(57)【要約】【課題】短期間で効率良く、かつ低廉に単電池間の容量ばらつきを解消できる組電池の制御装置を提供する。【解決手段】バッテリＢは、各々が単電池の直列接続からなる複数の電池ブロックＢ１〜Ｂｎからなる。ＨＶＥＣＵ４２は、電池監視部４０からの電池ブロックＢ１〜Ｂｎのバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎに基づいて電池ブロックごとのＳＯＣを検出し、電池ブロックＢ１〜Ｂｎの中にＳＯＣが所定値以上のものが含まれるか否かを判定する。ＳＯＣが所定値以上の電池ブロックが存在すると判定されたことに応じて、ＨＶＥＣＵ４２は、励磁コイルへの信号Ｓ−ＦＵＮの通電を停止してファン駆動リレー３２を非導通させ、冷却ファン３０の運転を停止する。ＨＶＥＣＵ４２は、冷却ファン３０の停止によりバッテリＢの昇温が開始されたことに応じて、バッテリＢの電池ブロックＢ１〜Ｂｎに一定電流を所定期間通電して均等充電を実行する。【選択図】図２
2007195272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続されて組電池を構成する複数の単電池の充電量を検出する充電量検出回路と、
検出された前記充電量を前記複数の単電池の間で均等化する充電量均等化回路とを備え、
前記充電量均等化回路は、
前記組電池の電池温度を上昇させるための昇温手段と、
前記電池温度が上昇された前記組電池を通電して各前記複数の単電池を充電する充電装置とを含む、組電池の制御装置。
【請求項２】
前記昇温手段は、前記複数の単電池のうちの充電量が最も高い単電池と充電量が最も低い単電池との充電量の差が所定値以上であることに応じて前記組電池の電池温度を上昇させる、請求項１に記載の組電池の制御装置。
【請求項３】
前記組電池の電池温度を検出する電池温度検出回路と、
検出された前記組電池の電池温度に応じて冷却媒体を前記組電池に供給する冷却装置とをさらに備え、
前記昇温手段は、前記複数の単電池の少なくとも１個の充電量が前記所定値以上であることに応じて前記組電池に対する前記冷却媒体の供給量を低減する、請求項２に記載の組電池の制御装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、前記組電池に対する前記冷却媒体の供給を停止する、請求項３に記載の組電池の制御装置。
【請求項５】
前記組電池は、内燃機関とともに車両の動力源を構成し、
前記昇温手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスから回収した排熱により前記組電池を暖機する排熱回収装置を含む、請求項２に記載の組電池の制御装置。
【請求項６】
前記排熱回収装置は、
前記排気ガスが流通する排気通路と前記組電池との間に接続されるバイパス通路と、
前記排気ガスが前記バイパス通路を流通するように切り替える切替弁とを含む、請求項５に記載の組電池の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、組電池の制御装置に関し、特に、組電池を構成する複数の単電池の間で充電量を均等化させる手段を有する組電池の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境性能と走行性能とを兼ね備えた自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、インバータを介して直流電源によって駆動されるモータを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００３】
現状のハイブリッド自動車において、直流電源は、二次電池などの単電池を複数個直列に接続してなる組電池で構成されるのが一般的である。組電池のＳＯＣ（充電量：State of Charge）は、モータの回生制動時に発生した電力を受け入れられるように、また要求があればモータに直ちに電力を供給できるように、満充電状態（１００％）と全く蓄電されてない状態（０％）の略中間値（５０〜６０％）に制御される。
【０００４】
しかしながら、組電池は、長時間の使用によって単電池間の容量ばらつきが増加するため、特定の単電池において過放電や過充電が発生する可能性がある。そこで、組電池内の容量ばらつきを解消するために、従来より、組電池の制御装置においては、組電池に一定電流を所定の長時間通電し、すべての単電池を満充電状態とする均等充電が行なわれている。
【０００５】
たとえば特許文献１は、複数個の単電池が直列接続されてなる組電池のＳＯＣの検出値を求めるＳＯＣ検出手段と、エンジン駆動の発電機を制御してＳＯＣ検出値をＳＯＣ目標値に収束させるＳＯＣ一定制御手段と、単電池間の容量ばらつきが所定値を超えたと判定されたことに応じてＳＯＣ検出値を所定のレートで減少させて均等充電を行なう均等充電手段とを備えるハイブリッド車両の電池制御装置を開示する。
【０００６】
これによれば、ＳＯＣ一定制御に際して容量ばらつきが大きいことを検出した場合には、ＳＯＣ検出値を減らすことにより均等充電を行なうので、均等充電実施中もトルクアシストや回生制動を実現でき、車両走行中でも組電池の単電池間の容量ばらつきを解消することができる。
【０００７】
また、均等充電手段において、均等充電における充電レートを電池温度に負相関を有する関数値とすることにより、定充電レートで行なう従来の均等充電に対して、電池温度が過昇となるのを防止しつつ、均等充電必要時間を短縮することができる。
【特許文献１】特開２００２−２０４５３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１８７５７７号公報
