JP5434749B2 - 電池制御システムおよびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電池制御システムおよびその制御方法に関する。
従来、充放電可能な電池セル(二次電池)が直列接続された組電池の充放電制御を実行する電池制御システムが種々提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特許文献1には、組電池の温度を速やかに昇温させるための手段として、均等充電用の抵抗に充電電流を流し、当該抵抗に生ずる熱エネルギを利用する構成が開示されている。
また、特許文献2には、組電池を構成する複数の二次電池間の温度バラツキに起因する各二次電池の蓄電容量SOC(State Of Charge)のバラツキを抑制する手段として、二次電池間の温度差が大きい場合、二次電池の充電電力を温度に依存しない所定電力に制限する構成が開示されている。
また、特許文献3には、組電池を構成する複数の電池セルの均等化に際し、電池セルの不必要な放電を抑制する構成として、セル放電電流をセルグループ放電電流よりも大きくする構成が開示されている。
特許第3644241号公報 特許第3781366号公報 特許第4029351号公報
しかしながら、上述した特許文献1〜3では、複数の電池セルが直列に接続された組電池の各電池セルの充放電や温度調整を行う構成が開示されているものの、当該組電池を複数並列接続して構成される電池パックにおける組電池単位で行う充放電や温度調整について何ら考慮されていない。
本発明は上記点に鑑みて、複数の組電池を並列接続した電池パックを備える電池制御システムにおいて、組電池単位で充放電および温度調整を適切に行うことが可能な電池制御システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、充放電可能な電池セル(10a)を複数直列に接続して構成された複数の組電池(A〜C)を並列に接続した電池パック(10)と、複数の組電池(A〜C)を個別に温度調整可能な状態に切替える第1の切替手段(44a〜44c)と、複数の組電池(A〜C)を個別に充放電可能な状態に切替える第2の切替手段(3a〜3c)と、第1の切替手段(44a〜44c)を切替制御して複数の組電池(A〜C)の電池温度を調整すると共に、第2の切替手段(3a〜3c)を切替制御して複数の組電池(A〜C)の充放電を行う制御手段(5)と、を備えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池(A〜C)の電池温度を個別に調整できると共に、複数の組電池(A〜C)の充放電を個別に行うことができる。このため、複数の組電池(A〜C)を並列接続した電池パック(10)備える電池制御システムにおいて、組電池(A〜C)単位で充放電および温度調整を適切に行うことが可能となる。
ここで、組電池(A〜C)の電池温度が適正温度範囲よりも高い温度或いは低い温度となる場合に、当該適正温度範囲から外れた組電池(A〜C)の充放電を行うと、組電池(A〜C)の劣化や性能低下を招く虞がある。このため、組電池(A〜C)の充放電を行う際に、電池パック(10)全体の温度を調整した後に、各組電池(A〜C)の充放電を行うことが考えられる。
しかし、電池パック(10)全体の温度を調整した後に、各組電池(A〜C)の充放電を行うと、複数の組電池(A〜C)の充放電を完了するまでの所要時間が長くなるといった背反がある。
そこで、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の電池制御システムにおいて、制御手段(5)は、複数の組電池(A〜C)を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、複数の組電池(A〜C)のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、これと並行して、次回充放電可能な状態に切替え予定の組電池の温度調整を行うので、複数の電池(A〜C)の充放電を行う際の所要時間を短縮することができる。従って、組電池(A〜C)単位でより適切な充放電および温度調整を行うことが可能となる。
また、請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池(A〜C)それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段(51)を備え、制御手段(5)は、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在する場合には、適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池の充放電を行うので、組電池の劣化や性能低下を抑制することができる。
ここで、複数の組電池(A〜C)の充電を行う場合には、各組電池(A〜C)の過充電を抑制するために、複数の組電池(A〜C)のうち劣化(内部抵抗の増大等)によって最も電圧が低下した組電池の蓄電容量の最大蓄電容量(FCC)を基準として、各組電池(A〜C)を充電することが考えられる。
しかし、各組電池(A〜C)それぞれを最も劣化した組電池の最大蓄電容量(FCC)となるように充電すると、最も劣化した組電池以外の他の組電池では、最大蓄電容量となるまで充電されないので、電池パック(10)全体の総蓄電容量が低下してしまう。
そこで、請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池(A〜C)における蓄電容量(SOC)の最大蓄電容量(FCC)を複数の組電池(A〜C)毎に算出する最大蓄電容量算出手段(5)を備え、制御手段(5)は、複数の組電池(A〜C)を充電する場合、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大蓄電容量(FCC)となるまで充電することを特徴とする。
これによれば、複数の組電池(A〜C)毎に最大蓄電容量となるまで充電することができるので、電池パック(10)全体の総蓄電容量の低下を抑制することができる。
ここで、複数の組電池(A〜C)毎に蓄電容量(SOC)が異なる状態で、複数の組電池(A〜C)を同時に使用(放電)すると、各組電池間に電位差が生ずるため好ましくない。また、充放電可能な電池セル(二次電池)にとって過充電および過放電は好ましくない。
そこで、請求項5に記載の発明では、請求項3または4に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池(A〜C)の蓄電容量(SOC)を複数の組電池(A〜C)毎に算出する蓄電容量算出手段(5)を備え、制御手段(5)は、複数の組電池(A〜C)を放電する場合に複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、蓄電容量(SOC)が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池(A〜C)を放電する場合には、複数の組電池(A〜C)のうち最も蓄電容量(SOC)が多いものから優先的に放電するので、過充電を抑制することができる。
また、請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の電池制御システムにおいて、制御手段()は、放電可能な状態に切替えた組電池の蓄電容量(SOC)が適正温度範囲に含まれる他の組電池の蓄電容量(SOC)にまで低下した場合には、他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、組電池(A〜C)同士の蓄電容量が同程度となった場合に、同時に使用(放電)することとなるので、一部の組電池が集中的に放電に使用されることを抑制することができ、各組電池の使用頻度を均等化することができる。
また、請求項7に記載の発明のように、請求項3に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池(A〜C)における電圧の最大電圧(Vmax)を複数の組電池(A〜C)毎に算出する最大電圧算出手段(5)を備え、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)を充電する場合、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大電圧(Vmax)となるまで充電するようにしてもよい。
