JP2023115679A - 車両用の電源システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両減速時の回生エネルギーを効率よく回収することにより省エネルギー化を図りつつ、駐車開始時のＳＯＣを高くすることで、蓄電装置の過放電を抑制する車両用の電源システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】車両用の電源システムＳは、蓄電装置５０と、電力装置３０と、制御装置４１と、を含む。制御装置４１は、車両走行開始から目的地に到達するまでの車両走行期間のうち、車両が目的地に到達する直前の第２期間を除く、少なくとも一部の第１期間、蓄電装置５０の目標ＳＯＣを第１目標値ＳＯＣ１として、蓄電装置５０の充放電量を電力装置３０により制御し、第２期間、蓄電装置５０の目標ＳＯＣを第２目標値ＳＯＣ２として、蓄電装置５０の充放電量を電力装置３０により制御する。第１目標値ＳＯＣ１は、満充電未満の所定値であり、第２目標値ＳＯＣ２は、第１目標値ＳＯＣ１よりも高い値である。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電装置のＳＯＣ制御に関する。

自動車に搭載される始動用や補機用のバッテリは、保護装置の１つとして、リレー等の開閉装置を有する場合がある。ＳＯＣが所定値以下になった場合、開閉装置をオープンして電流を遮断することで、バッテリが過放電になることを抑制することが出来る。特許文献１は、開閉装置（電流遮断装置）を有するバッテリを開示している。

特開２０１７－５９８５号公報

省エネルギー化の観点から、車両減速時に発生する回生エネルギーを蓄電装置に充電して回収することが求められている。走行中、蓄電装置の目標ＳＯＣを、例えば７０％にして、容量の空きを作ることで、回生充電を効率よく行うことが出来る。

一方で、例えば、始動用や補機用の蓄電装置は、駆動用と異なり、駐車中も車両に搭載された負荷に対して放電する場合がある。そのため、ＳＯＣが７０％に制御されている状態で、駐車すると、駐車中に放電可能な電気量が少なくなり、過放電になりやすい。

蓄電装置が過放電すると、開閉器が動作して、蓄電装置の使用が禁止される。過放電後の蓄電装置を使用するには、開閉器を閉じて充電する必要があり、手間がかかる。蓄電装置のＳＯＣを管理する場合に限らず、蓄電量を管理する場合も、同じ課題がある。
本発明の課題は、車両減速時の回生エネルギーを効率よく回収することにより省エネルギー化を図りつつ、駐車開始時のＳＯＣや蓄電量を高くして蓄電装置の過放電を抑制することにある。

車両用の電源システムは、車両に搭載された蓄電装置と、車両に搭載された電力装置と、車両に搭載された制御装置と、を含む。

前記蓄電装置は、外部端子と、セルと、前記外部端子から前記セルまでの電流経路に位置する開閉器と、前記セルの状態を監視する監視基板と、を含む。前記セルは、車両駐車中、車両に搭載された負荷に対して放電する。

前記制御装置は、車両走行開始から目的地に到達するまでの車両走行期間のうち、車両が目的地に到達する直前の第２期間を除く、少なくとも一部の第１期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第１目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御し、前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第２目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御する。

前記第１目標値は、満充電未満の所定値であり、前記第２目標値は、前記第１目標値よりも高い値である。

本技術は、車両用電源システムの制御方法や、制御プログラムに適用することが出来る。

本技術は、車両減速時の回生エネルギーを効率よく回収することにより省エネルギー化を図りつつ、駐車開始時のＳＯＣや蓄電量を高くすることで、蓄電装置の過放電を抑制することができる。

自動車の側面図 バッテリの分解斜視図 セルの平面図 図３のＡ－Ａ線断面図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 目的地までの距離と残り時間を示す図 目標ＳＯＣを示す図 バッテリの充放電制御フローチャート バッテリのＳＯＣ推移を示すグラフ 管理装置の動作モードを示す図 バッテリの充放電制御フローチャート

車両用の電源システムの概要を説明する。車両用の電源システムは、車両に搭載された蓄電装置と、車両に搭載された電力装置と、車両に搭載された制御装置と、を含む。

前記蓄電装置は、外部端子と、セルと、前記外部端子から前記セルまでの電流経路に位置する開閉器と、前記セルの状態を監視する監視基板と、を含む。前記セルは、車両駐車中、車両に搭載された負荷に対して放電する。

前記制御装置は、車両走行開始から目的地に到達するまでの車両走行期間のうち、車両が目的地に到達する直前の第２期間を除く、少なくとも一部の第１期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第１目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御し、
前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第２目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御する。

前記第１目標値は、満充電未満の所定値であり、前記第２目標値は、前記第１目標値よりも高い値である。

この構成は、車両減速時の回生エネルギーを効率よく回収しつつ、駐車開始時のＳＯＣ（又は蓄電量）を高くすることができる。そのため、過放電まで余裕があり、長時間の放電、長時間の駐車が可能となる。また、蓄電装置が過放電に到達し難くなるため、開閉器がオープン制御されることを抑制でき、駐車中の車両を始動する際に、余分な手間が掛らず、使い勝手がよい。

