JPWO2012157065A1 - 電池制御装置 - Google Patents

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Abstract

組電池単位で許容電力を制御しつつ、各単電池の端子間電圧を許容範囲内に収めることができる電池制御装置を提供する。本発明に係る電池制御装置は、単電池の閉回路電圧が、許容範囲の上限または下限に接近している程度に応じて、組電池の許容電力を制限する。

Description

本発明は、電池を制御する装置に関するものである。
電気を動力として走行する車両には、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの蓄電池が搭載される。ハイブリッド自動車や電気自動車が走行する際に必要となる電力は、これらの蓄電池によって賄われる。
蓄電池は、その充電状態に応じて、許容される充電電力と放電電力がそれぞれ異なる。最大許容電力を超えて充放電を実施すると、過充電や過放電となる可能性がある。蓄電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が高いほど最大許容充電電力は小さく、最大許容放電電力は大きい。また、蓄電池のＳＯＣが低いほど最大許容放電電力は小さく、許容充電電力は大きい。蓄電池を安全に使用するためには、最大許容電力を超えない範囲内において充放電制御を実施する必要がある。
下記特許文献１には、組電池を構成する単電池間に温度ばらつきが生じた場合でも、各単セルに適した許容充放電電力を算出し、充放電制御を最適に実施するための技術が記載されている。
下記特許文献２には、最大セル電圧値と最小セル電圧値を検出し、最大セル電圧値を利用して最大充電電力を決定し、最小セル電圧値を利用して最大放電電力を決定する手法が記載されている。
特開２００７−１６５２１１号公報 特開２００４−２６６９１７号公報
上記特許文献１に記載されている技術では、蓄電池１０の最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍｉｎそれぞれにおいて許容充放電電力を求め、小さいほうの値を用いている。この手法では、温度センサを配置する位置は必ずしも個々の単セル毎に対応したものではないため、温度センサが検出する温度と各単セルの許容充放電電力が必ずしも正確に対応していない可能性がある。したがって、各単セルの端子間電圧が許容範囲を超えてしまう可能性がある。
また、上記特許文献１には、単セル毎の充電状態を取得して単セルの充電状態ばらつきを考慮に入れた充放電管理を実施することが記載されている。しかし、単セル毎に充電状態を管理するための制御処理などが複雑になり、コスト高になる可能性がある。上記特許文献２に記載されている技術でも、同様の課題が生じる。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、組電池単位で許容電力を制御しつつ、各単電池の端子間電圧を許容範囲内に収めることができる電池制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る電池制御装置は、単電池の閉回路電圧（ＣＣＶ：Ｃｌｏｓｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）が、許容範囲の上限または下限に接近している程度に応じて、組電池の許容電力を制限する。
本発明に係る電池制御装置は、単電池のＣＣＶが許容範囲の上限または下限に近づくと、これを超過しないように許容電力を抑えることにより、単電池を保護することができる。また、直接的に制御するのは組電池の許容電力であるため、組電池単位で制御を実施し、制御処理に係る負荷を低減することができる。
実施形態１に係る電池制御装置１００とその周辺の回路構成を示す図である。 単電池制御部１１１の回路構成を示す図である。 記憶部１７０が格納しているＳＯＣテーブル１７１の例を示す図である。 記憶部１７０が格納している許容充電電力テーブル１７２の例を示す図である。 記憶部１７０が格納している最大ＣＣＶ範囲データ１７３の例を示す図である。 実施形態１に係る電池制御装置１００が各単電池５１０の端子間電圧を制御するため、組電池５００全体としての許容充電電力を調整する様子を示す図である。 実施形態２において記憶部１７０が格納している許容放電電力テーブル１７４の例を示す図である。 実施形態２において記憶部１７０が格納している最小ＣＣＶ範囲データ１７５の例を示す図である。 実施形態２に係る電池制御装置１００が各単電池５１０の端子間電圧を制御するため、組電池５００全体としての許容放電電力を調整する様子を示す図である。
