JP3659068B2 - バッテリ管理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリの充放電状態等を管理するバッテリ管理装置に関し、特に、電池起電圧の検出系に故障が生じた場合において適切な管理を行うことに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリの充電状態等を監視するバッテリ管理装置は、例えば、ハイブリッド車に搭載されるバッテリに用いられている。ハイブリッド車は車両駆動用モータおよびエンジンによって車輪を回転させ走行するものであり、駆動用モータの他に、エンジン駆動される発電機、及び電池が搭載され、この電池からの電力によって駆動用モータが駆動されると共に、発電機からの電力によって電池の充電が行われる。
【０００３】
電池の蓄電量はＳＯＣ（充電状態：State of Charge）と呼ぶ指標を用いて管理される。ＳＯＣを検出する方法として、充電時（或いは放電時）における電池の電圧電流特性（Ｉ−Ｖ特性）とＳＯＣとの相関関係を利用する方法がある。この検出方法においては、ＳＯＣが高い充電状態かＳＯＣが低い放電状態において現れる強い相関関係が利用され、例えばＳＯＣが８０％以上や２０％以下といった場合には、Ｉ−Ｖ特性から実際のＳＯＣ（実ＳＯＣ）を精度よく決定することができる。しかし相関関係はＳＯＣが中間の状態では弱いため、例えばＳＯＣが２０％から８０％の間といった中間領域であるときには、ＳＯＣの決定に用いることができない。
【０００４】
この中間領域のＳＯＣの検出方法として、充放電電流量の積算による検出方法がある。通常の走行においては、電流積算方法により求めた積算ＳＯＣが所定値（例えば５０％程度）になるように、モータの駆動および発電機の駆動が制御される。ちなみにこの方法では、上述のＩ−Ｖ特性とＳＯＣとの強い相関が生じた場合（いわゆるＩＶ判定が起こる場合）に得られる実ＳＯＣに積算ＳＯＣをリセットすることによって、積算により累積しうる誤差の解消が図られる。また、中間領域のＳＯＣの他の検出方法として、積算ＳＯＣと電池起電圧との関係（ＳＯＣ−起電圧特性）を求め、この特性に基づいて電池ユニットの起電圧からＳＯＣを決定するという方法もある。
【０００５】
バッテリ管理装置は、各電池ユニットのＳＯＣを監視し、例えば、電池の性能劣化を生じる過放電状態の発生を抑制したり、また過放電状態を検出し適切な処置を行う。
【０００６】
さて、従来よりバッテリ管理装置は電池ユニットの各起電圧を検出する電圧センサを備えている。この電圧センサは、もっぱら、上述したＩＶ判定を行ったり、ＳＯＣ−起電圧特性を利用したＳＯＣの決定を行うために用いられていた。また、電圧センサを用いて各電池ユニットの異常検出を行うこともできる。例えば、電池ユニットの性能劣化によって生じる内部抵抗の増大を電圧センサで検出し、電池の異常を判定することができる。
【０００７】
一方、従来のバッテリ管理装置では、各電池ユニットの異常検出を行う手段として、温度スイッチも設けられていた。この温度スイッチは、各電池ユニットに併設され、各電池ユニット間で直列接続された抵抗である。温度スイッチは、温度上昇に応じて抵抗率が変化する抵抗体で構成され、その抵抗の変化によって、電池ユニットの異常による発熱を検知する。その抵抗率の変化は著しく大きいため、多数の電池ユニットの一部のみで異常発熱が生じても、全電池ユニットに渡って直列接続された温度スイッチ全体の抵抗値に検知容易な変化が生じる。そのため、抵抗検出回路が基本的に一つで済むという利点がある。
【０００８】
なお、温度スイッチとは別に、バッテリの代表点での温度を検知する手段としてサーミスタも設けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
バッテリ管理装置の構造の簡素化、コスト低減等のために、温度スイッチを廃止することとした場合、電池ユニットの異常検出は、電圧センサを用いた方法のみとなる。そのため、万が一、電圧センサが故障した場合、電池ユニットの異常検出が行われなくなるおそれがあるという問題があった。
【００１０】
また、電圧センサが故障すると、ＳＯＣの検知に支障を来すという問題、そして過放電状態を防止したり、検知することができなくなるという問題を生じる。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決し、温度スイッチを廃することができ、また電圧センサが故障してもバッテリの保護が図られるバッテリ管理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバッテリ管理装置は、複数の電池ユニットからなるバッテリの当該電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記電池ユニットの異常を検出するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、通常時よりもバッテリ電流を抑制するバッテリ電流抑制手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
電池ユニット毎に設けられた電圧センサは、対応する電池ユニットの内部抵抗を検出し、当該電池ユニットの性能劣化等の異常発生を監視する機能を有する。よって、電圧センサが故障すると、それに対応する電池ユニットの異常を検知できなくなる。本発明によれば、電圧センサ故障検知手段がいずれかの電圧センサの故障を検知すると、バッテリ電流抑制手段がバッテリ電流、すなわち充放電電流を通常時より抑制する。これにより、万が一、その対応する電池ユニットが異常を生じていたとしても、ジュール熱による発熱を抑え、当該電池ユニットのさらなる劣化の進行が防止される。本装置では、バッテリは、電圧センサの故障発生時にシステムから切り離されることなく、充放電電流を抑制しつつも継続して利用される。これにより、当該バッテリを利用するシステムへの影響を軽減した制御が実現される。
【００１４】
本発明に係る他のバッテリ管理装置は、複数の電池ユニットからなるバッテリの当該各電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記各電池ユニットの蓄電量を検出するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、故障電圧センサに対応する電池ユニットの蓄電量を、残存する非故障電圧センサについて検出される前記蓄電量に基づいて推定する蓄電量推定手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
