(57)【要約】【課題】負荷装置にプリチャージ回路による充電を行う電池システムにおいて、リレーの状態に基づいてプリチャージ期間を適正化することのできる電池システム及び電池システムの制御方法を提供する。【解決手段】電池システム１は、プリチャージ回路６４による事前の充電の後、インバータ４０と組電池１０とを電気的に接続させる正極メインリレー６０を閉じる。電池システムは、プリチャージ回路６４による事前の充電を開始してから、正極メインリレー６０を閉じるまでの期間であるプリチャージ期間を調整可能である制御部２４を備え、制御部２４は、プリチャージ期間に基づいて正極メインリレー６０の劣化度を推定するとともに、推定する劣化度が特定の期間の終了時に正極メインリレー６０の劣化規制値に到達するようにプリチャージ期間を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリチャージ回路による事前の充電の後、負荷装置と電池とを電気的に接続させるリレーを閉じる電池システムであって、
前記プリチャージ回路による事前の充電を開始してから、前記リレーを閉じるまでの期間であるプリチャージ期間を調整可能である制御装置を備え、
前記制御装置は、前記プリチャージ期間に基づいて前記リレーの劣化度を推定するとともに、前記推定する劣化度が特定の期間の終了時に前記リレーの劣化規制値に到達するように前記プリチャージ期間を調整する
電池システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記推定する劣化度が前記特定の期間の終了時において前記劣化規制値に到達しないとき前記プリチャージ期間を短くする
請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記推定する劣化度が前記特定の期間の終了時が経過するよりも前に前記劣化規制値に到達するとき前記プリチャージ期間を長くする
請求項１又は２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記推定する劣化度を、前記リレーが前記特定の期間の間に閉じる回数に基づいて算出する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項５】
プリチャージ回路による事前の充電の後、負荷装置と電池とを電気的に接続させるリレーを閉じる電池システムであって、
前記プリチャージ回路による事前の充電を開始してから、前記リレーを閉じるまでの期間であるプリチャージ期間を調整可能である制御装置を備え、
前記制御装置は、前記プリチャージ期間に基づいて前記リレーの劣化度を推定するとともに、前記推定する劣化度が特定の回数において前記リレーの劣化規制値に到達するように前記プリチャージ期間を調整する
電池システム。
【請求項６】
プリチャージ回路による事前の充電の後、負荷装置と電池とを電気的に接続させるリレーを閉じる電池システムの制御方法であって、
前記プリチャージ回路による事前の充電を開始してから、前記リレーを閉じるまでの期間であるプリチャージ期間を調整可能である制御装置を備え、
前記制御装置で、前記プリチャージ期間に基づいて前記リレーの劣化度を推定する推定ステップと、前記推定する劣化度が特定の期間の終了時に前記リレーの劣化規制値に到達するように前記プリチャージ期間を調整する調整ステップとを備える
電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池システム及び電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池システムとしては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池からなる組電池を有するものが知られている。電池システムは、組電池の充放電を管理して、組電池からの充放電が適切になされるように制御する。電池システムは、モータ駆動装置等の負荷装置に電源を投入するときに流れる突入電流が電源回路を開閉するリレーの接点に熱的負荷を与える。例えば、こうした熱的負荷を低減させる電池システムの一例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の電池システムは、並列接続されていて充放電が行われる第１電池及び第２電池と、第１電池の充放電を切り替える第１リレーと、第２電池の充放電を切り替える第２リレーと、第１リレー及び第２リレーを切り替え動作させるコントローラとを備える。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リレー及び第２リレーの状態を制御し、第１電池及び第２電池の充放電を行うときに、第１リレー及び第２リレーをオン状態にする順序を変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４４０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電池システムによれば、複数の組電池を並列に接続したとき、後にオン状態となるリレーに、組電池間の電位差に基づく突入電流が流れて作用する熱的負荷を第１リレー及び第２リレーの間で分散させることができる。
【０００６】
