JP5803518B2

JP5803518B2 - 車両および車両用制御方法

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Publication number: JP5803518B2
Application number: JP2011214639A
Authority: JP
Inventors: 卓郎菊池; 浩治有留; 純太泉; 清仁町田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: JP2013072862A

Description

本発明は、交換後に電池の満充電容量を適切に更新する技術に関する。

ハイリッド車両あるいは電気自動車には、大容量のバッテリが搭載される。このような車両においては、たとえば、充電完了後に満充電容量が推定される。たとえば、特開２０１１−００７５６４号公報（特許文献１）に開示されているように、外部電源を用いた充電時にバッテリの満充電容量を推定する技術が公知である。

特開２０１１−００７５６４号公報

ところで、ハイブリッド車両あるいは電気自動車に搭載される大容量の電池は、複数のブロックに分けられ、劣化時にはブロック単位で電池モジュールが交換される場合がある。しかしながら、ブロック単位で電池モジュールが交換された場合でも、メモリ等に記憶されている満充電容量の更新が行なわれない限り交換前の満充電容量に基づいて充電が行なわれるため、満充電容量の更新に必要な充電量を確保できない場合がある。そのため、交換後の電池モジュールの満充電容量を適切に更新できないという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、交換後に電池の満充電容量を適切に更新する車両および車両用制御方法を提供することである。

この発明のある局面に係る車両は、複数の電池を含む組電池と、組電池の充電を制御するための制御装置とを含む。制御装置は、組電池の充電完了後に複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出し、算出された演算値を用いて複数の電池の満充電容量を更新する場合に、複数の電池のうちの更新が許可されない電池の満充電容量を現在値よりも増加させる。

好ましくは、制御装置は、演算値と現在値との差の大きさがしきい値よりも大きい場合に、複数の電池のうちの更新が許可されない電池の満充電容量を現在値よりも増加させる。

さらに好ましくは、制御装置は、複数の電池のうちの更新が許可されない電池の満充電容量を、複数の電池のうちの更新が許可された電池の満充電容量の最小値よりも大きい値まで増加させる。

さらに好ましくは、制御装置は、複数の電池のうちの更新が許可されない電池の満充電容量を、複数の電池のうちの更新が許可された電池の満充電容量の最大値と一致する値に増加させる。

さらに好ましくは、制御装置は、複数の電池の各々の満充電容量に対する残容量の割合についての充電前後の変化量を算出し、算出された変化量がしきい値よりも小さい電池については、満充電容量の更新を許可しない。

さらに好ましくは、制御装置は、複数の電池の各々の満充電容量に対する残容量の割合についての充電前後の変化量を算出し、算出された変化量がしきい値よりも大きい電池については、演算値を用いて満充電容量を更新する。

さらに好ましくは、制御装置は、組電池の充電完了時までの電流積算値と、開放電圧の変化量に基づく満充電容量に対する残容量の割合についての充電前後の変化量とに基づいて複数の電池の各々の演算値を算出する。

さらに好ましくは、車両は、組電池を外部電源を用いて充電するための充電装置をさらに含む。

この発明の他の局面に係る車両は、複数の電池を含む組電池と、組電池の充電を制御するための制御装置とを含む。制御装置は、組電池の充電完了後に複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出し、算出された演算値を用いて複数の電池の満充電容量を更新する場合に、満充電容量の現在値と演算値との差分の大きさが大きい状態の電池については、差分の大きさが小さい状態である場合と比べて演算値を大きく反映させて満充電容量を更新する。

好ましくは、制御装置は、演算値から現在値を減算した値に寄与率を乗じた値を現在値に加算することによって満充電容量を更新し、現在値と演算値との差分の大きさが大きい状態の電池については、差分の大きさが小さい状態である場合と比べて寄与率の値が大きくなるように寄与率を決定する。

さらに好ましくは、制御装置は、満充電容量の現在値と充電量とに基づく満充電容量に対する残容量の割合の第１推定値と、充電後の開放電圧に基づく満充電容量に対する残容量の割合の第２推定値との差分の大きさが大きい電池については、差分の大きさが小さい場合と比べて演算値を大きく反映させて満充電容量を更新する。

この発明のさらに他の局面に係る車両用制御方法は、複数の電池を含む組電池を搭載した車両に用いられる車両用制御方法である。この車両用制御方法は、組電池の充電完了後に複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出するステップと、算出された演算値を用いて複数の電池の満充電容量を更新する場合に、複数の電池のうちの更新が許可されない電池の満充電容量を現在値よりも増加させるステップとを含む。

