JP2019129568A - 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ることによって電池システムが使用不可能な状態になることを好適に回避する。【解決手段】電池システムの回路中に、複数の電池モジュールが直列に接続された状態である直列状態と、複数の電池モジュールが並列に接続された状態である並列状態とを切り替えることができるように、複数の切替リレーが配置される。そして、電池モジュールの劣化度合いを示す劣化パラメータがしきい値に達すると（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、電池システムのＥＣＵが、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に各切替リレーの開閉状態を固定する（ステップＳ１９）。【選択図】図７

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に記載の電池システムにおいて、複数の電池モジュールの接続方式を切り替えるリレーが開閉制御不可能になると、それら電池モジュールの接続状態を変更することができなくなる。このため、開閉制御不可能になった時の各スイッチの開閉状態によっては、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ることによって電池システムが使用不可能な状態になることを好適に回避することである。

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を備える。複数のスイッチは、複数の電池モジュールが直列に接続された状態である直列状態と、複数の電池モジュールが並列に接続された状態である並列状態とを切替え可能に構成される。また、上記の制御装置は、複数の電池モジュールのうち所定の電池モジュールの劣化度合いを示す劣化パラメータがしきい値に達すると、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に複数のスイッチの各々の開閉状態を固定するように構成される。

以下、上記電池システムにおける所定の電池モジュールを、「対象モジュール」と称する場合がある。対象モジュールは、電池システムに含まれる複数の電池モジュールの全部であってもよいし、一部（たとえば、１つの電池モジュール）であってもよい。

また、上記の劣化パラメータがしきい値に達したか否かの判断を、「劣化判断」と称する場合がある。劣化パラメータの例としては、対象モジュールの使用開始からの経過時間、対象モジュールの容量のほか、後述する対象モジュールの外部充電完了時の端子間電圧が挙げられる。「固定」とは、解除条件が成立しない限り、各スイッチの開閉状態が変更されない（維持される）ことをいう。

上記のように各スイッチの開閉状態を固定することで、各スイッチの開閉動作が行なわれなくなるため、各スイッチの劣化を抑制することができる。しかし、各スイッチの開閉状態を固定すると、電池モジュールの接続状態を変更することができなくなる。このため、固定するタイミングが早すぎることは好ましくない。他方、固定するタイミングが遅すぎると、スイッチの劣化によりスイッチが開閉制御不可能になる可能性が高くなる。

上記電池システムでは、対象モジュールの劣化度合いを示す劣化パラメータを用いて各スイッチの開閉状態を固定するタイミングを決めている。電池システムにおいて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各スイッチは、それら電池モジュールと概ね同じ環境及び条件で使用される。このことを利用して、対象モジュールの劣化度合いから各スイッチの劣化度合いを推定することができる。このため、上記劣化パラメータを用いることによって、各スイッチの劣化が進行して開閉制御不可能になり得るタイミングよりも少し前のタイミングで各スイッチの開閉状態が固定されるようにすることができる。

上記のように、適切なタイミングで各スイッチの開閉状態を固定することで、長期間にわたって電池モジュールの接続状態を変更可能としながら、スイッチの開閉制御不可能になる前にスイッチの劣化を抑制することが可能になる。これにより、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ることによって電池システムが使用不可能な状態になることを好適に回避することが可能になる。

また、上記の電池システムは、複数のスイッチの開閉状態の固定を行なう前においては、それらスイッチによって複数の電池モジュールの接続方式（直列／並列）を切り替えることができる。たとえば、複数の電池モジュールを直列に接続することで、それら電池モジュールが接続されて構成される蓄電体の定格電圧を高くすることができる。