ところで、電池を負荷装置に接続する際に発生する突入電流をプリチャージ回路で緩和させる技術が知られている。プリチャージ回路は、負荷装置を予め少ない電流で充電することで電池との間の電位差を小さくすることで、電池を負荷装置に接続するメインリレーが閉じるときに流れる突入電流を小さくして、メインリレーにかかる熱的負荷を低減させる。しかしながら、プリチャージ回路による充電が行われているプリチャージ期間は、負荷装置の駆動を可能にするメインリレーを閉じることができないため、負荷装置の起動に時間を要しており、負荷装置の利便性を低下させるおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷装置にプリチャージ回路による充電を行う電池システムにおいて、リレーの状態に基づいてプリチャージ期間を適正化することのできる電池システム及び電池システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する電池システムは、プリチャージ回路による事前の充電の後、負荷装置と電池とを電気的に接続させるリレーを閉じる電池システムであって、前記プリチャージ回路による事前の充電を開始してから、前記リレーを閉じるまでの期間であるプリチャージ期間を調整可能である制御装置を備え、前記制御装置は、前記プリチャージ期間に基づいて前記リレーの劣化度を推定するとともに、前記推定する劣化度が特定の期間の終了時に前記リレーの劣化規制値に到達するように前記プリチャージ期間を調整する。
【０００９】
上記課題を解決する電池システムの制御方法は、プリチャージ回路による事前の充電の後、負荷装置と電池とを電気的に接続させるリレーを閉じる電池システムの制御方法であって、前記プリチャージ回路による事前の充電を開始してから、前記リレーを閉じるまでの期間であるプリチャージ期間を調整可能である制御装置を備え、前記制御装置で、前記プリチャージ期間に基づいて前記リレーの劣化度を推定する推定ステップと、前記推定する劣化度が特定の期間の終了時に前記リレーの劣化規制値に到達するように前記プリチャージ期間を調整する調整ステップとを備える。
【００１０】
このような構成又は方法によれば、特定の期間においてリレーの動作を保証しつつ、特定の期間の範囲内で可能な限りプリチャージ期間を短くすることができる。これにより、プリチャージ回路による事前の充電を行う電池システムにおいて、リレーの状態に基づいてプリチャージ期間を適正化させることができる。なお、特定の期間は、リレーの動作を保証する動作保証期間に基づいて設定するようにしてもよいし、経験的や実験的、理論的に規定した期間であって前述の動作保証期間より長かったり、逆に短かったりしてもよい。
【００１１】
すなわち、リレーの動作を保証しつつ、可能な限り、負荷装置を使用するユーザの待ち時間を短縮することができる。なお、逆に、プリチャージ期間が延びることもあるが、特定の期間でのリレーの動作を保証することができる。
【００１２】
好ましい構成として、前記制御装置は、前記推定する劣化度が前記特定の期間の終了時において前記劣化規制値に到達しないとき前記プリチャージ期間を短くする。
このような構成によれば、プリチャージ期間を短くすることができるので、リレーを、短いプリチャージ期間の経過後に閉じることができる。例えば、車両の駆動装置等の起動までに要する時間が短縮される。これにより、リレーが動作保証される条件下においてユーザの利便性を向上させることができる。
【００１３】
好ましい構成として、前記制御装置は、前記推定する劣化度が前記特定の期間の終了時が経過するよりも前に前記劣化規制値に到達するとき前記プリチャージ期間を長くする。
このような構成によれば、プリチャージ期間は長くなるものの、リレーの動作が特定の期間において保証されるためユーザの利便性が向上する。例えば、電池システムの動作が、次回の保守点検時まで保証されるようになる。
【００１４】
好ましい構成として、前記制御装置は、前記推定する劣化度を、前記リレーが前記特定の期間の間に閉じる回数に基づいて算出する。
このような構成によれば、リレーの劣化度が、リレーの劣化に影響を与える閉じるときの突入電流やアークに基づく熱的負荷と、リレーの閉じる回数とに基づいて推定されるので、動作保証期間においてリレーの動作が保証される確実性が高まる。
【００１５】
上記課題を解決する電池システムは、プリチャージ回路による事前の充電の後、負荷装置と電池とを電気的に接続させるリレーを閉じる電池システムであって、前記プリチャージ回路による事前の充電を開始してから、前記リレーを閉じるまでの期間であるプリチャージ期間を調整可能である制御装置を備え、前記制御装置は、前記プリチャージ期間に基づいて前記リレーの劣化度を推定するとともに、前記推定する劣化度が特定の回数において前記リレーの劣化規制値に到達するように前記プリチャージ期間を調整する。
【００１６】
