(57)【要約】【課題】好適なタイミングや手法でバッテリーの満充電容量の推定処理を実施することができる電源制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されるバッテリーの満充電容量を推定する電源制御装置であって、車両の電源がオフされたタイミングで、バッテリーの蓄電量が第１の所定値以上である場合に、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する判断部と、判断部において修正する必要があると判断された場合、バッテリーから他のバッテリーへ所定の電力を移送する電力移送部と、電力移送部による電力移送の後に車両の電源がオンされたタイミングで又は電力移送部による電力移送中に、バッテリーに対して所定の満充電容量推定処理を実施する容量推定部と、を備える。【選択図】図１
2020024182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるバッテリーの満充電容量を推定する電源制御装置であって、
車両の電源がオフされたタイミングで、前記バッテリーの蓄電量が第１の所定値以上である場合に、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する判断部と、
前記判断部において修正する必要があると判断された場合、前記バッテリーから他のバッテリーへ所定の電力を移送する電力移送部と、
前記電力移送部による電力移送の後に車両の電源がオンされたタイミングで又は前記電力移送部による電力移送中に、前記バッテリーに対して所定の満充電容量推定処理を実施する容量推定部と、を備える、電源制御装置。
【請求項２】
前記判断部は、前記容量推定部で前記バッテリーの満充電容量が最後に推定された日から所定日数が経過したか否かに基づいて、前記満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記判断部は、前記バッテリーの満充電容量の劣化状態を推定し、当該推定した劣化状態に基づいて、前記満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する、請求項１又は２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記判断部は、所定の経年劣化曲線から求められた満充電容量と前記容量推定部で推定された満充電容量との乖離が第２の所定値以上あるか否かに基づいて、前記劣化状態を推定する、請求項３に記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記判断部は、所定の電池温度情報から求められた、前記バッテリーの温度が所定の温度以下となる時間の使用開始からの時間に対する割合が第６の所定値以下であるか否かに基づいて、前記劣化状態を推定する、請求項３又は４に記載の電源制御装置。
【請求項６】
前記電力移送部は、前記バッテリーの開放端電圧が前記他のバッテリーの開放端電圧よりも第３の所定値以上大きい場合に、前記バッテリーから前記他のバッテリーへ所定の電力を移送する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記電力移送部は、前記バッテリーの蓄電量が前記第１の所定値よりも小さい第４の所定値以下になるか又は前記バッテリーから放電される電流値が第５の所定値以下になった場合に、前記電力移送を終了する、請求項１乃至６に記載の電源制御装置。
【請求項８】
前記バッテリーの蓄電量が前記第１の所定値未満である場合に、前記判断部による判断を行うことなく、車両の電源がオンされたタイミングで前記満充電容量推定処理を実施する、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項９】
前記電力移送部による電力移送によって前記バッテリーの満充電容量の推定が完了した場合、前記他のバッテリーへ移送した電力の少なくとも一部を前記バッテリーに充電する処理を行う、請求項１乃至７に記載の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリーの満充電容量を推定する電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、バッテリーの満充電容量を精度よく推定する技術が開示されている。この技術では、外部電源から車両への充電が行われる度に電流積算法によってバッテリーの満充電容量を算出し、今回算出した満充電容量に前回学習した満充電容量を所定の比率で加えたものを新たな満充電容量として学習する。これにより、センサー誤差や検出誤差の影響を少なくでき、バッテリーの満充電容量を精度よく推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０１０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リン酸鉄系リチウムイオン電池のようにＳＯＣ−ＯＣＶ特性にフラットな領域を持つ（図２を参照）バッテリーでは、開放端電圧（ＯＣＶ）から蓄電量（ＳＯＣ）を確定しにくいため、電流積算法によってＳＯＣを算出することが考えられる。ここで、電流積算法でＳＯＣの算出に必要な満充電容量は、バッテリーの劣化に伴って変化する値であるため、推定処理の実施頻度を高くしてできるだけ最新の値を取得することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の手法では、満充電容量の推定処理が外部充電を行うタイミングといった限られた機会でしか実施されない。また、満充電容量を精度よく推定するためには、充電前後のＳＯＣ差（ΔＳＯＣ）を大きく確保する必要があるが、特許文献１に記載の手法では成り行きで外部充電が行われるためΔＳＯＣの確保が十分ではない。