(57)【要約】【課題】充放電の電流や電圧から残容量を正確に検出されない状態にあっても、電池の充放電の電流を好ましい範囲に制限して、電池の劣化を少なくする。【解決手段】電池の制限電流制御方法は、電池の残容量から電池を充放電する最大電流値を制限する。制限電流制御方法は、電池を充放電する電流を積算して第１残容量を演算し、演算された第１残容量から第１充放電電流制限値候補を決定すると共に、電池の電圧に基づいて第２残容量を演算して、第２残容量から第２充放電電流制限値候補を決定する。さらに、制限電流制御方法は、第１充放電電流制限値候補と第２充放電電流制限値候補の小さい充放電電流制限値候補を電池を充放電させる充放電電流制限値とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の残容量から電池を充放電する最大電流値を制限する制限電流制御方法であって、
電池を充放電する電流を積算して第１残容量を演算し、演算された第１残容量から第１充放電電流制限値候補を決定すると共に、
電池の電圧に基づいて第２残容量を演算して、第２残容量から第２充放電電流制限値候補を決定し、
第１充放電電流制限値候補と第２充放電電流制限値候補の小さい充放電電流制限値候補を、電池を充放電させる充放電電流制限値とする電池の制限電流制御方法。
【請求項２】
電池の残容量から電池を充放電する最大電流値を制限する制限電流制御方法であって、
電池を充放電する電流を積算して第１残容量を演算すると共に、電池の電圧に基づいて第２残容量を演算し、
電池を充電するときの最大充電電流値は、第１残容量と第２残容量の大きい残容量に基づいて特定し、
電池を放電するときの最大放電電流値は、第１残容量と第２残容量の小さい残容量に基づいて特定する電池の制限電流制御方法。
【請求項３】
電池の電圧に基づいて電池の第２残容量を検出する方法が、残容量が設定容量よりも大きい領域においては充電しているときの電池の電圧に基づいて特定し、残容量が設定容量よりも小さい領域においては、電池を放電しているときの電圧に基づいて特定する請求項１または２に記載される電池の制限電流制御方法。
【請求項４】
電池の充電効率を考慮して第１残容量を演算する請求項１または２に記載される電池の制限電流制御方法。
【請求項５】
第２残容量を、電池の電圧に対する残容量のテーブルに基づいて特定する請求項１または２に記載される電池の制限電流制御方法。
【請求項６】
第２残容量を、電池電圧に対する残容量の関数に基づいて特定する請求項１または２に記載される電池の制限電流制御方法。
【請求項７】
第２残容量を特定する電池電圧を、所定の時間における電圧の平均値とする請求項１または２に記載される電池の制限電流制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の残容量に基づいて、電池を充放電する電流の最大値を制限する制限電流制御方法に関し、例えば車両走行用モータを駆動する電源装置に含まれる電池の最大電流を制限する制限電流制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池は、残容量の少ないときに大きな電流で放電し、あるいは残容量が大きいときに大きな電流で充電すると電気特性が低下する性質がある。このため、たとえば、車両のモーターを駆動する電源装置の電池は、残容量によって最大の充電電流と放電電流を制限することが大切である。最大電流を制限しないと、電池の残容量が小さいときに、車両が急加速されると放電電流によって電池電圧が急激に低下し、また車両が急ブレーキのときに、残容量が大きい電池が電流で充電されて電池電圧が急激に上昇し、電池の特性が著しく低下する等の弊害が発生する。とくに、車両用の電源装置は、極めて大きな電流で電池を充放電するので、最大電流を制限しないと、電池の寿命が極めて短くなる。この状態は、電池から大出力が要求される用途である自動車等の車両、自転車、電動工具等に使用される電源装置において特に大切である。
【０００３】
