JP2004080909A - 組電池の残容量均等化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各セルに劣化が生じることを防止しつつ、複数のセルが接続されてなる組電池の各セル間の充電ばらつき（残容量のばらつき）を均等化する。
【解決手段】バッテリ制御装置２４は、車両の走行時等の作動時に、各セル３１のセル電圧Ｖｃの最大値が上限電圧Ｖｈｉに到達した際の上限電圧Ｖｈｉとセル総電圧から算出したセル平均電圧Ｖａｖｅとの差と、セル電圧Ｖｃの最小値が下限電圧Ｖｌｏに到達した際の下限電圧Ｖｌｏとセル平均電圧Ｖａｖｅとの差とから、セル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出する。バッテリ制御装置２４は、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値を超える場合に、セル電圧Ｖｃの最小値が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖと同等となるようにバッテリ１６の残容量を残容量目標値Ｓｔａｒに収束させ、車両の停止状態にて、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖを超えるセル３１に対してバイパス放電を実行する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載された組電池の残容量均等化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開２００２−１０１５６５号公報に開示された組電池の電圧調整装置のように、二次電池からなる複数の単位セルを複数個接続してなる組電池において、各単位セルの端子間電圧が上限電圧を上回ったことを検知する検知手段と、端子間電圧が所定の上限電圧を上回った各単位セルを放電させる放電手段とを備え、検知手段の検知結果と、複数の単位セルからなるセルグループの電圧により算出されるセルグループの平均単位セル電圧とに基づき、セルグループを構成する各単位セルの端子間電圧のばらつきが所定レベル以上になった場合に、セルグループの平均単位セル電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るまで各単位セルを充電し、この充電後に放電手段により放電させることで、端子間電圧のばらつきを調整する電圧調整装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る組電池の電圧調整装置において、各単位セルは、平均単位セル電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るまで充電されるため、適宜の単位セルは、端子間電圧が上限電圧を超える過充電状態まで充電されてしまい、特にリチウムイオン電池等からなる単位セルにおいては、このような過充電が繰り返されることで、容量低下等の劣化が生じる虞がある。
しかも、このような充電が実行された場合であっても、上限電圧を上回る所定電圧が適切に設定されていないと、端子間電圧が上限電圧未満となる単位セルが生じる虞があり、このような単位セルに対しては放電が実行されないことから、均等化の処理を確実に実行することができなくなる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、各セルに劣化が生じることを防止しつつ、複数のセルが接続されてなる組電池の各セル間の充電ばらつき（残容量のばらつき）を均等化することが可能な組電池の残容量均等化装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置は、車両に搭載され、複数のセルが接続されてなる組電池（例えば、実施の形態でのバッテリ１６）の各前記セル間の充電ばらつきを均等化する組電池の残容量均等化装置であって、各前記セルの端子間電圧が所定上限値（例えば、実施の形態での上限電圧Ｖｈｉ）以上であることを検知する上限検知手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２３）と、各前記セルの端子間電圧が所定下限値（例えば、実施の形態での下限電圧Ｖｌｏ）以下であることを検知する下限検知手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２５）と、前記複数のセルの平均電圧（例えば、実施の形態でのセル平均電圧Ｖａｖｅ）を算出する平均電圧算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２１）と、車両運転時に、前記上限検出手段により何れかの各前記セルの端子間電圧が所定上限値以上であると検知されたときの前記所定上限値と前記平均電圧算出手段により算出される前記平均電圧との差（例えば、実施の形態での上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１）と、前記下限検出手段により何れかの各前記セルの端子間電圧が所定下限値以下であると検知されたときの前記所定下限値と前記平均電圧との差（例えば、実施の形態での下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２）とに基づき、前記組電池の端子間電圧のばらつき（例えば、実施の形態でのセル電圧ばらつきＶｄｉｆ）を検知する電圧ばらつき検知手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２７）と、前記電圧ばらつき検知手段により前記組電池の端子間電圧の所定レベルを超えるばらつきが検知されたときに、前記組電池の残容量を車両停止時の所定目標残容量（例えば、実施の形態での残容量目標値Ｓｔａｒ）まで調整する調整手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０７）と、車両停止時に、各前記セルの端子間電圧が所定の均等化基準電圧（例えば、実施の形態での均等化基準電圧Ｖｌｅｖ）を超えている各前記セルを放電させる放電手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０９〜ステップＳ１１）とを備えることを特徴としている。