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。

上記の制御装置は、劣化パラメータがしきい値に達すると、複数の電池モジュールが直列状態になるように複数のスイッチの各々の開閉状態を固定するように構成されてもよい。

電池モジュールの定格電圧は、電池モジュールの劣化が進行するほど低くなる。すなわち、電池モジュールの劣化が進行した状況においては、初期（未使用状態及び使用開始直後）と比べて、直列蓄電体の定格電圧が低くなる。このため、初期においては直列蓄電体の電圧が高すぎて並列蓄電体を使用していた用途でも、直列蓄電体を使用することが可能になる。また、初期においては並列蓄電体を使用していた用途でも、電池モジュールの劣化が進行した状況では並列蓄電体の電圧が低すぎる場合がある。このような場合に、並列蓄電体に代えて直列蓄電体を使用することで、十分な電圧を確保できることがある。

上記の制御装置は、劣化パラメータがしきい値に達した場合に、複数の電池モジュールが直列状態になるように複数のスイッチの開閉制御を行なってもよい。また、複数の電池モジュールが直列状態になっているタイミングで劣化判断を行ない、劣化パラメータがしきい値に達していると判断された場合に、その直列状態を維持するようにしてもよい。複数の電池モジュールが直列状態になっているタイミングの例としては、以下に示すような電池システムでの充電中又は充電完了後が挙げられる。

本開示の電池システムは、車両外部の外部電源の電力で上記の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てもよい。そして、上記の制御装置は、複数のスイッチの各々の開閉状態が固定されていない状況において、外部電源による充電を開始するための操作が行なわれた場合に、複数の電池モジュールが直列状態になるように複数のスイッチの各々の開閉状態を維持又は変更し、外部電源による充電中又は充電完了後において、上記の劣化パラメータがしきい値に達していると、複数の電池モジュールが直列状態になるように複数のスイッチの各々の開閉状態を固定するように構成されてもよい。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。

並列蓄電体は、複数の電池モジュールが並列に接続されて構成されるため、並列蓄電体の定格電圧は低くなる。たとえば車両の走行中においては、並列蓄電体から車両の走行駆動部に低い電圧で電力を供給することにより、電力変換部（インバータ）の変換効率が良くなり、車両の走行における電力効率（電費）が向上する傾向がある。

一方、直列蓄電体は、複数の電池モジュールが直列に接続されて構成されるため、直列蓄電体の定格電圧は高くなる。直列蓄電体は、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。高電圧の電力を用いて外部充電を行なうことによって、充電中に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。このため、外部電源による充電を開始するための操作が行なわれたときに直列蓄電体の充電を行なうことができる場合には、直列蓄電体の充電を行なうことが好ましい。なお、直列蓄電体の充電を行なうことができない場合の例としては、ＤＣ充電設備が直列蓄電体の充電に対応していない場合が挙げられる。

上記電池システムでは、複数のスイッチの各々の開閉状態が固定されていない状況において、外部電源による充電を開始するための操作が行なわれると、複数の電池モジュールが直列状態になる。直列蓄電体の充電を行なうことができる場合にはそのまま直列蓄電体の充電が行なわれるため、充電中においては、複数の電池モジュールが直列状態になっている可能性が高い。こうした電池システムにおいて、上記の制御装置が、外部電源による充電中又は充電完了後（たとえば、充電完了直後）において劣化判断を行なうと、劣化判断時に複数の電池モジュールが直列状態になっている可能性が高い。このため、劣化判断により上記の劣化パラメータがしきい値に達していると判断された場合には、各スイッチの開閉状態を充電中の状態のまま固定すれば、複数の電池モジュールが直列状態になるように各スイッチの開閉状態が固定される可能性が高くなる。これにより、劣化したスイッチの開閉動作を行なうことによってスイッチが開閉制御不可能になるリスクを低減することが可能になる。

劣化判断において用いられる劣化パラメータとしては、対象モジュールの外部充電完了時の端子間電圧が特に好ましい。なお、対象モジュールの端子間電圧は、１つの電池モジュールの端子間電圧であってもよいし、電池システムに含まれる複数の電池モジュールの一部又は全部が直列又は並列に接続されて構成される蓄電体の端子間電圧であってもよい。

