JP2019126238A - 電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池モジュールの接続方式の切替えに用いられるスイッチが開閉制御不可能になった場合においても、他のスイッチによって複数の電池モジュールを使用可能な状態にすることができる電池システムを提供する。【解決手段】電池システムは、複数の電池モジュールを含む回路を備える。直列状態と並列状態とを切り替えることができるように、その回路中に複数の切替リレーが配置される。電池システムの記憶装置は、複数の切替リレーのうち所定の切替リレーが固着した場合において他のリレーを開状態及び閉状態のいずれにするかを示す固着時パターンを記憶している。そして、電池システムの制御装置は、所定の切替リレーが固着した場合に、固着時パターンを用いて、複数の電池モジュールが短絡状態にならないように他のリレーの開閉を制御するように構成される。【選択図】図９

Description

本開示は、電池システムに関し、特に、複数のスイッチを用いて複数の電池モジュールの接続方式を切り替える技術に関する。

特開２０１３−８１３１６号公報（特許文献１）には、複数のスイッチの開閉状態によって複数の電池モジュールの接続方式（直列／並列）を切替え可能に構成される電源装置及びその制御装置が開示されている。特許文献１に記載される制御装置は、電源装置の温度やＳＯＣ（State Of Charge）等に基づいて複数の電池モジュールの接続方式を切り替えるように構成される。

特開２０１３−８１３１６号公報

ところで、電池システムにおいて使用されるスイッチは開閉制御不可能になり得る。たとえば、スイッチとして電磁式のメカニカルリレーを採用した場合において、開状態のスイッチを閉状態にしたり閉状態のスイッチを開状態にしたりする動作（以下、「開閉動作」と称する）を頻繁に行なうと、リレーの劣化が進行しやすくなる。そして、リレーの劣化が進行すると、リレーが閉状態で固着（以下、「閉固着」と称する）したり開状態で固着（以下、「開固着」と称する）したりすることがある。リレーが閉固着又は開固着すると、制御装置は、そのリレーの開閉を制御できなくなる。

特許文献１には、スイッチが開閉制御不可能になった場合の対応が開示されておらず、スイッチが開閉制御不可能になった場合には電池システムの使用を継続することが難しくなる。

本開示は、かかる課題を達成するためになされたものであり、その目的は、複数の電池モジュールの接続方式の切替えに用いられるスイッチが開閉制御不可能になった場合においても、他のスイッチによって複数の電池モジュールを使用可能な状態にすることができる電池システムを提供することである。

本開示の電池システムは、複数の電池モジュールと、複数のスイッチと、複数のスイッチの各々の開閉を制御する制御装置と、記憶装置とを備える。複数のスイッチは、複数の電池モジュールを含む回路中に直列状態と並列状態とを切替え可能に配置されている。直列状態は、複数の電池モジュールが直列に接続された状態である。並列状態は、複数の電池モジュールが並列に接続された状態である。

また、記憶装置は、複数のスイッチのうち所定のスイッチが開閉制御不可能になった場合において他のスイッチを開状態及び閉状態のいずれにするかを示す異常時パターンを記憶している。そして、制御装置は、上記所定のスイッチが開閉制御不可能になった場合に、異常時パターンを用いて、複数の電池モジュールが短絡状態にならないように他のスイッチの開閉を制御するように構成される。短絡状態は、複数の電池モジュールの少なくとも１つにおいて端子間が短絡した状態である。

以下、電池システムに含まれる上記スイッチを、「切替スイッチ」と称する場合がある。また、異常時パターンにおける上記所定のスイッチを、「対象スイッチ」と称する場合がある。対象スイッチは、上記複数の切替スイッチの全部でなければ、１つのスイッチであってもよいし、２つ以上のスイッチであってもよい。たとえば、６つの切替スイッチを含む電池システムにおいて、異常時パターンは、それら切替スイッチのうち２つのスイッチが開閉制御不可能になった場合において他の４つのスイッチの各々を開状態及び閉状態のいずれにするかを示すものであってもよい。

電池システムにおいて使用される複数の切替スイッチのいずれかが開閉制御不可能になった場合には、開閉制御不可能になった切替スイッチ（以下、「異常スイッチ」と称する）と、異常スイッチ以外の切替スイッチ（以下、「正常スイッチ」と称する）との開閉状態によっては、電池モジュールが短絡してしまうおそれがある。このため、いずれかの切替スイッチが開閉制御不可能になった場合に正常スイッチをどのように制御すればよいかを示す情報が用意されていない場合には、電池システムの使用を継続することが難しくなる。

上記電池システムでは、記憶装置に異常時パターンが記憶されており、複数の切替スイッチのうち対象スイッチが開閉制御不可能になった場合には、制御装置が、その異常時パターンを用いて、複数の電池モジュールが短絡状態にならないように他のスイッチの開閉を制御するように構成される。このため、上記電池システムでは、複数の切替スイッチのうち対象スイッチが開閉制御不可能になった場合においても、他のスイッチ（正常スイッチ）によって複数の電池モジュールを使用可能な状態にすることが可能になる。

上記の記憶装置は、異常時パターンとして、切替スイッチごとに開状態で開閉制御不可能になった場合と閉状態で開閉制御不可能になった場合との各々における開閉パターンを記憶していてもよい。そして、上記の制御装置が、複数の切替スイッチのいずれかが開閉制御不可能になった場合に、上記の記憶装置に記憶されている複数の開閉パターンから選ばれる１つの開閉パターンを用いて他のスイッチの開閉を制御するように構成されてもよい。

上記構成によれば、電池システムに含まれるいずれの切替スイッチが開状態及び閉状態のいずれの状態で開閉制御不可能になっても、その異常スイッチの状態（開状態／閉状態）に対応する異常時パターンを用いて正常スイッチを適切に制御することが可能になる。

なお、上記の制御装置は、たとえば、複数の切替スイッチのいずれかが開閉制御不可能になったか否か、及び開閉制御不可能になった切替スイッチの状態が開状態及び閉状態のいずれであるかを検出し、その検出結果を用いて、複数の開閉パターンから１つの開閉パターンを選んでもよい。以下、複数の切替スイッチのいずれかが開閉制御不可能になったか否か、及び開閉制御不可能になった切替スイッチの状態が開状態及び閉状態のいずれであるかを検出することを、「スイッチ異常判定」と称する場合がある。

上記電池システムにおいて、複数の切替スイッチは、直列状態と並列状態とに加えて、単接続状態にも切替え可能に配置されていてもよい。単接続状態は、複数の電池モジュールを含む回路において複数の電池モジュールのうち１つの電池モジュールのみが閉回路を形成している状態である。そして、上記の記憶装置は、異常時パターンとして、複数の電池モジュールが単接続状態になる開閉パターンを記憶していてもよい。

上記電池システムでは、複数の切替スイッチが直列状態と並列状態とを切替え可能に配置されている。このため、異常スイッチが生じていない状況では、それら切替スイッチによって複数の電池モジュールを直列状態及び並列状態のいずれにすることもできる。以下、電池システムに含まれる複数の電池モジュールが直列、並列に接続されて構成される蓄電体を、それぞれ「直列蓄電体」、「並列蓄電体」と称する場合がある。

しかし、異常スイッチが生じると、複数の電池モジュールを直列状態及び／又は並列状態にすることができなくなることがある。また、複数の電池モジュールを直列状態及び／又は並列状態にすることができなくなっても、複数の電池モジュールを単接続状態にすることはできる場合がある。上記電池システムでは、このような場合に制御装置が上記の異常時パターン（複数の電池モジュールが単接続状態になる開閉パターン）を用いて正常スイッチを制御することで、複数の電池モジュールを単接続状態にすることが可能になる。たとえば、上記電池システムが車両に搭載される場合には、複数の電池モジュールを単接続状態にして、車両に退避走行を行なわせるようにしてもよい。以下、複数の電池モジュールが単接続状態になったときに閉回路を形成する１つの電池モジュールのみで構成される蓄電体を、「単モジュール蓄電体」と称する場合がある。

上記の記憶装置は、所定のスイッチが開状態及び閉状態のいずれかである所定の状態で開閉制御不可能になった場合における異常時パターンとして、第１開閉パターンと第２開閉パターンとを記憶していてもよい。第１開閉パターンは、複数の電池モジュールを単接続状態にするように定められる。第２開閉パターンは、複数の電池モジュールを直列状態又は並列状態にするように定められる。そして、上記の制御装置は、上記所定のスイッチが上記所定の状態で開閉制御不可能になった場合に、第１開閉パターンと第２開閉パターンとのいずれかを用いて他のスイッチの開閉を制御するように構成されてもよい。