このため、電池の電気特性を低下させることなく、大きな電流で充放電する場合、電池の残容量が小さくなると放電電流を制限して過放電を防止し、反対に残容量が大きくなると充電電流を制限して過充電を防止することが大切である。それは、過放電や過充電が電池の寿命を低下させるからである。このことを実現するには、電池の残容量（state-of-charge(SOC)）を正確に検出し、検出した残容量から充放電電流制限値を特定することが大切である。残容量の検出に誤差があると、電池を過充電したり、あるいは過放電させて特性を著しく劣化させるからである。
【０００４】
ところで、電池の残容量は、電池の充電容量から放電容量を減算して検出される。電池の充電容量は、充電効率を考慮して、充電電流の積算値で演算される。放電容量は、放電電流の積算値から演算される。したがって、電池の残容量は、電池が放電されるときには、放電前の残容量から放電容量を減算して演算される。また、充電するときは、充電前の残容量に充電容量を加算して演算される。この方法で電池が充放電されるときに、残容量を演算できる。しかしながら、この方法で演算される残容量は、次第に誤差が累積する。このため、充放電の電流の積算値で演算される残容量は、常に電池の正しい残容量と一致するとは限らない。放電電流の大きさや温度が残容量検出の誤差の原因となるからである。
【０００５】
また、電池電圧を測定して電池の残容量を検出する方法もあるが、この方法も、常に正確に残容量を決定することはできない。同じ残容量であっても、それまでの充放電履歴等によって異なる電圧を示すことが知られており、また、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池は、残容量に対する電圧変化が少ない領域があるので、電池電圧のみから残容量を正確に推定することは困難であった。
【０００６】
このように電池の残容量を正確に検出することは困難であり、同じ電流、電圧値であっても残容量や電池温度などによって使用可能な電力量は異なる。特に、いわゆるメモリ効果が発生すると、実質的に電池の容量が低下するため、その残容量検出はさらに困難となる。メモリ効果とは、ニッケル−カドミウム電池やニッケル水素電池等を浅い放電深度でサイクル充放電した場合に、深い放電時に一時的に放電電圧が低下する現象である。メモリ効果によって電池の残容量が変化するため、正確な電池の残容量を推定することができない。残容量の検出を誤ると、電池の充放電の際に過大な負荷がかかる動作を行ってしまうことがあり、電池の寿命を著しく低下させる原因となる。また一方で、電池が自己放電することによっても残容量が変化する。これらの要因によって電池の残容量の推測は困難となり、正確な残容量を把握することは極めて困難であった。
【特許文献１】特開昭５６−１２６７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、充放電の電流や電圧から残容量を正確に検出されない状態にあっても、電池の充放電の電流を好ましい範囲に制限して、電池の劣化を少なくできる電池の制限電流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】
本発明の電池の制限電流制御方法は、電池の残容量から電池を充放電する最大電流値を制限する制限電流制御方法である。本発明の請求項１の制限電流制御方法は、電池を充放電する電流を積算して第１残容量を演算し、演算された第１残容量から第１充放電電流制限値候補を決定すると共に、電池の電圧に基づいて第２残容量を演算して、第２残容量から第２充放電電流制限値候補を決定する。さらに、制限電流制御方法は、第１充放電電流制限値候補と第２充放電電流制限値候補の小さい充放電電流制限値候補を電池を充放電させる充放電電流制限値とする。
【０００９】
本発明の請求項２の電池の制限電流制御方法は、電池を充放電する電流を積算して第１残容量を演算すると共に、電池の電圧に基づいて第２残容量を演算し、電池を充電するときの最大充電電流値を、第１残容量と第２残容量の大きい残容量に基づいて特定し、電池を放電するときの最大放電電流値は、第１残容量と第２残容量の小さい残容量に基づいて特定する。
