JP2002354692A - 車両用二次電池制御装置 - Google Patents

車両用二次電池制御装置

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JP2002354692A JP2001162659A JP2001162659A JP2002354692A JP 2002354692 A JP2002354692 A JP 2002354692A JP 2001162659 A JP2001162659 A JP 2001162659A JP 2001162659 A JP2001162659 A JP 2001162659A JP 2002354692 A JP2002354692 A JP 2002354692A
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武仁 依田
Haruyoshi Yamashita
晴義 山下
Makoto Motono
誠 本野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイパス回路を備えた二次電池において、微
短絡による過放電を防止する。 【解決手段】 複数の二次電池Ｄ１〜Ｄ４が直列接続さ
れ、各二次電池にバイパス回路１２、１４、１６、１８
が並列接続される。ＥＣＵ１０は、二次電池Ｄ１〜Ｄ４
の充電状態（ＳＯＣ）が均等化するようにバイパス回路
をオン作動させる。二次電池Ｄ１〜Ｄ４に微短絡が生じ
た場合、二次電池Ｄ１〜Ｄ４の全体のＳＯＣが均等化の
ために低下することを防止すべく、ＥＣＵ１０は微短絡
を検出した場合に二次電池の制御目標値を６０％から７
０％に増大させる。また、制御目標範囲を縮小する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用二次電池制御
装置、特に直列接続された複数の二次電池の充電状態の
制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、二次電池を複数個直列に接続
するとともに、各二次電池に抵抗及びスイッチからなる
放電回路（あるいはバイパス回路）を並列に接続し、二
次電池間の充電状態（ＳＯＣ）のばらつきを軽減する装
置が知られている。
【０００３】例えば、特開平１１−１５０８７７号公報
には、抵抗及びスイッチを直列接続してなる放電回路を
各二次電池に並列に接続し、二次電池の端子電圧のばら
つき度合いが大きい場合には最も端子電圧の大きい二次
電池に接続されている放電回路をオンして放電させ、設
定値まで低下させる技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二次電
池のいずれかに微短絡が生じた場合、当該二次電池の自
己放電によりその端子電圧が低下し、バイパス回路によ
り他の正常な二次電池もこの微短絡した二次電池に合わ
せようとしてしまうため、短絡した二次電池のみならず
全体としても充電状態が低下して過放電状態となり易い
問題があった。
【０００５】もちろん、二次電池に短絡が生じた場合、
バイパス回路の動作を一律に禁止することも考えられる
が、この場合には二次電池間のばらつきが増大してしま
う問題がある。
【０００６】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、バイパス回路を有
する二次電池に異常が生じても、過放電状態を抑制する
ことができる装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、直列接続された複数の二次電池のそれぞ
れに並列接続された放電手段と、前記複数の二次電池の
充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態
に応じて前記放電手段のオンオフを制御する制御手段と
を備える車両用二次電池制御装置であって、前記二次電
池の異常を検出する手段と、前記異常が検出された場合
に前記二次電池の充電状態制御目標値を変化させる制御
目標値設定手段とを有することを特徴とする。
【０００８】ここで、前記制御目標値設定手段は、前記
異常が短絡の場合には前記充電状態制御目標値を増大さ
せることが好適である。
【０００９】また、本装置において、前記制御目標値設
定手段は、車両の走行状態に応じて前記充電状態制御目
標値を変化させることが好適である。
【００１０】また、本発明は、直列接続された複数の二
次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、前記複
数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段
