(57)【要約】【課題】  高圧電池の状態に応じた高圧電池から低圧電池への送電の信頼性の向上が可能なハイブリッド車用電池管理装置を提供することを、その目的としている。【解決手段】  車両制御装置１０により制御される高圧回転電機４、５と電力を授受する高圧電池１から低圧負荷８に給電するための低圧電池２へ降圧送電する降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ１１と、この降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の降圧送電を制御する電池コントローラ３とを備えるハイブリッド車の電池管理装置において、電池コントローラ３が、検出した高圧電池１の状態に基づいて降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の降圧送電を制御し、かつ、検出した高圧電池１の状態を車両制御装置１０に送信する。これにより、車両制御装置１０と電池コントローラ３との通信不調にもかかわらず、電池コントローラ３は高圧電池１の状態に応じた好適な高圧電池１から低圧電池２への送電を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両制御装置により制御される高圧回転電機と電力を授受する高圧電池から低圧負荷給電用の低圧電池へ降圧送電する降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記高圧電池の状態を検出して前記高圧電池の状態を前記車両制御装置に送信するとともに、前記両電池の状態に基づいて前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御する制御装置と、
を備え、
前記高圧電池と一体に又は近接して同一ケース内の回路基板に実装されていることを特徴とするハイブリッド車用電池管理装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車の電池管理装置において、
前記高圧回転電機、エンジン及び車両制御装置は車両前部に、前記高圧電池及び電池管理装置は車両後部に配置されることを特徴とするハイブリッド車の電池管理装置。
【請求項３】
請求項２記載のハイブリッド車の電池管理装置において、
前記制御装置は、
前記低圧電池から給電されて所定電圧の制御用電源電圧を発生する電源部と、
前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータをＰＷＭ制御させるための指令信号を形成するＰＷＭ制御部と、
前記高圧電池を構成する各電池ブロックの電圧である多数のブロック電圧並びに電池温度を検出してデジタル信号に変換する電圧温度検出部と、
前記各デジタル信号を前記車両制御装置に送信する通信制御部と、
を有することを特徴とするハイブリッド車の電池管理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載のハイブリッド車の電池管理装置において、
前記制御装置は、
前記高圧電池の異常、前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの異常を検出し、この異常検出時に前記車両制御装置に異常信号を警報することを特徴とするハイブリッド車の電池管理装置。
【請求項５】
請求項４記載のハイブリッド車の電池管理装置において、
前記制御装置は、
前記異常検出時に前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータにこの異常に対応する動作を行わせることを特徴とするハイブリッド車の電池管理装置。
【請求項６】
請求項１記載のハイブリッド車の電池管理装置において、
前記制御装置は、
前記高圧電池の状態を検出して前記高圧電池の状態を前記車両制御装置に送信するとともに、前記車両制御装置から受信した指令及び前記両電池の状態に基づいて前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御することを特徴とするハイブリッド車の電池管理装置。
【請求項７】
請求項３記載のハイブリッド車の電池管理装置において、
前記制御装置は、
前記車両制御装置から前記ＰＷＭ制御部への出力指令を受信して前記ＰＷＭ制御部に出力して前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御することを特徴とするハイブリッド車の電池管理装置。
【請求項８】
請求項３記載のハイブリッド車の電池管理装置において、
前記制御装置は、
車両後部に設置される前記低圧電池の温度を検出し、温度に応じた出力指令を前記ＰＷＭ制御部に出力して前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御することを特徴とするハイブリッド車の電池管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車の電池を管理するハイブリッド車用電池管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド車では、高圧電池から走行用モータへ給電し、エアコン、照明装置などの種々の低圧負荷へは低圧電池から給電する２電源方式が、多数の汎用低圧負荷の電圧仕様を変更することなく、走行用モータや発電機の銅損やスイッチング素子のスイッチング損失を低減できる点で好適であり、実用されている。
