JP2017043156A - 電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】組電池である蓄電装置の過放電を防止しつつ蓄電装置の電力を用いた走行距離の長大化を可能にする車両ＳＯＣの算出手法を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、モータジェネレータとの間で電力を授受する蓄電装置のＳＯＣを車両ＳＯＣとして算出し、車両ＳＯＣが切替値に低下するまではＣＤ（電力消費）モードを選択し、車両ＳＯＣが切替値に低下した場合にＣＤモードからＣＳ（電力維持）モードへ切り替える。蓄電装置は、直列に接続された複数の電池ユニットを含む組電池である。ＥＣＵは、複数の電池ユニットのＳＯＣのうちの最大値と最小値との平均値が切替値よりも大きい場合は平均値よりも大きいＳＯＣ（Ａ）を車両ＳＯＣとし、平均値が切替値よりも小さい場合は平均値よりも小さいＳＯＣ（Ｂ）を車両ＳＯＣとする。切替値は、車両ＳＯＣの上限値と下限値との中心値よりも低い値に設定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンとモータジェネレータとの少なくとも一方の動力を用いて走行可能な車両に搭載される電池システムに関する。

特許第５１４９９８９号公報（特許文献１）には、エンジンを停止しモータジェネレータの動力を用いて走行する電動走行と、エンジンおよびモータジェネレータの双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行との切り替えが可能なハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両においては、モータジェネレータとの間で電力を授受する蓄電装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に応じてＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｄｅｐｌｅｔｉｎｇ）モードとＣＳ（Ｃｈａｒｇｅ Ｓｕｓｔａｉｎ）モードとのどちらかの制御モードが選択される。ＣＤモードは、蓄電装置のＳＯＣを所定の制御範囲に維持するためにはエンジンの駆動（ハイブリッド走行）が許容されない制御モードである。ＣＳモードは車両ＳＯＣを所定の制御範囲に維持するためにエンジンの駆動（ハイブリッド走行）が許容される制御モードである。そのため、結果的に、ＣＤモード中は、ＣＳモード中に比べて、ハイブリッド走行よりも電気走行が優先的に行なわれる。

特許文献１に開示されたハイブリッド車両においては、蓄電装置のＳＯＣが所定値に低下するまではＣＤモードが選択され、バッテリのＳＯＣが所定値に低下した後はＣＤモードからＣＳモードに切り替えられる。

特許第５１４９９８９号公報

蓄電装置が複数の電池ユニットを直列に接続して構成される組電池である場合、各電池ユニットの個体差あるいは劣化度合いのばらつきなどのさまざまな要因によって、各電池ユニットのＳＯＣ間に差が生じ得る。そのため、各電池ユニットの過放電を防止するためには、ＳＯＣが最小の電池ユニットのＳＯＣ（以下「最小ユニットＳＯＣ」ともいう）を考慮して蓄電装置の全体のＳＯＣ（以下「車両ＳＯＣ」ともいう）を算出することが望まれる。たとえば、最小ユニットＳＯＣが下限値になる時には車両ＳＯＣも下限値になるように、車両ＳＯＣを算出することが望まれる。

しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッド車両において、過放電防止のために最小ユニットＳＯＣが車両ＳＯＣに与える影響を大きくし過ぎると、車両ＳＯＣが所定値に低下した時点においては車両ＳＯＣが蓄電装置全体の実際の蓄電量に対して必要以上に低い値に算出されてしまう。その結果、ＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが必要以上に早期に行なわれて電動走行距離が短くなってしまうことが懸念される。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電装置が複数の電池ユニットを直列に接続して構成される組電池である場合において、各電池ユニットの過放電を防止しつつ電動走行距離の長大化を可能にする車両ＳＯＣの算出手法を提供することである。

この発明に係る電池システムは、エンジンを停止しモータジェネレータの動力を用いて走行する電動走行と、エンジンおよびモータジェネレータの双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行との切り替えが可能な車両に搭載される電池システムであって、直列に接続された複数の電池ユニットを含み、モータジェネレータとの間で電力を授受するように構成された蓄電装置と、蓄電装置の満容量に対する残量の割合を表わす車両ＳＯＣを算出するように構成された制御装置とを備える。車両は、車両ＳＯＣが予め定められた値よりも高い場合にＣＤモードで走行し、車両ＳＯＣが予め定められた値未満に低下した場合にＣＤモードからＣＳモードに切り替えて走行するように構成される。制御装置は、複数の電池ユニットにそれぞれ対応する複数のユニットＳＯＣのうちの最大ユニットＳＯＣと最小ユニットＳＯＣとの平均である平均ＳＯＣがしきい値よりも高い場合は車両ＳＯＣを平均ＳＯＣよりも高い値に算出し、平均ＳＯＣがしきい値よりも低い場合は車両ＳＯＣを平均ＳＯＣよりも低い値に算出する。しきい値は、車両ＳＯＣの上限値と下限値との中心値よりも低い値に設定される。

