JP5093225B2 - 二次電池の制御装置および車両 - Google Patents

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Description

本発明は二次電池の制御装置、および、それを備える車両に関し、特に、二次電池の保護を可能にする制御装置、および、それを備える車両に関する。
近年、環境問題を背景に、ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)や電気自動車(Electric Vehicle)などが注目されている。これらの車両は、動力源として電動機を搭載し、その電力源としてたとえば二次電池が用いられる。一般的に、これらの車両に搭載される二次電池は直列に接続された複数の電池ブロックを備えている。複数の電池ブロックの各々は直列に接続された複数の電池セルを含む。
たとえば特開2002−101565号公報は、組電池を構成する複数の単位セルの端子電圧のばらつきを調整可能な電圧調整装置および方法を開示する。この電圧調整装置は、各単位セルの端子電圧が上限電圧を上回ったことを検出するための上限電圧検出手段と、上限電圧検出手段が上限電圧を上回ったことを検出した単位セルを放電させるように構成される放電手段と、組電池を構成する単位セルの幾つかからなるセルグループの電圧を検出する電圧検出手段と、組電池と負荷との間で行なわれる充放電を制御する充放電制御手段とを備える。充放電制御手段は、上限電圧検出手段が上限電圧を上回った単位セルを検出した場合は、組電池からの放電が優先して行なわれるように負荷の駆動を制御する。充放電制御手段は、さらに、上限電圧検出手段の検出結果と、電圧検出手段により求められるセルグループの平均単位セル電圧とに基づいて、そのセルグループを構成する各単位セルの端子電圧のばらつきが所定レベル以上に拡大したと判定した場合には、そのセルグループの平均単位セル電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るように充電する。
しかしながら上述した制御方法を用いた場合には、平均単位セル電圧が上限電圧より所定電圧だけ上回るようにセルグループが充電されるために、そのセルグループの特性が劣化する可能性がある。特開2002−101565号公報はこのような問題が生じる可能性を開示していない。
本発明の目的は、過充電または過放電による劣化を抑制することが可能な二次電池の制御装置、および、それを備える車両を提供することである。
本発明は要約すれば、複数の電池ブロックを構成する複数の電池セルを備える二次電池の制御装置である。制御装置は、異常検知部と、電圧検知部と、オフセット加算部と、充放電制御部とを備える。異常検知部は、複数の電池セルのうちのいずれか1つの電池セルのセル電圧値が、予め設定された範囲外にあることを検知して、その検知結果を示す異常通知を出力する。電圧検知部は、複数の電池ブロックのそれぞれに対応する複数のブロック電圧を検知して、検知した複数のブロック電圧をそれぞれ表す複数の第1の電圧値を出力する。オフセット加算部は、異常通知を受けたときに、複数の第1の電圧値と、予め設定された範囲と、各複数の電池ブロックに含まれる電池セルの個数とに基づいて、複数の第1の電圧値に共通するオフセット量を算出する。オフセット加算部は、複数の第1の電圧値の各々にオフセット量を加算することによって複数の第2の電圧値を生成する。充放電制御部は、オフセット加算部が生成した複数の第2の電圧値に基づいて、二次電池の充電電力および二次電池の放電電力を制限する。
好ましくは、オフセット加算部は、異常検知部が異常通知の出力を終了したことを検知した場合には、オフセット量を0に設定する。
より好ましくは、オフセット加算部は、異常検知部が異常通知の出力を終了した時点から、オフセット量を漸減する。
好ましくは、オフセット加算部は、算出したオフセット量が所定量を超える場合には、複数の第1の電圧値の各々にオフセット量として所定量を加算する。
好ましくは、オフセット加算部は、二次電池の充電時には、複数の第1の電圧値のうちの最大の電圧値と、複数の電池ブロックのうち最大の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数とに基づいて、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ予め設定された範囲の上限値と平均値との差、および、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数とに基づいて、オフセット量を算出する。
好ましくは、オフセット加算部は、二次電池の放電時には、複数の第1の電圧値のうちの最小の電圧値と、複数の電池ブロックのうち最小の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数とに基づいて、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ予め設定された範囲の下限値と平均値との差、および、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数に基づいて、オフセット量を算出する。
好ましくは、異常検知部は、予め設定された範囲として、第1の範囲および第1の範囲を含む第2の範囲を予め記憶しておくとともに、セル電圧値が第1の範囲外であることを検知した場合には、異常通知として第1の通知を出力する一方で、セル電圧値が第2の範囲外であることを検知した場合には、異常通知として第1の通知および第2の通知を出力する。
より好ましくは、第1の範囲は、第1の上限値を有する。第2の範囲は、第2の上限値を有する。充放電制御部は、二次電池の充電時において、セル電圧値が、第1の上限値より大きくかつ第2の上限値より小さい場合には、充電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように充電電力を減少させる一方で、セル電圧値が第2の上限値より大きい場合には、減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように充電電力を減少させる。
さらに好ましくは、制御装置は、診断部をさらに備える。診断部は、充電電力が0であり、かつ異常検知部から前記第1および第2の通知が出力された場合に、二次電池が過充電状態であると診断する。
より好ましくは、第1の範囲は、第1の下限値を有する。第2の範囲は、第2の下限値を有する。充放電制御部は、二次電池の放電時において、セル電圧値が、第1の下限値より小さくかつ第2の下限値より大きい場合には、放電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように放電電力を減少させる一方で、セル電圧値が第2の下限値より小さい場合には、減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように放電電力を減少させる。
さらに好ましくは、制御装置は、診断部をさらに備える。診断部は、放電電力が0であり、かつ異常検知部から第1および第2の通知が出力された場合に、二次電池が過放電状態であると診断する。
好ましくは、複数の電池セルは、リチウムイオン電池を含む。
本発明の他の局面に従うと、車両であって、複数の電池ブロックを構成する複数の電池セルを含む二次電池と、二次電池の充放電を制御する制御装置とを備える。制御装置は、異常検知部と、電圧検知部と、オフセット加算部と、充放電制御部とを含む。異常検知部は、複数の電池セルのうちのいずれか1つの電池セルのセル電圧値が、予め設定された範囲外にあることを検知して、その検知結果を示す異常通知を出力する。電圧検知部は、複数の電池ブロックのそれぞれに対応する複数のブロック電圧を検知して、複数のブロック電圧をそれぞれ表す複数の第1の電圧値を出力する。オフセット加算部は、異常通知を受けたときに、複数の第1の電圧値と、予め設定された範囲と、各複数の電池ブロックに含まれる電池セルの個数に基づいて、複数の第1の電圧値に共通するオフセット量を算出する。オフセット加算部は、複数の第1の電圧値の各々にオフセット量を加算することによって複数の第2の電圧値を生成する。充放電制御部は、オフセット加算部が生成した複数の第2の電圧値に基づいて、二次電池の充電電力および二次電池の放電電力を制限する。
好ましくは、オフセット加算部は、異常検知部が異常通知の出力を終了したことを検知した場合には、オフセット量を0に設定する。
より好ましくは、オフセット加算部は、異常検知部が異常通知の出力を終了した時点から、オフセット量を漸減する。
好ましくは、オフセット加算部は、算出したオフセット量が所定量を超える場合には、複数の第1の電圧値の各々にオフセット量として所定量を加算する。
好ましくは、オフセット加算部は、二次電池の充電時には、複数の第1の電圧値のうちの最大の電圧値と、複数の電池ブロックのうち最大の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数とに基づいて、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ予め設定された範囲の上限値と平均値との差、および、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数に基づいて、オフセット量を算出する。
好ましくは、オフセット加算部は、二次電池の放電時には、複数の第1の電圧値のうちの最小の電圧値と、複数の電池ブロックのうち最小の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数とに基づいて、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ予め設定された範囲の下限値と平均値との差、および、対応する電池ブロックに含まれる電池セルの個数に基づいて、オフセット量を算出する。
好ましくは、異常検知部は、予め設定された範囲として、第1の範囲および第1の範囲を含む第2の範囲を予め記憶しておくとともに、セル電圧値が第1の範囲外であることを検知した場合には、異常通知として第1の通知を出力する一方で、セル電圧値が第2の範囲外であることを検知した場合には、異常通知として第1の通知および第2の通知を出力する。
より好ましくは、第1の範囲は、第1の上限値を有する。第2の範囲は、第2の上限値を有する。充放電制御部は、二次電池の充電時において、セル電圧値が、第1の上限値より大きくかつ第2の上限値より小さい場合には、充電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように充電電力を減少させる一方で、セル電圧値が第2の上限値より大きい場合には、減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように充電電力を減少させる。
さらに好ましくは、制御装置は、診断部をさらに含む。診断部は、充電電力が0であり、かつ異常検知部から第1および第2の通知が出力された場合に、二次電池が過充電状態であると診断する。