よって、満充電容量の推定処理を実施するタイミングや手法について改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、好適なタイミングや手法でバッテリーの満充電容量の推定処理を実施することができる電源制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両に搭載されるバッテリーの満充電容量を推定する電源制御装置であって、車両の電源がオフされたタイミングで、バッテリーの蓄電量が第１の所定値以上である場合に、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する判断部と、判断部において修正する必要があると判断された場合、バッテリーから他のバッテリーへ所定の電力を移送する電力移送部と、電力移送部による電力移送の後に車両の電源がオンされたタイミングで又は電力移送部による電力移送中に、バッテリーに対して所定の満充電容量推定処理を実施する容量推定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記本発明の電源制御装置によれば、好適なタイミングや手法でバッテリーの満充電容量の推定処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る電源制御装置を含んだ電源システムの概略構成例を示す図
【図２】リチウムイオン電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性の一例を示す図
【図３】第１の実施形態に係る電源制御装置が行うバッテリーの満充電容量の推定に関わる処理の手順を示すフローチャート
【図４】バッテリー容量劣化の理想曲線の一例を示す図
【図５】第２の実施形態に係る電源制御装置を含んだ電源システムの概略構成例を示す図
【図６Ａ】第２の実施形態に係る電源制御装置が行うバッテリーの満充電容量の推定に関わる処理の手順を示すフローチャート
【図６Ｂ】第２及び第４の実施形態に係る電源制御装置が行うバッテリーの満充電容量の推定に関わる処理の手順を示すフローチャート
【図７】第３の実施形態に係る電源制御装置が行うバッテリーの満充電容量の推定に関わる処理の手順を示すフローチャート
【図８】バッテリーの環境温度を変化させたときの経年劣化特性の一例を示す図
【図９】バッテリーの温度ごとの存在時間を算出した例を示す図
【図１０】バッテリーの温度ごとの存在頻度を算出した例を示す図
【図１１】図１０のバッテリーの温度ごとの存在頻度をグラフ化した図
【図１２】第４の実施形態に係る電源制御装置が行うバッテリーの満充電容量の推定に関わる処理の手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜概要＞
本発明の電源制御装置は、車両の電源がオフされたタイミングで、満充電容量を修正する必要があるバッテリーの電力を他のバッテリーへ移送して所定のＳＯＣまで低下させる。そして、車両の電源がオンされたタイミングで、修正の対象となるバッテリーの満充電容量を大きなＳＯＣ幅を利用した電流積算法によって算出する。これにより、高精度の満充電容量を推定することができる。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
［構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源制御装置４０を含んだ車両用の電源システム１の概略構成例を示す図である。図１に例示した電源システム１は、第１のＤＣＤＣコンバーター（以下「第１のＤＤＣ」と記す）１１、第１のバッテリー１２、第１の運動系システム１３、及び負荷１４を含む第１の電源系統と、第２のＤＣＤＣコンバーター（以下「第２のＤＤＣ」と記す）２１、第２のバッテリー２２、第２の運動系システム２３を含む第２の電源系統と、電力供給部３０と、電源制御装置４０と、を備えている。
【００１２】
この電源システム１では、第１の電源系統と第２の電源系統とによる冗長電源構成を採用している。第１の電源系統と第２の電源系統とは、暗電流供給用の第１のリレー装置５１を介して接続されている。第２のバッテリー２２は、バッテリー保護用の第２のリレー装置５２を介して第２の電源系統と接続されている。この第１のリレー装置５１及び第２のリレー装置５２は、電源制御装置４０によって接続／遮断が制御される。
【００１３】
電力供給部３０は、第１のＤＤＣ１１及び第２のＤＤＣ２１へ並列に電力を供給することができる。この電力供給部３０には、例えばリチウムイオン電池などの、充放電可能に構成された高圧バッテリーが用いられる。
【００１４】
第１のＤＤＣ１１は、電力供給部３０から供給される電力を変換して、第１のバッテリー１２、第１の運動系システム１３、及び負荷１４に出力することができる。具体的には、第１のＤＤＣ１１は、電力供給部３０から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第１のバッテリー１２、第１の運動系システム１３、及び負荷１４に出力する。
【００１５】
第１のバッテリー１２は、例えば鉛電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第１のバッテリー１２は、第１のＤＤＣ１１から出力される電力を蓄えること（充電）ができ、また自らが蓄えている電力を第１の運動系システム１３及び負荷１４に出力（放電）することができる。
【００１６】
第１の運動系システム１３は、車両の運動（走る、曲がる、止まる）に関わる車載装置を含んでいる。この第１の運動系システム１３には、一例としてステアリング、ブレーキ、自動運転支援などの装置が含まれる。
【００１７】
負荷１４は、車両の運動に関わらない１つ以上の車載装置を含んでいる。この負荷１４には、一例としてヘッドランプやワイパーなどの装置が含まれる。
【００１８】
第２のＤＤＣ２１は、電力供給部３０から供給される電力を変換して、第２のバッテリー２２及び第２の運動系システム２３に出力することができる。具体的には、第２のＤＤＣ２１は、電力供給部３０から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第２のバッテリー２２及び第２の運動系システム２３に出力する。
