JP5402838B2

JP5402838B2 - 電源装置および車両

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Publication number: JP5402838B2
Application number: JP2010131244A
Authority: JP
Inventors: 卓郎菊池; 純太泉; 浩治有留
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: JP2011259592A

Description

本発明は、電源装置および車両に関し、詳しくは、駆動システムと電力のやりとりを行なう二次電池を備える電源装置およびこうした電源装置を搭載する車両に関する。

従来、この種の電源装置としては、複数の電池ブロックからなる組電池と、外部電源からの電力を用いて組電池を充電する充電装置とを備え、複数の電池ブロックのうちＳＯＣが最も大きい電池ブロックのＳＯＣに基づいて充電許容電力を導出し、この導出した充電許容電力が外部電源からの供給電力実績値以下となったときに組電池の充電を終了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、組電池の電池ブロック間の特性ばらつきに起因して電池ブロックが過充電される可能性がある場合には、直ちに充電を終了することにより、組電池の過充電を確実に抑制している。

特開２００９−０４４９３０号公報

上述の電源装置では、組電池を充電した後にシステム起動したときには過充電と判定される場合がある。二次電池の過充電の判定は、二次電池の開放端子電圧が過充電と判定できる過充電判定電圧以上となるときに行なわれることが多いが、過充電を判定する電圧センサには製造誤差や温度特性があるため、二次電池の充電を完了したときの温度とシステム起動したときの温度が異なると、電圧センサの温度特性により、二次電池の充電完了時には過充電と判定されないにも拘わらずその後のシステム起動時に過充電と判定されてしまう場合が生じる。

本発明の電源装置および車両は、二次電池の充電後のシステム起動時にセンサの製造誤差や温度特性により二次電池が過充電であると判定されてしまうのを抑止することを主目的とする。

本発明の電源装置および車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源装置は、
駆動システムと電力のやりとりを行なう二次電池を備える電源装置であって、
前記二次電池の電圧が予め定めた判定電圧以上である過電圧状態を検出する過電圧状態検出手段と、
前記駆動システムをシステム停止している最中に外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて該二次電池を充電する充電手段と、
前記充電手段により前記二次電池が充電された後に最初に前記駆動システムをシステム起動する充電後システム起動時であるとき、システム起動から所定の条件が成立するまでは前記二次電池が過充電であるか否かの判定は行なわず、該所定の条件が成立した以降に前記過電圧状態検出手段により前記過電圧状態が検出されたときに前記二次電池が過充電であると判定する過充電判定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電源装置では、充電手段により駆動システムが停止している最中に外部電源からの電力を用いて二次電池が充電された後に最初に駆動システムをシステム起動する充電後システム起動時であるときには、システム起動から所定の条件が成立するまでは二次電池が過充電であるか否かの判定は行なわず、所定の条件が成立した以降に過電圧状態検出手段により二次電池の電圧が判定電圧以上である過電圧状態が検出されたときに二次電池が過充電であると判定する。即ち、充電手段により二次電池が充電された後に最初に駆動システムをシステム起動するときには、システム起動から所定の条件が成立するまでは、二次電池の過充電の判定は行なわないようにするのである。これにより、過電圧状態検出手段の製造誤差や温度特性による検出精度によって二次電池の充電完了時には過充電は判定されないがその後のシステム起動時に過充電が判定されてしまうのを抑止することができる。ここで、「過電圧状態」は、二次電池の電圧が二次電池の過充電を判定するために予め定めた判定電圧以上である状態である、ものとすることもできる。また、「充電手段」は、駆動システムをシステム停止している最中に外部電源に接続されて外部電源からの電力を用いて二次電池の電圧が判定電圧より小さい充電完了電圧となるまで二次電池を充電する手段である、ものとすることもできる。さらに、「充電後システム起動時」は、充電手段により二次電池が充電完了電圧まで充電された後に最初に駆動システムをシステム起動するときである、ものとすることもできる。「過充電判定手段」は、充電後システム起動時ではないときには、過電圧状態検出手段により過電圧状態が検出されたときに二次電池が過充電であると判定する手段である、ものとすることもできる。

