JP2003244860A - 組電池の充放電制御方法 - Google Patents

組電池の充放電制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な演算処理でＳＯＣの制御を行うことが
でき、かつＳＯＣのばらつきを抑制することができる組
電池の充放電制御方法を提供する。 【解決手段】 組電池中の電池セルまたは電池セルが複
数直列に接続された電池ブロック毎の残存容量を求め、
この残存容量のばらつきのうち最小容量値から組電池の
代表ＳＯＣを算出する。この代表ＳＯＣが所定の制御範
囲に入るように組電池の充放電制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池セルが
直列に接続された組電池の充放電制御方法の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両駆動用モータの他に、エ
ンジン駆動される発電機を搭載したハイブリッド車が知
られている。このようなハイブリッド車には、複数の電
池セルが直列に接続された組電池が搭載されており、こ
の組電池からの電力により駆動用モータが駆動されると
共に、発電機からの電力が組電池に充電される。
【０００３】図２には、このような組電池の充放電制御
を行う場合の構成例が示される。図２において、複数の
電池セル１０が直列に接続された組電池１２には、電池
セル１０の電圧を検出するための電圧検出器１４が接続
されている。この電圧検出器１４の出力に基づき、電池
ＥＣＵ１６により電池セル１０の充電状態（ＳＯＣ；Ｓ
ｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が算出される。なお、
電圧検出器１４で検出される電圧値としては、上記のよ
うに各電池セル１０の電圧値でも良いが、組電池１２
は、通常複数の電池セル１０が直列に接続された電池ブ
ロックをさらに複数直列接続した構成となっているの
で、各電池ブロック毎の電圧値でもよい。この場合、各
電池ブロック毎の電圧値から電池ＥＣＵ１６により電池
ブロック毎のＳＯＣを算出することになる。このように
して算出されたＳＯＣに基づき、駆動用モータ、発電機
駆動用エンジン、発電機、インバータなどからなる負荷
２０をＨＶＥＣＵ１８が制御し、組電池１２の充放電量
を調節して、組電池１２のＳＯＣが所定範囲に入るよう
に制御する。このＳＯＣの制御範囲としては、例えば２
０％〜８０％の範囲が採用される。このような組電池１
２のＳＯＣの制御方法の例は、例えば特開２０００−１
４０２９号公報等に開示されている。
【０００４】上記従来の制御方法においては、組電池１
２のＳＯＣを所定の範囲例えば２０％〜８０％の間に制
御する場合に、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように制
御範囲の下限（２０％）と上限（８０％）とで組電池１
２のＳＯＣの代表値が異なっている。すなわち、制御範
囲の下限値で組電池１２のＳＯＣを制御する場合には、
各電池セル１０あるいは電池ブロック毎の電圧からそれ
ぞれの残存容量を求め、それらの残存容量のうち最小の
ものを組電池１２のＳＯＣを制御する場合の代表ＳＯＣ
とし、この代表ＳＯＣが下限値を下回らないように制御
している。また、制御範囲の上限値で組電池１２のＳＯ
Ｃを制御する場合には、各電池セル１０あるいは電池ブ
ロック毎の残存容量のうち最大容量値を組電池１２の代
表ＳＯＣとし、この代表ＳＯＣが上限値を超えないよう
に制御している。
【０００５】各電池セル１０毎の充放電能力には、組電
池１２の使用時間の増加と共にばらつきが生じる。この
ため、組電池１２の使用開始当時には、図３（ａ）に示
されるように、各電池セル１０あるいは電池ブロック間
のＳＯＣのばらつきが小さかったものが、時間の経過と
ともに、図３（ｂ）に示されるように、ＳＯＣのばらつ
きが大きくなってくる。しかし、上述した制御方法で
は、ＳＯＣのばらつきのうちの最小値、最大値により制
御範囲の下限、上限の制御を行うので、全ての電池セル
１０あるいは電池ブロックのＳＯＣが必ず制御範囲内に
入っていることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の充
放電制御方法を実施する場合には、各電池セル１０ある