上記電池システムにおいて、第１開閉パターンと第２開閉パターンとは、同じ対象スイッチ（所定のスイッチ）が同じ状態（所定の状態）で開閉制御不可能になった場合における他のスイッチの開閉状態を示している。そして、第１開閉パターンは、複数の電池モジュールが単接続状態になるような開閉状態を示している。また、第２開閉パターンは、複数の電池モジュールが直列状態又は並列状態になるような開閉状態を示している。すなわち、第１開閉パターンが選択された場合と第２開閉パターンが選択された場合とでは、複数の電池モジュールが異なる状態になる。上記電池システムでは、第１開閉パターンを使用するほうが好ましい状況においては第１開閉パターンが選択され、第２開閉パターンを使用するほうが好ましい状況においては第２開閉パターンが選択されるようにすることで、正常スイッチ（ひいては、複数の電池モジュール）を状況に応じて好ましい状態にすることが可能になる。

上記の制御装置は、たとえば所定の規則に従って第１開閉パターンと第２開閉パターンとのいずれかを選択して使用することができる。また、上記の制御装置は、ユーザからの指示に従って第１開閉パターンと第２開閉パターンとのいずれかを選択して使用してもよい。

たとえば、直列蓄電体の端子間電圧は単モジュール蓄電体の端子間電圧よりも高くなるため、第２開閉パターンが複数の電池モジュールを直列状態にするように定められる場合には、蓄電体の電圧を低くしたい状況で第１開閉パターンが選択され、蓄電体の電圧を高くしたい状況で第２開閉パターンが選択されるようにしてもよい。より具体的には、上記電池システムが、車両外部の外部電源の電力で電池モジュールを充電可能に構成される車両に搭載される場合には、蓄電体の電圧が外部電源に対応していなければ、蓄電体（ひいては、各電池モジュール）を充電できない。そこで、蓄電体の定格電圧を外部電源に対応した電圧にするように、外部電源のスペック（たとえば、最大電圧）に応じて第１開閉パターンと第２開閉パターンとのいずれかが選択されるようにしてもよい。こうすることで、異常スイッチが生じた状況において利用可能な充電設備を増やすことが可能になる。以下、車両外部の外部電源の電力で電池モジュールを充電することを、「外部充電」と称する場合がある。

上記の記憶装置は、複数の異常時パターンを記憶するとともに、各異常時パターンに関連付けられた所定の充電設備へユーザを案内するための案内情報をさらに記憶していてもよい。そして、上記の制御装置は、複数の切替スイッチのいずれかが開閉制御不可能になった場合に、上記の記憶装置に記憶されている複数の異常時パターンから選ばれる１つの異常時パターンを用いて他のスイッチの開閉を制御し、上記の案内情報を用いて所定の充電設備へユーザを案内するように構成されてもよい。以下、充電設備へユーザを案内することを、「ユーザガイダンス」と称する場合がある。

異常スイッチが生じると、異常スイッチが生じていない状況において利用可能であった充電設備を利用できなくなることがある。外部充電を行なう際にユーザが利用可能な充電設備を把握していないと、ユーザが充電設備の設置場所に行ってからその充電設備を利用できないことを知ることが起こり得る。これに対し、上記電池システムでは、各異常時パターンに関連付けられた所定の充電設備へユーザを案内するための情報（案内情報）を記憶装置が記憶している。案内情報において、異常時パターンごとに利用可能な充電設備を予め関連付けておくことができる。こうした案内情報を用いることで、異常時パターンを使用するときにユーザガイダンスを行なってユーザを利用可能な充電設備へ案内することが可能になる。すなわち、異常スイッチが生じた状況においても、ユーザはユーザガイダンスを通じて利用可能な充電設備を把握することができる。

上記の制御装置は、スイッチ異常判定の結果、所定の規則、又はユーザからの指示等に基づいて、複数の異常時パターンから１つの異常時パターンを選んでもよい。また、記憶装置は複数のユニットから構成されてもよい。上記の記憶装置が複数のユニットから構成される場合には、異常時パターンと案内情報とは、互いに同一のユニットに記憶されていてもよいし、互いに異なるユニットに記憶されていてもよい。

上記の電池システムにおいて、複数の電池モジュール及び複数のスイッチは、以下に示すような構成を有していてもよい。

複数の電池モジュールが第１電池モジュールと第２電池モジュールとを含む。複数のスイッチが第１〜第３リレーを含む。第１リレーは、第１電池モジュールの正極と第２電池モジュールの正極とをつなぐ第１電線に設けられている。第２リレーは、第１電池モジュールの正極と第２電池モジュールの負極とをつなぐ第２電線に設けられている。第３リレーは、第１電池モジュールの負極と第２電池モジュールの負極とをつなぐ第３電線に設けられている。そして、第１電線と第２電線とが接続される第１ノードは、第１リレーよりも第１電池モジュールの正極側に位置し、第２電線と第３電線とが接続される第２ノードは、第３リレーよりも第２電池モジュールの負極側に位置する。

上記複数の電池モジュール及び複数のスイッチによれば、簡素な構成で直列蓄電体と並列蓄電体との切替えが可能になる。

本開示によれば、複数の電池モジュールの接続方式の切替えに用いられるスイッチが開閉制御不可能になった場合においても、他のスイッチによって複数の電池モジュールを使用可能な状態にすることができる電池システムを提供することが可能になる。

本開示の実施の形態に従う電池システムが適用された車両の構成を示す図である。 図１に示した車両の状態の遷移を説明するための図である。 初期の車両の走行中、放置期間、外部充電中におけるＳＭＲ及び切替リレーの開閉状態を示す図である。 図１に示した車両が走行中であるときのＳＭＲ及び切替リレーを示す図である。 図１に示した車両が放置期間であるときのＳＭＲ及び切替リレーを示す図である。 図１に示した車両が外部充電中であるときのＳＭＲ及び切替リレーを示す図である。 固着リレーが生じた状況における切替リレーの開閉制御を説明するための図である。 本開示の実施の形態に従う電池システムの制御装置により実行される充電制御の処理手順を示したフローチャートである。 固着時パターンの第１の例を示す図である。 固着時パターンの第２の例を示す図である。 図８に示した処理の変形例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下では、この実施の形態に係る電池システムが電気自動車に適用される例について説明する。しかし、電池システムの適用対象は、電気自動車に限定されず、ハイブリッド車であってもよい。また、電池システムの用途は車両用に限定されるものではなく、定置用であってもよい。

図１は、この実施の形態に従う電池システムが適用された車両１の構成（特に、電池モジュール１１，１２を含む回路）を示す図である。

車両１は、蓄電装置１０と、メインリレー装置２０と、充電リレー装置３０と、パワーコントロールユニット（以下、「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する）４０と、モータジェネレータ（以下、「ＭＧ（Motor Generator）」と称する）５０と、動力伝達ギア６１と、駆動輪６２と、監視ユニット８０と、インレット９０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と称する）１００と、入力装置１０１と、表示装置１０２とを備える。

車両１は、車両外部の外部電源（たとえば、後述するＤＣ充電設備２００Ａ〜２００Ｃに含まれる電源）の電力で蓄電装置１０を充電可能に構成される。車両１は、外部充電可能な態様で蓄電装置１０を搭載する外部充電対応車両である。蓄電装置１０には、外部充電によりインレット９０から供給される電力のほか、ＭＧ５０において発電される電力が蓄えられる。

蓄電装置１０は、２個の電池モジュール１１，１２と、３個のリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３（以下、「切替リレー」とも称する）とを含む。電池モジュール１１及び１２の各々は、複数の二次電池から構成される。以下、電池モジュール１１，１２を構成する二次電池を「セル」と称する場合がある。また、直列に接続された複数個のセルを「セル列」と称する場合がある。この実施の形態に係るリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、本開示に係る「スイッチ」の一例に相当する。

セルは、再充電可能な直流電源である。セルとしては、たとえば、リチウムイオン電池を採用できる。ただし、リチウムイオン電池以外の二次電池（たとえば、ニッケル水素電池、又は全固体電池）をセルとして採用してもよい。

この実施の形態では、電池モジュール１１及び１２の各々が、並列に接続された複数のセル列（たとえば、２つのセル列）から構成される。セル列としては、たとえば電池スタックを採用できる。なお、電池モジュール１１及び１２の構成は任意に変更できる。たとえば、電池モジュール１１及び１２の各々は、１つのセル列で構成されていてもよい。また、電池モジュール１１及び１２の各々は、１つの二次電池で構成されていてもよい。

リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、電池モジュール１１，１２を含む回路中に、次に示すような直列状態と並列状態と第１単接続状態と第２単接続状態とを切替え可能な態様で配置されている。また、リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の開閉状態によっては、電池モジュール１１，１２が、次に示すような第１短絡状態及び第２短絡状態になり得る。以下、リレーが閉状態になっていることを「ＯＮ」、リレーが開状態になっていることを「ＯＦＦ」と称する場合がある。