こうした本発明の電源装置において、前記所定の条件は、前記二次電池の電圧が前記過電圧状態検出手段の検出精度に基づく誤差電圧だけ低下するのに要する時間が経過した条件である、ものとすることもできるし、前記二次電池の電圧が前記過電圧状態検出手段の検出精度に基づく誤差電圧だけ低下するのに要する電力が消費された条件である、ものとすることもできる。こうすれば、二次電池の充電完了後のシステム起動時に二次電池の過充電の判定は行なわない範囲を最低限必要な時間にすることができる。ここで、前記二次電池の電圧が前記誤差電圧だけ低下するのに要する時間は、前記駆動システムがシステム起動した状態で最低限の電力消費により前記二次電池の電圧が前記判定電圧から前記誤差電圧だけ低下するのに要する時間である、ものとすることもできる。また、前記二次電池の電圧が前記誤差電圧だけ低下するのに要する電力は、前記駆動システムにより前記二次電池の電圧が前記判定電圧から前記誤差電圧だけ低下するのに要する電力である、ものとすることもできる。

また、本発明の電源装置において、前記駆動システムと前記二次電池とに介在する昇圧コンバータを備え、前記充電後システム起動時においてシステム起動から前記所定の条件が成立するまでは、前記昇圧コンバータをシャットダウンするよう該昇圧コンバータを制御する制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、駆動システムで発電されてもその電力により二次電池が充電されるのを抑止することができる。

さらに、本発明の電源装置において、前記充電手段は、前記充電後システム起動時においてシステム起動から前記所定の条件が成立するまでに前記過電圧状態検出手段により前記過電圧状態が検出されたときには前記充電完了電圧を小さくなるよう補正し、該補正した充電完了電圧まで前記二次電池を充電する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、二次電池の充電完了後のシステム起動時に二次電池の過充電の判定を行なわない間に過電圧状態検出手段により過電圧状態が検出されるのを抑制することができる。この場合、前記充電手段は、前記充電完了電圧を補正した後の前記充電後システム起動時においてシステム起動から前記所定の条件が成立するまでに前記過電圧状態検出手段により前記過電圧状態が検出されなかったときには、前記充電完了電圧を補正前の電圧に戻し、該戻した充電完了電圧まで前記二次電池を充電する手段である、ものとすることもできる。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の電源装置、即ち、基本的には、駆動システムと電力のやりとりを行なう二次電池を備える電源装置であって、前記二次電池の電圧が予め定めた判定電圧以上である過電圧状態を検出する過電圧状態検出手段と、前記駆動システムをシステム停止している最中に外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて該二次電池を充電する充電手段と、前記充電手段により前記二次電池が充電された後に最初に前記駆動システムをシステム起動する充電後システム起動時であるとき、システム起動から所定の条件が成立するまでは前記二次電池が過充電であるか否かの判定は行なわず、該所定の条件が成立した以降に前記過電圧状態検出手段により前記過電圧状態が検出されたときに前記二次電池が過充電であると判定する過充電判定手段と、を備える電源装置を搭載すると共に前記駆動システムを走行用の動力を出力するシステムとして搭載することを要旨とする。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の電源装置を搭載するから、本発明の電源装置が奏する効果、例えば、過電圧状態検出手段の製造誤差や温度特性による検出精度によって二次電池の充電完了時には過充電は判定されないがその後のシステム起動時に過充電が判定されてしまうのを抑止することができる、という効果と同様の効果を奏することができる。

本発明の一実施例としての電源装置を搭載する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。昇圧コンバータ５６の構成の一例を示す構成図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される過充電判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の過充電判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例の電気自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

