JPH11252808A - 二次電池装置 - Google Patents
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- JPH11252808A JPH11252808A JP4383298A JP4383298A JPH11252808A JP H11252808 A JPH11252808 A JP H11252808A JP 4383298 A JP4383298 A JP 4383298A JP 4383298 A JP4383298 A JP 4383298A JP H11252808 A JPH11252808 A JP H11252808A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
発生した場合にも、バッテリを適切な状態に保つことが
できるようにする。 【解決手段】 電池ECU68は、バッテリ50の充放
電電力の上限値を算出する。また、冷却ファン装置78
は、電池ECU68に制御され、バッテリ50へ冷却風
を送る。電池ECU68により、冷却ファン装置78の
異常発生が検出され、異常が発生すると充放電電力の上
限値が変更される。例えば、冷却ファン装置78が作動
不能になった場合には、バッテリ温度が高温のときの充
放電電力が落とされる。また、冷却ファンが勝手に作動
する場合には、バッテリ温度が低温のときの充放電電力
が落とされる。
Description
し、特に、二次電池の冷却装置に異常が発生した場合の
充放電制御に関する。
目されている。電気自動車には、充電および放電の可能
な二次電池(以下、バッテリ)が搭載されており、バッ
テリに充電された電力が電気モータに供給される。そし
て、モータの出力が車輪に伝えられ、車両が走行する。
放電によりバッテリの蓄電量が少なくなると、充電装置
を用いてバッテリが充電される。また、車両の減速時に
は回生制動が行われ、回生制動により発電された電力は
バッテリに充電される。
ド自動車がすでに実用化されている。ハイブリッド自動
車は、典型的には、電気モータ、発電機および内燃機関
を搭載している。バッテリの蓄電電力を用いて電気モー
タが駆動され、車両が走行する。高出力が要求されると
きは、内燃機関と電気モータの両方の出力により車両が
走行する。また、内燃機関の出力により発電機が駆動さ
れ、発電された電力がバッテリに充電される。回生制動
により発電された電力もバッテリに充電される。なお、
電気モータ、発電機および内燃機関の使い分けは、ハイ
ブリッドシステムのタイプによって異なる。回転機を電
気モータおよび発電機に兼用することもできる。
置に管理されている。制御装置は、バッテリの状態を検
出し、検出結果に基づいて充放電電力を制御することに
より、バッテリを適切な状態に保つ。例えば、特開平7
−67209号公報に記載された電気自動車では、バッ
テリの電解液の温度が検出され、この温度に基づいて充
電電圧が制御される。
が設けられている。バッテリは充放電に伴って発熱す
る。この発熱による温度上昇を抑え、適切な温度でバッ
テリを使用することにより、バッテリの性能を維持し、
寿命を確保できる。この温度調整のために、バッテリ冷
却装置が設けられている。冷却装置としては、冷却ファ
ンが周知である。冷却ファンは、例えば、バッテリを収
納するバッテリケースに備え付けられる。バッテリ温度
に応じて冷却ファンがオンオフされる。バッテリ温度が
高くなると、冷却ファンが作動し、冷却風がバッテリに
吹き付けられ、また、ケース内から高温の空気が排出さ
れる。バッテリ温度が下がれば、冷却ファンが停止す
る。これによりバッテリ温度が調整される。
却装置に異常が発生することがあり得る。断線等の原因
により冷却ファンが作動不能になると、冷却能力が低下
する。また、冷却ファンの制御に支障があり、冷却ファ
ンが勝手に作動し続けるという事態が発生すると、冷却
能力が予想より増加してしまう。
した充放電制御は行われていない。異常状態では、冷却
能力が変化しているにもかかわらず、正常状態と同様の
制御が行われる。すなわち、冷却装置が正常に作動して
いるという前提に基づいた充放電制御が、異常状態下で
も同様に行われる。その結果、バッテリ温度が過度に上
昇または低下し、充放電を停止しなければならなくなる
可能性があった。充放電が停止すると、電気自動車は走
行不能になり、ハイブリッド自動車は、内燃機関の出力
しか使えなくなる。
あり、その目的は、冷却装置に異常が発生した場合で
も、バッテリを適切な状態に維持することが可能な二次
電池装置を提供することにある。
め、本発明は、二次電池と、前記二次電池の充放電電力
を制御する充放電制御手段と、前記二次電池を冷却する
冷却手段と、を含む二次電池装置において、前記冷却手
段の異常である冷却異常を検出する冷却異常検出手段を
含み、前記充放電制御手段は、前記冷却異常が発生した
場合に、冷却異常状態と冷却正常状態との冷却能力差に
応じて充放電電力を変更することを特徴とする。
