(57)【要約】【課題】電池システムの実使用状態に応じて適切な電流制限値を設定することができる電池制御システムの提供。【解決手段】電池制御システム１００は、単電池１１１の電流を検知する電流検知部１３０と、単電池１１１の温度を検知する温度検知部１２５と、所定時間窓における単電池１１１の電流および温度の履歴に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように単電池１１１の電流を制限する制限制御を行う制御部１５０と、を備える。そして、制御部１５０は、所定時間窓における温度の変化が所定範囲内である場合には、既に設定されている第１電流制限値により電流を制限し、所定時間窓における温度の変化が所定範囲外である場合には、第１電流制限値を異なる第２電流制限値に設定変更し、設定変更後の第２電流制限値により電流を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電器の電流を検知する電流検知部と、
前記蓄電器の温度を検知する温度検知部と、
所定時間窓における前記蓄電器の電流および温度の履歴に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように前記蓄電器の電流を制限する制限制御を行う制御部と、を備える電池制御システムであって、
前記制御部は、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲内である場合には、既に設定されている第１電流制限値により電流を制限し、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲外である場合には、前記第１電流制限値を異なる第２電流制限値に設定変更し、設定変更後の前記第２電流制限値により電流を制限することを特徴とする電池制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御システムにおいて、
前記温度の変化が前記所定範囲を上回る場合には、前記第２電流制限値は、前記第１電流制限値よりも小さな値とされることを特徴とする電池制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電池制御システムにおいて、
前記温度の変化が前記所定範囲を下回る場合には、前記第２電流制限値は、前記第１電流制限値よりも大きな値とされることを特徴とする電池制御システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記所定時間窓は、時間幅の異なる複数の時間窓で構成され、
前記所定範囲は、前記複数の時間窓毎に設定され、
前記制御部は、
前記複数の時間窓の各々において前記温度の変化と対応する前記所定範囲とを比較し、該温度の変化が所定範囲内か所定範囲外かを判定し、
その判定結果に基づいて、前記第１電流制限値または前記第２電流制限値により電流を制限することを特徴とする電池制御システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記制限制御を行うと共に、電池状態および前記第１または第２電流制限値に基づく電力制限値により、前記蓄電器から出力される電力を制限することを特徴とする電池制御システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記蓄電器の内部抵抗と前記電流検知部が検知する電流に基づく該蓄電器の発熱量を演算し、
前記蓄電器の発熱量の演算結果と前記温度の変化とに基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記電流検知部が検知する電流に基づく電流二乗積算値を演算し、
前記電流二乗積算値の演算結果と前記温度の変化とに基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記時間窓における電流区間平均値を演算し、
前記電流区間平均電流値と前記温度の変化とに基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記時間窓における電流通電時間の割合としてのＤｕｔｙ比を検知するＤｕｔｙ比検知部を備え、
前記制御部は、
前記Ｄｕｔｙ比検知部が検知したＤｕｔｙ比に基づいて前記第１および第２電流制限値を変化させることを特徴とする電池制御システム。
【請求項１０】
蓄電器の電流を検知する電流検知部と、
前記蓄電器の温度を検知する温度検知部と、
所定時間窓における前記蓄電器の電流および温度の履歴に基づいて、前記蓄電器の電力量の変化を制限する制限制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする電池制御システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記蓄電器の内部抵抗と前記電流検知部が検知する電流に基づく該蓄電器の発熱量を演算し、
前記蓄電器の発熱量の演算結果および前記温度の履歴に基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記電流検知部が検知する電流に基づく電流二乗積算値を演算し、
前記電流二乗積算値の演算結果および前記温度の履歴に基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記時間窓における電流区間平均値を演算し、
前記電流区間平均電流値および前記温度の履歴に基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。
【請求項１４】
請求項１０に記載の電池制御システムにおいて、
前記時間窓における電流通電時間の割合としてのＤｕｔｙ比を検知するＤｕｔｙ比検知部を備え、
前記制御部は、
前記Ｄｕｔｙ比検知部が検知したＤｕｔｙ比に基づいて前記電力量を変化させることを特徴とする電池制御システム。
【請求項１５】
蓄電器の電流を検知する電流検知部と、
前記蓄電器の温度を検知する温度検知部と、
所定時間窓における前記蓄電器の電流および温度の履歴に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように前記蓄電器の電流を制限する制限制御を行う制御部と、を備える電池制御システムであって、
前記制御部は、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲内である場合には、既に設定されている第１電流制限値により電流を制限し、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲外である場合には、前記第１電流制限値を異なる第２電流制限値に設定変更し、設定変更後の前記第２電流制限値により電流を制限し、
前記制御部が設定した第一の電流制限値もしくは第二の電流制限値に基づき、電流を制限することで、充放電期間中に前記電流検知部が検知した前記電流の時間窓幅毎の平均電流値が変化することを特徴とする電池制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に流れる電流を制御する電池制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）に搭載する電池システムは、直列もしくは並列に接続された二次電池、二次電池と負荷との電気的な接続のオンオフを制御するための開閉器や電流センサ等の電気的な部品から構成される。上記電池システムには、電池システムの過渡な使用を検知した場合に、二次電池からモータ等の負荷に流れる電流を制限する電池制御システムを備えている。そのような電池制御システムを備えることにより、電池システムを構成する二次電池や各種構成部品が熱的な制約から逸脱することを回避し、かつ二次電池の劣化による出力低下を抑制するようにしている。
