JP2012182881A

JP2012182881A - 二次電池装置および車両

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Publication number: JP2012182881A
Application number: JP2011042694A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Usumori; 丈裕臼森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】過放電電圧検出時のユーザの利便性を向上する二次電池装置および車両を提供する。
【解決手段】二次電池セルＢＴの電圧を検出する電圧センサ回路ＳＶと、電圧センサ回路ＳＶで検出された電圧を取得して過充電電圧以上か否か判断し、二次電池セルＢＴへの充放電に関する推奨状態、および、過充電電圧検出の状態を通知する二次電池制御部１０と、を備えた二次電池装置であって、二次電池制御部１０は過充電電圧以上の二次電池セルＢＴの電圧を検出した場合に、過充電電圧検出を通知するとともに、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を充電禁止、放電許可および回生電流の受入れ禁止とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、二次電池装置および車両に関する。

近年、電気自動車等の車両の駆動用電源として、リチウムイオン二次電池を多直列にした組電池を含むものが提案されている。

一般に、電気自動車等の車両用の電源としての複数の二次電池セルを含む二次電池装置では、過充電を防止する為に二次電池セルの最大電圧を監視している。二次電池セルの最大電圧を監視する為に、二次電池装置は半導体部品を含む電子制御ユニット（以降、ＥＣＵと称する）により制御される。

例えば、リチウムイオン二次電池セルを搭載した二次電池装置では、過充電による発火等の危険がある為、二次電池セルの最大電圧が過充電電圧となった場合に、遮断器を開いてインバータやモータと二次電池との間の電気動力の供給を遮断する。

電気自動車等の車両に搭載される二次電池ＥＣＵは、カーナビなどの音響装置、カーラジオやユーザが持ち込んだ携帯電話などの無線利用機器などの、雑音源となり得る機器と、狭い空間に同居するという特徴がある。また、車両が送信所の敷地内のような強電界や強磁界が発生する地域を走行する場合も想定される。

したがって、電気自動車等の車両に搭載される二次電池ＥＣＵは、優れたＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）性能が要求されると共に、誤動作による障害が発生した場合のフェールセーフ制御が必要となる。

特開平４−３３１４２５号公報特開平４−１７２９１２号公報

二次電池ＥＣＵにとって、最も危険な誤動作は、二次電池セル電圧の測定誤りである。例えば、過充電である二次電池セルがあるにも関わらず、過充電電圧未満の二次電池セル電圧が測定された場合、過充電による発火等の危険な状態を招き車両の安全を担保することができない。

また、二次電池セルが過充電ではないときに、過充電電圧以上の二次電池セル電圧が測定された場合、走行中にユーザの意図しないタイミングで車両が急停止（モータの回生による制動停止）することがあった。

誤動作であるか否かに関わらず、過充電電圧以上の二次電池セル電圧が測定された場合には、ユーザは、充電又は走行を停止し、二次電池セルの健全性を診断して、二次電池を復帰させる必要があった。

しかしながら、二次電池ＥＣＵが過充電電圧以上の二次電池セル電圧を検出した場合に、検出時の環境を再現して二次電池セル電圧を再度測定することが殆ど不可能であるため、その場で雑音による測定系の誤動作であるか否かを判断して、二次電池セルの健全性を診断する制御ロジックの実現が困難であった。そのため、二次電池セルの健全性の診断は、二次電池セルの完放電後の充電により診断をするテスト充電、（診断の為の充電）により行なわれている。

さらに、上記のテスト充電を行なうための設備を車両内に常時携帯する事は、車両の空間的制約や、テスト充電器の為の電源設備を要することから現実的でない。そのためユーザは、ジャフ（ＪＡＦ：Japan Automobile Federation）等のロードサービスに依頼して上記のテスト充電の設備が設置された所まで車両を移動させて、二次電池セルの健全性を診断しなければならなかった。