電池ユニット毎に設けられた電圧センサは、対応する電池ユニットの蓄電量、すなわちＳＯＣの管理に利用される。よって、電圧センサが故障すると、過充電や過放電を検知、防止する機能が損なわれる。ここで、故障していない電圧センサに対応する電池ユニットのＳＯＣは検知することができる。本発明によれば、電圧センサ故障検知手段がいずれかの電圧センサの故障を検知すると、蓄電量推定手段が故障していない電圧センサに対応する電池ユニットのＳＯＣから、故障した電圧センサに対応する電池ユニットのＳＯＣを推定し、この推定ＳＯＣを用いてバッテリの管理が行われる。本装置では、バッテリは、電圧センサの故障発生時にシステムから切り離されることなく継続して利用される。これにより、当該バッテリを利用するシステムへの影響を軽減した制御が実現される。
【００１６】
本発明の好適な態様は、複数の電池ユニットからなるバッテリの当該各電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記各電池ユニットの異常及び蓄電量を検出するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、通常時よりもバッテリ電流を抑制するバッテリ電流抑制手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、故障電圧センサに対応する電池ユニットの蓄電量を、残存する非故障電圧センサについて検出される前記蓄電量に基づいて推定する蓄電量推定手段とを有するバッテリ管理装置である。
【００１７】
また本発明の他の好適な態様は、前記バッテリ電流抑制手段が、予め決められた前記バッテリの充放電電力の範囲内で、ジュール熱を抑制するよう、前記バッテリ電流の抑制を行うバッテリ管理装置である。
【００１８】
本発明に係る別のバッテリ管理装置は、バッテリ電流の積算に基づいて積算蓄電量を求める手段と、電圧センサにより検出されるバッテリの起電圧に基づいて前記積算蓄電量を補正する手段とを有するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、前記電圧センサの故障が検知された場合に、放電量に比べ充電量が多くなるように制御し、前記バッテリの充電状態を満充電に向けてシフトさせる充電促進手段と、充電時のバッテリ温度に基づいてバッテリの前記満充電を検出する満充電検出手段と、前記満充電検出手段により満充電を検出した場合に、前記積算蓄電量を満充電状態にリセットする積算蓄電量リセット手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
電圧センサの出力を用いて積算蓄電量を補正する方法として、ＩＶ判定やＳＯＣ−起電圧特性に基づく方法があるが、いずれかの電池ユニットの電圧センサ、又はバッテリ全体の電圧を計測する電圧センサが故障すると、それら手法によって当該電池ユニット又はバッテリ全体のＳＯＣの補正を行うことができなくなる。本発明によれば、電圧センサ故障検知手段がいずれかの電圧センサの故障を検知すると、充電促進手段が放電量より充電量を多くするように制御し、意図的に実際のＳＯＣを満充電状態に向かわせる。実際のＳＯＣが満充電状態となったことは満充電検出手段によって検知される。満充電検出手段は、例えば温度変化（ｄＴ／ｄｔ：Ｔはバッテリ温度、ｔは時間）が所定値に達したことでＳＯＣが満充電状態となったと判定する。積算蓄電量リセット手段は、実ＳＯＣの満充電状態が検知されると積算ＳＯＣを満充電状態にリセットする。このようにして本発明によれば、実ＳＯＣと積算ＳＯＣとのずれが解消され、積算ＳＯＣを用いたバッテリのＳＯＣ管理の精度が維持され、過放電を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明のバッテリ管理装置をハイブリッド車に適用したシステムの構成を示すブロック図である。バッテリ１０は、多数のバッテリセルからなっている。本実施形態では、このバッテリ１０は、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリであり、２０個のバッテリセルをまとめて１つのブロック（電池ユニット）として、このブロックを１２個接続して、２４０個のバッテリセルを直列接続した３００Ｖ程度の出力電圧を有している。
【００２１】
バッテリ１０の各ブロック毎の電圧及び全体の電圧は、電圧検出器１２で計測され、電池ＥＣＵ１４に供給される。また、この電池ＥＣＵ１４には、バッテリの代表点における温度をバッテリ温度として検出する温度センサ１６、およびバッテリ電流を検出する電流検出器１８が接続されており、バッテリ温度及びバッテリ電流の各データが電池ＥＣＵ１４に供給される。
【００２２】
そして、この電池ＥＣＵ１４は、供給される各種データに基づいて、バッテリ１０の蓄電量（ＳＯＣ）を検出し、これをＨＶＥＣＵ２０に供給する。なお、電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１２から供給されるブロック毎の電圧値に基づいて、バッテリセルにおける過放電を検出する。
【００２３】
このＨＶＥＣＵ２０は、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの情報に基づいて決定されたトルク指令に基づき、負荷２２を制御する。負荷２２は、インバータ、モータなどからなり、バッテリ１０からの直流電力をインバータにより、交流電流に変換してモータを駆動するものである。そして、ＨＶＥＣＵ２０からの制御信号によりインバータの動作が制御されることで、モータよりトルク指令に合致したトルクを出力する。また、インバータのスイッチングによって回生制動も行う。なお、本実施形態は、ＨＶ車であるため、エンジン及びエンジン駆動のジェネレータを有しており、ジェネレータの発電電力によりバッテリ１０の充電ができると共に、エンジンによりモータ出力軸を回転できるようになっている。また、モータとジェネレータは、モータジェネレータとして１つの装置として構成してもよい。
【００２４】
そして、ＨＶＥＣＵ２０は、電池ＥＣＵ１４から供給されるバッテリ１０のＳＯＣの値に従って、モータ出力、エンジン出力などを制御して、バッテリ１０のＳＯＣが５０％付近になるように制御している。なお、バッテリセルの過放電が検出された場合には、バッテリ１０からの放電を禁止する。
【００２５】
ここで、電池ＥＣＵ１４においては、電流検出器１８の出力値の積算によって、バッテリ１０の充放電電流量を計算し、積算ＳＯＣを求めている。しかし、このＳＯＣ算出では、上述のように長期間の積算によりＳＯＣ検出についての誤差が大きくなる。
【００２６】
そこで、電池ＥＣＵ１４においては、電圧検出器１２において検出したバッテリ１０の電圧値に基づいたＳＯＣの推定も行う。これは、バッテリ１０のＳＯＣと起電圧の関係（ＳＯＣ−起電圧特性）を予め求めておき、そのときの起電圧に応じて、ＳＯＣを推定するものである。