【特許文献３】特開２００２−２７６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１のハイブリッド車両の電池制御装置によれば、均等充電手段は、組電池を構成する単電池のすべてを満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）まで充電することとしているため、依然として均等充電に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００９】
すなわち、電池は化学反応によって充放電を行なうため、充電終期においては充電反応の副反応として発生するガスや電池温度の上昇などに起因して充電効率が低下する。そのため、単電池を満充電状態まで充電するには長時間を要することとなる。
【００１０】
また、特許文献１のハイブリッド車両の電池制御装置によれば、単電池のいずれかに過放電が発生し、かつ単電池間の容量ばらつきが所定値を越えたことに応じて均等充電が行なわれるため、均等充電が実行されるタイミングは単電池のＳＯＣに左右され、必然的に不定期となる。そのため、電池制御装置においては、単電池間の容量ばらつきを安定的に抑えるために、単電池間に生じる電池温度のばらつきを厳密に管理する手段が必要となる。これは、組電池の冷却装置において単電池単位での送風量の複雑な制御が要求されることとなり、ひいては装置コストの増大に繋がる。
【００１１】
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、短期間で効率良く、かつ低廉に単電池間の容量ばらつきを解消できる組電池の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明によれば、組電池の制御装置は、直列接続されて組電池を構成する複数の単電池の充電量を検出する充電量検出回路と、検出された前記充電量を前記複数の単電池の間で均等化する充電量均等化回路とを備える。充電量均等化回路は、組電池の電池温度を上昇させるための昇温手段と、電池温度が上昇された組電池を通電して各複数の単電池を充電する充電装置とを含む。
【００１３】
上記の組電池の制御装置によれば、意図的に電池温度を上昇させて充電効率が低下した状態で組電池を通電することにより、組電池を構成するすべての単電池を満充電状態に満たない充電量に均等化させることができる。その結果、常温下ですべての単電池が満充電状態となるまで組電池を通電する従来の均等充電に対して、均等充電に要する時間を短縮することができる。また、効率良く、かつ確実に容量ばらつきを解消することができるため、電池温度において許容され得るばらつきを緩和することができる。その結果、組電池の冷却装置を簡素化かつ低廉化することができる。
【００１４】
好ましくは、昇温手段は、複数の単電池のうちの充電量が最も高い単電池と充電量が最も低い単電池との充電量の差が所定値以上であることに応じて組電池の電池温度を上昇させる。
【００１５】
上記の組電池の制御装置によれば、複数の単電池間に容量ばらつきがあることに応じて組電池の電池温度を上昇させることにより、すべての単電池の充電量を短期間に均等化することができる。
【００１６】
好ましくは、組電池の制御装置は、組電池の電池温度を検出する電池温度検出回路と、検出された組電池の電池温度に応じて冷却媒体を組電池に供給する冷却装置とをさらに備える。昇温手段は、複数の単電池の少なくとも１個の充電量が所定値以上であることに応じて組電池に対する冷却媒体の供給量を低減する。
【００１７】
上記の組電池の制御装置によれば、組電池の冷却装置を利用することにより、簡易に組電池の電池温度を上昇させることができる。
【００１８】
好ましくは、昇温手段は、組電池に対する冷却媒体の供給を停止する。
上記の組電池の制御装置によれば、組電池の冷却装置を運転停止させることにより、簡易に組電池の電池温度を上昇させることができる。
【００１９】
好ましくは、組電池は、内燃機関とともに車両の動力源を構成する。昇温手段は、内燃機関から排出される排気ガスから回収した排熱により組電池を暖機する排熱回収装置を含む。
【００２０】
上記の組電池の制御装置によれば、内燃機関からの排熱を利用することにより、簡易に組電池の電池温度を上昇させることができる。
【００２１】
好ましくは、排熱回収装置は、排気ガスが流通する排気通路と組電池との間に接続されるバイパス通路と、排気ガスが前記バイパス通路を流通するように切替える切替弁とを含む。
【００２２】
上記の組電池の制御装置によれば、内燃機関からの排気ガスを組電池に流通させることにより、組電池を簡易かつ効率良く暖機することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、意図的に組電池の電池温度を上昇させて均等充電を行なうことにより、組電池を構成する単電池はすべて、満充電状態に満たない充電量に均等化される。その結果、均等充電に要する時間を短縮することができる。
【００２４】
また、効率良く、かつ確実に充電量のばらつきを解消することができるため、電池温度において許容され得るばらつきを緩和することができる。その結果、組電池の冷却装置を簡素化でき、装置コストの増加を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２６】
図１は、この発明の実施の形態による組電池の制御装置を搭載した車両の構成を示す概略ブロック図である。なお、本実施の形態において、車両は、エンジンおよびモータを動力源とするハイブリッド車両として説明するが、電気自動車であってもよい。
【００２７】
図１を参照して、車両は、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構ＰＳＤと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２０と、バッテリＢと、冷却ファン３０と、電圧センサ１０，１３と、温度センサ１１と、電流センサ１５と、電池監視部４０と、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）４２と、モータジェネレータＥＣＵ４４とを備える。