【００１９】
第２のバッテリー２２は、例えばリチウムイオン電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。本第１の実施形態では、第２のバッテリー２２を、図２に示すようなＳＯＣ−ＯＣＶ特性にフラットな領域を持つ、リン酸鉄系リチウムイオン電池（ＬＦＰ電池）としている。この第２のバッテリー２２は、第２のリレー装置５２を介して、第２のＤＤＣ２１から出力される電力を蓄えること（充電）ができ、また自らが蓄えている電力を第２の運動系システム２３に出力（放電）することができる。この第２のバッテリー２２は、車両の運転中に第１のバッテリー１２の失陥が生じた場合に車両の運動に関わる機能を維持するためのバックアップ電源としての役割を有する。
【００２０】
第２の運動系システム２３は、第１の運動系システム１３と同じシステムを冗長的に設けたものであり、第１の運動系システム１３と同様に車両の運動に関わる車載装置を含んでいる。
【００２１】
電源制御装置４０は、第１のＤＤＣ１１、第２のＤＤＣ２１、第１のバッテリー１２、第２のバッテリー２２、第１のリレー装置５１、及び第２のリレー装置５２の状態や動作などを管理して、電源システム１の状態を制御することができる。本第１の実施形態の電源制御装置４０では、第２のバッテリー２２を対象として満充電容量を高精度に推定するための制御を実行する。
【００２２】
この電源制御装置４０は、判断部４１と、電力移送部４２と、容量推定部４３とを備えている。
【００２３】
判断部４１は、第２のバッテリー２２の蓄電量（ＳＯＣ）が第１の所定値以上である場合に、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断することを行う。この判断部４１は、例えば、センサーなどを用いて第２のバッテリー２２の電圧、電流、温度を監視することができる監視ＥＣＵ（図示せず）などによって実現可能である。
【００２４】
電力移送部４２は、判断部４１において第２のバッテリー２２の満充電容量を修正する必要があると判断された場合、第２のバッテリー２２から修正する必要がない他のバッテリー（本第１の実施形態では第１のバッテリー１２）へ所定の電力を移送することを行う。この電力移送部４２は、例えば、第１のリレー装置５１の接続状態を制御することができ、また第１のＤＤＣ１１や第２のＤＤＣ２１の出力電圧を制御することができる電源ＥＣＵ（図示せず）や、第２のリレー装置５２の接続状態を制御することができる監視ＥＣＵ（図示せず）などによって実現可能である。
【００２５】
容量推定部４３は、車両の電源状態に応じて、第２のバッテリー２２に対して所定の満充電容量推定処理を実施することを行う。この容量推定部４３は、例えば、第２のＤＤＣ２１の出力電圧を制御することができる電源ＥＣＵ（図示せず）などによって実現可能である。
【００２６】
これら判断部４１、電力移送部４２、及び容量推定部４３の詳細な制御については、以降に説明する。
【００２７】
［制御］
次に、図３及び図４をさらに参照して、本発明の第１の実施形態に係る電源制御装置４０が実行する制御を説明する。図３は、第１の実施形態に係る電源制御装置４０が行う第２のバッテリー２２の満充電容量の推定に関わる処理を示すフローチャートである。図４は、バッテリー容量劣化の理想曲線の一例を示す図である。
【００２８】
図３に示す処理は、車両の駐車時など、車両の電源がオフ（ＩＧ＿ＯＦＦなど）されると開始される。
【００２９】
（ステップＳ３０１）
判断部４１が、第２のバッテリー２２のＳＯＣが第１の所定値以上であるか否かを判断する。この判断は、満充電容量の推定処理を実施するにあたり、推定精度を高めるΔＳＯＣを確保するために第２のバッテリー２２のＳＯＣを意図的に低下させる必要があるか否かを判定するために行われる。よって、第１の所定値は、満充電容量を高精度で推定するために必要なΔＳＯＣを確保できると判断されるＳＯＣに設定される。図２に例示したＳＯＣ−ＯＣＶ特性を有するリン酸鉄系リチウムイオン電池では、フラット領域よりも低いＳＯＣを第１の所定値として設定することができる。
【００３０】
第２のバッテリー２２のＳＯＣが第１の所定値以上である場合は（Ｓ３０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２に処理が進み、第２のバッテリー２２のＳＯＣが第１の所定値未満である場合は（Ｓ３０１、Ｎｏ）、ステップＳ３０８に処理が進む。
【００３１】
（ステップＳ３０２）
判断部４１が、第２のバッテリー２２について現在の満充電容量を推定した日（最後の推定処理日）から所定日数以上が経過しているか否かを判断する。この判断は、第２のバッテリー２２の経時劣化に伴った現在の満充電容量の修正（見直し）が必要であるか否かを判定するために行われる。所定日数は、車両の使用環境などに基づいて適切な値を任意に定めることができるが、一例として３０日とすることができる。
【００３２】
現在の満充電容量を推定した日から所定日数以上が経過している場合は（Ｓ３０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０３に処理が進み、現在の満充電容量を推定した日から所定日数以上が経過していない場合は（Ｓ３０２、Ｎｏ）、本処理が終了する。
【００３３】
（ステップＳ３０３）
判断部４１が、第２のバッテリー２２の満充電容量の劣化状態を推定し、この推定した劣化状態に基づいて現在の満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する。より具体的には、判断部４１が、前回の処理で推定された現在の満充電容量と理想の満充電容量との乖離が、第２の所定値以上あるか否かを判断する。理想の満充電容量とは、経過年数に伴うバッテリーの容量維持率（＝劣化後の満充電容量／新品の満充電容量）の変化を示したバッテリー容量の経年劣化曲線（理想曲線）と、実際の車両の使用状態と、から算出される満充電容量である。
