JP2022148131A - 車両の電源制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】バイポーラ型電池による走行用電源について、小型軽量化、及びコスト削減を図る。
【解決手段】本発明に係る車両の電源制御システムは、走行用モータを備えた車両の電源制御システムであって、走行用モータの電源として用いられるバイポーラ型電池である第一バッテリと、第一バッテリとは別のバイポーラ型電池である第二バッテリと、第一バッテリに流れる電流に基づくミラー電流を生成するミラー電流生成部と、ミラー電流を第二バッテリに流すミラー電流供給部と、第二バッテリの電圧、温度の少なくとも一方に基づいて第二バッテリの劣化診断を行う診断部と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の電源制御システムに関するものであり、特には、走行用モータの電源としてバイポーラ型電池による走行用バッテリを備えた電源制御システムの技術に関する。

下記特許文献１には、車両における電動モータの電源にバイポーラ固体電池（バイポーラ型全固体電池）を用いることが開示されている。

特表２０１９－５０９５９３号公報

全固体電池は、寒冷地において高い性能を発揮することが期待される電池であり、実装形態としては、バイポーラ型の電池とされることが想定されている。バイポーラ型電池は、従前の液系電池とは異なり、一つのセルに一つの筐体という形ではなく、複数セルを連結して一つの筐体を形成可能なものであるため、電池全体のサイズの小型化や軽量化、及びコスト削減を図る上で有利となる。

ここで、バイポーラ型電池に限らず車載の電池については、一般に電池セルごとの電圧を検出したり、電池内の複数箇所の温度を検出したりして、それらの検出結果に基づき電池の劣化診断が行われる。すなわち、バイポーラ型電池について、車載用途に対応可能とする上では、これら電圧や温度の検出結果を出力するための端子等、劣化診断用の端子を多数形成することを要する。
しかしながら、このように端子を多数形成することは電池全体のサイズアップや重量増、コスト増に?がり、バイポーラ型電池の利点である小型軽量化の効果やコスト削減効果を損なうものとなってしまう。

本発明は上記課題に鑑み為されたものであり、バイポーラ型電池による走行用電源について、小型軽量化、及びコスト削減を図ることを目的とする。

本発明に係る車両の電源制御システムは、走行用モータを備えた車両の電源制御システムであって、前記走行用モータの電源として用いられるバイポーラ型電池である第一バッテリと、前記第一バッテリとは別のバイポーラ型電池である第二バッテリと、前記第一バッテリに流れる電流に基づくミラー電流を生成するミラー電流生成部と、前記ミラー電流を前記第二バッテリに流すミラー電流供給部と、前記第二バッテリの電圧、温度の少なくとも一方に基づいて前記第二バッテリの劣化診断を行う診断部と、を備えたものである。
ここで言うミラー電流とは、電流値が第一バッテリに流れる電流と連動して変化する電流を意味する。また、劣化診断とは、バッテリの劣化状態に係る評価指標について、少なくとも基準となる評価指標値と実測した評価指標値との比較を行うことを意味する。

本発明によれば、バイポーラ型電池による走行用電源に対し劣化診断用の端子を設ける必要がなくなり、バイポーラ型電池による走行用電源について、小型軽量化、及びコスト削減を図ることができる。

本発明に係る実施形態としての電源制御システムを備えた車両の構成概要を示した図である。 バイポーラ型全固体電池の概略構造の説明図である。 実施形態としてのバッテリ劣化診断を実現するための構成を示した図である。 容量維持率に基づく劣化診断を実現するための具体的な処理手順例を示したフローチャートである。 抵抗増加率に基づく劣化診断を実現するための具体的な処理手順例を示したフローチャートである。 実施形態における制御部に対応した処理を示したフローチャートである。

<１．車両の構成概要>
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施形態としての車両の電源制御システム１について説明する。
図１は、電源制御システム１を備えた車両１００の構成概要を説明するための図である。
本実施形態において車両１００は、プラグインハイブリッド車として構成され、図示のように電源制御システム１と共に、エンジン２、スタータ３、補機バッテリ４、走行用モータ５、モータ駆動部６、充電回路７、及び充電端子Ｔｃを備えている。

エンジン２は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンとされ、車両１００における不図示の車輪の駆動源として設けられている。
スタータ３は、エンジン２のクランク軸を駆動するモータを備え、エンジン２の始動を行う。

補機バッテリ４は、車両１００に設けられた補機類等を含む低圧電装部品の電源として設けられたバッテリであり、例えば、鉛バッテリが用いられる。本例では、低圧電装部品の要求電圧は、走行用モータ５の要求電圧よりも低く、例えば１２Ｖ（ボルト）とされ、これに伴い補機バッテリ４の定格出力電圧としても１２Ｖとされている。
ここで、低圧電装部品には、上記したスタータ３やエンジン２が有するスロットルバルブ、インジェクタ等の補機類や、電源制御システム１が備える後述するＢＣＵ（Battery Control Unit）１２等の各種電子回路部品が含まれる。

