JP5077702B2 - 充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、充電可能な蓄電器の充電制御装置に関する。

ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、モータ等に電力を供給する蓄電器が搭載される。車両に搭載される蓄電器には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池が搭載される。

蓄電器として例えばリチウムイオン電池を使用する場合、蓄電器を車両に搭載したまま長期間放置したり、蓄電器を長期間にわたり使用したりすると、蓄電器に劣化が生じてくる。蓄電器の劣化は、図１２に示すように、蓄電器の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge、満充電時と完全放電時をそれぞれ１００（％）と０（％）とし、蓄電器の残容量を規格化した値である）が高いときに発生しやすい。図１２は、蓄電器の耐久日数（使用日数）と容量低下率との関係の一例を示す図である。つまり、高ＳＯＣの状態で蓄電器を使用したり放置したりすると、容量の低下率が高くなり、蓄電器の劣化が進行しやすくなる。

同様に、蓄電器が高ＳＯＣの状態では、蓄電器の容量劣化によって、使用可能容量が低下する。使用可能容量とは、使用可能な上限のＳＯＣと使用可能な下限のＳＯＣとの差である。図１３は、従来の蓄電池の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図である。

このような蓄電池の劣化を防止するための方法の一例として、高ＳＯＣで蓄電池が放置されるのを防ぐために、外部に接続したデバイスを用いて放電させたり、タイマーを用いて車両の使用前に充電したりする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、高温下充電状態でリチウムイオン二次電池が長期放置される前に放電させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１９９６１６号公報 特開２０００−２８７３７２号公報

しかしながら、特許文献１および２の技術では、高ＳＯＣ状態での放置を避け、使用時に所望の充電量を得るためには、蓄電器の充放電を反復しなければならない。

また、従来の蓄電器は、使用初期から末期まで、使用可能なＳＯＣの範囲として、使用可能下限ＳＯＣから限界上限ＳＯＣまでの間において、特に規制されていなかった。このような蓄電器使用期間を通じて使用可能ＳＯＣ領域を全域で使うエネルギーマネジメントでは、比較的使用初期の段階から高ＳＯＣの領域で車両を放置または使用する可能性がある。この結果、蓄電器の劣化が進行し、電動走行可能距離の減少やアシストおよび回生できる時間の減少など、電動走行の割合が少なくなり、ユーザに走行中の違和感を与えることがある。さらに、停車しているだけで蓄電器の劣化が促進されてしまい、走行距離が短くても蓄電器の劣化により車両走行不能になることがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、不要な蓄電器の充放電を行うことなく、蓄電器の劣化の進行を抑制して充電することが可能な充電制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の充電制御装置は、充電可能な蓄電器（例えば、実施形態での蓄電器１０１）の充電制御装置であって、前記蓄電器の電圧を検出する電圧検出部（例えば、実施形態での電圧センサ１３３）と、前記蓄電器の充放電電流を検出する電流検出部（例えば、実施形態での電流センサ１３５）と、前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記蓄電器の蓄電容量（例えば、実施形態でのＳＯＣ）を推定する蓄電容量推定部（例えば、実施形態でのバッテリＥＣＵ１２３）と、前記電流検出部により検出された充放電電流を積算することによって、前記蓄電器の充電開始からの充放電量を算出する充放電量算出部（例えば、実施形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）と、前記蓄電容量推定部によって推定された前記蓄電器の蓄電容量及び前記充放電量算出部によって算出された前記蓄電器の充放電量に基づいて、前記蓄電器の蓄電容量が実使用上限蓄電容量以下になるように前記蓄電器の充電を制御する充電制御部（例えば、実施形態でのマネジメントＥＣＵ１１７）とを備え、前記充電制御部が、前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記蓄電器の充電を行う際に前記充放電量算出部により算出された充放電量が所定値に到達したときの、前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量を前記実使用上限蓄電容量に更新設定することを特徴とする。

さらに、請求項２に記載の発明の充電制御装置は、前記充電制御部が、前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記蓄電器の充電を行う際に前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量が使用可能下限蓄電容量であるときから前記充放電量算出部により算出された充放電量が前記所定値に到達したときの、前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量を前記実使用上限蓄電容量に設定することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明の充電制御装置は、前記充電制御部が、前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量が前記実使用上限蓄電容量に到達しても、前記充放電量算出部により算出された充放電量が所定値に到達するまで、前記蓄電器の充電を行うよう制御することを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明の充電制御装置は、前記充電制御部が、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量が前記実使用上限蓄電容量に到達していないが、前記充放電量算出部により算出された充放電量が所定値に到達したときには、前記蓄電器の充電を停止するよう制御することを特徴とする。