以下に説明する実施形態では、単電池を直列に接続して組電池を構成しているが、単電池を並列接続したものを直列接続して組電池を構成してもよいし、直列接続した単電池を並列接続して組電池を構成してもよい。
＜実施の形態１：装置構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係る電池制御装置１００とその周辺の回路構成を示す図である。電池制御装置１００は、組電池５００の状態を監視して制御する装置である。電池制御装置１００は、単電池管理部１１０、電流検知部１２０、電圧検知部１３０、組電池制御部１４０、記憶部１７０を備える。
組電池５００は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池５１０を電気的に直列に接続して構成している。組電池５００を構成する単電池５１０は、状態の管理・制御を実施する上で、所定の単位数にグループ分けされている。グループ分けされた単電池５１０は、電気的に直列に接続され、単電池群５２０ａ、５２０ｂを構成している。単電池群５２０を構成する単電池５１０の個数は、全ての単電池群５２０において同数でもよいし、単電池群５２０毎に単電池５１０の個数が異なっていてもよい。
単電池管理部１１０は、組電池５００を構成する単電池５１０の状態を監視する。単電池管理部１１０は、単電池群５２０毎に設けられた単電池制御部１１１を備える。図１では、単電池群５２０ａと５２０ｂに対応して、単電池制御部１１１ａと１１１ｂが設けられている。単電池制御部１１１は、単電池群５２０を構成する単電池５１０の状態を監視および制御する。
本実施形態１では、説明を簡略化するために、４個の単電池５１０を電気的に直列接続して単電池群５２０ａと５２０ｂを構成し、単電池群５２０ａと５２０ｂをさらに電気的に直列接続して合計８個の単電池５１０を備える組電池５００とした。
組電池制御部１４０と単電池管理部１１０は、フォトカプラに代表される絶縁素子１６０および信号通信手段１５０を介して信号を送受信する。
組電池制御部１４０と、単電池管理部１１０を構成する単電池制御部１１１ａおよび１１１ｂとの間の通信手段について説明する。単電池制御部１１１ａおよび１１１ｂは、それぞれが監視する単電池群５２０ａおよび５２０ｂの電位の高い順にしたがって直列に接続されている。組電池制御部１４０が単電池管理部１１０に送信した信号は、絶縁素子１６０および信号通信手段１５０を介して単電池制御部１１１ａに入力される。単電池制御部１１１ａの出力は信号通信手段１５０を介して単電池制御部１１１ｂに入力され、最下位の単電池制御部１１１ｂの出力は絶縁素子１６０および信号通信手段１５０を介して組電池制御部１４０へと伝送される。本実施形態１では、単電池制御部１１１ａと単電池制御部１１１ｂの間は絶縁素子１６０を介していないが、絶縁素子１６０を介して信号を送受信することもできる。
組電池制御部１４０は、単電池管理部１１０が送信する情報と、電流検知部１２０が送信する組電池５００に出入りする電流値と、電圧検知部１３０が送信する組電池５００の総電圧値と、記憶部１７０があらかじめ記憶している情報等に基づいて、単電池５１０、単電池群５２０、または組電池５００の状態検知などを実施する。
単電池管理部１１０が組電池制御部１４０に出力する情報とは、単電池５１０の電圧や温度の計測値、単電池５１０の過充電、過放電、過温度などの単電池５１０の異常情報等である。さらに、単電池管理部１１０は、単電池管理部１１０自身または単電池制御部１１１の通信エラー、ハーネスの断線などに代表される物理的に故障した場合の異常信号なども組電池制御部１４０に出力してもよい。この場合、組電池制御部１４０は単電池管理部１１０または単電池制御部１１１の異常内容も踏まえて組電池５００の充放電制御を実施することができる。
記憶部１７０が記憶する情報は、組電池５００、単電池５１０、単電池群５２０の内部抵抗特性、満充電時の容量、分極電圧、劣化特性、個体差情報、ＳＯＣと開回路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）の対応関係などである。さらに、単電池管理部１１０、単電池制御部１１１、組電池制御部１４０などの特性情報についてもあらかじめ記憶することができる。記憶部１７０が記憶する情報については、後述の図３〜図５で改めて説明する。
