JP2013199271A - バッテリーパックの充電方法、バッテリーパックおよび車両 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーパックの充電方法、バッテリーパックおよび車両を提供する。
【解決手段】バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップと、前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断に基づいて、モーターに信号を伝送するステップと、前記信号が前記モーターに受信された後、前記バッテリーパックの充電を開始するステップと、を含むバッテリーパックの充電方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーパックの充電方法、バッテリーパックおよび車両に関する。

一般的に、二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池である。二次電池は、適用される外部機器の種類によって、単一の電池の形態で用いられたり、複数の電池を連結して一つにまとめた電池モジュールの形態で用いられたりする。

従来、エンジン始動のための電源供給装置として、鉛蓄電池が使用されていた。ここで、近年、燃費改善のために、ＩＳＧ（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ＆ Ｇｏ）システム（いわゆるアイドリングストップシステム）が適用され、次第に適用範囲が広がっている。空回転制限装置であるＩＳＧシステムを支援する電源供給装置は、エンジン始動のための高出力を出すことができる出力特性を備え、頻繁な始動であっても十分な充放電特性を維持し、かつ長寿命が保証されねばならない。

一方、一般的に車両に搭載される電気を使用する電気装置は、装置を停止させた場合、装置の基本的な動作と関連する電源はオフになる。しかし、電気装置には、後で再稼働させた場合に、即座に電源をオンにするため、および電気装置の基本的な動作を持続的に行わせるために、電流供給が行われる場合がある。このような電流を暗電流（Ｄａｒｋ Ｃｕｒｒｅｎｔ）という。

特開２００８−０３０５５９号公報

したがって、既存の鉛蓄電池は、ＩＳＧシステムの下で頻繁にエンジン停止及び再稼働が繰り返された場合、および暗電流による放電が行われた場合、充放電特性が劣化し、長期間使用することができなくなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところはバッテリーモジュールが完全放電されて、エンジンの稼動あるいは再稼動が不可能になることを防止することが可能な、新規かつ改良されたバッテリーパックの充電方法、バッテリーパックおよび車両を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップと、前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断に基づいて、モーターに信号を伝送するステップと、前記信号が前記モーターに受信された後、前記バッテリーパックの充電を開始するステップと、を含むバッテリーパックの充電方法が提供される。

前記バッテリーパックの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断してもよい。

前記バッテリーパックの充電状態が臨界値以下か否かに基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断してもよい。

エンジン停止時から所定の時間が経過したか否かに基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断してもよい。

前記所定の時間は、前記バッテリーパックの放電特性に基づいて決定されてもよい。

前記モーターは、発電機に連結されてもよい。

前記信号が前記モーターに伝送された場合、前記発電機は、前記バッテリーパックを充電してもよい。

前記信号は、前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断を伝達してもよい。

前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップは、前記バッテリーパックが停止したエンジンに連結されたか否かを判断するステップを含み、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かが判断され、前記バッテリーパックが停止したエンジンに連結された場合、前記信号が前記モーターに伝送されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、バッテリーパックの充電状態（ＳＯＣ）をモニタリングするステップと、前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態に基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップと、前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断に基づいて、前記バッテリーパックの充電要求を示す信号を伝送し、前記バッテリーパックの充電を開始させるステップと、を含むバッテリーパックの充電方法が提供される。

前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップは、前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態が、臨界値を下回る、または上回る場合、前記バッテリーパックの充電が必要であると判断するステップを含んでもよい。

前記臨界値は、満充電されたバッテリーパックの状態に基づいた割合を含んでもよい。

エンジン停止時からの所定の時間にさらに基づいて、前記バッテリーパックの充電を開始させてもよい。

前記所定の時間は、前記バッテリーパックの線形放電特性を基に決定されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）をモニタリングするコントローラと、前記バッテリーの充電状態に基づいて、前記バッテリーの充電が必要であるか否かを判断するプロセッサと、前記バッテリーの充電が必要であるという判断に基づいて、前記バッテリーの充電を開始させ、前記バッテリーの充電要求を示す信号をスターターモーターに伝送する回路と、を備えるバッテリーパックが提供される。