また、請求項8に記載の発明のように、請求項3または7に記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池(A〜C)の電圧(V)を複数の組電池(A〜C)毎に検出する電圧検出手段(52)を備え、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)を放電する場合に複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、電圧(V)が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項9に記載の発明のように、請求項8に記載の電池制御システムにおいて、制御手段()にて、放電可能な状態に切替えた組電池の電圧(V)が適正温度範囲に含まれる他の組電池の電圧にまで低下した場合には、他の組電池を放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項10に記載の発明のように、請求項3ないし9のいずれか1つに記載の電池制御システムにおいて、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲から外れる組電池が存在する場合には、制御手段(5)にて、適正温度範囲から外れる組電池の充放電を禁止してもよい。
また、請求項11に記載の発明のように、請求項10に記載の電池制御システムにおいて、制御手段(5)にて、適正温度範囲から外れる組電池(A〜C)を温度調整可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項12に記載の発明では、充放電可能な電池セル(10a)を複数直列に接続して構成された複数の組電池(A〜C)を並列に接続した電池パック(10)と、複数の組電池(A〜C)を個別に温度調整可能な状態に切替える第1の切替手段(44a〜44c)と、複数の組電池(A〜C)を個別に充放電可能な状態に切替える第2の切替手段(3a〜3c)と、第1の切替手段(44a〜44c)を切替制御して複数の組電池(A〜C)の電池温度を調整すると共に、第2の切替手段(3a〜3c)を切替制御して複数の組電池(A〜C)の充放電を行う制御手段(5)と、を備える電池制御システムの制御方法であって、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、複数の組電池(A〜C)のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の電池(A〜C)の充放電を行う際の所要時間を短縮することができ、組電池(A〜C)単位でより適切な充放電および温度調整を行うことが可能となる。
また、請求項13に記載の発明では、充放電可能な電池セル(10a)を複数直列に接続して構成された複数の組電池(A〜C)を並列に接続した電池パック(10)と、複数の組電池(A〜C)を個別に温度調整可能な状態に切替える第1の切替手段(44a〜44c)と、複数の組電池(A〜C)を個別に充放電可能な状態に切替える第2の切替手段(3a〜3c)と、複数の組電池(A〜C)それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段(51)と、第1の切替手段(44a〜44c)を切替制御して複数の組電池(A〜C)の電池温度を調整すると共に第2の切替手段(3a〜3c)を切替制御して複数の組電池(A〜C)の充放電を行う制御手段(5)と、を備える電池制御システムの制御方法であって、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在するか否かを判定し、電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が存在すると判定された場合に、適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池の充放電を行うので、組電池の劣化や性能低下を抑制することができる。
また、請求項14に記載の発明では、請求項13に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池(A〜C)を充電する場合には、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)における蓄電容量(SOC)の最大蓄電容量(FCC)を複数の組電池(A〜C)毎に算出し、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大蓄電容量(FCC)となるまで充電することを特徴とする。
これによれば、複数の組電池(A〜C)毎に最大蓄電容量となるまで充電することができるので、電池パック(10)全体の総蓄電容量の低下を抑制することができる。
また、請求項15に記載の発明では、請求項13または14に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池(A〜C)を放電する場合であって、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)の蓄電容量(SOC)を複数の組電池(A〜C)毎に算出し、算出した蓄電容量(SOC)が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、複数の組電池(A〜C)のうち最も蓄電容量(SOC)が多いものから優先的に放電するので、過充電を抑制することができる。
また、請求項16に記載の発明では、請求項15に記載の電池制御システムの制御方法において、制御手段(5)にて、放電可能な状態に切替えた組電池の蓄電容量(SOC)が適正温度範囲に含まれる他の組電池の蓄電容量(SOC)にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、放電可能な状態に切替えた組電池の蓄電容量(SOC)が他の組電池の蓄電容量(SOC)にまで低下したと判定された場合に、他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする。
これによれば、組電池(A〜C)同士の蓄電容量が同程度となった場合に、同時に使用(放電)するので、各組電池の使用頻度を均等化することができる。
また、請求項17に記載の発明のように、請求項13に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池(A〜C)を充電する場合には、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)における電圧(V)の最大電圧(Vmax)を複数の組電池(A〜C)毎に算出し、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に最大電圧(Vmax)となるまで充電してもよい。
また、請求項18に記載の発明のように、請求項13または17に記載の電池制御システムの制御方法において、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)の電圧(V)を複数の組電池(A〜C)毎に検出し、検出した電圧()が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項19に記載の発明のように、請求項18に記載の電池制御システムの制御方法において、制御手段(5)にて、放電可能な状態に切替えた組電池の電圧(V)が適正温度範囲に含まれる他の組電池の電圧(V)にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、放電可能な状態に切替えた組電池の電圧(V)が他の組電池の電圧(V)にまで低下したと判定された場合に、他の組電池を放電可能な状態に切替えるようにしてもよい。
