JP5310156B2

JP5310156B2 - 駆動装置およびその異常判定方法並びに車両

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Publication number: JP5310156B2
Application number: JP2009066843A
Authority: JP
Inventors: 裕宣川島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: JP2010218976A

Description

本発明は、駆動装置およびその異常判定方法並びに車両に関する。

従来、この種の駆動装置としては、複数の単電池が直列接続されてなる複数のブロックから構成された組電池と、組電池からの電力を用いて駆動するモータジェネレータとを備え、組電池の異常を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、各ブロックの電圧が所定電圧となるタイミングで組電池の電流をサンプリングすると共にサンプリングして記憶した各ブロックに対応する電流群に基づいて各ブロックの代表電流値を算出し、組電池の放電時には微少短絡が生じている単電池を含むブロックの電圧が低下するというブロックの電流−電圧特性を考慮して、組電池の放電時に１つのブロックの代表電流値が他のブロックの代表電流値から大きくばらついたときにその１つのブロックの単電池に微少短絡が生じている可能性が高いなどとして異常と判定している。

特開２００８−２８８１９２号公報

しかしながら、上述の駆動装置の組電池では、単電池の微小短絡による異常を誤って判定する場合がある。通常、製造誤差や経年変化による個体差，温度などによる状態差により単電池に蓄電されている蓄電量が単電池ごとに僅かに異なるため、組電池全体の蓄電量が減少したときの放電中にこうした単電池間の蓄電量の差に起因して特定のブロックの電圧低下が生じることがあり、この電圧低下を単電池のハード上の異常としての微小短絡と誤判定する場合が生じる。また、こうした誤判定の結果が運転者に警告されると、ハード上の異常が生じていないにも拘わらず、組電池の点検や交換が無駄に行なわれてしまう。

本発明の駆動装置およびその異常判定方法並びに車両は、バッテリの電池モジュール内の短絡による異常をより適正に判定することを主目的とする。

本発明の駆動装置およびその異常判定方法並びに車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の駆動装置は、
二次電池としての複数のセルが直列に接続されてなる複数の電池モジュールを直列に接続してなるバッテリと、前記バッテリからの電力を用いて駆動する駆動機器と、前記バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量が前記バッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでも前記バッテリの放電の禁止より前記駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときには前記バッテリからの電力を用いた前記駆動機器の駆動が行なわれるよう該駆動機器を制御する駆動機器制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記複数の電池モジュールの各々の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記バッテリの残容量が前記所定量以上のときには前記バッテリの放電時における前記検出された複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と前記検出された複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに該任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定し、前記バッテリの残容量が前記所定量未満のときには前記バッテリの放電時における前記電圧差が前記所定電圧以上のときでも前記任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しない異常判定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量がバッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでもバッテリの放電の禁止より駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときには、バッテリからの電力を用いた駆動機器の駆動が行なわれるよう駆動機器を制御する。そして、バッテリの残容量が所定量以上のときには、バッテリの放電時における複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定する。一方、バッテリの残容量が所定量未満のときには、バッテリの放電時における電圧差が所定電圧以上のときでも任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しない。したがって、バッテリの残容量が所定量未満のときでも駆動機器の駆動が行なわれることがあるから、バッテリの残容量が所定量より低下することがあり、各々のセルの放電可能な蓄電容量が個体差や状態差により異なるためにバッテリの放電により一部のセルに転極が生じる場合があるが、バッテリの残容量が所定量未満のときには、バッテリの放電時における電圧差が所定電圧以上のときでも電池モジュール内の短絡による異常とは判定しないから、バッテリの電池モジュール内の短絡による異常をより適正に判定することができる。

こうした本発明の駆動装置において、前記異常判定手段は、前記バッテリの残容量が前記所定量未満のときには前記短絡による異常の判定を行なわない手段である、ものとすることもできる。こうすれば、不要な判定処理が行なわれるのを抑制することができる。

