JP4311363B2 - 蓄電システムおよび蓄電システムの異常処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、蓄電システムおよび蓄電システムの異常処理方法に関し、特に、蓄電池の異常が検出されたときの蓄電システムの制御技術に関する。

特開平５−２３６６６２号公報（特許文献１）は、鉛蓄電池用の充電システムを開示する。この充電システムは、電池を構成する各ブロックの電圧を測定し、各ブロック内の１セルあたりの平均電圧の差が所定の電圧以上に達すると、異常と判別して充電を停止する。

この充電システムによれば、各ブロック内においてセル間接続の断線や内部短絡の異常セルが発生した場合、異常セルが発生したブロックを正確に判定し、充電を停止することができる（特許文献１参照）。

また、特開２０００−３５７５４１号公報（特許文献２）は、電池起電圧の検出系に故障が生じた場合において、バッテリの充放電状態を適切に管理するバッテリ管理装置を開示する。このバッテリ管理装置は、バッテリの起電圧を検出する電圧検出器の故障が検知された場合、バッテリの充放電電流を抑制する。

このバッテリ管理装置によれば、電圧検出器が故障した場合におけるフェールセーフを実現することができる（特許文献２参照）。
特開平５−２３６６６２号公報 特開２０００−３５７５４１号公報 特開２００１−３２９８８４号公報

特開平５−２３６６６２号公報に開示される充電システムは、異常セルを検出すると、蓄電池の充電を停止する。すなわち、蓄電池を構成する多数のセルのうちいくつかのセルにおいて短絡異常が発生しつつも蓄電池全体としては充放電可能な微短絡異常時においても、蓄電池の充電が停止される。したがって、この充電システムでは、蓄電池を利用する負荷に与える影響が大きい。

そこで、このような微短絡異常時は、たとえば蓄電池の冷却ファンを作動させてランプ点灯などの警報を出力するのみにとどめ、蓄電池の充放電の停止までは行なわないことが考えられる。

しかしながら、微短絡異常時に蓄電池を使用し続けると、異常セルの内部抵抗の上昇に伴なって異常セルが過熱し、蓄電池の破損が懸念される。特に、近年大きく注目されているハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などにおいては、動力源として搭載された蓄電池において大電流の充放電が頻繁に行なわれるため、微短絡異常時に蓄電池を継続使用すると、異常セルが急激に過熱するおそれがある。そこで、ハイブリッド自動車等においては、微短絡異常の発生時、システムに与える影響を考慮して蓄電池の充放電の停止までは行なわず、かつ、セルの急激な過熱による蓄電池の破損を確実に防止することが要求される。

一方、特開２０００−３５７５４１号公報に開示されるバッテリ管理装置は、電圧検出器の故障が検知された場合に、蓄電池の充放電を停止することなく充放電電流を抑制する。しかしながら、このバッテリ管理装置は、電圧検出器の故障が検知されると、通常の充放電電流制御値Ｉｃよりも抑制された充放電電流制御値Ｉｃ’を定めて充放電制御を行なうので、蓄電池の入出力状態がどのような状態であっても充放電電流が抑制される。したがって、蓄電池を利用する負荷に与える影響は必ずしも小さくない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電池の異常が検出されているとき、蓄電池を利用する負荷に与える影響を最小限にしつつ蓄電池を保護することができる蓄電システムを提供することである。

また、この発明の別の目的は、蓄電池の異常が検出されているとき、蓄電池を利用する負荷に与える影響を最小限にしつつ蓄電池を保護することができる蓄電システムの異常処理方法を提供することである。

この発明によれば、蓄電システムは、蓄電池と、所定の制限値により規定される制御範囲内に蓄電池の充放電を制御する充放電制御手段と、蓄電池の電圧に基づいて蓄電池の異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段によって蓄電池の異常が検出されているとき、制御範囲を狭めるように所定の制限値を変更する異常処理手段とを備える。

この発明による蓄電システムにおいては、充放電制御手段は、所定の制限値により規定される制御範囲内に蓄電池の充放電を制御する。そして、異常検出手段によって蓄電池の異常が検出されると、異常検出手段によって制御範囲が狭められ、蓄電池の充放電は、その狭められた制御範囲内に制限される。つまり、蓄電池の異常が発生したとき、蓄電池の破損が発生し得るような範囲を充放電量が超えているときだけ、その範囲に入るように充放電が制限され、充放電がその範囲内にあるときは、充放電は制限されない。