【００２７】
また、電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１２において検出した電池ユニットの電圧値に基づいて当該電池ユニットの内部抵抗を監視し、電池ユニットの異常を検知する。
【００２８】
図２は、本発明に係るバッテリ管理装置の動作を説明する概略のフロー図である。ステップＳ５０〜７０は各電池ユニットに対応した電圧検出器の動作確認と各電池ユニットのＳＯＣの決定とを行う処理である。電池ＥＣＵ１４は、制御変数ｉを１から電池ユニット数の上限Ｎ（ここではＮ＝１２）まで順に変化させ、ｉ番目の電池ユニットに対応する電圧検出器が正常ならば（Ｓ６０）、その電圧計測値とＳＯＣ−起電圧特性とから、第ｉ電池ユニットのＳＯＣを決定する（Ｓ６５）。
【００２９】
一方、ステップＳ６０において、例えば第ｂ電池ユニット担当の電圧検出器の故障が検知された場合には、例えば制御変数値ｂがレジスタに保存される。この故障している電圧検出器１２が存在する場合には（Ｓ７５）、電池ＥＣＵ１４は蓄電量推定手段としての処理Ｓ８０を実行する。この処理Ｓ８０において、故障した電圧検出器１２に対応する第ｂ電池ユニットのＳＯＣは、正常な電圧検出器１２に対応する第ｉ電池ユニット（但しｉ≠ｂ）に関してステップＳ６５にて得られたＳＯＣから推定される。例えば、通常は各電池ユニットのＳＯＣのばらつきは小さいことに基づいて、第ｂ電池ユニットの推定ＳＯＣを他の電池ユニットのＳＯＣと同等の値とすることができる。具体的には、他のＳＯＣの平均値を用いることもできる。また例えば、全電池ユニットのＳＯＣの最大値を所定の上限値以下に、また最小値を所定の下限値以上に保つＳＯＣ制御を行う場合に、第ｂ電池ユニット以外のＳＯＣの最大値MAX(i≠b)、最小値MIN(i≠b)に対し所定のマージンを設けたMAX(i≠b)＋α、MIN(i≠b)−β（ここでα，β＞０）を第ｂ電池ユニットを含めた全電池ユニットのＳＯＣの最大値、最小値として、上記上限、下限との比較に用いてもよい。
【００３０】
ＳＯＣ制御Ｓ８５は、故障した電圧検出器１２がない場合には（Ｓ７５）、ＳＯＣ−起電圧特性に基づいて決定されたＳＯＣの情報のみを用いて、また故障した電圧検出器１２が存在する場合には、推定されたＳＯＣの情報をも用いて、ＳＯＣが例えば各電池ユニットの所定範囲に維持されるように制御を行う。すなわち本システムによれば、一部の電池ユニットに対応する電圧検出器１２に故障が生じても適切なＳＯＣ制御を行うことができる。
【００３１】
次に電池ＥＣＵ１４はバッテリ電流抑制手段として処理を行う。すなわち、電池ＥＣＵ１４は、温度センサ１６の出力信号に基づいて、バッテリ１０の代表点での温度を検知し、当該温度が所定範囲となるように充放電電流（バッテリ電流）の通常の制御値ＩCを決定する（Ｓ９０）。電池ＥＣＵ１４は、全ての電圧検出器１２が正常である場合には（Ｓ９５）、この制御値ＩCを用いて充放電制御を行う。一方、故障した電圧検出器１２が存在する場合には（Ｓ９５）、ＩCよりも抑制された充放電電流制御値ＩC’を定め（Ｓ１００）、これを用いて充放電制御を行う。
【００３２】
本システムでは、コストの低減、また構造の簡素化のため、電池ユニットの異常検知に用いられていた温度スイッチが廃止されている。そのため、電池ユニットの異常を検知する手段としては、電圧検出器１２による電池ユニットの内部抵抗の増加の監視が残されている。したがって、電圧検出器１２が故障すると、それに対応する電池ユニットの異常の発生を検知することができない。
【００３３】
万が一、故障した電圧検出器１２に対応する電池ユニットに異常が生じると、その内部抵抗の上昇に伴ってジュール熱も増大し、電池が破損するおそれがある。これを回避する一つの方法として、システムメインリレーをオフ状態として、バッテリを使用しないこととすることが可能である。しかし、この方法では、ハイブリッド車としてのドライビリティが低下する。本システムでは、電圧検出器１２の故障が検知された場合には、上述のように充放電電流を抑制しつつもバッテリを使用することによりドライビリティが確保されるとともに、万が一、対応する電池ユニットに異常が生じていても、バッテリの保護が図られる。
【００３４】
ここで、電池ユニットの異常時の内部抵抗は予め実験等により見積もることができる。よって充放電電流制御値ＩC’を決定する際にその内部抵抗値が考慮される。また制御値ＩC’を決定する際には、この他、電池ユニットの許容される温度上限値や電池ユニットからの放熱効率等のパラメータを考慮することができる。
【００３５】
上述の処理Ｓ５０〜Ｓ１００は、エンジンの停止等に伴うバッテリ管理処理が終了されない限り、基本的に反復される（Ｓ１０５）。
【００３６】
なお、上記構成は、充放電に伴うジュール熱の抑制制御を充放電電流に基づいて行うものであるが、代わりに充放電電力を用いて制御を行うこともできる。その場合には、充放電電力の制御値が一定であっても（充放電なので±制御値となる。）、バッテリの内部抵抗が温度によって変化するため、充放電電圧と充放電電流も変化し、充放電電流の制御値も変化しうる。本実施形態では、例えば、充放電電力を＋制御値（放電）〜−制御値（充電）の範囲内で制御することによりジュール熱の抑制制御を行っている。
【００３７】
［実施の形態２］
本実施形態に係るシステムの全体構成は、図１に示す第１実施形態の構成と同一である。
【００３８】
図３は、本発明に係るバッテリ管理装置の動作を説明する概略のフロー図である。電圧検出器１２が故障していない通常の動作をまず説明する。電池ＥＣＵ１４が電圧検出器１２が故障していないと判断する場合には（Ｓ２００）、次式に基づいて最新の積算ＳＯＣが計算される（Ｓ２０５）。
【００３９】
【数１】
ＳＯＣ(ｔ+Δｔ)＝ＳＯＣ(ｔ)−Ｉ・Δｔ・η ………（１）
ここでＳＯＣ(ｔ+Δｔ)は時刻ｔ+Δｔにおける積算ＳＯＣ、ＳＯＣ(ｔ)は時刻ｔにおける積算ＳＯＣ、Ｉは充放電電流、ηは充放電効率である。ここでηは放電時には基本的に１であるが、充電時には一般にη＜１となる。充電時のηの値は、ＳＯＣの影響を受けて変化しうる。一般には、ＳＯＣが低いほどηは１に近い値をとり、バッテリは充電されやすいが、ＳＯＣが高くなるにつれηは低減し、バッテリは充電されにくくなる。また、ηはバッテリの温度の影響も受ける。
【００４０】
ＳＯＣや温度に応じたηの特性は実験等で得ることができる。ステップＳ２０５における（１）式の計算においては、充電時の効率ηとして、基本的にその時点でのＳＯＣ及び温度に応じた実際の充電効率の値が用いられる。
【００４１】
電圧検出器１２が正常に動作している場合には、ＩＶ判定により実際のＳＯＣがの上限又は下限に達したことを検知することができる（Ｓ２１０）。この上限判定、下限判定が発生した場合には、積算ＳＯＣは、その上限値、下限値にリセットされる（Ｓ２１５）。