この発明のさらに他の局面に係る車両は、複数の電池を含む組電池を搭載した車両に用いられる車両用制御方法である。この車両用制御方法は、組電池の充電完了後に複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出するステップと、算出された演算値を用いて複数の電池の満充電容量を更新する場合に、満充電容量の現在値と演算値との差分の大きさが大きい状態の電池については、差分の大きさが小さい状態である場合と比べて演算値を大きく反映させて満充電容量を更新するステップとを含む。

この発明によると、算出された演算値を用いて複数の電池の満充電容量を更新する場合に、複数の電池のうちの更新が許可されない電池の満充電容量を現在値よりも増加させる。これにより、たとえば、電池が交換された場合に、交換された電池の満充電容量を現在値よりも増加させることによって、交換後の電池の実際の満充電容量に近づけることができる。したがって、交換後に電池の満充電容量を適切に更新する車両および車両用制御方法を提供することができる。

第１の実施の形態に係る車両の全体ブロック図である。第１の実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。第１の実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。交換前の各電池モジュール毎の満充電容量を示す図（その１）である。交換後の各電池モジュール毎の満充電容量と充電後の残容量を示す図（その１）である。更新が許可されない電池モジュールの満充電容量の算出方法を説明するための図である。第２の実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。第２の実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。交換前の各電池モジュール毎の満充電容量を示す図（その２）である。交換後の各電池モジュール毎の満充電容量と充電後の残容量を示す図（その２）である。交換後の電池モジュールの第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値とを示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返されない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る車両１の全体ブロック図が説明される。車両１は、車輪２と、トランスミッション１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２４と、バッテリ２６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００と、充電装置７８とを含む電気自動車である。

トランスミッション１０は、モータジェネレータ（以下、ＭＧと記載する）１４と、減速機８とを含む。この車両１は、ＭＧ１４から出力される駆動力によって走行する。ＭＧ１４は、たとえば、三相交流回転電機である。ＭＧ１４は、ＰＣＵ２４によって駆動される。

ＭＧ１４は、バッテリ２６に蓄えられた電力を用いて車輪２に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、ＭＧ１４は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ２４を経由してバッテリ２６を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。

減速機８は、ＭＧ１４からの動力を車輪２に伝達する。また、減速機８は、車輪２が受けた路面からの反力をＭＧ１４に伝達する。

ＰＣＵ２４は、バッテリ２６に蓄えられた直流電力をＭＧ１４を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ２４は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、バッテリ２６から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換してＭＧ１４に出力する。これにより、バッテリ２６に蓄えられた電力を用いてＭＧ１４が駆動される。また、インバータは、ＭＧ１４によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ２６へ出力する。これにより、ＭＧ１４により発電された電力を用いてバッテリ２６が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。

バッテリ２６は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ２６としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ２６は、上述したようにＭＧ１４により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ２６は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。

バッテリ２６には、電流センサ１５０が設けられる。電流センサ１５０は、バッテリ２６の電流ＩＢを検出する。電流センサ１５０は、電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。なお、本実施の形態において、バッテリ２６は、複数の電池モジュールを含むため、電流センサ１５０は、複数の電池モジュールの各々に設けられてもよい。

さらに、バッテリ２６には、電池温度センサ１５２が設けられる。電池温度センサ１５２は、バッテリ２６の電池温度ＴＢを検出する。電池温度センサ１５２は、電池温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電池温度センサ１５２は、バッテリ２６の複数箇所に設けられてもよい。例えば、電池温度センサ１５２は、複数の電池モジュールの各々に設けられてもよい。

本実施の形態において、バッテリ２６は、複数の電池モジュールを含む組電池である。具体的には、バッテリ２６は、第１電池モジュール３０と、第２電池モジュール３２と、第３電池モジュール３４と、第４電池モジュール３６と、第５電池モジュール３８とが積層されて構成される。

以下の説明において、第１電池モジュール３０、第２電池モジュール３２、第３電池モジュール３４、第４電池モジュール３６および第５電池モジュール３８を複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８と記載する。

本実施の形態においては、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８は、所定の順序で直列に接続されるとして説明するが、各々の電池モジュールが互いに並列になるように接続されてもよいし、複数のグループに分けて、同一グループ内の電池モジュールは、直列に接続され、各グループ間においては並列に接続されてもよい。

第１電池モジュール３０には、第１電圧センサ１５４が設けられる。第１電圧センサ１５４は、第１電池モジュール３０の電圧ＶＢ１を検出する。第１電圧センサ１５４は、電圧ＶＢ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第２電池モジュール３２には、第２電圧センサ１５６が設けられる。第２電圧センサ１５６は、第２電池モジュール３２の電圧ＶＢ２を検出する。第２電圧センサ１５６は、電圧ＶＢ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第３電池モジュール３４には、第３電圧センサ１５８が設けられる。第３電圧センサ１５８は、第３電池モジュール３４の電圧ＶＢ３を検出する。第３電圧センサ１５８は、電圧ＶＢ３を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第４電池モジュール３６には、第４電圧センサ１６０が設けられる。第４電圧センサ１６０は、第４電池モジュール３６の電圧ＶＢ４を検出する。第４電圧センサ１６０は、電圧ＶＢ４を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第５電池モジュール３８には、第５電圧センサ１６２が設けられる。第５電圧センサ１６２は、第５電池モジュール３８の電圧ＶＢ５を検出する。第５電圧センサ１６２は、電圧ＶＢ５を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