また、請求項20に記載の発明のように、請求項13ないし19のいずれか1つに記載の電池制御システムの制御方法において、制御手段(5)にて、複数の組電池(A〜C)のうち電池温度が適正温度範囲から外れる組電池が存在するか否かを判定し、判定の結果、電池温度が適正温度範囲から外れる組電池が存在すると判定された場合に、適正温度範囲から外れる組電池の温度調整を行うようにしてもよい。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施形態に係る電池制御システムの概略構成図である。 第1実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。 第1実施形態に係る満充電制御処理を示すフローチャートである。 第1実施形態に係る満充電制御時の作動を説明する説明図である。 第1実施形態に係る一部充電制御処理を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る充放電制御処理を示すフローチャートである。 電池温度が適正温度範囲であるか否かの判定処理を説明する説明図である。 第2実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る充電時の作動を説明する説明図である。 第2実施形態に係る放電制御処理を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る放電時の作動を説明する説明図である。 第2実施形態の変形例を説明する説明図である。 第3実施形態に係る充放電を行う順番の決定方法を説明する説明図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本実施形態は、車両に搭載された電池パック10の充放電および電池温度を調整する電池制御システム1に本発明を適用したもので、図1は、本実施形態に係る電池制御システム1の概略構成図である。なお、本実施形態の車両は、電池パック10を電源とする走行用電動モータ(図示略)によって走行する電気自動車あるいは走行用駆動源としてエンジン(図示略)と走行用電動モータの両方を備えるハイブリッド自動車である。
本実施形態の電池制御システム1は、電池パック10、インバータ2、分配器3、電池温度調整装置4、制御装置(制御手段)5を備えて構成されている。
電池パック10は、電池セル10aを複数直列に接続して構成された3つのモジュール(組電池)A〜Cを並列に接続して構成されている。この電池パック10は、車両において要求される所定の高電圧を発生させるものである。本実施形態の電池セル10aは、充放電可能な二次電池(例えば、リチウムイオン電池や鉛蓄電池)で構成されている。
電池パック10を構成する各モジュールA〜Cは、それぞれ異なる収容空間(例えば、異なるモジュール収容ケース内)に配置されている。また、各モジュールA〜Cそれぞれは分配器3を介してインバータ2に接続されており、分配器3を介してインバータ2に直流電流を供給するように構成されている。
インバータ2は、各モジュールA〜Cから供給された直流電流を交流電流に変換し、変換した交流電流を走行用電動モータ等の電気負荷に対して供給(放電)するものである。なお、本実施形態の電池制御システムは、回生時に、車両の走行エネルギが走行用電動モータおよびインバータ2等を介して電気エネルギに逆変換され、逆変換された電気エネルギによって各モジュールA〜Cを充電可能となっている。
分配器3は、各モジュールA〜Cとインバータ2とを接続する配線それぞれに設けられた第1〜第3切替スイッチ3a〜3cを有して構成されている。この切替スイッチ3a〜3cは、対応するモジュールA〜Cとインバータ2との間の接続状態を個別に切替可能に構成されている。例えば、切替スイッチ3a〜3cがオンされることで、モジュールA〜Cとインバータ2との間が接続されてモジュールA〜Cの充放電可能な状態となり、切替スイッチ3a〜3cがオフされることで、モジュールA〜Cとインバータ2との間の接続が遮断されてモジュールA〜Cの充放電不可能な状態となる。なお、本実施形態では、第1〜第3切替スイッチ3a〜3cが、モジュールA〜Cを個別に充放電可能な状態に切替えるための切替手段(第2の切替手段)を構成している。
ここで、図1では、第1切替スイッチ3aがオンされ、第2、第3切替スイッチ3b、3cがオフされた状態を示している。この状態では、モジュールAとインバータ2とが接続されているので、モジュールAが充放電可能な状態に切替えられた状態となっている。なお、各切替スイッチ3a〜3cは、後述する制御装置5の出力信号に基づいて切替制御される。
電池温度調整装置4は、車両外部からの空気を熱交換器42にて温度調節し、当該温度調節した空気を各モジュールA〜Cが収容された収容空間に吹き出すことで、各モジュールA〜Cの温度を調整するための電池温度調整手段である。
本実施形態の電池温度調整装置4は、車両外部から導入された空気が流れる空気通路を構成するケース41、各モジュールA〜Cが収容空間に向けて空気を送風する送風機(図示略)、送風機からの送風空気を温度調節(冷却および加熱)するための熱交換器42、当該熱交換器42に高温冷媒および低温冷媒の何れか一方を導入するための冷媒導入装置(図示略)等で構成されている。
冷媒導入装置は、送風空気を冷却する場合に熱交換器42の内部に低温冷媒を導入し、送風空気を加熱する場合に熱交換器42の内部に高温冷媒を導入するものである。熱交換器42に導入する低温冷媒としては、例えば、車室内を空調するための冷凍サイクル(図示略)の低圧冷媒(蒸発器にて蒸発させる冷媒)を用いることができる。また、高温冷媒としては、当該冷凍サイクルの高圧冷媒(圧縮機から吐出された冷媒)を用いることができる。
本実施形態の熱交換器42は、冷媒導入装置によって低温冷媒が導入されると、送風機からの送風空気を冷却する冷却器として機能する一方、冷媒導入装置によって高温冷媒が導入されると、送風機からの送風空気を加熱する加熱器として機能する。なお、冷媒導入装置における熱交換器42への冷媒の導入の切替えは、制御装置5により制御可能に構成されている。
ケース41における熱交換器42よりも空気流れ下流側には、第1〜第3開口部410a〜41cが形成されている。第1〜第3開口部410a〜41cには、熱交換器42にて温度調節された空気を各モジュールA〜Cが収容された収容空間に導くための第1〜第3ダクト43a〜43cが接続されている。そして、ケース41と各ダクト43a〜43cとの接続部付近には、第1〜第3開口部410a〜41cを開閉するための板状の第1〜第3開閉ドア44a〜44cが設けられている。
第1〜第3開閉ドア44a〜44cは、各回転軸の一端部がモータ(図示略)に接続され、当該モータの駆動により個別に開閉可能に構成されている。なお、第1〜第3開閉ドア44a〜44cを駆動するモータは、制御装置5により制御可能に構成されている。
このため、例えば、第1〜第3開閉ドア44a〜44cにて第1〜第3開口部410a〜41cが開放されると、各モジュールA〜Cが温度調整可能な状態となる一方、第1〜第3開閉ドア44a〜44aにて第1〜第3開口部410a〜41cが閉鎖されると、各モジュールA〜Cの温度調整不可能な状態となる。なお、本実施形態では、第1〜第3開閉ドア44a〜44cが、各モジュールA〜Cを温度調整可能な状態へと切替えるための切替手段(第1の切替手段)を構成している。
ここで、図1では、第1開閉ドア44aにて第1開口部410aが開放され、第2、第3開閉ドア44b、44cにて第2、第3開口部41b、41cが閉鎖された状態を示している。この状態では、第1開閉ドア44aにて第1開口部410aのみが開放されているので、モジュールAが温度調整可能な状態に切替えられた状態となっている。
制御装置5は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。この制御装置5は、そのROM内に電池パック10を構成する各モジュールA〜Cの充放電制御および温度調整制御を実行するための制御プログラムを記憶しており、当該制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行うものである。
制御装置5の入力側には、各種センサからセンサ検出信号が入力される。このセンサとしては、各モジュールA〜Cの温度を検出する電池温度センサ51、各モジュールA〜Cの電圧を検出する電圧センサ52と、各モジュールA〜Cを流れる電流を検出する電流センサ53等が設けられている。なお、本実施形態では、電池温度センサ51が本発明の電池温度検出手段に相当し、電圧センサ52が本発明の電圧検出手段に相当している。
また、制御装置5の出力側には、第1〜第3切替スイッチ3a〜3c、第1〜第3開閉ドア44a〜44cのモータ、冷媒導入装置等が接続され、これらの機器の作動が制御装置5の出力信号により制御される。
本実施形態の制御装置5は、第1〜第3切替スイッチ3a〜3cおよび第1〜第3開閉ドア44a〜44cのモータ等を制御することで、モジュールA〜C毎に充放電および温度調整を行うように構成されている。
