JP2013071622A - ハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の動力性能や燃費の向上が図られたリチウムイオン二次電池を含むバッテリを搭載するハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】車両の制御装置は、バッテリの充電状態を目標値に近づけるための要求パワーＰｃｈｇ＊を要求可能範囲内で算出する調整パワー算出部４６０と、合計パワーＰｔ＊とバッテリへの入出力許可電力値とに基づいてエンジンとモータジェネレータとの間でのパワー配分を行なう配分処理部４８０と、バッテリ保護処理部４５０とを備える。バッテリ保護処理部４５０は、バッテリへの充放電電流ＩＢの履歴に基づいて入出力許可電力値（ＷｉｎまたはＷｏｕｔ）を変更し、かつ、バッテリへの充放電電流ＩＢの履歴に基づいて調整パワー算出部４６０に対して要求パワーＰｃｈｇ＊の変更を指示する。
【選択図】図２

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両に関し、特に、リチウムイオン二次電池を含むバッテリを搭載するハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両には、エンジンで発生した動力を用いて発電を行ない、バッテリの充電状態が所定範囲に保たれるように充電をおこなうものがある。この所定範囲は、バッテリの寿命、エネルギ効率等を考慮して定められる。

特開平１０−１５０７０１号公報（特許文献１）は、バッテリの充電状態の目標値（目標状態ＳＯＣ＊）を算出し、バッテリの状態を目標状態ＳＯＣ＊に収束させるように制御を行なう動力出力装置を開示する。

特開平１０−１５０７０１号公報 国際公開第２０１０／００５０７９号パンフレット

一方、車載蓄電装置として、リチウムイオン二次電池の適用が進められている。リチウムイオン二次電池は、エネルギ密度が高く、出力電圧が高いことから、大きな電池容量および高電圧を必要とする車載蓄電装置として好適である。

しかしながら、リチウムイオン二次電池は、使用態様によっては、主として連続充電時に負極表面にリチウム金属が析出することによって、電池の発熱あるいは性能低下を招くおそれがあったり、主として連続放電時に内部抵抗が増加したりするおそれがあることが知られている。このため、リチウムイオン二次電池の電池保護制御が適用される。

この電池保護制御の一例として、国際公開第２０１０／００５０７９号（特許文献２）には、リチウムイオン二次電池の負極でのリチウム金属の析出を抑制するために、充放電時の履歴に基づき、バッテリへの入力許可電力を調整する制御が記載されている。具体的には、バッテリ電流に基づいて、リチウム金属が析出しない最大電流値を逐次算出するとともに、バッテリ電流が当該最大電流値を超えないように、バッテリへの入力許可電力を調整することが記載されている。

特開平１０−１５０７０１号公報（特許文献１）に記載された目標ＳＯＣにバッテリのＳＯＣを収束させる制御と、上記のリチウムイオン二次電池の電池保護制御とを同時にハイブリッド車両に適用すると、これらの制御が干渉することにより、車両の動力性能や燃費への悪影響が懸念される。

この発明の目的は、車両の動力性能や燃費の向上が図られたリチウムイオン二次電池を含むバッテリを搭載するハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両を提供することである。

この発明は、要約すると、エンジンと、リチウムイオン二次電池を含むバッテリと、車輪との間で回転力を相互に伝達可能に構成されたモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両の制御装置であって、バッテリの充電状態に基づいてバッテリの充電状態を目標値に近づけるための第１要求パワーを要求可能範囲内で算出する調整パワー算出部と、車両の走行に必要な第２要求パワーと第１要求パワーとの合計パワーとバッテリへの入出力許可電力値とに基づいてエンジンとモータジェネレータとの間でのパワー配分を行なう配分処理部と、バッテリを保護するための保護処理を行なうバッテリ保護処理部とを備える。バッテリ保護処理部は、バッテリへの充放電電流の履歴に基づいて入出力許可電力値を変更し、かつ、バッテリへの充放電電流の履歴に基づいて調整パワー算出部に対して第１要求パワーの変更を指示する。

好ましくは、バッテリ保護処理部は、バッテリへの充放電電流の大きさがしきい値より小さい場合には、入出力許可電力値を第１標準値に設定し、バッテリへの充放電電流の大きさがしきい値より大きい場合には、保護処理として入出力許可電力値を第１標準値よりも制限する。バッテリ保護処理部は、バッテリへの充放電電流の大きさとしきい値との差が所定値よりも小さくなった場合には、調整パワー算出部に要求可能範囲をさらに制限するように指示を行なう。

より好ましくは、入出力許可電力値は、バッテリへの充電電力の上限値を示す入力許可電力値を含む。バッテリ保護処理部は、バッテリへの充電電流の大きさが充電しきい値より小さい場合には、入力許可電力値を第１標準値に設定し、バッテリへの充電電流の大きさが充電しきい値より大きい場合には、保護処理としてバッテリへの入力許可電力値を第１標準値よりも制限する充電制限処理部を含む。充電制限処理部は、バッテリへの充電電流の大きさと充電しきい値との差が所定値よりも小さくなった場合には、調整パワー算出部に要求可能範囲の充電上限値をさらに制限するように指示を行なう。

より好ましくは、入出力許可電力値は、バッテリの放電電力の上限値を示す出力許可電力値を含む。バッテリ保護処理部は、バッテリの放電電流の大きさが放電しきい値より小さい場合には、出力許可電力値を第１標準値に設定し、バッテリの放電電流の大きさが放電しきい値より大きい場合には、保護処理として出力許可電力値を第１標準値よりも制限する放電制限処理部を含む。放電制限処理部は、バッテリの放電電流の大きさと放電しきい値との差が所定値よりも小さくなった場合には、調整パワー算出部に要求可能範囲の放電上限値をさらに制限するように指示を行なう。

より好ましくは、車両は、摩擦制動力を車輪に作用させるように構成された制動装置をさらに搭載する。入出力許可電力値は、バッテリへの充電電力の上限値を示す入力許可電力値と、バッテリの放電電力の上限値を示す出力許可電力値とを含む。配分処理部は、合計パワーと入力許可電力値および出力許可電力値とに基づいて、エンジンとモータジェネレータとの間での駆動トルクの配分を行なう駆動トルク配分処理部と、要求制動トルクと入力許可電力値とに基づいて、モータジェネレータと制動装置との間で制動トルクの配分を行なう制動トルク配分処理部とを含む。

この発明は、他の局面では、上記いずれかの制御装置を備えるハイブリッド車両である。

本発明によれば、リチウムイオン二次電池を含むバッテリを搭載するハイブリッド車両の動力性能や燃費の向上が図られる。

本発明の実施の形態による車両の制御装置を搭載した車両の代表例として示されるハイブリッド車の概略構成を説明するブロック図である。 図１のＨＶ−ＥＣＵの機能ブロック図である。 液圧制動および回生制動によるブレーキ協調制御の一例を説明するための図である。 図１に示したハイブリッド車５におけるブレーキ協調制御の制御処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態によるハイブリッド車５で実行されるＬｉ析出抑制制御を説明する波形図である。 本発明の実施の形態による車両におけるＬｉ析出抑制制御によるＷｉｎの設定処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態のハイブリッド車両の走行制御のための制御処理を説明するためのフローチャートである。 エンジン動作点の設定を説明するための概念図である。 充放電パワーＰｃｈｇ＊を設定するための制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するための標準マップである。 充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するための充電上限値制限マップである。 充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するための放電上限値制限マップである。 制限介入信号ＳＩＷｉｎについて説明するための波形図である。 本実施の形態における充放電パワーＰｃｈｇ＊の制限を行なわない場合（比較例）の動作を説明するための動作波形図である。 本実施の形態における充放電パワーＰｃｈｇ＊の制限を行なった場合の動作を説明するための動作波形図である。 変形例における充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するマップを説明するための図である。 変形例におけるＷｉｎおよびＰｃｈｇ＊の変化を説明するための波形図である。

以下に、本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繰返さない。

［車両の全体構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態による車両の制御装置を搭載した車両の代表例として示されるハイブリッド車の概略構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車５は、駆動輪１２と、リダクションギヤ１４と、エンジン２０と、発電およびエンジン始動用の第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）４０と、車両駆動用の第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）６０と、ブレーキ液圧回路８０と、動力分割機構１００と、変速機２００とを含む。