本発明の車両は、
上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、二次電池としての複数のセルが直列に接続されてなる複数の電池モジュールを直列に接続してなるバッテリと、前記バッテリからの電力を用いて駆動する駆動機器と、前記バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量が前記バッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでも前記バッテリの放電の禁止より前記駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときには前記バッテリからの電力を用いた前記駆動機器の駆動が行なわれるよう該駆動機器を制御する駆動機器制御手段と、を備える駆動装置であって、前記複数の電池モジュールの各々の電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの残容量が前記所定量以上のときには前記バッテリの放電時における前記検出された複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と前記検出された複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに該任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定し、前記バッテリの残容量が前記所定量未満のときには前記バッテリの放電時における前記電圧差が前記所定電圧以上のときでも前記任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しない異常判定手段と、を備える駆動装置と、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
を備える車両であって、
前記駆動機器は、前記内燃機関をモータリング可能な電動機であり、
前記所定の駆動条件は、前記電動機による前記内燃機関のモータリングを伴って該内燃機関を始動する条件である、
ことを要旨とする。

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置を備えるから、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、バッテリの電池モジュール内の短絡による異常をより適正に判定することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の駆動装置の異常判定方法は、
二次電池としての複数のセルが直列に接続されてなる複数の電池モジュールを直列に接続してなるバッテリと、前記バッテリからの電力を用いて駆動する駆動機器と、前記バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量が前記バッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでも前記バッテリの放電の禁止より前記駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときには前記バッテリからの電力を用いた前記駆動機器の駆動が行なわれるよう該駆動機器を制御する駆動機器制御手段と、を備える駆動装置の異常判定方法であって、
前記バッテリの残容量が前記所定量以上のときには前記バッテリの放電時における前記複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と前記複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに該任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定し、前記バッテリの残容量が前記所定量未満のときには前記バッテリの放電時における前記電圧差が前記所定電圧以上のときでも前記任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しない、
ことを特徴とする。

この本発明の駆動装置の異常判定方法では、バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量がバッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでもバッテリの放電の禁止より駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときには、バッテリからの電力を用いた駆動機器の駆動が行なわれるよう駆動機器を制御する駆動装置において、バッテリの残容量が所定量以上のときには、バッテリの放電時における複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定する。一方、バッテリの残容量が所定量未満のときには、バッテリの放電時における電圧差が所定電圧以上のときでも任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しない。したがって、バッテリの残容量が所定量未満のときでも駆動機器の駆動が行なわれることがあるから、バッテリの残容量が所定量より低下することがあり、各々のセルの放電可能な蓄電容量が個体差や状態差により異なるためにバッテリの放電により一部のセルに転極が生じる場合があるが、バッテリの残容量が所定量未満のときには、バッテリの放電時における電圧差が所定電圧以上のときでも電池モジュール内の短絡による異常とは判定しないから、バッテリの電池モジュール内の短絡による異常をより適正に判定することができる。

本発明の一実施例である駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。バッテリ５０の構成の概略を示す構成図である。バッテリ温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示す説明図である。バッテリ５０の残容量ＳＯＣと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット６０により実行される始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。実施例のバッテリＥＣＵ５２により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例のバッテリＥＣＵ５２により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とする内燃機関として構成されたエンジン３２と、クランクシャフト３４の回転位置を検出するクランクポジションセンサ３４ａからのクランクポジションなどの種々の検出値を入力してエンジン３２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）３６と、エンジン３２のクランクシャフト３４にキャリアが接続されると共に駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２にリングギヤが接続された遊星歯車機構３８と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が遊星歯車機構３８のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸２２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ４１，４２と、種々の検出値を入力してインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４４と、インバータ４１，４２が共用する電力ライン４７を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、電力ライン４７に接続されたインバータ４５を介して供給されるバッテリ５０からの電力を用いて駆動する図示しない空調装置のコンプレッサ４６と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット６０と、を備える。エンジンＥＣＵ３６は、クランクポジションセンサ３４ａからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト３４ａの回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。なお、実施例の駆動装置としては、主としてモータＭＧ１やバッテリ５０，ハイブリッド用電子制御ユニット６０，モータＥＣＵ４４，バッテリＥＣＵ５２が該当する。

