JPWO2012168963A1 - 電池システムおよび、電池システムの制御方法 - Google Patents

電池システムおよび、電池システムの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 リレーの劣化を抑制する。【解決手段】 電池システムは、並列に接続され、充放電を行う第１電池（１０）および第２電池（２０）を有する。第１リレー（ＳＭＲ−Ｂ１）は、第１電池の充放電を許容するオン状態と、第１電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる。第２リレー（ＳＭＲ−Ｂ２）は、第２電池の充放電を許容するオン状態と、第２電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる。コントローラ（４１）は、第１リレーおよび第２リレーのオン状態およびオフ状態を制御する。また、コントローラは、第１電池および第２電池の充放電を行うときに、第１リレーおよび第２リレーをオン状態にする順序を変更する。【選択図】 図１

Description

本発明は、第１電池および第２電池が並列に接続された電池システムと、この電池システムの充放電を制御する技術に関する。
電池システムでは、組電池を負荷に接続している。電池システムによっては、複数の組電池を並列に接続し、これらの組電池を負荷に接続しているものがある。複数の組電池を並列に接続した構成では、各組電池に対してリレーを設けている。このリレーは、各組電池の充放電を許容したり、充放電を禁止したりする。
特開２００９−２９１０１６号公報 特開２０１０−１２４５３６号公報
複数の組電池を並列に接続したときには、複数の組電池の間において、起電力に差が発生することがある。起電力の差が発生した状態において、各組電池に対応するリレーをオフ状態からオン状態に切り替えると、起電力の高い組電池から起電力の低い組電池に突入電流が流れることがある。
各組電池に対応するリレーが互いに異なるタイミングでオン状態になるとき、最後にオン状態となるリレーに対して突入電流が流れ、このリレーには、突入電流による熱的負荷が作用することがある。リレーは、熱的負荷によってダメージを受けてしまう。
本発明である電池システムは、並列に接続され、充放電を行う第１電池および第２電池を有する。第１リレーは、第１電池の充放電を許容するオン状態と、第１電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる。第２リレーは、第２電池の充放電を許容するオン状態と、第２電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる。コントローラは、第１リレーおよび第２リレーのオン状態およびオフ状態を制御する。また、コントローラは、第１電池および第２電池の充放電を行うときに、第１リレーおよび第２リレーをオン状態にする順序を変更する。
第１電池および第２電池の充放電を行うたびに、第１リレーおよび第２リレーをオン状態にする順序を変更することができる。
オフ状態である第１リレーおよび第２リレーの端子間電圧に基づいて、第１リレーおよび第２リレーをオフ状態からオン状態に切り替えたときの熱的負荷によるダメージを推定することができる。そして、第１電池および第２電池の充放電を行うときに、第１リレーおよび第２リレーのうち、推定したダメージが小さい側のリレーを最後にオン状態に切り替えることができる。
最後にオン状態に切り替えるリレーは、ダメージを受けることがあるため、推定したダメージが小さい側のリレーを最後にオン状態に切り替えることにより、特定のリレーにおいて、ダメージが進行してしまうのを抑制することができる。
第１リレーおよび第２リレーの寿命に関する情報を出力する情報出力部を設けることができる。上述したように第１リレーおよび第２リレーのダメージを推定し、推定したダメージが閾値に到達したときには、情報出力部を駆動することができる。これにより、ダメージが閾値に到達したリレー、言い換えれば、寿命に到達したリレーを、情報出力部を介して、ユーザなどに知らせることができる。
第１電池および第２電池の充放電を許容するオン状態と、第１電池および第２電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる第３リレーを設けることができる。例えば、第１リレーおよび第２リレーを、第１電池および第２電池の正極端子にそれぞれ接続し、第３リレーを、第１電池および第２電池の負極端子に接続することができる。
第１電池および第２電池のそれぞれとしては、直列に接続された複数の単電池で構成された組電池を用いることができる。ここで、第１電池および第２電池の出力は、車両の走行に用いることができる。
本願第２の発明は、電池システムの制御方法である。電池システムは、並列に接続され、充放電を行う第１電池および第２電池と、第１リレーおよび第２リレーを有する。第１リレーは、第１電池の充放電を許容するオン状態と、第１電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる。第２リレーは、第２電池の充放電を許容するオン状態と、第２電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる。第１電池および第２電池の充放電を行うときに、第１リレーおよび第２リレーをオン状態にする順序を変更する。
本発明によれば、第１リレーおよび第２リレーをオン状態にする順序を変更している。すなわち、最後にオン状態に切り替えられるリレーが、第１リレーおよび第２リレーの間で切り替わることになる。これにより、突入電流による熱的負荷を、第１リレーおよび第２リレーに分散させることができ、第１リレーおよび第２リレーの劣化を抑制することができる。
実施例１である電池システムの構成を示す図である。 実施例１である電池システムの動作を説明するフローチャートである。 実施例２である電池システムの一部の構成を示す図である。 実施例２である電池システムの動作を説明するフローチャートである。 実施例３である電池システムの動作を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例１である電池システムについて、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す図である。
第１電池パック（第１電池に相当する）１０および第２電池パック（第２電池に相当する）２０は、並列に接続されている。第１電池パック１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。第２電池パック２０は、直列に接続された複数の単電池２１を有する。
単電池１１，２１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。本実施例において、第１電池パック１０および第２電池パック２０の少なくとも一方は、並列に接続された複数の単電池を含んでいてもよい。
