JP2014110728A - 電池システムおよびそれを備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電池を保護し、かつ電池の性能を適切に発揮させる。
【解決手段】電圧測定部５１は、電池２００内の複数箇所の電圧を測定する。制御装置１５は、電池２００を構成する複数の電池セルの電圧リップルに応じた診断誤差許容量に基づいて、電圧測定部５１の異常を診断し、診断誤差許容量と電圧測定部５１で検出された電圧に基づいて、ＰＣＵ２０の充電を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電池システムおよびそれを備える車両に関し、特に電池システムの異常診断および充電電力の制御に関する。

近年地球温暖化を抑制するための対策として、炭酸ガス排出抑制のために大容量の蓄電が可能な電池システムが注目されている。たとえば電池システムは、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されている。

特開２００９−４２０７１号公報（特許文献１）は、各セルの電圧を検出するための電圧センサと、電池パックの総電圧を検出するための電圧センサを有する構成が開示されている。各セルの電圧を検出するための電圧センサで測定された電圧と、電池パックの総電圧を検出するための電圧センサで測定された電圧と比較すれば、これらの電圧センサの異常診断を行なうことができる。

特開２００９−４２０７１号公報 特開２００９−１５９７１８号広報

しかしながら、異常診断の精度を確保するために、電圧センサの測定誤差を考慮する必要がある。特に、モータジェネレータ、インバータ、昇圧コンバータの異常が原因で電池の電圧にリップルが発生して、電圧センサの異常診断の精度が悪化する。異常診断の精度が悪いと、電池を保護するために、電池の性能を過度に制限することにつながる。

この発明の目的は、電池の電圧にリップルが発生した場合でも、電池を保護し、かつ電池の性能を適切に発揮させることができる電池システムおよびそれを備える車両を提供することである。

本発明のある局面の電池システムは、複数の電池セルを直列接続することにより構成された電池と、電池の充電を実行する充電部と、電池内の複数箇所の電圧を測定する電圧測定部と、制御部とを備える。制御部は、電池セルの電圧リップルに応じた診断誤差許容量に基づいて、電圧測定部の異常を診断する診断部と、診断誤差許容量と電圧測定部で検出された電圧に基づいて、充電部の充電を制御する充電制御部とを含む。

好ましくは、充電制御部は、診断誤差許容量に基づいて、電池の上限電圧を設定する上限電圧設定部と、電池の上限電圧と、電圧測定部で測定された電池の電圧との差に応じて、充電部の充電電力制限値を算出する制限値算出部とを含む。

好ましくは、電圧測定部は、互いに異なるタイミングで複数箇所の電圧を測定する。制御部は、電圧リップルに基づいて、タイミングの相違に従って生じる電圧の測定値の相違を同期ずれ量として算出し、同期ずれ量に基づいて診断誤差許容量を決定する診断誤差許容量算出部を含む。

好ましくは、電圧測定部は、互いに異なるタイミングで複数箇所の電圧を測定する。制御部は、電圧リップルに基づいて、タイミングの相違に従って生じる電圧の測定値の相違を同期ずれ量として算出し、電圧測定部の精度に応じた測定誤差許容量と同期ずれ量とに基づいて、診断誤差許容量を決定する診断誤差許容量算出部を含む。

好ましくは、上限電圧設定部は、診断誤差許容量が増加したときには、上限電圧を減少させる。上限電圧設定部は、診断誤差許容量が減少しても直ちに上限電圧を増加させず、診断誤差許容量の減少が一定回数連続した後、上限電圧を増加させる。

好ましくは、制御部は、電池の充放電電流のリップルと、電池セルの内部抵抗とに基づいて、電池セルの電圧リップルを算出する電圧リップル算出部を含む。

好ましくは、充電部は、回転電機と、電池の電圧をスイッチング素子のスイッチング動作によって昇圧する昇圧回路と、回転電機を駆動するインバータとを含み、制御部は、回転電機のトルク、回転電機の回転速度、および昇圧回路のスイッチング素子のデューティ比のうちの少なくとも１つに従って、電池の充放電電流のリップルを算出する電流リップル算出部を含む。

