JP6237425B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、アルカリ二次電池の放電電力を用いて走行することができる車両に関するものである。

二次電池の過放電を防止するために、二次電池の電圧値を監視している。ここで、二次電池の電圧値が、過放電状態に相当する電圧値（過放電電圧値という）よりも低下したとき、二次電池が過放電状態であることを判別している。そして、二次電池が過放電状態であるときには、二次電池の充放電を行わないようにしている。

二次電池の放電電力を用いて車両を走行させるときにおいて、二次電池が過放電状態であることを判別して二次電池の充放電を停止させてしまうと、車両が急に停止しまう。この点を考慮して、特許文献１では、過放電されない状態において、さらに放電すると過放電されることを前もって検出するようにし、このような検出を行ったときには電池モジュールの放電電流を低下させるようにしている。すなわち、電池モジュールが過放電状態となる前に、電池モジュールの放電を制限しておき、車両が急に停止することを抑制するようにしている。

特開２００８−３１２２８２号公報

特許文献１では、車両が急に停止することを抑制するために、電池モジュールが過放電状態に至るまでの放電制御を開示しているだけである。このため、電池モジュールが過放電状態となれば、上述したように、電池モジュールの充放電を停止させることになる。これに伴い、車両が停止してしまう。

車両の退避走行を行う上では、できるだけ車両を走行させ続けることが好ましい。ここで、二次電池が過放電状態となっても、二次電池の内部には電解液が残っている。本発明の目的は、二次電池の内部に残された電解液に着目し、二次電池が過放電状態となっても、二次電池を放電させて車両の走行を確保することにある。

本発明の車両は、組電池と、モータと、電圧センサと、コントローラとを有する。組電池は、直列に接続された複数のアルカリ二次電池を有する。モータは、組電池の放電電力を受けて、車両を走行させる動力を生成する。電圧センサは、各アルカリ二次電池の電圧値を検出する。

コントローラは、電圧センサによって検出された電圧値に基づいて、アルカリ二次電池が過放電状態であるか否かを判別する。ここで、アルカリ二次電池が過放電状態であることを判別（確定）した後、コントローラは、過放電状態のアルカリ二次電池に含まれる電解液を分解させながら組電池を放電させて、モータの動力を用いた走行を行わせる。

アルカリ二次電池が過放電状態であっても、アルカリ二次電池の内部には電解液が残っている。ここで、電解液を分解させることにより、過放電状態のアルカリ二次電池を放電させることができる。電解液の分解によって、電解液の量が減少するが、電解液が無くなるまでは、アルカリ二次電池を放電させることができる。

過放電状態のアルカリ二次電池（組電池）を放電させれば、モータの動力を用いた走行を行うことができる。これにより、アルカリ二次電池が過放電状態であることを判別した後においても、車両を走行させ続けることができる。したがって、アルカリ二次電池が過放電状態となったときに車両を停止させる場合に比べて、車両を退避走行させるときの走行距離を延ばすことができる。

アルカリ二次電池が過放電状態であることを判別したときには、組電池の放電を許容する上限の電力値を低下させることができる。これにより、組電池を放電するときの電流値を低下させることができ、過放電状態のアルカリ二次電池において、電解液の減少量が増加しやすくなることを抑制できる。これに伴い、過放電状態のアルカリ二次電池を放電させる時間を延ばすことができる。

電解液を分解させる放電を行うとき、電解液の減少量は、放電時の電流値に依存する。この電流値は、電流センサによって検出することができる。このため、電解液を分解させる放電を行ったときの電流値を積算すれば、電解液の減少量を把握することができる。そこで、電流値の積算値が第１閾値よりも小さい間では、上限の電力値を低下させながら、モータの動力を用いた走行を行わせることができる。

車両には、エンジンを搭載することができる。これにより、エンジンの動力を用いて、車両を走行させることができる。電解液が減少しすぎると、過放電状態のアルカリ二次電池の放電電力が低下し、モータを用いた走行を行いにくくなる。そこで、積算値が第１閾値以上であるとき、モータの動力を用いずに、エンジンの動力を用いて車両を走行させることができる。これにより、モータの動力を用いて車両を走行させることができなくなっても、エンジンの動力を用いて車両を走行させることができる。これに伴い、車両を退避走行させるときの走行距離を延ばすことができる。