第１電池パック１０を構成する単電池１１の数や、第２電池パック２０を構成する単電池２１の数は、要求出力などを考慮して適宜設定することができる。単電池１１および単電池２１の数は、互いに等しくすることもできるし、互いに異ならせることもできる。
単電池１１，２１としては、同一種類（同一特性）の単電池を用いることができる。また、単電池１１，２１として、互いに異なる種類（異なる特性）の単電池を用いることもできる。例えば、単電池１１として、単電池２１よりも大きな電流で充放電を行うことが電池を用いることができる。また、単電池２１として、単電池１１よりも大きな蓄電容量を有する電池を用いることができる。
第１電池パック１０および第２電池パック２０は、サービスプラグ（電流遮断器）１２，２２をそれぞれ有する。サービスプラグ１２，２２は、第１電池パック１０や第２電池パック２０に流れる電流を遮断するために用いられる。具体的には、サービスプラグ１２，２２を電池パック１０，２０から物理的に取り外すことにより、電池パック１０，２０の電流経路が遮断される。電池パック１０，２０は、ヒューズ１３，２３をそれぞれ有する。
システムメインリレー（第１リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｂ１は、第１電池パック１０の正極端子と接続されている。システムメインリレー（第２リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｂ２は、第２電池パック２０の正極端子と接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２は、並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２は、コントローラ４１からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。
システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１がオンであるとき、第１電池パック１０の充放電を行わせることができる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１がオフであるとき、第１電池パック１０の充放電を禁止することができる。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２がオンであるとき、第２電池パック２０の充放電を行わせることができる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２がオフであるとき、第２電池パック２０の充放電を禁止することができる。
システムメインリレー（第３リレーに相当する）ＳＭＲ−Ｇは、第１電池パック１０および第２電池パック２０の負極端子と接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ４１からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオンであるとき、第１電池パック１０および第２電池パック２０の充放電を行わせることができる。
システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、制限抵抗３３と直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび制限抵抗３３は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇと並列に接続されている。制限抵抗３３は、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。
第１電池パック１０および第２電池パック２０は、負荷４２と接続される。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｇがオンであれば、第１電池パック１０を負荷４２と接続することができる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｇがオンであれば、第２電池パック２０を負荷４２と接続することができる。
電池パック１０，２０は、例えば、車両に搭載することができる。具体的には、電池パック１０．２０は、車両を走行させるための動力源として用いることができる。電池パック１０，２０を車両に搭載したとき、負荷４２としては、モータ・ジェネレータを用いることができる。
モータ・ジェネレータ（負荷）４２は、電池パック１０，２０からの電気エネルギを受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成することができる。一方、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（負荷）４２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に変換することができる。モータ・ジェネレータ（負荷）４２が生成した電気エネルギは、回生電力として、電池パック１０，２０に蓄えることができる。
モータ・ジェネレータおよび電池パック１０，２０の間に、昇圧回路やインバータを配置することもできる。昇圧回路は、電池パック１０，２０の出力電圧を昇圧することができる。昇圧回路は、モータ・ジェネレータの出力電圧を降圧することもできる。インバータは、電池パック１０，２０からの直流電力を交流電力に変換することができる。インバータを用いれば、モータ・ジェネレータとして、交流モータを用いることができる。ここで、インバータは、交流モータからの交流電力を直流電力に変換することができる。
第１監視ユニット３１は、第１電池パック１０の状態を監視する。第１電池パック１０の状態としては、例えば、第１電池パック１０の電圧、電流、温度が含まれる。第１監視ユニット３１は、複数の単電池１１における電圧を均等化させる機能を有する。
具体的には、第１監視ユニット３１は、各単電池１１の電圧を検出する。複数の単電池１１において、電圧のバラツキが発生しているとき、第１監視ユニット３１は、特定の単電池１１だけを放電させることにより、電圧のバラツキを低減させることができる。スイッチング素子および抵抗が、各単電池１１と並列に接続されており、第１監視ユニット３１は、スイッチング素子をオンにすることにより、特定の単電池１１だけを放電させることができる。
第２監視ユニット３２は、第２電池パック２０の状態を監視する。第２電池パック２０の状態としては、例えば、第２電池パック２０の電圧、電流、温度が含まれる。第２監視ユニット３２は、複数の単電池２１における電圧を均等化させる機能を有する。第２監視ユニット３２は、第１監視ユニット３１と同様の回路構成とすることができる。
