(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、
電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、該電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、
該電圧検出単位として、以下の条件（１）に基づいて素電池数Ｎが設定されているバッテリ制御装置。
（１）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｖalm
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池当たりの電圧値；Ｖalm（ボルト）
【請求項２】
前記電圧検出単位として、以下の条件（２）に基づいて素電池数Ｎが設定されている請求項１に記載のバッテリ制御装置。
（２）前記Ｉ２は放電電流、前記Ｖalmは電池電解液からの水素発生電位である。
【請求項３】
複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、
電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、該電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、
該電圧検出単位として、以下の条件（３）に基づいて素電池数Ｎが設定されているバッテリ制御装置。
（３）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｖalm
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池当たりの電圧値；Ｖalm（ボルト）
Ｉ１とＩ２は共にゼロ近傍の値であり、Ｖalmは素電池の開路電圧である。
【請求項４】
複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、
電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、該電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、
該電圧検出単位として、以下の条件（５）に基づいて素電池数Ｎが設定されているバッテリ制御装置。
（５）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｒalm×Ｍａｘ
（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）
ただし、Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池の内部抵抗値；Ｒalm（オーム）
【請求項５】
複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、
電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、該電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、
該電圧検出単位として、以下の条件（６）に基づいて素電池数Ｎが設定されているバッテリ制御装置。
（６）素電池間に空間共有構造を持つ電池ブロックを有する組電池において、
Ｎ０≦Ｎ≦Ａ×Ｎ０
ただし、空間共有素電池数；Ａ，Ａは自然数
下記の（１）〜（５）によって設定したＮ；Ｎ０
（１）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｖalm
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池当たりの電圧値；Ｖalm（ボルト）
（２）（１）においてＩ２は放電電流、Ｖalmは電池電解液からの水素発生電位である。
（３）（１）においてＩ１とＩ２は共にゼロ近傍の値であり、Ｖalmは素電池の開路電圧である。
（４）（１）で求めた電圧検出単位Ｎに電圧検出単位系の精度±ΔＶacyをかける。
Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×２ΔＶacy×Ｎ＜Ｖalm
（５）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｒalm×Ｍａｘ
（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）