【００２８】
エンジンＥＮＧは、ガソリン等の燃料の燃焼エネルギーを源として駆動力を発生する。動力分割機構ＰＳＤは、エンジンＥＮＧによって生じた駆動力を、図示しない減速機を介して車輪駆動用の駆動軸へ伝達する経路と、モータジェネレータＭＧ１へ伝達する経路とに分割可能である。
【００２９】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、以下に示すように、モータジェネレータＭＧ１は、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２は、主として電動機として動作する。
【００３０】
詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、三相交流回転機であり、エンジンＥＮＧを始動する始動機として用いることができるように構成される。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリＢから電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。
【００３１】
さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤを介して伝達されたエンジンＥＮＧからの駆動力によって回転されて発電する。
【００３２】
モータジェネレータＭＧ１が発電した電力は、車両の運転状態やバッテリＢのＳＯＣによって使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時においては、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、そのままモータジェネレータＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、バッテリＢのＳＯＣが所定の値よりも低いときには、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、パワー制御ユニット２０によって交流電力から直流電力に変換されて、バッテリＢに蓄えられる。
【００３３】
モータジェネレータＭＧ２は、三相交流回転機であり、バッテリＢに蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、図示しない減速機を介して車輪の駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。
【００３４】
また、車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、図示しない減速機を介して車輪により回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２で発電した回生電力は、パワー制御ユニット２０を介してバッテリＢに充電される。
【００３５】
ハイブリッド車両のメインバッテリであるバッテリＢは、本実施の形態において、たとえばニッケル水素電池である。バッテリＢは、複数個の単電池を直列接続してなる組電池である。バッテリＢにより、例えば２８８Ｖといった高電圧を得ることができる。
【００３６】
ここで、バッテリＢを構成するニッケル水素電池は、後述するように、化学反応によって充放電を行なうため、ＳＯＣが高くなるに従って充電効率が低下するという特性を有する。さらに、ニッケル水素電池は、電池温度が高いほど充電効率が低いという特性をも有する。本願発明による組電池の制御装置は、ニッケル水素電池のかかる特性を利用して複数の単電池の均等充電を行なうものである。したがって、充電効率においてニッケル水素電池と同等の特性を有する二次電池であれば、本願発明を適用することができる。
【００３７】
電圧センサ１０は、バッテリＢからの直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを電池監視部４０へ出力する。温度センサ１１は、バッテリＢの温度（電池温度）を検出し、その検出した電池温度Ｔｂを電池監視部４０へ出力する。電流センサ１５は、バッテリＢを流れる充放電電流Ｉｂを検出し、その検出した充放電電流Ｉｂを電池監視部４０へ出力する。
【００３８】
冷却ファン３０は、バッテリＢを冷却対象とし、図示しない補機バッテリを電源として設けられる。冷却ファン３０の送風量は、後述する方法により、電池温度Ｔｂに基づいてＨＶＥＣＵ４２により制御される。
【００３９】
パワー制御ユニット（ＰＣＵ）２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられるインバータ１４，３１と、インバータ１４，３１に共通して設けられる昇圧コンバータ１２とを含む。
【００４０】
昇圧コンバータ１２は、バッテリＢから供給された直流電圧を昇圧してインバータ１４，３１に供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、モータジェネレータＥＣＵ４４から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣに応じて昇圧した直流電圧をインバータ１４，３１に供給する。また、昇圧コンバータ１２は、モータジェネレータＥＣＵ４４から信号ＰＷＭＣを受けると、インバータ１４，３１から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢへ供給する。
【００４１】
インバータ１４は、３相インバータであり、バッテリＢから昇圧コンバータ１２を介して直流電圧が供給されると、モータジェネレータＥＣＵ４４からの制御信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００４２】