直列状態は、電池モジュール１１及び１２が直列に接続された状態である。リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦである場合に、電池モジュール１１及び１２は直列状態になる。

並列状態は、電池モジュール１１及び１２が並列に接続された状態である。リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮである場合に、電池モジュール１１及び１２は並列状態になる。

第１単接続状態は、電池モジュール１１及び１２のうち電池モジュール１１のみが閉回路を形成している状態である。リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦである場合に、電池モジュール１１及び１２は第１単接続状態になる。

第２単接続状態は、電池モジュール１１及び１２のうち電池モジュール１２のみが閉回路を形成している状態である。リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮである場合に、電池モジュール１１及び１２は第２単接続状態になる。

第１短絡状態は、電池モジュール１１の端子間が短絡した状態である。リレーＲ２及びＲ３の各々がＯＮである場合に、電池モジュール１１が第１短絡状態になる。

第２短絡状態は、電池モジュール１２の端子間が短絡した状態である。リレーＲ１及びＲ２の各々がＯＮである場合に、電池モジュール１２が第２短絡状態になる。

以下、電池モジュール１１及び１２が直列状態、並列状態、第１単接続状態、第２単接続状態になっている蓄電装置１０をそれぞれ、「直列状態の蓄電装置１０」、「並列状態の蓄電装置１０」、「第１単接続状態の蓄電装置１０」、「第２単接続状態の蓄電装置１０」と称する場合がある。

蓄電装置１０の端子間電圧（正極端子Ｔ１−負極端子Ｔ２間の電圧）は、電池モジュール１１及び１２の接続状態によって変わる。直列状態の蓄電装置１０と並列状態の蓄電装置１０とでは、並列状態の蓄電装置１０のほうが端子間電圧が低くなる。

リレーＲ１は、電池モジュール１１の正極と電池モジュール１２の正極とをつなぐ電線Ｌ１に設けられている。リレーＲ２は、電池モジュール１１の正極と電池モジュール１２の負極とをつなぐ電線Ｌ２に設けられている。リレーＲ３は、電池モジュール１１の負極と電池モジュール１２の負極とをつなぐ電線Ｌ３に設けられている。電線Ｌ１と電線Ｌ２とはノードＮ１で互いに接続されている。電線Ｌ２と電線Ｌ３とはノードＮ２で互いに接続されている。

蓄電装置１０の正極端子Ｔ１に接続される電線Ｌ４は、ノードＮ３で電線Ｌ１と接続されている。リレーＲ１はノードＮ３と電池モジュール１１の正極との間に位置する。ノードＮ１は、リレーＲ１よりも電池モジュール１１の正極側に位置する。ノードＮ３と電池モジュール１２の正極との間にはスイッチは存在しない。また、蓄電装置１０の負極端子Ｔ２に接続される電線Ｌ５は、ノードＮ４で電線Ｌ３と接続されている。リレーＲ３はノードＮ４と電池モジュール１２の負極との間に位置する。ノードＮ２は、リレーＲ３よりも電池モジュール１２の負極側に位置する。ノードＮ４と電池モジュール１１の負極との間にはスイッチは存在しない。

切替リレー（リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３）としては、たとえば電磁式のメカニカルリレーを採用できる。ただし、ＳＳＲ（Solid State Relay）とも称される半導体リレーを切替リレーとして採用してもよい。半導体リレーの例としては、サイリスタ、トライアック、又はトランジスタ（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ等）から構成されるリレーが挙げられる。

この実施の形態では、リレーＲ１〜Ｒ３の各々をノーマリーオフのスイッチとする。すなわち、リレーＲ１〜Ｒ３の各々は、電圧が印加されていない状態ではＯＦＦとなり、電圧が印加されることでＯＮになる。ただしこれに限られず、リレーＲ１〜Ｒ３の少なくとも１つとしてノーマリーオンのスイッチを採用してもよい。

監視ユニット８０は、蓄電装置１０の状態を監視するように構成される。監視ユニット８０は、電圧センサ８１と電流センサ８２と温度センサ８３とを含む。電圧センサ８１は、蓄電装置１０の端子間電圧（電池電圧）を検出し、その検出値ＶＢをＥＣＵ１００へ出力する。電流センサ８２は、蓄電装置１０に流れる電流（電池電流）を検出し、その検出値ＩＢをＥＣＵ１００へ出力する。温度センサ８３は、蓄電装置１０の温度（電池温度）を検出し、その検出値ＴＢをＥＣＵ１００へ出力する。電流センサ８２により、ＤＣ充電設備から蓄電装置１０に供給される充電電流と、蓄電装置１０から走行駆動部等に供給される放電電流とを検出することができる。

なお、電圧センサ８１及び温度センサ８３の各々は、セル１個につき１つずつ設けられていてもよいし、複数個のセル毎に１つずつ設けられていてもよいし、１つの電池モジュールに対して１つだけ設けられていてもよい。電池モジュールを構成するセル毎にセンサを設ける場合には、複数のセルの各々について検出されたデータの代表値（平均値、中央値、又は最高値等）を、電池モジュールの検出値として用いることができる。また、電池モジュール１１及び１２の各々について検出されたデータの代表値（平均値、中央値、又は最高値等）を、蓄電装置１０の検出値として用いることもできる。

メインリレー装置２０は、蓄電装置１０とＰＣＵ４０とを結ぶ電流経路に電気的に接続されている。メインリレー装置２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、蓄電装置１０の電流経路を電気的に接続したり遮断したりする。ＳＭＲ２１及び２２がＯＦＦであるときには、蓄電装置１０の充電及び放電のいずれも行なうことができない。

メインリレー装置２０は、システムメインリレー（以下、「ＳＭＲ」と称する）２１及び２２を含む。ＳＭＲ２１は、蓄電装置１０の正極端子Ｔ１に接続される電力線ＰＬ１に設けられている。ＳＭＲ２２は、蓄電装置１０の負極端子Ｔ２に接続される電力線ＮＬ１に設けられている。ＳＭＲ２１及び２２の各々は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて開閉（ＯＦＦ／ＯＮ）する。ＳＭＲ２１及び２２がＯＦＦであるときには、蓄電装置１０とＰＣＵ４０とを結ぶ電流経路が遮断される。ＳＭＲ２１及び２２がＯＮであるときには、上記の電流経路が接続され、蓄電装置１０とＰＣＵ４０との間での電力の授受が可能になる。

ＰＣＵ４０及びＭＧ５０は、車両１の走行駆動部を構成する。走行駆動部は、蓄電装置１０から供給された電力（電気エネルギー）を、駆動輪６２を駆動するための動力（機械エネルギー）に変換するように構成される。

ＰＣＵ４０は、インバータとコンバータと（いずれも図示せず）を含む。インバータ及びコンバータの各々は、複数のスイッチング素子（トランジスタ等）を含んで構成され、ＥＣＵ１００からの制御信号によって制御される。

蓄電装置１０の放電時には、コンバータは、蓄電装置１０から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してＭＧ５０を駆動する。また、蓄電装置１０の充電時には、インバータは、ＭＧ５０によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を降圧して蓄電装置１０に供給する。

ＭＧ５０は、たとえば三相交流回転電機である。ＭＧ５０の出力トルクは、減速機等によって構成された動力伝達ギア６１を介して駆動輪６２に伝達される。ＭＧ５０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪６２の回転力によって発電することも可能である。なお、図１ではＭＧが１つだけ設けられる構成が示されるが、ＭＧの数はこれに限定されず、ＭＧを複数（たとえば２つ）設ける構成としてもよい。

充電リレー装置３０は、蓄電装置１０とＰＣＵ４０とをつなぐ電力線ＰＬ１，ＮＬ１から分岐してインレット９０に接続される電力線ＰＬ２，ＮＬ２に設けられている。充電リレー装置３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、蓄電装置１０とインレット９０とを結ぶ電流経路を電気的に接続したり電気的に遮断したりする。

充電リレー装置３０は、充電リレー（以下、「ＣＨＲ」と称する）３１及び３２を含む。ＣＨＲ３１は、電力線ＰＬ１に接続される電力線ＰＬ２に設けられている。ＣＨＲ３２は、電力線ＮＬ１に接続される電力線ＮＬ２に設けられている。ＣＨＲ３１及び３２の各々は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて開閉（ＯＦＦ／ＯＮ）する。ＣＨＲ３１及び３２がＯＦＦであるときには、蓄電装置１０とインレット９０とを結ぶ電流経路が遮断される。ＣＨＲ３１及び３２がＯＮであるときには、インレット９０からＳＭＲ２１，２２までの電力の供給が可能になる。そして、ＣＨＲ３１及び３２に加えてＳＭＲ２１及び２２もＯＮであるときには、上記の電流経路が接続され、インレット９０から蓄電装置１０への電力の供給が可能になる。