積算値が第２閾値以上であるときには、組電池の充放電を停止させるとともに、エンジンを停止させることができる。第２閾値は、第１閾値よりも大きな値である。エンジンを駆動している間は、組電池が放電されるため、過放電状態のアルカリ二次電池では、電解液の分解によって電解液の量が減少し続ける。電解液の量が減少し続けると、組電池を放電させにくくなり、エンジンを駆動させることもできなくなる。そこで、積算値が第２閾値以上であるときには、組電池の充放電を停止させるとともに、エンジンを停止させるようにしている。これにより、車両を停止させることになる。

エンジンを備えた車両では、エンジンを始動させる電力以上の範囲内において、上限の電力値を低下させることができる。これにより、エンジンの始動を確保することができ、エンジンの動力を用いて車両を走行させることができる。

電池システムの構成を示す図である。 異常状態（過放電状態）を確定する処理を説明するフローチャートである。 異常状態（過放電状態）を確定する処理の変形例を説明するフローチャートである。 異常状態（過放電状態）を確定した後の処理を説明するフローチャートである。 電解液の量および積算値の関係を示す図である。 電圧値、電流値および積算値の挙動（一例）を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例における電池システムの構成を示す。本実施例の電池システムは、車両（いわゆるハイブリッド自動車）に搭載されている。この車両は、後述するように、組電池およびエンジンを併用しながら走行することができる。

組電池１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池（本発明のアルカリ二次電池に相当する）１１としては、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池といったアルカリ二次電池が用いられる。単電池１１は、公知のように、充放電を行う発電要素と、発電要素を収容する電池ケースとを有する。発電要素は、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータとを有する。セパレータには、電解液が染み込んでいる。また、電池ケースの内部において、発電要素の周囲には、余剰液として電解液が存在している。

なお、単電池１１の代わりに、電池モジュール（本発明のアルカリ二次電池に相当する）を用いることもできる。電池モジュールは、電池モジュールの外装を構成するモジュールケースと、モジュールケースに収容された複数の発電要素とを有する。複数の発電要素は、モジュールケースの内部において、直列に接続されている。複数の電池モジュールを直列に接続することにより、組電池１０を構成することができる。

電池ケースには、公知のように、弁が設けられている。弁は、電池ケースの内部で発生したガスを電池ケースの外部に排出する。単電池１１の過充電又は過放電に伴って、電池ケースの内部ではガスが発生する。このガスは、電解液の化学反応などによって発生する。電池ケースの内部は、密閉状態となっているため、ガスの発生に伴って、電池ケースの内部における圧力（内圧）が上昇する。電池ケースの内圧が弁の作動圧に到達すると、弁が閉じ状態から開き状態に変化し、電池ケースの外部にガスが排出される。

監視ユニット（本発明の電圧センサに相当する）２０は、各単電池１１の電圧値Ｖｂを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。上述したように、複数の電池モジュールによって組電池１０を構成したとき、監視ユニット２０は、各電池モジュールの電圧値Ｖｂを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。

温度センサ２１は、組電池１０（単電池１１）の温度Ｔｂを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。電流センサ２２は、組電池１０の電流値Ｉｂを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。本実施例において、組電池１０を放電しているときの電流値Ｉｂを正の値とし、組電池１０を充電しているときの電流値Ｉｂを負の値とする。

コントローラ３０は、メモリ３１を有する。メモリ３１は、コントローラ３０が所定処理（特に、本実施例で説明する処理）を行うための各種の情報を記憶する。本実施例では、メモリ３１がコントローラ３０に内蔵されているが、メモリ３１を、コントローラ３０の外部に設けることもできる。

組電池１０の正極端子には、正極ラインＰＬが接続され、組電池１０の負極端子には、負極ラインＮＬが接続されている。正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇは、コントローラ３０からの駆動信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

組電池１０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、インバータ２３と接続されている。コントローラ３０がシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンにすることにより、組電池１０およびインバータ２３が接続される。これにより、図１に示す電池システムが起動状態（Ready-On）になる。

コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンにする。イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わると、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオフにする。これにより、組電池１０およびインバータ２３の接続が遮断され、図１に示す電池システムが停止状態（Ready-Off）になる。

インバータ２３は、組電池１０から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータＭＧ２に出力する。モータ・ジェネレータ（本発明のモータに相当する）ＭＧ２は、インバータ２３から出力された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギ（動力）を生成する。モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した運動エネルギを駆動輪２４に伝達することにより、車両を走行させることができる。

動力分割機構２５は、エンジン２６の動力を、駆動輪２４に伝達したり、モータ・ジェネレータＭＧ１に伝達したりする。モータ・ジェネレータＭＧ１は、エンジン２６の動力を受けて発電する。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力（交流電力）は、インバータ２３を介して、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給されたり、組電池１０に供給されたりする。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給すれば、モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した運動エネルギによって、駆動輪２４を駆動することができる。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を組電池１０に供給すれば、組電池１０を充電することができる。

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータＭＧ２は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２３は、モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、組電池１０は、回生電力を蓄えることができる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂおよびインバータ２３の間の正極ラインＰＬと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇおよびインバータ２３の間の負極ラインＮＬとには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７が接続されている。電池システムが起動状態にあるとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は、組電池１０の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を補機２８や補機電池２９に出力する。組電池１０から補機２８に電力を供給することにより、例えば、エンジン２６を始動させることができる。

図１に示す電池システムにおいて、組電池１０およびインバータ２３の間の電流経路に、昇圧回路を設けることができる。昇圧回路は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ２３に出力することができる。また、昇圧回路は、インバータ２３の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。

単電池１１（発電要素）では、微小な短絡が発生するおそれがある。微小な短絡が発生すると、単電池１１が放電し続けてしまい、単電池１１が異常状態（過放電状態）となってしまう。ここで、単電池１１の異常状態（過放電状態）を確定する処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示す処理は、電池システムが起動状態であるときに、コントローラ３０によって実行される。

ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、所定時間内において、単電池１１の電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるか否かを判別する。電圧値Ｖｂは、監視ユニット２０によって検出される。このため、コントローラ３０は、電圧値Ｖｂを監視することにより、所定時間内において、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるか否かを判別することができる。ここで、組電池１０を構成する複数の単電池１１において、電圧値Ｖｂのバラツキが発生しているとき、ステップＳ１０１の処理では、最も低い電圧値Ｖｂを閾値Ｖ＿ｔｈと比較することができる。

閾値Ｖ＿ｔｈは、単電池１１の過放電状態を判別するための電圧値Ｖｂであり、適宜設定することができる。組電池１０（単電池１１）の充放電を行うときには、電圧値Ｖｂが上限値および下限値の範囲内で変化するように、組電池１０の充放電が制御される。ここで、閾値Ｖ＿ｔｈは、下限値よりも低い電圧値である。閾値Ｖ＿ｔｈを特定する情報は、メモリ３１に記憶されている。

所定時間内において、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となることには、所定時間の間、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となる状態が継続されることと、所定時間の間、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となる状態が繰り返されることとが含まれる。後者の場合には、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以上となったり、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈよりも低下したりする。

電圧値Ｖｂが低下したときには、モータ・ジェネレータＭＧ１の発電などによって、組電池１０が充電される。これにより、上述したように、上限値および下限値の範囲内において、電圧値Ｖｂを変化させることができる。しかし、単電池１１に微小な短絡が発生しているときには、電圧値Ｖｂが低下しやすくなっており、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となることがある。

所定時間内において、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下ではないとき、コントローラ３０は、図２に示す処理を終了する。すなわち、すべての単電池１１に関して、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下ではないとき、図２に示す処理が終了する。

一方、所定時間内において、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ１０２において、異常状態（過放電状態）の確定を行う。コントローラ３０は、閾値Ｖ＿ｔｈ以下の電圧値Ｖｂを示す単電池１１が異常状態（過放電状態）であることを確定する。ここでは、少なくとも１つの単電池１１の電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるとき、異常状態の確定が行われる。