好ましくは、電圧測定部は、電池セルの電圧を測定する第１の電圧センサと、電池の電圧を測定する第２の電圧センサとを含む。

本発明のある局面の車両は、上記いずれかに記載の電池システム電池システムを備える。

電池の電圧にリップルが発生した場合でも、電池を保護し、かつ電池の性能を適切に発揮させることができる。

この発明の実施の形態に従う電池システムが搭載された車両の構成を説明するブロック図である。 図１のバッテリパックの構成を示した回路図である。 図１の制御装置の構成を示したブロック図である。 同期ずれ量を説明するための図である。 電圧ΔＶに対応する充電電力制限値Ｗｉｎを表わす図である。 制御装置１５が実行する異常診断および充電電力制限値Ｗｉｎの算出の処理を説明するためのフローチャートである。 充電電力制限値Ｗｉｎの設定例を表わす図である。 電圧測定部の構成例を表わす図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明の実施の形態に従う電池システムが搭載された車両の構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両は、バッテリパックＢＰと、システムメインリレーＳＭＲと、充放電部１９と、エンジンＥＮＧと、制御装置１５と、充電器１４６と、インレット１４７とを含む。

インレット１４７には、外部電源１４９につながっている充電コネクタ１４８が接続さ
れる。バッテリパックＢＰは、電池２００と、温度センサ１４２と、電流センサ１４３と、電圧測定部５１とを含む。

充放電部１９は、電池２００の充放電を行なう。充放電部１９は、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＧとを含む。

電池２００は、直流電源であり、たとえばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を含む。電池２００は、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。

エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とは動力分割機構ＰＧを介して機械的に連結される。そして、ハイブリッド車両の走行状況に応じて、動力分割機構を介して上記３者の間で駆動力の配分および結合が行なわれ、その結果として駆動輪が駆動される。

なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、モータジェネレータＭＧ１が、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２が、主として電動機として動作する。

詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、加速時において、エンジンＥＮＧを始動する電動機として用いられる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、電池２００からの電力の供給を受けて電動機として駆動し、クランク軸を回転させエンジンＥＮＧを始動する。

さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＧを介して伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力によって回転されて発電する。

モータジェネレータＭＧ２は、電池２００に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、差動ギヤ等を介して駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。

また、車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪の回転力により駆動されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力は、ＰＣＵ２０を介して電池２００に充電される。

第１レゾルバ１２は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１を検出する。第１レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。第２レゾルバ１３は、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２を検出する。第２レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍ２を示す信号を制御装置１５に送信する。

制御装置１５へは、運転状況・車両状況を示す各種センサからのセンサ出力１７、第１レゾルバ１２からのモータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１、第２レゾルバ１３からのモータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２が入力される。センサ出力１７には、アクセルペダルに配置された位置センサによって検出されるアクセル踏込み量に応じたアクセル開度や、車輪速度センサ出力等が含まれる。制御装置１５は、入力されたこれらのセンサ出力に基づき、ハイブリッド車両に関する種々の制御を統括的に行なう。

ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の力行動作時には、制御装置１５からの制御指示に従って、電池２００からの直流電圧を昇圧するとともに、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。

また、ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生制動時には、制御装置１５からの制御指示に従って、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電した交流電圧を
直流電圧に変換して電池２００を充電する。

このように、ハイブリッド車両では、電池２００と、ＰＣＵ２０と、制御装置１５のうちのＰＣＵ２０を制御する部分とによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する電源装置が構成される。

ＰＣＵ２０は、昇圧コンバータ１１０と、平滑コンデンサ１２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応するモータ駆動装置１３１，１３２と、昇圧コンバータ／インバータ制御部１４０とを含む。この実施の形態では、交流モータであるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御されるので、モータ駆動装置１３１，１３２はインバータで構成される。以下では、モータ駆動装置１３１，１３２をインバータ１３１，１３２と称する。