走行用モータ５は、車両１００が備える車輪の駆動源として設けられたモータであり、モータ駆動部６は、例えばインバータとして構成され、走行用モータ５の駆動を行う。

電源制御システム１は、車両１００における上述の低圧電装部品や走行用モータ５の電源に係る制御を行うものであり、図示のように第一バッテリ１０、第二バッテリ１１、ＢＣＵ１２、リレー部１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、及びスイッチ部１５を備えている。

第一バッテリ１０は、バイポーラ型電池として構成され、走行用モータ５の電源として用いられる。第一バッテリ１０の定格出力電圧は補機バッテリ４の定格出力電圧よりも高く、例えば数十Ｖから数百Ｖ程度とされる。
本例において、第一バッテリ１０には、全固体電池が採用される。すなわち、本例において第一バッテリ１０は、バイポーラ型全固体電池として構成されている。

図２を参照し、バイポーラ型電池について説明しておく。
バイポーラ型電池は、バイポーラ電極Ｐを備えた電池である。バイポーラ電極Ｐとは、一つの集電箔の表、裏にそれぞれ正極用の電極、負極用の電極が形成された電極を意味する。具体的には、例えば一つの集電箔の表と裏に正極用の合剤スラリーと負極用の合剤スラリーを塗工、乾燥した電極である。
例えば、リチウムイオン電池等の通常の液系電池の電極を作る場合、正極には集電箔としてアルミニウムを使用し、その両面に正極活物質（例えばコバルト酸リチウムやリン酸鉄リチウム等）、導電助剤やバインダー等を含んだ合剤を塗工、乾燥する。同様に、負極には集電箔として銅を使用し、その両面に負極活物質（例えば黒鉛やチタン酸リチウム等）やバインダー等を含んだ合剤を塗工、乾燥する。すなわち、リチウムイオン電池等の一般的な液系電池の電極は、一つの集電箔に一種類の極用のスラリーを塗工、乾燥させたものであるのに対して、バイポーラ電極Ｐは、一つの集電箔に正、負極両方の合剤スラリーを塗工、乾燥した電極となる。

通常、走行用モータ５の電源として用いるような比較的高圧なバッテリについては、複数のセル（電池セル）を直列接続（又は並列接続）した形態のバッテリとして構成することになるが、現状普及しているリチウムイオン電池等の一般的な液系電池では、各セルは個別の筐体で形成され、それらのセルを連結した構成が採られる。

第一バッテリ１０としても、複数のセル１０ａを備えた構成を採るが、バイポーラ型電池とされた第一バッテリ１０においては、複数のセル１０ａを連結した構造として、図示のようにセル１０ａごとの電解質Ｉをバイポーラ電極Ｐを介して同一筐体内で連結した構造を採ることができる。このため、一般的な液系電池の場合よりもバッテリサイズの小型化や軽量化、低コスト化が図られる。
本例において、第一バッテリ１０はバイポーラ型全固体電池であるため、電解質Ｉには固体電解質が用いられる。なお、ここでの「固体」とはゲル状のものも含む概念である。

図１において、リレー部１３は、電磁リレーを有して構成され、第一バッテリ１０と他の電気回路との間の電気的接続を遮断する遮断状態と、該遮断状態を解除する非遮断状態との切り替えを行う。
リレー部１３が非遮断状態とされることで、第一バッテリ１０からモータ駆動部６への給電が可能となる、すなわち、第一バッテリ１０を走行用モータ５の電源として用いることが可能となる。

また、本例において車両１００には、充電端子Ｔｃと充電回路７が設けられているが、リレー部１３が非遮断状態とされることで、充電回路７による第一バッテリ１０の充電が可能となる。
充電回路７は、充電端子Ｔｃを介して商用交流電源と接続された場合に、商用交流電源からの入力電圧に基づいて第一バッテリ１０を充電する。

また、リレー部１３が非遮断状態とされることで、第一バッテリ１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４への給電が可能となる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして構成され、第一バッテリ１０の出力電圧を上述した補機バッテリ４の定格出力電圧と同等の電圧値、つまり本例では１２Ｖに降圧して出力する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力端子は、補機バッテリ４と電気的に接続されている。これにより、第一バッテリ１０を電源として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介し、上述した低圧電装部品に対する給電や、補機バッテリ４の充電を行うことが可能とされている。

第二バッテリ１１は、第一バッテリとは別のバイポーラ型電池であり、診断用の電池として設けられている。本例では、第二バッテリ１１には、第一バッテリ１０と同様にバイポーラ型全固体電池が用いられる。

ＢＣＵ１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、及びＲＡＭ(Random Access Memory)を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムに従った処理を実行することで、車両１００における電源に係る制御、特に本例では第一バッテリ１０及び第二バッテリ１１に係る制御を行う。
具体的に、ＢＣＵ１２は、リレー部１３の上述した遮断状態、非遮断状態の切り替え制御を行う。また、ＢＣＵ１２は、充電回路７による第一バッテリ１０の充電動作についての制御、例えば、充電の開始や終了に係る制御等を行う。
なお、車両１００としては、走行用モータ５に発電機としても機能するモータジェネレータを採用し、該モータジェネレータの回生電力により第一バッテリ１０の充電が可能となるように構成することもできる。その場合、ＢＣＵ１２は、該モータジェネレータの力行と回生の切り替えに係る制御も行う。