異常状態の確定を行うとき、例えば、コントローラ３０は、異常状態（過放電状態）を示すフラグを設定することができる。このフラグの設定内容は、メモリ３１に記憶される。コントローラ３０は、メモリ３１に記憶されたフラグの設定内容を確認することにより、単電池１１が異常状態（過放電状態）であるか否かを確認することができる。

本実施例において、電圧値Ｖｂが一時的に閾値Ｖ＿ｔｈ以下となっただけでは、異常状態を確定しない。上述したように、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となる状態が継続されたり、繰り返されたりしたときに、異常状態を確定している。これにより、異常状態の確定に対する信頼性を確保するようにしている。なお、電圧値Ｖｂが一時的に閾値Ｖ＿ｔｈ以下となったときに、異常状態（過放電状態）の確定を行うこともできる。

異常状態を確定した後、コントローラ３０は、ステップＳ１０３において、許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させる。許容出力電力Ｗｏｕｔとは、組電池１０を放電することができる上限の電力値である。組電池１０を放電するときには、許容出力電力Ｗｏｕｔが設定され、組電池１０の出力電力が許容出力電力Ｗｏｕｔを超えないように、組電池１０の放電が制御される。

許容出力電力Ｗｏｕｔは、組電池１０の温度ＴｂやＳＯＣ（State of Charge）に基づいて設定される。ＳＯＣとは、満充電容量に対する充電容量の割合である。温度Ｔｂおよび許容出力電力Ｗｏｕｔの対応関係を予め定めておけば、温度Ｔｂを検出することにより、この温度Ｔｂに対応した許容出力電力Ｗｏｕｔを特定することができる。また、ＳＯＣおよび許容出力電力Ｗｏｕｔの対応関係を予め定めておけば、ＳＯＣを算出（推定）することにより、このＳＯＣに対応した許容出力電力Ｗｏｕｔを特定することができる。公知のように、組電池１０の電流値Ｉｂや電圧値Ｖｂに基づいて、組電池１０のＳＯＣを推定することができる。

なお、組電池１０の充放電を制御するときには、許容出力電力Ｗｏｕｔだけでなく、許容入力電力Ｗｉｎも設定される。許容入力電力Ｗｉｎは、組電池１０を充電することができる上限の電力値である、許容入力電力Ｗｉｎは、許容出力電力Ｗｏｕｔと同様に、組電池１０の温度ＴｂやＳＯＣに基づいて設定される。本実施例では、単電池１１の過放電を抑制するために、許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させればよい。

ステップＳ１０３の処理では、温度ＴｂやＳＯＣから特定された許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させる。すなわち、ステップＳ１０３の処理で設定される許容出力電力Ｗｏｕｔは、温度ＴｂやＳＯＣから特定される許容出力電力Ｗｏｕｔよりも低くなる。許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させる量は、適宜設定することができる。例えば、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるときにおいて、電圧値Ｖｂおよび閾値Ｖ＿ｔｈの差が広がるほど、許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させる量を増加させることができる。許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させるとき、低下後の許容出力電力Ｗｏｕｔは、エンジン２６を始動させるために必要な電力以上であることが好ましい。これにより、許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させても、組電池１０の出力電力を用いて、エンジン２６を始動させることができる。

ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、ユーザなどに警告を行う。警告を行う手段としては、公知の手段を適宜採用することができる。例えば、ディスプレイへの表示を行ったり、音を出力させたりすることにより、ユーザなどに警告することができる。警告の内容は、組電池１０が異常状態であることをユーザなどに認識させる内容であればよい。警告を受けたユーザなどは、安全な場所まで車両を走行（退避走行）させることができる。

単電池１１の異常状態（過放電状態）を確定する処理は、図２に示す処理に限るものではない。例えば、図２に示す処理の代わりに、図３に示す処理を行うことができる。図３において、図２で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。図３に示す処理では、図２に示すステップＳ１０１の処理の代わりに、ステップＳ１０５の処理が行われる。

ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、所定時間内において、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上であるか否かを判別する。電圧差ΔＶｂとは、各単電池１１の電圧値Ｖｂと、基準電圧値Ｖｒｅｆとの差である。電圧値Ｖｂは、監視ユニット２０によって検出される。基準電圧値Ｖｒｅｆとしては、例えば、すべての単電池１１の電圧値Ｖｂを平均化した値を用いたり、最も高い電圧値Ｖｂを用いたりすることができる。