より好ましくは、第1の範囲は、第1の下限値を有する。第2の範囲は、第2の下限値を有する。充放電制御部は、二次電池の放電時において、セル電圧値が、第1の下限値より小さくかつ第2の下限値より大きい場合には、放電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように放電電力を減少させる一方で、セル電圧値が第2の下限値より小さい場合には、減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように放電電力を減少させる。
さらに好ましくは、制御装置は、診断部をさらに含む。診断部は、放電電力が0であり、かつ異常検知部から第1および第2の通知が出力された場合に、二次電池が過放電状態であると診断する。
好ましくは、複数の電池セルは、リチウムイオン電池を含む。
本発明によれば、複数の電池セルのいずれかのセルの電圧が予め定められた範囲外にあるという異常が検知された場合には、二次電池の複数の電池ブロックの各々の電圧値にオフセット量を加算して得られる電圧値に基づいて二次電池の充放電を行なうことにより、二次電池の充電電力または放電電力を制限する。これにより、各電池セルに入力または出力される電力が制限されるので、過充電または過放電による二次電池の劣化を抑制することが可能になる。
図1は、実施の形態1のハイブリッド車両1の主たる構成を示す図である。
図2は、図1の制御装置14の機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。
図3は、図2のハイブリッド制御部52に含まれるバッテリ制御部60の構成を示す機能ブロック図である。
図4は、バッテリBに入出力される電力の制限値とバッテリの電圧との関係を示す図である。
図5は、ハイブリッド車両1に搭載されるバッテリBおよびその周辺の構成を詳細に説明するための図である。
図6は、バッテリBの充電時におけるバッテリ制御部60の制御を説明するための図である。
図7は、図6に示す充電制御処理を説明するためのフローチャートである。
図8は、バッテリBの放電時におけるバッテリ制御部60の制御を説明するための図である。
図9は、図8に示す放電制御処理を説明するためのフローチャートである。
図10は、実施の形態2のハイブリッド車両1Aの主たる構成を示す図である。
図11は、図10の制御装置14Aの機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。
図12は、図11のハイブリッド制御部52Aに含まれるバッテリ制御部60Aの構成を示す機能ブロック図である。
図13は、ハイブリッド車両1Aに搭載されるバッテリBおよびその周辺の構成を詳細に説明するための図である。
図14は、バッテリBの充電時におけるバッテリ制御部60Aの制御を説明するための図である。
図15は、バッテリBの放電時におけるバッテリ制御部60Aの制御を説明するための図である。
以下において、本発明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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1のハイブリッド車両1の主たる構成を示す図である。ハイブリッド車両1は、エンジンとモータとを走行に併用する車両である。図1を参照して、ハイブリッド車両1は、前輪20R,20Lと、後輪22R,22Lと、エンジン2と、プラネタリギヤ16と、デファレンシャルギヤ18と、ギヤ4,6と、制御装置14とを含む。
ハイブリッド車両1は、さらに、車両後方に配置されるバッテリBと、バッテリBの電圧および電流を監視する監視ユニット10と、バッテリBの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット32と、昇圧ユニット32との間で直流電力を授受するインバータ36と、プラネタリギヤ16を介してエンジン2と結合され主として発電を行なうモータジェネレータMG1と、回転軸がプラネタリギヤ16に接続されるモータジェネレータMG2とを含む。インバータ36はモータジェネレータMG1,MG2に接続され、交流電力と昇圧ユニット32からの直流電力との変換を行なう。
プラネタリギヤ16は、第1〜第3の回転軸を有する。第1の回転軸はエンジン2に接続され、第2の回転軸はモータジェネレータMG1に接続され、第3の回転軸はモータジェネレータMG2に接続される。
この第3の回転軸にはギヤ4が取付けられ、このギヤ4はギヤ6を駆動することによりデファレンシャルギヤ18に動力を伝達する。デファレンシャルギヤ18はギヤ6から受ける動力を前輪20R,20Lに伝達するとともに、ギヤ6,4を介して前輪20R,20Lの回転力をプラネタリギヤの第3の回転軸に伝達する。
プラネタリギヤ16は、エンジン2,モータジェネレータMG1,MG2の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤ16の3つの回転軸のうち2つの回転軸の回転が定まれば、残る1つの回転軸の回転は強制的に決定される。したがって、エンジン2を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータMG1の発電量を制御してモータジェネレータMG2を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。
なお、モータジェネレータMG2の回転を減速してプラネタリギヤ16に伝達する減速ギヤを設けても良く、その減速ギヤの減速比を変更可能にした変速ギヤを設けても良い。
バッテリBは、たとえばニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池を含み、直流電力を昇圧ユニット32に供給するとともに、昇圧ユニット32からの直流電力によって充電される。バッテリBは、組電池であり、直列に接続された複数の電池ブロックB0〜Bnを含む。電池ブロックB0〜Bnの各々は、直列に接続された複数の電池セルを含む。
監視ユニット10は電圧センサ11と、電流センサ12と、異常検知部13とを含む。電圧センサ11は複数の電池ブロックB0〜Bnのそれぞれの電圧V0〜Vn(端子間電圧あるいはブロック電圧と呼ぶ場合もある)を検知して、検知結果を制御装置14に出力する。電流センサ12は、バッテリBに流れる電流IBを検知して検知結果を制御装置14に出力する。異常検知部13は、電池ブロックB0〜Bnに含まれる電池セルのいずれかの電圧値が予め定められた範囲外にある場合には、フラグFLGをオン状態にして制御装置14に異常通知を行なう。
昇圧ユニット32はバッテリBから受ける直流電圧を昇圧してその昇圧された直流電圧をインバータ36に供給する。インバータ36は供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータMG1を駆動制御する。また、エンジン始動後には、モータジェネレータMG1が発電した交流電力はインバータ36によって直流に変換され、昇圧ユニット32によってバッテリBの充電に適切な電圧に変換されてバッテリBが充電される。
また、インバータ36はモータジェネレータMG2を駆動する。モータジェネレータMG2はエンジン2を補助して前輪20R,20Lを駆動する。制動時には、モータジェネレータは回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ36および昇圧ユニット32を経由してバッテリBに戻される。昇圧ユニット32とバッテリBとの間には車両運転時にバッテリBと昇圧ユニット32とを接続するシステムメインリレー28,30が設けられる。車両非運転時にはシステムメインリレー28,30が非導通状態となり高電圧が遮断される。
制御装置14は、運転者の指示および車両に取付けられた各種センサからの出力に応じてエンジン2,インバータ36,昇圧ユニット32およびシステムメインリレー28,30の制御を行なうとともに、バッテリBの充放電制御を行なう。
図2は、図1の制御装置14の機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。なお、この制御装置14は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。図2を参照して、制御装置14は、ハイブリッド制御部52と、エンジン制御部58とを含む。
エンジン制御部58は、エンジン2のスロットル制御を行なうとともに、エンジン2のエンジン回転数Neを検出してハイブリッド制御部52に送信する。
ハイブリッド制御部52は、アクセルポジションセンサ42の出力信号Accと車速センサ44で検出された車速Vとに基づいて、運転者の要求する出力(要求パワー)を算出する。ハイブリッド制御部52は、この運転者の要求パワーに加え、バッテリBの充電状態を考慮して必要な駆動力(トータルパワー)を算出し、エンジンに要求する回転数とエンジンに要求するパワーとをさらに算出する。
ハイブリッド制御部52は、エンジン制御部58に要求回転数と要求パワーとを送信し、エンジン制御部58にエンジン2のスロットル制御を行なわせる。
ハイブリッド制御部52は、走行状態に応じた運転者要求トルクを算出し、インバータ36にモータジェネレータMG2を駆動させるとともに、必要に応じてモータジェネレータMG1に発電を行なわせる。
エンジン2の駆動力は、車輪を直接駆動する分とモータジェネレータMG1を駆動する分とに分配される。モータジェネレータMG2の駆動力とエンジンの直接駆動分との合計が車両の駆動力となる。
ハイブリッド制御部52は、電圧センサ11から受ける電圧値V0〜Vn、および、電流センサ12から受ける電流値IB等に基づきバッテリBの充電状態(SOC:State of Charge)を算出する。ハイブリッド制御部52は、算出したSOCに基づいて昇圧ユニット32およびインバータ36を制御してバッテリBを充放電させる。ハイブリッド制御部52は、フラグFLGがオン状態になると、後述する充放電制御を実行する。
図3は、図2のハイブリッド制御部52に含まれるバッテリ制御部60の構成を示す機能ブロック図である。図3を参照して、バッテリ制御部60はオフセット加算部62と入出力制御部64とを含む。
オフセット加算部62は電圧値V0〜VnおよびフラグFLGを受ける。フラグFLGのオン時、オフセット加算部62はオフセット値を算出する。オフセット加算部62は電圧値V0〜Vnの各々にそのオフセット値を加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。
入出力制御部64は、電流値IBを受けるとともに、オフセット加算部62から電圧値V0A〜VnAを受けてバッテリBに入出力される電力の制限値を設定し、その制限値に基づいてインバータ36および昇圧ユニット32を制御する。
図4は、バッテリBに入出力される電力の制限値とバッテリの電圧との関係を示す図である。図4に示すように、バッテリBの放電時において電圧値がV1より大きい場合には電池の出力密度等を考慮した一定の制限値が設けられるのに対し、電圧値がV1を下回ると放電量が制限され、さらに電圧値が下限値V0(V0<V1)を下回ると、放電が禁止される。同様に、バッテリBの充電時には電圧値がV2よりも小さい領域では、電池の充電容量等を考慮した一定の制限値が設けられるのに対し、電圧値がV2を超える範囲では充電量が制限され、さらに電圧値が上限値V3(V3>V2)を超えると、充電が禁止される。