インバータ３１も同様に３相インバータであり、バッテリＢから昇圧コンバータ１２を介して直流電圧が供給されると、モータジェネレータＥＣＵ４４からの制御信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００４３】
電池監視部４０は、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受け、温度センサ１１から電池温度Ｔｂを受け、電流センサ１５からバッテリＢの充放電電流Ｉｂを受けると、後述する方法により、これらの入力信号に基づいてバッテリＢのＳＯＣを推定する。電池監視部４０は、その推定したＳＯＣを、バッテリＢの状態を示す信号（直流電圧、電池温度、直流電流）とともにＨＶＥＣＵ４２へ出力する。
【００４４】
ＨＶＥＣＵ４２は、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数やトルクの配分等の制御量を決定し、その決定した制御量に基づいてモータジェネレータＥＣＵ４４およびエンジンＥＣＵ（図示せず）に各種の要求値を供給する。
【００４５】
すなわち、ＨＶＥＣＵ４２は、アクセル踏込み量およびシフトポジションなどに基づいて運転者の要求出力を算出する。また、バッテリＢのＳＯＣに基づいてバッテリＢへの充電要求値を決定する。すなわち、バッテリＢのＳＯＣが所定の制御範囲を下回り、充電が必要な場合には、運転者の要求出力よりも大きい動力をエンジンＥＮＧに出力させて、その一部をモータジェネレータＭＧ１によるバッテリＢの充電動作に配分する。
【００４６】
そして、ＨＶＥＣＵ４２は、運転者の要求出力とバッテリＢへの充電要求値とから車両の走行に必要な駆動力を算出し、その算出した駆動力が得られるようにエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。
【００４７】
具体的には、ＨＶＥＣＵ４２は、エンジンＥＮＧに対しては、出力要求値と目標回転数とを出力する。これにより、エンジンＥＮＧは、目標回転数と実回転数とが一致するように、出力する動力（回転数×トルク）が制御される。
【００４８】
また、ＨＶＥＣＵ４２は、モータジェネレータＥＣＵ４４に対しては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の要求出力（回転数×トルク）から決定したトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を出力する。モータジェネレータＥＣＵ４４は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２から変換したモータ駆動電流の電流指令に基づいて、実際のモータ駆動電流を電流指令に一致させるための電流制御を行なう。
【００４９】
さらに、ＨＶＥＣＵ４２は、電池監視部４０からの電池温度Ｔｂに基づいて冷却ファン３０を駆動させるための信号Ｓ−ＦＵＮと冷却ファン３０の送風量を制御するための信号ＦＣを生成し、その生成した信号Ｓ−ＦＵＮ，ＦＣを冷却ファン３０へ出力する。
【００５０】
モータジェネレータＥＣＵ４４は、トルク指令値ＴＲ１，２、モータ電流ＭＣＲＴ１，２およびインバータ１４および３１の入力電圧Ｖｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２の駆動時、インバータ１４のスイッチング素子（図示せず）をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ１と、インバータ３１のスイッチング素子（図示せず）をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ２とを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力し、生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。
【００５１】
これにより、インバータ１４（または３１）の各スイッチング素子は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）が指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）に応じたモータトルクが出力される。
【００５２】
また、モータジェネレータＥＣＵ４４は、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）、モータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）、直流電圧Ｖｂおよび出力電圧Ｖｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の駆動時、昇圧コンバータ１２のスイッチング素子（図示せず）をオン／オフするための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００５３】
図２は、図１における組電池の制御装置を示すブロック図である。
図２を参照して、組電池の制御装置は、組電池であるバッテリＢと、電圧センサ１０と、温度センサ１１１〜１１ｎと、電流センサ１５と、パワー制御ユニット２０と、冷却ファン３０と、電池監視部４０と、ＨＶＥＣＵ４２と、モータジェネレータＥＣＵ４４とを含む。
【００５４】
バッテリＢは、各々が、数個ずつの単電池の直列接続からなるｎ（ｎは２以上の自然数）個の電池ブロックＢ１〜Ｂｎに区分される。電池ブロックＢ１〜Ｂｎのバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎは電圧センサ１０によりそれぞれ検出される。そして、検出された電池ブロックＢ１〜Ｂｎのバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎは電池監視部４０へ出力される。