このような構成によれば、平均ＳＯＣがしきい値よりも低い場合、車両ＳＯＣが平均ＳＯＣよりも低い値（すなわち最小ユニットＳＯＣに近い値）に算出される。これにより、車両ＳＯＣが平均ＳＯＣよりも高い値に算出される場合に比べて、各電池ユニットの過放電を防止し易くすることができる。一方、平均ＳＯＣがしきい値よりも高い場合、車両ＳＯＣが平均ＳＯＣよりも高い値（すなわち最大ユニットＳＯＣに近い値）に算出される。これにより、最小ユニットＳＯＣが車両ＳＯＣに与える影響を緩和する（小さくする）ことが可能となる。そのため、ＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが必要以上に早期に行なわれることが防止される。ＣＳモードでは車両ＳＯＣを制御範囲に維持するためにエンジンの駆動（ハイブリッド走行）が許容されるが、ＣＤモードでは車両ＳＯＣを所定の制御範囲に維持するためにはエンジンの駆動（ハイブリッド走行）が許容されない。そのため、結果的に、ＣＤモード中は、ＣＳモード中に比べて、ハイブリッド走行よりも電気走行が優先的に行なわれる。したがって、ＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが必要以上に早期に行なわれることが防止されることによって、電動走行距離の長大化が可能になる。さらに、車両ＳＯＣの算出手法が切り替えられる「しきい値」は、車両ＳＯＣの中心値よりも低い値に設定される。そのため、「予め定められた値」が車両ＳＯＣの中心値よりも低い値に設定されている場合（電動走行距離を延ばすために車両ＳＯＣの中心値よりも低い領域でＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが行われる場合）においても、最小ユニットＳＯＣが車両ＳＯＣに与える影響を緩和することができる。その結果、各電池ユニットの過放電を防止しつつ電動走行距離の長大化を可能にする車両ＳＯＣの算出手法を提供することができる。

好ましくは、制御装置は、最大ユニットＳＯＣと最小ユニットＳＯＣとの差が大きい場合は小さい場合に比べてしきい値をより大きい値にする。

このような構成によれば、最大ユニットＳＯＣと最小ユニットＳＯＣとの差が大きい場合はしきい値がより大きい値とされる。そのため、車両ＳＯＣがしきい値に低下した時の蓄電装置の全体の残量が極端に少なくなることを抑制することができる。

好ましくは、制御装置は、平均ＳＯＣがしきい値よりも高い場合、最大ユニットＳＯＣが上限値である時に車両ＳＯＣが上限値となり平均ＳＯＣがしきい値であるときに車両ＳＯＣがしきい値となる第１算出式を用いて車両ＳＯＣを算出する。平均ＳＯＣがしきい値よりも低い場合、平均ＳＯＣがしきい値である時に車両ＳＯＣがしきい値となり最小ユニットＳＯＣが下限値である時に車両ＳＯＣが下限値となる第２算出式を用いて車両ＳＯＣを算出する。

このような構成によれば、最大ユニットＳＯＣが上限値である時に車両ＳＯＣが上限値となる。そのため、車両ＳＯＣが上限値に達する前に蓄電装置の充電を停止することで各電池ユニットの過充電を防止することができる。さらに、最小ユニットＳＯＣが下限値である時に車両ＳＯＣが下限値となる。そのため、車両ＳＯＣが下限値に低下する前に蓄電装置の放電を停止することで、各電池ユニットの過放電を防止することができる。

車両の全体ブロック図である。 蓄電装置の内部構成を模式的に示す図である。 蓄電装置の蓄電量と両ＳＯＣとの対応関係を模式的に示す図（その１）である。 ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その１）である。 蓄電装置の蓄電量と車両ＳＯＣとの対応関係を模式的に示す図（その２）である。 蓄電装置の蓄電量と車両ＳＯＣとの対応関係を模式的に示す図（その３）である。 蓄電装置の蓄電量と車両ＳＯＣとの対応関係を模式的に示す図（その４）である。 蓄電装置の蓄電量と車両ＳＯＣとの対応関係を模式的に示す図（その５）である。 ＳＯＣ差と変化点Ｅとの対応関係の一例を示す図である。 蓄電装置の蓄電量と車両ＳＯＣとの対応関係を模式的に示す図（その６）である。 ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート（その２）である。

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。

［車両の全体構成］
図１は、本実施の形態に従う電池システムを搭載する車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１０と、第１ＭＧ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０と、第２ＭＧ３０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０と、蓄電装置７０と、駆動輪８０と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００と、を備える。

車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方からの駆動力によって走行するハイブリッド自動車である。車両１は、エンジン１０の動力を用いずに第２ＭＧ３０の動力を用いる走行（以下「ＥＶ走行」という）と、エンジン１０および第２ＭＧ３０の双方の動力を用いる走行（以下「ＨＶ走行」という）との間で走行態様を切り替えることができる。

エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、動力分割装置４０を介して連結される。エンジン１０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生する内燃機関である。エンジン１０は、ＥＣＵ１００からの制御信号により制御される。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、交流で駆動されるモータジェネレータである。第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。第２ＭＧ３０は、蓄電装置７０から供給される電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。第２ＭＧ３０の駆動力は駆動輪８０に伝達される。車両１の制動時には、第２ＭＧ３０が駆動輪８０により駆動され、ジェネレータとして動作する。これにより、第２ＭＧ３０は回生ブレーキとして機能する。第２ＭＧ３０が発電した回生電力はＰＣＵ６０を介して蓄電装置７０に充電される。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５０に連結される。

ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって制御される。ＰＣＵ６０は、蓄電装置７０から電力線７１，７２を介して供給された直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動可能な交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、変換された交流電力をそれぞれ第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０に出力する。これにより、蓄電装置７０に蓄えられた電力で第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０が駆動される。なお、ＰＣＵ６０は、第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０によって発電された交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力で蓄電装置７０を充電することも可能である。

蓄電装置７０は、第１ＭＧ２０，第２ＭＧ３０を駆動するための電力を蓄える直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を含む。蓄電装置７０の出力電圧は、たとえば２００Ｖを超える高い電圧である。

図２は、蓄電装置７０の内部構成を模式的に示す図である。蓄電装置７０は、複数個の電池ユニットＢＵが直列に接続されて構成される組電池である。図２の例では、Ｎ個（Ｎ：２以上の自然数）の電池ユニットＢＵ（１）〜ＢＵ（Ｎ）が直列に接続されている。各電池ユニットＢＵは、１個または複数個の電池セルによって構成される。通常、各電池ユニットＢＵは、出力電圧が同等となるように、同じ個数ずつの電池セルによって構成される。なお、以下では、電池ユニットＢＵ（１）〜ＢＵ（Ｎ）を包括的に表記する場合には、単に電池ユニットＢＵと表記する。

電池ユニットＢＵ（１）〜ＢＵ（Ｎ）にそれぞれ対応して電圧検出器ＶＤ（１）〜ＶＤ（Ｎ）が設けられている。電圧検出器ＶＤ（１）〜ＶＤ（Ｎ）は、電池ユニットＢＵ（１）〜ＢＵ（Ｎ）の出力電圧ＶＵ（１）〜ＶＵ（Ｎ）をそれぞれ検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

図１に戻って、車両１は、外部電源３１０からの電力で蓄電装置７０を充電するための充電ポート１６０および充電器１７０を備える。すなわち、車両１は、いわゆるプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ：Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。

充電ポート１６０は、外部電源３１０から受電するための電力インターフェースである。外部電源３１０からの電力で蓄電装置７０を充電する際、充電ポート１６０には、外部電源３１０から車両へ電力を供給するためのコネクタ３００が接続される。

充電器１７０は、充電ポート１６０および蓄電装置７０と電気的に接続される。そして、充電器１７０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、外部電源３１０から供給される電力を蓄電装置７０を充電可能な電力に変換し、蓄電装置７０を充電する。

さらに、図示していないが、車両１には、アクセル開度（ユーザによるアクセルペダル操作量）および車速など、車両１を制御するために必要なさまざまな物理量を検出するための複数のセンサが設けられる。これらのセンサは、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵する。ＥＣＵ６０は、各センサからの情報およびメモリに記憶された情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両１の各機器を制御する。

ＥＣＵは、電圧検出器ＶＤ（１）〜ＶＤ（Ｎ）の検出結果などに基づいて、蓄電装置７０の全体のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する。一般的に、ＳＯＣは、満充電容量に対する残存容量の割合で表される。以下、蓄電装置７０の全体のＳＯＣを「車両ＳＯＣ」ともいう。本実施の形態においては、車両ＳＯＣの算出方法が最も特徴的な点である。車両ＳＯＣの算出方法については後に詳述する。

ＥＣＵ１００は、ＣＳ（Ｃｈａｒｇｅ Ｓｕｓｔａｉｎ）モードとＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｄｅｐｌｅｔｉｎｇ）モードとのいずれかの制御モードで車両１を走行させるように各機器を制御する。

ＣＳモードは、ＥＶ走行とＨＶ走行とを必要に応じて切り替えることで、ユーザ要求パワーを満たしつつ車両ＳＯＣ（蓄電装置７０の蓄電量）を所定の制御範囲内に安定的に維持するモードである。ＣＳモードでは、車両ＳＯＣが制御範囲の下限値未満に低下するとエンジン１０を始動させエンジン１０の動力を用いて第１ＭＧ２０で発電させた電力で蓄電装置７０を充電し、車両ＳＯＣが制御範囲の下限値を越えると再びエンジン１０を停止させる。言い換えれば、ＣＳモードは、車両ＳＯＣを所定の制御範囲に維持するためにエンジン１０の駆動が許容されるモードである。

