JP2011190690A - 電池制御装置および車載用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池を用いた車両駆動用組電池の電力によりモータ・ジェネレータを駆動してエンジンの起動を行う構成において、エンジン起動をより確実に行うことができる電池制御装置の提供。
【解決手段】電池制御装置は、車両のイグニッションオン操作が行われると、複数の二次電池１１から成る車両駆動用組電池（二次電池モジュール２２）の電力によりモータ・ジェネレータ２４を駆動して、エンジン２５の起動動作を行うものであって、制御部２３は、イグニッションオン操作に伴うエンジン起動動作によりエンジン２５が起動したか否かを判定する。さらに、制御部２３は、起動していないと判定した場合に、車載の放電回路２６を用いて二次電池モジュール２２を放電させて電池温度を上昇させた後、起動動作を再び行わせる。その結果、エンジン起動の確実性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された二次電池の制御を行う電池制御装置、および車載用電源装置に関する。

地球温暖化や燃料枯渇の問題から、駆動の一部を電気モータで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が開発されてきており、電気モータの電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになってきた。このような要求に合致する電源として、高電圧を有する非水溶液系のリチウム二次電池が注目されている。

現在、エンジンの起動には鉛蓄電池が電源として多く使用されているが、ＨＥＶにおいてはＨＥＶ用電源として二次電池を搭載している。そのため、今後ＨＥＶを小型軽量化していく上で、この二次電池がエンジンの起動用電源としての役割を担うことが求められる。

一方、二次電池は入出力特性に温度依存性があり、低温時には出力が低下する傾向にある。このため、電池の放電による発熱を利用して出力を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１４０７７１号公報

ところで、低温環境下で車両を起動する場合、上述したように二次電池の出力が低下して充分な出力が得られない場合がある。また、起動に必要な出力が得られるか否かは、電池温度だけでなく、電池の充電レベルや電池の劣化状態によっても変化し、さらに、車両停止から車両起動までの間においても変化する。そのため、車両停止時の状態で起動可能か否かを判別するのは難しかった。

本発明は、車両のイグニッションオン操作が行われると、複数の二次電池から成る車両駆動用組電池の電力によりモータ・ジェネレータを駆動して、エンジンの起動動作を行う電池制御装置であって、イグニッションオン操作に伴うエンジン起動動作によりエンジンが起動したか否かを判定する起動判定手段と、起動判定手段により起動していないと判定された場合に、車載の放電負荷を用いて車両駆動用組電池を放電させた後、起動動作を再び行わせる再起動手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明による車載用電源装置は、複数の二次電池から成る車両駆動用組電池と、上述の電池制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、二次電池を用いた車両駆動用組電池の電力によりモータ・ジェネレータを駆動してエンジンの起動を行う構成において、エンジン起動をより確実に行うことができる。

車載用の電池制御装置の概略構成を示すブロック図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の構成を示す断面図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の構成を示す分解斜視図である。 リチウムイオン二次電池の出力特性を示す図である。 リチウムイオン二次電池の放電時温度上昇を示す図である。 起動時における制御部２３の動作の一例を示すフローチャートである。 起動制御の第１の変形例を示すフローチャートである。 起動制御の第２の変形例を示すフローチャートである。 起動制御の第３の変形例を示すフローチャートである。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、ＨＥＶに搭載された電池制御装置を説明するためのブロック図である。エンジン２５を起動する際には、モータ・ジェネレータ２４によって起動トルクが与えられる。二次電池モジュール２２はＨＥＶ用電源として搭載されているものであるが、エンジン起動時のモータ・ジェネレータ駆動用電源としても用いられる。二次電池モジュール２２は、複数の二次電池１１を直列接続または並列接続または並列と直列とを組み合わせて接続することによって構成されている。

