JP5338135B2 - 自動車のバッテリ制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルを組み合わせて構成される自動車用バッテリの制御方法およびその装置に関し、自動車の電力系統制御の技術分野に属する。

近年、燃料と電気を利用して、または電気のみを利用して走行する所謂ハイブリッド車や電気自動車が実用化されているが、この種の自動車には、複数の電池セルを１つに組み合わせて構成される組電池（バッテリ）が搭載されている。

このような複数の電池セルにより構成されるバッテリにおいては、複数の電池セルに製造に起因する性能のバラツキや、自動車への搭載後の誤使用による異常、或いは使用中における温度のバラツキ等に起因して、各電池セル間で電圧にバラツキが生じる、といった問題がある。このバラツキが小さいまま維持されれば問題はないが、このバラツキが長期の使用などにより大きくなりすぎると、例えば特定の電池セルが集中的に過充電されるなどして他の電池セルに比べて早く寿命が低下し、その結果、バッテリ全体として十分機能しなくなるおそれがある。

この対処として、各電池セルの異常を早期に検出することが考えられる。例えば、特許文献１に記載の発明では、まずイグニッションオフ直前とイグニッションオン直後の無負荷状態の各電池セルの電圧に基づいて、駐車中における各電池セルの自己放電量を算出し、その算出値が駐車時間に対応して設定されている基準値以上であるときは、異常と判定される。すなわち、駐車時間から推定される量に比べて自己放電量が大きいときは、その電池セルを異常と判定する。これによれば、駐車中における無負荷状態の電池セルの自己放電量に基づいて異常の有無が判定されるため、高い判定精度が得られる。

特開２００４−３２５２６３公報

ところが、特許文献１に記載された判定方法では、駐車時に毎回、異常有無の判定制御が行われるので、例えば新品状態或いは点検直後等の異常が発生している可能性が低い場合等にも、不必要に判定制御が実行されることになり、判定のためのエネルギをいたずらに大量に消費することになる。

また、各電池セル間での電圧にバラツキが生じることによる寿命の低下を抑制するために、各電池セルの電圧を均等化する制御（バランス制御）を行うことがある。このバランス制御も、無負荷状態の駐車中に行うことが精度よく行う上で望ましいのであるが、前記特許文献１に記載された発明のように、駐車時に毎回、異常有無の判定制御を行うと、精度のよいバランス制御を行うことができないことになる。

そこで、本発明は、バッテリを構成する各電池セルの異常有無の判定制御の頻度を少なくして、エネルギの消費を抑制することができる自動車のバッテリの制御方法及びその装置を提供することを第１の課題とし、また、この判定制御を適切に行いながら、電池セルのバランス制御をも精度よく実行可能とする自動車のバッテリの制御方法及びその装置を提供することを第２の課題とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の電池セルを組み合わせて構成される自動車用バッテリの制御方法であって、
自動車の運転中に電池セルの異常発生の原因となりうる所定状態となったか否かを判定する所定状態判定工程と、
前記所定状態判定工程で前記所定状態になったと判定された場合に、その後の駐車中における電池セルの放電量に基づき、駐車終了後に各電池セルの異常の有無を判定する異常判定工程と、
前記所定状態判定工程で前記所定状態になっていないと判定された場合に、その後の駐車中に、各電池セルの電圧が略同一となるようにバランス調整する電圧バランス工程とを有し、
前記異常判定工程と前記電圧バランス工程とを、前記所定状態判定工程での判定結果に応じて二者択一的に行うことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
前記所定状態は、バッテリの充電電流値または充電電圧値が所定値より大きい状態を含むことを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
前記所定状態は、少なくとも１つの電池セルについて、その温度が所定値より大きい状態を含むことを特徴とする。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
前記所定状態は、少なくとも１つの電池セルについて、その温度と複数の電池セルの平均温度との差の絶対値が所定値より大きい状態を含むことを特徴とする。

加えて、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
複数の電池セルは該電池セルを冷却する冷却風の流れの方向に並んで配置されており、
前記所定状態は、少なくとも１つの電池セルについて、その温度が風下側に配置された電池セルの温度より高い状態を含むことを特徴とする。

一方、請求項６に記載の発明は、複数の電池セルを組み合わせて構成される自動車用バッテリの制御装置であって、
自動車の運転中に電池セルの異常発生の原因となりうる所定状態となったか否かを判定する所定状態判定手段と、
前記所定状態判定手段が前記所定状態になったと判定した場合に、その後の駐車中における電池セルの放電量に基づき、駐車終了後に各電池セルの異常の有無を判定する異常判定手段と、
前記所定状態判定手段が前記所定状態になっていないと判定した場合に、その後の駐車中に、各電池セルの電圧が略同一となるようにバランス調整する電圧バランス手段とを有し、
前記異常判定手段による判定と前記電圧バランス手段によるバランス調整とを、前記所定状態判定手段の判定結果に応じて二者択一的に行うように構成されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
前記所定状態判定手段は、バッテリの充電電流値または充電電圧値を検出し、
その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、充電電流値または充電電圧値が所定値より大きい状態になったか否かを判定することを特徴とする。