【０００３】
この場合、高圧電池は高圧の発電機から充電されるが、低圧の低圧電池の充電のために低圧発電機を設けることは構成が複雑となるため、たとえば本出願人の出願になる下記の特許文献１に記載されるように降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて高圧電池の電圧を降圧して低圧電池を充電する方式が好適とされている。以下、この電源方式を２電源方式とも呼ぶものとする。下記の特許文献１はこの種の２電源方式の装置を開示している。
【０００４】
この２電源方式を採用した従来のハイブリッド車では、衝突安全性、搭載スペース及び重量配分を考慮して、走行用モータ、発電機及びエンジンは車両の前部スペースすなわちエンジンルームに配置され、相当の重量と必要収容スペースとをもつ高圧電池は車両後部に配置されるのが通常である。低圧電池は、比較的小型軽量であるため車両の前部又は後部のいずれに配置可能であるが、低圧電池によりエンジン始動を行う場合には低圧電池をエンジンルームに、低圧電池によりエンジン始動を行わない場合には低圧電池を高圧電池と同じく車両の後部に配置して重量バランスを改良するのが得策である。
【０００５】
走行用モータ、発電機及びエンジンからなる回転機は、車両制御装置（車両ＥＣＵ）と呼ばれている回転機系コントローラにより制御され、車両制御装置は、車両状態と運転操作に応じてこれら回転機の動作を制御する。このため、制御配線の簡素化のために、車両制御装置は車両前部に配置されている。
【０００６】
３００Ｖ以上の端子電圧をもつ高圧電池は、数個以下の単電池で構成された電池ブロック毎に充放電状態を精密管理する必要をもち、このため、非常に多数のブロック電圧及び電池温度を検出する電池モニタが上記充放電管理のために設けられている。この電池モニタは、配線の電圧ドロップを減らし、一部は非常に高電圧となるため安全上の配慮から上記高圧電池にできるだけ近接して設けられる。
【０００７】
降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータも、高圧電池からの高圧ケーブルを必要とするため、安全性の配慮から降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ及びその制御装置を高圧電池に近接配置して高圧ケーブルを短縮している。
【０００８】
つまり、上記理由により、従来の２電源方式のハイブリッド車では、回転機と回転機コントローラとをエンジンルームに配置し、高圧電池と電池モニタと降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ及びその制御装置とを車両後部に配置し、回転機コントローラと電池モニタ及び降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとを通信線により個別に接続していた。これにより、回転機コントローラは、この通信線を通じて低圧電池への高圧電池の放電を制御し、電池モニタから高圧電池の情報を受信して回転機制御を行っている。
【特許文献１】特開平７−１５１８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記したように、従来の２電源方式のハイブリッド車では、本質的に、車両前部に配置された車両制御装置が電池モニタから得た高圧電池の情報により高圧電池の状態を最終的に判定し、この判定結果に基づいて降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御装置（以下、ＰＷＭ制御部とも呼ぶ）に降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を指令する。たとえば、車両制御装置は、高圧電池から低圧電池への送電が高圧電池の一部又は全部にとって望ましくない過放電状態又は低充電状態と判定した場合には高圧電池から低圧電池への送電の中断を、逆に高圧電池の一部又は全部が過充電状態又は高充電状態と判定した場合には高圧電池から低圧電池への送電の促進を指令することになる。
【００１０】
しかし、このような降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの運転制御は、車両後部の電池モニタから車両前部の車両制御装置への高圧電池状態の送信と、車両前部の車両制御装置から車両後部の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ制御用のＰＷＭ制御部への出力指令の送信とを必要とし、万が一、これらの送信を行う通信線が断線したり、外れたり、絶縁不良となったりすると、主バッテリの状態に基づく降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの運転制御を行うことができないという問題があることがわかった。ハイブリッド車は、その長期の運用により自己が発生する振動、走行に伴う振動の他、予期しない衝突や衝撃などの外力を車体に受ける場合があり、更には、これらの通信線へのノイズの重畳により、電池モニタから車両制御装置への通信の不調や車両制御装置からＰＷＭ制御部への通信の不調に備えておく必要がある。