二次電池モジュール２２には、各二次電池１１の温度を検出する温度センサ２２１と、各二次電池１１の電圧を検出する電圧センサ２２２とを備えている。ここでは、温度センサ２２１は各二次電池１１の温度を検出するものとしているが、二次電池モジュール２２内の所定箇所の温度を計測する温度センサであっても良い。温度センサ２２１で検出された電池温度Ｔ１および電池電圧Ｖは、制御部２３に送信される。

制御部２３は、二次電池モジュール２２の状態（電池温度、電池電圧）を監視するとともに、二次電池モジュール２２、モータ・ジェネレータ２４およびアラーム装置２７の制御を行う。また、制御装置２３は、電池温度Ｔ１、電池電圧Ｖおよび外気温センサ２８から入力される外気温Ｔ２を記録保持する。さらに、制御部２３は、検出された電池電圧（開回路電圧）Ｖに基づいて二次電池１１のＳＯＣ（State Of Charge）を演算し、その演算結果を保持する。なお、ＳＯＣ演算に必要なデータは制御部２３に予め記憶されている。

制御部２３は、イグニッションオン等の起動信号が車両側から入力されると、エンジン２５に対して起動トルクを付与するように、モータ・ジェネレータ２４に制御信号を出力する。モータ・ジェネレータ２４はエンジン２５の起動に必要なトルクを短時間与え、エンジン２５を起動させる。エンジン２５は、起動情報（例えば、回転信号）を制御部２３に出力する。エンジン起動ができなかった場合には、制御部２３は警報信号をアラーム装置２７へ出力する。警報信号を受信したアラーム装置２７は、ランプや音等を用いて、エンジン２５が起動できないことを車両搭乗者に報知する。放電回路２６は二次電池モジュール２２の強制放電を行うための回路であり、放電時には二次電池モジュール２２が抵抗（不図示）を介して短絡される。後述するように、この放電回路２６による二次電池モジュール２２の放電により、二次電池１１の温度を上昇させる。

図２，３は二次電池１１の構成を説明する図である。二次電池１１には、例えば、高容量で高出力なリチウム二次電池が用いられる。図２は、車両用二次電池の１つである円筒形リチウムイオン二次電池の断面図である。図３は、円筒形リチウムイオン二次電池の分解斜視図である。

図２に示すように、二次電池１１は、有底円筒形の電池容器１内に樹脂製の軸芯７の周囲に捲回された電極群８と、電解液とを収納し、上蓋３と上蓋ケース４とから成る電導性の上蓋部を電池容器１の開口部に取りつけて密封したものである。電池容器１と上蓋ケース４との間にはガスケット２が設けられており、このガスケット２により電池容器１と上蓋ケース４との間が密封されるとともに、電池容器１と上蓋ケース４とが電気的に絶縁される。

電極群８には正極および負極の集電部品５，６が取り付けられている。負極の電極は負極集電部品６に溶接等で接続され、負極のリード１０を介して電池容器１に電気的に接続されている。リード１０は、電池容器１の底部に溶接されている。一方、正極集電部品５には正極リード９の一方が溶接され、正極リード９の他方は上蓋ケース４に溶接されている。これにより、上蓋部と電極群８の正極とが電気的に接続される。

図３に示すように、電極群８は、正極電極１４と負極電極１５とを、樹脂製の軸芯７の周囲に多孔質で絶縁性を有するセパレータ１８を介して捲回し、最外周の負極電極１５を覆うセパレータ１８をテープ１８ａで止めたものである。正極電極１４はアルミニウム等の金属薄膜であり、両面に正極合剤１６が塗布されている。正極電極１４の図中上方の長辺部には、正極タブ１２が複数設けられている。負極電極１５は銅等の金属薄膜であり、両面に負極合剤１７が塗布されている。負極電極１５の図中下方の長辺部には、負極タブ１３が複数設けられている。

正極合剤１６は、正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとを有する。正極活物質は、リチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リン酸鉄リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種類以上を含むリチウム酸化物）、などが挙げられる。正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムイオンの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できる物質であれば制限はない。

