(57)【要約】【課題】電池の異常の種類に対応した安全な車両制御ができない。【解決手段】ステップＳ２で、電池安全保護診断処理部１４２は、安全保護診断を行い、電池３００のセル温度異常、電池３００の過電流異常、監視回路異常などを診断する。ステップＳ４で、重篤度Ｔ１０２に対応する許容充放電電力の絞り方Ｔ１０３読み出し、許容充放電電力をすぐに絞るか、徐々に絞るか、絞らないかを決定する。ステップＳ５で、許容充放電電力を即時０にするように車両制御装置４００に通知する。ステップＳ６では、許容充放電電力を１ｋｗ/秒で徐々に０にするように車両制御装置４００に通知する。ステップＳ７では、許容充放電電力を絞らないように車両制御装置４００に通知する。【選択図】 図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に関する情報を取得して、前記電池に関する異常の有無を異常の種類と共に診断する診断処理部と、
前記診断処理部で前記電池に関する異常があると診断された場合に、診断された異常の種類に応じて前記電池の許容充放電電力の絞り方を決定する決定部とを備える電池制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記診断処理部は、前記電池に関する異常として前記電池のセル温度の異常を診断し、
前記決定部は、前記診断処理部で前記電池のセル温度に異常があると診断された場合には、前記許容充放電電力をすぐに絞るように決定する電池制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電池制御装置において、
前記診断処理部は、前記電池に関する異常として前記電池の過電流を診断し、
前記決定部は、前記診断処理部で前記電池に過電流があると診断された場合には、前記許容充放電電力を徐々に絞るように決定する電池制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記診断処理部は、前記電池に関する異常として前記電池を監視する監視回路の異常を診断し、
前記決定部は、前記診断処理部で前記監視回路に異常があると診断された場合には、前記許容充放電電力を絞らないように決定する電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な電池の制御を行う電池制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリット自動車を駆動するニッケル水素電池やリチウムイオン電池を制御する電池制御装置においては、電池の電圧、電流、温度などを常時監視して異常状態が検出されたときに、電池の使用を制限または中止する。
【０００３】
従来では、蓄電池を構成する多数のセルのうちいくつかのセルにおいて短絡異常が発生した微短絡異常時に、異常検出手段によって制御範囲が狭められ、蓄電池の充放電を、その狭められた制御範囲内に制限している（特許文献1）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３１１３６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献1に記載の蓄電システムでは、電池の異常の種類に対応した安全な車両制御ができない欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電池制御装置は、電池に関する情報を取得して、電池に関する異常の有無を異常の種類と共に診断する診断処理部と、診断処理部で電池に関する異常があると診断された場合に、診断された異常の種類に応じて電池の許容充放電電力の絞り方を決定する決定部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池の異常の種類に対応した安全な車両制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態に係わる全体システム構成を示す図である。
【図２】不揮発性メモリの記憶内容を示す図である。
【図３】許容充放電電力決定を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明による電池制御装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は電池制御装置の全体システム構成を示す図である。図１に示す電池制御装置は、電力により車両走行用のモータを駆動させる電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載されて使用される。図１に基づいて全体システム構成を以下に説明する。
【００１０】
電池制御装置１００は、セルコントローラ２００を介して充放電可能な電池３００を管理制御し、セルコントローラ２００から入力される電池３００の電流、電圧、温度などを受信して、許容充放電電力決定処理などを実行する。そして、車両制御装置４００との間で信号を授受する。
【００１１】
電池３００は、複数の電池セル３０−１〜３０−ｎを直列に接続して構成される。電池セル３０−１〜３０−ｎとして、リチウムイオン電池を採用した場合を例に説明するが、他にもニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどの蓄電池を用いることができる。
【００１２】
セルコントローラ２００は、電池セル３０−１〜３０−ｎに対応して設けられたセルコントロール監視回路２０−１〜２０−ｎより成り、電池セル３０−１〜３０−ｎの電圧、電流、温度などを検出して電池制御装置１００に出力する。
【００１３】
電池制御装置１００は、基本処理部１１０、入力処理部１２０、出力処理部１３０、アプリケーション処理部１４０、不揮発性メモリ１５０から成る。
