JP7024061B2 - 電池制御システムおよび鞍乗型車両 - Google Patents

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Description

本発明は、電池制御システム、および当該電池制御システムを備えた鞍乗型車両に関する。
内燃機関（以下「エンジン」と記述する。）を動力源とする車両には、一般に、エンジンの回転を利用して発電する回転電機が搭載されている。
特許文献１および２は、発電する回転電機を、エンジンの始動時にはエンジンのクランク軸を駆動するスタータモータとして用い、さらに、走行時には必要に応じてエンジンの出力をアシストするアシスト用モータとして使用する鞍乗型車両を開示する。
特開２００４－１２２９２５号公報 特開２００８－２４２５５号公報
上記のような回転電機用の二次電池として、ニッケル水素電池を用いることが考えられる。ニッケル水素電池は比較的安価に入手可能であり、車両のコストを低減させることができる。ニッケル水素電池から回転電機に電力を供給することで、回転電機を回転させることができる。また、発電時には、ニッケル水素電池は、回転電機が発電した電力を蓄えることができる。
しかしながら、ニッケル水素電池は、温度が高いときは充電効率が低下するとともに、温度が低いときは出力が低下するという特性を有する。また、ニッケル水素電池は、その電圧とＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）との関係においてヒステリシスを有するため、充放電の制御が煩雑化するという課題がある。
ニッケル水素電池の上記特性から、車載用ニッケル水素電池では、安定した充放電の制御を実現するために、ＳＯＣの狭い範囲（例えば、４０－６０％の範囲）においてのみ充放電を行うことが考えられる。ＳＯＣの使用範囲を狭い範囲に限定することにより、充電効率の低下および出力低下の影響を抑えた安定した制御を行うことができる。
一方で、ニッケル水素電池が有する性能を有効に利用するためには、ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行うことが望まれる。
本発明は、ＳＯＣの広い範囲に亘ってニッケル水素電池の充放電を行うことができる電池制御システム、および当該電池制御システムを備えた鞍乗型車両を提供する。
本発明の実施形態に係る電池制御システムは、電圧とＳＯＣとの関係においてヒステリシス特性を有するニッケル水素電池の充放電を制御する電池制御システムであって、前記ＳＯＣの上限および下限が互いに異なる複数のＳＯＣの使用範囲に関する情報を記憶するメモリと、前記複数のＳＯＣの使用範囲のうちの１つを選択し、前記選択したＳＯＣの使用範囲に応じて、前記ニッケル水素電池の充放電の制御を行う制御回路とを備え、前記制御回路は、温度センサが検出した前記ニッケル水素電池の温度に関する情報を受け取り、前記ニッケル水素電池の温度に応じて、前記複数のＳＯＣの使用範囲の中から選択するＳＯＣの使用範囲を変更する。
ニッケル水素電池の温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更することにより、ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行うことができる。ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行えることにより、ニッケル水素電池が有する性能を有効に利用することができる。
ある実施形態において、前記複数のＳＯＣの使用範囲は、第１の使用範囲および第２の使用範囲を含み、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限は、前記第２の使用範囲のＳＯＣの上限よりも大きく、前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの下限よりも小さくてもよい。
ＳＯＣの上限が大きい第１の使用範囲と、ＳＯＣの下限が小さい第２の使用範囲とを使い分けることにより、ＳＯＣの広い範囲に亘ってニッケル水素電池の充放電を行うことができる。
ある実施形態において、前記制御回路は、前記ニッケル水素電池の温度が第１の温度である場合は、前記第１の使用範囲に応じた充放電の制御を行い、前記ニッケル水素電池の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合は、前記第２の使用範囲に応じた充放電の制御を行ってもよい。
ニッケル水素電池の温度が低い場合は、ＳＯＣが小さくなりすぎない使用範囲で充放電を行う。一方、ニッケル水素電池の温度が高い場合は、ＳＯＣが大きくなりすぎない使用範囲で充放電を行う。これにより、ニッケル水素電池の温度が低いことに起因する出力低下を抑制するとともに、温度が高いことに起因する充電効率の低下を抑制することができる。
ある実施形態において、前記制御回路は、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第１の使用範囲から前記第２の使用範囲に変更する場合、前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限まで前記ニッケル水素電池を放電させる制御を行い、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第２の使用範囲から前記第１の使用範囲に変更する場合、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電する制御を行ってもよい。
ＳＯＣの使用範囲を引き下げる場合は、目標とする使用範囲の下限までニッケル水素電池を放電させる。ＳＯＣの使用範囲を引き上げる場合は、目標とする使用範囲の上限までニッケル水素電池を充電する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を変更することができる。
ある実施形態において、前記複数のＳＯＣの使用範囲は、第３の使用範囲をさらに含み、前記第３の使用範囲のＳＯＣの上限は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限よりも小さく、且つ前記第２の使用範囲のＳＯＣの上限よりも大きく、前記第３の使用範囲のＳＯＣの下限は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの下限よりも小さく、且つ前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限よりも大きくてもよい。
第１、第２、第３の使用範囲を使い分けることにより、ＳＯＣの広い範囲に亘ってニッケル水素電池の充放電を行うことができる。
ある実施形態において、前記制御回路は、前記ニッケル水素電池の温度が第１の温度である場合は、前記第１の使用範囲に応じた充放電の制御を行い、前記ニッケル水素電池の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合は、前記第２の使用範囲に応じた充放電の制御を行い、前記ニッケル水素電池の温度が前記第１の温度よりも高く且つ前記第２の温度よりも低い第３の温度である場合は、前記第３の使用範囲に応じた充放電の制御を行ってもよい。これにより、ニッケル水素電池の温度に適したＳＯＣの使用範囲で充放電を行うことができる。
ある実施形態において、前記制御回路は、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第１の使用範囲から前記第３の使用範囲に変更する場合、前記第３の使用範囲のＳＯＣの下限まで前記ニッケル水素電池を放電させる制御を行い、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第３の使用範囲から前記第２の使用範囲に変更する場合、前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限まで前記ニッケル水素電池を放電させる制御を行い、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第２の使用範囲から前記第３の使用範囲に変更する場合、前記第３の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電する制御を行い、前記ＳＯＣの使用範囲を前記第３の使用範囲から前記第１の使用範囲に変更する場合、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電する制御を行ってもよい。
ＳＯＣの使用範囲を引き下げる場合は、目標とする使用範囲の下限までニッケル水素電池を放電させる。ＳＯＣの使用範囲を引き上げる場合は、目標とする使用範囲の上限までニッケル水素電池を充電する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を変更することができる。