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高圧電池の状態に応じた高圧電池から低圧電池への送電の信頼性の向上が可能なハイブリッド車用電池管理装置を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明のハイブリッド車用電池管理装置は、車両制御装置により制御される高圧回転電機と電力を授受する高圧電池から低圧負荷給電用の低圧電池へ降圧送電する降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記高圧電池の状態を検出して前記高圧電池の状態を前記車両制御装置に送信するとともに、前記両電池の状態に基づいて前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御する制御装置とを備え、前記高圧電池と一体に又は近接して同一ケース内の回路基板に実装されていることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、この発明では、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御装置自体が、高圧電池の状態を検出し車両制御装置にそれを送信する点を特徴としている。言い換えれば、従来の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ制御用のＰＷＭ制御部と、高圧電池の状態を検出して車両制御装置に送信する電池モニタとが一体化されている。これにより、たとえこの電池管理装置と車両制御装置との間の通信が不調となったとしても、電池管理装置はなんら問題なく高圧電池から低圧電池への送電の制御を高圧電池の状態に応じて行うことができ、通信線の劣化や破損などの原因による通信不調が生じても、高圧電池の状態に応じた降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ制御を実現することができる。
【００１４】
本発明は更に、従来、個別に行われていたため、重複していた電池モニタと車両制御装置との間の通信線と、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ制御用のＰＷＭ制御部と車両制御装置との間の通信線とを共通化することができ、通信系の簡素化を実現することができる。また、従来、個別に形成されていた電池モニタと降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとを一体化することができるので、それらへ供給する電源部の簡素化を含め、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【００１５】
好適な態様において、前記高圧回転電機、エンジン及び車両制御装置は車両前部に、前記高圧電池及び電池管理装置は車両後部に配置される。これにより、車両制御装置と電池コントローラとの間の通信線の簡素化の利益を増大することができ、また、車両衝突などによる通信線の故障が生じる可能性が増大しても、高圧電池の状態に応じた降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を確保することができる。
【００１６】
好適な態様において、前記制御装置は、前記低圧電池から給電されて所定電圧の制御用電源電圧を発生する電源部と、前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータをＰＷＭ制御させるための指令信号を形成するＰＷＭ制御部と、前記高圧電池を構成する各電池ブロックの電圧である多数のブロック電圧並びに電池温度を検出してデジタル信号に変換する電圧温度検出部と、前記各デジタル信号を前記車両制御装置に送信する通信制御部とを有することを特徴としている。
【００１７】
すなわち、この態様によれば、電池管理装置をコンパクトに構成することができるとともに、従来は降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ制御部に設けられていた降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧を検出する入力電圧検出回路を省略して、高圧電池の各ブロック電圧を検出して車両制御装置に送信する高圧電池電圧検出部すなわち従来の電池モニタの出力を利用してＰＷＭ制御部の制御に利用することができ、回路構成を簡素化することができる。なお、従来の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータのＰＷＭ制御部が有していた高圧電池電圧検出回路は、高圧電圧を検出し、それをＰＷＭ制御部の基準電位を基準レベルとする信号電圧に変換する回路は簡単ではなかった。
【００１８】
好適な態様において、前記制御装置は、前記高圧電池の異常、前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの異常を検出し、この異常検出時に前記車両制御装置に異常信号を警報することを特徴としている。これにより、高圧電池の異常の検出と報知のための回路と、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの異常の検出と報知のための回路とを共用化することができる。