ハイブリッド車５は、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１６と、リチウムイオン二次電池によって構成されるバッテリ１８と、ブレーキペダル２２と、ブレーキＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、ＨＶ−ＥＣＵ３０２と、エンジンＥＣＵ３０４と、電源ＥＣＵ３０６とをさらに含む。代表的には、各ＥＣＵは、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力ポートおよび通信ポートを含むマイクロコンピュータによって構成される。各ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

ブレーキＥＣＵ３００と、ＨＶ−ＥＣＵ３０２と、エンジンＥＣＵ３０４と、電源ＥＣＵ３０６とは、通信バス３１０を用いて相互に通信可能に接続される。なお、本実施の形態においては、ブレーキＥＣＵ３００と、ＨＶ−ＥＣＵ３０２と、エンジンＥＣＵ３０４と、電源ＥＣＵ３０６とは、別個のＥＣＵとして説明したが、これらのＥＣＵは、現状より数が少ないＥＣＵに統合されていても良く、また現状よりも数が多いＥＣＵに分割されていても良い。

電源ＥＣＵ３０６には、ＩＧスイッチ３６が接続される。電源ＥＣＵ３０６は、運転者がＩＧスイッチ３６に対してハイブリッド車５のシステムを起動する操作をした場合に、ブレーキペダル２２が踏み込まれていることを条件として、図示しないＩＧリレー（あるいは、ＩＧリレーおよびＡＣＣリレー）をオンする。これに応じて、ハイブリッド車５を構成する電気機器群に電源が供給されることによって、ハイブリッド車５が走行可能な状態となる。

エンジン２０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。エンジン２０からは、エンジン２０の回転数Ｎｅを示す信号がエンジンＥＣＵ３０４に送信される。

エンジンＥＣＵ３０４は、エンジン２０に設けられたエンジン回転数センサを始めとする各種センサからの信号に基づいて、エンジン２０がＨＶ−ＥＣＵ３０２によって定められた目標回転数および目標トルクで動作するように、エンジン２０の燃料噴射量、点火時期および吸入空気量等を制御する。

バッテリ１８は、リチウムイオン二次電池を含んで構成される。リチウムイオン二次電池は、エネルギ密度が高く、他の二次電池に比べ初期回路電圧および平均動作電圧が高いので、大きな電池容量、高い電圧を必要とする車両の車載蓄電装置に好適である。また、リチウムイオン二次電池は、クーロン効率が１００％に近いことから充放電効率が高く、したがって、他の二次電池に比べエネルギの有効利用が可能であるという利点も有する。

しかしながら、特許文献２にも示されるように、リチウムイオン二次電池は、充電条件によっては、負極表面にリチウム金属が析出するおそれがある。このため、本実施の形態では、特許文献２と同様に、リチウムイオン二次電池でのリチウム金属析出を抑制するためにバッテリ１８への充電を制限する制御（以下、「Ｌｉ析出抑制制御」とも称する）を実行するものとする。

バッテリ１８には、バッテリ１８の状態値を検出するためのバッテリセンサ１９が設けられる。たとえば、バッテリセンサ１９は、状態値として、バッテリ電流ＩＢ、バッテリ電圧ＶＢおよびバッテリ温度ＴＢを検出するように構成される。バッテリセンサ１９によって検出された状態値は、ＨＶ−ＥＣＵ３０２へ送信される。

以下では、バッテリ電流ＩＢについて、バッテリ１８の放電時には正値（ＩＢ＞０）とする一方で、充電時には負値（ＩＢ＜０）で示すものとする。ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、逐次送信されるバッテリ電流ＩＢに基づいて、バッテリ１８の充放電履歴を把握することができる。

第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０の各々は、たとえば、三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有する。

第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０には、図示しないロータの回転位置（角度）を検出するための回転位置センサ４１および４２が、それぞれ設けられる。

第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０は、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１６を介して、バッテリ１８と接続される。ＰＣＵ１６は、図示しない複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成されたインバータおよび／またはコンバータを有する。ＰＣＵ１６は、ＨＶ−ＥＣＵ３０２からの制御指示に従って、第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０と、バッテリ１８との間の双方向の電力変換を実行する。ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、第１ＭＧ４０の出力トルクおよび第２ＭＧ６０の出力トルクを、それぞれのトルク指令値に合致させるように、ＰＣＵ１６における電力変換を制御する。

動力分割機構１００は、エンジン２０と第１ＭＧ４０との間に設けられるプラネタリギヤである。動力分割機構１００は、エンジン２０から入力された動力を、第１ＭＧ４０への動力とドライブシャフト１６４を介在させて駆動輪１２に連結されるリダクションギヤ１４への動力とに分割する。ドライブシャフト１６４には、車速センサ１６１が設けられる。車速センサ１６１によって検出されたドライブシャフト１６４の回転数に基づいて、ハイブリッド車５の車速Ｖが検出される。

動力分割機構１００は、第１リングギヤ１０２と、第１ピニオンギヤ１０４と、第１キャリア１０６と、第１サンギヤ１０８とを含む。第１サンギヤ１０８は、第１ＭＧ４０の出力軸に連結された外歯歯車である。第１リングギヤ１０２は、第１サンギヤ１０８に対して同心円上に配置された内歯歯車である。第１リングギヤ１０２は、第１リングギヤ１０２とともに回転するリングギヤ軸１０２ａを介して、リダクションギヤ１４に連結される。第１ピニオンギヤ１０４は、第１リングギヤ１０２および第１サンギヤ１０８のそれぞれに噛合う。第１キャリア１０６は、第１ピニオンギヤ１０４を自転かつ公転自在に保持し、エンジン２０の出力軸に連結される。

すなわち、第１キャリア１０６が入力要素であって、第１サンギヤ１０８が反力要素であって、第１リングギヤ１０２が出力要素である。そして、リングギヤ軸１０２ａに出力された駆動力（トルク）が、リダクションギヤ１４およびドライブシャフト１６４を経由して、駆動輪１２へ伝達される。

エンジン２０の作動中においては、第１キャリア１０６に入力されるエンジン２０の出力トルクに対して、第１ＭＧ４０による反力トルクを第１サンギヤ１０８に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素である第１リングギヤ１０２に現れる。その場合、第１ＭＧ４０のロータがそのトルクによって回転されるので、第１ＭＧ４０は発電機として機能する。また、第１リングギヤ１０２の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１ＭＧ４０の回転数を変化させることにより、エンジン２０の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン回転数をたとえば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１ＭＧ４０を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＨＶ−ＥＣＵ３０２によって行われる。

ハイブリッド車５の走行中にエンジン２０を停止させている場合には、第２ＭＧ６０が正回転する一方で第１ＭＧ４０が逆回転している。その状態から第１ＭＧ４０を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、第１キャリア１０６に連結されているエンジン２０に正回転方向のトルクを作用させることができる。したがって、第１ＭＧ４０によってエンジン２０を始動（モータリングあるいはクランキング）することができ
る。その場合、リダクションギヤ１４にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって、車両を走行させるための駆動力は、第２ＭＧ６０の出力トルクを制御することにより維持できるとともに、同時にエンジン２０の始動を円滑に行なうことができる。図１に示されるハイブリッド車５のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。

ハイブリッド車５の回生制動時には、リダクションギヤ１４および変速機２００を経由して、駆動輪１２により第２ＭＧ６０が駆動されるので、第２ＭＧ６０は発電機として作動する。これにより第２ＭＧ６０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。第２ＭＧ６０により発電された電力は、ＰＣＵ１６を経由してバッテリ１８に蓄えられる。第２ＭＧ６０の発電電力は、第２ＭＧ６０のトルクおよび回転数の積によって決まるので、第２ＭＧ６０のトルクによって、回生制動による発電電力を調整することができる。

変速機２００は、リダクションギヤ１４と第２ＭＧ６０との間に設けられるプラネタリギヤである。変速機２００は、第２ＭＧ６０の回転数を変速してリダクションギヤ１４に伝達する。なお、変速機２００を省略し、第２ＭＧ６０の出力軸をリダクションギヤ１４に直結する構成としてもよい。

変速機２００は、第２リングギヤ２０２と、第２ピニオンギヤ２０４と、第２キャリア２０６と、第２サンギヤ２０８とを含む。第２サンギヤ２０８は、第２ＭＧ６０の出力軸に連結された外歯歯車である。第２リングギヤ２０２は、第２サンギヤ２０８に対して同心円上に配置された内歯歯車である。第２リングギヤ２０２は、リダクションギヤ１４に連結される。第２ピニオンギヤ２０４は、第２リングギヤ２０２および第２サンギヤ２０８のそれぞれに噛合う。第２キャリア２０６は、第２ピニオンギヤ２０４を自転かつ公転自在に保持する。第２キャリア２０６は、回転しないように、図示しないケース等に固定される。

