(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の二次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、
前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態に応じて 前記放電手段のオンオフを制御する制御手段と、
を備える二次電池制御装置であって、
前記制御手段は、
前記放電手段の異常を検出する手段と、
異常が検出された場合に前記放電手段のオンを禁止する手段と、
異常が検出された場合に前記複数の二次電池の充電状態の制御目標範囲を変化させる調整手段と、
を有することを特徴とする二次電池制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記調整手段は、前記異常が前記放電手段の抵抗値減少である場合には、前記制御目標範囲を狭めることを特徴とする二次電池制御装置。
【請求項３】
直列接続された複数の二次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、
前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態に応じて 前記放電手段のオンオフを制御する制御手段と、
を備える二次電池制御装置であって、
前記制御手段は、
前記放電手段の異常を検出する手段と、
異常が検出された場合に前記放電手段のオンを禁止する手段と、
異常が検出された場合に前記複数の二次電池の充電状態の制御目標値を変化させる調整手段と、
を有することを特徴とする二次電池制御装置。
【請求項４】
直列接続された複数の二次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、  
前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制御する制御手段と、
を備える二次電池制御装置であって、
前記制御手段は、
前記放電手段の異常を検出する手段と、
異常が検出された場合に前記充電状態検出手段での検出タイミングを変化させる調整手段と、
を有することを特徴とする二次電池制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記調整手段は、前記異常が前記放電手段の抵抗値減少である場合には、前記検出タイミングを短くすることを特徴とする二次電池制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、
前記放電手段の異常を検出する手段は、前記放電手段のオン時電圧とオフ時電圧の差に基づいて異常を検出することを特徴とする二次電池制御装置。
【請求項７】
直列接続された複数の二次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、
前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制御する制御手段と、
を備える二次電池制御装置であって、
前記制御手段は、前記放電手段のオン時の電圧とオフ時の電圧との差に基づいて前記放電手段の異常を検出することを特徴とする二次電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池制御装置、特に直列接続された複数の二次電池の充電状態の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、二次電池を複数個直列に接続するとともに、各二次電池に抵抗及びスイッチからなる放電回路（あるいはバイパス回路）を並列に接続し、二次電池間の充電状態（ＳＯＣ）のばらつきを軽減する装置が知られている。
【０００３】
例えば、特開平１１−１５０８７７号公報には、抵抗及びスイッチを直列接続してなる放電回路を各二次電池に並列に接続し、二次電池の端子電圧のばらつき度合いが大きい場合には最も端子電圧の大きい二次電池に接続されている放電回路をオンして放電させ、設定値まで低下させる技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各二次電池に並列接続されている放電回路自体に何らかの異常が発生した場合、二次電池間の充電状態のばらつきを是正すべく放電回路をオンしても所望の充電状態に設定できない問題があった。
【０００５】
例えば、ある二次電池に並列接続されている放電回路の抵抗値に異常が生じ、本来の抵抗値よりも減少した場合、放電回路をオンすると本来流れるべき電流以上の電流が流れてしまい、当該二次電池を過放電してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、放電回路（バイパス回路）に異常が生じても二次電池の充電状態をコントロールすることができる装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、直列接続された複数の二次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電 状態検出手段と、前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制御する制御手段とを備える二次電池制御装置であって、前記制御手段は、前記放電手段の異 常を検出する手段と、異常が検出された場合に前記放電手段のオンを禁止する手段と、異常が検出された場合に前記複数の二次電池の充電状態の制御目標範囲を変化させる調整手段とを有する。
【０００９】
この場合、前記調整手段は、前記異常が前記放電手段の抵抗値減少である場合には、前記制御目標範囲を狭めることが好適である。
【００１０】
また、前記制御手段は、さらに、異常が検出された場合に前記複数の二次電池の充電状態の制御目標値を変化させる調整手段とを有することが好適である。