インレット９０には、ＤＣ充電設備の充電ケーブルのコネクタ（たとえば、後述するコネクタ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ）が接続される。ＤＣ充電設備は直流電源（図示せず）を含み、上記の充電ケーブルのコネクタがインレット９０に接続されることで、ＤＣ充電設備から充電ケーブルを介してインレット９０へ直流電力を供給することが可能になる。ＳＭＲ２１，２２及びＣＨＲ３１，３２が全てＯＮであるときには、ＤＣ充電設備からインレット９０へ供給された直流電力が電力変換装置（コンバーター等）を介さず蓄電装置１０に直接供給され、その直流電力によって蓄電装置１０が充電される。

ＥＣＵ１００は、演算装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、各種信号を入出力するための入出力ポートと（いずれも図示せず）を含んで構成される。ＥＣＵ１００の記憶装置は、作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、保存用ストレージ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することで、各種制御が実行される。ただし、ＥＣＵ１００が行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ１００において、ＣＰＵは、取得した情報（演算結果等）を、記憶装置（たとえば、書き換え可能な不揮発性メモリ）に出力して記憶装置に保存する。ＥＣＵ１００の記憶装置は、車両１の走行制御や蓄電装置１０の充電制御に用いられる情報（後述する正常時パターン、固着時パターン、しきい値等）を予め記憶していてもよい。

入力装置１０１は、ユーザからの指示を受け付ける装置である。入力装置１０１は、ユーザによって操作され、ユーザの操作に対応する信号をＥＣＵ１００へ出力する。ユーザは入力装置１０１を操作してＥＣＵ１００に指示を伝えることができる。ＥＣＵ１００と入力装置１０１との通信方式は有線でも無線でもよい。入力装置１０１は、車両１の運転席（図示せず）に座ったユーザが操作可能な位置に設置される。

入力装置１０１は、後述する表示装置１０２のディスプレイに表示される画面に対応した操作が入力される画面操作部と、車両１の運転を開始するときに操作されるスイッチ（以下、「パワースイッチ」と称する）とを含む。この実施の形態では、画面操作部（図示せず）としてタッチパネルを採用し、パワースイッチ（図示せず）として押しボタンスイッチを採用する。ただしこれに限られず、キーボード、マウスなども、画面操作部として採用可能である。また、キースイッチ、スライドスイッチ、レバーなども、パワースイッチとして採用可能である。画面操作部は、車載カーナビゲーションシステムの操作部であってもよいし、携帯機器の操作部であってもよい。なお、携帯機器には、スマートフォン、スマートウォッチ、ノートパソコン、タブレット端末、携帯型ゲーム機など、小型コンピュータを内蔵する各種携帯機器が含まれる。

表示装置１０２は、ＥＣＵ１００から入力される情報や信号を表示する装置である。ＥＣＵ１００と表示装置１０２との通信方式は有線でも無線でもよい。表示装置１０２は、車両１の運転席（図示せず）に座ったユーザが視認可能な位置に設置される。

表示装置１０２は、各種情報を表示するディスプレイと、点灯／消灯によって車両１の走行駆動部（ＰＣＵ４０等）に電力が供給されているか否かを知らせるランプ（以下、「ＲＥＡＤＹランプ」と称する）と、点灯／消灯によって車両１が外部充電中であるか否かを知らせるランプ（以下、「充電ランプ」と称する）とを含む。ディスプレイは、メーターパネルの表示部であってもよいし、車載カーナビゲーションシステムの表示部であってもよいし、携帯機器（たとえば、小型コンピュータを内蔵する各種携帯機器）の表示部であってもよい。ディスプレイは、スピーカー機能を備えていてもよい。

近年、電気自動車（ＥＶ車）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）の普及に伴い、これらの車両に搭載された蓄電装置を充電するためのインフラストラクチャ（以下、「充電インフラ」と称する）の整備が進められている。充電インフラとして、公共施設や、商業施設、宿泊施設、駐車場（たとえば、高速道路のサービスエリア）などに給電スタンドが設置されている。一般的な給電スタンドとしては、普通充電器と急速充電器とが知られている。

普通充電器は、低コストで設置できるＡＣ充電設備であり、住宅などにも設置されている。典型的な普通充電器は、電圧２００Ｖ又は１００Ｖの単相交流電源を含み、出力約３ｋＷ（電圧２００Ｖ、最大電流１５Ａ）の交流電力を供給するように構成される。なお、車両１は、普通充電器によって外部充電を行なうための充電器（図示せず）を備えていてもよい。すなわち、普通充電器から供給された交流電力を、車両１に搭載された充電器（図示せず）で電圧５００Ｖ程度の直流電力に変換し、その直流電力を蓄電装置１０に供給することにより蓄電装置１０を充電できるようにしてもよい。

急速充電器は、蓄電装置の充電に要する時間が短いＤＣ充電設備である。典型的な急速充電器は、電圧２００Ｖの３相交流電源を含み、この電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、最高出力５０ｋＷ（最大電圧５００Ｖ、最大電流１２５Ａ）の直流電力を供給するように構成される。

また、近年においては、蓄電装置の充電に要する時間をさらに短縮するためにＤＣ充電設備の大電力化が進められている。そして、急速充電器よりも最高出力が大きい（たとえば、最高出力が１００ｋＷを超える）超急速充電器も登場している。

図１には、３種類のＤＣ充電設備２００Ａ〜２００Ｃを例示している。ＤＣ充電設備２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは、それぞれ充電ケーブル２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃを備える。そして、充電ケーブル２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃの先端には、それぞれコネクタ２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃが付いている。各充電ケーブルは電力線及び通信線を含んで構成される。ただし、電力線を通信線としても利用できる場合には、充電ケーブル中に通信線を別途設けなくてもよい。

ＤＣ充電設備２００Ａは、超急速充電器の第１の例である。ＤＣ充電設備２００Ａは、最高出力１６０ｋＷ（最大電圧４００Ｖ、最大電流４００Ａ）の直流電力を供給するように構成される。

ＤＣ充電設備２００Ｂは、超急速充電器の第２の例である。ＤＣ充電設備２００Ｂは、最高出力１６０ｋＷ（最大電圧８００Ｖ、最大電流２００Ａ）の直流電力を供給するように構成される。

ＤＣ充電設備２００Ｃは、超急速充電器の第３の例である。ＤＣ充電設備２００Ｃは、高電圧（最高出力１６０ｋＷ：最大電圧８００Ｖ、最大電流２００Ａ）の直流電力と、低電圧（最高出力１６０ｋＷ：最大電圧４００Ｖ、最大電流４００Ａ）の直流電力との両方を供給できる。ＤＣ充電設備２００Ｃは、ユーザの要求に応じて、高電圧の直流電力と低電圧の直流電力とのいずれかを供給するように構成される。

ＤＣ充電設備から出力される電力を大きくすることで、充電速度を高めることができる。しかし、ＤＣ充電設備から低い電圧で大きな電力が出力されると、充電ケーブル（たとえば、充電ケーブル２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ）に流れる電流が大きくなる。また、こうした充電ケーブルに接続されたインレット９０から車両１の回路（車載回路）に電力が供給されることによって、車載回路にも大きな電流が流れることになる。充電ケーブルや車載回路に流れる電流が大きくなると、発熱による損失が大きくなり、充電効率が低下する傾向がある。また、充電インフラとして設置されたＤＣ充電設備は、大電力を供給することができるものであっても、その充電ケーブル及びコネクタが大電流の発熱に耐え得る耐熱性を有していないことがある。

充電ケーブルや車載回路に流れる電流を小さくするために、高電圧の蓄電装置を採用することも考えられる。しかし、車両１の走行駆動部に電力を供給するための蓄電装置として、高電圧の蓄電装置を使用すると、車両１の走行における電力効率（電費）が悪くなる傾向がある。たとえば、高電圧をかけた状態でＰＣＵ４０のスイッチング素子を開閉動作させると、ノイズ（リップル）が発生しやすくなり、電力損失が大きくなる傾向がある。

そこで、この実施の形態に従う電池システムでは、電池モジュール１１，１２を含む回路中に複数の切替リレー（リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３）を直列状態と並列状態とを切替え可能な態様で配置し、ＥＣＵ１００（制御装置）が、それら切替リレーの各々の開閉を制御するようにしている。ＥＣＵ１００が切替リレーの開閉制御を行なうことにより、車両１の状態に応じて電池モジュール１１，１２の接続方式を変更することができる。以下、ＥＣＵ１００による切替リレーの開閉制御について詳述する。

