(57)【要約】【課題】電池電圧を、電池が最大電力を供給できる電圧以上に制御する電池制御装置を提供する。【解決手段】電池１０からアプリケーション１４に電力を供給する場合、電流センサ１２により供給電流Ｉが測定され、電池１０の極間電圧が電圧センサ１６によって測定され、それぞれの測定値が制御ＥＣＵ１８に入力される。制御ＥＣＵ１８では、予め求めた開放電圧の１／２以上に極間電圧を制御するように、アプリケーション１４に供給される電力量を制御する。これにより、電池１０からアプリケーション１４に供給される電力が最大値を超え低下してしまうほど大きな電流が電池１０からアプリケーション１４へ流れることを回避できる。これにより電池１０からアプリケーション１４への電力供給を効率化できる。【選択図】　　　　図１
2004031072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池からアプリケーションへの電力供給を制御する電池制御装置であって、
電力供給中の電池の極間電圧の下限値が、その時の電池の開放電圧の１／２となるように制御することを特徴とする電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池からアプリケーションに電力を供給する際に電力供給を制御する電池制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電池制御装置においては、アプリケーション側からの電力要求に応じて、電池からアプリケーションに供給される電流値を制御していた。この場合、アプリケーションからの電力要求が大きくなると、電池制御装置はアプリケーションに供給する電流値を大きくして対応していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電池の供給電力は電流値に常に比例するわけではなく、ある電流値において供給電力が最大値をとり、それ以上電流値を大きくしてもかえって供給電力が小さくなってしまうという問題があった。
【０００４】
また、供給電流値が大きくなって電池電圧が低下すると、電池が劣化してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電池電圧を、電池が最大電力を供給できる電圧以上に制御する電池制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電池からアプリケーションへの電力供給を制御する電池制御装置であって、電力供給中の電池の極間電圧の下限値が、その時の電池の開放電圧の１／２となるように制御することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、電力供給中の極間電圧の下限値をその時の電池の開放電圧の１／２以上の値とするように制御するので、電池が最大電力を供給できる電圧以下に電池電圧が低下せず、効率よく電力供給をできるとともに、電池の劣化も防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００９】
図１には、本発明に係る電池制御装置の構成のブロック図が示される。図１において、電池１０は、電流センサ１２を介してアプリケーション１４に電流を供給する。このアプリケーション１４としては、例えば電気自動車、ハイブリッド車等に搭載されたモータ、照明装置、エアコンディショナー等の電気機器類等が考えられる。また、電池１０の極間電圧Ｅは、電圧センサ１６により検知される。
【００１０】
上記電流センサ１２によって検知される電池１０の出力電流値Ｉ及び電圧センサ１６で検知される電池１０の極間電圧Ｅの値は、それぞれ制御ＥＣＵ１８に入力される。制御ＥＣＵ１８では、入力された電池の電流値Ｉ及び極間電圧Ｅから極間電圧Ｅが所定値を下回らないようにアプリケーション１４に供給される電流量を制御する。この極間電圧Ｅの下限値は、その時における電池１０の開放電圧（ｏｃｖ）Ｅ０の１／２の値とするのが好適である。すなわち、電池１０の極間電圧Ｅは、常にその時の電池の開放電圧の１／２以上となるように制御される。
【００１１】
電池１０の極間電圧Ｅの下限値をその時の電池の開放電池の１／２とするのは、この極間電圧Ｅにおいて電池１０から出力される電力値が最大となり、極間電圧Ｅがこの値を下回るまで電流値Ｉを大きくすると、かえって電池１０からの出力電力が小さくなるからである。これは以下のようにして計算できる。
【００１２】
電池１０の開放電圧（ｏｃｖ）をＥ０とし、極間電圧をＥとし、出力電流値をＩとし、内部抵抗をＲとし、出力電力をＰとすると、これらの間には以下の関係が成立する。
【００１３】
【数１】
2004031072.tif 000003
上記式（１）、（２）をＰについて解くと、
【数２】
2004031072.tif 000004
のようになる。この式からわかるように、出力電力Ｐは、
【数３】
2004031072.tif 000005
が成立する場合に以下の最大値をとる。
【００１４】
【数４】
2004031072.tif 000006
以上の式（２）、（３）、（４）から出力電力Ｐが最大となる場合の極間電圧Ｅを求めると、
【数５】
2004031072.tif 000007
となる。このように、電池１０の供給電力は、極間電圧Ｅがその時の電池の開放電圧Ｅ０の１／２となる時に最大となり、開放電圧のみに依存することがわかる。
【００１５】
以上より、アプリケーション１４に電力供給する場合、電池１０の極間電圧Ｅを開放電圧Ｅ０の１／２以上に維持するという簡易なガードをかけておくことにより、電池１０からアプリケーション１４への効率的な電力供給を確保しつつ、電池の劣化も防止することができる。このように、本実施形態においては、開放電圧Ｅ０のみにより電池１０からの電力供給を制御でき、アプリケーション１４の要求電力や電池１０の内部抵抗、電流等に依存しないので、制御ＥＣＵ１８による電池制御を簡素でかつ高精度とすることができる。