いは電池ブロック間のＳＯＣのばらつきのうちの最小
値、最大値の両方を算出する必要があり、しかも、この
最小値によりＳＯＣの下限値の制御を、最大値によりＳ
ＯＣの上限値の制御を別々に行う必要がある。このた
め、演算処理が煩雑になるという問題があった。
【０００７】また、図３（ｂ）に示されるように、組電
池１２の各電池セル１０あるいは電池ブロックのＳＯＣ
のばらつきが大きくなってくると、ＳＯＣの制御精度が
低下するので、各電池セル１０あるいは電池ブロックを
過充電し、電池セル間のＳＯＣのばらつきを低減させる
均等化制御を行う必要が出てくる。このような均等化制
御は、上述の通り電池を過充電するので、電池寿命が短
くなるという問題もあった。
【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、簡易な演算処理でＳＯＣの制
御を行うことができ、かつＳＯＣのばらつきを抑制する
ことができる組電池の充放電制御方法を提供することに
ある。
【０００９】
【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、組電池の充放電制御方法であって、組電
池中の電池セルまたは電池ブロック毎の残存容量から最
小容量値を算出し、最小容量値または最小容量値の満充
電容量に対する百分率をその組電池を代表する充電状態
として採用し、この代表値に基づき充放電制御を行うこ
とを特徴とする。
【００１０】上記構成によれば、組電池中の電池セルま
たは電池ブロックの最小容量値のみで組電池の充放電制
御を行うので、ＳＯＣの算出演算を簡易なものとするこ
とができ、また、上記最小容量値によりＳＯＣの上限値
の制御を行うと、最大容量値及びこれに近い容量の電池
セルは充電量がさらに高くなるが、自己放電量の増加及
び充電効率の低下により実際のＳＯＣの上昇が抑制され
るので、電池セルを過充電する事による均等化制御を行
わなくてもＳＯＣのばらつきを抑制することができる。
【００１１】また、上記組電池の充放電制御方法におい
て、組電池中の電池セルまたは電池ブロック毎の残存容
量から最大容量値を算出し、最大容量値または最大容量
値の満充電容量に対する百分率に基づき過充電判定を行
うことを特徴とする。
【００１２】上記構成によれば、組電池中の電池セルま
たは電池ブロック毎の最大容量値により、過充電判定を
行うので、組電池を構成する各電池セルが過充電される
ことにより電池寿命が短くなることを防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１４】図１（ａ）、（ｂ）には、図２に示された
ＨＶＥＣＵ１８で使用される制御用ＳＯＣの決定方法が
示される。図１（ａ）、（ｂ）において、いずれの場合
にも組電池１２中の電池セル１０あるいは複数の電池セ
ルが直列に接続された電池ブロック毎の電圧を電圧検出
器１４で検出し、この値から電池ＥＣＵ１６が各電池セ
ル１０あるいは電池ブロック毎の残存容量を算出し、こ
れらの残存容量のうち最小容量値から制御用ＳＯＣすな
わち組電池１２を代表するＳＯＣを求める。この制御用
ＳＯＣは、上述したように、各電池セル１０あるいは電
池ブロックのＳＯＣのうち最小のものであり、最小容量
値の満充電容量に対する百分率で表される。なお、最小
ＳＯＣの代わりに電池ＥＣＵ１６で求めた各電池セル１
０あるいは電池ブロックの最小容量値で制御することも
可能である。
【００１５】上記のようにして求めた制御用ＳＯＣに基
づき、ＨＶＥＣＵ１８が前述したような方法により所定
の制御範囲例えば２０％〜８０％の間に上記ＳＯＣが入
るように組電池１２の充放電制御を行う。
【００１６】このような制御方法によると、常に組電池
１２を構成する電池セル１０あるいはブロックのうち最
小のＳＯＣのみを使って充放電制御が行われるので、制
御用ＳＯＣの算出処理が簡略化できる。
【００１７】また、組電池１２の使用時間が長くなる
と、図１（ｂ）に示されるように、各電池セル１０ある
いは電池ブロック間のＳＯＣのばらつきが大きくなり、
それらばらつきのうちの最大のＳＯＣは組電池１２の使
用開始直後の値すなわち図１（ａ）に示される最大のＳ
ＯＣよりも大きな値となる。この場合に、上述した最小
のＳＯＣのみを使って充放電制御を行うと、最大のＳＯ
Ｃあるいはこれに近いＳＯＣの電池セル１０あるいは電