入出力制御部64は、バッテリBの充電時において、オフセットが加算されたブロック電圧に基づいて充電量を設定するので、入出力制御部64に入力されるブロック電圧は実際の電圧よりも高くなる。これにより、入出力制御部64が設定する制限値が小さくなるので、バッテリBの充電量が制限される。
同様に、入出力制御部64は、バッテリBの放電時において、オフセットが加算されたブロック電圧に基づいて放電量を設定するので、入出力制御部64に入力されるブロック電圧が実際の電圧よりも低くなる。これにより、入出力制御部64が設定する制限値が小さくなるので、バッテリBの放電量が制限される。
図5は、ハイブリッド車両1に搭載されるバッテリBおよびその周辺の構成を詳細に説明するための図である。図5を参照して、バッテリBは直列に接続された複数の電池ブロックB0〜Bnを含む。電池ブロックB0は直列に接続される複数の電池セルCLを含む。電池ブロックB1〜Bnは電池ブロックB0と同様の構成を有するので、以後の説明は繰返さない。
電圧センサ11は電池ブロックB0〜Bnのそれぞれに対応して設けられ、対応する電池ブロックの電圧を検知する電圧検知部710〜71nを含む。電圧検知部710〜71nは電圧値V0〜Vnをそれぞれ出力する。
異常検知部13は、電池ブロックB0〜Bnのそれぞれに対応して設けられる過充電/過放電検出部750〜75nと、過充電/過放電検出部750〜75nの出力をOR演算(論理和演算)するOR回路76とを含む。過充電/過放電検出部750は複数の電池セルCLに対応してそれぞれ設けられる複数の異常判定部78を含む。複数の異常判定部78は対応する電池セルCLの電圧値が上限値を上回る場合、および、下限値を下回る場合には、その電池セルが異常であることを示すために、出力の論理値を「0」から「1」に変化させる。過充電/過放電検出部751〜75nは過充電/過放電検出部750と同様の構成を有するので以後の説明は繰返さない。
OR回路76は、複数の異常判定部78のいずれかの出力の論理値が「1」の場合、フラグFLGをオン(フラグFLGの論理値を「1」に設定)し、そうでない場合、すなわち、複数の異常判定部78の出力の論理値がすべて「0」の場合にはフラグFLGをオフ(フラグFLGの論理値を「0」に設定)する。
図6は、バッテリBの充電時におけるバッテリ制御部60の制御を説明するための図である。図6においてグラフの縦軸はセル電圧を示し、グラフの横軸は時間を示す。電圧値BVn_maxcは電圧値V0〜Vnのうちの最大の電圧値を1つの電池ブロックに含まれるセルの数で割ることにより求められるセル電圧の平均値である。電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに1つの電池セルあたりのオフセット値を加算することにより得られる電圧値であり、フラグFLGがオンしたことに対応して4.25(V)以上の値に更新される。つまり、時刻t1以前はオフセット値が0である(フラグFLGがオフである)ので電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに等しい。なおバッテリBの充電時には、オフセット値は正の値に設定される。
バッテリBの充電に伴いセル電圧は上昇する。電圧値Vcell_maxは複数の電池セルの電圧値のうちの最大値である。ただし本実施の形態では電圧値Vcell_maxは測定されない(電圧値は電池ブロック単位で測定される)。時刻t1において電圧値Vcell_maxが上限値(4.25(V))に達するとフラグFLGがオンする。時刻t1において、オフセット加算部62はフラグFLGがオンしたことを検知すると、上限値(4.25(V))と電圧値BVn_maxcとの差である電圧差ΔVtagを算出する。電圧差ΔVtagは1つの電池セルあたりのオフセット値に相当する。
オフセット加算部62は、ΔVtag×(1つの電池ブロックあたりの電池セルの個数)により求められるオフセット値を電圧値V0〜Vnの各々に加算して、電圧値V0A〜VnAを出力する。このオフセット値により、セル電圧は4.25(V)にシフトする。入出力制御部64は、電圧値V0A〜VnAに基づいてバッテリの充電制御を行なう。このような処理により、時刻t1〜t2の期間は入出力制御部64によりバッテリへの充電電力が徐々に小さく制限されるため、電圧値VMAXは一旦上昇するが、最終的には上限値(4.25(V))まで下降する。
時刻t2〜t3の期間ではフラグFLGがオン状態であるため、オフセット加算部62は電圧差ΔVtagの算出、および電圧値V0〜Vnのオフセット値(ΔVtagと1ブロックあたりのセル数との積)の算出を継続する。電圧差ΔVtagが所定の期間ごとに算出されるので電圧値VMAXが更新される。ただし、ΔVtag=(4.25−BVn_maxc)、かつ、VMAX=BVn_maxc+ΔVtagであるため、電圧値VMAXは4.25(V)である。
時刻t3〜t4の期間ではフラグFLGはオン状態であるため、オフセット加算部62は電圧差ΔVtagの算出、および電圧値V0〜Vnのオフセット値の算出を行なう。時刻t3〜t4の期間でも電圧差ΔVtagが所定の期間ごとに算出される。ただし電圧差ΔVtagには上限が設定されており、時刻t3において電圧差ΔVtagが予め定められた最大値ΔVmax(たとえば0.2V)に達する。以後は電圧値BVn_maxcと電圧値VMAXとの差が最大値ΔVmaxに保たれたまま、電圧値BVn_maxc,VMAXが低下する。
電圧差ΔVtagに上限がなければ電圧値VMAXが4.25Vのまま保たれるためにバッテリに充電される電力の制限値が小さいままとなる。この場合には車両の制動時にモータジェネレータの回生運転による制動力も小さくなるとともに、モータジェネレータの回生運転により得られるエネルギ量が少なくなる。つまり車両の運動エネルギを有効に回収できない。電圧差ΔVtagに上限を設けることにより、電圧値BVn_maxcの低下に応じてVMAXが低下する。電圧値VMAXが低下するということは、電圧値V0A〜VnAの各々が低下することを意味する。電圧値V0A〜VnAの各々が低下することによって、入出力制御部はバッテリに充電される電力の制限値を増加させる。したがって電圧値BVn_maxcが低下するとバッテリに充電される電力を増やすことができる。よってこのような問題を防ぐことが可能になる。
時刻t4以後においては、オフセット加算部62はオフセット値を少しずつ減らして0に近づける。これにより電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに少しずつ近づく。
時刻t4において電圧値Vcell_maxが、所定の電圧値(4.25(V)よりも少し低い値)に達するとフラグFLGがオフ状態になる。フラグFLGがオフするときのセル電圧値をフラグFLGがオンするときのセル電圧値と異ならせることで、セル電圧値が上限値付近で微小に変動した場合にもフラグFLGの状態をオン状態またはオフ状態のいずれかに確定できる。
オフセット値を0にすることで、電圧値VMAXの最大範囲が予め設定された範囲(フラグFLGがオフ状態となる電圧値の範囲)と等しくなるようにバッテリの充電制御を行なうことができるので、バッテリの能力を有効に利用することができる。
なお、フラグFLGがオフ状態になると同時にオフセット値を0にする(電圧差ΔVtagを0とする)と、入出力制御部64が定める制限値が不連続に変化することにより昇圧ユニット32やインバータ36の動作が急に変化することが起こり得る。オフセット加算部62は、フラグFLGがオフ状態になると、一定の時間をかけて電圧差ΔVtagを0に近づける。このようにオフセット値を徐々に減少させることで入出力制御部64が定める制限値が不連続に変化するのを防止できるので、バッテリBに入力される電力が不連続に変化するのを防止できる。これにより、たとえば車両の挙動に大きな変化が生じるのを防いだり、インバータ36や昇圧ユニット32を保護したりすることができる。なお電圧差ΔVtagの減少量はフラグFLGがオフ状態になってからの経過時間に比例するように定められることが好ましい。
図6に示す処理を要約して説明すると、過充電フラグのオン状態に連動して時刻t1から時刻t4までの期間に実行される処理は電圧値VMAXをシフトさせる処理(VMAXシフト処理)である。一方、過充電フラグのオフ状態に連動して時刻t4以後に実行される処理は電圧値VMAXのシフトを解除するための処理(解除処理)である。
図7は、図6に示す充電制御処理を説明するためのフローチャートである。図7および図3を参照して、ステップS1においてオフセット加算部62はフラグFLGに基づき電池セルの過充電が発生したか否かを判定する。フラグFLGがオン状態の場合、つまり過充電が発生した場合(ステップS1においてYES)、オフセット加算部62は電圧値VMAXが4.25V以下か否かを判定する(ステップS2)。フラグFLGがオフ状態の場合、つまり過充電が生じていない場合(ステップS1においてNO)、後述するステップS9の処理が実行される。
電圧値VMAXが4.25V以下の場合(ステップS2においてYES)、オフセット加算部62は電圧差ΔVtagを算出する(ステップS3)。なお電圧値VMAXが4.25Vより大きい場合(ステップS2においてNO)には新しく電圧差ΔVtagを算出する必要がないため、前回算出された電圧差ΔVtagを利用して、後述するステップS8の処理が実行される。
ステップS3に続くステップS5では、オフセット加算部62はステップS3で算出した電圧差ΔVtagが最大値ΔVmax以下であるか否かを判定する。電圧差ΔVtagが最大値ΔVmax以下の場合(ステップS5においてYES)、電圧差ΔVtagはステップS3における算出値に設定される(ステップS6)。ステップS3における電圧差ΔVtagが最大値ΔVmaxを超える場合(ステップS5においてNO)、電圧差ΔVtagは最大値ΔVmaxに設定される(ステップS7)。ステップS6,S7のいずれかの処理が終了すると、オフセット加算部62は、電圧差ΔVtagと電池ブロックのセル数により定まるオフセット値を電圧値V0〜Vnに加算するVMAXシフト処理を行なう(ステップS8)。入出力制御部64は、オフセット加算部62から受ける電圧値V0A〜VnAに基づいて充電制御を行なう。
ステップS9では、オフセット加算部62は、電圧値VMAXが電圧値BVn_maxcより大きいか否かを判定する。なお、ステップS1において電池セルの過充電が発生していないと判定される場合としては、もともと電池セルが過充電状態でない場合と、電池セルが過充電状態から復帰した場合とが考えられる。もともと電池セルが過充電状態でない場合には、VMAXシフト処理が行なわれていないので、電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに等しい。よって、この場合(ステップS9においてNO)、全体の処理が終了する。一方、電池セルが過充電状態から復帰した場合には、電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcよりも高くなっている。よってこの場合(ステップS9においてYES)、解除処理が行なわれる(ステップS10)。なおこのときにも入出力制御部64は、オフセット加算部62から受ける電圧値V0A〜VnAに基づいて充電制御を行なう。ステップS10の処理が終了すると全体の処理が終了する。