電池モジュールの劣化が進行するほど（すなわち、電池モジュールの劣化度合いが大きくなるほど）、電池モジュールの外部充電完了時の端子間電圧は低くなる。このため、初期の電池モジュールの外部充電完了時の端子間電圧と比べて、現在の電池モジュールの外部充電完了時の端子間電圧がどの程度低くなったかを検出することによって、電池モジュールの劣化度合いを検出することができる。

特に、複数の電池モジュールが直列状態になるように各スイッチの開閉状態を固定する場合においては、電池モジュールの劣化により直列蓄電体の定格電圧が十分低くなっていなければ、初期において並列蓄電体を使用していた用途に直列蓄電体を使用することは難しくなる。このため、固定タイミングを、対象モジュールの端子間電圧に基づいて決めることが好ましい。

上記の制御装置は、解除条件が成立した場合に前述の開閉状態の固定を解除するように構成されてもよい。上記の解除条件は、ユーザからの解除指示を制御装置が受信すると成立する。

前述のように、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ることによって電池システムが使用不可能な状態になることを回避するためには、劣化パラメータがしきい値に達した場合に各スイッチの開閉状態を固定し、それ以降は、原則として、固定された状態を維持することが好ましい。しかし、各スイッチは開閉制御可能な状態で固定されており、固定後に全く解除を許可しないことにすると、ユーザの利便性を大きく損なう可能性がある。また、ユーザの指示に基づくスイッチの開閉動作が頻繁に行なわれる可能性は低い。そこで、上記構成のように、ユーザからの解除指示に基づいて上記固定が一時的に解除されるようにしてユーザの利便性を向上させてもよい。なお、固定を解除した後に再固定を行なう条件は任意に設定できる。たとえば、固定解除から所定時間が経過したタイミングで再固定を行なってもよいし、固定解除後に所定の処理が行なわれたことをトリガにして再固定を行なってもよい。

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ることによって電池システムが使用不可能な状態になることを好適に回避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。 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。 図７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を切替え可能な態様で配置されている。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。

より具体的には、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。

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。電池モジュール１１及び１２が直列状態になっている蓄電装置１０（以下、「直列状態の蓄電装置１０」と称する）と、電池モジュール１１及び１２が並列状態になっている蓄電装置１０（以下、「並列状態の蓄電装置１０」と称する）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。

ＭＧ５０の駆動電圧（又は、発電電圧）に対して蓄電装置１０の端子間電圧が低い場合には、蓄電装置１０の充放電は以下のように行なわれる。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（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、切替リレーの開閉動作を頻繁に行なうと、切替リレーの劣化が進行しやすくなる。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。切替リレーが開閉制御不可能になると、電池モジュール１１，１２を所望の接続状態にすることができなくなる。このため、開閉制御不可能になった時の各切替リレーの開閉状態によっては、電池システムの使用を継続することが難しくなる。たとえば、リレーＲ１が閉固着した場合には、電池モジュール１１，１２を直列状態にすることができなくなる。また、リレーＲ１が開固着した場合には、電池モジュール１１，１２を並列状態にすることができなくなる。さらに、２つ以上の切替リレーが固着した場合には、電池モジュール１１，１２を直列状態にも並列状態にもすることができなくなることが起こり得る。

切替リレーの固着を抑制するために、耐久性の高い切替リレーを採用することも考えられる。しかし、部品は高性能であるほど高価であることから、耐久性の高い切替リレーを採用することは部品のコストアップにつながる。

そこで、この実施の形態に従う電池システムでは、ＥＣＵ１００（制御装置）が、次に示すような制御を行なうように構成される。

ＥＣＵ１００は、電池モジュール１１，１２の劣化度合いを示す劣化パラメータを検出し、検出された劣化パラメータがしきい値に達しているか否かを判断し、劣化パラメータがしきい値に達していると判断された場合には、電池モジュール１１，１２が直列状態になるようにリレーＲ１、Ｒ２、及びＲ３の各々の開閉状態を固定する。この実施の形態では、上記の劣化パラメータとして、蓄電装置１０の外部充電完了時の端子間電圧を採用している。

