WO2013042165A1

WO2013042165A1 - 車両用バッテリの制御装置及び車両用バッテリの制御方法

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Publication number: WO2013042165A1
Application number: PCT/JP2011/005317
Authority: WO
Inventors: 崇村田
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US20150042284A1; JPWO2013042165A1; JP5790767B2; EP2760105A1; CN103828178A; EP2760105A4

Abstract

【課題】互いに並列接続された電池を備えるバッテリを充電する際に、電池間に循環電流が流れて過放電となるのを抑制することを目的とする。【解決手段】並列に接続される第１及び第２の電池を有する車両用バッテリの制御装置であって、前記第１及び前記第２の電池にはそれぞれ、充電を許容する許容状態と充電を許容しない非許容状態との間で動作するリレーが設けられており、前記第１の電池及び前記第２の電池の間に電圧差がある場合には、電圧が低い側の一方の電池に対応した前記リレーを前記許容状態にして、前記一方の電池のみを充電し、この充電により前記一方の電池の電圧が他方の電池の電圧と等しくなった場合には、前記一方の電池及び前記他方の電池の前記リレーを共に前記許容状態にして、前記一方の電池及び前記他方の電池を充電する充電処理を実行するコントローラと、を有することを特徴とする車両用バッテリの制御装置。

Description

車両用バッテリの制御装置及び車両用バッテリの制御方法

　本発明は、車両を走行するモータに供給される電力を蓄電する車両用バッテリの制御装置に関する。

　電気自動車、ハイブリッド自動車の走行モータに供給される電力を蓄電するバッテリとして、電池を互いに並列接続した組電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の組電池は、システムメインリレーを介して電圧コンバータに接続されており、このシステムメインリレーは放電時にオンされ、車両停止時（組電池の未使用時）にオフされる。

特開２００４－１１１２４２号公報特開２００２－０５１４７９号公報特開平３－１９００６２号公報

　しかしながら、組電池の未使用時に、並列接続される一方の電池と他方の電池との間に電圧差がある場合には、電圧が高い側の電池から電圧が低い側の電池に向かって循環電流が流れ、電圧が高い側の電池が過放電となるおそれがある。そこで、本願発明は、互いに並列接続された電池を備えるバッテリの充電時に、電池間に循環電流が流れて過放電となるのを抑制することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明に係る車両用バッテリの制御装置は、（１）互いに並列に接続され、電力供給部から供給される電力により充電される第１及び第２の電池を有する車両用バッテリであって、車両を走行するモータに供給される電力を蓄電する前記車両用バッテリの制御装置であって、前記第１及び前記第２の電池にはそれぞれ、前記電力供給部からの充電を許容する許容状態と充電を許容しない非許容状態との間で動作するリレーが設けられており、前記第１の電池及び前記第２の電池の間に電圧差がある場合には、電圧が低い側の一方の電池に対応した前記リレーを前記許容状態にして、前記一方の電池のみを充電し、この充電により前記一方の電池の電圧が他方の電池の電圧と等しくなった場合には、前記一方の電池及び前記他方の電池の前記リレーを共に前記許容状態にして、前記一方の電池及び前記他方の電池を充電する充電処理を実行するコントローラと、を有する。

　（２）上記（１）の構成において、前記第１の電池の電圧に関する情報を取得する第１の電圧情報取得部と、前記第２の電池の電圧に関する情報を取得する第２の電圧情報取得部と、を有し、前記コントローラは、前記第１及び前記第２の電圧情報取得部の取得結果に基づき、前記充電処理を行うことができる。

　（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記第１及び前記第２の電池のうちいずれか一方を選択的に加熱する加熱部を有し、前記充電処理の対象となる前記車両用バッテリにおいて、前記一方の電池は、前記加熱部により加熱され、前記一方及び前記他方の電池にそれぞれ対応する前記リレーを前記許容状態にした状態で前記他方の電池とともに放電する第１の放電処理が行われることにより、前記他方の電池よりも電圧が低くなっている。一方の電池は加熱部により加熱されることにより、他方の電池よりも内部抵抗が低下するため、一方の電池及び他方の電池を共に放電した場合には、一方の電池の蓄電量（電圧）が先に下限値に達する。そのため、他方の電池は、一方の電池よりも電圧が高くなり、並列接続された一方の電池と他方の電池との間に電圧差が生じる。このように並列接続された電池間において電圧差が生じたバッテリに対して循環電流を抑制しながら、充電を行うことができる。

　（４）上記（３）の構成において、前記一方及び前記他方の電池はそれぞれ、複数の電池要素を直列に接続した電池ブロックであり、前記第１の放電処理は、前記一方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が下限電圧に達したときに、前記一方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより、前記他方の電池のみを放電する第２の放電処理に切り替わり、前記第２の放電処理は、前記他方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が前記下限電圧に達したときに、前記他方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより中止され、この第２の放電処理の中止後の前記一方及び前記他方の電池に対して前記充電処理を実行することを特徴とする。他方の電池に劣化した電池要素が含まれている場合には、当該劣化した電池要素が過放電となるのを抑制できる。