前記充放電制御手段は、前記二次電池の状態に応じて充
放電電力の上限値を設定する上限値設定手段を含み、前
記冷却異常が発生した場合には、前記充放電電力の変更
として、冷却正常状態の充放電電力上限値を冷却異常状
態の充放電電力上限値へ変更する。好ましくは、前記冷
却異常検出手段は、複数種類の冷却異常を判別して検出
し、前記充放電制御手段は、冷却異常の種類に応じて前
記充放電電力の上限値を決定する。
ち冷却手段の異常の発生が検出される。冷却異常が発生
すると冷却能力が変化する。そこで、正常状態と異常状
態の冷却能力差に応じて充放電電力が変更される。これ
により、冷却能力の変化およびそれに伴う温度変化を見
込んだ充放電制御が行われ、現状の冷却能力に適した充
放電電力が生じる。したがって、バッテリの温度が適切
な温度範囲内に維持され、充放電を停止しないでバッテ
リの使用を継続することが可能となる。
明を適用した場合における充放電電力制御の一例を示し
ている。図中のラインは、充放電電力の上限値の設定を
示している。充放電電力は、上限値ラインを越えないよ
うに制御される。
きの充放電電力である。バッテリ温度は、冷却手段の冷
却作用を受けつつ、外気温やバッテリ使用条件、車両走
行条件などの要因に応じて変化する。バッテリ保護のた
め、高温領域および低温領域では充放電電力が落とされ
る。ラインd1(一点鎖線)は、冷却異常(冷却能力低
下)が発生したときの好適な充放電電力であり、ライン
d2(点線)は、冷却異常(冷却能力増加)が発生した
ときの好適な充放電電力である。このように、本発明で
は、冷却異常が発生すると充放電電力が変更される。そ
して、冷却異常の種類に応じて充放電電力は異なって設
定される。
ば冷却不能である。走行中などに冷却不能になると、バ
ッテリ温度が上昇してしまう。しかし、本発明によれ
ば、図示のように、上限値ラインd1が、冷却正常状態
のラインsから低温側にシフトされている。このシフト
により、バッテリ温度が過度に高くなる前に充放電電力
が落とされ、バッテリの発熱も抑えられる。このような
高温領域の充放電電力変更により、バッテリの過熱と、
過熱による劣化を確実に回避できるので、バッテリの使
用を継続できる。このとき、電気自動車は、図1のライ
ンd1に従ってモータ出力を落とした状態ではあるが、
高温状態のバッテリを、劣化させることなく使用し続け
て、サービスセンタ等の適切な場所まで移動できる。ハ
イブリッド自動車の場合には、内燃機関とともにモータ
および発電機を使用して移動できる。
ば、冷却手段が勝手に作動してしまうような故障であ
る。例えば外気温が低い中で車両を始動するような場合
には、冷却手段を止めてバッテリ温度を適当な温度まで
速やかに上昇させたい。このとき、異常発生により冷却
手段が作動すると、バッテリ温度が低いままである。し
かし、本発明によれば、図示のように、上限値ラインd
2は、冷却正常状態のラインsから高温側にシフトされ
ている。このシフトにより、バッテリ温度が過度に低く
なる前に充放電電力が落とされ、低温領域での無理なバ
ッテリの使用が抑制される。このような低温領域の充放
電電力変更により、バッテリの過冷却と、それによる劣
化を確実に回避できるので、バッテリの使用を継続でき
る。このときも、電気自動車は、図1の上限値ラインd
2に従ってモータ出力を落とした状態ではあるが、低温
状態のバッテリを、劣化させることなく使用し続けて、
走行することができる。
て検出し、冷却異常の種類に応じて充放電電力を決定す
ることにより、バッテリを確実に適当な状態に保つこと
ができる。
冷却手段の異常が発生した場合でも、バッテリの状態を
適切に維持することができ、バッテリを継続して使用す
ることが可能となる。本発明が電気自動車(ハイブリッ
ド自動車を含む)に適用された場合には、充放電を停止
せずにすみ、モータ出力を利用した車両走行を続行可能
となる、という利点が得られる。
の形態(以下、実施形態という)を説明する。
装置が搭載されたハイブリッド自動車のパワープラント
の概略図が示されている。エンジン10の出力軸12に
は、ねじれダンパ14を介して遊星ギア機構16のプラ
ネタリギア18を支持するプラネタリキャリア20が接
続されている。遊星ギア機構16のサンギア22とリン
グギア24は、それぞれ第1モータジェネレータ26と
第2モータジェネレータ28のロータ30,32に接続
されている。第1および第2モータジェネレータ26,
28は、三相交流発電機または三相交流電動機として機
能する。リングギア24には、さらに動力取り出しギア
34が接続されている。動力取り出しギア34は、チェ
ーン36、ギア列38を介してディファレンシャルギア
40と接続されている。ディファレンシャルギア40の
出力側には、先端に図示しない駆動輪が結合されたドラ
イブシャフト42が接続されている。以上の構造によっ
て、エンジン10または第1および第2のモータジェネ
レータ26,28の出力が駆動輪に伝達され、車両を駆
動する。
作量や、冷却水温、吸気管負圧などの環境条件、さらに