次に、本実施形態の制御装置5が実行する各モジュールA〜Cの充電制御処理、および第1〜第3切替スイッチ3a〜3cや第1〜第3開閉ドア44a〜44c等の制御方法について、図2〜図4に基づいて説明する。ここで、図2は、本実施形態に係る制御装置5が実行する充電制御処理を示すフローチャートである。
本実施形態の充電制御処理は、各モジュールA〜Cの温度調整および充電それぞれを行う処理である。このため、本実施形態の充電制御処理は、夏季や冬季等のように電池パック10の各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲から外れ易い状況に適用すると好適である。なお、満充電制御処理の開始時には、第1〜第3切替スイッチ3a〜3cそれぞれがオフされ、第1〜第3開閉ドア44a〜44cにて第1〜第3開口部410a〜41cそれぞれが閉鎖されている。
図2に示すように、先ず、今回の車両の走行で必要とされる必要電力量(必要充電量)を決定する(S1)。なお、必要電力量は、電池パック10の使用状況に応じて決定する。例えば、ユーザがカーナビゲーションシステム等に設定した現在地から目的地までの移動距離やユーザが過去に電池パック10を充電した際の充電履歴を参照して必要電力量を決定する。
そして、S1にて決定した必要電力量が基準電力量以上であるか否かを判定する(S2)。この基準電力量は、例えば、各モジュールA〜Cの1つを満充電状態となるまで充電した場合に使用可能な電力量に設定されている。
S2の判定処理の結果、必要電力量が基準電力量以上と判定された場合(S2:YES)には、電池パック10にて使用可能な電力量を充分に確保するために、各モジュールA〜Cそれぞれを充電する満充電制御処理を実行する(S3)。
一方、上述したS2の判定処理の結果、必要電力量が基準電力量より少ないと判定された場合(S2:NO)には、各モジュールA〜Cの一部を満充電状態にまで充電する一部充電制御処理を実行する(S4)。
ここで、S3の満充電制御処理について図3、図4に基づいて説明する。図3は、図2の満充電制御処理の内容を示すフローチャートであり、図4は、満充電制御処理における作動を説明する説明図である。なお、図4(a)は、各モジュールA〜Cにおける充電および温度調整の状態を示すタイムチャートであり、図4(b)は、充電時における各モジュールA〜Cの蓄電容量(SOC)と時間との関係を示している。
満充電制御処理(S3)は、予め設定された順番に従って各モジュールA〜Cそれぞれを満充電状態にまで充電するものである。本実施形態では、モジュールA→モジュールB→モジュールCの順に充電するようにしている。なお、各モジュールA〜Cを充電する順番は、モジュールA→モジュールB→モジュールCの順に限定されず、任意の順番に設定することができる。
満充電制御処理(S3)の詳細について説明すると、図3に示すように、先ず、順番が一番目に設定されたモジュールAの温度調整を開始する(S31)。具体的には、第1開閉ドア44aにて第1開口部410aを開放し、熱交換器42にて温度調整された空気をモジュールAの収容空間に導入してモジュールAの温度を調整する。なお、冷媒導入装置を介して熱交換器42に導入する冷媒は、各モジュールAの電池温度に応じて高圧冷媒および低圧冷媒の何れかに決定される。
そして、モジュールAの温度調整が完了したか否かを判定し(S32)、モジュールAの温度調整が完了していないと判定された場合(S32:NO)には、温度調整が完了するまで待機する。
S32の判定処理にて、モジュールAの温度調整が完了したと判定された場合(S32:YES)には、第1開閉ドア44aにて第1開口部410aを閉鎖した後に、今回充電可能な状態(今回充放電可能な状態)に切替えたモジュールAの充電を開始すると共に、モジュールBの温度調整を開始する(S33)。つまり、温度調整を完了したモジュールAの充電と並行して、次回充電を行う予定(次回充放電可能な状態に切替える予定)のモジュールBの温度調整を行う。具体的には、第1切替スイッチ3aをオンしてモジュールAの充電を行うと共に、第2開閉ドア44bにて第2開口部41bを開放してモジュールBの温度を調整する。
そして、モジュールAの充電およびモジュールBの温度調整が完了したか否かを判定し(S34)、モジュールAの充電およびモジュールBの温度調整それぞれが完了していないと判定された場合(S34:NO)には、モジュールAの充電およびモジュールBが完了するまで待機する。
S33の判定処理にて、モジュールAの充電およびモジュールBの温度調整が完了したと判定された場合(S34:YES)には、第1切替スイッチ3aをオフすると共に第2開閉ドア44bにて第2開口部41bを閉鎖した後に、モジュールBの充電を開始すると共にモジュールCの温度調整を開始する(S35)。つまり、温度調整を完了したモジュールBの充電と並行して、次回充電を行う予定のモジュールCの温度調整を行う。具体的には、第2切替スイッチ3bをオンしてモジュールBの充電を行うと共に、第3開閉ドア44cにて第3開口部41cを開放してモジュールCの温度を調整する。
そして、モジュールBの充電およびモジュールCの温度調整が完了したか否かを判定し(S36)、モジュールBの充電およびモジュールCの温度調整それぞれが完了していないと判定された場合(S36:NO)には、完了するまで待機する。
S36の判定処理にて、モジュールBの充電およびモジュールCの温度調整が完了したと判定された場合(S36:YES)には、第2切替スイッチ3bをオフすると共に第3開閉ドア44cにて第3開口部41cを閉鎖した後に、温度調整を完了したモジュールCの充電を開始する(S37)。具体的には、第3切替スイッチ3cをオンしてモジュールCの充電を行う。
そして、モジュールCの充電が完了したか否かを判定する(S38)。この判定処理の結果、モジュールCの充電が完了していないと判定された場合(S38:NO)には、モジュールCの充電が完了するまで待機し、モジュールCの充電が完了したと判定された場合(S38:YES)には、満充電制御処理を終了する。
このように満充電制御処理では、図4(a)および図4(b)に示すように、モジュールAの充電を行う際に、これと並行して、モジュールBの温度調整を行う(時間t1〜時間t2参照)。また、モジュールBの充電を行う際に、これと並行して、モジュールCの温度調整を行う(時間t2〜時間t3参照)。
このため、電池パック10全体の温度を調整した後に、各モジュールA〜Cの充放電を行う場合に比べて、今回充電を行うモジュールの充電と次回充電を行う予定のモジュールの温度調整を並行して行う分、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
次に、S4の一部充電制御処理について図5に基づいて説明する。ここで、図5は、図2の一部充電制御処理の内容を示すフローチャートである。
一部充電制御処理(S4)は、予め設定された順番に従って各モジュールA〜Cのうち必要電力量に応じて1つまたは複数のモジュールを今回充電するモジュールに決定し、決定したモジュールを満充電状態にまで充電するものである。
一部充電制御処理の詳細ついて説明すると、図4に示すように、先ず、前回充電を完了したモジュールに基づいて今回に充電を行うモジュールを決定する(S41)。すなわち、前回充電を完了したモジュールの次に充電を行う予定のモジュールを、今回充電を行うモジュールとする。
次に、S41にて決定されたモジュールの温度調整を開始する(S42)。具体的には、S41にて決定されたモジュールに対応する開閉ドアにて開口部を開放する。そして、温度調整を開始したモジュールの温度調整が完了したか否かを判定し(S43)、温度調整が完了していないと判定された場合(S43:NO)には完了するまで待機する。
一方、モジュールの温度調整が完了したと判定された場合(S43:YES)、開閉ドアを閉鎖した後に、温度調整が完了したモジュールの充電を行う(S44)。つまり、温度調整を完了したモジュールに対応する切替スイッチをオンする。そして、充電を開始したモジュールの充電が完了したか否かを判定する(S45)。この結果、充電が完了していないと判定された場合(S45:NO)には、完了するまで待機し、充電が完了していると判定された場合(S45:YES)には、一部充電制御処理を終了する。
このように一部充電制御処理では、各モジュールA〜Cのうち1つを決定し、決定したモジュールのみを温度調整した後の充電を行うので、電池パック10全体の温度を調整した後に、特定のモジュールの充電を行う場合に比べて、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