【００３４】
理想曲線は、バッテリー容量の劣化に相関のある電池温度及びＳＯＣの水準を変化させて予め求められる。例えば、図４（ａ）は、ＳＯＣが同じバッテリーを、温度２５℃の環境に放置した場合と温度４０℃の環境に放置した場合との理想曲線を示し、図４（ｂ）は、同じ温度環境下においてバッテリーを、ＳＯＣ９０％の状態で放置した場合とＳＯＣ８０％の状態で放置した場合との理想曲線を示している。
【００３５】
車両の使用状態は、実際にバッテリーが曝されている温度環境やバッテリーが使用されているＳＯＣの状態などである。車両では、搭載されている各種センサーの測定値などを用いて時々刻々と変化するバッテリーの温度環境やＳＯＣの履歴を保存しておき、温度環境やＳＯＣの使用割合に基づいて理想の満充電容量を算出することができる。例えば、４年間で温度２５℃の環境に曝されている期間と温度４０℃の環境に曝されている期間とがほぼ同じ比率（１：１）であれば、図４（ａ）に示した２つの理想曲線の中間値（４年目）を理想の満充電容量として算出することができる。
【００３６】
判断部４１は、上述した手法で算出した理想の満充電容量と前回の処理で推定された現在の満充電容量とが、第２の所定値以上乖離しているか否かを判断する。第２の所定値は、車両に要求される仕様や性能などに基づいて適切な値に設定すればよい。この乖離は、現在の満充電容量と今回算出された理想の満充電容量との単純な差だけで判断してもよいし、前回までに推定された各時点における現在の満充電容量の推移と、これまでに算出された理想の満充電容量の推移とから（図４（ｃ））判断してもよい。また、今回得られた乖離差をリセットした満充電容量を現在の満充電容量として設定してもよい。
【００３７】
現在の満充電容量と理想の満充電容量との乖離が第２の所定値以上ある場合は（Ｓ３０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４に処理が進み、現在の満充電容量と理想の満充電容量との乖離が第２の所定値以上ない場合は（Ｓ３０３、Ｎｏ）、本処理が終了する。
【００３８】
（ステップＳ３０４）
判断部４１が、第２のバッテリー２２の開放端電圧（ＯＣＶ）が第１のバッテリー１２の開放端電圧（ＯＣＶ）よりも第３の所定値以上大きいか否かを判断する。この判断は、ΔＳＯＣを確保するために必要な第２のバッテリー２２のＳＯＣを低下させる処理を、第２のバッテリー２２の電力を無駄に廃棄することなく実施できるようにするために行われる。特に、本処理は駐車時などの車両電源がオフの状態で実施されることを想定しているため、長期間駐車によって自己放電してしまった第１のバッテリー１２のＳＯＣを回復させるという役割も有している。
【００３９】
第３の所定値は、後述する第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２への電力移送が効率的に実施できるか否かに基づいて設定される。例えば、第２のバッテリー２２の開放端電圧と第１のバッテリー１２の開放端電圧との電圧差が殆どなければ、バッテリー間の電流も殆ど流れないため移送される電力も少なくなり、第２のバッテリー２２のＳＯＣを効率的に低下させることができない。よって、ある程度の電圧差を判断できるように第３の所定値が設定される。なお、第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２までの配線経路（ワイヤーハーネスなど）が持つ抵抗値による電圧降下分を加味して、所定値を設定することが好ましい。
【００４０】
第２のバッテリー２２の開放端電圧が第１のバッテリー１２の開放端電圧よりも第３の所定値以上大きい場合は（Ｓ３０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０５に処理が進み、第２のバッテリー２２の開放端電圧が第１のバッテリー１２の開放端電圧よりも第３の所定値以上大きくない場合は（Ｓ３０４、Ｎｏ）、ステップＳ３０１に処理が戻る。
【００４１】
（ステップＳ３０５）
電力移送部４２が、第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２への電力移送を開始する。電力移送は、第２のバッテリー２２を第２の電源系統に接続している第２のリレー装置５２をオンし、かつ第１の電源系統と第２の電源系統とを接続している第１のリレー装置５１をオンすることによって、開始することができる。
【００４２】
（ステップＳ３０６）
判断部４１が、第２のバッテリー２２のＳＯＣが第４の所定値以下になったか否かを判断する。この判断は、ΔＳＯＣを確保するために必要な第２のバッテリー２２のＳＯＣを低下させる処理を完了したか否かを判定するために行われる。よって、第４の所定値は、上記第１の所定値よりも小さい、満充電容量を高精度で推定するために必要なΔＳＯＣを確保できたと判断されるＳＯＣに設定される。図２に例示したＳＯＣ−ＯＣＶ特性を有するリン酸鉄系リチウムイオン電池では、フラット領域よりも低いＳＯＣ（例えば３０％）を第４の所定値として設定することができる。
【００４３】
なお、判断部４１は、第２のバッテリー２２のＳＯＣが第４の所定値以下になったか否かを判断することに代えて、第２のバッテリー２２の放電電流が第５の所定値以下になったか否かを判断してもよい。第２のバッテリー２２の放電電流を見ることで、第２のバッテリー２２の開放端電圧と第１のバッテリー１２の開放端電圧との電圧差がなくなるほど電力移送が行われたことを判断でき、ΔＳＯＣを確保するために必要なＳＯＣまで第２のバッテリー２２が低下したことを間接的に判断することが可能だからである。
【００４４】
第２のバッテリー２２のＳＯＣが第４の所定値以下（又は放電電流が第５の所定値以下）になった場合は（Ｓ３０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０７に処理が進み、第２のバッテリー２２のＳＯＣが第４の所定値以下（又は放電電流が第５の所定値以下）になっていない場合は（Ｓ３０６、Ｎｏ）、ステップＳ３０６の処理を繰り返し実行する。