　（５）上記（４）の構成において、前記電池要素は、複数の単電池を並列に接続した電池ユニットであってもよい。

　（６）上記課題を解決するために、本願発明に係る車両用バッテリの制御方法は、互いに並列に接続され、電力供給部から供給される電力により充電される第１及び第２の電池と、これらの前記第１及び第２の電池にそれぞれ設けられ、前記電力供給部からの充電を許容する許容状態と充電を許容しない非許容状態との間で動作するリレーと、を有する車両用バッテリであって、車両を走行するモータに供給される電力を蓄電する前記車両用バッテリの制御方法であって、前記第１の電池及び前記第２の電池の間に電圧差がある場合には、電圧が低い側の一方の電池に対応した前記リレーを前記許容状態にして、前記一方の電池のみを充電し、この充電により前記一方の電池の電圧が他方の電池の電圧と等しくなった場合には、前記一方の電池及び前記他方の電池の前記リレーを共に前記許容状態にして、前記一方の電池及び前記他方の電池を充電する充電処理を実行することを特徴とする。

　（７）上記（６）の構成において、前記車両用バッテリには、前記第１及び前記第２の電池のうちいずれか一方を選択的に加熱する加熱部が設けられており、前記充電処理の対象となる前記車両用バッテリにおいて、前記一方の電池は、前記加熱部により加熱され、前記一方及び前記他方の電池にそれぞれ対応する前記リレーを前記許容状態にした状態で前記他方の電池とともに放電する第１の放電処理が行われることにより、前記他方の電池よりも電圧が低くなっていることを特徴とする。一方の電池は加熱部により加熱されることにより、他方の電池よりも内部抵抗が低下するため、一方の電池及び他方の電池を共に放電した場合には、一方の電池の蓄電量（電圧）が先に下限値に達する。そのため、他方の電池は、一方の電池よりも電圧が高くなり、並列接続された一方の電池と他方の電池との間に電圧差が生じる。このように並列接続された電池間において電圧差が生じたバッテリに対して循環電流を抑制しながら、充電を行うことができる。

　（８）上記（７）の構成において、前記一方及び前記他方の電池はそれぞれ、複数の電池要素を直列に接続した電池ブロックであり、前記第１の放電処理は、前記一方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が下限電圧に達したときに、前記一方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより、前記他方の電池のみを放電する第２の放電処理に切り替わり、前記第２の放電処理は、前記他方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が前記下限電圧に達したときに、前記他方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより中止され、この第２の放電処理の中止後の前記一方及び前記他方の電池に対して前記充電処理を実行することを特徴とする。他方の電池に劣化した電池要素が含まれている場合には、当該劣化した電池要素が過放電となるのを抑制できる。

　本発明によれば、互いに並列接続された電池を備えるバッテリの充電時に、他方の電池から一方の電池に循環電流が流れて過放電となるのを抑制できる。

車両のブロック図である。バッテリの斜視図である。電池ユニットの分解斜視図である。電池ユニットの断面図である。車両用バッテリの制御装置のブロック図である。バッテリの放電方法を示したフローチャートである。バッテリの充電方法を示したフローチャートである。充放電に伴う電池の蓄電量の変化を模式的に示した模式図である（昇温時）。充放電に伴う電池の蓄電量の変化を模式的に示した模式図である（放電時）。充放電に伴う電池の蓄電量の変化を模式的に示した模式図である（充放電禁止時）。充放電に伴う電池の蓄電量の変化を模式的に示した模式図である（充電時）。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るバッテリの制御装置が搭載される車両の一部におけるブロック図である。車両１は、バッテリの出力を用いてモータを駆動する電気自動車（ＥＶ）であるが、本願発明は車両に外部に設けられた商用電源によりバッテリを充電するプラグインハイブリッド自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などにも適用することができる。

　同図を参照して、車両１は、バッテリ１１と、電圧コンバータ１２と、インバータ１３と、モータ１４と、システムメインリレー１５と、ＥＣＵ３０と、監視ユニット３１と、記憶部３２と、ＩＧスイッチ１２０とを含む。車両１は、さらに、電源ラインＰＬ１と、接地ラインＳＬとを含む。

　バッテリ１１は、システムメインリレー１５を構成するシステムメインリレーＳＭＲ－Ｇ，ＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｐを介して、電圧コンバータ１２に接続されている。バッテリ１１のプラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ－Ｇが接続され、バッテリ１１のマイナス端子には、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂが接続されている。また、システムメインリレーＳＭＲ－Ｐおよびプリチャージ抵抗１７は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂに対して並列に接続されている。

　これらのシステムメインリレーＳＭＲ－Ｇ，ＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｐは、コイルに対して通電したときに接点が閉じるリレーである。ＳＭＲがオンとは通電状態を意味し、ＳＭＲがオフとは非通電状態を意味する。

　ＥＣＵ３０は、電流遮断時、すなわちイグニッションスイッチ１２０のポジションがＯＦＦ位置になるときには、全てのシステムメインリレーＳＭＲ－Ｇ，ＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｐをオフする。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ－Ｇ，ＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｐのコイルに対する励磁電流をオフにする。なお、イグニッションスイッチ１２０のポジションは、ＯＦＦ位置→ＡＣＣ位置の順に切り替わる。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＭＰＵであってもよいし、これらのＣＰＵなどにおいて実行される処理の少なくとも一部を回路的に実行するＡＳＩＣ回路を含んでも良い。