組電池制御部１４０は、前述した計測値や記憶部１７０が記憶している情報に基づいて、１つ以上の単電池５１０のＳＯＣ、劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、入出力可能な電流や電力、異常状態、単電池５１０のＳＯＣなどを管理するために必要な演算を実行する。そして、演算結果に基づいて、単電池管理部１１０や車両制御部２００に情報を出力する。
車両制御部２００は、組電池制御部１４０の上位の制御装置であり、組電池制御部１４０が発信した情報に基づいて、リレー３００と３１０を介して電池制御装置１００とインバータ４００を接続する。車両制御部２００は、必要に応じて組電池制御部１４０に対して指令を発信することができ、組電池制御部１４０は車両制御部２００からの指令に基づいて処理を開始してもよい。
電池制御装置１００を搭載した車両システムが始動して走行する場合には、車両制御部２００の管理のもと、電池制御装置１００はインバータ４００に接続され、組電池５００が蓄えているエネルギーを用いてモータジェネレータ４１０を駆動し、回生時はモータジェネレータ４１０が発電する電力により組電池５００が充電される。
図２は、単電池制御部１１１の回路構成を示す図である。単電池制御部１１１は、電圧検出回路１１２、制御回路１１３、信号入出力回路１１４を備える。電圧検出回路１１２は、各短電池５１０の端子間電圧を測定する。制御回路１１３は、電圧検出回路１１２から測定結果を受け取り、信号入出力回路１１４を介して組電池制御部１４０に送信する。また、各単電池５１０の充電動作と放電動作を制御する。充電動作と放電動作に係る回路構成は周知のものであるため、記載を省略した。
図３は、記憶部１７０が格納しているＳＯＣテーブル１７１の例を示す図である。ＳＯＣテーブル１７１は、組電池５００のＯＣＶと、組電池５００のＳＯＣとの対応関係を記述したデータテーブルである。データ形式は任意でよいが、ここでは説明の便宜上、グラフ形式でデータ例を示す。
ＯＣＶは、組電池５００の無負荷時の電圧である。リレー３００と３１０が閉じる前、またはリレー３００と３１０が閉じられているが組電池５００の充放電が開始されていない状態、などのタイミングにおいて単電池５１０の端子間電圧を取得すると、ＯＣＶを取得することができる。組電池制御部１４０は、単電池制御部１１１が検出した単電池５１０のＯＣＶを積算して組電池５００のＯＣＶを求め、組電池５００のＯＣＶとＳＯＣテーブル１７１を用いることにより、組電池５００のＳＯＣを得ることができる。さらに組電池５００の充放電中は、ＣＣＶから内部抵抗成分、分極電圧成分を除いてＯＣＶを求め、同様に組電池５００のＳＯＣを得ることができる。
図４は、記憶部１７０が格納している許容充電電力テーブル１７２の例を示す図である。許容充電電力テーブル１７２は、組電池５００のＳＯＣと許容充電電力との対応関係を記述したデータテーブルである。データ形式は任意でよいが、ここでは説明の便宜上、グラフ形式でデータ例を示す。許容充電電力テーブル１７２の値は、例えばあらかじめ計算によって算出し、記憶部１７０に格納しておくことができる。
組電池制御部１４０は、ＳＯＣテーブル１７１を用いて取得した組電池５００のＳＯＣと、許容充電電力テーブル１７２とを用いることにより、組電池５００の許容充電電力を取得することができる。
図５は、記憶部１７０が格納している最大ＣＣＶ範囲データ１７３の例を示す図である。最大ＣＣＶ範囲データ１７３は、各単電池５１０のＣＣＶの最大値として許容電力を制限する範囲を記述したデータである。全ての単電池５１０について同じ値を用いてもよいし、各単電池５１０の特性に応じてそれぞれ異なる値を用いてもよい。
組電池５００を充電する際には、充電電力として許容される上限が存在する。これに対応して、単電池５１０の最大ＣＣＶとして許容電力を制限する範囲を設定する。最大ＣＣＶ範囲データ１７３は、この範囲を記述したデータである。
以上、電池制御装置１００の構成について説明した。次に、電池制御装置１００の動作について、基本的な考え方と動作手順を説明する。
＜実施の形態１：装置動作の考え方＞
組電池５００が全体として定格電圧の範囲内で動作しているとしても、個々の単電池５１０については定格電圧を超過する可能性がある。組電池５００を充電しているとき、単電池５１０の端子間電圧を定格電圧以内に収めるためには、各単電池５１０に対する充電電力を個別に制御するか、または各単電池５１０の端子間電圧が定格電圧以内に収まるように、組電池５００全体としての許容充電電力を十分低く抑える必要がある。
