JP2006217757A

JP2006217757A - 二次電池の制御装置

Info

Publication number: JP2006217757A
Application number: JP2005029435A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hoshiba; 健干場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】低温時における二次電池の破損を防止する。
【解決手段】ＥＣＵは、システム起動信号がオンになると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、バッテリ温度または外気温を検知するステップ（Ｓ２００）と、走行用バッテリの温度または外気温が予め定められたしきい値よりも低い低温状態であると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、現在のバッテリＳＯＣを検知するステップ（Ｓ４００）と、現在のバッテリＳＯＣが常温における目標ＳＯＣよりも高いと（Ｓ５００にてＹＥＳ）、目標ＳＯＣを現在のバッテリＳＯＣ以上に変更するステップ（Ｓ６００）と、ＳＭＲをオンにするステップ（Ｓ７００）とを含むプログラムを実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池の制御装置に関し、特に、低温時において二次電池の劣化を防止する制御装置に関する。

エンジン（たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の機関を用いることが考えられる。）と電気モータとを組合せたハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレインを搭載した車両が開発され、実用化されている。このような車両においては、運転者のアクセル操作量に関係なく、エンジンによる運転と電気モータとによる運転とが自動的に切換えられて、最も効率が良くなるように制御される。たとえば、エンジンが、定常状態で運転されて二次電池（バッテリ）を充電する発電機を回すために運転される場合、あるいは二次電池の充電量などに応じて走行中に間欠的に運転される場合などは、運転者によるアクセルの操作量とは無関係にエンジンの運転および停止を繰返す。つまりエンジンと電気モータとをそれぞれ単独、または協同して動作させることにより、燃料消費向上や排気ガスを大幅に抑制することが可能になる。

このハイブリッド車両では、発電機によって得られた電力によりバッテリを充電をするとともに、バッテリからの放電電力によってモータを駆動して走行する。なお、通常の場合、エンジンの駆動力も直接車輪に伝達できるようになっている。また、エンジンブレーキ相当の制動に回生制動を用いて、回生制動によってモータから発生する電力もバッテリの充電に利用している。

このようなハイブリッド車両において、バッテリは、目標の充電容量（ＳＯＣ（States Of Charge））になるように、充放電制御が実行される。すなわち、バッテリのＳＯＣが０％になると電気モータのみによる走行が不可能になってしまい、また１００％になると回生制動により発生した電力をバッテリが受け入れられなくなる。このため、適当な目標ＳＯＣ（たとえば、５０％）を設定し、バッテリＳＯＣがこの目標ＳＯＣになるように、発電機による発電を制御している。このような制御によって、バッテリＳＯＣは、常に５０％を中心とした所定の範囲（たとえば、２０％〜８０％の範囲）に収めることができる。

特開２０００−４０５３２号公報（特許文献１）は、エンジンや電池の暖機を促進することができるハイブリッド車の電池充電状態制御装置を開示する。このハイブリッド車の電池充電状態制御装置は、エンジンにより駆動される発電機と、車両を駆動するモータを有し、電池の充電状態を目標充電状態に一致させるように発電機の発電量を制御するハイブリッド車の充電状態制御装置であって、電池の温度が低いときは高いときに比べて目標充電状態を高く設定する。