第1および第2モータジェネレータ26,28の運転状
態に基づきエンジンECU46によりその出力、回転数
などが制御される。また、第1および第2モータジェネ
レータ26,28は、制御装置48により制御が行われ
る。制御装置48は、二つのモータジェネレータ26,
28に電力を供給し、またこれらからの電力を受け入れ
るバッテリ(二次電池)50を含んでいる。バッテリ5
0と第1および第2モータジェネレータ26,28との
電力のやりとりは、それぞれ第1および第2インバータ
52,54を介して行われる。二つのインバータ52,
54の制御は、制御CPU56が行い、この制御は、エ
ンジンECU46からのエンジン10の運転状態の情
報、アクセルペダル44の操作量、ブレーキペダル58
の操作量、シフトレバー60で定められるシフトレン
ジ、電池の蓄電状態、さらに遊星ギア機構16のサンギ
アの回転角θs、プラネタリキャリアの回転角θc、リ
ングギアの回転角θrなどに基づき、行われる。また、
前記遊星ギア機構16の三要素の回転角は、それぞれプ
ラネタリキャリアレゾルバ62、サンギアレゾルバ64
およびリングギアレゾルバ66により検出される。バッ
テリ50に蓄えられた電力、すなわち蓄電量は電池EC
U68により算出される。制御CPU56は、前述の諸
条件や第1および第2モータジェネレータ26,28の
u相、v相の電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2さら
には電池または他方のインバータから供給される、また
は供給する電流L1,L2などに基づき第1および第2
インバータ52,54のトランジスタTr1〜Tr6,
Tr11〜Tr16を制御する。
s、プラネタリキャリアの回転数Ncおよびリングギア
の回転数Nrは、サンギアとリングギアのギア比をρと
すれば、
Nc,Nrの二つが定まれば、もう一つの回転数が決定
する。リングギアの回転数Nrは、車両の速度で決定す
るので、プラネタリキャリアの回転数Ncすなわちエン
ジン回転数と、サンギアの回転数Nsすなわち第1モー
タジェネレータ回転数の一方の回転数が決定されれば、
他方が決定される。そして、第1および第2モータジェ
ネレータ26,28の界磁電流をその時の回転数に応じ
て制御して、これらのモータジェネレータを発電機とし
て作用させるか、電動機として作用させるかを決定す
る。二つのモータジェネレータ26,28が、全体とし
て電力を消費している場合はバッテリ50から電力が持
ち出され、全体として発電している場合はバッテリ50
に充電が行われる。たとえば、バッテリ50の蓄電量が
少なくなっていることが電池ECU68により検出され
た場合、エンジン10の発生するトルクの一部により二
つのモータジェネレータ26,28の一方または双方に
より発電を行い、バッテリ50への充電を行う。また、
バッテリ50の蓄電量が多くなった場合、エンジン10
の出力を抑え気味にして、第2モータジェネレータ28
を電動機として作用させ、これの発生するトルクを車両
走行用に用いるように制御する。また、制動時において
は、二つのモータジェネレータ26,28の一方または
双方を発電機として動作させ、発生した電力をバッテリ
50に充電する。
ことは困難であるから、バッテリ50は、回生制動によ
って発生した電力を十分受け入れられるような状態にあ
ることが望ましい。一方、エンジン10の出力だけで
は、運転者の所望する加速を得られない場合、第2モー
タジェネレータ28を電動機として動作させるために、
バッテリ50はある程度蓄電量を確保していなければな
らない。この条件を満たすために、バッテリ50の蓄電
量は、バッテリ容量、すなわち電池が蓄えられる最大の
電力の半分程度となるように制御される。本実施形態の
場合は、蓄電量が約60%となるように制御が行われ
る。
好適な実施形態のバッテリ装置の構成を示しており、こ
のバッテリ装置は図2のハイブリッドシステムに設けら
れている。図3において、負荷70は、ハイブリッドシ
ステムの第1モータジェネレータ26、第2モータジェ
ネレータ28および第1インバータ52、第2インバー
タ54を含んでいる。バッテリ50は電力を放電して負
荷70に供給し、また、負荷70から供給された電力に
よって充電される。温度センサ72、電圧センサ74お
よび電流センサ76は、それぞれ、バッテリ50の温
度、端子間電圧および充放電電流値を検出しており、検
出信号は電池ECU68に入力されている。冷却ファン
装置78は、バッテリ50に冷却風を送ることによっ
て、バッテリ50の温度を調整する。冷却ファン装置7
8は、補機バッテリ80から供給される電力により作動
する。
6は、温度センサ72、電圧センサ74および電流セン
サ76の検出信号に基づいて、バッテリ50の蓄電量を
算出する。この蓄電量は制御CPU56に送られる。制
御CPU56は、前述のように、蓄電量が適切な値とな
るように負荷70を制御する。また、冷却ファン制御部
88は、温度センサ72の検出信号をもとに、冷却ファ
ン装置78を制御する。