各単電池５１０に対する充電電力を個別に制御する手法は、制御処理が複雑になってコスト高になるなどの課題が考えられるため、本実施形態１では、組電池５００全体としての許容充電電力を十分低く抑えることによって各単電池５１０の端子間電圧を定格電圧以内に収めることを図る。
具体的には、各単電池５１０の端子間電圧として許容電力を制限する範囲をあらかじめ定めておき、単電池５１０の端子間電圧がこの範囲の下限値に近い場合はより大きな充電電力を許容し、上限値に近い場合は充電電力を低く抑えるようにする。
図６は、本実施形態１に係る電池制御装置１００が各単電池５１０の端子間電圧を制御するため、組電池５００全体としての許容充電電力を調整する様子を示す図である。各単電池５１０の端子間電圧として許容電力を制限する範囲は、最大ＣＣＶ範囲データ１７３に記述されている値を用いる。ここでは図５で例示した４．０Ｖ〜４．４Ｖを用いた。
単電池５１０の端子間電圧が許容電力を制限する範囲の下限値（４．０Ｖ）に近い場合は、より大きな充電電力を許容することができるため、許容充電電力を大きくする。単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の下限値（４．０Ｖ）に一致する場合は、許容充電電力テーブル１７２から得られる許容充電電力を１００％用いることとする。
一方、単電池５１０の端子間電圧が許容電力を制限する範囲の上限値（４．４Ｖ）に近い場合は、大きな充電電力を許容することができないため、許容充電電力を小さくする。単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の上限値（４．４Ｖ）に一致する場合は、充電電力を当該単電池５１０に供給することを認めないこととする。
以上の関係をグラフに示すと、図６のようになる。すなわち、単電池５１０の端子間電圧が許容電力を制限する範囲の下限値（４．０Ｖ）に一致する場合を１００％として、単電池５１０の端子間電圧が許容電力を制限する範囲の上限値（４．４Ｖ）に近づくにつれて許容充電電力を低下させる。許容範囲の下限値（４．０Ｖ）〜上限値（４．４Ｖ）の間の区間については、例えば比例演算によって線形補間するなどしてもよいし、最大ＣＣＶ範囲データ１７３などのデータ内に同区間の許容充電電力を記述しておいてもよい。
なお、各単電池５１０の端子間電圧が異なる場合は、動作安全の観点から、各単電池５１０の端子間電圧のうち最大のものを基準として、許容充電電力を求めることが望ましいといえる。
＜実施の形態１：装置の動作手順＞
以下では、電池制御装置１００が組電池５００を充電する際に、各単電池５１０の端子間電圧を、最大ＣＣＶ範囲データ１７３が記述している範囲内に収めるための動作手順について説明する。
（ステップ１：単電池５１０と組電池５００のＣＣＶを取得する）
組電池制御部１４０は、単電池管理部１１０に対し、単電池５１０のＣＣＶを取得するように指示する。単電池制御部１１１は、電圧検出回路１１２の検出結果を取得し、組電池制御部１４０にその検出結果を出力する。組電池制御部１４０は、電圧検出部１３０から組電池５００全体としてのＣＣＶを取得する。
（ステップ１：補足）
本ステップで単電池５１０のＣＣＶを取得する際に、動作安全の観点から、各単電池５１０のＣＣＶのうち最大のものを取得するようにしてもよい。
（ステップ２：組電池５００のＳＯＣを取得する）
組電池制御部１４０は、ステップ１で取得した組電池５００のＣＣＶから演算したＯＣＶとＳＯＣテーブル１７１を用いて、組電池５００のＳＯＣを取得する。
（ステップ３：組電池５００の許容充電電力を取得する）
組電池制御部１４０は、ステップ２で取得した組電池５００のＳＯＣと許容充電電力テーブル１７２を用いて、組電池５００の許容充電電力を取得する。
（ステップ４：単電池５１０のＣＣＶによる許容電力制限範囲を取得する）
組電池制御部１４０は、最大ＣＣＶ範囲データ１７３から、単電池５１０のＣＣＶによる許容電力制限範囲を取得する。各単電池５１０のＣＣＶによる許容電力制限範囲が同一でない場合は、安全のため定格電圧が最も小さい単電池ＣＣＶによる許容電力制限範囲を選択するようにしてもよい。
（ステップ５：許容充電電力を制限する割合を求める）
組電池制御部１４０は、ステップ１で取得した単電池５１０のＣＣＶが、ステップ４で取得した許容電力制限範囲の上限値にどの程度接近しているかを取得し、これに基づいて、許容充電電力を制限する割合を求める。許容充電電力を制限する割合を求める手法として、以下のような例が考えられる。
（ステップ５：制限割合を算出する例：その１）
