JP2000152422A - 車載バッテリ制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程数やコストを増加させることなく、バッ
テリを種類を異なるものに変更可能な車載バッテリ制御
システムを提供する。 【解決手段】 セルコントローラ９（１）〜９（９６）
は、各セル８（１）〜８９６）の開放電圧であるセル電
圧とバッテリ５の充電状態を示す充電レベルを表わすフ
ラグをバッテリコントローラ６へ出力する。バッテリコ
ントローラ６は、メモリ７に予め記憶されたセル電圧お
よび充電レベルとバッテリの種類の相関データを用い
て、バッテリの種類を識別する。また、メモリ７に記憶
されている複数のバッテリ充放電の制御プログラムの中
から、バッテリの種類に合った制御プログラムを選択
し、バッテリ５の制御を行う。このため、バッテリコン
トローラの交換や、制御プログラムの変更を行わずに、
容易に車載バッテリの種類を変更することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載されたバッテ
リの充放電を制御する車載バッテリ制御システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染の少ない低公害車の需要
が高まり、電気自動車やモータとガソリンエンジン等を
組み合わせたハイブリッド車の開発が進められ、普及さ
れている。これらの車両には、モータの駆動電源として
充電可能で高効率、大容量のバッテリを搭載する必要が
あり、バッテリおよびバッテリ制御システムの開発およ
び改良も平行して進められている。

【０００３】現在、車載バッテリとしてはリチウム電
池、ニッケル水素電池、鉛酸電池等が実用化されてい
る。各電池の単位セルは出力可能な電圧が異なる。例え
ばリチウム電池では、充電量が約５０％のときの出力電
圧は略３．５Vであり、ニッケル水素電池では、１．３
Ｖ、鉛酸電池では２．０５Ｖである。このため、例えば
リチウム電池を車載バッテリとして用いる場合には、９
６個のセルを直列接続し、約３００Ｖの出力電圧を得て
いる。また、鉛酸電池を用いる場合には、１６８個のセ
ルを直列接続して、同様に約３００Ｖの出力電圧を確保
している。

【０００４】これらの直列接続されたセルには、セルコ
ントローラが付設され、各セル毎の出力電圧であるセル
電圧、充電量である充電レベル等のセル情報を検知して
いる。セルコントローラは、シリアル通信によりバッテ
リコントローラと接続され、上記セル情報や充放電制御
情報の授受を行う。バッテリコントローラでは、上記の
セル情報やバッテリ温度等に応じてバッテリの状態を判
定し、バッテリの状態に合わせた充放電制御を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バッテリ制御システムでは、バッテリコントローラに
は、車両製造時に搭載されているバッテリに対応したバ
ッテリ充放電の制御プログラムしかプログラムされてい
ないため、車載バッテリの種類を変更するためには、バ
ッテリの交換と共に、バッテリコントローラもバッテリ
の種類に合わせたものに交換する必要がある。

【０００６】セルコントローラはバッテリに付設されて
いるため、バッテリを種類の異なるものに交換する場合
には、自動的にセルコントローラも交換されるが、バッ
テリコントローラは車両本体に設けられているため、バ
ッテリコントローラの交換には、複雑な工程が必要であ
る。このため、バッテリの種類の変更には、複雑な工程
と高コストが伴い、実質的には、バッテリの種類の変更
は難しいという問題があった。本発明は、このような従
来の問題点に鑑み、工程数やコストを増加させることな
く、バッテリの種類を変更可能な車載バッテリ制御シス
テムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、車
両に搭載されたバッテリと、バッテリの充放電制御を行
うバッテリコントローラを備える車載バッテリ制御シス
テムであって、バッテリのセル毎の開放電圧であるセル
電圧を検知するセル電圧検知手段と、バッテリの充電状
態である充電レベルを検知する充電レベル検知手段を有
し、バッテリコントローラは、前記セル電圧および充電
レベルに基づいてバッテリの種類を識別するバッテリ種
類識別手段と、バッテリ種類識別手段による識別結果に
応じてバッテリ充放電の制御プログラムを選択する制御
プログラム選択手段を備えるものとする。

