(57)【要約】      （修正有）【課題】低温時のエンジン始動性を向上させるとともに、過放電セルの発生を防止する。【解決手段】次回のエンジン始動時のバッテリ温度を予測するとともに（Ｓ１）、エンジン始動時に電圧が最も低下する電圧最低セルを特定し（Ｓ３）、バッテリ予測温度、および、電圧最低セルの内部抵抗に基づいて、次回のエンジン始動時に前記最低電圧セルの電圧が所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力を得るための目標ＳＯＣを設定する（Ｓ４）。そして、電圧最低セルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上になるように、バッテリの充放電を制御する。【選択図】図１０
2007151334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルによって構成されるバッテリから始動用モータに電力を供給してエンジンを始動するとともに、発電用モータにより発電を行って、バッテリを充電するバッテリ制御装置において、
エンジン始動時のバッテリ温度を予測する温度予測手段と、
エンジン始動時に、電圧が最も低くなるセル（以下、電圧最低セル）を特定する電圧最低セル特定手段と、
前記温度予測手段によって予測されるバッテリ温度、および、前記電圧最低セル特定手段によって特定された電圧最低セルの状態に基づいて、エンジン始動時に前記最低電圧セルの電圧が所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力を得るための目標ＳＯＣを設定する目標ＳＯＣ設定手段と、
前記電圧最低セル特定手段によって特定されたセルのＳＯＣが前記目標ＳＯＣ設定手段によって設定された目標ＳＯＣ以上になるように、バッテリの充放電を制御する制御手段とを備えることを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ制御装置において、
各セルの内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段をさらに備え、
前記目標ＳＯＣ設定手段は、前記温度予測手段によって予測されるバッテリ温度、および、前記内部抵抗検出手段によって検出される電圧最低セルの内部抵抗に基づいて、前記目標ＳＯＣを設定することを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリ制御装置において、
前記内部抵抗検出手段によって検出される前記電圧最低セルの内部抵抗を、前記温度予測手段によって予測されるバッテリ温度に基づいて補正する温度補正手段をさらに備え、
前記目標ＳＯＣ設定手段は、前記温度予測手段によって予測されるバッテリ温度、および、前記温度補正手段によって補正された内部抵抗に基づいて、前記目標ＳＯＣを設定することを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のバッテリ制御装置において、
各セルの開放電圧を検出する開放電圧検出手段をさらに備え、
前記電圧最低セル特定手段は、前記開放電圧検出手段によって検出される各セルの開放電圧、および、前記内部抵抗検出手段によって検出される各セルの内部抵抗に基づいて、前記電圧最低セルを特定することを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリ制御装置において、
バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
エンジン始動時に前記バッテリ温度検出手段によって検出されるバッテリ温度を複数記憶する記憶手段とをさらに備え、
前記温度予測手段は、前記記憶手段に記憶されている複数のバッテリ温度のうち、最も値が低い温度を、エンジン始動時のバッテリ温度として予測することを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリ制御装置において、
外気温を検出する外気温検出手段と、
エンジン始動時に前記外気温検出手段によって検出される外気温を複数記憶する記憶手段とをさらに備え、
前記温度予測手段は、前記記憶手段に記憶されている複数の外気温に基づいて、エンジン始動時のバッテリ温度を予測することを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリ制御装置において、
車両の現在地を検出する現在地検出手段をさらに備え、