監視基板はセルを電源として動作する場合があることから、監視基板を備えた蓄電装置は、鉛蓄電池など、監視基板を備えていない蓄電装置に比べて、駐車中の消費電力が多く、過放電に至り易い。監視基板を備えた蓄電装置に、本技術を適用することで、駐車中の消費電力が多く過放電に至り易い、監視基板を備えた蓄電装置が、過放電になることを抑えることが出来る。過放電は、セルを劣化させる要因の一つであり、過放電により劣化が進むと、蓄電装置を交換する必要がある、監視基板を備えた蓄電装置は、通信機能を有している場合が多く、販売元での交換が必要であることから、監視基板を備えていない蓄電装置に比べて、交換が容易でない、という問題がある。本技術を、監視基板を備えた蓄電装置に適用することで、過放電に伴うセルの劣化を抑制し、監視基板を備えた蓄電装置の交換を避けることが可能となる。

前記セルは、リチウムイオン二次電池セルでもよい。リチウムイオン二次電池セルは過放電後の充電により銅の析出が発生する可能性がある。この技術をリチウムイオン二次電池セルに適用することで、過放電後の充電による電析発生を抑制することが出来る。

前記蓄電装置は、前記セルを電源として動作し、前記セルの状態を管理する管理装置を備えてもよい。前記管理装置は、車両走行中、第１モードで動作し、車両駐車中、前記第１モードよりも消費電力の低い第２モードで動作してもよい。この構成は、モードの切り換えにより、蓄電装置の、駐車中の消費電力を抑えることが出来る。モードの切り換えを、目標ＳＯＣの変更制御（又は目標蓄電量の変更制御）と併用することで、車両駐車中、蓄電装置が過放電に一層到達し難くなる。

前記制御装置は、目的地までの距離が閾値以下になった場合、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第１目標値から前記第２目標値に変更してもよい。この構成は、車両の走行中、現在地から目的地までの距離が閾値未満になると、目標値が変更され、蓄電装置のＳＯＣ（又は蓄電量）は第２目標値に制御されるから、蓄電装置の駐車開始時のＳＯＣ（又は蓄電量）を、高くすることが出来る。第２目標値は、第１目標値よりも高く、高ＳＯＣ（又は高蓄電量）であるため、セルの劣化が進みやすい。この構成は、第２目標値の適用によりセルが高ＳＯＣ帯（又は高蓄電量帯）に属する区間を、目的値までの距離が閾値以下の区間に、制限できる。そのため、第２目標値の適用を上記区間に制限しない場合に比べて、セルの劣化を抑制することが出来る。

前記制御装置は、目的地までの所要時間が閾値以下になった場合、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第１目標値から第２目標値に変更してもよい。この構成は、車両の走行中、現在地から目的地までの所要時間が閾値未満になると、目標値が変更され、蓄電装置のＳＯＣ（又は蓄電量）は第２目標値に制御されるから、蓄電装置の駐車開始時のＳＯＣ（又は蓄電量）を、高くすることが出来る。第２目標値は、第１目標値よりも高く、高ＳＯＣ（又は高蓄電量）であるため、セルの劣化が進みやすい。この構成は、第２目標値の適用によりセルが高ＳＯＣ帯（又は高蓄電量帯）に属する時間を、目的値までの所要時間が閾値以下の時間帯に、制限できる。そのため、第２目標値の適用を上記時間帯に制限しない場合に比べて、セルの劣化を抑制することが出来る。

前記制御装置は、前記車両が所定条件を満たさない場合、前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を前記第１目標値又は前記第２目標値に制御してもよい。前記車両が所定条件を満たす場合、前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を前記第２目標値よりも高い第３目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御してもよい。本技術を適用することで、蓄電装置が駐車中に過放電になることを抑制することが出来る。所定条件は、以下でもよい。

（Ａ）前回駐車時に蓄電装置から車両に搭載された負荷に放電した暗電流が所定値以上の場合
（Ｂ）過去に長期駐車した履歴のある場所が目的地である場合
（Ｃ）制御装置のソフトウエアが駐車中にアップデートされる場合

＜実施形態１＞
１．自動車１０の構成
図１は自動車の側面図である。自動車１０は、駆動装置としてエンジン２０を有する。図１は、エンジン２０及び車両に搭載されたバッテリ５０のみ図示し、自動車１０を構成する他の部品は省略している。自動車１０は、車両の一例である。

車両に搭載されたバッテリ５０は、蓄電装置の一例である。自動車１０は、エンジン２０（内燃機関）に代えて、車両駆動用の駆動モータ及び蓄電装置を搭載してもよい。

バッテリ５０は、図２に示すように、組電池６０と、監視基板１００と、収容体７１を備える。バッテリ５０は、エンジン始動用又は補機用である。バッテリ５０は、定格１２Ｖ（低圧用）である。

収容体７１は、本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３と蓋７４は、合成樹脂製である。本体７３は有底筒状である。本体７３は、底面部７５と、４つの側面部７６とを備える。４つの側面部７６によって、本体７３の上端に、開口部７７が形成される。

収容体７１は、組電池６０と監視基板１００を収容する。監視基板１００は、プリント基板上に各種部品（開閉器５３、電圧検出部１１０や管理装置１２０等）を搭載している。監視基板１００は、図２に示すように組電池６０の、例えば上方に隣接して配置されている。代替的に、監視基板１００は、組電池６０の側方に隣接して配置されていてもよい。