前記バッテリーパックは、リチウムイオンバッテリーパック及びニッケル−水素バッテリーパックのうち少なくとも一つであってもよい。

前記スターターモーターに伝送された前記充電要求を示す信号は、発電機を自動的に駆動させ、前記バッテリーを充電してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、バッテリーパックと、前記バッテリーパックと電気的に連結されたスターターモーターと、前記バッテリーパックと連結されて、前記バッテリーパックを充電する発電機と、を備え、前記バッテリーパックは、前記バッテリーパックの充電状態をモニタリングするコントローラと、前記バッテリーパックの充電状態に基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するプロセッサと、前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断に基づいて、前記バッテリーパックの充電を開始させ、前記バッテリーパックの充電要求を示す第１信号を前記スターターモーターに伝送する回路と、を備え、前記スターターモーターは、前記バッテリーパックの前記第１信号を受信する車両が提供される。

前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態が、臨界値以下である場合、前記回路は、前記第１信号を伝送してもよい。

前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態が、臨界値を超えた場合、前記回路は、充電を停止させる第２信号を前記スターターモーターに伝送してもよい。

以上説明したように本発明によれば、バッテリーモジュールにエンジンの稼働または再稼働のための充電値を常に維持することが可能になる。

本発明の一実施形態によるバッテリーパックの概略構成と外部周辺装置との連結状態を示す説明図である。 車両の稼働が停止した状態のバッテリーモジュールのＳＯＣ状態の具体例を示すグラフである。 同実施形態においてバッテリーモジュールを自動充電する場合のＳＯＣ状態の具体例を示すグラフである。 本発明の他の実施形態においてバッテリーモジュールを自動充電する場合のＳＯＣ状態の具体例を示すグラフである。 本発明の一実施形態においてバッテリー充電システムの制御方法を示すフローチャートである。 本発明の他の一実施形態においてバッテリー充電システムの制御方法を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

後述する本発明の詳細な説明は、本発明に係る特定の実施形態を例示する添付図面を参照して説明される。係る実施形態は、当業者が本発明を十分に実施できるように詳細に説明が行われる。また、本発明の多様な実施形態は、それぞれ異なるものの、互いに組み合わせて、または一部を変更して実施することも可能であると理解されるべきである。例えば、本明細書に記載されている特定の形状、構造及び特性は、本発明の要旨及び範囲を逸脱しなければ、一実施形態から他の実施形態に変更して実現することも可能である。また、それぞれの実施形態内の個別の構成要素の位置または配置も、本発明の要旨及び範囲を逸脱せずに変更することができることも理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びそれと均等なすべての範囲を包括するものであると理解せねばならない。さらに、図面において類似した参照符号は、多様な側面で同一または類似した構成要素を示すものである。

以下では、当業者が本発明を容易に実施可能とするために、本発明の多様な実施形態について、添付した図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００の概略構成と外部周辺装置との連結状態が示される。

前記バッテリーパック１００は、第１及び第２端子Ｐ１、Ｐ２と、バッテリーモジュール１１０と、を備える。前記バッテリーモジュール１１０は、前記第１及び第２端子Ｐ１、Ｐ２の間に連結され、充電電力を供給されたり、放電電力を出力したりする。前記バッテリーパック１００は、第１及び第２端子Ｐ１、Ｐ２を通じて、発電モジュール２１０、エンジン２４０及びスターターモーター２２０と並列に連結され、電気的に連結される。また、前記バッテリーパック１００は、図１に示すように、バッテリー管理部１２０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）及びバッテリーモジュール１１０を備える。

前記バッテリーパック１００は、発電モジュール２１０から生成される充電電力を保存し、スターターモーター２２０に放電電力を供給する。例えば、前記発電モジュール２１０は、エンジン２４０と動力的に連結される。具体的には、前記発電モジュール２１０は、エンジン２４０の駆動軸と連結されて、回転動力を電力に変換する。この時、発電モジュール２１０により生成された充電電力は、バッテリーパック１００の第１及び第２端子Ｐ１、Ｐ２を通じてバッテリーモジュール１１０に保存される。例えば、前記発電モジュール２１０は、ＤＣ発電機（図示せず）またはＡＣ発電機（図示せず）及び整流装置（図示せず）を備え、約ＤＣ １５Ｖ、さらに具体的には、ＤＣ １４．６Ｖ〜１４．８Ｖの電圧を有する電力を供給する。