【０００３】
このような電池システムの電流制限方法としては、電流検出器により検出された電流値を二乗し、さらにその値を時系列に従って積算して電流二乗積算値を算出し、当該電流二乗積算値に基づいて、具体的には、当該電流二乗積算値が所定の閾値を上回った場合に、モータ等の負荷に流れる電流を制御するコントローラに出力制限値を送信し、バッテリからインバータへ流れる電流を制限する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４９１８１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、電池システム実使用時では、電池の使われ方がユーザによって、様々に異なる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、予め規定された負荷パターンをもとに電流制限値を決定している。このため、実使用時に電池システムに入力される負荷パターンが、予め規定した負荷パターンよりも高負荷もしくは低負荷な場合、予め規定した電流制限値で電池システムに流れる電流を制限すると、過少もしくは過大に電流制限をかけてしまう可能性がある。結果として、電池システムが熱的な制約を逸脱したり、二次電池のエネルギーを十分に活用することが出来なくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、蓄電器の電流を検知する電流検知部と、蓄電器の温度を検知する温度検知部と、所定時間窓における蓄電器の電流および温度の履歴に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように蓄電器の電流を制限する制限制御を行う制御部と、を備える電池制御システムであって、制御部は、所定時間窓における温度の変化が所定範囲内である場合には、既に設定されている第１電流制限値により電流を制限し、所定時間窓における温度の変化が所定範囲外である場合には、第１電流制限値を異なる第２電流制限値に設定変更し、設定変更後の第２電流制限値により電流を制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池システムの実使用状態に応じて適切な電流制限値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、プラグインハイブリッド自動車に搭載された電池システムを説明する図である。
【図２】図２は、単電池制御部１２１の回路構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、組電池制御部１５０を示すブロック図である。
【図４】図４は、電流制限値決定部１５１を示すブロック図である。
【図５】図５は、記憶部１８０に記憶されている電流制限特性の一例を示す図である。
【図６】図６は、時間窓ＴＷ１〜ＴＷｎを説明する図である。
【図７】図７は、電流制限特性のデータテーブルの一例を示す図である。
【図８】図８は、発熱量演算部１５１１の処理内容を示すブロック図である。
【図９】図９は、時間窓ＴＷ１〜ＴＷ４毎の発熱量ＱＴＷ１〜ＱＴＷ４を説明する図である。
【図１０】図１０は、電流制限値修正判定部１５１２を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、時間窓毎の温度変化を示す図である。
【図１２】図１２は、電流制限値演算部１５１３を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、電流制限値の修正処理を説明する図である。
【図１４】図１４は、電力制限演算部１５３を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、電流制限動作および電流制限特性修正動作の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、ステップＳ１４０の電流制限値修正処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、第１の実施の形態における充放電中の組電池１１０の電流（ラインＬ５０、ラインＬ５１）、温度（ラインＬ５２）及び時間窓Ｔｗ１における実効電流（もしくは平均電流）（ラインＬ５３、ラインＬ５４）の推移を示す図である。
【図１８】図１８は、第２の実施の形態における組電池制御部１５０Ａを示すブロック図である。
【図１９】図１９は、電力量制限係数決定部１５４を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、電力量の定義の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、電力量制限部１５５を示すブロック図である。
【図２２】図２２は、第２の実施の形態における組電池１１０の充放電中の温度（ラインＬ６１）、充電状態（ＳＯＣ）（ラインＬ６２）、電力量（ラインＬ６３）の推移を示す図である。
【図２３】図２３は、Duty比の定義およびDuty比に応じた電流制限特性を説明する図である。
【図２４】図２４は、電流制限値決定部１５１Ｂを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態では、プラグインハイブリッド自動車(ＰＨＥＶ)の蓄電装置に適用した場合を例に説明する。なお、以下に説明する実施例の構成は、ハイブリッド自動車(ＨＥＶ)、電気自動車(ＥＶ)などの乗用車やハイブリッド鉄道車両といった産業用車両の電源を構成する蓄電装置の蓄電器制御回路にも適用できる。
【００１０】
以下では、蓄電部を構成する蓄電器にリチウムイオン電池を適用した場合を例に挙げて説明するが、蓄電器としては、他にもニッケル水素電池や鉛電池、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどを用いることもできる。
【００１１】
−第１の実施の形態−
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至１７に基づいて説明する。図１は、プラグインハイブリッド自動車に搭載された電池システムを説明する図である。
【００１２】
組電池１１０を備える電池システム１０は、開閉器３００，３１０を介してインバータ４００に接続され、開閉器３２０，３３０を介して充電器４２０と接続される。インバータ４００および充電器４２０は車両制御部２００によって制御される。
【００１３】
車両走行中は、電池システム１０はインバータ４００と接続され、組電池１１０が蓄えているエネルギーによりモータジェネレータ４１０が駆動される。なお、車両制動時には、モータジェネレータ４１０は発電機として機能し、モータジェネレータ４１０から出力された三相交流電力はインバータ４００によって直流電力に変換され、電池システム１０に設けられた組電池１１０の充電に用いられる。充電の際には、電池システム１０は充電器４２０と接続され、家庭用の電源または電気スタンドから電力が供給されることにより、組電池１１０が充電される。
【００１４】
（電池システム１０の構成）
電池システム１０は、組電池１１０と、組電池１１０の状態を監視し制御する電池制御システム１００とを備える。電池制御システム１００は、単電池管理部１２０、電流検知部１３０、電圧検知部１４０と、組電池制御部１５０および記憶部１８０を備えている。組電池１１０は、複数の単電池１１１から構成される。単電池管理部１２０は、組電池１１０を構成する単電池１１１の状態を監視する。電流検知部１３０は、電池システム１０に流れる電流を検知する。電圧検知部１４０は、組電池１１０の総電圧を検知する。組電池制御部１５０は組電池１１０の制御を行う。記憶部１８０は、組電池１１０、単電池１１１および単電池群１１２の電池特性に関する情報を格納する。