このような構成によれば、特定の回数においてリレーの動作を保証しつつ、特定の回数の範囲内で可能な限りプリチャージ期間を短くすることができる。これにより、プリチャージを行う電池システムにおいて、リレーの状態に基づいてプリチャージ期間を適正化させることができる。例えば、特定の回数は、リレーの動作を保証する動作保証回数に基づいて設定することができてもよいし、経験的や実験的、理論的に規定された回数であって前述の動作保証回数よりも多かったり、逆に少なかったりしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、負荷装置にプリチャージ回路による充電を行う電池システムにおいて、リレーの状態に基づいてプリチャージ期間を適正化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電池システムの一実施形態について、その概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態において車両起動時の電圧変化、及び各リレーのＯＮ／ＯＦＦタイミングを示すタイムチャート。
【図３】同実施形態においてプリチャージ期間と、電圧波形と、作用効果との関係を表で示す図。
【図４】同実施形態においてメインリレーの劣化度の蓄積予測を示すグラフであって、（ａ）は劣化度の初期設定値が小さい場合を示す図、（ｂ）は劣化度を初期設定値よりも大きくした場合を示す図。
【図５】同実施形態においてメインリレーの劣化度の蓄積予測を示すグラフであって、（ａ）は劣化度の初期設定値が大きい場合を示す図、（ｂ）は劣化度を初期設定値よりも小さくした場合を示す図。
【図６】同実施形態においてプリチャージ期間の変更により劣化度を最適化する処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図６に従って、電池システム及び電池システムの制御方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池制御装置２は、電池システム１を搭載する車両駆動装置１００に設けられている。車両駆動装置１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両を駆動する装置である。
【００２０】
車両駆動装置１００には、組電池１０を含む電池システム１、車両全体の制御を行う車両コントローラ３０、インバータ４０、及び電動機５０を備えている。
電池システム１は、電池としての組電池１０及び組電池１０を制御する電池制御装置２を備えている。本実施形態では、電池システム１は、電池パックを構成する。電池システム１は、電気的に接続されるインバータ４０との間で電力の授受を行う。電池システム１は、正極メインリレー６０及び負極メインリレー６１を介してインバータ４０に接続されている。
【００２１】
電池制御装置２は、インバータ４０及び車両コントローラ３０との通信を、ＣＡＮ（Controller Area Network）の通信バスを介して行う。例えば、電池制御装置２は、インバータ４０からインバータ電圧Ｖｉを取得する。また、電池制御装置２は、車両コントローラ３０からイグニッションスイッチ（ＩＧ）のオン／オフを示す信号や、アクセサリースイッチのオン／オフを示す信号を取得する。
【００２２】
電動機５０は、インバータ４０からの電力により回転駆動される。車両の発進及び加速時には、電池システム１の放電電力がインバータ４０を通じて電動機５０に供給され、電動機５０の駆動力によりエンジン（図示略）をアシストする。逆に、車両の停止及び減速時には、電動機５０の回生電力がインバータ４０を通じて電池システム１の組電池１０を充電する。なお、インバータ４０は、モータコントローラ４１を内蔵し、インバータ４０のＤＣ−ＡＣ変換、及びＡＣ−ＤＣ変換を制御することによって、電動機５０の回転駆動制御、並びに組電池１０の充放電制御を行う。
【００２３】
組電池１０は、所定数の電池セルＣにグループ化された複数組（図１ではＬ組）のセルブロックＢ１〜ＢＬを、直列に接続して構成されている。各セルブロックＢ１〜ＢＬは、４つの電池セルＣ１〜Ｃ４が電気的に直列接続されて構成されている。説明の便宜上、４つの電池セルＣ１〜Ｃ４としているが、電池セルは４つよりも多くてもよいし、４つよりも少なくてもよい。組電池１０は、例えば、５０個〜１００個程度の電池セルＣが直列接続されて構成される。電池セルＣは、例えばリチウムイオン二次電池等の充放電可能な電池である。
【００２４】
電池制御装置２は、電圧測定部２１、電流測定部２３、及び制御部２４をさらに備える。
電圧測定部２１は、組電池１０を構成するＮ個の電池セルＣ全体の電圧（以下、組電池電圧Ｖａ）を測定する。また、電圧測定部２１は、組電池１０を構成する各電池セルＣのセル毎の電圧（以下、セル電圧）を測定する。電圧測定部２１は、セルブロックＢ１〜ＢＬに対応する複数（Ｌ個）のセル電圧測定回路ＣＣ１〜ＣＣＬを備えている。セル電圧測定回路ＣＣ１〜ＣＣＬはそれぞれ、複数の電池セルＣの各セル電圧を測定することができるとともに、対応するセルブロックＢ１〜ＢＬの各電圧であるブロック電圧を測定する。
【００２５】
例えば、セル電圧測定回路ＣＣ１は、４個の電池セルＣ１〜Ｃ４の各セル電圧を測定することができ、測定する電池セルＣ１〜Ｃ４を１つ選択する選択回路２１０と、電圧検出回路２１１とを備えている。選択回路２１０は、マルチプレクサ等から構成され、電圧検出回路２１１は、アンプとアナログ・デジタル変換器から構成される。
【００２６】
電池システム１は、さらに電流測定素子９を備えている。電流測定素子９は、電流の大きさを電気信号に変換する素子である。電流測定素子９からは電流の大きさに対応した電気信号が出力され、その電気信号は電流測定部２３で測定される。電流測定素子９は、例えば、ホール素子センサやシャント抵抗素子等である。
【００２７】