昇圧コンバータ１１０は、スイッチング素子を含み、電池２００の電圧をスイッチング素子のスイッチング動作によって昇圧する。

制御装置１５は、各種センサ出力１７および回転速度Ｎｍ１、Ｎｍ２に基づき、エンジンＥＮＧとの出力配分等を考慮したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への要求トルクを決定する。さらに、制御装置１５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作状態に応じて、最適なモータ動作電圧を算出する。

制御装置１５は、さらに、要求トルクおよび最適モータ動作電圧と、電圧測定部５１からの直流電圧Ｖ１〜Ｖ５、ＶＴとに基づいて、モータ動作電圧Ｖｍの電圧指令値ＶｍｒおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２でのトルク指令値Ｔｒｅｆ１，Ｔｒｅｆ２を生成する。電圧指令値Ｖｍｒおよびトルク指令値Ｔｒｅｆ１，Ｔｒｅｆ２は、昇圧コンバータ／インバータ制御部１４０へ与えられる。

昇圧コンバータ／インバータ制御部１４０は、制御装置１５からの電圧指令値Ｖｍｒに従って、昇圧コンバータ１１０の動作を制御するコンバータ制御信号Ｓｃｎｖを生成する。また、昇圧コンバータ／インバータ制御部１４０は、制御装置１５からのトルク指令値Ｔｒｅｆ１，Ｔｒｅｆ２に従って、インバータ１３１，１３２の動作をそれぞれ制御するインバータ制御信号Ｓｐｗｍ１，Ｓｐｗｍ２を生成する。

図２は、図１のバッテリパックＢＰの構成を示した回路図である。
図２を参照して、バッテリパックＢＰは、電池２００と、電圧測定部５１と、温度センサ１４２と、電流センサ１４３とを含む。電池２００は、直列に接続された複数の電池セル２０１〜２０５を含む。

電圧測定部５１は、電池セル２０１〜２０５の電圧と、電池２００の電圧（つまり、電池セル２０１の一端と電池セル２０５の一端の間の電圧）をそれぞれ別個のタイミングで測定する。

温度センサ１４２は、バッテリパックＢＰの温度ＴＢを検出する。電流センサ１４３は、電池２００に流れる電流ＩＢを検出する。

図３は、図１の制御装置１５の構成を示したブロック図である。
図３を参照して、制御装置１５は、電流リップル算出部６１と、内部抵抗算出部６２と、
電圧リップル算出部６３と、診断誤差許容量算出部６４と、診断部６５と、充電制御部６９とを含む。診断誤差許容量算出部６４は、同期ずれ量算出部６６と、測定誤差許容量総計部６８と、加算部６７とを含む。

電流リップル算出部６１は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｒｅｆ１、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｒｅｆ２、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２、および昇圧コンバータ１１０のスイッチング素子のデューティ比ＤＵのうちの少なくとも１つに基づいて、電池２００に流れる電流ＩＢのリップルを算出する。たとえば、電流リップル算出部６１は、トルク指令値Ｔｒｅｆ１，Ｔｒｅｆ２、回転速度ＮＭ１，ＮＭ２、デューティ比ＤＵに対応する電流ＩＢのリップルの振幅および周波数の値をマップとして記憶しており、このマップを参照して、与えられた現在のトルク指令値Ｔｒｅｆ１，Ｔｒｅｆ２、回転速度Ｎｍ１，Ｎｍ２、デューティ比ＤＵに対応する電流ＩＢのリップルの振幅ＩＡおよび周波数ＩＦを算出する。