図２は、バッテリ５０の構成の概略を示す構成図である。実施例のバッテリ５０は、図示するように、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池として構成された複数のセルを直列接続してなる４つの電池モジュールＭ１〜Ｍ４が直列に接続されたものとして構成されており、電池モジュールＭ１〜Ｍ４の端子間にはそれぞれ電圧センサＳ１〜Ｓ４が取り付けられている。バッテリ５０を管理するバッテリＥＣＵ５２は、ＣＰＵ５２ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５２ｂとデータを一時的に記憶するＲＡＭ５２ｃと図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。バッテリＥＣＵ５２には、図１に示したようにバッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ電圧Ｖｂやバッテリ５０の正極端子近傍に取り付けられてバッテリ５０を充放電する電流を検出する電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０の一部に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ温度Ｔｂの他に、図２に示すように電圧センサＳ１〜Ｓ４により検出された電池モジュールＭ１〜Ｍ４の各端子間の電圧Ｖ１〜Ｖ４などが入力ポートを介して入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット６０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の全容量に対する蓄電されている容量の割合である残容量ＳＯＣを演算したり、演算した残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて入力制限用補正係数と出力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図３にバッテリ温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。図４中、所定量Ｓｒｅｆは、バッテリ５０の放電を禁止すべき残容量ＳＯＣを示し、バッテリ５２のセルを構成する二次電池の特性などに基づいてバッテリ５０の劣化が抑制されるよう予め実験や解析により定められたもの（例えば、１０％や２０％，３０％など）を用いることができる。なお、バッテリ５０は、各セルが同一のものとして構成されており、同じセル数の各電池モジュールも同一のものとして構成されているものとするが、通常、各セルおよび各電池モジュールには製造誤差や経年変化による個体差，温度などによる状態差がある。

ハイブリッド用電子制御ユニット６０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポートおよび通信ポートを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット６０には、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ（例えば、前進走行用のドライブ（Ｄ）ポジションやリバース走行用のリバース（Ｒ）ポジション，駐車用（Ｐ）ポジション，ニュートラル（Ｎ）ポジションなど）やアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどを入力すると共に空調装置のコンプレッサ４６を駆動するインバータ４５へのスイッチング制御信号を出力し、通信ポートを介して接続されたエンジンＥＣＵ３６やモータＥＣＵ４４，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２２に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する走行用パワーが駆動軸２２に出力されるように、エンジン３２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン３２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、走行用パワーとバッテリ５０の充放電に要求される充放電用パワーとの和に見合う動力がエンジン３２から出力されるようにエンジン３２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン３２から出力される動力の全部またはその一部が遊星歯車機構３８とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによりトルク変換されて走行用パワーが駆動軸２２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モードや、エンジン３２の運転を停止してモータＭＧ２からの走行用パワーに見合う動力を駆動軸２２に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。モータ運転モードから充放電運転モードへの切り替えは、エンジン３２の始動条件が成立したとき、即ち、走行用パワーと充放電用パワーとの和がエンジン３２を比較的効率よく運転することができる下限値近傍のパワーである始動用閾値を超えたときに、エンジン３２を始動することにより行なわれる。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された駆動装置の動作、特にバッテリ５０の短絡による異常を判定する際の動作について説明する。図５はハイブリッド用電子制御ユニット６０により実行される始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図６はバッテリＥＣＵ５２により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。図５のルーチンはバッテリ５０の残容量ＳＯＣに拘わらず運転停止しているエンジン３２の始動条件が成立したときに実行され、図６のルーチンは所定時間毎（例えば数十ｍｓｅｃ毎や数百ｍｓｅｃなど）に繰り返し実行される。バッテリ５０の短絡による異常の判定について説明するために、先にエンジン３２の始動制御について説明する。

図５の始動制御ルーチンが実行されると、モータＭＧ１のモータリングによりエンジン３２を始動することができるように予め設定された始動時のトルクマップとエンジン３２の始動開始からの経過時間ｔとに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ１００）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４４に送信し（ステップＳ１１０）、クランクポジションセンサ３４ａからの信号に基づいて演算されるエンジン３２の回転数ＮｅをエンジンＥＣＵ３６から通信により入力し（ステップＳ１２０）、入力した回転数Ｎｅと燃料噴射や点火を開始する所定回転数Ｎｒｅｆとを比較する（ステップＳ１３０）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４４は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１をスイッチング制御する。そして、エンジン３２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ以上に至ると、回転数Ｎｅが最初に所定回転数Ｎｒｅｆ以上になったときにエンジン３２の燃料噴射制御や点火制御を開始するようエンジンＥＣＵ３６に指示信号を送信し（ステップＳ１４０）、エンジン３２が完爆に至るまでステップＳ１００以降の処理を繰り返し実行してから（ステップＳ１５０）、始動制御ルーチンを終了する。このとき、ハイブリッド用電子制御ユニット６０により実行される図示しない駆動制御ルーチンでは、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときに遊星歯車機構３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを要求トルクから減じて得られるトルクとしてのモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４４に送信し、モータＥＣＵ４４では受信したトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４２のスイッチング制御も行なっている。実施例のハイブリッド自動車２０では、こうして要求トルクにより走行しながらバッテリ５０からの電力を用いてモータＭＧ１を駆動することによりエンジン３２を始動することができる。なお、実施例では、前述したように、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに値０が設定されバッテリ５０の放電は禁止されているが、こうしてエンジン３２を始動するのにモータＭＧ１を駆動するときや、シフトポジションＳＰがニュートラルポジションでインバータ４１，４２がゲート遮断されているときに空調装置のコンプレッサ４６や図示しない補機を駆動するときなどには、出力制限Ｗｏｕｔに拘わらず即ち残容量ＳＯＣに拘わらず、バッテリ５０からの放電が行なわれる。