蓋体７４は、本体７３の開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち、一方の隅部に正極の外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５２が固定されている。監視基板１００は、収容体７１の本体７３に代えて、蓋体７４内に（例えば突出部７９内に）収容されていてもよい。

組電池６０は、複数のセル６２を有する。図４に示すように、セル６２は、直方体形状（プリズマティック）のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。セル６２は、例えば、リチウムイオン二次電池セルである。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。

電極体８３は、詳細は図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極板と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極板との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。

これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極板と正極板とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。電極体８３は、巻回タイプのものに代えて、積層タイプのものであってもよい。

正極板には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極板には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とを有する。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極板又は負極板に接続されている。

正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらが組み付けられている。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、図３に示すように、このガスケット９４から外方へ露出されている。

蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、安全弁である。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限を超えた場合に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。

図５を参照して、自動車１０に搭載された電源システムＳを説明する。電源システムＳは、車両発電装置３０と、車両ＥＣＵ４１と、無線通信部４３と、自動車１０に搭載されたバッテリ５０とを含む。

車両発電装置３０は、車両発電機３１と整流器３３と調整部３５とを含む。車両発電機３１は、エンジン２０の動力により発電する交流発電機である。整流器３３は、車両発電機３１の出力する電力を、整流して交流から直流に変換する。

調整部３５は、車両発電装置３０の出力電力Pｃ[ｋＷ]を調整する。出力調整は、車両発電機３１の出力電圧Ｖｃを調整してもよいし、出力電流Ｉｃを制御してもよい。車両発電装置３０は、電力Pｃを出力する電力装置の一例である。

車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）４１は、通信線４５を介して車両発電装置３０と通信可能に接続され、通信線４６を介してバッテリ５０と通信可能に接続されている。図５に示す符号７２は、通信線４６を接続するためのコネクタである。また、車両ＥＣＵ４１は、無線通信部４３を介して、自動車外の外部装置との間で、データを送受信することができる。

車両ＥＣＵ４１は、電源マネジメント用であり、自動車１０に搭載されたバッテリ５０の充放電を制御する。車両ＥＣＵ４１は、電源マネジメントに加え、エンジン等の駆動系も制御してもよい。車両ＥＣＵ４１は１つに限らず、複数でもよい。車両ＥＣＵ４１は、外部制御装置である。外部はバッテリ外部の意味である。車両ＥＣＵ４１は、本発明の「制御装置」の一例である。

バッテリ５０は、開閉器５３と、組電池６０と、電流検出部５４と、電圧検出部１１０と、管理装置１２０と、温度センサ１１５と、を備える。開閉器５３、電圧検出部１１０や管理装置１２０は、監視基板１００に搭載されている。

組電池６０のセル６２は、例えば１２個あり（図２参照）、３並列で４直列に接続されている。図５は、並列に接続された３つのセル６２を１つの電池記号で表している。セルは繰り返し充放電可能な蓄電セルである。セルは、プリズマティックセルに限定はされず、円筒型セルであってもよいし、ラミネートフィルムケースを有するパウチセルであってもよい。

組電池６０の正極は、パワーライン５５Ｐにより、正極の外部端子５１と接続されている。組電池６０の負極は、パワーライン５５Ｎにより、負極の外部端子５２に接続されている。

外部端子５１、５２は、バッテリ５０の、自動車１０（一般負荷２５や車両発電装置３０、車両ＥＣＵ４１）との接続用端子である。バッテリ５０を、外部端子５１、５２を介して、一般負荷２５や車両発電装置３０、車両ＥＣＵ４１に電気的に接続することが出来る。

また、組電池６０の両極は、内部電源線１０１、１０２を介して、監視基板１００に接続されており、監視基板１００への電力供給も行う。

開閉器５３は、組電池６０の正極に位置し、正極のパワーライン５５Ｐに設けられている。開閉器５３は、リレー等の機械式接点を有するスイッチを用いることが出来る。また、ＦＥＴなどの半導体スイッチを用いることが出来る。

開閉器５３は、正常時、ＣＬＯＳＥ状態（normally close）に制御される。バッテリ５０に異常があった場合、開閉器５３をＯＰＥＮし、電流Ｉを遮断することで、バッテリ５０を保護することが出来る。異常には、過電圧、過電流、過充電、過放電が含まれる。

電流検出部５４は、組電池６０の電流Ｉ[Ａ]を検出する。電流検出部５４は、シャント抵抗でもよい。抵抗式の電流検出部５４は、電流検出部５４の両端電圧に基づいて、組電池６０の電流Ｉを計測することができる。抵抗式の電流検出部５４は、電圧の極性（正負）から放電と充電を判別できる。代替的に、電流検出部５４は、磁気センサでもよい。

電圧検出部１１０は、信号線によって、各セル６２の両端にそれぞれ接続され、各セル６２のセル電圧Ｖｓを計測する。また、各セル６２のセル電圧Ｖｓから組電池６０の総電圧Ｖｔを計測する。組電池６０の総電圧Ｖｔは、直列に接続された４つのセル６２の合計電圧である。温度センサ１１５は、組電池６０に取り付けられており、組電池６０あるいはその周囲の温度を検出する。

