(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド電気自動車バッテリーに連続的に充電（回生制動）あるいは放電が交互に行われる場合、
充電（回生制動）を行う際には、現在のバッテリー充電状態に対してバッテリーの定常状態充電抵抗を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；
前記バッテリー充電状態に対して無負荷充電電圧を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；
前記バッテリー充電状態でバッテリー充電電圧がバッテリー諸元によって予め設定された最大充電電圧である場合に算出される最大臨時充電電流値を次の式によって算出する段階
最大臨時充電電流値＝｛（バッテリー最大充電電圧−無負荷充電電圧）／定常状態充電抵抗｝；
前記最大臨時充電電流値を利用して最大充電電流値を次の式により算出する段階
最大充電電流値＝｛最大臨時充電電流値×充電時間定格利得係数｝
ここで、充電時間定格利得係数は、充電時間が設定された所定時間を基準に１．０、所定時間より長又は短時間に応じてそれぞれ１より小又は大に決定される；
を有し、
また、放電を行う際には、現在のバッテリー充電状態に対してバッテリーの定常状態放電抵抗を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；
前記バッテリー充電状態に対して無負荷放電電圧を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；
前記バッテリー充電状態でバッテリー放電電圧がバッテリー諸元によって予め設定された最小放電電圧である場合に算出される最大臨時放電電流値を次の式によって算出する段階
最大臨時放電電流値＝｛（無負荷放電電圧−バッテリー最小放電電圧値）／定常状態放電抵抗｝；及び
前記最大臨時放電電流値を利用して最大放電電流値を次の式により算出する段階
最大放電電流値＝｛最大臨時放電電流値×放電時間定格利得係数｝
ここで、放電時間定格利得係数は、放電時間が設定された所定時間を基準にして所定時間より長又は短時間に応じて決定される；
を有することを特徴とするハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流値算出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流値生成方法に関し、より詳しくは、バッテリー使用効率を極大化し、バッテリー損傷を防止して、バッテリーの寿命及び性能を向上させるためのハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流値算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にバッテリーは、充電状態によって放電可能なパワー（ｐｏｗｅｒ）が変わる。そして電気自動車の場合、バッテリー損傷を防止するためにバッテリー充電状態（ＳＯＣ、Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）によって放電可能な電流量を段階別にモータ制御器に与える。例えば、ＳＯＣ３０％超では最大放電可能な電流を与え、ＳＯＣが低くなるに従い最大放電電流値を減らすようにすることにより、バッテリーを保護する。また、ＳＯＣによる放電可能な電流値は、図１に示すような実験的な値によって与えられる。
そして、電気自動車の場合、走行中にバッテリーは、放電を主に遂行するため図１のような特性に従い最大放電電流制限値を算出するのが適切であると考えることができる。
【０００３】
一方、ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）電気自動車の場合には、連続的に充電（回生制動）と放電が交互に行われる。この時バッテリーは、実際放電可能な最大電流を出力し、また、発電及び回生制動時充電可能な最大電流を受けることが車両全体効率及び燃費を改善するためには重要な要素である。
【０００４】
これまで、電気自動車の走行パターンを識別し、識別した走行パターンによって、バッテリーからモーターに供給する電流の大きさを制御するバッテリー制御方法（例えば、特許文献１参照）、電気自動車を駆動する動力エネルギー源として充放電可能な２次電池であるバッテリーの充電動作時又は放電動作時の残存する電力容量を管理するバッテリー管理装置（例えば、特許文献３参照）、あるいは、電気自動車の走行可能距離に対応したバッテリー残量を検出する方法（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１６７５５１号公報
【特許文献２】
特開２０００−２３５０６５号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５７３１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来、放電可能最大電流計算は可能であるが、充電可能な最大電流を計算するためのロジック（ｌｏｇｉｃ）はまだ見当たらない。
【０００７】