本実施の形態においては、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々は、複数の電池セルを含む電池モジュール集合体であるとして説明するが、電池セル単体であってもよい。また、本実施の形態において、バッテリ２６は、５つのブロックに分割された電池モジュールを含むとして説明するが、特に分割数は５つに限定されるものではない。

レゾルバ１２は、ＭＧ１４の回転速度Ｎｍを検出する。レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

車輪速センサ２２は、車輪２の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ２２は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えてＭＧ１４の回転速度Ｎｍに基づいて車速Ｖを算出するようにしてもよい。

充電装置７８は、充電プラグ３００が車両１に取り付けられることによって外部電源３０２から供給される電力を用いてバッテリ２６を充電する。充電プラグ３００は、充電ケーブル３０４の一方端に接続される。充電ケーブル３０４の他方端は、外部電源３０２に接続される。充電装置７８の正極端子は、ＰＣＵ２４の正極端子とバッテリ２６の正極端子とを接続する電源ラインに接続される。充電装置７８の負極端子は、ＰＣＵ２４の負極端子とバッテリ２６の負極端子とを接続するアースラインに接続される。充電装置７８は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて作動する。

ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ２４を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をＰＣＵ２４へ出力する。ＥＣＵ２００は、充電装置７８を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２を充電装置７８へ出力する。

ＥＣＵ２００は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示せず）の踏込み量に対応する要求駆動力を算出する。ＥＣＵ２００は、算出された要求駆動力に応じて、ＭＧ１４のトルクを制御する。ＥＣＵ２００は、各種プログラムを実行するためのＣＰＵ（図示せず）と、各種プログラムを記憶するためのメモリ２０１とを含む。

上述した構成を有する車両１に搭載されたバッテリ２６は、劣化時にはブロック単位で電池モジュールが交換される。しかしながら、ブロック単位で電池モジュールが交換された場合でも、メモリに記憶されている満充電容量の更新が行なわれない限り交換前の満充電容量に基づいて充電が行なわれるため、満充電容量の更新に必要な充電量を確保できない場合がある。そのため、交換後の電池モジュールの満充電容量を適切に更新できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００が、バッテリ２６の充電完了後に複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値を算出し、算出された演算値を用いて複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の満充電容量を更新する場合に、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの更新が許可されない電池の満充電容量を現在値よりも増加させる点を特徴とする。

なお、本実施の形態においては、充電装置７８による外部電源３０２を用いた充電完了後の満充電容量の更新処理について説明するが、特に満充電容量の更新処理は、外部電源３０２を用いた充電完了後に行なわれることに限定されるものではない。また、以下の説明においては、外部電源３０２を用いた充電を「外部充電」と記載する。

図２に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、満充電容量算出部２０２と、更新許否決定部２０４と、満充電容量確定部２０６とを含む。

満充電容量算出部２０２は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値を算出する。満充電容量算出部２０２は、たとえば、バッテリ２６に対する充電が完了してから所定期間が経過するまで放置されている場合に、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値を算出する。満充電容量算出部２０２は、たとえば、外部充電が完了した後に所定期間が経過した後にＩＧオン操作が行なわれた場合に、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値を算出する。所定期間は、たとえば、充電後のバッテリ２６の開放電圧（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage））が収束していると判定するための期間である。また、ＩＧオン操作とは、車両１のシステムを起動する操作をいう。車両１のシステムが起動すると、車両１は、バッテリ２６の電力をＭＧ１４に供給可能な状態になる。

満充電容量算出部２０２は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々において、充電中の電流積算値ΣＩと、充電前後のＳＯＣ（State Of Charge）の増加量ΔＳＯＣとに基づいて満充電容量を算出する。

具体的には、満充電容量算出部２０２は、満充電容量の演算値＝電流積算値ΣＩ／増加量ΔＳＯＣ×１００の式を用いて複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）を算出する。

なお、満充電容量算出部は、充電前の第１開放電圧（以下、第１ＯＣＶと記載する）と、充電が完了してから所定期間経過後の（または、ＩＧオン操作時点の）第２開放電圧（以下、第２ＯＣＶと記載する）との差分より増加量ΔＳＯＣを算出する。