【００５５】
温度センサ１１１〜１１ｎは、電池ブロックＢ１〜Ｂｎのバッテリ温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎをそれぞれ検出し、その検出した電池温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎを電池監視部４０へ出力する。
【００５６】
電流センサ１５は、直列接続されるｎ個の電池ブロックＢ１〜Ｂｎを流れるバッテリＢの充放電電流Ｉｂを検出して電池監視部４０へ出力する。
【００５７】
電池監視部４０は、電圧センサ１０から電池ブロックＢ１〜Ｂｎごとのバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎを受け、温度センサ１１から電池ブロックＢ１〜Ｂｎごとの電池温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎを受け、電流センサ１５からバッテリＢの充放電電流Ｉｂを受ける。
【００５８】
電池監視部４０は、バッテリＢの充放電電流Ｉｂを積算してバッテリＢのＳＯＣを推定する。また、電池ブロックＢ１〜Ｂｎごとのバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎに基づいて電池ブロックごとのＳＯＣを検出する。なお、電池ブロックごとのＳＯＣの検出方法は、バッテリ電圧に基づいた方法以外に、公知の種々の検出方法を採用することができる。
【００５９】
そして、電池監視部４０は、推定したバッテリＢのＳＯＣおよび電池ブロックごとのＳＯＣを、バッテリＢの状態を示す信号（バッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎ，電池温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎ，充放電電流Ｉｂ）とともにＨＶＥＣＵ４２へ出力する。
【００６０】
ＨＶＥＣＵ４２は、バッテリＢのＳＯＣについて予め設定された所定の制御範囲を有している。たとえばＳＯＣの制御範囲は、上限が８０％に設定され、かつ下限が２０％に設定される。ＨＶＥＣＵ４２は、電池監視部４０からのバッテリＢのＳＯＣがこの制御範囲内となるように、バッテリＢの充電要求値を決定する。そして、ＨＶＥＣＵ４２は、運転者の要求出力とバッテリＢへの充電要求値とから車両の走行に必要な駆動力を算出し、その算出した駆動力が得られるようにエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。
【００６１】
また、ＨＶＥＣＵ４２は、電池ブロックＢ１〜Ｂｎごとの電池温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎに基づいて、冷却ファン３０を駆動するための信号Ｓ−ＦＵＮおよび冷却ファン３０の送風量を制御するための信号ＦＣを生成して冷却ファン３０へ出力する。
【００６２】
図３は、図２における冷却ファン３０の制御を説明するための制御ブロック図である。
図３を参照して、冷却ファン３０は、ファン駆動リレー３２と、ファン制御部３４と、ファンモータ３６とを含む。
【００６３】
ファン駆動リレー３２は、ＨＶＥＣＵ４２からの信号Ｓ‐ＦＵＮが励磁コイルに通電されたことに応じて導通状態となる。これにより、ファン制御部３４は、補機バッテリＳＢから電力の供給を受けて動作可能となる。
【００６４】
一方、ファン制御部３４は、励磁コイルへの信号Ｓ−ＦＵＮの通電が停止されてファン駆動リレー３２が非導通状態となったことに応じて、補機バッテリＳＢから電気的に遮断される。これにより、ファン制御部３４は動作不可能となり、冷却ファン３０は運転を停止する。
【００６５】
ファン制御部３４は、信号Ｓ−ＦＵＮに応答して補機バッテリＳＢから電力供給を受けて動作可能となると、ＨＶＥＣＵ４２から送られる信号ＦＣに基づいて、ファンモータ３６の回転数を制御する。
【００６６】
ファンモータ３６は、図示は省略するが、ｎ個の電池ブロックＢ１〜Ｂｎのうちの所定個の電池ブロックごとに設けられる。すなわち、バッテリＢに対して複数個のファンモータが配置される。各ファンモータの送風量は、電池温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎに基づいてＨＶＥＣＵ４２からの信号ＦＣにより個別に制御される。なお、所定個の電池ブロック単位でファンモータを設けたのは、電池ブロック間に生じた電池温度のばらつきが特性ばらつきや寿命ばらつきの要因となることから、電池温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎ間に生じるばらつきを所定の許容範囲内に抑えるためである。
【００６７】
以上の構成において、ＨＶＥＣＵ４２は、バッテリＢのＳＯＣが所定の制御範囲内（たとえば２０％〜８０％）となるようにＳＯＣの目標値を制御範囲の中間値（たとえば５０％）に設定してバッテリＢの充放電制御を行なう。しかしながら、長時間のバッテリＢの使用によって組電池内の単電池間の容量ばらつきが増加し、その結果、単電池の過放電や過充電が発生する場合がある。
【００６８】
そのため、組電池内の容量ばらつきを解消するために、従来より、上述したＳＯＣ一定制御を中断し、組電池に一定の小電流を所定の長時間通電して全ての単電池を満充電状態する均等充電が行なわれる。
【００６９】
しかしながら、このような従来の均等充電によれば、全ての単電池が確実に満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）となるまでに組電池を通電することから、均等充電に多大な時間を要するという不具合が生じる。そのため、均等充電中に車両の走行が行なわれてバッテリＢから電力供給がなされると、均等充電を最初からやり直す必要が生じてしまい、均等充電の効率を更に低下させる結果となっていた。
