JP2013209984A - 二次電池制御装置および二次電池制御方法 - Google Patents

二次電池制御装置および二次電池制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エンジンを有する車両に搭載される二次電池の制御を適切に行うこと。
【解決手段】エンジンを有する車両に搭載された二次電池を制御する二次電池制御装置10であって、エンジンのスタータモータの駆動を開始する際に、二次電池の電圧値がそれよりも低い場合に該二次電池の放電を停止させる電圧値である放電下限電圧値を、所定の電圧値V1から該電圧値V1よりも低い電圧値V2(V2<V1)に変更する放電下限電圧値変更手段1001と、エンジンの始動を判定するエンジン始動判定手段1002と、スタータモータの駆動を開始した後に、エンジンが始動していると判定され、且つ、二次電池の電圧値が、変更される前の放電下限電圧値V1以上の所定の電圧値である復帰電圧値V3(V3≧V1)以上である場合に、放電下限電圧値V2を、変更前の電圧値V1に戻す放電下限電圧値復帰手段1003とを備えることを特徴とする二次電池制御装置。
【選択図】図3

Description

本発明は、車両に搭載される二次電池の制御装置および制御方法に関するものである。
二次電池は低温下において放電電圧が大きく低下する特性がある。そのため、エンジンのスタータモータへの電力供給を二次電池が行う車両において、低温下で、エンジンを始動できない事態が発生する可能性がある。そこで、エンジンの始動時において、二次電池の温度が所定の温度以下である場合に、二次電池の放電を停止させる電圧値(放電下限電圧値)を緩和させる二次電池制御装置が知られている(特許文献1)。
特開2007−162657号公報
上記従来技術において、低温下のエンジン始動時に緩和された二次電池の放電下限電圧値を、緩和前の電圧値に戻すトリガとして、一般的には、二次電池の電池温度が所定の温度以上となることが条件とされる。しかしながら、この場合、エンジン始動後も、二次電池の放電下限電圧値が緩和されたままの状態で、二次電池を長時間放電することになり、その結果、二次電池の負荷が高まり、二次電池の寿命が低下してしまう問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、エンジンを有する車両に搭載される二次電池を適切に制御することである。
本発明は、エンジンのスタータモータの駆動を開始する際に、二次電池の電圧値がそれよりも低い場合に該二次電池の放電を停止させる電圧値である放電下限電圧値を、所定の電圧値V1から該電圧値V1よりも低い電圧値V2(V2<V1)に変更し、スタータモータの駆動を開始した後に、エンジンが始動し、且つ、二次電池の電圧値が、変更前の放電下限電圧値V1以上の所定の電圧値である復帰電圧値V3(V3≧V1)以上である場合に、変更された放電下限電圧値V2を、変更前の電圧値V1に戻すことにより、上記課題を解決する。
本発明によれば、スタータモータの駆動を開始した後に、エンジンが始動し、且つ、二次電池の電圧値が、変更前の放電下限電圧値V1以上の電圧値である復帰電圧値V3以上である場合に、変更された二次電池の放電下限電圧値V2を変更前の電圧値V1に戻すことにより、エンジンを有する車両に搭載される二次電池を適切に制御できる。
本発明の一実施形態に係る車両の制御装置の概略構成図である。 第1実施形態における二次電池の強電システムの構成図である。 第1実施形態におけるバッテリコントローラ10のブロック図である。 第1実施形態におけるバッテリコントローラ10による制御フローを示す図である。 一場面例における組電池の電圧プロファイルを示すグラフである。 バッテリコントローラが組電池の放電下限電圧値の制御を行わない従来の組電池の電圧プロファイルを示すグラフである。 放電下限電圧値をV2からV1に戻すトリガとして組電池の平均電池温度とした場合の、従来の組電池の電圧プロファイルを示す図である。 第2実施形態におけるエンジン始動時の制御フローを示す図である。 別の場面例における、組電池の電圧プロファイルを示すグラフである。 第3実施形態におけるエンジン始動時の制御フローを示す図である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置の概略構成図である。図1に示される制御装置はエンジン1の駆動力により車両の推進を行う無段変速機3を備える。変速機3はモータジェネレータ4、トランスミッション6、および、クラッチ7を有する。モータジェネレータ4は、エンジン1の出力軸2にクラッチ7を介して接続される。