また、ＢＣＵ１２は、第二バッテリ１１の劣化診断のための処理を実行するが、これについては後に改めて説明する。

また、ＢＣＵ１２は、スイッチ部１５の制御を行う。
スイッチ部１５は、第二バッテリ１１の出力端子と補機バッテリ４の出力端子との間の電気的接続について、遮断状態と非遮断状態とを切り替える。スイッチ部１５が非遮断状態とされた場合、第二バッテリ１１を低圧電装部品の電源として用いることが可能となる。

また、詳細な図示は省略しているが、ＢＣＵ１２は、第一バッテリ１０及び補機バッテリ４について、それぞれＳＯＣ（State Of Charge：充電率）を計算することが可能に構成されている。

<２．実施形態としてのバッテリ劣化診断について>
図３は、実施形態としてのバッテリ劣化診断を実現するための構成を示した図である。
以下の説明では、ＢＣＵ１２が有するＣＰＵを「ＣＰＵ１２ａ」と表記する。
図３では、第一バッテリ１０の概略内部構成例と第一バッテリ１０の電気的な負荷ＥＬ、及び第二バッテリ１１の概略内部構成例と共に、ＢＣＵ１２における劣化診断のための構成を例示している。
ここで、第一バッテリ１０の負荷ＥＬは、図１の構成では走行用モータ５やＤＣ／ＤＣコンバータ１４が該当する。

第一バッテリ１０は、複数のセル１０ａを有すると共に、電流検出部１０ｂを有している。本例では、第一バッテリ１０は、複数のセル１０ａが直列に接続された形態とされている。

電流検出部１０ｂは、第一バッテリ１０に流れる電流の電流値を検出する。この電流検出部１０ｂにより、第一バッテリ１０から負荷ＥＬ側への出力電流の電流値を検出可能とされる。また、図１に示した充電回路７による充電時には、第一バッテリ１０に対する充電電流の電流値が検出される。

第二バッテリ１１は、一又は複数のセル１１ａを有すると共に、筐体内部においてセンサ部１１ｂが設けられている。第二バッテリ１１におけるセル１１ａの数は、基本的には、第一バッテリ１０におけるセル１０ａの数と同数とすることが想定されるが、必ずしも同数でなくてもよい。例えば、筐体サイズを小さくしたい場合等には、セル数を少なくすることも可能であり、図示のようにセル数を一つとすることも考えられる。

また、本例において、第二バッテリ１１は、第一バッテリ１０とは別筐体のバッテリとして構成されている。
例えば、本例において第一バッテリ１０は、車両１００における車室のフロア下において複数のボルト等で比較的強固に取り付けられている。これに対し、第二バッテリ１１は、車両１００内の所定の位置に対し、例えばフック等の着脱機構を介して比較的取り外しが容易となるように取り付けられている。

第二バッテリ１１内において、センサ部１１ｂは、第二バッテリ１１の劣化状態を評価するための評価指標である劣化評価値を算出する上で必要とされるセンサを包括的に表したものである。劣化評価値として、第二バッテリ１１の電圧に基づく評価値を得る場合、センサ部１１ｂには、第二バッテリ１１の電圧、具体的には第二バッテリ１１の両端子間電圧を検出するための電圧センサを設ける。また、劣化評価値として第二バッテリ１１の温度に基づく評価値を得る場合、センサ部１１ｂには第二バッテリ１１の温度を検出する温度センサを設ける。

ＢＣＵ１２は、バッテリの劣化診断に係る構成として、ＣＰＵ１２ａ、Ａ／Ｄコンバータ１２ｂ、及びＤ／Ａコンバータ１２ｃを有している。
Ａ／Ｄコンバータ１２ｂは、電流検出部１０ｂによる検出信号をＡ／Ｄ変換して第一バッテリ１０に流れる電流についての電流値を得、該電流値をＣＰＵ１２ａに出力する。

図３では、ＣＰＵ１２ａが有する機能構成として、ミラー電流生成部Ｆ１、診断部Ｆ２、及び制御部Ｆ３を示している。本例では、これらの各機能は、ＣＰＵ１２ａのソフトウエア処理により実現される。
ミラー電流生成部Ｆ１は、第一バッテリ１０に流れる電流に基づくミラー電流を生成する。具体的に、ミラー電流生成部Ｆ１は、Ａ／Ｄコンバータ１２ｂで得られた、第一バッテリ１０に流れる電流の電流値を入力し、該電流値に基づくミラー電流を生成する。ここで言う「ミラー電流」とは、電流値が第一バッテリ１０に流れる電流と連動して変化する電流を意味する。
なお、ミラー電流の具体的な生成手法については後述する。

ミラー電流生成部Ｆ１は、生成したミラー電流（デジタル信号である）をＤ／Ａコンバータ１２ｃに出力する。Ｄ／Ａコンバータ１２ｃは、入力したミラー電流をアナログ信号に変換し、第二バッテリ１１に流す。このＤ／Ａコンバータ１２ｃは、本発明におけるミラー電流供給部の一例に相当する。