ただし、Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池の内部抵抗値；Ｒalm（オーム）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動搬送車、ハイブリッド式電気自動車、燃料電池電気自動車を含む各種電気自動車および無停電電源装置など、蓄電池により駆動する機器に搭載される組電池を充放電制御するバッテリ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、環境問題やエネルギー問題を解決する低公害車として、ＨＥＶ（ハイブリッド  エレクトリック  ビークル）、ＰＥＶ（ピュア  エレクトリック  ビークル）などの電気自動車が注目を集めている。この電気自動車は蓄電池（組電池）を搭載し、この組電池からの電力を用いて電動機（モータ）を駆動することによって走行するようになっている。
【０００３】
電気自動車には、電動機駆動制御用のインバータが搭載されていると共に、このインバータを介して電動機に安定した電力供給を行うために、組電池の出力状態を把握し、その出力状態に応じて組電池を充放電制御するバッテリ制御装置が搭載されている。
【０００４】
このバッテリ制御装置は、組電池を構成する各電池ブロック（素電池が複数個組み合わされている）からの電池電圧などを計測し、この計測値に基づいて組電池の残存容量ＳＯＣ（蓄電池にどれくらいの電力が残っているかを示す値）を演算し、例えば、その残存容量ＳＯＣが所定の範囲内に納まるように、組電池を充放電制御するようにしている。また、バッテリ制御装置は、各電池ブロック単位で計測した電池電圧に基づいて素電池（単セル）の異常を検出している。
【０００５】
例えば特開平７−１３７６１２号公報「バッテリ診断装置」では、組電池の素電池（単セル）不良の検出は、ある電池個数Ｎ毎に電圧検出単位（電池ブロック）を設定し、電圧検出単位毎の計測電圧値を比較することで組電池を監視して異常電池を検出している。つまり、組電池の各電池ブロックの電圧が、各電池ブロック毎に配設された電圧センサにより測定されている。その各測定電圧が同一の値であれば測定電圧は正常であり、また、その各測定電圧が異なった値であれば測定電圧は異常であると検出される。例えば、異常電池が内部短絡電池の場合には、他の正常な電池よりも、常時、短絡した素電池分だけ低い電池電圧が検出される。また、異常電池が内部抵抗上昇電池の場合には、放電時（駆動時）には、他の正常な電池よりも電池電圧が低く検出され、回生時（充電時）には、他の正常な電池よりも電池電圧が高く検出される。
【０００６】
また、特開平９−１１７０７２号公報「二次電池の保護回路」では、組電池の電圧検出単位（電池ブロック）毎の電圧を計測し、各計測電圧値を比較して、その電圧差が所定値を超えた場合に異常と判定して、組電池に戻る電流を遮断するようにしている。これは、セルバンクに電気的接続のスポット外れが生じた場合に、その電圧差から組電池の閉回路を遮断して、過充電および過放電から組電池を保護するものである。
【０００７】
さらに、特開平１１−１７８２２５号公報「電池制御装置」では、組電池の電圧検出単位（電池ブロック）をその温度の近いもの同士グループ分けし、各グループの最大電圧差を算出する。この算出値が第１の閾値以上のときにその放電量を抑制し、また、この算出値が第２の閾値以上のときにその放電を停止させる。このようにして、組電池の充電状態に応じた２段階の放電制御を行うことで、組電池の信頼性を確保している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平７−１３７６１２号公報では、電池容量バラツキの思想がなく、電池特性を考慮したレベル設定が為されていないために、検出電圧に所定以上の電圧差があると、即、異常電池と誤判定してしまう。これによって、組電池の信頼性が阻害されている。
【０００９】
また、特開平９−１１７０７２号公報では、電圧検出単位において、計測電圧値の電圧差で電気的接続が外れたことを検出しているが、これは過放電から組電池を保護することで組電池の信頼性を確保するためのものであって、電池ブロックのうちの素電池に対して異常（過放電）を検出することにより、組電池の信頼性を確保するものではない。
【００１０】
さらに、特開平１１−１７８２２５号公報では、素電池数Ｎからなる電圧検出単位（電池ブロック）が２段階の二つの閾値を区別できる素電池数Ｎである必要があるが、電池の内部抵抗のバラツキが考慮されておらず、電池ブロックを構成する素電池数Ｎをあまり多く取ることができない。特に、大電流で使用する場合には、誤判定するおそれがあるので、電圧検出単位毎の電池個数を著しく制限する必要がある。これによって、組電池の信頼性が阻害されている。
【００１１】