【０００５】
上記構成の組電池の残容量均等化装置によれば、車両走行時やアイドル運転時等の車両運転時に、電圧ばらつき検知手段により所定レベルを超えるばらつきが検知されたときに、調整手段は、例えば各セルにおける充電や放電等によって組電池の残容量を車両停止時の所定目標残容量まで調整する。そして、放電手段は、車両停止時に端子間電圧が所定の均等化基準電圧を超えている各セルを放電させ、各セルの端子間電圧が、例えば均等化基準電圧等の目標電圧に等しくなるようにする。ここで、組電池の残容量に対する所定目標残容量を、例えば各セルの端子間電圧が、所定上限値よりも小さく、かつ、所定下限値よりも大きい均等化基準電圧以上となるような残容量に設定することで、各セルが過充電状態まで充電されてしまうことを防止しつつ、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を同等の電圧に揃えることができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置は、前記放電手段の作動後における各前記セルの端子間電圧に対する目標電圧（例えば、実施の形態では、均等化基準電圧Ｖｌｅｖが兼ねる）と、前記組電池の端子間電圧のばらつきとに応じて、前記所定目標残容量を設定する目標残容量設定手段（例えば、実施の形態でのステップＳ３２）を備えることを特徴としている。
【０００７】
上記構成の組電池の残容量均等化装置によれば、目標残容量設定手段は、各セルの端子間電圧に対する目標電圧と、組電池の端子間電圧のばらつきとに応じて所定目標残容量を設定する。すなわち、目標残容量設定手段は、組電池の端子間電圧のばらつきを考慮して、調整手段により各セルの残容量が所定目標残容量と同等になるように充電または放電によって調整されたときに、例えば複数のセルの端子間電圧の最小値が目標電圧以上となるように設定する。これにより、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を目標電圧に揃えることができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置は、前記組電池の充電電流又は放電電流が所定値（例えば、実施の形態での所定電流値）以下の場合に前記上限値検知手段および前記下限値検知手段の作動を許可し、前記組電池の充電電流又は放電電流が所定値よりも大きい場合に前記上限値検知手段および前記下限値検知手段の作動を規制する検知制御手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２２）を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の組電池の残容量均等化装置によれば、検知制御手段により組電池の充電電流又は放電電流の電流値の大きさに応じて上限値検知手段および下限値検知手段の作動許可および作動規制を制御することによって、各セルの端子間電圧において内部抵抗による電圧上昇分の寄与が増大することで、電圧ばらつき検知手段の検知精度が低下してしまうことを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る組電池の残容量均等化装置ついて添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による組電池の残容量均等化装置１０（以下においては、単に、残容量均等化装置１０と呼ぶ。）は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の車両に搭載されており、例えば図１に示す車両１のように、駆動源としての内燃機関１１およびモータ１２を備え、少なくとも内燃機関１１またはモータ１２の何れか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達するハイブリッド車両では、車両１の減速時に駆動輪側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、車両１の運転状態に応じて、モータ１２は内燃機関１１の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。
【００１１】
ここで、内燃機関１１の運転はエンジン制御装置１３により制御され、モータ１２の駆動および回生作動はモータ制御装置１４から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）１５により行われる。
ＰＤＵ１５は、例えばトランジスタのスイッチング素子から構成されたインバータ等を備え、モータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ１６が接続されており、例えばモータ１２の駆動時には、モータ制御装置１４から出力されるトルク指令に基づき、バッテリ１６から供給される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。
また、バッテリ１６には、スイッチ１７を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１８が接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１８はバッテリ１６の蓄電電圧あるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のＰＤＵ１５のインバータの端子間電圧を降圧して補助バッテリ１９を充電する。
【００１２】
本実施の形態による残容量均等化装置１０は、例えば図１および図２に示すように、バッテリ１６と、バッテリ１６の端子間電圧（セル総電圧）を検出する電圧検出器２１と、バッテリ１６の充電電流または放電電流を検出する電流検出器２２と、セル状態均等化回路部２３と、バッテリ制御装置２４とを備えて構成されている。
バッテリ１６は、例えば図２に示すように、複数のリチウムイオン電池等からなるセル３１，…，３１が直列に接続されて構成されている。
【００１３】
セル状態均等化回路部２３は、各セル３１の両端子間に互いに並列に接続されたバイパス回路３２と、基準電圧生成部３３と、電圧比較部３４とを備えて構成されている。