正極導電材の例として、黒鉛やアセチレンブラックなどが挙げられる。正極バインダは、正極活物質と正極導電材、及び正極合剤と正極集電体、を結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。

正極合剤１６の形成方法は、正極電極１４上に正極合剤１６が形成される方法であれば制限はない。正極合剤１６の形成方法の一例としては、正極合剤１６の構成物質の分散溶液を正極電極１４上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。分散溶液の溶媒例として、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水が挙げられる。

負極合剤１７は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とを有する。なお、負極合剤１７は、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質として、黒鉛炭素を用いることが好ましい。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。

負極合剤１７の形成方法は、負極電極１５上に負極合剤１７が形成される方法であれば制限はない。負極合剤１７の形成方法の一例としては、負極合剤１７の構成物質の分散溶液を負極電極１５上に塗工する方法が挙げられる。塗工方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。

非水電解液は、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例としては、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ６）、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、或いは上記溶媒の１種類以上から選ばれる溶媒を混合したもの、が挙げられる。

前述したように、二次電池は入出力特性に温度依存性があり、低温時には出力が低下する傾向にある。そのため、低温環境下で車両を起動する場合、二次電池の出力低下によりモータ・ジェネレータ２４でエンジン２５を起動できない場合がある。

図４は、リチウム二次電池の出力（放電可能出力）特性の概略を示す図である。図４に示す放電可能出力は、放電前の開回路電圧（OCV)と５Ｃ電流A1で放電中の１０秒目電圧V1とを使用し、式（１）に基づいて算出したものである。なお、式（１）の下限電圧Vminは、システムの構成やモータの仕様、二次電池の仕様等に応じて設定される下限電圧であり、システムはこの下限電圧Vmin以上で動作するように設定されている。
放電可能出力 = Vmin × (OCV − Vmin) / [(OCV − V1) / A1] …（１）

図４において、横軸はＳＯＣを表しており、Ｌ１は電池温度が−３０℃の場合、Ｌ２は電池温度が−２０℃の場合、Ｌ３は電池温度が−１０℃の場合、Ｌ４は電池温度が０℃の場合を示す。図４に示すように、電池温度が低くなると放電可能出力も低下する。また、放電可能出力はＳＯＣが小さくなるにつれて低下するが、その低下の度合いは電池温度が高くなるほど大きくなる。例えば、ＳＯＣが６０％から５０％に減少したとき、電池温度が−２０℃の場合の出力変化は２０Ｗ程度であるが、０℃の場合には約７０Ｗ変化する。なお、放電可能出力は電池の劣化状態によっても変化するが、ここでは劣化の影響は考慮していない。

なお、ＳＯＣは充放電容量の積算値からも求めることが出来るが、ハイブリッド自動車では大電流の充放電が頻繁に行われることが多く、電流および充放電時間の誤差が積算されるため、積算で求めたＳＯＣは誤差を含み易い。そのため、予め開回路電圧(OCV)とＳＯＣの関係を取得しておきOCVから求める方法、およびこれらを併用する方法などで求められている。

二次電池の放電可能出力がエンジン２５の起動に必要な電力を超えていれば起動が可能であるが、起動に必要な電力を下回っている場合には起動できないことになる。例えば、エンジン２５を起動させるために必要な電力が二次電池当り２００Ｗであると仮定したとき、電池温度が０℃（曲線Ｌ４）であった場合には、ＳＯＣがほぼ３５％を超えていれば起動が可能であるが、ＳＯＣ＜３０％であった場合には起動不能となる。一方、電池温度が−２０℃（曲線Ｌ２）、−３０℃（曲線Ｌ１）である場合には、ＳＯＣが８０％であっても起動することができない。

そこで、本実施の形態では、イグニッションオン時の起動によりエンジン２５が起動できなかった場合には、図１の放電回路２６を用いて二次電池１１を強制放電させ、電池温度を上昇させて二次電池１１の出力改善を図った後に再度起動動作を行うようにした。

