トランジスタＱ１Ｂに並列に接続される。ダイオードＤ１Ａの順方向は、母線ＬＮ１ＣからインダクタＬ１に向かう向きである。また、ダイオードＤ１Ｂの順方向は、インダクタＬ１から母線ＬＮ１Ａに向かう向きである。インダクタＬ１の一方端は、トランジスタＱ１ＡとトランジスタＱ１Ｂとの接続ノードに接続される。
【００３７】
配線ＬＮ１Ｂは、正極線ＰＬ１とインダクタＬ１の他方端との間に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００３８】
正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１は、システムメインリレーＳＭＲ１によって、バッテリＢ１の正極および負極にそれぞれ接続される。
【００３９】
そして、チョッパ回路４０−１は、制御装置３０から与えられる駆動信号ＰＷＣ１に応じて、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１から受ける直流電力（駆動電力）を昇圧して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給し、また、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの電圧を降圧してバッテリＢ１へ供給することができる。
【００４０】
昇圧コンバータ１２−２は、チョッパ回路４０−２と、正母線ＬＮ２Ａと、負母線ＬＮ２Ｃと、配線ＬＮ２Ｂと、平滑コンデンサＣ２とを含む。チョッパ回路４０−２は、トランジスタＱ２Ａ，Ｑ２Ｂと、ダイオードＤ２Ａ，Ｄ２Ｂと、インダクタＬ２とを含む。トランジスタＱ２ＢおよびダイオードＤ２Ｂによって上アームが構成される。また、トランジスタＱ２ＡおよびダイオードＤ２Ａによって下アームが構成される。
【００４１】
正母線ＬＮ２Ａは、一方端がトランジスタＱ２Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ２Ｃは、一方端が負極線ＮＬ２に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。
【００４２】
トランジスタＱ２Ａ，Ｑ２Ｂは、負母線ＬＮ２Ｃと正母線ＬＮ２Ａとの間に直列に接続される。具体的には、トランジスタＱ２Ａのエミッタが負母線ＬＮ２Ｃに接続され、トランジスタＱ２ＢのエミッタがトランジスタＱ２Ａのコレクタに接続され、トランジスタＱ２Ｂのコレクタが正母線ＬＮ２Ａに接続される。下アームにおいて、ダイオードＤ２Ａは、トランジスタＱ２Ａに並列に接続される。上アームにおいて、ダイオードＤ２Ｂは、トランジスタＱ２Ｂに並列に接続される。ダイオードＤ２Ａの順方向は、母線ＬＮ２ＣからインダクタＬ２に向かう向きである。また、ダイオードＤ２Ｂの順方向は、インダクタＬ２から母線ＬＮ２Ａに向かう向きである。インダクタＬ２は、トランジスタＱ２ＡとトランジスタＱ２Ｂとの接続ノードに接続される。
【００４３】
なお、トランジスタＱ１Ｂ，Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂは、パワースイッチング素子であればよく、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子やパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いることができる。
【００４４】
配線ＬＮ２Ｂは、一方端が正極線ＰＬ２に接続され、他方端がインダクタＬ２に接続される。平滑コンデンサＣ２は、配線ＬＮ２Ｂと負母線ＬＮ２Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ２Ｂおよび負母線ＬＮ２Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００４５】
正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２は、システムメインリレーＳＭＲ２によって、バッテリＢ２の正極および負極にそれぞれ接続される。
【００４６】
そして、チョッパ回路４０−２は、図１の制御装置３０から与えられる駆動信号ＰＷＣ２に応じて、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２から受ける直流電力（駆動電力）を昇圧して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給し、また、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの電圧を降圧してバッテリＢ２へ供給することができる。
【００４７】
［開路電圧と充電状態の説明］
図２は、バッテリの開路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ−Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）とＳＯＣとの関係を示した図である。
【００４８】
バッテリのＯＣＶは、ＳＯＣが増加すると高くなるという相関関係がある。たとえば、リチウムイオンバッテリは、ＯＣＶ＝３．０ＶでＳＯＣ＝０％、ＯＣＶ＝４．１ＶでＳＯＣ＝１００％でその間は図２に示すような相関関係を有する。この相関を予め測定しておき、マップとして記憶しておく。そしてＯＣＶを電圧センサで測定し、ＯＣＶに基づいてマップを参照してＳＯＣを推定することができる。
【００４９】
しかし、走行中や外部充電中は回路に電流を流す必要があるので、開路電圧は測定することができない。回路に電流を流している場合には、バッテリ電圧は、内部抵抗による電圧増減分および分極による電圧増減分の影響を受ける。
【００５０】
図３は、充電時のバッテリ電圧および放電時のバッテリ電圧の時間的変化を説明するための波形図である。
【００５１】
図３を参照して、時刻ｔ１〜ｔ２ではバッテリに充電が行なわれ、時刻ｔ２〜ｔ３ではバッテリに充放電が行なわれておらず、時刻ｔ３以降バッテリから放電が行なわれる場合について説明する。
【００５２】
まず、時刻ｔ１においてバッテリに充電が開始される。バッテリ電流ＩＢは、正の向きが放電、負の向きが充電を示す。充電が進むにつれて、開路電圧ＯＣＶは充電状態ＳＯＣの増加に伴って上昇する。この開路電圧ＯＣＶは、充電中は直接計測することはできない。充電中に電圧センサでバッテリ電圧ＶＢとして検出できるのは閉路電圧ＣＣＶ（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）である。この閉路電圧ＣＣＶは、開路電圧ＯＣＶにバッテリ内部抵抗による変化分ΔＶ１と分極による変化分ΔＶ２を加えたものである。
【００５３】
変化分ΔＶ１については、充電電流Ｉと内部抵抗Ｒとの積で求めることができる。なおバッテリの内部抵抗Ｒは、温度依存性があるのでバッテリ温度を計測して温度に基づいて補正して用いても良い。
【００５４】
変化分ΔＶ２については、充電時間が増加するにつれて増加する傾向がある。したがって、時刻ｔ１〜ｔ２において変化分ΔＶ２は次第に増加している。
【００５５】
時刻ｔ２において充電が停止されると、変化分ΔＶ１については電流が流れなくなるのでゼロとなる。しかし、変化分ΔＶ２については直ちにゼロになることは無く、時間がたつにつれてゼロに近づいていく。したがって、バッテリ電圧ＶＢは、しばらくの間は開路電圧ＯＣＶよりも高い値を示し、ある程度の時間が経過すると開路電圧ＯＣＶに一致する。
【００５６】
時刻ｔ３以降の放電時については、変化分ΔＶ１、ΔＶ２は逆方向すなわち測定電圧を下げる方向に現れる。放電時においても、ΔＶ１が内部抵抗と電流の積であること、およびΔＶ２は分極に起因するものであり時間とともに増加するものであることについては、充電時と同様であるので説明は繰返さない。図示していないが、放電が停止してバッテリ電流がゼロになると変化分ΔＶ１分は電圧が上昇するが変化分ΔＶ２は直ちにゼロにはならず、しばらく開路電圧ＯＣＶよりも低めの電圧が測定される。その後、時間がある程度経過すると測定される電圧が開路電圧ＯＣＶに一致するようになる。
【００５７】
分極によって生ずる電圧変化分ΔＶ２は、充電や放電の開始からの時間によって変化する。したがって、後に図４の電池モデルＭＢで説明するように、車両走行時に適用されるＳＯＣの推定処理では、回生と力行の充放電のサイクルが繰返される走行パターンに合せて分極による電圧変化分ΔＶ２（図４ではＶｄｙｎ）を決定し、これを用いて閉路電圧ＣＣＶから開路電圧ＯＣＶを推定し、推定された開路電圧ＯＣＶに基づいて最終的にＳＯＣが推定される。
【００５８】
すなわち、電圧変化分ΔＶ２（図４ではＶｄｙｎ）は、充放電を繰返す走行時にマッチングさせた値に基づいて算出される。
【００５９】
制御装置３０は、充電または放電のいずれかしか実行されないことが分かっている場合には、主として、ＳＯＣの初期値に対して充電又は放電する電流を積算してＳＯＣの推定を行なう。一方、走行時のように充電と放電のサイクルが頻繁に繰返される可能性のある場合には、主として、異なる推定方法である推定ＯＣＶ法を用いて推定する。この推定ＯＣＶ法では、電流積算だけでなく、バッテリ電圧やバッテリ内部抵抗を反映させて、頻繁に充電と放電とを繰返すようなバッテリ使用法がなされた場合に誤差が積算されてしまうのを防いでいる。
【００６０】
制御装置３０が行なうこのようなＳＯＣの推定処理の切替えについて、ブロック図を用いて説明する。
【００６１】
図４は、制御装置３０が実行するＳＯＣ推定処理の構成を示すブロック図である。
図４を参照して、制御装置３０は、電流積算に基づいてＳＯＣの変化を検出する電池モデルＭＡと、電流積算に加えて電圧の検出値を用いる補正を適用してＳＯＣの変化を検出する電池モデルＭＢとを含む。
【００６２】
バッテリの充放電電流は電流検出部１１０により検出される。また、そのときのバッテリ電圧は電圧検出部１１２により検出される。なお、電流検出部１１０は、図１の電流センサ１１−１，１１−２に対応する。電圧検出部１１２は、図１の電圧センサ１０−１，１０−２に対応する。
【００６３】