さらに、請求項５に記載の発明の充電制御装置は、前記充放電量が所定値に到達する毎に前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量を記憶する記憶部（例えば、実施形態での記憶部）を備え、前記充電制御部が、前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記記憶部が記憶する蓄電容量に基づいて前記実使用上限蓄電容量を設定することを特徴とする。

さらに、請求項６に記載の発明の充電制御装置は、前記記憶部が、前記充放電量が前記所定値に到達するたびに推定された所定数の蓄電容量を記憶することを特徴とする。

さらに、請求項７に記載の発明の充電制御装置は、前記記憶部が、所定時間の間、前記充放電量が前記所定値に到達するたびに推定された所定数の蓄電容量を記憶することを特徴とする。

さらに、請求項８に記載の発明の充電制御装置は、前記充電制御部が、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量が使用可能下限蓄電容量よりも大きい状態で前記蓄電器への充電が開始される場合において第２充電モードを実行し、前記第２充電モードでは、前記充電開始時における、前記実使用上限蓄電容量と、前記使用可能下限蓄電容量と、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量と、および前記所定値と、に基づき充電開始時の前記蓄電器の残存量を推定し、当該充電制御装置が、前記蓄電器の充電を行う際、前記充放電量として前記残存量を含むことを特徴とする。

さらに、請求項９に記載の発明の充電制御装置は、前記第２充電モードが、前記蓄電器が当該蓄電器が搭載される車両外の外部電源（例えば、実施形態での外部電力供給源１３９）と接続されたときに実行され、前記残存量が、前記蓄電器と前記外部電源との接続時における、前記実使用上限蓄電容量をＢ、前記使用可能下限蓄電容量をＣ、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量をＸ、および前記所定値をＡとした場合、（Ｘ−Ｃ）／（Ｂ−Ｃ）×Ａで推定されることを特徴とする。

さらに、請求項１０に記載の発明の充電制御装置は、限界上限蓄電容量が初期設定されており、前記充電制御部が、前記実使用上限蓄電容量が前記限界上限蓄電容量を超えた場合、前記蓄電器に故障が発生したものと推定し、その旨を通知部に通知させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明の充電制御装置によれば、不要な蓄電器の充放電を行うことなく、蓄電器の劣化の進行を抑制して充電することが可能である。さらに、蓄電器に対して最適な充電量を充電可能な実使用上限蓄電容量を設定可能である。

請求項２に記載の発明の充電制御装置によれば、例えば車両の走行中であっても、蓄電器に対して最適な充電量を充電可能な実使用上限蓄電容量を設定可能である。

請求項３に記載の発明の充電制御装置によれば、蓄電器の劣化等により蓄電器の実容量（実使用上限蓄電容量−使用可能下限蓄電容量）が減少した場合であっても、実使用上限を上昇方向に更新することで、蓄電器の実容量を一定に保つことができる。また、蓄電器の実容量が一定となるため、ユーザに違和感を与えることがない。

請求項４に記載の発明の充電制御装置によれば、更新により実使用上限蓄電容量を高く設定しすぎてしまった場合であっても、実使用上限蓄電容量を下降方向に更新することで、蓄電器の劣化促進を防止可能である。

請求項５に記載の発明の充電制御装置によれば、実使用上限蓄電容量を更新するための複数の候補から実使用上限蓄電容量を更新するため、最適な実使用上限蓄電容量を設定することができる。

請求項６に記載の発明の充電制御装置によれば、所定数の候補から実使用上限蓄電容量を更新するため、最適な実使用上限蓄電容量を設定することができる。

請求項７に記載の発明の充電制御装置によれば、所定の時間内に、複数の候補から最適な実使用上限蓄電容量を設定することが可能である。

請求項８に記載の発明の充電制御装置によれば、使用可能下限蓄電容量となったときをトリガとする以外のタイミングで充電を開始させ、充電開始時の蓄電器の残存量を考慮して充電を行うことが可能である。

請求項９に記載の発明の充電制御装置によれば、外部電力供給源から蓄電器の充電を行うプラグ充電によっても、車内の発電機等による充電と同様に、不要な蓄電器の充放電を行うことなく、蓄電器の劣化の進行を抑制して充電することが可能である。

請求項１０に記載の発明の充電制御装置によれば、蓄電器が長期の使用により想定以上に劣化した場合であっても、車両のユーザに警告通知を行うことができ、蓄電器の交換を促すことなどができる。

本発明の実施形態における充電制御装置について、図面を参照しながら以下に説明する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、蓄電器を電源とした電動機の駆動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の駆動力によって発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。一方、パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。また、両方式を複合したシリーズ・パラレル方式のＨＥＶも知られている。