電流測定部２３は、電流測定素子９から入力する測定信号（電気信号）に基づいて組電池１０に流れる電流を測定する。
また、電池システム１は、正極メインリレー６０に並列にプリチャージ回路６４を備えている。
【００２８】
プリチャージ回路６４は、プリチャージリレー６２とプリチャージ抵抗６３との直列回路から構成されている。プリチャージ回路６４は、プリチャージリレー６２と負極メインリレー６１とが閉じられることにより、組電池１０からの少ない電流でインバータ４０を事前に充電させる回路である。インバータ４０が未充電であった場合、負極メインリレー６１を閉じた後、正極メインリレー６０を閉じると、過大な突入電流を生じさせて、正極メインリレー６０のリレー接点に大きな熱的負荷による大きな劣化度を与える。そこで、正極メインリレー６０を閉じる前にプリチャージ回路６４でインバータ４０を事前に充電することで正極メインリレー６０を閉じたときの突入電流を小さくして、熱的負荷によって与えられる劣化度を低く抑える。
【００２９】
プリチャージ抵抗６３は、組電池１０からの出力電流を制限することで、未充電のインバータ４０に組電池１０が接続されたとしても、プリチャージリレー６２に過度な突入電流が流れることを抑制する。よって、プリチャージリレー６２は、未充電等で組電池１０との間に大きな電位差Ｖｄ（図２参照）を有するインバータ４０に接続されたとしても、突入電流による熱的負荷による劣化度がプリチャージ抵抗６３による電流制限の効果により軽減される。
【００３０】
一方、プリチャージ回路６４は、プリチャージ抵抗６３による電流制限により、インバータ電圧Ｖｉ（図２参照）の電圧上昇を遅延させる。よって、プリチャージ回路６４は、正極メインリレー６０を閉じてインバータ４０を充電する場合に比べて、インバータ４０を起動可能な状態に充電するまでに長い時間を要する。
【００３１】
電池制御装置２の制御部２４は、演算部２４０と、リレー駆動部２４１とを備えている。電池制御装置２は、プリチャージ回路６４による事前の充電を開始してから、正極メインリレー６０を閉じるまでの期間であるプリチャージ期間Ｐｄを調整可能である。そして、電池制御装置２は、プリチャージ期間Ｐｄに基づいて正極メインリレー６０の劣化度を推定するとともに、推定する劣化度が特定の期間の終了時に正極メインリレー６０の劣化規制値に到達するようにプリチャージ期間Ｐｄを調整する。
【００３２】
演算部２４０は、車両の電源投入時に正極メインリレー６０、負極メインリレー６１、及びプリチャージリレー６２を駆動するリレー駆動タイミングを生成し、設定する。
リレー駆動部２４１は、演算部２４０で生成し、設定されたタイミングに応じて正極メインリレー６０、負極メインリレー６１、及びプリチャージリレー６２をそれぞれ駆動させる。
【００３３】
図２を参照して、組電池１０で、未充電のインバータ４０のコンデンサを充電する場合のリレー駆動タイミングについて説明する。本実施形態では、制御部２４は、組電池１０をインバータ４０に接続するとき、インバータ４０をプリチャージ回路６４によって事前充電を行うため、負極メインリレー６１、プリチャージリレー６２、そして正極メインリレー６０の順でリレーをオン（ＯＮ）して接点を閉じる（以下、リレーを閉じると記す）。
【００３４】
まず、時刻ｔ０では、車両に電源が投入されていないため、制御部２４は、正極メインリレー６０、負極メインリレー６１、及びプリチャージリレー６２のいずれもオフ（ＯＦＦ）とされて接点が開いている（以下、リレーを開くと記す）。よって、組電池１０とインバータ４０とが電気的に未接続とされている。
【００３５】
時刻ｔ１では、車両の電源が投入されることに応じて、制御部２４は、負極メインリレー６１を閉じるが、正極メインリレー６０、及びプリチャージリレー６２をいずれも開いている。よって、組電池１０の負極端子とインバータ４０の負極端子とが電気的に接続されているが、組電池１０とインバータ４０との間には電気が流れない。
【００３６】
時刻ｔ２では、制御部２４は、正極メインリレー６０を開いているが、負極メインリレー６１及びプリチャージリレー６２をいずれも閉じている。よって、組電池１０とインバータ４０とが電気的に接続されて、組電池１０からの電流がプリチャージ抵抗６３を有するプリチャージ回路６４を介してインバータ４０を充電する。時刻ｔ２は、時刻ｔ１から一定時間が経過した時刻であって、負極メインリレー６１が閉じることにより、電池システム１やインバータ４０のコモン電圧を一致させるために要する時間等を考慮して定められている。
【００３７】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間では、組電池電圧Ｖａとインバータ電圧Ｖｉとの電位差Ｖｄとプリチャージ抵抗６３との関係で規定される事前充電電流でインバータ４０が充電され、インバータ電圧Ｖｉが上昇する。このとき、事前充電電流は、負極メインリレー６１に続いて閉じられるプリチャージリレー６２の接点に大きな劣化度を与えない電流に設定されている。なお、劣化度は、リレーの接点の劣化の度合いを示す指標である。例えば、リレーの接点は、突入電流等の大電流により劣化したり、アークによる熱的負荷により劣化したりすることが知られている。そして、リレー接点の１動作における劣化度は、リレー接点の１動作毎に、リレー接点の機械的特性及び電気的特性と、大電流の流れた時間の長さや、アークの生じた時間の長さ等により公知の技術で算出することができる。つまり、現在時点における劣化度は、動作毎の劣化度が動作数だけ累積されたものになる。この劣化度は、プリチャージリレー６２の接点のみならず、正極メインリレー６０の接点の劣化度、負極メインリレー６１の接点の劣化度の算出についても同様である。