図５は、放電による電池温度の上昇を示したものである。二次電池１１の内部抵抗は電池温度が低くなるほど大きくなるため、同一電流を流した場合には電池温度が低いほど発生する熱も大きくなる。図５では、５ＣＡ（定格容量を１時間率で除した電流値の５倍の電流値)で放電したときの、ＳＯＣ変化と電池温度変化との関係を示した。曲線Ｌ１１は電池温度が−３０℃の場合、Ｌ１２は−２０℃の場合、Ｌ１３は−１０℃の場合を示す。上述したように電池温度が低下すると内部抵抗が増加するため、例えば、ＳＯＣの低下が同じ２０％であっても、電池温度が−１０℃のときの温度上昇は約７℃であるが、−２０℃の場合の温度上昇は約１１℃となり、−３０℃の場合には約１６．５℃となる。

このように、放電によって二次電池１１の電池温度を上昇させることができる。一方、図４に示すように、二次電池１１の放電可能出力は電池温度が高いほど全体的に大きくなる。そのため、イグニッションオン時の起動によりエンジン２５が起動できなかった場合でも、二次電池１１を強制放電させて電池温度を上昇させ、二次電池１１の出力向上を図り、エンジン２５が起動可能なトルクを得られるようにすることができる。

図４の矢印で示す変化は、放電によって電池温度を１０℃上昇させたときの二次電池１１の状態の変化を示したものである。図４では、電池温度を−３０℃から−２０℃に変化させたＢ１の場合、−２０℃から−１０℃へ変化させたＢ２の場合、−１０℃から０℃へ変化させたＢ３の場合を示す。このような変化を調べるためには、図５を用いて、電池温度を１０℃上昇させるために必要なＳＯＣ変化を求める。電池温度−１０℃（曲線Ｌ１）の場合には、約３３％のＳＯＣ変化が必要となる。一方、電池温度が−２０℃の場合に必要なＳＯＣ変化は約１８％で、電池温度が−３０度の場合に必要なＳＯＣ変化は約１２％となる。

図４に示すように、各電池温度における放電前のＳＯＣが７０％の場合を考えると、放電前の電池温度が−３０℃であった場合には、矢印Ｂ１で示すように電池温度が−２０℃でＳＯＣが５８％（＝７０−１２）の状態へと電池状態が変化する。同様に、放電前の電池温度が−２０℃の場合には、矢印Ｂ２で示すように電池温度−１０℃およびＳＯＣ＝５２％の電池状態へと変化し、放電前の電池温度が−１０℃の場合には、矢印Ｂ３で示すように電池温度０℃およびＳＯＣ＝３７％の電池状態へと変化する。

放電後の二次電池１１の出力を比較すると、Ｂ１およびＢ２の場合には出力が向上するが、電池温度の比較的高いＢ３の場合には、温度上昇に必要なＳＯＣが大きいため出力が低下してしまうことになる。すなわち、放電による出力向上の効果は、電池温度がある程度低くならないと期待できないことがわかる。

例えば、エンジン起動に必要なトルクが二次電池当り出力＝２００Ｗに相当すると仮定した場合、Ｂ３の放電前状態（電池温度−１０℃、ＳＯＣ＝７０％）ならば起動が可能であるが、Ｂ１，Ｂ２の放電を行う前の電池状態では、エンジンを起動させることができない。Ｂ２の放電を行うと、二次電池１１の出力は２００Ｗよりも大きくなるので、放電後はエンジン起動が可能となる。また、電池状態が温度−３０℃、ＳＯＣ＝７０％の場合には、Ｂ１の放電を行ってもエンジン起動可能な電池状態とならないが、再度の放電を行ったり、Ｂ１の放電よりもＳＯＣ変化がより大きな放電を行ったりすることで、エンジン起動が可能となる。例えば、ＳＯＣ変化が２６％の放電を行えば、温度変化は２０℃なので、図４を参照すると放電後の出力は２００Ｗを超えることになる。