エンジン1の駆動力はモータジェネレータ4、トランスミッション6を介して図示しない駆動輪に伝達される。また、モータジェネレータ4はエンジン1の駆動力をアシストすると同時に、車両の減速時にその駆動力を電力に変換する役割を果たす。なお、クラッチ7を切り離せばEV走行(モータジェネレータ4の駆動力のみでの走行)も可能である。
モータジェネレータ4は交流機(永久磁石式交流同期モータ等)で構成され、インバータ8と接続されている。モータジェネレータ4の回転速度はインバータ8の駆動周波数に応じて制御され、インバータ8の駆動周波数の比が回転速度比(変速比)となり、インバータ8から供給される電力がモータジェネレータ4の駆動力となる。
また、モータジェネレータ4はスタータモータを備えている。エンジン1を始動させるために、組電池27からモータジェネレータ4に電力を供給し、モータジェネレータ4に備えられたスタータモータを動作させてエンジン1のクランキングを行う。
インバータ8は組電池27と接続され、組電池27から電力の供給を受けモータジェネレータ4に電力を供給する。また、車両の減速時にモータジェネレータ4で発生した回生電力を組電池27に供給する。組電池27は複数のセル(単電池)107を直列に接続してなり、組電池27の充放電は後述するようにバッテリコントローラ10により制御される。なお、本発明において、組電池27を構成するセルは、例えば、リチウムイオン電池が挙げられる。
トランスミッションコントローラ11は、回転速度センサ21からの回転速度の信号が入力され、統合コントロールユニット13により演算される目標回転速度tNiと目標トルクtToとが得られるようにインバータ8の駆動周波数を制御する。
エンジンコントローラ12は、統合コントローラ13により演算される目標エンジントルクtTeが得られるように電子制御スロットル14の開度TVOを制御する。このときスロットル開度に応じた吸入空気量がエンジン1に流れ込み、吸入空気流量Qaは電子制御スロットル14上流に設けたエアフローメータ23(吸入空気量検出手段)により計量される。エンジンコントローラ12では、吸入空気流量Qaとクランク角センサ24から検出されるエンジン1の回転速度とに基づいて燃料インジェクタ15を用いての燃料噴射制御と点火プラグ16を用いての点火時期制御とを行う。
統合コントローラ13には、バッテリコントローラ10およびエンジンコントローラ12を介して各種信号が入力される。統合コントローラ13は、これら入力される各種信号に基づきエンジン1とモータジェネレータ4とを協調動作制御し、運転者が望む駆動力を高い効率でもって実現する。また、統合コントローラ13には、運転者によるイグニッションキーオン、または、アイドルストップ解除条件が成立したことによる信号が伝達される。さらに、停車時や低負荷運転時には、所定のエンジン自動停止条件(車速が所定車速以下、アクセル踏み込み量が所定量以下等)が成立したことを条件としてエンジン1を自動的に停止させ、燃料消費量及び排気エミッションの更なる低減を図る。
以下、第1実施形態におけるバッテリコントローラ10の構成について説明する。図2は、第1実施形態における二次電池の強電システムの構成図である。組電池27は、正極(+)側及び負極(−)側に接続された強電ハーネス102,111を介して、インバータ8及びモータジェネレータ4に電力を供給する。強電ハーネス102,111には、組電池27からモータジェネレータ4への電力の供給、および、モータジェネレータ4から組電池27への電力の供給を開始/遮断する為のリレー112,113が設置されている。リレー112,113のオン/オフは、バッテリコントローラ10の制御信号によって制御される。
バッテリコントローラ10は、図示しない不揮発性メモリを備えており、電圧センサ104からの入力信号、電流センサ105からの入力信号、および、サーミスタ120からの入力信号を基に、組電池27の総電圧値、充放電電流値および平均電池温度を一定の周期においてサンプリングする。また、バッテリコントローラ10は図示しないタイマーを備えており、所定の処理のカウントアップおよびクリアを行うことができる。