さらに、請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
前記所定状態判定手段は、各電池セル毎に温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度が所定値より大きい状態になったか否かを判定することを特徴とする。

さらにまた、請求項９に記載の発明は、請求項６から８のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
前記所定状態判定手段は、各電池セル毎に温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度と複数の電池セルの平均温度との差の絶対値が所定値より大きい状態になったか否かを判定することを特徴とする。

加えて、請求項１０に記載の発明は、請求項６から９のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
複数の電池セルは該電池セルを冷却する冷却風の流れの方向に並んで配置されており、
前記所定状態判定手段は、各電池セル毎に温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度が風下側に配置された電池セルの温度より高い状態になったか否かを判定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、自動車の運転中に電池セルの異常発生の原因となりうる所定状態になったときのみ、電池セルの異常有無の判定が実行される。その結果、電池セルが異常状態になるまでの異常有無の判定の頻度が少なくなり、判定によるエネルギ消費が抑制される。また、自動車の運転中に前記所定状態になっていない場合、各電池セルの電圧が略同一となるようにバランス調整が行われて、複数の電池セルの電圧がほぼ均等化される。

また、請求項２に記載の発明によれば、自動車の運転中にバッテリの充電電流値または充電電圧値が所定値より大きい状態になったときに、前記所定状態になったとして、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、過充電によって生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、自動車の運転中に少なくとも１つの電池セルについてその温度が所定値より大きい状態になったときに、前記所定状態になったとして、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、自動車の運転中に少なくとも１つの電池セルが異常な高温状態になることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、自動車の運転中に少なくとも１つの電池セルについてその温度と複数の電池セルの平均温度との差の絶対値が所定値より大きい状態になったときに、前記所定状態になったとして、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、自動車の運転中に複数の電池セルの温度のバラツキが大きくなることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

加えて、請求項５に記載の発明によれば、複数の電池セルが該電池セルを冷却する冷却風の流れの方向に並んで配置されている場合、自動車の運転中に少なくとも１つの電池セルについてその温度が風下側に配置された電池セルの温度より高い状態になったときに、前記所定状態になったとして、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、各電池セルの温度が冷却風の風上側に行くほど低くなる状態と異なる状態に自動車の運転中になることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

一方、請求項６に記載の発明によれば、所定状態判定手段が自動車の運転中に電池セルの異常発生の原因となりうる所定状態になったと判定した場合にのみ、異常判定手段による、電池セルの異常有無の判定が実行される。その結果、電池セルが異常状態になるまでの異常有無の判定の頻度が少なくなり、判定によるエネルギ消費が抑制される。また、自動車の運転中に前記所定状態になっていない場合、各電池セルの電圧が略同一となるようにバランス調整が行われて、複数の電池セルの電圧がほぼ均等化される。

また、請求項７に記載の発明によれば、所定状態判定手段が、前記所定状態に含まれる、バッテリの充電電流値または充電電圧値が所定値より大きい状態になったと判定したときに、異常判定手段による、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、過充電によって生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

さらに、請求項８に記載の発明によれば、所定状態判定手段が、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度が所定温度より大きい状態になったと判定したときに、異常判定手段による、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、自動車の運転中に少なくとも１つの電池セルが異常な高温状態になることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

さらにまた、請求項９に記載の発明によれば、所定状態判定手段が、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度と複数の電池セルの平均温度との差の絶対値が所定値より大きい状態になったと判定したときに、異常判定手段による、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、自動車の運転中に複数の電池セルの温度のバラツキが大きくなることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

加えて、請求項１０に記載の発明によれば、複数の電池セルが該電池セルを冷却する冷却風の流れの方向に並んで配置されている場合、所定状態判定手段が、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度が風下側に配置された電池セルの温度より高い状態になったと判定したときに、異常判定手段による、電池セルの異常有無の判定が実行される。これにより、各電池セルの温度が冷却風の風上側に行くほど低くなる状態と異なる状態に自動車の運転中になることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車のバッテリ制御方法が実施される、バッテリを中心とする、所謂ハイブリッド自動車の電力系統を概略的に示している。図において、実線は電線を示し、点線は制御信号やセンサの検出信号を示している。