以下、代表してシリーズ方式のＨＥＶを用いて説明するが、本発明は、他の方式のＨＥＶについても適用可能である。

図１は、シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すシリーズ方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）では、蓄電器１０１を電源とした電動機１０５からの駆動力がギアボックス１１５を介して駆動輪１２９に伝達される。

また、この車両の走行形態は、「ＥＶ走行」または「シリーズ走行」となる。ＥＶ走行時には、蓄電器(BATT)１０１からの電源供給によって駆動する電動機(MOT)１０５の駆動力によって走行する。また、シリーズ走行時には、蓄電器１０１からの電源供給及び内燃機関１０７の駆動により発電機(GEN)１０９で発生した電力の供給によって駆動する電動機１０５の駆動力によって走行する。

図１に示す車両は、蓄電器(BATT)１０１と、第１インバータ(第１INV)１０３と、電動機(MOT)１０５と、多気筒内燃機関(ENG)１０７と、発電機(GEN)１０９と、第２インバータ(第２INV)１１１と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１５と、マネジメントＥＣＵ(MG ECU)１１７と、モータＥＣＵ(MOT ECU)１１９と、エンジンＥＣＵ(ENG ECU)１２１と、バッテリＥＣＵ(BATT ECU)１２３と、を備える。

蓄電器１０１は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給するものであり、例えばリチウムイオン電池などの蓄電池が搭載されている。また、蓄電器１０１は、長期間の使用等による劣化の程度により、同一のＳＯＣであっても満充電容量が異なる。

第１インバータ１０３は、蓄電器１０１からの直流電圧を交流電圧に変換して、３相電流を電動機１０５に供給する。電動機１０５は、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。電動機１０５で発生したトルクは、ギア１１５を介して駆動輪１２９の駆動軸１２７に伝達される。

多気筒内燃機関（以下、単に「内燃機関」という。）１０７は、動力（トルク）を発生し、この動力は発電機１０９で消費される。発電機１０９は内燃機関１０７に直結されている。

発電機１０９は、内燃機関１０７によって駆動されることで電力を発生する。発電機１０９によって発電された電力は、蓄電器１０１に充電されるか、電動機１０５に供給される。第２インバータ１１１は、発電機１０９で発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１１によって変換された電力は蓄電器１０１に充電されるか、第１インバータ１０３を介して電動機１０５に供給される。

ギア１１５は、電動機１０５からの駆動力を、所望の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１２７に伝達する変速機である。なお、ギア１１５と電動機１０５の回転子は直結されている。

マネジメントＥＣＵ１１７は、ＥＶ走行またはシリーズ走行の切り替えや、電動機１０５や内燃機関１０７の制御等を行う。また、マネジメントＥＣＵ１１７には、車両の速度を検出する車速センサ（図示せず）からの情報や、アクセル開度等のドライバによって要求された車両の駆動力を検出する要求駆動力センサ（図示せず）からの情報が入力される。また、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１への充電量及び蓄電器１０１からの放電量（これらをあわせて充放電量という）の算出や蓄電器１０１の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）に関する制御を行うが、これらの詳細については後述する。なお、充放電量はエネルギー量である。

モータＥＣＵ１１９は、マネジメントＥＣＵ１１７からの指示に応じて、電動機１０５を制御する。なお、モータＥＣＵ１１９は、マネジメントＥＣＵ１１７から車速制限が指示されているとき、蓄電器１０１から電動機１０５に供給する電流を制限する。エンジンＥＣＵ１２１は、マネジメントＥＣＵ１１７からの指示に応じて、内燃機関１０７の始動及び停止や、各気筒におけるスロットルバルブの開閉制御及び燃料噴射制御、内燃機関１０７のクランク軸の回転数を制御する。

温度センサ１３１は、蓄電器１０１の温度を検出する。また、電圧センサ１３３は、蓄電器１の端子間電圧を検出する。また、電流センサ１３５は、蓄電器１への充電電流及び蓄電器１からの放電電流（あわせて充放電電流という）を検出する。これらの検出は、例えば定期的に行うことができ、検出タイミングは柔軟に設定されることが可能である。