以上では、組電池の信頼性を確保するために電圧検出単位（電池ブロック）毎に電池電圧を測定しているが、内部抵抗のバラツキなどの電池特性が考慮されておらず、電池特性が考慮されていない電圧検出単位の電池ブロック毎の電圧検出では、電池特性が考慮された電圧検出に基づく正確な異常電池の検出を行うことができず、組電池の信頼性が阻害される。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、電池特性に合わせて最適に設定した電圧検出単位毎の計測電池電圧を用いて異常電池を検出することで誤判定を抑えて組電池の信頼性を向上させることができるバッテリ制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のバッテリ制御装置は、複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、この電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、該電圧検出単位として、以下の条件（１）に基づいて素電池数Ｎが設定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
（１）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｖalm
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池当たりの電圧値；Ｖalm（ボルト）
【００１４】
また、好ましくは、本発明のバッテリ制御装置における電圧検出単位として、以下の条件（２）に基づいて素電池数Ｎが設定されている。
（２）前記Ｉ２は放電電流、前記Ｖalmは電池電解液からの水素発生電位である。
【００１５】
本発明のバッテリ制御装置は、複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、この電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、該電圧検出単位として、以下の条件（３）に基づいて素電池数Ｎが設定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
（３）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｖalm
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池当たりの電圧値；Ｖalm（ボルト）
Ｉ１とＩ２は共にゼロ近傍の値であり、Ｖalmは素電池の開路電圧である。
【００１６】
本発明のバッテリ制御装置は、複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、この電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、該電圧検出単位として、以下の条件（５）に基づいて素電池数Ｎが設定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
（５）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｒalm×Ｍａｘ
（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）
ただし、Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池の内部抵抗値；Ｒalm（オーム）
【００１７】
本発明のバッテリ制御装置は、複数の素電池で構成された電池ブロックが複数個直列接続された組電池に対して充放電制御を行うバッテリ制御装置において、電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に電池電圧値を計測する電圧計測手段と、この電圧計測手段で計測した電池電圧値に基づいて異常電池を検出する異常電池検出手段とを有し、該電圧検出単位として、以下の条件（６）に基づいて素電池数Ｎが設定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
（６）素電池間に空間共有構造を持つ電池ブロックを有する組電池において、
Ｎ０≦Ｎ≦Ａ×Ｎ０
ただし、空間共有素電池数；Ａ，Ａは自然数
下記の（１）〜（５）によって設定したＮ；Ｎ０
【００１８】
（１）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｖalm
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池当たりの電圧値；Ｖalm（ボルト）
（２）（１）においてＩ２は放電電流、Ｖalmは電池電解液からの水素発生電位である。
（３）（１）においてＩ１とＩ２は共にゼロ近傍の値であり、Ｖalmは素電池の開路電圧である。
（４）（１）で求めた電圧検出単位Ｎに電圧検出単位系の精度±ΔＶacyをかける。
Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×２ΔＶacy×Ｎ＜Ｖalm
（５）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｒalm×Ｍａｘ