上記のように本実施形態では、第一バッテリ１０に流れる電流のミラー電流を第二バッテリ１１に流すものとしているが、このことで、第二バッテリ１１において第一バッテリ１０の劣化状態を模擬することが可能となる。

ここで、ミラー電流としては、第一バッテリの使用態様が第二バッテリにおいて模擬されるように生成する。
ここで言う使用態様とは、バッテリの使用のされ方を意味するものであり、具体的には、バッテリの充電や放電のされ方を意味するものである。

一例として、ミラー電流は、ジュール熱に起因したバッテリの温度について、第一バッテリ１０の温度と第二バッテリ１１の温度とが等しくなるように生成することが考えられる。
具体的には、
「（第一バッテリ１０の電流）^２×（第一バッテリ１０の熱容量）
＝（第二バッテリ１１の電流）^２×（第二バッテリ１１の熱容量）」
の条件を満たすように、ミラー電流を生成する。

また、別例として、ミラー電流は、第一バッテリ１０のＳＯＣと第二バッテリ１１のＳＯＣとが等しくなるように生成することが考えられる。
具体的には、
「（第一バッテリ１０の電流）／（第一バッテリ１０の初期電力容量）
＝（第二バッテリ１１の電流）／（第二バッテリ１１の初期電力容量）」

また、ミラー電流としては、第一バッテリ１０と第二バッテリ１１の容量等の差に応じた係数を与えたものとして生成することも考えられる。具体的に、例えば第二バッテリ１１のセル１１ａの大きさや容量が第一バッテリ１０のセル１０ａの１／１０とされる場合には、ミラー電流として、第一バッテリ１０に流れる電流の電流値の１／１０の電流値による電流を生成するものである。

このようにミラー電流としては、第一バッテリ１０の使用態様が第二バッテリ１１において模擬されるように生成されたものであればよい。

ここで、ミラー電流の生成において第二バッテリ１１の電流値を参照する場合、センサ部１１ｂには、第二バッテリ１１に流れる電流を検出する電流センサを設ける。

診断部Ｆ２は、第二バッテリ１１の電圧、温度の少なくとも一方に基づいて、第二バッテリ１１の劣化診断を行う。
確認のため述べておくと、ここでの劣化診断とは、バッテリの劣化状態に係る評価指標について、少なくとも基準となる評価指標値と実測した評価指標値との比較を行うことを意味する。
バッテリの劣化診断の手法については公知の手法を用いればよいが、ここでは一例として、バッテリの容量維持率、抵抗増加率に基づく診断を行う例を挙げる。

容量維持率に基づく劣化診断においては、第二バッテリ１１について、下記［式１］に示す容量維持率Ｒｃ（％）を計算する。ここで、容量維持率Ｒｃに基づく劣化診断は、バッテリの充電完了に応じて実行することが想定されるものである。

「容量維持率Ｒｃ＝
現在の満充電容量（Ａｈ）／基準とする満充電容量×１００」
・・・［式１］
なお、基準とする満充電容量とは、例えば工場出荷時に測定した満充電容量（第二バッテリ１１の初期の満充電容量）等、予め基準として用いるものと定められた満充電容量である。
また、［式１］における満充電容量は、下記［式２］により求められるものである。

「満充電容量（Ａｈ）＝
充電電流の積算量（Ａｈ）／（充電後のＳＯＣ－充電前のＳＯＣ）×１００」
・・・［式２］

上記の［式１］［式２］によると、容量維持率Ｒｃに基づく劣化診断を行う場合には、現在の満充電容量の計算のために、第二バッテリ１１に流れる電流を検出することを要する。このため、容量維持率Ｒｃに基づく劣化診断を行う場合には、センサ部１１ｂにおいて、第二バッテリ１１に流れる電流について電流値を検出する電流センサを設ける。
なお、第二バッテリ１１のＳＯＣは、例えばセンサ部１１ｂに設けられた電圧センサが検出する電圧値、すなわち第二バッテリ１１の両端子間電圧に基づいて計算することができる。

ここで、本例において、第二バッテリ１１に対する充電は、上述したミラー電流によって行われる。具体的に、第二バッテリ１１に対する充電は、第一バッテリ１０が充電回路７により充電されている場合に得られるミラー電流によって行われる。
この場合、診断部Ｆ２は、ミラー電流により第二バッテリ１１が満充電となったこと、すなわち第二バッテリ１１の充電が完了したことに応じて、上記した容量維持率Ｒｃの計算を行い、容量維持率Ｒｃに基づく第二バッテリ１１の劣化診断を行う。

この場合、診断部Ｆ２は、劣化診断として、例えば容量維持率Ｒｃが所定の閾値ＴＨ１以下であるか否かを判定する。容量維持率Ｒｃが閾値ＴＨ１以下であれば、第二バッテリ１１は、予め定められた基準となる劣化度合い以上に劣化している。このため、ＣＰＵ１２ａは、第二バッテリ１１の劣化に対応した処理を行う。具体的には、例えば車両１００に設けられた警告灯やディスプレイ等の視覚的通知手段を通じた通知情報の提示や、スピーカ等の聴覚的通知手段を通じた通知情報の提示が行われるようにするための処理を実行する。