【００４２】
ＳＯＣ制御処理Ｓ２２０は、ステップＳ２０５又はＳ２１５で決定されたＳＯＣに基づいて、バッテリの充放電制御を行う。
【００４３】
一方、電圧検出器１２が故障していることが検知された場合には（Ｓ２００）、電池ＥＣＵ１４は充電を促進するように制御を行う。例えば、電池ＥＣＵ１４は、充電時のηをステップＳ２０５で用いられる値より小さな値に設定し（Ｓ２５０）、（１）式に基づいて積算ＳＯＣを求める（Ｓ２５５）。充電時のηを実際の値より小さく設定すると、積算により推定されたＳＯＣは小さめに評価されることになり、電池ＥＣＵ１４はそれを補おうとして充放電制御のウェイトを充電側にシフトさせる。よって、バッテリの実際のＳＯＣは、満充電に向かうことになる。
【００４４】
ここでは、電圧検出器１２が故障しているため、ＩＶ判定により実ＳＯＣの上限、下限を検知することができない。しかし、Ｎｉ−ＭＨバッテリは、ほぼ満充電にまで充電されると、温度が急激に上昇する性質を有することが知られている。そこで、温度センサ１６によって充電時の温度変化を検出していれば、満充電を検出することができる。すなわち、図４に示すように、予めＳＯＣと温度変化（ｄＴ／ｄｔ：Ｔはバッテリ温度、ｔは時間）との関係を求めておき、この変化が所定値となったことでＳＯＣを１００％と判定することができる（ｄＴ／ｄｔ判定）。このｄＴ／ｄｔ判定が発生した場合に（Ｓ２６０）、積算ＳＯＣを１００％にリセットすることにより、積算ＳＯＣと実ＳＯＣとのずれを解消することができる（Ｓ２６５）。
【００４５】
この場合にはＳＯＣ制御処理Ｓ２２０は、ステップＳ２５５又はＳ２６５で決定されたＳＯＣに基づいて、バッテリの充放電制御を行う。
【００４６】
バッテリにおいては過充電より過放電の方が性能劣化等の悪影響を有するが、本システムではηを通常時より低減することにより、過放電状態となることが抑制され、バッテリの保護が図られる。よって、電圧検出器１２の故障が検知された場合には、ηを定常的に低減状態としておいて構わない。また、ｄＴ／ｄｔ判定発生後、積算ＳＯＣの精度が所定レベルに維持されうる間は、ηとして通常時の値を用いてＳＯＣ制御の精度を確保し、積算ＳＯＣの精度が許容限度以下となる可能性が大きくなった段階でηを十分に低減しステップＳ２６５のリセット処理を誘起させる構成とすることもできる。このηの低減開始のタイミングは、例えば、ｄＴ／ｄｔ判定から所定時間経過したことや、積算ＳＯＣが所定レベルに低下したことなどに基づいて決定することができる。
【００４７】
図５は、本システムにおける積算ＳＯＣと実際のＳＯＣとの時間変化を示す概略のグラフである。図において横軸が時間、縦軸がＳＯＣである。また実線３００は積算ＳＯＣの値の変化を表し、点線３０２は実ＳＯＣの値の変化を表す。この図には、ｄＴ／ｄｔ判定後、積算ＳＯＣが５０％に低下するまでは通常のηを使用し、その後、ηを低減し充電を促進する例が示されている。つまり、例えば時刻ｔ１においてｄＴ／ｄｔ判定が発生すると、積算ＳＯＣが１００％にリセットされ、実ＳＯＣとのずれが解消されるとともに、充電効率ηが通常の値にセットされてＳＯＣ制御が開始される。その後、時間の経過とともに積算ＳＯＣの実ＳＯＣからのずれは拡大する可能性を有するが、通常のηを用いている間はそのずれはそれほど大きくはならないと期待することができる。積算ＳＯＣが時刻ｔ２において５０％に達すると、充電時の効率ηが通常時よりも小さい値に設定され、充電の促進が開始される。これによりシステムは積算ＳＯＣを用いてＳＯＣを５０％程度に維持するように制御を行っているつもりであるにも拘わらず、実ＳＯＣは積算ＳＯＣから乖離して上昇し始める。そして時刻ｔ３においてｄＴ／ｄｔ判定が発生すると、再び積算ＳＯＣが１００％にリセットされる。
【００４８】
上述の処理Ｓ２００〜Ｓ２６５は、エンジンの停止等に伴うバッテリ管理処理が終了されない限り、基本的に反復される点（Ｓ２７０）は実施形態１と同様である。
【００４９】
なお、上述の構成では意図的に充電を促進させｄＴ／ｄｔ判定を起こさせるために、充電時の効率ηを通常より低く設定することとした。この方法は、電圧検出器１２の正常時と故障時とで基本的な処理が共通であるため、電池ＥＣＵ１４上で実行されるプログラムの構成が簡単であるという利点がある。しかし、充電を意図的に促進する方法としては他の方法を採用することも自由である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】 第１の実施形態の処理を説明する概略のフロー図である。
【図３】 第２の実施形態の処理を説明する概略のフロー図である。
【図４】 温度変化（ｄＴ／ｄｔ）とＳＯＣの関係を示すグラフである。
【図５】 積算ＳＯＣと実ＳＯＣとの時間変化を示す概略のグラフである。
【符号の説明】
１０ バッテリ、１２ 電圧検出器、１４ 電池ＥＣＵ、１６ 温度センサ、１８ 電流検出器、２０ ＨＶＥＣＵ、２２ 負荷。
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリの充放電状態等を管理するバッテリ管理装置に関し、特に、電池起電圧の検出系に故障が生じた場合において適切な管理を行うことに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリの充電状態等を監視するバッテリ管理装置は、例えば、ハイブリッド車に搭載されるバッテリに用いられている。ハイブリッド車は車両駆動用モータおよびエンジンによって車輪を回転させ走行するものであり、駆動用モータの他に、エンジン駆動される発電機、及び電池が搭載され、この電池からの電力によって駆動用モータが駆動されると共に、発電機からの電力によって電池の充電が行われる。
【０００３】
電池の蓄電量はＳＯＣ（充電状態：State of Charge）と呼ぶ指標を用いて管理される。ＳＯＣを検出する方法として、充電時（或いは放電時）における電池の電圧電流特性（Ｉ−Ｖ特性）とＳＯＣとの相関関係を利用する方法がある。この検出方法においては、ＳＯＣが高い充電状態かＳＯＣが低い放電状態において現れる強い相関関係が利用され、例えばＳＯＣが８０％以上や２０％以下といった場合には、Ｉ−Ｖ特性から実際のＳＯＣ（実ＳＯＣ）を精度よく決定することができる。しかし相関関係はＳＯＣが中間の状態では弱いため、例えばＳＯＣが２０％から８０％の間といった中間領域であるときには、ＳＯＣの決定に用いることができない。
【０００４】