（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）
ただし、Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
素電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池の内部抵抗値；Ｒalm（オーム）
【００１９】
上記構成により、内部抵抗のバラツキ、電圧計測手段で計測する電池電圧の精度および電池ケース毎の内部空間共有素電池数など、電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に、電圧計測手段１１４が電池電圧値を計測し、その計測電池電圧値に基づいて、異常電池検出手段１２０が異常電池を検出するため、素電池レベルでの異常電池検出の誤判定が防止され、組電池の信頼性が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるバッテリ制御装置をＨＥＶの駆動用電気回路に適用させた場合の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態におけるＨＥＶの概略構成を示すブロック図である。図１において、ＨＥＶ１は、走行用駆動輪２と、走行用駆動輪２の動力源であるモータ３と、モータ３に電力を供給するインバータ４と、インバータ４に電力供給するバッテリ５と、バッテリ充電用および電力供給用のモータジェネレータ６と、モータジェネレータ６を駆動するエンジン７と、インバータ４の駆動を制御する走行系コントローラ８と、エンジン７の駆動を制御する発電系コントローラ９と、走行系コントローラ８および発電系コントローラ９にバッテリ５の情報を出力する本発明のバッテリ制御装置であるバッテリコントローラ１０とを備えている。
【００２２】
走行用駆動輪２は、車体を移動させるための駆動用の前輪または／および後輪であって、実際に動力が伝達される車輪である。
【００２３】
モータ３は、発進時や加速時などにモータジェネレータ６およびバッテリ５の少なくとも何れかから電力供給を受けて走行用駆動輪２を回転駆動させる電動機能と、減速時や制動時などに回生発電を行ってバッテリ５を充電する発電機能とを有している。モータ３の出力軸はトランスミッション（図示せず）に連結され、トランスミッションは内部のギヤを介してその出力軸の回転数が減速されるように構成され、その駆動力はディファレンシャルを経て先端の走行用駆動輪２が結合されたドライブシャフトに伝達されるようになっている。
【００２４】
インバータ４は、バッテリ５からの電力を所定の３相高電圧に電圧変換してモータ３に電力供給することにより、モータ３を回転駆動させるものである。
【００２５】
バッテリ５は主電池や組電池とも呼ばれ、例えばアルカリ蓄電池、ニッケル水素蓄電池などで構成されている。バッテリ５は、例えば６個の素電池（単セル）を一つの電池ケース内に密閉した状態を１モジュールとし、複数モジュールが直列に接続された構成となっている。ここでは、２モジュールを単に一つのバッテリブロック５１としてもよいし、詳細に後述するが、この２モジュール間を連通させて素電池間に空間共有構造を持つバッテリブロック５１としてもよい。このバッテリブロック５１は、１ブロック当たり例えばＤＣ２０Ｖの出力電圧を有している。複数のバッテリブロック全体（組電池）では最大ＤＣ４００Ｖ程度の出力電圧を有している。バッテリ５は、インバータ４およびモータジェネレータ６に接続されている。
【００２６】
上記バッテリ５の素電池間空間共有構造について説明する。ｎ個の素電池を電気的に接続してモジュールを構成する。このモジュールの各素電池の上部空間を共有化したものを内部空間共有モジュールとする。この内部空間共有モジュールは、電池ケースに穴が開くと、内部空間を共有していないモジュールと異なり、ｎ個の全ての素電池が、穴が開いた状態を顕著に呈するようになる。よって、内部空間を共有した電池の方が穴開き異常電池を検出し易くなる。
【００２７】
モータジェネレータ６は三相交流発電機であり、モータジェネレータ６から供給される電力により、整流器６１を介してバッテリ５の充電を行ったり、インバータ４に直接電力供給を行ったりするものである。なお、モータジェネレータとしては、三相交流発電機だけではなく三相交流電動機としての機能を有するものもあるが、ここでは三相交流発電機として機能する例を示している。
【００２８】
エンジン７はガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であって、その出力軸がモータジェネレータ６のロータ部に連結されている。また、エンジン７は、スロットル７１による燃料の供給量に応じてモータジェネレータ６の回転が制御されて発電量を制御するものである。
【００２９】