図２は、車両１の状態の遷移を説明するための図である。図２を参照して、車両１の状態は、「走行中」と「放置期間」と「外部充電中」とに大別できる。車両１が「走行中」であるとは、車両１の走行駆動部に電力が供給されている状態（以下、「ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態」と称する場合がある）に車両１がなっており、かつ、車両１に対して外部充電が行なわれていないことをいう。車両１が「放置期間」であるとは、車両１の走行駆動部に電力が供給されていない状態（以下、「ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態」と称する場合がある）に車両１がなっており、かつ、車両１に対して外部充電が行なわれていないことをいう。車両１が「外部充電中」であるとは、車両１に対して外部充電が行なわれていることをいう。

放置期間の車両１において、所定の走行開始操作がなされると、ＥＣＵ１００によってＳＭＲ２１及び２２がＯＮにされて、車両１の状態が走行中になる。車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態になると、表示装置１０２のＲＥＡＤＹランプが点灯する。車両１の状態が走行中になることで、走行駆動部により車両１を走行させることが可能になる。ユーザ（車両１の運転者）は、車両１のアクセルペダル（図示せず）等を操作することにより、走行駆動部の駆動量を調整することができる。この実施の形態では、車両１のブレーキペダル（図示せず）が踏まれている状態で入力装置１０１のパワースイッチを押す操作を、走行開始操作とする。なお、ハイブリッド車においては、イグニッションスイッチをＯＮにする操作を走行開始操作としてもよい。

走行中の車両１において、所定の走行停止操作がなされると、ＥＣＵ１００によってＳＭＲ２１及び２２がＯＦＦにされて、車両１の状態が放置期間になる。車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態になると、表示装置１０２のＲＥＡＤＹランプが消灯する。たとえば、ユーザが車両１を駐車する（運転をやめる）ときには、車両１を走行できない状態（すなわち、放置期間）にする。この実施の形態では、車両１のブレーキペダル（図示せず）が踏まれている状態で入力装置１０１のパワースイッチを長押しする（所定時間継続して押し続ける）操作を、走行停止操作とする。なお、ハイブリッド車においては、イグニッションスイッチをＯＦＦにする操作を走行停止操作としてもよい。

放置期間の車両１において、所定の充電準備操作がなされ、かつ、所定の充電開始条件が成立すると、ＥＣＵ１００によってＳＭＲ２１，２２及びＣＨＲ３１，３２がＯＮにされて、車両１の状態が外部充電中になる。車両１の状態が外部充電中になると、表示装置１０２の充電ランプが点灯する。この実施の形態では、車両１のインレット９０とＤＣ充電設備の充電ケーブルのコネクタとを接続する操作を、充電準備操作とする。充電開始条件については後述する。

外部充電中の車両１において、所定の充電停止条件が成立すると、ＥＣＵ１００によってＳＭＲ２１，２２及びＣＨＲ３１，３２がＯＦＦにされて、車両１の状態が放置期間になる。車両１の状態が外部充電中ではなくなることによって、表示装置１０２の充電ランプが消灯する。充電停止条件については後述する。

次に、図３〜図６を用いて、初期の車両１（すなわち、後述するような電池モジュールの劣化が生じていない状態の車両１）におけるＳＭＲ及び切替リレーの開閉制御について説明する。

図３は、初期の車両１の走行中、放置期間、外部充電中におけるＳＭＲ及び切替リレーの開閉状態を示す図である。

図３を参照して、車両１が走行中であるときには、ＥＣＵ１００によって、ＳＭＲ２１及び２２がＯＮに、リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮにされる。図４は、このような開閉状態とされたＳＭＲ及び切替リレーを示す図である。図４に示すように、車両１が走行中であるときには、電池モジュール１１及び１２が並列状態になる。

再び図３を参照して、車両１が放置期間であるときには、ＥＣＵ１００によって、ＳＭＲ２１及び２２がＯＦＦに、リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦにされる。図５は、このような開閉状態とされたＳＭＲ及び切替リレーを示す図である。図５に示すように、車両１が放置期間であるときには、電池モジュール１１及び１２が直列状態になる。

再び図３を参照して、車両１が外部充電中であるときには、ＥＣＵ１００によって、ＳＭＲ２１及び２２がＯＮに、リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦにされる。図６は、このような開閉状態とされたＳＭＲ及び切替リレーを示す図である。図６に示すように、車両１が外部充電中であるときには、電池モジュール１１及び１２が直列状態になる。

車両１が外部充電中であるときには、切替リレーによって電池モジュール１１，１２を直列状態にすることで、蓄電装置１０の端子間電圧を高くすることができる。直列状態の蓄電装置１０は、高い電圧で電力を供給するＤＣ充電設備によって充電することができる。このため、外部充電中において充電ケーブルや車載回路に流れる電流を小さくすることができる。そして、通電電流が小さくなることで、充電効率が向上する。

他方、車両１が走行中であるときには、切替リレーによって電池モジュール１１，１２を並列状態にすることで、蓄電装置１０の端子間電圧を低くすることができる。並列状態の蓄電装置１０から車両１の走行駆動部に低い電圧で電力を供給することで、車両１の走行における電力効率（電費）を高めることができる。

この実施の形態では、初期の車両１において、直列状態の蓄電装置１０の定格電圧（ＳＯＣ０％〜１００％）を６００Ｖ〜８００Ｖ、並列状態の蓄電装置１０の定格電圧（ＳＯＣ０％〜１００％）を３００Ｖ〜４００Ｖとする。ＳＯＣは、満充電容量に対する現在の充電容量の割合（たとえば、百分率）で定義される。

ところで、電池システムにおいて使用されるスイッチは開閉制御不可能になり得る。たとえば、切替リレーの劣化が進行して、切替リレーが閉固着又は開固着すると、ＥＣＵ１００は、その切替リレーの開閉を制御できなくなる。以下、固着によって切替リレーが開閉制御不可能になった場合を例にとって、この実施の形態に従う電池システムの作用及び効果について説明するが、他の要因（断線等）によって切替リレーが開閉制御不可能になった場合においても同様のことがいえる。

電池システムにおいて使用される複数の切替リレーのいずれかが固着した場合には、固着した切替リレー（以下、「固着リレー」と称する）と、固着リレー以外の切替リレー（以下、「正常リレー」と称する）との開閉状態によっては、電池モジュール１１及び１２の少なくとも一方が短絡してしまうおそれがある。たとえば、リレーＲ２及びＲ３の各々がＯＮである場合には、電池モジュール１１が第１短絡状態になる。また、リレーＲ１及びＲ２の各々がＯＮである場合には、電池モジュール１２が第２短絡状態になる。このため、いずれかの切替リレーが固着した場合に正常リレーをどのように制御すればよいかを示す情報が用意されていない場合には、電池システムの使用を継続することが難しくなる。

そこで、この実施の形態に従う電池システムでは、リレーＲ１〜Ｒ３のうち所定のリレーが閉固着又は開固着した場合において他のリレー（正常リレー）を開状態及び閉状態のいずれにするかを示す開閉パターン（以下、「固着時パターン」と称する）を、ＥＣＵ１００の記憶装置に記憶させている。固着時パターンは、電池モジュール１１，１２が短絡状態にならないように定められている。そして、リレーＲ１〜Ｒ３のうち所定のリレーが閉固着又は開固着した場合には、ＥＣＵ１００が、固着時パターンを用いて、電池モジュール１１，１２が短絡状態にならないように正常リレーの開閉を制御する。この実施の形態に係る固着時パターンは、本開示に係る「異常時パターン」の一例に相当する。

固着リレーが生じていない状況においてリレーＲ１〜Ｒ３の各々を開状態及び閉状態のいずれにするかを示す開閉パターン（以下、「正常時パターン」と称する）は、図３に示されている。正常時パターンは、ＥＣＵ１００の記憶装置に記憶されている。ＥＣＵ１００は、固着リレーが生じていない状況においては正常時パターンを用いてリレーＲ１〜Ｒ３の開閉を制御するように構成される。

他方、固着リレーが生じた状況においては、ＥＣＵ１００は、上記とは異なる態様で切替リレーの開閉制御を行なう。図７は、固着リレーが生じた状況における切替リレーの開閉制御を説明するための図である。図７に示されるように、ＥＣＵ１００は、固着リレーが生じた状況においては固着時パターンを用いて正常リレーの開閉を制御するように構成される。これにより、固着リレーが生じた場合においても、正常リレーによって電池モジュール１１，１２を使用可能な状態にすることが可能になる。固着時パターンの具体例については後述する（図９及び図１０参照）。