【００１６】
このような制御方法においては、電池１０からアプリケーション１４へ電力供給をする際の電池１０の開放電圧Ｅ０を推定する必要がある。この推定は例えば以下のようにして行われる。
【００１７】
まず、実験的に予め開放電圧カーブを求めておく。図２にはこのような開放電圧カーブの例が示される。図２において、横軸には電池１０の充電状態（ＳＯＣ）が示され、縦軸には電池１０の開放電圧Ｅ０が示されている。
【００１８】
次に、アプリケーション１４に電力を供給する前に電池１０の電圧を電圧センサ１６で測定し、この値を制御ＥＣＵ１８に入力する。この場合には、電池１０からアプリケーション１４に電力が供給されていないので、この時の極間電圧がその時の電池１０の開放電圧Ｅ０となっている。
【００１９】
以上のようにして電圧センサ１６で測定した開放電圧Ｅ０と、前述した開放電圧カーブとから、その時の電池１０のＳＯＣを推定する。
【００２０】
次に、アプリケーション１４を起動して、電池１０からアプリケーション１４へ電力の供給を開始する。この状態で、電流センサ１２により電池１０からアプリケーション１４に供給される電流値Ｉを測定する。このようにして測定された電流値Ｉより以下のようにしてＳＯＣを推定し、更新してゆく。
【００２１】
【数６】
2004031072.tif 000008
上記式において、Ｉは電流センサ１２で測定した電流値であり、充電側が正、放電側が負となっている。またＴはサンプリング間隔（秒）であり、Ｑは電池容量（Ａｈ）である。電池１０のＳＯＣは、上記サンプリング間隔毎に算出され、更新される。
【００２２】
以上のようにして推定したＳＯＣと前述した実験的に求めた開放電圧カーブとからその時の電池１０の開放電圧Ｅ０を推定する。これによって、電池１０の開放電圧Ｅ０が推定される。
【００２３】
図３には、図１に示された本実施形態に係る電池制御装置の動作のフローチャートが示される。図３において、電池制御装置のスイッチをオンとし（Ｓ１）、上述したようにアプリケーション１４への電力供給をしない状態で開放電圧（ｏｃｖ）Ｅ０を測定する（Ｓ２）。この際には、電池１０がアプリケーション１４に接続されておらず、充放電も行われておらず、前回使用時から時間が経過しており、電池の分極の影響も小さいので、正確に開放電圧Ｅ０を測定できる。
【００２４】
このようにして測定した開放電圧Ｅ０と、図２に示された開放電圧カーブ（Ｓ３）とにより、その時の電池１０のＳＯＣを推定する（Ｓ４）。
【００２５】
次に、アプリケーションを起動し（Ｓ５）、アプリケーション１４へ供給する電流値Ｉを電流センサ１２によって測定する（Ｓ６）。
【００２６】
次に、電池容量データＱを予め求めておき（Ｓ７）、前述した式（６）に基づいて電池１０のＳＯＣを推定する（Ｓ８）。このＳＯＣの推定値と図２に示された開放電圧カーブ（Ｓ９）とから電池の開放電圧Ｅ０を推定する（Ｓ１０）。
【００２７】
次に、アプリケーション１４に電力を供給している時の電池１０の極間電圧Ｅを電圧センサ１６によって測定し（Ｓ１１）、この場合の極間電圧Ｅが上記のようにして求めた開放電圧Ｅ０の推定値の１／２よりも大きいか否かが判定される（Ｓ１２）。
【００２８】
上記条件が満たされている場合には、Ｓ６からのステップが繰り返される。また、上記条件を満たさず、極間電圧Ｅが開放電圧Ｅ０の推定値の１／２よりも小さい場合には制御ＥＣＵ１８によりアプリケーション１４が消費する電力を減少するように制御する（Ｓ１３）。これにより、アプリケーション１４に電池１０から供給される電流値Ｉが減少し、電池１０の極間電圧Ｅが上昇し、開放電圧Ｅ０の１／２以上に回復する。
【００２９】
なお、電池１０の極間電圧Ｅを制御する場合には、その下限電圧をＥ０／２（１±０．２）の範囲で決定することも好適である。これにより、前述した開放電圧Ｅ０の推定値に誤差が生じた場合に、極間電圧Ｅが高く維持され過ぎて、最大電力が供給できないという事態を回避することができる。この場合の下限値の範囲は、使用する電池１０や電流センサ１２、電圧センサ１６、制御ＥＣＵ１８等のシステム全体の特性によって適宜決定することができる。なお、極間電圧Ｅの下限値がＥ０／２（１±０．２）の範囲にある場合においては、電池１０からアプリケーション１４に供給される電力は、（電流値Ｉ）×（極間電圧Ｅ）によって逐次計算し、異なる時間の供給電力量を比較して最大電力が得られる方向、すなわち電流増方向又は電流減少方向を決定し、その方向に制御ＥＣＵ１８がアプリケーション１４への供給電流量を制御する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御ＥＣＵにより電池からアプリケーションへ電力が供給される際の電池の極間電圧を、その時の電池の開放電圧の１／２以上とすることにより、電池からアプリケーションへの供給電力が低下する領域まで供給電流が過大となることを回避できる。これにより、電池からアプリケーションへの電力供給を効率よく行うことができ、また過大な電流を回避して電池の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電池制御装置の構成のブロック図である。
【図２】電池のＳＯＣと開放電圧との関係を示す開放電圧カーブを示す図である。
【図３】図１に示された実施形態の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０　電池、１２　電流センサ、１４　アプリケーション、１６　電圧センサ、１８　制御ＥＣＵ。
【図１】
2004031072.tif 000009
【図２】
2004031072.tif 000010
【図３】
2004031072.tif 000011