【００１９】
好適な態様において、前記制御装置は、前記異常検出時に前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータにこの異常に対応する動作を行わせる。これにより、この異常対応は通信線を経由しての車両制御装置との交信を必要とせず、更には従来の電池モニタとＰＷＭ制御部との通信も必要とせず、自己の回路内で行うことができるため、回路構成を簡素化し、動作信頼性を向上することができる。つまり、電池コントローラは自己が検出した降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータや高圧電池の異常に対して、車両制御装置を経由することなく降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを対応させることができ、通信不調に対する信頼性を向上することができる。
【００２０】
好適な態様において、前記制御装置は、前記高圧電池の状態を検出して前記高圧電池の状態を前記車両制御装置に送信するとともに、前記車両制御装置から受信した指令及び前記両電池の状態に基づいて前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御することを特徴としている。このようにすれば、装置の一層の小型化、軽量化を図ることができる。
【００２１】
好適な態様において、前記制御装置は、前記車両制御装置から前記ＰＷＭ制御部への出力指令を受信して前記ＰＷＭ制御部に出力して前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御することを特徴としている。このようにすれば、装置の一層の小型化、軽量化を図ることができる。
【００２２】
好適な態様において、前記制御装置は、車両後部に設置される前記低圧電池の温度を検出し、温度に応じた出力指令を前記ＰＷＭ制御部に出力して前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記降圧送電を制御することを特徴としている。このようにすれば、装置の一層の小型化、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のハイブリッド車の電池管理装置の好適な態様を、図面を参照して以下に説明する。本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を他の公知技術の組み合わせ又はそれと同等の技術の組み合わせにより実施しても良いことはもちろんである。
（全体構成）
この実施例の電池管理装置を採用するハイブリッド車の電力系統図を図１に示す。１は高圧（１００〜４００Ｖ）の高圧電池、２は低圧（１４Ｖ程度）の低圧電池である。高圧電池１は通常の二次電池でもよいが、燃料電池を採用してもよい。
【００２４】
３は高圧電池１及び低圧電池２を管理する電池コントローラ（本発明で言う電池管理装置）３、４は走行用モータ、５は発電機、６、７は高圧電池１と走行モータ４及び発電機５を接続する高圧電力ケーブル、８は低圧電池２から低圧電力を受電する低圧負荷、９はエンジン、１０は回転機コントローラ（車両制御装置又は車両ＥＣＵとも言う）である。
【００２５】
走行モータ４は、高圧電池１から受電した直流電力を三相交流電力に変換して内蔵モータに給電する三相インバータを一体に有し、この三相インバータは高圧電池から受電した直流電力を交流電力に変換してモータ部に給電してモータ部に走行動力を発生させ、回生制動時にはこの逆の動作を行う。
【００２６】
発電機５は、エンジン９の発生動力により駆動されて発電を行うとともに、エンジン始動時にはスタータモータとして作動してエンジンを始動させる。発電機５は、発電時に発電された三相交流電力を整流して高圧電池１を充電する三相整流器として作動し、エンジン始動時はインバータとして作動する三相インバータを一体に有している。なお、エンジン始動用のスタータ装置を別にもつ場合には、発電機５は三相インバータではなく、三相整流器を有していても良い。
【００２７】
発電機５はエンジン９からトルクを入力されるが、エンジン９は発電機５を駆動するのみならず、走行動力の一部を供給することもできる。ハイブリッド車における走行モータ４、発電機５及びエンジン９及び図示しない車輪間のトルクすなわち回転力の授受は既知の種々の方式の一つによりなされるが、トルク授受方式自体はこの実施例の要旨ではないため説明を省略する。
【００２８】
走行モータ４、発電機５及びエンジン９からなる回転機系は、搭載スペースを考慮して車両の前部スペース（エンジンルーム）に配置されている。したがって、これら回転機系から情報を検出し、これらの情報及び外部情報に基づいて回転機系を制御する回転機コントローラ１０も、配線負担やその信頼性を向上するべくこれら回転機系に近接してエンジンルーム内に配置されている。
【００２９】
これに対して、高圧電池１は、相当の重量と必要収容スペースとをもち、エネルギー貯蔵量が大きいため衝突時の安全性や車両の重量バランスの向上を考慮して車両中央部より後方すなわち車両後部に配置されている。この実施例では、低圧電池２も、同様の理由により車両後部に配置されているが、低圧電池２の重量、体格は高圧電池１よりも格段に小さいために車両後部以外に配置しても良い。
