(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリを一定の電流で所定電圧まで充電する定電流制御と、その後該所定電圧を保ちつつ該電流を減少させながら該バッテリを充電する定電圧制御とを実施するバッテリ制御装置において、
該定電流制御の開始時における該バッテリの充電率を検出する充電率検出手段と、
該定電流制御の開始時からの経過時間を計測する経過時間計測手段と、
該充電率検出手段で検出された該充電率に基づいて該定電流制御のタイムアウト時間を設定するタイムアウト設定手段と、
該定電流制御時において、該経過時間計測手段で計測された該経過時間が該タイムアウト設定手段で設定された該タイムアウト時間を超えたときに、該バッテリへ供給される該電流を遮断する電流遮断手段と、を備え、
該タイムアウト設定手段が、該充電率に基づいて設定される最大充電時間から、該定電流制御における該電流の大きさに基づいて設定されるオフセット時間を減じた時間を、該タイムアウト時間として設定する
ことを特徴とする、車両のバッテリ制御装置。
【請求項２】
該タイムアウト設定手段が、該定電圧制御時において、該電流の大きさに応じて該タイムアウト時間を延長し、
該電流遮断手段が、該定電圧制御時において、該経過時間計測手段で計測された該経過時間が該タイムアウト設定手段で延長された該タイムアウト時間を超えたときに、該バッテリへ供給される該電流を遮断する
ことを特徴とする、請求項１記載の車両のバッテリ制御装置。
【請求項３】
充電開始時における該バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、
該タイムアウト設定手段が、該バッテリ温度検出手段で検出された該温度に応じて該タイムアウト時間を補正する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両のバッテリ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載されたバッテリへの充電を制御するバッテリ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリの充電技術として、定電流充電，定電圧充電及び定電流・定電圧充電などのさまざまな充電方法が開発されている。定電流充電とは、常時一定の電流で充電を行う方法である。ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池の充電制御では、おもにこの定電流充電が用いられている。一方、定電圧充電とは、一定の電圧をバッテリに印加して充電を行う方法である。この方法は定電流充電よりも充電効率が良いものの、充電初期に過大な電流が供給されることになり、制御管理上好ましくない。
【０００３】
そこでこれらの充電方法を組み合わせて、バッテリの電圧が所定電圧に達するまでの間は定電流充電を実施し、その後、定電圧充電に切り換えるようにした充電方法が、定電流・定電圧充電である。定電流・定電圧充電はリチウムイオン系電池の高速かつ安定した充電方法として広く利用されている。この充電方法での電流及び電圧の経時変化を図８に例示する。なお、定電流充電時における電流値を大きく設定すると、バッテリの電圧が所定電圧に達するまでの時間が短くなり、全体の充電時間が短縮される傾向にある。このような充電特性を利用して定電流・定電圧充電をより高速に実施する方法が、急速充電である。
【０００４】
ところで、このような定電流・定電圧の充電制御において、充電の開始から完了までの時間のことを、タイムアウト時間と呼ぶ。タイムアウト時間の長さは通常、バッテリの充電開始時のＳＯＣ（充電状態，充電率）に応じて設定されるようになっている。また、予め把握されたバッテリの充放電特性に応じてタイムアウト時間を設定する充電方法も提案されている。
【０００５】