このハイブリッド車の電池充電状態制御装置によると、電池温度が低いときに、発電を行なうことができる。これによって、エンジンの負荷を大きくしてエンジンの暖機を効率的に行なうことができ、また電池への充電により電池の暖機を促進することができる。特に、エンジン始動時において、暖機を効果的に行なうことができる。
特開２０００−４０５３２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッド車の電池充電状態制御装置では、単に、電池の温度が低いときは高いときに比べて目標充電状態を高く設定するものにすぎない。たとえば、電池の温度が低いので、電池の温度が高いときよりも目標ＳＯＣを高く設定しても、そのときに検知された現状のＳＯＣがさらに高い場合を想定する。このような場合には、目標ＳＯＣの方が現状のＳＯＣよりも低くなり、ＳＯＣが目標ＳＯＣを下回るまで継続的な放電状態になる。ハイブリッド車両に搭載されるバッテリは多数のバッテリセルを組み合わせて構成されている。中央部ほどセルに挟まれておりかつ冷却されにくいので、温度が高く、その一方、端部ほど温度が低い。特に、極低温時においては、端部のセルの温度が低く、そのセルにおける電池内部抵抗も大きくなる。このような状態で継続的な放電状態になると、端部のセルが低温であることにより電池電圧そのものが低いことに加えて、内部抵抗が大きいので電圧降下が大きく、放電不可能な状態（マイナスのバイアスが発生）に陥り、そのバッテリセルが充放電可能な機能が破損する状態になり得る場合がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低温時において二次電池の破損を防止する、二次電池の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る二次電池の制御装置は、車両に搭載され、複数のセルから構成される二次電池を制御する。この制御装置は、温度を検知するための検知手段と、二次電池のＳＯＣを算出するための算出手段と、二次電池のＳＯＣの目標値を記憶するための記憶手段と、二次電池のＳＯＣが目標値になるように二次電池の充放電を制御するための制御手段と、二次電池を含む車両の電源システムの起動時において、検知された温度が予め定められた温度以下であると、目標値を起動時のＳＯＣ以上に変更するための変更手段とを含む。

第１の発明によると、ＳＯＣの目標値（以下、目標ＳＯＣと記載する場合がある）になるように充放電制御が行なわれる二次電池においては、目標ＳＯＣが現状のＳＯＣよりも低いと、現状のＳＯＣが目標ＳＯＣに到達するまで放電制御が継続的に行なわれる。放電制御が継続的に行なわれても低温時でなければ問題が顕著にならない。ところが、低温時や極低温時においては、複数のセルの中で中央部と端部との電池温度の差が大きい。端部のセルにおいては温度が低く、そのセルにおける電池内部抵抗も大きくなる。このような状態で放電制御が継続的に行なわれると、端部のセルが低温であることにより電池電圧そのものが低いことに加えて、内部抵抗が大きいので電圧降下が大きく、放電不可能な状態（マイナスのバイアスが発生）に陥り、そのバッテリセルが充放電可能な機能が破損する状態になり得る場合がある。このため、このような事態が想定される低温時には、変更手段により、目標ＳＯＣが電源システムの起動時のＳＯＣ以上に変更される。このようにすると、必ず、目標ＳＯＣの方が高くなるので、放電制御が継続的に行なわれることがなく、電池温度が低い端部のセルにおいて放電不可能な状態になることを回避できる。すなわち、目標ＳＯＣをシステム起動時のＳＯＣ以上に設定するので少なくとも充電制御が行なわれ、車両に搭載された電気負荷を使用すると放電制御が行なわれる。これにより、充電制御と放電制御とが短い周期で繰り返されることにより二次電池の内部抵抗によるジュール熱の発生により電池温度が上昇する。電池温度が上昇すると、端部のセルにおいて発生する問題を回避できる。その結果、低温時において二次電池の破損を防止する、二次電池の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る二次電池の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、検知手段は、二次電池の温度を検知するための手段を含む。

第２の発明によると、二次電池の温度が低いと端部のセルの温度も低く、このような状態で放電制御が継続的に行なわれることを回避して、二次電池の低温時において二次電池の破損を防止することができる。

第３の発明に係る二次電池の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、検知手段は、車両の外気温を検知するための手段を含む。

第３の発明によると、たとえば、車両が夜間駐車された状態で明け方に車両の電源システムを起動させるときに、車両の外気温が低いと端部のセルの温度も低い。このような状態で放電制御が継続的に行なわれることを回避して、外気温の低温時において二次電池の破損を防止することができる。