次に、バッテリ５０の短絡による異常の判定について説明する。図６の異常判定ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２のＣＰＵ５２ａは、まず、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂや残容量ＳＯＣ，電池モジュールＭ１〜Ｍ４の電圧Ｖ１〜Ｖ４など判定に必要なデータを入力し（ステップＳ２００）、本ルーチンで用いられる変数ｘを値０にリセットする処理を実行する（ステップＳ２１０）。続いて、入力した残容量ＳＯＣが前述の所定量Ｓｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ以上のときには、バッテリ５０の放電は禁止されていないと判断し、バッテリ５０の放電が行なわれている最中であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。バッテリ５０の放電は、充放電電流Ｉｂに基づいて判定することができる。バッテリ５０の残容量ＳＯＣや放電中の状態を判定する理由については、説明の都合上、後述する。

バッテリ５０の放電が行なわれている最中のときには、バッテリ５０の電池モジュールＭ１〜Ｍ４内の短絡による異常を検出可能な状態であると判断し、変数ｘをインクリメントする（ステップＳ２４０）。いまは、本ルーチンの実行が開始された直後を考えているから、変数ｘには値１が設定されることになる。続いて、変数ｘに対応する電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘに対する他の全ての電池モジュールＭｉ（ここで変数ｉ＝１〜４，ただしｉ＝ｘを除く）の電圧Ｖｉの電圧差ΔＶｘｉを、電圧Ｖｉから電圧Ｖｘを減ずることにより計算する（ステップＳ２５０）。ここで、変数ｘや変数ｉは、対応する電池モジュールやその電圧，電圧差を特定するための添え字として用いている。いまは、変数ｘには値１が設定されているから、電池モジュールＭ１の電圧Ｖ１に対する他の全ての電池モジュールＭ２，Ｍ３，Ｍ４の電圧Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の電圧差ΔＶ１２，ΔＶ１３，ΔＶ１４を計算することになる。

こうして電圧差ΔＶｘｉを計算すると、計算した全ての電圧差ΔＶｘｉ（いまはΔＶ１２，ΔＶ１３，ΔＶ１４）が所定電圧Ｖｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６０）。所定電圧Ｖｒｅｆは、バッテリ５０のセル内部で金属の析出などにより正負極間で微短絡が生じているか否かを判断するためのものであり、実施例では、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが放電禁止となる所定量Ｓｒｅｆのときの単一のセルの電圧（例えば、１．０Ｖや１．２Ｖなど）より若干大きい電圧（例えば、１．３Ｖや１．５Ｖなど）を用いるものとした。

全ての電圧差ΔＶｘｉが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときには、電池モジュールＭｘ（いまはＭ１）内に短絡による異常が生じていると判断し、短絡による異常の判定結果を示すフラグである初期値として値０が設定されている異常判定フラグＦｘ（いまはＦ１）に値１を設定し（ステップＳ２７０）、計算した全ての電圧差ΔＶｘｉのうち１つでも所定電圧Ｖｒｅｆ未満のときには、異常判定フラグＦｘの設定を行なうことなく、変数ｘが電池モジュールの数を表す値４になっているか否かを判定する（ステップＳ２８０）。いまは、変数ｘには値１が設定されているから、ステップＳ２４０〜Ｓ２８０の処理を再び実行することにより、電池モジュールＭ２内に短絡による異常が生じているか否かを判定し、続いて、電池モジュールＭ３，Ｍ４について同様の判定を行ない、変数ｘが値４になったと判定されたときに異常判定ルーチンを終了する。こうした処理により、バッテリ５０の電池モジュールＭ１〜Ｍ４内に短絡による異常が生じているか否かを判定することができる。なお、異常判定フラグＦ１〜Ｆ４のいずれかに値１が設定されると、バッテリＥＣＵ５２からハイブリッド用電子制御ユニット６０にバッテリ５０の異常を示す信号が送信され、図示しない乗員室内の警告灯を点灯するなどの処理が行なわれる。