図１に示すように、バッテリＢは、ｎ個の電池セルＥ１〜Ｅｎを組み合わせて構成されており、このｎ個の電池セルは直列に接続されている。

このバッテリＢは、自動車の運転中に、駆動源としてモータＭが機能するときに、インバータＩＶを介して該モータＭに電力を供給する。また、バッテリＢは、自動車の減速中、発電機としてモータＭが機能するときに、インバータＩＶを介して該モータＭにより充電される。このモータＭを駆動源または発電機として切り替える制御は、ＨＥＶコントローラＨＥＶ−ＣＯＮにより行われる。このコントローラＨＥＶ−ＣＯＮは、走行状態に応じて、駆動源をエンジン（図示せず）またはモータＭに切り替えるように、またそれに合わせてインバータＩＶを制御するように構成されている。また、運転者によりイグニッションスイッチがＯＮ操作またはＯＦＦ操作されると、それに対応する信号を後述するバッテリコントローラＢ−ＣＯＮに送信するように構成されている。

バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、バッテリＢを制御するものであって、それは、バッテリＢの充電電流値Ｉ_Ｂや充電電圧値Ｖ_Ｂ、電池セルＥ１〜Ｅｎそれぞれの電圧Ｖ１〜Ｖｎや温度Ｔ１〜Ｔｎなどに基づいて、バッテリＢを制御する。具体的な制御内容については後述する。

バッテリＢの充電電流値Ｉ_Ｂや充電電圧値Ｖ_Ｂは、電流センサＩＢＳと電圧センサＶＢＳによって検出され、その検出信号がバッテリコントローラＢ−ＣＯＮに送信される。また、電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧Ｖ１〜Ｖｎや温度Ｔ１〜Ｔｎは、電圧センサＶＥＳ１〜ＶＥＳｎと温度センサＴＥＳ１〜ＴＥＳｎによって検出され、その検出信号がバッテリコントローラＢ−ＣＯＮに送信される。

次に、本発明に係るバッテリ制御方法、すなわちバッテリの制御装置であるバッテリコントローラＢ−ＣＯＮの制御内容について説明する。

バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常の有無を判定する異常判定制御と、電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧のバラツキを小さくする（すなわち、各電池セルの電圧が略同一になるようにバランス調整する）電圧バランス制御を実行するように構成されている。

バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、これらの異常判定制御と電圧バランス制御を二者択一的に実行する。いずれの制御を実行するかは、図２に示すように、運転者によりイグニッションスイッチがＯＦＦ操作される前に（ＩＧ−ＯＦＦ前に）、所定状態が発生したか否かで決定する。この「所定状態」は、自動車の運転中に起こる（言い換えると自動車の運転中に検出できる）、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常発生の原因となりうる状態を言う。なお、所定状態の詳細は後述する。

図２（Ａ）に示すように、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ＩＧ−ＯＦＦ前に所定状態が発生すると、ＩＧ−ＯＦＦ後のイグニッションスイッチがＯＮ操作された後（すなわち、駐車終了後）、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常有無を判定する。判定方法は後述する。

一方、図２（Ｂ）に示すように、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ＩＧ−ＯＦＦ前に所定状態が発生しなかった場合、ＩＧ−ＯＦＦ後の駐車期間中に電圧バランス制御実行する。

この電圧バランス制御について説明する。電圧バランス制御は、図１に示すように、電池セルＥ１〜Ｅｎそれぞれに並列に接続されているバランス回路ＢＣ１〜ＢＣｎを用いて実行される。このバランス回路ＢＣ１〜ＢＣｎは、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮにより制御される。

バランス回路による電圧バランス制御の概念について簡単に説明する。図３は、一例として、最も単純な構成のバッテリモデルにおける、すなわち２つの電池Ｅ１とＥ２とで構成されるバッテリのバランス回路を示している。図３に示すように、電池Ｅ１のバランス回路は、直列に接続されたスイッチＳ１と抵抗Ｒ１とで構成され、同様に、電池Ｅ２のバランス回路も直列に接続されたスイッチＳ２と抵抗Ｒ２とで構成されている。図３（Ａ）に示すように、電圧バランス制御前（電圧バランス制御を実行しないとき）は、スイッチＳ１とＳ２は、ＯＦＦ状態である。

電池Ｅ１が電圧Ｖ１、電池Ｅ２が電圧Ｖ２、Ｖ２＞Ｖ１である場合における電圧バランス制御は、図３（Ｂ）に示すように、スイッチＳ２がＯＮ状態にされることにより行われる。バッテリコントローラＢ−ＣＯＮに制御されてスイッチＳ２がＯＮ状態になると、電池Ｅ２の電圧Ｖ２がＶ１に向かって降圧し、最終的にＶ１と略同一の値になる。すなわち、スイッチＳ２をＯＮ状態にすることにより、電圧が高い電池セルＥ２を抵抗Ｒ２を介して放電している。この電圧バランス制御は、２つの電池セルＥ１、Ｅ２の電圧がほぼ等しくなったときに、スイッチＳ２をＯＦＦ状態にして終了する。これにより、電池セルＥ１、Ｅ２において、の電圧のバラツキが小さくなり、ほぼ均等化される。