第４の発明に係る二次電池の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、変更手段は、目標値を、二次電池が過充電状態にならない範囲において、起動時のＳＯＣ以上に変更するための手段を含む。

第４の発明によると、目標ＳＯＣがあまりにも高いと過充電状態になり、二次電池を保護するという観点からは好ましくない。このため、このような過充電状態にならない範囲において、目標ＳＯＣを上昇させて放電制御が継続的に行なわれることを回避できる。これにより、二次電池の過充電および過放電のいずれの状態も回避できる。

第５の発明に係る二次電池の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、変更手段は、目標値を起動時のＳＯＣに変更するための手段を含む。

第５の発明によると、目標ＳＯＣを起動時のＳＯＣに変更するので、電源システムの起動後に車両に搭載された電気負荷に二次電池から電力が供給されると（たとえば車両のモータ走行）、ＳＯＣが目標ＳＯＣよりも低下するので、充電制御に移行する。これにより、低温時において、放電制御が継続的に行なわれることにより発生する問題を回避できる。

第６の発明に係る二次電池の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、起動時のＳＯＣは、電源システムの起動前のＳＯＣに基づいて算出されるものである。

第６の発明によると、電源システムの起動時のＳＯＣは、電源システムの起動前のＳＯＣである電源システムの前回の遮断時に記憶されたＳＯＣ（このＳＯＣは、電源システムの作動時において、二次電池の入出力電流値を積算することにより算出できる）に基づいて算出して、目標ＳＯＣをこの算出されたＳＯＣ以上に変更することができる。

第７の発明に係る二次電池の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、起動時のＳＯＣは、電源システムの起動前のＳＯＣと二次電池の開放電圧とにより算出されるものである。

第７の発明によると、電源システムの起動時のＳＯＣは、電源システムの起動前のＳＯＣである電源システムの前回の遮断時に記憶されたＳＯＣと電源システムの起動前の二次電池の開放電圧（ＯＣＶ(Open Circuit Voltage))とに基づいて算出して、目標ＳＯＣをこの算出されたＳＯＣ以上に変更することができる。

第８の発明に係る二次電池の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、起動時のＳＯＣは、電源システムの起動前のＳＯＣと二次電池の開放電圧と二次電池の温度とにより算出されるものである。

第８の発明によると、電源システムの起動時のＳＯＣは、電源システムの起動前のＳＯＣである電源システムの前回の遮断時に記憶されたＳＯＣと電源システムの起動前の二次電池の開放電圧（ＯＣＶ）とに基づいて、電池温度を考慮した補正により算出して、目標ＳＯＣをこの算出されたＳＯＣ以上に変更することができる。

第９の発明に係る二次電池の制御装置は、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、車両の電源システムの起動後において、二次電池の温度が予め定められた電池温度以上に上昇すると、目標値を記憶手段に記憶されたＳＯＣに変更するための手段をさらに含む。

第８の発明によると、二次電池の温度が上昇すると、低温時における端部セルにおいて発生する問題が回避できる。このため、二次電池の温度が上昇すると、目標ＳＯＣを元の目標ＳＯＣに戻して、通常の充放電制御に戻すことができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい。また、電気自動車であっても、燃料電池車であってもよい。また、二次電池は、予め定められたＳＯＣを目標値としてＳＯＣを制御する電池であればよく、特に種類（たとえばニッケル水素電池）は限定されない。

ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂ（あるいはモータジェネレータ１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。

ハイブリッド車両には、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（たとえば、遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。

本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

バッテリＥＣＵ２６０には、走行用バッテリ２２０から、バッテリ電圧値ＶＢ、バッテリ電流値ＩＢ、バッテリ温度ＴＢが入力される。バッテリＥＣＵ２６０は、これら入力された値およびハイブリッド車両の前回のシステム遮断時のＳＯＣに基づいて、システム起動時のＳＯＣや、現在の走行用バッテリ２２０のＳＯＣを算出して、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０に送信する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０には、外気温センサ（図示せず）から外気温を表わす信号や、システム起動信号が入力される。