したがって、二次電池セルが過充電ではないにもかかわらず、誤動作により車両が急停止してしまった場合にも、ＪＡＦ等に依頼して車両を移動させて二次電池セルの健全性を診断しなければ再び車両を走行させることができず、ユーザの利便性が低下する可能性があった。

本発明は上記事情を鑑みて成されたものであって、過放電電圧検出時のユーザの利便性を向上する車両を構成する上で、上位制御手段における電池制御の設計負担を軽減し得る二次電池装置および車両を提供することを目的とする。

実施形態による二次電池装置は、二次電池セルの電圧を検出する電圧センサ回路と、前記電圧センサ回路で検出された電圧を取得して過充電電圧以上か否か判断し、前記二次電池セルへの充放電に関する推奨状態、および、過充電電圧検出の状態を通知する二次電池制御部と、を備えた二次電池装置であって、前記二次電池制御部は過充電電圧以上の前記二次電池セルの電圧を検出した場合に、過充電電圧検出を通知するとともに、前記二次電池セルの充放電に関する推奨状態を充電禁止、放電許可および回生電流の受入れ禁止とすることを特徴とする。

実施形態に係る車両の一構成例を概略的に示すブロック図である。図１に示す車両に搭載された二次電池装置の一構成例を説明するブロック図である。一定の放電レートで二次電池セルＢＴを充電および放電した場合の放電特性カーブの一例を示す図である。ＭＰＵにより過充電電圧が検出されたときの車両の動作の一例を説明するフローチャートである。二次電池モジュールのテスト充電を行うときの車両の動作の一例を説明するフローチャートである。テスト充電における二次電池セル電圧の最小値の変化の一例を示す図である。ＭＰＵにより過充電電圧が検出されたときの車両の動作の比較例を説明するフローチャートである。

以下、実施形態に係る二次電池装置および車両ついて、図面を参照して説明する。

図１に、上記二次電池装置を搭載した実施形態にかかる車両の一構成例を概略的に示す。本実施形態に係る車両は、二次電池モジュール２０と、二次電池モジュール２０の動作を制御する二次電池ＥＣＵ（二次電池制御部）１０と、二次電池モジュール２０を充電する充電器７０と、充電器７０の動作を制御する充電器ＥＣＵ（充電器制御部）７２と、モータ９０から車軸（図示せず）への動力供給を切替えるクラッチ８０と、クラッチ８０の動作を制御するクラッチＥＣＵ８２と、二次電池モジュール２０から供給される電力を３相の交流電力に変換するインバータＩＮＶと、インバータＩＮＶから供給される電力により駆動されるモータ９０と、インバータＩＮＶおよびモータ９０の動作を制御する駆動用モータＥＣＵ（駆動用モータ制御部）９２と、変速機１００と、変速機１００の動作を制御する変速機ＥＣＵ１０２と、二次電池ＥＣＵ１０、充電器ＥＣＵ７２、クラッチＥＣＵ８２、駆動用モータＥＣＵ９２、および変速機ＥＣＵ１０２を協調制御する協調制御ＥＣＵ１と、を備えている。

なお、図１では、上記各構成間での電気動力の伝達を実線で記載し、制御信号の伝達を点線で示している。また、図１では、図２に示す二次電池装置の電流センサ３０、コンタクタ４０、二次電池ＥＣＵ用バッテリ５０、および、ダウンコンバータ６０を省略している。

図２に、実施形態に係る車両に搭載された二次電池装置の一構成例を示す。本実施形態に係る二次電池装置は、二次電池ＥＣＵ１０と、二次電池モジュール２０と、電流センサ３０と、コンタクタ４０と、二次電池ＥＣＵ用バッテリ５０と、ダウンコンバータ６０と、を備えている。

二次電池モジュール２０は、複数の二次電池セルＢＴと、各二次電池セルＢＴの電圧を検出する電圧センサ回路ＳＶと、複数の二次電池セルＢＴの近傍の少なくとも１箇所の温度を検出する温度センサ回路ＳＴと、を備えている。本実施形態では、二次電池セルＢＴはリチウムイオン電池である。