以上説明した本実施形態の構成では、第1〜第3切替スイッチ3a〜3cを切替制御すると共に、第1〜第3開閉ドア44a〜44cを制御することで、電池パック10を構成する各モジュールA〜Cを個別に充放電可能な状態および温度調整可能な状態に切替えることができる。
これにより、各モジュールA〜Cを並列接続した電池パック10において、モジュールA〜C単位で適切な温度調整および充放電を実行することが可能となる。
また、本実施形態では、今回の車両の走行に必要とされる必要充電量と基準電力量に基づいて、満充電制御処理および一部充電制御処理の何れかに設定しているので、電池パック10の使用状況に応じて各モジュールA〜Cの充電を適切に実行することが可能となる。
さらに、上述した満充電制御処理および一部充電制御処理では、予め設定された順番で各モジュールA〜Cの充電を行っており、各モジュールA〜Cにおける使用頻度を均一化することができるので、各モジュールA〜Cにおいて特定のモジュールに負荷が集中することを抑制することが可能となる。
加えて、満充電制御処理では、今回充電を行うモジュールの充電を行う際に、これと並行して、次回充電を行う予定のモジュールの温度調整を行うので、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
また、一部充電制御処理では、各モジュールA〜Cのうち充電が必要な個数および充電するモジュールを決定し、決定した複数または単数個のモジュールのみを温度調整した後の充電を行うので、充電制御処理の所要時間を短縮することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
上記第1実施形態では、充電制御処理にて、予め定められた順番に従って各モジュールA〜Cの温度調整および充電を行うようにしている。これに対して、本実施形態では、各モジュールA〜Cの電池温度および蓄電容量(SOC)に基づいて、各モジュールA〜Cの充放電を行うようにしている点が異なっている。なお、本実施形態では、上記第1実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。
図6は、本実施形態に係る充放電制御処理を示すフローチャートである。図6に示すように本実施形態の充放電制御処理では、先ず、電池温度センサ51、電圧センサ52、電流センサ53等の各センサ出力を検出する(S5)。
ここで、各モジュールA〜Cの電池温度が電池を使用する際の適正温度の範囲(適正温度範囲)の下限値を下回る場合に、各モジュールA〜Cの充放電を行うと、各モジュールA〜Cの内部抵抗の増大によって電圧低下等を招く虞がある。一方、各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲の上限値を上回る場合には、充電効率の悪化や電池の劣化を招く虞がある。
このため、本実施形態では、電池温度センサ51にて検出された各モジュールA〜Cの電池温度が予め設定された適正温度範囲内であるか否かを判定し(S6)、判定の結果、各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲内でないと判定された場合(S6:NO)には、適正温度範囲から外れたモジュールの充放電制御処理を終了する。つまり、各モジュールA〜Cのうち電池温度が適正温度範囲から外れたモジュールの充放電を禁止することとしている。
一方、S6の判定処理の結果、各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲内であると判定された場合(S6:YES)には、今回の充放電制御処理がモジュールを充電する処理であるか否かを判定する(S7)。なお、今回の充放電制御処理がモジュールを充電する処理であるか否かの判定は、車両の走行状態や各モジュールA〜Cの蓄電容量等に基づいて判定される。
この判定処理の結果、今回の充放電制御処理がモジュールを充電する処理であると判定された場合(S7:YES)には、電池温度が適正温度範囲内のモジュールの充電制御処理を行う(S8)。一方、今回の充放電制御処理がモジュールを充電するものでないと判定された場合(S7:NO)には、電池温度が適正温度範囲内のモジュールの放電制御処理を行う(S9)。
このように、本実施形態の充放電制御処理では、各モジュールA〜Cのうち電池温度が適正温度範囲に含まれるモジュールの充放電を行う一方、各モジュールA〜Cのうち電池温度が適正温度範囲から外れたモジュールの充放電を禁止することとしている。
例えば、図7(a)に示すように、モジュールAおよびモジュールCの電池温度が適正温度範囲に含まれ、モジュールBの電池温度が適正温度範囲から外れる場合には、モジュールBの充放電が禁止されることとなる(図7(b)参照)。ここで、図7(a)は、各モジュールA〜Cの電池温度と適正温度範囲との関係を示し、図7(a)は、電池制御システムの要部を示している。なお、図7(b)における各モジュールA〜C内に示す網掛け部分は、各モジュールA〜Cの蓄電容量(SOC)を示している。
次に、本実施形態の充電制御処理(S8)の詳しい処理内容について図8、図9に基づいて説明する。図8は、本実施形態の充電制御処理のフローチャートを示し、図9は、本実施形態の充電時の作動を説明する説明図である。なお、充電制御処理では、各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲に含まれていることとする。
図8に示すように、本実施形態の充電制御処理では、先ず、モジュールA〜C毎の最大蓄電容量(FCC:Full Charge Capacity)を算出する(S81)。この満蓄電容量(FCC)は、使用初期段階のモジュールの最大蓄電容量(例えば、製造時のモジュールの満蓄電容量)からモジュールの使用により劣化した分の劣化容量を除いた容量を意味している。最大蓄電容量(FCC)の検出は、例えば、各モジュールA〜Cの電圧(電圧センサ52の検出値)および各モジュールA〜Cの電流(電流センサ53の検出値)よりモジュールA〜C毎の内部抵抗を検出し、検出した内部抵抗と使用初期段階のモジュールの内部抵抗との比較に基づいて算出する。なお、本実施形態では、制御装置5が本発明の最大蓄電容量算出手段を構成している。
そして、第1〜第3切替スイッチ3a〜3cをオンして、各モジュールA〜Cを満蓄電容量(FCC)となるまで充電する(S82)。換言すれば、各モジュールA〜Cの充電時における目標容量を満蓄電容量(FCC)に設定し、当該目標容量となるまで充電を継続する。
その後、モジュールA〜C毎に充電が完了したか否かを判定し(S83)、充電が完了していないと判定された場合(S83:NO)には、S82の処理に戻り、充電が完了したと判定された場合(S83:YES)には、充電が完了したモジュールに対応する切替スイッチをオフして充電制御処理を終了する。
このように、本実施形態の充放電制御処理では、モジュールA〜C毎に最大充電容量を算出し、算出した最大充電容量となるまで充電している。このため、図9に示すように、各モジュールA〜Cそれぞれの最大充電容量FCCが異なる場合であっても、各モジュールA〜Cを最大充電容量となるまで充電することできる。なお、図8における各モジュールA〜C内に示す網掛け部分は、各モジュールA〜Cの蓄電容量(SOC)を示し、各モジュールA〜Cの黒塗部分は、各モジュールA〜Cにおける劣化した分の劣化容量を示している。
次に、本実施形態の充電制御処理(S9)の詳しい処理内容について図10、図11に基づいて説明する。図9は、本実施形態の放電制御処理のフローチャートを示し、図11は、本実施形態の放電時の作動を説明する説明図である。ここで、図11(a)が放電開始時の放電状態を示し、図12(b)がモジュールBとモジュールCとの蓄電容量が同等となった際の放電状態を示し、図11(c)が各モジュールA〜Cの蓄電容量が同等となった際の放電状態を示している。なお、本実施形態の放電制御処理では、放電開始時に、各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲に含まれると共に、各モジュールA〜Cが最大蓄電容量(FCC)にまで充電されているものとする。
本実施形態の放電制御処理では、先ず、モジュールA〜C毎の蓄電容量を検出する(S91)。なお、蓄電容量の検出は、例えば、モジュールA〜C毎の電圧(電圧センサ52の検出値)および電流(電流センサ53の検出値)に基づいて検出したり、各モジュールA〜Cの開放電圧および内部抵抗に基づいて検出したりすることができる。なお、本実施形態では、制御装置5が本発明の蓄電容量算出手段を構成している。