変速機２００は、摩擦係合要素を用いてＨＶ−ＥＣＵ３０２からの制御信号に基づいてプラネタリギヤの各要素の回転を制限したり、回転を同期させたりすることによって、第２ＭＧ６０の回転速度を１段階あるいは複数の段階で変速してリダクションギヤ１４に伝達するものであってもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、車両状態に適した走行を行なうための走行制御を実行する。たとえば、車両発進時および低速走行時には、ハイブリッド車５は、第２ＭＧ６０の出力によって、エンジン２０を停止した状態で走行する。定常走行時には、ハイブリッド車５は、エンジン２０を始動して、エンジン２０および第２ＭＧ６０の出力によって走行する。特に、エンジン２０を高効率の動作点で動作させることによって、ハイブリッド車５の燃費が向上する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、アクセルペダル操作量検出部３４で検出されたアクセルペダルの操作量ＡＣＣを反映して、車両全体の要求駆動力を設定するとともに、上記走行制御が実現されるように、エンジン２０、第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０の動作指令値（代表的には、回転数指令値および／またはトルク指令値）を設定する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、バッテリ１８に設けられたバッテリセンサによって検出された状態値（バッテリ電流ＩＢ，バッテリ電圧ＶＢ，バッテリ温度ＴＢ）に基づいて、バッテリ１８のＳＯＣ（State of Charge）を推定する。ＳＯＣは、満充電量に対する現在の充電量を百分率で示した値で示される。ＳＯＣの推定手法については、公知の任意の手法を適用できるため、詳細な説明は繰返さない。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、少なくともＳＯＣに基づいて、バッテリ１８へ充電する電力の制限値を示す入力許可電力値（以下、Ｗｉｎとも称する）、およびバッテリ１８から放電する電力の制限値を示す出力許可電力値（以下、Ｗｏｕｔとも称する）を設定する。バッテリ１８への入出力電力（以下、単にバッテリ電力とも称する）についても、バッテリ１８の放電時には正値とする一方で、充電時には負値で示す。このため、Ｗｏｕｔは零または正値であり（Ｗｏｕｔ≧０）、Ｗｉｎは零または負値である（Ｗｉｎ≦０）。ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、バッテリ電力がＷｉｎ〜Ｗｏｕｔの電力範囲に収まるように制限して、第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０の動作指令値を設定する。

次に、ハイブリッド車５のブレーキシステムについて説明する。
制動装置１０は、ブレーキキャリパ１６０と、円板形状のブレーキディスク１６２とを含む。ブレーキディスク１６２は、ドライブシャフト１６４に回転軸が一致するように固定される。ブレーキキャリパ１６０は、図示しないホイールシリンダとブレーキパッドとを含む。ブレーキ液圧回路８０からブレーキキャリパ１６０に液圧が供給されることによって、ホイールシリンダが作動する。作動したホイールシリンダがブレーキパッドをブレーキディスク１６２に押し付けることによって、ブレーキディスク１６２の回転が制限される。これにより、制動装置１０は、ブレーキ液圧回路８０からの供給液圧Ｐｗｃに応じた液圧制動力を発生する。

ブレーキ液圧回路８０は、制動装置１０への供給液圧Ｐｗｃを検出するための液圧センサ８２とブレーキペダル２２の操作量を検出するブレーキペダル操作量検出部８４とを含む。さらに、ブレーキ液圧回路８０には、ブレーキＥＣＵ３００からの動作指令に応じて制御される、図示しない液圧制御アクチュエータ（代表的には制御弁）が含まれる。これらの制御弁の開／閉制御あるいは開度制御によって、制動装置１０への供給液圧Ｐｗｃが、ブレーキＥＣＵ３００によって制御される。

ブレーキペダル操作量検出部８４は、たとえば、図示しないマスタシリンダが出力するマスタシリンダ圧を検出する圧力センサによって構成される。マスタシリンダは、ブレーキペダル２２に連結されて、ドライバのブレーキペダル２２の操作量に応じた液圧を発生させる。あるいは、ブレーキペダル操作量検出部８４は、ブレーキペダル２２の操作量を直接検出するストロークセンサによって構成されてもよい。ブレーキＥＣＵ３００は、ブレーキペダル操作量検出部８４からの信号に基づいて、ドライバによるブレーキペダル２２の操作量を検知することができる。

ハイブリッド車５では、ドライバによるブレーキペダル２２の操作に対応した車両全体での要求制動力（トータル制動力）を、第２ＭＧ６０による回生制動力と、制動装置１０による液圧制動力とで分担して出力するブレーキ協調制御が実行される。

図２は、図１のＨＶ−ＥＣＵの機能ブロック図である。
図２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、要求トルク算出部４１０と、ＳＯＣ推定部４２０と、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ標準値算出部４３０とを含む。要求トルク算出部４１０は、要求駆動トルク算出部４１４と、要求制動トルク算出部４１２とを含む。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、さらに、リチウム電池保護処理部４５０と、ＳＯＣ調整パワー算出部４６０と、要求パワー算出部４４０と、加算部４７０と、配分処理部４８０とを含む。リチウム電池保護処理部４５０は、リチウム析出抑制をするための充電制限処理部４５２と、ハイレートでの放電を抑制するための放電制限処理部４５４とを含む。

配分処理部４８０は、制動トルク配分処理部４８２と、駆動トルク配分処理部４８３と、モータトルク加算部４８８とを含む。駆動トルク配分処理部４８３は、エンジン動作点決定部４８４と、トルク補正部４８６とを含む。

［回生制動によるブレーキ協調制御およびバッテリ保護処理の説明］
図３は、液圧制動および回生制動によるブレーキ協調制御の一例を説明するための図である。図３に示される制御は、図２の制動トルク配分処理部４８２において主として実行される。

図２、図３を参照して、ラインＷ１０はドライバのブレーキペダル操作に基づくトータル制動力（制動トルクＴｒｂ＊に対応）を示している。一方で、ラインＷ２０は第２ＭＧ６０によって発生される回生制動力（制動トルクＴｍｂ＊に対応）を示している。回生制動力および液圧制動力（制動トルクＴｂ＊に対応）の和によって、トータル制動力が確保されることが理解される。なお、図示しないが、エンジンを搭載するハイブリッド車においては、上記の液圧制動力と回生制動力に加えて、いわゆるエンジンブレーキによる機関制動力も発生される。したがって、厳密には、必要に応じて機関制動力も考慮に入れた上で、回生制動力および液圧制動力が決められる。ただし、以下では、記載を簡単にするために、機関制動力＝０として説明を進める。

ここで、回生制動力すなわち、第２ＭＧ６０が出力する制動トルクは、バッテリ１８への入力電力ＰｂがＷｉｎを超えない範囲内（すなわち、Ｐｂ＞Ｗｉｎとなる範囲内）に制限される。したがって、Ｗｉｎが制限されると、本来の回生制動力を発生せずに回生電力の回収量が低減する可能性がある。特に、特許文献２にも示されるＬｉ析出抑制制御を適用した場合には、回生制動力の発生中に、Ｗｉｎが正方向に変化する可能性がある。この場合には、バッテリ１８の保護のために、回生制動力を速やかに減少させる必要が生じる。

したがって、本実施の形態による車両では、Ｌｉ析出抑制制御との両立を考慮したブレーキ協調制御における回生電力の制限を、以下のように設定する。

図４は、図１に示したハイブリッド車５におけるブレーキ協調制御の制御処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すフローチャートによる制御処理は、一定の制御周期毎にＨＶ−ＥＣＵ３０２によって実行される。また、図４に示した各ステップは、ＨＶ−ＥＣＵ３０２によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現されるものとする。

図３を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ１００により、ハイブリッド車５の車両状態を入力する。車両状態は、ブレーキペダル２２の操作量であるブレーキペダル操作量ＢＰと、車速Ｖと、第１ＭＧ４０の回転数Ｎｍ１と、第２ＭＧ６０の回転数Ｎｍ２とを含む。