管理装置１２０は、演算機能を有するＣＰＵ１２１と、記憶部であるメモリ１２３と、を含む。管理装置１２０は、電流検出部５４、電圧検出部１１０、温度センサ１１５の出力に基づいて、バッテリ５０の状態を監視する。つまり、組電池６０の温度Ｔ、電流Ｉ、総電圧Ｖｔを監視する。

管理装置１２０は、組電池６０の電流Ｉに基づいて、組電池６０のＳＯＣ［％］を推定する。

ＳＯＣ（state of charge：充電状態）は、満充電蓄電量［Ａｈ］に対する蓄電量［Ａｈ］の比率であり、下記の（１）式にて表される。

ＳＯＣ＝（Ｃｒ／Ｃｏ）×１００・・・・・・・・・・（１）
Ｃｏは組電池の満充電蓄電量（満充電容量）、Ｃｒは組電池の蓄電量（組電池に蓄えられている電気量であり、残存容量とも言う）である。

ＳＯＣは、下記の（２）式で示すように、電流Ｉの時間に対する積分値に基づいて推定することが出来る。電流Ｉの符号を、充電時はプラス、放電はマイナスとする。

ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋１００×（∫Ｉｄｔ／Ｃｏ）・・・（２）
ＳＯＣｏは、ＳＯＣの初期値、Ｉは電流である。

メモリ１２３は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体である。メモリ１２３には、組電池６０の状態を監視する監視プログラム及び監視プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記憶して使用、譲渡、貸与等されてもよい。プログラムは、電気通信回線を用いて配信されてもよい。

バッテリ５０には、配線２３を介して、一般負荷２５、車両発電装置３０、車両ＥＣＵ４１及びカーナビゲーション装置４２が接続されている。

一般負荷２５は、エンジン始動装置や補機類でもよい。エンジン始動装置はエンジンを始動するモータである。補機類は、ヘッドライド、パワーステアリング機構、エアコン、オーディオなどである。

カーナビゲーション装置４２は、ＣＰＵ４２Ａと、データ記憶部４２Ｂと、第１受信部４２Ｃと、第２受信部４２Ｄと、表示パネル４２Ｅとを含む。データ記憶部４２Ｂは、地図情報を記憶する。第１受信部４２Ｃは、ＧＰＳ衛星より、ＧＰＳ情報（自動車１０の位置情報）を受信する。第２受信部４２Ｄは、情報サービスセンターから、道路情報を受信する。

ドライバーは、表示パネル４２Ｅに対するパネル操作により、自動車１０の目的地Ｇを入力できる。カーナビゲーション装置４２は、データ記憶部４２Ｂの地図情報を用いて、目的地Ｇまでのルートを検索し、表示パネル４２Ｅに表示する。カーナビゲーション装置４２は、走行中、第１受信部４２Ｃと第２受信部４２Ｄの受信情報に基づいて、自動車１０の位置情報や交通情報を取得し、現在地から目的地Ｇまでの距離Ｘと、目的地Ｇまでの所要時間Ｔxをリアルタイムで算出する（図６参照）。算出結果は、表示パネル４２Ｅに表示される。

２．車両ＥＣＵ４１によるバッテリ５０の充放電制御
車両発電装置３０は走行中、エンジン２０の動力の一部を電気エネルギーに変換することにより発電する。車両発電装置３０の出力電力Ｐｃ［kW］が自動車１０の電気負荷量（一般負荷２５、車両ＥＣＵ４１、カーナビゲーション装置４２の負荷量）を上回っている場合、車両発電装置３０によりバッテリ５０を充電することが出来る。車両発電装置３０の出力電力Ｐｃ［kW］が自動車１０の電気負荷量よりも小さい場合、バッテリ５０は放電し、電力の不足を補う。

車両ＥＣＵ４１は、車両走行中、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃ［kW］と自動車１０の電気負荷量［kW］のバランスをコントロールすることにより、バッテリ５０のＳＯＣを制御する。

車両ＥＣＵ４１は、車両走行中、バッテリ５０の目標ＳＯＣを第１目標値ＳＯＣ１として、バッテリ５０の充放電量を制御する。ＳＯＣ１は、図７に示すように、満充電未満（１００％未満）の所定値である。ＳＯＣ１は、一例として、７０％である。

第１目標値ＳＯＣ１を、満充電未満（１００％未満）にすることで、空き容量Ｅを確保できる。そのため、自動車１０の減速に伴う回生エネルギーを、バッテリ５０に充電して効率よく回収することが出来る。回生エネルギーの回収により、自動車１０の省エネルギーに貢献することが出来る。

車両駐車中、エンジン停止に伴い、車両発電装置３０は発電を停止する。車両駐車中、バッテリ５０は、充電されない状態となり、車両ＥＣＵ４１等の特定負荷に対して、放電のみ行う状態となる。特定負荷は、車両駐車中に、電力を消費する負荷である。特定負荷は、車両ＥＣＵ４１の他に、セキュリティ機器などがある。

車両駐車中、バッテリ５０は、自動車１０の特定負荷に対して放電するから、ＳＯＣは時間経過とともに減少する。バッテリ５０の過放電を回避するには、駐車開始時のＳＯＣを高くして、蓄電量を多くしておくことが望ましい。