また、電池温度が−１０℃であってもＳＯＣが３５％を超えていれば、放電を行わなくてもエンジン起動が可能であるので、放電による電池状態の変化がＢ３のような場合であっても、エンジン起動に対する影響はほとんどない。

図６は、起動時における制御部２３の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１では、制御部２３は車両側からの起動信号を受信したか否かを判定する。運転者が車両をイグニッションオンすると、車両側から起動信号が制御部２３に入力されるので、ステップＳ１で肯定判定されてステップＳ２へ進む。ステップＳ２において、制御部２３は、起動信号が入力されると、エンジン２５を起動すべく制御信号をモータ・ジェネレータ２４に送信し、エンジン２５に起動トルクが与えられるようにモータ・ジェネレータ２４を駆動する。モータ・ジェネレータ２４は、二次電池モジュール２２の電力により短時間駆動される。

ステップＳ３では、制御部２３は、エンジン２５の起動情報（例えば回転信号）に基づいて、エンジン２５が起動できたか否かを判定する。ステップＳ３でエンジン２５が起動できたと判定された場合には、起動処理に関する一連の処理を終了する。一方、ステップＳ３でエンジン２５が起動できなかったと判定された場合にはステップＳ４へ進み、上述したような二次電池１１の強制放電を行う。

例えば、エンジン２５の起動トルクが二次電池１１の２００Ｗに相当し、二次電池１１の電池温度が−２０℃、ＳＯＣ＝７０％であった場合を考える。この場合、図４に示すように、二次電池１１の放電可能な出力は約１７０Ｗであるため、ステップＳ２においてエンジン２５を起動することができない。そのため、ステップＳ３からステップＳ４へ進み二次電池１１の強制放電を行う。ここで、上述したように約１８％のＳＯＣ変化に相当する放電を行って電池温度を−２０℃へ上昇させると、二次電池１１の出力は約２７０Ｗとなり、エンジン起動が可能となる。

なお、強制放電の放電量（Ａｈ）に関しては、予め電池温度に応じて設定していても良いし、電池温度に関係なく所定の放電量に設定しても良い。例えば、前述したように、ＳＯＣ変化で２６％の放電を行えば、電池温度−３０℃、ＳＯＣ＝７０％の場合でも放電後は出力が２００Ｗを超えるので、所定放電量をＳＯＣ変化＝２６％に相当する放電量に設定すれば、電池温度が−２０℃の場合でも−３０℃の場合でも起動できることになる。

ステップＳ４では、放電電流値と時間との積を積算し、その積算値が所定放電量となったならば強制放電を停止する。なお、電池温度が−２０℃となったことを見て強制放電を停止するようにしても良い。

ステップＳ４の強制放電により電池温度を上昇させたならば、ステップＳ５へ進んで再度モータ・ジェネレータ２４に制御信号を与えてエンジン２５の起動を行い、一連の起動動作を終了する。

（変形例１）
図７は、図６に示した制御の変形例を示すフローチャートであり、図６のフローチャートにステップＳ２１，Ｓ２２の処理を追加したものである。

ステップＳ３でエンジン起動ができなかったと判定された場合には、ステップＳ２１へ進んで電池温度が所定の閾値以下か否かを判定する。なお、ここでは計測された電池温度を用いて判定を行っているが、停止時間が長ければ電池温度は外気温とほぼ同一となっているので、電池温度の代わりに外気温を用いて判定しても良い。

また、ステップＳ２１における閾値としては、例えば、車両が正常な状態であればエンジン起動が可能な電池温度が採用される。図４に示すような出力特性の場合、電池温度の閾値を−１０℃に設定する。そのため、ステップＳ２１でＮＯと判定されるような電池温度の場合、二次電池１１のＳＯＣが３３％を下回っていない限り２００Ｗ以上の出力が可能なので、ステップＳ２においてエンジン２５が起動され、ステップＳ３からステップＳ２１に進むようなことはない。