な構成であり、冷却ファン装置78に異常が発生してい
るかいないかを判定する。異常が発生している場合に
は、その異常の内容を示すダイアグノーシスコードが記
録される。また、異常発生を示す警報が、インジケータ
(図示せず)に表示され、運転者に伝えられる。
および電圧センサ74の検出信号に基づいて、放電電力
Woutおよび充電電力Winを算出する。Woutは放電電力
の上限値であり、Winは充電電力の上限値である。これ
らの上限値は、電池ECU68から制御CPU56に送
られ、制御CPU56にて負荷70の制御において使用
される。制御CPU56は、放電時には、放電電力が上
限値Woutまたはそれ未満になるように、負荷70の消
費電力を調整する。また、制御CPU56は、充電時に
は、充電電力が上限値Winまたはそれ未満になるよう
に、負荷70の発電電力を調整する。このようにして、
電池ECU68および制御CPU56によりバッテリ5
0の充放電電力が制御される。
nの算出は、ファン異常判定部90の判定結果に基づい
て行われる。そして、冷却ファンが正常か異常かによっ
て、算出結果は異なる。
リ50に電力を供給して、バッテリ50を充電するため
の装置である。通常は外部充電器82は使用されない。
しかし、メンテナンス時や蓄電量低下時には、外部充電
器82がコネクタ84を介してバッテリ50に接続さ
れ、バッテリ50が充電される。外部充電器82は、冷
却ファン装置78にも電力を供給する。外部充電器82
を用いた充電(以下、外部充電という)の間は、外部充
電器82の電力により冷却ファン装置78が作動する。
外部充電時も、走行中の充電時と同様に、電池ECU6
8の冷却ファン制御部88により冷却ファン装置78が
制御される。また、充放電電力算出部92が算出した充
電電力Winに従って充電電力が制限される。
いる冷却ファンシステムの構成を示している。図4にお
いて、ファン94にはファンモータ96が連結されてい
る。ファンモータ96は、ファンリレースイッチ98を
介して補機バッテリ80に接続されている。また、ファ
ンモータ96はファントランジスタ100を介してアー
スに接続されている。ファンリレースイッチ98がON
にされ、ファントランジスタ100が動作すると、ファ
ンモータ96が回転し、ファン94が冷却風を発生す
る。
ンスイッチ102が接続されており、これにより電池E
CU68は、イグニッションスイッチ102の電圧VI
Gを知ることができる。イグニッションスイッチ102
は補機バッテリ80に接続されており、したがって、I
Gスイッチ電圧VIGは、補機バッテリ80の端子間電
圧にほぼ等しい。
4は、バッテリ50の温度を監視している。バッテリ温
度が所定のファン作動温度以上になると、温度判定部1
04がトランジスタ106に信号を送り、これによりリ
レー信号SrがONになり、ファンリレースイッチ98
のコイルに電流が流れ、スイッチが閉じる。そして、補
機バッテリ80の電力がファンモータ96に供給され、
ファンモータ96が回転する。
2から信号Scが入力されている。外部充電器82がハ
イブリッドシステムに接続されているときには、信号S
cがONであり、かつ、ファンモータ96に電力が供給
される。従って、上記の信号SrまたはScのいずれか
一方がONであれば、冷却ファン装置が作動(ON)状
態であり、信号SrおよびScがともにOFFであれ
ば、冷却装置は停止(OFF)状態である。
6およびファントランジスタ100の中間点aの電位V
MFを検出している。そして、電圧フィードバック回路
108、基準電圧供給部110および減算器112は、
ファンモータ96の端子間電圧を求める。出力駆動回路
114は、ファン作動時、モータ端子間電圧が所定の適
当な制御目標値となるような制御信号Strをファント
ランジスタ100へ供給する。
ている。モータ端子間電圧は、起動直後の数秒間はLO
電圧であり、次の数秒間は中間電圧(ME)であり、そ
れから、HI電圧に引き上げられる。LO電圧および中
間電圧の運転時間は、例えば、図示の如く、それぞれ3
秒である。また、LO電圧、中間電圧およびHI電圧
は、例えば、それぞれ4V、8V、12Vである。この
HI電圧は、補機バッテリの端子間電圧の公称値に相当
する。また、冷却ファンの作動中は、バッテリ温度の変
化に応じて、モータ端子間電圧がLO,ME,HIに制
御される。
を示している。車室とトランクの間には、密閉タイプの
バッテリケース116が設置されている。このバッテリ
ケース116の中にバッテリ50が収納されている。バ
ッテリ50は、多数のバッテリセル118で構成されて
いる。バッテリケース116の前面にはファン94が取
り付けられている。また、バッテリケース116の背面
には排気チューブ120が取り付けられており、排気通
路は車外および車内へ続いている。排気チューブ120
には、排気通路の行き先を切り替える切替弁122が設
けられている。バッテリ温度が上昇したときには、ファ
ン94が作動して冷却風が発生する。そして、冷却風が
バッテリに当たるとともに、ケース内のバッテリ周囲の