ここで、モジュールA〜C毎に蓄電容量や電圧が異なる状態で、各モジュールA〜Cを同時に使用(放電)すると、モジュールが劣化し易くなるといった傾向がある。また、モジュールA〜Cは、過充電状態や過放電状態でより劣化し易いといった傾向がある。
そこで、本実施形態では、S91にて算出した各モジュールA〜Cにおける蓄電容量を比較して、最も蓄電容量が多いモジュールを決定する(S92)。そして、S92にて、最も蓄電容量が多いモジュールに対応する切替スイッチをオンして放電を開始する(S93)。つまり、過充電で最も蓄電容量が多いモジュールから優先的に放電することで、過充電状態を抑制する。
その後、再度、モジュールA〜C毎の蓄電容量を算出する(S94)。なお、S94にて、蓄電容量を検出する際には、改めて電圧センサ52および電流センサ53の出力を算出する。そして、放電中のモジュール(S92で決定されたモジュール)の蓄電容量(S94にて検出した蓄電容量)が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下しているか否かを判定する(S95)。
この判定処理の結果、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下していると判定された場合(S95:YES)、放電中のモジュールと同等の蓄電容量となるモジュールの放電を開始する(S96)。その後、放電を完了したか否かを判定し(S97)、放電が完了していないと判定された場合(S97:NO)には、S94の処理に戻り、放電が完了したと判定された場合(S97:YES)には、各切替スイッチ3a〜3cをオフして放電制御処理を終了する。
なお、S95の判定処理の結果、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下していると判定された場合(S95:NO)には、S97の処理に移行する。
このように、本実施形態の放電制御処理では、各モジュールA〜Cのうち最も蓄電容量が多いモジュールを優先的に使用(放電)すると共に、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下した場合に、他のモジュールの放電を開始することとしている。
このため、図11(a)に示すように、放電開始時の蓄電容量がモジュールBが最も多く、次にモジュールCが多く、モジュールAが最も少ない場合には、先ず、最も蓄電容量が多いモジュールBを優先して放電を開始する(第1切替スイッチ3aをオン)。その後、放電によってモジュールBの蓄電容量がモジュールCの蓄電容量にまで低下すると、図11(c)に示すように、第2切替スイッチ3bをオンしてモジュールCの放電を開始する。そして、放電によってモジュールBおよびモジュールCの蓄電容量がモジュールAの蓄電容量にまで低下すると、図11(c)に示すように、第3切替スイッチ3cをオンして各モジュールCの放電を開始する。
以上説明した本実施形態では、各モジュールA〜Cのうち電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれるモジュールが存在する場合には、適正温度範囲に含まれるモジュールの充電制御処理および放電制御処理の一方を行う。すなわち、電池温度が適正範囲温度に含まれるモジュールを充放電可能な状態に切替え、電池温度が適正範囲温度から外れるモジュールの充放電を禁止するようにしている。このため、電池パック10におけるモジュールの劣化や性能低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、モジュールの充電を行う充電制御処理において、各モジュールA〜Cそれぞれの最大蓄電容量(FCC)を検出し、各モジュールA〜Cを最大蓄電容量FCCとなるまで充電するようにしている。このため、各モジュールA〜Cのうち最大蓄電容量FCCが最も少ないモジュールの最大蓄電容量を基準に各モジュールA〜Cを充電する場合に比べて、電池パック10全体の総蓄電容量を増大させることができる。
また、本実施形態では、モジュールの放電を行う放電制御処理において、各モジュールA〜Cのうち最も蓄電容量SOCが多いモジュールを優先的に使用(放電)すると共に、放電中のモジュールの蓄電容量が、未だ放電を行っていない他のモジュールの蓄電容量にまで低下した場合に、他のモジュールの放電を開始するようにしている。
これによれば、各モジュールA〜Cのうち蓄電容量SOCが多いモジュールを優先的に放電すると共に、蓄電容量SOCが同程度となる状態で各モジュールA〜Cを同時に放電することができるので、モジュールの劣化を抑制することができる。さらに、一部のモジュールが集中的に放電に使用されることを抑制することができるので、一部のモジュールが集中して劣化することを抑制することができる。
ここで、本実施形態では、S6の判定処理の結果、各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲内でないと判定された場合(S6:NO)には、適正温度範囲から外れたモジュールの充放電制御処理を終了しているが、これに限定されるものではない。
例えば、図12に示すように、S6の判定処理の結果、各モジュールA〜Cの電池温度が適正温度範囲内でないと判定された場合(S6:NO)に、適正温度範囲から外れたモジュールの温度調整を行うようにしてもよい(S10)。
これによれば、適正温度範囲から外れたモジュールの温度調整を行うので、当該モジュールの充放電を行った際のモジュールの劣化や性能低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、適正温度範囲にモジュールが複数存在する場合の充電制御処理および放電制御処理について説明したが、適正温度範囲にモジュールが1つしか存在しない場合については、蓄電残量や最大蓄電残量によらず、適正温度範囲内のモジュールの充放電を行うようにすればよい。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図13を参照して説明する。図13は、充放電を行うモジュールの優先順位の決定方法を説明するための説明図である。なお、図13(a)が各モジュールA〜Cの電池温度の状態を示し、図13(b)が各モジュールA〜Cの電圧の状態を示し、図13(c)が各モジュールA〜Cの蓄電容量の状態を示している。
上記第2実施形態では、充放電を行うモジュールの優先順位を各モジュールA〜Cの蓄電容量SOCに基づいて決定しているが、本実施形態では、充放電を行うモジュールの優先順位を各モジュールA〜Cの電池温度、電圧V、蓄電容量SOCに基づいて決定している点が異なっている。なお、本実施形態では、上記第1、第2実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、モジュールA〜C毎の電池温度および電圧Vを検出すると共に、モジュール毎の蓄電容量SOCを算出する。そして、モジュールA〜C毎に電池温度の余裕度f(T)、電圧Vの余裕度f(V)を算出する。
ここで、電池温度の余裕度f(T)は、図13(a)に示すように、電池温度の適正温度範囲の上限値と下限値の平均値を基準値とし、当該基準値と適正温度範囲の上限値(または下限値)との温度差ΔTmaxに対する各モジュールA〜Cの電池温度Tと基準値との温度差ΔTの比で定義されるものである(f(T)=ΔT/ΔTmax)。また、電池温度の余裕度f(V)は、図13(b)に示すように、各モジュールA〜Cの最大電圧Vmaxに対する電圧センサ52で検出した電圧Vの比で定義されるものである(f(V)=V/Vmax)。なお、容量の余裕度は、図13(c)に示すように、モジュール毎の蓄電容量SOCに相当する。
その後、モジュールA〜C毎に算出した電池温度の余裕度f(T)、電圧Vの余裕度f(V)、および蓄電容量SOC(=f(SOC))をモジュール単位で比較して、各モジュールA〜Cにおける最大値F(T、V、SOC)となるパラメータを決定する(次に示す数式1参照)。
F(T、V、SOC)=MAX[f(T)、f(V)、SOC]・・・(数式1)
そして、モジュールA〜C毎に決定した最大値F(T、V、SOC)の大小関係を比較して、選択した最大値Fが大きなモジュールから優先順位が高くなるように充放電を行う順番を決定する。
このように、本実施形態にて決定した充放電を行う順番に従って、モジュールA〜C毎の充放電を行ってもよい。