ブレーキペダル操作量ＢＰは、図１のブレーキペダル操作量検出部８４の出力に基づいて検知される。車速Ｖは、車速センサ１６１の出力に基づいて検知される。回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０に取付けられた回転位置センサ４１，４２の出力に基づいて演算される。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ１１０により、ハイブリッド車５の車両状態に基づいて、車両全体での要求制動トルクＴｒｂ＊を設定する。要求制動トルクＴｒｂ＊は、図３に示したトータル制動力に対応する。要求制動トルクＴｒｂ＊は、図２では、要求制動トルク算出部４１２で算出される。

代表的には、要求制動トルクＴｒｂ＊は、ステップＳ１００で入力されたブレーキペダル操作量ＢＰおよび車速Ｖに基づいて、リングギヤ軸１０２ａに出力すべき制動トルクとして算出される。たとえば、ブレーキペダル操作量ＢＰおよび車速Ｖと要求制動トルクＴｒｂ＊との関係を予め定めたマップを予め作成して、ＨＶ−ＥＣＵ３０２内の図示しないメモリに記憶しておくことができる。そして、ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で入力されたブレーキペダル操作量ＢＰおよび車速Ｖに基づいて当該マップを参照することによって、要求制動トルクＴｒｂ＊を設定することができる。

続いて、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ１２０により、バッテリ１８のＷｉｎを読込む。Ｗｉｎを設定するための制御処理については、後ほど詳細に説明する。｜Ｗｉｎ｜（Ｗｉｎ≦０）は、現在（当該制御周期）における、バッテリ１８の充電電力の大きさの最大値、すなわち「充電電力上限値」を示す。また、充電時（ＩＢ＜０）におけるバッテリ電流ＩＢの大きさ（｜ＩＢ｜）について、以下では「充電電流」とも表記する。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ１３０では、図３に示したブレーキ協調制御に従って、要求制動トルクＴｒｂ＊のうちの回生制動トルクＴｍｂ＊の分担量を決定する。この分担量に基づいて、回生制動力を発生する第２ＭＧ６０のトルク指令値（第２ＭＧトルクＴｍ２＊）が設定される。

回生制動の際に、第２ＭＧ６０は、トルクおよび回転数の積に従った電力を発電する。したがって、バッテリ電力（Ｐｂ＝ＶＢ・ＩＢ）が、ステップＳ１２０で読込まれたＷｉｎを超えないようにする必要がある。すなわち、｜Ｐｂ｜＜｜Ｗｉｎ｜とする必要がある。したがって、ステップＳ１３０では、｜Ｐｂ｜＜｜Ｗｉｎ｜となる範囲内に限定した上で、ブレーキ協調制御のための第２ＭＧトルクＴｍ２＊が設定される。したがって、Ｗｉｎによって制限された分だけ、車両の運動エネルギを回生電力として回収するエネルギ量が減ることになる。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ１４０では、下記式（１）に従って液圧ブレーキトルクＴｂ＊を設定する。なお、式（１）中のＧｒは、変速機２００の減速比である。

Ｔｂ＊＝Ｔｒｂ＊−Ｔｍｂ＊・Ｇｒ …（１）
このようにして、要求制動トルクＴｒｂ＊を、回生制動トルク（Ｔｍｂ＊）および液圧ブレーキトルク（Ｔｂ＊）によって分担するブレーキ協調制御が実現される。

さらにＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ１５０により、ステップＳ１４０で設定された液圧ブレーキトルクＴｂ＊をブレーキＥＣＵ３００（図１、図２）に出力する。以上の制動トルク配分処理は、図２では制動トルク配分処理部４８２で実行される。

ブレーキＥＣＵ３００は、液圧ブレーキトルクＴｂ＊に基づいて、制動装置１０に供給する目標液圧を算出する。そして、液圧センサ８２によって検出された供給液圧Ｐｗｃがこの目標液圧に一致するように、ブレーキ液圧回路８０中を制御する。

次に、リチウムイオン二次電池によって構成されるバッテリ１８に対するＬｉ析出抑制制御について説明する。

図５は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車５で実行されるＬｉ析出抑制制御を説明する波形図である。

図５を参照して、時刻ｔ０からバッテリ電流ＩＢが負方向に変化して、バッテリ１８の充電が開始される。

バッテリ１８の充放電履歴に応じて、バッテリ１８の許容入力電流値Ｉｌｉｍが設定される。特許文献２に記載されるように、許容入力電流値Ｉｌｉｍは、単位時間内に、バッテリ負極電位がリチウム基準電位まで低下することによってリチウム金属が析出しない最大電流値として求められる。許容入力電流値Ｉｌｉｍは、特許文献２と同様に設定することができる。すなわち、充放電履歴がない状態における許容入力電流値の初期値Ｉｌｉｍ［０］から、充電継続による減少量、放電継続による回復量、または放置による回復量を制御周期毎に加減算することによって、時刻ｔにおけるＩｌｉｍ［ｔ］が逐次求められる。

さらに、許容入力電流値Ｉｌｉｍに対するマージン電流ΔＩｍｒを設定して、リチウム金属の析出を防止するための入力電流制限目標値Ｉｔａｇが設定される。特許文献２に記載されるように、許容入力電流値Ｉｌｉｍを正方向にオフセットさせることによって、入力電流制限目標値Ｉｔａｇを設定することができる。この場合には、オフセットさせた電流値が、マージン電流ΔＩｍｒとなる。

図５に示されるように、継続的な充電によって、許容入力電流値Ｉｌｉｍおよび入力電流制限目標値Ｉｔａｇは、正方向に徐々に変化する。これによって、許容される充電電流（｜ＩＢ｜）は減少することが理解される。そして、時刻ｔ１において、ＩＢがＩｔａｇ
よりも低くなると（ＩＢ＜Ｉｔａｇ）と、リチウム金属の析出を抑制するために充電電流を制限することが必要となる。

このため、図６に示されるように、時刻ｔ１からバッテリ１８のＷｉｎを正方向に変化させることによって、充電電力（すなわち、回生電力）が制限される。たとえば、Ｗｉｎは、一定レート（時間変化率）によって正方向に変化される。これにより、｜Ｗｉｎ｜、すなわち、「充電電力上限値」は減少する。この際のＷｉｎの変化レートを、以下では「回生制限レート」とも称する。回生制限レートは、Ｌｉ析出抑制制御による充電電力制限（以下、「回生制限」とも称する）における制限度合の一例に相当する。

再び図５を参照して、時刻ｔ１からのＷｉｎの制限によって充電電流が減少して（すなわち、ＩＢが正方向に変化）、時刻ｔ２では、再び、ＩＢ＞Ｉｔａｇとなる。これにより、図５に示されるように、時刻ｔ２からは、回生制限が解除される。これにより、バッテリ１８のＷｉｎは、通常値まで徐々に復帰することになる。

このように、大きな充電電流が発生する回生制動時においては、リチウム金属の析出抑制のために、充電電流が入力電流制限目標値Ｉｔａｇに達すると、Ｗｉｎを一定の回生制限レートで変化させる回生制限が開始される。図５から理解されるように、マージン電流ΔＩｍｒが大きくなるほど、回生制限の開始条件が厳しくなる。一方で、マージン電流ΔＩｍｒを小さくすると、回生制限の開始条件を緩和することによって、回生発電によって回収されるエネルギを増やすことができる。

回生制動中に、回生制限によってＷｉｎが変化すると、図４のステップＳ１２０，Ｓ１３０の処理（図２では制動トルク配分処理部４８２）によって、回生制動トルクの分担（ＭＧ２トルクの絶対値）が減少するとともに、その減少分に対応して、液圧ブレーキトルクＴｂ＊の分担が増加する。これに応じて、ブレーキＥＣＵ３００は、制動装置１０への供給液圧Ｐｗｃを上昇させるようにブレーキ液圧回路８０を制御する。

このようなＬｉ析出抑制制御の介入による回生電力分担分の低下は、燃費の悪化につながるので、出来る限り発生しないほうが望ましい。本実施の形態では、後に図９で説明するように、充放電パワーＰｃｈｇ＊を制限することによって、Ｌｉ析出抑制制御の介入をなるべく避けるようにしている。

また、本実施の形態では、以下に説明するように、車速およびバッテリ状態に基づいて、Ｌｉ析出抑制制御における回生制限レートを可変に設定する。

図６は、本発明の実施の形態による車両におけるＬｉ析出抑制制御によるＷｉｎの設定処理を説明するフローチャートである。

図６に示すフローチャートによる制御処理は、一定の制御周期毎にＨＶ−ＥＣＵ３０２によって実行される。また、図６に示した各ステップは、ＨＶ−ＥＣＵ３０２によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現されるものとする。