更新許否決定部２０４は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々において満充電容量の更新を許可するか否かを判定する。

更新許否決定部２０４は、たとえば、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の増加量ΔＳＯＣがしきい値よりも小さい場合には、満充電容量の更新を許可しない。

また、更新許否決定部２０４は、たとえば、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の増加量ΔＳＯＣがしきい値以上である場合には、満充電容量の更新を許可する。

更新許否決定部２０４は、たとえば、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの満充電容量の更新が許可された電池モジュールに対応する更新許否フラグをオン状態にし、更新が許可されない電池モジュールに対応する更新許否フラグをオフ状態にしてもよい。

満充電容量確定部２０６は、満充電容量算出部２０２によって算出された演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）および更新許否決定部２０４による決定結果に基づいて複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の更新値を確定する。

満充電容量確定部２０６は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の更新値を用いてＥＣＵ２００のメモリ２０１に記憶された、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の現在値をそれぞれ更新する。すなわち、満充電容量確定部２０６は、メモリ２０１に記憶された現在値に対して更新値を上書きする。

満充電容量確定部２０６は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの更新が許可された電池モジュールに対しては、更新が許可された電池モジュールの演算値を用いて満充電容量の更新値を確定する。

満充電容量確定部２０６は、更新が許可された電池モジュールにおける満充電容量の演算値を更新値として確定してもよい。あるいは、満充電容量確定部２０６は、更新が許可された電池モジュールにおける満充電容量の現在値に、演算値から現在値を減算した差分に所定の寄与率を乗じた値を加算した値を更新値として確定してもよい。

満充電容量確定部２０６は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの更新が許可されない電池モジュールに対しては、演算値と現在値との差の大きさがしきい値よりも大きい場合には、現在値よりも増加させた値を更新値として確定する。

具体的には、満充電容量確定部２０６は、更新が許可されない電池モジュールであって、演算値と現在値との差の大きさがしきい値よりも大きい場合には、更新が許可された電池モジュールの更新値のうちの最大値と一致する値を更新値として確定する。

さらに、満充電容量確定部２０６は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの更新が許可されない電池モジュールであって、演算値と現在値との差の大きさがしきい値以下である場合には、当該電池モジュールの満充電容量の現在値を維持する（すなわち、現在値を更新値として確定する）。

さらに、満充電容量確定部２０６は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのいずれも更新が許可されないと判定された場合には、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の現在値に所定値をそれぞれ加算した値を更新値として確定してもよい。

あるいは、満充電容量確定部２０６は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのいずれも更新が許可されないと判定された場合には、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の現在値に所定係数をそれぞれ乗じた値を更新値として確定してもよい。

なお、満充電容量確定部２０６は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのいずれも更新が許可されないと判定された場合には、演算値と現在値との差の大きさがしきい値よりも大きい電池モジュールに対して、現在値に所定値を加算する、あるいは、現在値に所定係数を乗じるという満充電容量の引き上げ処理を実行してもよい。

本実施の形態において、満充電容量算出部２０２と、更新許否決定部２０４と、満充電容量確定部２０６とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリ２０１に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両１に搭載される。

図３を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）をそれぞれ算出する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々において満充電容量の更新の許否を決定する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの更新が許可されない電池モジュールがあるか否かを判定する。複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの更新が許可されない電池モジュールがある場合には（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の全ての更新が不許可であるか否かを判定する。複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の全ての更新が不許可である場合には（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合には（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の引き上げ処理を実行して、満充電容量の更新値を確定する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、更新が許可される電池モジュールに対して、演算値を用いて満充電容量の更新値を確定する。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、更新が許可されない電池モジュールのうちの現在値と演算値との差の大きさがしきい値よりも大きい電池モジュール対しては、更新が許可された電池モジュールの満充電容量の更新値のうちの最大値と一致する値を更新値として確定する。また、ＥＣＵ２００は、更新が許可されない電池モジュールのうちの現在値と演算値との差の大きさがしきい値以下の電池モジュールに対しては、現在値を維持する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ２００は、演算値を用いて複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の更新値を確定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図４、図５および図６を用いて説明する。

たとえば、図４に示すように、ＥＣＵ２００のメモリ２０１に記憶された第３電池モジュール３４の満充電容量の現在値がＦＣＣ（３）であるとし、その後、第３電池モジュール３４が図５に示すように実際の満充電容量がＦＣＣ’（３）となる新品の電池モジュールに交換された場合を想定する。

外部充電が開始されたときに充電電流の積算が開始される。そして、外部充電の完了後に電流積算値ΣＩ（充電量）がＥＣＵ２００のメモリ２０１に記憶される。なお、充電量の目標値は、たとえば、第３電池モジュール３４の満充電容量の現在値を基準として決定されるものとする。これは、第３電池モジュール３４の満充電容量の現在値が、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の満充電容量の現在値のうちの最小値であるためである。