図6および図7を参照して、時刻t1〜t2の期間には、ある1つのセルにおいて過充電が発生し、かつ、電圧値VMAXが4.25Vより大きい。この期間には、処理は、一旦、ステップS1,S2,S3,S5,S6,S8の順に進み、その後、ステップS1,S2,S8の処理が継続して、電圧値VMAXは上限値(4.25(V))以上の値となる。
時刻t2〜t3の期間には、上記過充電が継続し、かつ、時刻t1〜t2の期間にて算出されたオフセット値により、電圧値VMAXが4.25V以下となる。したがって、この期間には、ステップS1,S2,S3,S5,S6,S8の処理が実行され、VMAXシフト処理が実行される。ただし、上述のように電圧値VMAXは4.25Vのまま推移する。
時刻t3〜t4の期間には、上記過充電が継続し、かつ、上記と同様に、時刻t2〜t3の期間にて算出されたオフセット値により、電圧値VMAXが4.25V以下となる。ただし、電圧差ΔVtagが最大値ΔVmaxに達する。したがって、この期間には、ステップS1,S2,S3,S5,S7,S8の処理が実行され、VMAXシフト処理が実行される。結果として、電圧値VMAXと電圧値BVn_maxcとは最大値ΔVmaxの差を保ったまま推移する。
時刻t4以後は、上記過充電が生じておらず、かつ、電圧値VMAXが電圧値BVn_maxcより大きい。よって処理はステップS1,S9,S10の順に進み、解除処理が実行される。この結果、電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに少しずつ近づく。
図8は、バッテリBの放電時におけるバッテリ制御部60の制御を説明するための図である。なお図8は図6と対比される図である。図8および図6を参照して、図8に示す電圧値Vcell_min,BVn_minc,VMINは図6に示す電圧値Vcell_max,BVn_maxc,VMAXにそれぞれ対応する。
電圧値Vcell_minは、複数の電池セルの電圧値のうちの最小値である。電圧値BVn_mincは電圧値V0〜Vnのうちの最小の電圧値を1つの電池ブロックに含まれるセルの数で割ることにより求められるセル電圧の平均値である。電圧値VMINは電圧値BVn_mincに1つの電池セルあたりのオフセット値(電圧差ΔVtag)を減算することにより得られる電圧値であり、フラグFLGがオンしたことに対応して1.40(V)以下の値に更新される。つまり、時刻t11以前はオフセット値が0である(フラグFLGがオフである)ので電圧値VMINは電圧値BVn_mincに等しい。
なお、セル電圧の下限値は1.40(V)に設定され、ΔVtag=(BVn_minc−1.40)の関係が成立する。電圧差ΔVtagは正の値である。
時刻t11において電圧値Vcell_maxが下限値(1.40(V))に達するとフラグFLGがオンする。時刻t1において、オフセット加算部62はフラグFLGがオンしたことを検知すると、電圧差ΔVtagを算出し、負のオフセット値(−ΔVtag×(1つの電池ブロックあたりの電池セルの個数))を電圧値V0〜Vnの各々に加算して、電圧値V0A〜VnAを出力する。このオフセット値により、セル電圧は1.40(V)にシフトする。入出力制御部64は電圧値V0A〜VnAに基づいてバッテリの放電制御を行なう。このような処理により、時刻t11〜t12の期間は入出力制御部64によりバッテリへの放電電力が徐々に小さく制限されるため、電圧値VMINは一旦下降するが、最終的には下限値(1.40(V))まで上昇する。
時刻t12〜t13の期間ではフラグFLGがオン状態であるため、オフセット加算部62は電圧差ΔVtagの算出、および電圧値V0〜Vnのオフセット値(ΔVtagと1ブロックあたりのセル数との積)の算出を継続する。時刻t12〜t13の期間では電圧差ΔVtagが所定の期間ごとに算出される。ただし充電時と同様に時刻t12〜t13の期間では、ΔVtag=(BVn_minc−1.40)、かつ、VMIN=BVn_minc−ΔVtagであるので、電圧値VMINは1.40(V)である。
時刻t13〜t14の期間ではフラグFLGはオン状態であるため、オフセット加算部62は電圧差ΔVtagの算出、および電圧値V0〜Vnのオフセット値の算出を行なう。時刻t13〜t14の期間でも電圧差ΔVtagが所定の期間ごとに算出される。ただし、充電時と同様に、電圧差ΔVtagには上限が設定されており、時刻t13において電圧差ΔVtagが予め定められた、電圧値BVn_mincからの最大低下量ΔVmin(たとえば0.2V)に達する。電圧値VMINと電圧値BVn_mincとの差が最大低下量ΔVminに保たれたまま、電圧値BVn_minc,VMINは上昇する。
充電時と同様に電圧差ΔVtagに上限を定めることにより、電圧値BVn_mincの上昇に伴ってバッテリBから電力を取り出すことが可能になる。よってバッテリの中に過放電状態のセルがあったとしても他のセルが正常である場合にバッテリから電力を取り出すことができる。
時刻t14以後においては、オフセット加算部62がオフセット値を少しずつ減らして0に近づけることにより電圧値VMINは電圧値BVn_mincに少しずつ近づく。これによりバッテリの能力を有効に利用することができる。時刻t14においてフラグFLGがオフ状態になるとオフセット加算部62は、一定の時間をかけて電圧差ΔVtagを0に近づける。これによりバッテリBから出力される電力が不連続に変化するのを防止できるので、車両の挙動に大きな変化が生じるのを防いだり、インバータ36や昇圧ユニット32を保護したりすることができる。
図8に示す処理を要約して説明すると、過放電フラグのオン状態に連動して時刻t11から時刻t14までの期間に実行される処理は電圧値VMINをシフトさせる処理(VMINシフト処理)である。一方、過放電フラグのオフ状態に連動して時刻t14以後に実行される処理は電圧値VMINのシフトを解除するための処理(解除処理)である。
図9は、図8に示す放電制御処理を説明するためのフローチャートである。図9および図7を参照して、図9のフローチャートでは、ステップS1A,S2A,S8A,S9Aの処理が図7のステップS1,S2,S8,S9の処理にそれぞれ代わり実行される。この点でオフセット加算部62の処理は放電時と充電時とで異なる。また、図9のフローチャートにおけるステップS5,S7の処理は、図7のフローチャートにおけるステップS5,S7の処理において、最大値ΔVmaxを最大低下量ΔVminに置き換えたものに等しい。図9のフローチャートにおける他のステップの処理は図7のフローチャートにおける対応するステップの処理と同様である。以下では主にステップS1A,S2A,S8A,S9Aの処理を説明する。なお入出力制御部64は、オフセット加算部62から受ける電圧値V0A〜VnAに基づいて放電制御を行なう。
ステップS1Aにおいてオフセット加算部62はフラグFLGに基づき電池セルの過放電が発生したか否かを判定する。フラグFLGがオン状態の場合、つまり過放電が発生した場合(ステップS1AにおいてYES)、オフセット加算部62は電圧値VMINが1.40V以上か否かを判定する(ステップS2A)。フラグFLGがオフ状態の場合、つまり過放電が生じていない場合(ステップS1AにおいてNO)、後述するステップS9Aの処理が実行される。
電圧値VMINが1.40V以上の場合(ステップS2AにおいてYES)、オフセット加算部62は電圧差ΔVtagを算出する(ステップS3)。なお電圧値VMINが1.40Vより小さい場合(ステップS2AにおいてNO)には新しく電圧差ΔVtagを算出する必要がないため、前回算出された電圧差ΔVtagを利用して、後述するステップS8Aの処理が実行される。
ステップS9Aでは、オフセット加算部62は、電圧値VMINが電圧値BVn_mincより小さいか否かを判定する。なお、ステップS1Aにおいて電池セルの過放電が発生していないと判定される場合としては、もともと電池セルが過放電状態でない場合と、電池セルが過放電状態から復帰した場合とが考えられる。もともと電池セルが過放電状態でない場合には、VMINシフト処理が行なわれていないので、電圧値VMINは電圧値BVn_mincに等しい。よって、この場合(ステップS9AにおいてNO)、全体の処理が終了する。一方、電池セルが過放電状態から復帰した場合には、電圧値VMINは電圧値BVn_mincよりも低くなっている。よってこの場合(ステップS9AにおいてYES)、解除処理が行なわれる(ステップS10)。ステップS10の処理が終了すると全体の処理が終了する。
図8および図9を参照して、時刻t11〜t12の期間には、ある1つのセルにおいて過放電が発生し、かつ、電圧値VMINが1.40Vより小さい。この期間には、処理は、一旦、ステップS1A,S2A,S3,S5,S6,S8Aの順に進み、その後、ステップS1A,S2A,S8Aの処理が継続して、電圧値VMINは下限値(1.40(V))以下の値となる。
時刻t12〜t13の期間には、上記過放電が継続し、かつ、時刻t11〜t12の期間にて算出されたオフセット値により、電圧値VMINが1.40V以上となる。したがって、この期間には、ステップS1A,S2A,S3,S5,S6,S8Aの処理が実行され、VMINシフト処理が実行される。ただし、電圧値VMINは1.40Vのまま推移する。
時刻t13〜t14の期間には、上記過放電が継続し、かつ、上記と同様に、時刻t12〜t13の期間にて算出されたオフセット値により、電圧値VMINが1.40V以上となる。ただし、電圧差ΔVtagが最大低下量ΔVminに達する。したがって、この期間には、ステップS1A,S2A,S3,S5,S7,S8Aの処理が実行され、VMINシフト処理が実行される。結果として、電圧値VMINと電圧値BVn_mincとは最大低下量ΔVminの差を保ったまま推移する。
時刻t14以後は、上記過放電が生じておらず、かつ、電圧値VMINが電圧値BVn_mincより小さい。よって処理はステップS1A,S9A,S10の順に進み、解除処理が実行される。この結果、電圧値VMINは電圧値BVn_mincに少しずつ近づく。
以上のように実施の形態1では、二次電池の制御装置は、複数の電池セルのいずれかの電圧値が予め設定された範囲(1.4〜4.25Vの範囲)外にあることを検知したときに、異常通知を行なう(フラグFLGをオンする)異常検知部13を備える。二次電池の制御装置は、さらに、その異常通知に応じて、電圧値V0〜Vnと、電池ブロックB0〜Bnに含まれる電池セルの個数と、予め設定された範囲とに基づいてオフセット量を算出し、電圧値V0〜Vnにオフセット量を加算して電圧値V0A〜VnAを出力するオフセット加算部62と、電圧値V0A〜VnAに基づいてバッテリの充放電を制御する入出力制御部64とを備える。
バッテリを保護するためにはセル単位で電圧値が上下限の範囲内にあるかどうかを監視し、セルの電圧値がその範囲内になるように制御を行なうことが好ましい。しかしセルごとに電圧センサを設けた場合には、電圧センサの個数が増えることによりコストが高くなる。また、異常検知部13が設けられていない場合には、ある電池ブロックの中に電圧値が上限値を超えるセルが存在しても、複数の電池セルの間で電圧値がばらつくことによりその電池ブロックの電圧値が正常となれば、過充電状態または過放電状態のセルが存在することを検知できない。
実施の形態1では、複数の電池セルの少なくとも1つに過充電(または過放電)が発生したことを検知する異常検知部13を設け、フラグFLGがオンした場合に、電圧センサ11の電圧値にオフセット値を加えた値に基づいてバッテリの充放電を制御する。これによりバッテリ電圧を電池ブロック単位で検知してもセル単位で電圧値を制御することが可能になる。よって、過充電または過放電によるバッテリの劣化を抑制することが可能になる。