ここで、前記バッテリーパック１００は、燃費改善のために、ＩＳＧ（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ＆ Ｇｏ）機能が具現されたＩＳＧシステムのエンジン始動のための電源装置として適用される。ＩＳＧシステムでは、エンジン２４０の停止及び再始動が頻繁に繰り返されるため、バッテリーパック１００の充放電が頻繁に繰り返される。

従来、ＩＳＧシステムに適用される鉛蓄電池は、充放電動作が頻繁に繰り返されるため、耐久寿命が短くなり、充放電特性が低下するという問題があった。具体的には、従来の鉛蓄電池は、充放電の反復によって、充電容量が低下し、エンジンの始動性が落ち、鉛蓄電池の交換周期が短くなるという問題があった。

例えば、本発明のバッテリーモジュール１１０は、鉛蓄電池に比べて、充放電特性が比較的一定に維持され、かつ経時的な劣化が少ないリチウムイオン電池を含むことによって、エンジンの停止及び再始動が繰り返されるＩＳＧシステムに好適に使用することができる。また、同じ充電容量の鉛蓄電池に比べて、低重量化が可能であるので、燃費改善の効果が期待でき、かつ同じ充電容量の鉛蓄電池に比べて体積が小さいため、搭載空間が節約できるという長所がある。但し、本発明のバッテリーモジュール１１０には、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル−水素電池（ＮｉＭＨ：Ｎｉｃｋｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｂａｔｔｅｒｙ）を適用することもできる。

バッテリーモジュール１１０は、直列または並列に連結された複数のバッテリーセル（図示せず）を含み、直列連結または並列連結を組み合わせることにより、定格充電電圧及び充電容量を実現する。

バッテリーモジュール１１０は、複数のバッテリーサブユニットを備える構造体の通称である。例えば、バッテリーパック１０が複数のバッテリートレーを含むバッテリーラックである場合、前記バッテリーラックをバッテリーモジュール１１０と見なす。同様に、バッテリートレーが複数のバッテリーセルを含む場合、バッテリートレーをバッテリーモジュール１１０と見なすこともできる。

また、ＢＭＳ １２０は、バッテリーの状態をモニタリングし、充放電動作を制御する役割を行う。本発明において、ＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０の充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）をモニタリングして、自動的にスターターモーター２２０を駆動することによって、発電モジュール２１０から充電電力を供給するか否かを決定する。ＢＭＳ １２０の詳細な役割及び動作については、各外部装置を説明した後に詳述する。

ここで、例えば、ＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０の充電状態をモニタリングするコントローラ、発電モジュール２１０からバッテリーモジュール１１０へ充電電力を供給するか否かを判断するプロセッサ、自動的にスターターモーター２２０を駆動する信号を伝送する回路などを含むハードウェア構成を備えていてもよい。

続いて、発電モジュール２１０は、車両のオルタネーター（ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ）を含む。オルタネーターは、バッテリーパック１００に充電電力を供給するだけでなく、エンジン稼動中に、後述する電気負荷２３０に電力を供給することもできる。

また、本発明の一実施形態において、発電モジュール２１０は、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣ状態が一定値以下に低下した場合、スターターモーター２２０の自動駆動によってエンジンから回転駆動力を伝達される。したがって、発電モジュール２１０は、充電電力を生成することができ、バッテリーパック１００に充電電力を供給することができる。

次に、スターターモーター２２０は、車両の始動時に稼動し、エンジン２４０の駆動軸を回転させる初期回転動力を提供する。例えば、前記スターターモーター２２０は、バッテリーパック１００の第１及び第２端子Ｐ１、Ｐ２を通じて保存された電力が供給される。また、前記スターターモーター２２０は、供給された電力によりエンジン２４０の始動時またはアイドルストップ（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ）後に、エンジン２４０の再稼動のために駆動軸を回転させて、エンジン２４０を再稼動させる。さらに詳細には、前記スターターモーター２２０は、ユーザが車両を始動する場合、あるいはアイドルゴー（Ｉｄｌｅ Ｇｏ）の場合に、エンジン２４０の初期回転動力を提供する。本発明において、スターターモーター２２０によって、エンジン２４０が稼動中である場合には、発電モジュール２１０が駆動され、充電電力が生成される。