【００１５】
組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１（リチウムイオン電池）を電気的に直列に接続して構成される。単電池１１１の出力電圧は、例えば、３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）である。もちろん、これ以外の電圧仕様のものでも構わない。
【００１６】
組電池１１０は、電気的に直列に接続された複数の単電池１１１で構成される。組電池１１０を構成する複数の単電池１１１は、電池状態の管理および制御を行う都合上、所定数の単電池１１１で構成される複数の単電池群１１２にグループ分けされている。単電池群１１２は、例えば１個、４個、６個・・・のような所定の単位数で等区分とされる場合もあれば、４個の単電池１１１から成る単電池群１１２と６個の単電池１１１から成る単電池群１１２とを組み合わせるような複合区分とする場合もある。
【００１７】
なお、本実施の形態では、説明を簡単にするために、組電池１１０は、４個の単電池１１１を電気的に直列に接続して成る２つの単電池群１１２ａ及び１１２ｂを、電気的に直列に接続して構成され、合計８個の単電池１１１を備える。
【００１８】
単電池管理部１２０は、複数の単電池制御部１２１から構成されており、上記のようにグループ分けされた単電池群１１２に対して１つの単電池制御部１２１が割り当てられている。単電池制御部１２１は割り当てられた単電池群１１２からの電力を受けて動作し、単電池群１１２を構成する単電池１１１の状態を監視及び制御する。図１に示す例では、単電池管理部１２０には、２つの単電池群１１２ａ，１１２ｂに対応して２つの単電池制御部１２１ａ，１２１ｂが設けられている。
【００１９】
組電池制御部１５０には、単電池管理部１２０から送信される単電池１１１の電池電圧や温度、電流検知部１３０から送信される電池システム１０に流れる電流値、電圧検知部１４０から送信される組電池１１０の総電圧値が入力される。組電池制御部１５０は、入力されたこれらの情報に基づいて組電池１１０の状態検知などを行う。組電池制御部１５０が行う処理の結果は、単電池管理部１２０や車両制御部２００に送信される。
【００２０】
組電池制御部１５０と単電池管理部１２０との間の信号の送受信は、フォトカプラのような絶縁素子１７０が設けられた信号通信部１６０により行われる。絶縁素子１７０を設けるのは、組電池制御部１５０の動作電圧と単電池管理部１２０の動作電源とが異なるためである。単電池管理部１２０は、組電池１１０から電力を受けて動作するのに対して、組電池制御部１５０は、車載補機用のバッテリ（例えば１４Ｖ系バッテリ）を電源として用いている。
【００２１】
絶縁素子１７０は、単電池管理部１２０を構成する回路基板に実装しても良いし、組電池制御部１５０を構成する回路基板に実装しても良い。尚、システム構成によっては、前記絶縁素子１７０を省略することも可能である。
【００２２】
上述した単電池制御部１２１ａ，１２１ｂは、それぞれが監視する単電池群１１２ａ，１１２ｂの電位の高い順に従って、信号通信部１６０により直列に接続されている。組電池制御部１５０が送信した信号は、絶縁素子１７０を介して、信号通信部１６０により単電池制御部１２１ａに入力される。単電池制御部１２１ａの出力と単電池制御部１２１ｂの入力との間も同様に、信号通信部１６０により接続され、信号の伝送が行われる。
【００２３】
単電池制御部１２１ｂの出力は、絶縁素子１７０を介して、信号通信部１６０により組電池制御部１５０に伝送される。このように、組電池制御部１５０と単電池制御部１２１ａ，１２１ｂとは、信号通信部１６０によりループ状に接続されている。このループ接続は、デイジーチェーン接続あるいは数珠繋ぎ接続もしくは芋づる式接続と呼ぶ場合もある。なお、本実施の形態では、単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂとは、絶縁素子１７０を介さずに接続されているが、絶縁素子１７０を介して接続されていても良い。
【００２４】
記憶部１８０には、電池システム１０の電流制限特性や組電池１１０、単電池１１１、単電池群１１２の電池特性に関する情報が格納されている。電池特性としては、例えば、充電状態(ＳＯＣ:State of Charge)と開回路電圧(ＯＣＶ：Open Circuit Voltage)との関係を記述したデータテーブルや数式、内部抵抗特性や分極抵抗特性などをＳＯＣや温度等各種パラメータとの対応関係を記述したデータテーブルや数式などがある。なお、本実施形態では、記憶部１８０は、組電池制御部１５０や単電池管理部１２０の外部に設置されている構成としたが、組電池制御部１５０または単電池管理部１２０が記憶部を備える構成とし、これに上記情報を格納してもよい。
【００２５】
（単電池制御部１２１の構成）
図２は、単電池制御部１２１の回路構成を示す図である。単電池制御部１２１は、電圧検出回路１２２、制御回路１２３、信号入出力回路１２４および温度検知部１２５を備える。電圧検出回路１２２は、各単電池１１１の端子間電圧を測定する。温度検知部１２５は、単電池群１１２の温度を測定する。制御回路１２３は、電圧検出回路１２２および温度検知部１２５から入力された測定結果を、信号入出力回路１２４を介して組電池制御部１５０に送信する。
【００２６】
なお、周知の構成のため図示は省略したが、単電池制御部１２１には、自己放電や消費電流ばらつき等に伴い発生する単電池１１１間の電圧ばらつきを均等化する回路が、一般的に実装される。
【００２７】
単電池制御部１２１に設けられた温度検知部１２５は、単電池群１１２全体として１つの温度を測定し、その温度を、単電池群１１２を構成する単電池１１１の温度代表値として取り扱う。温度検知部１２５が測定した温度は、単電池１１１、単電池群１１２、または組電池１１０の状態を検知するための各種演算に用いられる。
【００２８】
なお、単電池１１１毎に温度検知部１２５を設けて単電池１１１毎に温度を測定し、単電池１１１毎の温度に基づいて各種演算を実行するようにしても構わない。ただし、この場合は、温度検知部１２５の数が多くなる分、単電池制御部１２１の構成が複雑となる。
【００２９】
図２では、温度検知部１２５を簡易的に示したが、実際には温度測定対象に温度センサが設置され、その温度センサから温度情報としての電圧が出力される。この測定結果は、制御回路１２３を介して信号入出力回路１２４に送信され、信号入出力回路１２４によって単電池制御部１２１の外部に出力される。単電池制御部１２１には、この一連の流れを実現する機能が温度検知部１２５として実装されている。なお、温度情報（電圧）の測定には電圧検出回路１２２を用いることもできる。
【００３０】
（組電池制御部１５０の構成）
図３は、組電池制御部１５０の構成を示すブロック図である。組電池制御部１５０は、電流制限値決定部１５１と電池状態検知部１５２と電力制限演算部１５３とを備える。
【００３１】
組電池制御部１５０には、単電池管理部１２０から出力される単電池１１１の電池電圧や温度の計測値、電流検知部１３０からの電流値、電圧検知部１４０から出力される組電池１１０の総電圧値、記憶部１８０に格納された単電池１１１の電池特性情報や後述する電流制限値、が入力される。また、単電池管理部１２０は、単電池１１１が過充電もしくは過放電であるかの診断を行う機能や、単電池管理部１２０に通信エラーなどが発生した場合に異常信号を出力する機能を有しており、それらの診断結果や異常信号も組電池制御部１５０に入力される。さらに、上位の制御装置である車両制御部２００からも信号が入力される。
【００３２】