（車両制御装置１０）
車両制御装置１０は、外部から入力される操作情報特に運転者の運転操作に応じて回転機系又は車両走行を制御するマイコン内蔵のコントローラであり、通常において車両ＥＣＵと呼称されている。回転機コントローラ１０は、走行モータ４、発電機５及びエンジン９からそれらの状態を示す信号を受け取り、これらの受信信号並びに他から入力された入力信号を所定のプログラムで演算し、その結果に基づいて走行モータ４及びエンジン９の運転を制御する。走行モータ４及び三相交流発電機５が界磁コイル付きブラシレスＤＣモータである場合には、車両制御装置１０は、これら回転電機に内蔵された界磁電流制御装置に指令して界磁電流制御も行うこともできる。車両制御装置１０は、電池コントローラ３から受信した高圧電池１の状態に関する情報に基づいて、運転状態が許す範囲において高圧電池１の状態を良好に保つべく発電機５やエンジン９を制御し、更に高圧電池１の状態が許容範囲を逸脱するおそれがある場合には発電機５やエンジン９を制御して高圧電池１の状態を少なくともその許容状態好ましくは好適状態に保つことを優先してそれらを制御する。車両制御装置１０は、車両ＥＣＵとして周知であるため、更なる説明は省略する。
（電池コントローラ３）
この実施例の特徴をなす電池コントローラ３について説明する。電池コントローラ３は、高圧電池１の電圧を降圧して低圧電池２に印加するＤＣ−ＤＣコンバータ（降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ又は絶縁コンバータとも言う）１１、高圧電池１を構成する多数のブロックの電圧（ブロック電圧とも言う）の各部電圧及び温度更に好ましくは電流を検出する電圧温度検出部（以下、電池モニタとも言う）１２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を制御するＰＷＭ制御部１３、車両制御装置１０との通信を行う通信制御部１４により構成されており、更に低圧電池２から給電される電圧を内部の電源電圧とするための定電圧回路である電源回路２１も有している。なお、電圧温度検出部１２、ＰＷＭ制御部１３及び通信制御部１４は、本発明で言う制御装置を構成している。
【００３０】
電池コントローラ３は、ケースに密閉収容された回路基板に実装されて、高圧電池１に近接してあるいは高圧電池１と一体に構成されている。この実施例では、電池コントローラ３は、高圧電池１の状態（たとえば温度、電圧、電流）を検出して、これらの受信信号に基づいて所定のプログラムで高圧電池１の状態を判定し、判定結果を車両制御装置１０に送信する。また、電池コントローラ３は、上記高圧電池１の状態又は上記判定結果と、低圧電池２の温度や電圧、更にはＤＣ−ＤＣコンバータ１１の温度や内部電圧などに基づいてＤＣ−ＤＣコンバータすなわち絶縁コンバータ１１の運転を制御する。
【００３１】
１５、１６は高圧電池１の両端とＤＣ−ＤＣコンバータ１１の入力端とを接続する高圧電源ケーブル、１７は高圧電池１から電池モニタ１２へ電池電圧信号を送信するための数十本の電圧検出信号線、１８は高圧電池１の温度を検出するのための温度検出信号線である。１９はＰＷＭ制御部１３が出力する指令（デューティ比信号）をＤＣ−ＤＣコンバータ１１内のスイッチング素子駆動回路に出力する指令通信線、２０は電池モニタ１２から信号を通信制御部１４へ出力する通信線、２２は低圧電池２の電圧を検出する信号線、２３は通信制御部１４からＰＷＭ制御部１３に外部指令を送信する通信線、２４は通信制御部１４と車両制御装置１０との通信のための通信線である。その他、電池コントローラ３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１、高圧電池１及び低圧電池２の異常を検出してそれを通信制御部１４を通じて車両制御装置１０に送信する異常検出回路も有することができ、このような異常検出を行う場合には、異常検出時にＰＷＭ制御部１３の運転状態を変更することができる。
【００３２】
（ＤＣ−ＤＣコンバータ１１）
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、高圧電池１から給電される直流高電圧を単相交流電圧に変換するインバータ回路、この交流電圧を降圧するトランス、トランスの二次電圧を整流する整流回路、及び、整流回路の出力を平滑する平滑回路を有する周知の回路方式を採用している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、インバータ回路の各スイッチング素子を断続制御するためのスイッチング素子駆動回路を有している。
（電池モニタ１２）
電池モニタ１２は、高圧電池１の数十又はそれ以上に分割された各電池ブロックの電圧である多数のブロック電圧を読み込んでデジタル信号に変換し、通信制御部１４に時間順次に出力する。また、電池モニタ１２は、高圧電池１に内蔵された温度センサから得た高圧電池温度、並びに、高圧電池１に内蔵された電流センサから得た高圧電池１の充放電電流をそれぞれ読み込んで、デジタル信号に変換し、通信制御部１４に出力する。ただし、発電機５及び走行モータ４の電流を精密に計測することができるのあれば、それらの総和の逆数が高圧電池１の充放電電流となるので、高圧電池１の電流検出は必須ではない。しかし、高圧電池１は、走行モータ４及び発電機５の他にたとえばコンプレッサ駆動用モータなどを駆動する場合もあり、漏電などの可能性も考慮すると、高圧電池１の電流検出はその積算による電池容量推計において非常に好ましいことである。