と、前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制
御する制御手段とを備える車両用二次電池制御装置であ
って、前記二次電池の異常を検出する手段と、前記異常
が検出された場合に前記二次電池の充電状態目標制御範
囲を変化させる制御目標範囲設定手段とを有することを
特徴とする。
【００１１】ここで、前記制御目標範囲設定手段は、前
記異常が短絡の場合には前記充電状態制御目標範囲を縮
小させることが好適である。
【００１２】また、本装置において、前記制御目標範囲
設定手段は、車両の走行状態に応じて前記充電状態制御
目標範囲を変化させることが好適である。
【００１３】このように、本発明の車両用二次電池制御
装置では、異常が生じた場合には充電状態（ＳＯＣ）の
制御目標値あるいは制御目標範囲を変化させる。より具
体的には、短絡などの異常時には制御目標値を正常時よ
りも増大させて高めに設定し、あるいは制御目標範囲を
正常時よりも縮小させる。制御目標値を増大させること
で、短絡による自己放電でＳＯＣが低下しても、過放電
状態となるまでの時間を延ばすことができる。また、制
御目標範囲を縮小させることによっても、同様に短絡に
よるＳＯＣ低下の影響を抑えることができる。
【００１４】制御目標値を増大させた場合、あるいは制
御目標範囲を縮小させた場合、車両の走行状態によって
は二次電池の使用効率が低下する場合がある。例えば、
制御目標値を高めに設定すると、車両走行中の回生効率
が低下し、あるいは満充電状態となる頻度が高くなる。
そこで、異常時に制御目標値あるいは制御目標範囲を変
化させる際に、車両の走行状態を考慮して変化させるこ
とで、二次電池の使用効率低下を抑えることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
【００１６】図１には、本実施形態に係る制御装置の構
成が示されている。複数の二次電池Ｄ１〜Ｄ４が直列接
続されており、各二次電池Ｄ１〜Ｄ４には抵抗及びスイ
ッチングトランジスタを直列接続してなるバイパス回路
１２、１４、１６、１８が並列接続されている。各二次
電池Ｄ１〜Ｄ４の端子及びバイパス回路１２、１４、１
６、１８のスイッチングトランジスタのベース端子はそ
れぞれ電子制御装置ＥＣＵ１０に接続される。
【００１７】電子制御装置ＥＣＵ１０は各二次電池Ｄ１
〜Ｄ４の充電状態ＳＯＣを監視し、二次電池の充放電を
制御する。電子制御装置ＥＣＵ１０は、通常は二次電池
Ｄ１〜Ｄ４のＳＯＣが例えば６０％になるように充放電
制御する。一方、電子制御装置ＥＣＵ１０は、各二次電
池Ｄ１〜Ｄ４のＳＯＣばらつきを算出し、このばらつき
が許容範囲内にあるようにバイパス回路１２、１４、１
６、１８のオンオフを制御する。ばらつきを許容範囲内
に抑える理由は、ある二次電池のＳＯＣが著しく高い場
合には過充電状態となるおそれがあるため充電できる範
囲が狭まり、逆にある二次電池のＳＯＣが著しく低い場
合には過放電状態となるおそれがあるため放電できる範
囲が狭まり、いずれにせよ充放電の範囲を広くとれない
からである。電子制御装置ＥＣＵ１０は、ばらつきが許
容範囲内にない場合には、二次電池Ｄ１〜Ｄ４のうち、
最もＳＯＣの高い二次電池に並列接続されたバイパス回
路をオンして放電させ、ＳＯＣを低下させてばらつきを
許容範囲内に維持する。一方、二次電池Ｄ１〜Ｄ４のい
ずれかに微短絡が生じた場合、イグニッションオフ状態
においてこの二次電池は自己放電により他の二次電池に
比べてＳＯＣが低下し、ＥＣＵ１０はこの二次電池のＳ
ＯＣに合わせるべく他の二次電池のバイパス回路をオン
して自己放電させるため、全体のＳＯＣが急激に減少し
てしまう。そこで、本実施形態では、二次電池の微短絡
を検出した場合に二次電池の制御目標値を通常の６０％
から変化させ、これにより二次電池の過放電を防止して
いる。
【００１８】図２には、本実施形態におけるＥＣＵ１０
の処理フローチャートが示されている。まず、ＥＣＵ１
０は、二次電池Ｄ１〜Ｄ４に微短絡が生じているか否か
を判定する（Ｓ１０１）。ここで、微短絡が生じている
か否かは、二次電池のＳＯＣの低下度合いから判定する
ことができる。二次電池のＳＯＣの低下度合いが所定値
を越えている場合には、微短絡していると判定できる。
二次電池Ｄ１〜Ｄ４のいずれにも微短絡が生じていない
場合、つまり正常の場合には上述したようにＥＣＵ１０
はＳＯＣの制御目標値を６０％に設定して制御する（Ｓ
１０２）。
【００１９】一方、二次電池Ｄ１〜Ｄ４のいずれかに微
短絡が検出された場合、ＥＣＵ１０はＳＯＣの制御目標
値を通常の値６０％よりも高い値、例えば７０％に設定
して二次電池を充放電制御する（Ｓ１０３）。制御目標
値を６０％から７０％に増大させることで、バイパス回