システム起動とイグニッションスイッチの位置との関係について説明する。エンジンキーをキーシリンダに差し込んで回すイグニッションスイッチには、ＯＦＦ（オフ）位置と、ＡＣＣ位置、ＯＮ（オン）位置およびＳＴＡＲＴ（スタート）位置とがある。イグニッションスイッチのポジションは、エンジンキーを回すことにより、ＯＦＦ位置→ＡＣＣ位置→ＩＧＯＮ位置→ＳＴＡＲＴ位置の順に切り換えられ、ＳＴＡＲＴ位置からＯＮ位置へは自動的に戻る。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、システム遮断時、すなわちイグニッションスイッチのポジションがＯＦＦ位置にあるときには、全てのシステムメインリレー（ＳＭＲ）をオフにして、走行用バッテリ２２０と全ての電気負荷との接続を遮断している。すなわち、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＳＭＲのコイルに対する励磁電流をオフにしている。一方、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、システム起動時、すなわちイグニッションスイッチのポジションがＳＴＡＲＴ位置にされると（その後自動的にＯＮ位置に戻される）、全てのシステムメインリレー（ＳＭＲ）をオンにして、走行用バッテリ２２０と全ての電気負荷とを接続する。すなわち、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＳＭＲのコイルに対する励磁電流をオンにしている。

なお、このようなイグニッションスイッチに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。エンジンキーの代わりのキー（スマートエントリキーとも呼ばれる）をキースロットに差し込んで（あるいは携帯して運転席に着座して）、押しボタンスイッチ（パワースイッチとも呼ばれる）を押すことにより、電源ポジションがＯＦＦ位置→ＡＣＣ位置→ＩＧＯＮ位置→システム起動位置の順に切り換えられるものである。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はプラネタリーキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂに、リングギヤ（Ｒ）によってモータおよび出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂで電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動量を増加する制御を行なう。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

本実施の形態における技術的特徴は、低温時、特に極低温時に、走行用バッテリ２２０の目標ＳＯＣを変更して、走行用バッテリ２２０を継続的な放電状態にならないようにしてバッテリの破損を防止（長寿命化）を図ることである。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、システム起動信号がオンしたか否かを判断する。システム起動信号がオンにされると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００へ戻され、システム起動信号がオンにされるまで待つ。

Ｓ２００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０のバッテリ温度ＴＢまたは外気温Ｔを検知する。このときＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、バッテリ温度ＴＢについては、バッテリＥＣＵ２６０を介して走行用バッテリ２２０に設けられた温度センサにより検知されたバッテリ温度ＴＢを表わす信号に基づいてバッテリ温度ＴＢを検知する。また外気温Ｔについては、外気温センサが検知して、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０に入力された外気温信号に基づいて検知する。

Ｓ３００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、バッテリ温度ＴＢが予め定められたしきい値（１）よりも小さいかまたは外気温Ｔが予め定められたしきい値（２）よりも低いか否かを判断する。バッテリ温度ＴＢ＜しきい値（１）または外気温Ｔ＜しきい値（２）であると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ７００へ移される。

Ｓ４００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０の現在のバッテリＳＯＣを検知する。このとき、前回のシステム遮断時のＳＯＣに基づいて、現在のバッテリＳＯＣが検知される。また、前回のシステム遮断時のＳＯＣに加えて（または代えて）走行用バッテリ２２０の開放電圧であるＯＣＶに基づいて現在のバッテリＳＯＣを検知するようにしてもよい。またいずれの場合においても、バッテリ温度ＴＢにより現在のバッテリＳＯＣを補正して検知するようにしてもよい。

Ｓ５００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、現在のバッテリＳＯＣが常温における目標ＳＯＣよりも大きいか否かを判断する。なお、現在のバッテリＳＯＣが常温における目標ＳＯＣ以上であるか否かを判断するようにしてもよい。また常温における目標ＳＯＣは、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０に内蔵されたメモリに記憶されている。現在のバッテリＳＯＣ＞常温における目標ＳＯＣであると（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ７００へ移される。