【００４５】
（ステップＳ３０７）
電力移送部４２が、第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２への電力移送を終了する。電力移送は、第２のバッテリー２２を第２の電源系統に接続している第２のリレー装置５２をオフするか、又は第１の電源系統と第２の電源系統とを接続している第１のリレー装置５１をオフすることによって、終了することができる。
【００４６】
（ステップＳ３０８）
判断部４１が、次回に車両の電源がオン（ＲＥＡＤＹ＿ＯＮなど）された時に所定の満充電容量の推定処理の実施を要求するためのフラグをＯＮ状態に設定する。容量推定部４３は、車両の電源がオンされた時にこのフラグを確認してＯＮ状態になっていれば、確保されたΔＳＯＣを用いた第２のバッテリー２２の満充電容量の推定処理を高精度に実施する。そして、判断部４１は、容量推定部４３によって第２のバッテリー２２の満充電容量の推定処理が完了すると、フラグをＯＦＦ状態に設定する。なお、満充電容量の推定処理は、低ＳＯＣから高ＳＯＣまでの充電行為における周知の電流積算法を用いて実施可能である。
【００４７】
なお、上述したステップＳ３０１〜Ｓ３０８の処理の途中で車両の電源がオンされた場合には、満充電容量の推定処理の実施を要求するためのフラグがＯＦＦであるので、満充電容量の推定処理は実施されない。次回に車両の電源がオフされた時に上述したステップＳ３０１の処理が再び開始される。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
［構成］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電源制御装置４０を含んだ車両用の電源システム２の概略構成例を示す図である。図５に例示した電源システム２は、第１のＤＤＣ１１、第１のバッテリー１２、第１の運動系システム１３、及び負荷１４を含む第１の電源系統と、第２のＤＤＣ２１、第２のバッテリー２２、第２の運動系システム２３を含む第２の電源系統と、電力供給部３０と、電源制御装置４０と、を備えている。
【００４９】
この電源システム２では、第１の電源系統と第２の電源系統とによる冗長電源構成を採用している。第１の電源系統と第２の電源系統とは、暗電流供給用の第１のリレー装置５１を介して接続されている。また、第１の電源系統と第２の電源系統とは、第３のリレー装置５３及び切替ＤＣＤＣコンバーター（以下「切替ＤＤＣ」と記す）６０を介して接続されている。第２のバッテリー２２は、バッテリー保護用の第２のリレー装置５２を介して切替ＤＤＣ６０と接続され、さらに第４のリレー装置５４を介して第２の電源系統の第２の運動系システム２３と接続されている。この第１のリレー装置５１、第２のリレー装置５２、第３のリレー装置５３、第４のリレー装置５４、及び切替ＤＤＣ６０は、電源制御装置４０によって接続／遮断が制御される。
【００５０】
本第２の実施形態の電源システム２の構成のうち、電力供給部３０、第１のＤＤＣ１１、第１の運動系システム１３、負荷１４、第２の運動系システム２３は、上記第１の実施形態の電源システム１と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
第１のバッテリー１２は、例えば鉛電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第１のバッテリー１２は、第１のＤＤＣ１１から出力される電力及び第２のＤＤＣ２１から出力される電力を蓄えること（充電）ができ、また自らが蓄えている電力を第１の運動系システム１３及び負荷１４に出力（放電）することができる。
【００５２】
第２のＤＤＣ２１は、電力供給部３０から供給される電力を変換して、第１のバッテリー１２、第１の運動系システム１３、及び負荷１４に出力することができる。具体的には、第２のＤＤＣ２１は、電力供給部３０から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第１のバッテリー１２、第１の運動系システム１３、及び負荷１４に出力する。
【００５３】
第２のバッテリー２２は、例えばリチウムイオン電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。本第２の実施形態では、第２のバッテリー２２を、図２に示すようなＳＯＣ−ＯＣＶ特性にフラットな領域を持つ、リン酸鉄系リチウムイオン電池（ＬＦＰ電池）としている。この第２のバッテリー２２は、第２のリレー装置５２及び第４のリレー装置５４を介して、自らが蓄えている電力を第２の運動系システム２３に出力（放電）することができる。この第２のバッテリー２２は、車両の運転中に第１のバッテリー１２の失陥が生じた場合に車両の運動に関わる機能を維持するためのバックアップ電源としての役割を有する。
【００５４】
電源制御装置４０は、第１のＤＤＣ１１、第２のＤＤＣ２１、第１のバッテリー１２、第２のバッテリー２２、第１のリレー装置５１、第２のリレー装置５２、第３のリレー装置５３、第４のリレー装置５４、及び切替ＤＤＣ６０の状態や動作などを管理して、電源システム２の状態を制御することができる。本第２の実施形態の電源制御装置４０では、第２のバッテリー２２を対象として満充電容量を高精度に推定するための制御を実行する。
【００５５】
この電源制御装置４０は、判断部４１と、電力移送部４２と、容量推定部４３とを備えている。
【００５６】
判断部４１は、第２のバッテリー２２の蓄電量（ＳＯＣ）が第１の所定値以上である場合に、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断することを行う。この判断部４１は、例えば、センサーなどを用いて第２のバッテリー２２の電圧、電流、温度を監視することができる監視ＥＣＵ（図示せず）などによって実現可能である。
【００５７】