【０００８】上記バッテリコントローラは、予めセル電
圧および充電レベルとバッテリの種類の相関関係を示す
相関データを記憶している記憶部を有し、バッテリ種類
識別手段は、セル電圧および充電レベルと前記相関デー
タに示されている相関関係からバッテリの種類を識別す
ることが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明による車載バッテリ制御システムでは、
バッテリのセル毎の開放電圧であるセル電圧とバッテリ
の充電状態である充電レベルを検知し、例えば予め記憶
部に記憶されているセル電圧および充電レベルとバッテ
リの種類の相関データを用いてバッテリの種類を識別
し、バッテリの種類に合わせて、バッテリ充放電用の制
御プログラムを選択するので、車載バッテリを種類の異
なるものに交換しても、バッテリコントローラの交換
や、特別な制御プログラム変更の工程は不要であり、コ
ストや工程数の増加を抑制することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例によ
り説明する。図１は本発明を電気自動車に適用した実施
例の構成を示す図である。モータ１は電気自動車に搭載
される走行用のモータであり、交流誘導電動機である。
モータ１には図示しないトランスアクスルが連接され、
このトランスアクスルからの駆動力が、左右の前輪軸を
介して、図示しない両前輪に伝達されるようになってい
る。

【００１１】モータ１はインバータ２およびモータコン
トローラ３を介してトルクプロセッシングコントローラ
４に接続されている。またモータ１は、インバータ２を
介して、走行駆動用の主電源であるバッテリ５と接続さ
れている。トルクプロセッシングコントローラ４は、バ
ッテリ５の充放電を制御するバッテリコントローラ６に
接続されている。

【００１２】バッテリコントローラ６には記憶部として
のメモリ７が内蔵され、メモリ７は、後述するセル電圧
および充電レベルとバッテリの種類の相関データと、バ
ッテリの種類別に作成されたバッテリ充放電の制御プロ
グラムが記憶されている。バッテリ５は、リチウム電池
からなるセル８（１）〜８（９６）が直列接続され、個
々のセルにはセルコントローラ９（１）〜９（９６）が
接続されている。各セルコントローラ９（１）〜９（９
６）は直列接続され、バッテリコントローラ６に接続さ
れ、シリアル通信により、バッテリ５の充放電制御に必
要な情報を送受信している。

【００１３】まず装置全体の動作を簡単に説明する。運
転者が図示しないイグニションスイッチをオンにする
と、各コントローラが起動される。セルコントローラ９
（１）〜９（９６）は、各セル８（１）〜８（９６）の
開放電圧であるセル電圧を検知し、バッテリコントロー
ラ６に送信する。また、セル８（１）〜８（９６）の充
電状態を示す充電レベルを検知し、４段階のフラグを用
いて、充電レベルをバッテリコントローラ６へ出力す
る。セル電圧の検知および検知結果の出力は、個々のセ
ル毎に実施されるため、全セル分のセル電圧を出力する
には時間がかかるため、セル電圧の検知および出力は、
起動時のみ行う。充電レベルは起動中は所定時間間隔で
検知され、出力される。

【００１４】バッテリコントローラ６は、まず起動時に
セル電圧および充電レベルを示すフラグに基づいて、バ
ッテリの種類を識別し、識別されたバッテリの種類に対
応したバッテリ充放電の制御プログラムを選択する。そ
の後は所定時間間隔で、セルコントローラ９（１）〜９
（９６）から入力された充電レベルと、図示省略したセ
ル温度検知部から入力されたセル温度からバッテリ状態
を判定し、バッテリ５の充放電を制御し、またバッテリ
状態の判定結果をトルクプロセッシングコントローラ４
へ出力する。