図６を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２００により、ハイブリッド車５の車速Ｖを入力する。車速Ｖは、図１に示した車速センサ１６１の出力に基づいて検出することができる。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２１０により、バッテリセンサ１９の出力に基づいて、バッテリ１８の状態値を入力する。上述のように、ステップＳ２１０で入力される状態値は、たとえば、バッテリ１８の電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢを含む。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２２０では、バッテリ１８のＳＯＣを算出する。以上のステップＳ２１０、Ｓ２２０の処理は、図２ではＳＯＣ推定部４２０で実行される。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２３０により、バッテリ１８のＷｉｎ０を設定する。Ｗｉｎ０は、回生制限レート処理を実行する前のＷｉｎであり、Ｌｉ析出抑制制御を考慮することなく、現在のバッテリ状態（ＳＯＣ、状態値等）に基づいて設定される。すなわち、このＷｉｎ０が、公知の手法に基づいて通常設定されるバッテリ１８のＷｉｎに相当する。たとえば、Ｗｉｎ０は、ＳＯＣおよびバッテリ温度ＴＢに基づいて設定される。以上のステップＳ２３０の処理は、図２ではＷｉｎ／Ｗｏｕｔ標準値算出部４３０で実行される。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２４０により、車速およびバッテリ状態に基づいて、Ｌｉ析出抑制制御による回生制限レートおよびマージン電流を設定する。回生制限レートは、図５の時刻ｔ１〜ｔ２に示された、Ｗｉｎの正方向への変化レート（時間変化率）に相当する。

なお、回生制限レートおよびマージン電流は、車速Ｖ、充電状態ＳＯＣおよびバッテリ温度ＴＢに応じて可変値にすると好ましい。

続いてＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２５０により、Ｌｉ析出抑制制御のための電流制御演算を実行する。すなわち、図５に説明したように、特許文献２に示す手法に基づいて、バッテリ１８の充放電履歴に基づいて、今回の制御周期における許容入力電流値Ｉｌｉｍ［ｔ］が演算される。そして、許容入力電流値Ｉｌｉｍに対して、ステップＳ２４０により設定されたマージン電流ΔＩｍｒを設けることによって、入力電流制限目標値Ｉｔａｇが算出される。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２６０により、ステップＳ２１０に入力されたバッテリ電流ＩＢと、ステップＳ２５０で算出された入力電流制限目標値Ｉｔａｇとを比較する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ＩＢ＞Ｉｔａｇのとき（Ｓ２６０でＮＯ判定時）には、充電電流がＩｔａｇに達していないため、ステップＳ２７０によって、回生制限をオフする。この場合には、ステップＳ２７５により、ステップＳ２３０で設定されたＷｉｎ０が、そのままバッテリ１８のＷｉｎとなる（Ｗｉｎ＝Ｗｉｎ０）。

一方で、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ＩＢ＜Ｉｔａｇのとき（Ｓ２６０のＹＥＳ判定時）には、充電電流がＩｔａｇに達しているため、ステップＳ２８０により、回生制限をオンする。充電電流を現状よりも減少させなければ、ＩＢが許容入力電流値Ｉｌｉｍに達するおそれがあるからである。

回生制限がオンされると、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ２８５により、ステップＳ２４０で設定された回生制限レートに従ってＷｉｎを設定する。具体的には、前回の制御周期におけるＷｉｎから、当該回生制限レートに従って正方向に変化させるように、Ｗｉｎが設定される。回生制限レートに従ってバッテリ１８の充電電力上限値（｜Ｗｉｎ｜）が減少することによって、バッテリ１８の充電電流が減少する。この結果、負極電位の低下が抑制されて、リチウム金属の析出が防止される。

以上のステップＳ２４０〜Ｓ２８５の処理は、図２では充電制限処理部４５２において実行される。

なお、図５と同様な制限が、図２の放電制限処理部４５４によって、放電電流およびＷｏｕｔについても実行される。この場合には電流ＩＢが（＋）方向に大きくなりＩｔａｇに対応するしきい値を超えるとＷｏｕｔが制限される。このときは、図５のＩＢを示したグラフを横軸を対称軸として上下反転させた波形となる。また図５のＷｉｎを示したグラフの縦軸をＷｏｕｔと読み変えて、縦軸の正負を上向が（＋）下向きが（−）に置き換えればよい。

［要求パワー配分と充放電パワーＰｃｈｇ＊の切替の説明］
エンジンが作動する走行モードにおいて蓄電装置のＳＯＣを所定の制御範囲に制御するハイブリッド車両では、蓄電装置の充放電のためのパワーと、車両走行に必要なパワーとの和をエンジンによって出力することになる。このため、通常は、蓄電装置のＳＯＣを目標ＳＯＣに制御するように、目標ＳＯＣよりも高ＳＯＣ領域では蓄電装置の放電を促進する一方で、目標ＳＯＣよりも低ＳＯＣ領域では蓄電装置の充電を促進するように、エンジンの出力が制御される。

図７は、本実施の形態のハイブリッド車両の走行制御のための制御処理を説明するためのフローチャートである。図７を始めとする各フローチャートの各ステップの処理は、ＨＶ−ＥＣＵ３０２によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現されるものとする。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ３１０により、車両状態から要求駆動トルクＴｒ＊を算出する。たとえば、アクセル開度（ＡＣＣ）および車速（Ｖ）と要求駆動トルクＴｒ＊との関係を予め定めたマップ（図示せず）が予めＨＶ−ＥＣＵ３０２の内部に記憶されている。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、現在のアクセル開度および車速に基づいて、当該マップを参照することによって要求駆動トルクＴｒ＊を算出することができる。なお、この処理は、図２では要求駆動トルク算出部４１４で実行される。

続いて、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ３２０により、バッテリ１８の充放電パワーＰｃｈｇ＊を求める。充放電パワーＰｃｈｇ＊は、充電要求時には正値（Ｐｃｈｇ＊＞０）に設定され、放電要求時には負値（Ｐｃｈｇ＊＜０）に設定される。なお、充放電パワーＰｃｈｇ＊の設定手法については、後ほど詳細に説明する。充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定することによって、バッテリ１８の充放電電力が設定される。図２ではステップＳ３２０の処理は、ＳＯＣ調整パワー算出部４６０によって実行される。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ３３０により、合計要求パワーＰｔ＊を算出する。合計要求パワーＰｔ＊は、下記式（２）によって算出される。なお、式（２）において、Ｎｒは出力軸２５２の回転数を示し、Ｌｏｓｓは損失項を示す。

Ｐｔ＊＝Ｔｒ＊・Ｎｒ＋Ｐｃｈｇ＊＋Ｌｏｓｓ …（２）
ステップＳ３３０の処理は、図２では、要求パワー算出部４４０と加算部４７０とによって実行される。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ３４０では、ステップＳ３３０によって算出された合計要求パワーＰｔ＊に応じて、エンジン２０の動作点を決定する。このとき、合計要求パワーＰｔ＊＝エンジン要求パワーＰｅ＊として動作点を仮に決定する。

図８は、エンジン動作点の設定を説明するための概念図である。
図８を参照して、エンジン動作点は、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅの組合せで定義される。エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅの積は、エンジン出力パワーＰｅに相当する。

動作ライン１１０は、エンジン２０を高効率で動作することができるエンジン動作点の集合として予め決定される。動作ライン１１０は、同一パワー出力時の燃料消費量を抑制するための最適燃費ラインに相当する。

ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ３４０では、予め定められた動作ライン１１０と、ステップＳ３３０で算出された合計要求パワーＰｔ＊がエンジン要求パワーＰｅ＊であるとして、エンジン要求パワーＰｅ＊に対応する等パワー線１２０との交点をエンジン動作点（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）に決定する。ステップＳ３４０の処理は、図２ではエンジン動作点決定部４８４によって実行される。

再び図７を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、ステップＳ３５０により、エンジン２０およびモータジェネレータ４０，６０の動作指令値を生成する。

