JP2008064496A

JP2008064496A - 電池制御装置、電動車両、及び二次電池の充電状態を推定するための処理をコンピュータに実行させるためのプログラム

Info

Publication number: JP2008064496A
Application number: JP2006240333A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Suzuki; 鈴木　　昌彦; Kouta Togashi; 孝太冨樫; Yukinaga Uemura; 幸永植村; Kunio Kanamaru; 邦郎金丸
Original assignee: Panasonic EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: US20080053715A1; JP4866187B2; US7893652B2

Abstract

【課題】充放電再開直後の二次電池のＳＯＣの推定を短時間に行い、かつＳＯＣの精度の低下を抑制する。
【解決手段】モータジェネレータ５２に対して二次電池３０による電力供給が開始されることを受けて、判定部２５は電力供給が前回停止されてから電力供給が今回開始されるまでの期間を表す休止期間が所定期間を超えているか否かを判定する。休止期間が所定期間を超えている場合、充電状態推定部２４は、電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏと電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓとの差分を表すピーク電池電圧降下ΔＶｓ、および電力供給が開始された直後の最大の電流値を示すピーク放電電流Ｉｓを少なくともパラメータとして初期ＳＯＣを設定し、初期ＳＯＣに基づいて電力供給が開始された直後以降における二次電池３０の充電状態の推定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の充電状態の推定を行う電池制御装置に関する。

従来から、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池などの二次電池の充電状態（（以下、ＳＯＣ（State Of Charge）と称す）を推定し、ＳＯＣに基づいて二次電池の充放電を制御する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、所定期間に亘って積算した二次電池の充放電電流に基づいてＳＯＣを推定する方法が開示されている。

しかしながら、二次電池の充放電を開始した直後は、二次電池の充放電電流を測定する期間を十分に確保できないため、積算した充放電電流に基づいて短時間に精度よくＳＯＣを推定することは難しい。

そこで、前回二次電池の充放電を終了した時におけるＳＯＣ（以下、前回ＳＯＣと称す）を初期値として、二次電池の充放電を再開した直後におけるＳＯＣを推定する方法が知られている。

また、特許文献２には、自動車始動時の鉛蓄電池の残存容量の最大降下電圧値と、それに対応する電流値とから鉛蓄電池のＳＯＣを推定する方法が開示されている。

特開平１１−１７４１３４号公報特開２００５−３００４１８号公報

ところで、二次電池は充放電を行っていない間に自己放電によりＳＯＣが低下する傾向がある。よって、二次電池の前回の使用を終了してから長期間放置した後に、二次電池の使用を再開する場合、前回ＳＯＣを初期値として再開時のＳＯＣを推定すると、推定されたＳＯＣの精度が低下することがある。

また、二次電池を充放電すると、電池起電力に対して分極電圧が発生するが、特許文献２では、分極電圧の影響については考慮していない。よって、特許文献２に記載のＳＯＣの推定方法では、分極電圧の影響により推定されるＳＯＣの精度が低下することがある。

本発明は、充放電再開直後の二次電池のＳＯＣの推定を短時間に行い、かつＳＯＣの精度の低下を抑制することを目的とする。

本発明に係る電池制御装置は、負荷に対して二次電池による電力供給が開始されることを受けて、前記二次電池に分極電圧が発生しているか否かを判定する判定部と、前記二次電池に分極電圧が発生していないと判定された場合、前記電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏと前記電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓとの差分を表すピーク電池電圧降下ΔＶｓ、および前記電力供給が開始された後の最大の電流値を示すピーク放電電流Ｉｓを少なくともパラメータとして、前記電力供給が開始された直後における前記二次電池の充電状態を今回充電状態として推定し、前記今回充電状態をパラメータとして初期値を設定し、前記初期値に基づいて前記電力供給が開始された直後以降における前記二次電池の充電状態の推定を行う充電状態推定部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る電池制御装置の１つの態様によれば、前記判定部は、前記電力供給が前回停止されてから前記電力供給が今回開始されるまでの期間を表す休止期間が所定期間を超えている場合、前記二次電池に分極電圧が発生していないと判定し、前記休止期間が前記所定期間内の場合、前記二次電池に分極電圧が発生していると判定することを特徴とする。

本発明に係る電池制御装置の１つの態様によれば、前記充電状態推定部は、前記二次電池に分極電圧が発生していると判定された場合、前記電力供給が前回停止される直前に推定された前回充電状態をパラメータとして初期値を設定することを特徴とする。

本発明に係る電池制御装置の１つの態様によれば、前記二次電池に分極電圧が発生していると判定される間は、前記充電状態推定部による今回充電状態の推定及び前記電力供給の開始を禁止する制御を行う制御部を備えることを特徴とする。