高温の空気が換気される。バッテリ温度が下がると、フ
ァン94が停止する。このようなファン94のON/O
FF制御により、バッテリ温度が調整される。
のバッテリ装置の動作を説明する。図7は、電池ECU
68によって行われる全体的な制御処理を示している。
ハイブリッドシステムの走行処理がスタートすると、イ
ニシャライズ処理が行われ(S2)、データ読み込み処
理が行われる(S4)。ここでは、バッテリの温度、電
圧、電流などが読み込まれる。電池ECU68は、入力
データに基づいて蓄電量を算出する(S6)。蓄電量と
しては、SOC(ステートオブチャージ)が求められ
る。SOCは蓄電量を表すパラメータであり、バッテリ
容量に対する現在の蓄電量の比率である。蓄電量の算出
方法は周知であり、ここでの詳細な説明は省略する。概
略的には、例えば、バッテリ温度の時間変化率と蓄電量
とに一定の関係があるという特性を利用して、温度変化
率から蓄電量が求められる。また例えば、バッテリの電
圧および電流と蓄電量とに一定の関係があるという特性
を利用して、電圧および電流値から蓄電量が求められる
(IV判定)。なお、IV判定に加えて、バッテリから
出入りする電流値を積算することにより蓄電量の変動を
監視することも好適である。
なファン異常判定処理(S8)、および、ファン異常判
定結果に基づいた充放電電力(Win,Wout)算出処理
(S10)を行う。前述のように、Winは充電電力の上
限値であり、Woutは放電電力の上限値である。S8お
よびS10の詳細な処理は後述にて説明する。概略的に
は、S8にて、冷却ファン装置78が正常であるか異常
であるかが判定される。この判定結果に基づいて、図1
4〜図19の中から適切なマップが選択される。そし
て、選択されたマップを用いて、充放電電力Win,Wou
tが算出される。その結果、図13に示すように、ファ
ン正常作動時とファン異常発生時ではWin,Woutが異
なった値となる。さらに、図13に示されるように、異
常の内容に応じてWin,Woutは異なった値となる。
tは、S6で算出された蓄電量(SOC)とともに、電
池ECU68から制御CPU56へ送られる。制御CP
U56は、蓄電量に基づいて負荷70を制御する。この
際、制御CPU56は、充放電電力がWin,Woutまた
はそれ未満になるような消費電力や発電電力を負荷70
に発生させる。このようにして、本実施形態では、電池
ECU68および制御CPU56によって、バッテリ5
0の充放電電力が制御されている。
明したように、冷却ファン装置78を制御する(S1
2)。これにより、バッテリ温度が所定のファン作動温
度以上であるときは冷却ファン装置78が作動し、そう
でなければ冷却ファン装置78が停止する。そして、電
池ECU68は、イグニッションスイッチがOFFであ
るか否かを判定し(S14)、OFFでなければS4に
戻る。
し、図7のS8のファン異常判定処理の詳細を説明す
る。ただし、図8の処理は、走行中と外部充電(外部充
電器82を用いた充電)中とに共通して行われる。これ
により、外部充電中も走行中と同様の方法で冷却ファン
装置78の異常が判定される。
OFFが判定される(S20)。Sr(ファンリレース
イッチ98を開閉するための信号(図4))がON、ま
たは、Sc(外部充電器82の接続を示す信号)がON
であれば、冷却ファンはONである。冷却ファンがON
の場合、Trオープン故障が発生しているか否かが判定
される(S22)。Trオープン故障は、冷却ファン装
置78のファントランジスタ100に断線などが発生す
ることをいい、Trオープン故障が発生すると冷却ファ
ン装置78は作動不能になる。S22では、VMFとV
IGが比較される。図4に示すように、VMFは、ファ
ンモータ96およびファントランジスタ100の中間点
aの電位であり、VIGは、イグニッションスイッチの
電位である。VMF≧VIG−1Vであれば、VMFが
異常に高いので、Trオープン故障が発生したと判定さ
れ、そして、オープン故障用のマップが選択される(S
24)。ここでは、図16の放電電力算出マップと、図
17の充電電力算出マップが選択される。また、電池E
CU68は、ダイアグノーシスコード(オープン故障)
を記録し、オープン故障を知らせる警報を発する(S2
6)。故障発生は、インジケータ表示によって運転者に
伝えられる(以下同じ)。
い場合は、冷却ファン装置がLO運転中であるか否かが
判定される(S28)。前述のように、冷却ファンの起
動時等にはLO運転が行われる。LO運転中の場合、
「TrショートまたはDUTY100%」の故障判定が
行われる(S30)。
故障が発生すると、冷却ファン装置78が最大能力で作
動し続けてしまう。ここで、図5に示されるように、L
O運転中のモータ端子間電圧は低い。従って、ファント
ランジスタ100が正常であれば、電位VMFは、ある
程度高いはずである。しかし、Trショート等が発生す
ると、電位VMFは異常に低下するはずである。そこ
で、S30では、電位VMFが所定の判断基準値(1.