【００３８】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間では、インバータ電圧Ｖｉが、組電池電圧Ｖａに漸近していくが、電位差が小さくなると事前充電電流が減り、電圧上昇に時間を要するようになる。そこで、制御部２４は、プリチャージを完了させるタイミングを定める電圧値としてプリチャージ完了閾値ＴＨを有している。
【００３９】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間がプリチャージ期間Ｐｄである。プリチャージ期間Ｐｄは、インバータ４０を充電中であるが、充電された電圧が低いためインバータ４０を駆動させることはできない。よって、インバータ４０は、車両の電源が投入された時刻ｔ１から正極メインリレー６０の閉じられる時刻ｔ３までの間は起動することができず、電動機５０を作動させることもできない。
【００４０】
時刻ｔ３において、制御部２４は、電位差Ｖｄがプリチャージ完了閾値ＴＨに到達すると、プリチャージが完了したものとし、正極メインリレー６０を閉じる。正極メインリレー６０を介した電源経路は、電気的抵抗の低い電源経路であり、プリチャージ完了閾値ＴＨ以下になった電位差Ｖｄに応じて、組電池１０からインバータ４０に流れる突入電流が正極メインリレー６０の接点に流れる。
【００４１】
時刻ｔ４において、制御部２４は、正極メインリレー６０を閉じることで、電流の流れなくなるプリチャージ回路６４のプリチャージリレー６２を開く。これにより、組電池１０とインバータ４０とは、プリチャージ回路６４を介さない充放電可能な電気的な接続が完了する。
【００４２】
図３を参照して、プリチャージ期間Ｐｄと、プリチャージ期間Ｐｄがリレーに及ぼす作用について説明する。
制御部２４は、インバータ４０を充電するとき、プリチャージ回路６４を利用して正極メインリレー６０の接点にかかる劣化度を低減させて、正極メインリレー６０の信頼性を高めるようにしている。このとき、プリチャージ期間Ｐｄは、任意の時間に設定することができるが、その長短によって、異なる作用効果が得られる。そこで、プリチャージ回路６４を利用する場合において、「プリチャージ期間Ｐｄ」が相対的に長い場合と、短い場合とで、「プリチャージ期間Ｐｄ」がリレーに及ぼす作用について説明する。
【００４３】
図３の図表３１の上段３１１は、プリチャージ完了閾値ＴＨを小さくすることで「プリチャージ期間Ｐｄ」が長くなる場合を示し、図３の図表３１の下段３１２は、プリチャージ完了閾値ＴＨを大きくすることで「プリチャージ期間Ｐｄ」が短くなる場合を示している。
【００４４】
上段３１１は、「プリチャージ期間Ｐｄ」が時刻ｔ２から時刻ｔ３までであって相対的に「長い」。よって、正極メインリレー６０が閉じられる時刻ｔ３において、「リレークローズ時の電位差」（電位差Ｖｄ）が相対的に小さくなる。「リレークローズ時の電位差」（電位差Ｖｄ）が相対的に小さいため、リレー接点にかかる劣化度の低減効果が大きくなり、「信頼性（リレー故障）」が相対的に「高い（リレー故障が発生し難い）」ものとなる。しかしながら、「プリチャージ期間Ｐｄ」が相対的に「長い」ことで、「利便性（起動時間）」は「低い（車両の起動が遅い）」ものとなる。リレーは保証値（動作保証回数）が設定されているが、「リレークローズ時の電位差」（電位差Ｖｄ）が小さければ、累積される劣化度の上昇が遅くて低い値に維持されるため、保証値（動作保証回数）に比べて余裕が「大きい（過大になりやすい）」ものとなる。
【００４５】
下段３１２は、「プリチャージ期間Ｐｄ」が時刻ｔ２から時刻ｔ２５までであって相対的に「短い」。よって、正極メインリレー６０が閉じられる時刻ｔ２５において、「リレークローズ時の電位差」（電位差Ｖｄ）が相対的に大きくなる。「リレークローズ時の電位差」（電位差Ｖｄ）が相対的に大きいため、リレー接点にかかる劣化度の低減効果が小さくなり、「信頼性（リレー故障）」が相対的に「低い（リレー故障が発生しやすい）」ものとなる。しかしながら、「プリチャージ期間Ｐｄ」が相対的に「短い」ことで、「利便性（起動時間）」は「高い（車両の起動が早い）」ものとなる。リレーは保証値（動作保証回数）が設定されているが、「リレークローズ時の電位差」（電位差Ｖｄ）が大きければ、累積される劣化度の上昇が速くて高い値に推移するため、保証値（動作保証回数）に比べて余裕が「小さい（過大になりやすい）」ものとなる。
【００４６】
すなわち、プリチャージ期間Ｐｄを長く確保すれば、電位差Ｖｄが小さくなるため、正極メインリレー６０を閉じたときの突入電流が小さくなり、劣化度を低く抑えることができる。一方、車両は、電源が投入された後、直ちに利用可能であることがユーザにとって利便性が高く、好ましい。そこで、制御部２４は、正極メインリレー６０の状態を示す劣化度に基づいてプリチャージ期間Ｐｄを適正化する。
【００４７】