第１電池パック１０および第２電池パック２０の充放電を制御するときの動作について、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、電池パック１０，２０が搭載された車両において、電池パック１０，２０を負荷４２と接続するときの処理である。図２に示す処理は、コントローラ４１によって実行される。
ステップＳ１０１において、コントローラ４１は、車両の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か否かを判別する。イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、ステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２において、コントローラ４１は、前回の処理において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２よりも先にオフからオンに切り替えたか否かを判別する。前回の処理とは、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行われる処理（図２に示す処理）のうち、直近に行われた処理である。
前回の処理において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１がシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２よりも先にオフからオンに切り替わったときには、ステップＳ１０３に進み、そうでなければ、ステップＳ１０８に進む。
システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のいずれが先にオフからオンに切り替わったかを示す情報は、コントローラ４１に内蔵されたメモリ４１ａ（図１参照）に記憶させることができる。本実施例では、メモリ４１ａは、コントローラ４１に内蔵されているが、コントローラ４１の外部にメモリ４１ａを配置することもできる。
ステップＳ１０３において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２をオフからオンに切り替える。ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１は、オフのままである。
ステップＳ１０４において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｂ１をオフからオンに切り替える。これにより、第１電池パック１０および第２電池パック２０は、負荷４２と接続される。ここで、電池パック１０，２０の充放電電流は、制限抵抗３３を流れる。
コントローラ４１は、ステップＳ１０５において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えるとともに、ステップＳ１０６において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。
これにより、電池パック１０，２０および負荷４２の接続が完了する。電池パック１０，２０の電力を負荷（モータ・ジェネレータ）４２に供給すれば、車両を走行させることができる。また、車両の制動時において、電池パック１０，２０は、負荷（モータ・ジェネレータ）４２からの電力を蓄えることができる。
ステップＳ１０７において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２をシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１よりも先にオンにしたことを示す情報をメモリ４１ａに記憶する。メモリ４１ａに記憶される情報は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わるたびに更新される。メモリ４１ａに記憶された情報は、次回において、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、ステップＳ１０２の処理で用いられる。
一方、ステップＳ１０８において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオフからオンに切り替える。ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２は、オフのままである。
ステップＳ１０９において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｂ２をオフからオンに切り替える。これにより、第１電池パック１０および第２電池パック２０は、負荷４２と接続される。ここで、電池パック１０，２０の充放電電流は、制限抵抗３３を流れる。
コントローラ４１は、ステップＳ１１０において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えるとともに、ステップＳ１１１において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、電池パック１０，２０および負荷４２の接続が完了する。
ステップＳ１１２において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２よりも先にオンにしたことを示す情報をメモリ４１ａに記憶する。メモリ４１ａに記憶される情報は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わるたびに更新される。メモリ４１ａに記憶された情報は、次回において、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、ステップＳ１０２の処理で用いられる。
本実施例の電池システムでは、第１電池パック１０および第２電池パック２０の間において、起電圧（ＯＣＶ；Open Circuit Voltage）に差が発生してしまうことがある。ＯＣＶの差が発生してしまう原因としては、以下のことが考えられる。
第１電池パック１０および第２電池パック２０の間では、温度の差や、単電池１１，２２の劣化状態の差などにより、抵抗の差が発生してしまう。一方、第１電池パック１０および第２電池パック２０は、並列に接続されるため、電池パック１０．２０のＣＣＶ（Closed Circuit Voltage）は、互いに等しくなる。ここで、ＣＣＶおよびＯＣＶは、下記式（１）の関係を有する。
ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋ＩＲ ・・・（１）
ここで、Ｉは、各電池パック１０，２０に流れる電流を示し、Ｒは、各電池パック１０．２０の内部抵抗を示す。
電池パック１０．２０の間で抵抗の差が発生すると、電池パック１０，２０のＣＣＶが互いに等しくても、電池パック１０，２０のＯＣＶが互いに異なってしまう。
一方、電池パック１０，２０の自己放電特性のバラツキに応じて、電池パック１０，２０のＯＣＶが互いに異なってしまうことがある。例えば、電池パック１０，２０を長期間の間、放置したときには、電池パック１０，２０のＯＣＶに差が発生しやすくなる。