特許文献１には、充電開始時に検出された周囲温度に応じて充電時間を設定するリチウムイオン二次電池の充電方法が開示されている。この技術では、周囲温度が高温であるほど充電時間を短縮し、低温であるほど延長するようになっている。このような構成により、充電環境に応じた最適な充電容量を確保することができるようになっている。
【特許文献１】特許第３７７４９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなタイムアウト時間による従来の充電制御では、バッテリの過充電を完全には回避できない場合がある。例えば、充電器の不具合により定電流充電から定電圧充電への切り換えがなされず、図８中に一点鎖線で示すようにバッテリへ大電流が供給され続けた場合には、タイムアウト時間が経過するまでの間、バッテリ電圧やバッテリ温度が過度に高い状態が続いてしまう。そのため、バッテリの劣化や性能低下を引き起こすおそれがあるという課題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で、バッテリ充電時における過充電を効果的に防止することができるようにした、車両のバッテリ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両のバッテリ制御装置（請求項１）は、車両に搭載されたバッテリを一定の電流で所定電圧まで充電する定電流制御と、その後該所定電圧を保ちつつ該電流を減少させながら該バッテリを充電する定電圧制御とを実施するバッテリ制御装置において、該定電流制御の開始時における該バッテリの充電率を検出する充電率検出手段と、該定電流制御の開始時からの経過時間を計測する経過時間計測手段と、該充電率検出手段で検出された該充電率に基づいて該定電流制御のタイムアウト時間を設定するタイムアウト設定手段と、該定電流制御時において、該経過時間計測手段で計測された該経過時間が該タイムアウト設定手段で設定された該タイムアウト時間を超えたときに、該バッテリへ供給される該電流を遮断する電流遮断手段と、を備え、該タイムアウト設定手段が、該充電率に基づいて設定される最大充電時間から、該定電流制御における該電流の大きさに基づいて設定されるオフセット時間を減じた時間を、該タイムアウト時間として設定することを特徴としている。
【０００９】
なお、該バッテリ制御装置は定電流充電及び定電圧充電を実施するものであり、リチウムイオン充電池のバッテリ制御装置に用いて好適である。また、定電流制御のタイムアウト時間とは、充電開始時から定電流制御を終了するまで（すなわち、定電圧制御を開始するまで）の時間のことを意味する。
【００１０】
また、該オフセット時間は該電流が小さくなるほど小さく設定される。該定電流制御における該電流の大きさは該充電率の上昇に伴って減少するため、該オフセット時間は充電の進捗に応じて小さくなる。したがって、充電時間と該タイムアウト時間との差は、最大充電時間に近づくほど小さくなる。
なお、該タイムアウト設定手段が、該定電流制御の開始時から該定電流制御における該バッテリの電圧が該所定電圧へ到達するまでの推定時間に予め設定された所定時間を加えた時間を、該タイムアウト時間として設定することとしてもよい。
【００１１】
この場合、該所定時間は、該バッテリのスペックに応じて予め設定されることが好ましい。
また、本発明の車両のバッテリ制御装置（請求項２）は、請求項１記載の構成に加え、該タイムアウト設定手段が、該定電圧制御時において、該電流の大きさに応じて該タイムアウト時間を延長し、該電流遮断手段が、該定電圧制御時において、該経過時間計測手段で計測された該経過時間が該タイムアウト設定手段で延長された該タイムアウト時間を超えたときに、該バッテリへ供給される該電流を遮断することを特徴としている。
【００１２】
換言すれば、該タイムアウト設定手段が該電流毎に異なる該タイムアウト時間を設定する。具体的には、該定電圧制御時に該電流が減少するに連れて、該タイムアウト設定手段が該タイムアウト時間を長く設定し直す。