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、本発明の一実施例としての電源装置を搭載する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エンジン２２と、エンジン２２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。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０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３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、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。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりする例えばリチウムイオン二次電池として構成されシステムメインリレー５５を介して接続された高圧バッテリ５０と、高圧バッテリ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、インバータ４１，４２や高圧バッテリ５０が接続された電力ライン（以下、「高電圧系電力ライン」という。）５４ａに取り付けられて高圧バッテリ５０からの電力を昇圧して高電圧系電力ライン５４ａに供給する昇圧コンバータ５６と、電気部品（例えば、エンジン２２の制御に用いられる図示しないスロットルモータや図示しない排気循環装置における排気の還流量を調整するＥＧＲバルブ、図示しない補機など）が接続された電力ライン（以下、「低電圧系電力ライン」という。）５４ｂに接続された低圧バッテリ５８と、高電圧系電力ライン５４ａからの電力を降圧して低電圧系電力ライン５４ｂに供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５７と、家庭用電源などの外部電源に接続されて高圧バッテリ５０を充電可能な充電器６０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７０と、を備える。

バッテリＥＣＵ５２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，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、高圧バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、高圧バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，高圧バッテリ５０の出力端子に接続された高電圧系電力ライン５４ａに取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，高圧バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ，高圧バッテリ５０を構成する各セル間に取り付けられた電圧センサからの電圧が過電圧であると予め定められた過電圧用閾値Ｖｒｅｆより高いときにオン出力する過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏなどが入力されており、必要に応じて高圧バッテリ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７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、高圧バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて高圧バッテリ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。なお、高圧バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、高圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入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。

昇圧コンバータ５６は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ１，Ｔ２とトランジスタＴ１，Ｔ２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２とリアクトルＬと平滑コンデンサＣとにより構成されている。２つのトランジスタＴ１，Ｔ２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線と負極母線とに接続されており、その接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと負極母線とにはそれぞれシステムメインリレー５５を介して高圧バッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ１，Ｔ２をオンオフ制御することにより高圧バッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したりインバータ４１，４２の正極母線と負極母線とに作用している直流電圧を降圧して高圧バッテリ５０を充電したりすることができる。

充電器６０は、リレー６２を介して高電圧系電力ライン５４ａに接続されており、電源コード６８を介して供給される外部電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６６と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６６からの直流電力の電圧を変換して高電圧系電力ライン５４ａ側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６４と、を備える。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、電源コード６８が外部電源に接続されているか否かを検出する接続検出センサ６９からの接続検出信号，イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３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８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５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８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、システムメインリレー５５やリレー６２への駆動信号やＡＣ／ＤＣコンバータ６６へのスイッチング制御信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ６４へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，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、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２を運転しながら走行するときには、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算する。次に、高圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて高圧バッテリ５０を充放電するための充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖと損失Ｌｏｓｓとの和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を計算すると共にエンジン２２を効率よく運転することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）と計算した要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。そして、高圧バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３２に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じたトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。こうして設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。以下、こうした走行をハイブリッド走行という。

また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２の運転を停止した状態で走行するときには、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊を設定する。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。以下、こうした走行を電動走行という。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、自宅や予め設定された充電ポイントで車両をシステム停止した後に電源コード６８が外部電源に接続されてその接続が接続検出センサ６９によって検出されると、システムメインリレー５５とリレー６２とをオンとし、充電器６０を制御して外部電源からの電力により高圧バッテリ５０を充電する。そして、高圧バッテリ５０の充電後にシステム起動したときには、高圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン２２の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Ｓｈｖ（例えば、２０％や３０％など）に至るまで電動走行を優先して走行する電動走行優先モードによって走行し、高圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖに至った以降はハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードによって走行する。

次に、車両がシステムオフの状態で電源コード６８が外部電源に接続されたときの動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、電源コード６８と外部電源との接続が接続検出センサ６９によって検出されたときに実行される。