外部充電が完了してから所定期間が経過した後にＩＧオン操作が行なわれた場合に、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）が算出される（Ｓ１００）。このとき、第３電池モジュール３４の満充電容量の現在値と演算値との差の大きさはしきい値よりも大きくなるものとする。さらに、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の増加量ΔＳＯＣに基づいて満充電容量の更新の許否が決定される（Ｓ１０２）。

このとき、第３電池モジュール３４の増加量ΔＳＯＣは、交換後の第３電池モジュール３４の充電前後の第１ＯＣＶと第２ＯＣＶとの差に基づいて算出される。第３電池モジュール３４の増加量ΔＳＯＣがしきい値よりも小さい場合には、第３電池モジュール３４の満充電容量の更新が許可されない。

図５に示すように、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの第３電池モジュール３４の満充電容量の更新が許可されない場合には（Ｓ１０４にてＹＥＳ，Ｓ１０６にてＮＯ）、更新が許可される電池モジュールについての更新値が確定される（Ｓ１１０）。このとき、図６に示すように、更新が許可される電池モジュールの更新値のうちの最大値は、第４電池モジュール３６の更新値ＦＣＣ（４）である。

そのため、更新が許可されない第３電池モジュール３４については、更新が許可される電池モジュールの更新値のうちの最大値と一致する値ＦＣＣ（４）が第３電池モジュール３４の満充電容量の更新値として確定される（Ｓ１１２）。

一方、たとえば、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのいずれも更新が許可される場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、算出された満充電容量の演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）に基づいて各電池モジュールの満充電容量の更新値がそれぞれ確定される（Ｓ１１４）。

また、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのいずれも更新が許可されない場合には（Ｓ１０２ＹＥＳ，Ｓ１０４にてＹＥＳ）、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の満充電容量の現在値に所定値が加算された値が更新値として確定される（Ｓ１０８）。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）を用いて複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の満充電容量を更新する場合には、増加量ΔＳＯＣがしきい値よりも小さい場合には、更新が許可されない。電池モジュールが交換された場合には、満充電容量の現在値と演算値との差の大きさがしきい値よりも大きくなる。そのため、更新が許可されない場合であって、かつ、満充電容量の現在値と演算値との差の大きさがしきい値よりも大きくなる場合に、満充電容量を更新が許可される電池の満充電容量の更新値のうちの最大値に一致する値に増加させることによって、交換後の実際の満充電容量ＦＣＣ’（３）に近づけることができる。したがって、交換後に電池の満充電容量を適切に更新する車両および車両用制御方法を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、更新が許可された電池モジュールの更新値のうちの最大値を、更新が許可されない電池モジュールの満充電容量の更新値として確定するとして説明したが、少なくとも更新が許可された電池モジュールの更新値のうちの最小値よりも大きい値が、更新が許可されない電池モジュールの満充電容量の更新値として確定されればよい。このようにすると、バッテリ２６の保護を目的として複数の電池モジュールのうちの満充電容量の最小値に基づいて電池制御を実行する場合に、交換後の電池モジュールの満充電容量を基準として電池制御が実行されることを抑制できる。

また、本実施の形態においては、更新が許可されない電池モジュールにおいて、満充電容量の現在値と演算値との差分がしきい値よりも大きい場合を、電池モジュールが交換された場合であるとして、満充電容量を現在値よりも増加させるとして説明したが、電池モジュールが交換されたか否かは、特に、満充電容量を現在値と演算値との差に限定して判定されるものではない。たとえば、満充電容量の現在値を基準とした充電後のＳＯＣの推定値と、満充電容量の演算値を基準とした充電後のＳＯＣの推定値との差分がしきい値よりも大きい場合を、電池モジュールが交換された場合であるとして、満充電容量を現在値よりも増加させるようにしてもよい。満充電容量の演算値を基準とした充電後のＳＯＣの推定値は、たとえば、充電後の第２ＯＣＶに基づくＳＯＣの推定値である。

本発明が適用される車両は、個別に交換が可能な複数の電池モジュールを搭載した車両であれば、図１に示した電気自動車の構成に限定されるものではない。たとえば、車両１は、図１に示す構成以外の構成の電気自動車やハイブリッド自動車であってもよい。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る車両１について説明する。本実施の形態に係る車両１は、上述の第１の実施の形態に係る車両１の構成と比較して、ＥＣＵ２００の動作が異なる。それ以外の構成については、図１に示した上述の第１の実施の形態に係る車両１の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付されてある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返されない。