電力移送部４２は、判断部４１において第２のバッテリー２２の満充電容量を修正する必要があると判断された場合、第２のバッテリー２２から修正する必要がない他のバッテリー（本第２の実施形態では第１のバッテリー１２）へ所定の電力を移送することを行う。さらに、電力移送部４２は、この電力移送の間に第１のバッテリー１２から第２のバッテリーに電力を戻して充電することも可能である。この電力移送部４２は、例えば、第１のリレー装置５１、第３のリレー装置５３、第４のリレー装置５４、及び切替ＤＣＤＣコンバーター６０の接続状態を制御することができる電源ＥＣＵ（図示せず）や、第２のリレー装置５２の接続状態を制御することができる監視ＥＣＵ（図示せず）などによって実現可能である。
【００５８】
容量推定部４３は、車両の電源状態に応じて、第２のバッテリー２２に対して所定の満充電容量推定処理を実施することを行う。この容量推定部４３は、例えば、切替ＤＤＣ６０の出力電圧を制御することができる電源ＥＣＵ（図示せず）などによって実現可能である。
【００５９】
これら判断部４１、電力移送部４２、及び容量推定部４３の詳細な制御については、以降に説明する。
【００６０】
［制御］
次に、図６Ａ及び図６Ｂをさらに参照して、本発明の第２の実施形態に係る電源制御装置４０が実行する制御を説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、第２の実施形態に係る電源制御装置４０が行う第２のバッテリー２２の満充電容量の推定に関わる処理を示すフローチャートである。なお、本第２の実施形態の図６Ａ及び図６Ｂに示すステップのうち、上記第１の実施形態の図３に示すステップと同じ処理を行うステップについては、同一の番号を付して説明を省略している。
【００６１】
（ステップＳ６０５）
ステップＳ３０４において第２のバッテリー２２の開放端電圧が第１のバッテリー１２の開放端電圧よりも第３の所定値以上大きいと判断された場合、電力移送部４２が、第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２への電力移送を開始する。電力移送は、第２のバッテリー２２を第２の電源系統に接続している第２のリレー装置５２をオンし、かつ第１の電源系統と第２の電源系統とを接続している第３のリレー装置５３及び切替ＤＤＣ６０をオンすることによって、開始することができる。これと同時に、容量推定部４３が、切替ＤＤＣ６０によって制御される第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２に放電される電流量に基づいて、第２のバッテリー２２の満充電容量を推定する処理を開始する。切替ＤＤＣ６０によって開放端電圧や移送電流を精度よく制御することができるため、高ＳＯＣから低ＳＯＣまでの放電行為に周知の電流積算法を適用することで、第２のバッテリー２２の満充電容量の高精度な推定を実施することができる。
【００６２】
（ステップＳ６０７）
ステップＳ３０６において第２のバッテリー２２のＳＯＣが第４の所定値以下（又は放電電流が第５の所定値以下）になったと判断された場合、電力移送部４２が、第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２への電力移送を終了する。電力移送は、第２のバッテリー２２を第２の電源系統に接続している第２のリレー装置５２をオフするか、又は第１の電源系統と第２の電源系統とを接続している第３のリレー装置５３及び切替ＤＤＣ６０をオフすることによって、終了することができる。また、容量推定部４３が、第２のバッテリー２２の満充電容量を推定する処理を終了する。
【００６３】
（ステップＳ６０８）
容量推定部４３が、電力移送の実施によって、第２のバッテリー２２の満充電容量の推定が完了したか否かを判断する。満充電容量の推定が完了した場合は（Ｓ６０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ６０９に処理が進み、満充電容量の推定が完了しなかった場合は（Ｓ６０８、Ｎｏ）、ステップＳ６１１に処理が進む。
【００６４】
（ステップＳ６０９）
電力移送部４２が、第１のバッテリー１２の電力で第２のバッテリー２２を充電する処理を開始する。この充電は、電力移送によって低下した第２のバッテリー２２のＳＯＣを上昇させるために行われる。その充電量は、移送した全ての電力量であってもよいし、一部の電力量であってもよいし。充電処理は、第２のバッテリー２２を第２の電源系統に接続している第２のリレー装置５２をオンし、かつ第１の電源系統と第２の電源系統とを接続している第３のリレー装置５３及び切替ＤＤＣ６０をオンすることによって、開始することができる。
【００６５】
（ステップＳ６１０）
判断部４１が、第２のバッテリー２２のＳＯＣが第６の所定値以上になったか否かを判断する。この判断は、第２のバッテリー２２へ十分な電力量が戻されたか否かを判定するために行われる。ここで、十分な電力量である第６の所定値は、例えば、車両の運動に関わる機能をバックアップするために必要な電力量（蓄電量）に設定することができる。
【００６６】
第２のバッテリー２２のＳＯＣが第６の所定値以上になった場合は（Ｓ６１０、Ｙｅｓ）、本処理が終了する。第２のバッテリー２２のＳＯＣが第６の所定値以上になっていない場合は（Ｓ６１０、Ｎｏ）、ステップＳ６１０の処理を繰り返し実行する。
【００６７】
（ステップＳ６１１）
判断部４１が、次回に車両の電源がオン（ＲＥＡＤＹ＿ＯＮなど）された時に所定の満充電容量の推定処理の実施を要求するためのフラグをＯＮ状態に設定する。容量推定部４３は、車両の電源がオンされた時にこのフラグを確認してＯＮ状態になっていれば、確保されたΔＳＯＣを用いた第２のバッテリー２２の満充電容量の推定処理を高精度に実施する。そして、判断部４１は、容量推定部４３によって第２のバッテリー２２の満充電容量の推定処理が完了すると、フラグをＯＦＦ状態に設定する。なお、満充電容量の推定処理は、低ＳＯＣから高ＳＯＣまでの充電行為における周知の電流積算法を用いて実施可能である。
【００６８】