前記温度予測手段は、前記現在地検出手段によって検出される車両位置周辺の気象情報に基づいて、エンジン始動時のバッテリ温度を予測することを特徴とするバッテリ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの充放電を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、次回のエンジン始動時のバッテリ温度を予測し、予測したバッテリ温度に基づいて、エンジン始動時にバッテリから所定の出力が得られるような目標ＳＯＣを設定して、バッテリのＳＯＣが目標ＳＯＣに一致するように、バッテリの充放電を制御する装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５５９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバッテリ制御装置では、バッテリを構成するセルの状態によっては、エンジン始動時に、過放電状態となるセルが発生するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるバッテリ制御装置は、エンジン始動時のバッテリ温度を予測するとともに、エンジン始動時に電圧が最も低くなる電圧最低セルを特定し、予測したバッテリ温度、および、特定した電圧最低セルの状態に基づいて、エンジン始動時に最低電圧セルの電圧が所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力を得るための目標ＳＯＣを設定し、電圧最低セルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上となるように、バッテリの充放電を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるバッテリ制御装置によれば、エンジン始動時の予測バッテリ温度、および、電圧が最も低くなるセルの状態に基づいて、エンジン始動時に最低電圧セルの電圧が所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力を得るための目標ＳＯＣを設定し、電圧最低セルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上となるように、バッテリの充放電を制御することにより、エンジン始動時に、過放電状態となるセルの発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、一実施の形態におけるバッテリ制御装置をハイブリッド自動車に適用したシステム構成図である。図１において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、破線は電力線を示す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパワートレインは、モータ１、エンジン２、クラッチ３、モータ４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成される。
【０００８】
モータ１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ３の出力軸、モータ４の出力軸および無段変速機５の入力軸は、互いに連結されている。
【０００９】
クラッチ３の締結時は、エンジン２およびモータ４が車両の推進源となり、クラッチ３の解放時は、モータ４のみが車両の推進源となる。エンジン２および／またはモータ４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して、駆動輪８へ伝達される。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ（不図示）はモータ１０により駆動される。
【００１０】
モータ１，４，１０は、三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機である。モータ１は、主としてエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は、主として車両の推進と制動に用いられる。モータ１０は、油圧装置９のオイルポンプ駆動用モータである。なお、クラッチ３締結時に、モータ１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１１】
クラッチ３は、パウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。無段変速機５は、ベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【００１２】
モータ１，４，１０はそれぞれ、インバータ１１，１２，１３により駆動される。インバータ１１〜１３は、共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテリ（組電池）１５に接続されており、メインバッテリ１５に蓄えられている直流電力を交流電力に変換して、モータ１，４，１０へ供給するとともに、モータ１，４によって発電された交流電力を直流電力に変換して、メインバッテリ１５を充電する。メインバッテリ１５は、複数のセルｓ１〜ｓｎを直列に接続して構成されている。インバータ１１〜１３は、互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモータにより発電された電力をメインバッテリ１５を介さずに直接、力行運転中のモータへ供給することができる。