切替リレーの開閉状態が固定されると、切替リレーの開閉動作が行なわれなくなるため、切替リレーの劣化が抑制される。しかし、切替リレーの開閉状態が固定されると、電池モジュール１１及び１２の接続状態を変更することができなくなるため、固定するタイミングが早すぎることは好ましくない。他方、固定するタイミングが遅すぎると、切替リレーの固着が発生し得る。

この実施の形態に従う電池システムでは、劣化パラメータがしきい値に達していると判断されたタイミングで、ＥＣＵ１００が切替リレーの開閉状態を固定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、電池モジュール１１及び１２の劣化度合いを用いて、切替リレーの開閉状態を固定するタイミングを決めている。切替リレーは、電池モジュール１１及び１２と概ね同じ環境及び条件で使用される。このことを利用して、電池モジュール１１及び１２の劣化度合いから切替リレーの劣化度合いを推定することができる。これにより、ＥＣＵ１００は、固着が発生し得る程度まで切替リレーの劣化が進行する少し前のタイミングで切替リレーの開閉状態を固定することが可能になる。劣化判断に用いられるしきい値としては、たとえば予め実験等によって求めた値を設定できる。

上記のように、適切なタイミングで切替リレー（リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３）の開閉状態を固定することで、長期間にわたって電池モジュール１１及び１２の接続状態を変更可能としながら、切替リレーの固着が生じる前に切替リレーの劣化を抑制することが可能になる。これにより、電池モジュール１１及び１２の接続方式の切替えに用いられる切替リレーが開閉制御不可能になることによって電池システムが使用不可能な状態になることを好適に回避することが可能になる。

なお、切替リレーは、劣化パラメータがしきい値に達していると判断されたタイミングで適切に動作できれば、それ以上の耐久性を有している必要はない。このため、安価な切替リレーを採用して部品コストを低減することができる。

この実施の形態に従う電池システムでは、劣化パラメータがしきい値に達していると判断された場合に、電池モジュール１１，１２が直列状態になるようにリレーＲ１、Ｒ２、及びＲ３の各々の開閉状態が固定される。これにより、車両１の放置期間及び外部充電中だけでなく走行中においても、電池モジュール１１，１２は直列状態になる。電池モジュール１１，１２の定格電圧は、電池モジュール１１，１２の劣化が進行するほど低くなる。すなわち、電池モジュール１１，１２の劣化が進行した状況においては、初期と比べて、直列状態の蓄電装置１０の定格電圧が低くなる。このため、車両１が走行中であるときに直列状態の蓄電装置１０を使用しても、大きな電力損失は生じなくなる。

また、直列状態の蓄電装置１０では、リレーＲ１〜Ｒ３のうちリレーＲ２のみがＯＮになる（図５及び図６参照）。リレーＲ１〜Ｒ３の各々はノーマリーオフのスイッチであるため、直列状態の蓄電装置１０では、リレーＲ１〜Ｒ３のうちリレーＲ２のみに電圧が印加されることになる。他方、並列状態の蓄電装置１０では、リレーＲ１〜Ｒ３のうちリレーＲ１及びＲ３に電圧が印加されることになる。このため、電池モジュール１１，１２が直列状態になるように各リレーの開閉状態が固定される場合には、電池モジュール１１，１２が並列状態になるように各リレーの開閉状態が固定される場合よりも、消費電力が少なくなる。

なお、リレーＲ１〜Ｒ３の各々がノーマリーオフのスイッチであることは必須の構成ではない。たとえば、リレーＲ１及びＲ３の各々としてノーマリーオフのスイッチを、リレーＲ２としてノーマリーオンのスイッチを採用してもよい。こうした構成にした場合には、リレーＲ１〜Ｒ３に電圧を印加せずに、電池モジュール１１，１２を直列状態にすることが可能になる。