なお実施の形態1の二次電池の制御装置は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池への適用が可能である。特に、リチウムイオン電池では温度上昇に伴う充電効率の低下が小さいので、複数のセル間の電圧ばらつきが大きくなりやすい。よって、リチウムイオン電池の場合にはセルごとに過充電状態または過放電状態に達していないかどうかを監視することが求められる。本実施の形態の二次電池の制御装置は、電池セル単位での電圧管理が要求される二次電池に対し、コスト増加を抑制しながら電池セル単位で電圧管理(電池セルの保護)を行なうことができる。
[実施の形態2]
図10は、実施の形態2のハイブリッド車両1Aの主たる構成を示す図である。
図10および図1を参照して、ハイブリッド車両1Aは、異常検知部13に代えて異常検知部13Aを備える点および制御装置14に代えて制御装置14Aを備える点においてハイブリッド車両1と異なる。なお、ハイブリッド車両1Aの他の部分の構成は、ハイブリッド車両1の対応する部分の構成と同様であるので、以後の説明は繰り返さない。
異常検知部13Aは、電池セルの電圧値の範囲として、第1の範囲(Vd1〜Vu1)、および、その第1の範囲を含む第2の範囲(Vd2〜Vu2)を予め記憶する。異常検知部13Aは、電池ブロックB0〜Bnに含まれる電池セルの電圧値がいずれも第1の範囲内である場合には、フラグFLG1,FLG2をともにオフ状態にする。異常検知部13Aは、電池ブロックB0〜Bnに含まれる電池セルのいずれか1つの電圧値が第1の範囲外、かつ、第2の範囲内である場合には、フラグFLG1,FLG2をそれぞれオン状態およびオフ状態にする。異常検知部13Aは、電池ブロックB0〜Bnに含まれる電池セルのいずれか1つの電圧値が第2の範囲外である場合には、フラグFLG1,FLG2をともにオン状態にする。異常検知部13Aは、フラグFLG1をオン状態にすることによって、制御装置14Aに異常通知(第1の通知)を行なう。また異常検知部13Aは、フラグFLG2をオン状態にすることによって、制御装置14Aに異常通知(第2の通知)を行なう。
制御装置14Aは、フラグFLG1,FLG2に基づいて、バッテリBの充放電制御を行なう。
図11は、図10の制御装置14Aの機能ブロックと関連する周辺装置を示した図である。図11および図2を参照して、制御装置14Aはハイブリッド制御部52に代えてハイブリッド制御部52Aを含む点で制御装置14と異なる。制御装置14Aの他の部分の構成は、制御装置14の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。
ハイブリッド制御部52Aは、電圧センサ11から受ける電圧値V0〜Vn、および、電流センサ12から受ける電流値IB等に基づきバッテリBの充電状態(SOC:State of Charge)を算出する。ハイブリッド制御部52は、算出したSOCに基づいて昇圧ユニット32およびインバータ36を制御してバッテリBを充放電させる。ハイブリッド制御部52Aは、フラグFLG1のオン時およびフラグFLG2のオン時において、後述する充放電制御を実行する。
図12は、図11のハイブリッド制御部52Aに含まれるバッテリ制御部60Aの構成を示す機能ブロック図である。図12を参照して、バッテリ制御部60Aは、オフセット加算部62Aと、入出力制御部64Aと、診断部66とを含む。
オフセット加算部62Aは、電圧値V0〜Vnを受ける。フラグFLG1のオン時およびフラグFLG2のオン時において、オフセット加算部62Aは電圧値V0〜Vnに共通するオフセット値を算出する。オフセット加算部62Aは電圧値V0〜Vnの各々にそのオフセット値を加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。
入出力制御部64Aは、フラグFLG1,FLG2と、電流値IBと、電圧値V0A〜VnAとに基づいて、バッテリBに入出力される電力の制限値を設定する。Winは、バッテリBに入力される電力の制限値を示し、Woutは、バッテリBから出力される電力の制限値を示す。入出力制御部64Aは、入力制限値Winまたは出力制限値Woutに基づいて、インバータ36および昇圧ユニット32を制御する。
診断部66は、フラグFLG1,FLG2と、入力制限値Winとに基づいて、バッテリBの過充電状態を診断する。同様に診断部66は、フラグFLG1,FLG2と、出力制限値Woutとに基づいて、バッテリBの過放電状態を診断する。そして、診断部66は、その診断結果を示す信号DG1,DG2を出力する。
図13は、ハイブリッド車両1Aに搭載されるバッテリBおよびその周辺の構成を詳細に説明するための図である。図13を参照して、バッテリBの構成は図5に示した構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。異常検知部13Aは、電池ブロックB0〜Bnのそれぞれに対応して設けられる過充電/過放電検出部750A〜75nAと、過充電/過放電検出部750A〜75nAの出力に基づいて、フラグFLG1,FLG2の各々をオン状態およびオフ状態のいずれかに制御するフラグ制御回路76Aとを含む。
過充電/過放電検出部750Aは、複数の電池セルCLに対応してそれぞれ設けられる複数の異常判定部78Aを含む。
異常判定部78Aは、対応する電池セルCLの電圧値が第1の範囲の上限値(以下、第1の上限値と呼ぶ)を上回り、かつ、第2の範囲の上限値(以下、第2の上限値と呼ぶ)より小さい場合には、第1の信号を出力する。異常判定部78Aは、対応する電池セルCLの電圧値が第2の上限値を上回る場合には、第2の信号を出力する。
同様に異常判定部78Aは、対応する電池セルCLの電圧値が第1の範囲の下限値(以下、第1の下限値と呼ぶ)を下回り、かつ、第2の範囲の下限値(以下、第2の範囲の下限値と呼ぶ)より大きい場合には、上記第1の信号を出力する。異常判定部78Aは、対応する電池セルCLの電圧値が第2の下限値を下回る場合には、上記第2の信号を出力する。
過充電/過放電検出部751A〜75nAの各々は、過充電/過放電検出部750Aと同様の構成を有するので、以後の説明は繰り返さない。
フラグ制御回路76Aは、複数の異常判定部78Aのいずれかから第1の信号が出力された場合には、フラグFLG1のみをオン状態にする。フラグ制御回路76Aは、複数の異常判定部78Aのいずれかから第2の信号が出力された場合には、フラグFLG1,FLG2の両方をオン状態にする。
このように、異常検知部13Aは、ある電池セルの電圧値が第1の範囲外かつ第2の範囲内にある場合に、フラグFLG1をオンし、その電圧値が第2の範囲外にある場合に、フラグFLG1,FLG2をオンする。ただし、異常検知部13Aは、ある電池セルの電圧値が第1の上限値より大きい場合に第1のフラグをオンし、そのセルの電圧値が第2の上限値より大きい場合に第2のフラグをオンするよう構成されていてもよい。さらに、異常検知部13Aは、ある電池セルの電圧値が第1の下限値より小さい場合に第3のフラグをオンし、その電圧値が第2の下限値より小さい場合に第4のフラグをオンするよう構成されていてもよい。
図14は、バッテリBの充電時におけるバッテリ制御部60Aの制御を説明するための図である。図14を参照して、電圧値BVn_maxcは電圧値V0〜Vn(電池ブロックの電圧)のうちの最大の電圧値を、1つの電池ブロックに含まれるセルの数で割ることにより求められるセル電圧の平均値である。電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに1つの電池セルあたりのオフセット値を加算することにより得られる電圧値である。なお、バッテリBの充電時には、オフセット値は正の値に設定される。Vcell_maxは、複数の電池セルの電圧値のうちの最大値である。
時刻t21以前においては、電圧値Vcell_maxが第1の上限値Vu1より小さい。したがって、オフセット加算部62Aは、オフセット値を0に設定する。これにより電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに等しくなる。また異常検知部13Aは、フラグFLG1,FLG2をともにオフ状態に設定する。
時刻t21以前において、入力制限値Winはある正の一定値である。診断部66は、フラグFLG1,FLG2のいずれもオフ状態であり、かつ入力制限値Winが0でないため、信号DG1,DG2の各々をLレベルに設定する。
時刻t21において、電圧値Vcell_maxが第1の上限値Vu1に達する。これにより、その電圧値Vcell_maxを出力する電池セルに対応する異常判定部78Aから第1の信号が出力される。この第1の信号に応じてフラグ制御回路76A(図13参照)は、フラグFLG1をオン状態に設定する。
オフセット加算部62Aは、フラグFLG1がオン状態になると、電圧差ΔVtag(1つの電池セルあたりのオフセット値)として、第1の上限値Vu1と電圧値BVn_maxcとの差を算出する。なお、図14では、時刻t21において算出される電圧差ΔVtagをΔVtag1と示す。
オフセット加算部62Aは、ΔVtag1×(1つの電池ブロックあたりの電池セルの個数)により求められるオフセット値を電圧値V0〜Vnの各々に加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。入出力制御部64Aは、電圧値V0A〜VnAに基づいて、入力制限値Winを設定することによりバッテリの充電制御を行なう。
具体的には、入出力制御部64Aは、時刻t21から所定時間が経過した時刻t22から、入力制限値Winを次第に減少させる。入出力制御部64Aは、一定の時間ごと(たとえば1秒ごと)に電圧値VMAXが第1の上限値Vu1より高く、かつ、第2の上限値Vu2より低いか否かを判定する。そして、入出力制御部64Aは、電圧値VMAXが第1の上限値Vu1より高く、かつ第2の上限値Vu2より低い場合には、入力制限値Winを一定量減らす。
電圧値VMAXが第1の上限値Vu1より高く、かつ、第2の上限値Vu2より低い状態とは、電圧値Vcell_maxが第1の上限値Vu1より高く、かつ第2の上限値Vu2より低いことを示す。この状態において、入出力制御部64Aは、入力制限値Winの単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように入力制限値Winを減少させる。これにより充電電力もその第1の値に従って減少する。
なお、フラグFLG1がオンした時点、すなわち時刻t21から入力制限値Winを減少することも考えられる。しかし、このような制御が行なわれる場合には、時刻t21以後、モータジェネレータMG2による回生エネルギ量が制限されることによって、モータジェネレータMG2の回生による制動力が低下すると考えられる。したがって、本実施の形態では、フラグFLG1がオンしてもすぐには入力制限値Winを減少させない。これによって、車両の制動力が低下する可能性を小さくすることができる。