走行系コントローラ８は、バッテリコントローラ１０からの制御信号を受けると共にモータ３の回転状況がフィードバックされてインバータ４の駆動を制御することにより、モータ３を介して車両の走行速度を安定に制御するものである。つまり、走行系コントローラ８は、アクセスペダルの操作量や、冷却水温度、吸気温度、吸気圧力などの環境条件などにより、回転数および回転トルクが制御されるようになっている。
【００３０】
発電系コントローラ９は、バッテリコントローラ１０からの制御信号を受けると共に、電流計測器９１にて検出された発電電流値がフィードバックされて、燃料の供給量を制御するスロットル７１を介して、エンジン７の回転力を制御することにより、モータジェネレータ６による発電電流量を制御するものである。
【００３１】
バッテリコントローラ１０は、モータジェネレータ６によって発電されてバッテリ５を充電するハイブリッド電気自動車の場合には、バッテリ５の蓄電状態を適切に管理することにより、制動時の回生電力を十分に回収してエネルギー効率を高め、加速時にはドライバの所望の加速度を達成できるように走行系コントローラ８および発電系コントローラ９にバッテリ情報を出力するものである。
【００３２】
このように、バッテリコントローラ１０によってバッテリ５の蓄電量を精度よく検出し、バッテリ５の蓄電量を適切に制御することはハイブリッド電気自動車のようにバッテリ５を動力源とする車両にとって重要である。バッテリコントローラ１０には、バッテリ５を構成する電池の状態に関する情報、例えば、バッテリ５の蓄電量（残存容量ＳＯＣ）や故障（異常電池）を演算推定するために、バッテリ５に関する電圧、電流、温度などの各情報が入力されている。以下詳細に説明する。
【００３３】
即ち、バッテリコントローラ１０は、図２に示すように、電圧計測手段１１４と、温度計測手段１１５と、電流計測手段１１６と、ＳＯＣ演算手段１１７と、ＳＯＣ上限／下限判定手段１１８と、ダイアグ検出手段１１９と、異常電池検出手段１２０と、充電／回生許容電力決定手段１２１と、放電許容電力決定手段１２２とを有し、各種バッテリ温度Ｔａ，Ｔｂ、電圧計測器１１１にて検出したバッテリ出力電圧Ｖ、バッテリブロック５１毎の出力電圧Ｖｂ、および、電流計測器１１２にて検出したバッテリ出力電流Ｉｂを受けて、バッテリ５の充電状態を残存容量ＳＯＣ（単位はパーセント）として演算し、演算した残存容量ＳＯＣに応じてバッテリ５の充放電を、走行系コントローラ８および発電系コントローラ９を介して充放電制御を行う一方、検出したバッテリ温度Ｔａ，Ｔｂに応じてファン１１３を駆動してバッテリ５を冷却し、さらに、本発明の特徴部分として、穴やひび割れのある電池ケースに対応した電池ブロックを検出し、これに対しては過充電を行わないように制御するものである。
【００３４】
電圧計測手段１１４は、電池特性に基づく所定の条件で設定された電圧検出単位毎の電池ブロック電圧、即ち各バッテリブロック５１毎のブロック電圧Ｖｂを計測する一方、電圧計測器１１１による検出電圧値に基づいて、バッテリ５全体の電圧Ｖを計測するものである。なお、この電池特性に基づく所定の条件で設定される電圧検出単位については、本発明の特徴を構成することから、バッテリコントローラ１０の各構成部材（１１５〜１２２）を説明した後に、更に詳細に説明する。
【００３５】
温度計測手段１１５は、電池温度が場所によって異なるため、バッテリ５の周囲、各バッテリブロック５１、冷却媒体部分などの複数適所に、電池温度を検出する温度検出手段としての温度センサ（図示せず）がそれぞれ取り付けられており、各温度センサからの各検出値に基づいて、バッテリ５の発熱によるバッテリ周囲温度Ｔａ、各バッテリブロック５１毎のバッテリブロック温度Ｔｂおよび冷却媒体温度（図示せず）を計測するものである。
【００３６】
電流計測手段１１６は、バッテリ５の充電または放電時に、バッテリ５から供給されるバッテリ出力電流Ｉｂを、磁気補償型（またはシャント抵抗型）の電流計測器１１２（電流センサ）にて検出した電流検出値に基づいて計測するものである。
【００３７】
ＳＯＣ演算手段１１７は、電圧計測手段１１４からの各計測電圧、温度計測手段１１５からの各計測温度および電流計測手段１１６からの計測電流に基づいて、各バッテリブロック５１毎の残存容量ＳＯＣをそれぞれ演算すると共に、バッテリ５全体の残存容量ＳＯＣを演算するものである。
【００３８】
ＳＯＣ上限／下限判定手段１１８は、ＳＯＣ演算手段１１７から得られる現在の残存容量ＳＯＣが、ＳＯＣ上限値に至ったかまたはＳＯＣ下限値に至ったかどうかを判定するＳＯＣ上限／下限判定信号を出力するものである。これらのＳＯＣ上限値およびＳＯＣ下限値は、バッテリ５の充放電により残存容量ＳＯＣが制御されるべき所定中間領域の上限値および下限値であり、これらの中間位置に更なるＳＯＣ誘導目標値が設定されている。
【００３９】