ステップＳ２２０でバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときや、ステップＳ２３０でバッテリ５０の放電中でないときには、ステップＳ２４０以降の異常判定処理を行なうことなく、異常判定ルーチンを終了する。バッテリ５０の放電中のときにのみステップＳ２４０以降の異常判定処理を行なうのは、セルの微短絡による電池モジュールの電圧低下は放電中に生じるためである。また、残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときにステップＳ２４０以降の異常判定処理を行なわないのは、セルの微短絡とは異なる原因による放電中の電池モジュールの電圧低下を、セルの微短絡による電圧低下であると誤って判定するのを回避するためである。実施例では、前述したように、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときには、基本的にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに値０が設定されバッテリ５０の放電は禁止されるが、エンジン３２の始動条件が成立したときなどの限られた条件下では、出力制限Ｗｏｕｔに拘わらず即ち残容量ＳＯＣに拘わらずバッテリ５０の放電は行なわれる。残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときに、こうした放電が連続して行なわれたりバッテリ温度Ｔｂが低くバッテリ５０の内部抵抗が大きい状態で放電が行なわれたりすると、残容量ＳＯＣが値０近くまで低下する場合がある。この場合、バッテリ５０の各セルおよび各電池モジュールには製造誤差や経年変化による個体差，温度などによる状態差（例えば、各電池モジュールを冷却風により冷却する図示しない冷却ファンの取付位置や冷却風の経路による冷却状態の差など）があるのが通常であるから、バッテリ５０全体の残容量ＳＯＣが値０近くまで低下したときに更にバッテリ５０の放電が行なわれると、複数のセルのうちの１つのセルがその蓄電量が値０に至っている状態から更に放電されて正負が反転する転極が生じ、転極が生じたセルを含む電池モジュールの電圧が他の電池モジュールから大きく低下する場合が生じる。このように、放電中の電池モジュールの電圧低下はセルの微短絡とは異なる原因で生じることがあるため、残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときには、ステップＳ２４０以降の異常判定処理を行なわないようにするのである。こうした処理により、セルの転極による放電中の一時的な電池モジュールの電圧低下を、ハード上の故障としてのセルの微短絡による電圧低下であると誤って判定するのを抑制することができ、バッテリ５０の電池モジュール内の短絡による異常をより適正に判定することができる。この結果、運転者への警告などにより、バッテリ５０の点検や交換が無駄に行なわれるのを抑制することができる。

以上説明した実施例の駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の残容量ＳＯＣがバッテリ５０の放電を禁止すべき所定量Ｓｒｅｆ以上のときには、バッテリ５０の放電中において複数の電池モジュールＭ１〜Ｍ４のうちの任意の１つの電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘと残余の全ての電池モジュールＭｉの電圧Ｖｉとの電圧差ΔＶｘｉが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときに電池モジュールＭｘ内に短絡による異常が生じていると判定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の放電中において電圧差ΔＶｘｉが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときでも電池モジュールＭｘ内の短絡による異常とは判定しないから、誤判定を抑制することができ、バッテリ５０の電池モジュール内の短絡による異常をより適正に判定することができる。

実施例の駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０では、電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘに対する他の全ての電池モジュールＭｉの電圧Ｖｉの電圧差ΔＶｘｉが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときに電池モジュールＭｘ内の短絡による異常が生じていると判定するものとしたが、電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘに対する他の１つの電池モジュールの電圧の電圧差が所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときに異常と判定したり、電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘに対する他の２つ又は３つの電池モジュールの電圧の電圧差が所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときに異常と判定したり、電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘに対する他の全ての電池モジュールの電圧の平均値や中央値の電圧差が所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときに異常と判定するものとしてもよい。

実施例の駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ以上でバッテリ５０の放電中に電池モジュール内の短絡による異常が生じているか否かを判定するものとしたが、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量以上かつ出力制限Ｗｏｕｔが値０でバッテリ５０の放電中に電池モジュール内の短絡による異常が生じているか否かを判定するものとしてもよい。

