(57)【要約】【課題】単セルが故障することでバッテリ全体が故障するといった不都合を回避できる車両を提供すること。【解決手段】直列接続された複数のバッテリセル２０１、２０２、２０３、……と、各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……の電圧を検出するセル電圧検出部２１１、２１２、２１３、……と、バッテリセル２０１、２０２、２０３、……の間に設けられたリレー２２２、２２３、……と、セル電圧検出部２１１、２１２、２１３、……による電圧検出結果に基づいて、リレー２２２、２２３、……をオンオフ制御する制御部と、を設け、各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……が過電圧及び過放電によって損傷しないように、各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……への充電及び放電を各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……個別に制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数のバッテリセルと、
各バッテリセルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
前記バッテリセルの間に設けられたリレーと、
前記セル電圧検出部による電圧検出結果に基づいて、前記リレーをオンオフ制御する制御部と、
を具備する車両。
【請求項２】
前記制御部は、充電時に、前記セル電圧検出部によって所定閾値よりも大きな電圧が検出されたバッテリセルが充電されないように、前記リレーをオンオフ制御する、
請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御部は、放電時に、前記セル電圧検出部によって所定閾値よりも小さな電圧が検出されたバッテリセルが放電されないように、前記リレーをオンオフ制御する、
請求項１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等のバッテリ走行を行う車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」という。）や電気自動車が注目されている。ＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
回生発電された電力は、バッテリに蓄電される。バッテリとしては、一般に、数百ボルトを出力できるような大容量のリチウムイオンバッテリ等が用いられている。実際上、ＨＥＶや電気自動車用のバッテリは、数十個〜百個程度のバッテリセルを直列接続することにより、数百ボルトの電気を出力可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３８１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バッテリが過電圧状態になった場合、バッテリの劣化が促進され、バッテリの短寿命化に繋がる。そこで、ＨＥＶ等におけるバッテリ充電時には、バッテリ全体の電圧を把握し、過電圧とならないよう、電圧印加を軽減もしくはＯＮ−ＯＦＦする制御がなされる。
【０００６】
しかしながら、多数のバッテリセルが直列接続されたバッテリにおいては、単セル毎に電圧のばらつきがあるため、全体では過電圧ではないが、ある単セルでは過電圧となる場合がある。このような場合に、単セルの過電圧を保護するためだけに、バッテリ全体をＯＦＦする制御を行うと、著しい燃費悪化や環境対策の効果を損ねる結果を招く。一方で、過電圧の保護を行わない場合、多数のバッテリセルが直列接続されたバッテリにおいては、１つのバッテリセルが故障しただけで、バッテリ全体が使用できなくおそれがある。
【０００７】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、著しい燃費悪化や環境対策の効果を損ねることなく、単セルが故障することでバッテリ全体が故障するといった不都合を回避できる車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両の一つの態様は、
直列接続された複数のバッテリセルと、
各バッテリセルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
前記バッテリセルの間に設けられたリレーと、
前記セル電圧検出部による電圧検出結果に基づいて、前記リレーをオンオフ制御する制御部と、
を具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リレーのオンオフ制御によって各バッテリセルの充電及び又は放電を制御できるので、著しい燃費悪化や環境対策の効果を損ねることなく、単セルが故障することでバッテリ全体が故障するといった不都合を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示す概略図