放電の場合と同様な方法で充電しても、バッテリーはその性能通りには使用できない。このことは、ハイブリッド車両の長所である効率増大をバッテリーが制限しているという結果を招いている。
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、このような従来技術による充放電の問題点をグラフに示したものである。
【０００８】
したがって、本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、バッテリーが充放電可能な実際値をリアルタイムで計算が可能なようにしてバッテリーの使用効率を極大化し、バッテリー損傷を防止しバッテリーの寿命及び性能を向上させるためのハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流値算出方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリー最大充電及び最大放電電流値算出方法は、充電（回生制動）を行う際には、現在のバッテリー充電状態に対してバッテリーの定常状態充電抵抗を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；前記バッテリー充電状態に対して無負荷充電電圧を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；前記バッテリー充電状態でバッテリー充電電圧がバッテリー諸元によって予め設定された最大充電電圧である場合に算出される最大臨時充電電流値を次の式によって算出する段階
最大臨時充電電流値＝｛（バッテリー最大充電電圧−無負荷充電電圧）／定常状態充電抵抗｝；
前記最大臨時充電電流値を利用して最大充電電流値を次の式により算出する段階
最大充電電流値＝｛最大臨時充電電流値×充電時間定格利得係数｝
ここで、充電時間定格利得係数は、充電時間が設定された所定時間を基準に１．０、所定時間より長又は短時間に応じてそれぞれ１より小又は大に決定される；
を有し、また、放電を行う際には、現在のバッテリー充電状態に対してバッテリーの定常状態放電抵抗を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；前記バッテリー充電状態に対して無負荷放電電圧を予め実験により設定されたテーブルから算出する段階；前記バッテリー充電状態でバッテリー放電電圧がバッテリー諸元によって予め設定された最小放電電圧である場合に算出される最大臨時放電電流値を次の式によって算出する段階
最大臨時放電電流値＝｛（無負荷放電電圧−バッテリー最小放電電圧値）／定常状態放電抵抗｝；
及び前記最大臨時放電電流値を利用して最大放電電流値を次の式により算出する段階
最大放電電流値＝｛最大臨時放電電流値×放電時間定格利得係数｝
ここで、放電時間定格利得係数は、放電時間が設定された所定時間を基準にして所定時間より長又は短時間に応じて決定される；を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照し詳細に説明する。
【００１４】
本発明のハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流値算出方法が適用できるバッテリーシステムは、バッテリー（図示せず）及びバッテリー制御ユニット（図示せず）を備えている。バッテリー制御ユニットは、バッテリーの充電／放電を制御する。
【００１５】
バッテリー制御ユニットは、プロセッサー、メモリ、その他必要なハードウェア及びソフトウェアを備え、以下に記述する本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流値算出方法を遂行するようにプログラム化されるのが好ましい。
【００１６】
図６は、定常状態（ｓｔｅａｄｙ−ｓｔａｔｅ）充電時のバッテリーの等価回路であり、電圧−電流関係式から、下記の式が得られる。
【００１７】
｛式｝
Ｖｂ（ｔ）＝Ｖｃｈ＿ｏｃ＋Ｉａｖｇ×Ｒｃｈ＿ｅ
ここで、Ｖｂ（ｔ）はバッテリーの充電電圧（ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｈａｒｇｅ  ｂｏｌｔａｇｅ）、Ｖｃｈ＿ｏｃは無負荷充電電圧（ｎｏ−ｌｏａｄ  ｃｈａｒｇｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）、Ｒｃｈ＿ｅは定常状態充電抵抗（ｓｔｅａｄｙ−ｓｔａｔｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｎ  ｃｈａｒｇｅ）である。
【００１８】
前記バッテリー充電電圧は、充電時間の関数として求められるが、定常状態では最大充電電圧（ｍａｘｉｍｕｍ  ｃｈａｒｇｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）に近似する。最大充電電圧は、バッテリー諸元によって予め設定される。
【００１９】
前記無負荷充電電圧は、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）によって決定される。
【００２０】
バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）は、バッテリー内に残存するエネルギーの量を示し、バッテリー内に残存する化学反応の活性物質（ａｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）の量と最大活性物質の量の比で表示することができる。
【００２１】
本発明の属する技術分野において、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）を測定する多様な方法が提示されているので、以下、これに対するさらに詳細な説明は省略する。
【００２２】
また、前記定常状態充電抵抗は、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）により決定される値であり、実験を通じて決定することができる。
【００２３】
したがって、一定のバッテリー充電状態で前記無負荷充電電圧及び定常状態充電抵抗は、ただ一つ決定される。その結果、特定充電状態でバッテリー充電電圧が最大充電電圧である場合は、最大臨時充電電流値が算出されるのがわかる。
【００２４】
図６には、本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電電流値算出方法が適用されるバッテリー等価回路を例として示したが、本発明の最大充電電流値算出方法が前記回路に限定的に適用されるものではないことは勿論である。
【００２５】
図３には、本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電電流値算出方法の手順を示した概略的なフローチャートが示されている。
【００２６】
図面を参照し、本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電電流値算出方法について説明する。
まず、バッテリー制御ユニットは、定常状態充電抵抗テーブルをメモリにローディングする（Ｓ１１０）。定常状態充電抵抗テーブルは、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）毎に決定される定常状態充電抵抗をテーブル化したもので、実験を通じて決定することができる。
【００２７】
次に、バッテリー制御ユニットは、現在検出されたバッテリーの充電状態（ＳＯＣ）に対応する定常状態充電抵抗を前記定常状態充電抵抗テーブルから算出する（Ｓ１２０）。
【００２８】
その後、バッテリー制御ユニットは、無負荷充電電圧テーブルをメモリにローディングする（Ｓ１３０）。無負荷充電電圧テーブルはバッテリーの充電状態（ＳＯＣ）毎に決定される無負荷充電電圧をテーブル化したものである。
【００２９】
そして、バッテリー制御ユニットは、前記無負荷充電電圧テーブルから現在バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）に対応する無負荷充電電圧を算出する（Ｓ１４０）。
【００３０】
次に、バッテリー制御ユニットは、現在のバッテリー充電状態（ＳＯＣ）での最大臨時充電電流値を下記の式によって計算する（Ｓ１５０）。
最大臨時充電電流値＝｛（バッテリー最大充電電圧−無負荷充電電圧）／定常状態充電抵抗｝
【００３１】
次いで、バッテリー制御ユニットは、前記段階Ｓ１５０で求めた最大臨時充電電流値を利用して最大充電電流値を下記の式により計算する（Ｓ１６０）。
【００３２】
最大充電電流値＝｛最大臨時充電電流値×充電時間定格利得係数｝
ここで、充電時間定格利得係数は、設定された時間を基準に決定されるのが好ましい。例えば、ハイブリッド電気自動車の場合、１０秒を基準に定義され、この時係数値を１．０に選定する。充電時間が１０秒より短い場合には、係数値を１より大きく設定し、充電時間が１０秒より永い場合には、係数値を１より小さく設定するのが好ましい。
【００３３】
図７は、定常状態（ｓｔｅａｄｙ−ｓｔａｔｅ）放電時のバッテリーの等価回路であり、電圧−電流関係から、下記の式が得られる。
【００３４】
｛式｝
Ｖｂ（ｔ）＝Ｖｄｃｈ＿ｏｃ−Ｉａｖｇ×Ｒｄｃｈ＿ｅ
ここで、Ｖｂ（ｔ）はバッテリーの放電電圧（ｂａｔｔｅｒｙ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）、Ｖｄｃｈ＿ｏｃは無負荷放電電圧（ｎｏ−ｌｏａｄ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）、Ｒｄｃｈ＿ｅは定常状態放電抵抗（ｓｔｅａｄｙ−ｓｔａｔｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｎ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）である。
【００３５】
前記バッテリー放電電圧は、放電時間の関数として求められるが、定常状態では最大放電電圧（ｍａｘｉｍｕｍ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）に近似する。最大放電電圧は、バッテリー諸元によって予め設定される。
【００３６】
前記無負荷放電電圧は、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）によって決定される。
【００３７】