また、図3は、第1実施形におけるバッテリコントローラ10のブロック図である。図3に示すように、バッテリコントローラ10は、放電下限電圧値変更部1001、エンジン始動判定部1002、放電下限電圧値復帰部1003、放電停止部1004を有する。
放電下限電圧値変更部1001は、統合コントローラ13から入力されるスタータモータの駆動信号と、サーミスタ120から入力される電池温度に基づいて、組電池27の放電下限電圧値を変更する。なお、放電下限電圧値とは、組電池27の電圧がこの放電下限電圧値よりも低くなる場合に、放電停止部1004が組電池27の放電を停止する電圧値である。
エンジン始動判定部1002は、回生電流が所定時間検出することによりエンジン1の完爆と判断し、エンジンの始動と判断する。ここで、本実施形態においてエンジン始動判定部1002が判定するエンジンの始動とは、エンジン始動開始後にエンジンが完爆したことをいう。回生電流は電流センサ105で検出され、検出結果はエンジン始動判定部1002に入力される。回生電流の検出時間はバッテリコントローラ10に備えられるタイマーを用いてカウントされる。
放電下限電圧値復帰部1003には、エンジン始動判定部1002からエンジン始動の判定結果が入力される。エンジンが完爆しエンジンの始動と判定された場合は、放電下限電圧値変更部1001で変更された放電下限電圧値を変更前の電圧値に戻す。
放電停止部1004は、放電下限電圧値変更部1001または放電下限電圧値復帰部1003において設定された放電下限電圧値に基づいて組電池27の放電を停止する。具体的には、組電池27の電圧が放電下限電圧値よりも低い場合は、リレー112、113にオフ信号を伝達し、組電池27の放電を停止する。反対に、組電池27の電圧が放電下限電圧値よりも高い場合は、リレー112、113にオン信号を伝達し、組電池27の放電を開始する。
さらに、組電池27を構成する所定の2つのセル間で、遮断スイッチ108及びヒューズ109を内蔵したスイッチボックス110が、延長ケーブルを介して接続される。
なお、バッテリコントローラ10は、本発明の二次電池制御装置に相当する。また、バッテリコントローラ10が有する放電下限電圧値変更部1001は本発明の放電下限電圧値変更手段に、エンジン始動判定部1002は本発明のエンジン始動判定手段に、および、放電下限電圧値復帰部1003は本発明の放電下限電圧値復帰手段にそれぞれ相当する。
第1実施形態のバッテリコントローラ10の動作について説明する。
図4は、第1実施形態におけるバッテリコントローラ10による制御フローを示す図である。また、図5は、一場面例における組電池の電圧プロファイルを示すグラフである。ここで、図5において電圧値V1、V2は、組電池の電圧値がそれよりも低くなると放電を停止する放電下限電圧値を示す。放電下限電圧値V1は、組電池がそれよりも低い電圧となると過放電状態となる電圧値またはそれよりも若干高い電圧値に設定される。放電下限電圧値V2は放電下限電圧値V1よりも低い電圧値に設定される。たとえば、リチウムイオン電池において電池寿命に影響の殆どない放電下限電圧を2.0[V]とした場合、放電下限電圧V1は2.0[V]程度に設定される。一方、電池寿命を短くするものの放電を継続することが可能な放電下限電圧を1.5[V]とした場合、放電下限電圧V2は1.5[V]程度に設定される。
ステップS101では、モータジェネレータ4に備えられたスタータモータが駆動可能状態(エンジンのスタータモータを駆動する場合である)か判断する。具体的には、イグニッションキーがオンになったこと、または、アイドルストップ解除条件が成立したこと等によりスタータモータの駆動信号が統合コントローラ13を介してバッテリコントローラ10の放電下限電圧値変更部1001に伝達されることで、放電下限電圧値変更部1001はスタータモータが駆動可能な状態と判断する。
ステップS101において、エンジン1のスタータモータが駆動可能な状態と判断された場合、バッテリコントローラ10の放電下限電圧値変更部1001は、組電池27の平均電池温度が所定の判定温度以下(例えば氷点下)であるか判断する(ステップS102)。組電池27の平均電池温度は、サーミスタ120で検出され、放電下限電圧値変更部1001に入力される。