また、本実施例の電池システムでは、第１電池パック１０および第２電池パック２０に対して、第１監視ユニット３１および第２監視ユニット３２をそれぞれ設けている。このため、第１電池パック１０および第２電池パック２０のそれぞれにおいて、監視ユニット３１，３２による均等化処理が個別に行われる。独立した均等化処理によって、電池パック１０，２０のＯＣＶが互いに異なってしまうことがある。
第１電池パック１０および第２電池パック２０の間でＯＣＶの差が発生していると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２をオフからオンに切り替えたときに、ＯＣＶの高い電池パックからＯＣＶの低い電池パックに突入電流が流れてしまうおそれがある。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２は、互いに異なるタイミングにおいて、オフからオンに切り替えられる。このため、最後にオフからオンに切り替えられたシステムメインリレーにおいては、突入電流による熱的負荷によって劣化が進行してしまう。
システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２をオフからオンに切り替える順序が常に同じであれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の一方だけに、突入電流による熱的負荷が集中してしまう。この場合には、一方のシステムメインリレーの寿命だけが早まってしまう。
本実施例では、図２を用いて説明したように、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２をオフからオンに切り替える順序を変更している。具体的には、イグニッションスイッチがオンに切り替わるたびに、最後にオフからオンに切り替えられるシステムメインリレーとして、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２を交互に切り替えている。
これにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の両者に、突入電流による熱的負荷を分散させることができる。熱的負荷を分散させることにより、１つのシステムメインリレーに熱的負荷が集中するのを防止でき、熱的負荷による寿命低下を抑制することができる。
本実施例の電池システムでは、電池パック１０，２０の正極端子にシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２をそれぞれ接続し、電池パック１０，２０の負極端子にシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇを接続しているが、これに限るものではない。例えば、電池パック１０，２０の負極端子にシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２をそれぞれ接続し、電池パック１０，２０の正極端子にシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇを接続することができる。
本実施例では、最後にオフからオンに切り替えられるシステムメインリレーとして、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２を交互に変更しているが、これに限るものではない。すなわち、イグニッションスイッチのオンへの切り替わりが所定回数行われたときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１が最後にオンに切り替わる回数と、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２が最後にオンに切り替わる回数とが等しければよい。このため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１又はシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２が最後にオンに切り替わる処理が、連続して行われてもよい。
例えば、１回目および２回目のイグニッションスイッチのオンに応じて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１の順にオンに切り替えることができる。そして、３回目および４回目のイグニッションスイッチのオンに応じて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２の順にオンに切り替えることができる。イグニッションスイッチがオンに切り替わる回数が４回目のとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１が最後にオンに切り替わる回数と、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２が最後にオンに切り替わる回数は、等しくなる。
本実施例では、２つの電池パック１０，２０を用いているが、３つ以上の電池パックを用いることもできる。すなわち、３つ以上の電池パックを並列に接続することができる。３つ以上の電池パックを用いた場合であっても、これらの電池パックには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２に相当するシステムメインリレーがそれぞれ接続される。
３つ以上のシステムメインリレーを用いたときでも、最後にオフからオンに切り替えるシステムメインリレーを順番に変更すればよい。例えば、３つのシステムメインリレー（第１リレー、第２リレーおよび第３リレーという）を用いたときには、最後にオフからオンに切り替えるリレーを、第１リレー、第２リレー、第３リレーの順に変更することができる。ここで、イグニッションスイッチのオンへの切り替わりが所定回数行われたときに、第１リレー、第２リレーおよび第３リレーのそれぞれが最後にオンに切り替わる回数を互いに等しくすればよい。
本発明の実施例２である電池システムについて説明する。図３は、本実施例である電池システムの一部の構成を示す図である。実施例１で説明した構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる点について、主に説明する。
本実施例では、コントローラ４１が、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalをそれぞれ推定する。ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２は、突入電流が流れるときの熱的負荷によってダメージを受ける。そして、システムメインリレーＳＭＲ―Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２がオフからオンに切り替わるたびに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２にはダメージが蓄積される。このダメージの蓄積が、ダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalとなる。
ダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalが閾値Ｄｔｈに到達したときには、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の交換を促すようにしている。閾値Ｄｔｈは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の寿命を考慮して予め設定された値である。
コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalが閾値Ｄｔｈに到達したときに、情報出力部４３に制御信号を出力する。情報出力部４３は、コントローラ４１からの制御信号を受けて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の交換を促す情報を出力する。情報出力部４３は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の交換を促す情報をユーザなどに知らせることができるものであればよい。情報出力部４３としては、例えば、ランプ、ディスプレイ、スピーカを用いることができる。
情報出力部４３として、ランプを用いるときには、ダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalが閾値Ｄｔｈに到達したときに、コントローラ４１は、ランプを点灯させることができる。
情報出力部４３として、ディスプレイを用いるときには、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の交換を促す内容をディスプレイに表示させることができる。ディスプレイの表示内容は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の交換を促すことが分かる内容であればよい。表示内容には、文字や記号を適宜用いることができる。
情報出力部４３として、スピーカを用いるときには、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の交換を促す内容を音声としてスピーカから出力させることができる。音声の具体的な内容は、適宜設定することができる。
図４は、本実施例の電池システムの動作を示すフローチャートである。図４に示す処理は、コントローラ４１によって実行される。図４に示す処理は、例えば、図２に示す処理が完了した後に行うことができる。
ステップＳ２０１において、コントローラ４１は、最後にオンに切り替えたシステムメインリレーが、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のいずれであるかを判別する。最後にオンに切り替えたシステムメインリレーが、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１であれば、ステップＳ２０２に進み、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２であれば、ステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０２において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１のダメージ量Ｄ１を算出する。ダメージ量Ｄ１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオンに切り替えたときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが受けるダメージの量である。
ダメージ量Ｄ１は、例えば、以下に説明する３つの方法のいずれかによって算出（推定）することができる。なお、ダメージ量Ｄ１の算出方法は、以下に説明する方法に限るものではない。すなわち、熱的負荷によるダメージの量を特定できるものであれば、いかなる方法も採用することができる。
第１の方法としては、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１の端子間電圧Ｖと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１に流れる電流値Ｉを測定する。電圧Ｖは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオンに切り替える前において、第１電池パック１０の総電圧と、第２電池パック２０の総電圧との差に相当する。ダメージ量Ｄ１は、下記式（２）に基づいて算出することができる。

式（２）において、ｔは時間を示す。Ｉ（ｔ）は、時間に対する電流値Ｉの変化を示す。Ｖ（ｔ）は、時間に対する電圧Ｖの変化を示す。
第２の方法としては、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１の端子間電圧Ｖを測定する。電圧Ｖは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオンに切り替える前において、第１電池パック１０の総電圧と、第２電池パック２０の総電圧との差に相当する。ここで、電圧Ｖおよびダメージ量Ｄ１の関係を予め特定して、マップとしてメモリ４１ａに格納しておく。マップおよび測定された電圧Ｖを用いれば、ダメージ量Ｄ１を特定することができる。
温度に応じてダメージ量Ｄ１が変化するときには、温度のパラメータをマップに含ませることができる。すなわち、温度および電圧Ｖを特定すれば、ダメージ量Ｄ１を特定することができるマップを予め作成しておくことができる。
第３の方法としては、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１のチャタリングが発生しているときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１に流れるピーク電流Ｉpeakを測定する。ダメージ量Ｄ１は、下記式（３）に基づいて算出することができる。

式（３）において、ｔは時間を示す。Ｉ（ｔ）は、時間に対する電流値Ｉの変化を示す。Ｖ（ｔ）は、時間に対する電圧Ｖの変化を示す。
ステップＳ２０３において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１のダメージ積算量Ｄ１_totalを算出する。具体的には、コントローラ４１は、前回までに算出したダメージ積算量Ｄ１_totalに、ステップＳ２０２で算出したダメージ量Ｄ１を加算することにより、今回のダメージ積算量Ｄ１_totalを算出する。