【００１０】
電池の電圧に基づいて電池の第２残容量を検出する方法は、残容量が設定容量よりも大きい領域においては充電しているときの電池の電圧に基づいて特定し、残容量が設定容量よりも小さい領域においては、電池を放電しているときの電圧に基づいて特定することができる。
【００１１】
第１残容量は、電池の充電効率を考慮して演算することができる。第２残容量は、電池の電圧に対する残容量のテーブルに基づいて特定することができる。第２残容量は、電池電圧に対する残容量の関数に基づいて特定することができる。第２残容量を特定する電池電圧は、所定の時間における電圧の平均値とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の制限電流制御方法は、充放電の電流や電圧から残容量を正確に検出されない状態においても、電池を充放電させる電流を好ましい範囲に制限して、電池の劣化を最も少なくしながら、電池を充放電できる特徴がある。それは、本発明の方法が、電池を充放電させる電流の最大値を特定する残容量を、電池の充放電電流の積算値から第１残容量を、電池電圧から第２残容量を検出し、さらに充放電電流制限値の小さい一方の残容量に基づいて、充放電電流制限値を特定するからである。
【００１３】
電流の積算値から演算される第１残容量は、残容量の変化を正確に検出できるが誤差が累積されるので、時間が経過すると共に残容量の誤差が大きくなる。残容量の誤差は、電池を完全に放電した後に満充電、あるいは満充電した電池を完全に放電して補正できる。ただ、電池が完全に放電され、また、満充電される状態は、頻繁に繰り返すのが現実には難しい。それは、電池の残容量が、完全放電と満充電に近付くにしたがって、特性が劣化しやすくなり、過放電や過充電では著しく劣化するからである。また、完全に放電される状態では放電できなくなり、また満充電するのに時間がかかることも、完全放電と満充電の繰り返しを難しくする。
【００１４】
本発明の方法は、電池の電圧から特定される第２残容量を検出するが、第２残容量は、電池を完全に放電する状態と満充電する状態で正確に残容量を検出できるが、残容量が中間値にあるときには正確に残容量を検出できない欠点がある。たとえば、車両に搭載される電池は、電池の寿命を長くするために、残容量が中間値となるように、充放電を制御している。電池の劣化が大きくなる完全放電と満充電から離れた残容量の範囲にコントロールして、できるかぎり寿命を長くするためである。このため、電圧から特定される第２残容量は、つねに正確に電池の残容量を検出するのが難しくなる。
【００１５】
第１残容量と第２残容量は、以上の理由でつねに電池の残容量を正確に特定するものではない。本発明は、第１残容量と第２残容量に基づいて正確な残容量を検出して充放電電流制限値を決定するのではない。誤差が含まれる第１残容量と第２残容量は、いかなる方法で演算しても、誤差を小さくはできても電池の正しい残容量とはならない。本発明は、第１残容量と第２残容量から最小の充放電電流制限値を決定する。このため、第１残容量と第２残容量のいずれかに誤差があっても、電池の充放電電流制限値を小さく特定して、電池を劣化するような大きな電流で充放電する確率を著しく少なくできる。
【００１６】
とくに、本発明の請求項３の制限電流制御方法は、第２残容量を、残容量が設定容量よりも大きい領域においては充電しているときの電池の電圧に基づいて特定し、残容量が設定容量よりも小さい領域においては、電池を放電しているときの電圧に基づいて特定するので、電池の過大電流による劣化を特に有効に防止して、電池の寿命を長くできる特徴がある。それは、電池の過充電による劣化と、過放電による劣化とを、第２残容量に基づいて特定する充放電電流制限値で正確にコントロールして、電池の劣化を防止できるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池の制限電流制御方法を例示するものであって、本発明は電池の制限電流制御方法を以下のものに特定しない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１８】