したがって、この発明による蓄電システムによれば、蓄電池の異常が検出されているとき、蓄電池を利用する負荷に与える影響を最小限にしつつ、蓄電池を保護することができる。

好ましくは、蓄電池は、複数のブロックに分割され、異常検出手段は、複数のブロックの各々の電圧に基づいて、蓄電池を構成する複数の電池セルの一部において短絡が発生しつつも蓄電池全体としては充放電可能な微短絡異常を検出し、異常処理手段は、異常検出手段によって微短絡異常が検出されているとき、制御範囲を狭めるように所定の制限値を変更する。

この蓄電システムにおいては、異常検出手段は、複数のブロックの各々の電圧に基づいて蓄電池の微短絡異常を検出する。そして、異常検出手段によって蓄電池の微短絡異常が検出されると、異常検出手段によって制御範囲が狭められ、蓄電池の充放電は、その狭められた制御範囲内に制限される。

したがって、この蓄電システムによれば、蓄電池の微短絡異常が検出されているとき、蓄電池を利用する負荷に与える影響を最小限にしつつ、蓄電池を保護することができる。

好ましくは、異常処理手段は、所定の制限値の変更時、所定の制限値を経時的に変化させる。

この蓄電システムにおいては、所定の制限値の変更時、所定の制限値を経時的に変化させるので、制限値の変更に伴なう蓄電池の充放電の急激な変化が防止される。したがって、この蓄電システムによれば、蓄電池を利用する負荷の急激な変動を防止できる。

好ましくは、異常処理手段は、蓄電池の温度に応じて、変更後の所定の制限値を決定する。

この蓄電システムにおいては、変更後の所定の制限値を蓄電池の温度に応じて決定するので、蓄電池の破損を防止できる充放電の範囲を適切に設定できる。したがって、この蓄電システムによれば、蓄電池の状態に応じた適切な制御を実現することができる。

また、この発明によれば、蓄電システムの異常処理方法は、蓄電池の電圧に基づいて蓄電池の異常を検出する第１のステップと、蓄電池の異常が検出されているとき、蓄電池の充放電の制御範囲を狭めるように、制御範囲を規定する所定の制限値を変更する第２のステップと、蓄電池の異常が検出されているとき、第２のステップにおいて変更された制御範囲内に蓄電池の充放電を制御する第３のステップとを備える。

この発明による蓄電システムの異常処理方法においては、蓄電池の異常が検出されると、蓄電池の充放電が制御される制御範囲が狭められ、蓄電池の充放電は、その狭められた制御範囲内に制限される。つまり、蓄電池の異常が発生したとき、蓄電池の破損が発生し得るような範囲を充放電量が超えているときだけ、その範囲に入るように充放電が制限され、充放電がその範囲内にあるときは、充放電は制限されない。

したがって、この発明による蓄電システムの異常処理方法によれば、蓄電池の異常が検出されているとき、蓄電池を利用する負荷に与える影響を最小限にしつつ、蓄電池を保護することができる。

好ましくは、蓄電池は、複数のブロックに分割され、第１のステップは、複数のブロックの各々の電圧に基づいて、蓄電池を構成する複数の電池セルの一部において短絡が発生しつつも蓄電池全体としては充放電可能な微短絡異常を検出し、第２のステップは、微短絡異常が検出されているとき、制御範囲を狭めるように所定の制限値を変更し、第３のステップは、微短絡異常が検出されているとき、第２のステップにおいて変更された制御範囲内に蓄電池の充放電を制御する。

この蓄電システムの異常処理方法においては、複数のブロックの各々の電圧に基づいて蓄電池の微短絡異常が検出される。そして、蓄電池の微短絡異常が検出されると、蓄電池の充放電が制御される制御範囲が狭められ、蓄電池の充放電は、その狭められた制御範囲内に制限される。

したがって、この蓄電システムの異常処理方法によれば、蓄電池の微短絡異常が検出されているとき、蓄電池を利用する負荷に与える影響を最小限にしつつ、蓄電池を保護することができる。