このように、スターターモーター２２０は、バッテリーパック１００の第１及び第２端子Ｐ１、Ｐ２を通じて、初期点火動力となる電力が供給される。したがって、バッテリーモジュール１１０が完全放電した場合には、スターターモーター２２０を通じたエンジン２４０の稼動または再稼動が不可能である。特に、ＩＳＧ車両の場合には、エンジン２４０の再稼動が頻繁に行われる必要があるので、バッテリーモジュール１１０が完全放電して、スターターモーター２２０を動作させることができない場合、車両がアイドルストップ状態から復帰できない問題が発生する恐れもある。

したがって、本発明では、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣが放電限界値以下に低下した場合、スターターモーター２２０を自動的に動作させる。具体的には、スターターモーター２２０は、ＢＭＳ １２０と連結されて、ＢＭＳ １２０からバッテリーモジュール１１０のＳＯＣが放電限界値以下に低下したという信号を受信する。係る場合、スターターモーター２２０は、自動的に駆動し、エンジン２４０を稼動させることによって、発電モジュール２１０を駆動させる。

このように、ＢＭＳ １２０がバッテリーモジュール１１０のＳＯＣ値をモニタリングし、自動的にスターターモーター２２０が動作することを可能にするので、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣ値は、常に放電限界値以上を維持することができる。すなわち、発電モジュール２１０が駆動されて、バッテリーモジュール１１０に充電電力が供給される。したがって、エンジン２４０の稼動が停止した状態で、暗電流によりバッテリーが放電されても、エンジン２４０の始動または再始動のためのバッテリーモジュール１１０の充電値を常に維持することができる。

一方、前記バッテリーパック１００には、発電モジュール２１０及びスターターモーター２２０と共に、電気負荷２３０が連結される。前記電気負荷２３０は、バッテリーパック１００に保存された電力を消費する。具体的には、前記電気負荷２３０は、第１及び第２端子Ｐ１、Ｐ２を通じて、保存された放電電力が供給される各種の電装品などである。

電気負荷２３０は、例えば、車両エアコン、ラジオ、リモコン受信端子などが挙げられるが、必ずしも前述の機器に限定されない。電気負荷２３０は、発電モジュール２１０またはバッテリーモジュール１１０から電力を供給されて動作する機器を含む。

このような電気負荷２３０は、エンジン２４０が停止した状態、すなわち、車両の稼働を停止させた状態でも、暗電流を発生させる。車両において、車両の稼働を停止させることにより、バッテリーから始動装置及びその他の負荷装置に供給される電流の流れは遮断される。ただし、即時始動のための電流の供給、及びその他のコントローラなどの電気負荷２３０には、バッテリーの電流、すなわち、暗電流が持続的に供給される。

上述のような電気負荷２３０が消費する暗電流は、車両の稼働が停止した状態であっても消費される。したがって、係る場合、発電モジュール２１０からバッテリーモジュール１１０に充電電力を供給できないので、バッテリーモジュール１１０は完全放電する恐れがある。特に、ＩＳＧモードを適用した車両においてリチウムイオンバッテリーを使用する場合、低容量特性により、車両の稼働が停止した状態における暗電流のためにバッテリーが完全放電する可能性が高い。

したがって、前述したように、本発明の一実施形態では、暗電流によってバッテリーモジュール１１０のＳＯＣが放電限界値以下に低下する場合、自動的にスターターモーター２２０を駆動して、バッテリーモジュール１１０が充電される。

以下では、ＢＭＳ １２０の一般的な役割及びＢＭＳ １２０がバッテリーモジュール１１０のＳＯＣ状態をモニタリングして、前述した外部機器から制御信号を伝送して、バッテリーモジュール１１０を充電する具体的な方法を説明する。

本発明のＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０に連結され、バッテリーモジュール１１０の充電及び放電動作を制御する。また、ＢＭＳ １２０は、過充電保護機能、過放電保護機能、過電流保護機能、過電圧保護機能、過熱保護機能、セルバランシング（Ｃｅｌｌ Ｂａｌａｎｃｉｎｇ）機能を備える。このため、ＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０から電圧、電流、温度、残余電力量、寿命、ＳＯＣを測定する測定手段を有し、測定結果に基づいて、制御信号を生成して外部機器、すなわち、本発明においてはスターターモーター２２０、発電モジュール２１０を制御する。