ある実施形態において、前記ニッケル水素電池の初回の使用時、前記制御回路は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電した後に、前記ニッケル水素電池の放電を開始する制御を行ってもよい。
第２の使用範囲のＳＯＣの下限までの放電および第１の使用範囲のＳＯＣの上限までの充電を行うと、第１の使用範囲のＳＯＣの上限と第２の使用範囲のＳＯＣの下限とを結ぶ放電曲線および充電曲線（基準となる放電曲線および充電曲線）が得られる。
ニッケル水素電池の初期の使用時においては、第２の使用範囲に応じた充電時に得られる充電曲線の上部は、上記基準となる充電曲線から離れている。温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する制御を繰り返す過程において、第２の使用範囲における充電曲線は移動して、その上部は上記基準となる充電曲線に近づく。第２の使用範囲における充電曲線が移動するため、ニッケル水素電池の電圧からＳＯＣを精度良く求めることは困難である。
そこで、ニッケル水素電池の初回の使用時は、まず第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで充電する。これにより、第２の使用範囲における充電曲線の上部を基準となる充電曲線に沿わせることができる。第２の使用範囲における充電曲線は、その上部が基準となる充電曲線に沿った後は移動しない。第２の使用範囲における充電曲線の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
ある実施形態において、前記ニッケル水素電池の初回の使用時において、前記制御回路は、前記ニッケル水素電池の温度に関わらず、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電した後に、前記ニッケル水素電池の放電を開始する制御を行ってもよい。
ニッケル水素電池の初回の使用時は、ニッケル水素電池の温度に関わらず、まず第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで充電する。これにより、第２の使用範囲における充電曲線の上部を基準となる充電曲線に沿わせることができる。第２の使用範囲における充電曲線は、その上部が基準となる充電曲線に沿った後は移動しない。第２の使用範囲における充電曲線の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
ある実施形態において、前記ニッケル水素電池の初回の使用は、前記ニッケル水素電池の工場出荷後における最初の使用であってもよい。
ニッケル水素電池を使用し始めてすぐに第２の使用範囲における充電曲線の上部を基準となる充電曲線に沿わせることができる。第２の使用範囲における充電曲線の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
ある実施形態において、前記ニッケル水素電池の初回の使用は、前記ニッケル水素電池を補充電した後における最初の使用であってもよい。
補充電を行った後、ニッケル水素電池を使用し始めてすぐに第２の使用範囲における充電曲線の上部を基準となる充電曲線に沿わせることができる。第２の使用範囲における充電曲線の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
本発明の実施形態に係る鞍乗型車両は、前記電池制御システムを備える。ＳＯＣの広い範囲に亘ってニッケル水素電池の充放電を行えることにより、鞍乗型車両の性能を向上させることができる。
本発明の例示的な実施形態に係る電池制御システムによれば、ニッケル水素電池の温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する。これにより、ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行うことができる。ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行えることにより、ニッケル水素電池が有する性能を有効に利用することができる。
本発明の実施形態に係る自動二輪車を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットを示す図である。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットを示す図である。 本発明の実施形態に係るエンジンシステムを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るニッケル水素電池の充放電特性を示す図である。 本発明の実施形態に係るニッケル水素電池の温度が低温である場合に用いるＳＯＣの使用範囲を示す図である。 本発明の実施形態に係るニッケル水素電池の温度が中温である場合に用いるＳＯＣの使用範囲を示す図である。 本発明の実施形態に係るニッケル水素電池の温度が高温である場合に用いるＳＯＣの使用範囲を示す図である。 本発明の実施形態に係るニッケル水素電池の温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る低温用のＳＯＣの使用範囲、中温用のＳＯＣの使用範囲、高温用のＳＯＣの使用範囲を示す図である。 本発明の実施形態に係る工場出荷後のニッケル水素電池を使用し始めてから期間が経過していないときの充放電特性を示す図である。 本発明の実施形態に係る充電曲線が移動する様子を示す図である。 本発明の実施形態に係るニッケル水素電池の初回の充放電制御を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。同様の構成要素には同様の参照符号を付し、重複する場合にはその説明を省略する。以下の説明において、前、後、上、下、左、右は、それぞれ鞍乗型車両のシートに着座した乗員から見たときの前、後、上、下、左、右を意味するものとする。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図１は、本発明の実施形態に係る鞍乗型車両の一例である自動二輪車１００を示す側面図である。図１に示す例では、鞍乗型車両はスクータ型の自動二輪車である。なお、本発明の実施形態に係る鞍乗型車両は、ここで例示するスクータ型の自動二輪車に限定されない。本発明の実施形態に係る鞍乗型車両は、いわゆるオンロード型、オフロード型、モペット型等の他の型式の自動二輪車であってもよい。また、本発明の実施形態に係る鞍乗型車両は、乗員が跨って乗車する任意の車両を意味し、二輪車に限定されない。本発明の実施形態に係る鞍乗型車両は、車体を傾けることによって進行方向を変える型式の三輪車（ＬＭＷ）等であってもよく、ＡＴＶ（Ａｌｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の他の鞍乗型車両であってもよい。
自動二輪車１００は、始動兼発電機として機能する回転電機を有する。回転電機は、回転を利用して発電を行う。回転電機は、エンジンの始動時にはエンジンのクランク軸を駆動するスタータモータとして利用され、さらに、走行時にはエンジンの出力をアシストするアシスト用モータとしても利用される。アシスト用モータとして動作している回転電機を、本明細書では単に「モータ」と呼ぶことがある。
図１に示す自動二輪車１００は、ヘッドパイプ９を有する車体フレーム１０と、ヘッドパイプ９に支持されるハンドル４と、ハンドル４の後方に設けられたシート５と、ハンドル４とシート５との間に設けられ、ライダーが足を置くためのレッグスペース８とを備える。
ヘッドパイプ９は、フロントフォーク２を左右方向に揺動可能に支持する。フロントフォーク２の上端にハンドル４が取り付けられ、フロントフォーク２の下端に前輪３が回転可能に取り付けられる。
車体１の略中央上部にシート５が設けられる。シート５の下方にＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６およびエンジンユニットＥＵが設けられる。ＥＣＵ６およびエンジンユニットＥＵによりエンジンシステムＥＳが構成される。車体１の後端下部には後輪７が回転可能に取り付けられる。エンジンユニットＥＵによって発生される動力により後輪７が回転駆動される。
図２および図３は、エンジンユニットＥＵの模式図である。図２に示すように、エンジンユニットＥＵは、エンジン２０および回転電機３０を含む。回転電機３０は、始動兼発電機として機能する。図２および図３は、エンジン２０の一例として、４ストロークの単気筒エンジンを示している。エンジン２０は、シリンダＣＹ、ピストン１１、コンロッド（コネクティングロッド）１２、クランク軸１３、吸気バルブ１５、排気バルブ１６、カム軸１７、点火装置１８およびインジェクタ１９を備える。