【００１４】
基本処理部１１０は、起動・停止シーケンス処理部１１１を有し、起動・停止シーケンス処理部１１１は、起動や停止の要求時に、電池制御装置１００の起動や停止処理を行う。
【００１５】
入力処理部１２０は、電池情報入力部１２３、CAN（Controller Area Network）通信入力部１２４を有する。
【００１６】
電池情報入力部１２３は、セルコントローラ２００から送信される電池セル３０−１〜３０−ｎの電圧、電流、温度などの情報を受信する。
【００１７】
CAN通信入力部１２４は、CANを介して接続された車両制御装置４００と通信を行ない、車両制御装置４００からの起動停止要求などの様々な情報を受信する。
【００１８】
出力処理部１３０は、コマンド信号出力部１３２、CAN通信出力部１３３を有する。
【００１９】
コマンド信号出力部１３２は、セルコントローラ２００に、電池セル３０−１〜３０−ｎの電圧、電流、温度などの情報を要求するためのコマンド信号や、電池セル３０−１〜３０−ｎの容量調整を行うためのバランシング制御を指示するコマンド信号など様々な指示に応じたコマンド信号を出力する。
【００２０】
CAN通信出力部１３３は、CANに接続された車両制御装置４００と通信を行なう部分であって、車両制御装置４００にステータスフラグを出力する。ステータスフラグは、電池制御装置１００の自己診断結果による信号であり、リレーカット要求に関するフラグ、充放電禁止要求に関するフラグなどを含む。
【００２１】
アプリケーション処理部１４０は、電池情報演算処理部１４１、電池安全保護診断処理部１４２を有する。
【００２２】
電池情報演算処理部１４１は、セルコントローラ２００から電池情報入力部１２３を介して受信した電池セル３０−１〜３０−ｎの電圧、電流、温度などの情報を取得し、取得したこれらの情報に基づいて、電池３００の状態を表すSOC（State of Charge:残容量）、SOH（State of Life:電池寿命）などの値を計算する。
【００２３】
電池安全保護診断処理部１４２は、セルコントローラ２００から電池情報入力部１２３を介して受信した電池セル３０−１〜３０−ｎの電圧、電流、温度などの情報を取得すると共に、電池情報演算処理部１４１で計算されたSOC、SOHなどの値を取得し、これらの値に基づいて電池３００に関する異常診断処理を行う。具体的には、電池３００のセル温度異常、電池３００の過電流異常、電池３００を監視するためのセルコントローラ２００の異常などを診断する。また、診断の結果に応じて、出力処理部１３０を介して車両制御装置４００へ許容充放電電力の絞り方を通知する。
【００２４】
不揮発性メモリ１５０は、後述するように、故障診断異常種別、重篤度、および許容充放電電力の絞り方を予め対応付けて設定テーブルに記憶する。
【００２５】
なお、電池３００には負荷が接続され、負荷は、エンジンに連結されるジェネレータと、車両の駆動輪に連結されるモータと、ジェネレータおよびモータを駆動するインバータとを含む（いずれも図示せず）。そして、負荷のインバータは、車両制御装置４００からの制御信号に基づいて、電池３００からの直流電力を交流電力に変換してモータを駆動する。また、負荷のインバータは、車両制御装置４００からの制御信号に基づいて、エンジンの出力を用いてジェネレータが発電した交流電力を直流電力に変換して電池３００に供給する。さらに、負荷のインバータは、車両の回生制動時、車両制御装置４００からの制御信号に基づいて、モータが回生発電した交流電力を直流電力に変換して電池３００に供給する。
【００２６】
車両制御装置４００は、電池安全保護診断処理部１４２より通知された許容充放電電力の絞り方に応じて、許容充放電電力の範囲になるように電池３００の負荷を制御する。
【００２７】
図２は、不揮発性メモリ１５０の記憶内容を示す図である。不揮発性メモリ１５０には、設定テーブルＴ１００が記憶され、故障診断異常種別Ｔ１０１、重篤度Ｔ１０２、および許容充放電電力の絞り方Ｔ１０３が予め対応付けて設定されている。
【００２８】
故障診断異常種別Ｔ１０１は、診断された異常の種類、例えば、セル温度異常、過電流異常、監視回路異常などが記憶される。セル温度異常は電池３００の温度が所定の温度以上になった場合であり、過電流異常は電池３００の電流が所定の電流を超えた場合であり、監視回路異常はセルコントロール監視回路２０−１〜２０−ｎなどの回路に異常が検知された場合である。重篤度Ｔ１０２は、重篤度をＡ〜Ｃまで重篤度の高い順に三段階に分けて記憶する。許容充放電電力の絞り方Ｔ１０３は、重篤度Ａ〜Ｃに対応して、許容充放電電力をすぐに絞る、許容充放電電力を１ｋｗ/秒で徐々に絞る、許容充放電電力を絞らない、を記憶する。
【００２９】
以下に、一実施の形態にかかる動作を説明する。図３は、電池安全保護診断処理部１４２における許容充放電電力決定のフローチャートを示す。
【００３０】
ステップＳ１で、電池安全保護診断処理部１４２は、電池情報入力部１２３や電池情報演算処理部１４１から電池３００に関する情報や電池を制御する回路に関する情報を取得する。
【００３１】
ステップＳ２で、電池安全保護診断処理部１４２は、安全保護診断を行って電池３００に関する異常があるかを検知すると共に、異常がある場合は、その異常の種類を診断する。具体的には、電池３００のセル温度異常、電池３００の過電流異常、セルコントローラ２００などの監視回路異常などがある場合は、これらを電池３００に関する異常として診断する。異常があればステップＳ３へ進み、異常がなければステップＳ１へ戻る。
【００３２】
ステップＳ３で、電池安全保護診断処理部１４２は、不揮発性メモリ１５０に設定されている設定テーブルＴ１００を参照して、診断された異常の種類に応じた重篤度Ｔ１０２を読み出す。
【００３３】