この際に、第１ＭＧ４０の出力トルクは、動力分割機構２５０によってエンジン２０と機械的に連結される第１ＭＧ４０の出力トルクによってエンジン回転数を目標回転数Ｎｅ＊に制御するように決められる。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、上述のように決定されたエンジン動作点に従ってエンジン２０を動作させたときに出力軸２５２に機械的に伝達される駆動トルク（直達トルク）Ｔｅｐを算出する。たとえば、直達トルクＴｅｐは、動力分割機構２５０のギヤ比を考慮して設定される。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、要求駆動トルクＴｒ＊に対する直達トルクＴｅｐの過不足分（Ｔｒ＊−Ｔｅｐ）を補償するように、第２ＭＧ６０の要求駆動トルクＴｍｐ＊を算出する。すなわち、第２ＭＧ６０への要求駆動トルクをＴｍｐ＊とすると、下記式（３）が成立する。なお、Ｔｍｐ＊は、第２ＭＧ６０の出力によって出力軸２５２に作用するトルクのうちの要求駆動トルク分である。

Ｔｒ＊＝Ｔｅｐ＋Ｔｍｐ＊ …（３）
このようにして算出されたＴｍｐ＊に基づいて第１ＭＧ４０および第２ＭＧ６０が作動したときにバッテリ１８に充放電される電力がＷｉｎおよびＷｏｕｔの範囲内であればそのまま指令が出力されるが、バッテリ１８に充放電される電力がＷｉｎおよびＷｏｕｔの範囲からはみ出るようであれば、ＷｉｎおよびＷｏｕｔに基づいて指令値が制限される。またこのときには制限した分だけエンジン２０に要求するパワーを増減させても良い。この処理は、図２ではトルク補正部４８６で実行される。

ステップＳ５００では、上述のように決定された、エンジン２０の動作点および第１ＭＧ４０、第２ＭＧ６０の出力トルクに基づいて、エンジン２０および第１ＭＧ４０、第２ＭＧ６０の動作指令値を設定する。そして、エンジン２０および第１ＭＧ４０、第２ＭＧ６０は、これらの動作指令値に従って制御される。このときには、制動トルクＴｍｂ＊も考慮される。

このような走行制御により、エンジン作動を伴う走行モード（ＨＶモード）では、エンジン２０を高効率の動作ライン上で動作させながら、要求駆動トルクＴｒ＊が駆動軸に作用するように、エンジン２０、第１ＭＧ４０、第２ＭＧ６０の間のトータル要求パワーに対するパワー配分を決定することができる。さらに、充放電パワーＰｃｈｇ＊に従ってバッテリ１８を充放電することによって、ＳＯＣを制御することができる。

次に、充放電パワーＰｃｈｇ＊の設定について詳細に説明する。
図９は、充放電パワーＰｃｈｇ＊を設定するための制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は図７のＳ３２０の詳細を示すものであり図７のステップＳ３１０の処理が完了すると呼び出されて実行される。図９のフローチャートによって、３つのマップのうちのいずれかが選択されて適用され充放電パワーＰｃｈｇ＊が設定される。

図１０は、充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するための標準マップである。図１１は、充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するための充電上限値制限マップである。図１２は、充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するための放電上限値制限マップである。

図１０で示す標準マップは、ＳＯＣが目標値ＳＯＣｔであるときにＰｃｈｇ＊＝０に設定されている。ＳＯＣがＳＯＣｔからＳＯＣＵに増加するに従って充放電パワーＰｃｈｇ＊はゼロからＰ１（放電上限値）まで増加している。そしてＳＯＣがＳＯＣＵより大きい場合にはＰｃｈｇ＊＝Ｐ１に設定される。これにより、ＳＯＣが目標値ＳＯＣｔより高いときには、バッテリからの放電が実行される。

また、ＳＯＣがＳＯＣｔからＳＯＣＬに減少するに従って充放電パワーＰｃｈｇ＊はゼロからＰ２（充電上限値）まで減少している。そしてＳＯＣがＳＯＣＬより小さい場合にはＰｃｈｇ＊＝Ｐ２に設定される。これにより、ＳＯＣが目標値ＳＯＣｔより低いときには、バッテリへの充電が実行される。

図１０の標準マップに対して、図１１の充電上限値制限マップでは、充電上限値がＰ２からＰ２Ｘに制限され、図１２の放電上限値制限マップでは、放電上限値がＰ１からＰ１Ｘに制限されている。

図９を参照して、まずステップＳ３２１においては、リチウム電池保護処理として充電制限処理中であるか否かが判断される。ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、図６に示されたステップＳ２６０において、バッテリ電流ＩＢと入力電流制限目標値Ｉｔａｇとを比較して回生制限を実行するか否かを判断しているが、回生制限オン時には、制限介入信号ＳＩＷｉｎをオン状態とし、回生制限オフ時には、制限介入信号ＳＩＷｉｎをオフ状態とする。

そして、充電制限処理中であれば（ＳＩＷｉｎ＝ＯＮ）、ステップＳ３２２に処理が進み、充電制限処理中でなければ（ＳＩＷｉｎ＝ＯＦＦ）であれば、ステップＳ３２３に処理が進む。

ステップＳ３２２では、図１１に示した充電上限値制限マップが適用されて、充放電パワーＰｃｈｇ＊が決定される。図１１に示した充電上限値制限マップは、図１０の標準マップとくらべて充電の上限値がＰ２からＰ２Ｘに制限されている。したがって、このマップを適用して充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定することによって、ＳＯＣが目標値よりも低下している低下幅が大きいときの要求充電パワーが小さくなるので、図６のステップＳ２８０，Ｓ２８５に示したＬｉ析出抑制制御によるＷｉｎの制限処理が実行される頻度が少なくなる。したがってステップＳ２８５の前回値に対して累積的に制限が行なわれることも減る。

一方、ステップＳ３２３では、リチウム電池保護処理として放電制限処理中であるか否かが判断される。ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、図６に示されたステップＳ２６０と同様な放電制限判断処理において、バッテリ電流ＩＢと出力電流制限目標値（Ｉｔａｇに対応するしきい値）とを比較して放電制限を実行するか否かを判断しているが、放電制限オン時には、制限介入信号ＳＤＷｏｕｔをオン状態とし、放電制限オフ時には、制限介入信号ＳＤＷｏｕｔをオフ状態とする。

そして、放電制限処理中であれば（ＳＤＷｏｕｔ＝ＯＮ）、ステップＳ３２４に処理が進み、放電制限処理中でなければ（ＳＤＷｏｕｔ＝ＯＦＦ）であれば、ステップＳ３２５に処理が進む。

ステップＳ３２４では、図１２に示した放電上限値制限マップが適用されて、充放電パワーＰｃｈｇ＊が決定される。図１２に示した放電上限値制限マップは、図１０の標準マップとくらべて放電の上限値がＰ１からＰ１Ｘに制限されている。したがって、このマップを適用して充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定することによって、ＳＯＣが目標値よりも増加している増加幅が大きいときの要求放電パワーが小さくなるので、図６のステップＳ２８０，Ｓ２８５に示したＬｉ析出抑制制御と同様な処理がＷｏｕｔに適用される頻度が減り、Ｗｏｕｔが累積的に制限が行なわれることも減る。

一方、ステップＳ３２５では、図１０に示した標準マップが適用されて、充放電パワーＰｃｈｇ＊が決定される。ステップＳ３２２，Ｓ３２４，Ｓ３２５のいずれかの処理によって充放電パワーＰｃｈｇ＊が決定されたら、ステップＳ３２６に処理が進み、制御は図７のフローチャートに戻される。

図１３は、制限介入信号ＳＩＷｉｎについて説明するための波形図である。
図１３には、バッテリ１８の充放電電流ＩＢが上段に、制限介入信号ＳＩＷｉｎが下段に示されている。時刻ｔ１１までは、充放電履歴に基づいてＬｉ析出抑制しきい値Ｉｔａｇが徐々に絞られて（ゼロに近づいて）いる。しきい値Ｉｔａｇに対してゼロに近い方向にΔＩｍｒ２だけオフセットされた予告しきい値Ｉｔａｇ２が設定されている。そして予告しきい値Ｉｔａｇに充電電流が到達すると、制限介入信号ＳＩＷｉｎがオフ状態からオン状態に変化する。この制限介入信号ＳＩＷｉｎは、一旦オン状態に変化するとしばらくはオン状態を保持し続けるようになっている。したがって、時刻ｔ１１において充放電電流ＩＢが一旦予告しきい値Ｉｔａｇ２に到達した後に、すぐ充放電電流ＩＢがゼロに近づいて予告しきい値Ｉｔａｇ２から遠ざかってしまっても時刻ｔ１１〜ｔ１２の間は制限介入信号ＳＩＷｉｎがオン状態を保持する。たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３０２は、制限介入信号ＳＩＷｉｎが一度オン状態に変化すると一定時間経過しないとオフ状態に戻らないように内部で信号の発生を制御している。図２では、充電制限処理部４５２の内部で制限介入信号ＳＩＷｉｎが図１３に示したように生成される。