この中間領域のＳＯＣの検出方法として、充放電電流量の積算による検出方法がある。通常の走行においては、電流積算方法により求めた積算ＳＯＣが所定値（例えば５０％程度）になるように、モータの駆動および発電機の駆動が制御される。ちなみにこの方法では、上述のＩ−Ｖ特性とＳＯＣとの強い相関が生じた場合（いわゆるＩＶ判定が起こる場合）に得られる実ＳＯＣに積算ＳＯＣをリセットすることによって、積算により累積しうる誤差の解消が図られる。また、中間領域のＳＯＣの他の検出方法として、積算ＳＯＣと電池起電圧との関係（ＳＯＣ−起電圧特性）を求め、この特性に基づいて電池ユニットの起電圧からＳＯＣを決定するという方法もある。
【０００５】
バッテリ管理装置は、各電池ユニットのＳＯＣを監視し、例えば、電池の性能劣化を生じる過放電状態の発生を抑制したり、また過放電状態を検出し適切な処置を行う。
【０００６】
さて、従来よりバッテリ管理装置は電池ユニットの各起電圧を検出する電圧センサを備えている。この電圧センサは、もっぱら、上述したＩＶ判定を行ったり、ＳＯＣ−起電圧特性を利用したＳＯＣの決定を行うために用いられていた。また、電圧センサを用いて各電池ユニットの異常検出を行うこともできる。例えば、電池ユニットの性能劣化によって生じる内部抵抗の増大を電圧センサで検出し、電池の異常を判定することができる。
【０００７】
一方、従来のバッテリ管理装置では、各電池ユニットの異常検出を行う手段として、温度スイッチも設けられていた。この温度スイッチは、各電池ユニットに併設され、各電池ユニット間で直列接続された抵抗である。温度スイッチは、温度上昇に応じて抵抗率が変化する抵抗体で構成され、その抵抗の変化によって、電池ユニットの異常による発熱を検知する。その抵抗率の変化は著しく大きいため、多数の電池ユニットの一部のみで異常発熱が生じても、全電池ユニットに渡って直列接続された温度スイッチ全体の抵抗値に検知容易な変化が生じる。そのため、抵抗検出回路が基本的に一つで済むという利点がある。
【０００８】
なお、温度スイッチとは別に、バッテリの代表点での温度を検知する手段としてサーミスタも設けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
バッテリ管理装置の構造の簡素化、コスト低減等のために、温度スイッチを廃止することとした場合、電池ユニットの異常検出は、電圧センサを用いた方法のみとなる。そのため、万が一、電圧センサが故障した場合、電池ユニットの異常検出が行われなくなるおそれがあるという問題があった。
【００１０】
また、電圧センサが故障すると、ＳＯＣの検知に支障を来すという問題、そして過放電状態を防止したり、検知することができなくなるという問題を生じる。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決し、温度スイッチを廃することができ、また電圧センサが故障してもバッテリの保護が図られるバッテリ管理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバッテリ管理装置は、複数の電池ユニットからなるバッテリの当該電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記電池ユニットの異常を検出するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、通常時よりもバッテリ電流を抑制するバッテリ電流抑制手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
電池ユニット毎に設けられた電圧センサは、対応する電池ユニットの内部抵抗を検出し、当該電池ユニットの性能劣化等の異常発生を監視する機能を有する。よって、電圧センサが故障すると、それに対応する電池ユニットの異常を検知できなくなる。本発明によれば、電圧センサ故障検知手段がいずれかの電圧センサの故障を検知すると、バッテリ電流抑制手段がバッテリ電流、すなわち充放電電流を通常時より抑制する。これにより、万が一、その対応する電池ユニットが異常を生じていたとしても、ジュール熱による発熱を抑え、当該電池ユニットのさらなる劣化の進行が防止される。本装置では、バッテリは、電圧センサの故障発生時にシステムから切り離されることなく、充放電電流を抑制しつつも継続して利用される。これにより、当該バッテリを利用するシステムへの影響を軽減した制御が実現される。
【００１４】
本発明に係る他のバッテリ管理装置は、複数の電池ユニットからなるバッテリの当該各電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記各電池ユニットの蓄電量を検出するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、故障電圧センサに対応する電池ユニットの蓄電量を、残存する非故障電圧センサについて検出される前記蓄電量に基づいて推定する蓄電量推定手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
電池ユニット毎に設けられた電圧センサは、対応する電池ユニットの蓄電量、すなわちＳＯＣの管理に利用される。よって、電圧センサが故障すると、過充電や過放電を検知、防止する機能が損なわれる。ここで、故障していない電圧センサに対応する電池ユニットのＳＯＣは検知することができる。本発明によれば、電圧センサ故障検知手段がいずれかの電圧センサの故障を検知すると、蓄電量推定手段が故障していない電圧センサに対応する電池ユニットのＳＯＣから、故障した電圧センサに対応する電池ユニットのＳＯＣを推定し、この推定ＳＯＣを用いてバッテリの管理が行われる。本装置では、バッテリは、電圧センサの故障発生時にシステムから切り離されることなく継続して利用される。これにより、当該バッテリを利用するシステムへの影響を軽減した制御が実現される。
【００１６】
本発明の好適な態様は、複数の電池ユニットからなるバッテリの当該各電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記各電池ユニットの異常及び蓄電量を検出するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、通常時よりもバッテリ電流を抑制するバッテリ電流抑制手段と、いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、故障電圧センサに対応する電池ユニットの蓄電量を、残存する非故障電圧センサについて検出される前記蓄電量に基づいて推定する蓄電量推定手段とを有するバッテリ管理装置である。
【００１７】
また本発明の他の好適な態様は、前記バッテリ電流抑制手段が、予め決められた前記バッテリの充放電電力の範囲内で、ジュール熱を抑制するよう、前記バッテリ電流の抑制を行うバッテリ管理装置である。
【００１８】