単電池５１０のＣＣＶが４．２Ｖであり、ＣＣＶによる許容電力制限範囲が４．０Ｖ〜４．４Ｖである場合を想定する。図６に例示するような線形補間を用いる場合、許容充電電力を５０％まで抑えるべきであることが分かる。
（ステップ５：制限割合を算出する例：その２）
ＣＣＶによる許容電力制限範囲が４．０Ｖ〜４．４Ｖである場合を想定する。単電池５１０のＣＣＶが中央値（４．２Ｖ）以上である場合は許容量を少なくし（許容割合＝３０％）、単電池５１０のＯＣＶが中央値（４．２Ｖ）未満である場合は許容量を多くする（許容割合＝８０％）。
（ステップ５：補足その１）
ステップ１で取得した単電池５１０のＣＣＶが、ステップ４で取得した許容電力制限範囲の下限値よりも小さい場合は、最大充電電力で充電する（許容割合＝１００％）ようにしてもよい。
（ステップ５：補足その２）
ステップ１で取得した単電池５１０のＣＣＶが、ステップ４で取得した許容電力制限範囲の上限値よりも大きい場合は、充電を許容しないようにしてもよいし（許容割合＝０％）、上位の制御装置（例えば車両制御部２００）に対して警告を発信するようにしてもよい。
（ステップ６：許容充電電力を制限する）
組電池制御部１４０は、ステップ５で求めた割合にしたがって、許容充電電力を制限する。組電池制御部１４０自身が許容充電電力を制限する機能を備えている場合は、自らこれを実施してもよい。あるいは、上位の制御装置（例えば車両制御部２００）に対して許容充電電力を制限するように通知してもよい。
＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る電池制御装置１００は、単電池５１０のＣＣＶが許容電力制限範囲の上限値にどの程度接近しているかに応じて、組電池５００の許容充電電力を制限する。これにより、単電池５１０の端子間電圧が許容範囲を超える前に充電電力を制限して単電池５１０を保護することができる。
また、本実施形態１に係る電池制御装置１００は、単電池５１０の端子間電圧を許容範囲内に抑える制御処理は、組電池５００単位で実施する。これにより、制御処理を簡易化することができるので、演算負荷などの観点から有利である。
＜実施の形態２＞
実施形態１では、許容充電電力を制限することによって単電池５１０を保護する例を説明したが、同様の手法を放電時の動作においても用いることができる。そこで本発明の実施形態２では、許容放電電力を制限する手法を説明する。電池制御装置１００および周辺回路などの構成は実施形態１と概ね同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
＜実施の形態２：装置構成＞
図７は、本実施形態２において記憶部１７０が格納している許容放電電力テーブル１７４の例を示す図である。許容放電電力テーブル１７４は、組電池５００のＳＯＣと許容放電電力との対応関係を記述したデータテーブルである。データ形式は任意でよいが、ここでは説明の便宜上、グラフ形式でデータ例を示す。許容放電電力テーブル１７４の値は、例えばあらかじめ計算によって算出し、記憶部１７０に格納しておくことができる。
組電池制御部１４０は、ＳＯＣテーブル１７１を用いて取得した組電池５００のＳＯＣと、許容放電電力テーブル１７４とを用いることにより、組電池５００の許容放電電力を取得することができる。
図８は、本実施形態２において記憶部１７０が格納している最小ＣＣＶ範囲データ１７５の例を示す図である。最小ＣＣＶ範囲データ１７５は、各単電池５１０のＣＣＶの最小値として許容電力を制限する範囲を記述したデータである。全ての単電池５１０について同じ値を用いてもよいし、各単電池５１０の特性に応じてそれぞれ異なる値を用いてもよい。
組電池５００を放電させる際には、放電電力として許容される下限が存在する。これに対応して、単電池５１０の最小ＣＣＶとして許容電力を制限する範囲を設定する。最小ＣＣＶ範囲データ１７５は、この範囲を記述したデータである。
以上、電池制御装置１００の構成について説明した。次に、電池制御装置１００の動作について、基本的な考え方と動作手順を説明する。
＜実施の形態２：装置動作の考え方＞
組電池５００を放電させる場合、各単電池５１０にある程度の電荷が充電されていることが前提となる。充電量が十分でない場合には、所望の放電量を得ることができない。そこで本実施形態２では、各単電池５１０の端子間電圧として許容することのできる範囲をあらかじめ定めておき、単電池５１０の端子間電圧がこの範囲の下限値に近い場合は放電電力を低く抑え、上限値に近い場合はより大きな放電電力を許容するようにする。