　システムメインリレーＳＭＲ－Ｐにはプリチャージ抵抗１７が接続されている。このため、システムメインリレーＳＭＲ－Ｐをオンしてもインバータ１３への入力電圧は緩やかに上昇し、突入電流の発生を防止できる。

　イグニッションスイッチ１２０のポジションがＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り替わると、ＥＣＵ３０は、先ずシステムメインリレーＳＭＲ－Ｂをオフし、続いてシステムメインリレーＳＭＲ－Ｇをオフする。これにより、バッテリ１１とインバータ１３との間の電気的な接続が遮断され、電源遮断状態となる。システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｇ，ＳＭＲ－Ｐは、ＥＣＵ３０から与えられる制御信号に応じて導通／非導通状態が制御される。

　電圧コンバータ１２は、バッテリ１１から供給される電圧を昇圧する。インバータ１３は、電圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータ１４に出力する。監視ユニット３１については後述する。

　ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ：Stae of charge）を制御上限値及び制御下限値により規定される制御範囲に維持されるように制御する。

　次に、図２及び図３を参照しながら、バッテリの構成について説明する。図２はバッテリの斜視図であり、図３は電池ユニットの分解斜視図である。図２を参照して、バッテリ１１は、第１の電池ブロック（第１の電池に相当する）５及び第２の電池ブロック（第２の電池に相当する）６を含む。なお、図２に図示した点線は、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６の境界線である。第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６は、電気的に並列に接続されている。第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６が並列に接続されることにより、高容量のバッテリ１１を得ることができる。

　第１の電池ブロック５は、複数の電池ユニット（電池要素に相当する）５０を含む。これらの電池ユニット５０は、電気的に直列に接続されている。電池ユニット５０が互いに直列に接続されることにより、高出力のバッテリ１１を得ることができる。第２の電池ブロック６は、第１の電池ブロック５と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６は、それぞれ１８個の電池ユニット５０を有しているが、電池ユニット５０の個数は、電池ユニット５０或いは車両１の仕様に応じて適宜変更することができる。第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６に含まれる電池ユニット５０は、バッテリケース７の内部にマトリクス状に配列されている。

　次に、図３及び図４を参照しながら、電池ユニット５０の構成について説明する。図３は、電池ユニットの分解斜視図である。図４は、電池ユニットの断面図であり、電池ケースを省略して図示する。電池ユニット５０は、第１の組電池５１、第２の組電池５２及び組電池ケース５３を含む。第１の組電池５１は、複数の単電池５１０、上部保持部材５４及び上部バスバ５６を含む。第２の組電池５２は、複数の単電池５１０、下部保持部材５５及び下部バスバ５７を含む。単電池５１０は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、或いはキャパシタであってもよい。単電池５１０は、円筒形状に形成されており、長手方向の一端部に正極端子５１１及びガス放出弁５１２を備え、長手方向の他端部に負極端子５１３（図３参照）を備える。第１の組電池５１及び第２の組電池５２に含まれる単電池５１０は、正極端子５１１が揃った状態で単電池５１０の径方向に配列されている。

　第１の組電池５１に含まれる単電池５１０の負極端子５１３は、上部バスバ５６に設けられた溶接部５６Ａに溶接されている。第２の組電池５２に含まれる単電池５１０の負極端子５１３は、下部バスバ５７に設けられた溶接部５７Ａに溶接されている。ここで、溶接部５６Ａ、５７Ａは、片持ち梁構造に形成されており、Ｘ軸方向に外力が加わると弾性変形する。これにより、各単電池５１０の寸法誤差を吸収することができる。なお、下部バスバ５７は、上部バスバ５６と同一の機能を有するため、詳細な説明を省略する。

　上部保持部材５４は、各単電池５１０をそれぞれ保持するための複数の開口部５４０を備え、各単電池５１０の径方向における外面を保持する。上部保持部材５４は、中実の板状部材であり、温度の高い単電池５１０の熱を温度の低い他の単電池５１０に伝熱する散熱機能を有する。これにより、単電池５１０間における温度バラツキが抑制される。また、上部保持部材５４が単電池５１０を保持する保持機能と散熱機能とを有することにより、部品点数の削減による低コスト化を図ることができる。すなわち、単電池５１０の熱を散熱するための散熱部材を独立して設ける必要がないため、コストを削減することができる。

　ここで、上部保持部材５４は、金属であってもよい。上部保持部材５４を金属で構成することにより、散熱効果が高められ、単電池５１０間における温度バラツキを効果的に抑制することができる。金属は、アルミニウム、銅、鉄であってもよい。アルミニウムは熱伝導率が高いため、上部保持部材５４をアルミニウムで構成することにより、単電池５１０間における温度バラツキを効果的に抑制することができる。アルミニウムは重量が軽いため、上部保持部材５４をアルミニウムで構成することにより、電池ユニット５０を軽量化することができる。下部保持部材５５は、形状を除いて上部保持部材５４と同じ構成であるため、説明を省略する。