本発明に係る別のバッテリ管理装置は、バッテリ電流の積算に基づいて積算蓄電量を求める手段と、電圧センサにより検出されるバッテリの起電圧に基づいて前記積算蓄電量を補正する手段とを有するバッテリ管理装置であって、前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、前記電圧センサの故障が検知された場合に、放電量に比べ充電量が多くなるように制御し、前記バッテリの充電状態を満充電に向けてシフトさせる充電促進手段と、充電時のバッテリ温度に基づいてバッテリの前記満充電を検出する満充電検出手段と、前記満充電検出手段により満充電を検出した場合に、前記積算蓄電量を満充電状態にリセットする積算蓄電量リセット手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
電圧センサの出力を用いて積算蓄電量を補正する方法として、ＩＶ判定やＳＯＣ−起電圧特性に基づく方法があるが、いずれかの電池ユニットの電圧センサ、又はバッテリ全体の電圧を計測する電圧センサが故障すると、それら手法によって当該電池ユニット又はバッテリ全体のＳＯＣの補正を行うことができなくなる。本発明によれば、電圧センサ故障検知手段がいずれかの電圧センサの故障を検知すると、充電促進手段が放電量より充電量を多くするように制御し、意図的に実際のＳＯＣを満充電状態に向かわせる。実際のＳＯＣが満充電状態となったことは満充電検出手段によって検知される。満充電検出手段は、例えば温度変化（ｄＴ／ｄｔ：Ｔはバッテリ温度、ｔは時間）が所定値に達したことでＳＯＣが満充電状態となったと判定する。積算蓄電量リセット手段は、実ＳＯＣの満充電状態が検知されると積算ＳＯＣを満充電状態にリセットする。このようにして本発明によれば、実ＳＯＣと積算ＳＯＣとのずれが解消され、積算ＳＯＣを用いたバッテリのＳＯＣ管理の精度が維持され、過放電を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明のバッテリ管理装置をハイブリッド車に適用したシステムの構成を示すブロック図である。バッテリ１０は、多数のバッテリセルからなっている。本実施形態では、このバッテリ１０は、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリであり、２０個のバッテリセルをまとめて１つのブロック（電池ユニット）として、このブロックを１２個接続して、２４０個のバッテリセルを直列接続した３００Ｖ程度の出力電圧を有している。
【００２１】
バッテリ１０の各ブロック毎の電圧及び全体の電圧は、電圧検出器１２で計測され、電池ＥＣＵ１４に供給される。また、この電池ＥＣＵ１４には、バッテリの代表点における温度をバッテリ温度として検出する温度センサ１６、およびバッテリ電流を検出する電流検出器１８が接続されており、バッテリ温度及びバッテリ電流の各データが電池ＥＣＵ１４に供給される。
【００２２】
そして、この電池ＥＣＵ１４は、供給される各種データに基づいて、バッテリ１０の蓄電量（ＳＯＣ）を検出し、これをＨＶＥＣＵ２０に供給する。なお、電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１２から供給されるブロック毎の電圧値に基づいて、バッテリセルにおける過放電を検出する。
【００２３】
このＨＶＥＣＵ２０は、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの情報に基づいて決定されたトルク指令に基づき、負荷２２を制御する。負荷２２は、インバータ、モータなどからなり、バッテリ１０からの直流電力をインバータにより、交流電流に変換してモータを駆動するものである。そして、ＨＶＥＣＵ２０からの制御信号によりインバータの動作が制御されることで、モータよりトルク指令に合致したトルクを出力する。また、インバータのスイッチングによって回生制動も行う。なお、本実施形態は、ＨＶ車であるため、エンジン及びエンジン駆動のジェネレータを有しており、ジェネレータの発電電力によりバッテリ１０の充電ができると共に、エンジンによりモータ出力軸を回転できるようになっている。また、モータとジェネレータは、モータジェネレータとして１つの装置として構成してもよい。
【００２４】
そして、ＨＶＥＣＵ２０は、電池ＥＣＵ１４から供給されるバッテリ１０のＳＯＣの値に従って、モータ出力、エンジン出力などを制御して、バッテリ１０のＳＯＣが５０％付近になるように制御している。なお、バッテリセルの過放電が検出された場合には、バッテリ１０からの放電を禁止する。
【００２５】
ここで、電池ＥＣＵ１４においては、電流検出器１８の出力値の積算によって、バッテリ１０の充放電電流量を計算し、積算ＳＯＣを求めている。しかし、このＳＯＣ算出では、上述のように長期間の積算によりＳＯＣ検出についての誤差が大きくなる。
【００２６】
そこで、電池ＥＣＵ１４においては、電圧検出器１２において検出したバッテリ１０の電圧値に基づいたＳＯＣの推定も行う。これは、バッテリ１０のＳＯＣと起電圧の関係（ＳＯＣ−起電圧特性）を予め求めておき、そのときの起電圧に応じて、ＳＯＣを推定するものである。
【００２７】
また、電池ＥＣＵ１４は、電圧検出器１２において検出した電池ユニットの電圧値に基づいて当該電池ユニットの内部抵抗を監視し、電池ユニットの異常を検知する。
【００２８】
図２は、本発明に係るバッテリ管理装置の動作を説明する概略のフロー図である。ステップＳ５０〜７０は各電池ユニットに対応した電圧検出器の動作確認と各電池ユニットのＳＯＣの決定とを行う処理である。電池ＥＣＵ１４は、制御変数ｉを１から電池ユニット数の上限Ｎ（ここではＮ＝１２）まで順に変化させ、ｉ番目の電池ユニットに対応する電圧検出器が正常ならば（Ｓ６０）、その電圧計測値とＳＯＣ−起電圧特性とから、第ｉ電池ユニットのＳＯＣを決定する（Ｓ６５）。
【００２９】
一方、ステップＳ６０において、例えば第ｂ電池ユニット担当の電圧検出器の故障が検知された場合には、例えば制御変数値ｂがレジスタに保存される。この故障している電圧検出器１２が存在する場合には（Ｓ７５）、電池ＥＣＵ１４は蓄電量推定手段としての処理Ｓ８０を実行する。この処理Ｓ８０において、故障した電圧検出器１２に対応する第ｂ電池ユニットのＳＯＣは、正常な電圧検出器１２に対応する第ｉ電池ユニット（但しｉ≠ｂ）に関してステップＳ６５にて得られたＳＯＣから推定される。例えば、通常は各電池ユニットのＳＯＣのばらつきは小さいことに基づいて、第ｂ電池ユニットの推定ＳＯＣを他の電池ユニットのＳＯＣと同等の値とすることができる。具体的には、他のＳＯＣの平均値を用いることもできる。また例えば、全電池ユニットのＳＯＣの最大値を所定の上限値以下に、また最小値を所定の下限値以上に保つＳＯＣ制御を行う場合に、第ｂ電池ユニット以外のＳＯＣの最大値MAX(i≠b)、最小値MIN(i≠b)に対し所定のマージンを設けたMAX(i≠b)＋α、MIN(i≠b)−β（ここでα，β＞０）を第ｂ電池ユニットを含めた全電池ユニットのＳＯＣの最大値、最小値として、上記上限、下限との比較に用いてもよい。