バイパス回路３２は、例えば、順次、直列に接続された均等化スイッチ３５と、バイパススイッチ３６と、バイパス抵抗３７とを備えて構成され、各スイッチ３５，３６はスイッチング素子としてのＰＮＰトランジスタとされている。
すなわち、均等化スイッチ３５のエミッタは対応するセル３１の正極側端子に接続され、均等化スイッチ３５のコレクタはバイパススイッチ３６のエミッタに接続され、バイパススイッチ３６のコレクタはバイパス抵抗３７を介して対応するセル３１の負極側端子に接続されている。
【００１４】
均等化スイッチ３５は、バッテリ制御装置２４から出力される均等化実施信号に応じてオン／オフ動作が制御されており、均等化処理の実行許可を指示する均等化実施信号はフォトカプラ４１を介して均等化スイッチ３５のベースに入力されている。例えば、均等化スイッチ３５は、車両１の運転時においてはオフ状態とされ、車両１の停止時において均等化実施信号により均等化処理の実行許可が指示された場合にオン状態に設定される。
また、バッテリ制御装置２４から出力される均等化実施信号や、例えば基準電圧生成部３３および電圧比較部３４の起動を指示する制御信号はフォトカプラ４２を介して基準電圧生成部３３に入力されており、基準電圧生成部３３は、バッテリ制御装置２４から入力される均等化実施信号や制御信号に応じて、所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖおよび上限電圧Ｖｈｉおよび下限電圧Ｖｌｏを生成し、電圧比較部３４へ入力する。
【００１５】
電圧比較部３４は、例えばコンパレータ等を備えて構成され、入力された均等化基準電圧Ｖｌｅｖと、セル３１の端子間電圧（セル電圧）Ｖｃとを比較し、この比較結果に応じた信号をバイパススイッチ３６のベースや、フォトカプラ４３を介して均等化電圧ＯＲゲート４４へ入力する。
例えば、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖを超えている場合にはバイパススイッチ３６をオン状態に設定する論理「ハイ」レベルのオン信号をバイパススイッチ３６のベースへ入力し、かつ、論理「ハイ」レベルの均等化電圧信号をフォトカプラ４３を介して均等化電圧ＯＲゲート４４へ入力する。一方、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖ以下の場合にはバイパススイッチ３６をオフ状態に設定する論理「ロー」レベルのオフ信号をバイパススイッチ３６のベースへ入力する。
これにより、例えばバッテリ制御装置２４から出力される均等化実施信号に応じて均等化スイッチ３５がオン状態に設定され、さらに、電圧比較部３４から出力される信号に応じてバイパススイッチ３６がオン状態に設定されると、対応するセル３１はバイパス抵抗３７を介して放電（バイパス放電）されるようになっている。
【００１６】
また、電圧比較部３４は、基準電圧生成部３３から入力された上限電圧Ｖｈｉおよび下限電圧Ｖｌｏと、セル電圧Ｖｃとを比較し、例えば、セル電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｈｉ以上となった場合には論理「ハイ」レベルのセル上限電圧信号をフォトカプラ４３を介してセル上限電圧ＯＲゲート４５へ入力する。一方、セル電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｌｏ以下となった場合には論理「ハイ」レベルのセル下限電圧信号をフォトカプラ４３を介してセル下限電圧ＯＲゲート４６へ入力する。
各ＯＲゲート４４，４５，４６は、複数のセル３１，…，３１の少なくとも何れか１つのセル３１から論理「ハイ」レベルの各均等化電圧信号，セル上限電圧信号，セル下限電圧信号が入力されると、論理「ハイ」レベルの各均等化電圧検出信号，上限電圧検出信号，下限電圧検出信号をバッテリ制御装置２４へ入力するようになっている。
【００１７】
バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の運転時において、基準電圧生成部３３および電圧比較部３４の起動を指示する制御信号を出力すると共に、車両１の停止時において、均等化処理の実行許可を指示する均等化実施信号を出力して、基準電圧生成部３３および電圧比較部３４を起動させる。
また、バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の作動時において、セル上限電圧ＯＲゲート４５から出力される上限電圧検出信号に応じて、モータ１２の回生作動等によるバッテリ１６の充電を規制すると共に、セル下限電圧ＯＲゲート４６から出力される下限電圧検出信号に応じて、モータ１２の駆動等によるバッテリ１６の放電を規制する制御信号をモータ制御装置１４へ入力する。
【００１８】
また、バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の運転時において、例えば電流積算法により、バッテリ１６の充電電流及び放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量及び積算放電量を算出し、これらの積算充電量及び積算放電量を初期状態或いは充放電開始直前の残容量に加算又は減算することでバッテリ１６の残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）を算出する。このとき、例えばバッテリ１６の温度によって変化する内部抵抗等に対する所定の補正処理や、バッテリ１６の端子間電圧（セル総電圧）に応じた所定の補正処理等を行う。
さらに、バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の運転時において、セル上限電圧ＯＲゲート４５から出力される上限電圧検出信号およびセル下限電圧ＯＲゲート４６から出力される下限電圧検出信号に応じて、例えばバッテリ１６のセル総電圧をセル３１，…，３１の接続数で除算して得たセル平均電圧Ｖａｖｅと、例えば予め記憶されている上限電圧Ｖｈｉおよび下限電圧Ｖｌｏとに基づき、セル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出する。そして、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値を超える場合には、均等化処理の実行が必要であることを指示する均等化実施フラグのフラグ値に「１」を設定し、後述する残容量調整走行処理にて出力される制御信号等からなる残容量調整走行要求と共に、残容量調整走行処理の実行後における車両１の停止時でのバッテリ１６の残容量に対する目標値とされる残容量目標値Ｓｔａｒをモータ制御装置１４へ入力する。