また、本発明の車両のバッテリ制御装置（請求項３）は、請求項１又は２記載の構成に加え、充電開始時における該バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段をさらに備え、該タイムアウト設定手段が、該バッテリ温度検出手段で検出された該温度に応じて該タイムアウト時間を補正することを特徴としている。
【００１３】
なお、該タイムアウト設定手段は、該温度が低いほど該タイムアウト時間を延長し、該温度が高いほど該タイムアウト時間を短縮する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車両のバッテリ制御装置（請求項１）によれば、充電器の故障等により定電流制御から定電圧制御への切り換えがなされず、バッテリへ定電流が供給され続けた場合であっても、電流を遮断して過充電を防止することができる。また、該タイムアウト設定手段で設定される最初のタイムアウト時間は、充電の完了を意味する最大充電時間ではなく、定電流充電が許容されうるタイムアウト時間となるため、充電の完了前に生じた充電器の故障等を発見することができる。特に、充電初期に大電流で定電流充電を実施する急速充電時における過充電を効果的に防止することができ、バッテリの耐久性を向上させることができる。
【００１５】
また、充電が完了する予測される最大充電時間が設定された上で、最大充電時間よりも前にタイムアウト時間が設定されるため、制御の基準となる二種類の時間設定により充電制御性を向上させることができる。
なお、タイムアウト時間が、定電流制御が終了すると推定される時間よりも所定時間分だけ長く設定された場合には、定電流制御から定電圧制御への切り換えの不具合を確実に把握することができる。また、このような不具合が発生していない場合には、定電流充電から定電圧充電への切り換えに支障を生じることもない。
【００１６】
また、本発明の車両のバッテリ制御装置（請求項２）によれば、定電圧制御時には、電流の大きさに応じてタイムアウト時間が延長されるため、適切な定電圧制御を妨げることなく充電器等が故障した場合のみ過充電を防止することができる。
また、本発明の車両のバッテリ制御装置（請求項３）によれば、充電開始時のバッテリ温度を考慮して正確に充電制御を実施でき、かつ充電器等の故障を正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面により、本発明の一実施形態について説明する。図１〜図７は、本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置を説明するものであり、図１は本バッテリ制御装置の全体構成を示すブロック図、図２は本バッテリ制御装置における最大充電時間とバッテリ温度及びＳＯＣとの関係を示すグラフ、図３は本バッテリ制御装置におけるオフセット時間と電流との関係を示すグラフ、図４は本バッテリ制御装置による制御内容を説明するためのグラフ、図５は本バッテリ制御装置の充電制御での電流及び電圧の経時変化を示すグラフ、図６，図７は本バッテリ制御装置による制御手順を示すフローチャートである。
【００１８】
［全体構成］
本実施形態のバッテリ制御装置は、図１に示す電気自動車１０に適用されており、ＢＭＵ（バッテリ管理ユニット）１，ＥＶＥＣＵ（メインＥＣＵ）２，センサ３，バッテリ４，車載充電器５，コンタクタ６，７及び補機バッテリ８を備えて構成される。
バッテリ４は、電気自動車１０の主電源であり、複数のリチウムイオン電池モジュールを直列に連結して構成されている。また、車載充電器５は家庭用電源から供給される電力でバッテリ４を充電するための充電器であり、充電ライン上にコンタクタ６を介してバッテリ４へ接続されている。車載充電器５から供給される充電電流ＩCはＢＭＵ１によって制御されている。なお、コンタクタ６は、車載充電器５とバッテリ４との間の充電ラインを断接するリレー装置である。
【００１９】
ＢＭＵ１は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。