各単電池１１において、電圧差ΔＶｂを算出することもできるが、最も低い電圧値Ｖｂを特定し、この電圧値Ｖｂおよび基準電圧値Ｖｒｅｆの差を、電圧差ΔＶｂとすることもできる。閾値ΔＶ＿ｔｈは、単電池１１の過放電状態を判別するための電圧差ΔＶｂであり、適宜設定することができる。電圧差ΔＶｂが広がるほど、単電池１１が放電されやすくなっている。この点に基づいて、閾値ΔＶ＿ｔｈを設定すれば、単電池１１が過放電状態であるか否かを判別することができる。閾値ΔＶ＿ｔｈを特定する情報は、メモリ３１に記憶されている。

所定時間内において、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上となることには、所定時間の間、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上となる状態が継続されることと、所定時間の間、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上となる状態が繰り返されることが含まれる。後者の場合には、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上となったり、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈよりも小さくなったりする。

所定時間内において、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上ではないとき、図３に示す処理が終了する。一方、所定時間内において、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上であるとき、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が行われる。

図３に示す処理では、図２に示す処理と同様に、電圧差ΔＶｂが一時的に閾値ΔＶ＿ｔｈ以上となっただけでは、異常状態を確定しない。すなわち、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上となる状態が継続されたり、繰り返されたりしたときに、異常状態を確定している。これにより、異常状態の確定に対する信頼性を確保するようにしている。なお、電圧差ΔＶｂが一時的に閾値ΔＶ＿ｔｈ以上となったときに、異常状態を確定することもできる。

なお、図２に示すステップＳ１０１の処理と、図３に示すステップＳ１０５の処理とを組み合わせて、異常状態（過放電状態）を確定することもできる。すなわち、所定時間内において、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるとともに、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上であるときに、異常状態（過放電状態）を確定することができる。

図２又は図３に示す処理によって、異常状態が確定した後では、図４に示す処理が行われる。図４に示す処理は、コントローラ３０によって実行される。コントローラ３０は、異常状態を示すフラグが設定されていることを確認した上で、図４に示す処理を開始することができる。図４に示す処理は、所定の周期で繰り返される。

ステップＳ２０１において、コントローラ３０は、組電池１０に含まれる少なくとも１つの単電池１１が過放電されているか否かを判別する。すなわち、ステップＳ２０１の処理では、単電池１１が過放電状態であるか否かを判別するようにしている。

例えば、単電池１１の電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるときに、単電池１１が過放電されていることを判別できる。この閾値Ｖ＿ｔｈは、図２に示すステップＳ１０１の処理で説明した閾値Ｖ＿ｔｈと同じである。一方、電圧差ΔＶｂが閾値ΔＶ＿ｔｈ以上であるときに、単電池１１が過放電されていることを判別できる。ここで、電圧差ΔＶｂおよび閾値ΔＶ＿ｔｈは、図３に示すステップＳ１０５の処理で説明した電圧差ΔＶｂおよび閾値ΔＶ＿ｔｈと同じである。

単電池１１が過放電されていなければ、コントローラ３０は、図４に示す処理を終了する。単電池１１が過放電されていると、コントローラ３０は、ステップＳ２０２において、組電池１０を放電しているときの電流値Ｉｂを積算し、積算値Ｓを算出する。単電池１１が過放電されるたびに、電流値（放電電流）Ｉｂの積算が行われ、積算値Ｓは増加し続ける。なお、単電池１１が過放電されていなければ、単電池１１が放電されても、電流値（放電電流）Ｉｂの積算は行われない。

ステップＳ２０３において、コントローラ３０は、ステップＳ２０２の処理で算出した積算値Ｓが第２閾値Ｓ＿ｔｈ２以上であるか否かを判別する。第２閾値Ｓ＿ｔｈ２は、車両を停止させる必要があるか否かを判別するための値（積算値Ｓ）である。後述するように、第２閾値Ｓ＿ｔｈ２は、単電池１１に含まれる電解液の残量を考慮して設定される。第２閾値Ｓ＿ｔｈ２を特定する情報は、メモリ３１に記憶されている。