【００１１】
また、本発明は、直列接続された複数の二次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制御する制御手段とを備える二次電池制御装置であって、前記制御手段は、前記放電手段の異常を検出する手段と、異常が検出された場合に前記充電状態検出手段での検出タイミングを変化させる調整手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記調整手段は、前記異常が前記放電手段の抵抗値減少である場合には、前記検出タイミングを短くすることが好適である。
【００１３】
本発明において、前記放電手段の異常を検出する手段は、前記放電手段のオン時電圧とオフ時電圧の差に基づいて異常を検出することができる。
【００１４】
また、本発明は、直列接続された複数の二次電池のそれぞれに並列接続された放電手段と、前記複数の二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態に応じて前記放電手段のオンオフを制御する制御手段とを備える二次電池制御装置であって、前記制御手段は、前記放電手段のオン時の電圧とオフ時の電圧との差に基づいて前記放電手段の異常を検出することを特徴とする。
【００１５】
このように、本発明の二次電池制御装置では、放電手段の異常が検出された場合には、この放電手段の動作を禁止、あるいは放電手段の動作時間を制限することで異常の影響を除去する。放電手段の動作を禁止する場合、二次電池の充電状態のばらつきが増大する可能性があるが、充電状態の制御目標範囲を限定することでばらつきを抑えることができる。また、充電状態の制御目標値を調整することでばらつきがあっても過放電状態や過充電状態となることを抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１には、本実施形態に係る制御装置の構成が示されている。複数の二次電池Ｄ１〜Ｄ４が直列接続されており、各二次電池Ｄ１〜Ｄ４には抵抗及びスイッチングトランジスタを直列接続してなるバイパス回路１２、１４、１６、１８が並列接続されている。各二次電池Ｄ１〜Ｄ４の端子及びバイパス回路１２，１４，１６，１８のスイッチングトランジスタのベース端子はそれぞれ電子制御装置ＥＣＵ１０に接続される。
【００１８】
電子制御装置ＥＣＵ１０は各二次電池Ｄ１〜Ｄ４の充電状態ＳＯＣを監視し、二次電池の充放電を制御する。電子制御装置ＥＣＵ１０は、通常は二次電池Ｄ１〜Ｄ４のＳＯＣが例えば２０％〜８０％の範囲内にあるように充放電制御する。一方、電子制御装置ＥＣＵ１０は、各二次電池Ｄ１〜Ｄ４のＳＯＣばらつきを算出し、このばらつきが許容範囲内にあるようにバイパス回路１２、１４、１６、１８のオンオフを制御する。ばらつきを許容範囲内に抑える理由は、ある二次電池のＳＯＣが著しく高い場合には過充電状態となるおそれがあるため充電できる範囲が狭まり、逆にある二次電池のＳＯＣが著しく低い場合には過放電状態となるおそれがあるため放電できる範囲が狭まり、いずれにせよ充放電の範囲を広くとれないからである。電子制御装置ＥＣＵ１０は、ばらつきが許容範囲内にない場合には、二次電池Ｄ１〜Ｄ４のうち、最もＳＯＣの高い二次電池に並列接続されたバイパス回路をオンして放電させ、ＳＯＣを低下させてばらつきを許容範囲内に維持する。
【００１９】
ところが、二次電池Ｄ１〜Ｄ４に並列接続されたバイパス回路１２、１４、１６、１８に異常が生じた場合、例えばバイパス回路の抵抗値が平常値よりも低下した場合には、本来の電流値よりも大きなバイパス電流が流れてしまい、過放電してしまうことになる。
【００２０】
そこで、本実施形態における電子制御装置ＥＣＵ１０は、バイパス回路１２、１４、１６、１８をオンオフ制御するに先立って、バイパス回路１２、１４、１６、１８が正常に機能するか否かを判定し、正常に機能する場合には上述したばらつき抑制処理を実行するが、バイパス回路のいずれかに異常が検出された場合には、異常時の処理に切り替えて実行する。
【００２１】
図２には、電子制御装置ＥＣＵ１０におけるバイパス回路１２、１４、１６、１８の異常を検出する処理フローチャートが示されている。
【００２２】
まず、ＥＣＵ１０は、ばらつきを低減するために実際にバイパス回路をオンオフ駆動するに先立って、適当なタイミングでバイパス回路をオンする（Ｓ１０１）。この場合、二次電池を放電させてＳＯＣを低下させることが目的ではないので、オン時間はごく短時間でよい。そして、オフ時の二次電池の端子電圧Ｖｏｆｆとオン時の端子電圧Ｖｏｎの差分を演算してその差分が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１０２）。バイパス回路の抵抗値が平常値であればＶｏｆｆ−Ｖｏｎは許容範囲内であるが、抵抗がショート故障などしてその抵抗値が減少した場合には、Ｖｏｎが平常値よりも大きく低下するためＶｏｆｆ−Ｖｏｎは許容範囲を超えることになる。そこで、ＥＣＵ１０は、オフ時とオン時の電圧差が許容範囲内である場合にはバイパス回路は正常と判定し（Ｓ１０３）、許容範囲外である場合にはバイパス回路は異常と判定する（Ｓ１０４）。以上の処理は、全てのバイパス回路に対して順次行う。
【００２３】
図３には、全てのバイパス回路１２、１４、１６、１８が正常と判定された場合のＥＣＵ１０の処理フローチャートが示されている（ノーマルモード）。まず、ＥＣＵ１０は、所定の判定周期Ｔに達したか否かを判定する（Ｓ２０１）。この判定周期Ｔは、二次電池Ｄ１〜Ｄ４のＳＯＣばらつきが所定の許容範囲内にあるか否かを判定する周期であり、周期Ｔに達した場合には各二次電池Ｄ１〜Ｄ４のＳＯＣを検出する（Ｓ２０２）。そして、ＳＯＣのばらつきが所定の許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。ばらつきが許容範囲外であればＳＯＣの最も高い二次電池に対応するバイパス回路をオンして放電させる（Ｓ２０４）。一方、ＳＯＣのばらつきが許容範囲内である場合、あるいは前回の判定時にバイパス回路をオンし今回の判定時にばらつきが許容範囲内になった場合にはバイパス回路をオフとする（Ｓ２０５）。