［電源装置１００］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電池の制限電流制御方法に使用する電源装置の構成を示すブロック図である。この図に示す電源装置１００は、二次電池２２を含む電池ユニット２０と、残容量検出装置１０とを備える。残容量検出装置１０は、電池の電圧を検出する電圧検出部１２と、電池の温度を検出する温度検出部１４と、電池に流れる電流を検出する電流検出部１６と、電圧検出部１２と温度検出部１４と電流検出部１６から入力される信号を演算して電池の残容量を検出すると共に、残容量や電池温度から電池ユニット２０の最大制限電流値を検出する演算部１８と、演算された残容量や最大制限電流値を接続機器に伝送する通信処理部１９とを備えている。通信処理部１９は接続機器通信端子３０に接続している。通信処理部１９は、接続機器通信端子３０を介して接続機器に接続されて、残容量や最大制限電流値を示す信号を接続機器に伝送する。この例では、接続機器として自動車等の車両を用い、電源装置１００を車両に搭載して車両を走行させるモータＭを駆動する。通信処理部１９は、車両に設けられた車両側制御部と接続されて通信を行う。以下、車両用の電源装置について説明する。
【００１９】
電池ユニット２０に内蔵される二次電池２２は、ニッケル水素電池である。ただし、電池はニッケルカドミウム電池やリチウムイオン二次電池とすることもできる。また、電池は一つ又は複数を直列、または並列あるいは直列と並列を組み合わせて接続している。電池は複数の電池を連結したモジュールで構成され、複数のモジュールを連結して電池ユニット２０を構成している。
【００２０】
電圧検出部１２は、電池ユニット２０に内蔵される二次電池２２の電圧を検出する。図の電池ユニット２０は、複数の二次電池２２を直列に接続しているので、電圧検出部１２は直列に接続している電池のトータル電圧を検出している。ただ、電池ユニット２０を構成する電池モジュール毎に電圧を検出することもできる。電圧検出部１２は、検出した電圧をアナログ信号として演算部１８に出力し、あるいはＡ／Ｄコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して演算部１８に出力する。電圧検出部１２は、一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に電池電圧を検出して、検出した電圧を演算部１８に出力する。演算部１８は設定時間帯に入力される複数回の電圧値を平均して、電池の電圧として残容量を演算して、残容量を正確に演算できる。この方法は設定時間帯を、たとえば５秒間に設定し、あるいは１〜１０秒間に設定する。
【００２１】
温度検出部１４は、電池ユニット２０に内蔵される電池の温度を検出する温度センサ１７を備える。温度センサ１７は、電池の表面に接触し、あるいは熱伝導材を介して電池に接触し、あるいはまた電池の表面に接近して電池に熱結合されて電池温度を検出する。温度センサ１７はサーミスタである。ただし、温度センサ１７には、ＰＴＣやバリスタ等、温度を電気抵抗に変換できる全ての素子を使用できる。また、温度センサ１７には、電池から放射される赤外線を検出して電池に非接触な状態で温度を検出できる素子も使用できる。温度検出部１４も、検出した電池温度をアナログ信号で演算部１８に出力し、あるいはＡ／Ｄコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して演算部１８に出力する。温度検出部１４は、一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に電池温度を検出して、検出した電池温度を演算部１８に出力する。
【００２２】