【図２】実施の形態によるバッテリの構成を示す接続図
【図３】リレーによる電流遮断の説明に供する図
【図４】リレーの構成を示す図
【図５】実施の形態の動作の説明に供するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示す概略図である。ハイブリッド車両１００は、エンジン（ＥＮＧ）１０１、モーター（ＭＯＴ）１０２、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１０３を有し、エンジン１０１及びモーター１０２の駆動力をトランスミッション１０３を介して車輪１０４に伝達する。
【００１３】
モーター１０２には、バッテリ（ＢＡＴＴ）２００からの電力がインバーター（ＩＮＶ）１１１を介して供給される。また、モーター１０２による回生発電により得られた電力がインバーター１１１を介してバッテリ２００に供給され、これによりバッテリ２００が充電される。
【００１４】
インバーター１１１は、スイッチング動作を行うことによって、バッテリ２００からの直流電流を三相交流に変換してモーター１０２に供給するとともに、モーター１０２からの回生電流を直流電流に変換してバッテリ２００に供給する。インバーター１１１のスイッチング周波数はＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１３によって制御される。
【００１５】
バッテリ２００とインバーター１１１との間には、保護用リレー１１２が設けられており、保護用リレー１１２は、ＥＣＵ１１４によって例えばバッテリ２００に大電流が流れたことが検知されると、ＥＣＵ１１４によって遮断制御される。
【００１６】
図２は、本実施の形態によるバッテリ２００の構成を示す接続図である。バッテリ２００は、複数のバッテリセル２０１、２０２、２０３、………が直列接続されて構成されている。なお、図２では図を簡単化するために３つのバッテリセル２０１、２０２、２０３のみが図示されているが、実際には、数十個〜百個程度のバッテリセルが直列接続されている。本実施の形態では、電圧が約３．６［Ｖ］のバッテリセルが約９０個前後、直列に接続されており、バッテリ２００全体としての電圧は約３２０［Ｖ］となっている。
【００１７】
各バッテリセル２０１、２０２、２０３にはセル電圧検出部（Ｖ  ＳＥＮＳ）２１１、２１２、２１３が設けられており、セル電圧検出部２１１、２１２、２１３は、それぞれ、バッテリセル２０１、２０２、２０３の電圧を検出し、検出結果をＥＣＵ１１４に出力する。
【００１８】
かかる構成に加えて、バッテリセル２０１、２０２、２０３の間にはリレー２２２、２２３が設けられている。リレー２２２の入力端ａはバッテリセル２０１の正極に接続されている。また、リレー２２２の２つの出力端ｂ１、ｂ２のうち、第１の出力端ｂ１は入力端ａが接続されたバッテリセル２０１に隣り合うバッテリセル２０２の負極に接続されているとともに、第２の出力端ｂ２は入力端ａが接続されたバッテリセル２０１に隣り合うバッテリセル２０２の正極に接続されている。同様に、リレー２２３の入力端ａはバッテリセル２０２の正極に接続されている。また、リレー２２３の２つの出力端ｂ１、ｂ２のうち、第１の出力端ｂ１は入力端ａが接続されたバッテリセル２０２に隣り合うバッテリセル２０３の負極に接続されているとともに、第２の出力端ｂ２は入力端ａが接続されたバッテリセル２０２に隣り合うバッテリセル２０３の正極に接続されている。
【００１９】
これにより、リレー２２２、２２３の可動接点が第１の出力端ｂ１に接続されると、そのリレー２２２、２２３に対応するバッテリセル２０２、２０３は隣り合うバッテリセル２０１、２０２と直列接続された状態（つまり通常状態）となり、リレー２２２、２２３の可動接点が第２の出力端ｂ２に接続されると、そのリレー２２２、２２３に対応するバッテリセル２０２、２０３は電流がオーバースルーされて電流が流れない状態（つまりセル遮断状態）となる。
【００２０】
リレー２２２、２２３は、オフ状態のときに可動接点が出力端ｂ１に接続され、オン状態のときに可動接点が出力端ｂ２に接続される。図４は、リレー２２２、２２３の構成を示すものであり、ＥＣＵ１１４によってコイルが通電されないオフ状態では可動接点が出力端ｂ１に接続され、ＥＣＵ１１４によってコイルが通電されたオン状態では可動接点が出力端ｂ２に接続される。
【００２１】
ＥＣＵ１１４は、セル電圧検出部２１１、２１２、２１３による電圧検出結果に基づいて、リレー２２２、２２３をオンオフ制御する。ＥＣＵ１１４は、充電時（つまり回生時）において、例えば図３に示すように、セル電圧検出部２１２による検出電圧Ｖが所定閾値Ｖ１よりも大きかった場合にはリレー２２２をオン制御することにより、バッテリセル２０２に電流が流れなくする。これにより、バッテリセル２０２の過電圧による損傷を防止できる。また、ＥＣＵ１１４は、放電時（つまりモーター１０２への電流供給時）において、セル電圧検出部２１２による検出電圧Ｖが所定閾値Ｖ２よりも小さかった場合にはリレー２２２をオン制御することにより、バッテリセル２０２が放電しないようにする。これにより、バッテリセル２０２の過放電を防止できる。因みに、実施例では、バッテリセル２０１、２０２、２０３、……の定格電圧は約３．６［Ｖ］であり、過電圧を防止するための閾値Ｖ１は４．３［Ｖ］に設定されており、過放電を防止するための閾値Ｖ２は約２．０［Ｖ］に設定されている。