電圧センサ回路ＳＶは、各二次電池セルＢＴの電圧のデータを二次電池ＥＣＵ１０へ送信する。温度センサ回路ＳＴは、複数の二次電池セルＢＴの近傍の温度のデータを二次電池ＥＣＵへ送信する。

二次電池モジュール２０の正極端子はコンタクタ４０を介して負荷の正極またはダウンコンバータ６０のプラス端子に接続される。二次電池モジュール２０の負極端子は電流センサ３０を介して負荷の負極およびダウンコンバータ６０のマイナス端子に接続される。

電流センサ３０は、たとえば二次電池モジュール２０に流れる電流を検出するシャント抵抗である。電流センサ３０で検出された値は二次電池ＥＣＵ１０へ供給される。

コンタクタ４０は、二次電池モジュール２０の正極端子と、負荷の正極あるいはダウンコンバータ６０のプラス端子との接続を切替える。コンタクタ４０は例えば電磁接触器である。コンタクタ４０は、ＭＰＵ１１により切替動作を制御されてもよく、二次電池ＥＣＵ１０により切替動作を制御されてもよい。コンタクタ４０が二次電池装置に含まれる場合にはＭＰＵ１１がその切替動作を制御し、コンタクタ４０が二次電池装置の外に設けられる場合には二次電池ＥＣＵがその切替動作を制御する。

二次電池ＥＣＵ用バッテリ５０は、鉛蓄電池等の蓄電池であって、コンタクタ４０が開いている場合には二次電池ＥＣＵの駆動電源となる。コンタクタ４０が閉じている場合には、二次電池ＥＣＵ用バッテリ５０は、ダウンコンバータ６０を介して充電器又は二次電池モジュール２０により充電される。

ダウンコンバータ６０は、充電池あるいは二次電池モジュール２０から入力された電力を降圧して二次電池ＥＣＵ用バッテリ５０へ供給する。

二次電池ＥＣＵ１０は、ＭＰＵ（micro processing unit）１１と、メモリ１３と、タイマ１５と、通信インタフェース１７と、Ａ／Ｄ変換回路１９と、を備えている。

Ａ／Ｄ変換回路１９は、電圧センサ回路ＳＶ、温度センサ回路ＳＴ、および、電流センサ３０から取得した電圧、温度、および、電流の値をデジタル変換し、メモリ１３に格納する。

メモリ１３は、Ａ／Ｄ変換回路１９でデジタル変換された二次電池セルの状態を示すデータや、ＭＰＵ１１で検出された二次電池モジュール２０の異常の他、ＭＰＵ１１での演算結果を格納する。

ＭＰＵ１１は、メモリ１３に格納された二次電池セルの状態を示すデータを読み出し、各二次電池セルＢＴの残容量の演算を行なう。例えば、ＭＰＵ１１は電流センサ３０で検出された電流の値のデジタル値を積算して、各二次電池セルＢＴの残容量を演算することが可能である。ＭＰＵ１１は、演算された残容量をメモリ１３に格納するとともに、例えば二次電池モジュール２０の均等化回路（図示せず）を制御して、複数の二次電池セルＢＴの残容量の均等化を行なう。また、ＭＰＵ１１は、二次電池セルＢＴの電圧、温度を監視して、二次電池セルＢＴが過充電状態や過放電状態であるか否か判断する。

ＭＰＵ１１は、通信インタフェース１７を介して、二次電池モジュール２０の充電、放電、および、回生電流の受入れ等、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を通知するとともに、過充電電圧以上の二次電池セルＢＴの電圧の検出状態を通知する。ＭＰＵ１１はこれらの通知を周期的に行う。

なお、以下の説明において、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態とは、[充電許可]あるいは[充電禁止]、[放電許可]あるいは[放電禁止]、および、[回生許可]あるいは[回生禁止]である。