以下、図８を用いて、前述のＤＣ充電設備２００Ｃによって蓄電装置１０の充電を行なう際の、ＥＣＵ１００による充電制御について詳述する。図８は、固着リレーが生じていない状況において、ＥＣＵ１００により実行される充電制御の処理手順を示したフローチャートである。車両１が放置期間であるときに、前述の充電準備操作がなされ、さらに、ＤＣ充電設備２００Ｃに所定の操作（たとえば、ＤＣ充電設備のタッチパネルに表示された「充電実行」ボタンを押す操作）がなされることによって、図８の処理がメインルーチンから呼び出されて実行される。車両１が放置期間であるときには、電池モジュール１１及び１２が直列状態になっている（図５参照）。そして、上記の充電準備操作が行なわれた後においても、電池モジュール１１及び１２は直列状態のまま維持される。なお、車両１が放置期間であるときに電池モジュール１１及び１２が並列状態になるような電池システムでは、上記の充電準備操作が行なわれた場合に、ＥＣＵ１００によって、電池モジュール１１及び１２が直列状態になるようにリレーＲ１〜Ｒ３の各々の開閉状態が変更されるようにしてもよい。

上記の充電準備操作が行なわれると、車両１のインレット９０とＤＣ充電設備２００Ｃの充電ケーブル２０１Ｃのコネクタ２０２Ｃとが接続される。これにより、車両１とＤＣ充電設備２００Ｃとが通信可能に接続される。通信方式は任意であり、ＣＡＮ（Controller Area Network）であってもよいし、ＰＬＣ（Power Line Communication）であってもよい。

この実施の形態では、ＤＣ充電設備２００Ｃに対する上記所定の操作がなされることと、後述するステップＳ１３において外部充電の実行が可能であると判断されることとが、充電開始条件に相当する。

図８を参照して、ＥＣＵ１００は、まず、初期確認を行なう（ステップＳ１１）。初期確認は、ＤＣ充電設備２００Ｃと蓄電装置１０との間の充電経路が正常であるか否かのチェックである。初期確認は、たとえば、車両１に電気的な故障がないかのセルフチェックと、インレット９０とコネクタ２０２Ｃとのコンタクトチェックとを含む。

次に、ＥＣＵ１００は、ＤＣ充電設備２００Ｃのスペックを取得する（ステップＳ１２）。この実施の形態では、ＤＣ充電設備２００Ｃのスペックとして、ＤＣ充電設備２００Ｃの最大電圧Ｖｍａｘ（供給可能な最大充電電圧）を取得する。ＤＣ充電設備２００Ｃの最大電圧Ｖｍａｘは８００Ｖである。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１での確認結果と、ステップＳ１２で取得したＤＣ充電設備２００Ｃのスペックとに基づいて、外部充電の実行が可能であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において外部充電を実行できないと判断された場合（ステップＳ１３においてＮＯ）には、ＥＣＵ１００は、表示装置１０２を制御して、外部充電を実行できない旨をユーザに報知する（ステップＳ２１）。

たとえば、ステップＳ１１で充電経路に異常が発見された場合には、ＥＣＵ１００はステップＳ１３において外部充電を実行できないと判断する。また、ＤＣ充電設備２００Ｃのスペックが蓄電装置１０の充電に対応していない場合（たとえば、直列状態の蓄電装置１０の定格電圧に対してＤＣ充電設備２００Ｃの最大電圧Ｖｍａｘが高すぎる又は低すぎる場合）にも、ＥＣＵ１００はステップＳ１３において外部充電を実行できないと判断する。なお、ＤＣ充電設備２００Ｃの最大電圧Ｖｍａｘは、直列状態の蓄電装置１０の充電に対応している。車両１がＤＣ充電設備２００ＣではなくＤＣ充電設備２００Ａに接続されている場合には、ＤＣ充電設備の最大電圧Ｖｍａｘが低すぎるため、ステップＳ１３においてＤＣ充電設備のスペックが蓄電装置１０の充電に対応していないと判断される。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１において、外部充電を実行できない旨と併せて、その理由をユーザに報知してもよい。

ユーザへの報知の方法は任意であり、表示（文字又は画像等）で知らせてもよいし、音（音声を含む）で知らせてもよいし、所定のランプを点灯（点滅を含む）させてもよい。ステップＳ２１で報知処理を行なった後、処理はメインルーチンへと戻される。

ステップＳ１３において外部充電の実行が可能であると判断された場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）には、ステップＳ１４において、車両１の状態が外部充電中になり、蓄電装置１０の外部充電が実行される。ＤＣ充電設備２００Ｃは、車両１から蓄電装置１０の定格電圧を受信し、低電圧の直流電力と高電圧の直流電力とのうち、直列状態の蓄電装置１０の充電に対応する高電圧の直流電力を供給電力として選択する。そして、ＥＣＵ１００によってＳＭＲ２１，２２及びＣＨＲ３１，３２がＯＮにされて、ＤＣ充電設備２００Ｃから供給される高電圧の直流電力（最大電圧８００Ｖ、最大電流２００Ａ）によって蓄電装置１０の充電が行なわれる。車両１が外部充電中であるときには、電池モジュール１１及び１２が直列状態になっている（図６参照）。

この実施の形態では、ステップＳ１１で充電経路が正常であると判断され、かつ、ＤＣ充電設備２００Ｃのスペックが蓄電装置１０の充電に対応している場合に、ＥＣＵ１００はステップＳ１３において外部充電の実行が可能であると判断する。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１６で充電が完了したと判断されるまで、ＤＣ充電設備２００Ｃによる外部充電を続ける（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。すなわち、ステップＳ１６で充電が完了していない（ステップＳ１６においてＮＯ）と判断されている間は、外部充電が行なわれる。

ＥＣＵ１００は、外部充電中に蓄電装置１０のＳＯＣを検出する（ステップＳ１５）。ＳＯＣの測定方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、又は開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ１００は、所定の充電停止条件が成立したか否かに基づいて充電が完了したか否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ１００は、充電停止条件が成立した場合に充電が完了したと判断する。充電停止条件は、たとえば、外部充電中に蓄電装置１０のＳＯＣが所定のしきい値よりも大きくなった場合に成立する。このしきい値は、ＥＣＵ１００等によって自動的に設定されてもよいし、ユーザによって設定されてもよい。この実施の形態では、蓄電装置１０のＳＯＣが１００％（満充電）になった場合に充電停止条件が成立する。

なお、充電停止条件は任意に設定することができる。たとえば、外部充電の実行時間（最初にステップＳ１４で外部充電を開始した時からの経過時間）が所定のしきい値よりも長くなった場合に充電停止条件が成立するようにしてもよい。また、外部充電中にユーザから入力装置１０１を通じて充電停止の指示があった場合に充電停止条件が成立するようにしてもよい。

ステップＳ１６で充電が完了したと判断された場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）には、車両１の状態が放置期間になる。すなわち、ＥＣＵ１００は、ＳＭＲ２１，２２及びＣＨＲ３１，３２をＯＦＦにして、外部充電を停止させる（ステップＳ１７）。

次いで、ＥＣＵ１００は、リレーＲ１〜Ｒ３の各々について固着（開固着及び閉固着のいずれか）が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１８）。これにより、リレーＲ１〜Ｒ３のいずれかが固着したか否か（すなわち、固着リレーが生じているか否か）が検出される。また、固着リレーが生じている場合には、その固着リレーの状態が開状態及び閉状態のいずれであるか（すなわち、開固着及び閉固着のいずれであるか）が検出される。

ＥＣＵ１００は、たとえば、リレー１つずつに、開閉動作を行なうように指示を与えて、その指示どおりにリレーが動いたか否かを、指示を与える前と後とにおける蓄電装置１０の電圧変化量及び／又は電流変化量から判断する。電圧センサ８１の検出値ＶＢ又は電流センサ８２の検出値ＩＢが変化しない場合には、リレーが開閉動作を行なっていないと判断することができる。指示が与えられても開閉動作を行なわないリレーは、固着していると判定される。

ＥＣＵ１００は、開閉動作を行なうこと（開状態から閉状態になること）を要求する指示を開状態のリレーに与えて、リレーが閉状態にならなかった場合には、そのリレーは開固着していると判定する。また、ＥＣＵ１００は、開閉動作を行なうこと（閉状態から開状態になること）を要求する指示を閉状態のリレーに与えて、リレーが開状態にならなかった場合には、そのリレーは閉固着していると判定する。

リレーＲ１〜Ｒ３のいずれも固着していない場合（ステップＳ１８においてＮＯ）には、以下に示す使用パターンの変更は行なわれずに、処理はメインルーチンへと戻される。

他方、リレーＲ１〜Ｒ３のいずれかが固着している場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）には、リレーＲ１〜Ｒ３の制御に用いられる開閉パターン（以下、「使用パターン」と称する）として、正常時パターン（図３参照）に代えて、固着リレーに対応する固着時パターンが設定される（ステップＳ１９）。これにより、ＥＣＵ１００は、その固着時パターンを用いて正常リレーの開閉を制御するようになる。