本発明に係る電池制御装置の１つの態様によれば、前記充電状態推定部は、前記今回充電状態が、前記電力供給が前回停止される直前に推定された前回充電状態より高い場合、前記前回充電状態をパラメータに加えて初期値の設定を行うことを特徴とする。

本発明に係る電池制御装置の１つの態様によれば、前記今回充電状態が所定の充電状態よりも小さい場合、前記二次電池に対して所定の過放電防止処理を実行する制御部を備えることを特徴とする。

本発明に係る電池制御装置の１つの態様によれば、前記充電状態推定部は、前記ピーク電池電圧降下ΔＶｓおよび前記ピーク放電電流Ｉｓに加えて前記二次電池の電池温度をパラメータとして前記今回充電状態を推定することを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、二次電池の充電状態を推定するための処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記処理は、負荷に対して二次電池による電力供給が開始されることを受けて、前記二次電池に分極電圧が発生しているか否かを判定し、前記二次電池に分極電圧が発生していないと判定された場合、前記電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏと前記電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓとの差分を表すピーク電池電圧降下ΔＶｓ、および前記電力供給が開始された後の最大の電流値を示すピーク放電電流Ｉｓを少なくともパラメータとして、前記電力供給が開始された直後における前記二次電池の充電状態を今回充電状態として推定し、前記今回充電状態をパラメータとして初期値を設定し、前記初期値に基づいて前記電力供給が開始された直後以降における前記二次電池の充電状態の推定を行う処理を含むことを特徴とする。

本発明に係る電動車両は、駆動源としてのモータジェネレータと、前記モータジェネレータに電力を供給する二次電池と、イグニッションスイッチがオンされて前記モータジェネレータに対して前記二次電池による電力供給が開始されることを受けて、前記電力供給が前回停止されてから前記電力供給が今回開始されるまでの期間を表す休止期間が所定期間を超えているか否かを判定する判定部と、前記休止期間が所定期間を超えている場合、前記電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏと前記電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓとの差分を表すピーク電池電圧降下ΔＶｓ、および前記電力供給が開始された直後の最大の電流値を示すピーク放電電流Ｉｓを少なくともパラメータとして、前記電力供給が開始された直後における前記二次電池の充電状態を今回充電状態として推定し、前記今回充電状態に基づいて初期値を設定し、前記初期値に基づいて前記電力供給が開始された直後以降における前記二次電池の充電状態の推定を行う充電状態推定部と、を備えることを特徴とする。

本発明では、二次電池における分極電圧の影響を考慮して、例えば二次電池の放電の休止期間が所定期間ｔａを超えている場合は分極電圧の影響が少ないと判断して、ピーク電池電圧降下ΔＶｓおよびピーク放電電流Ｉｓに少なくとも基づいて、二次電池による放電が開始された直後における二次電池の充電状態を推定し、その充電状態に基づいて初期値を設定する。このように初期値を設定することで、充電状態の初期値の推定を短時間に行い、かつ初期値として推定される充電状態の精度の低下を抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態と称す）について、ハイブリッド電気自動車を例に、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、電動車両の１つであるハイブリッド電気自動車を例に説明するが、駆動源としてモータジェネレータを備える他の電動車両にも本実施形態は適用可能である。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の概略構成を示す図である。

図１において、電池電子制御ユニット（以下、電池ＥＣＵと称す）２０は、二次電池３０から電池電圧、電池温度などの情報を受けて、二次電池３０のＳＯＣを推定し、推定したＳＯＣや電池電圧、電池温度などの情報をハイブリッド電子制御ユニット（以下、ＨＶ−ＥＣＵと称す）４０に送信する。ＨＶ−ＥＣＵ４０は、インバータ５０、駆動力分配機構５６、エンジン６０を制御する。

二次電池３０は、複数の電池ブロックを直列に接続して構成される。各電池ブロックはそれぞれ、２個の電池モジュールを電気的に直列接続して構成されており、更に、各電池モジュールは、６個の単電池を電気的に直列に接続して構成されている。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池の数は特に限定されるものではない。二次電池の構成も上記した例に限定されるものではない。二次電池３０は、具体的には、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池などである。

二次電池３０は、リレー３８、インバータ５０を介してモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）５２に接続される。モータジェネレータ５２は、遊星ギア機構を含む駆動力分配機構５６を介してエンジン（内燃機関）６０と接続される。

また、温度センサ３２は、二次電池３０の少なくとも１箇所に設けられ、二次電池３０の電池温度Ｔを検知する。温度センサ３２を複数設ける場合、温度センサ３２は、例えば、比較的温度が近い複数の電池ブロックを１つのグループとして、あるいはいずれの電池ブロックとも比較的温度差がある１つの電池ブロックを１つのグループとして、グループごとに１つずつ配置される。グループ分けは、事前の実験等によって各電池ブロックの温度を測定することによって行えばよい。