内部抵抗算出部６２は、電池セル２０１〜２０５の温度、電池セル２０１〜２０５の劣化状態、電池２００に流れる電流ＩＢの周波数に対応する電池セル２０１〜２０５の平均の内部抵抗Ｒを算出する。たとえば、内部抵抗算出部６２は、電池セル２０１〜２０５の温度、電池セル２０１〜２０５の劣化状態、電流ＩＢの周波数に対応する電池セル２０１〜２０５の平均の内部抵抗Ｒの値をマップとして記憶しており、このマップを参照して、与えられた現在の電池セル２０１〜２０５の温度、電池セル２０１〜２０５劣化状態、電流ＩＢの周波数に対応する電池セル２０１〜２０５の平均の内部抵抗Ｒを算出する。

電圧リップル算出部６３は、電流ＩＢのリップルの振幅ＩＡおよび周波数ＩＦと、電池セル２０１〜２０５の平均の内部抵抗Ｒに基づいて、電池セル２０１〜２０５の平均電圧ＭＶのリップルの振幅ＶＡおよび周波数ＶＦを以下の式に従って算出する。

ＶＡ＝ＩＡ×Ｒ・・・（１）
ＶＦ＝ＩＦ・・・（２）
測定誤差許容量総計部６８は、電圧測定部５１の異常診断のための測定回数に従って、電圧測定部５１自体が有する測定誤差許容量Ｖｅを合計する。測定誤差許容量Ｖｅとは、電圧測定部５１の測定精度に基づく値である。電圧測定部５１は、誤差が測定誤差許容量Ｖｅ以下となるように設計されている。電圧測定部５１の診断のために、電圧測定部５１は、電池セル２０１〜２０５の電圧と、電池２００の電圧とを測定するため、１回の診断で、６回の電圧測定を行なう。したがって、測定誤差許容量の総計ＥＶ１は、以下の式で求められる。

ＥＶ１＝６×Ｖｅ・・・（３）
同期ずれ量算出部６６は、電池セル２０１〜２０５の平均電圧ＭＶのリップルの振幅ＶＡおよび周波数ＶＦに基づいて、平均電圧ＭＶの時間変化曲線ＣＣ１を求める。

同期ずれ量算出部６６は、平均電圧ＭＶの時間変化曲線ＣＣ１を用いて、電圧測定部５１による電池セル２０１〜２０５の電圧、電池２００の電圧の測定タイミングの差に基づく同期ずれ量ＥＶ２を算出する。

図４は、同期ずれ量を説明するための図である。
図４に示す平均電圧ＭＶの時間変化曲線ＣＣ１は、電圧リップル算出部６３によって算出された平均電圧ＭＶのリップルの振幅ＶＡおよび周波数ＶＦに基づいて求められる。

電圧測定部５１は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５で電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の電圧を測定し、時刻ｔｔで電池２００の電圧を測定する。電圧測定部５１の異常を測定するために、電池セル２０１〜２０５の電圧の和と電池２００の電圧とが比較されるが、電圧リップルによって、測定するタイミングが相違すると、測定する電圧も相違する。すなわち、電圧リップルのため、時刻ｔ１で測定した電池セル２０１の電圧は、時刻ｔｔで測定するのに比べて、ｄＶ１だけ大きい。同様に、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５で測定された電池セル２０２，２０３，２０４，２０５の電圧は、時刻ｔｔで測定するのに比べて、ｄＶ２，ｄＶ３，ｄＶ４，ｄＶ５だけ大きい。したがって、同期ずれ量算出部６６は、以下の式に示すように、これらの電圧の差ｄＶ〜ｄＶ５の和を同期ずれ量ＥＶ２として算出する。

ＥＶ２＝ｄＶ１＋ｄＶ２＋ｄＶ３＋ｄＶ４＋ｄＶ５・・・（４）
加算部６７は、以下の式に示すように、測定誤差許容量の総計ＥＶ１と、同期ずれ量ＥＶ２の和を診断誤差許容量ＥＶとして算出する。

ＥＶ＝ＥＶ１＋ＥＶ２・・・（５）
診断部６５は、診断誤差許容量ＥＶと、電池セル２０１〜２０５の電圧Ｖ１〜Ｖ５に基づいて、以下の式に従って、電圧測定部５１の異常を診断する。