なお、第二バッテリ１１に対する充電は、充電回路７により行うように構成することもできる。その場合においても、診断部Ｆ２は、第二バッテリ１１が満充電となったことに応じて上記した容量維持率Ｒｃの計算を行い、容量維持率Ｒｃに基づく第二バッテリ１１の劣化診断を行うことに変わりはない。
なお、第二バッテリ１１を充電回路７により充電する場合は、第二バッテリ１１の充電中において、第二バッテリ１１に対するミラー電流の供給を停止することが望ましい。

続いて、抵抗増加率に基づく劣化診断について説明する。
抵抗増加率に基づく劣化診断においては、第二バッテリ１１について、下記［式３］に示す抵抗増加率Ｒｒ（％）を計算する。この抵抗増加率Ｒｒに基づく劣化診断は、例えば、車両１００の起動時やシャットダウン時、或いは起動中における一定の時間間隔ごと等、予め定められたタイミングで実行することが想定されるものである。

「抵抗増加率Ｒｒ＝直近の電池抵抗値（Ω）／基準とする電池抵抗値（Ω）×１００」
・・・［式３］
［式３］における電池抵抗値は、下記［式４］により計算される。

「電池抵抗値＝電池の電流の変化平均値／電池の両端子間電圧の変化平均値」
・・・［式４］

この場合、診断部Ｆ２は、車両１００が起動中である場合に、［式４］により第二バッテリ１１についての電池抵抗値を計算する。すなわち、診断部Ｆ２は、車両１００が起動中の状態において、所定の期間にわたり第二バッテリ１１に流れる電流、及び両端子間電圧の検出情報を取得し、［式４］に従って第二バッテリ１１についての電池抵抗値を計算する。
なお、この電池抵抗値の計算のために、この場合のセンサ部１１ｂには、電流センサと電圧センサとが設けられる。

この場合の診断部Ｆ２は、上記のように車両１００の起動中に第二バッテリ１１の電池抵抗値を計算するが、診断部Ｆ２は、最後に計算した第二バッテリ１１の電池抵抗値を、［式３］における「直近の電池抵抗値」として例えばＢＣＵ１２のＲＡＭ等の所定の記憶装置に記憶させる。なお、この記憶装置としては、不揮発性の記憶装置を用いることが望ましい。

そして、この場合の診断部Ｆ２は、例えば上記で例示した車両１００の起動時等、劣化診断を行う条件が成立したことに応じて、直近の電池抵抗値と、基準とする電池抵抗値とに基づき、［式３］に従って第二バッテリ１１の抵抗増加率Ｒｒを計算する。なお、基準とする電池抵抗値は、上述した基準とする満充電容量と同様、例えば工場出荷時に測定した電池抵抗値（第二バッテリ１１の初期の電池抵抗値）等、予め基準として用いるものと定められた電池抵抗値を用いる。
その上で診断部Ｆ２は、劣化診断として、抵抗増加率Ｒｒが所定の閾値ＴＨ２以上であるか否かの判定を行う。抵抗増加率Ｒｒが閾値ＴＨ２以上であれば、ＣＰＵ１２ａは、第二バッテリ１１の劣化に対応した処理を行う。すなわち、例えば先に例示したように、車両１００に設けられた視覚的通知手段や聴覚的通知手段を通じて劣化の通知情報の提示が行われるようにするための処理を実行する。

続いて、ＣＰＵ１２ａが有する制御部Ｆ３について説明する。
制御部Ｆ３は、第二バッテリ１１をエンジン２の始動に係る非常用電源として用いるための処理を行う。
具体的に、制御部Ｆ３は、エンジン２の始動条件が成立した場合に、少なくとも補機バッテリ４が枯渇している、換言すれば補機バッテリ４のＳＯＣが所定値以下であるとの条件が満たされたことに応じて、スイッチ部１５を遮断状態から非遮断状態に制御する。より具体的に、本例の制御部Ｆ３は、エンジン２の始動条件が成立した場合において、補機バッテリ４と第一バッテリ１０の双方が枯渇しているとの条件が成立したことに応じて、スイッチ部１５を非遮断状態に制御する。
これにより、エンジン２を始動すべき状況において補機バッテリ４や第一バッテリ１０が枯渇している場合に、第二バッテリ１１を代用のバッテリとしてスタータ３への給電を行うことが可能となる。

<３．処理手順の例>
上記により説明した実施形態としてのバッテリ劣化診断手法を実現するための具体的な処理手順例について、図４、図５のフローチャートを参照して説明する。
なお、これら図４、図５に示す処理は、ＣＰＵ１２ａが例えばＢＣＵ１２のＲＯＭ等に格納されたプログラムに基づき実行する。

図４は、容量維持率Ｒｃに基づく劣化診断を実現するための具体的な処理手順例を示したフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ１２ａはステップＳ１０１で、バッテリ充電完了を待機する。すなわち、第二バッテリ１１の充電完了を待機する。