時刻t22以前においては入力制限値Winが一定である。つまり、バッテリBに入力される電力が制限されない。したがって、時刻t21〜t22の期間には、電圧値BVn_maxcおよび電圧値VMAXが上昇する。一方、時刻t22〜時刻t23の期間においては、入出力制御部64Aにより入力制限値Winが次第に低下する。これにより、バッテリBに入力される電力が次第に低下するので、電圧値VMAXおよび電圧値BVn_maxcが低下する。なお、オフセット加算部62Aは、時刻t21〜t22の期間もオフセット値の算出を継続する。
ただし、バッテリBの充電が継続されていることによって、電圧値Vcell_maxは時刻t21以後も上昇し続ける。時刻t23において、電圧値Vcell_maxは第2の上限値Vu2に達する。これによりその電圧値Vcell_maxを出力する電池セルに対応する異常判定部78Aから第2の信号が出力される。この第2の信号に応じてフラグ制御回路76Aは、フラグFLG2をオン状態に設定する。
オフセット加算部62Aは、フラグFLG2がオン状態になると、電圧差ΔVtagとして、第2の上限値Vu2と電圧値BVn_maxcとの差を算出する。オフセット加算部62Aは、ΔVtag×(1つの電池ブロックあたりの電池セルの個数)により求められるオフセット値を電圧値V0〜Vnの各々に加算する。したがって時刻t23において、電圧値VMAXは第2の上限値Vu2に達する。オフセット値ΔVtag2は、時刻t23における電圧値VMAXの増加分を表す。フラグFLG2がオン状態を継続する間、オフセット加算部62Aは、電圧値VMAXが第2の上限値Vu2に保たれるようにオフセット値ΔVtagの算出を継続する。
入出力制御部64Aは、フラグFLG2がオンすると、一定の時間ごと(たとえば1秒ごと)に電圧値VMAXが第2の上限値Vu2であるか否かを判定する。そして、入出力制御部64Aは、電圧値VMAXが第2の上限値Vu2である場合には、入力制限値Winを一定量減らす。
電圧値VMAXが第2の上限値Vu2である状態とは、電圧値Vcell_maxが第2の上限値Vu2より高いことを示す。この状態において、入出力制御部64Aは、入力制限値Winの単位時間あたりの減少量を表す減少率が上述した第1の値よりも大きい第2の値となるように入力制限値Winを減少させる。これにより充電電力もその第2の値に従って減少する。すなわちフラグFLG2がオンした場合には、フラグFLG1のみがオンしている場合に比べて、バッテリBに入力される電力がより制限される。
時刻t24において入力制限値Winは0に達する。すなわちバッテリBには電力が入力されなくなる。診断部66は、入力制限値Winが0になった時点(時刻t24)から所定の時間(たとえば1秒)ごとに、フラグFLG1、FLG2がオンしているか否かを判定する。フラグFLG1、FLG2がともにオンしている場合、診断部66は、信号DG1,DG2をHレベルにする。したがって、時刻t24から所定時間後に信号DG1,DG2がHレベルとなる。信号DG1,DG2がともにHレベルであることはバッテリBが過充電状態であることを表わす。
診断部66は、計時を行なうためのカウンタ機能を有する。診断部66は、このカウンタ機能を用いることにより、所定の時間ごとにフラグFLG1、FLG2がオンしているか否かを判定する。
なお、診断部66は、入力制限値Winが0であり、かつ、フラグFLG1のみがオンしている場合には、信号DG1のみをHレベルにする。信号DG1のみがHレベルであるということは、バッテリBの過充電状態を防ぐためにバッテリBの充電が停止していることを示す。
時刻t23〜t24の間は電圧値Vcell_maxは上昇を続ける。しかし、時刻t24において入力制限値Winが0に達すると電圧値Vcell_maxは低下する。時刻t25以後、電圧値Vcell_maxは第2の上限値Vu2より低くなる。これにより、異常検知部13Aは、フラグFLG2のみをオフ状態に設定する。
フラグFLG2がオフ状態になると、オフセット加算部62Aは電圧値VMAXが第2の上限値Vu2から一定量ΔVtag3だけ低くなるように、電圧値V0〜Vnの各々に加算するオフセット値を算出する。ただし、フラグFLG1がオンしているので入出力制御部64Aは、入力制限値Winを0に保つ。これにより電圧値VMAXは、徐々に小さくなる。
診断部66は、時刻t26においてフラグFLG2がオフしたと判定して信号DG2をオン状態からオフ状態に変化させる。なお、時刻t26においてフラグFLG1はオン状態であるので、診断部66は、信号DG1をオン状態に保つ。
時刻t27において電圧値VMAXが第1の上限値Vu1に達する。オフセット加算部62Aは、電圧値VMAXが第1の上限値Vu1に達した時点(時刻t27)から、フラグFLG1がオフ状態になるまで、電圧値VMAXが第1の上限値Vu1に保たれるように電圧差ΔVtag(電圧値V0〜Vnのオフセット値)の算出を継続する。
入力制限値Winが0であることにより、電圧値Vcell_maxは低下し続ける。時刻t28において電圧値Vcell_maxが第1の上限値Vu1に達すると、異常検知部13Aは、フラグFLG1をオフ状態に設定する。
オフセット加算部62Aは、フラグFLG1がオフ状態になると、オフセット値を次第に減少させる(たとえば単位時間あたりのオフセット量の減少量を一定にする)ことによって、オフセット値を0に近づける。これにより電圧値VMAXは電圧値BVn_maxcに次第に近づく。
信号DG1は、時刻t29においてLレベルになる。入出力制御部64Aは、信号DG1をLレベルに設定した後に入力制限値Winを次第に増加させる。
実施の形態1と同様に、一定の時間をかけて電圧差ΔVtagを0に近づけることによってバッテリBに入力される電力が不連続に変化するのを防止できるので、車両の挙動に大きな変化が生じるのを防いだり、インバータ36や昇圧ユニット32を保護したりすることができる。
実施の形態2に従う二次電池の充電制御は、各々が複数の電池セルを含む複数の電池ブロックによって構成された二次電池に適用可能である。したがって、その二次電池の種類は特に限定されない。ただし、以下に説明するように本制御はリチウムイオン電池の充電に好適に用いることができる。
リチウムイオン電池の場合、電池の過充電状態においてリチウムが析出するだけでなく、電池の破損(たとえば電池の破裂あるいは発火等)が発生しうる。リチウムが析出するときの充電電圧は電池が破損に至るときの充電電圧よりも低い。ただし、リチウムの析出時における充電電圧は、SOC値が100%である(言い換えると満充電状態である)ときの開放電圧とほぼ等しい。
たとえば1つのセルの電圧が、リチウムが析出しうる電圧に達したことにより充電を停止した場合、他のセルの電圧は、その充電電圧よりも低い。したがって、リチウムイオン電池の充電不足が起こりうる。また、上述したようにモータジェネレータMG2の回生エネルギー量が0になるため、ハイブリッド車両1Aの制動力が低下する可能性も生じる。
したがって、リチウムイオン電池の充電時にはリチウムの析出および電池の破損を回避しつつ、リチウムイオン電池ができるだけ多くの電力を受け入れることができるように、その入力電力を制御することが好ましい。
実施の形態2によれば、このような要求を満たすことが可になる。第1の上限値Vu1はリチウムが析出しうる充電電圧に基づいて定められる。一方、第2の上限値Vu2は電池の破損が生じうる充電電圧に基づいて定められる(たとえばその充電電圧よりも少し低い電圧である)。
実施の形態2では、フラグFLG1のみオンした場合、すなわち電圧値Vcell_maxが第1の上限値Vu1より大きく、かつ、第2の上限値Vu2より小さい場合において、オフセット加算部62Aが電圧値V0〜Vnの各々にオフセット値を加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。このときのオフセット値は、第1の上限値Vu1と電圧値BVn_maxcとの差に1ブロックあたりのセル数を乗じたものに等しい。入出力制御部64Aは、電圧値V0A〜VnAに基づいて、入力制限値Winを設定する。入出力制御部64Aは、オフセットが加算されたブロック電圧に基づいて入力制限値Winを設定するので、その入力制限値Winは小さくなる。すなわちバッテリBに入力される電力は小さくなる。ただしバッテリBの充電は継続される。よってバッテリBにできるだけ多くの電力を入力することが可能になる。
さらに、電圧値Vcell_maxが第2の上限値Vu2に達するとフラグFLG2がオンする。フラグFLG2がオンした場合にもオフセット加算部62Aは、電圧値V0〜Vnの各々にオフセットを加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。このときのオフセット値は、第2の上限値Vu2と電圧値BVn_maxcとの差に1ブロックあたりのセル数を乗じたものに等しい。この電圧値V0A〜VnAに基づいて、入出力制御部64Aが入力制限値Winを設定する。入出力制御部64Aは、フラグFLG2,FLG1の両方がオンしている場合、入力制限値Winの減少の割合を、フラグFLG1のみがオンしている場合の入力制限値Winの減少の割合よりも大きくする。これにより、バッテリBの入力電力が大幅に制限される(あるいは充電が停止する)。これによりバッテリBに含まれるすべてのセルが電池の破損が生じうる電圧となるのを防ぐことができる。
したがって、実施の形態2によれば、過充電によるバッテリの劣化を抑制することが可能になる。
図15は、バッテリBの放電時におけるバッテリ制御部60Aの制御を説明するための図である。図15を参照して、電圧値BVn_mincは電圧値V0〜Vn(電池ブロックの電圧)のうちの最小の電圧値を、1つの電池ブロックに含まれるセルの数で割ることにより求められるセル電圧の平均値である。電圧値VMINは電圧値BVn_mincに1つの電池セルあたりのオフセット値を加算することにより得られる電圧値である。なお、バッテリBの放電時には、オフセット値は負の値に設定される。Vcell_minは、セルの電圧の最小値である。
時刻t31以前においては、電圧値Vcell_minが第1の下限値Vd1より大きい。したがって、オフセット加算部62Aは、オフセット値を0に設定する。これにより電圧値VMINは電圧値BVn_mincに等しくなる。また、異常検知部13Aは、フラグFLG1,FLG2をともにオフ状態に設定する。
また、時刻t31以前において、出力制限値Woutは、ある正の一定値である。診断部66は、フラグFLG1,FLG2のいずれもオフ状態であり、かつ出力制限値Woutが0でないため、信号DG1,DG2の各々をLレベルに設定する。
時刻t31において、電圧値Vcell_minが第1の下限値Vd1に達する。これにより、その電圧値Vcell_minを出力する電池セルに対応する異常判定部78Aから第1の信号が出力される。この第1の信号に応じて、フラグ制御回路76Aは、フラグFLG1をオン状態に設定する。
オフセット加算部62Aは、フラグFLG1がオン状態になると、電圧差ΔVtag(1つの電池セルあたりのオフセット値)として、第1の下限値Vd1と電圧値BVn_mincとの差を算出する。なお、図14と同様に、図15では、時刻t31において算出されるオフセット値をΔVtag1と示す。
オフセット加算部62Aは、ΔVtag1×(1つの電池ブロックあたりの電池セルの個数)により求められるオフセット値を電圧値V0〜Vnの各々に加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。入出力制御部64Aは、電圧値V0A〜VnAに基づいて、出力制限値Woutを設定することによりバッテリの放電制御を行なう。