以下、図７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７は、リレーＲ１〜Ｒ３の各々の開閉状態が固定され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７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。

この実施の形態では、上記の充電準備操作が、外部電源による充電を開始するための操作に相当する。この充電準備操作により、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７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Ｓ２０）。

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Ｓ２０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Ｓ２０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、電圧センサ８１の検出値ＶＢを用いて蓄電装置１０の端子間電圧（満充電時の端子間電圧）を検出し、その端子間電圧を用いて劣化判断を行なう（ステップＳ１８）。より具体的には、ＥＣＵ１００は、上記のように検出された蓄電装置１０の満充電時の端子間電圧が所定のしきい値に達しているか否かを判断する。この実施の形態では、直列状態の蓄電装置１０の定格電圧の初期値（８００Ｖ）の６０％に相当する４８０Ｖを、上記しきい値とする。ただし、ステップＳ１８で用いられるしきい値は、任意に設定できる。このしきい値は、固定値であってもよいし、電池温度等に応じて可変であってもよい。

蓄電装置１０の満充電時の端子間電圧が上記しきい値（４８０Ｖ）以上である場合には、電池モジュール１１，１２の劣化度合いが小さいと判断され（ステップＳ１８においてＮＯ）、切替リレーの開閉状態の固定は行なわれずに、処理はメインルーチンへと戻される。

他方、蓄電装置１０の満充電時の端子間電圧が上記しきい値（４８０Ｖ）よりも低い場合には、電池モジュール１１，１２の劣化度合いが大きいと判断され（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、ステップＳ１９で切替リレーの開閉状態の固定が行なわれる。その後、処理はメインルーチンへと戻される。この実施の形態では、電池モジュール１１及び１２が直列状態になったまま、ステップＳ１９の処理によりリレーＲ１、Ｒ２、及びＲ３の各々の開閉状態が固定される。ステップＳ１９の処理が行なわれると、リレーＲ１、Ｒ２、及びＲ３の各々の開閉動作が禁止される。そして、各リレーの開閉状態が固定される前には電池モジュール１１，１２を並列状態にしていた期間（たとえば、走行中）においても、電池モジュール１１，１２は直列状態になる。これにより、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、電池モジュール１１，１２は直列状態になる。

上記図７の処理によれば、適切なタイミングで切替リレー（リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３）の開閉状態を固定することができる。このため、長期間にわたって電池モジュール１１及び１２の接続状態を変更可能としながら、切替リレーの固着が生じる前に切替リレーの劣化を抑制することが可能になる。これにより、電池モジュール１１及び１２の接続方式の切替えに用いられる切替リレーが開閉制御不可能になることによって電池システムが使用不可能な状態になることを好適に回避することが可能になる。電池システムにおいて使用されるスイッチが固着以外の要因（断線等）で開閉制御不可能になった場合にも、同様の効果が奏される。

なお、リレーＲ１〜Ｒ３の各々の開閉状態が固定された状況においても、基本的には、上記図７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、すでに切替リレーの開閉状態は固定されているため、固定に関する処理（ステップＳ１８及びＳ１９）は割愛してもよい。

上記図７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８は、図７の処理の変形例を示すフローチャートである。図８に示すように、図７の処理に対してステップＳ３１〜Ｓ３４を追加してもよい。

図８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よりも高いか否かを判断する。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以下であると判断され、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よりも高いと判断される。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よりも高いと判断された場合（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以下であると判断された場合（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８のステップＳ１４〜Ｓ１７は、図７のステップＳ１４〜Ｓ１７と同じである。