このような所定中間領域を設けるのは、電気自動車の発進時や走行時のパワーアシスト要請に答えられるようにバッテリ５に充分な残存容量ＳＯＣを残すと共に、減速時や制動時のエネルギーの回収を、できる限り効率よく行えるように、バッテリ５に対して充電の余地を充分に残しておくためである。つまり、電気自動車の制動は、いつ行われるか予測することは困難であるから、バッテリ５は制動によって発生した電力を十分に受け入れることができるように、ある程度の残存容量ＳＯＣにしておくことが望ましい。一方、モータ３からの電力だけでドライバの所望する加速が得られるようにするためにある程度の残存容量ＳＯＣが必要である。これらの条件を満たすために、組電池の残存容量ＳＯＣ（蓄電量）は例えば４０〜８０パーセント程度の範囲内で制御される。
【００４０】
ダイアグ検出手段１１９は、電圧計測手段１１４からのバッテリブロック電圧Ｖｂ、バッテリ電圧Ｖ、温度計測手段１１５からの各適所のバッテリ温度Ｔａ，Ｔｂおよび電流計測手段１１６からのバッテリ出力電流Ｉｂなどに基づいて、ダイアグ検出信号を出力するものである。
【００４１】
異常電池検出手段１２０は、電圧計測手段１１４からの電池ブロック毎の計測電池電圧に基づいて、充電時の通常電池との電圧差が、所定範囲から脱した場合に異常電池であると判定して、通常電池と異常電池とを区別するものである。このように、異常電池検出手段１２０は、電池ケースの穴開きによる電圧降下と、微小短絡による電圧降下、さらには内部抵抗上昇による電圧上昇とを検出するもので、異常電池として、電池ケースの穴開き異常電池、微小短絡電池、内部抵抗上昇電池を検出するものである。なお、これらの異常電池の区別方法についてはここでは説明を省略する。また、検出する異常内容によっては、図２には示していないが、温度計測手段１１５からのバッテリ周囲温度Ｔａ、バッテリブロック温度Ｔｂおよび冷却媒体温度（図示せず）、さらには、電流計測手段１１６からのバッテリ出力電流Ｉｂなどの各種計測値を異常電池検出手段１２０に入力させてそれらを参照して異常電池の検出を行うこともできる。
【００４２】
充電／回生許容電力決定手段１２１は、ＳＯＣ演算手段１１７からの残存容量ＳＯＣ、ＳＯＣ上限／下限判定手段１１８からのＳＯＣ上限／下限判定信号および、ダイアグ検出手段１１９からのダイアグ検出信号、さらには、異常電池検出手段１２０からの検出信号に基づいて、充電／回生許容電力を決定する電力決定制御信号（制御信号）を発電系コントローラ９に出力してバッテリ５への充電を制御するようになっている。
【００４３】
放電許容電力決定手段１２２は、ＳＯＣ演算手段１１７からの残存容量ＳＯＣ、ＳＯＣ上限／下限判定手段１１８からのＳＯＣ上限／下限判定信号および、ダイアグ検出手段１１９からのダイアグ検出信号、さらには、異常電池検出手段１２０からの検出信号に基づいて、放電許容電力を決定する電力決定制御信号（制御信号）を走行系コントローラ８に出力してバッテリ５からの放電を制御するようになっている。特に、放電許容電力決定手段１２２は、異常電池検出手段１２０から異常電池の検出信号が入力された場合には、放電を所定値までに抑えるように制御するものである。
【００４４】
以上の充電／回生許容電力決定手段１２１および放電許容電力決定手段１２２により充放電誘導手段が構成されており、充放電誘導手段は、算出された残存容量ＳＯＣがその所定中間領域内に納まるように、バッテリ５への充電と、パワーアシスト要請に応じたバッテリ５からの放電を誘導するものである。
【００４５】
ここで、内部抵抗のバラツキ、電圧計測手段１１４の計測精度および電池ケースの空間共有素電池数など、電池特性に基づく所定の条件（１）〜（６）の何れかによって、電圧計測手段１１４で計測する電圧検出単位毎の素電池数Ｎを設定する。
【００４６】
（１）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ＜Ｖalm
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる素電池（単セル）当たりの電圧値；Ｖalm（ボルト）
（２）（１）においてＩ２は放電電流、Ｖalmは電池電解液からの水素発生  電位である。
【００４７】
（３）（１）においてＩ１とＩ２は共にゼロ近傍の電流値であり、Ｖalmは単電池の開路電圧である。
【００４８】
（４）（１）で求めた電圧検出単位Ｎに電圧検出単位系の精度±ΔＶacy（パーセント）をかける。
【００４９】
Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×２ΔＶacy×Ｎ＜Ｖalm
（５）Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）×２ΔＲ０×Ｎ
＜Ｒalm×Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）
ただし、Ｉ１は電池の入力電流、Ｉ２は電池の出力電流
Ｉ１≠０，Ｉ２≠０，Ｎは自然数
電池の異常検出電流範囲；Ｉ１〜Ｉ２（｜Ｉ１｜≧｜Ｉ２｜）（アンペア）
電池の内部抵抗のバラツキ；±ΔＲ０（オーム）