ピストン１１は、シリンダＣＹ内に往復動可能に設けられ、コンロッド１２を介してクランク軸１３に接続される。シリンダＣＹおよびピストン１１により燃焼室２５が区画される。燃焼室２５は、吸気口２１を介して吸気通路２２に連通し、排気口２３を介して排気通路２４に連通する。吸気口２１を開閉するように吸気バルブ１５が設けられ、排気口２３を開閉するように排気バルブ１６が設けられる。吸気通路２２には、燃焼室２５に導かれる空気の流量を調整するためのスロットルバルブＴＬが設けられる。ハンドル４（図１）に設けられたアクセルグリップ（不図示）が操作されることにより、スロットルバルブＴＬの開度が調整される。
インジェクタ１９は、吸気通路２２に燃料を噴射する。点火装置１８は、燃焼室２５内の混合気に点火する。インジェクタ１９によって噴射された燃料が空気と混合されて燃焼室２５に導かれ、点火装置１８により燃焼室２５内の混合気に点火される。混合気が燃焼することによりピストン１１が駆動され、ピストン１１の往復運動がクランク軸１３の回転運動に変換される。クランク軸１３の回転力が図１の後輪７に伝達されることにより後輪７が駆動される。
カム軸１７は、クランク軸１３の回転に連動して回転するように設けられる。カム軸１７に当接するように、ロッカーアームＲＡ１，ＲＡ２が揺動可能に設けられる。カム軸１７は、ロッカーアームＲＡ１を介して吸気バルブ１５を駆動し、ロッカーアームＲＡ２を介して排気バルブ１６を駆動する。
図３に示すように、カム軸１７の一端部には、カムスプロケットＣＳが設けられる。また、クランク軸１３には、カム軸ドライブスプロケットＤＳが設けられる。カムスプロケットＣＳおよびカム軸ドライブスプロケットＤＳには、ベルトＢＬが巻き掛けられる。ベルトＢＬを介して、クランク軸１３の回転力がカム軸１７に伝達される。カム軸１７の回転速度は、例えばクランク軸１３の回転速度の２分の１である。
カム軸１７は、カムジャーナル１７ａ、１７ｂ、吸気カムＣＡ１および排気カムＣＡ２を有する。カムジャーナル１７ａは、カムスプロケットＣＳと隣り合うように配置され、カムジャーナル１７ｂは、カム軸１７の他端部に配置される。カムジャーナル１７ａ、１７ｂは、それぞれ図示しない軸受け部により保持される。カムジャーナル１７ａ、１７ｂの間に吸気カムＣＡ１および排気カムＣＡ２が設けられる。吸気カムＣＡ１は、カムジャーナル１７ｂと隣り合うように設けられ、排気カムＣＡ２は、カムジャーナル１７ａと隣り合うように設けられる。クランク角（クランク軸１３の回転位置）が吸気工程に対応する角度範囲にあるときに、吸気カムＣＡ１が図２のロッカーアームＲＡ１を駆動する。また、クランク角が排気工程に対応する角度範囲にあるときに、排気カムＣＡ２が図２のロッカーアームＲＡ２を駆動する。
カム軸１７には、デコンプ機構ＤＥが設けられる。デコンプ機構ＤＥは、排気カムＣＡ２とは別個に排気バルブ１６をリフトさせることにより、シリンダＣＹ内の圧力を低下させる。デコンプ機構は公知であるためその説明は省略する。
回転電機３０は、ステータ３１およびロータ３２を含む。ステータ３１は図示しないクランクケースに固定され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の複数のステータコイル３１ａを含む。複数のステータコイル３１ａは、クランク軸１３の回転中心線を中心とする円に沿って並ぶように配置される。ロータ３２は、ステータ３１を囲むようにクランク軸１３に固定される。ロータ３２は複数の永久磁石３２ａを含む。複数の永久磁石３２ａは、クランク軸１３の回転中心線を中心とする円に沿って並ぶように配置される。回転電機３０は、後述のニッケル水素電池から供給される電力によりクランク軸１３を駆動可能である。また、回転電機３０は、クランク軸１３から伝達される回転により発電することができる。発電により得られた電力によりニッケル水素電池を充電することができる。なお、回転電機３０の代わりに、スタータモータおよび発電機が個別に設けられてもよい。
図４は、エンジンシステムＥＳを示すブロック図である。エンジンシステムＥＳは、例えば、ニッケル水素電池４０に蓄えられた電力および回転電機３０が発電した電力を利用して動作する。エンジンシステムＥＳは、ニッケル水素電池４０とは別に動作用の電池を備えていてもよい。
エンジンシステムＥＳは、クランク角センサ５３、スロットル開度センサ５４および車速センサ５５を含む。ＥＣＵ６は、各センサからの出力を利用して、自動二輪車１００の種々の状態を検出することができる。
クランク角センサ５３は、クランク角を検出するセンサである。クランク角を検出することにより、エンジン２０の回転速度（例えば１分間当たりの回転数；ｒｐｍ）を取得できる。スロットル開度センサ５４は、図２のスロットルバルブＴＬの開度を検出する。車速センサ５５は、自動二輪車１００の走行速度（車速）を検出する。クランク角センサ５３、スロットル開度センサ５４および車速センサ５５は、検出結果に応じた検出信号をＥＣＵ６に出力する。
メインスイッチ５１およびスタータスイッチ５２は、例えばハンドル４（図１）に設けられる。ライダーによるメインスイッチ５１およびスタータスイッチ５２の操作に応じた操作信号がＥＣＵ６に出力される。
ニッケル水素電池４０には、温度センサ４１、電圧センサ４２、電流センサ４３が設けられる。温度センサ４１は、ニッケル水素電池４０の温度を検出する。温度センサ４１としては任意の温度センサを用いることができ、例えばサーミスタ、熱電対等を用いることができる。電圧センサ４２は、ニッケル水素電池４０の端子電圧を検出する。電流センサ４３は、ニッケル水素電池４０を流れる電流を検出する。温度センサ４１、電圧センサ４２、電流センサ４３は、検出結果に応じた検出信号をＥＣＵ６に出力する。
ＥＣＵ６は、例えばマイクロコントローラ６１およびメモリ６２を含む。マイクロコントローラ６１は制御回路の一例である。ＥＣＵ６は、与えられた検出信号および操作信号に基づいて、点火装置１８、インジェクタ１９、回転電機３０およびニッケル水素電池４０を制御する。
例えば、メインスイッチ５１がオンされ且つスタータスイッチ５２がオンされると、ＥＣＵ６は回転電機３０を動作させてエンジン２０のクランク軸１３を駆動する。これにより、エンジン２０が始動する。エンジン２０の始動とは、インジェクタ１９による燃料噴射および点火装置１８による点火が開始されることによって混合気の燃焼が開始されることをいう。
自動二輪車１００が停止してメインスイッチ５１がオフされると、エンジン２０が停止される。エンジン２０の停止とは、インジェクタ１９による燃料噴射および点火装置１８による点火の少なくとも一方が停止されることによって混合気の燃焼が停止されることをいう。
本実施形態のＥＣＵ６は、ニッケル水素電池４０の充電および放電を制御する電池制御システムとしても動作する。以下、ニッケル水素電池４０の温度に応じた充電および放電の制御を説明する。なお、以下で示す各種の数値は例であり、本発明はそれらの数値に限定されない。
図５は、ニッケル水素電池４０の充放電特性を示す図である。図５の縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸はＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を示している。
縦軸に示すバッテリ電圧は、例えば開路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ（ＯＣＶ））である。例えば、マイクロコントローラ６１は、電圧センサ４２および電流センサ４３から得られる電圧値および電流値を用いて開路電圧を演算することができる。開路電圧の演算方法としては公知の種々の方法を用いることができ、ここではその詳細な説明は省略する。なお、開路電圧の代わりに閉路電圧（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ（ＣＣＶ））を用いても、本実施形態の制御処理を行うことができる。横軸に示すＳＯＣは、電池の容量に対する現在充電されている電気量の割合をパーセンテージで表している。
放電曲線１１３は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが１００％の状態から０％の状態まで放電させたときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。充電曲線１１４は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが０％の状態から１００％の状態まで充電したときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。
放電曲線１２３は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが９０％の状態から２０％の状態まで放電させたときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。充電曲線１２４は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが２０％の状態から９０％の状態まで充電したときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。