【００７０】
また、従来の均等充電においては、単電池のいずれかに過放電が発生し、かつ単電池間の容量ばらつきが所定値を越えたことに応じて均等充電が行なわれるため、均等充電が実行されるタイミングは、単電池の容量に左右され、必然的に不定期となる。したがって、組電池の制御装置においては、単電池間の容量ばらつきを抑えるために、単電池間に生じる電池温度のばらつきを厳密に管理する手段が必要となる。これは、上述した冷却ファン３０において電池ブロック単位での送風量の複雑な制御が要求されることとなり、ひいては冷却装置のコスト増大に繋がる。
【００７１】
詳細には、組電池における単電池間の電池温度のばらつきは、容量ばらつきとなって組電池の出力性能を低下させる要因となる。たとえば組電池の放電時においては、ＳＯＣが最も低い単電池が過放電となるのを防ぐために当該単電池を基準とし、この基準となる単電池のＳＯＣが制御範囲の下限を下回らないように組電池から出力可能な電力が決定される。また、組電池の充電時においては、ＳＯＣが最も高い単電池が過充電となるのを防ぐために当該単電池を基準とし、この基準となる単電池のＳＯＣが制御範囲の上限を超えないように組電池に入力可能な電力が決定される。そのため、組電池の充放電電力量は容量ばらつきによる制限を受けることとなり、組電池の容量を十分に使い切ることができない。したがって、組電池の出力性能を満足に発揮するためには、単電池間の電池温度のばらつきに所定の許容範囲を設定し、電池温度のばらつきがこの所定の許容範囲を超えないように電池ブロック単位での送風量の複雑な制御が要求されることとなる。
【００７２】
そこで、かかる従来の均等充電における不具合を解消すべく、本発明の実施の形態による組電池の制御装置は、バッテリＢの均等充電を単電池間の容量ばらつきの有無に任せず意図的に行なうこととする。これによれば、短時間で、かつ効率良く容量ばらつきを解消することが可能となる。そのため、上述した電池温度のばらつきにおける許容値を緩和することができ、冷却装置の大型化およびコストの増加を防止することができる。
【００７３】
以下に、本発明の実施の形態によるバッテリＢの均等充電について詳細に説明する。
本発明の実施の形態においては、電池ブロックＢ１〜Ｂｎのいずれかが高ＳＯＣであると判定されたことに応じてバッテリＢの電池温度を上昇させて均等充電を行なうこととする。
【００７４】
バッテリＢの電池温度の上昇は、例えばバッテリＢを冷却するための冷却ファン３０の運転を停止させることにより行なうことができる。具体的には、図３の冷却ファン３０において、ＨＶＥＣＵ４２が励磁コイルへの信号Ｓ−ＦＵＮの通電を停止してファン駆動リレー３２を非導通させる。これにより、ファン制御部３４およびファンモータ３６は補機バッテリＳＢから電気的に遮断されるため、冷却ファン３０の運転が停止する。
【００７５】
なお、電池温度の上昇は、冷却ファン３０からバッテリＢに供給される冷却媒体の供給量を低減することによっても行なうことができる。
【００７６】
ここで、電池ブロックＢ１〜Ｂｎのいずれかが高ＳＯＣであるときにバッテリＢの電池温度を上昇させて均等充電を行なうこととしたのは、バッテリＢを構成するニッケル水素電池が、ＳＯＣの増加および電池温度の上昇に従って充電効率が低下するという特性を有することによる。
【００７７】
図４は、ニッケル水素電池の充電効率を説明するための図である。
図４を参照して、ニッケル水素電池は、充電電気量の大きい領域においても充電効率（＝充電電気量に対する放電容量比の割合に相当）が低下することが分かる。これは、充電電気量の増加に応じてＳＯＣが高くなる充電終期においては、正極からのガス発生熱によって電池温度が上昇するため、充電エネルギーが正極からのガス発生などの副反応に主として用いられることによる。
【００７８】
さらに、ニッケル水素電池においては、電池温度が高いほど、充電効率が低下する。これは、電池温度が高いときには、充電エネルギーが副反応に多く用いられるため、充電が不十分となることによる。
【００７９】
このようなニッケル水素電池の特性に照らして、容量ばらつきを有する複数の電池ブロックについて均等充電を行なう場合を考える。
【００８０】
図５は、本発明の実施の形態による均等充電を説明するための模式図である。
図５（ａ）を参照して、複数の電池ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３・・・（以下省略）のＳＯＣが互いに異なっている。電池ブロックＢ１は、ＳＯＣが相対的に低く、略制御範囲の下限Ｂ％を示す。電池ブロックＢ３は、ＳＯＣが相対的に高く、略制御範囲の上限Ａ％を示す。
【００８１】
ここで、電池ブロックＢ３が高ＳＯＣであることに応じて、電池ブロックＢ１〜Ｂｎの電池温度を上昇させる。電池ブロックＢ１〜Ｂｎの温度上昇は、上述したように冷却ファン３０の運転を停止することにより行なわれる。さらに、この温度上昇と並行して、電池ブロックＢ１〜Ｂｎに一定電流を通電して均等充電を開始する。
【００８２】
この均等充電において、電池ブロックＢ３は、高ＳＯＣであり、かつ電池温度が高いことに起因して充電効率が低下する。このため、電池ブロックＢ３のＳＯＣはほとんど変化せず、略制御範囲の上限に保たれる。一方、電池ブロックＢ１は、低ＳＯＣであって充電効率が高いため、充電電力量に従ってＳＯＣが上昇する。そして、ＳＯＣが略制御範囲の上限に近づくにつれ、電池温度の上昇により充電効率が次第に低下し、最終的にＳＯＣは電池ブロックＢ３と同等の略制御範囲の上限Ａ％に収束する。
【００８３】
このように電池ブロックＢ１〜Ｂｎのいずれかが高ＳＯＣであることに応じてバッテリＢの電池温度を上昇させて充電を行なうことにより、図５（ｂ）に示すように、電池ブロックＢ１〜Ｂｎは全て、電池ブロックＢ３と略同レベルのＳＯＣに充電される。すなわち、均等充電後のＳＯＣは、満充電状態である１００％よりも低いＳＯＣ（例えば制御範囲の上限Ａ％）に均等化される。