エンジンとモータを併用する車両の通常走行時（ＨＶ走行時）には、電池モデルＭＢを用いたＳＯＣの推定によってΔＳＯＣｖ演算部１４２で算出されたＳＯＣの変化量ΔＳＯＣｖが選択指令部１４６によって選択され選択部１３６の選択設定がＢ側に設定される。この変化量ΔＳＯＣｖがＳＯＣ積算部１４８で積算されＳＯＣ推定値が出力される。
【００６４】
電流検出部１１０により検出された充放電電流値は、疑似ＳＯＣ推定部１１４で積分され、あらかじめ求められていたバッテリのＳＯＣの初期値に加算されてＳＯＣの一応の値である疑似ＳＯＣが推定される。このＳＯＣの初期値は、外部充電直後の満充電時であればＳＯＣ上限値に設定される。外部充電しない場合には、前回使用終了時に制御装置３０の内部の不揮発性メモリに保存されていたＳＯＣ推定値を読み出してＳＯＣの初期値として用いることができる。
【００６５】
このようにして求めた疑似ＳＯＣに基づき、起電力推定部１１６により、その疑似ＳＯＣに対応するバッテリ電圧を推定する。この起電力推定部１１６によって推定されるバッテリ電圧は、バッテリの開路電圧の推定値Ｖｏｃである。このような開路電圧Ｖｏｃは、例えば、あらかじめ図２のようなＳＯＣと開路電圧とのマップをバッテリ毎に求めておき、疑似ＳＯＣ推定部１１４から与えられる疑似ＳＯＣに対応する開路電圧Ｖｏｃとして推定することができる。
【００６６】
また、電流検出部１１０によって検出されたバッテリの充放電電流値から、バッテリの内部抵抗による電圧変動が電圧変動推定部１１８により推定される。この電圧変動推定部１１８では、下に示す式により内部抵抗によるバッテリ電圧の変動を推定する。
Ｖｒ＝−ｒ×ＩＢ
ここでｒは内部抵抗を示し、ＩＢはバッテリ電流値（放電が正）を示す。また、Ｖｒは電圧変動推定部１１８によって推定される内部抵抗による電圧変動である。なお、バッテリの内部抵抗ｒは、あらかじめバッテリ毎に決定しておく。また、電流値ＩＢは、電流検出部１１０によって検出された充放電電流値である。この電圧変動分Ｖｒは、図３のΔＶ１に対応するものである。
【００６７】
さらに、動的電圧変動推定部１２０により、バッテリの充放電電流の変化に基づいたバッテリ電圧の変動が推定される。この動的電圧変動は、バッテリの分極によって生じるものである。動的電圧変動推定部１２０では、頻繁に充放電を繰返すような使用パターンに基づいて決定されたバッテリの動的な電圧変動Ｖｄｙｎを与える。この電圧変動分Ｖｄｙｎは、図３のΔＶ２に対応するものである。たとえば、バッテリ電流ＩＢに対して走行時に適合した設定時間における分極電圧を計測しておき電圧変動Ｖｄｙｎを電流に対するマップとして定義して用いることができる。
【００６８】
次に、上述した起電力推定部１１６、電圧変動推定部１１８、動的電圧変動推定部１２０の出力値を加算器１２２で加算し、バッテリ電圧の推定値である推定電圧Ｖｅｓｔを求める。すなわち、Ｖｅｓｔ＝Ｖｏｃ＋Ｖｒ＋Ｖｄｙｎとなる。
【００６９】
なお、以上に述べた疑似ＳＯＣ推定部１１４、起電力推定部１１６、電圧変動推定部１１８、動的電圧変動推定部１２０、加算器１２２により、電池モデルＭＢが構成される。
【００７０】
上述した電池モデルＭＢにより推定されたバッテリの推定電圧Ｖｅｓｔは、比較器１２４で、電圧検出部１１２によって検出された実際のバッテリの測定電圧Ｖｍｅｓと比較され、その差がＳＯＣ修正量算出部１２６に入力される。ＳＯＣ修正量算出部１２６および加算器１２８によって、下に示す式の演算が実行され、バッテリのＳＯＣの推定値ＳＯＣｖが算出される。
ＳＯＣｖ＝ＳＯＣｐ＋Ｋｐ×（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）＋Ｋｉ×∫（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）ｄｔ
ここでＳＯＣｐは、疑似ＳＯＣを示し、Ｋｐ，Ｋｉは係数を示す。上式において、疑似ＳＯＣ（ＳＯＣｐ）は疑似ＳＯＣ推定部１１４の出力値である。また、ＳＯＣ修正量算出部１２６では、上式の第２項及び第３項すなわち比較器１２４によって求められた推定電圧Ｖｅｓｔと測定電圧Ｖｍｅｓとの差（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）に比例する成分と、この差の積分値に比例する成分とを算出する。ここで、係数Ｋｐ，Ｋｉはそれぞれあらかじめバッテリ特性から決定しておく。ＳＯＣ修正量算出部１２６によって算出された上記各成分は、上式に示されるように、加算器１２８により疑似ＳＯＣ推定部１１４の出力値ＳＯＣｐに加算される。これによりバッテリのＳＯＣの推定値を得ることができる。
【００７１】
このようにＨＶ走行時に主として使用される電池モデルＭＢによって、疑似ＳＯＣからバッテリの起電力を推定するとともに、バッテリ電圧の内部抵抗による変動分と、充放電電流の変化による動的な電圧変動分とを推定し、これらの合計としてバッテリの電圧を推定する。すなわち、電池モデルにより、疑似ＳＯＣとともにバッテリの状態の変動を考慮してバッテリ電圧Ｖｅｓｔを推定する。次に、この推定電圧Ｖｅｓｔが実際に測定されたバッテリの電圧Ｖｍｅｓと等しくなるように疑似ＳＯＣを修正してバッテリのＳＯＣを推定している。
【００７２】
このように、電池モデルＭＢを使用すれば、推定電圧Ｖｅｓｔと実際に測定されたバッテリの電圧Ｖｍｅｓとが等しくなるように疑似ＳＯＣを修正していくので、仮に最初に与えられるＳＯＣの初期値が大きな誤差を含んでいても、速やかに正確なＳＯＣの推定値に収束することができる。
【００７３】
一方、充電または放電のいずれかしか実行されない場合たとえば、プラグイン充電時や乗車前空調の実行時のような場合には、電池モデルＭＡを用いたＳＯＣの推定結果ＳＯＣｉが使用される。そして、ＳＯＣｉの変化量ΔＳＯＣｉがＳＯＣの積算に使用されるように、選択部１３６の選択設定がＡ側に設定される。選択指令部は、ΔＳＯＣｉ，ΔＳＯＣｖのいずれをＳＯＣの積算に使用すべきかを決定して選択部１３６に指令を出す。
【００７４】
電池モデルＭＡにおいて、初期ＳＯＣ検出部１３２は、電圧検出部１１２で検出されたバッテリ電圧に基づいて初期ＳＯＣを決定する。図３で説明したように充電または放電が停止された直後であれば分極の影響が残存しているので、それまでに電池モデルＭＡ、ＭＢ等で推定されていたＳＯＣを引き継ぐ。充電または放電が停止されてからしばらく電流がほぼゼロである時間が続いた後であれば、電流ゼロ制御が実行されたときに計測したバッテリ電圧ＶＢは電池起電力に等しいので図２に示したマップからＳＯＣを求める。
【００７５】
そして、電流検出部１１０により検出された充放電電流値が、電流積算処理部１３４で積分され、初期ＳＯＣ検出部１３２で求められていたバッテリのＳＯＣの初期値に加算され、ＳＯＣが推定される。
【００７６】
プラグイン充電時や乗車前空調の実行時のような場合は、充電または放電のいずれかしか実行されないし、車両走行時のモータ電流のような大電流が流れることも無い。したがってＳＯＣの推定誤差も蓄積しにくいのでこのような電流積算法でＳＯＣを推定すればよい。これにより分極による電圧変動分の拡大の影響を受けないので、ＳＯＣ管理上限値まで正確にプラグイン充電を行なうことが可能となる。また乗車前空調でバッテリから使用した分の電力を確実にプラグイン充電で戻すことができる。このため、ＥＶ走行の航続距離を伸ばす点で有利となる。
【００７７】
なお、プラグイン充電時や乗車前空調の実行時のような場合は、充電または放電のいずれかしか実行されないし、車両走行時のモータ電流のような大電流が流れることも無いので、図４の電流検出部１１０を電流検出部１１０Ａ，１１０Ｂ（図示せず）のようにレンジの異なる検出部に分けてもよい。そして、電池モデルＭＡを使用するときは、低計測レンジで高分解能の電流検出部１１０Ａを使用し、電池モデルＭＢを使用するときは、大電流が計測可能な計測レンジで低分解能の電流検出部１１０Ｂを使用するように、選択部１３６の選択設定に連動させて電流検出部１１０Ａ，１１０Ｂの使用を切替えても良い。図１でいえば電流センサ１１−１，１１−２に代えて、それぞれ同じ場所に精度の高いセンサ１１−１Ａ，１１−２Ａ（図示せず）と精度は劣るがもっと大電流を計測可能なセンサ１１−１Ｂ，１１−２Ｂ（図示せず）を設けて使い分ければよい。このようにすることでより一層正確なＳＯＣ推定が実行できる。
【００７８】
選択部１３６の切替えは、充電プラグが挿入されて充電中であるか、エンジンが停止しているか、などに基づいて行なわれても良い。しかし、たとえばエンジンを停止して走行するＥＶ走行時であっても、減速時や下り坂走行時に回生制動によって二次電池に充電が行なわれることもある。また、プラグイン充電時であってもライトやエアコン等の電気負荷を作動させていると二次電池から放電が起こる可能性もある。したがって、充放電を繰返す頻度は、走行する道路や運転者の操作によって様々に変化し得るので、車両の状態に合わせてこまめに選択部１３６を切替えると精度が向上する。
【００７９】
図５は、図４の選択指令部１４６に関連する切替処理について説明するためのフローチャートである。
【００８０】
図４、図５を参照して、まずステップＳ１においてΔＳＯＣｖとΔＳＯＣｉがΔＳＯＣｖ演算部１４２，ΔＳＯＣｉ演算部１４４でそれぞれ算出され選択指令部１４６に記憶される。次にステップＳ２において、選択指令部１４６において時間期間Ｔの間の絶対値積算値Σ｜ΔＳＯＣｖ｜と積算値ΣΔＳＯＣｖが算出され、ステップＳ３において切替え判定パラメータＫが次式によって算出される。
Ｋ＝｜Σ｜ΔＳＯＣｖ｜／ΣΔＳＯＣｖ｜
このパラメータＫは充放電の繰返しの頻度を示すものである。ステップＳ２、Ｓ３においてΔＳＯＣｖを使用したが、これに変えてΔＳＯＣｉを使用してパラメータＫを求めても良い。
【００８１】
図６は、切替え判定パラメータＫの変化について説明するための図である。
図６を参照して、横軸は時間を示している。そしてＳＯＣ、ΔＳＯＣ、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣ、パラメータＫの波形が上から順に示されている。
【００８２】