メモリ６２には、放電曲線、充電曲線、ＳＯＣの使用範囲が記憶されている。マイクロコントローラ６１は、メモリ６２から読みだした放電曲線および充電曲線を用いて、バッテリ電圧からＳＯＣを求めることができる。
図５は、ＳＯＣの使用範囲１２０を示している。図示する例では、ＳＯＣの使用範囲１２０の上限１２１のＳＯＣは９０％、下限１２２は２０％である。ニッケル水素電池４０をＳＯＣが９０％になるまで充電を行った後に放電を行うと、放電曲線１２３に沿ったバッテリ電圧とＳＯＣとの関係で放電が行われる。放電時は、マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の出力をエンジンシステムＥＳの各構成要素の動作のために用いる。例えば、車両の走行時にエンジン２０をアシストする出力を回転電機３０に発生させる制御を行うことで、ニッケル水素電池４０に蓄えられた電力が消費される。
ニッケル水素電池４０をＳＯＣが２０％になるまで放電を行った後に充電を行うと、充電曲線１２４に沿ったバッテリ電圧とＳＯＣとの関係で充電が行われる。充電時は、マイクロコントローラ６１は、回転電機３０が発電することにより得られた電力をニッケル水素電池４０に供給する制御を行う。これにより、ニッケル水素電池４０の充電を行うことができる。
図５に示すように、ニッケル水素電池４０は、放電曲線と充電曲線とが大きく異なるヒステリシス特性を有する。ニッケル水素電池４０がヒステリシス特性を有することにより、充放電の制御は煩雑化する。また、ニッケル水素電池４０は、温度が高い場合は充電効率が低下するとともに、温度が低い場合は出力が低下するという特性を有する。このため、広いＳＯＣの使用範囲（例えばＳＯＣが２０％から９０％の範囲）において、安定した充放電を実現することは容易ではない。
そこで、本実施形態のニッケル水素電池４０の充放電制御においては、ＳＯＣの上限および下限が互いに異なる複数のＳＯＣの使用範囲を、ニッケル水素電池４０の温度に応じて使い分ける。
図６は、ニッケル水素電池４０の温度が低温である場合に用いるＳＯＣの使用範囲１３０を示す図である。図６の縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸はＳＯＣを示している。ニッケル水素電池４０が低温であるとは、例えば、ニッケル水素電池４０の温度が１０℃未満であることを指す。
図６に示す例では、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１のＳＯＣは９０％、下限１３２は４０％である。ニッケル水素電池４０は、温度が低い場合は出力が低下するという特性を有する。このため、ニッケル水素電池４０の温度が低い場合は、ＳＯＣが小さくなりすぎない使用範囲で充放電を行う。温度が低い場合は、マイクロコントローラ６１は、高い値の範囲であるＳＯＣの使用範囲１３０において充放電を制御する。これにより、ニッケル水素電池４０の温度が低いことに起因する出力低下を抑制し、安定した充放電を実現することができる。放電曲線１３３は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが９０％の状態から４０％の状態まで放電させたときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。充電曲線１３４は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが４０％の状態から９０％の状態まで充電したときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。
なお、低温の下限は、例えばニッケル水素電池４０が使用可能な温度の下限となる。例えば、ニッケル水素電池４０が使用可能な温度の下限が－２０℃である場合は、低温の下限は－２０℃である。
図７は、ニッケル水素電池４０の温度が中温である場合に用いるＳＯＣの使用範囲１４０を示す図である。図７の縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸はＳＯＣを示している。ニッケル水素電池４０が中温であるとは、例えば、ニッケル水素電池４０の温度が１０℃以上４０℃未満であることを指す。
図７に示すＳＯＣの使用範囲１４０の下限１４２は、図６に示すＳＯＣの使用範囲１３０のＳＯＣの下限１３２よりも小さい。また、図６に示すＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１は、図７に示すＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１よりも大きい。
図７に示す例では、ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１のＳＯＣは８０％、下限１４２は３０％である。温度が中温のときは、マイクロコントローラ６１は、ＳＯＣの使用範囲１４０において充放電を制御する。放電曲線１４３は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが８０％の状態から３０％の状態まで放電させたときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。充電曲線１４４は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが３０％の状態から８０％の状態まで充電したときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。
図８は、ニッケル水素電池４０の温度が高温である場合に用いるＳＯＣの使用範囲１５０を示す図である。図８の縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸はＳＯＣを示している。ニッケル水素電池４０が高温であるとは、例えば、ニッケル水素電池４０の温度が４０℃以上であることを指す。
図８に示すＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２は、図７に示すＳＯＣの使用範囲１４０のＳＯＣの下限１４２よりも小さい。また、図７に示すＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１は、図８に示すＳＯＣの使用範囲１５０の上限１５１よりも大きい。
図８に示す例では、ＳＯＣの使用範囲１５０の上限１５１のＳＯＣは６０％、下限１５２は２０％である。ニッケル水素電池４０は、温度が高い場合は充電効率が低下するという特性を有する。言い換えると、温度が高い場合は、ＳＯＣが高い値になるまで充電することが難しくなる。このため、ニッケル水素電池４０の温度が高い場合は、ＳＯＣが大きくなりすぎない使用範囲で充放電を行う。温度が高い場合は、マイクロコントローラ６１は、低い値の範囲であるＳＯＣの使用範囲１５０において充放電を制御する。温度が高いことに起因する充電効率の低下を抑制することで、安定した充放電を実現することができる。放電曲線１５３は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが６０％の状態から２０％の状態まで放電させたときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。充電曲線１５４は、ニッケル水素電池４０をＳＯＣが２０％の状態から６０％の状態まで充電したときのバッテリ電圧とＳＯＣとの関係を示している。
なお、高温の上限は、例えばニッケル水素電池４０が使用可能な温度の上限となる。例えば、ニッケル水素電池４０が使用可能な温度の上限が６０℃である場合は、高温の上限は６０℃である。
メモリ６２（図４）は、上記のようなＳＯＣの上限および下限が互いに異なる複数のＳＯＣの使用範囲に関する情報を予め記憶している。マイクロコントローラ６１は、メモリ６２からＳＯＣの使用範囲に関する情報を読み出し、所望のＳＯＣの使用範囲を設定する。
図９は、ニッケル水素電池４０の温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において、マイクロコントローラ６１は、温度センサ４１の出力信号からニッケル水素電池４０の温度を検出する。ステップＳ１０２において、マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度が所定の温度未満か判定する。所定の温度は、例えば１０℃である。ニッケル水素電池４０の温度が所定の温度未満であると判定した場合、マイクロコントローラ６１は、低温用のＳＯＣの使用範囲１３０を選択する（ステップＳ１０６）。マイクロコントローラ６１は、選択したＳＯＣの使用範囲１３０内でニッケル水素電池４０の充放電の制御を行う。