【００１９】
また、バッテリ制御装置２４は、車両１の停止時において、均等化処理の実行許可を指示する均等化実施信号をフォトカプラ４１を介して均等化スイッチ３５のベースに入力し、均等化スイッチ３５をオン状態に設定する。
さらに、バッテリ制御装置２４は、車両１の停止時における均等化処理の実行以後において、均等化電圧ＯＲゲート４４から均等化電圧検出信号の出力が停止された場合には、基準電圧生成部３３および電圧比較部３４の作動停止を指示する制御信号を出力する。
このため、バッテリ制御装置２４には、例えば電圧検出器２１から出力されるセル総電圧の電圧値の検出信号と、電流検出器２２から出力されるバッテリ１６の充電電流または放電電流の電流値の検出信号と、バッテリ１６の温度を検出する温度検出器（図示略）から出力される温度の検出信号と、車両１の作動開始を指示するイグニッションスイッチ（図示略）から出力されるイグニッションオンの信号（ＩＧ−ＯＮ信号）とが入力されている。
【００２０】
例えば、図３に示す各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃの最大値Ｖｃ（ｍａｘ）と、セル平均電圧Ｖａｖｅと、各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）との時間変化の一例のように、ＩＧ−ＯＮ信号が入力される時刻ｔ０以降において、後述する通常走行処理が実行され、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが算出される。
ここで、例えばモータ１２の昇圧駆動等により、各セル電圧Ｖｃ（ｍａｘ），Ｖａｖｅ，Ｖｃ（ｍｉｎ）が増大傾向に変化し、最大値Ｖｃ（ｍａｘ）が上限電圧Ｖｈｉに到達する時刻ｔ１において、バッテリ制御装置２４は、電流検出器２２から入力される電流検出値が所定電流値以下である場合に、例えば下記数式（１）に示すように、例えばバッテリ１６のセル総電圧をセル３１，…，３１の接続数で除算して得たセル平均電圧Ｖａｖｅを上限電圧Ｖｈｉから減算して上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１を算出する。
このとき、セル上限電圧ＯＲゲート４５から上限電圧検出信号が出力されることで、バッテリ制御装置２４は、モータ１２によるバッテリ１６の充電を規制する。
【００２１】
【数１】

【００２２】
そして、時刻ｔ１以降において、例えばモータ１２の駆動等により、各セル電圧Ｖｃ（ｍａｘ），Ｖａｖｅ，Ｖｃ（ｍｉｎ）が減少傾向に変化し、最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が下限電圧Ｖｌｏに到達する時刻ｔ２において、バッテリ制御装置２４は、電流検出器２２から入力される電流検出値が所定電流値以下である場合に、例えば下記数式（２）に示すように、セル平均電圧Ｖａｖｅから下限電圧Ｖｌｏから減算して下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を算出する。
このとき、セル下限電圧ＯＲゲート４６から下限電圧検出信号が出力されることで、バッテリ制御装置２４は、モータ１２によるバッテリ１６の放電を規制する。
【００２３】
【数２】

【００２４】
そして、バッテリ制御装置２４は、例えば下記数式（３）に示すように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１と下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２とを加算してセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出する。
【００２５】
【数３】

【００２６】
そして、時刻ｔ２以降において、バッテリ制御装置２４は、算出したセル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値を超えるか否かを判定する均等化実施判断の処理を実行し、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値を超える場合には、均等化実施フラグのフラグ値に「１」を設定し、後述する残容量調整走行処理を実行する。
なお、この残容量調整走行処理において、バッテリ制御装置２４は、例えば下記数式（４）に示すように、所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖに下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を加算してセル平均電圧目標値Ｖｔａｒを算出し、例えば図４に示すようなセル開路電圧（つまり、負荷開放状態でのセル３１の端子間電圧）と残容量との関係を示す所定のマップ等に基づき、例えば適宜の残容量目標値下限Ｓｌｏおよび残容量目標値上限Ｓｈｉにより設定される所定の幅を有するようにして残容量目標値Ｓｔａｒを設定する。
そして、バッテリ制御装置２４は、後述する残容量調整走行処理により、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒに収束するようにして、車両１の作動時に、モータ１２によるバッテリ１６の充電および放電を制御する。すなわち、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒを上回っている場合には、モータ１２の回生出力を低減し、駆動出力を増大させる。一方、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒを下回っている場合には、モータ１２の回生出力を増大させ、駆動出力を減少させる。
なお、下記数式（４）において、下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２が算出されていない場合には、下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２はゼロとされる。