ＣＤモードは、エンジン１０を停止してＥＶ走行を行なうことでエンジン１０の燃料よりも蓄電装置７０の電力（車両ＳＯＣ）を優先的に消費させるモードである。ＣＤモードは、車両ＳＯＣを所定の制御範囲に維持するためにはエンジン１０の駆動が許容されないモードである。ただし、ＣＤモード中であってもユーザ要求パワーが第２ＭＧ３０の出力可能パワー（蓄電装置７０の出力可能電力（単位：ワット））を上回る場合には、ＥＣＵ１００は、一時的にエンジン１０を始動させてＨＶ走行を行なうことでユーザ要求パワーを満足させる。

上述のように、ＣＳモードでは車両ＳＯＣを所定の制御範囲に維持するためにエンジン１０の駆動（ＨＶ走行）が許容されるが、ＣＤモードでは車両ＳＯＣを所定の制御範囲に維持するためにはエンジン１０の駆動（ＨＶ走行）が許容されない。そのため、結果的に、ＣＤモード中は、ＣＳモード中に比べて、ＨＶ走行よりもＥＶ走行が優先的に行なわれる。

ＥＣＵ１００は、車両１が走行を開始した後、車両ＳＯＣが予め定められた切替値Ｄに低下するまではＣＤモードを選択する。ＣＤモードでは、ユーザ要求パワーが第２ＭＧ３０の出力可能パワーを超えない限り、エンジン１０が停止されＥＶ走行が行われる。そのため、エンジン１０の燃料よりも蓄電装置７０の電力が優先的に消費される。

ＣＤモード中に車両ＳＯＣが切替値Ｄに低下した場合、ＥＣＵ１００は、制御モードをＣＤモードからＣＳモードに切り替える。

一般的に、プラグインハイブリッド自動車においては、エンジンの燃料よりも電池の電力を優先的に消費しながら走行することが燃費の向上につながる。この点に鑑み、本実施の形態による車両１においては、ＣＳモードで走行する領域を広くするために、切替値Ｄ（ＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが行なわれる車両ＳＯＣ）が、車両ＳＯＣの上限値Ａと下限値Ｂとの中心値Ｃよりも低い値に設定される。たとえば上限値Ａが１００％であり下限値Ｂが０％である場合、中心値Ｃは５０％であるため、切替値Ｄは５０％よりも低い値（たとえば３０％）に設定される。

［車両ＳＯＣの算出方法］
以下、車両ＳＯＣの算出方法について詳しく説明する。以下では、説明を分り易くするために、車両ＳＯＣの上限値Ａを１００％、下限値Ｂを０％、中心値Ｃを５０％とする場合を例示的に説明する場合がある。

蓄電装置７０のような組電池では、各電池ユニットＢＵの個体差、各電池ユニットＢＵの劣化度合いのばらつき、一部の電池ユニットＢＵの交換、蓄電装置７０内の温度分布などのさまざまな要因によって、各電池ユニットＢＵのＳＯＣ間に差が生じ得る。そのため、各電池ユニットＢＵの過放電を防止するためには、ＳＯＣが最小の電池ユニットＢＵのＳＯＣ（以下「最小値Ｓｍｉｎ」ともいう）が０％に低下した時に車両ＳＯＣが０％となるように、車両ＳＯＣを算出することが望ましい。また、各電池ユニットＢＵの過充電を防止するためには、ＳＯＣが最大の電池ユニットＢＵのＳＯＣ（以下「最大値Ｓｍａｘ」ともいう）が１００％に達した時に車両ＳＯＣが１００％となるように、車両ＳＯＣを算出することが望ましい。

上記の点に鑑み、従来においては車両ＳＯＣを下記の算出式で算出するものがあった。
車両ＳＯＣ＝１００×Ｓｍｉｎ／｛１００−（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）｝
しかしながら、上記の算出式で車両ＳＯＣを算出すると、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの間に差がある場合（すなわちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎ＞０の場合）には、車両ＳＯＣが５０％（中心値Ｃ）よりも低い領域において、車両ＳＯＣが最大値Ｓｍａｘよりも最小値Ｓｍｉｎに近い値となる。すなわち、最小値Ｓｍｉｎが車両ＳＯＣに与える影響のほうが、最大値Ｓｍａｘが車両ＳＯＣに与える影響よりも大きくなる。

本実施の形態による車両１においては、上述のように、ＣＳモードで走行する領域を広くするために、切替値Ｄが５０％（中心値Ｃ）よりも低い値（たとえば３０％）に設定されている。そのため、上記の算出式で車両ＳＯＣを算出すると、車両ＳＯＣが切替値Ｄ（３０％）に低下した時点では、最大値Ｓｍａｘの影響よりも最小値Ｓｍｉｎの影響が大きく、結果的にＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが必要以上に早期に行なわれてしまうことになる。