【００１３】
コントローラ１６は、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、エンジン２の回転速度、出力およびトルク、クラッチ３の伝達トルク、各モータ１，４，１０の回転速度およびトルク、無段変速機５の変速比、メインバッテリ１５の充放電などを制御する。
【００１４】
図２は、コントローラ１６に接続されている各種センサや、各種装置を示す図である。コントローラ１６には、キースイッチ２０、バッテリ温度センサ２１、エンジン回転センサ２２、バッテリＳＯＣ検出装置２３、外気温センサ２４、メモリ２６、燃料噴射装置３０、点火装置３１、ディスプレイ３２などが接続されている。
【００１５】
キースイッチ２０は、車両のメインキー（不図示）がON位置またはSTART位置に設定されると閉路する。以下、スイッチの閉路をオンまたはON、開路をオフまたはOFFと呼ぶ。バッテリ温度センサ２１は、メインバッテリー１５の温度Ｔbを検出し、エンジン回転センサ２２は、エンジン２の回転速度Ｎeを検出する。バッテリＳＯＣ検出装置２３は、メインバッテリ１５の充電状態（ＳＯＣ）を検出し、外気温センサ２４は外気温Ｔaを検出する。
【００１６】
メモリ２６は、バッテリ温度およびセルの内部抵抗と、目標ＳＯＣとの対応関係を示すデータ、および、エンジン始動毎のバッテリ温度Ｔbや外気温Ｔa等を記憶している。
【００１７】
燃料噴射装置３０は、コントローラ１６から出力される燃料噴射指令に従って、エンジン２への燃料の供給、停止、噴射量を制御する。点火装置３１は、エンジン２の点火指令に従って、点火プラグを駆動して点火する。
【００１８】
図３は、メインバッテリ１５の総電圧を検出する総電圧センサ３５、メインバッテリ１５の充放電電流を検出する電流センサ３６、および、各セルｓ１〜ｓｎの電圧を検出するセル電圧センサＶｔ１〜Ｖｔｎを示す図である。総電圧センサ３５で検出される総電圧、電流センサ３６で検出される充放電電流、および、セル電圧センサＶｔ１〜Ｖｔｎで検出されるセル電圧は、コントローラ１６に入力される。
【００１９】
図４は、メインバッテリ１５の温度特性を示す図であり、モータ１によりエンジン２を始動するために必要な電池出力（目標値）を１０sec継続して得るためのＳＯＣを示している。ここでは、２５℃において、２５ｋｗの出力が得られるリチウム・イオン電池の初期品の特性を例に上げて説明するが、他の種類の電池も同様な特性を有している。電池は、ＳＯＣを一定とすると、温度が低下するほど出力が低下するので、低温になるほど所定の出力を得るためには大きなＳＯＣが必要となる。例えば、モータ１によりエンジン２を始動するのに必要な電池出力を５ｋｗとすると、−２０℃ではＳＯＣが２５％もあれば始動可能であるが、−３０℃になると、ＳＯＣが７５％も必要になる。
【００２０】
一般に、電池は、放電の進行にともなって電池自体の温度が上昇し、それにより出力も増加する。そこで、この実施の形態では、電池の温度が低くて所定の出力が得られない場合には、所定の出力が得られるまで電池を放電させて電池の温度を上げることにする。具体的には、低温下のエンジン始動時に、エンジン２の回転速度が所定速度に達するまで、メインバッテリ１５からモータ１へ電力を供給して、クランキングを続ける。これにより、メインバッテリ１５の温度Ｔbが上昇して、出力が増加するので、エンジン２の回転速度も上昇する。エンジン２の回転速度が所定速度に達したら、燃料噴射装置３０により燃料を噴射し、点火装置３１により点火して、エンジン２の発火運転を起動し、エンジン２の始動を完了する。
【００２１】
しかしながら、メインバッテリ１５のＳＯＣが余りにも低いと、低温時にエンジン２のクランキング自体が不能になり、エンジン２を始動できないことになる。従って、少なくともエンジン２をクランキング可能な程度の出力が得られるように、メインバッテリ１５のＳＯＣを管理する必要がある。
【００２２】
図５は、メインバッテリ１５を構成する複数のセルｓ１〜ｓｎのＳＯＣ分布を示す図である。図５に示す３つのＳＯＣ分布では、セルの平均ＳＯＣはそれぞれ等しいが、セル間の容量バラツキに起因して、セルの最低電圧は異なっている。すなわち、容量の高いセルが多いＳＯＣ分布より、容量の低いセルが多いＳＯＣ分布において、セルの最低電圧は低くなる。
【００２３】
図６は、無負荷時のセル電圧分布と、放電時のセル電圧分布とを示す図である。各セルの内部抵抗が異なれば、放電時の電圧分布は、無負荷時の電圧分布と異なるものとなる。すなわち、無負荷時に電圧が最も低いセルと、放電時に電圧が最も低いセルとが異なる場合がある。
【００２４】