図３の充電制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、システムメインリレー５５とリレー６２とをオンとして高圧バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内で設定された電力Ｗｂによって高圧バッテリ５０が充電されるよう充電器６０を制御する充電制御の実行を開始する（ステップＳ１００）。ここで、充電制御は、充電器６０から高圧バッテリ５０に供給される電力が電力ＷｂになるようＡＣ／ＤＣコンバータ６６とＤＣ／ＤＣコンバータ６４のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なわれる。そして、高圧バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが充電完了を判定する充電完了電圧Ｖ＊に至るまで待って（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、充電完了フラグＦｃｈｇに値１を設定し（ステップＳ１３０）、ＡＣ／ＤＣコンバータ６６とＤＣ／ＤＣコンバータ６４をシャットダウンすると共にシステムメインリレー５５とリレー６２とをオフとして充電制御を終了し（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ここで、充電完了電圧Ｖ＊は、過電圧センサ５１ｄにより用いられる過電圧閾値Ｖｒｅｆにセル数を乗じた電圧より低い電圧として後述の図４に例示する過充電判定処理ルーチンにより設定される。充電完了フラグＦｃｈｇは、充電が完了したときに値１が設定され、後述する過充電判定処理ルーチンにより充電完了後のシステム起動後に所定時間経過したときに値０が設定されるフラグである。したがって、充電完了フラグＦｃｈｇは、外部電源からの電力を用いて充電しても電池電圧Ｖｂが充電完了電圧Ｖ＊に至るまで充電しなかったときには値０が保持される。

次に、高圧バッテリ５０の過充電を判定する処理について説明する。図４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される過充電判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、システム起動直後から所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎や数百ｍｓｅｃ毎）に実行される。

過充電判定処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、過電圧判定信号Ｖｏや充電完了フラグＦｃｈｇを入力する処理と（ステップＳ２００）、入力した充電完了フラグＦｃｈｇの値を調べる処理とを実行する（ステップＳ２１０）。過電圧判定信号Ｖｏは、過電圧センサ５１ｄにより検出されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。また、充電完了フラグＦｃｈｇは、充電制御ルーチンにより充電が完了したときに設定されたもの（値１）やこの過充電判定処理ルーチンにより充電完了後のシステム起動から所定時間経過したときに設定されたもの（値０）を入力するものとした。

充電完了フラグＦｃｈｇが値０のときには、過電圧判定信号Ｖｏを調べ（ステップＳ２２０）、過電圧判定信号Ｖｏがオフのときには高圧バッテリ５０は過充電ではないと判断して本ルーチンを終了し、過電圧判定信号Ｖｏがオンのときには高圧バッテリ５０は過充電であると判断して過充電を出力し（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。過充電が出力されると、実施例のハイブリッド自動車２０では、運転席近傍に設けられた異常ランプを点灯すると共に過充電をダイアグ出力し、システムメインリレー５５をオフして高圧バッテリ５０を切り離す処理などが行なわれる。