このＢＭＵ１は、車載充電器５に充電電流Ｉcの大きさを指示することで定電流・定電圧充電を実施させている。例えば、充電の初期には充電電流Ｉcとして一定の電流Ｉ0をバッテリ４へ供給させ、定電流充電を実施させている。また、バッテリ４の電圧Ｖが所定電圧Ｖ0に達した後には、その電圧Ｖ0が保持されるように充電電流ＩCを徐々に低下させる定電圧制御を実施させている。なお、車載充電器５に定電圧回路が内蔵されている場合には、定電圧制御時において充電電流ＩCを指示する代わりに充電電圧ＶCを指示する構成としてもよい。
【００２０】
センサ３は、バッテリ４の充電状態を検出するためのセンサであり、バッテリ４の電解質の温度Ｃ[℃]を検出するバッテリ温度センサ（バッテリ温度検出手段）３ａ，電流計３ｂ及び電圧計３ｃから構成されている。電流計３ｂはバッテリ４の充電時及び放電時の端子間の電流Ｉ[A]を検出し、電圧計３ｃはバッテリ４の端子間電圧Ｖ[A]を検出する。なお、電流計３ｂ及び電圧計３ｃがそれぞれ電流Ｉ及び電圧Ｖを検出するサイクルは同期している。これにより、同時刻の電流Ｉ及び電圧Ｖを把握できるようになっている。これらの各センサ３による検出情報は、ＢＭＵ１へ入力されて定電流・定電圧制御のフィードバックに利用されている。
【００２１】
また、ＢＭＵ１は補機バッテリ８から供給される電力で作動している。ＢＭＵ１及び補機バッテリ８間の電源供給ライン（１２Ｖライン）上には、コンタクタ７が介装されている。コンタクタ７は、ＢＭＵ１及び補機バッテリ８間の電源供給ラインを断接するリレー装置である。
ＥＶＥＣＵ２は、ＢＭＵ１よりも上位のＥＣＵ（電子制御装置）であり、ＢＭＵ１の動作を監視してコンタクタ６，７の断接を制御している。なお、ＥＶＥＣＵ２も、ＢＭＵ１と同様にマイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。
【００２２】
［ＢＭＵ］
図１に示すように、ＢＭＵ１は、充電方法選択部１ａ，ＳＯＣ演算部（充電率検出手段）１ｂ及び充電器制御部１ｃを備えて構成される。
充電方法選択部１ａは、電圧計３ｃで検出された電圧Ｖに基づいて、バッテリ４の充電状態を検出し、充電方法を選択するものである。すなわち、電圧Ｖが予め設定された所定電圧Ｖ0未満である場合に定電流充電を選択し、所定電圧以上である場合には定電圧充電を選択する。ここで選択された充電方法は、充電器制御部１ｃへ伝達されるようになっている。
【００２３】
ＳＯＣ演算部１ｂは、各センサ３による検出情報に基づき、公知の推定方法を用いてバッテリ４のＳＯＣ[%]を演算するものである。例えば、放電時における電流Ｉ及び電圧Ｖに基づいて、満充電状態から充電開始時までの放電量を積算しておき、その放電量に応じたＳＯＣを演算する。あるいは、放電時に算出されたバッテリ４の内部抵抗値や開放電圧に基づいてＳＯＣを演算してもよい。また、バッテリ温度Ｃに応じてＳＯＣの推定値を補正する構成としてもよい。バッテリ温度Ｃ及びここで算出されたＳＯＣは、ＥＶＥＣＵ２へ伝達されるようになっている。
【００２４】
充電器制御部１ｃは、充電方法選択部１ａで選択された充電方法に従い、充電電流ＩCの大きさを車載充電器５へ指示し制御するものである。まず、定電流充電が選択されている充電初期の状態では、予め設定された所定電流Ｉ0を供給するように車載充電器５を制御してバッテリ４を充電する。一方、バッテリ４の電圧Ｖが所定電圧Ｖ0に達して定電圧充電が選択された状態では、その所定電圧Ｖ0を保持するように電流ＩCを徐々に低下させる制御を実施する。このように、ＢＭＵ１では、一般的な定電流・定電圧充電が実施されている。なお、電流計３ｂで検出された電流Ｉの値は、ＢＭＵ１を介してＥＶＥＣＵ２へ伝達されるようになっている。
【００２５】
また、充電器制御部１ｃは、予め設定された所定の充電完了条件が成立すると、定電流・定電圧充電の制御を終了するようになっている。充電完了条件は、例えば定電圧充電時における充電電流ＩCが０になることとしてもよいし、後述する最大充電時間Ｔmaxが充電開始時から経過することとしてもよい。
【００２６】
［ＥＶＥＣＵ］