【００３３】
電池モニタ１２による高圧電池１の各ブロック電圧の検出について説明する。高圧電池１の各ブロック電圧検出には種々の方式は公知となっており、この実施例ではいずれの検出方式を採用しても良い。たとえば、各ブロック電圧の検出は、検出するべきこれらの電圧の多くが相当な高電圧であることを考慮して、公知のフライングキャパシタ回路により行われる。更に具体的に説明すると、検出するべきこれら多数のブロック電圧は、アナログマルチプレクサ回路により時間順次に選択され、一対の入力アナログスイッチを通じてフライングキャパシタを充電する。その後、入力アナログスイッチがオフされ、一対の出力アナログスイッチがオンされてフライイングキャパシタの電圧が電圧検出アンプに出力され、電圧検出回路は、入力されたフライングキャパシタの電圧を増幅してアナログデジタルコンバータに出力し、アナログデジタルコンバータがそれをデジタル信号に変換する。この動作を各ブロック電圧ごとに時間順次に繰り返せばよい。
（ＰＷＭ制御部１３）
ＰＷＭ制御部１３は、読み込んだ低圧電池２の電圧を目標電圧と比較し、この比較結果に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ１１のスイッチング素子のＰＷＭデューティ比を決定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のスイッチング素子駆動制御回路に出力し、低圧電池２の電圧を所定の好適範囲に保つ低圧電池容量制御を少なくとも行い、これにより低圧電池２の容量（実際には電圧）が好適範囲に制御される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を制御するＰＷＭ制御部１３のこのフィードバック制御は従来と本質的に同じであり、もはや良く知られているためこれ以上の説明は省略する。
【００３４】
また、ＰＷＭ制御部１３は、入力される高圧電池１の状態（電圧や温度）や低圧電池２の状態（温度）に基づいて、ＰＷＭ制御部１３を制御して高圧電池１又は低圧電池２の状態を許容範囲又は好適範囲に保つ電池保護制御も行う。たとえば、高圧電池１の電圧が異常に低い場合には、ＰＷＭ制御部１３は低圧電池２への充電を規制して高圧電池１の電圧低下を抑止する。逆に、高圧電池１の電圧が異常に高い場合には、ＰＷＭ制御部１３は低圧電池２の許容範囲において低圧電池２への充電を促進して高圧電池１の電圧過昇を抑止する。また、高圧電池の各ブロック電圧を検出しているので、ブロック電圧が不均衡になった場合は警報を発してＤＣ−ＤＣコンバータの出力を抑制することもできる。また、低圧電池の温度を検出して低圧電池の温度状態に最適な充電電圧に前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を設定することで低圧電池の過充電や充電不足を防止することもできる。この電池保護制御については後述するものとするが、
非常に重要な点は、このＤＣ−ＤＣコンバータ１１による高圧電池１又は低圧電池２の上記電池保護制御を外部からの通信線を通じた指令を通信線の不調などにより受信できない場合でもなんら支障なく実行できることである。
（通信制御部１４）
通信制御部１４は、車両制御装置１０とシリアルパルス通信を行い、車両制御装置すなわち車両制御装置１０から受信したＤＣ−ＤＣコンバータ１１への運転指令信号をＰＷＭ制御部１３に出力し、ＰＷＭ制御部１３はこの出力指令を受信した場合には、他の制御に優先して回転機コントローラ車両制御装置１０からの出力指令に基づくＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御を行う。
【００３５】
また、通信制御部１４は、高圧電池１の状態に関する必要情報を車両制御装置１０に送信する。通信制御部１４が各ブロック電圧を車両制御装置１０に逐次送信し、回転機コントローラ１０がそれらを合計して高圧電池１の電圧を演算しても良いが、通信負担の増大と通信線への予期しない強力な電磁波ノイズの混入の可能性を考慮すると、電池コントローラ３側にて高圧電池１の合計電圧や高圧電池の異常や充電状態を求めて、それを回転機コントローラ１０に送信することがより得策である。
【００３６】
すなわち、車両の運転制御を行う車両制御装置１０にとって本質的に知る必要があるのは、高圧電池１（好適には低圧電池２も）の容量状態つまり、今後どれだけの電力量又はアンペアアワーを放電することができ、今後どれだけの電力量又はアンペアアワーを充電できるかであり、更に高圧電池１又は低圧電池２の温度や容量に生じた異常に関する情報の送信であり、高圧電池１の各ブロック電圧を長い通信線でいちいち送信することは得策ではない。この観点から、この実施例では、通信制御部１４は、高圧電池１の電圧と電流とから高圧電池１の容量を演算し、演算した高圧電池１の容量を車両制御装置１０に送信する方式を採用している。
【００３７】
これらの演算を行うために、この実施例では、通信制御部１４は、回転機コントローラ１０との間のシリアルパルス通信を行うためのＩ／Ｏインタフェーイス回路に加えて、種々の演算を行うためのマイクロコンピュータを内蔵している。マイコン構成とすることにより、上述した回転機コントローラ１０との間のシリアルパルス通信は、通信プロトコルの演算により実行でき、回路構成を簡素化することができる。