ステップＳ２１０で充電完了フラグＦｃｈｇが値１のときには、昇圧コンバータ５６をシャットダウンし(ステップＳ２４０）、システム起動から所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ２５０）。ここで、昇圧コンバータ５６をシャットダウンするのは、高圧バッテリ５０が充電されるのを抑止するためである。所定時間は、モータＭＧ１やモータＭＧ２を駆動しなくても高電圧系電力ライン５４ａに接続された機器による最低限の電力消費により過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧分だけ過電圧用閾値Ｖｒｅｆから減じるのに要する時間として予め設定された時間であり、高圧バッテリ５０の種類やセル数、高電圧系電力ライン５４ａに接続された機器の特性などにより定めることができる。システム起動から所定時間経過していないときには、充電完了電圧Ｖ＊を修正したときに値１が設定される電圧修正フラグＦｖの値を調べ（ステップＳ２６０）、電圧修正フラグＦｖが値０のときには、過電圧判定信号Ｖｏを調べ（ステップＳ２７０）、過電圧判定信号Ｖｏがオフのときには本ルーチンを終了し、過電圧判定信号Ｖｏがオンのときには充電完了電圧Ｖ＊から修正電圧ΔＶだけ減じたものを新たな充電完了電圧Ｖ＊として設定すると共に（ステップＳ２８０）、電圧修正フラグＦｖに値１を設定して（ステップＳ２９０）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２５０でシステム起動から所定時間経過したと判定されると、充電完了フラグＦｃｈｇと電圧修正フラグＦｖとを値０にリセットすると共に（ステップＳ３００）、昇圧コンバータ５６のシャットダウンを解除して(ステップＳ３１０）、本ルーチンを終了する。こうした制御は、外部電源からの電力を用いて充電器６０により高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後にシステム起動したときには、所定時間が経過するまで昇圧コンバータ５６をシャットダウンして高圧バッテリ５０が充電されるのを抑制し、その間に過電圧判定信号Ｖｏがオンとなったときには充電完了電圧Ｖ＊を修正電圧ΔＶだけ減じたものに修正する処理となる。これにより、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後に過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により過電圧判定信号Ｖｏがオンとなって高圧バッテリ５０が過充電であると誤判定されるのを抑止することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する電源装置では、外部電源からの電力を用いて充電器６０により高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後にシステム起動したときには、モータＭＧ１やモータＭＧ２を駆動しなくても高電圧系電力ライン５４ａに接続された機器による最低限の電力消費により過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧分だけ過電圧用閾値Ｖｒｅｆから減じるのに要する時間として予め設定された所定時間が経過するまでは、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても高圧バッテリ５０の過充電の判定は行なわないから、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後に過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により過電圧判定信号Ｖｏがオンとなって高圧バッテリ５０が過充電であると誤判定されるのを抑止することができる。これにより、充電完了電圧Ｖ＊を過電圧閾値Ｖｒｅｆに高圧バッテリ５０のセル数を乗じた電圧より低い電圧ではあるが過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差近傍の値とすることができ、高圧バッテリ５０の高蓄電割合まで充電することができる。この結果、高圧バッテリ５０の性能を十分に発揮させることができる。しかも、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後は、所定時間経過するまで昇圧コンバータ５６をシャットダウンするから、システム起動後に高圧バッテリ５０を過充電するのを抑止することができる。さらに、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後において所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなったときには、充電完了電圧Ｖ＊から修正電圧ΔＶだけ減じたものを新たな充電完了電圧Ｖ＊として設定するから、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後において所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなるのを抑制することができる。もとより、外部電源からの電力を用いて充電器６０により高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時ではないときや高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時であってもシステム起動から所定時間経過した後は、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンであれば直ちに高圧バッテリ５０が過充電であると判定するから、高圧バッテリ５０の過充電を迅速に抑止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時には、モータＭＧ１やモータＭＧ２を駆動しなくても高電圧系電力ライン５４ａに接続された機器による最低限の電力消費により過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧分だけ過電圧用閾値Ｖｒｅｆから減じるのに要する時間として予め設定された所定時間が経過するまでは、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても高圧バッテリ５０の過充電の判定は行なわないものとしたが、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時には、高圧バッテリ５０から過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧と過電圧用閾値Ｖｒｅｆとの電圧差に対応する電力だけ放電するまでは、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても高圧バッテリ５０の過充電の判定は行なわないものとしてもよい。