図１に示すように、ＥＶＥＣＵ２は、経過時間計測部（経過時間計測手段）２ａ，最大充電時間算出部２ｂ，タイムアウト設定部（タイムアウト設定手段）２ｃ及びコンタクタ制御部（電流遮断手段）２ｄを備えて構成される。
【００２７】
経過時間計測部２ａは、充電開始時からの経過時間Ｔを計測するものである。ここでは、ＢＭＵ１の充電器制御部１ｃによる定電流充電が開始された時点からの経過時間Ｔが計測されるようになっている。
最大充電時間算出部２ｂは、ＳＯＣ演算部１ｂで演算されたＳＯＣ及びバッテリ温度センサ３ａで検出されたバッテリ温度Ｃに基づいて、最大充電時間Ｔmaxを算出するものである。最大充電時間Ｔmaxとは、充電開始時のＳＯＣから推定される正常な充電制御時における充電完了までの時間である。図２にグラフで示すように、最大充電時間ＴmaxはＳＯＣ及びバッテリ温度Ｃの関数であり、ＳＯＣが低いほど又はバッテリ温度Ｃが低温であるほど、長く設定されるようになっている。
【００２８】
タイムアウト設定部２ｃは、図４に示すように、最大充電時間算出部２ｂで算出された最大充電時間Ｔmaxからオフセット時間Ｔoffを減算して、タイムアウト時間Ｔoutを設定するものである。
オフセット時間Ｔoffとは、充電中の電流Ｉに応じて設定される時間であり、図３にグラフで示すように、電流Ｉが小さくなるほどオフセット時間Ｔoffも小さく設定されるようになっている。
【００２９】
また、タイムアウト時間Ｔoutとは、定電流・定電圧充電において充電の継続が許容されうる時間を意味しており、最大充電時間Ｔmaxよりも短く設定される。バッテリ４の最大充電時間Ｔmaxは、一回ごとの充電につきＳＯＣ及びバッテリ温度Ｃに応じた固定値であるが、タイムアウト時間Ｔoutは充電中の電流Ｉの変化に応じて変動する。
なお、定電流充電時における電流Ｉは、バッテリ４のＳＯＣに関わらず一定（所定電圧Ｉ0）であるため、定電流充電中にはオフセット時間Ｔoffが変動しない。したがって、定電流充電制御では、タイムアウト時間ＴoutがＳＯＣ及びバッテリ温度Ｃに応じた一定値となり、その後の定電圧充電制御に入るとそのタイムアウト時間Ｔoutが延長されることになる。
【００３０】
コンタクタ制御部２ｄは、充電を開始してからタイムアウト時間Ｔout以上の時間が経過した場合に、充電を中止してバッテリ４へ供給される充電電流ＩCを遮断するものである。ここでは、経過時間計測部２ａで計測された経過時間Ｔがタイムアウト時間Ｔout以上である場合に、充電ライン及び電源供給ラインを切断するようにコンタクタ６，７を制御する。一方、経過時間Ｔがタイムアウト時間Ｔout未満である場合には、充電ライン及び電源供給ラインが接続された状態となるようにコンタクタ６，７を制御する。
【００３１】
正常な定電流・定電圧充電が実施された場合の電流及び電圧の経時変化を図５に示す。本バッテリ制御装置では、図５中に斜線で示されたタイムアウト領域内の電流変動が許容されることになる。一方、電流変動がこのタイムアウト領域を超えた場合には、充電が中止される。充電が中止されるタイムアウト時間Ｔoutは、電流Ｉが大きいほど短いことがわかる。
【００３２】
［フローチャート］
本バッテリ制御装置における制御手順を図６及び図７を用いて説明する。図６は定電流・定電圧制御を実施するためのフローチャートであり、充電を開始するとＢＭＵ１内で随時実行されるようになっている。また、図７はタイムアウト時間を判定するためのフローチャートであり、図６のフローチャートに従属してＥＶＥＣＵ１内で適宜実行される。
【００３３】
［定電流・定電圧充電フロー］
図６の定電流・定電圧充電フローでは、その時点で実施されている充電方法が定電流充電であるか定電圧充電であるかを示すフラグＦが用いられている。車載充電器５で充電がなされている状態でＦ＝０である場合には定電流充電が実施されているものとし、Ｆ＝１である場合には定電圧充電が実施されているものとする。フラグＦの初期値は０である。
【００３４】
ステップＡ１０では、フラグＦがＦ＝０であるか否かが判定される。ここでＦ＝０である場合にはステップＡ２０へ進み、Ｆ≠０（すなわちＦ＝１）である場合にはステップＡ６０へ進む。ここでは、実施されている充電の種類が判定されている。