8V)と比較され、1.8V以下であれば故障が発生し
たと判定される。S30の判定がYESの場合、ショー
ト故障用の充放電電力算出マップ(図18:放電、図1
9:充電)が選択される(S32)。そして、ダイアグ
ノーシスコード(ショート故障)が記録され、この故障
発生を示す警報が発せられる(S34)。
は、正常作動用のマップ(図14:放電、図15:充
電)が選択される(S36)。なお、冷却ファンがLO
運転中でない場合にS30の判断を行わない理由は、L
O以外の運転モードでは正常時でも電位VMFが低いた
めに、ショート故障の判定が困難だからである。
(SrとScが共にOFF)の場合には、S38へ進
み、ファンリレースイッチ98の溶着が発生していない
かどうかが判定される(S38)。ここで、補機バッテ
リ80の端子間電圧の標準的な値は12Vであり、ばら
つきを含めると、補機バッテリ80の端子間電圧は概ね
9〜15Vの間の値である。ファンリレースイッチ98
が正常であれば、ファンOFF時にはスイッチが開き、
電位VMFは補機バッテリ電圧と比べてかなり低くな
る。しかし、ファンリレースイッチ98に溶着が発生す
ると、電位VMFは補機バッテリ電圧に近くなる。そこ
で、S38では、電位VMFが、所定の溶着判断基準値
(9V)と比較され、基準値以上であれば溶着発生と判
断される。溶着が発生していなければ、正常作動用の充
放電電力算出マップ(図14:放電、図15:充電)が
選択され(S40)、処理が終了する。
ている場合でも、車両走行中に負荷70とバッテリ50
の間で充放電が通常どおりに行われても問題ない。しか
し、リレー溶着が発生している状態で外部充電器82を
用いて外部充電を行うとすると問題が生じる。図4から
分かるように、補機バッテリ80から外部充電器82へ
向けて電流が流れてしまうからである。本実施形態で
は、リレー溶着時の処理は、上記の点を考慮して設定さ
れている。S38がYESの場合、正常作動用のマップ
(図14:放電、図15:充電)が選択される(S4
2)。そして、ダイアグノーシスコード(ファンリレー
溶着)が記録され、故障発生を示す警報が発せられる
(S44)。さらに、外部充電器82を用いた充電を禁
止する処理が行われる(S46)。したがって、この処
理が車両走行中に行われた場合には、正常用マップを用
いた通常の充放電処理が継続される。しかし、後に外部
充電を行おうとしても、この外部充電は禁止される。ま
た、現在すでに外部充電を実行中の場合には、S46の
禁止処理によって外部充電が停止する。
常判定処理で選択されたマップを用いて適当な充放電電
力Win,Woutを算出する処理を説明する。この処理は
図7のS10にて行われ、算出された値は、走行中の充
放電制御に使用される。また、外部充電器82を用いた
外部充電においても、同様に、充電電力Winが算出さ
れ、このWinが充電制御に使われる(外部充電において
はWoutは不要である)。
常作動、放電)を用いて放電電力Woutを算出する処
理、および、図15のマップ(正常作動、充電)を用い
て充電電力Winを算出する処理を説明する。
50、温度センサ72および電圧センサ74が簡略化し
て示されている。しかし、実際には、図9に示すよう
に、バッテリ50は、直列接続された240個のバッテ
リセル118(ニッケル水素電池)を有する。240個
のバッテリセル118は、20のバッテリブロックBK
1〜BK20に分けられており、すなわち、各バッテリ
ブロックBKn(nはブロック番号、以下同じ)は、2
0個の電池セルを含む。そして、ブロック電圧(各ブロ
ックの両端間の電圧)V1〜V20が個別に検出され、
また、ブロック温度(各ブロックのバッテリの温度)T
BK1〜TBK20が個別に検出されている。
よびブロック温度を用いて、ブロック毎に算出される。
図10は、第nブロックの放電電力Wout・n(n=1
〜20)の算出処理を示している。まず、ブロック電圧
Vn×20が190Vより小さいか否か(1セル当たり
の電圧(以下、セル電圧という)が0.8Vより小さい
か否か)が判定される(S50)。S50がYESであ
れば、Wout-step(x)(初期値0)をデクリメントする
(S52)。step(x)の最小値は−8である。S50が
NOであれば、ブロック電圧Vn×20が215Vより
小さいか否か(セル電圧が0.9Vより小さいか否か)
が判定される(S54)。S54がYESの場合、S5
6へ進み、Wout-step(x)が−5より大きければ、この
step(x)をデクリメントする(S56)。S54がNO
であれば、ブロック電圧Vn×20が305Vより大き
いか否か(セル電圧が1.27Vより大きいか否か)が
判定される(S58)。S58がYESであれば、Wou
t-step(x)がインクリメントされる(最大値0)(S6
0)。S58がNOであれば、Wout-step(x)は変更さ
れない。
小に応じて、Wout-step(x)が更新される。S50〜S
60の処理により、セル電圧が安定的に1.27Vより
大きい値であれば、Wout-step(x)は0である。1.