図７は、セルの内部抵抗を求める方法を説明するための図である。図７に示すように、車両の走行時に、セルの電圧および電流のデータを複数取得して直線回帰演算を行い、得られた直線の傾きから内部抵抗を求める。なお、セルの内部抵抗の検出方法は、この方法に限定されない。例えば、メインバッテリ１５全体の電圧である総電圧と電流値とに基づいて、メインバッテリ全体の内部抵抗を求め、求めた内部抵抗をセル数で除算して、セルの内部抵抗平均値を求め、予め定めた補正係数（内部抵抗のバラツキを考慮した係数）を内部抵抗平均値に乗じた値を、各セルの内部抵抗として用いることもできる。このようにして求めた内部抵抗は、メモリ２６に記憶させておく。
【００２５】
図８は、エンジン始動時に、電圧が最も低くなるセルを特定する方法を説明するための図である。エンジン始動前において、あるセルの開放電圧をＥ０、エンジン始動時の放電電流をＩ、内部抵抗をＲとすると、エンジン始動時（放電時）のセル電圧Ｖは、次式（１）により求められる。なお、放電電流Ｉは、放電時のバッテリ出力（Ｗ）をメインバッテリ１５の総電圧（Ｖ）で除算した値である。
Ｖ＝Ｅ０−Ｒ×Ｉ                      （１）
【００２６】
式（１）に基づいて、エンジン始動時（放電時）における各セルの電圧を求め、求めたセル電圧のうち、最も電圧が低いセルを特定する。
【００２７】
一実施の形態におけるバッテリ制御装置では、次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを予測するとともに、エンジン始動時に、電圧が最も低くなる電圧最低セルを特定し、特定した電圧最低セルが所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力が得られるような目標ＳＯＣを設定して、電圧最低セルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上となるように、車両運行時のメインバッテリ１５の充放電を制御する。これにより、エンジンを始動させるのに必要な出力を得ることができるとともに、過放電状態となるセルの発生を防止することができる。
【００２８】
図９は、エンジン始動時に電圧が最も低くなるセル（電圧最低セル）が過放電状態とならずに、エンジン始動に必要な出力（図４の目標値５kw）が得られるＳＯＣ（目標ＳＯＣ）を、エンジン始動時のバッテリ予測温度Ｔbおよび電圧最低セルの内部抵抗に対して示した図である。図９に示すように、バッテリ予測温度Ｔbが低いほど、エンジン始動に必要な出力を得るための目標ＳＯＣを高くする必要がある。また、電圧最低セルの内部抵抗が高いほど、放電時に電圧が低下するため、電圧最低セルが過放電状態となるのを防ぐために、目標ＳＯＣを高くする必要がある。ここでは、バッテリ温度およびセルの内部抵抗に対応する目標ＳＯＣを予め実験などにより求めておいて、求めたデータをメモり２６に記憶しておく。
【００２９】
次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを予測する方法には、例えば次の（ａ）や（ｂ）のような方法がある。
（ａ）エンジンを始動するたびにバッテリ温度Ｔbをメモリ２６に記憶し、記憶している複数のバッテリ温度のうちの最低値を、バッテリ温度Ｔbの予測値とする。ただし、メモリ２６には、所定数のバッテリ温度データを記憶するものとし、所定数を越える温度データを記憶する場合には、最も古い温度データを消去するものとする。
（ｂ）次回のエンジン始動時のバッテリー温度Ｔbは外気温Ｔaに近いと考えられるので、（ａ）のバッテリ温度Ｔbに代えて、外気温Ｔaを用いる。あるいは、外気温Ｔaとメインバッテリ１５の設置場所との温度差などを考慮して、外気温Ｔaに基づいて、次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを予測する。ただし、メモリ２６には、所定数の外気温データを記憶するものとし、所定数を越える温度データを記憶する場合には、最も古い温度データを消去するものとする。
【００３０】
図１０は、メインバッテリ１５のＳＯＣ制御を示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態のＳＯＣ制御を説明する。コントローラ１６は、車両のキースイッチ２０がOFF位置からON位置となる度に一度だけ実行する。よほどの長距離または長時間、走行する場合でなければ、今回のエンジン始動時の外気温、セルの内部抵抗は、次回のエンジン始動時と大きく変化しないが、バッテリの温度は走行時の充放電によって大きく変化するため、この処理はエンジン始動毎に一度だけ行われることが好ましい。
【００３１】
ステップＳ１では、上述した方法によって、次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを予測する。バッテリ温度Ｔbを予測すると、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、各セルの開放電圧を検出するとともに、メモリ２６から内部抵抗を読み出して、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、エンジン始動時に、電圧が最も低下する電圧最低セルを特定する。上述したように、各セルの開放電圧および内部抵抗に基づいて、エンジン始動時（放電時）における各セルの電圧を求めることによって、電圧最低セルを特定する。電圧最低セルを特定すると、ステップＳ４に進む。