車両ＥＣＵ４１は、目的地Ｇに到達する直前の第２期間、バッテリ５０の目標ＳＯＣを第２目標値ＳＯＣ２として、バッテリ５０の充放電量を制御する。第２目標値ＳＯＣ２は、図７に示すように、第１目標値ＳＯＣ１よりも高い値である。ＳＯＣ２は、一例として、１００％である。ＳＯＣ２は、ＳＯＣ１よりも高い値であれば、１００％以外でもよい。

バッテリ５０の目標ＳＯＣを、第１目標値ＳＯＣ１から第２目標値ＳＯＣ２に変更することにより、駐車開始時のＳＯＣを高くすることが出来る。

駐車開始時のＳＯＣを高くすることで、図７に示すように、放電可能な電気量Ｑを多くして、過放電閾値Ｋまで余裕ができることから、長時間の放電、長時間の駐車が可能となる。また、駐車中、バッテリ５０が過放電に到達し難くなるため、開閉器５３がオープンすることを抑制でき、自動車１０を始動する際に、余分な手間が掛らない。

目標ＳＯＣの変更は段階的でもよい。例えば、ＳＯＣ１＝７０％に対して、ＳＯＣ1.5＝８５％、ＳＯＣ２＝１００％として、ＳＯＣ１からＳＯＣ２まで、ＳＯＣを段階的に調整してもよい。目標ＳＯＣの変更を段階的にすることで、ＳＯＣの調整中、充放電量の変化を小さくすることが出来る。

図８は、自動車１０に搭載されたバッテリ５０の充放電制御フローチャートである。充放電制御フローチャートは、Ｓ１０～Ｓ６０の６ステップから構成されている。

自動車１０の走行中、車両ＥＣＵ４１は、バッテリ５０と通信しており、管理装置１２０から組電池６０の管理情報を取得する。組電池６０の管理情報は、組電池６０のＳＯＣ、温度、電流Ｉ、総電圧Ｖｔの情報を含む。

ドライバーは、走行開始前に、ナビゲーション装置４２に目的地Ｇの情報を入力する。その後、エンジン２０の始動により、自動車１０は目的地Ｇに向けて走行を開始する。

自動車１０の走行開始により、充放電制御処理がスタートすると、車両ＥＣＵ４１は、ナビゲーション装置４２にアクセスして、現在地から目的地Ｇまでの距離Ｘの情報を取得する（Ｓ１０）。

車両ＥＣＵ４１は、目的地Ｇまでの距離Ｘの情報を取得すると、現在地から目的地Ｇまでの距離Ｘが１０km以上か判定する（Ｓ２０）。

目的地Ｇまでの距離Ｘが１０km以上の場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ４１は、目標ＳＯＣを７０％にして、バッテリ５０の充放電量を制御する（Ｓ３０）。

目的地Ｇまでの距離Ｘが１０km未満の場合（Ｓ２０：ＮＯ）、車両ＥＣＵ４１は、目的地Ｇまでの距離Ｘが５km以上か、判定する（Ｓ４０）。

目的地Ｇまでの距離Ｘが５km以上の場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ４１は、目標ＳＯＣを８５％にして、バッテリ５０の充放電量を制御する（Ｓ５０）。

目的地Ｇまでの距離Ｘが５km未満の場合（Ｓ４０：ＮＯ）、車両ＥＣＵ４１は、目標ＳＯＣを１００％にして、バッテリ５０の充放電量を制御する（Ｓ６０）。

充放電制御フローチャートは、Ｓ１０～Ｓ６０を１サイクルとして、自動車１０の走行中、所定のサイクルで実行され、自動車１０が目的地Ｇに到達すると、終了する。

図９は、バッテリ５０のＳＯＣ推移を示すグラフである。自動車１０の走行開始時点t０において、目的地Ｇまでの距離Ｘは、例えば３０kmであり、目標ＳＯＣは７０％に設定されている。

この例では、走行開始時点t０において、バッテリ５０の目標ＳＯＣは７０％、実際のＳＯＣは７０％以上であることから、走行開始後、車両ＥＣＵ４１は、自動車１０の電気負荷量よりも車両発電装置３０の出力電力Ｐｃが少なくなるように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、時刻t０以降、バッテリ５０は放電し、ＳＯＣは低下する。

時刻ｔ１にて、バッテリ５０のＳＯＣが目標ＳＯＣの７０％まで低下すると、車両ＥＣＵ４１は、それ以降、自動車１０の電気負荷量と車両発電装置３０の出力電力Ｐｃがバランスするように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、バッテリ５０は、放電も充電もしない状態になり、目標ＳＯＣの７０％を維持する。

時刻ｔ２～時刻t３は、自動車１０の減速期間であり、車両ＥＣＵ４１は、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを最大にする。バッテリ５０は、自動車減速時の車両発電機３１の発電エネルギー（回生エネルギー）により、充電され、ＳＯＣは上昇する。

回生エネルギーの回収が終了する時刻t３以降、車両ＥＣＵ４１は、自動車１０の電気負荷量よりも車両発電装置３０の出力電力Ｐｃが少なくなるように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、バッテリ５０は放電し、ＳＯＣは低下する。