バッテリコントローラ10の放電下限電圧値変更部1001は、組電池27の平均電池温度が所定の判定温度以下と判定された場合(ステップS102=YES)に、組電池27の放電下限電圧値をV1からV2に変更する(ステップS103)。例えば、図5に示す例のT10の時点は、イグニッションキーオンのためスタータモータは駆動可能な状態であり、かつ、低温下のため組電池の平均電池温度が判定温度以下となっている時点を示す。そのため、図4のステップS103に示すように、T10の時点においては、組電池の放電下限電圧値はV1からV2に変更される。
ステップS104では、組電池27の放電停止判定が行われる。具体的には、バッテリコントローラ10の放電停止部1004はステップS103で設定された放電下限電圧値V2と組電池27の電圧とを比較し、放電下限電圧値V2よりも組電池27の電圧が低い場合には、放電停止部1004はリレー112,113をオフにし、組電池27の放電を停止する。これに対して、組電池27の電圧が、電圧値V1よりも低くても、放電下限電圧値V2よりも高い場合は、放電停止部1004は、リレー112,113をオンにし、組電池27からモータジェネレータ4への放電を許容する。
ステップS103で組電池27の放電下限電圧値をV1からV2に変更後、ステップS104において組電池27の放電停止判定が終了すると、再びステップS101に戻って制御が行われる。ここで、バッテリコントローラ10は、例えば10ms毎等の所定の周期でこの制御フローを実行する。なお、ステップS103で放電下限電圧値がV2に変更された場合は、ステップS101に戻った時点の組電池27の放電下限電圧値はV2となる。
図4に示すように、ステップS101に戻り、スタータモータが駆動可能な状態でない場合(ステップS101=NO)は、ステップS103において組電池27の放電下限電圧値がV1からV2に変更されているか判定する(ステップS105)。スタータモータが駆動可能な状態でない場合(エンジンのスタータモータを駆動する場合ではない)とは、エンジンを始動するためにスタータモータが既に駆動している状態、または、エンジン1が始動している状態等が挙げられる。組電池27の放電下限電圧値がV2の場合は、バッテリコントローラ10のエンジン始動判定部1002で、モータジェネレータ4から組電池27に供給される回生電流を検出する(ステップS106)。回生電流が検出されない場合は、のタイマーのカウント数をクリアする(ステップS108)。なお、タイマーの初期値はゼロに設定されている。
例えば図5に示す例におけるT11の時点は、スタータモータを駆動してエンジンを始動するために、組電池が放電を行った直後であり、組電池の電圧値が電圧値V1より低下した時点を示す。この時点では、エンジンを始動するためにスタータモータは駆動しているため、スタータモータは駆動可能と判断されず(ステップS101=NO)、また、T10の時点において組電池の放電下限電圧値はV2に変更されているため(ステップS105=YES)、バッテリコントローラは回生電流の検出を行う(ステップS106)。しかし、T11の時点においては、スタータモータを駆動するために組電池の放電を行った直後であり、エンジンはまだ始動を開始していないため、回生電流は検出されず(ステップS106=NO)、タイマーのカウント数は初期値0のままとなる(ステップS108)。そのため、T11の時点においては、組電池の放電下限電圧値はV2のままで放電停止判定が行われる(ステップS104)。ここで、T10の時点において、組電池の放電下限電圧値はV1からV2に変更されている。よって、T11の時点における組電池の電圧は、電圧値V1よりも低いが、放電下限電圧値V2よりも高いため、バッテリコントローラは、組電池の放電を続ける。これにより、スタータモータがエンジンを始動するために必要な電力をスタータモータに供給することができる。なお、T11の時点以降も、エンジンの始動が開始されて回生電流が検出されるまでは、ステップS106=NOとなるため、タイマーのカウント数はゼロのまま(ステップS108)、放電下限電圧値V2に基づいて放電停止判定(ステップS104)する処理を繰り返す。
一方、図6は、バッテリコントローラが組電池の放電下限電圧値の制御を行わない従来の組電池の電圧プロファイルを示すグラフである。T21の時点は、図5のT11の時点と同様に、スタータモータを駆動してエンジンを始動するために、組電池が放電を行い、組電池の電圧値が電圧値V1より低下した時点を示す。図6に示すように、組電池の放電下限電圧値は全く制御されず、エンジン始動時かつ低温下でも、放電下限電圧値はV1のままであるため、T21の時点においてバッテリコントローラは組電池の放電を停止する。そのため、スタータモータに十分な電力を供給できず、エンジンを始動することができない。