また、前記定常状態放電抵抗は、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）により決定される値であり、実験を通じて決定することができる。
【００３８】
したがって、一定のバッテリー充電状態（ＳＯＣ）で前記無負荷放電電圧及び定常状態放電抵抗はただ一つ決定される。その結果、特定充電状態でバッテリー放電電圧が最小放電電圧である場合、最大臨時放電電流値が算出されるのがわかる。
【００３９】
図７には、本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大放電電流値算出方法が適用されるバッテリー等価回路を例として示したが、本発明のハイブリッド電気自動車バッテリーの最大放電電流値算出方法が前記回路に限定的に適用されるものでないことは勿論である。
【００４０】
図４には、本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大放電電流値算出方法の手順を示した概略的なフローチャートが示されている。
【００４１】
図面を参照して、本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大放電電流値算出方法について説明する。
まず、バッテリー制御ユニットは、定常状態放電抵抗テーブルをメモリにローディングする（Ｓ２１０）。定常状態放電抵抗テーブルは、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）毎に決定される定常状態放電抵抗をテーブル化したもので、実験を通じて決定することができる。
【００４２】
そして、バッテリー制御ユニットは、現在検出されたバッテリーの充電状態（ＳＯＣ）に対応する定常状態放電抵抗を前記定常状態放電抵抗テーブルから算出する（Ｓ２２０）。
【００４３】
その後、無負荷放電電圧テーブルをメモリにローディングする（Ｓ２３０）。無負荷放電電圧テーブルは、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）毎に決定される無負荷放電電圧をテーブル化したものである。
【００４４】
次に、前記無負荷放電電圧テーブルから現在のバッテリーの充電状態（ＳＯＣ）に対応する無負荷放電電圧を算出する（Ｓ２４０）。
【００４５】
また、現在のバッテリー充電状態（ＳＯＣ）での最大臨時放電電流値を下記の式により計算する（Ｓ２５０）。
最大臨時放電電流値＝｛（無負荷放電電圧−バッテリー最小放電電圧値）／定常状態放電抵抗｝
【００４６】
前記段階Ｓ２５０で算出された最大臨時放電電流値を利用して、最大放電電流値を下記の式により計算する（Ｓ２６０）。
最大放電電流値＝｛最大臨時放電電流値×放電時間定格利得係数｝
【００４７】
前記放電時間定格利得係数は、前記充電時間定格利得係数と類似した方法で算出できる。
【００４８】
図５（Ａ）及び（Ｂ）には、本発明を適用してハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流を計算した予想結果値を各々示したグラフが示されている。
【００４９】
【発明の効果】
前述のように本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流値算出方法により算出された最大充電電流値及び最大放電電流値を利用してバッテリーの充電及び放電を制御すれば、電気自動車のバッテリー使用効率を極大化することができ、バッテリーの実際状態に合う充電及び放電電流による充電及び放電を遂行することによりバッテリー損傷を防止することができる。これにより、バッテリーの寿命及び性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のバッテリーの充電状態（ＳＯＣ）による放電可能な電流量を示したグラフである。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、ＳＯＣによる充電及び放電可能な電流を各々示したグラフである。
【図３】本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電電流値算出方法の手順を示した概略的なフローチャートである。
【図４】本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大放電電流値算出方法の手順を示した概略的なフローチャートである。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電及び最大放電電流制限値を計算した結果を各々示したグラフである。
【図６】本発明のハイブリッド電気自動車バッテリーの最大充電電流算出方法が適用されているバッテリーの定常状態充電時の等価回路である。
【図７】本発明によるハイブリッド電気自動車バッテリーの最大放電電流算出方法が適用されているバッテリーの定常状態放電時の等価回路である。
【図１】
0003711380.tif 000002
【図２】
0003711380.tif 000003
【図３】
0003711380.tif 000004
【図４】
0003711380.tif 000005
【図５】
0003711380.tif 000006
【図６】
0003711380.tif 000007
【図７】
0003711380.tif 000008