組電池制御部１５０は、入力された情報、および記憶部１８０に予め記憶されている電流制限値や単電池１１１の電池特性に基づいて、組電池１１０の充放電を適切に制御するための電流制限値の演算、電力制限値の演算、単電池１１１のＳＯＣや劣化状態(ＳＯＨ：State Of Health)の演算、電圧均等化制御を行うための演算を実行する。組電池制御部１５０は、これらの演算結果や、その演算結果に基づく指令を、単電池管理部１２０や車両制御部２００に出力する。
【００３３】
（電流制限値決定部１５１の詳細説明）
図３に示した電流制限値決定部１５１について、図４を用いてさらに詳しく説明する。図４は、電流制限値決定部１５１の構成を示すブロック図である。電流制限値決定部１５１は、発熱量演算部１５１１、電流制限値修正判定部１５１２、電流制限値演算部１５１３を備えている。
【００３４】
発熱量演算部１５１１は、電流検知部１３０が検知した電流に基づき組電池１１０もしくは単電池１１１の発熱量を演算する。電流制限値修正判定部１５１２は、発熱量演算部１５１１が演算した発熱量と温度検知部１２５が検知した電池温度とに基づき、電流制限値の修正要否を判定する。電流制限値演算部１５１３には、発熱量演算部１５１１からの出力（発熱量）と電流制限値修正判定部１５１２からの出力（電流制限値の修正要否判定）が入力される。電流制限値演算部１５１３は、これらの入力情報に基づいて記憶部１８０に予め格納されている電流制限値を修正し、修正後の電流制限値を出力する。なお、修正後の電流制限値は、予め格納されている電流制限値とは別に、記憶部１８０に格納される。
【００３５】
図５は、記憶部１８０に記憶されている電流制限特性の一例を示したものである。図５に示す電流制限特性は、時間窓毎の電流制限値を示したものである。電流制限値は、電流値を電池システム１０の熱的な制約を逸脱することなく、劣化による出力低下を抑制するための値に制御するための制限値である。例えば、予め電池システム１０に任意の電流波形を入力した実験等から、電池システム１０の熱的な制約を逸脱させない、または、劣化の進行を促進させないような電流の平均値もしくは実効値を抽出し、これらを電流制限値とする。電池システム１０に対する熱的な影響や劣化特性への影響は、電流が流れている時間に応じて異なる。そこで、本実施の形態では、図５に示すように時間窓に応じて電流制限値を設定するようにした。
【００３６】
図６は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎを説明する図である。図６では、ラインＬ１で示す電流値の時間変化に重ねて、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗ４を示した。なお、時間窓Ｔｗ４〜Ｔｗｎの図示は省略した。時間窓はデータサンプリングする場合の時間幅を規定するものであり、図６に示す例では、現在時刻を基点として過去に遡った時間幅（時間窓）Ｔｗ１〜Ｔｗ４を、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２に関して示したものである。時間の経過と共に、時間幅Ｔｗ１〜Ｔｗ４は図の右方向に移動することになり、それと共に、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗ４内のサンプリングデータも変化する。
【００３７】
記憶部１８０には、図５に示した電流制限特性が、図７に示すようなデータテーブルとして格納されている。また、データテーブルに代えて、時間窓と電流制限値の対応関係を数式などで表現しても良く、データテーブルという形に限定されるものではない。なお、電流制限値は、組電池１１０もしくは単電池１１１の熱的制約だけでなく、組電池１１０もしくは単電池１１１の劣化特性や開閉器３００の部材の熱的制約等を考慮して決めても良い。
【００３８】
図８は、発熱量演算部１５１１の処理内容を示すブロック図である。発熱量演算部１５１１は、電流検知部１３０で検出された電流値Ｉ（Ａ）と、記憶部１８０に格納されている単電池１１１の内部抵抗Ｒ(Ω)とに基づいて、以下の式（１）により時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ（sec）に応じた発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎ（Ｊ）を演算する。
【数１】
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【００３９】
発熱量演算部１５１１によって算出される発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎは、図６に示すような時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に取得される電流値Ｉｉの計測データ（iはサンプリング周期毎に取得したデータのサンプル番号を示す）を用いて算出される。各演算結果は、発熱量演算部１５１１から出力される。なお、図８および式(１)では、内部抵抗の値を一定値としているが、ＳＯＣや温度に応じて内部抵抗の値を変更し、発熱量を演算しても良い。
【００４０】
図９は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎の発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎを説明する図であり、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗ４に関して示したものである。ラインＬ２は発熱量の累積値の時間変化を示している。発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗ４は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗ４において発生した発熱量に相当している。
【００４１】
本実施の形態では、発熱量を式(１)から演算する構成とし、以降の説明では、演算された発熱量に基づく電流制限値の修正及び決定方法について述べる。ただし、熱的な制約もしくは劣化による出力低下等を防ぐ指標となり得るパラメータは式(１)で示す発熱量に限定されるものではなく、例えば、組電池１１０もしくは単電池１１１に流れる電流の電流二乗積算値を時間窓に応じて以下の式(２)から演算し出力しても良いし、組電池１１０もしくは単電池１１１に流れる電流の平均値を時間窓に応じて以下の式(３)から演算し出力しても良い。さらにまた、ある時間窓幅毎の温度変化を演算し、出力する構成としても良い。
【数２】
2015070753.tif 000004
【００４２】
次に、電流制限決定部１５１における電流制限値修正判定部１５１２について説明する。図１０は、電流制限値修正判定部１５１２を示すブロック図である。電流制限値修正判定部１５１２は、修正判定部１５１２１、修正要否決定部１５１２２を備えている。修正判定部１５１２１は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に設けられている。
【００４３】
修正判定部１５１２１は、発熱量演算部１５１１から入力される発熱量と温度検知部１２５から入力される電池温度とに基づいて、時間窓における発熱量と、その時間窓における温度変化とを時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に比較し、その比較結果を出力する。まず、修正判定部１５１２１は、発熱量演算部１５１１で算出された時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎の発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎを、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に予め設定された発熱量の閾値Ｑｔｈ１〜Ｑｔｈｎと比較する。そして、修正判定部１５１２１は、発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎが閾値Ｑｔｈ１〜Ｑｔｈｎに到達したか否かを、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に判定する。