ステップS106で組電池27への回生電流が検出された場合は、タイマーのカウント数をカウントアップする(ステップS107)。ステップS109では、タイマーのカウント数が所定の判定連続時間を経過していているか判断する。なお、所定の判断連続時間とは、バッテリコントローラ10のエンジン始動判定部1002が、エンジンの完爆を判断するための時間であり、回生電流の検出開始から所定の判断連続時間経過することにより、エンジン始動判定部1002はエンジンの始動と判断する。
ここで、バッテリコントローラ10のエンジン始動判定部1002により、組電池27への回生電流を所定時間検出することでエンジン1の始動と判断できるのは以下の理由による。エンジン1とモータジェネレータ4は連動して回転することで車両駆動のために必要なモータの回転数を得る。エンジン1が完爆するまでは、組電池27からモータジェネレータ4に電力を供給することで、モータジェネレータ4は駆動力を発生させる。必要な回転数に到達するまでは、組電池27からモータジェネレータ4に電力を供給し、徐々にその駆動力を増加させていく。その後、エンジン1が始動を開始すると、エンジン1自体が駆動力を発生し始める。すると、必要な回転数を維持するため、モータジェネレータ4は、駆動力を減らし、ブレーキトルクが発生する。このブレーキトルクは、モータジェネレータ4において回生電流に変換され、組電池27に供給される。つまり、組電池27への回生電流を所定時間検出することで、エンジンは完爆したものと判断し、エンジン1の始動と判断できる。
なお、エンジン1の始動を判定する方法としては、組電池27で回生電流を検出する方法に限られず、例えば、スタータモータから組電池27に供給される入力電力と、組電池27からスタータモータに供給される出力電力とを測定する等の方法でもよい。
バッテリコントローラ10のエンジン始動判定部1002において、ステップS109でタイマーのカウント数が判定連続時間経過していないと判断された場合(ステップS109=NO)は、バッテリコントローラ10の放電停止部1004は、放電下限電圧値V2と組電池27の電圧とに基づいて、組電池27の放電停止判定を行う(ステップS104)。例えば図5の例においてT12の時点は、エンジンの始動開始後であり、エンジンが完爆する前の時点を示す。T12の時点では、エンジンは始動開始しているため、組電池への回生電流が検出され(ステップS106=YES)、バッテリコントローラはタイマーをカウントアップする(ステップS107)。しかし、T12の時点ではタイマーのカウント数が所定の判定連続時間を経過しておらず(ステップS109=NO)、エンジンの完爆とまでは判断できない。そのため、放電下限電圧値V2のまま放電停止判定がされる(ステップS104)。ここで、T12の時点では、組電池の電圧は放電下限電圧値V2よりも高いため、組電池の放電は続けられる。なお、T12の時点以降も、タイマーのカウント数が判定連続時間を経過するまではエンジンの完爆と判断されず、タイマーのカウントアップを続けながら(ステップS107)、放電下限電圧値V2に基づいて放電停止判定(ステップS104)する処理を繰り返す。また、タイマーのカウント数が判定連続時間を経過する前に、回生電流が検出されなくなった場合(S106=NO)は、それまでカウントされたタイマーのカウント数はクリアされる(ステップS108)。
図4に示すように、タイマーのカウント数が所定の判定連続時間経過していると判断された場合(ステップS109=YES)は、バッテリコントローラ10のエンジン始動判定部1002はエンジンの始動と判断し、判定結果をバッテリコントローラ10の放電下限電圧値復帰部1003に入力する。放電下限電圧値復帰部1003では、エンジン始動判定部1002からのエンジン始動の判定結果により、組電池27の放電下限電圧値をV2からV1に戻す(ステップS110)。そして、バッテリコントローラ10の放電停止部1004で放電下限電圧値V1と組電池27の電圧とに基づいて放電停止判定を行う(ステップS104)。例えば図5に示す例では、T13の時点は、回生電流を検出し始めたT12の時点から所定時間経過した時点であって、エンジンが完爆し、エンジンの始動と判断された時点を示す。バッテリコントローラは、エンジン始動と判定されたT13の時点で、組電池の放電下限電圧値をV2からV1に戻す。