本実施の形態においては、ＥＣＵ２００が、バッテリ２６の充電完了後に複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値を算出し、算出された演算値を用いて複数の電池の満充電容量を更新する場合に、満充電容量の現在値と演算値との差分の大きさが大きい状態の電池については、差分の大きさが小さい状態である場合と比べて演算値を大きく反映させて満充電容量を更新する点を特徴とする。

また、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、満充電容量の現在値と演算値との差分の大きさが大きい状態の電池であるか否かを、充電終了時の第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きいか否かによって判定するものとする。第１ＳＯＣ推定値および第２ＳＯＣ推定値については後述する。

図７に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、満充電容量算出部２０２と、ＳＯＣ判定部２１４と、寄与率決定部２１６と、満充電容量確定部２１８とを含む。なお、図７に示す満充電容量算出部２０２は、図２に示す満充電容量算出部２０２の動作および機能と同じである。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。

ＳＯＣ判定部２１４は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々において、充電終了時の第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きいか否かを判定する。ＳＯＣ判定部２１４は、満充電容量の現在値を基準として第１ＳＯＣ推定値を算出する。ＳＯＣ判定部２１４は、第１ＳＯＣ推定値＝充電開始時ＳＯＣ＋電流積算値ΣＩ／満充電容量の現在値×１００の式を用いて第１ＳＯＣ推定値を算出する。

さらに、ＳＯＣ判定部２１４は、満充電容量の演算値を基準とした第２ＳＯＣ推定値を算出する。具体的には、ＳＯＣ判定部２１４は、充電が完了してから所定期間経過後の第２ＯＣＶに基づいて第２ＳＯＣ推定値を算出する。

ＳＯＣ判定部２１４は、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差（第１ＳＯＣ推定値−第２ＳＯＣ推定値）がしきい値よりも大きいか否かを判定する。しきい値は、電池モジュールが交換されたことを判定するための値であって、たとえば、所定値である。

なお、ＳＯＣ判定部２１４は、たとえば、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きいと判定した場合に、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの該当する電池モジュールの交換フラグをオン状態にしてもよい。また、ＳＯＣ判定部２１４は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのいずれも第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値以下である場合には、全ての電池モジュールに対応する交換フラグをオフ状態にしてもよい。交換フラグがオン状態であるとは、対応する電池モジュールが交換されたことを意味する。

寄与率決定部２１６は、ＳＯＣ判定部２１４によって第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きいと判定された電池モジュールに対応する寄与率を決定する。

寄与率決定部２１６は、たとえば、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分が大きい場合には、差分が小さい場合と比べて寄与率の値が大きくなるように寄与率を決定する。寄与率決定部２１６は、たとえば、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差と、所定のマップとに基づいて寄与率を算出する。所定のマップは、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差と、寄与率との関係を予め規定したマップである。

なお、所定のマップを用いて算出される寄与率は、少なくとも第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値以下であると判定された電池モジュールの満充電容量の更新に適用される所定の寄与率よりも大きい値が算出されるものとする。

また、所定のマップを用いて算出される寄与率および所定の寄与率は、現在値と演算値との差分をどの程度更新値に反映させるかを示す係数である。これらの寄与率は、充電時間が長い場合の満充電容量の誤差、電圧センサの誤差、電流センサの誤差等を考慮して適合される。

満充電容量確定部２１８は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の現在値、演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）および寄与率に基づいて満充電容量の更新値を確定する。

満充電容量確定部２１８は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのＳＯＣ判定部２１４によって第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値以下であると判定された電池モジュールに対しては、満充電容量の現在値と演算値との差分に所定の寄与率を乗じた値を現在値に加算することによって満充電容量の更新値を確定する。

満充電容量確定部２１８は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちのＳＯＣ判定部２１４によって第１ＳＯＣ推定値が第２ＳＯＣ推定値よりも大きいと判定された電池モジュールに対しては、満充電容量の現在値と演算値との差分に寄与率決定部２１６によって決定された寄与率を乗じた値を現在値に加算することによって満充電容量の更新値を確定する。

本実施の形態において、満充電容量算出部２０２と、ＳＯＣ判定部２１４と、寄与率決定部２１６と、満充電容量確定部２１８とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリ２０１に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両１に搭載される。

図８を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）２００にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）を算出する。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の第１ＳＯＣ推定値および第２ＳＯＣ推定値を算出する。

Ｓ２０４にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうち第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きくなる電池モジュールがあるか否かを判定する。第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きくなる電池モジュールがある場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２０８に移される。

Ｓ２０６にて、ＥＣＵ２００は、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きいと判定した電池モジュールに対応する交換フラグをオン状態にする。Ｓ２０８にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々に対応する交換フラグをオフ状態にする。

Ｓ２１０にて、ＥＣＵ２００は、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの交換フラグがオン状態となる電池モジュールの寄与率を第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差と所定のマップとに基づいて決定する。