　組電池ケース５３は、ケース本体５３１、蓋体５３２を備える。ケース本体５３１は、有底筒状に形成されており、下端部に脚部５３３を備える。脚部５３３には、電池ユニット５０を固定するための締結孔部５３３Ａが形成されている。脚部５３３は、バッテリケース７の底面に固定してもよい。組電池ケース５３の内面には、上部保持部材５４及び下部保持部材５５を組み込むための一対の組み込みガイド部５３１Ａが形成されている。組み込みガイド部５３１Ａは、上下方向に延びている。上部保持部材５４及び下部保持部材５５を一対の組み込みガイド部５３１Ａに沿ってスライドさせることにより、ケース本体５３１の内部に第１の組電池５１及び第２の組電池５２を収めることができる。

　ケース本体５３１のＹ軸方向の一端面には、単電池５１０の長手方向（Ｘ軸方向）に延びる冷媒流入口５３１Ｂが形成されており、Ｙ軸方向の他端面には、単電池１の長手方向に延びる冷媒排出口５３１Ｃが形成されている。冷媒流入口５３１Ｂ及び冷媒排出口５３１Ｃはそれぞれ、電池ユニット５０の高さ方向（Ｚ軸方向）に所定の間隔を隔てて複数形成されている。冷媒流入口５３１Ｂには、図示しない吸気ダクトが接続されており、ブロアが作動することにより吸気ダクト及び冷媒流入口５３１Ｂを介して組電池ケース５３の内部に冷媒用の空気が導入される。組電池ケース５３の内部に導入された空気は、各単電池５１０を冷却した後、冷媒排出口５３１Ｃから排出される。

　上部保持部材５４の上端面（Ｚ軸方向の端面）には、排煙ダクト接続口５３２Ａに連通するガスガイド部５４Ａが形成されている。図４を参照して、上部保持部材５４及び単電池５１０の間には、シール材５４Ｂが介在している。シール材５４Ｂは樹脂、ゴムであってもよい。このように組電池ケース５３の内部に上部保持部材５４及び下部保持部材５５が組み込まれることにより、組電池ケース５３の内部を二つの領域に分割することができる。これらの領域のうち、単電池５１０の正極端子５１１が位置する側の領域はガス排出路として使用され、負極端子５１３が位置する側の領域は冷却路として使用される。なお、シール材５４Ｂは、単電池５１０と上部保持部材５４（下部保持部材５５）との熱交換を損なわないように薄肉に形成されている。

　単電池５１０が過充電又は過放電になると、電解液が電気分解することによりガスが発生する。単電池５１０の内圧がガス放出弁５１２の作動圧に達すると、ガス放出弁５１２からガス排出路に対してガスが排出される。ガス排出路に排出されたガスは、ガス排出路の内部を上側に移動し、ガスガイド部５４Ａにガイドされながら排煙ダクト接続口５３２Ａから排気される。

　上部保持部材５４の上面には、上部ヒータ８１が設けられている。上部ヒータ８１が加熱動作を開始すると、上部保持部材５４の温度が上昇する。上部保持部材５４は、中実の板状部材であり、上部保持部材５４に保持された各単電池５１０に対して上部ヒータ８１から流入した熱を伝熱する。これにより、温度低下した第１の組電池５１の温度が上昇し、電池出力を増大させることができる。

　上部ヒータ８１は、セメント型の抵抗体であってもよい。セメント型の抵抗体は、抵抗体収容ケースと、抵抗体収容ケースの中に収容される抵抗体とを含む。抵抗体収容ケースの内部には、セメント材が充填される。抵抗体は、折り曲げられた金属板であってもよい。金属板は、銅及びニッケルを含む合金であってもよい。抵抗体収容ケースは、セラミックであってもよい。セラミックは、熱伝導性を高めるためにアルミナを含んでもよい。セメント材は、アルミナ粉末やシリカ粉末を含むペースト状の絶縁封止材であってもよい。上部ヒータ８１は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ、或いはペルチェ素子を用いたペルチェヒータであってもよい。

　下部保持部材５５の下面には、下部ヒータ８２が設けられている。下部ヒータ８２が加熱動作を開始すると、下部保持部材５５の温度が上昇する。下部保持部材５５は、中実の板状部材であり、下部保持部材５４に保持された各単電池５１０に対して下部ヒータ８２から流入した熱を伝熱する。これにより、温度低下した第２の組電池５２の温度が上昇し、電池出力を増大させることができる。ここで、上部保持部材５４と下部保持部材５５との間には空気層が形成されているため、これらの保持部材５４、５５間における熱交換が抑制される。

　次に、図５を参照しながら、バッテリ１１を制御する車両用バッテリの制御装置について詳細に説明する。図１の要素と共通する要素には、同一符合を付している。第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６には、それぞれ第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２が設けられている。ここで、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２は、接点式のリレーである。ただし、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２は、半導体式のリレーであってもよい。

　ＥＣＵ（コントローラに相当する）３０は、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２のスイッチング動作を制御する。ただし、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２を制御するＥＣＵと、他の車両要素（例えば、電圧コンバータ１２）を制御するＥＣＵとは、別体であってもよい。