ＶＳ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５ ・・・（６）
｜ＶＴ−ＶＳ｜＞ＥＶ ・・・（７）
診断部６５は、式（７）が成立する場合には、電圧測定部５１が異常である診断し、式（７）が成立しない場合には、電圧測定部５１が正常であると診断する。

充電制御部６９は、上限電圧設定部７０と、充電電力制限値Ｗｉｎを算出するためのＷｉｎ算出部７１と、ＨＶ制御部７２とを含む。

上限電圧設定部７０は、設定されている上限電圧ＵＶと、電池２００が過電圧状態となるのを防止するための保護電圧ＰＶと、診断誤差許容量ＥＶとに基づいて、電池２００の上限電圧ＵＶを設定する。

上限電圧ＵＶの設定に診断誤差許容量ＥＶを用いる理由について説明する。
後述のように、充電電力制限値Ｗｉｎは、上限電圧ＵＶと電圧測定部５１で測定された電池２００の測定電圧との差によって算出される。電池２００の測定電圧に誤差や、電圧リップル発生によって測定タイミングの相違による変動がない場合には、上限電圧ＵＶとして、保護電圧ＰＶを用いればよい。一方、電池２００の測定電圧に誤差や、電圧リップル発生によって測定タイミングの相違による変動がある場合には、測定電圧の誤差および測定タイミングの相違による変動に応じた分だけ上限電圧ＵＶを保護電圧ＰＶよりも減少させるのが望ましい。本実施の形態では、この減少量に電圧測定部５１の異常診断に用いる診断誤差許容量ＥＶを用いる。なぜなら、診断誤差許容量ＥＶが大きい場合には、電圧測定部５１による電池２００の測定電圧の誤差が大きかったり、電圧リップルによる測定タイミングの違いによる電池２００の測定電圧の変動が大きくなるからである。

上限電圧設定部７０は、現在の上限電圧ＵＶが、補正保護電圧（ＰＶ−ＥＶ）よりも大きいときには、上限電圧ＵＶを補正保護電圧（ＰＶ−ＥＶ）に減少させる。また、上限電圧設定部７０は、現在の上限電圧ＵＶが補正保護電圧（ＰＶ−ＥＶ）よりも小さいときには、直ちに上限電圧ＵＶを補正保護電圧（ＰＶ−ＥＶ）に増加させず、上限電圧ＵＶの値を維持し、一定回数連続して、現在の上限電圧ＵＶが補正保護電圧（ＰＶ−ＥＶ）よりも小さくなったときにはじめて、上限電圧ＵＶを補正保護電圧（ＰＶ−ＥＶ）に増加させる。

Ｗｉｎ算出部７１は、上限電圧設定部７０によって設定された上限電圧ＵＶと、電圧測定部５１で検出された電池セル２０１〜２０５の電圧Ｖ１〜Ｖ５の和との差の電圧ΔＶを以下の式に従って、算出する。

ＶＳ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５・・・（８）
ΔＶ＝ＵＶ−ＶＳ・・・（９）
図５は、電圧ΔＶに対応する充電電力制限値Ｗｉｎを表わす図である。

Ｗｉｎ算出部７１は、図５に示すような特性ＣＣ２に従って、電圧ΔＶに対応する充電電力制限値Ｗｉｎを算出する。

図５に示すように、特性ＣＣ２によれば、所定値Ｓまでは、電圧ΔＶに比例して充電電力制限値Ｗｉｎが増加し、所定値Ｓに達すると、充電電力制限値Ｗｉｎは一定値となる。

ＨＶ制御部７２は、各種センサ入力と、電池２００の電流ＩＢと、許容充電電力上限値Ｗｉｎと基づいて、昇圧コンバータ／インバータ制御部１４０に制御信号Ｖｍｒおよびトルク指令値Ｔｒｅｆ１，Ｔｒｅｆ２を出力する。