【００２７】
【数４】

【００２８】
そして、ＩＧ−ＯＮ信号の入力が停止され（ＩＧ−ＯＦＦ）、車両１が停止状態とされる時刻ｔ３以降において、バッテリ制御装置２４は、バッテリ１６の残容量を残容量目標値Ｓｔａｒに収束させることで、セル平均電圧Ｖａｖｅをセル平均電圧目標値Ｖｔａｒと同等となるようにし、セル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖと同等となるように設定される。
この後、バッテリ制御装置２４は、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖを超えるセル３１に対してバイパス放電を実行する。
【００２９】
本実施の形態による組電池の残容量均等化装置１０は上記構成を備えており、次に、この組電池の残容量均等化装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
【００３０】
先ず、図５に示すステップＳ０１においては、車両１の作動開始を指示するイグニッションスイッチがオン状態に設定され、ＩＧ−ＯＮ信号が出力される。
次に、ステップＳ０２においては、ＩＧ−ＯＮ信号の入力が停止されるＩＧ−ＯＦＦ状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０８に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、均等化処理の実行が必要であることを指示する均等化実施フラグのフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
このステップＳ０３での判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０７に進む。
一方、このステップＳ０３での判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
【００３１】
ステップＳ０４においては、後述する通常走行処理を実行する。
そして、ステップＳ０５においては、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０２に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進み、均等化実施フラグのフラグ値に「１」を設定して、上述したステップＳ０２に戻る。
また、ステップＳ０７においては、後述する残容量調整走行処理を実行して、上述したステップＳ０２に戻る。
【００３２】
一方、ステップＳ０８においては、均等化処理の実行が必要であることを指示する均等化実施フラグのフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０９に進む。
ステップＳ０９においては、均等化処理として、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖを超えるセル３１に対してバイパス放電を実行する。
そして、ステップＳ１０においては、均等化処理の開始から所定時間以上経過したか否かを判定する。
このステップＳ１０での判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、過剰に均等化処理が継続されることでバッテリ１６のエネルギー損失が増大することを抑制するために、一連の処理を終了する。
一方、このステップＳ１０での判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１１に進む。
【００３３】
ステップＳ１１においては、バッテリ１６を構成する全てのセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖに到達したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０９に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、一連の処理を終了する。
【００３４】
以下に、上述したステップＳ０４にて実行される通常走行処理について説明する。
先ず、図６に示すステップＳ２１においては、例えばバッテリ１６のセル総電圧をセル３１，…，３１の接続数で除算してセル平均電圧Ｖａｖｅを算出する。次に、ステップＳ２２においては、電流検出器２２から入力される電流検出値が所定電流値以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２３に進む。
【００３５】
ステップＳ２３においては、セル上限電圧ＯＲゲート４５から上限電圧検出信号が出力されることで、複数のセル３１，…，３１の少なくとも何れか１つのセル３１のセル電圧Ｖｃが、上限電圧Ｖｈｉ以上となったか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２５に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４においては、例えば上記数式（１）に示すように、セル平均電圧Ｖａｖｅを上限電圧Ｖｈｉから減算して上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１を算出する。
【００３６】
そして、ステップＳ２５においては、セル下限電圧ＯＲゲート４６から下限電圧検出信号が出力されることで、複数のセル３１，…，３１の少なくとも何れか１つのセル３１のセル電圧Ｖｃが、下限電圧Ｖｌｏ以下となったか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２７に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６においては、例えば上記数式（２）に示すように、セル平均電圧Ｖａｖｅから下限電圧Ｖｌｏから減算して下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を算出する。