充電器１３７は、車両外の外部電力供給源１３９から電力供給を受け、交流電圧を直流電圧に変換する。

外部電力供給源１３９は、充電スタンドや家庭内に配置され、交流電圧を有する電力を車両へ供給すべく充電器１３７へ電力供給する。

バッテリＥＣＵ１２３は、蓄電器１０１の充電状態（ＳＯＣ）を推定して、当該状態を示す情報をマネジメントＥＣＵ１１７に送る。このとき、バッテリＥＣＵ１２３は、電圧センサ１３３により検出された電圧に基づいて、蓄電器１のＳＯＣをリアルタイム演算することにより推定する。以下、推定された蓄電器１０１のＳＯＣを推定ＳＯＣともいう。この推定は、ＳＯＣと蓄電器１０１の電圧には相関性があるために実現可能である。図２は、電圧とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。また、電流センサ１３５により検出された電流や温度センサ１３１により検出された温度に基づいてＳＯＣを推定してもよい。例えば、検出電圧に対して、検出電流や検出温度による補正を行い、ＳＯＣを推定してもよい。

また、マネジメントＥＣＵ１１７は、電流センサ１３５により検出された充放電電流を所定期間毎に積算することによって、蓄電器１０１への充電量及び蓄電器１からの放電量（あわせて充放電量という）を算出する。この算出方法は電流積算法と呼ばれるものである。例えば、充電開始から積算された充放電量を算出する。

次に、マネジメントＥＣＵ１１７が実行する蓄電器１０１のＳＯＣ制御について説明する。

本実施形態では、限界上限ＳＯＣと使用可能下限ＳＯＣがあらかじめ設定されており、マネジメントＥＣＵ１１７が、その間に実使用上限ＳＯＣを設定し、上記推定ＳＯＣと上記充放電量に基づいて、蓄電器１０１の充電を使用可能下限ＳＯＣと実使用上限ＳＯＣとの間で行う。なお、実使用上限ＳＯＣは可変値であり、限界上限ＳＯＣと使用可能下限ＳＯＣは固定値である。

まず、マネジメントＥＣＵ１１７は、使用可能下限ＳＯＣから所定の容量を充電したＳＯＣを初回の実使用上限ＳＯＣとして設定する（実使用上限ＳＯＣの初期設定）。そして、実使用上限ＳＯＣにおける容量が蓄電器１０１の劣化により少なくなっても、常に上記所定の容量を確保できるように、使用可能下限ＳＯＣから上記所定の容量分、実使用上限ＳＯＣを上昇方向に更新する。以下、この一定に保つべき所定の容量を目標容量ともいう。

図３は、蓄電器使用期間と蓄電器１０１の各ＳＯＣにおける電圧との関係の一例を示す図である。また、図４は、蓄電器使用期間と蓄電器１０１の実使用上限ＳＯＣにおける容量との関係の一例を示す図である。初回に設定された実使用上限ＳＯＣで何度か充電を繰り返して蓄電器１０１を使用すると、図４に示すように、実使用上限ＳＯＣの容量として所定の切り替え閾値以上の容量を時刻ｔ１に確保できなくなる。この切替閾値は、例えば走行に必要な必要最低限容量と同値である。このとき（時刻ｔ１）、マネジメントＥＣＵ１１７は、図３に示すように、実使用上限ＳＯＣを上昇方向に更新する。そして、更新された実使用上限ＳＯＣで何度か充電を繰り返して充電器１０１を使用すると、図４に示すように、更新された実使用上限ＳＯＣの容量として所定の切り替え閾値以上の容量を時刻ｔ２に再度確保できなくなる。このとき（時刻ｔ２）、マネジメントＥＣＵ１１７は、図３に示すように、実使用上限ＳＯＣを上昇方向に再度更新する。このように、マネジメントＥＣＵ１１７は、実使用上限ＳＯＣにおける容量が切り替え閾値を確保できなくなったら、実使用上限ＳＯＣを更新するということを繰り返す。なお、この更新を短周期で行うと、ＳＯＣの容量変動が少なくなり、車両挙動例えばＥＮＧを運転せずにＥＶ走行となる走行距離が急激に変化することを防止することが可能である。

このようなＳＯＣ制御を行うことで、蓄電器１０１が想定どおりに劣化した場合には、図５に示すように、蓄電器１０１が寿命保障年数に到達したときには、使用する容量の確保（つまり目標容量確保）が可能な状態であるが、その後すぐに目標容量確保が不可能な状態になる。つまり、寿命保障年数経過時に、使用可能容量＝目標容量となる。図５は、蓄電器１０１が想定どおりに劣化した場合の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図である。

また、蓄電器１０１が想定以下の劣化である場合には、図６に示すように、蓄電器１０１が寿命保障年数に到達したときには、いまだ目標容量確保が可能な状態であり、その後もしばらく目標容量確保が可能な状態である。つまり、寿命保障年数経過時に、使用可能容量＞目標容量となる。図６は、蓄電器１０１が想定以下に劣化した場合の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図である。