期間ＴＡは、ＳＯＣが増減を繰返した場合の例である。この場合、ΔＳＯＣはプラスの値とマイナスの値を交互に取るので、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣは最初一瞬プラスの値をとるがその後ずっと０となる。このときパラメータＫの分子に当たるΣΔＳＯＣが０になるため、パラメータＫも０になる。
【００８３】
期間ＴＢは、ＳＯＣが単調に増加した場合の例である。この場合、ΔＳＯＣはプラスの値を取るので、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣはプラスの値をとる。このときパラメータＫの分子に当たるΣΔＳＯＣと分母に当たるΣ｜ΔＳＯＣ｜が同じになるため、パラメータＫは１になる。
【００８４】
期間ＴＣは、ＳＯＣが単調に減少した場合の例である。この場合、ΔＳＯＣはマイナスの値を取るので、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣはマイナスの値をとる。このときパラメータＫの分子に当たるΣΔＳＯＣと分母に当たるΣ｜ΔＳＯＣ｜の大きさが同じで符号が異なるため、Σ｜ΔＳＯＣｖ｜／ΣΔＳＯＣｖは−１となる。パラメータＫはこの値の絶対値になるため、パラメータＫは１になる。
【００８５】
図６では理解の容易のため、簡単な波形例で説明した。このようにパラメータＫは０〜１の間の値をとり、０に近いほど充放電が繰返されていることを示し、１に近いほど充電または放電が単調に連続していることを示す。
【００８６】
再び図４，図５を参照して、ステップＳ３でパラメータＫの算出が完了すると、ステップＳ４においてパラメータＫがしきい値Ｋｔよりも大きいか否かが判断される。
【００８７】
ステップＳ４において、パラメータＫがしきい値Ｋｔよりも大きい場合には、ステップＳ５に処理が進む。すなわち選択部１３６はＡの経路を選択し、ＳＯＣ積算部１４８は、今までの値にΔＳＯＣｉを加えてＳＯＣ推定値を更新する。
【００８８】
また、ステップＳ４において、パラメータＫがしきい値Ｋｔよりも大きくない場合には、ステップＳ６に処理が進む。すなわち選択部１３６はＢの経路を選択し、ＳＯＣ積算部１４８は、今までの値にΔＳＯＣｖを加えてＳＯＣ推定値を更新する。
【００８９】
ステップＳ５、Ｓ６のいずれかにおいてＳＯＣ推定値の更新が完了すると、ステップＳ７に処理が進み制御はメインルーチンに戻る。
【００９０】
なお、ΔＳＯＣを算出する単位時間や、ΣΔＳＯＣを算出する期間Ｔおよび判定しきい値Ｋｔは、ＳＯＣの推定精度が向上するように実験やシミュレーションにより適合化される。
【００９１】
図７は、プラグイン充電後ＥＶ走行およびＨＶ走行を実行したときのＳＯＣ変化の例を示した図である。
【００９２】
図７を参照して、時刻ｔ１〜ｔ２においては、プラグイン充電が実行されている。このとき、ＳＯＣは単調に増加する。パラメータＫは１に近い値をとり、しきい値Ｋｔよりも大きい。このため時刻ｔ１〜ｔ２においてはＳＯＣの算出に次式のようにΔＳＯＣｉが使用される。
ＳＯＣ（ｔ＋Δｔ）＝ＳＯＣ（ｔ）＋ΔＳＯＣｉ
時刻ｔ３〜ｔ４においてはＥＶ走行が実行されている。充電されていた電池電力が使用されるのでＳＯＣは減少していく。ただし、制動時や下り坂などにおいて回生ブレーキが作動し、その際に電池に充電されるためパラメータＫは１付近から０に向けて低下する。図７の例ではあまり頻繁に充放電の繰返しが発生していないので、パラメータＫがしきい値Ｋｔよりも低下することはなかった。このため時刻ｔ３〜ｔ４においても上記と同様にＳＯＣの算出にΔＳＯＣｉが使用される。
【００９３】
時刻ｔ４以降は、外部充電によって二次電池に充電しておいた電力が消費されてしまい、エンジンを併用するＨＶ走行が実行される。ＨＶ走行を開始してからしばらくすると、時刻ｔ５においてパラメータＫがしきい値Ｋｔよりも小さくなるので、時刻ｔ５以降はＳＯＣの算出に次式のようにΔＳＯＣｖが使用される。
ＳＯＣ（ｔ＋Δｔ）＝ＳＯＣ（ｔ）＋ΔＳＯＣｖ
なお、ΔＳＯＣｖとΔＳＯＣｉとを置き換えて積算を開始する際には、徐徐にＳＯＣ推定値が変化するようになまし徐変などのフィルタ処理を適用してもよい。
【００９４】
以上説明したように、本実施の形態では、プラグインハイブリッド自動車またはハイブリッド自動車のＥＶモード、あるいはプラグインハイブリッド自動車の外部充電モードでＳＯＣの推定方法を切替える。このために、電圧補正を用いる推定方法によるＳＯＣ推定値と電流積算のみ用いる推定方法によるＳＯＣ推定値とを両方演算しておく。
【００９５】
そして、所定期間において結果的に放電が実行される場合に、その期間に充電が占める割合がしきい値より小さいときは電流積算のみ用いる推定方法を使用する。同様に所定期間において結果的に充電が実行される場合に、その期間に放電が占める割合がしきい値より小さいときは電流積算のみ用いる推定方法を使用する。このような充電中に放電が占める割合や放電中に充電が占める割合を評価するパラメータとして、例えば図６で説明したパラメータＫを用いることができる。
【００９６】
最後に、本実施の形態について、図１等を参照しつつ総括する。
本実施の形態に示される車両の電源装置は、充放電が可能なバッテリＢ１，Ｂ２と、バッテリの電流を検出する電流センサ１１−１，１１−２と、バッテリの充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいてバッテリの充放電を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値ＳＯＣｖ，ＳＯＣｉを算出し、所定期間内におけるバッテリへの充電量とバッテリからの放電量とを観測し、観測結果に基づいて第１、第２の推定値のいずれかに基づいてバッテリの充電状態ＳＯＣを更新する。第１の推定方法は、バッテリの開路電圧を推定し、開路電圧を分極に基づいて補正した値に基づいて第１の推定値を決定する方法である。第２の推定方法は、第１の推定方法とは異なる推定方法であって、電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて第２の推定値を決定する方法である。
【００９７】
好ましくは、制御装置３０は、所定期間内に合計として放電が行なわれている場合には、所定期間における充電が発生する度合いを示す第１の評価値が第１のしきい値Ｋｔを超えるときに第１の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新し、第１の評価値が第１のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新する。たとえば、図６で説明したパラメータＫは、放電時に充電が起こる頻度が低い場合や充電時に放電が起こる頻度が低い場合に増加して１に近づく。そこで、第１の評価値として１−Ｋを用いると、第１のしきい値は１−Ｋｔとすることができる。
【００９８】
好ましくは、制御装置３０は、所定期間内に合計として充電が行なわれている場合には、所定期間における放電が発生する度合いを示す第２の評価値が第２のしきい値を超えるときに第１の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新し、第２の評価値が第２のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新する。たとえば、第２の評価値として１−Ｋを用いると、第２のしきい値は１−Ｋｔとすることができる。
【００９９】
好ましくは、車両１は、バッテリＢ１に車両外部から充電を行なう外部充電が可能に構成される。所定期間内に合計として充電が行なわれている場合は、外部充電が実行されるときを含む。
【０１００】
好ましくは、車両１には、エンジン４と、力行動作と回生動作とが実行可能なモータジェネレータＭＧ２とが搭載される。所定期間内に合計として放電が行なわれている場合は、エンジン４を停止した状態でモータジェネレータＭＧ２によって車両を走行させるときを含む。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、プラグインハイブリッド自動車の例を示して説明したが、本実施の形態で開示されたＳＯＣの推定手法は、プラグインハイブリッド自動車以外にも種々の車両たとえば電気自動車や燃料電池自動車にも適用することが可能である。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 車両、３ 動力分割機構、４ エンジン、６ 充電器、８ 商用電源、１３ 電圧センサ、１４ インバータ、３０ 制御装置、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ 電流検出部、１１２ 電圧検出部、１１４ 疑似ＳＯＣ推定部、１１６ 起電力推定部、１１８ 電圧変動推定部、１２０ 動的電圧変動推定部、１２２，１２８ 加算器、１２４ 比較器、１２６ ＳＯＣ修正量算出部、１３２ 初期ＳＯＣ検出部、１３４ 電流積算処理部、１３６ 選択部、１４２ ΔＳＯＣｖ演算部、１４４ ΔＳＯＣｉ演算部、１４６ 選択指令部、１４８ ＳＯＣ積算部、Ｂ１，Ｂ２ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２，ＣＨ 平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ インダクタ、ＬＮ１Ａ，ＬＮ２Ａ 正母線、ＬＮ１Ｂ，ＬＮ２Ｂ 配線、ＬＮ１Ｃ，ＬＮ２Ｃ 負母線、ＭＡ，ＭＢ 電池モデル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ トランジスタ、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の電源装置に関し、特に二次電池の充放電の制御のために二次電池の充電状態を推定して推定した充電状態を用いる車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車では、主として蓄電装置として二次電池（以下、バッテリともいう）が使用されている。この二次電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、蓄電量、残存容量などともいう）は、二次電池の充放電電流の積算値を端子電圧の測定値に基づいて補正することによって算出されている。