時刻ｔ４にて、バッテリ５０のＳＯＣが目標ＳＯＣの７０％まで低下すると、車両ＥＣＵ４１は、それ以降、自動車１０の電気負荷量と車両発電装置３０の出力電力Ｐｃがバランスするように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、バッテリ５０は、放電も充電もしない状態になり、目標ＳＯＣの７０％を維持する。

目的地Ｇまでの距離Ｘが１０km未満になる時刻ｔ５以降、車両ＥＣＵ４１は、バッテリ５０の目標ＳＯＣを７０％から８５％に変更する。

時点t５において、バッテリ５０のＳＯＣは７０％であり、変更後の目標ＳＯＣ８５％より少ない。そのため、車両ＥＣＵ４１は、自動車１０の電気負荷量よりも車両発電装置３０の出力電力Ｐｃが多くなるように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、バッテリ５０は、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃにより充電され、ＳＯＣが上昇する。

時刻ｔ６にて、バッテリ５０のＳＯＣが目標ＳＯＣの８５％まで上昇すると、車両ＥＣＵ４１は、それ以降、自動車１０の電気負荷量と車両発電装置３０の出力電力Ｐｃがバランスするように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、バッテリ５０は、放電も充電もしない状態になり、目標ＳＯＣの８５％を維持する。

目的地Ｇまでの距離Ｘが５km未満になる時刻ｔ７以降、車両ＥＣＵ４１は、バッテリの目標ＳＯＣを８５％から１００％に変更する。

時点t７において、バッテリ５０のＳＯＣは８５％であり、変更後の目標ＳＯＣ１００％より少ない。そのため、車両ＥＣＵ４１は、自動車１０の電気負荷量よりも車両発電装置３０の出力電力Ｐｃが多くなるように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、バッテリ５０は、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃにより充電され、ＳＯＣが上昇する。

時刻ｔ８にて、バッテリ５０のＳＯＣが目標ＳＯＣの１００％まで上昇すると、それ以降、車両ＥＣＵ４１は、自動車１０の電気負荷量と車両発電装置３０の出力電力Ｐｃがバランスするように、車両発電装置３０の出力電力Ｐｃを調整する。これにより、バッテリ５０は、放電も充電もしない状態になり、目標ＳＯＣの１００％を維持する。

時刻ｔ９にて、自動車１０は、搭載バッテリ５０のＳＯＣを１００％に維持した状態で、目的地Ｇに到着し、駐車開始する。

図９において、ｔ０～ｔ９は、車両走行開始から自動車１０が目的地に到達するまでの車両走行期間Ｗである。車両走行期間Ｗのうち、ｔ０～ｔ２及びｔ３～ｔ５までの期間Ｔ１、Ｔ３は、目標ＳＯＣがＳＯＣ１に設定される第１期間である。車両走行期間Ｗのうち、ｔ５～ｔ９の期間（車両が目的地に到達する直前の期間）Ｔ５は、目標ＳＯＣがＳＯＣ２に設定される第２期間である。

３．効果説明
この構成では、車両減速時の回生エネルギーを効率よく、回収することにより省エネルギー化を図ることが出来る。駐車開始時点のＳＯＣを高くすることで、駐車中に、バッテリ５０が過放電になることを抑制することができる。

監視基板１００は組電池１００を電源として動作する場合があることから、監視基板１００を備えたバッテリ５０は、鉛蓄電池など、監視基板１００を備えていないバッテリに比べて、駐車中の消費電力が多く、過放電に至り易い。

監視基板１００を備えたバッテリ５０に、本技術を適用することで、駐車中の消費電力が多く、過放電に至り易い、監視基板１００を備えたバッテリ５０が、過放電になることを抑えることが出来る。

過放電は、セル６２を劣化させる要因の一つであり、過放電により劣化が進むと、バッテリ５０を交換する必要がある、監視基板１００を備えたバッテリ５０は、通信機能を有している場合が多く、販売元での交換が必要であることから、監視基板１００を備えていない蓄電装置に比べて、交換が容易でない、という問題がある。本技術を、監視基板１００を備えたバッテリ５０に適用することで、過放電に伴うセル６２の劣化を抑制し、監視基板１００を備えたバッテリ５０の交換を避けることが可能となる。

第２目標値ＳＯＣ２は、第１目標値ＳＯＣ１よりも高く、高ＳＯＣであるため、セル６２の劣化が進みやすい。この構成は、ＳＯＣ２の適用によりセルが高ＳＯＣ帯に属する区間を、第２期間（車両が目的地に到達する直前の期間）Ｔ５に制限する。そのため、ＳＯＣ２の適用を第２期間Ｔ５に制限しない場合に比べて、セル６２の劣化を抑制することが出来る。

＜実施形態２＞
実施形態１では、目的地Ｇまでの距離Ｘを閾値と比較して、目標ＳＯＣを変更した。目的地Ｇまでの所要時間Ｔｘを閾値と比較して、目標ＳＯＣを変更してもよい。

＜実施形態３＞
管理装置１２０は、組電池６０を電源として動作する。管理装置１２０には、図１０に示すように、第１モードと第２モードの２つの動作モードが設定されている。