なお、本実施形態では、充放電を行う順番を決定する際に、モジュールA〜C毎に選択した最大値F(T、V、SOC)の大小関係を比較しているが、次に示す数式2の如く、電池温度の余裕度f(T)、電圧Vの余裕度f(V)、および蓄電容量SOCそれぞれに重み付けを行った重み付け平均によって算出した値Fの大小関係を比較して、充放電を行う順番を決定してもよい。
F=SQRT[α{f(T)}+β{f(V)}+γ{SOC}]・・・(数式2)
ここで、α、β、およびγは、重み付け用の係数であり、SQRT(square root)は、平方根である。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
(1)第1実施形態では、電池制御システム1における各モジュールA〜Cの充電制御処理について説明したが、上述した内容を放電制御処理に適用してもよい。
例えば、放電制御処理では、各モジュールA〜Cの温度調整が必要な場合において、予め設定された順番で各モジュールA〜Cの放電を行うと共に、今回放電するモジュールの放電を行う際に、これと並行して、次回放電を行う予定のモジュールの温度調整を行うようにすればよい。
これにより、各モジュールA〜Cにおける使用頻度を均一化することができるので、各モジュールA〜Cにおける劣化を抑制することが可能となる。また、今回放電を行うモジュールの放電を行う際に、これと並行して、次回充電を行う予定のモジュールの温度調整を行うので、放電制御処理の所要時間を短縮することができる。
(2)第1実施形態では、今回の車両の走行に必要とされる必要充電量と基準電力量に基づいて、満充電制御処理および一部充電制御処理の何れかに設定しているが、満充電制御処理および一部充電制御処理の選択は、必要充電量と基準電力量との関係に基づいて設定するものに限定されない。例えば、各モジュールA〜Cの一部に温度調整が必要な場合に一部充電制御処理に設定したり、各モジュールA〜Cの全部に温度調整が必要な場合に、満充電制御処理に設定したり、ユーザが適宜設定可能に構成したりしてもよい。なお、充電制御処理において、各モジュールA〜Cの状態に関わらず、満充電制御処理および一部充電制御処理のいずれか一方のみを実行する構成としてもよい。
(3)上記第2実施形態では、充電制御処理において、モジュールA〜C毎の最大蓄電容量を算出し、算出した最大蓄電容量となるように各モジュールA〜Cの充電を行っているが、モジュールA〜C毎の最大電圧を算出し、算出した最大電圧となるように各モジュールA〜Cの充電を行ってもよい。なお、この場合、制御装置5が、本発明の最大電圧算出手段を構成することとなる。
また、放電制御処理において、モジュールA〜C毎の蓄電容量を算出し、算出した蓄電容量が最も多いモジュールを優先して放電を行っているが、電圧センサ52にてモジュールA〜C毎の電圧を検出し、検出した電圧が最も高いモジュールを優先して放電を行ってもよい。
(4)上記各実施形態では、電池温度調整装置4を、各モジュールA〜Cを収容する収容空間に送風する空気の温度を調整する熱交換器42、熱交換器42にて温度調整した空気を各モジュールA〜Cの収容空間の何れに送風するかを切替えるための第1〜第3開閉ドア44a〜44c等を備える構成としているが、これに限定されるものではない。
電池温度調整装置4としては、各モジュールA〜Cを個別に温度調整可能なものであればよく、例えば、車両外部や車室内から冷風を各モジュールA〜Cに送風する冷却ファン、および各モジュールA〜Cそれぞれを加熱するための電気ヒータにて電池温度調整装置4を構成し、冷却ファンおよび電気ヒータへの通電オンオフを制御装置5にて制御する構成としてもよい。なお、この場合には、冷却ファンおよび電気ヒータへの通電状態を切替るための切替手段が、本発明の第1の切替手段に相当することとなる。
(5)上記各実施形態では、3つのモジュールA〜Cで構成された電池パック10を備える電池制御システム1について説明したが、これに限定されず、例えば、2つのモジュールで構成された電池パックや4つ以上のモジュールで構成された電池パックを備える電池制御システムに本発明を適用してもよい。
(6)上記各実施形態では、車両に搭載された電池パック10の電池制御システムについて説明したが、これに限定されず、例えば、家庭や工場等で利用される電池パック10の電池制御システムに本発明を適用してもよい。
(7)上記各実施形態は、可能な範囲で組み合わせることができる。例えば、図6におけるS6の判定処理にて、全てのモジュールA〜Cが適正温度範囲から外れていると判定された場合には、第1実施形態で説明した満充電制御処理や一部充電制御処理を行ったり、温度調整を行う放電制御処理を行ったりしてもよい。
1 電池制御システム
10 電池パック
10a 電池セル
3a 第1切替スイッチ(第2の切替手段)
3b 第2切替スイッチ(第2の切替手段)
3c 第3切替スイッチ(第2の切替手段)
44a 第1開閉ドア(第1の切替手段)
44b 第2開閉ドア(第1の切替手段)
44c 第3開閉ドア(第1の切替手段)
5 制御装置(制御手段、蓄電容量算出手段、最大蓄電容量算出手段、最大電圧算出手段)
51 電池温度センサ(電池温度検出手段)
52 電圧センサ(電圧検出手段)

Claims (20)

  1. 充放電可能な電池セル(10a)を複数直列に接続して構成された複数の組電池(A〜C)を並列に接続した電池パック(10)と、
    前記複数の組電池(A〜C)を個別に温度調整可能な状態に切替える第1の切替手段(44a〜44c)と、
    前記複数の組電池(A〜C)を個別に充放電可能な状態に切替える第2の切替手段(3a〜3c)と、
    前記第1の切替手段(44a〜44c)を切替制御して前記複数の組電池(A〜C)の電池温度を調整すると共に、前記第2の切替手段(3a〜3c)を切替制御して前記複数の組電池(A〜C)の充放電を行う制御手段(5)と、
    を備えることを特徴とする電池制御システム。
  2. 前記制御手段(5)は、前記複数の組電池(A〜C)を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、前記複数の組電池(A〜C)のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする請求項1に記載の電池制御システム。
  3. 前記複数の組電池(A〜C)それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段(51)を備え、
    前記制御手段(5)は、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在する場合には、前記適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項1に記載の電池制御システム。
  4. 前記複数の組電池(A〜C)における蓄電容量(SOC)の最大蓄電容量(FCC)を前記複数の組電池(A〜C)毎に算出する最大蓄電容量算出手段(5)を備え、
    前記制御手段(5)は、前記複数の組電池(A〜C)を充電する場合、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大蓄電容量(FCC)となるまで充電することを特徴とする請求項3に記載の電池制御システム。
  5. 前記複数の組電池(A〜C)の蓄電容量(SOC)を前記複数の組電池(A〜C)毎に算出する蓄電容量算出手段(5)を備え、
    前記制御手段(5)は、前記複数の組電池(A〜C)を放電する場合に前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記蓄電容量(SOC)が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項3または4に記載の電池制御システム。
  6. 前記制御手段()は、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記蓄電容量(SOC)が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記蓄電容量(SOC)にまで低下した場合には、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項5に記載の電池制御システム。
  7. 前記複数の組電池(A〜C)における電圧の最大電圧(Vmax)を前記複数の組電池(A〜C)毎に算出する最大電圧算出手段(5)を備え、