好ましくは、第２のステップは、所定の制限値の変更時、所定の制限値を経時的に変化させる。

この蓄電システムの異常処理方法においては、所定の制限値の変更時、所定の制限値を経時的に変化させるので、制限値の変更に伴なう蓄電池の充放電の急激な変化が防止される。したがって、この蓄電システムの異常処理方法によれば、蓄電池を利用する負荷の急激な変動を防止することができる。

好ましくは、第２のステップは、蓄電池の温度に応じて、変更後の所定の制限値を決定する。

この蓄電システムの異常処理方法においては、変更後の所定の制限値を蓄電池の温度に応じて決定するので、蓄電池の破損が発生し得る充放電の範囲を適切に設定できる。したがって、この蓄電システムの異常処理方法によれば、蓄電池の状態に応じた適切な制御を実現することができる。

この発明によれば、蓄電池の異常が検出されると、蓄電池の充放電が制御される制御範囲が狭められるので、蓄電池を利用する負荷に与える影響を最小限にしつつ、蓄電池を保護することができる。

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。

図１は、この発明の実施の形態による蓄電システムを適用したハイブリッド自動車の電気システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド自動車１００は、電池１０と、電池監視ユニット１２と、電池ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１４と、ＨＶ−ＥＣＵ１６と、負荷１８とを備える。

電池１０は、充放電可能な直流電源であって、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。電池１０は、直列に接続された複数のブロックからなり、各ブロックは、直列に接続された複数のセルからなる。電池１０は、発生した直流電力を負荷１８へ出力（放電）する。また、電池１０は、負荷１８から出力される直流電力によって充電される。

電池監視ユニット１２は、図示されない電圧センサによって検出された電池１０の各ブロックごとの電圧および電池１０全体の電圧を受け、その受けた各ブロック電圧および電池電圧を電池ＥＣＵ１４へ出力する。また、電池監視ユニット１２は、図示されない電流センサによって検出された電池１０の電流を受け、その受けた電流を電池ＥＣＵ１４へ出力する。さらに、電池監視ユニット１２は、図示されない温度センサによって検出された電池１０の代表点における温度を受け、その受けた温度を電池ＥＣＵ１４へ出力する。

電池ＥＣＵ１４は、電池監視ユニット１２から電池１０の各ブロック電圧および電池電圧、電池電流、ならびに電池温度を受ける。そして、電池ＥＣＵ１４は、これらの各データに基づいて電池１０のＳＯＣ（充電状態：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出し、その算出したＳＯＣをＨＶ−ＥＣＵ１６へ出力する。なお、ＳＯＣの算出方法については、電池１０のＯＣＶ（開回路電圧：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）とＳＯＣとの相関関係を用いる方法や、電池１０の充放電電流量を積算する方法などの公知の手法によって算出される。

また、電池ＥＣＵ１４は、電池監視ユニット１２からの各ブロック電圧に基づいて、電池１０のセル微短絡異常の検出を行なう。具体的には、電池ＥＣＵ１４は、各ブロック電圧の電圧差が所定の電圧以上（たとえば１．２Ｖ以上）である状態が所定の時間継続すると仮異常とし、次回のシステム動作時に再び異常を検出すると、セル微短絡異常の発生を確定する。なお、上記の所定の時間は、電池温度により可変としてもよい。

さらに、電池ＥＣＵ１４は、セル微短絡異常が確定すると、異常セルの内部抵抗上昇に伴なう異常セルの過熱による電池１０の破損を防止するため、後述のフェールセーフ処理を実行し、セル微短絡異常時における電池１０の放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎを決定する。ここで、電池１０からの放電電力を正とし電池１０への充電電力を負として、放電電力制限値Ｗｏｕｔは、電池１０の入出力電力の上限値（正値）に対応し、充電電力制限値Ｗｉｎは、電池１０の入出力電力の下限値（負値）に対応する。

具体的には、電池ＥＣＵ１４は、セル微短絡異常が確定すると、後述のマップを用いて、充電電力制限値Ｗｉｎの絶対値および放電電力制限値Ｗｏｕｔを通常時よりも小さな値に変更する。すなわち、電池１０の充放電の制御範囲を狭めるように放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎを通常時の値から変更する。そして、電池ＥＣＵ１４は、その算出したセル微短絡異常時における放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値ＷｉｎをＨＶ−ＥＣＵ１６へ出力する。