なお、代わりとして、電圧が高い電池セルの放電により、電圧が低い電池セルを充電する電圧バランス制御を実行するように構成してもよい。

図４は、一例として、電池セルＥ１’またはＥ２’の一方の放電により、他方の電池セルを充電する電圧バランス制御を実行できる、最も単純な構成モデルの、電池Ｅ１’とＥ２’からなるバッテリのバランス回路を示している。

図４に示すように、バランス回路は、電池セルＥ１’と電池Ｅ２’とをスイッチＳ１２を介して接続し、また互いの陽極をスイッチＳ１を介して接続するとともに互いの陰極をスイッチＳ２を介して接続して構成される。図４（Ａ）に示すように、電圧バランス制御前（電圧バランス制御を実行しないとき）は、スイッチＳ１とＳ２はＯＦＦ状態であり、スイッチＳ１２はＯＮ状態である。

電池セルＥ２’の電圧Ｖ２’が電池セルＥ１’の電圧Ｖ１’より高い場合、図４（Ｂ）に示すように、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、スイッチＳ１２をＯＦＦ状態にし、スイッチＳ２をＯＮ状態にする。これにより、電池セルＥ２’の放電により電池Ｅ１’が充電され、最終的に、電圧Ｖ１’と電圧Ｖ２’はほぼ平均電圧になる。この電圧バランス制御は、２つの電池セルＥ１、Ｅ２の電圧がほぼ等しくなったときに、スイッチＳ１２をＯＮ状態にするとともに、スイッチＳ２をＯＦＦ状態にして終了する。これにより、電池セルＥ１’、Ｅ２’において、電圧のバラツキが小さくなり、ほぼ均等化される。

なお、この場合は、放電するのみの図３に示すバランス回路に比べてエネルギのロスは少ないが、スイッチが増える分、バッテリコントローラの制御が複雑になる。

ここからは、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮの制御の流れを説明する。

図５はイグニッションスイッチがＯＮ操作されて始まる（ＩＧ−ＯＮ後に始まる）制御の流れを示すフロー図であり、図６は、イグニッションスイッチがＯＦＦ操作されて始まる（ＩＧ−ＯＦＦ後に始まる）制御の流れを示すフロー図である。また、図５に示す制御は、後述するようにバッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常を運転者に報知して終了する、またはＩＧ−ＯＦＦされて強制的に終了する制御である。

まず、イグニッションスイッチがＯＮ操作されると、ＨＥＶコントローラＨＥＶ−ＣＯＮは、ＩＧ−ＯＮ信号をバッテリコントローラＢ−ＣＯＮに送信する（図１参照。）。バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ＩＧ−ＯＮ信号を受信すると、図５に示すように、ステップＳ１００において、記憶装置（図示せず）に記憶されているフラグ変数が１であるか否かを判定する。

このフラグ変数Ｆは、ゼロまたは１のいずれかであり、図６に示すように、ＩＧ−ＯＮ前の駐車中に、電圧バランス制御が実行されているときは１の値である。そうでない場合はゼロである。また初期値は１である。

ステップＳ１００において、フラグ変数Ｆが１であると判定されると、ステップＳ１１０に進む。そうでない場合、すなわちゼロである場合はＳ２００に進む。

ステップＳ１１０において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、バッテリＢの充電電流値Ｉ_Ｂを、電流センサＩＢＳからの信号に基づいて読込む。

次にステップＳ１２０において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ステップＳ１１０で読込んだ充電電流値Ｉ_Ｂが予め設定されたしきい電流値Ｉ_０（所定値）に比べて大きいか否かを判定する。この判定工程は、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）が上述や図２に示す所定状態になっているか否かを判定する工程であり、詳細に言えば、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）が、後の異常発生の原因となりうる、充電電流値Ｉ_Ｂがしきい電流値Ｉ_０を超えている所定状態にあるか否かを判定している。（しきい電流値Ｉ_０は、これを充電電流値Ｉ_Ｂが超えていると、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）に後に異常が発生する可能性がある値に設定されている。）。

所定状態にある場合、すなわち充電電流値Ｉ_Ｂがしきい電流値Ｉ_０に比べて大きい場合、ステップＳ１３０に進み、フラグ変数Ｆをゼロに設定する。それに対して所定状態にない場合、ステップＳ１４０に進み、フラグ変数Ｆを１に設定し、その後、ステップＳ１１０に戻る。

ステップＳ１５０において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、計時を開始する（カウントし始める）。計時し始めて所定時間が経過すると（Ｓ１６０）、Ｓ１７０に進み、複数の電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧値Ｖ１〜Ｖｎを、電圧センサＶＥＳ１〜ＶＥＳｎからの信号に基づいて読込む。続くステップＳ１８０において、読込んだ電圧値Ｖ１〜Ｖｎを、記憶装置（図示せず）にＶｍ１〜Ｖｍｎとして記憶する。そして、計時を終了し、ステップＳ１１０に戻る。