【００１５】トルクプロセッシングコントローラ４で
は、バッテリコントローラ６から入力されたバッテリ状
態の判定結果や、図示省略したアクセル検知部で検知し
たアクセル操作量等に基づいて、モータ１の出力トルク
を制御するトルク指令値を算出し、モータコントローラ
３へ出力している。モータコントローラ３では、トルク
指令値をモータ１の回転数に応じた電流指令値におきか
え、インバータ２で、バッテリ５からの直流電流を所定
の電圧の高周波に変換して、モータ１を制御している。

【００１６】次に、起動時に行われるバッテリ種類識別
動作および制御プログラム選択動作の詳細を図２に示す
フローチャートを用いて説明する。まず、ステップ１０
１で図示されていないイグニションスイッチがオンさ
れ、各コントローラが起動される。ステップ１０２で
は、バッテリコントローラ６とセルコントローラ９
（１）〜９（９６）のシリアル通信が開始される。ステ
ップ１０３では、セルコントローラ９（１）〜９（９
６）は、各セル８（１）〜８（９６）の開放電圧である
セル電圧を検知し、各セル毎に一回通信を行い、９６回
の通信により全セルのセル電圧をバッテリコントローラ
６へ出力する。

【００１７】ステップ１０４では、各セルコントローラ
９（１）〜９（９６）は、セル電圧と予め設定されてい
るフラグの範囲から、充電レベルとして出力するフラグ
を立てる。例えば、バッテリ５がリチウム電池から構成
されている場合には、満充電状態では、セル電圧は略
４．２Ｖとなり完全放電状態では、略２．８Ｖとなる。
各セルコントローラでは、セル電圧が４．２Ｖ以上の場
合には、過充電状態を示すフラグＡを立てる。

【００１８】また、セル電圧が中間充電量に相当する
３．５Ｖ以上で４．２Ｖより小さい場合には、フラグＢ
を立て、２．８Ｖ以上で３．５Ｖより小さい場合には、
フラグＣを立てる。さらに、セル電圧が２．８Ｖより小
さい過放電状態では、フラグＤを立てる。各セルは直列
接続されているため、バッテリ５が正常に動作している
場合には、各セル電圧は略同一であるので、各セルコン
トローラ９（１）〜９（９６）は、順次フラグ内容を次
のセルコントローラへ送り、シリアル通信により、フラ
グ内容をバッテリコントローラ６へ通信する。

【００１９】ステップ１０５では、バッテリコントロー
ラ６において、セル電圧の平均値を算出する。ステップ
１０６では、セル電圧の平均値および充電状態を示すフ
ラグの種類とバッテリの種類の相関データを用いてバッ
テリの種類を判定する。この相関データは、予めメモリ
７に記憶され、図３に示すように、リチウム電池、ニッ
ケル水素電池、鉛酸電池における充電状態を示すフラグ
Ａ〜フラグＤの範囲が示されている。

【００２０】例えば、セル電圧の平均値が４．０（Ｖ）
であり、フラグＢが入力されていれば、搭載されている
バッテリはリチウム電池であると判定される。セル電圧
の平均値が２．５（Ｖ）で、フラグＤが入力されていれ
ば、やはりリチウム電池であると判定される。セル電圧
の平均値が２．５（Ｖ）であっても、フラグＡが入力さ
れた場合には、搭載されているバッテリは鉛酸電池であ
ると判定される。このように、セル電圧の平均値と入力
されたフラグの種類により、バッテリの種類を識別する
ことができる。

【００２１】ステップ１０７では、識別されたバッテリ
の種類に対応したバッテリ充放電の制御プログラムを選
択する。メモリ７には、予め、バッテリ５がリチウム電
池から構成されている場合に選択される制御プログラム
と、鉛酸電池から構成されている場合に選択される制御
プログラムと、ニッケル水素電池から構成されている場
合に選択される制御プログラムの３種類の制御プログラ
ムが記憶されている。この中から識別されたバッテリの
種類に対応した制御プログラムを読み出せばよい。