また、電圧センサ３４は、電池ブロックごとに設けられ、各電池ブロックの端子電圧Ｖｂを検知する。さらに、電流センサ３６は、二次電池３０に流れる充放電電流Ｉを検知する。

温度センサ３２、電圧センサ３４、電流センサ３６から出力された温度情報、電池電圧情報、充放電電流情報は、それぞれ電池ＥＣＵ２０に入力され、電池ＥＣＵ２０は、各センサから入力された各情報に基づいて二次電池３０のＳＯＣを推定する。

次に、本実施形態における電池ＥＣＵ２０の構成について、図２に示す機能ブロック図を用いて説明する。

図２に示すように、電池ＥＣＵ２０は、その内部に、機能ブロックとして、温度測定部２１、電圧測定部２２、電流測定部２３、充電状態推定部２４、判定部２５、タイマ２６、制御部２７、記憶部２８を備える。

温度測定部２１は、二次電池３０の電池温度の測定を行っている。本実施形態では、グループごとに設定された各温度センサ３２が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいてグループごとの電池温度を特定する温度データを生成し、これを制御部２７に出力する。温度測定部２１による制御部２７への温度データの出力は、予め設定された周期（例えば、１００ｍｓ）で行われ、制御部２７は温度データを記憶部２８に格納する。制御部２７は、例えば、記憶部２８に格納された温度データに示されるグループごとの電池温度の代表値（例えば、平均値）を求めることで、電池温度Ｔを求める。

電圧測定部２２は、二次電池３０の端子電圧を測定している。本実施形態では、電圧測定部２２は、電池ブロックそれぞれの端子電圧Ｖｂを測定する。電圧測定部２２は、端子電圧Ｖｂを特定する電圧データを生成し、これらを制御部２７に出力する。制御部２７への電圧データの出力は、予め設定された周期（例えば、１００ｍｓ）で行われ、制御部２７は、電圧データを記憶部２８に格納する。

電流測定部２３は、二次電池３０の充放電時における充放電電流Ｉを測定している。本実施形態では、電流測定部２３は、電流センサ３６が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいて充電時に二次電池３０に入力された電流と、放電時に二次電池３０から出力された電流とを特定する電流データを生成し、これを制御部２７に出力する。また、電流測定部２３は、例えば充電時をマイナス、放電時をプラスとして電流データを生成する。電流測定部２３による制御部２７への電流データも、予め設定された周期（例えば、１００ｍｓ）で行われ、制御部２７は電流データも記憶部２８に格納する。

記憶部２８は、上記の通り、温度データ、電圧データ、電流データを記憶する。また、記憶部２８は、エンジンが停止しキースイッチがオフする直前に、後述する充電状態推定部２４において推定された二次電池３０のＳＯＣを、前回ＳＯＣとして記憶する。

エンジン始動以降の通常状態において、充電状態推定部２４は、電池電圧Ｖｂ、充放電電流Ｉ、電池温度Ｔなどに基づいて二次電池３０のＳＯＣを推定する。本実施形態において、充電状態推定部２４は、各電池ブロックにおいて、例えば、所定期間（例えば、６０ｓｅｃ）に電池電圧Ｖｂと充放電電流Ｉとのペアデータを複数個取得して記憶し、そのペアデータから、回帰分析により１次の近似直線（電圧Ｖ−電流Ｉ近似直線）を求め、Ｖ−Ｉ近似直線のＶ切片を電池電圧Ｖ０（無負荷電圧）として求める。また、電流Ｉの積算値∫Ｉを計算し、電池温度Ｔ、電池電圧Ｖ０、電流積算値∫Ｉの関数から電池の分極電圧Ｖｐを求め、電池電圧Ｖ０から分極電圧Ｖｐを減算して、電池の起電力Ｅを求める。次に、予め用意されている起電力−ＳＯＣ特性を参照して、求められた起電力Ｅから電池ブロックごとのＳＯＣを推定する。本実施形態では、各電池ブロックの代表ＳＯＣ値（例えば、平均ＳＯＣ値）を二次電池３０のＳＯＣとする。

ここで、エンジン始動直後に、充電状態推定部２４がＳＯＣを推定する際に用いる初期値としては、記憶部２８に記憶されている前回ＳＯＣを用いるのが一般的である。しかし、前回ＳＯＣは、二次電池３０の休止期間中における自己放電などにより、実際のＳＯＣと大きな誤差が生じることがあり、このような誤差が生じたまま前回ＳＯＣを初期値として、二次電池３０の充放電を行うと、過放電などにより二次電池３０に悪影響を及ぼすことがある。