第二バッテリ１１の充電完了が確認できた場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ１０２に進み、現在の満充電容量を計算する。すなわち、先の［式２］によって現在の満充電容量を計算する。なお、この満充電容量の計算について、［式２］に示す「充電前のＳＯＣ」を充電開始のタイミングで予め取得しておくこと、及び「充電電流の積算量」の計算を可能とするために充電中における充電電流の検出値を逐次取得することは言うまでもない。

ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３でＣＰＵ１２ａは、基準満充電容量を取得する。すなわち、［式１］における「基準とする満充電容量」の値を取得する処理である。なお、この基準とする満充電容量の値については、例えばＢＣＵ１２が有するＲＡＭ等の所定の記憶装置に予め記憶されているとする。

ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４でＣＰＵ１２ａは、容量維持率Ｒｃを計算する。すなわち、ステップＳ１０２で計算した現在の満充電容量とステップＳ１０３で取得した基準とする満充電容量とに基づき、［式１］により第二バッテリ１１の容量維持率Ｒｃを計算する。

ステップＳ１０４に続くステップＳ１０５でＣＰＵ１２ａは、容量維持率Ｒｃが閾値ＴＨ１以下であるか否かを判定する。
容量維持率Ｒｃが閾値ＴＨ１以下であると判定した場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ１０６に進んで劣化対応処理を実行し、図４に示す一連の処理を終える。ここで、劣化対応処理としては、先に例示したように、例えば車両１００に設けられた警告灯やディスプレイ等の視覚的通知手段を通じた通知情報の提示や、スピーカ等の聴覚的通知手段を通じた通知情報の提示が行われるようにするための処理を実行する。

一方、ステップＳ１０５において、容量維持率Ｒｃが閾値ＴＨ１以下でないと判定した場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ１０６の処理をパスして図４に示す一連の処理を終える。

図５は、抵抗増加率Ｒｒに基づく劣化診断を実現するための具体的な処理手順例を示したフローチャートである。
図５において、ＣＰＵ１２ａはステップＳ２０１で、診断開始条件の成立を待機する。先の説明から理解されるように、ここでの診断開始条件としては、車両１００の起動、シャットダウン、車両１００の起動後における所定タイミングの到来（例えば所定時間ごとのタイミング等）を挙げることができる。

診断開始条件の成立が確認できた場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ２０２に進んで直近の電池抵抗値を取得する。すなわち、車両１００が起動中の状態で予め［式４］に基づき計算した第二バッテリ１１の電池抵抗値のうち、直近に計算した電池抵抗値を取得するものである。

ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３でＣＰＵ１２ａは、基準電池抵抗値を取得する。すなわち、［式３］における「基準とする電池抵抗値」を取得する。
なお、基準とする電池抵抗値としても、例えばＢＣＵ１２が有するＲＡＭ等の所定の記憶装置に予め記憶されているとする。

ステップＳ２０３に続くステップＳ２０４でＣＰＵ１２ａは、抵抗増加率Ｒｒを計算する。すなわち、ステップＳ２０２で取得した直近の電池抵抗値とステップＳ２０３で取得した基準とする電池抵抗値とに基づき、［式３］により第二バッテリ１１の抵抗増加率Ｒｒを計算する。

ステップＳ２０４に続くステップＳ２０５でＣＰＵ１２ａは、抵抗増加率Ｒｒが閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する。
抵抗増加率Ｒｒが閾値ＴＨ２以上であると判定した場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ２０６の劣化対応処理を実行し、図５に示す一連の処理を終える。なお、ステップＳ１０６の劣化対応処理については既に説明済みであるため重複説明は避ける。

一方、ステップＳ２０５において、抵抗増加率Ｒｒが閾値ＴＨ２以上でないと判定した場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ１０６の処理をパスして図５に示す一連の処理を終える。

図６は、上述した制御部Ｆ３に対応した処理を示したフローチャートである。
なお、この図６に示す処理としても、ＣＰＵ１２ａが例えばＢＣＵ１２のＲＯＭ等に格納されたプログラムに基づき実行するものである。

図６において、ＣＰＵ１２ａはステップＳ３０１で、エンジン始動条件が成立するまで待機し、エンジン始動条件が成立した場合は、ステップＳ３０２に進んで補機バッテリ４が枯渇しているか否かを判定する。
補機バッテリ４が枯渇していないと判定した場合、ＣＰＵ１２ａは図６に示す一連の処理を終える。

一方、補機バッテリ４が枯渇していると判定した場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ３０３に進んで第一バッテリ１０が枯渇しているか否かを判定する。第一バッテリ１０が枯渇していないと判定した場合、ＣＰＵ１２ａは図６に示す一連の処理を終える。

第一バッテリ１０が枯渇していると判定した場合、ＣＰＵ１２ａはステップＳ３０４に進んでスイッチ部１５をＯＮとする処理、すなわち、スイッチ部１５を前述した非遮断状態とする処理を行い、図６に示す一連の処理を終える。