そこで、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの平均値Ｓｍｉｄ（＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２）を、複数の電池ユニットＢＵのＳＯＣの平均値に相当する値として算出し、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも高いか否かに応じて車両ＳＯＣの算出式を変更する。

具体的には、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも高い場合、ＥＣＵ１００は、切替値Ｄ、最大値Ｓｍａｘ、最小値Ｓｍｉｎをパラメータとする下記の式（１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ａ）を車両ＳＯＣとする。

式（１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ａ）を車両ＳＯＣとする場合、最大値Ｓｍａｘが１００％（上限値Ａ）である時に車両ＳＯＣが１００％（上限値Ａ）となり、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄであるときに車両ＳＯＣが切替値Ｄとなる。また、車両ＳＯＣは、平均値Ｓｍｉｄよりも高い値となる。

一方、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも低い場合、ＥＣＵ１００は、切替値Ｄ、最大値Ｓｍａｘ、最小値Ｓｍｉｎをパラメータとする下記の式（２）を用いて算出されるＳＯＣ（Ｂ）を車両ＳＯＣとする。

式（２）を用いて算出されるＳＯＣ（Ｂ）を車両ＳＯＣとする場合、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄである時に車両ＳＯＣが切替値Ｄとなり、最小値Ｓｍｉｎが０％（下限値Ｂ）である時に車両ＳＯＣが０％（下限値Ｂ）となる。また、車両ＳＯＣは、平均値Ｓｍｉｄよりも低い値となる。

図３は、蓄電装置７０の蓄電量とＥＣＵ１００が算出する車両ＳＯＣ（ＳＯＣ（Ａ）およびＳＯＣ（Ｂ））との対応関係を模式的に示す図である。図３において、横軸は蓄電装置７０の蓄電量を示し、縦軸は車両ＳＯＣを示す。図３には、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの間に差がある場合が例示されている。

最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも高い場合、ＥＣＵ１００は、上記の式（１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ａ）を車両ＳＯＣとする。

ＳＯＣ（Ａ）は、最大値Ｓｍａｘが上限値Ａである時に上限値Ａとなる。したがって、ＳＯＣ（Ａ）が上限値Ａに達する前に蓄電装置７０の充電を止めることで、蓄電装置７０に含まれる各電池ユニットＢＵの過充電を防止することができる。

また、平均値Ｓｍｉｄの低下に応じてＳＯＣ（Ａ）は徐々に平均値Ｓｍｉｄに近づき、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄとなった時点でＳＯＣ（Ａ）は切替値Ｄとなる。したがって、ＳＯＣ（Ａ）が切替値Ｄとなった時点において、最小値Ｓｍｉｎが車両ＳＯＣの算出に与える影響を従来よりも抑えることができる。

すなわち、従来においては、車両ＳＯＣ＝１００×Ｓｍｉｎ／｛１００−（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）｝としていたので、図３の一点鎖線に示すように、車両ＳＯＣが中心値Ｃ（５０％）よりも低い領域において、車両ＳＯＣが平均値Ｓｍｉｄよりも低い値（すなわち最大値Ｓｍａｘよりも最小値Ｓｍｉｎに近い値）となっていた。そのため、車両ＳＯＣが中心値Ｃよりも低い切替値Ｄに低下した時点においては、車両ＳＯＣが蓄電装置７０の全体の蓄電量に対して必要以上に低い値に算出されてしまう。その結果、車両ＳＯＣが必要以上に早期に切替値Ｄに低下し、ＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが必要以上に早期に行なわれてしまっていた。

これに対し、本実施の形態においては、上記の式（１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ａ）が車両ＳＯＣとされるため、車両ＳＯＣが中心値Ｃよりも低い切替値Ｄに低下した時点であっても、車両ＳＯＣを最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの平均値Ｓｍｉｄにすることができる。そのため、最小値Ｓｍｉｎが車両ＳＯＣに与える影響を従来よりも抑えることができる。その結果、ＣＤモードからＣＳモードへの切り替えを従来よりも遅らせて、ＣＤモードで走行する領域（図３の「ＣＤモード領域」）を広げることができる。

平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも低い場合、ＥＣＵ１００は、上述したように上記の式（２）を用いて算出されるＳＯＣ（Ｂ）を車両ＳＯＣとする。ＳＯＣ（Ｂ）は平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄである時に切替値Ｄとなり、平均値Ｓｍｉｄの低下に応じてＳＯＣ（Ｂ）は最小値Ｓｍｉｎに向けて徐々に低下する。