なお、上述したステップＳ３０１〜Ｓ６１１の処理の途中で車両の電源がオンされた場合には、満充電容量の推定処理の実施を要求するためのフラグがＯＦＦであるので、満充電容量の推定処理は実施されない。次回に車両の電源がオフされた時に上述したステップＳ３０１の処理が再び開始される。
【００６９】
＜第３の実施形態＞
［構成］
本第３の実施形態に係る電源制御装置４０は、図１に示した第１の実施形態の電源システム１に適用される電源制御装置と同じ構成である。
【００７０】
［制御］
図７を参照して、本発明の第３の実施形態に係る電源制御装置４０が実行する制御を説明する。図７は、第３の実施形態に係る電源制御装置４０が行う第２のバッテリー２２の満充電容量の推定に関わる処理を示すフローチャートである。この図７に示すフローチャートは、図３に示す第１の実施形態のフローチャートにステップＳ７０１の判断をさらに加えたものである。なお、図７におけるステップＳ７０１以外のステップは図３で説明した処理と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【００７１】
（ステップＳ７０１）
判断部４１が、第２のバッテリー２２の温度に基づいて第２のバッテリー２２の満充電容量の劣化状態を推定し、この推定した劣化状態に基づいて現在の満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する。より具体的には、判断部４１が、所定の電池温度情報から求められた、第２のバッテリー２２の温度が所定の温度以下となる時間の、第２のバッテリー２２の使用開始からの時間に対する割合が、第６の所定値以下であるか否かを判断する。
【００７２】
リチウムイオン電池や鉛電池などからなるバッテリーは、低温時よりも高温時の方が電池の劣化が進行する特性を有している。例えば、図８に、同じ蓄電量（ＳＯＣ）のバッテリーをそれぞれ温度０℃、１０℃、２５℃、４５℃、６０℃、７０℃の環境に長期間放置した場合における経年劣化特性を示している。図８に示すように、蓄電量が同じであるバッテリーの容量維持率は、バッテリーの環境温度を０℃にした状態で充電を一切行うことなく長期間放置した場合、２４０日経過後には９３％までの劣化で済むが（○プロット）、バッテリーの環境温度を７０℃にした状態で充電を一切行うことなく長期間放置した場合、１２０日経過時点で６２％まで劣化が進む（×プロット）。よって、バッテリーは環境温度の適切な管理が重要となる。
【００７３】
ステップＳ７０１の判断を行うにあたり、判断部４１は、電池温度情報として図９に例示するように、予め設定した温度区分（Ｂ温度：Ｔｂ１〜Ｔｂｎ）ごとにその状態であった時間を累積した「存在時間」を算出する。存在時間は、走行などの車両が使用されている時間だけでもよいし、駐車などの車両が使用されていない時間を含めてもよい。温度区分は、１℃単位や１０℃単位など任意に設定可能である。例えば図９では、車両の使用開始から現在までに第２のバッテリー２２がＴｂ３の温度で使用されていた存在時間がｔ３であることを示している。
【００７４】
次に、判断部４１は、図９で示した温度区分ごとの存在時間を車両の使用開始から現在までの経過時間でそれぞれ除算して、電池温度情報として図１０に例示するように、温度区分（Ｂ温度：Ｔｂ１〜Ｔｂｎ）ごとの存在頻度（＝存在時間／経過時間）を算出する。経過時間には、ステップＳ３０２で算出した日数を用いることができる。上述した存在時間及び存在頻度は、ステップＳ７０１を実行するたびに計算してもよいし、車両の使用中に逐次計算して保存しておいてもよい。例えば図１０では、車両の使用開始から現在までに第２のバッテリー２２がＴｂ３の温度で使用されていた存在頻度がｐ３（＝ｔ３／経過時間）であることを示している。このようにして求めた温度区分それぞれの存在頻度（温度頻度）の分布イメージを図１１に示す。
【００７５】
そして、判断部４１は、求めた温度頻度分布に基づいて、第２のバッテリー２２の温度が所定の温度以下となる時間の、第２のバッテリー２２の使用開始からの時間に対する割合が、第６の所定値以下であるか否かを判断する。この判断は、この第２のバッテリー２２が低い温度で使用された時間が長いか短いかを判定するために行われる。第２のバッテリー２２が低い温度で長時間使用されている場合には、バッテリー劣化の進行が遅いと推定することができ、第２のバッテリー２２が低い温度で長時間使用されていない場合には、バッテリー劣化の進行が速いと推定できる。よって、例えば、図１１に示す網掛け部分の面積が小さければ小さいほど、バッテリーが劣化しているおそれがあると判定することができる。第６の所定値は、第２のバッテリー２２の容量や特性などに応じて任意に設定することができる。
【００７６】
第２のバッテリー２２の温度が所定の温度以下となる時間の割合が第６の所定値以下となる場合は（Ｓ７０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４に処理が進み、第２のバッテリー２２の温度が所定の温度以下となる時間の割合が第６の所定値以下とならない場合は（Ｓ７０１、Ｎｏ）、本処理が終了する。
【００７７】
＜第４の実施形態＞
［構成］
本第４の実施形態に係る電源制御装置４０は、図５に示した第２の実施形態の電源システム２に適用される電源制御装置と同じ構成である。
【００７８】
［制御］
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る電源制御装置４０が行う第２のバッテリー２２の満充電容量の推定に関わる処理の一部を示すフローチャートである。この図１２に示すフローチャートは、図６Ａに示す第２の実施形態のフローチャートに、第３の実施形態で説明したステップＳ７０１の判断をさらに加えたものである。ステップＳ７０１では、判断部４１が、第２のバッテリー２２の温度に基づいて第２のバッテリー２２の満充電容量の劣化状態を推定し、この推定した劣化状態に基づいて現在の満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する。より具体的には、判断部４１が、第２のバッテリー２２の温度が所定の温度以下となる時間の、第２のバッテリー２２の使用開始からの時間に対する割合が、第６の所定値以下であるか否かを判断する。