【００３２】
ステップＳ４では、ステップＳ１で予測したバッテリ温度Ｔb、および、ステップＳ３で特定した電圧最低セルの内部抵抗に基づいて、目標ＳＯＣを決定する。ただし、目標ＳＯＣを求める際に用いる電圧最低セルの内部抵抗は、ステップＳ２で検出した内部抵抗に対して、ステップＳ１で予測したバッテリ温度Ｔbに基づいて補正した値を用いる。すなわち、セルの内部抵抗は、温度に応じて変化するため、バッテリ温度と、内部抵抗を補正するための温度補正係数とを対応付けたデータを予め用意して、メモリ２６に記憶させておき、このデータと、ステップＳ１で予測したバッテリ温度Ｔbとに基づいて、温度補正係数を求める。そして、求めた温度補正係数を用いて、ステップＳ２で検出した電圧最低セルの内部抵抗を補正する。
【００３３】
上述したように、メモリ２６には、バッテリ温度およびセルの内部抵抗と、エンジン始動時に、電圧が最も低くなる電圧最低セルが過放電状態とならずに、バッテリから所定の出力が得られるような目標ＳＯＣとを対応付けたデータが記憶されている。従って、コントローラ１６は、ステップＳ１で予測したバッテリ温度Ｔb、および、温度補正を行った電圧最低セルの内部抵抗と、メモリ２６に記憶されているデータとに基づいて、目標ＳＯＣを求める。目標ＳＯＣを求めると、ステップＳ５に進む。
【００３４】
ステップ５では、ステップＳ３で特定した電圧最低セルのＳＯＣがステップＳ４で求めた目標ＳＯＣ以上となるように、インバータ１１〜１３によって、メインバッテリ１５の充放電を制御する。
【００３５】
図１１は、エンジン始動時に電圧が最も低下するセルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上となるように、メインバッテリ１５の充放電を制御する方法を説明するための図である。図１１（ａ）は、通常時の充放電制御範囲を示す図である。通常時の充放電制御では、メインバッテリ１５のＳＯＣが４０％から７５％くらいの範囲に収まるように制御する。図１１（ｂ）は、エンジン始動時に電圧が最も低下するセルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上となるように制御する際の充放電制御範囲を示す図である。図１１（ｂ）に示す例では、メインバッテリ１５のＳＯＣが６５％から８５％の範囲に収まるように制御することで、エンジン始動時に電圧が最も低下するセルのＳＯＣが目標ＳＯＣを下回らないように制御している。
【００３６】
すなわち、予測バッテリ温度Ｔbが低いほど、また、エンジン始動時に電圧が最も低下するセルの内部抵抗が高いほど、目標ＳＯＣは高くなるので、メインバッテリ１５の充放電制御範囲を高くすることにより、または、ＳＯＣ制御中心を高くすることにより、エンジン始動時に電圧が最も低下するセルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上となるようにしている。
【００３７】
図１２は、一実施の形態におけるバッテリ制御装置によって行われるエンジン始動処理を示すフローチャートである。コントローラ１６は、車両運行開始時にエンジン２の温度（エンジン冷却水温度）が所定値以下の場合、エンジン２の駆動力による走行モードへ移行する場合、モータ１による発電が必要になった場合など、エンジン２の始動条件が成立すると、この制御プログラムを実行してエンジン２の始動処理を行う。
【００３８】
ステップＳ１１では、モーター１を駆動してエンジン２のクランキングを開始するとともに、バッテリ温度センサ２１により検出したバッテリ温度Ｔbをメモリ２６に記憶する。この時、メインバッテリ１５の温度を早く上げるために、最大出力で放電させることが望ましい。なお、始動時にメインバッテリ１５からモータ１へ供給される電力は、コントローラ１６の指令にしたがってインバータ１１により調節される。また、バッテリ温度Ｔbに代えて、外気温センサ２４により検出した外気温Ｔaを記憶するようにしてもよい。
【００３９】
続くステップＳ１２で、エンジン回転センサ２２により検出されたエンジン回転速度Ｎeに基づいて、エンジン始動不能か否かを確認する。エンジン２は、始動可能な所定速度以上で回転している時に燃料が噴射されて発火されると、発火運転に移行して始動する。ところが、メインバッテリ１５のＳＯＣが低く、エンジン２の回転速度が始動可能な所定速度に達しない場合は、エンジン２は始動しない。この実施の形態では、始動時のエンジン回転速度Ｎeに基づいて始動可否を判定する例を示すが、始動可否の判定方法はこの実施の形態に限定されず、例えばエンジンの吸気圧などに基づいて始動可否を判定するようにしてもよい。エンジン回転速度Ｎeが始動可能な所定速度以上の場合は、エンジン始動可能としてステップＳ１３へ進み、燃料噴射装置３０により燃料を噴射するとともに、点火装置３１により点火してエンジン２の発火運転を起動し、エンジン始動処理を終了する。
【００４０】