一方、本発明の実施形態によるＢＭＳ １２０は、ＳＯＣ状態に限界値を定めて、スターターモーター２２０を自動的に駆動させる。従来のＩＳＧ車両では、ユーザが直接始動させるか、またはアイドルゴー（Ｉｄｌｅ Ｇｏ）状態からスターターモーター２２０がエンジン２４０を駆動させることで、エンジン２４０が発電モジュール２１０を駆動させた。一方、本発明の一実施形態によれば、ＢＭＳ １２０の制御信号によって、スターターモーター２２０が自動的に駆動される。

ＩＳＧ車両でバッテリーモジュール１１０としてリチウムイオン電池を使用した場合、鉛蓄電池より小さい体積で同じ充電容量を実現し、さらに高出力特性であり、充電時間が鉛蓄電池より短いという長所がある。しかしながら、リチウムイオン電池は、鉛蓄電池に比べて、容量が少なく、速く放電されるという短所がある。

その結果、バッテリーからの電力供給を必要とする電気負荷２３０によって、リチウムイオン電池は、鉛蓄電池よりも完全放電にかかる期間が短くなる。特に、車両の稼働を停止させた後にも、暗電流により電力を必要とする電気負荷２３０によって、一定の電力を消費するため、リチウムイオンバッテリーが完全放電する可能性が高い。さらに詳細には、リチウムイオンバッテリーの場合、自動車を稼働させていない状態では、２週間〜３週間で、バッテリーが完全放電するという問題点がある。

このような問題点を解決するために、本発明に係るＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣをモニタリングし、ＳＯＣ値の放電限界値以下への低下を検出する。ここで、放電限界値とは、ＢＭＳ １２０が自動的に発電モジュール２１０を駆動させ、バッテリーモジュール１１０を充電させる基準値である。例えば、放電限界値は、電圧値が前記放電限界値に達した場合、ＢＭＳ １２０が、バッテリーモジュール１１０が完全放電する恐れがあると判断して、バッテリーモジュール１１０の充電を開始する値である。

ＢＭＳ １２０は、ＳＯＣ値が放電限界値に達した場合、スターターモーター２２０を自動駆動させる制御信号を発生させる。前記制御信号によってスターターモーター２２０が駆動された場合、エンジン２４０の回転によって発電モジュール２１０が駆動され、バッテリーモジュール１１０に充電電力が供給される。

また、ＢＭＳ １２０は、充電限界値を設定し、バッテリーモジュール１１０が使用する電力区間を決定する。具体的には、前述したように、発電モジュール２１０から充電電力を供給されることでバッテリーモジュール１１０は充電を行う。ここで、ＳＯＣ状態が充電限界値に達したことをＢＭＳ １２０が検出した場合、ＢＭＳ １２０は、発電モジュール２１０の駆動を中止する制御信号を発生させて、充電を終了させる。

ＢＭＳ １２０が設定する充電限界値及び放電限界値は、ＳＯＣに設定されるか、またはＳＯＣを判断できる他のパラメータに設定される。したがって、ＢＭＳ １２０は、ＳＯＣを判断するために、電圧測定方法、電流積算方法、電流積算及びカルマンフィルタ適用方法などのようなＳＯＣ判断方法を使用してもよい。但し、前記のＳＯＣ判断方法は、例示的なものであり、これに限定されるものではない。

また、ＳＯＣを判断可能な他のパラメータとして、例えば、電圧値を用いてもよい。具体的には、ＢＭＳ １２０は、前述した測定手段によって、バッテリーモジュール１１０の電圧を測定し、測定した電圧に基づいて、バッテリーモジュール１１０が充電限界値または放電限界値に達したか否かを判断する。

一方、本発明の他の実施形態において、ＢＭＳ １２０は、車両のエンジン２４０の稼働が停止した状態で一定時間が経過した場合、自動的にスターターモーター２２０を駆動させる制御信号を発生させて、バッテリーモジュール１１０を充電するようにしてもよい。係る方法は、バッテリーモジュール１１０が線形的なＳＯＣ特性を有する場合に効果的に適用することができる。ＢＭＳ １２０は、エンジン２４０が稼働停止後、一定の時間が経過した際に、バッテリーモジュール１１０の充電を行う。したがって、ＢＭＳ １２０はＳＯＣ状態をモニタリングすることなく、バッテリーモジュール１１０を充電することができるという長所がある。