負荷１８は、エンジンに連結されるジェネレータと、駆動輪に連結されるモータと、ジェネレータおよびモータを駆動するインバータとを含む（いずれも図示せず）。そして、負荷１８のインバータは、ＨＶ−ＥＣＵ１６からの制御信号に基づいて、電池１０からの直流電力を交流電力に変換してモータを駆動する。また、負荷１８のインバータは、ＨＶ−ＥＣＵ１６からの制御信号に基づいて、エンジンの出力を用いてジェネレータが発電した交流電力を直流電力に変換して電池１０に供給する。さらに、負荷１８のインバータは、車両の回生制動時、ＨＶ−ＥＣＵ１６からの制御信号に基づいて、モータが回生発電した交流電力を直流電力に変換して電池１０に供給する。

ＨＶ−ＥＣＵ１６は、アクセル開度やブレーキ踏込量、車両速度などの情報に基づいて、負荷１８のモータおよびジェネレータのトルク指令を算出する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１６は、その算出したトルク指令に基づいて、負荷１８のインバータを駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号を負荷１８のインバータへ出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ１６は、電池ＥＣＵ１４からの電池１０のＳＯＣに基づいて、電池１０のＳＯＣがたとえば５０％付近になるように負荷１８を制御する。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１６は、電池ＥＣＵ１４からの放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎに基づいて、電池１０の充放電電力が放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎにより定まる制御範囲内に収まるように負荷１８を制御する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ１６は、電池１０からの放電電力が放電電力制限値Ｗｏｕｔを超えると、負荷１８の電力消費量を抑制させ、または負荷１８の発電量を増大させる。一方、ＨＶ−ＥＣＵ１６は、電池１０への充電電力が充電電力制限値Ｗｉｎを下回ると、負荷１８の発電量を抑制させ、または負荷１８の電力消費量を増大させる。

図２は、図１に示した電池ＥＣＵ１４による異常処理制御のフローチャートである。このフローチャートで示される処理は、所定の制御周期ごとに実行される。図２を参照して、電池ＥＣＵ１４は、電池監視ユニット１２からの各ブロック電圧および電池温度に基づいて、電池１０のセル微短絡異常が確定したか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、電池ＥＣＵ１４は、セル微短絡異常が確定したと判定すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、後述のフェールセーフ処理の実行条件となるフェールセーフフラグをオンする（ステップＳ２０）。一方、電池ＥＣＵ１４は、セル微短絡異常が確定していない場合は（ステップＳ１０においてＮＯ）、ステップＳ３０へ処理を進める。

次いで、電池ＥＣＵ１４は、電池１０のセル微短絡異常が復帰したか否かを判定する（ステップＳ３０）。そして、電池ＥＣＵ１４は、セル微短絡異常が復帰したと判定すると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、フェールセーフフラグをオフする（ステップＳ４０）。一方、電池ＥＣＵ１４は、セル微短絡異常の復帰を確認しないときは（ステップＳ３０においてＮＯ）、ステップＳ５０へ処理を進める。

その後、電池ＥＣＵ１４は、フェールセーフフラグがオンしているか否かを判定する（ステップＳ５０）。そして、電池ＥＣＵ１４は、フェールセーフフラグがオンしていると判定すると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、後述のフェールセーフ処理を実行する（ステップＳ６０）。一方、電池ＥＣＵ１４は、フェールセーフフラグがオフしていると判定すると（ステップＳ５０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

図３は、図２に示したフェールセーフ処理のフローチャートである。図３を参照して、電池ＥＣＵ１４は、現在の充電電力制限値Ｗｉｎ（以下、「Ｗｉｎ現在値」と称する。）が後述のマップにより定まるセル微短絡異常時の充電電力制限値Ｗｉｎ（以下、「Ｗｉｎ目標値」と称する。）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。電池ＥＣＵ１４は、Ｗｉｎ現在値がＷｉｎ目標値以上であると判定すると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、充電電力制限値Ｗｉｎを変更する必要はないので、ステップＳ１５０へ処理を進める。