第１モードは、所定周期Ｎでバッテリ５０の状態を監視するモード、第２モードは、監視機能の一部を停止して、管理装置１２０の電力消費を抑えるモードである。

動作モードは、自動車１０の状態変化により、遷移する。例えば、自動車１０が走行中、停車中やアイドリングストップ中など駐車以外の第１状態の場合、管理装置１２０は、第１モードに移行する。自動車１０が駐車中の第２状態の場合、管理装置１２０は第２モードに移行する。

自動車１０の状態に関する情報は、車両ＥＣＵ４１から通信により取得してもいいし、組電池６０の電流値から判断してもよい。

この構成は、管理装置１２０のモードの切り換えにより、バッテリ５０の、駐車中の消費電力を抑えることが出来る。管理装置１２０のモードの切り換えを、目標ＳＯＣの変更制御と併用することで、駐車中、バッテリ５０が、過放電に一層到達し難くなる。

＜実施形態４＞
図１１は、実施形態４の充放電制御フローチャートである。実施形態４の充放電制御フロートは、実施形態１の充放電制御フローチャートに対して、Ｓ４０、Ｓ５０を、Ｓ４５Ｓ５５に変更した点が相違する。以下、実施形態１との相違点を説明する。

車両ＥＣＵ４１は、自動車１０の走行開始後、目的地Ｇまでの距離Ｘが１０km以上の場合を、目標ＳＯＣを７０％として、バッテリ５０の充放電量を制御する。目標ＳＯＣ＝７０％は、本発明の「第１目標値」に相当する。

車両ＥＣＵ４１は、自動車１０の走行開始後、目的地Ｇまでの距離Ｘが１０km未満になると、自動車１０が所定の条件に該当しているか、判断する（Ｓ４５）。

所定の条件は、例えば、以下である。
（Ａ）前回駐車時にバッテリ５０から負荷に放電した暗電流が所定値以上の場合
（Ｂ）過去に長期駐車した履歴のある場所が目的地Ｇである場合
（Ｃ）車両ＥＣＵ４１のソフトウエアが駐車中にアップデートされる予定がある場合

（Ａ）は、電流検出部５４により駐車中の暗電流を検出し、車両ＥＣＵ４１の内部メモリ４１Ａに、そのデータを記憶しておくことで、判断可能である。（Ｂ）は、自動車１０の過去の駐車履歴（駐車場所、駐車時間、駐車日時）のデータを、車両ＥＣＵ４１の内部メモリ４１Ａに、記憶しておくことで、判断可能である。（Ｃ）は、ソフトウエアの管理サーバーから、ソフトウエアのアップデート情報（ソフトウエアの更新予定）の受信があるか否かにより、判断することが出来る。アップデート情報は無線通信部４３を利用して受信が可能である。

車両ＥＣＵ４１は、（Ａ）～（Ｃ）のどれにも該当しない場合、自動車１０は所定の条件に該当しないと、判断する（Ｓ４５：ＮO）。

車両ＥＣＵ４１は、自動車１０が所定の条件に該当しないと判断した場合、目標ＳＯＣを、７０％又は８５％として、バッテリ５０の充放電量を制御する（Ｓ５５）。目標ＳＯＣ＝８５％は本発明の「第２目標値」に相当する。

車両ＥＣＵ４１は、（Ａ）～（Ｃ）のうち、少なくともいずれか１つに該当する場合、自動車１０は所定の条件に該当すると、判断する（Ｓ４５：ＹＥＳ）。

車両ＥＣＵ４１は、自動車１０が所定の条件に該当すると判断した場合、自動車１０が所定の条件に該当しない場合よりも、目標ＳＯＣを高くして、バッテリ５０の充放電量を制御する（Ｓ６０）。例えば、目標ＳＯＣを１００％にして、バッテリ５０の充放電量を制御する。目標ＳＯＣ＝１００％は本発明の「第３目標値」に相当する。

自動車１０が所定条件を満たす場合、所定条件を満たさない場合に比べて、バッテリ５０の駐車中の電力消費が多いことが予想される。自動車１０が所定条件を満たす場合、所定条件を満たさない場合よりも目標ＳＯＣを高くすることで、所定条件を満たすバッテリ５０が、駐車中に過放電になることを抑制することが出来る。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）セル６２は、リチウムイオン二次電池に限らず、他の非水電解質二次電池でもよい。セル６２は、複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルでもよい。セル６２は、二次電池に代えて、キャパシタを用いることも出来る。

（２）実施形態では、自動車用の電源システムＳを示したが、この技術を、自動二輪車など、自動車以外の車両に適用してもよい。

（３）目標ＳＯＣの変更は、車両ＥＣＵ４１に限らず、バッテリ５０の管理装置１２０にて、行ってもよい。例えば、目的地Ｇまでの距離Ｘや所要時間Ｔｘの情報を、車両ＥＣＵ４１からバッテリ５０に送信し、送信される距離Ｘや所要時間Ｔｘの情報に基づいて、管理装置１２０にて、目標ＳＯＣを変更してもよい。この場合、管理装置１２０から車両ＥＣＵ４１に目標ＳＯＣのデータを送り、管理装置１２０は、車両ＥＣＵ４１を介して、バッテリ５０の充放電量を制御してもよい。