実施例の駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときには電池モジュール内の短絡による異常が生じているか否かを判定する図６のルーチンのステップＳ２４０以降の処理を行なわないものとしたが、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに拘わらず電池モジュール内の短絡による異常が生じているか否かの判定を行なうと共に残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときにこうした異常が生じていると判定されたときには判定結果をマスクするものとしてもよい。この場合、図６のルーチンに代えて図７の異常判定ルーチンを実行するものとすればよい。図７のルーチンでは、図６のルーチンのステップＳ２００，Ｓ２２０の処理を行なわずにステップＳ３００〜Ｓ３３０の処理を行なう点を除いて図６のルーチンと同一の処理を行なうため、図６のルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付しその詳細な説明を省略する。図７のルーチンでは、まず、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂや電池モジュールＭ１〜Ｍ４の電圧Ｖ１〜Ｖ４などを入力し（ステップＳ３００）、変数ｘを値０にリセットし（ステップＳ２１０）、バッテリ５０の放電中において電池モジュールＭ１〜Ｍ４内の短絡による異常が生じているか否かの判定結果に応じて異常判定フラグＦｘに値１を設定し（ステップＳ２３０〜Ｓ２８０）、その後にバッテリ５０の残容量ＳＯＣを入力すると共に（ステップＳ３１０）、入力した残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満であるか否かを判定し（ステップＳ３２０）、残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ以上のときにはそのまま異常判定ルーチンを終了するが、残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときには短絡異常判定フラグＦ１〜Ｆ４を値０にリセットして（ステップＳ３２０）、異常判定ルーチンを終了する。こうした処理によっても、誤判定を抑制することができ、バッテリ５０の電池モジュール内の短絡による異常をより適正に判定することができる。

実施例の駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０は複数のセルを直列接続してなる４つの電池モジュールＭ１〜Ｍ４が直列に接続されたものとして構成されているものとしたが、バッテリ５０は複数のセルが直列接続してなる２つ以上の電池モジュールが直列に接続されたものとして構成されているものであれば電池モジュールの数については幾つであってもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、スタータモータにより始動されるエンジンからの動力により走行する通常の自動車やこうした自動車以外の列車などの車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態，建設設備などの移動しない設備に組み込まれた駆動装置の形態としても構わない。さらに、こうした駆動装置の異常判定方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電池モジュールＭ１〜Ｍ４が「電池モジュール」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、モータＭＧ１が「駆動機器」に相当し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときでも走行用パワーと充放電用パワーとの和が始動用閾値を超えるエンジン３２の始動条件が成立したときにエンジン３２が始動されるようモータＭＧ１を駆動する図５の始動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット６０とトルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１をスイッチング制御するモータＥＣＵ４４とが「駆動機器制御手段」に相当し、電池モジュールＭ１〜Ｍ４の電圧を検出する電圧センサＳ１〜Ｓ４が「電圧検出手段」に相当し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ以上のときにはバッテリ５０の放電中において電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘと他の全ての電池モジュールＭｉの電圧Ｖｉとの電圧差ΔＶｘｉが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときに電池モジュールＭｘ内の短絡による異常が生じていると判定して異常判定フラグＦｘに値１を設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときにはこうした電池モジュール内の短絡による異常の判定を行なわないようにする図６の異常判定ルーチンを実行するバッテリＥＣＵ５２が「異常判定手段」に相当する。また、空調装置のコンプレッサ４６や図示しない補機も「駆動機器」に相当し、エンジン３２が「内燃機関」に相当する。