【００３８】
このマイクロコンピュータは、上記した高圧電池１の電圧の演算、電流累積値の演算、それらに基づく高圧電池１の容量の演算、更には上述した高圧電池１及び／又は低圧電池２の電池保護制御を行う。更に考えると、このマイクロコンピュータは、上記ＰＷＭ制御部１３が行っている低圧電池２の電圧とその目標電圧とを比較し、この比較結果に基づいて絶縁コンバータ１１のデューティ比を増加したり、低減したりする上述した低圧電池容量制御も行うことができ、この場合には、ＰＷＭ制御部１３の演算回路部分も省略することも可能である。
（電池保護制御）
次に、通信制御部１４により実質的に演算され、ＰＷＭ制御部１３を通じてＤＣ−ＤＣコンバータ１１が実行する上記電池保護制御について説明する。
【００３９】
上述したように、この実施例では、ＰＷＭ制御部１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のＰＷＭデューティ比の制御により、低圧電池２の電圧を好適範囲に収束させるフィードバック制御すなわち低圧電池容量制御を行うが、この低圧電池容量制御は、高圧電池１及び低圧電池２の現在の状態、並びに、車両制御装置１０が把握する高圧電池１や回転機系の現在又は近未来の状態を考慮してなされるべきである。
【００４０】
すなわち、車両走行状態やドライバーの操作状況や道路状態などから高圧電池１の容量状態を近未来において現在よりも高くするべきである場合には、低圧電池２が許す範囲においてＤＣ−ＤＣコンバータ１１の降圧送電は抑制するべきであり、逆の場合には低圧電池２が許す範囲においてＤＣ−ＤＣコンバータ１１の降圧送電は促進されることが好ましい。たとえば、回生制動の予測などの運転事情に基づくＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御が望ましい一例である。この制御は、上述した車両制御装置１０からＰＷＭ制御部１３への出力指令により実現され、この出力指令は、ＰＷＭ制御部１３が通常に行う低圧電池容量制御よりも優先される。
【００４１】
次に、電池コントローラ３内にて行う高圧電池１又は低圧電池２の電池保護制御について説明する。なお、この実施例では、この電池保護制御を電池コントローラ３により行うものとしたが、回転機コントローラ１０により実施しても良く、あるいは、通常はどちらかで行い、それにも関わらず電池状態が改善されない場合には残る他方でそれを行う制御二重系を採用しても良い。また、この実施例では、通信制御部１４はＤＣ−ＤＣコンバータ１１の動作異常も検出し、それに対応してＤＣ−ＤＣコンバータ１１も制御するものとする。
【００４２】
まず、通信制御部１４は、高圧電池１に内蔵された温度センサから高圧電池１の温度を検出し、それが所定の許容最高温度を超えないように、高圧電池１と及びこの電池コントローラ３と一体化された冷却ファン（図示せず）を制御する。電池コントローラ３は高圧電池１と一体に組み付けられており、通信制御部１４は、高圧電池１の温度が常用しきい値を超えれば上記冷却ファンを起動し、高圧電池１の温度が更に上昇するにつれて冷却ファンの回転数を増加する制御を行う。
【００４３】
次に、通信制御部１４は、上記冷却ファンの駆動指令にも関わらず、高圧電池１の温度が所定の最高許容温度を超える場合には、それを車両制御装置１０に報知するとともに、高圧電池１の電流が放電状態である場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のデューティ比を減少して高圧電池１の放電電流を減らし、逆に高圧電池１の電流が充電状態である場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のデューティ比を増加して、高圧電池１の充電電流を減らす。これにより、高圧電池１の温度上昇が更に抑制される。
【００４４】
次に、通信制御部１４は、各ブロック電圧を合計して得た高圧電池１の電圧が最高許容電圧を超える場合にはそれを車両制御装置１０に報知するとともに、低圧電池２の電圧が許す範囲にてＤＣ−ＤＣコンバータ１１のデューティ比を増加して高圧電池１の放電電流を増加し、逆に高圧電池１の電圧が最低許容電圧を下回る場合にはそれを車両制御装置１０に報知するとともに、低圧電池２の電圧が許す範囲にてＤＣ−ＤＣコンバータ１１のデューティ比を低減して高圧電池１の放電電流を減少する。これにより、ＰＷＭ制御部１３は、自己の電源電圧とは基準レベルが異なる高圧電池１の電圧を検出して自己が処理可能な電圧信号に変換する回路をもつことなく、高圧電池１の電圧にもとづくＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御により、高圧電池１の保護制御を行うことができる。
【００４５】