【０００３】
たとえば、特開２００９−５４５８号公報（特許文献１）には、電流と電圧を用いる充電状態推定方法についての開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５４５８号公報
【特許文献２】特開２００６−９８１３５号公報
【特許文献３】特開２００６−９８１３４号公報
【特許文献４】特開２００９−２０１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド自動車では、二次電池からの放電と二次電池への充電とが細かく切り替わり、ユーザの運転時間が長いとこの細かな切り替わりが発生する状態が継続する。このような状態では、電流積算値のみによって充電状態の増減量（ΔＳＯＣ）を算出すると誤差が累積してしまう。
【０００６】
この誤差を少なくして充電状態の推定精度を向上させるため、電流−電圧プロットを用いて開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）を推定することによりＳＯＣの推定を行なう手法や、電池モデルを用い電圧、電流、温度からＳＯＣを算出する手法が提案されている。しかし、充放電履歴に関わらず、ＳＯＣ推定精度を一律に向上させるのは難しく、使用条件によっては誤差が拡大してしまう瞬間も生じる。
【０００７】
図８は、ＳＯＣ推定値の誤差が拡大する例を説明するための図である。
図８を参照して、二次電池からの放電電流ＩＢが正の状態が連続する状況、つまり放電が連続する状況が示されている。このような状況ではＳＯＣは単調に減少する。電流積算値のみによってＳＯＣの増減量（ΔＳＯＣ）を算出し、ＳＯＣを更新した場合（ＳＯＣｉ）は、実際のＳＯＣと一致する。しかし、ΔＳＯＣに電圧による補正を行なって、ＳＯＣを更新した場合（ＳＯＣｖ）は放電初期に誤差が発生し放電しているにもかかわらず一時的にＳＯＣが増加したように変化している。
【０００８】
近年、外部からの充電が可能なプラグインハイブリッド自動車が開発されている。このプラグインハイブリッド自動車では、外部から充電を実行している場合（外部充電モード）や、エンジンを停止して充電しておいたバッテリのエネルギを優先的に使用する場合（ＥＶモード）など、充電または放電のいずれか一方が単純に連続することが多い。そのような領域では、従来のＳＯＣ推定方法では精度が悪化する場合がある。
【０００９】
この発明の目的は、二次電池の充放電の経過に応じて適した方法でΔＳＯＣを求め、ＳＯＣの推定精度を向上させた車両の電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、充放電が可能な二次電池と、二次電池の電流を検出する電流センサと、二次電池の充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいて二次電池の充放電を制御する制御装置とを備える。制御装置は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値を算出し、所定期間内における二次電池への充電量と二次電池からの放電量とを観測し、観測結果に基づいて第１、第２の推定値のいずれかに基づいて二次電池の充電状態を更新する。第１の推定方法は、二次電池の開路電圧を推定し、開路電圧を分極に基づいて補正した値に基づいて第１の推定値を決定する方法である。第２の推定方法は、第１の推定方法とは異なる推定方法であって、電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて第２の推定値を決定する方法である。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、所定期間内に合計として放電が行なわれている場合には、所定期間における充電が発生する度合いを示す第１の評価値が第１のしきい値を超えるときに第１の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新し、第１の評価値が第１のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、所定期間内に合計として充電が行なわれている場合には、所定期間における放電が発生する度合いを示す第２の評価値が第２のしきい値を超えるときに第１の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新し、第２の評価値が第２のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいて二次電池の充電状態を更新する。
【００１３】
好ましくは、車両は、二次電池に車両外部から充電を行なう外部充電が可能に構成される。所定期間内に合計として充電が行なわれている場合は、外部充電が実行されるときを含む。
【００１４】
好ましくは、車両には、エンジンと、力行動作と回生動作とが実行可能な電動機とが搭載される。所定期間内に合計として放電が行なわれている場合は、エンジンを停止した状態で電動機によって車両を走行させるときを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プラグインハイブリッド自動車のような様々な充放電状態を取りうる車両においても二次電池のＳＯＣの推定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
【図２】バッテリの開路電圧（ＯＣＶ：Open-Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係を示した図である。
【図３】充電時のバッテリ電圧および放電時のバッテリ電圧の時間的変化を説明するための波形図である。
【図４】制御装置３０が実行するＳＯＣ推定処理の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の選択指令部１４６に関連する切替処理について説明するためのフローチャートである。
【図６】切替え判定パラメータＫの変化について説明するための図である。
【図７】プラグイン充電後ＥＶ走行およびＨＶ走行を実行したときのＳＯＣ変化の例を示した図である。
【図８】ＳＯＣ推定値の誤差が拡大する例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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返さない。
【００１８】
［車両の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
【００１９】
図１を参照して、車両１は、バッテリＢ１，Ｂ２と、昇圧コンバータ１２−１，１２−２と、平滑コンデンサＣＨと、電圧センサ１０−１，１０−２，１３と、インバータ１４と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、制御装置３０とを含む。
【００２０】
この車両に搭載されるバッテリＢ１，Ｂ２は外部から充電が可能である。このために、車両１は、さらに、たとえばＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖの商用電源８に接続可能なコネクタを有し、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に接続される充電器６を含む。充電器６は、交流を直流に変換するとともに電圧を調圧してバッテリに与える。なお、外部充電可能とするために、他にも、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式や昇圧コンバータ１２−１，１２−２を合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。
【００２１】
平滑コンデンサＣＨは、昇圧コンバータ１２−１，１２−２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。
【００２２】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２−１または１２−２から与えられる直流電圧ＶＨを三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２に出力する。
【００２３】
動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構３としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構では、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
【００２４】
バッテリＢ１は、正極線ＰＬ１に正極が接続され、負極線ＮＬ１に負極が接続されている。電圧センサ１０−１は、バッテリＢ１の正負極間の電圧ＶＢ１を測定する。電圧センサ１０−１とともにバッテリＢ１の充電状態ＳＯＣ１を監視するために、バッテリＢ１に流れる電流ＩＢ１を検知する電流センサ１１−１が設けられている。また、バッテリＢ１の充電状態ＳＯＣ１が制御装置３０において検出されている。制御装置３０は、後に図４、図５で説明する方法を用いて充電状態ＳＯＣ１を算出する。
【００２５】
バッテリＢ２は、正極線ＰＬ２に正極が接続され、負極線ＮＬ２に負極が接続されている。電圧センサ１０−２は、バッテリＢ２の端子間の電圧ＶＢ２を測定する。電圧センサ１０−２とともにバッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ２を監視するために、バッテリＢ２に流れる電流ＩＢ２を検知する電流センサ１１−２が設けられている。また、バッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ２が制御装置３０において検出されている。制御装置３０は、後に図４、図５で説明する方法を用いて充電状態ＳＯＣ２を算出する。
【００２６】
バッテリＢ１，Ｂ２としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。