Ｓ６００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、目標ＳＯＣを現在のバッテリＳＯＣ以上に変更する。すなわち、目標ＳＯＣが上昇される。

Ｓ７００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＳＭＲをオン状態とする。これにより、電源システムが起動状態となる。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るハイブリッド車両に搭載された電源システムの動作について説明する。

システム起動信号がオンにされると（エンジンキーがキーシリンダに差込まれスタート位置まで回されたり、パワースイッチが押されたりすると）（Ｓ１００にてＹＥＳ）、バッテリ温度ＴＢまたは外気温Ｔが検知される（Ｓ２００）。バッテリ温度ＴＢが予め定められたしきい値（１）よりも低いかまたは外気温Ｔが予め定められたしきい値（２）よりも低いと（Ｓ３００にてＹＥＳ）、現在の走行用バッテリ２２０のバッテリＳＯＣが検知される。現在のバッテリＳＯＣが常温における目標ＳＯＣよりも高いと（Ｓ５００にてＹＥＳ）、目標ＳＯＣが現在のバッテリＳＯＣまたは現在のバッテリＳＯＣ以上に変更される（Ｓ６００）。その後、ＳＭＲがオン状態にされる（Ｓ７００）。

すなわち、図３および図４に示すように、目標ＳＯＣよりもシステム起動時のＳＯＣの方が高い場合には、以下に示すように処理が行なわれる。図３に従来の場合を、図４に本発明の場合をそれぞれ示す。

図３に示すように、従来においては、低温時において目標ＳＯＣがシステム起動時のＳＯＣよりも低い場合であっても目標ＳＯＣが変更されることがないため、システム起動時から目標ＳＯＣになるように継続的に放電制御が実行され、ＳＯＣは時間とともに低下し、いずれ目標ＳＯＣに到達する。

一方、図４に示すように、本発明においては、低温時において目標ＳＯＣがシステム起動時のＳＯＣよりも低い場合には、目標ＳＯＣをシステム起動時のＳＯＣ以上またはシステム起動時のＳＯＣよりも高く変更する。このようにすると、継続的な放電制御が実行されるものではなく、たとえばＳＭＲオン後に車両がモータ走行を始めると、走行用バッテリ２２０から放電制御が実行されモータジェネレータにより車両が走行される。このため、図４のＳＯＣ時間変化に示すように、充電制御と放電制御が繰返し行なわれるようになる。

さらに、このときの状態を図５を用いて説明する。図５には走行用バッテリ２２０と、その走行用バッテリ２２０を構成するセルの斜視図およびその斜視図に対応する電池温度ＴＢの分布図と電池電圧ＶＢの分布図とを示す。

バッテリ温度ＴＢは、走行用バッテリ２２０の中央部の温度が比較的高く、端部になるほど温度が低い。これは、セルが比較的密接して併設されているため中央部の温度が高く端部になるに従って隣り合うセルの数が少なくなりかつ冷却されやすいためバッテリ温度ＴＢが低くなるためである。

バッテリ温度ＴＢとバッテリ電圧ＶＢとの間には相関関係があり、バッテリ温度ＴＢが低いほどバッテリ電圧ＶＢが低くなる。これをバッテリ電圧ＶＢとして実線で示す。さらに、走行用バッテリ２２０を構成するセルの電池特性として、電池温度が低いほど電池の内部抵抗が大きく電流が流れる際の電流降下も大きい。そのため、バッテリ電圧が電圧降下の影響を受けて点線で示すようにバッテリ電圧ＶＢが低下する。極低温時において、バッテリ電圧にマイナスのバイアスがかかるほどにまで低下する場合が発生する。この状態になると、端部のバッテリが放電できる状態ではなくなりかつ充放電可能な二次電池の特性を破損する場合もあり得る。