また、蓄電器１０１が想定以上に劣化した場合には、図７に示すように、蓄電器１０１が寿命保障年数に到達したときには、すでに目標容量確保が不可能な状態となっている。つまり、寿命保障年数経過時に、使用可能容量＜目標容量となる。図７は、蓄電器１０１が想定以上に劣化した場合の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図である。なお、図７のように想定以上の劣化が発生している場合には、蓄電器１０１に故障が発生したものと推定し、通知するようにしてもよい。このような故障の推定はマネジメントＥＣＵ１１７により実行され、その旨を図示しない通知部に通知させる。

図５〜７のように劣化する蓄電器１０１について、使用年数と実使用上限ＳＯＣとの関係は、図８に示すようになる。つまり、例えば実使用上限ＳＯＣを５０（％）として使用を開始し、想定どおりの劣化の場合をＬ１とすると、想定以下の劣化の場合には、Ｌ２に示すように、実使用上限ＳＯＣの上昇度が比較的小さくて済む。一方、想定以上の劣化の場合には、Ｌ３に示すように、実使用上限ＳＯＣの上昇度が比較的大きくなる。図８は、劣化状況毎の蓄電器１０１の使用年数と実使用上限ＳＯＣとの関係の一例を示す図である。

このように、マネジメントＥＣＵ１１７が実使用上限ＳＯＣを制御し、上記のように蓄電器１０１の充電を使用可能下限ＳＯＣと実使用上限ＳＯＣとの間で行うことで、蓄電器１０１の使用年数によらずに同じ容量を使用するため、蓄電器１０１の使用開始から蓄電器の使用可能容量が少なくなっても、電動走行の割合が新品時と変わらないために、ユーザに違和感を与えることがなくなる。また、蓄電器のＳＯＣ使用範囲を使用可能下限ＳＯＣから目標容量（≦使用可能容量）のみ充電した実使用上限ＳＯＣまでの間に制限しているため、高ＳＯＣの状態を維持することによる蓄電器１０１の劣化を抑制することが可能である。

次に、図１に示した車両の蓄電器１０１を充電する際の動作について説明する。

図９は、実使用上限ＳＯＣを更新する際の動作の一例を示すフローチャートである。図９では、例えば車両の走行中に、容量消費により推定ＳＯＣが使用可能下限ＳＯＣを下回ったときに、蓄電器１０１の充電を開始することを想定している。

車両が走行等して電力消費することで、蓄電器１０１の容量が消費される（ステップＳ１０１）。マネジメントＥＣＵ１１７は、容量消費により、推定ＳＯＣが蓄電器１０１の使用可能下限ＳＯＣに到達したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。使用可能下限ＳＯＣに到達したと判断した場合には、マネジメントＥＣＵ１１７は、充放電量ＥをリセットしてＥ＝０とする（ステップＳ１０３）。充放電量Ｅをリセットした後、充放電量の算出を開始する。

充放電量のリセット後に、マネジメントＥＣＵ１１７の指令に基づいて、内燃機関１０７および発電機１０９による発電を開始し、蓄電器１０１の充電を開始する（ステップＳ１０４）。充電開始後に、マネジメントＥＣＵ１１７は、推定ＳＯＣが蓄電器１０１の実使用上限ＳＯＣに到達したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

実使用上限ＳＯＣに到達したと判断すると、マネジメントＥＣＵ１１７は、算出した充放電量が規定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。充放電量が規定値より大きいと判断した場合には、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の充電を停止するよう制御する（ステップＳ１１１）。充電を停止する際には、マネジメントＥＣＵ１１７の指令に基づいて、内燃機関１０７および発電機１０９による発電を停止し、蓄電器１０１の充電を停止する。なお、充放電量と比較される規定値は、あらかじめ設定されている。

充放電量が規定値以下である場合には、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の充電を継続するよう制御し（ステップＳ１０７）、算出した充放電量が規定値に到達したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。規定値に到達していないと判断した場合には、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の充電を継続するよう制御する。

充放電量が規定値に到達したと判断した場合、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の充電を停止するよう制御する（ステップＳ１０９）。そして、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の実使用上限ＳＯＣを当該充電停止時の蓄電器１０１の推定ＳＯＣに更新する（ステップＳ１１０）。ここでは、実使用上限ＳＯＣを上昇方向へ更新することになる。

一方、ステップＳ１０５において、推定ＳＯＣが実使用上限ＳＯＣに到達していないと判断した場合、マネジメントＥＣＵ１１７は、算出した充放電量が規定値に到達したか否かを判断する（ステップＳ１１２）。充放電量が規定値到達していないと判断した場合、ステップＳ１０４に戻り、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の充電を継続するよう制御する。