【００３０】
ＳＯＣ制御Ｓ８５は、故障した電圧検出器１２がない場合には（Ｓ７５）、ＳＯＣ−起電圧特性に基づいて決定されたＳＯＣの情報のみを用いて、また故障した電圧検出器１２が存在する場合には、推定されたＳＯＣの情報をも用いて、ＳＯＣが例えば各電池ユニットの所定範囲に維持されるように制御を行う。すなわち本システムによれば、一部の電池ユニットに対応する電圧検出器１２に故障が生じても適切なＳＯＣ制御を行うことができる。
【００３１】
次に電池ＥＣＵ１４はバッテリ電流抑制手段として処理を行う。すなわち、電池ＥＣＵ１４は、温度センサ１６の出力信号に基づいて、バッテリ１０の代表点での温度を検知し、当該温度が所定範囲となるように充放電電流（バッテリ電流）の通常の制御値ＩCを決定する（Ｓ９０）。電池ＥＣＵ１４は、全ての電圧検出器１２が正常である場合には（Ｓ９５）、この制御値ＩCを用いて充放電制御を行う。一方、故障した電圧検出器１２が存在する場合には（Ｓ９５）、ＩCよりも抑制された充放電電流制御値ＩC’を定め（Ｓ１００）、これを用いて充放電制御を行う。
【００３２】
本システムでは、コストの低減、また構造の簡素化のため、電池ユニットの異常検知に用いられていた温度スイッチが廃止されている。そのため、電池ユニットの異常を検知する手段としては、電圧検出器１２による電池ユニットの内部抵抗の増加の監視が残されている。したがって、電圧検出器１２が故障すると、それに対応する電池ユニットの異常の発生を検知することができない。
【００３３】
万が一、故障した電圧検出器１２に対応する電池ユニットに異常が生じると、その内部抵抗の上昇に伴ってジュール熱も増大し、電池が破損するおそれがある。これを回避する一つの方法として、システムメインリレーをオフ状態として、バッテリを使用しないこととすることが可能である。しかし、この方法では、ハイブリッド車としてのドライビリティが低下する。本システムでは、電圧検出器１２の故障が検知された場合には、上述のように充放電電流を抑制しつつもバッテリを使用することによりドライビリティが確保されるとともに、万が一、対応する電池ユニットに異常が生じていても、バッテリの保護が図られる。
【００３４】
ここで、電池ユニットの異常時の内部抵抗は予め実験等により見積もることができる。よって充放電電流制御値ＩC’を決定する際にその内部抵抗値が考慮される。また制御値ＩC’を決定する際には、この他、電池ユニットの許容される温度上限値や電池ユニットからの放熱効率等のパラメータを考慮することができる。
【００３５】
上述の処理Ｓ５０〜Ｓ１００は、エンジンの停止等に伴うバッテリ管理処理が終了されない限り、基本的に反復される（Ｓ１０５）。
【００３６】
なお、上記構成は、充放電に伴うジュール熱の抑制制御を充放電電流に基づいて行うものであるが、代わりに充放電電力を用いて制御を行うこともできる。その場合には、充放電電力の制御値が一定であっても（充放電なので±制御値となる。）、バッテリの内部抵抗が温度によって変化するため、充放電電圧と充放電電流も変化し、充放電電流の制御値も変化しうる。本実施形態では、例えば、充放電電力を＋制御値（放電）〜−制御値（充電）の範囲内で制御することによりジュール熱の抑制制御を行っている。
【００３７】
［実施の形態２］
本実施形態に係るシステムの全体構成は、図１に示す第１実施形態の構成と同一である。
【００３８】
図３は、本発明に係るバッテリ管理装置の動作を説明する概略のフロー図である。電圧検出器１２が故障していない通常の動作をまず説明する。電池ＥＣＵ１４が電圧検出器１２が故障していないと判断する場合には（Ｓ２００）、次式に基づいて最新の積算ＳＯＣが計算される（Ｓ２０５）。
【００３９】
【数１】
ＳＯＣ(ｔ+Δｔ)＝ＳＯＣ(ｔ)−Ｉ・Δｔ・η ………（１）
ここでＳＯＣ(ｔ+Δｔ)は時刻ｔ+Δｔにおける積算ＳＯＣ、ＳＯＣ(ｔ)は時刻ｔにおける積算ＳＯＣ、Ｉは充放電電流、ηは充放電効率である。ここでηは放電時には基本的に１であるが、充電時には一般にη＜１となる。充電時のηの値は、ＳＯＣの影響を受けて変化しうる。一般には、ＳＯＣが低いほどηは１に近い値をとり、バッテリは充電されやすいが、ＳＯＣが高くなるにつれηは低減し、バッテリは充電されにくくなる。また、ηはバッテリの温度の影響も受ける。
【００４０】
ＳＯＣや温度に応じたηの特性は実験等で得ることができる。ステップＳ２０５における（１）式の計算においては、充電時の効率ηとして、基本的にその時点でのＳＯＣ及び温度に応じた実際の充電効率の値が用いられる。
【００４１】
電圧検出器１２が正常に動作している場合には、ＩＶ判定により実際のＳＯＣがの上限又は下限に達したことを検知することができる（Ｓ２１０）。この上限判定、下限判定が発生した場合には、積算ＳＯＣは、その上限値、下限値にリセットされる（Ｓ２１５）。
【００４２】
ＳＯＣ制御処理Ｓ２２０は、ステップＳ２０５又はＳ２１５で決定されたＳＯＣに基づいて、バッテリの充放電制御を行う。
【００４３】
一方、電圧検出器１２が故障していることが検知された場合には（Ｓ２００）、電池ＥＣＵ１４は充電を促進するように制御を行う。例えば、電池ＥＣＵ１４は、充電時のηをステップＳ２０５で用いられる値より小さな値に設定し（Ｓ２５０）、（１）式に基づいて積算ＳＯＣを求める（Ｓ２５５）。充電時のηを実際の値より小さく設定すると、積算により推定されたＳＯＣは小さめに評価されることになり、電池ＥＣＵ１４はそれを補おうとして充放電制御のウェイトを充電側にシフトさせる。よって、バッテリの実際のＳＯＣは、満充電に向かうことになる。
【００４４】
ここでは、電圧検出器１２が故障しているため、ＩＶ判定により実ＳＯＣの上限、下限を検知することができない。しかし、Ｎｉ−ＭＨバッテリは、ほぼ満充電にまで充電されると、温度が急激に上昇する性質を有することが知られている。そこで、温度センサ１６によって充電時の温度変化を検出していれば、満充電を検出することができる。すなわち、図４に示すように、予めＳＯＣと温度変化（ｄＴ／ｄｔ：Ｔはバッテリ温度、ｔは時間）との関係を求めておき、この変化が所定値となったことでＳＯＣを１００％と判定することができる（ｄＴ／ｄｔ判定）。このｄＴ／ｄｔ判定が発生した場合に（Ｓ２６０）、積算ＳＯＣを１００％にリセットすることにより、積算ＳＯＣと実ＳＯＣとのずれを解消することができる（Ｓ２６５）。
【００４５】
この場合にはＳＯＣ制御処理Ｓ２２０は、ステップＳ２５５又はＳ２６５で決定されたＳＯＣに基づいて、バッテリの充放電制御を行う。
【００４６】