27V>セル電圧≧0.9Vであれば、step(x)は0〜
−5のいずれかである。0.9V>セル電圧≧0.8V
が続くと、step(x)=−5になる。さらに、0.8V>
セル電圧が続くと、step(x)=0になる。
step(x)とブロック温度TBKnとを基に、放電電力W
out・nが算出される(S62)。ここでは、step(x)
およびブロック温度TBKnに対応するWout・nが、
図14のマップから読み取られる。このとき、TBKn
の直線補完により、マップに示されない中間的なTBK
nに対応するWout・nが算出される。
ラフであらわしたものである。図示のように、常温領域
ではWoutは一定であり、高温領域および低温領域で
は、バッテリ保護のためにWoutが落とされる。また、
Wout-step(x)が−8に近づくほど、Woutが小さくな
る。前述のように、セル電圧が高いときにはstep(x)が
0であり、Woutの算出値は最大になる。セル電圧が低
下するとstep(x)が小さくなり、Woutも小さくなる。
0.8V未満のセル電圧が続くと、Woutは0になる。
ブロック毎に行われる。そして、全ブロックのWout・
1〜Wout・20のうちの最小値が求められ、この最小
値が最終的な放電電力Woutに決定される。また、放電
電力Wout(Wout・1〜Wout・20)は、1秒毎に繰
り返し算出され、確定される。
出処理を説明する。Woutと同様に、Winもブロック毎
に算出される。図12は、n番目のブロックの充電電力
Win・nを算出するための処理を示している。マップの
使い方は、原則として、Woutの算出処理と同様であ
る。
圧Vn×20が400Vより大きいか否か(セル電圧が
1.67Vより大きいか否か)が判定される。S70が
YESであれば、Win-step(y)(初期値0)がデクリ
メントされる(最小値−8)(S72)。S70がNO
であれば、ブロック電圧Vn×20が390Vより大き
いか否か(セル電圧が1.63Vより大きいか否か)が
判定される(S74)。S74がYESであれば、S7
6へ進み、Win-step(y)が−5よりも大きければ、ste
p(y)をデクリメントする(S76)。S74がNOで
あれば、ブロック電圧Vn×20が380Vより小さい
か否か(セル電圧が1.58Vより小さいか否か)が判
定される(S78)。S78がYESであれば、Win-s
tep(y)がインクリメントされる(最大値0)(S8
0)。S78がNOであれば、Win-step(y)は変更さ
れない。
電圧が1.58V未満である間は、Win-step(y)は0
である。1.58V<セル電圧≦1.63Vであれば、
step(y)は0〜−5のいずれかである。1.63V<セ
ル電圧≦1.67Vが続くと、step(y)=−5になる。
さらに、1.67V<セル電圧が続くと、step(y)=0
になる。
Knを用いて、充電電力Win・nが算出される(S8
2)。ここでは、図15のマップ(充電用)からWin・
nが読み取られる。Woutの算出処理と同様に、TBK
nの直線補完が行われる。そして、全ブロックのWin1
〜Win20のうちの最小値が求められ、この最小値が、
最終的な充電電力Winに決定される。充電電力Winの算
出も1秒毎に行われる。図15のマップをグラフであら
わした場合にも、図11と同様のラインが得られる。セ
ル電圧が低い間はstep(y)が0であるのでWinの算出値
は最大になる。セル電圧が上昇するとstep(y)が小さく
なり、Winも小さくなる。セル電圧が1.67Vを越え
ると、Winは0になる。
5)を用いた充放電電力Win,Woutの算出処理を説明
した。オープン故障用マップおよびショート故障用マッ
プを用いた算出処理も全く同様にして行われる。すなわ
ち、冷却ファン装置78が異常な場合と正常な場合とで
は、選択されるマップ(図14〜図19)が異なるが、
算出処理自体は共通である。
却ファン装置78が正常な状態と異常な状態では、充放
電電力Win、Woutの算出値が異なった値になり、ま
た、この算出値は、異常の種類に応じて異なった値にな
る。算出結果のWin、Woutは、前述のように、制御C
PU56に送られ、負荷70の制御処理において使用さ
れる。放電時には、制御CPU56は、放電電力がWou
tまたはそれ未満になるように、負荷70の消費電力を
調整する。充電時には、制御CPU56は、充電電力が
Winまたはそれ未満になるように、負荷70の発電電力
を調整する。また、外部充電中は、外部充電器82から
バッテリ50へ供給される電力が、上記のWinまたはそ
れ未満に調整される。
ープン故障用マップおよびショート故障用マップを対比
する。図13のラインは、Wout-step(x)=0のときの
Woutを表している。図示のように、オープン故障用マ
ップは、正常作動用マップよりも低温側にシフトされて
いる。また、ショート故障用マップは、正常作動用マッ
プよりも高温側にシフトされている。このシフトに対応
して、Woutの算出値がマップ毎に異なった値になる。
図13と同様に、マップ間でWoutのラインがシフトさ
れる。また、充電電力Winも、放電電力Woutと同様に
設定されており、すなわち、オープン故障用マップは低
温側にシフトされ、ショート故障用マップは高温側にシ
フトされている。なお、本実施形態では、step(x)=st
ep(y)のときは、WoutおよびWinの絶対値が一致して
いる。しかし、両者が一致する必要はなく、また故障用
マップのシフト幅もWoutおよびWinで異なっていてよ
い。
れる利点を説明する。Trオープン故障が発生すると、
冷却ファン装置78が作動不能になり、冷却能力が低下
する。走行中などにこのような異常が発生すると、バッ
テリ温度が上昇してしまう。しかし、本実施形態では、
図13に示されるように、オープン故障のラインが、正
常作動のラインから低温側にシフトされている。このシ
フトにより、バッテリ温度が過度に高くなる前に充放電