ステップＳ１０２において、ニッケル水素電池４０の温度は所定の温度未満でないと判定した場合は、ステップＳ１０３の処理に進む。ステップＳ１０３において、マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度が所定の温度範囲にあるか判定する。所定の温度範囲は、例えば１０℃以上４０℃未満である。ニッケル水素電池４０の温度が所定の温度範囲にあると判定した場合、マイクロコントローラ６１は、中温用のＳＯＣの使用範囲１４０を選択する（ステップＳ１０５）。マイクロコントローラ６１は、選択したＳＯＣの使用範囲１４０内でニッケル水素電池４０の充放電の制御を行う。
ステップＳ１０３において、ニッケル水素電池４０の温度は所定の温度範囲にないと判定した場合、マイクロコントローラ６１は、高温用のＳＯＣの使用範囲１５０を選択する（ステップＳ１０４）。マイクロコントローラ６１は、選択したＳＯＣの使用範囲１５０内でニッケル水素電池４０の充放電の制御を行う。
車両の電源がオンの間（ステップＳ１０７においてＮＯ）は、温度の検出を継続する。ニッケル水素電池４０の温度範囲に変更がない場合は、現在選択中のＳＯＣの使用範囲を維持する。ステップＳ１０２またはＳ１０３の処理において、温度範囲に変更が生じた場合は、最新の温度に応じたＳＯＣの使用範囲に変更する。例えば、低温用のＳＯＣの使用範囲１３０を用いた制御中に、ニッケル水素電池４０の温度が１０℃以上４０℃未満に変化した場合は、マイクロコントローラ６１は、低温用のＳＯＣの使用範囲１３０から中温用のＳＯＣの使用範囲１４０に変更する。例えば、中温用のＳＯＣの使用範囲１４０を用いた制御中に、ニッケル水素電池４０の温度が４０℃以上に変化した場合は、マイクロコントローラ６１は、中温用のＳＯＣの使用範囲１４０から高温用のＳＯＣの使用範囲１５０に変更する。
車両の電源がオフになった場合（ステップＳ１０７においてＹＥＳ）は、処理を終了する。
このように、本実施形態では、ニッケル水素電池４０の温度に応じて、複数のＳＯＣの使用範囲の中から選択するＳＯＣの使用範囲を変更する。
図１０は、低温用のＳＯＣの使用範囲１３０、中温用のＳＯＣの使用範囲１４０、高温用のＳＯＣの使用範囲１５０を示す図である。図１０の縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸はＳＯＣを示している。ニッケル水素電池４０の温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更することにより、ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行うことができる。例えば、広いＳＯＣの使用範囲１２０に相当する２０％から９０％の範囲に亘って充放電を行うことができる。ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行えることにより、ニッケル水素電池４０が有する性能を有効に利用することができる。
ここで、ＳＯＣの使用範囲を変更する方法を説明する。ＳＯＣの使用範囲を低温用のＳＯＣの使用範囲１３０から中温用のＳＯＣの使用範囲１４０に変更する場合、マイクロコントローラ６１は、中温用のＳＯＣの使用範囲１４０の下限１４２までニッケル水素電池４０を放電させる制御を行う。下限１４２に達した後にニッケル水素電池４０の充電を開始する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を低温用のＳＯＣの使用範囲１３０から中温用のＳＯＣの使用範囲１４０に変更することができる。
ＳＯＣの使用範囲を中温用のＳＯＣの使用範囲１４０から高温用のＳＯＣの使用範囲１５０に変更する場合、マイクロコントローラ６１は、高温用のＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２までニッケル水素電池４０を放電させる制御を行う。下限１５２に達した後にニッケル水素電池４０の充電を開始する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を中温用のＳＯＣの使用範囲１４０から高温用のＳＯＣの使用範囲１５０に変更することができる。
このように、ＳＯＣの使用範囲を引き下げる場合は、目標とする使用範囲の下限までニッケル水素電池４０を放電させる。これにより、ＳＯＣの使用範囲を変更することができる。
同様に、ＳＯＣの使用範囲を低温用のＳＯＣの使用範囲１３０から高温用のＳＯＣの使用範囲１５０に変更する場合、マイクロコントローラ６１は、高温用のＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２までニッケル水素電池４０を放電させる制御を行う。下限１５２に達した後にニッケル水素電池４０の充電を開始する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を低温用のＳＯＣの使用範囲１３０から高温用のＳＯＣの使用範囲１５０に変更することができる。
ＳＯＣの使用範囲を高温用のＳＯＣの使用範囲１５０から中温用のＳＯＣの使用範囲１４０に変更する場合、マイクロコントローラ６１は、中温用のＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１までニッケル水素電池４０を充電する制御を行う。上限１４１に達した後にニッケル水素電池４０の放電を開始する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を高温用のＳＯＣの使用範囲１５０から中温用のＳＯＣの使用範囲１４０に変更することができる。
ＳＯＣの使用範囲を中温用のＳＯＣの使用範囲１４０から低温用のＳＯＣの使用範囲１３０に変更する場合、マイクロコントローラ６１は、低温用のＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までニッケル水素電池４０を充電する制御を行う。上限１３１に達した後にニッケル水素電池４０の放電を開始する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を中温用のＳＯＣの使用範囲１４０から低温用のＳＯＣの使用範囲１３０に変更することができる。
このように、ＳＯＣの使用範囲を引き上げる場合は、目標とする使用範囲の上限までニッケル水素電池４０を充電する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を変更することができる。
同様に、ＳＯＣの使用範囲を高温用のＳＯＣの使用範囲１５０から低温用のＳＯＣの使用範囲１３０に変更する場合、マイクロコントローラ６１は、低温用のＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までニッケル水素電池４０を充電する制御を行う。上限１３１に達した後にニッケル水素電池４０の放電を開始する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を高温用のＳＯＣの使用範囲１５０から低温用のＳＯＣの使用範囲１３０に変更することができる。
次に、ニッケル水素電池４０の初回の放電を行うときの処理を説明する。ニッケル水素電池４０の初回の放電とは、例えば、ニッケル水素電池４０の工場出荷後における最初の放電である。
上述した図１０は、工場出荷後のニッケル水素電池４０を使用し始めてから一定以上の期間が経過した後の充放電特性を示している。例えば、温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する制御を繰り返した後に得られる充放電特性を示している。図１０に示す例では、ＳＯＣの使用範囲１５０の上限１５１におけるバッテリ電圧とＳＯＣとの関係は、充電曲線１２４に沿っている。また、ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１におけるバッテリ電圧とＳＯＣとの関係は、充電曲線１２４に沿っている。
充電曲線１２４は、ＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２からＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までの充電を行うことで得られる充電曲線である。ＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２までの放電およびＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までの充電を行うと、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１とＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２とを結ぶ放電曲線１２３および充電曲線１２４（基準となる放電曲線および充電曲線）が得られる。
図１１は、工場出荷後のニッケル水素電池４０を使用し始めてから期間が経過していないときの充放電特性を示す図である。図１１の縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸はＳＯＣを示している。