積算値Ｓが第２閾値Ｓ＿ｔｈ２以上であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ２０４において、電池システムの起動を停止させる。具体的には、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。ここで、エンジン２６が始動しているときには、エンジン２６が停止する。これにより、車両が停止する。

積算値Ｓが第２閾値Ｓ＿ｔｈ２よりも小さいとき、コントローラ３０は、ステップＳ２０５において、ステップＳ２０２の処理で算出された積算値Ｓが第１閾値Ｓ＿ｔｈ１以上であるか否かを判別する。第１閾値Ｓ＿ｔｈ１は、第２閾値Ｓ＿ｔｈ２よりも小さい値である。第１閾値Ｓ＿ｔｈ１は、エンジン２６の動力だけを用いて車両を走行させるか否かを判別するための値（積算値Ｓ）である。後述するように、第１閾値Ｓ＿ｔｈ１は、単電池１１に含まれる電解液の残量を考慮して設定される。第１閾値Ｓ＿ｔｈ１を特定する情報は、メモリ３１に記憶されている。

積算値Ｓが第１閾値Ｓ＿ｔｈ１以上であるとき、コントローラ３０は、ステップＳ２０６において、エンジン２６の動力だけを用いて車両を走行させる。ステップＳ２０６の処理では、電池システムが起動状態となっているが、モータ・ジェネレータＭＧ２の動力を用いた走行は行われない。積算値Ｓが第１閾値Ｓ＿ｔｈ１よりも小さいとき、コントローラ３０は、図４に示す処理を終了する。ここで、積算値Ｓが第１閾値Ｓ＿ｔｈ１よりも小さい間は、図２又は図３に示すステップＳ１０３の処理によって、許容出力電力Ｗｏｕｔが低下したままとなる。

異常状態（過放電状態）の確定を行ったとき、過放電状態の単電池１１（電池ケース）の内部には、電解液が残ったままである。具体的には、発電要素のセパレータに電解液が残っていたり、発電要素の周囲に電解液（余剰液）が残っていたりする。異常状態の確定を行った後において、過放電状態の単電池１１を放電すると、電解液が分解される。具体的には、単電池１１を放電させるために、電解液に含まれる水分が分解され、電解液の量が減少する。ここで、電解液の分解に伴ってガスが発生する。

電解液の減少量は、過放電状態の単電池１１を放電したときの電流値Ｉｂに依存する。すなわち、電流値（放電電流）Ｉｂが大きくなるほど、また、電流値（放電電流）Ｉｂの積算値Ｓが増加するほど、電解液の減少量が増加する。このため、図５に示すように、積算値Ｓが増加するほど、電解液の量が減少する。そして、電解液が無くなれば、単電池１１を放電させることができない。言い換えれば、電解液が無くなるまでは、単電池１１を放電させることができる。

本実施例では、積算値Ｓを算出することにより、電解液の残量（言い換えれば、電解液の減少量）を把握するようにしている。そして、積算値Ｓを監視して、電解液の残量を把握しながら、過放電状態の単電池１１を放電させている。これにより、異常状態（過放電状態）の確定を行った後でも、組電池１０（過放電状態の単電池１１を含む）を放電させることができる。

ここで、組電池１０の放電電力をモータ・ジェネレータＭＧ２に供給すれば、モータ・ジェネレータＭＧ２の動力を用いて車両を走行させることができる。また、組電池１０を放電させることにより、エンジン２６を駆動することができ、エンジン２６の動力を用いて車両を走行させることができる。異常状態を確定した後も、車両を走行させ続けることにより、異常状態を確定したときに車両を停止させる場合に比べて、車両の退避走行を行うときの走行距離を延ばすことができる。

異常状態の確定が行われたときであれば、通常、単電池１１の電解液の量は、ほとんど減少していない。ここで、電解液の蒸発によって発生したガスが、単電池１１の電池ケースを透過して、単電池１１の外部に移動することがある。これにより、電解液の量が減少することもあるが、このときの電解液の減少量は僅かである。したがって、異常状態が確定したときの電解液の量は、単電池１１を製造するときに電池ケースに注入された電解液の量とほぼ等しくなる。