【００２７】
バッテリＢ２とバッテリＢ１とは、たとえば、同時使用することにより主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続される電気負荷（インバータ１４およびモータジェネレータＭＧ２）に許容された最大パワーを出力可能であるように蓄電可能容量が設定される。これによりエンジンを使用しないＥＶ（Electric Vehicle）走行において最大パワーの走行が可能である。
【００２８】
そしてバッテリＢ２の電力が消費されてしまったら、バッテリＢ１に加えてエンジン４を使用することによって、バッテリＢ２を使用しないでも最大パワーの走行を可能とすることができる。なお、バッテリＢ２を複数搭載して、１つめのバッテリの電力が消費されてしまったらスイッチ等で２つめ、３つめのバッテリにつなぎ替えるようにして、ＥＶ走行を継続可能な構成としても良い。
【００２９】
インバータ１４は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬに接続されている。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２−１および１２−２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２−１および１２−２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２−１および１２−２は、電圧ＶＨを電圧ＶＢ１，ＶＢ２にそれぞれ変換する電圧変換回路として動作するように、制御装置３０によって制御される。
【００３０】
インバータ１４は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２−１および１２−２の出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２−１および１２−２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２−１および１２−２は、電圧ＶＨを電圧ＶＢ１，ＶＢ２にそれぞれ変換する電圧変換回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００３１】
制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値、モータ電流値および回転速度、電圧ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＨの各値、および起動信号を受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２−１，１２−２に対して昇圧指示と降圧指示と動作禁止指示とを出力する。
【００３２】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２−１，１２−２の出力である直流電圧ＶＨをモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧ＶＨに変換して昇圧コンバータ１２−１，１２−２側に戻す回生指示とを出力する。
【００３３】
同様に制御装置３０は、インバータ１４に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２−１，１２−２側に戻す回生指示とを出力する。
【００３４】
昇圧コンバータ１２−１は、チョッパ回路４０−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ１とを含む。チョッパ回路４０−１は、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。トランジスタＱ１ＢおよびダイオードＤ１Ｂによって上アームが構成される。また、トランジスタＱ１ＡおよびダイオードＤ１Ａによって下アームが構成される。
【００３５】
正母線ＬＮ１Ａは、一方端がトランジスタＱ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。
【００３６】
トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、トランジスタＱ１Ａのエミッタが負母線ＬＮ１Ｃに接続され、トランジスタＱ１ＢのエミッタがトランジスタＱ１Ａのコレクタに接続され、トランジスタＱ１Ｂのコレクタが正母線ＬＮ１Ａに接続される。下アームにおいて、ダイオードＤ１Ａは、トランジスタＱ１Ａに並列に接続される。上アームにおいて、ダイオードＤ１Ｂは、トランジスタＱ１Ｂに並列に接続される。ダイオードＤ１Ａの順方向は、母線ＬＮ１ＣからインダクタＬ１に向かう向きである。また、ダイオードＤ１Ｂの順方向は、インダクタＬ１から母線ＬＮ１Ａに向かう向きである。インダクタＬ１の一方端は、トランジスタＱ１ＡとトランジスタＱ１Ｂとの接続ノードに接続される。
【００３７】
配線ＬＮ１Ｂは、正極線ＰＬ１とインダクタＬ１の他方端との間に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００３８】
正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１は、システムメインリレーＳＭＲ１によって、バッテリＢ１の正極および負極にそれぞれ接続される。
【００３９】
そして、チョッパ回路４０−１は、制御装置３０から与えられる駆動信号ＰＷＣ１に応じて、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１から受ける直流電力（駆動電力）を昇圧して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給し、また、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの電圧を降圧してバッテリＢ１へ供給することができる。
【００４０】
昇圧コンバータ１２−２は、チョッパ回路４０−２と、正母線ＬＮ２Ａと、負母線ＬＮ２Ｃと、配線ＬＮ２Ｂと、平滑コンデンサＣ２とを含む。チョッパ回路４０−２は、トランジスタＱ２Ａ，Ｑ２Ｂと、ダイオードＤ２Ａ，Ｄ２Ｂと、インダクタＬ２とを含む。トランジスタＱ２ＢおよびダイオードＤ２Ｂによって上アームが構成される。また、トランジスタＱ２ＡおよびダイオードＤ２Ａによって下アームが構成される。
【００４１】
正母線ＬＮ２Ａは、一方端がトランジスタＱ２Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ２Ｃは、一方端が負極線ＮＬ２に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。
【００４２】
トランジスタＱ２Ａ，Ｑ２Ｂは、負母線ＬＮ２Ｃと正母線ＬＮ２Ａとの間に直列に接続される。具体的には、トランジスタＱ２Ａのエミッタが負母線ＬＮ２Ｃに接続され、トランジスタＱ２ＢのエミッタがトランジスタＱ２Ａのコレクタに接続され、トランジスタＱ２Ｂのコレクタが正母線ＬＮ２Ａに接続される。下アームにおいて、ダイオードＤ２Ａは、トランジスタＱ２Ａに並列に接続される。上アームにおいて、ダイオードＤ２Ｂは、トランジスタＱ２Ｂに並列に接続される。ダイオードＤ２Ａの順方向は、母線ＬＮ２ＣからインダクタＬ２に向かう向きである。また、ダイオードＤ２Ｂの順方向は、インダクタＬ２から母線ＬＮ２Ａに向かう向きである。インダクタＬ２は、トランジスタＱ２ＡとトランジスタＱ２Ｂとの接続ノードに接続される。
【００４３】
なお、トランジスタＱ１Ｂ，Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂは、パワースイッチング素子であればよく、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子やパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いることができる。
【００４４】
配線ＬＮ２Ｂは、一方端が正極線ＰＬ２に接続され、他方端がインダクタＬ２に接続される。平滑コンデンサＣ２は、配線ＬＮ２Ｂと負母線ＬＮ２Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ２Ｂおよび負母線ＬＮ２Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００４５】
正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２は、システムメインリレーＳＭＲ２によって、バッテリＢ２の正極および負極にそれぞれ接続される。
【００４６】
そして、チョッパ回路４０−２は、図１の制御装置３０から与えられる駆動信号ＰＷＣ２に応じて、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２から受ける直流電力（駆動電力）を昇圧して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給し、また、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの電圧を降圧してバッテリＢ２へ供給することができる。
【００４７】
［開路電圧と充電状態の説明］
図２は、バッテリの開路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ−Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）とＳＯＣとの関係を示した図である。
【００４８】
バッテリのＯＣＶは、ＳＯＣが増加すると高くなるという相関関係がある。たとえば、リチウムイオンバッテリは、ＯＣＶ＝３．０ＶでＳＯＣ＝０％、ＯＣＶ＝４．１ＶでＳＯＣ＝１００％でその間は図２に示すような相関関係を有する。この相関を予め測定しておき、マップとして記憶しておく。そしてＯＣＶを電圧センサで測定し、ＯＣＶに基づいてマップを参照してＳＯＣを推定することができる。