図5に示す例のT13以降の時点は、エンジンが始動しておりスタータモータが駆動可能状態にない場合(ステップS101=NO)であり、また、放電下限電圧値がV2からV1に戻されているため(ステップS105=YES)、放電下限電圧値V1に基づいて組電池の放電停止判定が行われる。特に、T14やT15の時点においては、組電池の電圧が放電下限電圧値V1よりも低いため、組電池の放電が停止される。このようにエンジン始動と判断された後は、組電池の放電下限電圧値をV2からV1に戻すことにより、組電池が過放電状態で不必要に放電されることを防ぐことができる。
なお、エンジン始動以降はエンジンの駆動力により又は発電機等により電力の供給が可能となるので、統合コントローラ13は組電池の電圧がV1を下回らないようにエンジン及び発電機の出力を高めたり、EV走行を制限したりするので、実際には組電池の放電が停止されることはない。
図7は、放電下限電圧値をV2からV1に戻すトリガを組電池の平均電池温度とした場合の、従来の組電池の電圧プロファイルを示すグラフである。図7に示すT30の時点においては、図5のT10の時点と同様に、スタータモータが駆動可能状態であり、かつ、組電池の平均電池温度が判定温度以下であるため、組電池の放電下限電圧値はV1からV2に変更される。しかし、図7では、放電下限電圧値をV2からV1に戻すトリガを組電池の平均電池温度としているため、エンジンが完爆しエンジンの始動と判定されたT31の時点後も、組電池の平均電池温度が所定の判定温度になるT34の時点におけるまでは、放電下限電圧値はV2のままとなる。そのため、エンジンの始動後のT32の時点やT33の時点のように、組電池の電圧が電圧値V1以下という過放電状態において、不必要に組電池が放電され、結果として、組電池に負荷をかけ、組電池の寿命を低下させてしまう。
また、例えば、イグニッションキーオンであり(ステップS101=YES)、かつ、低温下ではないため組電池27の平均電池温度が判定温度よりも高くなっている場合(ステップS102=NO)、または、アイドルストップ解除によりスタータモータが駆動可能状態であり(ステップS101=YES)、アイドルストップ前のエンジンの駆動により組電池27の平均電池温度が判定温度よりも高くなっている場合(ステップS102=NO)は、組電池27の放電下限電圧値がV2であれば放電下限電圧値をV1に設定し(ステップS111)、放電下限電圧値V1に基づいて組電池27の放電停止判定をする(ステップS104)。組電池27の電池温度が低温でなければ、エンジン始動時に組電池27の電圧が大きく低下することはなく、エンジン始動が低温下と比べ容易である。そのため、放電下限電圧値をV1に設定しておくことで、不必要に組電池27が過放電状態で放電されることを回避でき、組電池27の負荷をより軽減することができる。
以上ように、第1実施形態によれば、エンジンの始動時かつ低温時に、組電池27の放電下限電圧値をV1からV2に変更することで、エンジン1の始動の確実性を高めることができる。しかも、第1実施形態によれば、組電池27への回生電流を検出することでエンジン1の始動と判断して、組電池27の放電下限電圧値をV2からV1に戻すことにより、組電池27が過放電状態において不必要に放電することを防止できるため、組電池27への負荷を軽減し、組電池27の寿命を延長できる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による二次電池制御について説明する。図8は、第2実施形態におけるエンジン始動時の制御フローを示す図である。図8に示すように、第2実施形態では、ステップS109の後にステップS109′が行われる以外は、第1実施形態と同じである。
図8に示すように、回生電流の検出後(ステップS106=YES)、タイマーのカウント数が所定の判定連続時間を経過していると判断された場合(ステップS109=YES)に、さらに、組電池27への回生電流が検出され、かつ、組電池27の電圧が放電下限電圧値V1以上の所定の復帰電圧値V3以上であるか判定する(ステップS109′)。そして、ステップS109′の両条件が満たされた場合(ステップS109′=YES)に、組電池27の放電下限電圧値をV2からV1に戻し(ステップS110)、組電池27の放電停止判定を行う(ステップS104)。