充放電量が規定値に到達したと判断した場合、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の充電を停止するよう制御する（ステップＳ１１３）。そして、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の実使用上限ＳＯＣを当該充電停止時の蓄電器１０１の推定ＳＯＣに更新する（ステップＳ１１４）。ここでは、実使用上限ＳＯＣを下降方向へ更新することになる。

図９の処理を行うことで、ユーザに走行中の違和感を与えることなく、また不要な蓄電器の充放電を行うことなく、蓄電器の劣化の進行を抑制して充電することができ、蓄電器１０１の寿命を延ばすことができる。例えば、蓄電器が劣化した場合には、推定ＳＯＣが実使用上限ＳＯＣに到達しても充放電量が規定値に到達しないことが考えられる。この場合には、実使用上限ＳＯＣを上昇させる制御を行い、ユーザに違和感を与えずに蓄電器の劣化促進を最小限とすることが可能である。

また、マネジメントＥＣＵ１１７により算出される充放電量は、所定期間毎の積算により算出されるものであるために積算誤差が大きくなりやすく、特に、車両走行時に積算を行う場合には、走行用の放電も充放電量に含まれるため一層誤差が大きくなる可能性がある。例えば、誤差により実使用上限ＳＯＣを高く設定しすぎた場合には、推定ＳＯＣが実使用上限ＳＯＣに到達しなくても充放電量が規定値に到達することが考えられる。このような場合であっても、実使用上限ＳＯＣを下げても支障がないため、実使用上限ＳＯＣを下げる制御を行うことで、さらに蓄電器１０１の劣化を防止することが可能となる。

次に、図１０は、実使用上限ＳＯＣを更新する際の動作の別の一例を示すフローチャートである。図１０では、例えば車両の停止中に、充電器１３７から伸びた接続部が外部電力供給源１３９に接続されたときに、蓄電器１０１の充電を開始することを想定している。

マネジメントＥＣＵ１１７が、蓄電器１３７から伸びた接続部としてのプラグが外部電力供給源１３９に差し込まれて接続されたと判断すると（ステップＳ２０１）、当該接続時における蓄電器１０１の残存電量を算出する（ステップＳ２０２）。この場合、例えば、プラグ接続時に設定されている実使用可能ＳＯＣをＢ（％）、使用可能下限ＳＯＣをＣ（％）、充放電量の目標値をＡ（Ｗｈ）、プラグ接続時に推定された推定ＳＯＣをＸ（％）とした場合、プラグ接続時の残存電量Ｅ０を、

として残存電量を算出する。また、直近に推定ＳＯＣが使用可能下限ＳＯＣとなったときからの充放電量を図示しない記憶部に記憶しておき、プラグ接続時における記憶部に記憶された充放電量を蓄電器１０１の残存電量としてもよい。

蓄電器１０１の残存電量を算出後、マネジメントＥＣＵ１１７は、Ｅ０を初期値として充放電量を算出し（ステップＳ２０３）、外部電力供給源１３９から電力供給を受けて蓄電器１０１を充電するプラグ充電を開始するよう制御する（ステップＳ２０４）。充放電量はＥ０を初期値としているため、充電開始後に算出される充放電量には、プラグ充電による充放電量とともに、プラグ接続時の蓄電器１０１の残存電量も含まれることになる。

充電開始以降は、図９のステップＳ１０５〜ステップＳ１１４と同様の処理が行われる。ただし、ステップＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１２において、充放電量と規定値（充放電量の目標値Ａに相当）とを比較する際には、先に説明したように、充放電量としてプラグ接続時の蓄電器１０１の残存電量も含めて比較する。また、ステップＳ１１２において、充放電量が規定値に到達していないと判断した場合、ステップＳ２０４に戻り、マネジメントＥＣＵ１１７は、蓄電器１０１の充電を継続するよう制御する。

図１０の処理を行うことで、ユーザに走行中の違和感を与えることなく、また不要な蓄電器の充放電を行うことなく、蓄電器の劣化の進行を抑制して充電することができ、蓄電器１０１の寿命を延ばすことができる。また、マネジメントＥＣＵ１１７により算出される充放電量は、所定期間毎の積算により算出されるものであるために積算誤差が大きくなりやすく、特に、車両走行時に積算を行う場合には、走行用の放電も充放電量に含まれるため一層誤差が大きくなる可能性がある。これに対し、図１０ではプラグ充電を行うので放電による誤差がなくなるために、より的確に実使用上限ＳＯＣを更新することができ、蓄電器１０１の劣化を防止することが可能となる。