この場合の過充電判定処理ルーチンの一例を図５に示す。図５の過充電判定処理ルーチンでは、図４の過充電判定処理ルーチンのステップＳ２００の過電圧判定信号Ｖｏと充電完了フラグＦｃｈｇとの入力処理に代えて、過電圧判定信号Ｖｏと充電完了フラグＦｃｈｇに加えて高圧バッテリ５０の電池電圧Ｖｂと高圧バッテリ５０の充放電電流Ｉｂとを入力し（ステップＳ２０２）、充電完了フラグＦｃｈｇが値１のときには、昇圧コンバータ５６をシャットダウンした後に（ステップＳ２４０）、所定時間の経過の判定に代えて、電池電圧Ｖｂと充放電電流Ｉｂとの積に換算係数ｋｗを乗じたものを積算してシステム起動後の消費電力Ｗｓを計算すると共に（ステップＳ２５２）、この消費電力Ｗｓが高圧バッテリ５０から過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧と過電圧用閾値Ｖｒｅｆとの電圧差に対応する電力として予め定めた閾値Ｗｓｅｔ以上に至っているか否かを判定する（ステップＳ２５４）。ここで、換算係数ｋｗはこの過充電判定処理ルーチンの起動間隔などにより設定されるものである。そして、システム起動後の消費電力Ｗｓが閾値Ｗｓｅｔ未満のときには、電圧修正フラグＦｖの値を調べ（ステップＳ２６０）、電圧修正フラグＦｖが値０のときには、過電圧判定信号Ｖｏを調べ（ステップＳ２７０）、過電圧判定信号Ｖｏがオフのときには本ルーチンを終了し、過電圧判定信号Ｖｏがオンのときには充電完了電圧Ｖ＊を再設定すると共に（ステップＳ２８０）、電圧修正フラグＦｖに値１を設定して（ステップＳ２９０）、本ルーチンを終了し、システム起動後の消費電力Ｗｓが閾値Ｗｓｅｔ以上のときには、充電完了フラグＦｃｈｇと電圧修正フラグＦｖとを値０にリセットすると共に（ステップＳ３００）、昇圧コンバータ５６のシャットダウンを解除して(ステップＳ３１０）、本ルーチンを終了する。こうした図５の過充電判定処理ルーチンを実行すれば、実施例と同様に、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後に過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により過電圧判定信号Ｖｏがオンとなって高圧バッテリ５０が過充電であると誤判定されるのを抑止することができることに加えて、システム起動後に早期に高圧バッテリ５０の過充電の判定を行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する電源装置では、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後は、所定時間経過するまで昇圧コンバータ５６をシャットダウンするものとしたが、高圧バッテリ５０が充電されない手法を施せば昇圧コンバータ５６をシャットダウンしないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する電源装置では、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後において所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなったときには、充電完了電圧Ｖ＊から修正電圧ΔＶだけ減じたものを新たな充電完了電圧Ｖ＊として設定するものとしたが、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても充電完了電圧Ｖ＊を変更しないものとしても構わない。また、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後において、所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなりその確率が所定確率（例えば、０．４や０．５など）以上のときや、所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなりそのとき（図４の過充電判定処理ルーチンのステップＳ２７０で電圧判定信号Ｖｏがオンのとき）に値１だけインクリメントされるカウンタが所定値（例えば、値２や値３など）以上に至ったときに、充電完了電圧Ｖ＊から修正電圧ΔＶだけ減じたものを新たな充電完了電圧Ｖ＊として設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する電源装置では、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後において所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなったときには、充電完了電圧Ｖ＊を修正電圧ΔＶだけ減じたものに修正するものとしたが、その後に、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後において所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとならなかったときには、充電完了電圧Ｖ＊を修正前の値に戻す（充電完了電圧Ｖ＊を修正電圧ΔＶだけ加えたものに再修正する）ものとしてもよい。これにより、充電完了電圧Ｖ＊を低下させた後において、充電完了電圧Ｖ＊をその値で保持する必要がない（修正前の値に戻してもよい）ときに、充電完了電圧Ｖ＊を修正前の値に戻すことができ、高圧バッテリ５０を高蓄電割合まで充電することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する電源装置では、インバータ４１，４２や高圧バッテリ５０が接続された高電圧系電力ライン５４ａに取り付けられて高圧バッテリ５０からの電力を昇圧して高電圧系電力ライン５４ａに供給する昇圧コンバータ５６を備えるものとしたが、昇圧コンバータ５６を備えないものとしてもよい。