電流検出部１６は、電池と直列に抵抗素子を接続し、この抵抗素子の両端に誘導される電圧を検出して、電池に流れる放電電流を検出する。抵抗素子は低抵抗な抵抗器である。ただ抵抗素子には、トランジスタやＦＥＴ等の半導体も使用できる。電池の充電電流と放電電流は電流が流れる方向が逆であるから、抵抗素子に誘導される正負の極性が反転する。したがって、抵抗素子の極性で放電電流と判定して、抵抗素子に誘導される電圧で電流を検出できる。電流が抵抗素子に誘導される電圧に比例するからである。この電流検出部１６は、電池の放電電流を正確に検出できる。ただし、電流検出部１６は、リード線に流れる電流で外部に漏れる磁束を検出して電流を検出する構造とすることもできる。電流検出部１６も、検出した放電電流をアナログ信号で演算部１８に出力し、あるいはＡ／Ｄコンバータでアナログ信号をデジタル信号に変換して演算部１８に出力する。電流検出部１６は、一定のサンプリング周期で、あるいは連続的に放電電流を検出して、検出した放電電流を演算部１８に出力する。
【００２３】
電圧検出部１２と温度検出部１４と電流検出部１６から、一定のサンプリング周期でデジタル値の信号を演算部１８に出力する装置は、各々の検出部から演算部１８にデジタル信号を出力するタイミングをずらせて、順番にデジタル信号を演算部１８に出力する。
【００２４】
［電池の残容量検出方法］
車両のモーターを駆動する電源装置は、電池の残容量でもって、電池の充放電電流制限値を決定し、この充放電電流制限値よりも小さい電流で充放電させる。充放電電流制限値は、電池の劣化を少なくしながら、電池を充放電できる最大電流に設定される。残容量で特定される充放電電流制限値は、電池を充電しているときと、放電しているときの両方で特定される。電池は、過充電と過放電で著しく劣化する性質がある。ただ、過充電と過放電にならなくても、充電している電池は満充電に近付くにしたがって劣化しやすくなり、放電している電池は完全に放電される状態に近付くにしたがって劣化しやすくなる。このため、残容量に基づく最大充電電流値は、充電している電池の残容量が大きくなって満充電に近付くにしたがって小さくし、また最大放電電流値は、放電している電池の残容量が小さくなるにしたがって小さくする。
【００２５】
充放電電流制限値を決定するために、第１残容量（ＳＯＣ１）と第２残容量（ＳＯＣ２）が検出される。第１残容量は、電池の充電電流と放電電流を検出し、検出した電流を積算して演算される。第１残容量は、電池の充電容量から放電容量を減算して残容量を演算する。充電容量は、充電電流を積算して演算される。放電容量は、放電電流を積算して演算される。充電容量と放電容量から残容量を演算する方式は、二次電池２２をニッケル水素電池とし、あるいはリチウムイオン電池又はニッケルカドミウム電池とする場合も残容量を演算できる。
【００２６】
第１残容量（ＳＯＣ１）は電流積算によって計算されるが、第２残容量（ＳＯＣ２）は、電池の電圧によって特定される。第１残容量（ＳＯＣ１）と第２残容量（ＳＯＣ２）の、２つのＳＯＣから、充放電電流制限値を決定する。これらの演算は、演算部１８にて行われる。
【００２７】
演算部１８は、電池の放電電流を積算して放電容量を検出し、検出した放電容量を減算して第１残容量を演算すると共に、後述するように電池電圧から第２残容量を演算し、第１残容量と第２残容量から充放電電流制限値を決定する。例えば、満充電容量を１０００ｍＡｈとする電池が５００ｍＡｈ放電されると、残容量は５０％となる。したがって、満充電された電池が放電されるに従って、残容量は次第に低下する。また演算部１８は、第１残容量及び第２残容量の演算に必要な値やデータ、設定等を、演算部１８に接続しているメモリ１１に記憶している。メモリ１１はＥ２ＰＲＯＭ等の不揮発性メモリやＲＡＭなどの揮発性メモリが利用できる。
【００２８】
［第１残容量］
第１残容量は、電流積算で求める残容量である。演算部１８は、所定の時間間隔（サンプリング時間）で電池の電流値、電圧値、温度を測定し、これらに基づいて残容量を演算する。この例では、電流検出部で測定した電流値に、測定時間（サンプリング時間）を乗じて求める電気量を基に、さらに電池温度と直前のＳＯＣ値によって決まる充電効率を乗じた値を累積して第１残容量を計算する。
【００２９】
ＳＯＣ１＝（直前のＳＯＣ１）＋（（測定電流値）＊（電流測定時間）＊（充電効率））
【００３０】