図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）は、リレーの劣化度と特定の期間としての動作保証期間との関係を示している。グラフＬ４１，Ｌ５１は、正極メインリレー６０の利用時間が動作保証期間（ｔ保証）に到達するとき、正極メインリレー６０の劣化度が劣化規制値Ｄｍに到達する場合を示している。つまり、電池システム１は、正極メインリレー６０の劣化度をグラフＬ４１，Ｌ５１とするプリチャージ動作をリレー駆動制御で行うとよい。なお、正極メインリレー６０の劣化度は、上述したとおり、リレーの接点の劣化の度合いを示す指標である。例えば、劣化度は、正極メインリレー６０が閉じられるときの電位差Ｖｄと、正極メインリレー６０の閉回数とに応じて定めることができる。例えば、初期値として設定されたプリチャージ期間Ｐｄに基づいて予測される電位差、及び予測される閉回数に基づいて劣化度が得られる。
【００４８】
グラフＬ４１，Ｌ５１に基づいて、動作保証期間に対応するプリチャージ期間Ｐｄの初期設定値の推定の一例について説明する。プリチャージ動作の初期設定は、正極メインリレー６０の劣化の限界値である「劣化規制値」と、「動作保証期間」と、「１日当たりの正極メインリレー６０の閉回数」から「１日当たりに許容できる劣化度」を推定する。そして、推定した「１日当たりに許容できる劣化度」から正極メインリレー６０の劣化度が抑制される電位差Ｖｄを算出する。これにより、算出された電位差Ｖｄに対応するように調整されたプリチャージ期間Ｐｄが初期設定に用いられるようになる。
【００４９】
図４（ａ），（ｂ）は、初期値として設定されたプリチャージ期間Ｐｄが長かった場合を示す。
図４（ａ）のグラフＬ４２に示すように、劣化度の実測値Ｄｒが劣化度の予測値Ｄｉ（推定値）よりも小さいとき、このまま成り行きに任せた劣化度の予測値（推定値）は、時間が動作保証期間（ｔ保証）に到達するとき、劣化規制値Ｄｍに未達となる。換言すると、動作保証期間に到達したとき、正極メインリレー６０のリレー接点の状態は、劣化規制値Ｄｍに比べて小さい劣化度となっている。つまり、正極メインリレー６０のリレー接点の保護が過剰であることになる。
【００５０】
そこで、図４（ｂ）に示すように、制御部２４は、正極メインリレー６０のリレー接点の保護を適正化する。グラフＬ４２に示すように、劣化度の実測値Ｄｒが小さいとき、劣化規制値Ｄｍまでの残りの劣化度と、動作保証期間の残り日数とにより、プリチャージ期間Ｐｄを変更する見直し（調整）を行う。具体的には、制御部２４は、実測された劣化度の実測値Ｄｒが、初期の予測された劣化度の予測値Ｄｉよりも小さいことから、推定される残りの劣化度を残りの動作保証期間に分割する。よって、正極メインリレー６０のリレー接点の１日当たりの閉動作に割り当てられる劣化度Ｄｓが大きくなるため、プリチャージ期間Ｐｄを短く調整することになる。つまり、正極メインリレー６０の１日当たりの動作回数と、正極メインリレー６０の１回の動作における劣化度との積が１日当たりの閉動作に割り当てられる劣化度Ｄｓになるようにプリチャージ期間Ｐｄが設定される。
【００５１】
そして、グラフＬ４３に示すように、制御部２４は、見直したプリチャージ期間Ｐｄに基づいてプリチャージ動作を行うことで、正極メインリレー６０の劣化度が動作保証期間において劣化規制値Ｄｍ又はその近傍に到達するようにしている。
【００５２】
図５（ａ），（ｂ）は、初期値として設定されたプリチャージ期間Ｐｄが短かった場合を示す。
図５（ａ）のグラフＬ５２に示すように、劣化度の実測値Ｄｒが劣化度の予測値Ｄｉ（推定値）よりも大きいとき、このまま成り行きに任せた劣化度の予測値は、時間が動作保証期間（ｔ保証）に到達する以前に、劣化規制値Ｄｍに到達する。換言すると、動作保証期間に到達したとき、正極メインリレー６０のリレー接点の状態は、劣化規制値Ｄｍに比べて大きい劣化度となっている。つまり、正極メインリレー６０のリレー接点の保護が不十分であることになる。
【００５３】
そこで、図５（ｂ）に示すように、制御部２４は、正極メインリレー６０のリレー接点の保護を適正化する。グラフＬ５２に示すように、劣化度の実測値Ｄｒが大きいとき、劣化規制値Ｄｍまでの残りの劣化度と、動作保証期間の残り日数とにより、プリチャージ期間Ｐｄを変更する見直し（調整）を行う。具体的には、制御部２４は、実測された劣化度の実測値Ｄｒが、初期の予測された劣化度の予測値Ｄｉよりも大きいことから、推定される残りの劣化度を残りの動作保証期間に分割する。よって、正極メインリレー６０のリレー接点の１日当たりの閉動作に割り当てられる劣化度Ｄｓが小さくなるため、プリチャージ期間Ｐｄを長く調整することになる。
【００５４】
そして、グラフＬ５３に示すように、制御部２４は、見直したプリチャージ期間Ｐｄに基づいてプリチャージ動作を行うことで、正極メインリレー６０の劣化度が動作保証期間において劣化規制値Ｄｍ又はその近傍に到達するようにしている。
【００５５】
グラフＬ４３，Ｌ５３に基づいて、動作保証期間に対応するプリチャージ期間Ｐｄの設定変更値の推定の一例について説明する。プリチャージ動作の設定変更は、正極メインリレー６０の「劣化度の実測値Ｄｒ」と、「１日当たりの正極メインリレー６０の閉じた実回数」と、「動作保証期間」と、「劣化規制値」とから、動作保証期間の残りの期間で「１日当たりに許容できる劣化度」を推定する。そして、推定した「１日当たりに許容できる劣化度」に正極メインリレー６０の劣化度が抑制される電位差Ｖｄを算出する。これにより、算出された電位差Ｖｄに対応するように調整されたプリチャージ期間Ｐｄが設定変更に用いられるようになる。