具体的には、入出力制御部64Aは、時刻t31から所定時間が経過した時刻t32から、出力制限値Woutを次第に減少させる。入出力制御部64Aは、一定の時間ごと(たとえば1秒ごと)に電圧値VMINが第1の下限値Vd1より低く、かつ第2の下限値Vd2より高いか否かを判定する。そして、入出力制御部64Aは、電圧値VMINが第1の下限値Vd1より低く、かつ第2の下限値Vd2より高い場合には、出力制限値Woutを一定量減らす。
電圧値VMINが第1の下限値Vd1より低く、かつ、第2の下限値Vd2より高い状態とは、電圧値Vcell_minが第1の下限値Vd1より高く、かつ第2の下限値Vd2より低いことを示す。この状態において、入出力制御部64Aは、出力制限値Woutの単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように出力制限値Woutを減少させる。これにより放電電力もその第1の値に従って減少する。
時刻t32以前においては出力制限値Woutが一定である。つまり、バッテリBから出力される電力が制限されない。したがって、時刻t31〜t32の期間には、電圧値BVn_mincおよび電圧値VMINが低下する。一方、時刻t32〜時刻t33の期間においては、入出力制御部64Aにより出力制限値Woutが次第に低下する。これにより、バッテリBから出力される電力が次第に低下するので、電圧値VMINおよび電圧値BVn_mincが上昇する。なお、オフセット加算部62Aは、時刻t31〜t32の期間もオフセット値の算出を継続する。
バッテリBの放電が継続されていることによって、電圧値Vcell_minは時刻t31以後も低下し続ける。時刻t33において、電圧値Vcell_minは第2の下限値Vd2に達する。これによりその電圧値Vcell_minを出力する電池セルに対応する異常判定部78Aから第2の信号が出力される。この第2の信号に応じてフラグ制御回路76Aは、フラグFLG2をオン状態に設定する。
オフセット加算部62Aは、フラグFLG2がオン状態になると、オフセット値ΔVtagとして、第2の下限値Vd2と電圧値BVn_mincとの差を算出する。オフセット加算部62Aは、ΔVtag×(1つの電池ブロックあたりの電池セルの個数)により求められるオフセット値を電圧値V0〜Vnの各々に加算する。したがって時刻t33において、電圧値VMINは第2の下限値Vd2に達する。なお、オフセット値ΔVtag2は、時刻t33における電圧値VMINの減少分を表す。フラグFLG2がオン状態の間、オフセット加算部62Aは、電圧値VMINが第2の下限値Vd2に保たれるように電圧差ΔVtagの算出を継続する。
入出力制御部64Aは、フラグFLG2がオンすると一定の時間ごと(たとえば1秒ごと)に電圧値VMINが第2の下限値Vd2であるか否かを判定する。そして、入出力制御部64Aは、電圧値VMINが第2の下限値Vd2である場合には、出力制限値Woutを一定量減らす。
電圧値VMINが第2の下限値Vd2である状態とは、電圧値Vcell_minが第2の下限値Vd2より低いことを示す。この状態において、入出力制御部64Aは、出力制限値Woutの単位時間あたりの減少量を表す減少率が上述した第1の値よりも大きい第2の値となるように出力制限値Woutを減少させる。これにより放電電力もその第2の値に従って減少する。すなわちフラグFLG2がオンした場合には、フラグFLG1のみがオンしている場合に比べて、バッテリBから出力される電力がより制限される。
時刻t34において出力制限値Woutは0に達する。すなわちバッテリBから電力が出力されなくなる。診断部66は、出力制限値Woutが0になった時点(時刻t34)から所定の時間(たとえば1秒)ごとに、フラグFLG1、FLG2がオンしているか否かを判定する。フラグFLG1、FLG2がともにオンしている場合、診断部66は、信号DG1,DG2をHレベルにする。したがって、時刻t34から所定時間後に信号DG1,DG2がHレベルとなる。信号DG1,DG2がともにHレベルであることはバッテリBが過放電状態であることを表わす。
また、診断部66は、出力制限値Woutが0であり、かつ、フラグFLG1のみがオンしている場合には、信号DG1のみをHレベルにする。信号DG1のみがHレベルであることは、バッテリBが過放電状態を防ぐためにバッテリBの放電が停止していることを示す。
時刻t33〜t34の間は電圧値Vcell_maxは下降し続ける。しかし、時刻t34において出力制限値Woutが0に達すると電圧値Vcell_minが上昇する。時刻t35以後、電圧値Vcell_minは第2の下限値Vd2より高くなる。これにより、異常検知部13Aは、フラグFLG2のみをオフ状態に設定する。
フラグFLG2がオフ状態になると、オフセット加算部62Aは電圧値VMINが第2の下限値Vd2から一定量ΔVtag3だけ高くなるように、電圧値V0〜Vnの各々に加算するオフセット値を算出する。ただし、フラグFLG1がオンしているので入出力制御部64Aは、出力制限値Woutを0に保つ。これにより電圧値VMINは、徐々に減少する。
診断部66は、時刻t36においてフラグFLG2がオフしたと判定して信号DG2をオン状態からオフ状態に変化させる。なお、時刻t36においてフラグFLG1はオン状態であるので、診断部66は、信号DG1をオン状態に保つ。
時刻t37において電圧値VMINが第1の下限値Vd1に達する。オフセット加算部62Aは、電圧値VMINが第1の下限値Vd1に達した時点(時刻t37)から、フラグFLG1がオフ状態になるまで、電圧値VMINが第1の下限値Vd1に保たれるように電圧差ΔVtag(電圧値V0〜Vnのオフセット値)の算出を継続する。
出力制限値Woutが0であることにより、電圧値Vcell_minは上昇し続ける。時刻t38において電圧値Vcell_minが第1の下限値Vd1に達すると、異常検知部13Aは、フラグFLG1をオフ状態に設定する。
オフセット加算部62Aは、フラグFLG1がオフ状態になると、オフセット値を次第に減少させる(たとえば単位時間あたりのオフセット量の減少量を一定にする)ことによって、オフセット値を0に近づける。これにより電圧値VMINは電圧値BVn_mincに次第に近づく。
信号DG1は、時刻t39においてLレベルになる。入出力制御部64Aは、信号DG1をLレベルに設定した後に出力制限値Woutを次第に増加させる。
バッテリBの充電時と同様に、一定の時間をかけて電圧差ΔVtagを0に近づけることによってバッテリBから出力される電力が不連続に変化するのを防止できるので、車両の挙動に大きな変化が生じるのを防いだり、インバータ36や昇圧ユニット32を保護したりすることができる。
たとえば第2の下限値Vd2は、電池の過放電状態が生じたときの電圧よりも少し高い電圧として定められる。バッテリBの充電時と同様に、フラグFLG1のみオンした場合(すなわち電圧値Vcell_minが第1の下限値Vd1より小さく、かつ、第2の下限値Vd2より大きい場合)、オフセット加算部62Aが電圧値V0〜Vnの各々にオフセット値を加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。このときのオフセット値は、第1の下限値と電圧値BVn_mincとの差に1ブロックあたりのセル数を乗じたものに等しい。入出力制御部64Aは、電圧値V0A〜VnAに基づいて、出力制限値Woutを設定する。入出力制御部64Aは、オフセットが加算されたブロック電圧に基づいて出力制限値Woutを設定するので、その出力制限値Woutは小さくなる。すなわちバッテリBから出力される電力は小さくなる。ただしバッテリBの放電は継続される。よってバッテリBからできるだけ多くの電力を出力することが可能になる。
さらに、電圧値Vcell_maxが第2の下限値Vd2に達するとフラグFLG2がオンする。フラグFLG2がオンした場合にもオフセット加算部62Aは、電圧値V0〜Vnの各々にオフセットを加算して電圧値V0A〜VnAを出力する。このときのオフセット値は、第2の下限値Vd2と電圧値BVn_mincとの差に1ブロックあたりのセル数を乗じたものに等しい。この電圧値V0A〜VnAに基づいて、入出力制御部64Aが出力制限値Woutを設定する。入出力制御部64Aは、フラグFLG2,FLG1の両方がオンしている場合、出力制限値Woutの減少の割合を、フラグFLG1のみがオンしている場合の出力制限値Woutの減少の割合よりも大きくする。これにより、バッテリBの出力電力が大幅に制限される(あるいは放電が停止する)。これによりバッテリBが過放電状態となるのを防ぐことができる。
なお、実施の形態2に従う二次電池の放電制御は、各々が複数の電池セルを含む複数の電池ブロックによって構成された二次電池に適用可能である。したがって、その二次電池の種類は特に限定されず、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池に対して適用可能である。
また、実施の形態1と同様に、実施の形態2によれば、複数の電池セルの少なくとも1つに過充電(または過放電)が発生したことを検知する異常検知部13Aが設けられる。そして、異常検知部13AによりフラグFLG1、またはフラグFLG2がオンした場合に、電圧センサ11の電圧値にオフセット値を加えた値に基づいてバッテリの充放電が制御される。これによりバッテリ電圧を電池ブロック単位で検知してもセル単位で電圧値を制御することが可能になる。よって、過充電または過放電によるバッテリの劣化を抑制することが可能になる。
なお本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ/パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、電力源として二次電池を搭載する自動車に広く適用できる。
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請求の範囲によって示され、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。

Claims (24)

  1. 複数の電池ブロックを構成する複数の電池セルを備える二次電池の制御装置であって、
    前記複数の電池セルのうちのいずれか1つの電池セルのセル電圧値が、予め設定された範囲外にあることを検知して、その検知結果を示す異常通知を出力する異常検知部(13,13A)と、
    前記複数の電池ブロックのそれぞれに対応する複数のブロック電圧を検知して、前記複数のブロック電圧をそれぞれ表す複数の第1の電圧値を出力する電圧検知部(11)と、
    前記異常通知を受けたときに、前記複数の第1の電圧値と、前記予め設定された範囲と、各前記複数の電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数とに基づいて、前記複数の第1の電圧値に共通するオフセット量を算出し、かつ、前記複数の第1の電圧値の各々に前記オフセット量を加算することによって複数の第2の電圧値を生成するオフセット加算部(62,62A)と、
    前記オフセット加算部(62,62A)が生成した前記複数の第2の電圧値に基づいて、前記二次電池の充電電力および前記二次電池の放電電力を制限する充放電制御部(64,64A)とを備える、二次電池の制御装置。