ステップＳ２１で閾値以下と判定された場合には、すなわち電池温度が低くてエンジン起動できなかった場合には、ステップＳ４へ進み、上述した実施の形態と同様に、強制放電を行った後にステップＳ５においてエンジンを再起動する。

一方、ＳＯＣが３３％よりも小さい場合や、モータ・ジェネレータ２４に不具合が生じてエンジン起動できない等の、電池温度低下以外の要因でエンジンが起動できず、ステップＳ３からステップＳ２１に進んだ場合には、ステップＳ２１で電池温度が閾値を超えている（ＮＯ）と判定され、ステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２では、電池温度以外の要因でエンジン２５の起動が不能であることを知らせる警報信号をアラーム装置２７へ出力する。警報信号を受信したアラーム装置２７は音やランプ等により警報する。このようにステップＳ２１の処理を設けたことにより、起動不能の原因が電池温度なのか、その他の要因なのかを知ることができる。さらに、電池温度以外の要因が原因で起動不能な場合には再起度が行われないので、電池温度が閾値以上の場合の不要な放電を防止でき、無駄な電力消費を避けることができる。

（変形例２）
図７に示した制御例では、エンジン２５が起動しなかった場合に電池温度または外気温が閾値以下の場合に強制放電を行った。第２の変形例では、二次電池１１または二次電池モジュール２２の電圧（開放電圧）またはＳＯＣが閾値以上の場合に強制放電を行うようにした。

図８は起動制御の第２の変形例を示すフローチャートであり、図７のフローチャートにステップＳ３１，Ｓ３２の処理を追加したものである。変形例２では、起動信号を受信してステップＳ１でｙｅｓと判定された場合、次のステップＳ３１において、各二次電池１１または二次電池モジュール２２に関する電池データの取得を開始する。ここでは、二次電池１１または二次電池モジュール２２に関する電池データは、上述した開回路電圧やＳＯＣ、またはＳＯＣを特定するために必要なデータである。

その後、ステップＳ２でエンジン２５を起動する。そして、ステップＳ３で起動していないと判定され、かつ、ステップＳ２１で電池温度が閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ３２に進んで、二次電池１１のＳＯＣが閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳ３２でｙｅｓと判定されると、ステップＳ４へ進み、二次電池１１の強制放電を行う。

なお、ステップＳ３２における二次電池１１の充電状態を表す指標として、ＳＯＣの代わりに二次電池１１の電圧（開回路電圧）や二次電池モジュール２２の電圧（総電圧）を用いても良い。前述したように二次電池１１の開放電圧とＳＯＣとの間には所定の関係があり、一方が求まれば、他方はその関係式から演算することができる。

このように、電池温度が閾値以下と判定されただけでなく、ＳＯＣが閾値以上の場合にのみ強制放電を行うのは次のような理由からである。図４からも分かるように、低いＳＯＣ（すなわち、低い開回路電圧）から強制放電を行っても大幅な出力向上が見込めず、逆に、強制放電後の発熱分が放熱した後にはＳＯＣ減少（電圧減少）のデメリットが大きく現れる。そのようなことを防止するために、変形例２では、図８に示すステップＳ３２の処理を追加した。

なお、図８に示す例では、変形例１で導入したステップＳ２１の処理をそのまま残しているが、ステップＳ２１を削除し、強制放電処理（Ｓ４）の前にステップＳ３２の処理のみを行うようにしても良い。すなわち図４では、ＳＯＣが２０％以下になると、電池温度が０℃であっても起動する可能性がないので、強制放電およびステップＳ５のエンジン起動動作を行わないようにして、二次電池１１の過放電を防止する。

（変形例３）
図９は起動制御の第３の変形例を示すフローチャートであり、図８のフローチャートにステップＳ５の後に、ステップＳ４１〜４３の処理を追加したものである。ステップＳ５におけるエンジン再起動の処理が終了したならば、ステップＳ４１においてエンジン２５が起動したか否かを判定する。ステップＳ５で再度の起動を行ったにも関わらず、ステップＳ４１において起動できなかったと判定された場合には、エンジン２５の起動が困難と判断し、ステップＳ４２へ進んでシステムロック処理、すなわち、運転者が再びイグニッションオン操作をしても、その指令を受け入れずエンジン起動が行われないような処理を施す。