実施例の電源装置を搭載するハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するハイブリッド自動車に搭載される電源装置としてもよい。

実施例では、駆動軸３２にプラネタリギヤ３０を介して接続されたエンジン２２およびモータＭＧ１と、駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、を備えるハイブリッド自動車２０に搭載される電源装置としたが、図７の変形例の電気自動車２２０に例示するように、走行用の動力を出力するモータＭＧを備える単純な電気自動車に搭載される電源装置として適用するものとしてもよい。

また、こうした自動車に搭載される電源装置に限定されるものではなく、駆動システムと電力のやりとりを行なう二次電池を備える電源装置であれば、如何なる車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される電源装置としたり、建設設備などに組み込まれる電源装置としたりしてもよい。

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、高圧バッテリ５０が「二次電池」に相当し、高圧バッテリ５０を構成する各セル間に取り付けられた電圧センサからの電圧が過電圧であると予め定められた過電圧用閾値Ｖｒｅｆより高いときにオン出力する過電圧センサ５１ｄが「過電圧状態検出手段」に相当し、家庭用電源などの外部電源に接続されて高圧バッテリ５０を充電可能な充電器６０と高圧バッテリ５０の充電時には高圧バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが過電圧閾値Ｖｒｅｆにセル数を乗じた電圧より低い電圧として設定された充電完了電圧Ｖ＊に至るまで充電する図３の充電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７０とが「充電手段」に相当し、外部電源からの電力を用いて充電器６０により高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時ではないときには、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンであれば直ちに高圧バッテリ５０が過充電であると判定し、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時には、モータＭＧ１やモータＭＧ２を駆動しなくても高電圧系電力ライン５４ａに接続された機器による最低限の電力消費により過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧分だけ過電圧用閾値Ｖｒｅｆから減じるのに要する時間として予め設定された所定時間が経過するまでは昇圧コンバータ５６をシャットダウンすると共に過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても高圧バッテリ５０の過充電の判定は行なわずに充電完了電圧Ｖ＊を再設定する図４の過充電判定処理ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「過充電判定手段」に相当する。また、昇圧コンバータ５６が「昇圧コンバータ」に相当し、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後は、所定時間が経過するまで昇圧コンバータ５６をシャットダウンする図４の過充電判定処理ルーチンのステップＳ２４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「制御手段」に相当する。

ここで、「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成された高圧バッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「過電圧状態検出手段」としては、高圧バッテリ５０を構成する各セル間に取り付けられた電圧センサからの電圧が過電圧であると予め定められた過電圧用閾値Ｖｒｅｆより高いときにオン出力する過電圧センサ５１ｄに限定されるものではなく、高圧バッテリ５０を構成する複数セルからなる電池モジュール毎に取り付けられた電圧センサからの電圧が過電圧であると予め定められた過電圧用閾値より高いときにオン出力する過電圧センサとするなど、二次電池の電圧が予め定めた判定電圧以上である過電圧状態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。「充電手段」としてはＡＣ／ＤＣコンバータ６６とＤＣ／ＤＣコンバータ６４とを備える充電器６０および高圧バッテリ５０の充電時には高圧バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが過電圧閾値Ｖｒｅｆにセル数を乗じた電圧より低い電圧として設定された充電完了電圧Ｖ＊に至るまで充電する制御を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０との組み合わせに限定されるものではなく、駆動システムをシステム停止している最中に外部電源に接続されて外部電源からの電力を用いて二次電池を充電するものであれば如何なるものとしても構わない。「過充電判定手段」としては、外部電源からの電力を用いて充電器６０により高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時ではないときには、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンであれば直ちに高圧バッテリ５０が過充電であると判定し、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時には、モータＭＧ１やモータＭＧ２を駆動しなくても高電圧系電力ライン５４ａに接続された機器による最低限の電力消費により過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧分だけ過電圧用閾値Ｖｒｅｆから減じるのに要する時間として予め設定された所定時間が経過するまでは昇圧コンバータ５６をシャットダウンすると共に過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても高圧バッテリ５０の過充電の判定は行なわずに充電完了電圧Ｖ＊を再設定するものに限定されるものではなく、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時には、高圧バッテリ５０から過電圧センサ５１ｄの製造誤差や温度特性により生じるセンサ誤差の最大電圧と過電圧用閾値Ｖｒｅｆとの電圧差に対応する電力だけ放電するまでは、過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても高圧バッテリ５０の過充電の判定は行なわないものとしたり、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時には所定時間経過するまでであっても昇圧コンバータ５６をシャットダウンしないものとしたり、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動時には所定時間経過するまでに過電圧センサ５１ｄからの過電圧判定信号Ｖｏがオンとなっても充電完了電圧Ｖ＊を再設定しないものとしたりするなど、充電手段により二次電池が充電された後に最初に駆動システムをシステム起動する充電後システム起動時であるとき、システム起動から所定の条件が成立するまでは二次電池が過充電であるか否かの判定は行なわず、所定の条件が成立した以降に過電圧状態検出手段により過電圧状態が検出されたときに二次電池が過充電であると判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「昇圧コンバータ」としては、２つのトランジスタＴ１，Ｔ２とトランジスタＴ１，Ｔ２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２とリアクトルＬと平滑コンデンサＣとにより構成された昇圧コンバータ５６に限定されるものではない。「制御手段」としては、高圧バッテリ５０を充電完了電圧Ｖ＊まで充電した後のシステム起動後は、所定時間が経過するまで昇圧コンバータ５６をシャットダウンするものに限定されるものではなく、充電後システム起動時においてシステム起動から所定の条件が成立するまでは、昇圧コンバータをシャットダウンするよう昇圧コンバータ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。