池ブロックの充電量が制御範囲を超えて大きくなる場合
がある。しかし、各電池セル１０はＳＯＣが高くなるほ
ど充電効率が低下し、また自己放電量も多くなる。この
ため、電池セル１０あるいは電池ブロック間のばらつき
のうち最小のＳＯＣによって充放電制御を行っても、ば
らつきのうち大きい方のＳＯＣとなっている電池セル１
０あるいは電池ブロックのＳＯＣの増加が抑制される。
これにより、各電池セル１０を過充電状態にしてＳＯＣ
の均等化を行わなくても、ＳＯＣのばらつきが一定値を
超え大きくなり続けることはない。従って、均等化制御
を行う必要がなくなり、過充電による電池寿命の劣化を
防止することができる。
【００１８】さらに、常にＳＯＣのばらつきの最小値で
制御を行うことにより、組電池１２を構成する各電池セ
ル１０の過放電を防止することができる。
【００１９】なお、上述のように、ＳＯＣのばらつきの
うち最小値で組電池１２の充放電制御を行っているの
で、電池セル１０の中には、過充電になるものが出てく
る可能性がある。このため、組電池１２中の電池セル１
０またはブロック毎の残存容量から最大容量値またはこ
の最大容量値の満充電容量に対する百分率としての最大
ＳＯＣを算出し、この最大容量値または最大ＳＯＣに基
づいてガード判定すなわち電池セル１０が過充電となっ
ていないかを判定することも好適である。この場合に、
電池セル１０のうち過充電となるものがある場合には、
ＨＶＥＣＵ１８により、組電池１２のＳＯＣの制御範囲
の上限値を所定量例えば１０％程度低い値に変更するこ
とにより、電池セル１０の過充電を防止できる。
【００２０】次に、図１（ｃ）、（ｄ）に示されるよう
に、当初組電池１２を構成する各電池セル１０の全てが
正常で、ＳＯＣのばらつきが小さかったものが、図１
（ｄ）に示されるように１個の電池セル１０のみがその
ＳＯＣが大きく低下した場合にも、全ての電池セル１０
あるいは電池ブロックのうちの最小のＳＯＣによりＨＶ
ＥＣＵ１８が充放電制御を行う。このような制御を行う
と、前述したように、ＳＯＣが高い電池セル１０では充
電効率の低下、自己放電量の増加があるので、図１
（ｄ）に示された状態が徐々に解消され、図１（ｃ）の
状態に近い状態まで復帰させることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
組電池を構成する電池セルあるいは電池ブロックのＳＯ
Ｃのうち最小のＳＯＣにより組電池の充放電制御を行う
ので、制御用ＳＯＣの算出を容易に行うことができると
共に、ＳＯＣが高い電池セルのＳＯＣの上昇を抑制でき
るので、ＳＯＣのばらつきも抑制することができる。
【００２２】また、ＳＯＣのばらつきのうち最大値によ
り過充電判定を行い、過充電となっている電池セルがあ
る場合には、組電池のＳＯＣの制御範囲の上限値を低い
値に変更するので、電池セルの過充電を防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる組電池の充放電制御方法に使
用される制御用ＳＯＣの算出方法の説明図である。
【図２】 組電池の充放電制御を行うための構成例を示
す図である。
【図３】 従来における組電池の充放電制御を行う場合
の制御用ＳＯＣの説明図である。
【符号の説明】
１０ 電池セル、１２ 組電池、１４ 電圧検出器、１
６ 電池ＥＣＵ、１８ＨＶＥＣＵ、２０ 負荷。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 組電池中の電池セルまたは電池ブロック
    毎の残存容量から最小容量値を算出し、 前記最小容量値または前記最小容量値の満充電容量に対
    する百分率をその組電池を代表する充電状態として採用
    し、 前記代表値に基づき充放電制御を行うことを特徴とする
    組電池の充放電制御方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の組電池の充放電制御方法
    において、組電池中の電池セルまたは電池ブロック毎の
    残存容量から最大容量値を算出し、 前記最大容量値または前記最大容量値の満充電容量に対
    する百分率に基づき過充電判定を行うことを特徴とする
    組電池の充放電制御方法。
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