ステップＡ２０へ進んだ場合、電圧計３ｃで検出されたバッテリ４の電圧ＶがＢＭＵ１に読み込まれ、続くステップＡ３０では、充電方法選択部１ａにおいて電圧Ｖが所定電圧Ｖ0未満であるか否かが判定される。このステップでは、定電流充電から定電圧充電への切り換え条件が判定されている。ここでＶ＜Ｖ0である場合にはステップＡ４０へ進み、充電器制御部１ｃにおいて、バッテリへ供給される充電電流ＩCの値が所定電流Ｉ0に設定されて定電流充電が実施され、その後ステップＡ８０へ進む。
【００３５】
一方、ステップＡ３０においてＶ≧Ｖ0である場合にはステップＡ５０へ進み、フラグＦがＦ＝１に設定されて、ステップＡ６０以降で定電圧充電の制御が実施される。まず、ステップＡ６０では、充電器制御部１ｃにおいて、電圧Ｖが所定電圧Ｖ0を超えているか否かが判定される。ここでＶ＞Ｖ0である場合にはステップＡ７０へ進み、充電器制御部１ｃにおいて、充電電流ＩCが微少量ΔＩ分減算されてステップＡ８０へと進む。
【００３６】
一方、ステップＡ６０においてＶ≦Ｖ0である場合には充電電流ＩCが変更されることなくそのままステップＡ８０へと進む。つまり、充電が開始されてから電圧Ｖが一旦所定電圧Ｖ0以上になると、その所定電圧Ｖ0の電圧Ｖを保持するように充電電流ＩCが絞られることになる。なお、微少量ΔＩの大きさは、このフローの実施周期や電圧Ｖの所定電圧Ｖ0に対する追従速度に応じて適宜設定される。
【００３７】
ステップＡ８０では、所定の充電完了条件が成立したか否かが判定され、充電完了条件が成立していない場合には以上のフローを繰り返す。また、充電完了条件が成立した場合にはステップＡ９０へ進み、車載充電器５に充電電流ＩCの出力を停止させて、充電を完了する。
【００３８】
［タイムアウト判定フロー］
図７のタイムアウト判定フローを説明する。このフローは、図６に示す定電流・定電圧充電フローにおけるステップＡ８０の充電完了条件の判定の一つとして実施される。
【００３９】
まずステップＢ１０では、各センサ３で検出されたバッテリ温度Ｃ及び電流ＩがＥＶＥＣＵ２に読み込まれる。また、ステップＢ２０ではＢＭＵ１のＳＯＣ演算部１ｂで演算されたＳＯＣがＥＶＥＣＵ２に読み込まれる。そして、ステップＢ３０では、最大充電時間算出部２ｂにおいて、バッテリ４のＳＯＣとバッテリ温度Ｃとに基づいて最大充電時間Ｔmaxが算出される。最大充電時間Ｔmaxは、一回の充電で一度演算されればよいものであり、本フローの二回目以降の繰り返し時にはステップＢ２０，Ｂ３０を省略してもよい。
【００４０】
続くステップＢ４０では、経過時間計測部２ａにおいて充電開始時からの経過時間Ｔが計測される。さらに、ステップＢ５０では、タイムアウト設定部２ｃにおいて電流計３ｂで検出された電流Ｉに応じたオフセット時間Ｔoffが設定される。そしてステップＢ６０では、最大充電時間Ｔmaxからオフセット時間Ｔoffが減算され、タイムアウト時間Ｔoutが算出される。
【００４１】
オフセット時間Ｔoffは、このフローが繰り返し実施されるたびに電流Ｉの値に応じてステップＢ５０で設定される。したがって、タイムアウト時間Ｔoutも電流Ｉの値に応じて更新されることになる。具体的には、定電流充電時には電流Ｉが変動しないためタイムアウト時間Ｔoutは変動しないが、定電圧充電時には電流Ｉが減少するに連れてタイムアウト時間Ｔoutが延長される。
【００４２】
続くステップＢ７０では、コンタクタ制御部２ｄにおいて、充電開始時からの経過時間Ｔがタイムアウト時間Ｔout以上となったか否かが判定される。ここでＴ≧Ｔoutである場合には、ステップＢ８０へ進んで充電が停止され、コンタクタ６，７が切断されてこのフローは終了する。一方、Ｔ＜Ｔoutである場合には、このフローを終了する。つまりこの場合、充電が継続される。
【００４３】
［作用・効果］