ＭＰＵ１１について、[充電許可]とは二次電池セルＢＴの充電の許可を推奨する状態であり、[充電禁止]とは二次電池セルＢＴの充電の禁止を推奨する状態であり、[放電許可]とは二次電池セルＢＴの放電の許可を推奨する状態であり、[放電禁止]とは二次電池セルＢＴの放電の禁止を推奨する状態であり、[回生許可]とは二次電池セルＢＴの回生電流の受け入れの許可を推奨する状態であり、[回生禁止]とは二次電池セルＢＴの回生電流の受け入れの禁止を推奨する状態である。

[過充電保護状態]とは二次電池セルの過充電電圧以上の二次電池セルＢＴの電圧を検出したこと（「過充電電圧検出」）を周期的に外部に通知する状態である。なお、過充電電圧以上の二次電池セルＢＴの電圧を検出しない場合には、ＭＰＵ１１は外部へ検出状態を通知しても通知しなくてもよい。

協調制御ＥＣＵ１は、ＭＰＵ１１から二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態の通知を受けた場合に、その推奨状態に従って車両の制御を切り替えるように設計することも可能となり、その推奨状態に基づいて独自の判断により車両を制御するように設計することも可能となる。すなわち、ＭＰＵ１１から二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態の通知が成されることで、協調制御ＥＣＵ１における二次電池装置制御の設計負担を軽減することができる。

以下の説明において、協調制御ＥＣＵ１について、[充電許可]とは、二次電池モジュール２０（あるいは二次電池セルＢＴ）の充電を許可するように車両を制御する状態であり、[充電禁止]とは二次電池モジュール２０（あるいは二次電池セルＢＴ）の充電を禁止するように車両を制御する状態であり、[放電許可]とは、二次電池モジュール２０（あるいは二次電池セルＢＴ）の放電を許可するように車両を制御する状態であり、[放電禁止]とは二次電池モジュール２０（あるいは二次電池セルＢＴ）の放電を禁止するように車両を制御する状態であり、[回生許可]とは二次電池モジュール２０（あるいは二次電池セルＢＴ）への回生電流の供給を許可するように車両を制御する状態であり、[回生禁止]とは二次電池モジュール２０（あるいは二次電池セルＢＴ）への回生電流の供給を禁止するように車両を制御する状態である。

通信インタフェース１７は、上位制御手段である協調制御ＥＣＵ１と、ＭＰＵ１１との間で通信を行なう。二次電池ＥＣＵ１０は、通信インタフェース１７を介して、充電器接続の有無、コンタクタ４０の開および閉指示等の情報を協調制御ＥＣＵ１から受信し、充電および放電の禁止、二次電池装置の異常および故障、二次電池セルＢＴの過充電および過放電の検出等の情報を協調制御ＥＣＵ１へ通知することが可能である。

図３は一定の放電レートで二次電池セルＢＴを充電および放電した場合の放電特性カーブの一例を示す。本実施形態では、ＭＰＵ１１が二次電池セルＢＴは過放電であると検出するときの電圧（過充電検出電圧）は３．００［Ｖ］である。ＭＰＵ１１が二次電池セルＢＴの充電を終了するときの電圧（充電終止電圧）は２．８０［Ｖ］である。ＭＰＵ１１が二次電池セルＢＴの放電を終了するときの電圧（放電終止電圧）は１．８０［Ｖ］である。

ここで、過充電検出電圧とは、電池へ過剰な充電が実施され危険な状態を意味する。充電終止電圧とは、充電器にて充電する際の充電の終了する電圧を意味する。放電終止電圧とは、いわゆる電欠を意味する電圧を意味し、車両を駆動する為の電池容量がゼロである事を意味する。

二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、二次電池セルＢＴの過充電電圧を検出すると、メモリ１３へ過充電電圧検出を記録して（過充電フラグを立てて）、[過充電保護状態]となる。ＭＰＵ１１は、過充電フラグが立っている間は[過充電保護状態]であり、協調制御ＥＣＵ１へ「過充電電圧検出」の通知を周期的に行なう。