【００２２】ステップ１０８では、ステップ１０７で選
択した制御プログラムに従って、バッテリ制御を開始す
る。なお図２に示すフローチャートのステップ１０３
は、発明のセル電圧検知手段を構成し、ステップ１０４
は充電レベル検知手段を構成する。また、ステップ１０
５およびステップ１０６は発明のバッテリ種類識別手段
を構成し、ステップ１０７は制御プログラム選択手段を
構成する。

【００２３】このような動作により、セルコントローラ
９（１）〜９（９６）で検知されたセル電圧と充電レベ
ルを用いて、メモリ７に予め記憶されているセル電圧お
よび充電レベルとバッテリの種類の相関データから、バ
ッテリ５がリチウム電池、鉛酸電池またはニッケル水素
電池の中のどの種類の電池から構成されているかを識別
し、メモリ７に記憶されている３種類のバッテリ充放電
用の制御プログラムの中からバッテリの種類に合った制
御プログラムを選択して、バッテリの充放電を制御す
る。このため、車載バッテリを種類の異なるものに交換
した場合でも、バッテリコントローラの交換や、特別な
制御プログラム変更の工程は不要になる。従って、工程
数やコストを増加させることなく、容易に車載バッテリ
の種類を変更できる。

【００２４】また、バッテリの種類を識別するために用
いられるセル電圧および充電レベルは、従来のバッテリ
制御システムにおいても、バッテリの充放電制御のため
バッテリコントローラへ通信される信号であり、セルコ
ントローラの機能や、セルコントローラとバッテリコン
トローラ間の通信量は、従来と変化なく、バッテリコン
トローラのプログラムを変更するのみで、本実施例は実
現可能であるという利点を有している。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバッテリ
充電システムでは、セル電圧と充電レベルを検知し、予
め記憶部に記憶されているセル電圧および充電レベルと
バッテリの種類の相関データを用いてバッテリ種類を識
別し、バッテリの種類に合わせてバッテリ充放電用の制
御プログラムを選択することにより、バッテリコントロ
ーラの交換や、複雑な制御プログラムの変更工程を伴う
ことなく、異なる種類のバッテリの充放電を制御できる
ので、工程数やコストを増加させることなく、容易に車
載バッテリを種類の異なるものに交換することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】バッテリ種類識別および制御プログラム選択動
作の流れを説明するフローチャートである。

【図３】各バッテリのセル電圧範囲および充電レベルを
表わすフラグ範囲を説明する図である。

【符号の説明】

１ モータ ２ インバータ ３ モータコントローラ ４ トルクプロセッシングコントローラ ５ バッテリ ６ バッテリコントローラ ７ メモリ ８（１）〜８（９６） セル ９（１）〜９（９６） セルコントローラ

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Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載されたバッテリと、該バッテ
   リの充放電制御を行うバッテリコントローラを備える車
   載バッテリ制御システムであって、バッテリのセル毎の
   開放電圧であるセル電圧を検知するセル電圧検知手段
   と、前記バッテリの充電状態である充電レベルを検知す
   る充電レベル検知手段を有し、前記バッテリコントロー
   ラは、前記セル電圧および充電レベルに基づいて前記バ
   ッテリの種類を識別するバッテリ種類識別手段と、前記
   バッテリ種類識別手段による識別結果に応じてバッテリ
   充放電の制御プログラムを選択する制御プログラム選択
   手段を備えることを特徴とする車載バッテリ制御システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記バッテリコントローラは、予めセル
   電圧および充電レベルとバッテリの種類の相関関係を示
   す相関データを記憶している記憶部を有し、前記バッテ
   リ種類識別手段は、セル電圧および充電レベルと前記相
   関データに示されている相関関係からバッテリの種類を
   識別することを特徴とする請求項１記載の車載バッテリ
   制御システム。