そして、ステップＳ２７においては、例えば上記数式（３）に示すように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１と下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２とを加算してセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出し、一連の処理を終了する。
【００３７】
以下に、上述したステップＳ０７にて実行される残容量調整走行処理について説明する。
先ず、図７に示すステップＳ３１においては、例えば上記数式（４）に示すように、所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖに下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を加算してセル平均電圧目標値Ｖｔａｒを算出する。
次に、ステップＳ３２においては、セル開路電圧（つまり、負荷開放状態でのセル３１の端子間電圧）と残容量との関係を示す所定のマップ等に基づき、例えば適宜の残容量目標値下限Ｓｌｏおよび残容量目標値上限Ｓｈｉにより設定される所定の幅を有するようにしてセル平均電圧目標値Ｖｔａｒに対応する残容量目標値Ｓｔａｒを設定する。
【００３８】
次に、ステップＳ３３においては、現時点でのバッテリ１６の残容量Ｓｎを、例えば上述した電流積算法等により算出した残容量から取得する。
次に、ステップＳ３４においては、残容量Ｓｎが残容量目標値上限Ｓｈｉよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ３６に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３５に進む。
ステップＳ３５においては、バッテリ１６の残容量が減少傾向に変化するようにモータ１２によるバッテリ１６の充電および放電を制御することで、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒに収束するようにする。
【００３９】
次に、ステップＳ３６においては、残容量Ｓｎが残容量目標値下限Ｓｌｏよりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３７に進む。
ステップＳ３７においては、バッテリ１６の残容量が増大傾向に変化するようにモータ１２によるバッテリ１６の充電および放電を制御することで、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒに収束するようにし、一連の処理を終了する。
【００４０】
例えば図４に示すように、車両１の運転時において、セル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖよりも低い状態で、残容量調整走行処理が実行される場合には、バッテリ１６の残容量が増大傾向に変化するように制御され、残容量目標値Ｓｔａｒに収束させられた後に、車両１の停止状態において実行される均等化処理によって、複数のセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃが確実に均等化基準電圧Ｖｌｅｖに収束させられる。
また、車両１の運転時において、セル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖよりも大きい状態で、残容量調整走行処理が実行される場合には、この車両１の運転時において、バッテリ１６の残容量が減少傾向に変化するように制御され、残容量目標値Ｓｔａｒに収束させられた後に、車両１の停止状態において実行される均等化処理によって、各セル３１，…，３１が放電させられる。これにより、例えばセル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖよりも大きい状態から均等化処理によって放電が実行される場合に比べて、均等化処理において実行される放電に要する時間を短縮することができる。しかも、車両１の運転時における放電は車両１の運転に要するエネルギーとして消費されることから、均等化処理においてバイパス抵抗３７で消費される電力量を低減させ、車両１におけるエネルギー効率を向上させることができる。
【００４１】
上述したように、本実施の形態による組電池の残容量均等化装置１０によれば、例えば各セル３１毎に実際のセル電圧Ｖｃを検出する場合に比べて、装置が大型化することを抑制し、装置の構成に要する費用を削減することができることに加えて、バッテリ１６を構成する各セル３１，…，３１が過充電状態まで充電されてしまうことを防止して、各セル３１，…，３１の容量低下等の劣化が生じることを確実に防ぎつつ、車両１の停止状態における均等化処理によって各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃを同等の電圧に確実に揃えることができる。
また、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１および下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２の算出処理の実行に対して、バッテリ１６の充電電流または放電電流の電流値に基づく規制を設けたことで、各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃにおいて内部抵抗による電圧上昇分の寄与が増大することで、セル電圧ばらつきＶｄｉｆの精度が低下してしまうことを防止することができ、均等化処理を適切に実行することができる。
【００４２】
なお、上述した本実施の形態においては、組電池の残容量均等化装置１０をハイブリッド車両に搭載するとしたが、これに限定されず、その他の車両に搭載してもよい。
また、上述した本実施の形態においては、セル３１をリチウムイオン電池としたが、これに限定されず、その他の二次電池であってもよい。
【００４３】
なお、上述した本実施の形態においては、均等化処理により全てのセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃを均等化基準電圧Ｖｌｅｖに収束させるとしたが、これに限定されず、均等化処理において各セル電圧Ｖｃを収束させる際の目標電圧を、均等化基準電圧Ｖｌｅｖとは異なる値、例えば均等化基準電圧Ｖｌｅｖ以下の値等に設定してもよい。