一方、電池ＥＣＵ１４は、Ｗｉｎ現在値がＷｉｎ目標値よりも小さいと判定すると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、Ｗｉｎ現在値とＷｉｎ目標値との差の絶対値が徐変ステップ量ΔＷよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。電池ＥＣＵ１４は、Ｗｉｎ現在値とＷｉｎ目標値との差の絶対値が徐変ステップ量ΔＷよりも大きいと判定すると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、Ｗｉｎ現在値に徐変ステップ量ΔＷを加えた値を充電電力制限値Ｗｉｎとする（ステップＳ１３０）。一方、電池ＥＣＵ１４は、Ｗｉｎ現在値とＷｉｎ目標値との差の絶対値が徐変ステップ量ΔＷ以下であると判定すると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、Ｗｉｎ目標値を充電電力制限値Ｗｉｎとする（ステップＳ１４０）。

すなわち、電池ＥＣＵ１４は、充電電力制限値ＷｉｎをＷｉｎ現在値からＷｉｎ目標値へ変更するとき、１制御周期での変更量を徐変ステップ量ΔＷまでに制限する。言い換えると、電池ＥＣＵ１４は、Ｗｉｎ現在値からＷｉｎ目標値へ充電電力制限値Ｗｉｎを変更する際、充電電力制限値Ｗｉｎを段階的（経時的）に変更する。これにより、電池１０の充電量の急激な変化が防止され、負荷１８への急激な影響が防止される。

次いで、電池ＥＣＵ１４は、現在の放電電力制限値Ｗｏｕｔ（以下、「Ｗｏｕｔ現在値」と称する。）が後述のマップにより定まるセル微短絡異常時の放電電力制限値Ｗｏｕｔ（以下、「Ｗｏｕｔ目標値」と称する。）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。電池ＥＣＵ１４は、Ｗｏｕｔ現在値がＷｏｕｔ目標値以下であると判定すると（ステップＳ１５０においてＮＯ）、放電電力制限値Ｗｏｕｔを変更する必要はないので、一連の処理を終了する。

一方、電池ＥＣＵ１４は、Ｗｏｕｔ現在値がＷｏｕｔ目標値よりも大きいと判定すると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、Ｗｏｕｔ現在値とＷｏｕｔ目標値との差が徐変ステップ量ΔＷよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０）。電池ＥＣＵ１４は、Ｗｏｕｔ現在値とＷｏｕｔ目標値との差が徐変ステップ量ΔＷよりも大きいと判定すると（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、Ｗｏｕｔ現在値から徐変ステップ量ΔＷを引いた値を放電電力制限値Ｗｏｕｔとする（ステップＳ１７０）。一方、電池ＥＣＵ１４は、Ｗｏｕｔ現在値とＷｏｕｔ目標値との差が徐変ステップ量ΔＷ以下であると判定すると（ステップＳ１６０においてＮＯ）、Ｗｏｕｔ目標値を放電電力制限値Ｗｏｕｔとする（ステップＳ１８０）。

すなわち、電池ＥＣＵ１４は、放電電力制限値ＷｏｕｔをＷｏｕｔ現在値からＷｏｕｔ目標値へ変更するとき、充電電力制限値Ｗｉｎと同様に、１制御周期での変更量を徐変ステップ量ΔＷまでに制限する。言い換えると、電池ＥＣＵ１４は、Ｗｏｕｔ現在値からＷｏｕｔ目標値へ放電電力制限値Ｗｏｕｔを変更する際、放電電力制限値Ｗｏｕｔを段階的（経時的）に変更する。これにより、電池１０の放電量の急激な変化が防止され、負荷１８への急激な影響が防止される。

図４は、セル微短絡異常時における電池１０の充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔを決定するためのマップである。図４を参照して、セル微短絡異常時の充電電力制限値Ｗｉｎ（Ｗｉｎ目標値）および放電電力制限値Ｗｏｕｔ（Ｗｏｕｔ目標値）は、電池監視ユニット１２からの電池１０の電池温度によって異なる。これは、Ｗｉｎ目標値およびＷｏｕｔ目標値は、電池１０の微短絡異常時に電池１０の破損を防止可能な値に設定されるところ、電池１０の内部抵抗や放熱効率などは電池温度によって変化するので、電池温度に応じてＷｉｎ目標値およびＷｏｕｔ目標値を適切に設定できるようにしたものである。