【００４４】
修正判定部１５１２１は、発熱量が閾値に達したと判定すると、温度検知部１２５で取得された温度の、時間窓における変化ΔＴと、温度変化の閾値（下限閾値ΔＴＬＴ、上限閾値ΔＴＵＴ）との大小関係を比較する。温度変化の閾値は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に設定されている。すなわち、時間窓の幅が大きい程、温度変化の閾値（下限閾値ΔＴＬＴ、上限閾値ΔＴＵＴ）も大きな値に設定される。この判定および比較は時間窓毎に行われ、その比較結果が修正判定部１５１２１から出力される。図１１は時間窓毎の温度変化を示す図である。図１１において、ラインＬ３は温度の時系列的な変化を示す。また、温度Ｔcell1〜Ｔcell4は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗ４の左端位置（開始位置）の時刻を示している。そして、各時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗ４における温度変化ΔＴＴｗ１〜ＴＴｗ４は、現在の時刻における温度Ｔcellと温度Ｔcell1〜Ｔcell4との差で表せる。
【００４５】
比較結果としては、例えば、温度の変化ΔＴが、閾値範囲よりも高い場合（ΔＴＵＴ≦ΔＴ）にフラグ「１」を出力し、温度の変化ΔＴがある閾値範囲よりも低い場合（ΔＴ≦ΔＴＬＴ）にフラグ「２」を出力し、温度の変化ΔＴが閾値範囲内（ΔＴＬＴ≦ΔＴ≦ΔＴＵＴ）に収まっている場合にはフラグ「０」を出力する。
【００４６】
次に、修正要否決定部１５１２２について説明する。修正要否決定部１５１２２には、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎の判定結果が修正判定部１５１２１から入力される。修正要否決定部１５１２２は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎の判定結果に基づいて電流制限値を修正すべきか否かの判定を行い、その修正要否判定結果を出力する。修正要否判定結果出力としては、例えば、修正判定部１５１２１から入力された複数のフラグの内、最も数の多かったフラグを出力する方法がある。また、後述する電流制限値の修正処理を時間窓毎に実行出来るように、修正判定部１５１２１から時間窓毎に入力されたフラグを、そのまま時間窓毎に出力しても良い。さらにまた、修正判定部１５１２２の修正判定結果を所定の回数分カウントしておき、カウントした結果に基づいて修正要否を決定し、出力する構成としても良い。
【００４７】
図１２は、電流制限値演算部１５１３を示すブロック図である。電流制限値演算部１５１３は、電流制限値修正部１５１３１、電流制限判定部１５１３２、電流制限値設定部１５１３３を備えている。電流制限判定部１５１３２は、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に設けられている。
【００４８】
電流制限値修正部１５１３１は、図１０に示した電流制限値修正判定部１５１２から入力された修正要否判定フラグに基づき、電流制限値の修正処理を実行する。その修正結果は記憶部１８０に記憶されると共に、電流制限判定部１５１３２に出力される。図１３は、電流制限値の修正処理を説明する図である。図１３において、ラインＬ４０は、現時点において設定されている電流制限特性である。車両起動時においては、予め記憶部１８０に記憶されている電流制限特性が、現時点の電流制限特性として設定される。入力された修正要否判定フラグが修正を要求するフラグであった場合には、電流制限特性の設定がラインＬ４０から、ラインＬ４１，Ｌ４２に変更される。
【００４９】
例えば、上述した修正要否決定部１５１２２が、修正判定部１５１２１から入力された複数のフラグの内、最も数の多かったフラグを出力する構成であった場合を考える。修正要求判定フラグが「１」であった場合、発熱量がその閾値を超えた複数の時間窓の内、時間窓幅内に取得した温度変化ΔＴが上限閾値ΔＴＵＴよりも高くなっている時間窓の数が最も多いことになる。この場合、現在の電流制限が過少（不足している）であると判断し、電流の制限を強める方向に電流制限特性を修正する。すなわち、図１３のラインＬ４０で示す電流制限特性をラインＬ４１のように下方に修正し、全ての時間窓の電流制限値が小さくなるように修正する。その結果、電流制限がより強化される。
【００５０】
一方、修正要求判定フラグが「２」であった場合、発熱量が閾値を超えているが温度変化ΔＴが下限閾値ΔＴＬＴよりも低くなっているので電流制限が過剰であると判断し、電流の制限を緩める方向に電流制限特性を修正する。すなわち、図１３のラインＬ４０で示す電流制限特性をラインＬ４２のように上方に修正し、全ての時間窓の電流制限値が大きくなるように修正する。なお、修正要求判定フラグが「０」であった場合には、現在の電流制限が適切であると判断し、電流制限特性の修正は行わない。
【００５１】
また、上述したように、図１０の修正要否決定部１５１２２が、修正判定部１５１２１から時間窓毎に入力されたフラグをそのまま時間窓毎に出力する構成の場合には、時間窓毎に電流制限値を修正しても良い。すなわち、電流制限特性Ｌ４０を全体的に上方にまたは下方に修正するのではなく、電流制限値の修正処理を時間窓毎に行う。また、電流制限値の修正量は、例えば、修正判定要求フラグが「１」もしくは「２」となった場合に、１Ａ電流制限値を下方修正もしくは上方修正するようにしても良いし、実際の温度上昇が、温度上昇閾値（ΔＴＵＴもしくはΔＴＬＴ）を逸脱した場合に、実際の温度上昇と温度上昇閾値との差分に応じた修正量を予め決めておいても良い。
【００５２】
次に、電流制限判定部１５１３２について説明する。電流制限判定部１５１３２には、電流制限値修正部１５１３１からの修正後電流制限値と、発熱量演算部１５１１で算出された時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎の発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎとが入力される。電流制限判定部１５１３２は、時間窓に応じた発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎの演算結果が発熱量の閾値Ｑｔｈ１〜Ｑｔｈｎに到達したかどうかを判定し、制限要求フラグを設定する。例えば、発熱量が閾値に到達した場合には制限要求フラグを「１」に設定し、到達していない場合には制限要求フラグを「０」に設定する。制限要求フラグを設定後、それを電流制限値設定部１５１３３へ出力する。
【００５３】
次に、電流制限値設定部１５１３３について説明する。電流制限値設定部１５１３３は、制限判定部１５１３２から入力された制限要求フラグに基づき電流制限値を設定する。電流制限値の設定方法としては、例えば、複数設定された時間窓のうち、発熱量が閾値よりも高いと判定された時間窓における電流制限値の中で最も値の小さなものを、電流制限値に設定する。なお、ここでの電流制限値には、時間窓における温度変化ΔＴが閾値範囲を外れていてラインＬ４０からラインＬ４１，Ｌ４２のように変更された場合には、変更後の電流制限値が用いられる。
【００５４】
（電池状態検知部１５２の詳細説明）