【００５６】
図６を参照して、電池システム１のプリチャージ動作について説明する。
電池システム１のプリチャージ動作は、車両の電源が投入されることに応じて実行される。
【００５７】
電池制御装置２の制御部２４は、プリチャージ動作が実行されると、車両のイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）されたかどうか（ＩＧ−ＯＮ？）を判定する（図６のステップＳ１０）。制御部２４は、アクセサリースイッチが投入されたとき等、イグニッションスイッチがオフ（ＯＦＦ）であると判定した場合（図６のステップＳ１０でＮＯ）、所定の時間経過後、再度、車両のイグニッションスイッチがオンされたかどうかを判定する処理に戻る。
【００５８】
一方、制御部２４は、イグニッションスイッチがオンであると判定した場合（図６のステップＳ１０でＹＥＳ）、組電池１０を含む電池パックが出荷後初回の起動（起動初回）であるか否かを判定する（図６のステップＳ２０）。初回の起動であるか否かは、制御部２４の不揮発性メモリーに記録されたフラグ等により判定する。
【００５９】
制御部２４は、電池パックの起動が出荷後初回であると判定した場合（図６のステップＳ２０でＹＥＳ）、プリチャージ制御に初期設定を行う（図６のステップＳ２１）。初期設定では、プリチャージ期間Ｐｄに予測値等に基づく初期値が設定される。
【００６０】
一方、制御部２４は、電池パックの起動が出荷後初回ではないと判定した場合（図６のステップＳ２０でＮＯ）、プリチャージ制御に対してプリチャージ期間Ｐｄを設定後一定時間が経過したか否かを判定する（図６のステップＳ３０）。一定時間とは、劣化度の実測値Ｄｒを取得することができて、プリチャージ期間Ｐｄの更新に適した時間であって、例えば、半日、１日又は２日等である。
【００６１】
制御部２４は、プリチャージ制御に対してプリチャージ期間Ｐｄを設定後一定時間が経過したと判定した場合（図６のステップＳ３０でＹＥＳ）、プリチャージ制御に対してプリチャージ期間Ｐｄの設定変更を行う（図６のステップＳ３１）。設定変更では、制御部２４は、劣化度の実測値Ｄｒから取得した残りの劣化度を、残りの保証期間で割って得られる１日当たりの劣化度に対応するプリチャージ期間Ｐｄを算出し、この算出したプリチャージ期間Ｐｄで設定済みのプリチャージ期間Ｐｄを更新する。
【００６２】
制御部２４は、プリチャージ制御に対してプリチャージ期間Ｐｄを設定後一定時間が経過していないと判定した場合（図６のステップＳ３０でＮＯ）、プリチャージ期間Ｐｄの更新を行わずにステップＳ４０に処理を進める。
【００６３】
続いて、プリチャージ制御にプリチャージ期間Ｐｄが設定された状態で、制御部２４は、リレー駆動部２４１を介して、負極メインリレー６１を閉じる（図６のステップＳ４０）。このステップＳ４０は、図２において時刻ｔ１に対応する。
【００６４】
続いて、時刻ｔ１から一定時間が経過したら、制御部２４は、リレー駆動部２４１を介して、プリチャージリレー６２を閉じる（図６のステップＳ４１）。
また、制御部２４は、電位差Ｖｄがプリチャージ完了条件に一致するか否かを判定する（図６のステップＳ４２）。制御部２４は、電位差Ｖｄが、プリチャージ完了閾値ＴＨ以下であればプリチャージ完了条件に一致していると判定し、プリチャージ完了条件に一致していると判定されない場合、プリチャージ完了条件に一致していないと判定する。
【００６５】
制御部２４は、プリチャージ完了条件に一致していないと判定した場合（図６のステップＳ４２でＮＯ）、プリチャージ動作を継続するとともに、所定の間隔を空けてステップＳ４２の判定処理、すなわち、プリチャージ完了条件に一致するか否かを判定する処理に戻る。
【００６６】
一方、制御部２４は、プリチャージ完了条件に一致していると判定した場合（図６のステップＳ４２でＹＥＳ）、リレー駆動部２４１を介して、正極メインリレー６０を閉じる（図６のステップＳ５０）とともに、所定の間隔を空けてプリチャージリレー６２を開く（図６のステップＳ５１）。
【００６７】
また、制御部２４は、正極メインリレー６０の劣化度を算出する（図６のステップＳ５２）。制御部２４は、今回正極メインリレー６０が閉じられたときの劣化度を取得し（例えば、図４の実測値Ｄｒ）、この取得した劣化度を、これまでに積算した劣化度に加算することで現在の劣化度を更新する。そして、制御部２４は、プリチャージ動作を終了する。
【００６８】
ところで、プリチャージ抵抗６３の抵抗値を調整することでプリチャージ期間Ｐｄにおける電位差Ｖｄを調整する技術も考えられる。電池システム１を車両等の負荷装置であるインバータ４０に接続する前などであれば、プリチャージ抵抗６３の抵抗値を調整する自由度が比較的大きいと考えられる。しかしながら、電池システム１をインバータ４０に接続した後や、使用開始後にインバータ４０の状態を考慮してプリチャージ抵抗６３の抵抗値を高い精度で調整することは難しいおそれがある。また、プリチャージ抵抗６３の調整が電池システム１をインバータ４０に接続した後に可能であったとしても、インバータ４０及び電池システム１のそれぞれの組み合わせに対して抵抗値をそれぞれ調整することは煩雑であると考えられる。さらに、使用環境で変化するインバータ４０及び電池システム１の状態に応じて適時にプリチャージ抵抗６３の調整を行うことは容易ではない。