電池特性によって決まる電池の内部抵抗値；Ｒalm（オーム）
（６）セル間に空間共有構造を持つ電池ブロック有する組電池において、
Ｎ０≦Ｎ≦Ａ×Ｎ０
ただし、空間共有セル数；Ａ，Ａは自然数
上記（１）〜（５）によって設定したＮ；Ｎ０
以下、上記条件（１）〜（６）について詳細に説明する。
【００５０】
例えば、上記条件（１）において、内部抵抗のバラツキが±０.２ミリオーム、最大電流が１００Ａである組電池システムにおいては、上記条件（１）の式は１００×２×０．２×１０-3×Ｎ＜１．２となって、電圧検出単位の素電池数Ｎ＜３０となり、電圧検出単位の素電池数Ｎを最大２９セルとすることができる。これを内部抵抗のバラツキが±０.１ミリオーム、最大電流が１００Ａである組電池システムとすると、電圧検出単位の素電池数Ｎ＜６０となり、電圧検出単位の素電池数Ｎを最大５９セルとすることができる。したがって、同じ組電池システムを用いても内部抵抗のバラツキが小さいセルを構成している方が、電圧検出単位の素電池数Ｎの最大値が大きくなる。
【００５１】
このように、内部抵抗のバラツキを考慮しつつ素電池（単セル）レベルでの異常検出ができるように電圧検出単位の素電池数Ｎを設定する。また、内部抵抗のバラツキと同様に、上記条件（１）の式で最大入出力電流Ｍａｘ（｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜）を変えると（例えば組電池における素電池数を削減すると、１素電池当たりの入出力電流値が増える）、最適な電圧検出単位の素電池数Ｎも変わってくる。最大入出力電流の異なる電気自動車や無停電電源装置によっても、上記条件（１）から最適な電圧検出単位の素電池数Ｎを設定することができる。
【００５２】
従来、例えば１２セル（素電池数が１２個）からなる電圧検出単位の電池ブロック毎に電圧検出を行っているため、組電池全体での検出部数およびその検出に要する部品点数が多くなり、配線回路が複雑化している。したがって、検出部数および部品点数を削減するために、できるだけ電圧検出単位の素電池数Ｎを多くしたいが、上記条件（１）〜（６）から得られる最大の素電池数Ｎ以上に素電池数を多くすると、素電池異常を検出できなくなって電池異常の誤判定となるというおそれが生じる。
【００５３】
上記条件（２）は、上記条件（１）の素電池が水素発生電位に達しないように電圧検出単位の素電池数Ｎを設定する場合である。
【００５４】
上記条件（３）は、上記条件（１）の入出力電流がゼロ近傍と小さい用途においては、Ｖalmを単電池の開路電圧と設定する場合である。
【００５５】
上記条件（４）においては、上記条件（１）に電圧検出系の精度誤差を加えても素電池（単セル）の異常検出ができるように電圧検出単位の素電池数Ｎを設定する場合である。
【００５６】
上記条件（５）においては、上記条件（１）のＶalmを、電池特性によって決まる内部抵抗値と最大入出力電流値との積と設定し、電池特性や制御内容を考慮して電圧検出単位の素電池数Ｎを設定する場合である。
【００５７】
上記条件（６）は、気密漏れの異常電池検出の場合であって、電圧検出単位の電池個数Ｎを、バッテリ５の電池ケースの素電池間空間共有構造における素電池数Ｎを設定する場合である。上記電池ケースの上部空間を共有（連通）している素電池数Ｎが例えば６個であるとする。このとき、空間を共有している電池ケースに穴が開くと、穴が開いた素電池だけではなく、６個の素電池全てが液枯れの影響を受け、内部抵抗の上昇が顕著になると共に、６個の素電池全ての負極中の水素が穴を介して電池外部に放出するため電池の容量が減少する。一方、空間を共有している電池ケース（穴開きではない）内の１セルのみが過充電または過放電されて、ガスが発生すると、電池ケースの空間を共有している残りの別のセルが前述したガスを吸収し、発生ガスによる内圧上昇が抑制される。このため、空間共有電池は、空間共有素電池数が多いほど１セルの過充電または過放電に対して耐性がある。
【００５８】
以上により、空間共有電池は、電池ケースに穴（割れ）を生じた際に、空間共有されている全ての素電池が電解液の液枯れを起こすため、内部抵抗の上昇が顕著であり、穴開き異常電池の判定が容易になる。したがって、電池ブロックを構成する素電池数Ｎを増加させても、穴開き異常電池の内部抵抗の検出を容易に行うことができる。また、電池ブロックを構成する素電池数Ｎを増加させることにより、バッテリ５の電池ブロック数を削減すれば、穴開き異常電池を判定し易くしつつ、電圧検出部数を削減でき、電圧検出線の簡略化による安全性の向上、低コスト化を図ることができる。このことは、充放電電流が比較的小さく、満充電付近で使用されるため、素電池の内部抵抗のバラツキや電圧差が発生しにくい無停電電源装置（ＵＰＳ）において特に有効である。
【００５９】