エンジン回転速度Ｎeが始動可能な所定速度に達しない場合は、エンジン始動不能と判断してステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、キースイッチ２０がオフされたか否かを判定する。キースイッチ２０がオフされたと判定すると、エンジン始動処理を終了する。一方、キースイッチ２０がオフされていないと判定すると、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ディスプレイ３２に、「バッテリー暖機中」と表示する。これにより、エンジン始動途中で、ドライバがキースイッチ２０をオフさせないようにする。
【００４１】
ステップＳ１６では、エンジン始動完了までの始動待ち時間を予測して、ディスプレイ３２に表示する。始動待ち時間は、バッテリＳＯＣ検出装置２３で検出されるメインバッテリ１５のＳＯＣと、バッテリ温度センサ２１で検出されるバッテリ温度Ｔbとに基づいて、予め測定したバッテリ温度特性（図４参照）から現在の電池出力を求め、予め測定したバッテリ出力特性（図１３参照）から、電池出力がエンジン始動可能な目標値に達するまで時間を予測する。図１３に示す特性は、電池の最大出力で放電した時の放電時間に対する電池出力を表している。
【００４２】
ステップＳ１６に続くステップＳ１７では、エンジン２の回転速度が始動可能な所定速度に達したか、すなわち、エンジン始動が可能か否かを判定し、始動可能であると判定するとステップ１８へ進む。ステップＳ１８では、燃料噴射装置３０と点火装置３１を駆動して、エンジン２の発火運転を起動する。一方、エンジン２の回転速度が所定速度に達せず、エンジン始動が不能であると判定すると、ステップＳ１９に進む。
【００４３】
ステップＳ１９では、キースイッチ２０がオフされているか否かを判定する。キースイッチ２０がオフされていると判定するとエンジン始動処理を終了し、オフされていないと判定すると、ステップＳ１５へ戻って、メインバッテリ１５の暖機を続ける。
【００４４】
一実施の形態におけるバッテリ制御装置によれば、エンジン始動時のバッテリ温度を予測するとともに、エンジン始動時に電圧が最も低くなる電圧最低セルを特定し、予測したバッテリ温度、および、特定した電圧最低セルの状態に基づいて、エンジン始動時に最低電圧セルの電圧が所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力を得るための目標ＳＯＣを設定し、最低電圧セルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上になるように、バッテリの充放電を制御する。これにより、エンジン始動時に、バッテリ温度が低くてもエンジンを始動させるために必要な出力を得ることができるとともに、過放電状態となるセルの発生を防止することができる。
【００４５】
特に、一実施の形態におけるバッテリ制御装置によれば、次回のエンジン始動時の予測バッテリ温度、および、電圧最低セルの内部抵抗に基づいて、目標ＳＯＣを設定するので、エンジン始動時に最低電圧セルの電圧が所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力を得るための目標ＳＯＣを正確に設定することができる。また、目標ＳＯＣを設定する際に用いる電圧最低セルの内部抵抗を、エンジン始動時のバッテリ予測温度に基づいて補正するので、より正確な目標ＳＯＣを設定することができ、過放電状態となるセルの発生をより確実に防止することができる。
【００４６】
また、一実施の形態におけるバッテリ制御装置によれば、各セルの開放電圧、および、各セルの内部抵抗に基づいて、電圧最低セルを特定するので、エンジン始動時に電圧が最も低くなる電圧最低セルを正確に特定することができる。
【００４７】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、モータ１，４，１０には、交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。モータ１，４，１０に直流電動機を用いる場合には、インバーターの代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いる。また、クラッチ３に、乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いることもできる。
【００４８】
次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを予測する方法は、上述した（ａ）や（ｂ）の方法に限定されることはなく、例えば、以下の（ｃ）〜（ｅ）のような方法を用いることもできる。
（ｃ）地球上のいろいろな地点または地域における年間の気象情報、例えば日付に対する外気温データなどを記憶するとともに、エンジン始動に関する情報、例えばエンジン始動毎のバッテリ温度Ｔbや、外気温Ｔaなどをメモリ２６に記憶しておく。図示しないＧＰＳユニット等により車両の現在地を検出し、現在地周辺の上述した年間の気象情報から当日前後の外気温Ｔaの平均値を求め、求めた平均値をバッテリ温度Ｔbの予測値とする。同様の方法により、外気温Ｔaの予測値を求めることもできる。