【００７９】
なお、図１２におけるステップＳ７０１以外のステップは図６Ａで説明した処理と同じであり。また、図１２の結合子Ａ、Ｂ、Ｃは、図６Ｂに示す第２の実施形態のフローチャートの結合子Ａ、Ｂ、Ｃに結合される。
【００８０】
＜変形例＞
上記第３及び第４の実施形態では、ステップＳ３０２及び３０３にさらにステップＳ７０１を加えて、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断することを行った。これ以外にも、ステップＳ３０２とＳ７０１とだけで、現在推定されている満充電容量を修正する必要があるか否かを判断してもよい。
【００８１】
＜作用・効果＞
上述した本発明の実施形態に係る電源制御装置４０によれば、車両の電源がオフされたタイミングで、蓄電量が所定値（第１の所定値）以上あって満充電容量を修正する必要がある対象バッテリー（第２のバッテリー２２）の電力を他のバッテリー（第１のバッテリー１２）へ移送して所定の低ＳＯＣまで低下させる。そして、次回に車両の電源がオンされたタイミングで、低ＳＯＣから高ＳＯＣまでの広いＳＯＣ幅で充電を実施し、対象バッテリーの満充電容量を電流積算法に基づいて算出する。これにより、好適なタイミングでバッテリーの満充電容量の推定処理を実施することができる。特に、大きいΔＳＯＣを確保することによってセンサーによる電流や電圧などの測定誤差の影響を抑制でき、対象バッテリーの満充電容量を高精度に推定することができる。
【００８２】
また、本実施形態に係る電源制御装置４０では、バッテリーの満充電容量が最後に推定された日から所定日数が経過したか否かに基づいて、あるいは、バッテリーの満充電容量の劣化状態に基づいて、満充電容量を修正する必要があるか否かを判断する。劣化状態は、所定の経年劣化曲線から求められた満充電容量と容量推定部で推定された満充電容量との乖離が所定値（第２の所定値）以上あるか否かに基づいて推定する。このように満充電容量の乖離を考慮することで、満充電容量の修正の必要性を精度よく判断することができる。また、劣化状態は、バッテリーの温度が所定の温度以下となる時間の、バッテリーの使用開始からの時間に対する割合が、所定値（第６の所定値）以下であるか否かに基づいて推定する。このようにバッテリーの温度を考慮することで、満充電容量の修正の必要性をより好適に判断することができる。これらの判断により、満充電容量の推定処理に必要な電力消費を抑えることができ、また自動運転機能を搭載する車両においては、満充電容量推定処理中のバッテリーの蓄電量低下に伴う自動運転の禁止時間を短縮させることができる。
【００８３】
また、本実施形態に係る電源制御装置４０では、対象バッテリーの開放端電圧が対象外バッテリーの開放端電圧よりも所定値（第３の所定値）以上大きい場合に、対象バッテリーから他のバッテリーへ所定の電力を移送する。これにより、非効率な電力移送を避けることができる。また、対象バッテリーの蓄電量が所定値（第４の所定値）以下になるか又は対象バッテリーから放電される電流値が所定値（第５の所定値）以下になった場合に、電力移送を終了する。これにより、無駄な電力移送を避けることができる。なお、蓄電量が所定値（第１の所定値）未満であるバッテリーについては電力移送を実施せずに満充電容量の推定処理を実施するので、電力移送の手間が省ける。
【００８４】
さらに、本実施形態に係る電源制御装置４０では、第１のバッテリー１２と第２のバッテリーとが電流を精度よく制御することができる切替ＤＤＣ６０で接続されていれば、第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２への電力移送時に生じる高ＳＯＣから低ＳＯＣまでの放電行為に周知の電流積算法を適用して、第２のバッテリー２２の満充電容量を高精度に推定することも可能となる。
【００８５】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、電源制御装置、電源制御装置を含んだ車両用電源システム、電源制御装置が実行する満充電容量の推定方法、満充電容量の推定プログラム及び当該プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的な記録媒体、あるいは電源制御装置を搭載した車両として捉えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の電源制御装置は、２つの電源系統を有する電源システムを搭載した車両などに利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１、２  電源システム
１１、２１、６０  ＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）
１２、２２  バッテリー
１３、２３  運動系システム
１４  負荷
３０  電力供給部
４０  電源制御装置
４１  判断部
４２  電力移送部
４３  容量推定部
５１、５２、５３、５４  リレー装置
【図１】
2020024182.tif 000003
【図２】
2020024182.tif 000004
【図３】
2020024182.tif 000005
【図４】
2020024182.tif 000006
【図５】
2020024182.tif 000007
【図６Ａ】
2020024182.tif 000008
【図６Ｂ】
2020024182.tif 000009
【図７】
2020024182.tif 000010
【図８】
2020024182.tif 000011
【図９】
2020024182.tif 000012
【図１０】
2020024182.tif 000013
【図１１】
2020024182.tif 000014
【図１２】
2020024182.tif 000015