一方、ステップＳ１００でフラグ変数Ｆが１でないと判定された場合、すなわちＩＧ−ＯＮ前の駐車中に電圧バランス制御を実行していない場合、図２（Ａ）に示すように、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常有無の判定を実行するために、Ｓ２００において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、複数の電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧値Ｖ１〜Ｖｎを、電圧センサＶＥＳ１〜ＶＥＳｎからの信号に基づいて読込む。

次に、ステップＳ２１０において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、電池セルＥ１〜Ｅｎそれぞれについて、記憶装置に記憶されている電圧値Ｖｍ１〜ＶｍｎとステップＳ２００で読込んだ電圧値Ｖ１〜Ｖｎとの差と予め決められた値 ΔＶ_１とを比較し、その差が ΔＶ_１に比べて大きい電池セルが存在するか否かを判定する。

このステップＳ２１０について詳細すると、この工程は、ＩＧ−ＯＮ前の駐車中に異常に多く放電した電池セルが複数の電池セルＥ１〜Ｅｎの中に存在するか否かを判定することにより、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常有無を判定する工程である。図２（Ａ）に示すように、異常有無を判定する工程前の駐車期間中（ＩＧ−ＯＦＦ後からＩＧ−ＯＮまでの期間）は、電圧バランス制御を実行していないので、電池セルＥ１〜Ｅｎそれぞれは自己放電する。各電池セルの自己放電量は、ＩＧ−ＯＦＦ直前の電圧値（すなわちステップＳ１８０で記憶装置に記憶されたＶｍｎ）と、ＩＧ−ＯＮ直後の電圧（ステップＳ２００で読込んだＶｎ）との差に対応する。したがって、異常の電池セルの自己放電量に対応する ΔＶ_１に比べて、ＩＧ−ＯＦＦ前の電圧値とＩＧ−ＯＮ直後の電圧値との差が大きい電池セルを異常と判定している。

駐車期間中に異常自己放電した（Ｖｍｎ−Ｖｎ＞ ΔＶ_１を満たす）電池セルが１つでも存在する場合は、ステップＳ２２０に進み、運転者に、例えばアラーム音やアラームランプなどを介して、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常を報知する。そして、この制御を終了する。一方、駐車期間中に異常自己放電した電池セルが１つも存在しない場合は、ステップＳ１１０に進む。

次に、図５に示す制御の途中に、イグニッションスイッチがＯＦＦ操作されて始まる、図６の制御を説明する。

ＩＧ−ＯＦＦされると、まず、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ＩＧ−ＯＦＦ後の駐車中に上述の電圧バランス制御を実行するか否かを決定するために、フラグ変数Ｆが１であるか否かを判定する。すなわち、ＩＧ−ＯＦＦ前に所定状態が発生したか否かを確認する。

フラグ変数Ｆが１である場合、すなわちＩＧ−ＯＦＦ前に所定状態が発生していない場合（図５のステップＳ１２０に参照）、ステップＳ３１０に進む。これに対し、フラグ変数Ｆが１でなく、すなわちゼロである場合、ＩＧ−ＯＦＦ前に所定状態が発生しているので、図２にも示すように、電圧バランス制御を実行せずに終了する（次にＩＧ−ＯＮになるまでバッテリコントローラＢ−ＣＯＮは待機する。）。

ステップＳ３１０において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、複数の電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧値Ｖ１〜Ｖｎを、電圧センサＶＥＳ１〜ＶＥＳｎからの信号に基づいて読込む。

次にステップＳ３２０において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ステップＳ３１０で読込んだ複数の電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧値Ｖ１〜Ｖｎの平均値Ｖｃを算出する。

続くステップＳ３３０において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、電池セルＥ１〜Ｅｎそれぞれについて、ステップＳ３１０で読込んだ電圧値とステップＳ３２０で算出した平均値Ｖｃとの差の絶対値と、予め決められた値 ΔＶ_２とを比較し、その絶対値が ΔＶ_２に比べて大きい電池セルが存在するか否かを判定する。このような電池セルが存在する場合ステップＳ３４０に進む。存在しない場合、終了する。

このステップＳ３３０の工程は、複数の電池セルＥ１〜Ｅｎの電圧Ｖ１〜Ｖｎの電圧のバランスの良悪を判定する工程であり、１つでも平均値Ｖｃから離れた電圧値の電池セルが存在すると電圧のバランスが悪いとして電圧バランス制御の実行を決定する工程である。

電圧バランスが悪いと、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ステップＳ３４０に進み、上述の電圧バランス制御を実行する。そして、電圧バランス制御完了後、図６に示す制御を終了する。これに対し、電圧バランスが良い場合は、電圧バランス制御を実行せずに終了する。

本実施形態によれば、ＩＧ−ＯＦＦ前（自動車の運転中）に、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常発生の原因となりうる充電電流値Ｉ_Ｂがしきい電流値Ｉ_Ｏに比べて大きい所定状態になったときに、ＩＧ−ＯＦＦ後のＩＧ−ＯＮ直後にバッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常有無の判定が実行される。また、この異常有無の判定は、ＩＧ−ＯＦＦ後からＩＧ−ＯＮまでの期間、すなわち駐車期間中の電池セルＥ１〜Ｅｎそれぞれの自己放電量に基づいて実行される。