尚、本実施例においては、車両の停止中に、充電器１３７から伸びた接続部が外部電力供給源１３９に接続されたときに、蓄電器１０１の充電を開始することを想定したものであるが、例えば冷寒時に暖房を作動させる際に内燃機関１０７が作動される際や、車両走行中において蓄電器１０１の電力のみでは不足するような高出力要求時において発電機１０９を作動させる場合等も同様に残存電量を求めることができる。

図１１は、実使用上限ＳＯＣを更新する際の更に動作の一例を示すフローチャートである。図１１では、複数のＳＯＣ候補の中から選択されたＳＯＣで実使用上限ＳＯＣを更新することを想定している。

まず、図９と同様の処理を行う。ただし、ステップＳ１０９、Ｓ１１３における充電停止後に、ステップＳ１１０、Ｓ１１４における実使用上限ＳＯＣの更新を行わない。この更新を行わない代わりに、マネジメントＥＣＵ１１７は、ステップＳ１０９、Ｓ１１１、Ｓ１１３における充電停止後に、充電停止時の推定ＳＯＣを実使用上限ＳＯＣの候補ｎとして、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ３０１）。つまり、充電開始後にマネジメントＥＣＵ１１７が算出した充放電量が規定値に到達した際に、すぐに実使用上限ＳＯＣを更新するのではなく、充電停止時の推定ＳＯＣを一旦実使用上限ＳＯＣを更新するための候補として図示しない記憶部に記憶する。

そして、マネジメントＥＣＵ１１７は、記憶部に記憶した候補数が規定数に到達したか否かを判断する（ステップＳ３０２）。規定数に到達していない場合には、次の候補を探索すべく、ステップＳ１０１に戻る。

候補数が規定数に到達した場合には、マネジメントＥＣＵ１１７は、記憶部に記憶された複数の候補から最適なＳＯＣを選択し、実使用上限ＳＯＣを選択されたＳＯＣに更新する（ステップＳ３０３）。ＳＯＣの選択方法としては、例えば、複数候補の中央値を選択する、複数候補の平均値を選択する、複数候補の中の最大値と最小値の平均値を選択する、複数候補の最頻出値を選択する、などが考えられる。

図１１の処理を行うことで、算出される充放電量が規定値に到達するたびに推定ＳＯＣを図示しない記憶部に記憶し、複数のＳＯＣ候補から最適なＳＯＣを選択するため、たとえ、各回のＳＯＣ候補値に多少の誤差があったとしても、より正確に実使用上限ＳＯＣを更新することができる。

なお、ステップＳ３０２では、候補数が規定数に達したか否かを判断することを説明したが、例えば充電開始から所定時間が経過したか否かを判断してもよい。つまり、所定時間の間、充放電量が規定値に到達するたびに推定ＳＯＣを記憶部に記憶することになる。

また、図１１では、図９と同様の処理、つまり内燃機関１０７および発電機１０９による発電により充電を行うことを想定したが、図１０と同様の処理、つまりプラグ充電についても、複数のＳＯＣ候補から最適なＳＯＣ候補を選択し、実使用上限ＳＯＣを更新するようにしてもよい。

本実施形態では、ＨＥＶを用いて説明したが、他の電動車両、例えば、ＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：プラグインハイブリッド電気自動車）、ＦＣＶ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：燃料電池自動車）、ＰＦＣＶ（Ｐｌｕｇｉｎ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：プラグイン燃料電池自動車）等の電動車両であっても、本発明を適用可能である。

本発明は、不要な蓄電器の充放電を行うことなく、蓄電器の劣化の進行を抑制して充電することが可能な充電制御装置等に有用である。

本発明の実施形態における車両の内部構成の一例を示すブロック図 電圧とＳＯＣとの関係の一例を示す図 本発明の実施形態における蓄電器の使用期間とＳＯＣとの関係の一例を示す図 本発明の実施形態における蓄電器の使用期間と実使用上限ＳＯＣにおける容量との関係の一例を示す図 本発明の実施形態における蓄電器が想定どおりに劣化した場合の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図 本発明の実施形態における蓄電器が想定以下に劣化した場合の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図 本発明の実施形態における蓄電器が想定以上に劣化した場合の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図 本発明の実施形態における劣化状況毎の蓄電器の使用年数と実使用上限ＳＯＣとの関係の一例を示す図 本発明の実施形態における実使用上限ＳＯＣを更新する際の動作の一例を示すフローチャート 本発明の実施形態における実使用上限ＳＯＣを更新する際の別の動作の一例を示すフローチャート 本発明の実施形態における実使用上限ＳＯＣを更新する際の更に別の動作の一例を示すフローチャート 蓄電器の耐久日数と容量低下率との関係の一例を示す図である。 従来の蓄電池の使用年数と使用可能容量との関係の一例を示す図である。