ステップＳ４で、電池安全保護診断処理部１４２は、設定テーブルＴ１００を参照して、電池３００の許容充放電電流の絞り方を決定する。具体的には、ステップＳ３で読み出した重篤度Ｔ１０２に対応する許容充放電電力の絞り方Ｔ１０３に従って、許容充放電電力をすぐに絞るか、許容充放電電力を徐々に絞るか、許容充放電電力を絞らないかを決定する。電池３００のセル温度異常の場合は重篤度Ａであり、許容充放電電力をすぐに絞るように、ステップＳ５へ進む。電池３００の過電流異常の場合は重篤度Ｂであり、許容充放電電力を徐々に絞るように、ステップＳ６へ進む。監視回路異常の場合は重篤度Ｃであり、許容充放電電力を絞らないように、ステップＳ７へ進む。
【００３４】
ステップＳ５で、電池安全保護診断処理部１４２は、許容充放電電力を即時０にするようにＣＡＮ通信出力部１３３を介して車両制御装置４００に通知する。すなわち、セル温度が異常など重篤度Ａの場合には、許容充放電電力を即時０にするように通知することにより車両の安全を確保する。
【００３５】
ステップＳ６では、電池安全保護診断処理部１４２は、許容充放電電力を１ｋｗ/秒で徐々に０にするようにＣＡＮ通信出力部１３３を介して車両制御装置４００に通知する。すなわち、電池３００の過電流異常など重篤度Ｂの場合には、許容充放電電力を徐々に絞るように通知することにより、車両が急激に不安全な状態に陥ることを防ぎ、車両を安全な場所へ自走できるようにする。
【００３６】
ステップＳ７では、電池安全保護診断処理部１４２は、許容充放電電力を絞らないようにＣＡＮ通信出力部１３３を介して車両制御装置４００に通知する。すなわち、監視回路異常など重篤度Ｃの場合には、許容充放電電力を絞ることなく、車両を安全な場所へ自走できるようにする。
【００３７】
許容充放電電力の絞り方について通知を受けた車両制御装置４００は、許容充放電電力の絞り方に応じて、許容充放電電力の範囲になるように負荷を制御する。したがって、電池の異常の種類に対応した安全な車両制御が可能になる。
【００３８】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電池制御装置１００は、電池３００に関する情報を取得して、電池３００に関する異常の有無を異常の種類と共に診断する電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ２、Ｓ３）と、電池安全保護診断処理部１４２で電池３００に関する異常があると診断された場合に、診断された異常の種類に応じて電池３００の許容充放電電力の絞り方を決定する電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ４）とを備える。したがって、電池の異常の種類に対応した安全な車両制御が可能になる。
【００３９】
（２）電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ２、Ｓ３）は、電池３００に関する異常として電池３００のセル温度の異常を診断し、電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ４）は、電池３００のセル温度に異常があると診断された場合には、許容充放電電力をすぐに絞るように決定する。したがって、電池３００のセル温度に異常がある場合には、許容充放電電力をすぐに絞ることができる。
【００４０】
（３）電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ２、Ｓ３）は、電池３００に関する異常として電池３００の過電流を診断し、電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ４）は、電池３００に過電流があると診断された場合には、許容充放電電力を徐々に絞るように決定する。したがって、電池３００に過電流がある場合には、許容充放電電力を徐々に絞ることができる。
【００４１】
（４）電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ２、Ｓ３）は、電池３００に関する異常として電池３００を監視する監視回路の異常を診断し、電池安全保護診断処理部１４２（ステップＳ４）は、監視回路に異常があると診断された場合には、許容充放電電力を絞らないように決定する。したがって、監視回路に異常がある場合には、許容充放電電力を絞らないようにすることができる。
【００４２】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施の形態を次のように変形して実施することができる。
（１）故障診断異常種別として、セル温度異常、過電流異常、監視回路異常の例で説明したが、その他、電池電圧異常、電池劣化異常などの異常の種類を診断してもよい。この場合も異常の種類に応じて重篤度Ａ〜Ｃが対応付けられ、さらに、重篤度Ａ〜Ｃに対応して、許容充放電電力の絞り方が設定される。
【００４３】
（２）許容充放電電力を徐々に絞る場合は、許容充放電電力を１ｋｗ/秒で徐々に絞る例で説明したが、ｎｋｗ/秒（ｎは任意の値）であってもよく、また、時間軸に対して直線的に絞るだけでなく曲線的に絞ってもよい。
【００４４】
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００  電池制御装置
１１０  基本処理部
１２０  入力処理部
１３０  出力処理部
１４０  アプリケーション処理部
１５０  不揮発性メモリ
２００  セルコントローラ
３００  電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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