路をオンして全体を微短絡している二次電池のＳＯＣに
合わせ込んだとしても、当初のＳＯＣが７０％と高いた
め過放電状態への移行を遅延させることができる。
【００２０】図３には、イグニッションスイッチがオフ
状態（車両停車時）における制御目標値が６０％の場合
と７０％の場合のＳＯＣの時間変化が示されている。図
において、横軸は時間、縦軸はＳＯＣであり、制御目標
値が６０％の場合の時間変化が符号１００で、制御目標
値が７０％の場合の時間変化が符号２００で示されてい
る。
【００２１】制御目標値が６０％の場合、バイパス回路
が動作するため微短絡が生じた二次電池のＳＯＣ１００
ａに合わせるように他の正常な二次電池のＳＯＣ１００
ｂも低下していき、下限ＳＯＣまで比較的短時間で到達
してしまう。
【００２２】ところが、制御目標値が７０％の場合、同
様に微短絡が生じた二次電池のＳＯＣ２００ａ及び正常
な二次電池のＳＯＣ２００ｂともに低下するが、もとも
とのＳＯＣが高いため、下限ＳＯＣに達するまでの時間
がかかることになり、結果として過放電状態となること
を抑制できる。
【００２３】なお、微短絡が生じた場合、ＳＯＣの制御
目標値を通常よりも増大させることで、下限ＳＯＣに達
する時間を長くすることが可能であるが、あまり制御目
標値を大きくしてしまうと、制動時の電力回生を効率的
に行うことができなくなるので、適当な値に設定するこ
とが望ましい。
【００２４】図４には、ＥＣＵ１０の他の処理フローチ
ャートが示されている。まず、二次電池のいずれかに微
短絡が生じているか否かを判定する（Ｓ２０１）。この
判定は、例えば均等化を行うか否かを判定するために二
次電池のＳＯＣを検出するタイミング、あるいはバイパ
ス回路をオンさせたときのタイミングで行うことができ
る。そして、微短絡が生じておらず二次電池が正常であ
ると判定された場合には、ＥＣＵ１０は二次電池のＳＯ
Ｃの制御目標範囲を２０％〜８０％の範囲に設定する
（Ｓ２０２）。
【００２５】一方、二次電池のいずれかに微短絡が生じ
ていると判定された場合、ＥＣＵ１０は二次電池のＳＯ
Ｃの制御目標範囲を正常の範囲よりも狭い３０％〜７０
％に設定する（Ｓ２０３）。制御目標範囲を縮小するの
は、微短絡が生じている場合にはＳＯＣの低下が大き
く、したがって仮に２０％を下限として制御している場
合には微短絡によるＳＯＣ低下で過放電状態となるおそ
れがあるからである。制御目標範囲を縮小することで、
より限定した範囲で二次電池を制御し、微短絡の影響を
抑えることができる。
【００２６】図５には、ＥＣＵ１０のさらに別の処理フ
ローチャートが示されている。まず、ＥＣＵ１０は二次
電池のいずれかに微短絡が生じているか否かを判定する
（Ｓ３０１）。そして、微短絡が生じていない場合に
は、上述したように二次電池の制御目標値（制御中心
値）を６０％に設定する（Ｓ３０２）。
【００２７】一方、微短絡が生じている場合には、制御
目標値を変化させるが、この例ではまず車両の状態を判
定する。具体的には、車両が走行中か停止直前かを判定
する（Ｓ３０３）。そして、車両が停止直前である場合
には制御目標値を６０％から８０％に変化させ（Ｓ３０
４）、車両が走行中である場合には制御目標値を６０％
から７０％に変化させる（Ｓ３０５）。車両の走行状態
に応じて制御目標値を変化させるのは、仮に車両走行中
に制御目標値を８０％と高めに設定した場合、走行状況
に応じてＳＯＣが増減し、１００％近傍に達する回数が
増えて回生効率が低下するからである。一方、車両が停
止中の場合には微短絡によりＳＯＣは低下していくか
ら、停止直前に予め制御目標値を高めに設定することで
過放電状態となるのを確実に防止することができる。な
お、停止直前か否かは、例えばナビゲーション装置と組
み合わせて判断できる。すなわち、車両が目的地に近づ
いた場合にはやがて車両が停止すると判断することがで
きる。
【００２８】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変
更が可能である。
【００２９】例えば、図４の例では微短絡が生じた場合
に制御目標範囲を通常の２０％〜８０％から３０％〜７
０％に縮小しているが、微短絡の場合には制御目標の下
限値が問題となるため、制御目標範囲の下限値のみを変
化させて３０％〜８０％とすることもできる。また、制
御目標範囲を縮小するのではなく、制御目標範囲を上方
にシフトさせて３０％〜９０％とすることも可能であ
る。
【００３０】また、図５において微短絡が生じた場合
に、車両の走行状態に応じてＳＯＣの制御目標値を変化
させているが、車両の走行状態に応じて制御目標範囲を
変化させることもできる。例えば、微短絡が生じた場合
で車両が走行中である場合には制御目標範囲を３０％〜