Ｓ２１２にて、ＥＣＵ２００は、満充電容量の更新値を確定する。ＥＣＵ２００は、交換フラグがオン状態となる電池モジュールに対しては、満充電容量の現在値と演算値との差分に、決定された寄与率を乗じた値を現在値に加算することによって満充電容量の更新値を確定する。

また、ＥＣＵ２００は、交換フラグがオフ状態となる電池モジュールに対しては、満充電容量の現在値と演算値との差分に所定の寄与率を乗じた値を現在値に加算することによって満充電容量の更新値を確定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図９、図１０および図１１を用いて説明する。

たとえば、図９に示すように、ＥＣＵ２００のメモリ２０１に記憶された第３電池モジュール３４の満充電容量の現在値がＦＣＣ（３）であるとし、その後、第３電池モジュール３４が図１０に示すように実際の満充電容量がＦＣＣ’（３）となる新品の電池モジュールに交換された場合を想定する。

外部充電が開始されたときに充電電流の積算が開始される。そして、外部充電の完了後に電流積算値ΣＩ（充電量）がＥＣＵ２００のメモリ２０１に記憶される。

外部充電が完了してから所定期間が経過した後にＩＧオン操作が行なわれた場合に、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々の満充電容量の演算値ＦＣＣ＿ａ（１）〜（５）が算出される（Ｓ２００）。さらに、複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８の各々において、第１ＳＯＣ推定値および第２ＳＯＣ推定値が算出される（Ｓ２０２）。

複数の電池モジュール３０，３２，３４，３６，３８のうちの第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分がしきい値よりも大きくなる電池モジュールがある場合には（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、該当する電池モジュールに対応する交換フラグがオン状態にされる（Ｓ２０６）。

その後、交換フラグがオン状態となる電池モジュールに対応する寄与率が算出され（Ｓ２０８）、演算値と現在値と寄与率とに基づいて満充電容量の更新値が確定される（Ｓ２１０）。

交換フラグがオン状態になる電池モジュールについては、図１１に示すように、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差分が大きくなるほど、寄与率の値が大きくなるように寄与率が決定される。その結果、決定された寄与率に基づいて更新値が確定されることにより、更新値に対して演算値を大きく反映させることができる。すなわち、寄与率が所定値である場合と比べて、更新値を交換後の電池モジュールの実際の満充電容量ＦＣＣ’（３）に近づけることができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、満充電容量の現在値を基準とした第１ＳＯＣ推定値と、演算値を基準とした充電後の第２ＯＣＶに基づく第２ＳＯＣ推定値との差分の大きさがしきい値よりも大きい電池モジュールについて、差分の大きさが小さい場合と比べて寄与率の値が大きくなるように寄与率が決定される。これにより、電池モジュールが交換された場合に、満充電容量の更新値を確定するための寄与率が所定の寄与率よりも大きい値が決定されるため、交換された電池モジュールも満充電容量の更新値を実際の満充電容量に近づけることができる。したがって、交換後に電池の満充電容量を適切に更新する車両および車両用制御方法を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、第１ＳＯＣ推定値と第２ＳＯＣ推定値との差に基づいて寄与率を決定するとして説明したが、たとえば、満充電容量の現在値と演算値との差に基づいて寄与率を決定してもよい。たとえば、ＥＣＵ２００は、満充電容量の現在値と演算値との差分の大きさがしきい値よりも大きい電池モジュールに対して、差分の大きさが小さい場合と比べて寄与率の値が大きくなるように寄与率を決定してもよい。このようにして、上述の作用効果と同様の作用効果を発生させることができる。

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特許請求の範囲によって示され、特許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。

１車両、２車輪、８減速機、１０トランスミッション、１２レゾルバ、２２車輪速センサ、２４ＰＣＵ、２６バッテリ、３０，３２，３４，３６，３８電池モジュール、７８充電装置、１５０電流センサ、１５２電池温度センサ、１５４，１５６，１５８，１６０，１６２電圧センサ、２００ＥＣＵ、２０１メモリ、２０２満充電容量算出部、２０４更新許否決定部、２０６，２１８満充電容量確定部、２１４ＳＯＣ判定部、２１６寄与率決定部、３００充電プラグ、３０２外部電源、３０４充電ケーブル。