図９は、本実施形態２に係る電池制御装置１００が各単電池５１０の端子間電圧を制御するため、組電池５００全体としての許容放電電力を調整する様子を示す図である。各単電池５１０の端子間電圧として許容される範囲は、最小ＣＣＶ範囲データ１７５に記述されている値を用いる。ここでは図８で例示した２．６Ｖ〜３．０Ｖを用いた。
単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の下限値（２．６Ｖ）に近い場合は、大きな放電電力を許容することができないため、許容放電電力を小さくする。単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の下限値（２．６Ｖ）以下の場合は、組電池５００を放電させることを認めないこととする。
一方、単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の上限値（３．０Ｖ）に近い場合は、より大きな放電電力を許容することができるため、許容放電電力を大きくする。単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の上限値（３．０Ｖ）以上の場合は、許容放電電力テーブル１７４から得られる許容放電電力を１００％用いることとする。
以上の関係をグラフに示すと、図９のようになる。すなわち、単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の上限値（３．０Ｖ）に一致する場合を１００％として、単電池５１０の端子間電圧が許容範囲の下限値（２．６Ｖ）に近づくにつれて許容放電電力を低下させる。許容範囲の下限値（２．６Ｖ）〜上限値（３．０Ｖ）の間の区間については、例えば比例演算によって線形補間するなどしてもよいし、最小ＣＣＶ範囲データ１７５などのデータ内に同区間の許容放電電力を記述しておいてもよい。
なお、各単電池５１０の端子間電圧が異なる場合は、動作安全の観点から、各単電池５１０の端子間電圧のうち最小のものを基準として、許容放電電力を求めることが望ましいといえる。
＜実施の形態２：装置の動作手順＞
以下では、電池制御装置１００が組電池５００を放電させる際に、各単電池５１０の端子間電圧を、最小ＣＣＶ範囲データ１７５が記述している範囲内に収めるための動作手順について説明する。
（ステップ１〜ステップ２）
これらのステップは、実施形態１で説明したステップ１〜ステップ２と同様である。
（ステップ３：組電池５００の許容放電電力を取得する）
組電池制御部１４０は、ステップ２で取得した組電池５００のＳＯＣと許容放電電力テーブル１７４を用いて、組電池５００の許容放電電力を取得する。
（ステップ４：単電池５１０のＣＣＶによる許容電力制限範囲を取得する）
組電池制御部１４０は、最小ＣＣＶ範囲データ１７５から、単電池５１０のＣＣＶによる許容電力制限範囲を取得する。
（ステップ５：許容放電電力を制限する割合を求める）
組電池制御部１４０は、ステップ１で取得した単電池５１０のＣＣＶが、ステップ４で取得した許容電力制限範囲の下限値にどの程度接近しているかを取得し、これに基づいて、許容放電電力を制限する割合を求める。許容放電電力を制限する割合を求める手法は、実施形態１と同様でよい。
（ステップ５：補足その１）
ステップ１で取得した単電池５１０のＣＣＶが、ステップ４で取得した許容電力制限範囲の上限値よりも大きい場合は、最大放電電力で放電する（許容割合＝１００％）ようにしてもよい。
（ステップ５：補足その２）
ステップ１で取得した単電池５１０のＣＣＶが、ステップ４で取得した許容電力制限範囲の下限値よりも小さい場合は、放電を許容しないようにしてもよいし（許容割合＝０％）、上位の制御装置（例えば車両制御部２００）に対して警告を発信するようにしてもよい。
（ステップ６：許容放電電力を制限する）
組電池制御部１４０は、ステップ５で求めた割合にしたがって、許容放電電力を制限する。組電池制御部１４０自身が許容放電電力を制限する機能を備えている場合は、自らこれを実施してもよい。あるいは、上位の制御装置（例えば車両制御部２００）に対して許容充電電力を制限するように通知してもよい。
＜実施の形態２：まとめ＞
以上のように、本実施形態２に係る電池制御装置１００は、単電池５１０のＣＣＶが許容電力制限範囲の下限値にどの程度接近しているかに応じて、組電池５００の許容放電電力を制限する。これにより、単電池５１０の端子間電圧が許容電力制限範囲を超える前に放電電力を制限して適切な放電量を得ることができる。