（ｄ）次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを、最新の検出バッテリ温度Ｔb1と、１つ前に検出されたバッテリ温度Ｔb2との間の温度変化率から求める。すなわち、バッテリ温度Ｔb2を検出した時から、バッテリ温度Ｔb1を検出した時までの時間（放置時間）をＴ１、過去の平均放置時間をＴ１１とすると、次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを次式（２）により求める。
Ｔb＝｛（Ｔb1−Ｔb2）／Ｔ１｝×Ｔ１１＋Ｔb1                  （２）
同様の方法により、外気温Ｔbの予測値を求めることもできる。
（ｅ）上述した（ａ）〜（ｄ）の方法を組み合わせることによって、次回のエンジン始動時のバッテリ温度Ｔbを予測する。例えば、次式（３）により、バッテリ予測温度Ｔbを求める。
Ｔb＝Ｔb(a)×Ｘa＋Ｔb(b)×Ｘb＋Ｔb(c)×Ｘc＋Ｔb(d)×Ｘd            （３）
ただし、Ｔb(a)〜Ｔb(d)は、それぞれ（ａ）〜（ｄ）の方法によって予測したバッテリ温度であり、Ｘa〜Ｘdは重み係数である。なお、式（３）では、上述した（ａ）〜（ｄ）の４つの方法を組み合わせたが、いずれか３つまたは２つを組み合わせるようにしてもよい。
【００４９】
上述した一実施の形態では、バッテリ温度とＳＯＣとに基づいてエンジンの始動待ち時間を予測する例を示したが、始動待ち時間の予測方法は上述した方法に限定されない。例えば、エンジン始動時のエンジン回転速度と始動待ち時間との関係を予め測定し、クランキング開始後のエンジン回転速度に基づいて、始動待ち時間を予測するようにしてもよい。
【００５０】
次回のエンジン始動時に最低電圧セルの電圧が所定の過放電しきい値を下回らずに、バッテリから所定の出力を得るための目標ＳＯＣを、バッテリ温度と最低電圧セルの内部抵抗とに基づいて決定したが、最低電圧セルの内部抵抗の代わりに劣化度を用いてもよい。
【００５１】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、コントローラ１６が温度予測手段、最低電圧セル特定手段、目標ＳＯＣ設定手段、内部抵抗検出手段を、インバータ１１〜１３およびコントローラ１６が制御手段を、セル電圧センサＶｔ１〜Ｖｔｎが開放電圧検出手段を、バッテリ温度センサ２１がバッテリ温度検出手段を、外気温センサ２４が外気温検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一実施の形態におけるバッテリ制御装置をハイブリッド自動車に適用したシステム構成図
【図２】コントローラに接続されている各種センサや、各種装置を示す図
【図３】メインバッテリの総電圧を検出する総電圧センサ、メインバッテリの充放電電流を検出する電流センサ、および、各セルの電圧を検出するセル電圧センサを示す図
【図４】メインバッテリの温度特性を示す図
【図５】メインバッテリを構成する複数のセルのＳＯＣ分布を示す図
【図６】無負荷時のセル電圧分布と、放電時のセル電圧分布とを示す図
【図７】セルの内部抵抗を求める方法を説明するための図
【図８】エンジン始動に必要な出力が得られるＳＯＣを、バッテリ温度およびセルの内部抵抗に対して示した図
【図９】エンジン始動時に電圧が最も低くなるセルが過放電状態とならずに、エンジン始動に必要な出力が得られる目標ＳＯＣを、エンジン始動時のバッテリ予測温度およびセルの内部抵抗に対して示した図
【図１０】メインバッテリのＳＯＣ制御を示すフローチャート
【図１１】エンジン始動時に電圧が最も低下するセルのＳＯＣが目標ＳＯＣ以上となるように、メインバッテリの充放電を制御する方法を説明するための図
【図１２】一実施の形態におけるバッテリ制御装置によって行われるエンジン始動処理を示すフローチャート
【図１３】電池の最大出力で放電した時の放電時間に対する電池出力を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１…モータ、２…エンジン、３…クラッチ、４…モータ、５…無段変速機、６…減速装置、７…差動装置、８…駆動輪、９…油圧装置、１０…モータ、１１…インバータ、１２…インバータ、１３…インバータ、１５…メインバッテリ、１６…コントローラ、２１…バッテリ温度センサ、２２…エンジン回転センサ、２３…バッテリＳＯＣ検出装置、２４…外気温センサ、２６…メモリ、３０…燃料噴射装置、３１…点火装置、３２…ディスプレイ、３５…総電圧センサ、３６…電流センサ、Ｖｔ１〜Ｖｔｎ…セル電圧センサ
【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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