図１１に示す例では、ＳＯＣの使用範囲１５０の上限１５１におけるバッテリ電圧とＳＯＣとの関係は、充電曲線１２４から離れている。また、ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１におけるバッテリ電圧とＳＯＣとの関係は、充電曲線１２４から離れている。温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する制御を繰り返す過程において、ＳＯＣの使用範囲１４０、１５０における充電曲線１４４、１５４は移動する。
図１２は、ＳＯＣの使用範囲１４０、１５０における充電曲線１４４、１５４が移動する様子を示す図である。図１２の左側のグラフは、工場出荷直後のニッケル水素電池４０の充放電特性を示している。図１２の右側のグラフは、充電曲線１４４、１５４が移動した後の充放電特性を示している。図１２の縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸はＳＯＣを示している。
図１２に示すように、ニッケル水素電池４０は充電状況により異なる充放電特性を示す。例えば、ＳＯＣの使用範囲１５０の上限１５１まで充電されたニッケル水素電池４０は、上限１５１を基準とした充電曲線１５４を有する。また、例えば、ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１まで充電されたニッケル水素電池４０は、上限１４１を基準とした充電曲線１４４を有する。温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する制御を繰り返す過程において、充電曲線１４４、１５４は移動して、上限１３１を基準とした充電曲線１２４に近づく。このように、使用過程で充電曲線１４４、１５４が移動すると、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることは困難となる。
そこで、本実施形態では、ニッケル水素電池４０の初回充放電時にＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１まで充電を行う。上限１３１は上限１２１と同じ大きさである。また、初回充放電時にニッケル水素電池４０が自己放電している場合は、その自己放電している状態から、ニッケル水素電池４０の初回充放電時にＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１まで充電を行う。その後、温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する。初回充放電時に、このような制御をまず行うことで、充電曲線１４４、１５４を充電曲線１２４に一気に沿わせることができる。充電曲線１４４、１５４は、充電曲線１２４に沿った後は移動しない。充電曲線１４４、１５４の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
上記の制御は、電池メーカから納入された時点のニッケル水素電池４０のＳＯＣが使用範囲１３０の上限１３１よりも低い状態であることが条件となる。このため、ＳＯＣが使用範囲１３０の上限１３１よりも高い状態でニッケル水素電池４０が納入された場合は、電池単体でＳＯＣが０％になるまで放電を行い、その後、使用範囲１３０の上限１３１よりもＳＯＣが低くなるように充電した上で製品への組み付けを行う。
図１３は、ニッケル水素電池４０の初回の充放電制御を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１において、マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０を使用しようとする場合、それがニッケル水素電池４０の初回の使用であるか判定する。例えば、メモリ６２には充放電の履歴が記憶されている。マイクロコントローラ６１はその履歴を読み出すことで、初回の使用であるか判定することができる。初回の使用であると判定した場合、ニッケル水素電池４０の充電を開始する（ステップＳ２０２）。ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１に到達するまで充電を継続する（ステップＳ２０３）。ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１に到達するまでは放電は行わない。また、ニッケル水素電池４０の温度に関わらず、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までニッケル水素電池４０を充電するまでは放電を行わない。ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１に到達すると、充電曲線１４４、１５４は充電曲線１２４に沿うように変化している。
このように、ニッケル水素電池４０を使用し始めてすぐに充電曲線１４４、１５４を充電曲線１２４に沿わせることができる。このような初回の充電を行った後、図９に示した温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する処理を実行する。充電曲線１４４、１５４が移動しないことにより、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
ステップＳ２０１において、初回の使用でないと判定した場合は、図９に示した温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する処理を実行する。
上記の例では、ニッケル水素電池４０の初回の使用は、ニッケル水素電池４０の工場出荷後における最初の使用であったが、初回の使用は、ニッケル水素電池４０を補充電した後における最初の使用であってもよい。補充電を行った後、ニッケル水素電池４０を使用し始めてすぐに充電曲線１４４、１５４を充電曲線１２４に沿わせることができる。充電曲線１４４、１５４が移動しないことにより、補充電後も、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
なお、上記の説明では、バッテリ電圧および放電曲線を用いてＳＯＣを求めていたが、本発明はそれに限定されない。ニッケル水素電池４０から出力された電流の積算値を用いてＳＯＣを求めてもよい。ニッケル水素電池４０の制御においては、ヒステリシス特性およびメモリ効果の影響があるため、電圧からＳＯＣを求める処理を随時行う場合は、制御が煩雑化し得る。電流積算値を用いてＳＯＣを推定することにより演算負荷を低減することができる。電流積算値を用いる場合はＳＯＣの誤差が大きくなる場合があり得るが、選択中のＳＯＣの使用範囲の上限まで充電した段階でそのような誤差をリセットすることができる。これは、ＳＯＣの使用範囲の上限まで充電した状態では電圧とＳＯＣとの関係の精度が高くなるためである。ＳＯＣの使用範囲の上限まで充電した段階でリセットを行うことで、精度を維持することができる。
また、上記の説明では、３つのＳＯＣの使用範囲を温度に応じて使い分けていたが、本発明はそれに限定されない。温度に応じて使い分けるＳＯＣの使用範囲の数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
以上、本発明の例示的な実施形態を説明した。
上述したように、本発明の実施形態に係る電池制御システム６は、電圧とＳＯＣとの関係においてヒステリシス特性を有するニッケル水素電池４０の充放電を制御する。電池制御システム６は、マイクロコントローラ６１と、メモリ６２とを備える。メモリ６２は、ＳＯＣの上限および下限が互いに異なる複数のＳＯＣの使用範囲１３０、１４０、１５０に関する情報を記憶する。マイクロコントローラ６１は、複数のＳＯＣの使用範囲１３０、１４０、１５０のうちの１つを選択し、選択したＳＯＣの使用範囲に応じて、ニッケル水素電池４０の充放電の制御を行う。マイクロコントローラ６１は、温度センサ４１が検出したニッケル水素電池４０の温度に関する情報を受け取る。マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度に応じて、複数のＳＯＣの使用範囲１３０、１４０、１５０の中から選択するＳＯＣの使用範囲を変更する。
ニッケル水素電池４０の温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更することにより、ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行うことができる。ＳＯＣの広い範囲に亘って充放電を行えることにより、ニッケル水素電池４０が有する性能を有効に利用することができる。