そして、最小値Ｓｍｉｎが下限値Ｂとなった時にＳＯＣ（Ｂ）は下限値Ｂとなる。したがって、ＳＯＣ（Ｂ）が下限値Ｂに低下する前に蓄電装置７０の放電を止めることで、蓄電装置７０に含まれる各電池ユニットＢＵの過放電を防止することができる。

図４は、ＥＣＵ１００が車両ＳＯＣを算出する処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは所定周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ１００は、最大値Ｓｍａｘ（複数の電池ユニットＢＵのうちＳＯＣが最大の電池ユニットＢＵのＳＯＣ）と、最小値Ｓｍｉｎ（複数の電池ユニットＢＵのうちＳＯＣが最小の電池ユニットＢＵのＳＯＣ）とを算出する。たとえば、ＥＣＵ１００は、電圧検出器ＶＤ（１）〜ＶＤ（Ｎ）から、電池ユニットＢＵ（１）〜ＢＵ（Ｎ）の出力電圧ＶＵ（１）〜ＶＵ（Ｎ）をそれぞれ取得し、取得された出力電圧ＶＵ（１）〜ＶＵ（Ｎ）に基づいて電池ユニットＢＵ（１）〜ＢＵ（Ｎ）のＳＯＣをそれぞれ算出する。そして、ＥＣＵ１００は、算出されたＳＯＣのうち、最大のＳＯＣを最大値Ｓｍａｘとし、最小のＳＯＣを最小値Ｓｍｉｎとする。なお、最大値Ｓｍａｘおよび最小値Ｓｍｉｎの算出手法はこれに限定されるものではない。

Ｓ１１にて、ＥＣＵ１００は、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの平均値Ｓｍｉｄ（＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２）を、複数の電池ユニットＢＵのＳＯＣの平均値に相当する値として算出する。Ｓ１２にて、ＥＣＵ１００は、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも高いか否かを判定する。

平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも高い場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３にて、上記の式（１）を用いてＳＯＣ（Ａ）を算出し、算出されたＳＯＣ（Ａ）を車両ＳＯＣとする。

平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも低い場合（Ｓ１２にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１４にて、上記の式（２）を用いてＳＯＣ（Ｂ）を算出し、算出されたＳＯＣ（Ｂ）を車両ＳＯＣとする。

図５〜図８は、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（以下「ＳＯＣ差」ともいう）がそれぞれ「無（０％）」、「小（たとえば１５％）」、「中（たとえば３０％）」、「大（たとえば４５％）」である場合における、蓄電装置７０の蓄電量と車両ＳＯＣとの対応関係を模式的に示す図である。

ＳＯＣ差が無い場合、図５に示すように、ＳＯＣ（Ａ）が最大値Ｓｍａｘおよび最小値Ｓｍｉｎと一致し、車両ＳＯＣ（ＳＯＣ（Ａ））が上限値Ａとなる時に最大値Ｓｍａｘおよび最小値Ｓｍｉｎも上限値Ａとなり、複数の電池ユニットＢＵのすべてが満充電状態となる。したがって、図５（ＳＯＣ差が無い場合）における満充電状態の蓄電量Ｃ１は最大となる。なお、蓄電装置７０に含まれる複数の電池ユニットＢＵのすべてが新品である場合には、ＳＯＣ差が無い場合が多い。

ＳＯＣ差がある場合、車両ＳＯＣ（ＳＯＣ（Ａ））が上限値Ａとなる時に最大値Ｓｍａｘは上限値Ａとなるが、最小値Ｓｍｉｎは上限値ＡよりもＳＯＣ差の分だけ低い値となる。したがって、ＳＯＣ差がある場合、ＳＯＣ差が大きいほど、満充電状態の蓄電装置７０の蓄電量が少なくなる。すなわち、図６（ＳＯＣ差が「小」である場合）における満充電状態の蓄電量Ｃ２は、図５（ＳＯＣ差がない場合）における満充電状態の蓄電量Ｃ１よりも少なくなる。図７（ＳＯＣ差が「中」である場合）における満充電状態の蓄電量Ｃ３は、図６における満充電状態の蓄電量Ｃ２よりもさらに少なくなる。図８（ＳＯＣ差が「大」である場合）における満充電状態の蓄電量Ｃ４は、図７における満充電状態の蓄電量Ｃ３よりもさらに少なくなる。

このように、ＳＯＣ差がある場合には、ＳＯＣ差が大きいほど満充電状態の蓄電量が少なくなる。したがって、図５〜図８に示すように、蓄電装置７０が満充電状態（車両ＳＯＣが上限値Ａである状態）から空状態（車両ＳＯＣが下限値Ｂである状態）になるまでの領域（以下「電池使用領域」という）はＳＯＣ差が大きいほど狭くなる。この影響で、ＣＤモード領域もＳＯＣ差が大きいほど狭くなることが懸念される。