一方、本発明においては、図６に示すように充電と放電とを繰返し行なうように制御される。これは、システム起動時のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高い場合には、目標ＳＯＣをシステム起動時のＳＯＣ以上に設定することにより、継続的な放電状態を回避し、充電状態と放電状態とを繰返し実行させるためである。

図６に、実線で充放電の繰返した周期が短い場合を、点線で充放電制御の周期が長い場合を、それぞれ示す。図７に示すように、いずれの場合であっても電池温度ＴＢの到達温度（収束温度）および電池温度ＴＢの上昇温度（ΔＴＢ）が同じになるが、内部抵抗により発生するジュール熱による電池温度ＴＢの上昇は、充放電周期の短い方が速く上昇する。したがって、本発明においても、充放電周期をできるだけ短くして速やかに電池温度ＴＢを上昇させるようにすることが好ましい。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、電池温度や外気温が低くかつ走行用バッテリのシステム起動時ＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高い場合には継続的に放電制御が実行されることを避けるため、目標ＳＯＣがシステム起動時のＳＯＣ以上に設定される。このため、継続的な放電状態となることを回避することができ、低温時における端部のセルが速やかに温度上昇させられ、マイナスのバイアスを生じることがない。これにより、特に電池温度が低い端部のセルの充放電可能な二次電池としての機能を破壊することを回避することができ、走行用バッテリの長寿命化を図ることができる。

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。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図である。図１のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示す図である。従来の技術における、システム起動時のＳＯＣと目標ＳＯＣとの関係を示す図である。本発明のの技術における、システム起動時のＳＯＣと目標ＳＯＣとの関係を示す図である。走行用バッテリの温度分布および電圧分布を示す図である。充放電電流の時間変化の状態を示す図である。走行用バッテリの温度の時間変化の状態を示す図である。

符号の説明

１２０エンジン、１４０モータジェネレータ、１４０Ａモータ、１４０Ｂジェネレータ、１６０駆動輪、１８０減速機、２００動力分割機構、２２０走行用バッテリ、２４０インバータ、２４２コンバータ、２６０バッテリＥＣＵ、２８０エンジンＥＣＵ、３００ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０ＨＶ＿ＥＣＵ。

Claims

車両に搭載され、複数のセルから構成される二次電池の制御装置であって、
温度を検知するための検知手段と、
前記二次電池のＳＯＣを算出するための算出手段と、
前記二次電池のＳＯＣの目標値を記憶するための記憶手段と、
前記二次電池のＳＯＣが前記目標値になるように前記二次電池の充放電を制御するための制御手段と、
前記二次電池を含む前記車両の電源システムの起動時において、前記検知された温度が予め定められた温度以下であると、前記目標値を前記起動時のＳＯＣ以上に変更するための変更手段とを含む、二次電池の制御装置。
前記検知手段は、前記二次電池の温度を検知するための手段を含む、請求項１に記載の二次電池の制御装置。
前記検知手段は、前記車両の外気温を検知するための手段を含む、請求項１に記載の二次電池の制御装置。
前記変更手段は、前記目標値を、前記二次電池が過充電状態にならない範囲において、前記起動時のＳＯＣ以上に変更するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
前記変更手段は、前記目標値を前記起動時のＳＯＣに変更するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
前記起動時のＳＯＣは、前記電源システムの起動前のＳＯＣに基づいて算出される、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
前記起動時のＳＯＣは、前記電源システムの起動前のＳＯＣと前記二次電池の開放電圧とにより算出される、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
前記起動時のＳＯＣは、前記電源システムの起動前のＳＯＣと前記二次電池の開放電圧と前記二次電池の温度とにより算出される、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
前記制御装置は、前記車両の電源システムの起動後において、前記二次電池の温度が予め定められた電池温度以上に上昇すると、前記目標値を前記記憶手段に記憶されたＳＯＣに変更するための手段をさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の二次電池の制御装置。