なお、実施形態１で説明した充電制御手法と実施形態２で説明した放電制御手法を組み合わせ、充電時と放電時ともに最適な制御を実施することができるのはいうまでもない。
＜実施の形態３＞
実施形態１〜２では、ＳＯＣテーブル１７１を用いて組電池５００のＳＯＣを求めているが、例えば所定の演算式を用いるなど、その他の手法によってこれを求めることもできる。同様に、実施形態１〜２では許容充電電力テーブル１７２と許容放電電力テーブル１７４を用いて許容充放電電力を求めているが、例えば所定の演算式を用いるなど、その他の手法によってこれらを求めることもできる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
また、上記各構成、機能、処理部などは、それらの全部または一部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアとして実現することもできるし、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを実行することによりソフトウェアとして実現することもできる。各機能を実現するプログラム、テーブルなどの情報は、メモリやハードディスクなどの記憶装置、ＩＣカード、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納することができる。
１００：電池制御装置、１１０：単電池管理部、１１１：単電池制御部、１１２：電圧検出回路、１１３：制御回路、１１４：信号入出力回路、１２０：電流検知部、１３０：電圧検知部、１４０：組電池制御部、１５０：信号通信手段、１６０：絶縁素子、１７０：記憶部、１７１：ＳＯＣテーブル、１７２：許容充電電力テーブル、１７３：最大ＣＣＶ範囲データ、１７４：許容放電電力テーブル、１７５：最小ＣＣＶ範囲データ、２００：車両制御部、３００および３１０：リレー、４００：インバータ、４１０：モータジェネレータ、５００：組電池、５１０：単電池、５２０：単電池群。

Claims (12)

  1. 単電池が複数接続された組電池を制御する制御部と、
    前記単電池および前記組電池の端子間電圧を測定する電圧測定部と、
    前記単電池の閉回路電圧として許容電力を制限する範囲を記述した許容電力制限範囲のセル電圧データを格納する記憶部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記電圧測定部が測定した前記単電池と前記組電池の閉回路電圧を取得し、
    前記組電池の閉回路電圧を用いて前記組電池の現在の許容電力を取得し、
    前記単電池の閉回路電圧が、前記許容セル電圧データが記述している前記範囲の上限値または下限値に対して接近している程度にしたがって、前記組電池の許容電力を制限すべき割合を算出し、
    その割合にしたがって前記組電池の許容電力を制限する
    ことを特徴とする電池制御装置。
  2. 前記許容セル電圧データは、
    前記組電池を充電するときにおける前記単電池の閉回路電圧として許容される範囲を記述しており、
    前記制御部は、前記組電池を充電するときは、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値に等しい場合は前記組電池に対する充電を許可しないように前記割合を設定し、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値に等しい場合は前記組電池に対する充電を前記組電池の許容充電電力の最高値で実施するように前記割合を設定し、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値と下限値の間にある場合は、前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値に等しい場合における前記割合と、前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値に等しい場合における前記割合との間の値を、前記割合として設定する
    ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
  3. 前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値より小さい場合は、前記組電池に対する充電を前記組電池の許容充電電力の最高値で実施するように前記割合を設定する
    ことを特徴とする請求項２記載の電池制御装置。