なお、バッテリーモジュール１１０が線形的なＳＯＣ特性を有する場合としては、例えば、バッテリーの素材としてソフトカーボン（Ｓｏｆｔ Ｃａｒｂｏｎ）が含まれる場合が挙げられる。係る場合、ＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０の線形的なＳＯＣ特性を利用して、エンジン２４０の稼働停止後に、ＳＯＣ値が放電限界値に達する時間を設定する。また、ＢＭＳ １２０は、前記放電限界値に達する時間に、自動的にバッテリーモジュール１１０に充電を開始させる制御信号を生成する。同様に、ＢＭＳ １２０は、充電開始後、充電限界値に達する時間を設定し、前記充電限界値に達する時間に、自動的にバッテリーモジュール１１０に充電を終了させる制御信号を生成してもよい。

図２は、車両の稼働が停止した状態のバッテリーモジュールのＳＯＣ状態の具体例を示すグラフである。

図２において、横軸は、時間を示し、縦軸は、ＳＯＣを示す。図２を参照すると、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣ状態は、エンジン２４０が停止した状態でも、時間経過に従い、暗電流によって持続的に低下することが分かる。

特に、前述したように、ＩＳＧ車両において、リチウムイオンバッテリーが使用された場合、リチウムイオンバッテリーは既存の鉛蓄電池より低容量特性を有するため、図２に示すようなＳＯＣ（％）のグラフはより急激に０に接近する。したがって、バッテリーの完全放電により、エンジン２４０の稼働または再稼働が不可能になる場合が発生する恐れがある。

図３は、本発明の一実施形態によってバッテリーモジュールを自動充電した場合のＳＯＣ状態の具体例を示すグラフである。

図３を参照すると、バッテリーモジュール１１０の放電限界値は、「Ｌ」に設定されており、充電限界値は「Ｈ」に設定されている。例えば、放電限界値Ｌは、バッテリーモジュール１１０が満充電された時のＳＯＣを１００％とした場合、３０％の値である。ＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣ状態をモニタリングし、ＳＯＣが放電限界値Ｌ以下に低下する場合、スターターモーター２２０を駆動させて、自動的に発電モジュール２１０を駆動させる。

発電モジュール２１０が駆動されてバッテリーモジュール１１０に充電電力を供給する場合、ＢＭＳ １２０は、ＳＯＣ値が充電限界値Ｈまで増加した場合、発電モジュール２１０の駆動を停止させる制御信号を発生させる。図３を参照すると、ＳＯＣが放電限界値Ｌと一致した時間ｔ１において、発電モジュール２１０が駆動されてバッテリーモジュール１１０が充電される。また、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣが充電限界値Ｈとなった時間ｔ２において、発電モジュール２１０の駆動が停止されて、再びバッテリーモジュール１１０の放電が起こる。

なお、図３で、時間ｔ１以後にＳＯＣ値が若干低下してから充電が開始される理由は、スターターモーター２２０の駆動のため、電力がバッテリーモジュール１１０から供給されるためである。したがって、放電限界値Ｌは、スターターモーター２２０の駆動によりエンジン２４０の稼働に必要な電力値より大きい値である。

図４は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールを自動充電する場合のＳＯＣ状態の具体例を示すグラフである。

図４を参照すると、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１１０のＳＯＣ状態は、線形の特性を有することが分かる。このように、ＳＯＣグラフが線形性を有する場合、ＢＭＳ １２０はバッテリーのＳＯＣ状態をモニタリングせずとも、所定の時間が経過したか否かによって、バッテリーモジュール１１０の充電が必要であるか否かを判断することが可能である。

例えば、線形的ＳＯＣを有するバッテリーの特性により、暗電流によって時間ｔ１でＳＯＣの数値が放電限界値Ｌに達すると設定された場合、ＢＭＳ １２０は、ＳＯＣ値をモニタリングすることなく、車両のエンジン２４０停止後、時間ｔ１にスターターモーター２２０を駆動させ、発電モジュール２１０にバッテリーモジュール１１０を充電させる。