  2. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記異常検知部(13,13A)が前記異常通知の出力を終了したことを検知した場合には、前記オフセット量を0に設定する、請求の範囲第1項に記載の二次電池の制御装置。
  3. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記異常検知部(13,13A)が前記異常通知の出力を終了した時点から、前記オフセット量を漸減する、請求の範囲第2項に記載の二次電池の制御装置。
  4. 前記オフセット加算部(62,62A)は、算出した前記オフセット量が所定量を超える場合には、前記複数の第1の電圧値の各々に前記オフセット量として前記所定量を加算する、請求の範囲第1項に記載の二次電池の制御装置。
  5. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記二次電池の充電時には、前記複数の第1の電圧値のうちの最大の電圧値と、前記複数の電池ブロックのうち前記最大の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数とに基づいて、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ前記予め設定された範囲の上限値と前記平均値との差、および、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数に基づいて、前記オフセット量を算出する、請求の範囲第1項に記載の二次電池の制御装置。
  6. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記二次電池の放電時には、前記複数の第1の電圧値のうちの最小の電圧値と、前記複数の電池ブロックのうち前記最小の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数とに基づいて、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ前記予め設定された範囲の下限値と前記平均値との差、および、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数に基づいて、前記オフセット量を算出する、請求の範囲第1項に記載の二次電池の制御装置。
  7. 前記異常検知部(13A)は、前記予め設定された範囲として、第1の範囲および前記第1の範囲を含む第2の範囲を予め記憶しておくとともに、前記セル電圧値が前記第1の範囲外であることを検知した場合には、前記異常通知として第1の通知を出力する一方で、前記セル電圧値が前記第2の範囲外であることを検知した場合には、前記異常通知として前記第1の通知および第2の通知を出力する、請求の範囲第1項に記載の二次電池の制御装置。
  8. 前記第1の範囲は、第1の上限値を有し、
    前記第2の範囲は、第2の上限値を有し、
    前記充放電制御部(64,64A)は、前記二次電池の充電時において、前記セル電圧値が、前記第1の上限値より大きくかつ前記第2の上限値より小さい場合には、前記充電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように前記充電電力を減少させる一方で、前記セル電圧値が前記第2の上限値より大きい場合には、前記減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように前記充電電力を減少させる、請求の範囲第7項に記載の二次電池の制御装置。
  9. 前記制御装置は、
    前記充電電力が0であり、かつ前記異常検知部(13A)から前記第1および第2の通知が出力された場合に、前記二次電池が過充電状態であると診断する診断部(66)をさらに備える、請求の範囲第8項に記載の二次電池の制御装置。
  10. 前記第1の範囲は、第1の下限値を有し、
    前記第2の範囲は、第2の下限値を有し、
    前記充放電制御部(64,64A)は、前記二次電池の放電時において、前記セル電圧値が、前記第1の下限値より小さくかつ前記第2の下限値より大きい場合には、前記放電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように前記放電電力を減少させる一方で、前記セル電圧値が前記第2の下限値より小さい場合には、前記減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように前記放電電力を減少させる、請求の範囲第7項に記載の二次電池の制御装置。
  11. 前記制御装置は、
    前記放電電力が0であり、かつ前記異常検知部(13,13A)から前記第1および第2の通知が出力された場合に、前記二次電池が過放電状態であると診断する診断部(66)をさらに備える、請求の範囲第10項に記載の二次電池の制御装置。
  12. 前記複数の電池セルは、リチウムイオン電池を含む、請求の範囲第1項に記載の二次電池の制御装置。
  13. 複数の電池ブロックを構成する複数の電池セルを含む二次電池と、
    前記二次電池の充放電を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記複数の電池セルのうちのいずれか1つの電池セルのセル電圧値が、予め設定された範囲外にあることを検知して、その検知結果を示す異常通知を出力する異常検知部(13,13A)と、
    前記複数の電池ブロックのそれぞれに対応する複数のブロック電圧を検知して、前記複数のブロック電圧をそれぞれ表す複数の第1の電圧値を出力する電圧検知部(11)と、
    前記異常通知を受けたときに、前記複数の第1の電圧値と、前記予め設定された範囲と、各前記複数の電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数とに基づいて、前記複数の第1の電圧値に共通するオフセット量を算出し、かつ、前記複数の第1の電圧値の各々に前記オフセット量を加算することによって複数の第2の電圧値を生成するオフセット加算部(62,62A)と、
    前記オフセット加算部(62,62A)が生成した前記複数の第2の電圧値に基づいて、前記二次電池の充電電力および前記二次電池の放電電力を制限する充放電制御部(64,64A)とを含む、車両。
  14. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記異常検知部(13,13A)が前記異常通知の出力を終了したことを検知した場合には、前記オフセット量を0に設定する、請求の範囲第13項に記載の車両。
  15. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記異常検知部(13,13A)が前記異常通知の出力を終了した時点から、前記オフセット量を漸減する、請求の範囲第14項に記載の車両。
  16. 前記オフセット加算部(62,62A)は、算出した前記オフセット量が所定量を超える場合には、前記複数の第1の電圧値の各々に前記オフセット量として前記所定量を加算する、請求の範囲第13項に記載の車両。
  17. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記二次電池の充電時には、前記複数の第1の電圧値のうちの最大の電圧値と、前記複数の電池ブロックのうち前記最大の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数とに基づいて、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ前記予め設定された範囲の上限値と前記平均値との差、および、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数に基づいて、前記オフセット量を算出する、請求の範囲第13項に記載の車両。
  18. 前記オフセット加算部(62,62A)は、前記二次電池の放電時には、前記複数の第1の電圧値のうちの最小の電圧値と、前記複数の電池ブロックのうち前記最小の電圧値に対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数とに基づいて、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの電圧の平均値を算出し、かつ前記予め設定された範囲の下限値と前記平均値との差、および、前記対応する電池ブロックに含まれる前記電池セルの個数に基づいて、前記オフセット量を算出する、請求の範囲第13項に記載の車両。
  19. 前記異常検知部(13A)は、前記予め設定された範囲として、第1の範囲および前記第1の範囲を含む第2の範囲を予め記憶しておくとともに、前記セル電圧値が前記第1の範囲外であることを検知した場合には、前記異常通知として第1の通知を出力する一方で、前記セル電圧値が前記第2の範囲外であることを検知した場合には、前記異常通知として前記第1の通知および第2の通知を出力する、請求の範囲第13項に記載の車両。
  20. 前記第1の範囲は、第1の上限値を有し、
    前記第2の範囲は、第2の上限値を有し、
    前記充放電制御部(64,64A)は、前記二次電池の充電時において、前記セル電圧値が、前記第1の上限値より大きくかつ前記第2の上限値より小さい場合には、前記充電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように前記充電電力を減少させる一方で、前記セル電圧値が前記第2の上限値より大きい場合には、前記減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように前記充電電力を減少させる、請求の範囲第19項に記載の車両。
  21. 前記制御装置(14)は、
    前記充電電力が0であり、かつ前記異常検知部(13A)から前記第1および第2の通知が出力された場合に、前記二次電池が過充電状態であると診断する診断部(66)をさらに含む、請求の範囲第20項に記載の車両。
  22. 前記第1の範囲は、第1の下限値を有し、
    前記第2の範囲は、第2の下限値を有し、
    前記充放電制御部(64,64A)は、前記二次電池の放電時において、前記セル電圧値が、前記第1の下限値より小さくかつ前記第2の下限値より大きい場合には、前記放電電力の単位時間あたりの減少量を表す減少率が第1の値となるように前記放電電力を減少させる一方で、前記セル電圧値が前記第2の下限値より小さい場合には、前記減少率が第1の値よりも大きい第2の値となるように前記放電電力を減少させる、請求の範囲第19項に記載の車両。
  23. 前記制御装置(14)は、
    前記放電電力が0であり、かつ前記異常検知部(13,13A)から前記第1および第2の通知が出力された場合に、前記二次電池が過放電状態であると診断する診断部(66)をさらに含む、請求の範囲第22項に記載の車両。
  24. 前記複数の電池セルは、リチウムイオン電池を含む、請求の範囲第13項に記載の車両。
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