電力が落とされ、バッテリの発熱も抑えられる。この充
放電電力の変更により、バッテリの過熱と、過熱による
劣化を確実に回避できるので、バッテリの使用を継続で
きる。このとき、ハイブリッド自動車は、図13のオー
プン故障ラインに従ってモータ出力を落とした状態では
あるが、高温状態のバッテリを、劣化させることなく使
用し続けられる。従って、モータ出力と内燃機関の出力
を使った走行が続行可能である。運転者は、故障発生の
警報を受けたとき、車両をサービスセンタ等の適切な場
所まで移動できる。
%故障が発生し、かつ、溶着・故障等によりファンリレ
ースイッチ98がショート故障を起こしている場合に
は、冷却ファンが最大能力で勝手に作動し、従って、全
体として予想よりも冷却能力が増加してしまう。ところ
で、低温領域では、バッテリは、その内部抵抗が上昇
し、劣化しやすい状態にある。そこで、外気温が低い中
で車両を始動するような場合には、冷却ファンを止めて
バッテリ温度を適当な温度まで速やかに上昇させたい。
しかし、このときにショート故障やDUTY100%故
障が発生していると、冷却ファンが作動するのでバッテ
リ温度が低いままである。これに対し、本実施形態で
は、図13に示されるように、ショート故障のライン
が、正常作動のラインから高温側にシフトされている。
この冷却能力差を見込んだシフトにより、バッテリ温度
が過度に低くなる前に充放電電力が落とされ、低温領域
での無理なバッテリの使用が抑制される。この充放電電
力変更により、バッテリの過冷却と、それによる劣化を
確実に回避できるので、バッテリの使用を継続できる。
このときも、ハイブリッド自動車は、図13のショート
故障ラインに従ってモータ出力を落とした状態ではある
が、低温状態のバッテリを、劣化させることなく使用し
続けて、走行することができる。
た。本実施形態によれば、冷却ファン装置78の異常が
検出され、異常発生時にはバッテリの充放電電力が変更
されるので、バッテリの適切な状態が維持される。これ
により、予想以上のバッテリ低温化や高温化によるバッ
テリ劣化を防止することができる。また、冷却ファン装
置78が故障した後でもバッテリを使い続けることがで
きるので、いわゆるリンピングフォーム走行が可能とな
り、車両を低速で修理施設などに移動させることが可能
となる。
置78のファンリレースイッチ98の溶着故障が検出可
能である。そして、溶着故障発生時に外部充電器82を
用いた充電が禁止されるので、補機バッテリ80から外
部充電器82へ向けて電流が流れるという事態が回避さ
れる。このような事態の発生の心配がないので、作業者
は容易に外部充電器82やコネクタ84を扱うことがで
きる。
ッド自動車の駆動システムに適用された。これに対し、
本発明は、ハイブリッド自動車ではない一般的な電気自
動車にも同様に適用可能である。また、車両以外の任意
の装置に設けられた二次電池装置にも本発明を同様に適
用可能であり、本発明の効果が好適に得られる。
す図である。
を示す図である。
池装置を示す図である。
テムを示す図である。
ある。
る。
である。
ーチャートである。
サの構成を示す図である。
ャートである。
を示す図である。
ートである。
生時およびショート故障発生時の放電電力Woutを比較
して示す図である。
のマップを示す図である。
のマップを示す図である。
力算出用のマップを示す図である。
力算出用のマップを示す図である。
力算出用のマップを示す図である。
力算出用のマップを示す図である。
U、72 温度センサ、74 電圧センサ、76 電流
センサ、78 冷却ファン装置、80 補機バッテリ、
82 外部充電器、86 蓄電量算出部、88 冷却フ
ァン制御部、90ファン異常判定部、92 充放電電力
算出部、94 ファン、96 ファンモータ、98 フ
ァンリレースイッチ、100 ファントランジスタ。
Claims (3)
- 【請求項1】 二次電池と、 前記二次電池の充放電電力を制御する充放電制御手段
と、 前記二次電池を冷却する冷却手段と、 を含む二次電池装置において、 前記冷却手段の異常である冷却異常を検出する冷却異常
検出手段を含み、 前記充放電制御手段は、前記冷却異常が発生した場合
に、冷却異常状態と冷却正常状態との冷却能力差に応じ
て充放電電力を変更することを特徴とする二次電池装
置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、 前記充放電制御手段は、前記二次電池の状態に応じて充
放電電力の上限値を設定する上限値設定手段を含み、前
記冷却異常が発生した場合には、前記充放電電力の変更
として、冷却正常状態の充放電電力上限値を冷却異常状
態の充放電電力上限値へ変更することを特徴とする二次
電池装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の装置において、 前記冷却異常検出手段は、複数種類の冷却異常を判別し
て検出し、前記充放電制御手段は、冷却異常の種類に応
じて前記充放電電力の上限値を決定することを特徴とす
る二次電池装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JPH11252808A true JPH11252808A (ja) | 1999-09-17 |
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ID=12674737
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JP4383298A Expired - Lifetime JP3783391B2 (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 二次電池装置 |
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