図９は、固着時パターンの第１の例を示す図である。この実施の形態では、図９に示される固着時パターンが、ＥＣＵ１００の記憶装置に記憶されている。

図９を参照して、ＥＣＵ１００の記憶装置は、各切替リレー（リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３）が閉固着した場合に他のリレー（正常リレー）を開状態及び閉状態のいずれにするかを示す３種類の固着時パターンと、各切替リレー（リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３）が開固着した場合に他のリレー（正常リレー）を開状態及び閉状態のいずれにするかを示す３種類の固着時パターンとを記憶している。ステップＳ１９において、ＥＣＵ１００は、図９に示される６種類の固着時パターンから１つの固着時パターンを選び、選ばれた１つの固着時パターンを使用パターンとして設定する。ＥＣＵ１００は、ステップＳ１８での検出結果（いずれの切替リレーがどのような状態で固着したかを示す検出結果）に基づいて、固着時パターンの選択を行なう。車両１の放置期間、外部充電中、及び走行中のいずれにおいても、正常リレーは、選択された固着時パターンで示される開閉状態になる。たとえば、リレーＲ１が閉固着した場合には、リレーＲ２、Ｒ３をそれぞれＯＦＦ、ＯＮにする固着時パターンが選ばれる。こうした固着時パターンによってリレーＲ２及びＲ３（正常リレー）が制御されると、蓄電装置１０は並列状態になる。また、リレーＲ３が開固着した場合には、リレーＲ１、Ｒ２をそれぞれＯＦＦ、ＯＮにする固着時パターンが選ばれる。こうした固着時パターンによってリレーＲ１及びＲ２（正常リレー）が制御されると、蓄電装置１０は直列状態になる。

再び図８を参照して、ＥＣＵ１００は、表示装置１０２を制御して、以下に示す報知処理及びユーザガイダンスを行なう（ステップＳ２０）。その後、処理はメインルーチンへと戻される。

報知処理では、固着リレーが生じた旨をユーザに知らせる情報（文字又は画像等）を表示装置１０２が表示する。なお、ユーザへの報知の方法は任意であり、音（音声を含む）で知らせてもよいし、所定のランプを点灯（点滅を含む）させてもよい。また、報知処理により、ユーザに固着リレー（又は、蓄電装置１０全体）の交換を促してもよい。

また、ＥＣＵ１００は、記憶装置内のダイアグ（自己診断）のフラグ（固着リレーに対応するフラグ）をオンする（フラグの値を０から１にする）ことにより、いずれの切替リレーがどのような状態で固着したかを記憶装置に記録してもよい。

ユーザガイダンスを行なうための情報は、前述の固着時パターンとともにＥＣＵ１００の記憶装置に記憶されている。図９に示されるように、各固着時パターンには所定の充電設備が関連付けられている。蓄電装置１０が並列状態になる固着時パターンには、並列状態の蓄電装置１０の充電に対応する充電設備（たとえば、定格電圧３００Ｖ〜４００Ｖの蓄電装置を充電できるＤＣ充電設備）が関連付けられている。また、蓄電装置１０が直列状態になる固着時パターンには、直列状態の蓄電装置１０の充電に対応する充電設備（たとえば、定格電圧６００Ｖ〜８００Ｖの蓄電装置を充電できるＤＣ充電設備）が関連付けられている。ＥＣＵ１００の記憶装置は、各固着時パターンに関連付けられた充電設備へユーザを案内するための情報（案内情報）を記憶している。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ１００は、上記のような案内情報を用いて、使用パターン（ステップＳ１９において使用パターンとして設定された固着時パターン）に関連付けられた充電設備へユーザを案内するようなユーザガイダンスを行なう。案内の方法は、表示（文字又は画像等）であってもよいし音声であってもよい。ＥＣＵ１００は、表示装置１０２のディスプレイ（たとえば、メーターパネルの表示部）に、利用可能な充電設備を特定する情報（充電設備の種類等）を表示することにより、その充電設備へユーザを案内してもよい。また、ＥＣＵ１００は、表示装置１０２のディスプレイ（たとえば、スマートフォンの表示部）に車両１の周辺のマップを表示して、表示されたマップ上のＤＣ充電設備のうち、使用パターンに関連付けられた充電設備へユーザを案内してもよい。こうした案内方法において、たとえば、使用パターンが「Ｒ１＝開固着」の固着時パターン（図９参照）であり、車両１の周辺にＤＣ充電設備２００Ａ〜２００Ｃがある場合には、ＥＣＵ１００は、直列状態の蓄電装置１０の充電に対応するＤＣ充電設備２００Ｂ及び２００Ｃへユーザを案内する。

上記図８の処理によれば、リレーＲ１〜Ｒ３のいずれかが固着した場合に、ＥＣＵ１００が、その固着リレーに対応する固着時パターンを用いて他のリレー（正常リレー）の開閉を制御するようになる。これにより、リレーＲ１〜Ｒ３のいずれかが固着した場合においても、他のスイッチによって電池モジュール１１及び１２を使用可能な状態にすることが可能になる。

なお、固着リレーが生じた状況においても、基本的には、上記図８の処理と同様にして、蓄電装置１０の充電制御を行なうことができる。ただし、すでにスイッチ異常判定や使用パターンの変更は行なわれているため、スイッチ異常判定と使用パターンの変更とに関する処理（ステップＳ１８〜Ｓ２０）は割愛してもよい。

上記実施の形態では、図９に示される固着時パターンを使用している。しかしこれに限られず、図９に示される固着時パターンの代わりに、図１０に示される固着時パターンが、ＥＣＵ１００の記憶装置に記憶されていてもよい。図１０は、固着時パターンの第２の例を示す図である。

図１０を参照して、ＥＣＵ１００の記憶装置は、各切替リレー（リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３）が閉固着した場合に他のリレー（正常リレー）を開状態及び閉状態のいずれにするかを示す５種類の固着時パターンと、各切替リレー（リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３）が開固着した場合に他のリレー（正常リレー）を開状態及び閉状態のいずれにするかを示す６種類の固着時パターンとを記憶している。ＥＣＵ１００は、ステップＳ１８での検出結果（いずれの切替リレーがどのような状態で固着したかを示す検出結果）に基づいて、固着時パターンの選択を行なう。ただし、「Ｒ１＝閉固着」、「Ｒ３＝閉固着」、「Ｒ１＝開固着」、「Ｒ２＝開固着」、及び「Ｒ３＝開固着」の各々の場合には、２種類の固着時パターン（開閉パターンＡ及びＢ）が用意されている。これらの場合にＥＣＵ１００が開閉パターンＡ及びＢのいずれを選択するかは任意に設定することができる。所定の規則に従って開閉パターンＡ及びＢのいずれか一方が選択されるようにしてもよいし、ユーザからの指示に従って開閉パターンＡ及びＢのいずれか一方が選択されるようにしてもよい。

たとえば、車両１に搭載される走行駆動部の構成によっては、直列状態の蓄電装置１０（高電圧の蓄電装置１０）によって車両１を走行させることができないことがある。このような車両１において、「Ｒ１＝開固着」又は「Ｒ３＝開固着」となり、車両１の状態が放置期間から走行中になった場合には、開閉パターンＢにより蓄電装置１０を第２単接続状態又は第１単接続状態にして、第２単接続状態又は第１単接続状態の蓄電装置１０によって車両１を走行（たとえば、退避走行）させるようにしてもよい。こうすることで、固着リレーが生じた状況においても自走可能になる。

また、蓄電装置１０の定格電圧をＤＣ充電設備に対応した電圧にするように、ＤＣ充電設備のスペック（たとえば、最大電圧）に応じて開閉パターンＡ及びＢのいずれかが選択されるようにしてもよい。

なお、図１０に示される各固着時パターンに所定の充電設備（ユーザガイダンスによって案内される充電設備）が関連付けられていてもよい。

図９及び図１０には、固着リレーの数が１つである場合の固着時パターンを例示している。こうした固着時パターンに代えて又は加えて、固着リレーの数が２つである場合の固着時パターンをＥＣＵ１００の記憶装置に記憶させてもよい。

上記実施の形態では、蓄電装置１０に含まれる全ての切替リレーの各々が固着した場合における固着時パターンを用意している（図９及び図１０参照）。しかしこれに限られず、蓄電装置１０に含まれる複数の切替リレーのうち特定の切替リレーのみが固着しやすい場合には、その切替リレーが固着した場合における固着時パターンのみを記憶装置に記憶させるようにしてもよい。