　第１の加熱部１０３には、第１の電池ブロック５に設けられた全ての第１のヒータ８１及び第２のヒータ８２が含まれており、第２の加熱部１０４には、第２の電池ブロック６に設けられた全ての第１のヒータ８１及び第２のヒータ８２が含まれている。

　監視ユニット３１は、第１の電圧情報取得部１１１、第２の電圧情報取得部１１２、第１の温度情報取得部１１３及び第２の温度情報取得部１１４を含む。ここで、第１の電圧情報取得部１１１は、第１の電池ブロック５に含まれる各電池ユニット５０の電圧に関する情報を取得する。第２の電圧情報取得部１１２は、第２の電池ブロック６に含まれる各電池ユニット５０の電圧情報を取得する。監視ユニット３１は、第１の電圧情報取得部１１１及び第２の電圧情報取得部１１２が取得した電圧情報をＥＣＵ３０に出力する。ＥＣＵ３０は、監視ユニット３１から出力された電圧情報に基づき、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６に含まれる各電池ユニット５０の電圧値を算出する。

　第１の温度情報取得部１１３は、第１の電池ブロック５に含まれる各電池ユニット５０の温度に関する情報を取得する。第２の温度情報取得部１１４は、第２の電池ブロック６に含まれる各電池ユニット５０の温度に関する情報を取得する。監視ユニット３１は、第１の温度情報取得部１１３及び第２の温度情報取得部１１４が取得した温度情報をＥＣＵ３０に出力する。ＥＣＵ３０は、監視ユニット３１から出力された温度情報に基づき、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６に含まれる各電池ユニット５０の温度を算出する。第１の温度情報取得部１１３及び第２の温度情報取得部１１４は、サーミスタであってもよい。ＥＣＵ３０は、オフ位置とオン位置との間で駆動されるイグニッションスイッチ１２０の位置を検出する。

　次に、図６～図１１を参照しながら、車両用バッテリの制御装置の動作について説明する。図６は、バッテリの放電方法を示したフローチャートである。図７は、バッテリの充電方法を示したフローチャートである。ＥＣＵ３０は、記憶部３２から読み出したプログラムを解読することにより、図６及び図７のフローチャートに示す処理を実行する。図８～図１１は、充放電に伴う電池の蓄電量の変化を模式的に示した模式図である。なお、初期状態において、第１の加熱部１０３及び第２の加熱部１０４は停止しており、また、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２はオフされているものとする。第１のリレー１０１がオンされると、第１の電池ブロック５に対する充電が許容され（許容状態）、第１のリレー１０１がオフされると、第１の電池ブロック５に対する充電が禁止される（非許容状態）。同様に、第２のリレー１０２がオンされると、第２の電池ブロック６に対する充電が許容され（許容状態）、第２のリレー１０２がオフされると、第２の電池ブロック６に対する充電が禁止される（非許容状態）。

　ステップＳ１０１において、イグニッションスイッチ１２０がオンされるとステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ３０は、第１の温度情報取得部１１３及び第２の温度情報取得部１１４の検出結果に基づき温度測定を開始してステップＳ１０３に進む。

　ステップＳ１０３において、ＥＣＵ３０は、第２の電圧情報取得部１１２の検出結果に基づき、第２の電池ブロック６の温度が－１０℃以下であるか否かを判別し、第２の電池ブロック６の温度が－１０℃以下である場合にはステップＳ１０４に進み、第２の電池ブロック６の温度が－１０℃以下でない場合にはステップＳ１０２に戻る。

　ステップＳ１０４において、ＥＣＵ３０は、第２の加熱部１０４を駆動する。この場合、ＥＣＵ３０は、第２の加熱部１０４に含まれる第１のヒータ８１及び第２のヒータ８２のうちいずれか一方を駆動してもよいし、或いは、これらの第１のヒータ８１及び第２のヒータ８２の全てを駆動してもよい。第１のヒータ８１及び第２のヒータ８２のうちいずれか一方のヒータを駆動した場合には、他方のヒータに対応した単電池５１０が加熱されないため、温度上昇による電池劣化を抑制できる。ここで、第２の加熱部１０４は、第２の電池ブロック６の温度に基づき駆動したが、他の基準に基づき駆動してもよい。当該他の基準は、エンジンオイルの温度であってもよい。また、温度閾値としての－１０℃は、温度低下に応じて内部抵抗が上昇する電池特性に基づき設定された任意の値であり、電池の仕様に応じて適宜変更することができる。

　ここで、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６のうち第２の電池ブロック６のみを加熱し、第１の電池ブロック５を非加熱とすることにより、第１の電池ブロック５の昇温に伴う劣化を抑制することができる。

　ステップＳ１０５において、ＥＣＵ３０は、第２の電池ブロック６の温度が４０℃以上に昇温したか否かを判別し、第２の電池ブロック６の温度が４０℃以上に昇温した場合にはステップＳ１０６に進み、第２の電池ブロック６の温度が４０℃以上に昇温していない場合にはステップＳ１０４に戻る。ここで、温度閾値としての４０℃は、電池の仕様に応じて適宜変更することができる。

　ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３０は、第２の加熱部１０４の駆動を停止してステップＳ１０７に進む。ここで、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３０は、第２の加熱部１０４を駆動した履歴情報を記憶部３２に記憶してもよい。ＥＣＵ３０は、次回図６のフローチャートを実行する際に、記憶部３２から履歴情報を読み出し、今回とは異なる加熱部（すなわち、第１の加熱部１０３）を駆動してもよい。すなわち、ＥＣＵ３０は、第１の加熱部１０３及び第２の加熱部１０４を選択的に駆動してもよい。これにより、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６が交互に加熱されるため、一方の電池ブロックを集中的に加熱する方法と比べて、バッテリ１１の寿命を延ばすことができる。

　ステップＳ１０７において、ＥＣＵ３０は、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２をオフからオンに切り替えて、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、ＥＣＵ３０は第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６の放電を許容（つまり、第１の放電処理を実行）して、ステップＳ１０９に進む。

　ここで、図８は、バッテリ１１の放電を許容した後の各電池ユニット５０の蓄電量を模式的に示している。第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６のうち容量劣化した電池ユニット５０を特に劣化電池ユニット５０Ａと称し、相対的に容量劣化の少ない電池ユニット５０を特に未劣化電池ユニット５０Ｂと称するものとする。また、各電池ユニット５０の蓄電量をハッチングにより示しており、電流の流れる方向を矢印により示している。これらの定義は、図９～図１１においても同様である。なお、本実施形態では、第１の電池ブロック５には劣化電池ユニット５０Ａが含まれており、第２の電池ブロック６には劣化電池ユニット５０Ａが含まれていないものとする。電池は、充放電を繰り返したり、或いは温度上昇することにより容量劣化し、この容量劣化速度は、各電池ユニット５０によって異なる場合がある。

　図８を参照して、第２の電池ブロック６は、ステップＳ１０４において昇温されることにより内部抵抗が第１の電池ブロック５よりも低下しているため、第１の電池ブロック５よりも放電時の出力が大きくなる。そのため、バッテリ１１が放電するのに応じて、第２の電池ブロック６に含まれる各未劣化電池ユニット５０Ｂの蓄電量は、第１の電池ブロック５に含まれる各未劣化電池ユニット５０Ｂの蓄電量よりも少なくなる。

　フローチャートの説明に戻る。ステップＳ１０９において、ＥＣＵ３０は、第２の電池ブロック６に含まれる電池ユニット５０の電圧が下限電圧よりも高いか否かを判別し、電池ユニット５０の電圧が下限電圧よりも低い場合にはステップＳ１１０に進み、電池ユニット５０の電圧が下限電圧よりも高い場合にはステップＳ１０８に戻る。

　ここで、下限電圧は、車両に応じて異なる。車両１がプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）である場合には、エンジン及びバッテリ１１双方を用いて走行するハイブリッド走行時に十分な出力が得られるように下限電圧を設定することができる。車両１が電気自動車（ＥＶ）である場合には、電池劣化の促進を抑制する観点から下限電圧を設定することができる。ここで、プラグインハイブリッド自動車における下限電圧は、電気自動車における下限電圧よりも高い。また、下限電圧は、電池の種類に応じて適宜変更することもできる。

　ステップＳ１１０において、ＥＣＵ３０は、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２のうち第２のリレー１０２のみをオフに切り換える。ここで、図９は第２のリレー１０２をオフした直後の各電池ユニット５０の蓄電量を模式的に示している。同図を参照して、第２のリレー１０２がオフされることにより、車両１は、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６のうち第１の電池ブロック５から出力される電力のみによって走行する走行モード、つまり、第２の放電処理を実行するモードに切り替わる。第２の放電処理が実行されることにより、第１の電池ブロック５の各電池ユニット５０の蓄電量は徐々に低下する。

　フローチャートの説明に戻る。ステップＳ１１１において、ＥＣＵ３０は、第１の電池ブロック５に含まれる電池ユニット５０の電圧（つまり、劣化電池ユニット５０Ａの電圧値）が下限電圧よりも高いか否かを判別し、電池ユニット５０の電圧が下限電圧よりも低い場合にはステップＳ１１２に進み、電池ユニット５０の電圧が下限電圧よりも高い場合にはステップＳ１１０に戻る。「下限電圧」及び「下限閾値」の定義は、上述したので、説明を繰り返さない。

　ステップＳ１１２において、ＥＣＵ３０は、第２のリレー１０２をオフ、つまり、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２の双方をオフ状態に設定する。図１０は、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２の双方がオフされた直後の各電池ユニット５０の蓄電量を模式的に示している。第１の電池ブロック５に含まれる電池ユニット５０のうち劣化電池ユニット５０Ａは、蓄電量が極めて少ない状態となっている。ステップＳ１１３において、放電が終了する。

　ステップＳ１１３の状態において、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６は共に電圧が下限電圧よりも低い電池ユニット５０を含むため、充電する必要がある。ここで、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６の充電方法として、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２を共にオンした状態で、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６を同時に充電する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２がオンされた瞬間に、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６間の電圧差により、電圧がより高い一方の電池ブロックから電圧がより低い他方の電池ブロックに対して循環電流が流れ、当該一方の電池ブロックに含まれる電池ユニットが過放電となるおそれがある。