図６は、制御装置１５が実行する異常診断および充電電力制限値Ｗｉｎの算出の処理を説明するためのフローチャートである。車両のエンジンＥＮＧの動作が開始した後、このフローチャートの処理が開始される。

図６を参照して、ステップＳ１において、測定誤差許容量総計部６８は、式（３）に従って、測定誤差許容量の総計ＥＶ１を算出する。上限電圧設定部７０は、保護電圧ＰＶから測定誤差許容量の総計ＥＶ１を減算することによって、補正保護電圧の初期値ＡＰＶ０を算出し、上限電圧ＵＶをＡＰＶ０と同じ値に設定し、カウント値ＣＴを０に設定する。

ステップＳ２において、電流リップル算出部６１は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｒｅｆ１、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｒｅｆ２、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２、および昇圧コンバータ１１０のスイッチング素子のデューティ比ＤＵのうちの少なくとも１つに基づいて、電池２００に流れる電流ＩＢのリップルを算出する。

ステップＳ３において、内部抵抗算出部６２は、電池セル２０１〜２０５の温度、電池セル２０１〜２０５の劣化状態、電池２００に流れる電流ＩＢの周波数に対応する電池セル２０１〜２０５の平均の内部抵抗Ｒを算出する。

ステップＳ４において、電圧リップル算出部６３は、電流ＩＢのリップルの振幅ＩＡおよび周波数ＩＦと、電池セル２０１〜２０５の平均の内部抵抗Ｒに基づいて、電池セル２０１〜２０５の平均電圧ＭＶのリップルの振幅ＶＡおよび周波数ＶＦを式（１）、（２）に従って算出する。

ステップＳ５において、同期ずれ量算出部６６は、平均電圧ＭＶの時間変化曲線ＣＣ１を用いて、式（４）に従って、電圧測定部５１による電池セル２０１〜２０５の電圧、電池２００の電圧の測定タイミングの差に基づく同期ずれ量ＥＶ２を算出する。加算部６７は、測定誤差許容量の総計ＥＶ１と、同期ずれ量ＥＶ２の和を診断誤差許容量ＥＶとして算出する。

ステップＳ６において、電圧測定部５１は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５で電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を測定し、時刻ｔｔで電池２００の電圧ＶＴを測定する。電圧測定部５１は、電圧Ｖ１〜Ｖ５の和ＶＳを算出する。

電圧ＶＴと電圧ＶＳの差の絶対値が診断誤差許容量ＥＶを超えるときには（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ステップＳ８において、診断部６５は、電圧測定部５１が異常であると判定する。電圧ＶＴと電圧ＶＳの差の絶対値が診断誤差許容量ＥＶ以下のときには（ステップＳ７においてＮＯ）、ステップＳ９において、診断部６５は、電圧測定部５１が正常であると判定する。

ステップＳ１０において、上限電圧設定部７０は、補正保護電圧の初期値ＡＰＶ０から同期ずれ量ＥＶ２を減算して、補正保護電圧ＡＰＶを算出する。その後、ステップＳ１８に進む。

現在の上限電圧ＵＶが補正保護電圧ＡＰＶよりも大きい場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２において、上限電圧設定部７０は、上限電圧ＵＶを減少させて補正保護電圧ＰＶと同じ値に設定する。

現在の上限電圧ＵＶが補正保護電圧ＰＶよりも小さい場合には（ステップＳ１１でＮＯ、ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４に進む。現在の上限電圧ＵＶが補正保護電圧ＰＶと同じ場合には（ステップＳ１１でＮＯ、ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１４において、上限電圧設定部７０は、カウント値ＣＴを１だけ増加させる。