図８の処理では、蓄電装置１０の外部充電が常に直列状態で行なわれるようにした。しかしこれに限られず、蓄電装置１０の外部充電が並列状態で行なわれるようにしてもよい。図１１は、図８の処理の変形例を示すフローチャートである。図１１に示すように、図８の処理に対してステップＳ３１及びＳ３２を追加してもよい。

図１１を参照して、この変形例では、前述のステップＳ１３とステップＳ１４との間でステップＳ３１及びＳ３２が実行される。ステップＳ３１及びＳ３２により、ＤＣ充電設備のスペックに応じて電池モジュール１１，１２の接続方式（直列／並列）が切り替えられる。

ステップＳ１３では、ＤＣ充電設備の最大電圧Ｖｍａｘが、直列状態及び並列状態のいずれかの蓄電装置１０の充電に対応していれば、ＤＣ充電設備のスペックが蓄電装置１０の充電に対応していると判断される。すなわち、車両１がＤＣ充電設備２００Ａ〜２００Ｃのいずれに接続されていても、ＤＣ充電設備のスペックが蓄電装置１０の充電に対応していると判断される。

ステップＳ３１では、ＥＣＵ１００が、ＤＣ充電設備の最大電圧Ｖｍａｘが所定のしきい値Ｔｈ１以上であるか否かを判断する。この変形例では、しきい値Ｔｈ１を６００Ｖとする。すなわち、車両１がＤＣ充電設備２００Ａ（最大電圧４００Ｖ）に接続されていればＤＣ充電設備の最大電圧Ｖｍａｘがしきい値Ｔｈ１よりも低いと判断され、車両１がＤＣ充電設備２００Ｂ（最大電圧８００Ｖ）及びＤＣ充電設備２００Ｃ（最大電圧８００Ｖ）のいずれかに接続されていればＤＣ充電設備の最大電圧Ｖｍａｘがしきい値Ｔｈ１以上であると判断される。ただし、しきい値Ｔｈ１は任意に設定できる。しきい値Ｔｈ１は、固定値であってもよいし、車両１の状況等に応じて可変であってもよい。

ＤＣ充電設備の最大電圧Ｖｍａｘがしきい値Ｔｈ１以上であると判断された場合（ステップＳ３１においてＹＥＳ）には蓄電装置１０を直列状態で維持したまま、ステップＳ１４に進む。他方、ＤＣ充電設備の最大電圧Ｖｍａｘがしきい値Ｔｈ１よりも低いと判断された場合（ステップＳ３１においてＮＯ）には、ステップＳ３２においてＥＣＵ１００がリレーＲ１〜Ｒ３を制御して、蓄電装置１０を並列状態にした後、ステップＳ１４に進む。図１１のステップＳ１４〜Ｓ２１は、図８のステップＳ１４〜Ｓ２１と同じである。

上記実施の形態及び変形例では、外部充電完了後（たとえば、直後）にスイッチ異常判定及び使用パターンの変更を行なうようにしている。しかしこれに限られず、スイッチ異常判定及び使用パターンの変更を行なうタイミングは任意に変更することができる。車両１の走行開始時（たとえば、車両１の状態が放置期間から走行中になったタイミング）で、スイッチ異常判定及び使用パターンの変更を行なうようにしてもよい。

電池システムが搭載される車両の種類等に応じて、図１に示す構成を変更してもよい。たとえば、蓄電装置１０を構成する電池モジュールの数は、２個に限られず、２個以上である範囲で任意に変更することができる。たとえば、直列状態、並列状態の蓄電装置１０はそれぞれ、３個以上の電池モジュールが直列、並列に接続されて構成されてもよい。

切替リレーの数も任意である。切替リレーの数が４つ以上である場合には、固着リレーの数が３つ以上である場合の固着時パターンをＥＣＵ１００の記憶装置に記憶させてもよい。

また、図１に示す構成では、充電リレー装置３０がメインリレー装置２０とＰＣＵ４０との間に接続されているが、充電リレー装置３０は蓄電装置１０とメインリレー装置２０との間に接続されてもよい。

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、上記した実施の形態の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。

１ 車両、１０ 蓄電装置、１１，１２ 電池モジュール、２０ メインリレー装置、３０ 充電リレー装置、４０ ＰＣＵ、５０ ＭＧ、６１ 動力伝達ギア、６２ 駆動輪、８０ 監視ユニット、８１ 電圧センサ、８２ 電流センサ、８３ 温度センサ、９０ インレット、１００ ＥＣＵ、１０１ 入力装置、１０２ 表示装置、２００Ａ〜２００Ｃ ＤＣ充電設備、２０１Ａ〜２０１Ｃ 充電ケーブル、２０２Ａ〜２０２Ｃ コネクタ、Ｌ１〜Ｌ５ 電線、Ｎ１〜Ｎ４ ノード、ＮＬ１，ＮＬ２，ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｒ１〜Ｒ３ リレー、Ｔ１ 正極端子、Ｔ２ 負極端子。

Claims (6)

1. 複数の電池モジュールと、
   前記複数の電池モジュールを含む回路中に直列状態と並列状態とを切替え可能に配置された複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチのうち所定のスイッチが開閉制御不可能になった場合において他のスイッチを開状態及び閉状態のいずれにするかを示す異常時パターンを記憶している記憶装置と、
   前記複数のスイッチの各々の開閉を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記所定のスイッチが開閉制御不可能になった場合に、前記異常時パターンを用いて、前記複数の電池モジュールが短絡状態にならないように前記他のスイッチの開閉を制御するように構成され、
   前記直列状態は、前記複数の電池モジュールが直列に接続された状態であり、
   前記並列状態は、前記複数の電池モジュールが並列に接続された状態であり、
   前記短絡状態は、前記複数の電池モジュールの少なくとも１つにおいて端子間が短絡した状態である、電池システム。
2. 前記記憶装置は、前記異常時パターンとして、前記複数のスイッチに含まれるスイッチごとに開状態で開閉制御不可能になった場合と閉状態で開閉制御不可能になった場合との各々における開閉パターンを記憶しており、
   前記制御装置は、前記複数のスイッチのいずれかが開閉制御不可能になった場合に、前記記憶装置に記憶されている複数の前記開閉パターンから選ばれる１つの開閉パターンを用いて前記他のスイッチの開閉を制御するように構成される、請求項１に記載の電池システム。
3. 前記複数のスイッチは、前記直列状態と前記並列状態とに加えて、単接続状態に切替え可能に配置され、
   前記記憶装置は、前記異常時パターンとして、前記複数の電池モジュールが前記単接続状態になる開閉パターンを記憶しており、
   前記単接続状態は、前記複数の電池モジュールのうち１つの電池モジュールのみが前記回路において閉回路を形成している状態である、請求項１に記載の電池システム。
4. 前記記憶装置は、前記所定のスイッチが開状態及び閉状態のいずれかである所定の状態で開閉制御不可能になった場合における前記異常時パターンとして、
   前記複数の電池モジュールを前記単接続状態にする第１開閉パターンと、
   前記複数の電池モジュールを前記直列状態又は前記並列状態にする第２開閉パターンとを記憶しており、
   前記制御装置は、前記所定のスイッチが前記所定の状態で開閉制御不可能になった場合に、前記第１開閉パターンと前記第２開閉パターンとのいずれかを用いて前記他のスイッチの開閉を制御するように構成される、請求項３に記載の電池システム。
5. 前記記憶装置は、複数の前記異常時パターンを記憶するとともに、各異常時パターンに関連付けられた所定の充電設備へユーザを案内するための案内情報をさらに記憶しており、
   前記制御装置は、前記複数のスイッチのいずれかが開閉制御不可能になった場合に、前記記憶装置に記憶されている複数の前記異常時パターンから選ばれる１つの異常時パターンを用いて前記他のスイッチの開閉を制御し、前記案内情報を用いて前記所定の充電設備へユーザを案内するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池システム。
6. 前記複数の電池モジュールは、第１電池モジュールと第２電池モジュールとを含み、
   前記複数のスイッチは、
   前記第１電池モジュールの正極と前記第２電池モジュールの正極とをつなぐ第１電線に設けられた第１リレーと、
   前記第１電池モジュールの前記正極と前記第２電池モジュールの負極とをつなぐ第２電線に設けられた第２リレーと、
   前記第１電池モジュールの負極と前記第２電池モジュールの前記負極とをつなぐ第３電線に設けられた第３リレーと、
   を含み、
   前記第１電線と前記第２電線とが接続される第１ノードは、前記第１リレーよりも前記第１電池モジュールの前記正極側に位置し、前記第２電線と前記第３電線とが接続される第２ノードは、前記第３リレーよりも前記第２電池モジュールの前記負極側に位置する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池システム。

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