【００２４】
図４には、いずれかのバイパス回路１２、１４、１６、１８が異常と判定された場合のＥＣＵ１０の処理フローチャートが示されている（異常モードＩ）。バイパス回路が異常と判定された場合、ＥＣＵ１０はまず判定周期Ｔを変化させる。具体的には、バイパス回路の抵抗値が減少した場合には判定周期をＴより短いｔに調整する（Ｓ３０１）。そして、判定周期がｔに達したか否かを判定し（Ｓ３０２）、達した場合には二次電池Ｄ１〜Ｄ４のＳＯＣを検出して（Ｓ３０３）、そのばらつきが所定の許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。許容範囲外である場合には、ＳＯＣが最も高い二次電池に接続されたバイパス回路をオンして放電させる（Ｓ３０５）。この場合、本来よりも大きなバイパス電流が流れることになるが、次の判定周期まではｔと短く、次の判定タイミングでＳＯＣばらつきが許容範囲内にあると判定された場合にはバイパス回路は直ちにオフにされるため（Ｓ３０６）、過放電を防止することができる。判定周期をＴからｔに短くすることは、バイパス回路のオン動作時間を短縮することに等しい。
【００２５】
図５には、バイパス回路異常時（抵抗値減少時）の二次電池の端子電圧と時間との関係が示されている。図中ａはバイパス回路が正常時の時間変化であり、図中ｂは異常時の時間変化である。バイパス回路をオンとした場合、異常時には端子電圧が急激に減少するため、判定周期をＴのままにすると次の判定タイミング時には端子電圧が大きく減少し過放電状態となる。ところが、本実施形態のように判定周期をＴよりも短いｔに設定することで、端子電圧が急激に減少しても、バイパス回路をオンしている時間が短くなるため、過放電を防止できる。図において、時刻ｔ１でオンしたとすると、時刻ｔ３が判定周期Ｔに対応し、時刻ｔ２が判定周期ｔに対応している。
【００２６】
なお、いずれかのバイパス回路に異常が検出された場合、判定周期Ｔを一律にｔと短くするのではなく、ばらつきが許容範囲外であってＳＯＣが最も高い二次電池に対応するバイパス回路が異常である場合にのみ判定周期をＴからｔに変化させることも可能である。例えば、二次電池Ｄ１に対応するバイパス回路１２のみに異常が生じた場合、ＳＯＣのばらつきが許容範囲外となっても最もＳＯＣが高いのが二次電池Ｄ１ではなく二次電池Ｄ２である場合には、異常なバイパス回路１２はオンされず正常なバイパス回路１４がオンされるため判定周期はＴのままでよく、最も高いＳＯＣが二次電池Ｄ１である場合に異常バイパス回路１２をオンしなければならないので、この場合にのみ判定周期をＴからｔに短縮すればよい。
【００２７】
実際の処理内容としては、ＳＯＣが許容範囲外と判定された場合に最も高いＳＯＣの二次電池を抽出し、その二次電池に接続されたバイパス回路が異常であるか否かを判定すればよい。そして、いずれかのバイパス回路が異常であってもその二次電池に接続されたバイパス回路が正常である場合には判定周期をＴのままとし、その二次電池に接続されたバイパス回路が異常である場合には判定周期をＴからｔに変化させればよい。
【００２８】
図６には、いずれかのバイパス回路１２、１４、１６、１８が異常と判定された場合のＥＣＵ１０の他の処理フローチャートが示されている（異常モードＩＩ）。上述した異常モードＩでは、異常が生じてもバイパス回路をオンし、オンする時間を調整することで異常の影響を排除しているが、この例では異常が生じた場合にＥＣＵ１０はバイパス回路１２、１４、１６、１８のオン動作を禁止する（Ｓ４０１）。これにより、二次電池の過放電を防止することができる。但し、バイパス回路をオンしないのでＳＯＣのばらつきが増大するおそれがある。そこで、ＥＣＵ１０は二次電池のＳＯＣの制御目標範囲を通常よりも狭い範囲に設定して制御する（Ｓ４０２）。例えば、通常の制御目標２０％〜８０％を４０％〜６０％とする。これにより、バイパス回路を動作させなくても、ＳＯＣのばらつきの範囲を一定範囲内に抑えることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、本実施形態ではバイパス回路の異常の態様として抵抗値が減少する場合を例示したが、逆に抵抗の劣化などにより抵抗値が通常よりも増大した場合には、判定周期をＴよりも大きいτに調整することもできる。
【００３０】
また、本実施形態では、異常が検出された場合に制御目標範囲を４０％〜６０％に縮小しているが、制御目標値を調整してもよい。例えば、通常の制御目標値が６０％の場合、異常時には７０％とする等である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二次電池の放電回路（バイパス回路）に異常が生じてもその影響をなくし、二次電池のＳＯＣをコントロールしてそのばらつきを一定範囲内に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の構成図である。
【図２】  実施形態の異常判定処理フローチャートである。
【図３】  実施形態の正常処理フローチャートである。
【図４】  実施形態の異常処理フローチャートである。
【図５】  異常時の電圧変化を示すグラフ図である。
【図６】  実施形態の他の異常処理フローチャートである。
【符号の説明】
１０  電子制御装置ＥＣＵ、１２、１４、１６、１８  バイパス回路。
【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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