ある実施形態において、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１は、ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１よりも大きく、ＳＯＣの使用範囲１４０の下限１４２は、ＳＯＣの使用範囲１３０の下限１３２よりも小さい。ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１は、ＳＯＣの使用範囲１５０の上限１５１よりも大きく、ＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２は、ＳＯＣの使用範囲１４０の下限１４２よりも小さい。
ＳＯＣの上限が大きいＳＯＣの使用範囲と、ＳＯＣの下限が小さいＳＯＣの使用範囲とを使い分けることにより、ＳＯＣの広い範囲に亘ってニッケル水素電池４０の充放電を行うことができる。
ある実施形態において、マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度が第１の温度である場合は、ＳＯＣの使用範囲１３０に応じた充放電の制御を行う。マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度が第１の温度よりも高い第２の温度である場合は、ＳＯＣの使用範囲１５０に応じた充放電の制御を行う。
ニッケル水素電池４０の温度が低い場合は、ＳＯＣが小さくなりすぎない使用範囲で充放電を行う。一方、ニッケル水素電池４０の温度が高い場合は、ＳＯＣが大きくなりすぎない使用範囲で充放電を行う。これにより、ニッケル水素電池４０の温度が低いことに起因する出力低下を抑制するとともに、温度が高いことに起因する充電効率の低下を抑制することができる。
ある実施形態において、マイクロコントローラ６１は、ＳＯＣの使用範囲をＳＯＣの使用範囲１３０からＳＯＣの使用範囲１５０に変更する場合、ＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２までニッケル水素電池４０を放電させる制御を行う。マイクロコントローラ６１は、ＳＯＣの使用範囲をＳＯＣの使用範囲１５０からＳＯＣの使用範囲１３０に変更する場合、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までニッケル水素電池４０を充電する制御を行う。
ＳＯＣの使用範囲を引き下げる場合は、目標とする使用範囲の下限までニッケル水素電池４０を放電させる。ＳＯＣの使用範囲を引き上げる場合は、目標とする使用範囲の上限までニッケル水素電池４０を充電する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を変更することができる。
ある実施形態において、ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１は、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１よりも小さく、且つＳＯＣの使用範囲１５０の上限１５１よりも大きい。ＳＯＣの使用範囲１４０の下限１４２は、ＳＯＣの使用範囲１３０の下限１３２よりも小さく、且つＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２よりも大きい。
ＳＯＣの使用範囲１３０、１４０、１５０を使い分けることにより、ＳＯＣの広い範囲に亘ってニッケル水素電池４０の充放電を行うことができる。
ある実施形態において、マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度が第１の温度である場合は、ＳＯＣの使用範囲１３０に応じた充放電の制御を行う。マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度が第１の温度よりも高い第２の温度である場合は、ＳＯＣの使用範囲１５０に応じた充放電の制御を行う。マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度が第１の温度よりも高く且つ第２の温度よりも低い第３の温度である場合は、ＳＯＣの使用範囲１４０に応じた充放電の制御を行う。これにより、ニッケル水素電池４０の温度に適したＳＯＣの使用範囲で充放電を行うことができる。
ある実施形態において、マイクロコントローラ６１は、ＳＯＣの使用範囲をＳＯＣの使用範囲１３０からＳＯＣの使用範囲１４０に変更する場合、ＳＯＣの使用範囲１４０の下限１４２までニッケル水素電池４０を放電させる制御を行う。ＳＯＣの使用範囲をＳＯＣの使用範囲１４０からＳＯＣの使用範囲１５０に変更する場合、ＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２までニッケル水素電池４０を放電させる制御を行う。ＳＯＣの使用範囲をＳＯＣの使用範囲１５０からＳＯＣの使用範囲１４０に変更する場合、ＳＯＣの使用範囲１４０の上限１４１までニッケル水素電池４０を充電する制御を行う。ＳＯＣの使用範囲をＳＯＣの使用範囲１４０からＳＯＣの使用範囲１３０に変更する場合、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までニッケル水素電池４０を充電する制御を行う。
ＳＯＣの使用範囲を引き下げる場合は、目標とする使用範囲の下限までニッケル水素電池４０を放電させる。ＳＯＣの使用範囲を引き上げる場合は、目標とする使用範囲の上限までニッケル水素電池４０を充電する。これにより、ＳＯＣの使用範囲を変更することができる。
ある実施形態において、ニッケル水素電池４０の初回の使用時、マイクロコントローラ６１は、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までニッケル水素電池４０を充電した後に、ニッケル水素電池４０の放電を開始する制御を行う。
ＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２までの放電およびＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までの充電を行うと、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１とＳＯＣの使用範囲１５０の下限１５２とを結ぶ放電曲線１２３および充電曲線１２４（基準となる放電曲線および充電曲線）が得られる。
ニッケル水素電池４０の初期の使用時においては、ＳＯＣの使用範囲１４０、１５０に応じた充電時に得られる充電曲線１４４、１５４の上部は、上記基準となる充電曲線１２４から離れている。温度に応じてＳＯＣの使用範囲を変更する制御を繰り返す過程において、充電曲線１４４、１５４は移動して、それらの上部は上記基準となる充電曲線１２４に近づく。充電曲線１４４、１５４が移動するため、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることは困難である。
そこで、ニッケル水素電池４０の初回の使用時は、まずＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１まで充電する。これにより、充電曲線１４４、１５４の上部を基準となる充電曲線１２４に沿わせることができる。充電曲線１４４、１５４は、それらの上部が基準となる充電曲線１２４に沿った後は移動しない。充電曲線１４４、１５４の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
ある実施形態において、ニッケル水素電池４０の初回の使用時において、マイクロコントローラ６１は、ニッケル水素電池４０の温度に関わらず、ＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１までニッケル水素電池４０を充電した後に、ニッケル水素電池４０の放電を開始する制御を行う。
ニッケル水素電池４０の初回の使用時は、ニッケル水素電池４０の温度に関わらず、まずＳＯＣの使用範囲１３０の上限１３１まで充電する。これにより、充電曲線１４４、１５４の上部を基準となる充電曲線１２４に沿わせることができる。充電曲線１４４、１５４は、それらの上部が基準となる充電曲線１２４に沿った後は移動しない。充電曲線１４４、１５４の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
ある実施形態において、ニッケル水素電池４０の初回の使用は、ニッケル水素電池４０の工場出荷後における最初の使用である。
ニッケル水素電池４０を使用し始めてすぐに充電曲線１４４、１５４の上部を基準となる充電曲線１２４に沿わせることができる。充電曲線１４４、１５４の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
ある実施形態において、ニッケル水素電池４０の初回の使用は、ニッケル水素電池４０を補充電した後における最初の使用である。
補充電を行った後、ニッケル水素電池４０を使用し始めてすぐに充電曲線１４４、１５４の上部を基準となる充電曲線１２４に沿わせることができる。充電曲線１４４、１５４の移動がなくなることにより、ニッケル水素電池４０の電圧からＳＯＣを精度良く求めることができる。