【００８４】
したがって、本発明の実施の形態による均等充電によれば、意図的にバッテリＢを昇温して均等充電を行なうため、常温下で全ての単電池が満充電状態となるまで組電池を通電する従来の均等充電に対して、均等充電に要する時間を短縮することができる。
【００８５】
また、組電池における容量ばらつきを効率良く、かつ確実に解消することができるため、上述した電池温度のばらつきにおける許容値を緩和することができる。その結果、冷却装置の高性能化に伴なう装置コストの増加を抑えることができる。
【００８６】
なお、バッテリＢは均等充電の実行期間において高温にさらされることになるが、短時間で均等化が完了するため、電池寿命に与える影響は極めて小さいといえる。
【００８７】
また、本発明の実施の形態では、電池ブロックＢ１〜Ｂｎのいずれかが高ＳＯＣであることに応じてバッテリＢを昇温する構成としたが、予め設定した所定のタイミングで定期的にバッテリＢを暖機して均等充電を行なう構成としても同様の効果を得ることができる。所定のタイミングとしては、たとえば単電池の交換時や、予め定められた所定の周期などが想定される。
【００８８】
図６は、本発明の実施の形態による均等充電を説明するためのフローチャートである。
図６を参照して、最初に、ＨＶＥＣＵ４２は、電池監視部４０から複数の電池ブロックＢ１〜Ｂｎのバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎ、電池温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎおよび充放電電流Ｉｂを受けると（ステップＳ０１）、バッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎに基づいて電池ブロックごとのＳＯＣを検出する（ステップＳ０２）。
【００８９】
次に、ＨＶＥＣＵ４２は、ステップＳ０２で検出された電池ブロックごとのＳＯＣに基づいて、電池ブロックＢ１〜Ｂｎの中にＳＯＣが所定値（例えば制御範囲の上限Ａ％とする）以上のものが含まれるか否かを判定する（ステップＳ０３）。
【００９０】
そして、ステップＳ０３においてＳＯＣが所定値以上の電池ブロックが存在すると判定されたとき、ＨＶＥＣＵ４２は、均等充電の実行を指示する均等充電フラグをオンする（ステップＳ０４）。続いて、均等充電フラグがオンされたことに応じて、ＨＶＥＣＵ４２は、励磁コイルへの信号Ｓ−ＦＵＮの通電を停止してファン駆動リレー３２を非導通させ、冷却ファン３０の運転を停止する（ステップＳ０５）。これによりバッテリＢの昇温が開始される。このとき、ＨＶＥＣＵ４２に内蔵されるタイマが起動して（ステップＳ０６）、均等充電の実施期間の計時を開始する。
【００９１】
次に、ＨＶＥＣＵ４２は、バッテリＢの昇温が開始されたことに応じて、バッテリＢの電池ブロックＢ１〜Ｂｎに一定電流を所定期間通電して均等充電を実行する（ステップＳ０７）。このときの所定期間は、バッテリＢの充電特性（電池温度、充電電流など）に基づいて予め設定されている。
【００９２】
ＨＶＥＣＵ４２は、電池ブロックＢ１〜Ｂｎの通電をタイマからの計時情報に基づいて所定時間実行する。そして、タイマのカウント値が所定期間に達したことに応じて（ステップＳ０８）、ＨＶＥＣＵ４２は均等充電フラグをオフして一連の均等充電を終了する（ステップＳ０９）。所定期間が経過した時点において、電池ブロックＢ１〜ＢｎのＳＯＣは、上記のステップＳ０３で高ＳＯＣを判定された電池ブロックと略同等レベルに均等化される。
【００９３】
なお、ステップＳ０７に示す電池ブロックＢ１〜Ｂｎの通電は、予め設定された所定期間行なう構成以外に、バッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎの電圧ばらつきが所定値以下となるまで行なうように構成しても良い。
【００９４】
［変更例］
ここで、バッテリＢの昇温手段については、上述した冷却ファン３０を用いた構成以外に、以下に述べるように、組電池の制御装置が搭載されるハイブリッド車両において、エンジンから排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収装置によっても実現することができる。
【００９５】
図７は、本発明の実施の形態の変更例にかかるバッテリＢの昇温手段を説明するための模式図である。
【００９６】
図７を参照して、バッテリＢの昇温手段は、ハイブリッド車両の前方に搭載されたエンジンＥＮＧと、エンジンＥＮＧのエキゾーストマニホールドから延在して形成され、エンジンＥＮＧから排出される排気ガスが流通する排気ガス管５０と、排気ガス管５０に並列に接続された排熱回収装置とを備える。
【００９７】
排気ガス管５０は、エンジンＥＮＧのエキゾーストマニホールドに接続された一方端と、車両後方で開口する他方端とを有する。排気ガス管５０には、排気ガス流れの上流側から順に、３元触媒５２とマフラー５４とが設けられている。これにより、排気ガスは、エンジンＥＮＧから排出されると排気ガス管５０を流通し、３元触媒５２およびマフラー５４を通過した後に車両外部に排出される。
【００９８】
排熱回収装置は、排気ガス管５０から排気ガスをバッテリＢに取り込むための吸気ダクト６０と、バッテリＢを暖機した後の排気ガスを冷却ファン３０を介して排気ガス管５０に排出するための排気ダクト６２とを含む。
【００９９】
排熱回収装置は、さらに、排気ガス管５０と吸気ダクト６０との結合部分に設けられた切替弁６４と、排気ガス管５０と排気ダクト６２との結合部分に設けられた切替弁６６とを含む。
【０１００】
切替弁６４，６６は、たとえばアクチュエータ（図示せず）などにより駆動される。ＨＶＥＣＵ４２がアクチュエータを駆動制御することにより、切替弁６４，６６の開閉状態を制御する。
【０１０１】