もし、制限介入信号ＳＩＷｉｎがオン状態である間に、ＳＯＣが目標値よりも大きく低下しておりバッテリに充電中であるときには、図１１の充電上限値がＰ２からＰ２Ｘに制限されることによって、バッテリへの充電電流も減少する。したがって、バッテリ１８の充放電履歴も充電量が減少する方向に変化し、これによって、しきい値Ｉｔａｇおよび予告しきい値Ｉｔａｇ２は、ゼロから離れる方向に変化する。

このような処理が行なわれるので、図１３の波形図では、時刻ｔ１１〜ｔ１２，ｔ１３〜ｔ１４において、制限介入信号ＳＩＷｉｎがオン状態となり、充電制限処理部４５２によってＷｉｎが制限されるまえに充電電流が減少する。

このようにリチウム電池保護処理を実行することが抑制されるので、動力性能が向上し、また燃費も向上する。

図１４は、本実施の形態における充放電パワーＰｃｈｇ＊の制限を行なわない場合（比較例）の動作を説明するための動作波形図である。

図１５は、本実施の形態における充放電パワーＰｃｈｇ＊の制限を行なった場合の動作を説明するための動作波形図である。

図１４では、時刻ｔ２１においてバッテリ１８の充放電履歴に基づいてゼロに近づきつつあったしきい値Ｉｔａｇにバッテリ電流ＩＢが到達し、リチウム析出抑制のための電池保護処理が実行され入力許可電力値Ｗｉｎがゼロに向かって制限開始される。

時刻ｔ２１ではバッテリ１８のＳＯＣは下限側に近いので、充放電パワーＰｃｈｇ＊は充電を要求する負の固定値に設定される。この充放電パワーＰｃｈｇ＊が負の固定値に設定され続けることによって、結局Ｗｉｎの制限によって充電電流も制限される。この場合は、Ｗｉｎが制限された状態が連続するので、充放電の自由度が損なわれる。

これに対し図１５では、時刻ｔ３１においてバッテリ１８の充放電履歴に基づいてしきい値Ｉｔａｇがゼロに近づきつつあった点は同じである。しかし、予告しきい値Ｉｔａｇ２が設定されているので予告しきい値Ｉｔａｇ２にバッテリ電流ＩＢが到達し、リチウム析出抑制のための電池保護処理が実行される前に、充放電パワーＰｃｈｇ＊がゼロに向かって制限開始される。

すなわち、充電電流がＬｉ析出抑制制御（図２の充電制限処理部４５２で実行）のしきい値Ｉｔａｇに到達しそうになったらＳＯＣ調整用の充放電パワーＰｃｈｇ＊を小さくする。このため、ＳＯＣの増加は図１４に示すよりも緩やか上昇する部分ができるが、Ｗｉｎは図１４に比べて制限されない。したがって、車両動力性能の向上および燃費の向上という効果が得られる。

図１４、図１５で説明したような関係は、放電電流と図２の放電制限処理部４５４で実行される放電制限処理とＷｏｕｔとの関係についても成立する。したがって、Ｗｏｕｔが通常値よりも制限される頻度も少なくなるので、この点においても、車両動力性能の向上および燃費の向上という効果が得られる。

［変形例］
上記の実施の形態では、図１１、図１２に示したように、標準マップに対して制限したマップを充放電パワーＰｃｈｇ＊の算出に適用するか否かを、充電制限処理または放電制限処理の予告しきい値と充放電電流との関係に基づいて切替えていた。

これに対して、Ｌｉ析出抑制制御が介入したら強制充電電力を小さくし、介入がなくなるようにフィードバック制御しても構わない。

図１６は、変形例における充放電パワーＰｃｈｇ＊を決定するマップを説明するための図である。図１６に示すように充電上限値Ｐ２をさらに制限する制限量ΔＰをＰ２Ｘ１、Ｐ２Ｘ２、Ｐ２Ｘ３とすこしずつ変化させてもよい。

図１７は、変形例におけるＷｉｎおよびＰｃｈｇ＊の変化を説明するための波形図である。

図１６、図１７に示すように充電上限値Ｐ２をさらに制限する制限量ΔＰをＬｉ析出抑制制御の介入度合い（時間など）に応じてＰ２Ｘ１、Ｐ２Ｘ２、Ｐ２Ｘ３とすこしずつ変化させ、Ｌｉ析出抑制制御の介入がなくなるようにフィードバック制御してもよい。

図１７の時刻ｔ４１において、充放電電流の履歴に基づいてＬｉ析出抑制制御の介入が開始され、Ｗｉｎが制限され始めている。ＳＯＣ調整用の充放電パワーＰｃｈｇ＊の制限量は、Ｗｉｎの制限度合いや制限継続時間に基づいてフィードバック制御される。これによって、Ｗｉｎの制限量が大きくなる前にＷｉｎが通常値に戻る可能性が高まる。

最後に、本実施の形態について、再び図を参照して総括する。 図１、図２を参照して、本実施の形態に示されるハイブリッド車両は、エンジン２０と、リチウムイオン二次電池を含むバッテリ１８と、駆動輪１２との間で回転力を相互に伝達可能に構成されたモータジェネレータ４０，６０とを搭載するものである。ハイブリッド車両の制御装置は、バッテリ１８の充電状態に基づいてバッテリ１８の充電状態を目標値（図１０のＳＯＣｔ）に近づけるための第１要求パワー（充放電パワーＰｃｈｇ＊）を要求可能範囲（図１０のＰ１〜Ｐ２）内で算出する調整パワー算出部４６０と、車両の走行に必要な第２要求パワー（Ｔｒ＊×Ｎｒ）と第１要求パワー（充放電パワーＰｃｈｇ＊）との合計パワーＰｔ＊とバッテリ１８への入出力許可電力値（Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔ）とに基づいてエンジン２０とモータジェネレータ４０，６０との間でのパワー配分を行なう配分処理部４８０と、バッテリ１８を保護するための保護処理を行なうリチウム電池保護処理部４５０とを備える。リチウム電池保護処理部４５０は、バッテリ１８への充放電電流ＩＢの履歴に基づいて入出力許可電力値（ＷｉｎまたはＷｏｕｔ）を変更し、かつ、バッテリ１８への充放電電流ＩＢの履歴に基づいて調整パワー算出部４６０に対して第１要求パワー（充放電パワーＰｃｈｇ＊）の変更を指示する。

好ましくは、リチウム電池保護処理部４５０は、バッテリ１８への充放電電流ＩＢの大きさがしきい値｜Ｉｔａｇ｜より小さい場合には、入出力許可電力値（ＷｉｎまたはＷｏｕｔ）を第１標準値（Ｗｉｎ０またはＷｏｕｔ０）に設定し、バッテリ１８への充放電電流ＩＢの大きさがしきい値｜Ｉｔａｇ｜より大きい場合には、保護処理として入出力許可電力値を第１標準値（Ｗｉｎ０またはＷｏｕｔ０）よりも制限する。リチウム電池保護処理部４５０は、バッテリ１８への充放電電流ＩＢの大きさとしきい値｜Ｉｔａｇ｜との差が所定値（図１３のΔＩｍｒ２）よりも小さくなった場合には、調整パワー算出部４６０に要求可能範囲（図１０のＰ２〜Ｐ１）をさらに（図１１のＰ２Ｘ〜Ｐ１または図１２のＰ２〜Ｐ１Ｘに）制限するように指示を行なう。

より好ましくは、入出力許可電力値は、バッテリ１８への充電電力の上限値を示す入力許可電力値Ｗｉｎを含む。リチウム電池保護処理部４５０は、バッテリ１８への充電電流ＩＢの大きさが充電しきい値Ｉｔａｇより小さい場合には、入力許可電力値Ｗｉｎを第１標準値Ｗｉｎ０に設定し、バッテリ１８への充電電流ＩＢの大きさが充電しきい値Ｉｔａｇより大きい場合には、保護処理としてバッテリ１８への入力許可電力値Ｗｉｎを第１標準値よりも制限する充電制限処理部４５２を含む。充電制限処理部４５２は、バッテリ１８への充電電流ＩＢの大きさと充電しきい値Ｉｔａｇとの差が所定値（図１３のΔＩｍｒ２）よりも小さくなった場合には、調整パワー算出部４６０に要求可能範囲（図１０のＰ２〜Ｐ１）の充電上限値Ｐ２をさらに図１１に示すようにＰ２Ｘに制限するように指示を行なう。