異常状態が確定したときの電解液の量を把握できれば、電解液が無くなるまでの積算値Ｓを把握することができる。実験などによって、過放電状態の単電池１１を放電したときの電流値Ｉｂと、電解液の減少量との関係を予め求めておけば、電解液が無くなるまでの積算値Ｓを算出することができる。第２閾値Ｓ＿ｔｈ２は、電解液が無くなるときの積算値Ｓよりも小さい値にすることができる。また、第１閾値Ｓ＿ｔｈ１は、第２閾値Ｓ＿ｔｈ２よりも小さい値にすることができる。

図６は、図４に示す処理を行ったときにおいて、電圧値Ｖｂ、電流値Ｉｂおよび積算値Ｓの変化を示す図（一例）である。図６において、縦軸は、電圧値Ｖｂ、電流値Ｉｂおよび積算値Ｓをそれぞれ示す。図６の横軸は時間である。図６に示す例では、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下であるか否かを判別することにより、単電池１１が過放電されているか否かを判別している。

図６に示す例では、時間ｔ１において、異常状態（過放電状態）の確定が行われている。このため、時間ｔ１以降では、許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させている。許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させることにより、組電池１０を放電するときの電流値Ｉｂを低下させることができる。電流値（放電電流）Ｉｂを低下させれば、過放電状態の単電池１１において、電解液の減少量を抑制することができる。すなわち、単位時間あたりの電解液の減少量を低下させることができ、過放電状態の単電池１１を放電させることができる時間を延ばすことができる。なお、異常状態を確定した後において、許容出力電力Ｗｏｕｔを低下させなくてもよい。すなわち、図２又は図３において、ステップＳ１０３の処理を省略することもできる。

また、時間ｔ１以降では、図４に示す処理が行われ、電解液を分解させながら、過放電状態の単電池１１が放電される。これにより、単電池１１が過放電されるたびに、電流値（放電電流）Ｉｂが積算され、積算値Ｓが増加する。時間ｔ１から時間ｔ２の間では、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となるため、積算値Ｓが増加する。

なお、図６では、積算値Ｓが直線的に増加しているが、実際には、単電池１１が過放電されているときの電流値（放電電流）Ｉｂの分だけ増加する。また、電解液の分解に伴ってガスが発生するため、単電池１１（電池ケース）に設けられた弁が閉じ状態から開き状態に変化することがある。

時間ｔ２以降では、電流値Ｉｂが充電側にシフトしており、電圧値Ｖｂは閾値Ｖ＿ｔｈよりも高くなっている。このときには、単電池１１が過放電されていなく、単電池１１を放電したとしても、電解液の量は減少しない。したがって、時間ｔ２以降では、電流値（放電電流）Ｉｂの積算が行われず、積算値Ｓも増加しない。

時間ｔ３では、電流値Ｉｂが放電側にシフトし、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下になる。このときには、単電池１１が過放電されており、単電池１１の放電に伴って、電解液の量が減少する。そこで、電流値（放電電流）Ｉｂの積算が再開され、積算値Ｓが増加する。時間ｔ４では、積算値Ｓが第１閾値Ｓ＿ｔｈ１に到達している。これにより、エンジン２６の動力だけを用いた走行に切り替わる。すなわち、時間ｔ４までは、エンジン２６の動力だけでなく、モータ・ジェネレータＭＧ２の動力を用いて、車両を走行させることができる。

時間ｔ４以降では、モータ・ジェネレータＭＧ２の動力を用いた走行が行われなくなるが、補機２８の動作（エンジン２６の駆動）などによって、組電池１０が放電される。このため、時間ｔ４以降でも、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となることがある。時間ｔ４以降では、電圧値Ｖｂが閾値Ｖ＿ｔｈ以下となっているため、電流値（放電電流）Ｉｂの積算が行われ、積算値Ｓが増加する。積算値Ｓが増加し続け、時間ｔ５において、積算値Ｓが第２閾値Ｓ＿ｔｈ２に到達すると、電池システムの起動が停止される。これにより、車両が停止する。