なお、上記では、第二バッテリ１１のセル１１ａが一つのみとされる前提で説明を行ったが、第二バッテリ１１のセル１１ａは複数とすることもできる。その場合、上述した容量維持率Ｒｃや抵抗増加率Ｒｒをセル１１ａごとに計算する構成とすることが可能である。
ここで、容量維持率Ｒｃをセル１１ａごとに計算する場合、劣化診断に用いる容量維持率Ｒｃ、すなわち、閾値ＴＨ１との比較対象とする容量維持率Ｒｃとしては、例えばセル１１ａごとに計算した容量維持率Ｒｃの平均値や中央値としたり、或いは、セル１１ａごとに計算した容量維持率Ｒｃのうちの最小値としたりすることが考えられる。
また、抵抗増加率Ｒｒをセル１１ａごとに計算する場合、劣化診断に用いる抵抗増加率Ｒｒ、すなわち、閾値ＴＨ２との比較対象とする抵抗増加率Ｒｒとしては、例えばセル１１ａごとに計算した抵抗増加率Ｒｒの平均値や中央値としたり、或いは、セル１１ａごとに計算した容量維持率Ｒｃのうちの最大値としたりすることが考えられる。

また、上記した抵抗増加率Ｒｒのように、電池の抵抗値に基づく劣化診断とする場合には、第二バッテリ１１の電流や電圧を検出するのではなく、第二バッテリ１１の温度を検出することも考えられる。電池温度から、電池の抵抗値を推定きるためである。
この場合には、センサ部１１ｂにおいて、第二バッテリ１１の温度を検出する温度センサを設け、診断部Ｆ２は、該温度センサが検出した温度の情報に基づいて、第二バッテリ１１の劣化評価値として、電池抵抗値を推定する。具体的には、［式３］に示される「直近の電池抵抗値」を推定する。例えば、このように温度から推定した直近の電池抵抗値に基づいて、［式３］の抵抗増加率Ｒｒを計算し、上述した手法と同様の手法で劣化診断を行うことができる。

例えばこのような温度に基づく劣化診断とする場合にも、第二バッテリ１１が複数のセル１１ａを備えている場合は、劣化評価値をセル１１ａごとに計算する構成とすることが考えられる。換言すれば、温度センサをセル１１ａごとに設けて、それら温度センサの検出情報に基づいてセル１１ａごとの抵抗増加率Ｒｒ等、セル１１ａごとの劣化評価値を計算する。
この場合、劣化診断に用いる劣化評価値としては、例えばセル１１ａごとに計算した劣化評価値の平均値や中央値としたり、或いは、セル１１ａごとに計算した劣化評価値のうちの最も低評価を示す値としたりすることが考えられる。

なお、第二バッテリ１１が複数のセル１１ａを備える場合において、セル１１ａごとに電圧センサや電流センサ、温度センサを設けることは必須ではない。例えば、第二バッテリ１１の構造上、温度が他のセル１１ａよりも上昇し易い、すなわち劣化が進行し易いセル１１ａが特定できる場合には、該当する一部のセル１１ａのみにセンサを設け、該センサの検出情報に基づいて劣化評価値の計算、及び劣化評価値に基づく劣化診断を行うということも考えられる。

<３．変形例>
ここで、実施形態としては上記で説明した具体例に限定されるものではなく、多様な変形例としての構成を採り得るものである。
例えば、上記では、第二バッテリ１１に流すミラー電流の生成を、ＣＰＵ１２ａとしてのコンピュータ装置のソフトウエア処理で行う例を挙げたが、ミラー電流は、例えばカレントミラー回路等のアナログ回路を用いて生成することもできる。その場合、本発明における「ミラー電流生成部」及び「ミラー電流供給部」は、アナログ回路により構成されるものとなる。
すなわち、本発明において少なくとも「ミラー電流生成部」については、コンピュータ装置によるソフトウエア処理で実現される場合と、アナログ電子回路等としてのハードウエアにより実現される場合とがあり得る。

また、上記では、第一バッテリ１０と第二バッテリ１１が全固体電池とされる例を挙げたが、第一バッテリ１０と第二バッテリ１１はバイポーラ型電池であればよく、全固体電池に限定されるものではない。

また、上記では、本発明がプラグインハイブリッド車に適用される場合を例示したが、本発明はプラグインハイブリッド車に限らずハイブリッド車一般に好適に適用可能である。さらに、本発明としては、車輪の駆動源としてのエンジンを備えないＥＶ（Electric Vehicle）としての車両にも広く好適に適用可能である。

<４．実施形態のまとめ>
以上で説明したように、実施形態としての車両の電源制御システム（同１）は、走行用モータ（同５）を備えた車両（同１００）の電源制御システムであって、走行用モータの電源として用いられるバイポーラ型電池である第一バッテリ（同１０）と、第一バッテリとは別のバイポーラ型電池である第二バッテリ（同１１）と、第一バッテリに流れる電流に基づくミラー電流を生成するミラー電流生成部（同Ｆ１）と、ミラー電流を第二バッテリに流すミラー電流供給部（Ｄ／Ａコンバータ１２ｃ）と、第二バッテリの電圧、温度の少なくとも一方に基づいて第二バッテリの劣化診断を行う診断部（同Ｆ３）と、を備えたものである。
上記のように第一バッテリに流れる電流のミラー電流を第二バッテリに流すことで、第二バッテリにおいて第一バッテリの劣化状態を模擬することが可能となり、第二バッテリの劣化状態から第一バッテリの劣化状態の推定が可能となる。
従って、上記構成によれば、バイポーラ型電池による走行用電源に対し劣化診断用の端子を設ける必要がなくなり、バイポーラ型電池による走行用電源について、小型軽量化、及びコスト削減を図ることができる。