より好ましくは、入出力許可電力値は、バッテリ１８の放電電力の上限値を示す出力許可電力値Ｗｏｕｔを含む。リチウム電池保護処理部４５０は、バッテリ１８の放電電流の大きさが放電しきい値（図５のＩｔａｇに相当するしきい値）より小さい場合には、出力許可電力値Ｗｏｕｔを第１標準値Ｗｏｕｔ０に設定し、バッテリ１８の放電電流の大きさが放電しきい値（図５のＩｔａｇに相当する放電側のしきい値）より大きい場合には、保護処理として出力許可電力値Ｗｏｕｔを第１標準値Ｗｏｕｔ０よりも制限する放電制限処理部４５４を含む。放電制限処理部４５４は、バッテリ１８の放電電流の大きさと放電しきい値（図５のＩｔａｇに相当する放電側のしきい値）との差が所定値（図１３のΔＩｍｒ２に相当する放電側の差分値）よりも小さくなった場合には、調整パワー算出部４６０に要求可能範囲（図１０のＰ２〜Ｐ１）の放電上限値Ｐ１を図１２に示すようにさらにＰ１Ｘに制限するように指示を行なう。

より好ましくは、車両は、摩擦制動力を駆動輪１２に作用させるように構成された制動装置１０をさらに搭載する。入出力許可電力値は、バッテリ１８への充電電力の上限値を示す入力許可電力値Ｗｉｎと、バッテリ１８の放電電力の上限値を示す出力許可電力値Ｗｏｕｔとを含む。配分処理部４８０は、合計パワーＰｔ＊と入力許可電力値Ｗｉｎおよび出力許可電力値Ｗｏｕｔとに基づいて、エンジン２０とモータジェネレータ４０，６０との間での駆動トルクの配分を行なう駆動トルク配分処理部４８３と、要求制動トルクＴｒｂ＊と入力許可電力値Ｗｉｎとに基づいて、モータジェネレータ４０，６０と制動装置１０との間で制動トルクの配分を行なう制動トルク配分処理部４８２とを含む。

なお、本発明の実施の形態による電池保護処理とＳＯＣ調整パワー算出処理とが協調して実行される車両は、図１に例示したハイブリッド車５に限定されるものではない。本発明は、バッテリと、バッテリを充電するための発電装置とを搭載し、電池保護処理と電池のＳＯＣを目標値に収束させるための充放電パワー算出処理とを関連させて行なうものであれば、搭載される電動機（モータジェネレータ）の個数や駆動系の構成に関らず、ハイブリッド車の他に、エンジンを搭載しない燃料電池自動車等を含む電動車両全般に共通に適用できる。特に、ハイブリッド車の構成についても、図１の例示に限定されることはなく、パラレル式のハイブリッド車を始めとして、任意の構成のものに、本願発明を適用可能である。

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。

５ ハイブリッド車、１０ 制動装置、１２ 駆動輪、１４ リダクションギヤ、１８ バッテリ、１９ バッテリセンサ、２０ エンジン、２２ ブレーキペダル、３４ アクセルペダル操作量検出部、３６ スイッチ、４０ 第１ＭＧ、４０，６０ モータジェネレータ、４１，４２ 回転位置センサ、６０ 第２ＭＧ、８０ ブレーキ液圧回路、８２ 液圧センサ、８４ ブレーキペダル操作量検出部、１００，２５０ 動力分割機構、１０２ 第１リングギヤ、１０２ａ リングギヤ軸、１０４ 第１ピニオンギヤ、１０６ 第１キャリア、１０８ 第１サンギヤ、１１０ 動作ライン、１２０ 等パワー線、１６０ ブレーキキャリパ、１６１ 車速センサ、１６２ ブレーキディスク、１６４ ドライブシャフト、２００ 変速機、２０２ 第２リングギヤ、２０４ 第２ピニオンギヤ、２０６ 第２キャリア、２０８ 第２サンギヤ、２５２ 出力軸、３００ ブレーキＥＣＵ、３０４ エンジンＥＣＵ、３０６ 電源ＥＣＵ、３１０ 通信バス、４１０ 要求トルク算出部、４１２ 要求制動トルク算出部、４１４ 要求駆動トルク算出部、４２０ ＳＯＣ推定部、４３０ Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ標準値算出部、４４０ 要求パワー算出部、４５０ リチウム電池保護処理部、４５２ 充電制限処理部、４５４ 放電制限処理部、４６０ ＳＯＣ調整パワー算出部、４７０ 加算部、４８０ 配分処理部、４８２ 制動トルク配分処理部、４８３ 駆動トルク配分処理部、４８４ エンジン動作点決定部、４８６ トルク補正部、４８８ モータトルク加算部。

Claims (6)

1. エンジンと、リチウムイオン二次電池を含むバッテリと、車輪との間で回転力を相互に伝達可能に構成されたモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記バッテリの充電状態に基づいて前記バッテリの充電状態を目標値に近づけるための第１要求パワーを要求可能範囲内で算出する調整パワー算出部と、
   車両の走行に必要な第２要求パワーと前記第１要求パワーとの合計パワーと前記バッテリへの入出力許可電力値とに基づいて前記エンジンと前記モータジェネレータとの間でのパワー配分を行なう配分処理部と、
   前記バッテリを保護するための保護処理を行なうバッテリ保護処理部とを備え、
   前記バッテリ保護処理部は、前記バッテリへの充放電電流の履歴に基づいて前記入出力許可電力値を変更し、かつ、前記バッテリへの充放電電流の履歴に基づいて前記調整パワー算出部に対して前記第１要求パワーの変更を指示する、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記バッテリ保護処理部は、
   前記バッテリへの充放電電流の大きさがしきい値より小さい場合には、前記入出力許可電力値を第１標準値に設定し、前記バッテリへの充放電電流の大きさが前記しきい値より大きい場合には、前記保護処理として前記入出力許可電力値を前記第１標準値よりも制限し、
   前記バッテリ保護処理部は、
   前記バッテリへの充放電電流の大きさと前記しきい値との差が所定値よりも小さくなった場合には、前記調整パワー算出部に前記要求可能範囲をさらに制限するように指示を行なう、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記入出力許可電力値は、前記バッテリへの充電電力の上限値を示す入力許可電力値を含み、
   前記バッテリ保護処理部は、
   前記バッテリへの充電電流の大きさが充電しきい値より小さい場合には、前記入力許可電力値を前記第１標準値に設定し、前記バッテリへの充電電流の大きさが前記充電しきい値より大きい場合には、前記保護処理として前記バッテリへの前記入力許可電力値を前記第１標準値よりも制限する充電制限処理部を含み、
   前記充電制限処理部は、
   前記バッテリへの充電電流の大きさと前記充電しきい値との差が前記所定値よりも小さくなった場合には、前記調整パワー算出部に前記要求可能範囲の充電上限値をさらに制限するように指示を行なう、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記入出力許可電力値は、前記バッテリの放電電力の上限値を示す出力許可電力値を含み、
   前記バッテリ保護処理部は、
   前記バッテリの放電電流の大きさが放電しきい値より小さい場合には、前記出力許可電力値を前記第１標準値に設定し、前記バッテリの放電電流の大きさが前記放電しきい値より大きい場合には、前記保護処理として前記出力許可電力値を前記第１標準値よりも制限する放電制限処理部を含み、
   前記放電制限処理部は、
   前記バッテリの放電電流の大きさと前記放電しきい値との差が前記所定値よりも小さくなった場合には、前記調整パワー算出部に前記要求可能範囲の放電上限値をさらに制限するように指示を行なう、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記車両は、摩擦制動力を車輪に作用させるように構成された制動装置をさらに搭載し、
   前記入出力許可電力値は、前記バッテリへの充電電力の上限値を示す入力許可電力値と、前記バッテリの放電電力の上限値を示す出力許可電力値とを含み、
   前記配分処理部は、
   前記合計パワーと前記入力許可電力値および前記出力許可電力値とに基づいて、前記エンジンと前記モータジェネレータとの間での駆動トルクの配分を行なう駆動トルク配分処理部と、
   要求制動トルクと前記入力許可電力値とに基づいて、前記モータジェネレータと前記制動装置との間で制動トルクの配分を行なう制動トルク配分処理部とを含む、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置を備えるハイブリッド車両。

Images