ＭＰＵ１１は、充電器７０の接続の有無から、二次電池モジュール２０の充電中であれば、コンタクタ４０を制御して主回路を遮断し、回生電流の受け入れを禁止することを推奨することを協調制御ＥＣＵ１へ通知する。すなわち、ＭＰＵ１１は、過充電電圧を検出すると、[過充電保護状態]となるとともに、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態は[充電禁止][回生禁止]および[放電許可]となる。

協調制御ＥＣＵ１は、ＭＰＵ１１から「過充電電圧検出」の通知を受信した場合、充電を停止し、駆動用モータからの回生電流が二次電池へ流れないよう制御する。つまり、協調制御ＥＣＵ１は、過充電フラグが立っている（周期的に「過充電電圧検出」の通知を受信している）場合は、放電（車両走行）のみ許可する。

図４にＭＰＵ１１により過充電電圧が検出されたときの車両の動作の一例を説明するフローチャートを示す。

まず、ユーザの操作によりメインスイッチがオンとなる（ステップＳＴＡ１）。
メインスイッチがオンされると、ＭＰＵ１１はメモリ１３から過去故障情報を読み出す（ステップＳＴＡ２）。
ＭＰＵ１１は、メモリ１３から読み出された情報から過去故障の有無を判断する（ステップＳＴＡ３）。

過去異常が有る場合（過充電フラグが立っている場合）には、テスト充電を行う作業者の指示によりＭＰＵ１１はテスト充電を行なうか否か判断し（ステップＳＴＡ３０）。

テスト充電を行なう場合には、後述する図５に示すテスト充電の処理を行い、テスト充電を行わない場合にはコンタクタ４０を閉じることなく処理を終了する。

過去異常が無い場合（過充電フラグが立っていない場合）には、ＭＰＵ１１はコンタクタ４０を閉じて、二次電池モジュール２０と主回路とを接続する（ステップＳＴＡ４）。

続いて、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を[充電許可]、[放電許可]、および、[回生許可]とする。（ステップＳＴＡ５）。

続いて、ＭＰＵ１１は、過充電電圧以上の二次電池セル電圧を検出したか否かを判断することにより故障診断を行なう（ステップＳＴＡ６）。

ＭＰＵ１１は、過充電電圧以上の二次電池セル電圧が検出されない間は、ＭＰＵ１１は二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を[充電許可][放電許可]および[回生許可]とする（ステップＳＴＡ５）。

過充電電圧以上の二次電池セル電圧が検出された場合、ＭＰＵ１１は、過充電フラグを立てて[過充電保護状態]とする（ステップＳＴＡ７）。

続いて、ＭＰＵ１１は、車両が走行中（放電中）であるか否かを判断する（ステップＳＴＡ８）。
車両が走行中（放電中）でない場合、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を[充電禁止]、[回生禁止]、および、[過充電保護状態]とし、ＭＰＵ１１はコンタクタ４０を強制的に開く（ステップＳＴＡ９）。

その後、ＭＰＵ１１は、充電器との通信信号の有無等から充電器７０の接続が電気的に解除されたことを確認する（ステップＳＴＡ１０）。

車両が走行中（放電中）である場合、および、ステップＳＴＡ１０で充電器７０が電気的に解除されたことを確認した後、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を[充電禁止][放電許可][回生禁止]とし、[過充電保護状態]とし、二次電池モジュール２０の放電のみの許可を推奨した状態となる（ステップＳＴＡ１１）。

このとき、協調制御ＥＣＵ１により二次電池モジュール２０の放電のみが許可されると、ユーザは二次電池セルＢＴの過充電が検出された場合であっても車両を走行させてテスト充電の設備が設置された所まで車両を移動させることができる。

二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、テスト充電を行う作業者からの指示に従って、テスト充電モードに切替えるか否か判断する（ステップＳＴＡ１２）。テスト充電を行なう場合には図５に示すテスト充電の処理を開始する。