充電効率は、本実施の形態では放電時は１、充電時も、低ＳＯＣ領域および低温時は１とし、高ＳＯＣ領域あるいは高温時は１よりも小さな値としている。
（第２残容量）
【００３１】
一方、第２残容量は、電圧から特定される残容量である。この例では第２残容量は、電池電圧とＳＯＣの関係を示したＬＵＴ（Look Up Table）を用いて、電圧検出部で測定する電池電圧から求める。そして、第１残容量の各種データの測定時期と同じくして、第２残容量を決定する電池電圧が、測定されることになる。ただし、第２残容量を決定する電池電圧は、設定時間帯に検出された複数回の電圧値の平均電圧とする。複数回の電池電圧の平均値から残容量を決定する方法は、残容量をより正確に検出できる。それは、充電している電池と、放電している電池は、時間が経過するにしたがって、残容量の変化よりも大きく変化するからである。
【００３２】
ＬＵＴは、放電側はＳＯＣ０％、１０％、２０％、３０％、５０％の電圧を持ち、これ以上の電池電圧では、ＳＯＣ５０％としている。これは以下の理由による。本実施例の車両用の電源装置の駆動において、電池のＳＯＣが５０％付近となるように、充放電が制御されることになる。電池電圧とＳＯＣとの関係は、放電状態が長い時間継続した場合、あるいは充電状態が長い時間継続した場合に、精度が比較的高い。通常は、ＳＯＣが５０％付近に制御されることより、放電時のＳＯＣが０〜３０％ということは、放電が長時間続いていることになるから、電池電圧とＳＯＣとの関係の精度が高いことになる。放電時におけるＳＯＣ５０％を超える電池電圧については、充放電状態としては、充電の後に放電を行っていることより、放電状態が短く、電池電圧とＳＯＣとの関係の精度が低くなる。そして、放電時で電池電圧が５０％を越えるような場合は、大電流で放電できる容量があることになるので、電池電圧に基づく電流制限が必要なく、この場合、電池電圧による第２残容量の値を、累積による第１残容量の値と同じとして、演算部１８で演算処理を行う。なお、残容量が５０％以上ある電池は、大電流で放電されても劣化が少ない。
【００３３】
また充電側は、ＳＯＣ５０％、７０％、８０％、９０％、１００％の電圧を持ち、これ以下の電池電圧では、ＳＯＣ５０％としている。これは、上記と同様であって、通常は、ＳＯＣが５０％付近に制御されることより、充電時のＳＯＣが７０〜８０％ということは、充電が長時間続いていることになるから、電池電圧とＳＯＣとの関係の精度が高いことになる。充電時におけるＳＯＣ５０％未満の電池は、残容量が小さいので大電流で充電しても劣化が少ない。このため、この電圧範囲にある電池は、残容量を正確に検出して充放電電流制限値を正確に制限する必要がない。よって、充電時における電池電圧がＳＯＣ５０％未満の場合は、電池電圧による第２残容量の値を、累積による第１残容量の値と同じとして、演算部１８で演算処理を行う。
【００３４】
第２残容量は、放電電流測定時には放電側のＬＵＴ、充電電流測定時には充電側のＬＵＴを用いて、電圧から特定する。また同ＳＯＣにおいても、電池温度、充放電電流値によって異なる電池電圧を示すことから、各ＬＵＴについて、電池温度および電流値によって異なるＬＵＴを複数用いて、ＳＯＣ２を求める。
【００３５】
図２は、電池電圧と残容量の関係を示すグラフである。図２で示す各ポイントの電圧テーブルを、温度、電流別に持つ。また、表１と表２は、所定の電池電圧毎の残容量の推定値の対応を示したテーブルの一例である。テーブルは、温度毎に用意しており、表１は一例として電池温度＝０℃における充電電流値と残容量との対応関係を示し、表２は電池温度＝１０℃における放電電流値と残容量との対応関係を示している。たとえば、表１において、電池温度０℃で充電電流１５Ａ、電池電圧７．９２Ｖであれば、第２残容量ＳＯＣ２＝９０％となる。なお、本実施例で使用される表について、表における各データは、直線補間して使用される。
【００３６】
また、このような電池電圧と残容量のグラフ、電圧テーブル、電池電圧と残容量のテーブルは、累積使用時間に応じたものを利用しても良い。ニッケル水素電池においては、累積使用時間が進むと、同じＳＯＣでも、電圧が高くなる。
【００３７】