【００４９】
しかし、走行中や外部充電中は回路に電流を流す必要があるので、開路電圧は測定することができない。回路に電流を流している場合には、バッテリ電圧は、内部抵抗による電圧増減分および分極による電圧増減分の影響を受ける。
【００５０】
図３は、充電時のバッテリ電圧および放電時のバッテリ電圧の時間的変化を説明するための波形図である。
【００５１】
図３を参照して、時刻ｔ１〜ｔ２ではバッテリに充電が行なわれ、時刻ｔ２〜ｔ３ではバッテリに充放電が行なわれておらず、時刻ｔ３以降バッテリから放電が行なわれる場合について説明する。
【００５２】
まず、時刻ｔ１においてバッテリに充電が開始される。バッテリ電流ＩＢは、正の向きが放電、負の向きが充電を示す。充電が進むにつれて、開路電圧ＯＣＶは充電状態ＳＯＣの増加に伴って上昇する。この開路電圧ＯＣＶは、充電中は直接計測することはできない。充電中に電圧センサでバッテリ電圧ＶＢとして検出できるのは閉路電圧ＣＣＶ（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）である。この閉路電圧ＣＣＶは、開路電圧ＯＣＶにバッテリ内部抵抗による変化分ΔＶ１と分極による変化分ΔＶ２を加えたものである。
【００５３】
変化分ΔＶ１については、充電電流Ｉと内部抵抗Ｒとの積で求めることができる。なおバッテリの内部抵抗Ｒは、温度依存性があるのでバッテリ温度を計測して温度に基づいて補正して用いても良い。
【００５４】
変化分ΔＶ２については、充電時間が増加するにつれて増加する傾向がある。したがって、時刻ｔ１〜ｔ２において変化分ΔＶ２は次第に増加している。
【００５５】
時刻ｔ２において充電が停止されると、変化分ΔＶ１については電流が流れなくなるのでゼロとなる。しかし、変化分ΔＶ２については直ちにゼロになることは無く、時間がたつにつれてゼロに近づいていく。したがって、バッテリ電圧ＶＢは、しばらくの間は開路電圧ＯＣＶよりも高い値を示し、ある程度の時間が経過すると開路電圧ＯＣＶに一致する。
【００５６】
時刻ｔ３以降の放電時については、変化分ΔＶ１、ΔＶ２は逆方向すなわち測定電圧を下げる方向に現れる。放電時においても、ΔＶ１が内部抵抗と電流の積であること、およびΔＶ２は分極に起因するものであり時間とともに増加するものであることについては、充電時と同様であるので説明は繰返さない。図示していないが、放電が停止してバッテリ電流がゼロになると変化分ΔＶ１分は電圧が上昇するが変化分ΔＶ２は直ちにゼロにはならず、しばらく開路電圧ＯＣＶよりも低めの電圧が測定される。その後、時間がある程度経過すると測定される電圧が開路電圧ＯＣＶに一致するようになる。
【００５７】
分極によって生ずる電圧変化分ΔＶ２は、充電や放電の開始からの時間によって変化する。したがって、後に図４の電池モデルＭＢで説明するように、車両走行時に適用されるＳＯＣの推定処理では、回生と力行の充放電のサイクルが繰返される走行パターンに合せて分極による電圧変化分ΔＶ２（図４ではＶｄｙｎ）を決定し、これを用いて閉路電圧ＣＣＶから開路電圧ＯＣＶを推定し、推定された開路電圧ＯＣＶに基づいて最終的にＳＯＣが推定される。
【００５８】
すなわち、電圧変化分ΔＶ２（図４ではＶｄｙｎ）は、充放電を繰返す走行時にマッチングさせた値に基づいて算出される。
【００５９】
制御装置３０は、充電または放電のいずれかしか実行されないことが分かっている場合には、主として、ＳＯＣの初期値に対して充電又は放電する電流を積算してＳＯＣの推定を行なう。一方、走行時のように充電と放電のサイクルが頻繁に繰返される可能性のある場合には、主として、異なる推定方法である推定ＯＣＶ法を用いて推定する。この推定ＯＣＶ法では、電流積算だけでなく、バッテリ電圧やバッテリ内部抵抗を反映させて、頻繁に充電と放電とを繰返すようなバッテリ使用法がなされた場合に誤差が積算されてしまうのを防いでいる。
【００６０】
制御装置３０が行なうこのようなＳＯＣの推定処理の切替えについて、ブロック図を用いて説明する。
【００６１】
図４は、制御装置３０が実行するＳＯＣ推定処理の構成を示すブロック図である。
図４を参照して、制御装置３０は、電流積算に基づいてＳＯＣの変化を検出する電池モデルＭＡと、電流積算に加えて電圧の検出値を用いる補正を適用してＳＯＣの変化を検出する電池モデルＭＢとを含む。
【００６２】
バッテリの充放電電流は電流検出部１１０により検出される。また、そのときのバッテリ電圧は電圧検出部１１２により検出される。なお、電流検出部１１０は、図１の電流センサ１１−１，１１−２に対応する。電圧検出部１１２は、図１の電圧センサ１０−１，１０−２に対応する。
【００６３】
エンジンとモータを併用する車両の通常走行時（ＨＶ走行時）には、電池モデルＭＢを用いたＳＯＣの推定によってΔＳＯＣｖ演算部１４２で算出されたＳＯＣの変化量ΔＳＯＣｖが選択指令部１４６によって選択され選択部１３６の選択設定がＢ側に設定される。この変化量ΔＳＯＣｖがＳＯＣ積算部１４８で積算されＳＯＣ推定値が出力される。
【００６４】
電流検出部１１０により検出された充放電電流値は、疑似ＳＯＣ推定部１１４で積分され、あらかじめ求められていたバッテリのＳＯＣの初期値に加算されてＳＯＣの一応の値である疑似ＳＯＣが推定される。このＳＯＣの初期値は、外部充電直後の満充電時であればＳＯＣ上限値に設定される。外部充電しない場合には、前回使用終了時に制御装置３０の内部の不揮発性メモリに保存されていたＳＯＣ推定値を読み出してＳＯＣの初期値として用いることができる。
【００６５】
このようにして求めた疑似ＳＯＣに基づき、起電力推定部１１６により、その疑似ＳＯＣに対応するバッテリ電圧を推定する。この起電力推定部１１６によって推定されるバッテリ電圧は、バッテリの開路電圧の推定値Ｖｏｃである。このような開路電圧Ｖｏｃは、例えば、あらかじめ図２のようなＳＯＣと開路電圧とのマップをバッテリ毎に求めておき、疑似ＳＯＣ推定部１１４から与えられる疑似ＳＯＣに対応する開路電圧Ｖｏｃとして推定することができる。
【００６６】
また、電流検出部１１０によって検出されたバッテリの充放電電流値から、バッテリの内部抵抗による電圧変動が電圧変動推定部１１８により推定される。この電圧変動推定部１１８では、下に示す式により内部抵抗によるバッテリ電圧の変動を推定する。
Ｖｒ＝−ｒ×ＩＢ
ここでｒは内部抵抗を示し、ＩＢはバッテリ電流値（放電が正）を示す。また、Ｖｒは電圧変動推定部１１８によって推定される内部抵抗による電圧変動である。なお、バッテリの内部抵抗ｒは、あらかじめバッテリ毎に決定しておく。また、電流値ＩＢは、電流検出部１１０によって検出された充放電電流値である。この電圧変動分Ｖｒは、図３のΔＶ１に対応するものである。
【００６７】
さらに、動的電圧変動推定部１２０により、バッテリの充放電電流の変化に基づいたバッテリ電圧の変動が推定される。この動的電圧変動は、バッテリの分極によって生じるものである。動的電圧変動推定部１２０では、頻繁に充放電を繰返すような使用パターンに基づいて決定されたバッテリの動的な電圧変動Ｖｄｙｎを与える。この電圧変動分Ｖｄｙｎは、図３のΔＶ２に対応するものである。たとえば、バッテリ電流ＩＢに対して走行時に適合した設定時間における分極電圧を計測しておき電圧変動Ｖｄｙｎを電流に対するマップとして定義して用いることができる。
【００６８】
次に、上述した起電力推定部１１６、電圧変動推定部１１８、動的電圧変動推定部１２０の出力値を加算器１２２で加算し、バッテリ電圧の推定値である推定電圧Ｖｅｓｔを求める。すなわち、Ｖｅｓｔ＝Ｖｏｃ＋Ｖｒ＋Ｖｄｙｎとなる。
【００６９】
なお、以上に述べた疑似ＳＯＣ推定部１１４、起電力推定部１１６、電圧変動推定部１１８、動的電圧変動推定部１２０、加算器１２２により、電池モデルＭＢが構成される。
【００７０】
上述した電池モデルＭＢにより推定されたバッテリの推定電圧Ｖｅｓｔは、比較器１２４で、電圧検出部１１２によって検出された実際のバッテリの測定電圧Ｖｍｅｓと比較され、その差がＳＯＣ修正量算出部１２６に入力される。ＳＯＣ修正量算出部１２６および加算器１２８によって、下に示す式の演算が実行され、バッテリのＳＯＣの推定値ＳＯＣｖが算出される。
ＳＯＣｖ＝ＳＯＣｐ＋Ｋｐ×（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）＋Ｋｉ×∫（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）ｄｔ
ここでＳＯＣｐは、疑似ＳＯＣを示し、Ｋｐ，Ｋｉは係数を示す。上式において、疑似ＳＯＣ（ＳＯＣｐ）は疑似ＳＯＣ推定部１１４の出力値である。また、ＳＯＣ修正量算出部１２６では、上式の第２項及び第３項すなわち比較器１２４によって求められた推定電圧Ｖｅｓｔと測定電圧Ｖｍｅｓとの差（Ｖｍｅｓ−Ｖｅｓｔ）に比例する成分と、この差の積分値に比例する成分とを算出する。ここで、係数Ｋｐ，Ｋｉはそれぞれあらかじめバッテリ特性から決定しておく。ＳＯＣ修正量算出部１２６によって算出された上記各成分は、上式に示されるように、加算器１２８により疑似ＳＯＣ推定部１１４の出力値ＳＯＣｐに加算される。これによりバッテリのＳＯＣの推定値を得ることができる。
【００７１】
このようにＨＶ走行時に主として使用される電池モデルＭＢによって、疑似ＳＯＣからバッテリの起電力を推定するとともに、バッテリ電圧の内部抵抗による変動分と、充放電電流の変化による動的な電圧変動分とを推定し、これらの合計としてバッテリの電圧を推定する。すなわち、電池モデルにより、疑似ＳＯＣとともにバッテリの状態の変動を考慮してバッテリ電圧Ｖｅｓｔを推定する。次に、この推定電圧Ｖｅｓｔが実際に測定されたバッテリの電圧Ｖｍｅｓと等しくなるように疑似ＳＯＣを修正してバッテリのＳＯＣを推定している。
【００７２】
このように、電池モデルＭＢを使用すれば、推定電圧Ｖｅｓｔと実際に測定されたバッテリの電圧Ｖｍｅｓとが等しくなるように疑似ＳＯＣを修正していくので、仮に最初に与えられるＳＯＣの初期値が大きな誤差を含んでいても、速やかに正確なＳＯＣの推定値に収束することができる。
【００７３】