Claims

複数の電池を含む組電池と、
前記組電池の充電を制御するための制御装置とを含み、
前記制御装置は、前記組電池の充電完了後に前記複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出し、算出された前記演算値を用いて前記複数の電池の前記満充電容量を更新する場合に、前記複数の電池のうちの更新が許可されない電池の前記満充電容量を、前記複数の電池のうちの更新が許可された電池の前記満充電容量の最小値よりも大きい値であって、かつ、前記更新が許可された電池の前記満充電容量の最大値以下の値に増加させ、
前記制御装置は、前記複数の電池の各々の前記満充電容量に対する残容量の割合についての充電前後の変化量を開放電圧の変化量に基づいて算出し、算出された前記変化量が第１しきい値よりも小さい電池については、前記満充電容量の更新を許可しない、車両。
前記制御装置は、前記演算値と前記満充電容量の現在値との差の大きさが第２しきい値よりも大きい場合に、前記複数の電池のうちの更新が許可されない電池の前記満充電容量を前記現在値よりも増加させる、請求項１に記載の車両。
前記制御装置は、前記複数の電池のうちの更新が許可されない電池の前記満充電容量を、前記複数の電池のうちの更新が許可された電池の前記満充電容量の最大値と一致する値に増加させる、請求項１または２に記載の車両。
前記制御装置は、前記複数の電池の各々の前記満充電容量に対する残容量の割合についての充電前後の変化量を算出し、算出された前記変化量が前記第１しきい値よりも大きい電池については、前記演算値を用いて前記満充電容量を更新する、請求項１〜３のいずれかに記載の車両。
前記制御装置は、前記組電池の充電完了時までの電流積算値と、開放電圧の変化量に基づく前記満充電容量に対する残容量の割合についての充電前後の変化量とに基づいて前記複数の電池の各々の前記演算値を算出する、請求項１〜４のいずれかに記載の車両。
前記車両は、前記組電池を外部電源を用いて充電するための充電装置をさらに含む、請求項１〜５のいずれかに記載の車両。
複数の電池を含む組電池と、
前記組電池の充電を制御するための制御装置とを含み、
前記制御装置は、前記組電池の充電完了後に前記複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出し、算出された前記演算値を用いて前記複数の電池の前記満充電容量を更新する場合に、前記満充電容量の現在値と前記演算値との差分の大きさがしきい値よりも大きい状態の電池については、前記差分の大きさが前記しきい値よりも小さい状態である場合と比べて前記演算値を大きく反映させて前記満充電容量を更新し、
前記制御装置は、前記演算値から前記現在値を減算した値に寄与率を乗じた値を前記現在値に加算することによって前記満充電容量を更新し、前記現在値と前記演算値との差分の大きさが前記しきい値よりも大きい状態の電池については、前記差分の大きさが前記しきい値よりも小さい状態である場合と比べて前記寄与率の値が大きくなるように前記寄与率を決定する、車両。
前記制御装置は、前記満充電容量の前記現在値と充電量とに基づく前記満充電容量に対する残容量の割合の第１推定値と、充電後の開放電圧に基づく前記満充電容量に対する前記残容量の割合の第２推定値との差分の大きさが前記しきい値よりも大きい電池については、前記差分の大きさが前記しきい値よりも小さい場合と比べて前記演算値を大きく反映させて前記満充電容量を更新する、請求項７に記載の車両。
前記車両は、前記組電池を外部電源を用いて充電するための充電装置をさらに含む、請求項７または８に記載の車両。
複数の電池を含む組電池を搭載した車両に用いられる車両用制御方法であって、
前記組電池の充電完了後に前記複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出するステップと、
算出された前記演算値を用いて前記複数の電池の前記満充電容量を更新する場合に、前記複数の電池のうちの更新が許可されない電池の前記満充電容量を、前記複数の電池のうちの更新が許可された電池の前記満充電容量の最小値よりも大きい値であって、かつ、前記更新が許可された電池の前記満充電容量の最大値以下の値に増加させるステップと、
前記複数の電池の各々の前記満充電容量に対する残容量の割合についての充電前後の変化量を開放電圧の変化量に基づいて算出し、算出された前記変化量がしきい値よりも小さい電池については、前記満充電容量の更新を許可しないステップとを含む、車両用制御方法。
複数の電池を含む組電池を搭載した車両に用いられる車両用制御方法であって、
前記組電池の充電完了後に前記複数の電池の各々の満充電容量の演算値を算出するステップと、
算出された前記演算値を用いて前記複数の電池の前記満充電容量を更新する場合に、前記満充電容量の現在値と前記演算値との差分の大きさがしきい値よりも大きい状態の電池については、前記差分の大きさが前記しきい値よりも小さい状態である場合と比べて前記演算値を大きく反映させて前記満充電容量を更新するステップと、
前記演算値から前記現在値を減算した値に寄与率を乗じた値を前記現在値に加算することによって前記満充電容量を更新し、前記現在値と前記演算値との差分の大きさが前記しきい値よりも大きい状態の電池については、前記差分の大きさが前記しきい値よりも小さい状態である場合と比べて前記寄与率の値が大きくなるように前記寄与率を決定するステップとを含む、車両用制御方法。