そこで、本実施形態では、充電状態推定部２４がモータジェネレータ５２の起動開始直後において現れるピーク放電電流Ｉｓと、ピーク電池電圧降下ΔＶｓと、電池温度Ｔとに基づいて、モータジェネレータ５２の起動開始直後の二次電池３０のＳＯＣを求め、そのＳＯＣを初期値として用いる。

図３は、イグニッションスイッチをオンした後の放電電流と電池電圧との時間変化を示す図である。図３に示す通り、ピーク放電電流Ｉｓは、イグニッションスイッチがオンしたことに対応して、二次電池３０がモータジェネレータ５２に電力供給を開始してから所定期間ｔｂ内に現れる最大の放電電流である。また、ピーク電池電圧降下ΔＶｓは、二次電池３０がモータジェネレータ５２に電力供給を開始する直前の電池電圧Ｖｏと、モータジェネレータ５２に電力供給を開始してから所定期間ｔｂ内に現れる最低の電池電圧Ｖｓとの差分である。つまり、ピーク電池電圧降下ΔＶｓは、次式により求められる。

ΔＶｓ＝Ｖｏ−Ｖｓ・・・（１）
ここで、本実施形態においては、電力供給を開始する直前の電池電圧Ｖｏ及び所定期間ｔｂ内に現れる最低の電池電圧Ｖｓは、いずれも各電池ブロックの電池電圧の代表値（例えば、平均値）である。

図４Ａは、電池温度Ｔが２０℃の時のピーク電池電圧降下ΔＶｓとピーク放電電流ＩｓとＳＯＣとの関係を示すＳＯＣ推定マップである。つまり、このようなＳＯＣ推定マップを参照することで、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとピーク放電電流Ｉｓとを少なくともパラメータとしてＳＯＣを推定することができる。

ところで、本実施形態において、二次電池３０がモータジェネレータ５２に電力供給を開始する直後の電圧降下を求めるために、電力供給を開始する直前の電池電圧Ｖｏとの差分をとっている理由は、以下の通りである。

すなわち、ハイブリッド自動車などに使用されるニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池などの二次電池は、オルタネータシステムなどに用いられる鉛蓄電池などとは異なり、ＳＯＣを満充電ではなく、２０％〜８０％の中間領域に維持しながら使用される。ＳＯＣが異なれば、電力供給を開始する直前の所謂開放電圧である電池電圧Ｖｏの値も異なる。よって、二次電池の充放電が開始された直後の電池電圧を求めるだけでは、正確に電池電圧降下を測定することができない。そこで、本実施形態では、電池電圧Ｖｏと電池電圧Ｖｓとの差分によりピーク電池電圧降下ΔＶｓを求めている。

図４Ｂは、放電電流１Ｃにおけるピーク電池電圧降下ΔＶｓとＳＯＣと電池温度Ｔとの関係を示すマップである。図４Ｂに示す通り、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとＳＯＣとの関係では、電池温度Ｔの大きさにより大きく異なる。例えば、電池温度Ｔが０℃以下、ＳＯＣが２０％以下では、二次電池３０の内部抵抗の急増によりピーク電池電圧降下ΔＶｓは指数関数的に急増する。ＳＯＣが８０％以上ではピーク電池電圧降下ΔＶｓは小さくなるが、ハイブリッド自動車などに用いられる二次電池は、上記の通り、ＳＯＣを２０％〜８０％の中間領域として使用する。よって、精度よくＳＯＣを検出するためには、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとピーク放電電流Ｉｓのほかに、電池温度Ｔもパラメータとして用いることが好ましい。

以上より、本実施形態では、特定の電池温度ごとに図４Ａに示すようなマップを予め実験等を行うことで作成して記憶部２８に記憶しておく。充電状態推定部２４は、測定した電池温度Ｔに対応するマップを参照して、測定したピーク放電電流Ｉｓとピーク電池電圧降下ΔＶｓとに対応するＳＯＣを特定することで、モータジェネレータ５２に電力供給を開始した直後における二次電池３０のＳＯＣ（以下、今回ＳＯＣと称す）を求め、その今回ＳＯＣを初期値として用いる。

ところで、図３に示す通り、二次電池３０の放電を一旦停止し、放電電流がゼロになっても分極電圧の影響により、二次電池３０の電池電圧Ｖｂが、電池電圧Ｖｏに戻るまでにはある程度の時間がかかる。よって、分極電圧が発生している間は、二次電池３０の電池電圧Ｖｂが分極電圧の影響で降下しているため、上記のような手順では、精度よくピーク電池電圧降下ΔＶｓを求めることができない。