また、上記条件（６）において、内部空間を共有している素電池においては、電池ケースの穴（割れ）などによる気密不良が生じると、内部空間を共有していた全ての素電池（単セル）において、電解液の減少により内部抵抗の上昇が著しくなる。したがって、電池ケースの空間共有構造を有していない電池での電圧検出単位の最大値をＮ０とすると、空間共有セル数がＡ個である電池での電圧検出単位の最大値はＡ×Ｎ０とすることができ、それ以下の数に電圧検出単位の素電池数Ｎを設定することができる。特に、無停電電源装置のように通常時は小電流で充電される簡易的な組電池の場合は、少なくとも電池ケースに生じた穴（割れ）を検出できればよいため、本手段は有効である。
【００６０】
以上により、組電池の信頼性の向上を図るために、組電池の電圧検出単位の素電池数Ｎを電池特性に合わせて設定することができる。
【００６１】
上記構成により、以下、その動作を具体的に説明する。
【００６２】
電気自動車を走行させると、走行用のインバータ４が、走行系コントローラ８（インバータＥＣＵ）を介して制御され、発電用のエンジン７が発電系コントローラ９（エンジンＥＣＵ）を介して制御される。これらの制御は、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、シフトレバーで設定されるシフトレンジ、バッテリコントローラ１０（電池ＥＣＵ）からの組電池の蓄電状態（残存容量ＳＯＣ）や電池故障（異常電池の検出）などのバッテリ情報などに基づいて行われる。
【００６３】
一方、バッテリコントローラ１０は、発電系コントローラ９を介してバッテリ５の蓄電量（残存容量ＳＯＣ）の低下が検出された場合には、エンジン７によってモータジェネレータ６による発電を行わせて、バッテリ５への充電を行うと共に、走行系コントローラ８を介してバッテリ５およびモータジェネレータ６からの電力によってモータ３を駆動させて走行を行うように制御する。このとき、エンジン７によるモータジェネレータ６の発電制御は、モータジェネレータ６の磁界電流がそのときの回転数に応じて制御されている。
【００６４】
また、バッテリコントローラ１０は、バッテリ５の蓄電量（残存容量ＳＯＣ）が多くなった場合には、発電系コントローラ９および走行系コントローラ８を介してエンジン７の駆動を抑えるかまたは停止させて、バッテリ５からの電力によってモータ３を駆動させ、それによるトルクを車両走行に用いるように制御する。車両が制動する場合には、モータ３を発電機として作用させ、発生した電力でバッテリ５を充電する。
【００６５】
このとき、異常電池検出手段１２０は、電池ブロック毎の電池電圧差を電池ブロック毎に比較し、その電池電圧差が例えば所定範囲の値よりも大きい電池ブロックを検出することにより、穴開き電池、微小短絡電池、内部抵抗上昇電池を含む異常電池を検出する。
【００６６】
以上により本実施形態によれば、内部抵抗のバラツキ、電圧計測手段で計測する電池電圧の精度および電池ケース毎の内部空間共有素電池数など、電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に、電圧計測手段１１４が電池電圧値を計測し、その計測電池電圧値に基づいて、異常電池検出手段１２０が異常電池を検出するため、素電池レベルでの異常電池検出の誤判定を防止できて、組電池の信頼性を向上させることができる。また、本実施形態により、電圧検出単位を削減でき、ワイヤーハーネスや電池監視手段の回路削減による回路の複雑化の防止と共に経済性の向上を図ることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、内部抵抗のバラツキ、電圧計測手段で計測する電池電圧の精度および電池ケース毎の内部空間共有素電池数など、電池特性に基づく所定の条件から設定された電圧検出単位毎に、電圧計測手段が電池電圧値を計測し、その計測電池電圧値に基づいて、異常電池検出手段が異常電池を検出するため、素電池レベルでの異常電池検出の誤判定を防止できて、組電池の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるＨＥＶの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のバッテリコントローラの詳細構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    ＨＥＶ（ハイブリッド自動車）
３    モータ（電動機）
４    インバータ（モータ駆動手段）
５    バッテリ（蓄電池）
６    モータジェネレータ（発電機）
７    エンジン（原動機）
８    走行系コントローラ（走行制御手段）
９    発電系コントローラ（発電制御手段）
１０    バッテリコントローラ（蓄電池制御手段）
１１４    電圧計測手段
１１７    ＳＯＣ演算手段（残存容量演算手段）
１１８    ＳＯＣ上限／下限判定手段（残存容量上限／下限判定手段）
１２０    異常電池検出手段
【図１】
0003966702.tif 000002
【図２】
0003966702.tif 000003