ステップＳ１８では、ＥＣＵ１００が、蓄電装置１０の満充電時の端子間電圧が所定のしきい値Ｔｈ２に達しているか否かを判断する。ただし、蓄電装置１０の接続状態（直列／並列）に応じて、しきい値Ｔｈ２を変更する。たとえば、蓄電装置１０が直列状態であれば、図７の処理と同様、直列状態の蓄電装置１０の定格電圧の初期値（８００Ｖ）の６０％に相当する４８０Ｖを、しきい値Ｔｈ２とする。蓄電装置１０が並列状態であれば、並列状態の蓄電装置１０の定格電圧の初期値（４００Ｖ）の６０％に相当する２４０Ｖを、しきい値Ｔｈ２とする。

蓄電装置１０の満充電時の端子間電圧がしきい値Ｔｈ２以上である場合（ステップＳ１８においてＮＯ）には、電池モジュール１１，１２の劣化度合いが小さいと判断され、切替リレーの開閉状態の固定は行なわれずに、処理はメインルーチンへと戻される。

他方、蓄電装置１０の満充電時の端子間電圧がしきい値Ｔｈ２よりも低い場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）には、電池モジュール１１，１２の劣化度合いが大きいと判断され、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３の処理により、切替リレーの開閉状態の固定（ステップＳ１９）を行なう前に、蓄電装置１０が直列状態になる。蓄電装置１０がすでに直列状態であれば、リレーＲ１〜Ｒ３の開閉動作は行なわず、蓄電装置１０を直列状態で維持したままステップＳ１９に進む。蓄電装置１０が並列状態であれば、ステップＳ３３において、ＥＣＵ１００がリレーＲ１〜Ｒ３を制御して、蓄電装置１０を直列状態にした後、ステップＳ１９に進む。図８のステップＳ１９は、図７のステップＳ１９と同じである。

ステップＳ１９で切替リレーの開閉状態の固定が行なわれた後、ＥＣＵ１００は、表示装置１０２を制御して、電池モジュール１１，１２が直列状態になるようにリレーＲ１〜Ｒ３の開閉状態が固定された旨をユーザに報知する（ステップＳ３４）。その後、処理はメインルーチンへと戻される。

ステップＳ３４におけるユーザへの報知の方法は任意である。たとえば、固定された直列状態の蓄電装置１０の充電に対応するＤＣ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ってもよい。表示装置１０２のディスプレイに車両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、直列状態の蓄電装置１０の充電に対応するＤＣ充電設備へユーザを案内するようにしてもよい。たとえば、車両１の周辺にＤＣ充電設備２００Ａ〜２００Ｃがある場合には、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ようにしてもよい。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。

上記実施の形態及び変形例では、劣化パラメータとして、蓄電装置１０の外部充電完了時の端子間電圧を採用している。具体的には、劣化パラメータとして、蓄電装置１０の満充電時の端子間電圧を用いている。しかし、蓄電装置１０が満充電になる前に外部充電が停止され得る電池システムでは、外部充電完了時のＳＯＣが必ずしも１００％になるとは限らない。蓄電装置１０が満充電になる前に外部充電が停止された場合には、外部充電完了時のＳＯＣ（充電停止条件が成立した時のＳＯＣ）が１００％未満になる。蓄電装置１０が満充電になる前に外部充電が停止され得る電池システムでは、ステップＳ１８で用いられるしきい値を外部充電完了時のＳＯＣに応じて変更するようにしてもよい。たとえば、ステップＳ１８で用いられるしきい値と、外部充電完了時のＳＯＣとの関係を示す情報（マップ等）を、予めＥＣＵ１００の記憶装置に格納しておき、ＥＣＵ１００が、この情報を参照して、上記充電停止条件が成立した時のＳＯＣに対応するしきい値をステップＳ１８で使用するようにしてもよい。

また、蓄電装置１０の端子間電圧に代えて、蓄電装置１０に含まれるいずれかの電池モジュール（電池モジュール１１又は１２）の端子間電圧を採用してもよいし、電池モジュール１１，１２に含まれるいずれかのセルの端子間電圧を採用してもよい。