符号の説明

１０１ 蓄電器（BATT）
１０３ 第１インバータ（第１INV）
１０５ 電動機（MOT）
１０７ 内燃機関（ENG）
１０９ 発電機（GEN）
１１１ 第２インバータ（第２INV）
１１５ ギア
１１７ マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
１１９ モータＥＣＵ（MOT ECU）
１２１ エンジンＥＣＵ（ENG ECU）
１２３ バッテリＥＣＵ（BATT ECU）
１２７ 駆動軸
１２９ 駆動輪
１３１ 温度センサ
１３３ 電圧センサ
１３５ 電流センサ
１３７ 充電器
１３９ 外部電力供給源

Claims (10)

1. 充電可能な蓄電器の充電制御装置であって、
   前記蓄電器の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記蓄電器の充放電電流を検出する電流検出部と、
   前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記蓄電器の蓄電容量を推定する蓄電容量推定部と、
   前記電流検出部により検出された充放電電流を積算することによって、前記蓄電器の充電開始からの充放電量を算出する充放電量算出部と、
   前記蓄電容量推定部によって推定された前記蓄電器の蓄電容量及び前記充放電量算出部によって算出された前記蓄電器の充放電量に基づいて、前記蓄電器の蓄電容量が実使用上限蓄電容量以下になるように前記蓄電器の充電を制御する充電制御部と
   を備え、
   前記充電制御部は、
   前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記蓄電器の充電を行う際に前記充放電量算出部により算出された充放電量が所定値に到達したときの、前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量を前記実使用上限蓄電容量に更新設定する充電制御装置。
2. 請求項１に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、
   前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記蓄電器の充電を行う際に前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量が使用可能下限蓄電容量であるときから前記充放電量算出部により算出された充放電量が前記所定値に到達したときの、前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量を前記実使用上限蓄電容量に設定する第１充電モードを実行する充電制御装置。
3. 請求項２に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、
   前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量が前記実使用上限蓄電容量に到達しても、前記充放電量算出部により算出された充放電量が所定値に到達するまで、前記蓄電器の充電を行うよう制御する充電制御装置。
4. 請求項２に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、
   前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量が前記実使用上限蓄電容量に到達していないが、前記充放電量算出部により算出された充放電量が所定値に到達したときには、前記蓄電器の充電を停止するよう制御する充電制御装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の充電制御装置であって、
   前記充放電量が所定値に到達する毎に前記蓄電容量推定部によって推定された蓄電容量を記憶する記憶部を備え、
   前記充電制御部は、前記実使用上限蓄電容量を更新設定する場合、前記記憶部が記憶する蓄電容量に基づいて前記実使用上限蓄電容量を設定する充電制御装置。
6. 請求項５に記載の充電制御装置であって、
   前記記憶部は、前記充放電量が前記所定値に到達するたびに推定された所定数の蓄電容量を記憶する充電制御装置。
7. 請求項５に記載の充電制御装置であって、
   前記記憶部は、所定時間の間、前記充放電量が前記所定値に到達するたびに推定された所定数の蓄電容量を記憶する充電制御装置。
8. 請求項１、３〜７のいずれか一項に記載の充電制御装置であって、
   前記充電制御部は、
   前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量が、使用可能下限蓄電容量よりも大きい状態で前記蓄電器への充電が開始される場合において第２充電モードを実行し、
   前記第２充電モードでは、前記充電開始時における、前記実使用上限蓄電容量と、前記使用可能下限蓄電容量と、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量と、および前記所定値と、に基づき充電開始時の前記蓄電器の残存量を推定し、
   当該充電制御装置は、
   前記蓄電器の充電を行う際、前記充放電量として前記残存量を含む充電制御装置。
9. 請求項８に記載の充電制御装置であって、
   前記第２充電モードは、前記蓄電器が当該蓄電器が搭載される車両外の外部電源と接続されたときに実行され、
   前記残存量は、前記蓄電器と前記外部電源との接続時における、前記実使用上限蓄電容量をＢ、前記使用可能下限蓄電容量をＣ、前記蓄電容量推定部により推定された蓄電容量をＸ、および前記所定値をＡとした場合、（Ｘ−Ｃ）／（Ｂ−Ｃ）×Ａで推定される充電制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の充電制御装置であって、
    限界上限蓄電容量が初期設定されており、
    前記充電制御部は、
    前記実使用上限蓄電容量が前記限界上限蓄電容量を超えた場合、前記蓄電器に故障が発生したものと推定し、その旨を通知部に通知させる充電制御装置。

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