７０％とし、車両が停止直前である場合には制御目標範
囲を３０％〜８０％とする等である。車両走行中には制
御目標範囲を通常状態と同様に２０％〜８０％とするこ
ともできる。
【００３１】また、微短絡が生じた場合に、制御目標値
（制御中心）と制御目標範囲の双方を変化させることも
好適である。例えば、正常時には制御目標値６０％、制
御目標範囲２０％〜８０％とすると、微短絡時には制御
目標値７０％、制御目標範囲３０％〜８０％とする等で
ある。
【００３２】さらに、本実施形態では、異常の態様とし
て二次電池の微短絡を例にとり説明したが、通常状態に
比して二次電池のＳＯＣを低下させる、あるいは増大さ
せる任意の異常にも同様に適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二次電池の異常時にも過放電状態を抑制することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の構成図である。
【図２】 実施形態の処理フローチャートである。
【図３】 制御目標値の異なるＳＯＣの時間的変化を示
すグラフ図である。
【図４】 実施形態の他の処理フローチャートである。
【図５】 実施形態のさらに他の処理フローチャートで
ある。
【符号の説明】
１０ 電子制御装置ＥＣＵ、１２、１４、１６、１８
バイパス回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本野 誠 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA03 CA11 CC02 DA07 EA05 FA06 FA08 5G053 AA02 AA16 BA09 CA08 DA03 EA01 FA05 5H030 AA04 AS08 BB27 FF41 5H115 PA08 PC06 PG04 PI16 TI02 TI10 TR19 TU17

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直列接続された複数の二次電池のそれぞ
    れに並列接続された放電手段と、 前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出
    手段と、 前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制御す
    る制御手段と、 を備える車両用二次電池制御装置であって、 前記二次電池の異常を検出する手段と、 前記異常が検出された場合に前記二次電池の充電状態制
    御目標値を変化させる制御目標値設定手段と、 を有することを特徴とする車両用二次電池制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記制御目標値設定手段は、前記異常が短絡の場合には
    前記充電状態制御目標値を増大させることを特徴とする
    車両用二次電池制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の装置に
    おいて、 前記制御目標値設定手段は、車両の走行状態に応じて前
    記充電状態制御目標値を変化させることを特徴とする車
    両用二次電池制御装置。
  4. 【請求項４】 直列接続された複数の二次電池のそれぞ
    れに並列接続された放電手段と、 前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出
    手段と、 前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制御す
    る制御手段と、 を備える車両用二次電池制御装置であって、 前記二次電池の異常を検出する手段と、 前記異常が検出された場合に前記二次電池の充電状態目
    標制御範囲を変化させる制御目標範囲設定手段と、 を有することを特徴とする車両用二次電池制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、 前記制御目標範囲設定手段は、前記異常が短絡の場合に
    は前記充電状態制御目標範囲を縮小させることを特徴と
    する車両用二次電池制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項４、５のいずれかに記載の装置に
    おいて、 前記制御目標範囲設定手段は、車両の走行状態に応じて
    前記充電状態制御目標範囲を変化させることを特徴とす
    る車両用二次電池制御装置。
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