また、劣化パラメータは、上記所定のＳＯＣでの端子間電圧に限られず、電池モジュール１１，１２の劣化度合いに相関する他のパラメータを採用することができる。他のパラメータの例としては、蓄電装置１０（電池モジュール１１，１２が接続されて構成される蓄電体）の容量、蓄電装置１０に含まれるいずれかの電池モジュールの容量、電池モジュール１１，１２に含まれるいずれかのセルの容量、車両１の走行距離、電池システムの使用開始からの経過時間が挙げられる。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９で切替リレーの開閉状態の固定が行なわれた後において、解除条件が成立した場合に上記の固定を一時的に解除するように構成されてもよい。解除条件は、ユーザからの解除指示をＥＣＵ１００が受信すると成立する。

たとえば、入力装置１０１が、切替リレーの開閉状態の固定を解除するときに操作されるスイッチ（以下、「固定解除スイッチ」と称する）を含んでもよい。ユーザが固定解除スイッチを操作することによって、解除指示がＥＣＵ１００に入力される。たとえば、車両１に接続されたＤＣ充電設備が、直列状態の蓄電装置１０の充電に対応していないが、並列状態の蓄電装置１０の充電には対応している場合に、ユーザが固定解除スイッチを操作してＥＣＵ１００へ解除指示を送ることにより上記の固定を解除することができるようにしてもよい。こうすることで、蓄電装置１０を並列状態にして、蓄電装置１０の外部充電を行なうことが可能になる。そして、固定解除後に外部充電が行なわれたこと（外部充電が完了したこと）をトリガにして再固定を行なってもよい。

上記実施の形態及び変形例では、電池モジュール１１，１２が直列状態になるように切替リレーの開閉状態の固定を行なうようにしている。しかしこれに限られず、電池モジュール１１，１２が並列状態になるように切替リレーの開閉状態の固定を行なうようにしてもよい。切替リレーの開閉状態が固定された状況において電池モジュール１１，１２が並列状態になっていることで、車両１の放置期間における電池電流が小さくなり、電池モジュール１１，１２の劣化が抑制されるようになると考えられる。

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。

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が直列に接続された状態である直列状態と、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る並列状態とを切替え可能な複数のスイッチと、
   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、前記複数の電池モジュールのうち所定の電池モジュールの劣化度合いを示す劣化パラメータがしきい値に達すると、前記複数の電池モジュールが前記直列状態又は前記並列状態になるように前記複数のスイッチの各々の開閉状態を固定する、電池システム。
2. 前記制御装置は、前記劣化パラメータが前記しきい値に達すると、前記複数の電池モジュールが前記直列状態になるように前記複数のスイッチの各々の開閉状態を固定する、請求項１に記載の電池システム。
3. 前記電池システムは、車両に搭載され、
   前記車両は、車両外部の外部電源の電力で前記複数の電池モジュールを充電可能に構成され、
   前記制御装置は、前記複数のスイッチの各々の開閉状態が固定されていない状況において、前記外部電源による充電を開始するための操作が行なわれた場合には、前記複数の電池モジュールが前記直列状態になるように前記複数のスイッチの各々の開閉状態を維持又は変更するように構成され、
   前記制御装置は、前記外部電源による充電中又は充電完了後において、前記劣化パラメータが前記しきい値に達していると、前記複数の電池モジュールが前記直列状態になるように前記複数のスイッチの各々の開閉状態を固定する、請求項１に記載の電池システム。
4. 前記劣化パラメータは、前記所定の電池モジュールの前記充電完了時の端子間電圧である、請求項３に記載の電池システム。
5. 前記制御装置は、解除条件が成立した場合に前記開閉状態の固定を解除するように構成され、
   前記解除条件は、ユーザからの解除指示を前記制御装置が受信すると成立する、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。

Images