組電池制御部１５０を構成する電池状態検知部１５２について説明する。電池状態検知部１５２は、単電池制御部１２０が計測した単電池１１１の電圧と電流検知部１３０が取得した電流値、温度検知部１２５が取得した電池温度に基づき、単電池１１１のＳＯＣやＳＯＨを演算する。ＳＯＣは以下の式（４）に示すように、満充電時の容量Ｑmaxと現在電池が蓄えている容量Ｑremainの比として表される。また、内部抵抗に基づく劣化状態ＳＯＨＲは、以下の式（５）で示されるように、新品時の内部抵抗Ｒ０と現在の内部抵抗Ｒ１との比として表される。ここでは、ＳＯＣやＳＯＨＲの演算方法については、公知のものとして説明を省略する。
【数３】
2015070753.tif 000005
【００５５】
（電力制限演算部１５３の詳細説明）
図１４は、電力制限演算部１５３を示すブロック図である。電力制限演算部１５３には、電流制限値決定部１５１で決定された電流制限値、電池状態検知部１５２で演算されたＳＯＣ，ＳＯＨＲ、および温度検知部１２５で検出された電池温度が入力される。電力制限演算部１５３は、これらの入力値に基づいて、組電池１１０の電力制限値を演算し出力する。電力制限値は、電流制限値と、電流制限値に相当する電流が組電池１１０に通電した場合の組電池１１０の電圧と、に基づき、以下の式（６）により算出される。式（６）において、Ｎは組電池１１０を構成する単電池１１１の個数(個)、Ilimitは電流制限値（Ａ）、ＯＣＶは開回路電圧（Ｖ）、Ｒ０は新品時の内部抵抗(Ω)、ＳＯＨＲは劣化状態(％)を示す。
【数４】
2015070753.tif 000006
【００５６】
次に、図１５、図１６のフローチャートにより、電流制限動作および電流制限特性修正動作の一例を説明する。この処理は組電池制御部１５０において、所定時間間隔で繰り返し実行される。まず、図１５に基づき、全体のフローを説明する。
【００５７】
ステップＳ１００では、車両起動信号（車両が起動したかどうかを示す信号）を受信したかどうかを判定する。車両起動信号を受信したと判定されると、ステップＳ１００からステップＳ１１０へ進む。
【００５８】
ステップＳ１１０では、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎の発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎを演算すると共に電池温度を計測する。続くステップＳ１２０では、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に演算した発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎが閾値Ｑｔｈ１〜Ｑｔｈｎ以上か否かを時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に判定する。ここで、全ての時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎに関して発熱量が閾値を下回っていると判定された場合は、ステップＳ１１０に戻る。一方、いずれかの時間窓において発熱量が閾値以上であった場合には、ステップＳ１３０へ進む。
【００５９】
ステップＳ１３０では、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に取得した温度変化ΔＴＴｗ１〜ＴＴｗ４と、温度変化の閾値（下限値ΔＴＬＴ、上限値ΔＴＵＴ）と比較し、温度変化ΔＴが上限値ΔＴＵＴを上回っているか、または下限値ΔＴＬＴを下回っているかを判定する。すなわち、温度変化ΔＴが閾値範囲外か否かを判定する。ステップＳ１３０において、ＹＥＳ（範囲外）と判定されるとステップＳ１４０へ進み、ＮＯ（範囲内）と判定されるとステップＳ１５０へ進む。
【００６０】
ステップＳ１４０では、電流制限値の修正処理を実行する。修正処理の詳細は後述する。ステップＳ１５０では、電流制限値を決定する。すなわち、ステップＳ１３０において温度変化ΔＴが閾値範囲外と判定されると、電流制限値の修正を行って、修正後の電流制限値を用いて電流制限値の決定を行う。一方、ステップＳ１３０において温度変化ΔＴが閾値範囲内と判定されると、修正を行う前の現在の電流制限値を用いて電流制限値の決定が行われる。ステップＳ１６０では、電流制限値をもとに電力制限値を決定する。
【００６１】
図１６は、ステップＳ１４０の電流制限値修正処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１４１では、時間窓内での温度変化ΔＴが上限値ΔＴＵＴを上回っているかどうかを判定する。ステップＳ１４１でΔＴ＞ΔＴＵＴと判定されるとステップＳ１４２へ進み、その他の場合にはステップＳ１４３へ進む。
【００６２】
ステップＳ１４２では、温度変化ΔＴが高い、つまり、組電池１１０もしくは単電池１１１が過剰に発熱している状態であると判定して、電流制限値を小さくするように（すなわち制限を強める方向に）修正する。ステップＳ１４３では、温度変化が低い、つまり、組電池１１０もしくは単電池１１１が発熱していない状態であると判定して、電流制限値を大きくするように（すなわち制限を緩める方向に）修正する。
【００６３】
本実施形態の効果について、図１７に基づき述べる。図１７（ａ）は、組電池１１０に流れる電流波形の一例を、図１７（ｂ）には、組電池１１０の温度波形の一例を、図１７（ｃ）には、時間窓Ｔｗ１における実効電流（もしくは、平均電流）の推移を示しており、時間窓がＴｗ１、Ｔｗ２の２つの時間窓に基づき充放電を制御している場合の様子を示している。尚、ここでは、簡単のため、時間窓Ｔｗ１の区間における電流制限修正処理の効果のみを示した。つまり、時間窓Ｔｗ１での制限値が図１７（ｃ）におけるＩｔｈ１からＩｔｈ１´へと修正された場合の効果のみについて述べる。
【００６４】
車両が走行を開始し、時間窓Ｔｗ１区間内で、発熱量の演算値が閾値を越えたことを検知すると、電池温度の上昇ΔＴＴｗ１を検知する。Ｔｗ１経過時には、ΔＴＴｗ１が閾値の範囲内（ΔＴＬＴ≦ΔＴＴｗ１≦ΔＴＵＴ）にあるため、記憶部１８０に記憶しておいたＴｗ１に対応する電流制限値（Ｉｔｈ１）を設定し、設定した電流制限値もしくは、電流制限値をもとに決定する電力制限値を逸脱しないよう充放電を制御する。
【００６５】
時間窓Ｔｗ２経過後においても同様に電池温度の上昇ΔＴＴｗ２を検知する。Ｔｗ２経過時には、図１７（b）に示したように温度の波形（ラインＬ５２）から計測した温度上昇（ΔＴＴｗ２）が温度上昇の下限閾値よりも小さい（ΔＴＴｗ２≦ΔＴＬＴ）ため、記憶部１８０に格納されている電流制限値では、過剰に電流を制限してしまうと判断し、電流制限値を予め記憶部１８０に記憶されていた各時間窓に対応する電流制限値を制限が緩和する方向へ修正する。つまり、ここでは、図１７（ｃ）に示すようにＩｔｈ１からＩｔｈ１´へと修正する。結果として、図１７（ｃ）のラインＬ５３に示した電流制限値修正後の実効電流値（もしくは、平均電流値）は、図１７（ｃ）のラインＬ５４が示している修正無しの場合に比べ、大きな値となる。また、図１７（a）のラインＬ５０の修正後の電流値も、ラインＬ５１に示した修正無しの電流値に比べ、電流の絶対値が大きな値となる。図１７では、修正後の電流制限値をもとに充放電を制御する例を説明したが、修正後の電流制限値をもとに決定する電力制限値をもとに充放電を制御してもよい。
【００６６】
図１７に基づき、検知した温度上昇（ΔＴＴｗ２）が温度上昇下限閾値よりも小さい場合を例に挙げて説明したが、温度上昇上限閾値よりも大きい場合（ΔＴＴｗ２≧ΔＴＵＴ）は、電流制限を強める、つまり、電流制限値を小さな値に修正することになる。
【００６７】