ここで、「電池モジュール」としては、電池モジュールＭ１〜Ｍ４に限定されるものではなく、二次電池としての複数のセルが直列に接続されてなる複数のものであれば如何なるものとしてもかまわない。「バッテリ」としては、バッテリ５０に限定されるものではなく、二次電池としての複数のセルが直列に接続されてなる複数の電池モジュールを直列に接続してなるものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動機器」としては、モータＭＧ１や空調装置のコンプレッサ４６，図示しない補機に限定されるものではなく、バッテリからの電力を用いて駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動機器制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット６０とモータＥＣＵ４４とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「駆動機器制御手段」としては、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときでも走行用パワーと充放電用パワーとの和が始動用閾値を超えるエンジン３２の始動条件が成立したときにエンジン３２が始動されるようモータＭＧ１を駆動するためにインバータ４１をスイッチング制御するものに限定されるものではなく、バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量がバッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでもバッテリの放電の禁止より駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときにはバッテリからの電力を用いた駆動機器の駆動が行なわれるよう駆動機器を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧検出手段」としては、電池モジュールＭ１〜Ｍ４の電圧を検出する電圧センサＳ１〜Ｓ４に限定されるものではなく、２つや３つ，５つ以上の電池モジュールの電圧を検出するものなど、複数の電池モジュールの各々の電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「異常判定手段」としては、バッテリＥＣＵ５２などの単一の電子制御ユニットにより構成されるものに限定されるものではなく、複数の電子制御ユニットの組み合わせにより構成されるなどとしてもよい。また、「異常判定手段」としては、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ以上のときにはバッテリ５０の放電中において電池モジュールＭｘの電圧Ｖｘと他の全ての電池モジュールＭｉの電圧Ｖｉとの電圧差ΔＶｘｉが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のときに電池モジュールＭｘ内の短絡による異常が生じていると判定して異常判定フラグＦｘに値１を設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときにはこうした電池モジュール内の短絡による異常の判定を行なわないようにするものに限定されるものではなく、残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満のときでもこうした電池モジュール内の短絡による異常の判定を行なうが判定結果をマスクするものなど、バッテリの残容量が所定量以上のときにはバッテリの放電時における検出された複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と検出された複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定し、バッテリの残容量が所定量未満のときにはバッテリの放電時における電圧差が所定電圧以上のときでも任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しないものであれば如何なるものとしても構わない。また、「内燃機関」としては、エンジン３２に限定されるものではなく、水素エンジンなどの他のタイプの内燃機関であっても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、駆動装置や車両の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２駆動軸、２４デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ駆動輪、３２エンジン、３４クランクシャフト、３４ａクランクポジションセンサ、３６エンジン用電子制御ユニット、３８遊星歯車機構、４１，４２，４５インバータ、４４モータ用電子制御ユニット、４６コンプレッサ、４７電力ライン、５０バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット、６０ハイブリッド用電子制御ユニット、６２シフトポジションセンサ、６４アクセルペダルポジションセンサ、６６ブレーキペダルポジションセンサ、６８車速センサ、Ｍ１〜Ｍ４電池モジュール、ＭＧ１，ＭＧ２モータ，Ｓ１〜Ｓ４電圧センサ。

Claims

二次電池としての複数のセルが直列に接続されてなる複数の電池モジュールを直列に接続してなるバッテリと、前記バッテリからの電力を用いて駆動する駆動機器と、前記バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量が前記バッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでも前記バッテリの放電の禁止より前記駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときには前記バッテリからの電力を用いた前記駆動機器の駆動が行なわれるよう該駆動機器を制御する駆動機器制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記複数の電池モジュールの各々の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記バッテリの残容量が前記所定量以上のときには前記バッテリの放電時における前記検出された複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と前記検出された複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに該任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定し、前記バッテリの残容量が前記所定量未満のときには前記バッテリの放電時における前記電圧差が前記所定電圧以上のときでも前記任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しない異常判定手段と、
を備える駆動装置。
請求項１記載の駆動装置であって、
前記異常判定手段は、前記バッテリの残容量が前記所定量未満のときには前記短絡による異常の判定を行なわない手段である、
駆動装置。
請求項１または２記載の駆動装置と、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
を備える車両であって、
前記駆動機器は、前記内燃機関をモータリング可能な電動機であり、
前記所定の駆動条件は、前記電動機による前記内燃機関のモータリングを伴って該内燃機関を始動する条件である、
車両。
二次電池としての複数のセルが直列に接続されてなる複数の電池モジュールを直列に接続してなるバッテリと、前記バッテリからの電力を用いて駆動する駆動機器と、前記バッテリの放電可能な蓄電容量である残容量が前記バッテリの放電を禁止すべき所定量未満のときでも前記バッテリの放電の禁止より前記駆動機器の駆動を優先する所定の駆動条件が成立したときには前記バッテリからの電力を用いた前記駆動機器の駆動が行なわれるよう該駆動機器を制御する駆動機器制御手段と、を備える駆動装置の異常判定方法であって、
前記バッテリの残容量が前記所定量以上のときには前記バッテリの放電時における前記複数の電池モジュールのうちの任意の１つの電池モジュールの電圧と前記複数の電池モジュールのうちの残余の少なくとも１つの電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに該任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常が生じていると判定し、前記バッテリの残容量が前記所定量未満のときには前記バッテリの放電時における前記電圧差が前記所定電圧以上のときでも前記任意の１つの電池モジュール内の短絡による異常とは判定しない、
ことを特徴とする異常判定方法。