電池温度はステップＳ４の放電処理直後が最も高く、再度イグニッションオン操作された時点では放熱により電池温度が若干下がっている。そのため、放電可能出力はステップＳ４の放電処理直後よりも低下しており、さらに、強制放電によりＳＯＣが低下するため、ＳＯＣ低下による出力低下も生じる。その結果、再度のエンジン起動を行っても、起動する可能性が殆ど無いことから、上述のようなシステムロック処理を行うようにした。

続くステップＳ４３では、システムロック処理に関する警報信号をアラーム装置２７へ出力する。アラーム装置２７は、運転者に対してシステムロック処理が行われたことを示す警報を発生する。なお、その後、外部からの加熱（外気温上昇も含む）による温度の上昇、二次電池モジュール２２の充電または交換によるＳＯＣの上昇、または外部からの電源供給等があった場合には、システムロックを解除するようにしても良い。このようなシステムロック処理を行うことにより、二次電池１１が過放電等の異常状態になることを防止することができる。

なお、上述した変形例２および変形例３では、エンジン起動前からシーケンス終了後までの電池データを取得して記憶するようにしているが、必ずしもシーケンス中の全てのデータである必要はなく、起動前の状態、放電直後の状態等、特定状態のデータのみでも良い。また、ステップＳ４１〜ステップＳ４３の処理は、図６，７のフローチャートにも適用できる。

上述したように、本実施の形態の電池制御装置は、車両のイグニッションオン操作が行われると、複数の二次電池１１から成る車両駆動用組電池（二次電池モジュール２２）の電力によりモータ・ジェネレータ２４を駆動して、エンジン２５の起動動作を行うものであって、制御部２３は、イグニッションオン操作に伴うエンジン起動動作によりエンジン２５が起動したか否かを判定する。さらに、制御部２３は、起動していないと判定した場合に、車載の放電回路２６を用いて二次電池モジュール２２を放電させて電池温度を上昇させた後、起動動作を再び行わせる。その結果、エンジン起動の確実性が向上する。

また、二次電池モジュール２２の温度または外気温を検出する温度センサ２２１，２８をさらに備え、制御部２３は、起動していないと判定し、かつ、温度センサにより検出された温度が所定温度以下の場合に、車載の放電回路２６を用いて二次電池モジュール２２を放電させて電池温度を上昇させた後、起動動作を再び行わせる。検出温度が所定温度より高い場合には電池温度以外の要因が起動不能の原因となっている可能性があり、そのような場合には再起動を行わないことで、無駄な再起動が避けられる。

また、制御部２３が二次電池モジュール２２の充電状態を検出し、起動していないと判定するとともに、充電状態（開回路電圧やＳＯＣ）が所定値以上の場合に、二次電池モジュール２２の放電およびエンジン２５の起動動作を再び行わせるようにすることで、二次電池モジュール２２が過放電状態になるのを避けることができる。さらに、温度センサ２２１，２８により検出された電池温度または外気温が所定温度以下、かつ、上記充電状態が所定値以上の場合に、二次電池モジュール２２の放電およびエンジン２５の起動動作を再び行わせるようにするようにしても良い。それによって、無駄な再起動を確実に防止できる。

なお、放電回路２６により二次電池モジュール２２の放電を行う代わりに、モータ・ジェネレータ２４を空転駆動することによって放電を行うようにしても良い。その結果、放電回路２６を省略することができ、コスト低減を図ることができる。その場合、エンジン２５とモータ・ジェネレータ２４との接続を解除し、モータ・ジェネレータ２４のみを空転させる。