ステップＳ２０４において、コントローラ４１は、ステップＳ２０３で算出したダメージ積算量Ｄ１_totalが閾値Ｄｔｈよりも大きいか否かを判別する。ダメージ積算量Ｄ１_totalが閾値Ｄｔｈよりも大きいときには、ステップＳ２０５に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
ステップＳ２０５において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１が寿命に到達したと判別し、情報出力部４３を駆動する。ユーザは、情報出力部４３の出力に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１が寿命に到達したことを認識することができる。
一方、ステップＳ２０６において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２のダメージ量Ｄ２を算出する。ダメージ量Ｄ２の算出方法は、ダメージ量Ｄ１の算出方法と同様である。
ステップＳ２０７において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２のダメージ積算量Ｄ２_totalを算出する。具体的には、コントローラ４１は、前回までに算出したダメージ積算量Ｄ２_totalに、ステップＳ２０６で算出したダメージ量Ｄ２を加算することにより、今回のダメージ積算量Ｄ２_totalを算出する。
ステップＳ２０８において、コントローラ４１は、ステップＳ２０７で算出したダメージ積算量Ｄ２_totalが閾値Ｄｔｈよりも大きいか否かを判別する。ダメージ積算量Ｄ２_totalが閾値Ｄｔｈよりも大きいときには、ステップＳ２０９に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
ステップＳ２０９において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２が寿命に到達したと判別し、情報出力部４３を駆動する。ユーザは、情報出力部４３の出力に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２が寿命に到達したことを認識することができる。
本実施例によれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalを算出することにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の寿命を判別することができる。そして、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の寿命に応じて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２を交換することができる。
本発明の実施例３である電池システムについて説明する。実施例１で説明した構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施例では、実施例１，２と異なる点について、主に説明する。
本実施例では、実施例２と同様に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalを推定する。そして、ダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalが少ないシステムメインリレーを最後にオンにするようにしている。図５は、本実施例の電池システムの処理を説明するフローチャートである。図５に示す処理は、コントローラ４１によって実行される。
ステップＳ３０１において、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalをそれぞれ算出する。ダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalは、実施例２で説明した方法によって算出することができる。
すなわち、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１又はシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２を最後にオンにするたびに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のダメージ量Ｄ１，Ｄ２を算出する。そして、ダメージ量Ｄ１，Ｄ２を積算することによって、ダメージ積算量Ｄ１_total，Ｄ２_totalを得ることができる。
ステップＳ３０２において、コントローラ４１は、ダメージ積算量Ｄ１_totalがダメージ積算量Ｄ２_totalよりも大きいか否かを判別する。ダメージ積算量Ｄ１_totalがダメージ積算量Ｄ２_totalよりも大きいとき、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１がシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２よりも劣化していると判別し、ステップＳ３０３の処理に進む。
一方、ダメージ積算量Ｄ２_totalがダメージ積算量Ｄ１_totalよりも大きいとき、コントローラ４１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２がシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１よりも劣化していると判別し、ステップＳ３０４の処理に進む。
ステップＳ３０３において、コントローラ４１は、最後にオンに切り替えるシステムメインリレーとして、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２を設定する。この設定情報は、メモリ４１ａに記憶される。次回の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、コントローラ４１は、メモリ４１ａに記憶された設定情報に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２をオンに切り替える。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のうち、最後にオンに切り替えられるものは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２となる。