しかしながら、本実施の形態においては、上述したように、車両ＳＯＣが切替値Ｄに低下した時点において最小値Ｓｍｉｎが車両ＳＯＣに与える影響が、従来（図６〜図８の一点鎖線参照）よりも緩和される。そのため、車両ＳＯＣが切替値Ｄに低下するタイミング（ＣＤモードからＣＳモードへの切り替えタイミング）を従来よりも遅らせてＣＤモード領域を広げることができる。その結果、ＳＯＣ差がある場合のＣＤモード領域を、ＳＯＣ差が無い場合のＣＤモード領域に極力近づけることができる。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも高い場合は式（１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ａ）を車両ＳＯＣとし、平均値Ｓｍｉｄが切替値Ｄよりも低い場合は式（２）を用いて算出されるＳＯＣ（Ｂ）を車両ＳＯＣとする。これにより、最大値Ｓｍａｘが上限値Ａである時に車両ＳＯＣが上限値Ａとなり最小値Ｓｍｉｎが下限値Ｂである時に車両ＳＯＣが下限値Ｂとなるとともに、車両ＳＯＣが切替値Ｄとなる時点において車両ＳＯＣが平均値Ｓｍｉｄよりも低い値になることが抑制される。その結果、各電池ユニットＢＵの過放電および過充電を防止しつつ、ＣＤモード領域を広げてＥＶ走行距離を長大化することができる。

なお、上述の実施の形態は、たとえば以下のように変形することが可能である。
＜変形例＞
上述の本実施の形態においては、車両ＳＯＣの算出式が式（１）から式（２）に切り替えられる車両ＳＯＣが、制御モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられる「切替値Ｄ」と同じ値に設定されていた。

しかしながら、上述の図５〜図８で説明したように、ＳＯＣ差が大きいほど電池使用領域が狭くなる。そのため、ＳＯＣ差が極端に大きい場合に上述の実施の形態のように車両ＳＯＣの算出式が「切替値Ｄ」で切り替えられると、電池使用領域が非常に狭くなっている上にＣＤモード領域も広げられるため、結果としてＣＳモード領域が極端に狭くなることが懸念される。

このような点に鑑み、本変形例においては、ＳＯＣ差に応じて、車両ＳＯＣの算出式が切り替えられる車両ＳＯＣ（以下「変化点Ｅ」ともいう）を変更する。具体的には、ＳＯＣ差が大きい場合は小さい場合に比べて変化点Ｅをより大きい値にする。

図９は、ＳＯＣ差と変化点Ｅとの対応関係の一例を示す図である。図９に示すように、ＳＯＣ差が所定値Ｓ１未満の領域では変化点Ｅは切替値Ｄよりも低い所定値Ｅ１に固定され、ＳＯＣ差が所定値Ｓ１から所定値Ｓ２（Ｓ２＞Ｓ１）までの領域ではＳＯＣ差の増加に応じて変化点Ｅが所定値Ｅ１から５０％（中心値Ｃ）に増加され、ＳＯＣ差が所定値Ｓ２を超える領域では変化点Ｅは５０％（中心値Ｃ）に固定される。

そして、本変形例によるＥＣＵ１００は、平均値Ｓｍｉｄが変化点Ｅよりも大きい場合は下記の式（１．１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ａ１）を車両ＳＯＣとし、平均値Ｓｍｉｄが変化点Ｅよりも小さい場合は式（２．１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ｂ１）を車両ＳＯＣとする。

式（１．１）および式（２．１）は、式（１）および式（２）に対して、それぞれ「切替値Ｄ」を「変化点Ｅ」に変更したものである。すなわち、式（１．１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ａ１）は、最大値Ｓｍａｘが１００％（上限値Ａ）である時に１００％（上限値Ａ）となり、平均値Ｓｍｉｄが変化点Ｅであるときに変化点Ｅとなる。式（２．１）を用いて算出されるＳＯＣ（Ｂ１）は、平均値Ｓｍｉｄが変化点Ｅである時に変化点Ｅとなり、最小値Ｓｍｉｎが０％（下限値Ｂ）である時に０％（下限値Ｂ）となる。

図１０は、蓄電装置７０の蓄電量と本変形例によるＥＣＵ１００が算出する車両ＳＯＣ（ＳＯＣ（Ａ１）およびＳＯＣ（Ｂ１））との対応関係を模式的に例示した図である。図１０に示される例は、ＳＯＣ差が上述の図８と同様に「大」である場合において、車両ＳＯＣの算出式を切り替えるポイントを「切替値Ｄ」から「変化点Ｅ」に変更したものに相当する。