駐車期間終了後、すなわちＩＧ−ＯＮ直後、常に、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常有無の判定が実行されるわけではないので、電池セルＥ１〜Ｅｎが異常状態になるまでの異常有無の判定の頻度が少なく、そのため判定によるエネルギ消費が抑制される。また、自動車の運転中に充電電流値Ｉ_Ｂがしきい電流値Ｉ_Ｏに比べて大きい所定状態になったときに、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）の異常有無の判定が実行されるので、過充電によって生じる可能性がある電池セルＥ１〜Ｅｎの異常を検出できる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されない。

例えば、上述の実施形態の場合、バッテリ（電池セル）の異常有無の判定の実行を決定するための所定状態は、バッテリの充電電流値がしきい電流値に比べて大きい状態であったがこれに限定されない。

例えば、バッテリの充電電圧値が所定値に比べて大きい状態を所定状態としてもよい。

この場合の制御は、図５に示すステップＳ１１０とステップＳ１２０を、図7に示すステップＳ１１０−１とＳ１２０−１とに置き換えた制御となる。

図１を参照しつつ説明すると、まず、ステップＳ１１０−１において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、バッテリＢの充電電圧値Ｖ_Ｂを、電圧センサＶＢＳからの信号に基づいて読込む。

次にステップＳ１２０−１において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ステップＳ１１０−１で読込んだ充電電圧値Ｖ_Ｂが予め設定されたしきい電圧値Ｖ_０（所定値）に比べて大きいか否かを判定する。この判定工程は、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）が、後の異常発生の原因となりうる、充電電圧値Ｖ_Ｂがしきい電圧値Ｖ_０を超えている所定状態にあるか否かを判定している。（しきい電圧値Ｖ_０は、これを充電電圧値Ｖ_Ｂが超えていると、バッテリＢ（電池セルＥ１〜Ｅｎ）に後に異常が発生する可能性がある値に設定されている。）。

所定状態にある場合、すなわち充電電圧値Ｖ_Ｂがしきい電圧値Ｖ_０に比べて大きい場合、ステップＳ１３０に進み、フラグ変数Ｆをゼロに設定する。それに対して所定状態にない場合、ステップＳ１４０に進み、フラグ変数Ｆを１に設定し、その後、ステップＳ１１０に戻る。

これにより、上述の実施形態同様、過充電によって生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

また、各電池セルの温度に基づいて所定状態になっているか否かを判定してもよい。

この場合の制御は、図５に示すステップＳ１１０とステップＳ１２０を、図８に示すステップＳ１１０−２とＳ１２０−２とに置き換えた制御となる。

図１を参照しつつ説明すると、まず、ステップＳ１１０−２において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、電池セルＥ１〜Ｅｎの温度Ｔ１〜Ｔｎを、温度センサＴＥＳ１〜ＴＥＳｎからの信号に基づいて読込む。

次にステップＳ１２０−２において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ステップＳ１１０−２で読込んだ温度が予め設定されたしきい温度Ｔ_０（所定値）に比べて大きい電池セルが存在するか否かを判定する。この判定工程は、後の異常発生の原因となりうる、温度Ｔ１〜Ｔｎの少なくとも１つしきい温度Ｔ_０を超えている所定状態にあるか否かを判定している。（しきい温度Ｔ_０は、これを温度が超えていると、その電池セルに後に異常が発生する可能性がある値に設定されている。）。

所定状態にある場合、すなわち温度がしきい温度Ｔ_０に比べて大きい電池セルが存在する場合、ステップＳ１３０に進み、フラグ変数Ｆをゼロに設定する。それに対して、所定状態にない場合、ステップＳ１４０に進み、フラグ変数Ｆを１に設定し、その後、ステップＳ１１０に戻る。

これにより、自動車の運転中に少なくとも１つの電池セルが異常な高温状態になることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

さらに、複数の電池セルの温度に基づいてバッテリ（電池セル）の異常発生の原因となるうる所定状態になっているか否かを判定する方法は、これに限らない。

電池セルそれぞれの温度のバラツキに基づいて、所定状態になっているか否かを判定してもよい。

この場合の制御は、図５に示すステップＳ１１０とステップＳ１２０を、図８に示すステップＳ１１０−３１、Ｓ１１０−３２、およびＳ１２０−３とに置き換えた制御となる。

図１を参照しつつ説明すると、まず、ステップＳ１１０−３１において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、電池セルＥ１〜Ｅｎの温度Ｔ１〜Ｔｎを、温度センサＴＥＳ１〜ＴＥＳｎからの信号に基づいて読込む。