バッテリにおいては過充電より過放電の方が性能劣化等の悪影響を有するが、本システムではηを通常時より低減することにより、過放電状態となることが抑制され、バッテリの保護が図られる。よって、電圧検出器１２の故障が検知された場合には、ηを定常的に低減状態としておいて構わない。また、ｄＴ／ｄｔ判定発生後、積算ＳＯＣの精度が所定レベルに維持されうる間は、ηとして通常時の値を用いてＳＯＣ制御の精度を確保し、積算ＳＯＣの精度が許容限度以下となる可能性が大きくなった段階でηを十分に低減しステップＳ２６５のリセット処理を誘起させる構成とすることもできる。このηの低減開始のタイミングは、例えば、ｄＴ／ｄｔ判定から所定時間経過したことや、積算ＳＯＣが所定レベルに低下したことなどに基づいて決定することができる。
【００４７】
図５は、本システムにおける積算ＳＯＣと実際のＳＯＣとの時間変化を示す概略のグラフである。図において横軸が時間、縦軸がＳＯＣである。また実線３００は積算ＳＯＣの値の変化を表し、点線３０２は実ＳＯＣの値の変化を表す。この図には、ｄＴ／ｄｔ判定後、積算ＳＯＣが５０％に低下するまでは通常のηを使用し、その後、ηを低減し充電を促進する例が示されている。つまり、例えば時刻ｔ１においてｄＴ／ｄｔ判定が発生すると、積算ＳＯＣが１００％にリセットされ、実ＳＯＣとのずれが解消されるとともに、充電効率ηが通常の値にセットされてＳＯＣ制御が開始される。その後、時間の経過とともに積算ＳＯＣの実ＳＯＣからのずれは拡大する可能性を有するが、通常のηを用いている間はそのずれはそれほど大きくはならないと期待することができる。積算ＳＯＣが時刻ｔ２において５０％に達すると、充電時の効率ηが通常時よりも小さい値に設定され、充電の促進が開始される。これによりシステムは積算ＳＯＣを用いてＳＯＣを５０％程度に維持するように制御を行っているつもりであるにも拘わらず、実ＳＯＣは積算ＳＯＣから乖離して上昇し始める。そして時刻ｔ３においてｄＴ／ｄｔ判定が発生すると、再び積算ＳＯＣが１００％にリセットされる。
【００４８】
上述の処理Ｓ２００〜Ｓ２６５は、エンジンの停止等に伴うバッテリ管理処理が終了されない限り、基本的に反復される点（Ｓ２７０）は実施形態１と同様である。
【００４９】
なお、上述の構成では意図的に充電を促進させｄＴ／ｄｔ判定を起こさせるために、充電時の効率ηを通常より低く設定することとした。この方法は、電圧検出器１２の正常時と故障時とで基本的な処理が共通であるため、電池ＥＣＵ１４上で実行されるプログラムの構成が簡単であるという利点がある。しかし、充電を意図的に促進する方法としては他の方法を採用することも自由である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】 第１の実施形態の処理を説明する概略のフロー図である。
【図３】 第２の実施形態の処理を説明する概略のフロー図である。
【図４】 温度変化（ｄＴ／ｄｔ）とＳＯＣの関係を示すグラフである。
【図５】 積算ＳＯＣと実ＳＯＣとの時間変化を示す概略のグラフである。
【符号の説明】
１０ バッテリ、１２ 電圧検出器、１４ 電池ＥＣＵ、１６ 温度センサ、１８ 電流検出器、２０ ＨＶＥＣＵ、２２ 負荷。
Claims (5)
- 複数の電池ユニットからなるバッテリの当該電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記電池ユニットの異常を検出するバッテリ管理装置であって、
前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、
いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、通常時よりもバッテリ電流を抑制するバッテリ電流抑制手段と、
を有することを特徴とするバッテリ管理装置。 - 複数の電池ユニットからなるバッテリの当該各電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記各電池ユニットの蓄電量を検出するバッテリ管理装置であって、
前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、
いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、故障電圧センサに対応する電池ユニットの蓄電量を、残存する非故障電圧センサについて検出される前記蓄電量に基づいて推定する蓄電量推定手段と、
を有することを特徴とするバッテリ管理装置。 - 複数の電池ユニットからなるバッテリの当該各電池ユニット毎にその起電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサにより検出される起電圧に基づいて前記各電池ユニットの異常及び蓄電量を検出するバッテリ管理装置であって、
前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、
いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、通常時よりもバッテリ電流を抑制するバッテリ電流抑制手段と、
いずれかの前記電圧センサの故障が検知された場合に、故障電圧センサに対応する電池ユニットの蓄電量を、残存する非故障電圧センサについて検出される前記蓄電量に基づいて推定する蓄電量推定手段と、
を有することを特徴とするバッテリ管理装置。 - 請求項１又は請求項３に記載のバッテリ管理装置において、
前記バッテリ電流抑制手段は、予め決められた前記バッテリの充放電電力の範囲内で、ジュール熱を抑制するよう、前記バッテリ電流の抑制を行うこと、
を特徴とするバッテリ管理装置。 - バッテリ電流の積算に基づいて積算蓄電量を求める手段と、電圧センサにより検出されるバッテリの起電圧に基づいて前記積算蓄電量を補正する手段とを有するバッテリ管理装置であって、
前記電圧センサの故障を検知する電圧センサ故障検知手段と、
前記電圧センサの故障が検知された場合に、放電量に比べ充電量が多くなるように制御し、前記バッテリの充電状態を満充電に向けてシフトさせる充電促進手段と、
充電時のバッテリ温度に基づいてバッテリの前記満充電を検出する満充電検出手段と、
前記満充電検出手段により満充電を検出した場合に、前記積算蓄電量を満充電状態にリセットする積算蓄電量リセット手段と、
を有することを特徴とするバッテリ管理装置。
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| JP16620699A JP3659068B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | バッテリ管理装置 |
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