二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、テスト充電を行う作業者からテスト充電を行う指示がない場合、さらにメインスイッチがオフされたか否か判断する（ステップＳＴＡ１３）。

メインスイッチがオフされない場合には、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１が二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態が[充電禁止][放電許可]および[回生禁止]であって、[過充電保護状態]を維持する（ステップＳＴＡ１１）。

ＭＰＵ１１は、テスト充電モードに切替えられるまで、あるいは、メインスイッチがオフされるまで、テスト充電モードに切替えるか否か判断（ステップＳＴＡ１２）とメインスイッチがオフされたか否かの判断（ステップＳＴＡ１３）とを繰り返す。

ステップＳＴＡ１３でメインスイッチがオフされた場合には、ＭＰＵ１１は過去故障をメモリ１３へ記録して（ステップＳＴＡ１４）、コンタクタ４０を開いて（ステップＳＴＡ１５）処理を終了する。

このようにテスト充電を行わずに処理を終了すると、起動時に過去故障がメモリ１３から読み取られて過充電フラグが立った状態となる。したがって、この場合には過充電フラグが解除されない状態のまま処理が終了される。

図５に、二次電池モジュール２０のテスト充電を行うときの車両の動作の一例を説明するフローチャートを示す。

続いて、図５を参照してテスト充電モードにおける車両の動作の一例について説明する。以下のテスト充電の処理を行なうことにより、二次電池セルＢＴに異常がない場合には過充電フラグが解除される。

まず、テスト充電を開始する際には、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態が[充電禁止][放電許可]および[回生禁止]であって、[過充電保護状態]となっている。協調制御ＥＣＵ１は[充電禁止][放電許可]および[回生禁止]となっている（ステップＳＴＡ１６）。

ここで、二次電池モジュール２０は協調制御ＥＣＵ１により放電のみ許可されているため、テスト充電を行う作業者は、車両の走行等により強制的に、あるいは、時間の経過により、二次電池モジュール２０を放電させる。

ＭＰＵ１１は、二次電池モジュール２０の放電が進み、放電終止電圧以下の二次電池セル電圧が検出されたか否か判断する（ステップＳＴＡ１７）。

放電終止電圧以下の二次電池セル電圧が検出されない場合には、ＭＰＵ１１は二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態が[充電禁止][放電許可]および[回生禁止]であって、[過充電保護状態]（ステップＳＴＡ１６）を維持したまま、放電終止電圧以下の二次電池セル電圧が検出されたか否かの判断（ステップＳＴＡ１７）を繰り返す。

放電終止電圧以下の二次電池セル電圧が検出された場合には、充電器７０からの通信信号等により二次電池装置に充電器７０が電気的に接続されたことを確認する（ステップＳＴＡ１８）。

充電器７０が接続された後、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を[充電許可][放電禁止]および[回生禁止]とし、[過充電保護状態]とし、協調制御ＥＣＵ１は、[充電許可][放電禁止]および[回生禁止]となる（ステップＳＴＡ１９）。

続いて、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、充電器７０によりテスト充電が開始されると、電流センサ３０から取得した電流の値より、充電電流値が正常であるか否か判断する（ステップＳＴＡ２０）。ここで、例えば二次電池モジュール２０は定電流（ＣＣ：constant current）充電され、ＭＰＵ１１は充電電流が専用充電器における規定充電レート（Ａ）であるか否か判断することにより、テスト充電が専用充電器により行なわれていることを確認する。

図６に、テスト充電における二次電池セル電圧の最小値の変化の一例を示す。充電電流値が規定電流レート（Ａ）である場合、ＭＰＵ１１は６０秒程度の時間Δｔにおける、二次電池セル電圧の最小値の変化量ΔＶｔが正常範囲（判定電圧下限＜ΔＶｔ＜判定電圧上限）であるか否か判断する（ステップＳＴＡ２１）。