次に、通信制御部１４は、低圧電池２に内蔵された温度センサから低圧電池２の温度を検出し、それが所定の許容最高温度を超える場合には、低圧電池２の電圧が充放電電流が０に相当する電圧値となるようにＰＷＭ制御部１３を通じてＤＣ−ＤＣコンバータ１１のデューティ比を制御するとともに、それを車両制御装置１０に送信する。この制御は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を用いて行う上記他の制御より優先して行われ、これにより、低圧電池２の温度過昇が防止される。なお、低圧電池２の電圧は、開放電圧値（充放電電流＝０）を中心として充電時には充電電流の大きさに応じて高くなり、放電時には放電電流の大きさに応じて低くなる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は低圧負荷８への電力供給だけを行い、低圧電池２の温度低下が促進される。
【００４６】
次に、通信制御部１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の各部電圧を検出し、これに基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ１１の動作が順調に行われているかどうかを判定する。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の動作判定にはＤＣ−ＤＣコンバータ１１内の電流検出も望ましいが、回路負担の増加を考えると電流検出を省略することができる。たとえば、通信制御部１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のトランス二次コイル電圧を検出することができる。この二次コイル電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が順調に作動していな場合、たとえば高圧電池１からＤＣ−ＤＣコンバータ１１への電力供給が電源ケーブル１５や１６の断線や外れなどにより中断した場合などには、０となるため、容易にそれを検出することができる。このトランスの二次コイル電圧によるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の状態判定は、この二次コイル電圧が低圧電池２の負極電位を基準とする電圧となるため、トランスの一次側にて電圧を検出して同様の判定を行う場合に比較して回路を格段に簡素化することができる。
（変形態様）
この実施例では、電池コントローラ３を高圧電池１と一体に組み付けたが、別々に配置しても構わないことは当然である。ただし、両者をできるだけ近接して配置することにより、高圧電池１から電池モニタ１２への配線が数十本にものぼり、一部は非常に高電圧となるブロック電圧検出用の配線を短縮し、かつ、ケース内に密閉することができ、配線による電圧ドロップも減らすことができ、事故時の安全性も向上する。
（変形態様）
この実施例では、通信制御部１４は、上記種々の演算や制御を行ったが、これを車両制御装置１０に代替させてもよい。
（変形態様）
この実施例では、ＰＷＭ制御部１３は、高圧電池１の電圧や状態による高圧電池１の保護のためのＰＷＭ制御を通信制御部１４からの情報に基づいて行ったが、その代わりに図２に示すようにＤＣ−ＤＣコンバータ１１の入力端子又は内部電圧から高圧電池１の電圧を検出する電圧検出回路３０を追加して行っても良い。
（変形態様）
この実施例では、ＰＷＭ制御部１３は、高圧電池１の電圧や状態による高圧電池１の保護のためのＰＷＭ制御を通信制御部１４からの情報に基づいて行ったが、その代わりに図３に示すように電池モニタすなわち電圧温度検出部１２からの電圧に基づいて行っても良い。この場合、電池モニタ１２は検出した各ブロック電圧を合算する回路をもつものとする。
（変形態様）
この実施例では、低圧電池２が車両後部に配置したため、低圧電池２の電圧や温度を電池コントローラ３に直接取り込んだが、たとえば低圧電池２によりスタータモータを駆動してエンジン９を始動する場合などにおいては低圧電池２をエンジンルーム内に配置する方が好ましいため、この場合には、図４に示すように、低圧電池２の電圧や温度を車両制御装置１０に取り込み、車両制御装置１０から通信線２４を通じて通信制御部１４に送信し、通信制御部１４からＰＷＭ制御部１３に出力することもできる。この場合には、通信制御部１４は受信した低圧電池２の電圧をデジタル信号の形式で受け取るため、ＰＷＭ制御部１３のフィードバック演算を自己の内部にて容易にソフトウエア処理することができ、ＰＷＭ制御部１３を実質的に省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のハイブリッド車用電池管理装置を用いたハイブリッド車の電力系統図である。
【図２】図１の変形態様を示す電力系統図である。
【図３】図１の変形態様を示す電力系統図である。
【図４】図１の変形態様を示す電力系統図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      高圧電池
２      低圧電池
３      電池コントローラ
４      走行モータ
５      発電機
８      低圧負荷
９      エンジン
１０      車両制御装置（車両ＥＣＵ）
１１      ＤＣ−ＤＣコンバータ（絶縁コンバータ）
１２      電池モニタ（電圧温度検出部）
１３      ＰＷＭ制御部
１４      通信制御部
２４      通信線
【図１】
2005304122.tif 000003
【図２】
2005304122.tif 000004
【図３】
2005304122.tif 000005
【図４】
2005304122.tif 000006