本実施例によれば、異常状態（過放電状態）を確定した後であっても、時間ｔ１から時間ｔ５までの間、車両を走行させ続けることができる。これにより、時間ｔ１において、車両を停止させたときに比べて、退避走行を行うときの走行距離を延ばすことができる。

本実施例では、ハイブリッド自動車について説明したが、これに限るものではない。すなわち、いわゆる電気自動車についても、本発明を適用することができる。電気自動車とは、車両を走行させる動力源として、組電池１０だけを備えた車両である。電気自動車では、組電池１０の放電電力を受けたモータ・ジェネレータが、車両を走行させるための動力を生成する。

電気自動車では、本実施例と同様に、異常状態（過放電状態）を確定した後であっても、電解液の量を減少させながら、組電池１０（過放電状態の単電池１１）を放電させることができる。これにより、異常状態（過放電状態）を確定した後も、モータ・ジェネレータの動力を用いて、電気自動車を走行させ続けることができる。したがって、本実施例と同様に、退避走行を行うときの走行距離を延ばすことができる。

１０：組電池、１１：単電池、２０：監視ユニット、２１：温度センサ、
２２：電流センサ、２３：インバータ、ＭＧ１，ＭＧ２：モータ・ジェネレータ、
２４：駆動輪、２５：動力分割機構、２６：エンジン、２７：ＤＣ／ＤＣコンバータ、
２８：補機、２９：補機電池、３０：コントローラ、３１：メモリ、ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン、ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ：システムメインリレー

Claims (4)

1. 複数のアルカリ二次電池が直列に接続された組電池と、
   前記組電池の放電電力を受けて、車両を走行させる動力を生成するモータと、
   前記車両を走行させる動力を生成するエンジンと、
   前記組電池の電流値を検出する電流センサと、
   前記各アルカリ二次電池の電圧値を検出する電圧センサと、
   前記電圧値に基づいて、前記アルカリ二次電池が過放電状態であるか否かを判別するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、
   前記アルカリ二次電池が過放電状態であることを判別した後、
   過放電状態の前記アルカリ二次電池に含まれる電解液を分解させながら前記組電池を放電させて、前記モータの動力を用いた走行を行わせ、
   前記電解液を分解させる放電を行っている間の前記電流値を積算した積算値が第１閾値よりも小さい間、前記組電池の放電を許容する上限の電力値を低下させ、
   前記積算値が前記第１閾値以上であるとき、前記モータの動力を用いずに、前記エンジンの動力を用いた走行を行わせ、
   前記積算値が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとき、前記組電池の充放電を停止させるとともに、前記エンジンを停止させることを特徴とする車両。
2. 複数のアルカリ二次電池が直列に接続された組電池と、
   前記組電池の放電電力を受けて、車両を走行させる動力を生成するモータと、
   前記組電池の放電電力を受けて始動し、前記車両を走行させる動力を生成するエンジンと、
   前記組電池の電流値を検出する電流センサと、
   前記各アルカリ二次電池の電圧値を検出する電圧センサと、
   前記電圧値に基づいて、前記アルカリ二次電池が過放電状態であるか否かを判別するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、
   前記アルカリ二次電池が過放電状態であることを判別した後、
   過放電状態の前記アルカリ二次電池に含まれる電解液を分解させながら前記組電池を放電させて、前記モータの動力を用いた走行を行わせ、
   前記電解液を分解させる放電を行っている間の前記電流値を積算した積算値が第１閾値よりも小さい間、前記組電池の放電を許容する上限の電力値を低下させ、
   前記積算値が前記第１閾値よりも小さいとき、前記エンジンを始動させるための電力以上の範囲内において、前記上限の電力値を低下させることを特徴とする車両。
3. 前記コントローラは、前記積算値が前記第１閾値以上であるとき、前記モータの動力を用いずに、前記エンジンの動力を用いた走行を行わせることを特徴とする請求項２に記載の車両。
4. 前記コントローラは、前記積算値が、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとき、前記組電池の充放電を停止させるとともに、前記エンジンを停止させることを特徴とする請求項３に記載の車両。

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