二次電池セル電圧の最小値の変化量ΔＶｔが正常範囲である場合、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は、二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態を[充電許可][放電許可]および[回生許可]とし、過放電フラグを解除して協調制御ＥＣＵ１への「過充電電圧検出」の通知を停止する。また、協調制御ＥＣＵ１は、二次電池ＥＣＵ１０からの「過充電電圧検出」の通知が停止すると、[充電許可][放電許可]および[回生許可]となる（ステップＳＴＡ２３）。

ここで、過放電フラグを解除すると、メモリ１３の過放電電圧を検出した旨の記録が削除される。なお、この後に、テスト充電により過充電フラグが解除されたことをモニタや音声によりテスト充電の作業者に提供することにより、ユーザは過充電電圧以上の二次電池セルの検出が誤動作によるものであることを知ることができる。

ステップＳＴＡ２０において充電電流値が正常でなかった場合、あるいは、二次電池セル電圧の最小値の変化量ΔＶｔが正常範囲でなかった場合には、二次電池ＥＣＵ１０および協調制御ＥＣＵ１はテスト充電を開始するときの状態（ステップＳＴＡ１６）、すなわち、二次電池ＥＣＵ１０のＭＰＵ１１は二次電池セルＢＴの充放電に関する推奨状態が[充電禁止][放電許可]および[回生禁止]とし、[過充電保護状態]とし、協調制御ＥＣＵ１が[充電禁止][放電許可]および[回生禁止]となる（ステップＳＴＡ２２）。

なお、この後に、テスト充電を行なった充電器の充電レート［Ａ］や、二次電池セル電圧の最小値の変化量ΔＶｔをユーザに提示して、テスト充電により過充電フラグが解消されなかったことをテスト充電の作業者に提供すると、ユーザは過充電電圧以上の二次電池セル電圧の検出が誤動作でないこと、あるいは、テスト充電が正常に終了しなかったことを知ることができる。

図７に、ＭＰＵ１１により過充電電圧が検出されたときの車両の動作の比較例を説明するフローチャートを示す。

メインスイッチがオンとなると（ステップＳＴＢ１）、ＭＰＵ１１は、メモリ１３から過去故障情報を読み出し（ステップＳＴＢ２）、過去故障の有無（過充電フラグが立っているか否か）を判断して故障診断を行なう（ステップＳＴＢ３）。

ＭＰＵ１１は、過去故障があった場合にはコンタクタ４０を閉じることなく、処理を終了する。ＭＰＵ１１は過去故障が無かった場合には、コンタクタ４０を閉じて（ステップＳＴＢ４）る。コンタクタ４０が閉じると、二次電池モジュール２０からインバータＩＮＶへ電力が供給され、インバータＩＮＶから出力される交流電力によりモータが駆動され、車両が走行する（ステップＳＴＢ５）。

車両が走行している間、ＭＰＵ１１は、二次電池モジュール２０から得られる電圧および温度や、電流センサ３０から得られる電流のデータから、常時故障診断を行なう（ステップＳＴＢ６）。故障診断により正常であると判断された場合、ＭＰＵ１１はメインスイッチがオフされたか否か判断し（ステップＳＴＢ９）、メインスイッチがオンである場合には車両の走行を継続し（ステップＳＴＢ５）、再度故障診断を行なう（ステップＳＴＢ６）。

ここで、例えば過充電電圧以上の二次電池セル電圧が検出された場合、故障診断において異常判定となり、ＭＰＵ１１はメモリ１３へ過去故障を記録し（過充電フラグを立てて）（ステップＳＴＢ７）、コンタクタ４０を強制的に開いて（ステップＳＴＢ８）、走行中であれば二次電池モジュール２０からインバータＩＮＶへの電力供給を強制的に停止し、充電中であれば二次電池モジュール２０の充電を強制的に中止する。