【００４４】
なお、上述した本実施の形態においては、ステップＳ２７に示すように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１と下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２とに基づきセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出するとしたが、これに限定されず、例えば複数のセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｈｉ以上とならない場合や、各セル電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｌｏ以下とならない場合等のように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１または下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２が算出されていない場合には、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１または下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２の何れか一方に基づきセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置によれば、各セルが過充電状態まで充電されてしまうことを防止しつつ、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を同等の電圧に確実に揃えることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置によれば、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を目標電圧に確実に揃えることができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置によれば、各セルの端子間電圧において内部抵抗による電圧上昇分の寄与が増大することで、電圧ばらつき検知手段の検知精度が低下してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る組電池の残容量均等化装置を備えるハイブリッド車両の要部構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る組電池の残容量均等化装置の構成図である。
【図３】各セルのセル電圧Ｖｃの最大値Ｖｃ（ｍａｘ）と、セル平均電圧Ｖａｖｅと、各セルのセル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）との時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図４】セル開路電圧と残容量との関係の一例を示すグラフ図である。
【図５】図２に示す組電池の残容量均等化装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す通常走行処理を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す残容量調整走行処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　組電池の残容量均等化装置
１１　内燃機関
１２　モータ
１６　バッテリ（組電池）
ステップＳ０７　　　　　　　　　調整手段
ステップＳ０９〜ステップＳ１１　放電手段
ステップＳ２１　　　　　　　　　平均電圧算出手段
ステップＳ２２　　　　　　　　　検知制御手段
ステップＳ２３　　　　　　　　　上限検知手段
ステップＳ２５　　　　　　　　　下限検知手段
ステップＳ２７　　　　　　　　　電圧ばらつき検知手段
ステップＳ３２　　　　　　　　　目標残容量設定手段

Claims (3)

1. 車両に搭載され、複数のセルが接続されてなる組電池の各前記セル間の充電ばらつきを均等化する組電池の残容量均等化装置であって、
   各前記セルの端子間電圧が所定上限値以上であることを検知する上限検知手段と、
   各前記セルの端子間電圧が所定下限値以下であることを検知する下限検知手段と、
   前記複数のセルの平均電圧を算出する平均電圧算出手段と、
   車両運転時に、
   前記上限検出手段により何れかの各前記セルの端子間電圧が所定上限値以上であると検知されたときの前記所定上限値と前記平均電圧算出手段により算出される前記平均電圧との差と、前記下限検出手段により何れかの各前記セルの端子間電圧が所定下限値以下であると検知されたときの前記所定下限値と前記平均電圧との差とに基づき、前記組電池の端子間電圧のばらつきを検知する電圧ばらつき検知手段と、
   前記電圧ばらつき検知手段により前記組電池の端子間電圧の所定レベルを超えるばらつきが検知されたときに、前記組電池の残容量を車両停止時の所定目標残容量まで調整する調整手段と、
   車両停止時に、各前記セルの端子間電圧が所定の均等化基準電圧を超えている各前記セルを放電させる放電手段と
   を備えることを特徴とする組電池の残容量均等化装置。
2. 前記放電手段の作動後における各前記セルの端子間電圧に対する目標電圧と、前記組電池の端子間電圧のばらつきとに応じて、前記所定目標残容量を設定する目標残容量設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の組電池の残容量均等化装置。
3. 前記組電池の充電電流又は放電電流が所定値以下の場合に前記上限値検知手段および前記下限値検知手段の作動を許可し、前記組電池の充電電流又は放電電流が所定値よりも大きい場合に前記上限値検知手段および前記下限値検知手段の作動を規制する検知制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の組電池の残容量均等化装置。

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