ステップＳ３０４において、コントローラ４１は、最後にオンに切り替えるシステムメインリレーとして、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１を設定する。この設定情報は、メモリ４１ａに記憶される。次回の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、コントローラ４１は、メモリ４１ａに記憶された設定情報に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２をオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオンに切り替える。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２のうち、最後にオンに切り替えられるものは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１となる。
本実施例によれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の劣化状態に応じて、最後にオンに切り替えるシステムメインリレーを変更している。これにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２における劣化のバラツキを抑制できる。言い換えれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２に対して、ダメージを分散させることができ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の寿命を延ばすことができる。

Claims (11)

  1. 並列に接続され、充放電を行う第１電池および第２電池と、
    前記第１電池の充放電を許容するオン状態と、前記第１電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる第１リレーと、
    前記第２電池の充放電を許容するオン状態と、前記第２電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる第２リレーと、
    前記第１リレーおよび前記第２リレーのオン状態およびオフ状態を制御するコントローラと、を有し、
    前記コントローラは、前記第１電池および前記第２電池の充放電を行うときに、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオン状態にする順序を変更することを特徴とする電池システム。
  2. 前記コントローラは、前記第１電池および前記第２電池の充放電を行うたびに、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオン状態にする順序を変更することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
  3. 前記コントローラは、
    オフ状態である前記第１リレーおよび前記第２リレーの端子間電圧に基づいて、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオフ状態からオン状態に切り替えたときの熱的負荷によるダメージを推定し、
    前記第１電池および前記第２電池の充放電を行うときに、前記第１リレーおよび前記第２リレーのうち、推定したダメージが小さい側のリレーを最後にオン状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
  4. 前記第１リレーおよび前記第２リレーの寿命に関する情報を出力する情報出力部を有しており、
    前記コントローラは、
    オフ状態である前記第１リレーおよび前記第２リレーの端子間電圧に基づいて、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオフ状態からオン状態に切り替えたときの熱的負荷によるダメージを推定し、
    推定したダメージが閾値に到達したとき、前記情報出力部を駆動することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電池システム。
  5. 前記第１電池および前記第２電池の充放電を許容するオン状態と、前記第１電池および前記第２電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる第３リレーを有しており、
    前記コントローラは、前記第３リレーのオン状態およびオフ状態を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電池システム。
  6. 前記第１電池および前記第２電池のそれぞれは、直列に接続された複数の単電池で構成された組電池であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電池システム。
  7. 前記第１電池および前記第２電池は、車両の走行に用いられるエネルギを出力することを特徴とする請求項６に記載の電池システム。
  8. 並列に接続され、充放電を行う第１電池および第２電池と、前記第１電池の充放電を許容するオン状態と、前記第１電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる第１リレーと、前記第２電池の充放電を許容するオン状態と、前記第２電池の充放電を禁止するオフ状態の間で切り替わる第２リレーとを有する電池システムの制御方法であって、
    前記第１電池および前記第２電池の充放電を行うときに、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオン状態にする順序を変更することを特徴とする制御方法。
  9. 前記第１電池および前記第２電池の充放電を行うたびに、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオン状態にする順序を変更することを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
  10. オフ状態である前記第１リレーおよび前記第２リレーの端子間電圧に基づいて、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオフ状態からオン状態に切り替えたときの熱的負荷によるダメージを推定し、
    前記第１電池および前記第２電池の充放電を行うときに、前記第１リレーおよび前記第２リレーのうち、推定したダメージが小さい側のリレーを最後にオン状態に切り替えることを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
  11. オフ状態である前記第１リレーおよび前記第２リレーの端子間電圧に基づいて、前記第１リレーおよび前記第２リレーをオフ状態からオン状態に切り替えたときの熱的負荷によるダメージを推定し、
    推定したダメージが閾値に到達したとき、前記第１リレーおよび前記第２リレーの寿命に関する情報を出力する、
    ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１つに記載の制御方法。
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