同様に、発電モジュール２１０がバッテリーモジュール１１０を充電する場合、バッテリー特性により、時間ｔ２でＳＯＣ数値が充電限界値Ｈに達すると設定された場合、ＢＭＳ １２０は、ＳＯＣ値をモニタリングすることなく、時間ｔ２に発電モジュール２１０の駆動を停止させ、バッテリーモジュール１１０の充電を中止させる。

図５は、本発明の一実施形態によるバッテリー充電システムの制御方法を示したフローチャートである。

図５を参照すると、まず、製造時にあるいはユーザによって、ＢＭＳ １２０に放電限界値および充電限界値が設定される（Ｓ１１）。

次に、ＢＭＳ １２０は、車両のエンジン２４０が停止された後、暗電流によって放電されるバッテリーモジュール１１０のＳＯＣ値をモニタリングする（Ｓ１２）。

続いて、ＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣ値が放電限界値Ｌ以下に低下するか否かを判断する（Ｓ１３）。ＳＯＣ値が放電限界値Ｌ以下に低下しない場合、バッテリーモジュール１１０のＳＯＣ値のモニタリングを継続する。

一方、ＳＯＣ値が放電限界値Ｌ以下に低下した場合、ＢＭＳ １２０は、スターターモーター２２０を駆動させる制御信号を発生させ、発電モジュール２１０を駆動させる（Ｓ１４）。

次に、発電モジュール２１０は、充電電力をバッテリーモジュール１１０に供給する（Ｓ１５）。

また、充電が行われる間、ＢＭＳ １２０は、ＳＯＣ値をモニタリングし、ＳＯＣ値が充電限界値Ｈを超えるか否かを判断する（Ｓ１６）。ＳＯＣ値が充電限界値Ｈを超えない場合、充電を続行させ、引き続きバッテリーモジュール１１０のＳＯＣ値をモニタリングする。

一方、ＳＯＣ値が充電限界値Ｈを超えた場合、ＢＭＳ １２０は、発電モジュール２１０に信号を送って駆動を停止させ、バッテリーモジュール１１０の充電を終了させる（Ｓ１７）。

図６は、本発明の他の実施形態によるバッテリー充電システムの制御方法を示したフローチャートである。

図６を参照すると、まず、ＢＭＳ １２０は、バッテリーモジュールの特性に基づいて、ＳＯＣが放電限界値となる時間ｔ１値、及びＳＯＣが充電限界値となる時間ｔ２値を取得する（Ｓ２１）。ここで、バッテリーモジュールは、線形的なＳＯＣ特性を有する。

次に、暗電流によってバッテリーモジュールの放電が進み、バッテリーモジュールのＳＯＣ値が線形的に低下する（Ｓ２２）。

続いて、ＢＭＳ １２０は、エンジン２４０が停止された時点からの時間がｔ１となったか否かを判断する（Ｓ２３）。時間がｔ１になるまでは、ＢＭＳ １２０は待機し、引き続きバッテリーモジュールの放電が進行する。

時間がｔ１となった場合、ＢＭＳ １２０は、スターターモーター２２０を駆動させる制御信号を発生させて、発電モジュール２１０を駆動させる（Ｓ２４）。

次に、発電モジュール２１０は、充電電力をバッテリーモジュール１１０に供給する（Ｓ２５）。

さらに、ＢＭＳ １２０は、時間がｔ２となったか否かを判断する（Ｓ２６）。時間ｔ２となっていない場合、ＢＭＳ １２０は待機し、引き続きバッテリーモジュールの充電が進行する。

時間がｔ２となった場合、ＢＭＳ １２０は、発電モジュール２１０に信号を送り、駆動を中止させ、バッテリーモジュール１１０の充電を終了させる（Ｓ２７）。

ここで、ＢＭＳ １２０がスターターモーター２２０を駆動させる制御信号を発生させる（Ｓ１４、Ｓ２４）前に、ＢＭＳ １２０は、エンジン２４０停止時に、バッテリーモジュール１１０がエンジン２４０に連結されたか否かを判断してもよい。係る場合、ＢＭＳ １２０は、エンジン２４０停止時にバッテリーモジュール１１０がエンジン２４０に連結されたことを確認した上で、スターターモーター２２０を駆動させる制御信号を発生させる。