そこで、本実施形態では、判定部２５が二次電池３０の放電の休止期間が所定期間ｔａ以内か否かを判定することで、二次電池３０において分極電圧が発生しているか否かの判定を行う。そして、判定部２５での判定の結果、二次電池３０の充放電の休止期間が所定期間ｔａを超えている場合のみ、充電状態推定部２４は、上記のように今回ＳＯＣを求め、初期値として用いる。一方、休止期間が所定期間ｔａ以内の場合には、充電状態推定部２４は、今回ＳＯＣを求めたとしても、そのＳＯＣの精度が保証できないため、今回ＳＯＣを求めずに、前回ＳＯＣを初期値として用いる。

判定部２５は、例えば、イグニッションスイッチがオフして二次電池３０の放電が停止した時点でタイマ２６を起動し、再びイグニッションスイッチがオンして二次電池３０がモータジェネレータ５２への電力供給を開始した時点においてタイマ２６を参照し、二次電池３０が放電を行っていない休止期間を特定する。なお、所定期間ｔａは、予め実験等を行うことにより、二次電池３０において分極電圧が発生してから消滅するまでの期間を測定することで求めればよく、例えば、１５ｓｅｃである。

また、電池ＥＣＵ２０は、再びイグニッションスイッチがオンするまで継続してタイマ２６を作動させずに、所定期間ｔａを超えた時点でタイマ２６を停止させてもよい。この場合、判定部２５は、タイマ２６が作動しているか否かを判定し、作動している場合は、休止期間が所定期間ｔａを超えていないと判定すればよい。

さらに、本実施形態では、上記の通り、休止期間を測定することで分極電圧の発生有無の判定を行う。しかし、判定部２５は、休止期間の測定以外の手法により、分極電圧の発生有無の判定を行ってもよい。例えば、判定部２５は、二次電池３０がモータジェネレータ５２への電力供給を停止した後に、電池電圧Ｖｂを所定期間検出し、検出された複数の電池電圧Ｖｂから電池電圧Ｖｂの変動率を算出し、その変動率が小さければ分極電圧の影響は消滅しているとして、分極電圧は発生していないと判定してもよい。

以下、エンジン始動時における電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０の処理手順を示す図５を参照して、初期ＳＯＣを求める手順について説明する。

まず、ユーザがキーをキーシリンダに装填することなどにより、キースイッチがオンすると（Ｓ１００）、電池ＥＣＵ２０は、記憶部２８から前回ＳＯＣを読み出し（Ｓ１０２）、電池電圧Ｖｂ、充放電電流Ｉ、電池温度Ｔの測定を開始する（Ｓ１０４）。さらに、電池ＥＣＵ２０は、リレー３８を閉状態として、二次電池３０とインバータ５０とを電気的に接続する（Ｓ１０６）。また、ＨＶ−ＥＣＵ４０は、駆動力分配機構５６を介してモータジェネレータ５２とエンジン６０とを連結させる（Ｓ１０８）。

その後、ユーザがキーを回すことなどにより、イグニッションスイッチがオンすると（Ｓ１１０）、ＨＶ−ＥＣＵ４０は、インバータ５０を制御することで、モータジェネレータ５２にインバータ５０を介して二次電池３０からの電力を供給し、モータジェネレータ５２を起動し、エンジン始動を行う（Ｓ１１２）。

この時、電池ＥＣＵ２０は、二次電池３０の放電の休止期間が所定期間ｔａ以内か否かを判定することで、二次電池３０において分極電圧が発生しているか否かの判定を行う（Ｓ１１４）。ステップＳ１１４での判定の結果、休止期間が所定期間ｔａを超えている場合（ステップＳ１１４の判定結果が、否定「Ｎ」）、電池ＥＣＵ２０は、分極電圧が発生していないと判断して、モータジェネレータ５２の起動開始直後において現れるピーク放電電流Ｉｓと、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとを検知する（Ｓ１１６）。さらに、電池ＥＣＵ２０は、電池温度Ｔに対応するマップを参照し、検知したピーク放電電流Ｉｓとピーク電池電圧降下ΔＶｓとに対応するＳＯＣを特定することで、二次電池３０の今回ＳＯＣを求め（Ｓ１１８）、今回ＳＯＣを初期ＳＯＣに設定する（Ｓ１２０）。つまり、電池ＥＣＵ２０は、前回のキースイッチオフの際に記憶しておいた前回ＳＯＣの代わりに、電池温度Ｔ、ピーク放電電流Ｉｓ、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとに基づいて推定した今回ＳＯＣを初期ＳＯＣとして用いる。