次に、ステップＳ１１０−３２において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、複数の電池セルＥ１〜Ｅｎの平均温度Ｔｃを、ステップＳ１１０−３１で読込んだ温度Ｔ１〜Ｔｎから算出する。

続いて、ステップＳ１２０−３において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、ステップＳ１１０−３１で読込んだ温度とステップＳ１１０−３２で算出した平均温度Ｔｃとの差の絶対値が予め設定された温度 ΔＴ_０（所定値）に比べて大きい電池セルが存在するか否かを判定する。この判定工程は、電池セルＥ１〜Ｅｎの温度Ｔ１〜Ｔｎのバラツキ具合に基づいて、後の異常発生の原因となりうる、所定状態にあるか否かを判定している。

バラツキが大きい場合、すなわち温度と平均温度Ｔｃとの差の絶対値が温度 ΔＴ_０に比べて大きい電池セルが存在する場合、ステップＳ１３０に進み、フラグ変数Ｆをゼロに設定する。それに対してバラツキが小さい場合、ステップＳ１４０に進み、フラグ変数Ｆを１に設定し、その後、ステップＳ１１０に戻る。

これにより、自動車の運転中に複数の電池セルの温度のバラツキが大きくなることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

さらに、複数の電池セルがファンなどからの冷却風によって冷却される場合も、各電池セルの温度に基づいて、所定状態になっているか否かを判定することができる。

例えば、図１０に示すように、複数の電池セルＥ１〜Ｅｎが、順に、直列に配置されてバッテリハウジングＢＨに収納されており、このバッテリハウジングＢＨ内を、電池セルＥ１側からＥｎ側に向かって冷却風がファンＦによって送風される場合、通常、電池セルＥ１〜Ｅｎの温度Ｔ１〜Ｔｎは、風上側（Ｅ１側）が風下側に比べて低くなる。ところが、電池セルが、後に異常発生となりうる状態になると、その電池セルの風下側に配置されている電池セルに比べて温度が高くなることがある。これを利用する。

この場合の制御は、図５に示すステップＳ１１０とステップＳ１２０を、図１１に示すステップＳ１１０−４とＳ１２０―４とに置き換えた制御となる。

図１を参照しつつ説明すると、まず、ステップＳ１１０−４において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、電池セルＥ１〜Ｅｎの温度Ｔ１〜Ｔｎを、温度センサＴＥＳ１〜ＴＥＳｎからの信号に基づいて読込む。

次に、ステップＳ１２０−４において、バッテリコントローラＢ−ＣＯＮは、少なくとも１つの電池セルが風下側の電池セルに比べて温度が高くなった状態を所定状態とし、ステップＳ１１０−３１で読込んだ温度Ｔ１〜Ｔｎに基づいて、その所定状態であるか否かを判定する。所定状態である場合、ステップＳ１３０に進み、フラグ変数Ｆをゼロに設定する。それに対して所定状態でない場合、ステップＳ１４０に進み、フラグ変数Ｆを１に設定し、その後、ステップＳ１１０に戻る。

これにより、各電池セルの温度が冷却風の風上側に行くほど低くなる状態と異なる状態に自動車の運転中になることにより生じる可能性がある電池セル異常を検出できる。

加えて、図５、７〜９、および１１に示す所定状態の中からいくつか選択したものを組み合わせて１つの所定状態としてもよい。

例えば、制御フローの一部を示す図１２のように、図５、７〜９、および１１に示す所定状態全てを組み合わせて１つの所定状態としてもよい。すなわち、充電電流値Ｉ_Ｂがしきい電流値Ｉ_０に比べて大きいこと（条件１）、充電電圧値Ｖ_Ｂがしきい電圧値Ｖ_０に比べて大きいこと（条件２）、温度がしきい温度Ｔ_０に比べて大きい電池セルが存在すること（条件３）、温度と複数の電池セルの平均温度Ｔ_Ｃとの差の絶対値が温度差 ΔＴ_０に比べて大きい電池セルが存在すること（条件４）、および風下側の電池セルに比べて温度が高い電池セルが存在すること（条件５）があって、この５つの条件のうち１つでも成立すれば、バッテリ（電池セル）は所定状態であると判定される。

この場合、他の実施形態に比べて、バッテリ（電池セル）が所定状態であると判定される頻度が高くなる、すなわちバッテリ（電池セル）の異常有無の判定の頻度が高くなる。

最後に、補足すると、上述では所定状態を判定する方法（所定状態である判定する条件）を５つ示したが、所定状態は５つの方法で判定される状態に限らず、広義には、異常発生の原因となりうる状態であって、自動車の運転中に検出できる状態であれば、どのような状態であってもよい。