また、温度の上昇度合いは、電池温度と電池の周囲温度の差分に応じて異なる。ある充放電パターンを入力すると温度が上昇するが、やがて、電池の発熱と放熱がバランスする点（電池の温度と周囲温度との差分に応じて大きくなる放熱量と、電池の発熱量が等しくなる点）に到達する。電池の発熱と放熱がバランスすると、充放電しているにも関わらず時間窓内での温度変化が小さくなるため、充放電しているにも関わらず時間窓における温度上昇が閾値を下回ると判定し、電流の制限を過剰に緩和してしまう可能性がある。このため、電池の周囲温度と現時点の温度との差分を求め、これに応じて、時間窓毎の温度上昇閾値（ΔＴＵＴもしくはΔＴＬＴ）を決定するようにしても良い。
【００６８】
本実施形態によれば、電池の温度上昇に基づき、適切に電流制限値もしくは電力制限値を設定することが可能なため、電池の熱的な制約を逸脱させず、かつ、劣化による出力低下を抑制可能な充放電制御が実現できる。
【００６９】
−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、電流制限値（もしくは電力制限値）を修正することによって、電池システムが熱的な制約を逸脱せず、かつ、二次電池の劣化による出力低下を抑制した充放電制御を実現できるようにした。以下に説明する第２の実施の形態では、組電池１１０の電流値もしくは、電力値を制限する代わりに、組電池１１０の電力量（単位：Ｗｈ）を制限することで、上記の問題を解消するようにした。
【００７０】
本実施形態におけるプラグインハイブリッド自動車の蓄電装置の構成例は、図１と同様である。また、本実施形態における単電池制御部１２１の構成例は図２と同様であるが、た、組電池制御部１５０の構成のみが異なっている。以下では、構成の異なる組電池制御部について説明する。
【００７１】
図１８は、本実施形態における組電池制御部１５０Ａを示すブロック図である。組電池制御部１５０Ａは、図３に示す組電池制御部１５０に対応するものである。組電池制御部１５０Ａは、電池状態検知部１５２Ａ、電力量制限係数決定部１５４および電力量制限部１５５を備えている。
【００７２】
電力量制限係数決定部１５４は、電流検知部１３０から入力された電流と温度検知部１２５から入力された電池温度とに基づいて、電力量を制限するための制限係数を決定する。電力量制限部１５５は、電力量制限係数決定部１５４が決定した制限係数と温度検知部１２５からの電池温度とに基づいて、電力量を演算する。電池状態検知部１５２Ａは、第１の実施の形態の電池状態検知部１５２に対応するものであり、単電池１１１のＳＯＣとＳＯＨＲに加え、単電池１１１の劣化状態ＳＯＨＱを演算する。このＳＯＨＱは、劣化に伴う単電池１１１の満充電容量の減少率を示しており、新品時の満充電容量Ｑmax0と劣化後の満充電容量Ｑmaxとを用いて、以下の式（７）で定義される。ここでは、ＳＯＨＱの演算方法は公知であるものとして詳細は省略する。
【数５】
2015070753.tif 000007
【００７３】
図１９は、電力量制限係数決定部１５４を示すブロック図である。電力量制限係数決定部１５４は、発熱量演算部１５４１と電力量制限係数演算部１５４２とを備えている。なお、発熱量演算部１５４１は、第１の実施の形態の発熱量演算部１５１１と同様のものであり、図８に示した構成と同一構成を有しているので、ここでは説明を省略する。電力量制限係数演算部１５４２は、発熱量演算部１５４１で演算された発熱量Ｑと温度検知部１２５で計測された電池温度とに基づき、電力量制限係数を決定して出力する。
【００７４】
電力量制限係数演算部１５４２は、時間窓毎に発熱量の閾値（Ｑｔｈ１〜Ｑｔｈｎ）を設け、発熱量が閾値に到達すると、温度変化閾値（ΔＴＬＴ、ΔＴＵＴ）と取得した温度変化ΔＴＴｗとを比較する。そして、いずれかの時間窓において、温度変化ΔＴＴｗがΔＴＴｗ≧ΔＴＵＴである場合に、例えば、１よりも小さい値を電力量制限係数として出力する。この電力量制限係数を、後述する電力量の演算結果に乗算することで、電力量を制限することができる。なお、ΔＴＬＴ≦ΔＴＴｗ≦ΔＴＵＴである場合には、電力量制限係数＝１（初期設定値）とする。
【００７５】
次に、図２０，２１を参照して、電力量制限部１５５について説明する。図２０は、電力量の定義の一例を示す図であり、横軸はＳＯＣ、縦軸は電池電圧である。図２０において、点線で示した波形は単電池１１１の開回路電圧（ＯＣＶ）を示しており、実線で示す波形は、ある電流で通電した場合の電池電圧を示している。
【００７６】
単電池１１１にある電流を通電した場合には、図中の実線で示すように、単電池１１１の内部抵抗による電圧変化が生じる。放電時は、開回路電圧から内部抵抗による電圧変化分だけ電圧低下する。本実施の形態で説明する残電力量の定義は、例えば、以下の式（８）で演算される。すなわち、現時点のＳＯＣから下限ＳＯＣに至るまでの電気量と電池電圧の積、つまり、図中のハッチングを施した部分となる。ここで、式（８）中の電池電圧は開回路電圧（ＯＣＶ）と内部抵抗（Ｒ）と内部抵抗の上昇率（劣化状態ＳＯＨＲ）を用いて以下の式（９）で演算される。式（９）に含まれる電力量演算に用いる電流値は、固定値としても良いし、過去の電流履歴に基づいて可変としても良い。
【数６】
2015070753.tif 000008
【００７７】
また、式（８）中の電気量は、現時点のＳＯＣ（ＳＯＣ）と下限ＳＯＣ、新品時の満充電量Ｑmax0と満充電容量の減少率（ＳＯＨＱ）を用いて、現時点のＳＯＣから下限ＳＯＣまでに取り出せる電気量として、以下の式（１０）から演算される。式（１０）中の下限ＳＯＣは、車両が走行するのに最低限必要な出力を確保するためのＳＯＣとして、温度と劣化状態の関数として定義しても良いし、固定値、例えば、実使用時における電池としての下限のＳＯＣとして定義してもよい。
【数７】
2015070753.tif 000009
【００７８】
図２１は、電力量制限部１５５を示すブロック図である。電力量制限部１５５に設けられた電力量演算部１５５１は、式（８）に基づいて電力量を演算する。その演算結果は、電力量制限係数決定部１５４から入力された制限係数が乗算されて、最終的な電力量として出力される。
【００７９】
図２２に基づいて、本実施形態における発明の効果を説明する。図２２には３つのグラフが示されており、上から順に、組電池１１０の充放電中の温度（ラインＬ６１）、ＳＯＣ（ラインＬ６２）、電力量（ラインＬ６３）の推移をプロットしたグラフを示す。
【００８０】
組電池１１０の充放電中に電池の過剰な温度上昇を検知した場合、つまり、各時間窓のいずれかにおいて、温度検知部１２５で検知した温度変化がある予め設定された温度変化の閾値よりも大きいことを検出した場合、電力量制限係数決定部１５４は制限係数を決定し、電力量を制限する。
【００８１】
過剰な温度上昇を検知して電力量が制限された場合、図２２の実線で示す電力量の波形（ラインＬ６３）のように、電力量の制限がない場合（破線で示すライン）と比較して演算結果が小さくなる。このため、組電池１１０の使用状態に応じた適切な電力量を演算することが可能となり、結果として電池システムの過渡な使用を回避することが出来る。
【００８２】
なお、上述した組電池制御部１５０Ａの構成は一例を示したものであり、上述した構成（例えば、図２１の構成）に何ら限定されるものではない。
【００８３】
−第３の実施の形態−
本発明の第３の実施の形態について、図２３、図２４に基づいて説明する。第３の実施の形態においては、ある一定期間の範囲内における通電時間の割合(以下、この割合をDuty比と呼ぶ)に応じて、電流を制限する。
【００８４】
本実施形態は、図３に示す組電池制御部１５０において、電流制限値決定部１５１の構成のみが第１実施形態と異なる。そのため、以下の説明では、第１実施形態と異なる電流制限値決定部１５１のみについて説明することにする。なお、本実施形態では電流制限値決定部に符号１５１Ｂを付した。図２４は、電流制限値決定部１５１Ｂを示すブロック図である。
【００８５】