一方、二次電池３０の充放電の休止期間が所定期間ｔａ以内の場合（ステップＳ１１４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、前回ＳＯＣを初期ＳＯＣに設定する（Ｓ１２２）。

さて、上記のように、初期ＳＯＣを設定した後、ステップＳ１１２におけるモータジェネレータ５２の起動によりエンジンの始動に成功した場合（ステップＳ１２４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、電池ＥＣＵ２０は、設定した初期ＳＯＣに基づいて、積算した充放電電流Ｉなどに基づいてＳＯＣの推定を行い、推定したＳＯＣに基づいて二次電池２０の充放電を行う（Ｓ１２６）。

一方、エンジンの始動に失敗した場合（ステップＳ１２４の判定結果が、否定「Ｎ」）、再度、ステップＳ１１２以降の処理を繰り返す。なお、ＨＶ−ＥＣＵ４０は、例えば、エンジン起動後のエンジン回転数が所定の回転数より低い状態で、回転変動が所定値よりも大きい場合にエンジンの始動に失敗した、つまりエンジンの完爆に失敗したと判定する。また、一度エンジンの始動に失敗した後のステップＳ１１４の判定は、前回二次電池３０がモータジェネレータ５２への電力供給を停止してから今回モータジェネレータ５２に電力供給を開始するまでの期間を二次電池３０の充放電の休止期間として、当該期間が所定期間ｔａか否かにより行う。

以上、本実施形態によれば、二次電池３０における分極電圧の影響を考慮して、二次電池３０の放電の休止期間が所定期間ｔａを超えている場合、電池ＥＣＵ２０は、電池温度Ｔ、ピーク放電電流Ｉｓ、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとに基づいて、図４Ａに示すようなマップを参照して、エンジン始動時における二次電池３０のＳＯＣ、つまり初期ＳＯＣを求める。このように初期ＳＯＣを求めることで、初期ＳＯＣの推定を短時間に行い、かつＳＯＣの精度の低下を抑制することができる。

続いて、本実施形態の第１の変形例について説明する。

図６は、第１の変形例に係る電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０のエンジン始動時における処理手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、第１の変形例では、エンジンの始動に失敗した場合（ステップＳ１２４の判定結果が、否定「Ｎ」）、二次電池３０の充放電の休止期間が所定期間ｔａを超えるまで（ステップＳ１３０の判定結果が、肯定「Ｙ」）、モータジェネレータ５２の起動を禁止し、休止期間が所定期間ｔａを超えると（ステップＳ１３０の判定結果が、否定「Ｎ」）、モータジェネレータの起動を再度行う（Ｓ１３２）。

第１の変形例によれば、エンジンの始動に失敗した場合、二次電池３０の充放電の休止期間が所定期間ｔａを超えるまで、モータジェネレータ５２の起動を禁止する。これにより、二次電池３０に分極電圧が発生している間はＳＯＣの推定を行わないため、ＳＯＣの精度の低下を未然に防ぐことができる。

続いて、本実施形態の第２の変形例について説明する。

上記の実施形態のように、二次電池３０の分極電圧を考慮して、今回ＳＯＣを推定したとしても、放電電流や電池電圧の測定誤差により、推定されたＳＯＣの精度が低下する場合がある。

そこで、第２の変形例では、今回ＳＯＣを求めた後、今回ＳＯＣの評価を行う。

図７は、第２の変形例に係る電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０のエンジン始動時における処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すように、第２の変形例では、電池温度Ｔ、ピーク放電電流Ｉｓ、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとに基づいて今回ＳＯＣを求めた後（Ｓ１１８）、電池ＥＣＵ２０は、今回ＳＯＣが、前回ＳＯＣより大きいか否かの判定を行う（Ｓ１１９）。判定の結果、大きい場合には（ステップＳ１１９の判定結果が、肯定「Ｙ」）、今回ＳＯＣの精度が十分に得られていないと判断して、電池ＥＣＵ２０は、今回ＳＯＣの代わりに前回ＳＯＣを初期ＳＯＣに設定する（Ｓ１２２）。

二次電池３０が充放電を休止後、再度充放電を行う場合、自己放電等によりＳＯＣが低下していることが予想される。よって、上記のように今回ＳＯＣが、前回ＳＯＣより大きい場合、今回ＳＯＣの精度が十分に得られていない可能性が高い。このような場合、今回ＳＯＣを初期値として二次電池３０の充放電を行うと、実際のＳＯＣよりも初期ＳＯＣが高いため、二次電池３０が過放電となるおそれがある。そこで、第２の変形例では、今回ＳＯＣが、前回ＳＯＣより大きい場合には、電池ＥＣＵ２０は、前回ＳＯＣを初期ＳＯＣに設定する。これにより、放電電流や電池電圧の測定誤差により推定されたＳＯＣの精度が低下したとしても、二次電池３０の過放電などを未然に防ぐことができる。