つまり、エンジンの始動判定に実際のエンジンの始動のみならず、組電池の電圧が所定の状態を満たしたときにエンジンの始動と判定している。
図9は、別の場面例における組電池の電圧プロファイルを示すグラフである。図9に示すT41の時点は、組電池への回生電流を検出し始めた時点を示す。また、T42の時点は、回生電流の検出が始まったT41から所定時間経過した時点を示す。図9に示すように、T42の時点において、組電池の電圧が放電下限電圧値V1以上にならない場合がある。この場合、T42の時点において、エンジンが始動したものと判断され、組電池の放電下限電圧値がV2からV1に戻されてしまうと、組電池の放電が停止してしまう。そこで、図9に示すT43の時点のように、組電池への回生電流が検出されることに加えて、組電池の電圧が放電下限電圧値V1以上の所定の復帰電圧値V3以上となった時点で放電下限電圧値をV2からV1に戻すことで、放電下限電圧値がV1に戻されたと同時に組電池の放電が停止してしまうことを適切に回避することができる。
なお、エンジン1の始動を確認した後、組電池27の電圧が復帰電圧値V3以上にならない場合、統合コントローラ13はエンジン1およびモータジェネレータ4に発電指令を行い、組電池27の電圧が復帰電圧値V3以上となるように制御する。組電池27の電圧が復帰電圧値V3以上になるまでは、バッテリコントローラ10は、放電下限電圧値をV2のままにする。
以上のように、第2実施形態によれば、図8のステップS109′に示すように、放電下限電圧値をV2からV1に変更するに際して、エンジン1の始動の他に、組電池27の電圧が放電下限電圧値V1以上の電圧値である復帰電圧値V3以上であるかを判断する。これにより、組電池27の電圧が回生電流の検出に遅れて復帰した場合でも、組電池27の電圧は放電下限電圧値V1よりも高くなっているため、エンジン1の始動後に放電下限電圧値がV2からV1に戻されると同時に、組電池27の放電が停止されることを防ことがでる。
なお、第2実施形態においてはステップS109は必ずしも必要ではなく、エンジンの始動に関しては統合コントローラ13等(エンジンコントローラ12も含む)の他制御手段の判定結果をそのまま利用しても良い。
つまりバッテリーコントローラ10としては他の制御手段の始動判定に加えて、バッテリの状態(電圧)を検出し、バッテリコントローラ10としての始動判定を行うことで組電池の制御を行うようにしてもよい。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による二次電池制御について説明する。図10は、第3実施形態におけるエンジン始動時の制御フローを示す図である。図10に示すように、第3実施形態では、ステップS109の後にステップS109″が行われる以外は他の実施形態と同じである。
図10に示すように、ステップS109″では、組電池27の電圧が復帰電圧値V3以上であるか判断し、組電池27の電圧が復帰電圧値V3以上である場合に、放電下限電圧値をV2からV1に戻している(ステップS110)。しかしながら、ステップS109″は、第2実施形態のステップS109′と異なり、回生電流の検出は判断されてない。
つまり、第3実施形態によれば、組電池27への回生電流を所定時間検出することができれば、それ以降に組電池27への回生電流の供給が停止しても、エンジン1の始動と判断することで、組電池27が過放電状態において不必要に放電することを防ぐことができる。加えて、組電池27の電圧が復帰電圧値V3以上であることを判断し、組電池27の放電下限電圧値をV2からV1に戻すことで、放電下限電圧値がV1に戻されたと同時に組電池27の放電が停止してしまうこと適切に回避することができるので、エンジン始動時の組電池27の制御をより適切に行うことができる。
また、第2実施形態同様にステップS109に関して別の手段を用いても良い。