【００６９】
この点、本実施形態の電池システム１によれば、プリチャージ抵抗６３の抵抗値を調整することなく、プリチャージ期間Ｐｄにおける電位差Ｖｄを調整することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
【００７０】
（１）動作保証期間において正極メインリレー６０の動作を保証しつつ、動作保証期間の範囲内で可能な限りプリチャージ期間Ｐｄを短くすることができる。これにより、プリチャージ回路６４による事前の充電を行う電池システム１において、正極メインリレー６０の状態に基づいてプリチャージ期間Ｐｄを適正化させることができる。
【００７１】
すなわち、正極メインリレー６０の動作を保証しつつ、可能な限り、インバータ４０を使用するユーザの待ち時間を短縮することができる。なお、逆に、プリチャージ期間Ｐｄが延びることもあるが、動作保証期間での正極メインリレー６０の動作を保証することができる。
【００７２】
（２）プリチャージ期間Ｐｄを短くすることができるので、正極メインリレー６０を、短いプリチャージ期間Ｐｄの経過後に閉じることができる。例えば、車両の駆動装置等の起動までに要する時間が短縮される。これにより、正極メインリレー６０が動作保証される条件下においてユーザの利便性を向上させることができる。
【００７３】
（３）プリチャージ期間Ｐｄが長くなることもあるが、正極メインリレー６０の動作が動作保証期間において保証されるためユーザの利便性が向上する。例えば、電池システム１の動作が、次回の保守点検時まで保証されるようになる。
【００７４】
（４）正極メインリレー６０の劣化度が、リレーの劣化に影響を与える閉じるときの突入電流やアークに基づく熱的負荷と、リレーの閉じる回数とに基づいて推定されるので、動作保証期間において正極メインリレー６０の動作が保証される確実性が高まる。
【００７５】
（その他の実施形態）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００７６】
・上記実施形態では、正極メインリレー６０の動作を動作保証期間だけ保証する場合について例示した。しかしこれに限らず、正極メインリレーの動作を特定の回数としての動作保証回数たけ保証するようにしてもよい。一般にリレーの劣化度は、動作回数に応じて増加するため、動作回数に基づく保証は容易であり、信頼性も高く維持することができる。
【００７７】
動作保証回数においてリレーの動作を保証しつつ、動作保証回数の範囲内で可能な限りプリチャージ期間を短くすることができる。これにより、プリチャージを行う電池システムにおいて、リレーの状態に基づいてプリチャージ期間を適正化させることができる。例えば、動作保証回数は、リレーの動作を保証する動作保証回数に基づいて設定することができたりしてもよいし、経験的や実験的、理論的に規定された回数であって前述の動作保証回数よりも多かったり、逆に少なかったりしてもよい。
【００７８】
・上記実施形態では、正極メインリレー６０の動作を動作保証期間だけ保証する場合について例示した。このとき、動作保証期間は、正極メインリレー６０に規定された動作保証期間でもよいし、電池システム１に適用するにあたって、経験的、実験的、又は論理的に定められた動作保証期間であってもよい。電池システム１に適用した場合に適合する正極メインリレー６０の動作保証期間であれば、電池システム１における正極メインリレー６０の動作保証の信頼性がより高められる。
【００７９】
・上記実施形態では、電池セルＣがリチウムイオン二次電池である場合について例示したが、これに限らず、電池セルＣは、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等のアルカリ二次電池であってもよい。
【００８０】
・上記実施形態では、組電池１０及び電池制御装置２がハイブリッド自動車の車両に搭載される場合について例示した。しかし、これに限らず、車両は、組電池を搭載する電気自動車であってもよい。また、組電池を搭載するガソリン自動車やディーゼル自動車であってもよい。
【００８１】
また、組電池１０及び電池制御装置２は、電源として必要とされるのであれば、自動車以外の移動体や、固定設置される電源として用いられてもよいし、電動機以外の電源として用いられてもよい。例えば、鉄道、船舶、航空機やロボットなどの移動体や、情報処理装置などの電気製品の電源などでもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…電池システム、２…電池制御装置、９…電流測定素子、１０…組電池、２１…電圧測定部、２３…電流測定部、２４…制御部、３０…車両コントローラ、４０…インバータ、４１…モータコントローラ、５０…電動機、６０…正極メインリレー、６１…負極メインリレー、６２…プリチャージリレー、６３…プリチャージ抵抗、６４…プリチャージ回路、１００…車両駆動装置、２１０…選択回路、２１１…電圧検出回路、２４０…演算部、２４１…リレー駆動部、Ｂ１〜ＢＬ…セルブロック、Ｃ，Ｃ１〜Ｃ４…電池セル、ＣＣ１〜ＣＣＬ…セル電圧測定回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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