【表１】
2006197727.tif 000003
【００３８】
【表２】
2006197727.tif 000004
【００３９】
以上の方法は、テーブルを使用して電池電圧から第２残容量を特定するが、第２残容量は、関数を使用して電池電圧から演算することもこともできる。この関数は、電池電圧をパラメータとして第２残容量を演算するもの、あるいは電池電圧と電池温度をパラメータとして第２残容量を演算するもので、予めメモリに記憶されている。
【００４０】
以上のようにして電流積算によって計算されるＳＯＣ１と、電圧によって推定されるＳＯＣ２の、２つのＳＯＣから、電池の充放電電流制限値を決定する。
【００４１】
電池は一般に、電圧のみで全ての状態において正確にＳＯＣを決定することはできない。すなわち、同じＳＯＣにおいても、それまでの充放電履歴等によって、異なる電圧を示すことが知られている。ただ、充電時の高ＳＯＣ領域、すなわち第１残容量１００％に近い領域や、放電時の低ＳＯＣ領域、すなわち残容量０％に近い領域では、比較的精度良く、電圧からＳＯＣを推定することができる。この領域、すなわち充電時の高ＳＯＣ領域と放電時の低ＳＯＣ領域において、電池は劣化しやすい。このため、電池はこの領域において、充放電電流制限値を正確に制限することが大切である。
【００４２】
第２残容量が、残容量を設定容量よりも大きくする領域、たとえば５０％よりも大きい領域においては充電しているときの電池の電圧に基づいて特定され、残容量が設定容量よりも小さい領域においては、電池を放電しているときの電圧に基づいて特定される方法は、電池が劣化しやすい充電時の高ＳＯＣ領域と放電時の低ＳＯＣ領域において正確に残容量が検出される。電池が劣化しやすい領域で正確に充放電電流制限値をコントロールすることは、電池の劣化を少なくして、寿命を長くすることに効果がある。
【００４３】
［充放電電流制限値］
第１残容量と第２残容量から充放電電流制限値を特定する方法は、大別してふたつある。第１の方法は、第１残容量から第１充放電電流制限値候補を特定し、また第２残容量からは、第２充放電電流制限値候補を特定し、第１と第２の充放電電流制限値候補を比較して、小さい電流値を電池の充放電電流制限値とする方法である。この方法は、第１残容量から第１充放電電流制限値候補を、第２残容量から第２充放電電流制限値候補を決定し、電流値を比較して、小さい電流値を電池の充放電電流制限値とするので、残容量から充放電電流制限値を特定する処理において、種々の補正を加え、補正された電流値を比較できる。
【００４４】
電池の充放電電流制限値を決定する第２の方法は、電池を充電するときの最大充電電流値を、第１残容量と第２残容量の大きい残容量に基づいて特定し、電池を放電するときの最大放電電流値を、第１残容量と第２残容量の小さい残容量に基づいて特定する方法である。この方法は、電池を充電するときも、放電するときも、第１残容量と第２残容量から決定される小さい電流値に決定するので、実質的には第１の方法と同じである。ただ、第２の方法は、第１残容量と第２残容量から充放電電流制限値を決定することなく、充放電電流制限値が小さくなる残容量を選択して充放電電流制限値を決定する。
【００４５】
以下、第１残容量から第１充放電電流制限値候補を決定し、第２残容量から第２充放電電流制限値候補を決定し、第１充放電電流制限値候補と第２充放電電流制限値候補から、電池の充放電電流制限値を決定する方法を図３に基づいて詳述する。
【００４６】
電池は、残容量と温度から、充電電流の最大値と放電電流の最大値、すなわち充放電電流制限値を制限する必要がある。電池の残容量で充放電電流制限値を特定する方法は、残容量の高い電池の最大充電電流を小さくして、満充電・過充電にいたる危険を回避する。また、残容量の低い電池は、最大放電電流を小さくして、過放電にいたる危険を回避する。
【００４７】
電池の温度で充放電電流制限値を特定する方法は、電池の温度が低温になると充放電電流制限値を小さく制限する。それは、低温の電池は、充放電による電池の温度上昇・降下が急激になり、電池の使用範囲（残容量範囲）が狭くなるからである。また、電池が高温になっても充放電電流制限値を小さく制限する。それは、高温の電池は、電池の能力は大きくなるが、高温での使用は電池の劣化が大きく、また、さらなる温度上昇を引き起こし、熱暴走の可能性もあるからである。