なお、第1〜3実施形態では、統合コントローラ13がバッテリコントローラ10、トランスミッションコントローラ11、および、エンジンコントローラ12を制御し、エンジン1とモータジェネレータ4との協調動作を制御しているが、統合コントローラ13を設けずに、バッテリコントローラ10、トランスミッションコントローラ11、および、エンジンコントローラ12間でエンジン1とモータジェネレータ4との協調動作を制御してもよい。また、第1〜3実施形態では、セルが直列に接続された組電池27の放電下限電圧値を設定し、組電池27の総電圧、入出力電流、および、平均電池温度を測定することで組電池27の放電を制御しているが、セルまたはセルブロックごとに放電下限電圧値を設定し、セルまたはセルブロックごとの電圧、入出力電流、および、温度を測定することで、セルまたはセルブロックごとの放電を制御する形態としても良い。さらに、第1〜3実施形態では、スタータモータが駆動可能状態であることの他に、組電池27の温度が判定温度以下である場合に、放電下限電圧値をV1からV2に変更しているが、スタータモータが駆動可能状態であることのみをトリガとして、放電下限電圧値をV1からV2に変更しても良い。加えて、エンジン1の始動を組電池27への回生電流を検出することで判断しているが、併せてエンジンコントロールユニット12からエンジン始動信号を受け取ればより適切にエンジン1の始動を判断できる。
また、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
1…エンジン
4…モータジェネレータ(スタータモータを備える)
10…バッテリコントローラ
1001…放電下限電圧値変更部
1002…エンジン始動判定部
1003…放電下限電圧値復帰部
1004…放電停止部
11…トランスミッションコントローラ
12…エンジンコントローラ
13…統合コントローラ
27…バッテリ
104…電圧センサ
105…電流センサ
107…セル(単電池)
120…サーミスタ

Claims (6)

  1. エンジンを有する車両に搭載された二次電池を制御する二次電池制御装置であって、
    前記エンジンのスタータモータの駆動を開始する際に、前記二次電池の電圧値がそれよりも低い場合に該二次電池の放電を停止させる電圧値である放電下限電圧値を、所定の電圧値V1から該電圧値V1よりも低い電圧値V2(V2<V1)に変更する放電下限電圧値変更手段と、
    前記エンジンの始動を判定するエンジン始動判定手段と、
    前記スタータモータの駆動を開始した後に、前記エンジン始動判定手段により前記エンジンが始動していると判定され、且つ、前記二次電池の電圧値が、前記放電下限電圧値変更手段により変更される前の前記放電下限電圧値V1以上の所定の電圧値である復帰電圧値V3(V3≧V1)以上である場合に、前記放電下限電圧値変更手段により変更された前記放電下限電圧値V2を、変更前の電圧値V1に戻す放電下限電圧値復帰手段と、を備えることを特徴とする二次電池制御装置。
  2. 前記放電下限電圧値変更手段は、前記エンジンのスタータモータの駆動を開始する際に、前記二次電池の温度が所定の温度以下である場合に、前記放電下限電圧値V1を変更することを特徴とする請求項1記載の二次電池制御装置。
  3. 前記エンジン始動判定手段は、前記二次電池から前記エンジンのスタータモータに供給される出力電流および前記エンジンのスタータモータから前記二次電池に供給される入力電流を測定することで、前記エンジンの始動を判定することを特徴とする請求項1または2記載の二次電池制御装置。
  4. 前記エンジン始動判定手段は、前記エンジンのスタータモータから前記二次電池に供給される回生電流を検出することで、前記エンジンの始動を判定することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の二次電池制御装置。
  5. 前記エンジン始動判定手段は、前記エンジンのスタータモータから前記二次電池に供給される回生電流を所定時間検出した場合に、前記エンジンの始動と判断することを特徴とする請求項4記載の二次電池制御装置。
  6. エンジンのスタータモータの駆動を開始する際に、二次電池の電圧値がそれよりも低い場合に該二次電池の放電を停止させる電圧値である放電下限電圧値を、所定の電圧値V1から該電圧値V1よりも低い電圧値V2(V2<V1)に変更し、前記スタータモータの駆動を開始した後に、前記エンジンの始動が検出され、且つ、前記二次電池の電圧値が、前記変更前の放電下限電圧値V1以上の所定の電圧値である復帰電圧値V3(V3≧V1)以上である場合に、変更された前記放電下限電圧値V2を、変更前の電圧値V1に戻すことを特徴とする二次電池制御方法。
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