続いて、本実施形態の第３の変形例について説明する。

二次電池３０を長期間放置し二次電池３０の自己放電が進行することなどにより、二次電池３０の充放電を再開する時点のＳＯＣが、前回ＳＯＣよりも大幅に低下する場合がある。このような場合、二次電池３０の充放電を再開した直後に過放電に陥るおそれがある。そこで、第３の変形例では、二次電池３０の充放電の再開時、つまり、エンジン始動時に推定された今回ＳＯＣが、二次電池３０が過放電に陥る可能性がある所定ＳＯＣ以下の場合、所定の過放電防止処理を実行する。

図８は、第３の変形例に係る電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０のエンジン始動時における処理手順を示すフローチャートである。

図８に示す通り、第３の変形例では、ステップＳ１１８で求めた今回ＳＯＣが、所定ＳＯＣ以下の場合（ステップＳ１４０の判定結果が、否定「Ｎ」）、電池ＥＣＵ２０は、過放電防止処理を実行する（Ｓ１４２）。過放電防止処理としては、例えば、二次電池３０の充放電を通常制御する前に、インバータ５０の放電電流に制限を設けるとともに、エンジン始動直後にモータジェネレータ５２の発電により二次電池３０の充電を優先的に行う。

第３の変形例によれば、エンジン始動直後に、過放電防止処理を直ちに行うことができる。つまり、通常状態における、電池電圧Ｖｂ、充放電電流Ｉ、電池温度Ｔなどに基づいてＳＯＣを推定する場合に比べて、二次電池３０が充放電を再開した直後に過放電に陥る危険性をより早く検知し、過放電に陥らないような処置をとることができる。

なお、上記の実施形態や各変形例では、今回ＳＯＣや前回ＳＯＣをそのまま初期ＳＯＣとして設定する例について説明した。しかし、今回ＳＯＣや前回ＳＯＣは、初期ＳＯＣを設定するためのパラメータであり、例えば、今回ＳＯＣや前回ＳＯＣに、所定の補正係数を掛ける、あるいは所定の補正値を加えることなどにより、初期ＳＯＣの補正を行ってもよい。

また、上記の実施形態や各変形例では、電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏや電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓの値として、電池ブロックの電池電圧（端子電圧）Ｖｂの平均値を使用したが、各電池ブロックの電圧を合計した二次電池全体の電池電圧Ｖを用いてもよい。

さらに、電池ＥＣＵ２０やＨＶ−ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータに図５〜図８に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって実現することができる。

すなわち、マイクロコンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムを読み出してＣＰＵが順次実行する。所定期間ｔａや図４Ａに示すようなマップは予めメモリに記憶されている。ＣＰＵは、イグニッションスイッチがオンされることを検知すると、内蔵されたタイマに基づいて休止期間を検出する。さらに、ＣＰＵは二次電池３０の放電の休止期間が所定期間ｔａを超えている場合、インタフェースを介して各種センサから入力しメモリに記憶された電池電圧Ｖ、放電電流Ｉに基づいてピーク放電電流Ｉｓ、ピーク電池電圧降下ΔＶｓとを演算し、さらに、電池温度Ｔに対するマップを参照して、演算されたピーク放電電流Ｉｓ及びピーク電池電圧降下ΔＶｓに対応する今回ＳＯＣを特定して、今回ＳＯＣを初期ＳＯＣに設定する。その後、ＣＰＵは、その初期ＳＯＣに基づいて、モータジェネレータ５２への電力供給が開始された直後以降における二次電池３０の充電状態の推定を行う。

実施形態や各変形例に係るハイブリッド電気自動車の概略構成を示す図である。実施形態や各変形例に係る電池ＥＣＵ２０の機能ブロックを示す図である。イグニッションスイッチをオンした後の充放電電流Ｉと電池電圧Ｖとの時間変化を示す図である。ピーク電池電圧降下ΔＶｓとピーク放電電流ＩｓとＳＯＣとの関係を示すマップであり、電池ＥＣＵが今回ＳＯＣを推定する際に参照するマップの一例を示す図である。ピーク電池電圧降下ΔＶｓとＳＯＣと電池温度Ｔとの関係を示すマップの一例を示す図である。実施形態に係る電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０のエンジン始動時の処理手順を示すフローチャートである。第１の変形例に係る電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０のエンジン始動時の処理手順を示すフローチャートである。第２の変形例に係る電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０のエンジン始動時の処理手順を示すフローチャートである。第３の変形例に係る電池ＥＣＵ２０及びＨＶ−ＥＣＵ４０のエンジン始動時の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２０電池ＥＣＵ、２１温度測定部、２２電圧測定部、２３電流測定部、２４充電状態推定部、２５判定部、２６タイマ、２７制御部、２８記憶部、３０二次電池、３２温度センサ、３４電圧センサ、３６電流センサ、３８リレー、４０ＨＶ−ＥＣＵ、５０インバータ、５２モータジェネレータ、５６駆動力分配機構、６０エンジン。