また、実施形態としての車両の電源制御システムにおいては、第一バッテリと第二バッテリはバイポーラ型全固体電池であるものとされている。
全固体電池はセル（電池セル）を構成する電解質に固体が用いられるため、複数セルを連結して一つの筐体内に収容する構成を採り易い。また、第二バッテリを第一バッテリと同様に全固体電池とすることで、第一バッテリの劣化状態を第二バッテリにおいて模擬し易くなる。
従って、全固体電池の採用により第一バッテリの小型軽量化を図り易くなると共に、第二バッテリを通じた第一バッテリについての劣化診断の精度向上を図ることができる。

さらに、実施形態としての車両の電源制御システムにおいては、第二バッテリが第一バッテリとは別筐体とされている。
走行用モータの駆動源としての第一バッテリは、一般には車室のフロア下等に固定配置されることが想定される。上記のように第二バッテリが第一バッテリとは別筐体とされることで、第二バッテリを車両からの取り外しが容易となるように取り付けることが可能となる。
従って、車両における劣化診断においてバッテリ劣化が認められた場合に、ディーラ等で第二バッテリを二次診断するといった場合に、車両からの第二バッテリの取り外しを容易化して、第二診断の容易化を図ることができる。

さらにまた、実施形態としての車両の電源制御システムにおいては、ミラー電流生成部は、第一バッテリの使用態様が第二バッテリにおいて模擬されるようにミラー電流を生成している。
上記のように第一バッテリの使用態様が第二バッテリにおいて模擬されるようにミラー電流を生成することで、第二バッテリにおいて第一バッテリの劣化状態を適切に模擬することが可能となる。
従って、第二バッテリの劣化状態から第一バッテリの劣化状態の適切に推定することができる。

また、実施形態としての車両の電源制御システムにおいては、車両は、車輪の駆動源として走行用モータとエンジン（同２）とを備えたハイブリッド車両とされ、第二バッテリによりエンジンのスタータ（同３）に給電可能に構成されている。
これにより、第二バッテリをエンジン始動のための電源としても使用可能とされる。
従って、エンジン始動に用いられる電源が枯渇した場合であってもエンジン始動を行うことができ、安全性を高めることができる。
また、第二バッテリをエンジン始動に用いた場合には第二バッテリの劣化が進行するため、第二バッテリを用いた劣化診断として、より安全側に振った診断を行うことができる。

１００ 車両
１ 電源制御システム
２ エンジン
３ スタータ
４ 補機バッテリ
５ 走行用モータ
６ モータ駆動部
７ 充電回路
１０ 第一バッテリ
１０ａ セル
１０ｂ 電流検出部
１１ 第二バッテリ
１１ａ 電池セル
１１ｂ センサ部
１２ ＢＣＵ（バッテリコントロールユニット）
１２ａ ＣＰＵ
１２ｂ Ａ／Ｄコンバータ
１２ｃ Ｄ／Ａコンバータ
１３ リレー部
１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５ スイッチ部
Ｆ１ ミラー電流生成部
Ｆ２ 診断部
Ｆ３ 制御部
Ｔｃ 充電端子
Ｐ バイポーラ電極
Ｉ 電解質
ＥＬ 負荷

Claims (5)

1. 走行用モータを備えた車両の電源制御システムであって、
   前記走行用モータの電源として用いられるバイポーラ型電池である第一バッテリと、
   前記第一バッテリとは別のバイポーラ型電池である第二バッテリと、
   前記第一バッテリに流れる電流に基づくミラー電流を生成するミラー電流生成部と、
   前記ミラー電流を前記第二バッテリに流すミラー電流供給部と、
   前記第二バッテリの電圧、温度の少なくとも一方に基づいて前記第二バッテリの劣化診断を行う診断部と、を備えた
   車両の電源制御システム。
2. 前記第一バッテリと前記第二バッテリはバイポーラ型全固体電池である
   請求項１に記載の車両の電源制御システム。
3. 前記第二バッテリが前記第一バッテリとは別筐体とされた
   請求項１又は請求項２に記載の車両の電源制御システム。
4. 前記ミラー電流生成部は、前記第一バッテリの使用態様が第二バッテリにおいて模擬されるように前記ミラー電流を生成する
   請求項１から請求項３の何れかに記載の車両の電源制御システム。
5. 前記車両は、車輪の駆動源として前記走行用モータとエンジンとを備えたハイブリッド車両とされ、
   前記第二バッテリにより前記エンジンのスタータに給電可能に構成された
   請求項１から請求項４の何れかに記載の車両の電源制御システム。

Images