以上のように、本発明に係るバッテリの制御方法及びその装置は、バッテリを構成する各電池セルの異常有無の判定制御の頻度を少なくして、エネルギの消費を抑制することができ、また、この判定制御を適切に行いながら、電池セルのバランス制御をも精度よく実行することができる。したがって、バッテリを搭載する自動車の製造産業の分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の実施形態に係るバッテリの制御装置を含む電力系統を概略的に示す図である。 バッテリの異常有無判定の実行条件と、電圧バランス制御実行条件とを説明するためのタイムチャートを示す図である。 電圧バランス制御の一例を説明するための図である。 電圧バランス制御の別の例を説明するための図である。 ＩＧ−ＯＮ後に始まる制御の一例のフロー図である。 ＩＧ−ＯＦＦ後に始まる制御の一例のフロー図である。 ＩＧ−ＯＮ後に始まる制御の別の例の部分的フロー図である。 ＩＧ−ＯＮ後に始まる制御のさらに別の例の部分的フロー図である。 ＩＧ−ＯＮ後に始まる制御のさらにまた別の例の部分的フロー図である。 複数の電池セルの冷却を説明するための図である。 図１０に対応する例の、ＩＧ−ＯＮ後に始まる制御の部分的フロー図である。 ＩＧ−ＯＮ後に始まる制御のさらに異なる別の例の部分的フロー図である。

符号の説明

Ｂ バッテリ(組電池)
Ｅ１〜Ｅｎ 電池セル

Claims (10)

1. 複数の電池セルを組み合わせて構成される自動車用バッテリの制御方法であって、
   自動車の運転中に電池セルの異常発生の原因となりうる所定状態となったか否かを判定する所定状態判定工程と、
   前記所定状態判定工程で前記所定状態になったと判定された場合に、その後の駐車中における電池セルの放電量に基づき、駐車終了後に各電池セルの異常の有無を判定する異常判定工程と、
   前記所定状態判定工程で前記所定状態になっていないと判定された場合に、その後の駐車中に、各電池セルの電圧が略同一となるようにバランス調整する電圧バランス工程とを有し、
   前記異常判定工程と前記電圧バランス工程とを、前記所定状態判定工程での判定結果に応じて二者択一的に行うことを特徴とする自動車のバッテリの制御方法。
2. 請求項１に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
   前記所定状態は、バッテリの充電電流値または充電電圧値が所定値より大きい状態を含むことを特徴とする自動車のバッテリの制御方法。
3. 請求項１または２に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
   前記所定状態は、少なくとも１つの電池セルについて、その温度が所定値より大きい状態を含むことを特徴とする自動車のバッテリの制御方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
   前記所定状態は、少なくとも１つの電池セルについて、その温度と複数の電池セルの平均温度との差の絶対値が所定値より大きい状態を含むことを特徴とする自動車のバッテリの制御方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御方法において、
   複数の電池セルは該電池セルを冷却する冷却風の流れの方向に並んで配置されており、
   前記所定状態は、少なくとも１つの電池セルについて、その温度が風下側に配置された電池セルの温度より高い状態を含むことを特徴とする自動車のバッテリの制御方法。
6. 複数の電池セルを組み合わせて構成される自動車用バッテリの制御装置であって、
   自動車の運転中に電池セルの異常発生の原因となりうる所定状態となったか否かを判定する所定状態判定手段と、
   前記所定状態判定手段が前記所定状態になったと判定した場合に、その後の駐車中における電池セルの放電量に基づき、駐車終了後に各電池セルの異常の有無を判定する異常判定手段と、
   前記所定状態判定手段が前記所定状態になっていないと判定した場合に、その後の駐車中に、各電池セルの電圧が略同一となるようにバランス調整する電圧バランス手段とを有し、
   前記異常判定手段による判定と前記電圧バランス手段によるバランス調整とを、前記所定状態判定手段の判定結果に応じて二者択一的に行うように構成されていることを特徴とする自動車のバッテリの制御装置。
7. 請求項６に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
   前記所定状態判定手段は、バッテリの充電電流値または充電電圧値を検出し、
   その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、充電電流値または充電電圧値が所定値より大きい状態になったか否かを判定することを特徴とする自動車のバッテリの制御装置。
8. 請求項６または７に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
   前記所定状態判定手段は、各電池セル毎に温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度が所定値より大きい状態になったか否かを判定することを特徴とする自動車のバッテリの制御装置。
9. 請求項６から８のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
   前記所定状態判定手段は、各電池セル毎に温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度と複数の電池セルの平均温度との差の絶対値が所定値より大きい状態になったか否かを判定することを特徴とする自動車のバッテリの制御装置。
10. 請求項６から９のいずれか１項に記載の自動車のバッテリの制御装置において、
    複数の電池セルは該電池セルを冷却する冷却風の流れの方向に並んで配置されており、
    前記所定状態判定手段は、各電池セル毎に温度を検出し、その検出結果に基づいて、前記所定状態に含まれる、少なくとも１つの電池セルについてその温度が風下側に配置された電池セルの温度より高い状態になったか否かを判定することを特徴とする自動車のバッテリの制御装置。

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