カウント値ＣＴが一定回数ＴＨ以上のときには（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。カウント値ＣＴが一定回数ＴＨ未満のときには（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１６において、上限電圧設定部７０は、上限電圧ＵＶを増加させて補正保護電圧ＡＰＶと同じ値に設定する。その後、ステップＳ１７において、上限電圧設定部７０は、カウント値ＣＴを０に初期化した後、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、Ｗｉｎ算出部７１は、上限電圧設定部７０によって設定された上限電圧ＵＶと、電圧測定部５１で検出された電池セル２０１〜２０５の電圧Ｖ１〜Ｖ５の和ＶＳとの差の電圧ΔＶを算出する。Ｗｉｎ算出部７１は、電圧ΔＶに対応する充電電力制限値Ｗｉｎを算出する。

車両のエンジンＥＮＧが停止したときには（ステップＳ１９でＹＥＳ）、処理が終了し、車両のエンジンＥＮＧが動作しているときには（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ２に戻る。
（充電電力制限値Ｗｉｎの設定例）
図７は、充電電力制限値Ｗｉｎの設定例を表わす図である。

図７に示すように、電池セル２０１〜２０５の平均電圧ＭＶのリップルが大きいほど、診断誤差許容量ＥＶが大きい。診断誤差許容量ＥＶが増加すると、上限電圧ＵＶは減少する。図７の時間変化線（１）は、診断誤差許容量ＥＶの減少によって、上限電圧ＵＶを増加させる場合の上限電圧ＵＶの変化を表わす。このように変化させた場合には、再度電圧リップルが大きくなった場合に、即座に対応することができず、ドライバビリティが劣化するという問題がある。

そこで、本実施の形態では、図７の時間変化線（２）に示すように、診断誤差許容量ＥＶの減少が一定回数連続したときにはじめて、上限電圧ＵＶを増加させる。

以上のように、本実施の形態によれば、電池の電圧リップルが発生した場合に、従来のように電池を保護するために、上限電圧を過度に減少させるのではなく、電圧リップルに応じた量だけ上限電圧を減少させるので、安全性を確保し、かつ電池の性能を適切に発揮させることができる。

（変形例）
本発明は、上記の実施形態の限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含まれる。
（１）電圧測定部
図８に示すように、電圧測定部５２は、電池セル２０１〜２０５の電圧を測定するセルＩＣ５３（第１の電圧センサ）と、電池２００の電圧を測定する電圧センサ５４（第２の電圧センサ）とを含むものとしてもよい。セルＩＣ５３は、たとえばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などによって構成される。
（２）電圧測定部および診断部
本実施の形態では、電圧測定部５１は、電池セル２０１〜２０５の電圧Ｖ１〜Ｖ５と、電池２００の電圧ＶＴを測定し、診断部６５は、電池セル２０１〜２０５の電圧Ｖ１〜Ｖ５の和と、電池２００の電圧ＶＴとを比較したが、これに限定するものではない。

電圧測定部５１は、電池セル２０１〜２０３の電圧Ｖ１〜Ｖ３と、電池２００の電圧ＶＴを測定し、（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）×５／３の値と、電圧ＶＴとを比較するものとしてもよい。この場合には、測定誤差許容量の総計Ｅ１は、３×Ｖｅとなり、同期ずれ量ＥＶ２は、（ｄＶ１＋ｄＶ２＋ｄＶ３）×５／３となる。
（３）充電電力制限値Ｗｉｎ算出における測定電圧
本実施の形態では、充電電力制限値Ｗｉｎ算出において、電池２００の電圧を電池セル２０１〜２０５の電圧Ｖ１〜Ｖ５の和で求めたが、電池２００の電圧を直接ＶＴを測定することによって求めてもよい。
（４）電池２００の過充電保護
本実施の形態では、電池２００の過充電を防止するために、診断誤差許容量ＥＶに基づいて、充電電力制限値Ｗｉｎを算出して、充電電力を制限したが、これに限定するものではなく、他の手段で、診断誤差許容量ＥＶに基づいて、電池の過充電を防止することにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１２ 第１レゾルバ、１３ 第３レゾルバ、１５ 制御装置、１９ 充放電部、３０ 動力出力装置、５１，５２ 電圧測定部、５３ セルＩＣ、５４ 電圧センサ、６１ 電圧リップル算出部、６２ 内部抵抗算出部、６３ 電圧リップル算出部、６４ 診断誤差許容量算出部、６６ 同期ずれ量算出部、６７ 加算部、６８ 測定誤差許容量総計部、６９ 充電制御部、７０ 上限電圧設定部、７１ Ｗｉｎ算出部、７２ ＨＶ制御部、１１０ 昇圧コンバータ、１２０ 平滑コンデンサ、１３１，１３２ インバータ、１４０ 昇圧コンバータ／インバータ制御部、１４２ 温度センサ、１４３ 電流センサ、１４６ 充電器、１４７ インレット、１４８ 充電コネクタ、１４９ 外部電源、ＨＶ制御部、２００ 電池、２０１〜２０５ 電池セル、ＢＰ バッテリパック、ＥＮＧ エンジン、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＧ 動力分割機構、ＳＭＲ システムメインリレー。