また、制御部２３は、放電後の再起動の結果、エンジン２５が起動しなかった場合に、イグニッションオン操作によるエンジン起動を不可とする。そうすることで、イグニッションオン操作が行われて再度の起動動作することによって二次電池モジュール２２が過放電状態となるのを、防止することができる。さらに、エンジン起動不可であることを車両搭乗者に報知するアラーム装置２７を備えることで、車両搭乗者が車両状態を正しく認識することができる。

なお、上述した実施の形態ではリチウムイオン二次電池を例に説明したが、図４，５のような特性を有する二次電池で構成される車両駆動用組電池であれば、同様に適用することができる。

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

１：電池容器、２：ガスケット、３：上蓋、４：上蓋ケース、５：正極集電部品、６：負極集電部品、７：軸芯、８：電極群、９：正極リード、１０：負極リード、１１：二次電池、１４：正極電極、１５：負極電極、１６：正極合剤、１７：負極合剤、１８：セパレータ、２２：二次電池モジュール、２３：制御部、２４：モータ・ジェネレータ、２５：エンジン、２６：放電回路、２７：アラーム装置、２８：外気温センサ、２２１：温度センサ、２２２：電圧センサ

Claims (8)

1. 車両のイグニッションオン操作が行われると、複数の二次電池から成る車両駆動用組電池の電力によりモータ・ジェネレータを駆動して、エンジンの起動動作を行う電池制御装置であって、
   前記イグニッションオン操作に伴うエンジン起動動作によりエンジンが起動したか否かを判定する起動判定手段と、
   前記起動判定手段により起動していないと判定された場合に、車載の放電負荷を用いて前記車両駆動用組電池を放電させた後、前記起動動作を再び行わせる再起動手段と、を備えたことを特徴とする電池制御装置。
2. 請求項１に記載の電池制御装置において、
   前記車両駆動用組電池の温度または外気温を検出する温度センサをさらに備え、
   前記再起動手段は、前記起動判定手段により起動していないと判定され、かつ、前記温度センサにより検出された温度が所定温度以下の場合に、車載の放電負荷を用いて前記車両駆動用組電池を放電させた後、前記起動動作を再び行わせることを特徴とする電池制御装置。
3. 請求項１に記載の電池制御装置において、
   前記車両駆動用組電池の充電状態を検出する充電状態検出手段をさらに備え、
   前記再起動手段は、前記起動判定手段により起動していないと判定されるとともに、前記充電状態検出手段により検出された充電状態が所定値以上の場合に、車載の放電負荷を用いて前記車両駆動用組電池を放電させた後、前記起動動作を再び行わせることを特徴とする電池制御装置。
4. 請求項２に記載の電池制御装置において、
   前記車両駆動用組電池の充電状態を検出する充電状態検出手段をさらに備え、
   前記再起動手段は、前記起動判定手段により起動していないと判定されるとともに、前記温度センサにより検出された温度が所定温度以下、かつ、前記充電状態検出手段により検出された充電状態が所定値以上の場合に、車載の放電負荷を用いて前記車両駆動用組電池を放電させた後、前記起動動作を再び行わせることを特徴とする電池制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記放電負荷は前記モータ・ジェネレータであって、
   前記再起動手段は、前記モータ・ジェネレータを用いて前記車両駆動用組電池を放電させる際に、前記エンジンとの接続を解除して前記モータ・ジェネレータを駆動することを特徴とする電池制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記再起動手段による起動動作によりエンジンが起動したか否かを判定する再起動判定手段と、
   前記再起動判定手段により起動していないと判定された場合に、イグニッションオン操作によるエンジン起動を不可とする起動拒否手段と、をさらに備えたことを特徴とする電池制御装置。
7. 請求項６に記載の電池制御装置において、
   前記起動拒否手段によりイグニッションオン操作によるエンジン起動が不可とされた場合に、エンジン起動不可であることを車両搭乗者に報知するアラーム装置を備えたことを特徴とする電池制御装置。
8. 複数の二次電池から成る車両駆動用組電池と、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池制御装置と、を備えた車載用電源装置。

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