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、電源装置や車両の製造産業に利用可能である。

２０，１２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３２駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、３９ｃ，３９ｄ車輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０高圧バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、５１ｄ過電圧センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ高電圧系電力ライン、５４ｂ低電圧系電力ライン、５５システムメインリレー、５６昇圧コンバータ、５７ＤＣ／ＤＣコンバータ、５８低圧バッテリ、６０充電器、６２リレー、６４ＤＣ／ＤＣコンバータ、６６ＡＣ／ＤＣコンバータ、６８電源コード、６９接続検出センサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、２２０電気自動車、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

駆動システムと電力のやりとりを行なう二次電池を備える電源装置であって、
前記二次電池の電圧が予め定めた判定電圧以上である過電圧状態を検出する過電圧状態検出手段と、
前記駆動システムをシステム停止している最中に外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて該二次電池を充電する充電手段と、
前記充電手段により前記二次電池が充電された後に最初に前記駆動システムをシステム起動する充電後システム起動時であるとき、システム起動から所定の条件が成立するまでは前記二次電池が過充電であるか否かの判定は行なわず、該所定の条件が成立した以降に前記過電圧状態検出手段により前記過電圧状態が検出されたときに前記二次電池が過充電であると判定する過充電判定手段と、
を備える電源装置。
請求項１記載の電源装置であって、
前記所定の条件は、前記二次電池の電圧が前記過電圧状態検出手段の検出精度に基づく誤差電圧だけ低下するのに要する時間が経過した条件である、
電源装置。
請求項１記載の電源装置であって、
前記所定の条件は、前記二次電池の電圧が前記過電圧状態検出手段の検出精度に基づく誤差電圧だけ低下するのに要する電力が消費された条件である、
電源装置。
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の電源装置であって、
前記駆動システムと前記二次電池とに介在する昇圧コンバータを備え、
前記充電後システム起動時においてシステム起動から前記所定の条件が成立するまでは、前記昇圧コンバータをシャットダウンするよう該昇圧コンバータを制御する制御手段、
を備える電源装置。
請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の電源装置であって、
前記充電手段は、前記充電後システム起動時においてシステム起動から前記所定の条件が成立するまでに前記過電圧状態検出手段により前記過電圧状態が検出されたときには前記充電完了電圧を小さくなるよう補正し、該補正した充電完了電圧まで前記二次電池を充電する手段である、
電源装置。
請求項５記載の電源装置であって、
前記充電手段は、前記充電完了電圧を補正した後の前記充電後システム起動時においてシステム起動から前記所定の条件が成立するまでに前記過電圧状態検出手段により前記過電圧状態が検出されなかったときには、前記充電完了電圧を補正前の電圧に戻し、該戻した充電完了電圧まで前記二次電池を充電する手段である、
電源装置。
請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の電源装置を搭載すると共に前記駆動システムを走行用の動力を出力するシステムとして搭載する車両。