時刻ｔ0にバッテリ４の充電が開始されたバッテリ４の電流Ｉ及び電圧Ｖの経時変動を図５に示す。まず、充電初期の状態では車載充電器５から予め設定された所定電流Ｉ0が供給され、定電流制御が実施される。一方、電圧Ｖは徐々に上昇し、時刻ｔ1に所定電圧Ｖ0へ達すると定電圧充電が実施され、所定電圧Ｖ0を保持するように電流ＩCが徐々に絞られてゆくことになる。
【００４４】
ここで、車載充電器５の不具合により定電流充電から定電圧充電への切り換えがなされなかった場合、時刻以降ｔ1も所定電流Ｉ0がバッテリ４へ供給され続け、過充電のおそれが生じる。しかしながら、本バッテリ制御装置では電流変動が図５中の斜線で示されたタイムアウト領域を超えた場合にはコンタクタ６，７が切断されて充電が中止されることになる。つまり、所定電流Ｉ0が供給され続けた場合、時刻ｔ2に充電制御が停止される。したがって、充電の完了前に生じた充電器の故障等を発見することができ、バッテリ４への過充電を防止することができる。特に、高速充電等の比較的大電流の定電流充電時における過充電を効果的に防止することができる。
【００４５】
また、タイムアウト時間Ｔoutが、定電流制御が終了すると推定される時刻ｔ1よりも所定時間分だけ長く設定されるため、定電流制御から定電圧制御への切り換えの不具合を確実に把握することができる。また、このような不具合が発生していない場合には、定電流充電から定電圧充電への切り換えに支障を生じない。
また、最大充電時間Ｔmaxを基準としてこのようなタイムアウト領域が設定されており、タイムアウト時間Ｔoutが電流Ｉの大きさに応じて延長されているため、定電圧充電時の正常な制御を妨げることがなく、充電器が故障した場合に対応する適切なフェイルセーフ制御とすることができる。例えば、時刻以降ｔ1の定電圧制御が適切に実施された場合には、電流変動がタイムアウト領域内に収まるため、最大充電時間Ｔmaxが経過した時点で充電を完了させることができる。
【００４６】
また、充電が完了する予測される最大充電時間Ｔmaxが設定された上で、最大充電時間よりも前にタイムアウト時間Ｔoutが設定されるため、制御の基準となる二種類の時間設定により充電制御性を向上させることができる。
なお、最大充電時間ＴmaxがＳＯＣ及びバッテリ温度Ｃの関数として設定されているため、バッテリ温度Ｃを考慮した充電制御を実施でき、充電器等の故障を正確に判定することができる。
【００４７】
このように、本バッテリ制御装置によれば、簡素な構成で、バッテリ４の充電時における過充電を効果的に防止することができる。
【００４８】
［その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４９】
例えば、上述の実施形態では、タイムアウト判定フローのステップＢ８０において、充電の停止時にＥＶＥＣＵ２がコンタクタ６，７を切断するよう構成されているが、このような構成に代えて何れか一方のコンタクタを切断する構成としてもよい。
また、上述の実施形態では、主に車載充電器５の制御を司るＢＭＵ１とコンタクタ６の制御を司るＥＶＥＣＵ２とが別個の電子制御装置として設けられているが、無論これらの機能を一つの電子制御装置内に統合してもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、タイムアウト設定部２ｃが最大充電時間Ｔmaxからオフセット時間Ｔoffを減算することによってタイムアウト時間Ｔoutを設定しているが、タイムアウト領域の幅を電流Ｉの値に応じた大きさに設定するよう構成してもよい。例えば、図４に示すように、定電流制御の開始時から定電流制御におけるバッテリの電圧Ｖが所定電圧Ｖ0へ到達するまでの推定時間Ｔestを予め算出しておく。さらに、タイムアウト設定部２ｃが、推定時間Ｔestに予め設定された所定時間を加えた時間をタイムアウト時間Ｔoutとして設定する。なお、推定時間Ｔestは、定電流充電時の電流Ｉ0やバッテリ４のＳＯＣ等から算出しておけばよい。これにより、上述の実施形態と同様の制御を実施することが可能となる。
【００５１】