    前記制御手段(5)は、前記複数の組電池(A〜C)を充電する場合、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大電圧(Vmax)となるまで充電することを特徴とする請求項3に記載の電池制御システム。
  8. 前記複数の組電池(A〜C)の電圧(V)を前記複数の組電池(A〜C)毎に検出する電圧検出手段(52)を備え、
    前記制御手段(5)は、前記複数の組電池(A〜C)を放電する場合に前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記電圧(V)が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項3または7に記載の電池制御システム。
  9. 前記制御手段()は、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記電圧(V)が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記電圧にまで低下した場合には、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする請求項8に記載の電池制御システム。
  10. 前記制御手段(5)は、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲から外れる組電池が存在する場合には、前記適正温度範囲から外れる組電池の充放電を禁止することを特徴とする請求項3ないし9のいずれか1つに記載の電池制御システム。
  11. 前記制御手段(5)は、前記適正温度範囲から外れる組電池(A〜C)を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする請求項10に記載の電池制御システム。
  12. 充放電可能な電池セル(10a)を複数直列に接続して構成された複数の組電池(A〜C)を並列に接続した電池パック(10)と、前記複数の組電池(A〜C)を個別に温度調整可能な状態に切替える第1の切替手段(44a〜44c)と、前記複数の組電池(A〜C)を個別に充放電可能な状態に切替える第2の切替手段(3a〜3c)と、前記第1の切替手段(44a〜44c)を切替制御して前記複数の組電池(A〜C)の電池温度を調整すると共に、前記第2の切替手段(3a〜3c)を切替制御して前記複数の組電池(A〜C)の充放電を行う制御手段(5)と、を備える電池制御システムの制御方法であって、
    前記制御手段(5)にて、前記複数の組電池(A〜C)を予め設定された順番に従って充放電可能な状態に切替えると共に、前記複数の組電池(A〜C)のうち今回充放電可能な状態に切替えた組電池の充放電を行う際に、次回充放電可能な状態に切替える予定の組電池を温度調整可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  13. 充放電可能な電池セル(10a)を複数直列に接続して構成された複数の組電池(A〜C)を並列に接続した電池パック(10)と、前記複数の組電池(A〜C)を個別に温度調整可能な状態に切替える第1の切替手段(44a〜44c)と、前記複数の組電池(A〜C)を個別に充放電可能な状態に切替える第2の切替手段(3a〜3c)と、前記複数の組電池(A〜C)それぞれの電池温度を検出する電池温度検出手段(51)と、前記第1の切替手段(44a〜44c)を切替制御して前記複数の組電池(A〜C)の電池温度を調整すると共に、前記第2の切替手段(3a〜3c)を切替制御して前記複数の組電池(A〜C)の充放電を行う制御手段(5)と、を備える電池制御システムの制御方法であって、
    前記制御手段(5)にて、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が予め設定された適正温度範囲に含まれる組電池が存在するか否かを判定し、前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が存在すると判定された場合に、前記適正温度範囲に含まれる組電池を充放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  14. 請求項13に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池(A〜C)を充電する場合には、前記制御手段(5)にて、前記複数の組電池(A〜C)における蓄電容量(SOC)の最大蓄電容量(FCC)を前記複数の組電池(A〜C)毎に算出し、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大蓄電容量(FCC)となるまで充電することを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  15. 請求項13または14に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池(A〜C)を放電する場合であって、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記制御手段(5)にて、前記複数の組電池(A〜C)の蓄電容量(SOC)を前記複数の組電池(A〜C)毎に算出し、算出した前記蓄電容量(SOC)が最も多い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  16. 請求項15に記載の電池制御システムの制御方法において、前記制御手段(5)にて、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記蓄電容量(SOC)が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記蓄電容量(SOC)にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記蓄電容量(SOC)が前記他の組電池の前記蓄電容量(SOC)にまで低下したと判定された場合に、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  17. 請求項13に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池(A〜C)を充電する場合には、前記制御手段(5)にて、前記複数の組電池(A〜C)における電圧(V)の最大電圧(Vmax)を前記複数の組電池(A〜C)毎に算出し、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池を、当該組電池毎に前記最大電圧(Vmax)となるまで充電することを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  18. 請求項13または17に記載の電池制御システムの制御方法において、前記複数の組電池(A〜C)を放電する場合であって、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲に含まれる組電池が複数存在するときは、前記制御手段(5)にて、前記複数の組電池(A〜C)の電圧(V)を前記複数の組電池(A〜C)毎に検出し、検出した前記電圧()が最も高い組電池から優先的に放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  19. 請求項18に記載の電池制御システムの制御方法において、前記制御手段(5)にて、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記電圧(V)が前記適正温度範囲に含まれる他の組電池の前記電圧(V)にまで低下したか否かを判定し、判定の結果、前記放電可能な状態に切替えた組電池の前記電圧(V)が前記他の組電池の前記電圧(V)にまで低下したと判定された場合に、前記他の組電池を放電可能な状態に切替えることを特徴とする電池制御システムの制御方法。
  20. 請求項13ないし19のいずれか1つに記載の電池制御システムの制御方法において、前記制御手段(5)にて、前記複数の組電池(A〜C)のうち前記電池温度が前記適正温度範囲から外れる組電池が存在するか否かを判定し、判定の結果、前記電池温度が前記適正温度範囲から外れる組電池が存在すると判定された場合に、前記適正温度範囲から外れる組電池の温度調整を行うことを特徴とする電池制御システムの制御方法。
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