図１０に示す例では、ＳＯＣ差が「大」である影響で電池使用領域が狭くなっている。しかしながら、ＳＯＣ差が「大」であることに応じて変化点Ｅが切替値Ｄよりも高い値に設定されている。これにより、車両ＳＯＣが切替値Ｄに低下する前に、車両ＳＯＣが式（１．１）で算出されるＳＯＣ（Ａ１）から式（２．１）で算出されるＳＯＣ（Ｂ１）に変更される。そのため、図１０に示すように、車両ＳＯＣの算出式を切替値Ｄで切り替える場合（二点鎖線参照）に比べて、より早いタイミング（蓄電装置７０の蓄電量がより多く残っているタイミング）で車両ＳＯＣが切替値Ｄに低下する。その結果、より早いタイミングでＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが行なわれるため、ＣＤモード領域が極端に狭くなることを防止することができる。

図１１は、本変形例によるＥＣＵ１００が車両ＳＯＣを算出する処理手順を示すフローチャートである。なお、図１１に示したステップのうち、前述の図４に示したステップと同じ番号を付しているステップについては、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２０にて、ＥＣＵ１００はＳＯＣ差（＝Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）を算出する。Ｓ２１にて、ＥＣＵ１００は、上述の図９に示したようなマップを参照して、ＳＯＣ差に対応する変化点Ｅを算出する。

Ｓ２２にて、ＥＣＵ１００は、平均値Ｓｍｉｄが変化点Ｅよりも高いか否かを判定する。

平均値Ｓｍｉｄが変化点Ｅよりも高い場合（Ｓ２２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２３にて、上記の式（１．１）を用いてＳＯＣ（Ａ１）を算出し、算出されたＳＯＣ（Ａ１）を車両ＳＯＣとする。

平均値Ｓｍｉｄが変化点Ｅよりも低い場合（Ｓ２２にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２４にて、上記の式（２．１）を用いてＳＯＣ（Ｂ１）を算出し、算出されたＳＯＣ（Ｂ１）を車両ＳＯＣとする。

以上のように、本変形例においては、ＳＯＣ差が大きい場合は小さい場合に比べて、車両ＳＯＣの算出式が切り替えられる「変化点Ｅ」をより大きい値に変更する。そのため、上述の実施の形態のように車両ＳＯＣの算出式を切替値Ｄで切り替える場合に比べて、より早いタイミングでＣＤモードからＣＳモードへの切り替えが行なわれる。その結果、ＳＯＣ差が大きい場合であっても、ＣＤモード領域が極端に狭くなることを防止することができる。

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。

１ 車両、１０ エンジン、２０ 第１ＭＧ、３０ 第２ＭＧ、４０ 動力分割装置、５０ 減速機、６０ ＰＣＵ、７０ 蓄電装置、７１，７２ 電力線、８０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ、１６０ 充電ポート、１７０ 充電器、３００ コネクタ、３１０ 外部電源。

Claims (3)

1. エンジンを停止しモータジェネレータの動力を用いて走行する電動走行と、前記エンジンおよび前記モータジェネレータの双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行との切り替えが可能な車両に搭載される電池システムであって、
   直列に接続された複数の電池ユニットを含み、前記モータジェネレータとの間で電力を授受するように構成された蓄電装置と、
   前記蓄電装置の満容量に対する残量の割合を表わす車両ＳＯＣを算出するように構成された制御装置とを備え、
   前記車両は、前記車両ＳＯＣが予め定められた値よりも高い場合にＣＤモードで走行し、前記車両ＳＯＣが前記予め定められた値未満に低下した場合に前記ＣＤモードからＣＳモードに切り替えて走行するように構成され、
   前記制御装置は、前記複数の電池ユニットにそれぞれ対応する複数のユニットＳＯＣのうちの最大ユニットＳＯＣと最小ユニットＳＯＣとの平均である平均ＳＯＣがしきい値よりも高い場合は前記車両ＳＯＣを前記平均ＳＯＣよりも高い値に算出し、前記平均ＳＯＣが前記しきい値よりも低い場合は前記車両ＳＯＣを前記平均ＳＯＣよりも低い値に算出し、
   前記しきい値は、前記車両ＳＯＣの上限値と下限値との中心値よりも低い値に設定される、電池システム。
2. 前記制御装置は、前記最大ユニットＳＯＣと前記最小ユニットＳＯＣとの差が大きい場合は小さい場合に比べて前記しきい値をより大きい値にする、請求項１に記載の電池システム。
3. 前記制御装置は、
   前記平均ＳＯＣが前記しきい値よりも高い場合、前記最大ユニットＳＯＣが上限値である時に前記車両ＳＯＣが上限値となり前記平均ＳＯＣが前記しきい値であるときに前記車両ＳＯＣが前記しきい値となる第１算出式を用いて前記車両ＳＯＣを算出し、
   前記平均ＳＯＣが前記しきい値よりも低い場合、前記平均ＳＯＣが前記しきい値である時に前記車両ＳＯＣが前記しきい値となり前記最小ユニットＳＯＣが下限値である時に前記車両ＳＯＣが下限値となる第２算出式を用いて前記車両ＳＯＣを算出する、請求項１または２に記載の電池システム。

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