具体的には、ＨＶＥＣＵ４２は、上述したように、電池ブロックＢ１〜Ｂｎに高ＳＯＣの電池ブロックが含まれると判定されたことに応じて、アクチュエータを駆動して切替弁６４，６６を開状態とする。これにより、３元触媒５２を通過した排気ガスは、一部が分流された吸気ダクト６０を流通する。吸気ダクト６０を流通した排気ガスは、図中の矢印で示すように、バッテリＢの隣接する電池ブロック間に形成される間隙を流通する。このとき、各電池ブロックＢ１〜Ｂｎは排気ガスの熱エネルギーを回収して暖機される。
【０１０２】
そして、バッテリＢを暖機した後の排気ガスは、冷却ファン３０を介して排気ダクト６２を流通し、再び排気ガス管５０を流通する排気ガスに合流される。合流された排気ガスは、マフラー５４を通過して車両外部へ排出される。
【０１０３】
ＨＶＥＣＵ４２は、かかるバッテリＢの暖機に並行して、バッテリＢに一定電流を通電して均等充電を行なう。このとき、ＨＶＥＣＵ４２は、電池監視部４０を介して電圧センサ１０から電池ブロックＢ１〜Ｂｎのバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎを受ける。そして、電池ブロック間の電圧差（＝最大電圧と最小電圧との差）が所定のしきい値ΔＶ＿ｓｔｄ以下と判定されたことに応じて、バッテリＢの通電を停止するとともに、アクチュエータを駆動して切替弁６４，６６を開状態から閉状態に切換える。
【０１０４】
図８は、本発明の実施の形態の変形例による均等充電を説明するためのフローチャートである。なお、図８のフローチャートは、図６のフローチャートのステップＳ０５〜Ｓ０８をステップＳ０５１〜Ｓ０８１に変更したものである。
【０１０５】
図８のステップＳ０４を参照して、複数の電池ブロックＢ１〜ＢｎのいずれかがＳＯＣが所定値（たとえば制御範囲の上限値Ａ％とする）以上であると判定されたに応じて均等充電フラグがオンされると、ＨＶＥＣＵ４２は、アクチュエータを駆動して切替弁６４，６６を開状態とする（ステップＳ０５１）。そして、ＨＶＥＣＵ４２は、バッテリＢの暖機が開始されたことに応じて、バッテリＢの電池ブロックＢ１〜Ｂｎに一定電流を所定期間通電して均等充電を実行する（ステップＳ０７）。
【０１０６】
この均等充電に並行してＨＶＥＣＵ４２は、電池監視部４０から受けるバッテリ電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎのうちの最大電圧と最小電圧との電圧差を算出する。そして、算出された電圧差が所定のしきい値ΔＶ＿ｓｔｄ以下と判定されたことに応じて（ステップＳ０８１）、ＨＶＥＣＵ４２は均等充電フラグをオフして一連の均等充電を終了する（ステップＳ０９）。
【０１０７】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、意図的に組電池を昇温させて均等充電を行なうことにより、組電池を構成する単電池はすべて、満充電状態に満たない充電量に均等化される。その結果、均等充電に要する時間を短縮することができる。
【０１０８】
また、効率良く、かつ確実に充電量のばらつきを解消することができるため、電池温度において許容され得るばらつきを緩和することができる。その結果、組電池の冷却装置を簡素化でき、装置コストの増加を抑えることができる。
【０１０９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
この発明は、組電池の制御装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】この発明の実施の形態による組電池の制御装置を搭載した車両の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１における組電池の制御装置を示すブロック図である。
【図３】図２における冷却ファンの制御を説明するための制御ブロック図である。
【図４】ニッケル水素電池の充電効率を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態による均等充電を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態による均等充電を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の変更例にかかるバッテリの昇温手段を説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施の形態の変形例による均等充電を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０，１３  電圧センサ、１１，１１１〜１１ｎ  温度センサ、１２  昇圧コンバータ、１４，３１  インバータ、１５  電流センサ、２０  パワー制御ユニット、３０  冷却ファン、３２  ファン駆動リレー、３４  ファン制御部、３６  ファンモータ、４０  電池監視部、４４  モータジェネレータＥＣＵ、５０  排気ガス管、５２  ３元触媒、５４  マフラー、６０  吸気ダクト、６２  排気ダクト、６４，６６  切替弁、Ｂ  バッテリ、ＳＢ  補機バッテリ、Ｂ１〜Ｂｎ  電池ブロック、ＥＮＧ  エンジン、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＰＳＤ  動力分割機構、ＳＢ  補機バッテリ。
【図１】
2007195272.tif 000003
【図２】
2007195272.tif 000004
【図３】
2007195272.tif 000005
【図４】
2007195272.tif 000006
【図５】
2007195272.tif 000007
【図６】
2007195272.tif 000008
【図７】
2007195272.tif 000009
【図８】
2007195272.tif 000010