【００４８】
残容量と温度による充放電電流制限値は、ＬＵＴを用いて決定する。ＬＵＴは、充電電流用と放電電流用があって、メモリに記憶している。充電電流用のＬＵＴは、充放電中の電池の充電電流制限値を残容量と温度から決定する。放電電流用のＬＵＴは、充放電中の電池の放電電流制限値を残容量と温度から決定する。
【００４９】
表３と表４は、残容量と温度に対する充放電電流制限値を決定するテーブルである。表３は充電電流用のテーブル、表４は放電電流用のテーブルである。このテーブルに基づいて、第１残容量から第１充放電電流制限値候補を、第２残容量から第２充放電電流制限値候補を決定する。
【００５０】
【表３】
2006197727.tif 000005
【００５１】
【表４】
2006197727.tif 000006
【００５２】
［第１充放電電流制限値候補］
演算部は、電池の第１残容量から表３と表４のテーブルを使用して、第１充放電電流制限値候補を決定する。表３のテーブルを使用して、第１残容量に対する第１充電電流制限値候補を決定する。表４のテーブルを使用して、第１残容量から第１放電電流制限値候補を決定する。
【００５３】
［第２充放電電流制限値候補］
第１充放電電流制限値候補と同じようにして、演算部は、電池の第２残容量から表３と表４のテーブルを使用して、第２充放電電流制限値候補を決定する。表３のテーブルを使用して、第２残容量に対する第２充電電流制限値候補を決定する。表４のテーブルを使用して、第２残容量から第２放電電流制限値候補を決定する。
【００５４】
［充放電電流制限値］
演算部は、以上のようにして、第１残容量と第２残容量から第１充放電電流制限値候補と第２充放電電流制限値候補を常に決定する。さらに、演算部は、第１充電電流制限値候補と第２充電電流制限値候補の小さい充電電流制限値候補を、電池を充電させる充電電流制限値とする。また、演算部は、第１放電電流制限値候補と第２放電電流制限値候補の小さい放電電流制限値候補を、電池を放電させる放電電流制限値とする。以上のようにして、演算部は、決定された第１充放電電流制限値候補と第２充放電電流制限値候補の小さい充放電電流制限値候補を、電池を充放電させる充放電電流制限値とする。決定された充放電電流制限値は、通信処理部を介して接続機器通信端子から車両側制御部に送信される。
【００５５】
決定された充放電電流制限値は、通信処理部１９を介して接続機器通信端子３０から車両側制御部に送信される。
【００５６】
このようにして電池の残容量から充放電電流制限値を特定し、特定された充放電電流制限値に基づいて、電池を充放電させる電流の最大値を制限して、電池の劣化を有効に防止して、電池の寿命を長くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の電池の制限電流制御方法は、ハイブリッドカーや電気自動車等の車両用電源装置など、高出力、大電流の電源装置として好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池の制限電流制御方法に使用する電源装置の一例を示すブロック図である。
【図２】電池電圧と残容量の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施の形態に係る電池の制限電流制御方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００…電源装置
１０…残容量検出装置
１１…メモリ
１２…電圧検出部
１４…温度検出部
１６…電流検出部
１７…温度センサ
１８…演算部
１９…通信処理部
２０…電池ユニット
２２…二次電池
３０…接続機器通信端子
【図１】
2006197727.tif 000007
【図２】
2006197727.tif 000008
【図３】
2006197727.tif 000009