図５は、図１に示した電池ＥＣＵ１４による異常処理制御を説明するためのタイミングチャートである。図５を参照して、タイミングｔ１において、ｋ２で示される電池１０のブロック電圧が低下し、ｋ１で示されるブロック電圧との差が所定の電圧以上となることによって、電池１０のセル微短絡異常が検出される。但し、この時点では仮異常として認識され、セル微短絡異常は確定していない。

タイミングｔ２において、イグニッションキーがオフされ、システムが停止する。次いで、タイミングｔ３において、イグニッションキーがオンされ、システムが起動される。そして、システム動作中に、タイミングｔ４において、ｋ２で示される電池１０のブロック電圧が再び低下し、電池１０のセル微短絡異常が検出される。そうすると、セル微短絡異常が確定し、電池ＥＣＵ１４は、フェールセーフフラグをオンし、上述したフェールセーフ処理を実行する。

これにより、放電電力制限値Ｗｏｕｔが現在値Ｗｏｕｔ１からセル微短絡異常時の目標値Ｗｏｕｔ２へ経時的（段階的）に変化し、充電電力制限値Ｗｉｎが現在値Ｗｉｎ１からセル微短絡異常時の目標値Ｗｉｎ２へ経時的（段階的）に変化して、電池１０の充放電が制限される。

その後、タイミングｔ５において、イグニッションキーがオフされ、タイミングｔ６において、イグニッションキーがオンされる。この時点において、セル微短絡異常の復帰は、まだ確認されていないので、フェールセーフフラグはオンしており、フェールセーフ処理が実行される。

そして、タイミングｔ７において、セル微短絡異常が復帰したと判定されると、放電電力制限値ＷｏｕｔがＷｏｕｔ２からＷｏｕｔ１へ経時的（段階的）に変化し、充電電力制限値ＷｉｎがＷｉｎ２からＷｉｎ１に経時的（段階的）に変化して、電池１０の充放電の制限が解除される。

図６は、図３に示したフェールセーフ処理時の放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎの変化を詳細に示した図である。図６を参照して、タイミングｔ１において、セル微短絡異常が確定し、フェールセーフフラグがオンされる。放電電力制限値Ｗｏｕｔの現在値Ｗｏｕｔ１とセル微短絡異常時の目標値Ｗｏｕｔ２との差は、徐変ステップ量ΔＷよりも大きいので、放電電力制限値Ｗｏｕｔは、現在値Ｗｏｕｔ１からΔＷだけ変化する。タイミングｔ１から１制御周期後のタイミングｔ２において、放電電力制限値Ｗｏｕｔの値とセル微短絡異常時の目標値Ｗｏｕｔ２との差は、徐変ステップ量ΔＷよりもまだ大きいので、放電電力制限値Ｗｏｕｔは、そのときの値からさらにΔＷ変化する。そして、タイミングｔ２から１制御周期後のタイミングｔ３において、放電電力制限値Ｗｏｕｔは、目標値Ｗｏｕｔ２となる。

なお、充電電力制限値Ｗｉｎについても、同様にして、タイミングｔ１からタイミングｔ３にかけて、現在値Ｗｉｎ１から目標値Ｗｉｎ２へ徐変ステップ量ΔＷごとに段階的に変化する。

以上のように、この実施の形態によれば、電池１０の微短絡異常が確定すると、放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎを変更して電池１０の充放電を制限するようにしたので、電池１０を保護することができる。そして、電池１０の充放電が放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎの範囲内にあるときは、充放電は制限されないので、負荷１８に与える影響は最小限に抑えられる。

また、放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎを変更する際、それらの値を経時的（段階的）に変化させるようにしたので、放電電力制限値Ｗｏｕｔおよび充電電力制限値Ｗｉｎの変更に伴なう電池１０の充放電の急激な変化が防止される。したがって、負荷１８への急激な影響が防止される。

さらに、電池１０の微短絡異常時のＷｉｎ目標値およびＷｏｕｔ目標値を電池温度に応じて異なる値に設定可能としたので、電池１０の状態に応じた適切なフェールセーフ処理を実現することができる。

なお、上記の実施の形態においては、蓄電システムは、ハイブリッド自動車に適用されるものとしたが、この発明の適用範囲は、ハイブリッド自動車に適用される蓄電システムに限定されるものではなく、電気自動車やその他のシステムに適用されるものであってもよい。