【００２２】
次に、図５を用いて、本実施の形態の動作について説明する。
ステップＳ１において、セル電圧検出部２１１、２１２、２１３が各バッテリセル２０１、２０２、２０３の電圧を検出し、続くステップＳ２において、ＥＣＵ１１４がセル電圧検出部２１１、２１２、２１３による検出結果Ｖを閾値Ｖ１、Ｖ２を用いて閾値判定する。具体的には、ステップＳ２において、ＥＣＵ１１４は、検出電圧ＶがＶ２≦Ｖ≦Ｖ１であるか否かの判断を、セル電圧検出部２１１、２１２、２１３による全ての検出結果Ｖについて行う。
【００２３】
ステップＳ２において肯定結果が得られた場合、このことはそのバッテリセルは充電及び放電が行われても過電圧及び過放電になる可能性が低いことを意味し、処理はステップＳ２からステップＳ３に移る。ステップＳ３においてＥＣＵ１１４は対応するリレーをオフ状態とする（つまり何もしない）ことで、そのバッテリセルの充電及び放電を許容する。
【００２４】
これに対して、ステップＳ２において否定結果が得られた場合、このことはそのバッテリセルは充電及び放電が行われると過電圧又は過放電になる可能性が高いこと意味し、処理はステップＳ２からステップＳ４に移る。ステップＳ４においてＥＣＵ１１４は対応するリレーをオン状態とすることで、そのバッテリセルの充電又は放電を停止する。
【００２５】
ステップＳ３又はステップＳ４の処理の後、ステップＳ５においてイグニッションスイッチ等のバッテリシステム起動信号がオフであれば処理を終了し、オフでなければステップＳ１に戻る。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、直列接続された複数のバッテリセル２０１、２０２、２０３、……と、各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……の電圧を検出するセル電圧検出部２１１、２１２、２１３、……と、バッテリセル２０１、２０２、２０３、……の間に設けられたリレー２２２、２２３、……と、セル電圧検出部２１１、２１２、２１３、……による電圧検出結果に基づいてリレー２２２、２２３、……をオンオフ制御するＥＣＵ１１４と、を設け、各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……が過電圧及び過放電によって損傷しないように、各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……への充電及び放電を各バッテリセル２０１、２０２、２０３、……個別に制御したことにより、著しい燃費悪化や環境対策の効果を損ねることなく、単バッテリセルが故障することでバッテリ全体が故障するといった不都合を回避できる。
【００２７】
また、従来は過電圧が検出されたバッテリセルを積極的に放電して電圧を下げることで他のバッテリセルの電圧と揃える処理をするものがあるが、本実施の形態の構成では、このような放電処理を行うものと比較して、電力を無駄にせずに充電による過電圧を防止できる。
【００２８】
なお、上述の実施の形態では、各バッテリセル毎にリレーを設けた場合について述べたが、バッテリセルをブロック分けし、ブロック毎に１つのリレーを設け、ブロック内のいずれかのバッテリセルが過電圧、過放電のときにそれに対応するリレーを作動させて、ブロック内のバッテリセルの損傷を防止するようにしてもよい。例えば４個のセルを１つのブロックとして、ブロックに１つリレーを設けてもよい。このようにすれば、リレーの数を少なくすることができる。
【００２９】
また、上述の実施の形態では、本発明をハイブリッド車両に適用した場合について述べたが、本発明はハイブリッド車両以外の電気自動車にも適用でき、要は、バッテリを動力源として用いて走行する車両に広く適用可能である。
【００３０】
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等のバッテリ走行を行う車両に適用し得る。
【符号の説明】
【００３２】
１００  ハイブリッド車両
１０１  エンジン（ＥＮＧ）
１０２  モーター（ＭＯＴ）
１０３  トランスミッション（Ｔ／Ｍ）
１０４  車輪
１１１  インバーター（ＩＮＶ）
１１２  保護用リレー
１１３、１１４  ＥＣＵ
２００  バッテリ（ＢＡＴＴ）
２０１、２０２、２０３  バッテリセル
２１１、２１２、２１３  セル電圧検出部（Ｖ  ＳＥＮＳ）
２２２、２２３  リレー
【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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