一方、充電または放電のいずれかしか実行されない場合たとえば、プラグイン充電時や乗車前空調の実行時のような場合には、電池モデルＭＡを用いたＳＯＣの推定結果ＳＯＣｉが使用される。そして、ＳＯＣｉの変化量ΔＳＯＣｉがＳＯＣの積算に使用されるように、選択部１３６の選択設定がＡ側に設定される。選択指令部は、ΔＳＯＣｉ，ΔＳＯＣｖのいずれをＳＯＣの積算に使用すべきかを決定して選択部１３６に指令を出す。
【００７４】
電池モデルＭＡにおいて、初期ＳＯＣ検出部１３２は、電圧検出部１１２で検出されたバッテリ電圧に基づいて初期ＳＯＣを決定する。図３で説明したように充電または放電が停止された直後であれば分極の影響が残存しているので、それまでに電池モデルＭＡ、ＭＢ等で推定されていたＳＯＣを引き継ぐ。充電または放電が停止されてからしばらく電流がほぼゼロである時間が続いた後であれば、電流ゼロ制御が実行されたときに計測したバッテリ電圧ＶＢは電池起電力に等しいので図２に示したマップからＳＯＣを求める。
【００７５】
そして、電流検出部１１０により検出された充放電電流値が、電流積算処理部１３４で積分され、初期ＳＯＣ検出部１３２で求められていたバッテリのＳＯＣの初期値に加算され、ＳＯＣが推定される。
【００７６】
プラグイン充電時や乗車前空調の実行時のような場合は、充電または放電のいずれかしか実行されないし、車両走行時のモータ電流のような大電流が流れることも無い。したがってＳＯＣの推定誤差も蓄積しにくいのでこのような電流積算法でＳＯＣを推定すればよい。これにより分極による電圧変動分の拡大の影響を受けないので、ＳＯＣ管理上限値まで正確にプラグイン充電を行なうことが可能となる。また乗車前空調でバッテリから使用した分の電力を確実にプラグイン充電で戻すことができる。このため、ＥＶ走行の航続距離を伸ばす点で有利となる。
【００７７】
なお、プラグイン充電時や乗車前空調の実行時のような場合は、充電または放電のいずれかしか実行されないし、車両走行時のモータ電流のような大電流が流れることも無いので、図４の電流検出部１１０を電流検出部１１０Ａ，１１０Ｂ（図示せず）のようにレンジの異なる検出部に分けてもよい。そして、電池モデルＭＡを使用するときは、低計測レンジで高分解能の電流検出部１１０Ａを使用し、電池モデルＭＢを使用するときは、大電流が計測可能な計測レンジで低分解能の電流検出部１１０Ｂを使用するように、選択部１３６の選択設定に連動させて電流検出部１１０Ａ，１１０Ｂの使用を切替えても良い。図１でいえば電流センサ１１−１，１１−２に代えて、それぞれ同じ場所に精度の高いセンサ１１−１Ａ，１１−２Ａ（図示せず）と精度は劣るがもっと大電流を計測可能なセンサ１１−１Ｂ，１１−２Ｂ（図示せず）を設けて使い分ければよい。このようにすることでより一層正確なＳＯＣ推定が実行できる。
【００７８】
選択部１３６の切替えは、充電プラグが挿入されて充電中であるか、エンジンが停止しているか、などに基づいて行なわれても良い。しかし、たとえばエンジンを停止して走行するＥＶ走行時であっても、減速時や下り坂走行時に回生制動によって二次電池に充電が行なわれることもある。また、プラグイン充電時であってもライトやエアコン等の電気負荷を作動させていると二次電池から放電が起こる可能性もある。したがって、充放電を繰返す頻度は、走行する道路や運転者の操作によって様々に変化し得るので、車両の状態に合わせてこまめに選択部１３６を切替えると精度が向上する。
【００７９】
図５は、図４の選択指令部１４６に関連する切替処理について説明するためのフローチャートである。
【００８０】
図４、図５を参照して、まずステップＳ１においてΔＳＯＣｖとΔＳＯＣｉがΔＳＯＣｖ演算部１４２，ΔＳＯＣｉ演算部１４４でそれぞれ算出され選択指令部１４６に記憶される。次にステップＳ２において、選択指令部１４６において時間期間Ｔの間の絶対値積算値Σ｜ΔＳＯＣｖ｜と積算値ΣΔＳＯＣｖが算出され、ステップＳ３において切替え判定パラメータＫが次式によって算出される。
Ｋ＝｜Σ｜ΔＳＯＣｖ｜／ΣΔＳＯＣｖ｜
このパラメータＫは充放電の繰返しの頻度を示すものである。ステップＳ２、Ｓ３においてΔＳＯＣｖを使用したが、これに変えてΔＳＯＣｉを使用してパラメータＫを求めても良い。
【００８１】
図６は、切替え判定パラメータＫの変化について説明するための図である。
図６を参照して、横軸は時間を示している。そしてＳＯＣ、ΔＳＯＣ、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣ、パラメータＫの波形が上から順に示されている。
【００８２】
期間ＴＡは、ＳＯＣが増減を繰返した場合の例である。この場合、ΔＳＯＣはプラスの値とマイナスの値を交互に取るので、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣは最初一瞬プラスの値をとるがその後ずっと０となる。このときパラメータＫの分子に当たるΣΔＳＯＣが０になるため、パラメータＫも０になる。
【００８３】
期間ＴＢは、ＳＯＣが単調に増加した場合の例である。この場合、ΔＳＯＣはプラスの値を取るので、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣはプラスの値をとる。このときパラメータＫの分子に当たるΣΔＳＯＣと分母に当たるΣ｜ΔＳＯＣ｜が同じになるため、パラメータＫは１になる。
【００８４】
期間ＴＣは、ＳＯＣが単調に減少した場合の例である。この場合、ΔＳＯＣはマイナスの値を取るので、期間ＴあたりのΣΔＳＯＣはマイナスの値をとる。このときパラメータＫの分子に当たるΣΔＳＯＣと分母に当たるΣ｜ΔＳＯＣ｜の大きさが同じで符号が異なるため、Σ｜ΔＳＯＣｖ｜／ΣΔＳＯＣｖは−１となる。パラメータＫはこの値の絶対値になるため、パラメータＫは１になる。
【００８５】
図６では理解の容易のため、簡単な波形例で説明した。このようにパラメータＫは０〜１の間の値をとり、０に近いほど充放電が繰返されていることを示し、１に近いほど充電または放電が単調に連続していることを示す。
【００８６】
再び図４，図５を参照して、ステップＳ３でパラメータＫの算出が完了すると、ステップＳ４においてパラメータＫがしきい値Ｋｔよりも大きいか否かが判断される。
【００８７】
ステップＳ４において、パラメータＫがしきい値Ｋｔよりも大きい場合には、ステップＳ５に処理が進む。すなわち選択部１３６はＡの経路を選択し、ＳＯＣ積算部１４８は、今までの値にΔＳＯＣｉを加えてＳＯＣ推定値を更新する。
【００８８】
また、ステップＳ４において、パラメータＫがしきい値Ｋｔよりも大きくない場合には、ステップＳ６に処理が進む。すなわち選択部１３６はＢの経路を選択し、ＳＯＣ積算部１４８は、今までの値にΔＳＯＣｖを加えてＳＯＣ推定値を更新する。
【００８９】
ステップＳ５、Ｓ６のいずれかにおいてＳＯＣ推定値の更新が完了すると、ステップＳ７に処理が進み制御はメインルーチンに戻る。
【００９０】
なお、ΔＳＯＣを算出する単位時間や、ΣΔＳＯＣを算出する期間Ｔおよび判定しきい値Ｋｔは、ＳＯＣの推定精度が向上するように実験やシミュレーションにより適合化される。
【００９１】
図７は、プラグイン充電後ＥＶ走行およびＨＶ走行を実行したときのＳＯＣ変化の例を示した図である。
【００９２】
図７を参照して、時刻ｔ１〜ｔ２においては、プラグイン充電が実行されている。このとき、ＳＯＣは単調に増加する。パラメータＫは１に近い値をとり、しきい値Ｋｔよりも大きい。このため時刻ｔ１〜ｔ２においてはＳＯＣの算出に次式のようにΔＳＯＣｉが使用される。
ＳＯＣ（ｔ＋Δｔ）＝ＳＯＣ（ｔ）＋ΔＳＯＣｉ
時刻ｔ３〜ｔ４においてはＥＶ走行が実行されている。充電されていた電池電力が使用されるのでＳＯＣは減少していく。ただし、制動時や下り坂などにおいて回生ブレーキが作動し、その際に電池に充電されるためパラメータＫは１付近から０に向けて低下する。図７の例ではあまり頻繁に充放電の繰返しが発生していないので、パラメータＫがしきい値Ｋｔよりも低下することはなかった。このため時刻ｔ３〜ｔ４においても上記と同様にＳＯＣの算出にΔＳＯＣｉが使用される。
【００９３】
時刻ｔ４以降は、外部充電によって二次電池に充電しておいた電力が消費されてしまい、エンジンを併用するＨＶ走行が実行される。ＨＶ走行を開始してからしばらくすると、時刻ｔ５においてパラメータＫがしきい値Ｋｔよりも小さくなるので、時刻ｔ５以降はＳＯＣの算出に次式のようにΔＳＯＣｖが使用される。
ＳＯＣ（ｔ＋Δｔ）＝ＳＯＣ（ｔ）＋ΔＳＯＣｖ
なお、ΔＳＯＣｖとΔＳＯＣｉとを置き換えて積算を開始する際には、徐徐にＳＯＣ推定値が変化するようになまし徐変などのフィルタ処理を適用してもよい。
【００９４】
以上説明したように、本実施の形態では、プラグインハイブリッド自動車またはハイブリッド自動車のＥＶモード、あるいはプラグインハイブリッド自動車の外部充電モードでＳＯＣの推定方法を切替える。このために、電圧補正を用いる推定方法によるＳＯＣ推定値と電流積算のみ用いる推定方法によるＳＯＣ推定値とを両方演算しておく。
【００９５】
そして、所定期間において結果的に放電が実行される場合に、その期間に充電が占める割合がしきい値より小さいときは電流積算のみ用いる推定方法を使用する。同様に所定期間において結果的に充電が実行される場合に、その期間に放電が占める割合がしきい値より小さいときは電流積算のみ用いる推定方法を使用する。このような充電中に放電が占める割合や放電中に充電が占める割合を評価するパラメータとして、例えば図６で説明したパラメータＫを用いることができる。
【００９６】
最後に、本実施の形態について、図１等を参照しつつ総括する。
本実施の形態に示される車両の電源装置は、充放電が可能なバッテリＢ１，Ｂ２と、バッテリの電流を検出する電流センサ１１−１，１１−２と、バッテリの充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいてバッテリの充放電を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値ＳＯＣｖ，ＳＯＣｉを算出し、所定期間内におけるバッテリへの充電量とバッテリからの放電量とを観測し、観測結果に基づいて第１、第２の推定値のいずれかに基づいてバッテリの充電状態ＳＯＣを更新する。第１の推定方法は、バッテリの開路電圧を推定し、開路電圧を分極に基づいて補正した値に基づいて第１の推定値を決定する方法である。第２の推定方法は、第１の推定方法とは異なる推定方法であって、電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて第２の推定値を決定する方法である。