Claims (9)

1. 複数の電池セルを直列接続することにより構成された電池と、
   前記電池の充電を実行する充電部と、
   前記電池内の複数箇所の電圧を測定する電圧測定部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記電池セルの電圧リップルに応じた診断誤差許容量に基づいて、前記電圧測定部の異常を診断する診断部と、
   前記診断誤差許容量と前記電圧測定部で検出された電圧に基づいて、前記充電部の充電を制御する充電制御部とを含む、電池システム。
2. 前記充電制御部は、
   前記診断誤差許容量に基づいて、前記電池の上限電圧を設定する上限電圧設定部と、
   前記電池の上限電圧と、前記電圧測定部で測定された前記電池の電圧との差に応じて、前記充電部の充電電力制限値を算出する制限値算出部とを含む、請求項１記載の電池システム。
3. 前記電圧測定部は、互いに異なるタイミングで前記複数箇所の電圧を測定し、
   前記制御部は、
   前記電圧リップルに基づいて、前記タイミングの相違に従って生じる電圧の測定値の相違を同期ずれ量として算出し、前記同期ずれ量に基づいて前記診断誤差許容量を決定する診断誤差許容量算出部を含む、請求項２記載の電池システム。
4. 前記電圧測定部は、互いに異なるタイミングで前記複数箇所の電圧を測定し、
   前記制御部は、
   前記電圧リップルに基づいて、前記タイミングの相違に従って生じる電圧の測定値の相違を同期ずれ量として算出し、前記電圧測定部の精度に応じた測定誤差許容量と前記同期ずれ量とに基づいて、前記診断誤差許容量を決定する診断誤差許容量算出部を含む、請求項２記載の電池システム。
5. 前記上限電圧設定部は、前記診断誤差許容量が増加したときには、前記上限電圧を減少させ、
   前記上限電圧設定部は、前記診断誤差許容量が減少しても直ちに前記上限電圧を増加させず、前記診断誤差許容量の減少が一定回数連続した後、前記上限電圧を増加させる、請求項２記載の電池システム。
6. 前記制御部は、
   前記電池の充放電電流のリップルと、前記電池セルの内部抵抗とに基づいて、前記電池セルの電圧リップルを算出する電圧リップル算出部を含む、請求項１記載の電池システム。
7. 前記充電部は、
   回転電機と、
   前記電池の電圧をスイッチング素子のスイッチング動作によって昇圧する昇圧回路と、
   前記回転電機を駆動するインバータとを含み、
   前記制御部は、
   前記回転電機のトルク、前記回転電機の回転速度、および前記昇圧回路のスイッチング素子のデューティ比のうちの少なくとも１つに従って、前記電池の充放電電流のリップルを算出する電流リップル算出部を含む、請求項５記載の電池システム。
8. 前記電圧測定部は、
   前記電池セルの電圧を測定する第１の電圧センサと、
   前記電池の電圧を測定する第２の電圧センサとを含む、請求項１記載の電池システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池システムを備える車両。

Images