まず、図２３を用いて、本実施形態におけるDuty比と電流制限特性との関係を説明する。図２３（ａ）はDuty比の定義を説明する図であり、図２３（ｂ）はDuty比に応じた電流制限特性を示す図である。ところで、電池の劣化は、電池の使用状態に応じて異なる。特に、単電池１１１に、電流がどの程度の頻度で通電しているかによって異なる。そのため、図２３（ａ）に示すように、ある一定期間、例えば、１日（＝２４時間）における通電時間をDuty比と定義する。すなわち、（Duty比）＝（通電時間）／（一定時間）のように定義する。さらに、図２３（ｂ）のラインＬ７１に示すように、Duty比に応じた電流制限値を定める。そして、電池システム設計時に、ユーザの使用頻度等に応じたDuty比に相当する電流制限値を、予め設定する。ラインＬ７１は、そのようにして予め時間窓毎に設定された電流制限値を示したものであり、記憶部１８０に記憶されている。
【００８６】
電池の使われ方はユーザによって様々に異なるため、図２３（ａ）に示すDuty比もユーザによってそれぞれ異なる。そこで、本実施の形態では、図２４に示すように、第１の実施の形態における電流制限値決定部１５１に、Duty比判定部１５１４を更に追加したものを電流制限値決定部１５１Ｂとした。
【００８７】
そして、ある一定の期間内（例えば、１日（＝２４時間））の通電時間を計測してDuty比を算出し、これに応じて電流制限値を修正するようにした。つまり、電池システム使用中のDuty比が予め設定された電流制限特性に対応するDuty比よりも小さい場合には、電流制限を緩める方向に修正し（ラインＬ７２）、電池システム使用中のDuty比が予め設定された電流制限特性に対応するDuty比よりも大きい場合は、電流制限を強める方向に修正する（ラインＬ７３）。
【００８８】
本実施の形態では、電池制御システム１００は、第１の実施の形態の場合と同様の電流制限制御を行うことができると共に、さらに、組電池１１０の使用状態に応じた（Duty比に応じた）適切な電流制限値もしくは電力制限値を演算することが可能となる。その結果、電池システムの保護とエネルギーの最大活用を両立することが可能な電池制御システムを提供することが出来る。本実施の形態におけるDuty比に応じた制限処理は、上述した第１及び２の実施の形態の場合にも適用できる。
【００８９】
以上説明した実施の形態では、電池制御システム１００は、単電池１１１の電流を検知する電流検知部１３０と、単電池１１１の温度を検知する温度検知部１２５と、所定時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎにおける単電池１１１の電流および温度の履歴（例えば、発熱量ＱＴｗ１〜ＱＴｗｎ、温度変化ΔＴＴｗ１〜ＴＴｗ４）に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように単電池１１１の電流を制限する制限制御を行う制御部１５０と、を備える。そして、制御部１５０は、所定時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎにおける温度の変化ΔＴＴｗ１〜ＴＴｗ４が所定範囲内（下限閾値ΔＴＬＴ以上で上限閾値ΔＴＵＴ以下）である場合には、既に設定されている第１電流制限値（図１３のラインＬ４０）により電流を制限し、所定時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎにおける温度の変化ΔＴＴｗ１〜ＴＴｗ４が所定範囲外である場合には、第１電流制限値を異なる第２電流制限値（図１３のラインＬ４１，Ｌ４２）に設定変更し、設定変更後の第２電流制限値により電流を制限する。
【００９０】
予め設定された電流制限値は所定の負荷パターンを前提に設定されているので、従来のようにその電流制限値だけを用いて電流制限を行った場合、例えば高負荷パターンで電池が使用された場合には、電池温度が過剰に上昇して電池の熱的な制約を逸脱するおそれがある。逆に、低負荷パターンで使用した場合において、過剰に電流制限をしてしまう可能性がある。しかしながら、本実施の形態においては、上述のように電池の温度変化に応じて、電流制限値を変更するようにしているので、実使用状態に応じた電流制限を行うことができ、過小または過大に電流制限をしてしまうのを避けることができ、電流制限値を電池システムの状態に応じて適切に設定することができる。
【００９１】
第２電流制限値は、温度の変化が所定範囲を上回る場合には第１電流制限値よりも小さな値とされ、温度の変化が所定範囲を下回る場合には第１電流制限値よりも大きな値とされるのが良い。
【００９２】
さらに、所定時間窓を時間幅の異なる複数の時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎで構成し、複数の時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎の温度の変化を、時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎ毎に設定された所定範囲と比較することにより、電池状態の把握をより正確に行うことができ、より適切な電流制限を行うことが可能となる。
【００９３】
さらに、電流制限値を用いた制限制御を行うと共に、電池状態および第１または第２電流制限値および電池状態に基づく電力制限値により、蓄電器から出力される電力を制限することで、単電池の劣化状態ＳＯＨＲ等を考慮した、より適切な制限制御を行うことができる。
【００９４】
また、電池制御システム１００は、単電池１１１の電流を検知する電流検知部１３０と、単電池１１１の温度を検知する温度検知部１２５と、所定時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎにおける単電池１１１の電流および温度の履歴に基づいて、単電池１１１の電力量の変化を制限する制限制御を行う制御部１５０と、を備える。このように、過剰な温度上昇を検知して電力量が制限された場合、図２２のラインＬ６３で示すように電力量の制限がない場合（破線で示すライン）と比較して演算結果が小さくなり、単電池１１１の過渡な使用を回避することが出来る。
【００９５】
なお、電流の履歴として、電池の熱的パラメータである、蓄電器の内部抵抗と前記電流検知部が検知する電流に基づく該蓄電器の発熱量や、電流検知部が検知する電流に基づく電流二乗積算値や、時間窓における電流区間平均値を用いても良い。
【００９６】
さらに、時間窓における電流通電時間の割合としてのDuty比を検知するDuty比検知部としてDuty比判定部１５１４を備え、Duty比判定部１５１４によるDuty比に基づいて第１および第２電流制限値を変化させる、すなわち、図１３に示すラインＬ４１，Ｌ４２を、Duty比に基づいて、さらに図２３（ｂ）のラインＬ７２，Ｌ７３のように変化させる。その結果、電池の使用状態に応じた（Duty比に応じた）適切な電流制限値もしくは電力制限値を演算することが可能となり、電池システムの保護とエネルギーの最大活用を両立することが可能となる。
【００９７】
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、複数の時間窓Ｔｗ１〜Ｔｗｎを設定したが、本発明は、時間窓が一つの場合であっても同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０：電池システム、１００：電池制御システム、１１０：組電池、１１１：単電池、１２５：温度検知部、１３０：電流検知部、１５０，１５０Ａ：組電池制御部、１５１，１５１Ｂ：電流制限値決定部、１５３：電力制限演算部、１５４：電力量制限係数決定部、１５５：電力量制限部、１８０：記憶部、１５１４：Duty比判定部、Ｔｗ１〜Ｔｗｎ：時間窓
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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