なお、図４に示すように、充電開始時にバッテリ温度Ｃが低温である場合には、化学反応性の低下により充電電流ＩCが制限されるため、バッテリ４が暖まるまで所定電流Ｉ0を供給することができない。所定電流Ｉ0を供給可能な状態となるまでの時間をＴidlとおけば、バッテリ温度Ｃが低温であるほど時間Ｔidlは長くなる。そこで、上述の実施形態では、充電開始時におけるバッテリ温度Ｃを最大充電時間Ｔmaxの算出時に参照している。
【００５２】
したがって、推定時間Ｔestに予め設定された所定時間を加えた時間をタイムアウト時間Ｔoutとして設定する構成を採用する場合には、推定時間Ｔestの算出時にバッテリ温度Ｃに応じた補正を加えてやればよい。これにより、上述の実施形態と同様にバッテリ温度Ｃに応じてタイムアウト時間Ｔoutを補正することが可能となる。
また、図５中におけるタイムアウト領域の幅は、電流Ｉの値に依らず一定としてもよいし、あるいは、電流Ｉの値に応じて変化させてもよい。少なくとも、正常な定電流・定電圧充電が実施された場合の電流の経時変化に対して過充電となる領域（図５中における電流Ｉのグラフよりも右上側の領域）内にタイムアウト領域を設定してやればよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、本発明のバッテリ制御装置を電気自動車１０に適用したものを例示したが、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）や燃料電池車（ＦＣＶ）等、充電可能な二次電池を搭載した車両であれば好適に適用することができ、定電流・定電圧充電制御が実施されるリチウムイオン系の二次電池一般の制御装置に用いて好適である。
また、上述の実施形態では、バッテリ４を家庭用電源から供給される電力で充電する場合の充電制御が例示されているが、本発明のバッテリ制御装置による充電制御はこれに限定されず、急速充電における充電制御に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置における最大充電時間とバッテリ温度及びＳＯＣとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置におけるオフセット時間と電流との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置による制御内容を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置の充電制御での電流及び電圧の経時変化を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置による制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ制御装置による制御手順を示すフローチャートである。
【図８】従来技術に係る定電流・定電圧充電での電流及び電圧の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１  ＢＭＵ（バッテリ管理ユニット）
１ａ  充電方法選択部
１ｂ  ＳＯＣ演算部（充電率検出手段）
１ｃ  充電器制御部
２  ＥＶＥＣＵ（メインＥＣＵ）
２ａ  経過時間計測部（経過時間計測手段）
２ｂ  最大充電時間算出部
２ｃ  タイムアウト設定部（タイムアウト設定手段）
２ｄ  コンタクタ制御部（電流遮断手段）
３  センサ
３ａ  バッテリ温度センサ（バッテリ温度検出手段）
３ｂ  電流計
３ｃ  電圧計
４  バッテリ
５  車載充電器
６，７  コンタクタ
８  補機バッテリ
１０  電気自動車
【図１】
0004946749.tif 000002
【図２】
0004946749.tif 000003
【図３】
0004946749.tif 000004
【図４】
0004946749.tif 000005
【図５】
0004946749.tif 000006
【図６】
0004946749.tif 000007
【図７】
0004946749.tif 000008
【図８】
0004946749.tif 000009