この比較例のように、過充電電圧以上の二次電池セル電圧が検出された場合に、コンタクタ４０を強制的に開いて、車両を停止させると、誤動作により過充電電圧以上の二次電池セル電圧が検出された場合であっても、ユーザは車両を自力で移動させることができなくなり、ＪＡＦ等のロードサービスに依頼して、テスト充電の設備がある場所まで車両を移動させなければならない。

一方、本実施形態の二次電池装置および車両のように、ＭＰＵ１１により過充電電圧以上の二次電池セル電圧が検出された際に、二次電池モジュール２０の放電のみを許可することを推奨し、協調制御ＥＣＵ１により二次電池モジュール２０の放電のみが許可されると、ユーザは、テスト充電を行なう設備がある場所まで車両を移動させることが可能となる。したがって、本実施形態に係る二次電池装置および車両によれば、過放電電圧検出時のユーザの利便性を向上する車両を構成する上で、協調制御ＥＣＵ１における電池制御の設計負担を軽減し得る二次電池装置および車両を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…二次電池ＥＣＵ（二次電池制御部）、ＢＴ…二次電池セル、ＩＮＶ…インバータ、ＳＶ…電圧センサ回路、ＳＴ…温度センサ回路、１…協調制御ＥＣＵ、１１…ＭＰＵ、１３…メモリ、１５…タイマ、１７…通信インタフェース、１９…Ａ／Ｄ変換回路、２０…二次電池モジュール、３０…電流センサ、４０…コンタクタ（電磁接触器）、５０…ＥＣＵ用バッテリ、６０…ダウンコンバータ、７０…充電器、７２…充電器ＥＣＵ（充電器制御部）、８０…クラッチ、８２…クラッチＥＣＵ、９０…モータ、９２…駆動用モータＥＣＵ（駆動用モータ制御部）、１００…変速機、１０２…変速機ＥＣＵ。

Claims

二次電池セルの電圧を検出する電圧センサ回路と、
前記電圧センサ回路で検出された電圧を取得して過充電電圧以上か否か判断し、前記二次電池セルへの充放電に関する推奨状態、および、過充電電圧検出の状態を通知する二次電池制御部と、を備えた二次電池装置であって、
前記二次電池制御部は過充電電圧以上の前記二次電池セルの電圧を検出した場合に、過充電電圧検出を通知するとともに、前記二次電池セルの充放電に関する推奨状態を充電禁止、放電許可および回生電流の受入れ禁止とすることを特徴とする二次電池装置。
前記二次電池制御部は、前記過充電電圧以上の前記二次電池セルの電圧が検出された場合に、前記過充電電圧の検出が記録されるメモリを備え、
前記二次電池制御部は、前記二次電池セルの充放電に関する推奨状態を充電禁止、放電許可、回生電流の受入れ禁止とした後、テスト充電を行なうか否か判断し、テスト充電を行なう場合には、放電終止電圧以下の二次電池セル電圧を検出した後に、前記二次電池セルの充放電に関する推奨状態を充電許可、放電禁止、および、回生電流の受入れ禁止とし、充電電流値が正常でかつ前記二次電池セルの電圧の最小値の変化量が正常範囲である場合に、前記メモリから前記過充電電圧の検出を削除することを特徴とする請求項１記載の二次電池装置。
前記二次電池制御部は、前記テスト充電において、充電電流値が正常でない場合あるいは前記二次電池セルの電圧の最小値の変化量が正常範囲でない場合に、前記二次電池セルの充放電に関する推奨状態を充電禁止、放電許可、および回生電流の受入れ禁止とすることを特徴とする請求項２記載の二次電池装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の二次電池装置と、
前記二次電池装置から出力された電力を変換するインバータと、
前記インバータから出力された電力により駆動されるモータと、
前記インバータと前記モータとを制御する駆動用モータ制御部と、
前記二次電池セルを充電する充電器と、
前記充電器を制御する充電器制御部と、
前記二次電池制御部からの通知を受信し、前記二次電池制御部と、前記駆動用モータ制御部と、前記充電器制御部と、を協調制御する協調制御部と、を備えたことを特徴とする車両。