　具体的には、図１０に図示する状態において、第１の電池ブロック５の電圧Ｌは第２の電池ブロック６の電圧Ｒよりも高いため、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２がオンされた瞬間に、第１の電池ブロック５から第２の電池ブロック６に対して循環電流が流れる。そのため、第１の電池ブロック５に含まれる劣化電池ユニット５０Ａが過放電となるおそれがある。そこで、本実施形態では、バッテリ１１を下記の充電方法で充電することにより、劣化電池ユニット５０Ａの過放電を抑制している。

　図７を参照して、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ３０は、第１の電池ブロック５の電圧Ｌ及び第２の電池ブロック６の電圧Ｒを算出し、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２において、ＥＣＵ３０は、第１の電池ブロック５の電圧Ｌ及び第２の電池ブロック６の電圧Ｒが互いに等しいか否かを判別し、第１の電池ブロック５の電圧Ｌ及び第２の電池ブロック６の電圧Ｒが互いに等しい場合にはステップＳ２０７に進み、第１の電池ブロック５の電圧Ｌ及び第２の電池ブロック６の電圧Ｒが互いに等しくない場合にはステップＳ２０３に進む。

　ステップＳ２０３において、ＥＣＵ３０は、第１の電池ブロック５の電圧Ｌが第２の電池ブロック６の電圧Ｒよりも低いか否かを判別し、第１の電池ブロック５の電圧Ｌが第２の電池ブロック６の電圧Ｒよりも高い場合（図９に図示する状態が該当する）にはステップＳ２０４に進み、第１の電池ブロック５の電圧Ｌが第２の電池ブロック６の電圧Ｒよりも低い場合にはステップＳ２０５に進む。

　ステップＳ２０４において、ＥＣＵ３０は、第２のリレー１０２をオンにして、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の充電をスタートして、ステップＳ２０１に戻る。ここで、バッテリ１１は、車両１に搭載された図示しない充電器に対して商用電源（電力供給部に相当する）を接続することにより充電してもよい。また、バッテリ１１は、モータ１４をジェネレータ（電力供給部に相当する）として作動させ、インバータ１３及び電圧コンバータ１２を介して充電してもよい。この場合、図１１を参照して第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６のうち第２の電池ブロック６のみが充電され、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６の電圧差が徐々に縮小する。

　このように、本実施形態の構成によれば、劣化電池ユニット５０Ａを含む第１の電池ブロック５と、第１の電池ブロック５よりも電圧が低く、劣化電池ユニット５０Ａを含まない第２の電池ブロック６とを有するバッテリ１１を充電する際に、これらの電池ブロック５、６の電圧差が無くなるまで、第２の電池ブロック６のみが充電されるため、第１の電池ブロック５に含まれる劣化電池ユニット５０Ａの過放電を抑制できる。つまり、第１の電池ブロック５から第２の電池ブロック６に対して循環電流が流れるのを防止できるため、第１の電池ブロック５に含まれる劣化電池ユニット５０Ａの過放電を抑制できる。

　ここで、劣化電池ユニット５０Ａが過放電となった場合には、バッテリ１１を交換する必要があるため、コストが増大する。本実施形態の構成によれば、劣化電池ユニット５０Ａの過放電が抑制されるため、バッテリ１１の交換周期を長くすることができる。

　ステップＳ２０５において、ＥＣＵ３０は、第１のリレー１０１をオンにして、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の充電をスタートして、ステップＳ２０１に戻る。この場合、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６のうち第１の電池ブロック５のみが充電され、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６の電圧差が徐々に縮小する。なお、容量劣化が最も進んだ電池ユニット５０が第２の電池ブロック６に含まれている場合には、第２の電池ブロック６の電圧Ｒが第１の電池ブロック５の電圧Ｌよりも高くなる。

　ステップＳ２０７において、ＥＣＵ３０は、第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２をオンにして、ステップＳ２０８において通常充電をスタートする。なお、通常充電とは、前述のステップＳ２０６における充電、つまり、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６の電圧差を解消する充電とは異なる充電であって、車両１が電気自動車（ＥＶ）である場合には、バッテリ１１を制御上限値近傍まで充電することを意味する。

（変形例１)
　上述の実施形態では、図９に図示するように、第２の電池ブロック６の放電が禁止された後、第１の電池ブロック５のみを放電する第２の放電処理を行ったが、本発明はこれに限られるものではなく、第２の電池ブロック６の放電が禁止された後、第２の放電処理を省略して、図１０に示す充電処理を行ってもよい。

（変形例２）
　上述の実施形態では、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６を、複数の単電池５１０を並列に接続した電池ユニット５０により構成したが、本発明はこれに限られるものではなく、単電池５１０により構成することもできる。この場合、第１の電池ブロック５及び第２の電池ブロック６はそれぞれ単電池５１０が直列に接続されることにより構成される。単電池５１０は、一つの発電要素からなる電池セル、或いは複数の電池セルを接続した電池モジュールであってもよい。