したがって、本発明は、バッテリーモジュールのＳＯＣが放電限界値以下に低下する場合、モーターを自動的に動作させてエンジンを稼動させ、バッテリーへの充電を行うことができる。よって、本発明は、エンジンの稼動または再稼動のために必要なバッテリーモジュールの充電値を常に維持することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、電池関連の技術分野に好適に適用可能である。

１００ バッテリーパック
１１０ バッテリーモジュール
１２０ ＢＭＳ
２１０ 発電モジュール
２２０ スターターモーター
２３０ 電気負荷

Claims (20)

1. バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップと、
   前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断に基づいて、モーターに信号を伝送するステップと、
   前記信号が前記モーターに受信された後、前記バッテリーパックの充電を開始させるステップと、を含むバッテリーパックの充電方法。
2. 前記バッテリーパックの充電状態に基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパックの充電方法。
3. 前記バッテリーパックの充電状態が臨界値以下か否かに基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパックの充電方法。
4. エンジン停止時から所定の時間が経過したか否かに基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパックの充電方法。
5. 前記所定の時間は、前記バッテリーパックの放電特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパックの充電方法。
6. 前記モーターは、発電機に連結されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバッテリーパックの充電方法。
7. 前記信号が前記モーターに伝送された場合、前記発電機は、前記バッテリーパックを充電することを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパックの充電方法。
8. 前記信号は、前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断を伝達することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバッテリーパックの充電方法。
9. 前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップは、エンジン停止時に前記バッテリーパックがエンジンに連結されたか否かを判断するステップを含み、
   前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かが判断され、前記バッテリーパックがエンジン停止時にエンジンに連結された場合、前記信号が前記モーターに伝送されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のバッテリーパックの充電方法。
10. バッテリーパックの充電状態をモニタリングするステップと、
    前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態に基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップと、
    前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断に基づいて、前記バッテリーパックの充電要求を示す信号を伝送し、前記バッテリーパックの充電を開始させるステップと、を含むバッテリーパックの充電方法。
11. 前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するステップは、
    前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態が臨界値を下回る、または上回る場合、前記バッテリーパックの充電が必要であると判断するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパックの充電方法。
12. 前記臨界値は、満充電されたバッテリーパックの状態に基づいた割合で表されることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーパックの充電方法。
13. エンジン停止時からの所定の時間にさらに基づいて、前記バッテリーパックの充電を開始させることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパックの充電方法。
14. 前記所定の時間は、前記バッテリーパックの線形放電特性を基に決定されることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパックの充電方法。
15. バッテリーの充電状態をモニタリングするコントローラと、
    前記バッテリーの充電状態に基づいて、前記バッテリーの充電が必要であるか否かを判断するプロセッサと、
    前記バッテリーの充電が必要であるという判断に基づいて、前記バッテリーの充電を開始させ、前記バッテリーの充電要求を示す信号をスターターモーターに伝送する回路と、を備えるバッテリーパック。
16. 前記バッテリーパックは、リチウムイオンバッテリーパック及びニッケル−水素バッテリーパックのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１５に記載のバッテリーパック。
17. 前記スターターモーターに伝送された前記充電要求を示す信号は、発電機を自動的に駆動させ、前記バッテリーを充電することを特徴とする請求項１５または１６に記載のバッテリーパック。
18. バッテリーパックと、
    前記バッテリーパックと電気的に連結されたスターターモーターと、
    前記バッテリーパックと連結されて、前記バッテリーパックを充電する発電機と、を備え、
    前記バッテリーパックは、
    前記バッテリーパックの充電状態をモニタリングするコントローラと、
    前記バッテリーパックの充電状態に基づいて、前記バッテリーパックの充電が必要であるか否かを判断するプロセッサと、
    前記バッテリーパックの充電が必要であるという判断に基づいて、前記バッテリーパックの充電を開始させ、前記バッテリーパックの充電要求を示す第１信号を前記スターターモーターに伝送する回路と、を備え、
    前記スターターモーターは、前記バッテリーパックの前記第１信号を受信する車両。
19. 前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態が臨界値以下である場合、前記回路は、前記第１信号を伝送することを特徴とする請求項１８に記載の車両。
20. 前記モニタリングされたバッテリーパックの充電状態が臨界値を超えた場合、前記回路は、充電を停止させる第２信号を前記スターターモーターに伝送することを特徴とする請求項１８または１９に記載の車両。

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