【００９７】
好ましくは、制御装置３０は、所定期間内に合計として放電が行なわれている場合には、所定期間における充電が発生する度合いを示す第１の評価値が第１のしきい値Ｋｔを超えるときに第１の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新し、第１の評価値が第１のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新する。たとえば、図６で説明したパラメータＫは、放電時に充電が起こる頻度が低い場合や充電時に放電が起こる頻度が低い場合に増加して１に近づく。そこで、第１の評価値として１−Ｋを用いると、第１のしきい値は１−Ｋｔとすることができる。
【００９８】
好ましくは、制御装置３０は、所定期間内に合計として充電が行なわれている場合には、所定期間における放電が発生する度合いを示す第２の評価値が第２のしきい値を超えるときに第１の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新し、第２の評価値が第２のしきい値を超えないときに第２の推定値に基づいてバッテリの充電状態を更新する。たとえば、第２の評価値として１−Ｋを用いると、第２のしきい値は１−Ｋｔとすることができる。
【００９９】
好ましくは、車両１は、バッテリＢ１に車両外部から充電を行なう外部充電が可能に構成される。所定期間内に合計として充電が行なわれている場合は、外部充電が実行されるときを含む。
【０１００】
好ましくは、車両１には、エンジン４と、力行動作と回生動作とが実行可能なモータジェネレータＭＧ２とが搭載される。所定期間内に合計として放電が行なわれている場合は、エンジン４を停止した状態でモータジェネレータＭＧ２によって車両を走行させるときを含む。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、プラグインハイブリッド自動車の例を示して説明したが、本実施の形態で開示されたＳＯＣの推定手法は、プラグインハイブリッド自動車以外にも種々の車両たとえば電気自動車や燃料電池自動車にも適用することが可能である。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 車両、３ 動力分割機構、４ エンジン、６ 充電器、８ 商用電源、１３ 電圧センサ、１４ インバータ、３０ 制御装置、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ 電流検出部、１１２ 電圧検出部、１１４ 疑似ＳＯＣ推定部、１１６ 起電力推定部、１１８ 電圧変動推定部、１２０ 動的電圧変動推定部、１２２，１２８ 加算器、１２４ 比較器、１２６ ＳＯＣ修正量算出部、１３２ 初期ＳＯＣ検出部、１３４ 電流積算処理部、１３６ 選択部、１４２ ΔＳＯＣｖ演算部、１４４ ΔＳＯＣｉ演算部、１４６ 選択指令部、１４８ ＳＯＣ積算部、Ｂ１，Ｂ２ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２，ＣＨ 平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ インダクタ、ＬＮ１Ａ，ＬＮ２Ａ 正母線、ＬＮ１Ｂ，ＬＮ２Ｂ 配線、ＬＮ１Ｃ，ＬＮ２Ｃ 負母線、ＭＡ，ＭＢ 電池モデル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ トランジスタ、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電が可能な二次電池と、
前記二次電池の電流を検出する電流センサと、
前記二次電池の充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいて前記二次電池の充放電を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値を算出し、前記所定期間内における前記二次電池への充電量と前記二次電池からの放電量とを観測し、観測結果に基づいて前記第１、第２の推定値のいずれかに基づいて前記二次電池の充電状態を更新し、
前記第１の推定方法は、前記二次電池の開路電圧を推定し、前記開路電圧を分極に基づいて補正した値に基づいて前記第１の推定値を決定する方法であり、
前記第２の推定方法は、前記第１の推定方法とは異なる推定方法であって、前記電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて前記第２の推定値を決定する方法である、車両の電源装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記所定期間内に合計として放電が行なわれている場合には、前記所定期間における充電が発生する度合いを示す第１の評価値が第１のしきい値を超えるときに前記第１の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新し、前記第１の評価値が前記第１のしきい値を超えないときに前記第２の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新する、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記所定期間内に合計として充電が行なわれている場合には、前記所定期間における放電が発生する度合いを示す第２の評価値が第２のしきい値を超えるときに前記第１の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新し、前記第２の評価値が前記第２のしきい値を超えないときに前記第２の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新する、請求項１または２に記載の車両の電源装置。
【請求項４】
前記車両は、前記二次電池に車両外部から充電を行なう外部充電が可能に構成され、
前記所定期間内に合計として充電が行なわれている場合は、前記外部充電が実行されるときを含む、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項５】
前記車両には、エンジンと、力行動作と回生動作とが実行可能な電動機とが搭載され、
前記所定期間内に合計として放電が行なわれている場合は、前記エンジンを停止した状態で前記電動機によって車両を走行させるときを含む、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項１】
充放電が可能な二次電池と、
前記二次電池の電流を検出する電流センサと、
前記二次電池の充電状態を推定し、推定した充電状態に基づいて前記二次電池の充放電を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、所定期間において第１、第２の推定方法によってそれぞれ第１、第２の推定値を算出し、前記所定期間内における前記二次電池への充電量と前記二次電池からの放電量とを観測し、観測結果に基づいて前記第１、第２の推定値のいずれかに基づいて前記二次電池の充電状態を更新し、
前記第１の推定方法は、前記二次電池の開路電圧を推定し、前記開路電圧を分極に基づいて補正した値に基づいて前記第１の推定値を決定する方法であり、
前記第２の推定方法は、前記第１の推定方法とは異なる推定方法であって、前記電流センサで検出された電流を積算した結果に基づいて前記第２の推定値を決定する方法である、車両の電源装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記所定期間内に合計として放電が行なわれている場合には、前記所定期間における充電が発生する度合いを示す第１の評価値が第１のしきい値を超えるときに前記第１の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新し、前記第１の評価値が前記第１のしきい値を超えないときに前記第２の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新する、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記所定期間内に合計として充電が行なわれている場合には、前記所定期間における放電が発生する度合いを示す第２の評価値が第２のしきい値を超えるときに前記第１の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新し、前記第２の評価値が前記第２のしきい値を超えないときに前記第２の推定値に基づいて前記二次電池の充電状態を更新する、請求項１または２に記載の車両の電源装置。
【請求項４】
前記車両は、前記二次電池に車両外部から充電を行なう外部充電が可能に構成され、
前記所定期間内に合計として充電が行なわれている場合は、前記外部充電が実行されるときを含む、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項５】
前記車両には、エンジンと、力行動作と回生動作とが実行可能な電動機とが搭載され、
前記所定期間内に合計として放電が行なわれている場合は、前記エンジンを停止した状態で前記電動機によって車両を走行させるときを含む、請求項１に記載の車両の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−９７７２９（Ｐ２０１１−９７７２９Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４８８５９（Ｐ２００９−２４８８５９）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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