１　車両　　５　第１の電池ブロック　　６　第２の電池ブロック
７　バッテリケース　　１１　バッテリ　　１２　電圧コンバータ
１３　インバータ　　１４　モータ　　１５　システムメインリレー
１７　プリチャージ抵抗　　３０　ＥＣＵ　　３２　記憶部
５０　電池ユニット　　５０Ａ　劣化電池ユニット
５０Ｂ　未劣化電池ユニット　　５１　第１の組電池
５２　第２の組電池　　５３　組電池ケース　　５４　上部保持部材
５５　下部保持部材　　５６　上部バスバ　　５７　下部バスバ
１０１　第１のリレー　　１０２　第２のリレー
１０３　第１の加熱部　　１０４　第２の加熱部
１１１　第１の電圧情報取得部　　１１２　第２の電圧情報取得部
１１３　第１の温度情報取得部　　１１４　第２の温度情報取得部

Claims

　互いに並列に接続され、電力供給部から供給される電力により充電される第１及び第２の電池を有する車両用バッテリであって、車両を走行するモータに供給される電力を蓄電する前記車両用バッテリの制御装置であって、
　前記第１及び前記第２の電池にはそれぞれ、前記電力供給部からの充電を許容する許容状態と充電を許容しない非許容状態との間で動作するリレーが設けられており、
　前記第１の電池及び前記第２の電池の間に電圧差がある場合には、電圧が低い側の一方の電池に対応した前記リレーを前記許容状態にして、前記一方の電池のみを充電し、この充電により前記一方の電池の電圧が他方の電池の電圧と等しくなった場合には、前記一方の電池及び前記他方の電池の前記リレーを共に前記許容状態にして、前記一方の電池及び前記他方の電池を充電する充電処理を実行するコントローラと、を有することを特徴とする車両用バッテリの制御装置。
　前記第１の電池の電圧に関する情報を取得する第１の電圧情報取得部と、
　前記第２の電池の電圧に関する情報を取得する第２の電圧情報取得部と、を有し、
　前記コントローラは、前記第１及び前記第２の電圧情報取得部の取得結果に基づき、前記充電処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリの制御装置。
　前記第１及び前記第２の電池のうちいずれか一方を選択的に加熱する加熱部を有し、
　前記充電処理の対象となる前記車両用バッテリにおいて、前記一方の電池は、前記加熱部により加熱され、前記一方及び前記他方の電池にそれぞれ対応する前記リレーを前記許容状態にした状態で前記他方の電池とともに放電する第１の放電処理が行われることにより、前記他方の電池よりも電圧が低くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用バッテリの制御装置。
　前記一方及び前記他方の電池はそれぞれ、複数の電池要素を直列に接続した電池ブロックであり、
　前記第１の放電処理は、前記一方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が下限電圧に達したときに、前記一方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより、前記他方の電池のみを放電する第２の放電処理に切り替わり、
　前記第２の放電処理は、前記他方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が前記下限電圧に達したときに、前記他方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより中止され、この第２の放電処理の中止後の前記一方及び前記他方の電池に対して前記充電処理を実行することを特徴とする請求項３に記載の車両用バッテリの制御装置。
　前記電池要素は、複数の単電池を並列に接続した電池ユニットであることを特徴とする請求項４に記載の車両用バッテリの制御装置。
　互いに並列に接続され、電力供給部から供給される電力により充電される第１及び第２の電池と、これらの前記第１及び第２の電池にそれぞれ設けられ、前記電力供給部からの充電を許容する許容状態と充電を許容しない非許容状態との間で動作するリレーと、を有する車両用バッテリであって、車両を走行するモータに供給される電力を蓄電する前記車両用バッテリの制御方法であって、
　前記第１の電池及び前記第２の電池の間に電圧差がある場合には、電圧が低い側の一方の電池に対応した前記リレーを前記許容状態にして、前記一方の電池のみを充電し、この充電により前記一方の電池の電圧が他方の電池の電圧と等しくなった場合には、前記一方の電池及び前記他方の電池の前記リレーを共に前記許容状態にして、前記一方の電池及び前記他方の電池を充電する充電処理を実行することを特徴とする車両用バッテリの制御方法。
　前記車両用バッテリには、前記第１及び前記第２の電池のうちいずれか一方を選択的に加熱する加熱部が設けられており、
　前記充電処理の対象となる前記車両用バッテリにおいて、前記一方の電池は、前記加熱部により加熱され、前記一方及び前記他方の電池にそれぞれ対応する前記リレーを前記許容状態にした状態で前記他方の電池とともに放電する第１の放電処理が行われることにより、前記他方の電池よりも電圧が低くなっていることを特徴とする請求項６に記載の車両用バッテリの制御方法。
　前記一方及び前記他方の電池はそれぞれ、複数の電池要素を直列に接続した電池ブロックであり、
　前記第１の放電処理は、前記一方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が下限電圧に達したときに、前記一方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより、前記他方の電池のみを放電する第２の放電処理に切り替わり、
　前記第２の放電処理は、前記他方の電池に含まれるいずれかの前記電池要素が前記下限電圧に達したときに、前記他方の電池に対応する前記リレーを前記許容状態から前記非許容状態に切り替えることにより中止され、この第２の放電処理の中止後の前記一方及び前記他方の電池に対して前記充電処理を実行することを特徴とする請求項７に記載の車両用バッテリの制御方法。