（４）第２期間Ｔ５の目標値ＳＯＣは、第１目標値よりも高い第２目標値に加えて、第２目標値よりも高い第３目標値があってもよい。第２目標値と第３目標値は、目的地Ｇに応じて、変えてもよい。例えば、駐車時間が短いことが予想される第１目的地の場合、ＳＯＣを低めに設定（第２目標値：一例として、８０％）し、駐車時間が長いことが予想される第２目的地の場合、ＳＯＣを高めに設定（第３目標値一例として、１００％）してもよい。駐車場所と駐車時間の過去の履歴から、ユーザの行動を分析して、目標値ＳＯＣの設定に反映させてもよい。目的地Ｇに応じてＳＯＣを変えることで、搭載バッテリ５０を過剰に充電することが無くなるので、自動車１０の省ネルギー化に貢献できる。

（５）実施形態では、充放電制御により、バッテリ５０のＳＯＣ［％］を制御したが、ＳＯＣに代えて、バッテリ５０の蓄電量Ｃｒ［Ah］を制御してもよい。

（６）実施形態では、ナビゲーション装置４２による自動車１０の位置情報等を利用して、目的地Ｇまでの距離Ｘや所要時間Ｔｘを特定した。目的地Ｇまでの所要時間Ｔｘは、自動車１０の走行パターンなどから判断してもよい。例えば、通勤用の自動車１０など、走行時間（運転開始から目的地に到達するまでの時間）がほぼ一定の走行パターンの場合、運転開始からの経過時間で、目的地Ｇまでの所要時間Ｔｘを判断して、目標ＳＯＣや目標蓄電量（目標蓄電量）を変更してもよい。

（７）実施形態では、電力装置の一例として、車両発電装置３０を例示したが、電力装置は、電力の出力機能（バッテリ５０の充電機能）を有していれば、別の装置でもよい。例えば、ＤＣＤＣコンバータ（所定の高電圧をバッテリ用の低電圧に変換して出力する装置）でもよい。

（８）実施形態１では、ＳＯＣ１＝７０％、ＳＯＣ２＝１００％としたが、ＳＯＣ１、ＳＯＣ２の数値は、これらに限定されない。

１０ 自動車
３０ 車両発電装置（車両電力装置）
４１ 車両ＥＣＵ（制御部）
４２ ナビゲーション装置
４３ 無線通信部
５０ バッテリ（蓄電装置）
５３ 開閉器
６０ 組電池
１２０ 管理装置（制御部）
Ｓ 電源システム
Ｗ 車両走行期間
Ｔ１、Ｔ３ 第１期間
Ｔ５ 第２期間

Claims (8)

1. 車両用の電源システムであって、
   車両に搭載された蓄電装置と、
   車両に搭載された電力装置と、
   車両に搭載された制御装置と、を含み、
   前記蓄電装置は、
   外部端子と、
   セルと、
   前記外部端子から前記セルまでの電流経路に位置する開閉器と、
   前記セルの状態を監視する監視基板と、を含み、
   前記セルは、車両駐車中、車両に搭載された負荷に対して放電し、
   前記制御装置は、
   車両走行開始から目的地に到達するまでの車両走行期間のうち、車両が目的地に到達する直前の第２期間を除く、少なくとも一部の第１期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第１目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御し、
   前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第２目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御し、
   前記第１目標値は、満充電未満の所定値であり、
   前記第２目標値は、前記第１目標値よりも高い値である、車両用の電源システム。
2. 請求項１に記載の車両用の電源システムであって、
   前記セルは、リチウムイオン二次電池セルである、車両用の電源システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用の電源システムであって、
   前記蓄電装置は、
   前記セルを電源として動作し、前記セルの状態を管理する管理装置を備え、
   前記管理装置は、
   車両走行中、第１モードで動作し、
   車両駐車中、前記第１モードよりも消費電力の低い第２モードで動作する、車両用の電源システム。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の車両用の電源システムであって、
   前記制御装置は、目的地までの距離が閾値以下になった場合、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を前記第１目標値から前記第２目標値に変更する、車両用の電源システム。
5. 請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の車両用の電源システムであって、
   前記制御装置は、目的地までの残り時間が閾値以下になった場合、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を前記第１目標値から前記第２目標値に変更する、車両用の電源システム。
6. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の車両用の電源システムであって、
   前記制御装置は、
   前記車両が所定条件を満たさない場合、
   前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を前記第１目標値又は前記第２目標値に制御し、
   前記車両が所定条件を満たす場合、
   前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を前記第２目標値よりも高い第３目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御する、車両用の電源システム。
7. 請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の車両用の電源システムであって、
   前記蓄電装置は、
   前記セルの状態を管理する管理装置を備え、
   前記制御装置は、前記蓄電装置の管理装置である、車両用の電源システム。
8. 車両用の電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   車両に搭載された蓄電装置と、
   車両に搭載された電力装置と、を含み、
   車両走行開始から目的地に到達するまでの車両走行期間のうち、車両が目的地に到達する直前の第２期間を除く、少なくとも一部の第１期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第１目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御し、
   前記第２期間、前記蓄電装置の目標ＳＯＣ又は目標蓄電量を第２目標値として、前記蓄電装置の充放電量を前記電力装置により制御し、
   前記第１目標値は、満充電未満の所定値であり、
   前記第２目標値は、前記第１目標値よりも高い値である、車両用の電源システムの制御方法。

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