  4. 前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値より大きい場合は、前記組電池に対する充電を許可しないように前記割合を設定する
    ことを特徴とする請求項２記載の電池制御装置。
  5. 前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値より大きい場合は、警告を発する
    ことを特徴とする請求項２記載の電池制御装置。
  6. 前記許容セル電圧データは、
    前記組電池を放電させるときにおける前記単電池の閉回路電圧として許容される範囲を記述しており、
    前記制御部は、前記組電池を放電させるときは、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値に等しい場合は前記組電池の放電を前記組電池の許容放電電力の最高値で実施するように前記割合を設定し、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値に等しい場合は前記組電池の放電を許可しないように前記割合を設定し、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値と下限値の間にある場合は、前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値に等しい場合における前記割合と、前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値に等しい場合における前記割合との間の値を、前記割合として設定する
    ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
  7. 前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値より大きい場合は、前記組電池の放電を前記組電池の許容放電電力の最高値で実施するように前記割合を設定する
    ことを特徴とする請求項６記載の電池制御装置。
  8. 前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値より小さい場合は、前記組電池の放電を許可しないように前記割合を設定する
    ことを特徴とする請求項６記載の電池制御装置。
  9. 前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値より小さい場合は、警告を発する
    ことを特徴とする請求項６記載の電池制御装置。
  10. 前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値と下限値の間にある場合は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値に等しい場合における前記割合と、前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の下限値に等しい場合における前記割合との間の値を、比例演算によって算出し、その結果得られた値を前記割合として設定する
    ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
  11. 前記許容セル電圧データは、
    前記単電池の閉回路電圧と前記割合との対応関係を記述しており、
    前記制御部は、
    前記単電池の閉回路電圧が前記範囲の上限値と下限値の間にある場合は、
    許容セル電圧データが記述している、前記単電池の閉回路電圧と前記割合との対応関係にしたがって、前記割合を設定する
    ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
  12. 前記記憶部は、
    前記組電池の開回路電圧と充電状態の対応関係を記述したＳＯＣテーブルと、
    前記組電池の充電状態と許容電力の対応関係を記述した許容電力テーブルと、
    を格納し、
    前記制御部は、
    前記組電池の閉回路電圧と前記ＳＯＣテーブルを用いて前記組電池の現在の充電状態を取得し、
    前記組電池の充電状態と前記許容電力テーブルを用いて前記組電池の現在の許容電力を取得する
    ことを特徴とする請求項１記載の電池制御装置。
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