Claims

負荷に対して二次電池による電力供給が開始されることを受けて、前記二次電池に分極電圧が発生しているか否かを判定する判定部と、
前記二次電池に分極電圧が発生していないと判定された場合、前記電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏと前記電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓとの差分を表すピーク電池電圧降下ΔＶｓ、および前記電力供給が開始された後の最大の電流値を示すピーク放電電流Ｉｓを少なくともパラメータとして、前記電力供給が開始された直後における前記二次電池の充電状態を今回充電状態として推定し、前記今回充電状態をパラメータとして初期値を設定し、前記初期値に基づいて前記電力供給が開始された直後以降における前記二次電池の充電状態の推定を行う充電状態推定部と、
を備える電池制御装置。
請求項1に記載の電池制御装置において、
前記判定部は、前記電力供給が前回停止されてから前記電力供給が今回開始されるまでの期間を表す休止期間が所定期間を超えている場合、前記二次電池に分極電圧が発生していないと判定し、前記休止期間が前記所定期間内の場合、前記二次電池に分極電圧が発生していると判定することを特徴とする電池制御装置。
請求項１または２に記載の電池制御装置において、
前記充電状態推定部は、前記二次電池に分極電圧が発生していると判定された場合、前記電力供給が前回停止される直前に推定された前回充電状態をパラメータとして初期値を設定する、
ことを特徴とする電池制御装置。
請求項１または２に記載の電池制御装置において、
前記二次電池に分極電圧が発生していると判定される間は、前記充電状態推定部による今回充電状態の推定及び前記電力供給の開始を禁止する制御を行う制御部を、
備えることを特徴とする電池制御装置。
請求項１または２に記載の電池制御処置において、
前記充電状態推定部は、
前記今回充電状態が、前記電力供給が前回停止される直前に推定された前回充電状態より高い場合、前記前回充電状態をパラメータに加えて初期値の設定を行う、
ことを特徴とする電池制御装置。
請求項１または２に記載の電池制御装置は、さらに、
前記今回充電状態が所定の充電状態よりも小さい場合、前記二次電池に対して所定の過放電防止処理を実行する制御部を
備えることを特徴とする電池制御装置。
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電池制御装置において、
前記充電状態推定部は、前記ピーク電池電圧降下ΔＶｓおよび前記ピーク放電電流Ｉｓに加えて前記二次電池の電池温度をパラメータとして前記今回充電状態を推定する、
ことを特徴とする電池制御装置。
二次電池の充電状態を推定するための処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記処理は、
負荷に対して二次電池による電力供給が開始されることを受けて、前記二次電池に分極電圧が発生しているか否かを判定し、
前記二次電池に分極電圧が発生していないと判定された場合、前記電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏと前記電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓとの差分を表すピーク電池電圧降下ΔＶｓ、および前記電力供給が開始された後の最大の電流値を示すピーク放電電流Ｉｓを少なくともパラメータとして、前記電力供給が開始された直後における前記二次電池の充電状態を今回充電状態として推定し、前記今回充電状態をパラメータとして初期値を設定し、前記初期値に基づいて前記電力供給が開始された直後以降における前記二次電池の充電状態の推定を行う処理を含む、
ことを特徴とするプログラム。
駆動源としてのモータジェネレータと、
前記モータジェネレータに電力を供給する二次電池と、
イグニッションスイッチがオンされて前記モータジェネレータに対して前記二次電池による電力供給が開始されることを受けて、前記電力供給が前回停止されてから前記電力供給が今回開始されるまでの期間を表す休止期間が所定期間を超えているか否かを判定する判定部と、
前記休止期間が所定期間を超えている場合、前記電力供給が開始される前の電池電圧Ｖｏと前記電力供給が開始された後の最低電池電圧Ｖｓとの差分を表すピーク電池電圧降下ΔＶｓ、および前記電力供給が開始された直後の最大の電流値を示すピーク放電電流Ｉｓを少なくともパラメータとして、前記電力供給が開始された直後における前記二次電池の充電状態を今回充電状態として推定し、前記今回充電状態に基づいて初期値を設定し、前記初期値に基づいて前記電力供給が開始された直後以降における前記二次電池の充電状態の推定を行う充電状態推定部と、
を備えることを特徴とする電動車両。