なお、上記において、電池１０は、この発明における「蓄電池」に対応し、ＨＶ−ＥＣＵ１６および負荷１８は、この発明における「充放電制御手段」に対応する。また、電池ＥＣＵ１４において実行されるステップＳ１０は、この発明における「異常検出手段」により実行される処理に対応し、電池ＥＣＵ１４において実行されるフェールセーフ処理は、この発明における「異常処理手段」により実行される処理に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

この発明の実施の形態による蓄電システムを適用したハイブリッド自動車の電気システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示す電池ＥＣＵによる異常処理制御のフローチャートである。 図２に示すフェールセーフ処理のフローチャートである。 セル微短絡異常時における電池の充電電力制限値および放電電力制限値を決定するためのマップである。 図１に示す電池ＥＣＵによる異常処理制御を説明するためのタイミングチャートである。 図３に示すフェールセーフ処理時の放電電力制限値および充電電力制限値の変化を詳細に示した図である。

符号の説明

１０ 電池、１２ 電池監視ユニット、１４ 電池ＥＣＵ、１６ ＨＶ−ＥＣＵ、１８ 負荷、１００ ハイブリッド自動車。

Claims (4)

1. 蓄電池と、
   所定の制限値により規定される制御範囲内に前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御手段と、
   前記蓄電池の電圧に基づいて前記蓄電池の異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段によって前記蓄電池の異常が検出されているとき、前記制御範囲を狭めるように前記所定の制限値を変更する異常処理手段とを備え、
   前記異常処理手段は、前記所定の制限値の変更時、前記蓄電池の温度に応じて前記所定の制限値の目標値を決定し、前記所定の制限値の現在値と前記目標値との差分の絶対値を算出し、前記現在値から前記目標値へ前記所定の制限値を変更する際の１制御周期あたりの変更量を制限する所定値よりも前記絶対値の方が大きいとき、前記所定の制限値の１制御周期あたりの変更量を前記所定値に制限することによって、前記現在値から前記目標値まで前記所定の制限値を段階的に変更する、蓄電システム。
2. 前記蓄電池は、複数のブロックに分割され、
   前記異常検出手段は、前記複数のブロックの各々の電圧に基づいて、前記蓄電池を構成する複数の電池セルの一部において短絡が発生しつつも前記蓄電池全体としては充放電可能な微短絡異常を検出し、
   前記異常処理手段は、前記異常検出手段によって前記微短絡異常が検出されているとき、前記制御範囲を狭めるように前記所定の制限値を変更する、請求項１に記載の蓄電システム。
3. 蓄電池の電圧に基づいて前記蓄電池の異常を検出する第１のステップと、
   前記蓄電池の異常が検出されているとき、前記蓄電池の充放電の制御範囲を狭めるように、前記制御範囲を規定する所定の制限値を変更する第２のステップと、
   前記蓄電池の異常が検出されているとき、前記第２のステップにおいて変更された制御範囲内に前記蓄電池の充放電を制御する第３のステップとを備え、
   前記第２のステップは、
   前記蓄電池の温度に応じて前記所定の制限値の目標値を決定し、前記所定の制限値の現在値と前記目標値との差分の絶対値を算出するサブステップと、
   前記現在値から前記目標値へ前記所定の制限値を変更する際の１制御周期あたりの変更量を制限する所定値よりも前記絶対値の方が大きいか否かを判定するサブステップと、
   前記絶対値が前記所定値よりも大きいと判定されたとき、前記所定の制限値の１制御周期あたりの変更量を前記所定値に制限することによって、前記現在値から前記目標値まで前記所定の制限値を段階的に変更するサブステップとを含む、蓄電システムの異常処理方法。
4. 前記蓄電池は、複数のブロックに分割され、
   前記第１のステップは、前記複数のブロックの各々の電圧に基づいて、前記蓄電池を構成する複数の電池セルの一部において短絡が発生しつつも前記蓄電池全体としては充放電可能な微短絡異常を検出し、
   前記第２のステップは、前記微短絡異常が検出されているとき、前記制御範囲を狭めるように前記所定の制限値を変更し、
   前記第３のステップは、前記微短絡異常が検出されているとき、前記第２のステップにおいて変更された制御範囲内に前記蓄電池の充放電を制御する、請求項３に記載の蓄電システムの異常処理方法。

Images