実施形態に係る鞍乗型車両１００は、上記の電池制御システム６を備える。ＳＯＣの広い範囲に亘ってニッケル水素電池４０の充放電を行えることにより、鞍乗型車両１００の性能を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。本発明は、請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。
本発明は、ニッケル水素電池の充放電を行う技術分野において特に有用である。
１：車体、 ２：フロントフォーク、 ３：前輪、 ４：ハンドル、 ５：シート、 ６：ＥＣＵ（電池制御システム）、 ７：後輪、 ８：レッグスペース、 ９：ヘッドパイプ、 １０：車体フレーム、 １１：ピストン、 １２：コンロッド、 １３：クランク軸、 １５：吸気バルブ、 １６：排気バルブ、 １７：カム軸、 １７ａ：カムジャーナル、 １７ｂ：カムジャーナル、 １８：点火装置、 １９：インジェクタ、 ２０：エンジン、 ２１：吸気口、 ２２：吸気通路、 ２３：排気口、 ２４：排気通路、 ２５：燃焼室、 ３０：回転電機、 ３１：ステータ、 ３１ａ：ステータコイル、 ３２：ロータ、 ３２ａ：磁石、 ４０：ニッケル水素電池、 ４１：温度センサ、 ４２：電圧センサ、 ４３：電流センサ、 ６１：マイクロコントローラ、 ６２：メモリ、 １００：自動二輪車（鞍乗型車両）、 １１３：放電曲線、 １１４：充電曲線、 １２０：ＳＯＣの使用範囲、 １２１：ＳＯＣの使用範囲の上限、 １２２：ＳＯＣの使用範囲の下限、 １２３：放電曲線、 １２４：充電曲線、 １３０：低温用のＳＯＣの使用範囲、 １３１：低温用のＳＯＣの使用範囲の上限、 １３２：低温用のＳＯＣの使用範囲の下限、 １３３：放電曲線、 １３４：充電曲線、 １４０：中温用のＳＯＣの使用範囲、 １４１：中温用のＳＯＣの使用範囲の上限、 １４２：中温用のＳＯＣの使用範囲の下限、 １４３：放電曲線、 １４４：充電曲線、 １５０：高温用のＳＯＣの使用範囲、 １５１：高温用のＳＯＣの使用範囲の上限、 １５２：高温用のＳＯＣの使用範囲の下限、 １５３：放電曲線、 １５４：充電曲線

Claims (9)

  1. 電圧とＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）との関係においてヒステリシス特性を有するニッケル水素電池の充放電を制御する電池制御システムであって、
    前記ＳＯＣの上限および下限が互いに異なる複数のＳＯＣの使用範囲に関する情報を記憶するメモリと、
    前記複数のＳＯＣの使用範囲のうちの１つを選択し、前記選択したＳＯＣの使用範囲に応じて、前記ニッケル水素電池の充放電の制御を行う制御回路と、
    を備え、
    前記制御回路は、
    温度センサが検出した前記ニッケル水素電池の温度に関する情報を受け取り、
    前記ニッケル水素電池の温度に応じて、前記複数のＳＯＣの使用範囲の中から選択するＳＯＣの使用範囲を変更し、
    前記複数のＳＯＣの使用範囲は、第１の使用範囲および第２の使用範囲を含み、
    前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限は、前記第２の使用範囲のＳＯＣの上限よりも大きく、
    前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの下限よりも小さく、
    前記制御回路は、
    前記ＳＯＣの使用範囲を前記第１の使用範囲から前記第２の使用範囲に変更する場合、前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限まで前記ニッケル水素電池を放電させる制御を行い、
    前記ＳＯＣの使用範囲を前記第２の使用範囲から前記第１の使用範囲に変更する場合、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電する制御を行う、電池制御システム。
  2. 電圧とＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）との関係においてヒステリシス特性を有するニッケル水素電池の充放電を制御する電池制御システムであって、
    前記ＳＯＣの上限および下限が互いに異なる複数のＳＯＣの使用範囲に関する情報を記憶するメモリと、
    前記複数のＳＯＣの使用範囲のうちの１つを選択し、前記選択したＳＯＣの使用範囲に応じて、前記ニッケル水素電池の充放電の制御を行う制御回路と、
    を備え、
    前記制御回路は、
    温度センサが検出した前記ニッケル水素電池の温度に関する情報を受け取り、
    前記ニッケル水素電池の温度に応じて、前記複数のＳＯＣの使用範囲の中から選択するＳＯＣの使用範囲を変更し、
    前記複数のＳＯＣの使用範囲は、第１の使用範囲、第２の使用範囲および第３の使用範囲を含み、
    前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限は、前記第２の使用範囲のＳＯＣの上限よりも大きく、
    前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの下限よりも小さく、
    前記第３の使用範囲のＳＯＣの上限は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限よりも小さく、且つ前記第２の使用範囲のＳＯＣの上限よりも大きく、
    前記第３の使用範囲のＳＯＣの下限は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの下限よりも小さく、且つ前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限よりも大きく、
    前記制御回路は、
    前記ＳＯＣの使用範囲を前記第１の使用範囲から前記第３の使用範囲に変更する場合、前記第３の使用範囲のＳＯＣの下限まで前記ニッケル水素電池を放電させる制御を行い、
    前記ＳＯＣの使用範囲を前記第３の使用範囲から前記第２の使用範囲に変更する場合、前記第２の使用範囲のＳＯＣの下限まで前記ニッケル水素電池を放電させる制御を行い、
    前記ＳＯＣの使用範囲を前記第２の使用範囲から前記第３の使用範囲に変更する場合、前記第３の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電する制御を行い、
    前記ＳＯＣの使用範囲を前記第３の使用範囲から前記第１の使用範囲に変更する場合、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電する制御を行う、電池制御システム。
  3. 前記制御回路は、
    前記ニッケル水素電池の温度が第１の温度である場合は、前記第１の使用範囲に応じた充放電の制御を行い、
    前記ニッケル水素電池の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合は、前記第２の使用範囲に応じた充放電の制御を行う、請求項１に記載の電池制御システム。
  4. 前記制御回路は、
    前記ニッケル水素電池の温度が第１の温度である場合は、前記第１の使用範囲に応じた充放電の制御を行い、
    前記ニッケル水素電池の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合は、前記第２の使用範囲に応じた充放電の制御を行い、
    前記ニッケル水素電池の温度が前記第１の温度よりも高く且つ前記第２の温度よりも低い第３の温度である場合は、前記第３の使用範囲に応じた充放電の制御を行う、請求項２に記載の電池制御システム。
  5. 前記ニッケル水素電池の初回の使用時において、前記制御回路は、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電した後に、前記ニッケル水素電池の放電を開始する制御を行う、請求項１から４のいずれかに記載の電池制御システム。
  6. 前記ニッケル水素電池の初回の使用時において、前記制御回路は、前記ニッケル水素電池の温度に関わらず、前記第１の使用範囲のＳＯＣの上限まで前記ニッケル水素電池を充電した後に、前記ニッケル水素電池の放電を開始する制御を行う、請求項１から５のいずれかに記載の電池制御システム。
  7. 前記ニッケル水素電池の初回の使用は、前記ニッケル水素電池の工場出荷後における最初の使用である、請求項５または６に記載の電池制御システム。
  8. 前記ニッケル水素電池の初回の使用は、前記ニッケル水素電池を補充電した後における最初の使用である、請求項５または６に記載の電池制御システム。
  9. 請求項１から８のいずれかに記載の電池制御システムを備えた鞍乗型車両。
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