(57)【要約】【課題】適正な充電リフレッシュと放電リフレッシュを実施し、バッテリのメモリ効果を効率良く除去する。【解決手段】複数のブロック２７ａ、２７ｂに分割され、各バッテリブロック２７ａ、２７ｂ毎に独立して充放電を可能なバッテリ装置２６と、バッテリ装置２６と接続され、各バッテリブロック２７ａ、２７ｂに電流配分を任意に変えて充放電させる電力分配部２４と、バッテリ装置２６全体の総出入力が一定になるように電力分配部２４を制御し、充電側のバッテリブロックには充電を行い、これに同期して放電側のバッテリブロックには放電を行う充放電動作を実施する充放電制御部３０と、から充放電制御装置を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブロックに分割され、各バッテリブロック毎に独立して充放電を可能なバッテリ装置と、
前記バッテリ装置と接続され、各バッテリブロックに電流配分を任意に変えて充放電させる電力分配部と、
前記バッテリ装置全体の総出入力が一定になるように前記電力分配部を制御し、充電側のバッテリブロックには充電を行い、これに同期して放電側のバッテリブロックには放電を行う充放電動作を実施する充放電制御部と、
を具備したことを特徴とするバッテリ充放電制御装置。
【請求項２】
前記充放電制御部は、充電側のバッテリブロックと放電側のバッテリブロックの充放電のモードを所定の条件で交互に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置。
【請求項３】
前記充放電制御部は、一定の周期で、放電側のバッテリブロックには蓄電量０まで放電する放電リフレッシュを実施し、同期して充電側のバッテリブロックには、満充電まで充電する充電リフレッシュを実施することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置。
【請求項４】
前記バッテリ装置は、ハイブリッド車に搭載される車輌駆動用モータのバッテリシステムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載のバッテリ充放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ充放電制御装置に係り、例えば、ハイブリッド車に搭載されるバッテリシステムの充放電を制御する制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンと組み合わせて車輌駆動モータで駆動するハイブリッド車が注目されている。そして、ハイブリッド車に搭載されるバッテリの高容量化、高密度化が急速に進展しているとともに、バッテリ充放電の制御技術が重要になってきている。  
この種のハイブリッド車に搭載されるバッテリの充放電は、満充電電流量に対する残存電流量の比である充電状態ＳＯＣ（State of  Charge）を指標にして制御される。ハイブリッド車の走行中、一般には、ＳＯＣが２０〜８０％の範囲で、充放電が繰り返される。
【０００３】
図４は、ハイブリッド車におけるバッテリ充放電の変化を示すグラフである。走行時にモータを駆動するために放電してＳＯＣが２０％に近づくと、充電に切り換え、８０％付近までエンジンで発電機を回して充電するというサイクルが繰り返される。
【０００４】
ところで、ハイブリッド車では、バッテリ充放電のサイクルを繰り返していくと、よく知られている通り、バッテリにメモリ効果が生じる。すなわち、ＳＯＣが２０〜８０％の間で充放電が繰り返される結果、本来の満充電状態にならなくなる。そこで、メモリ効果を除去するため、定期的に、ＳＯＣ１００％まで充電する充電リフレッシュと、ＳＯＣ０％まで放電する放電リフレッシュを行っている。
【０００５】
従来、メモリ効果対策として、様々な改善が提案されている。例えば、特許文献１では、ハイブリッド車のバッテリシステムに、バッテリの効果の発生を検知するメモリ効果検知手段と、メモリ効果が検知された場合に、目標蓄電量のレベルを変更する手段を設けることが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−４７１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ハイブリッド車で、定期的にバッテリに充電リフレッシュと、放電リフレッシュを実施する場合、充電リフレッシュモードで走行しているときと、放電リフレッシュモードで走行しているときとでは、燃費が異なるため、ユーザ側からすると、車のどこかに異常が発生したと勘違いされる可能性がある。
【０００７】
また、放電リフレッシュモードで走行しているときと、充電リフレッシュモードで走行しているときとでは、運転者の体感する加減速フィーリングが変わるという問題がある。加減速フィーリングが変わらないようにするためには、モータ出力、エンジン出力、メカニカルブレーキを微調整する必要があり、その調整は非常に複雑なものとなる。
【０００８】
さらに、ハイブリッド車の車種によっては、放電リフレッシュモードにするとバッテリー残量が足りなくなり、走行できなくなることがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、適正な充電リフレッシュと放電リフレッシュを実施し、バッテリのメモリ効果を効率良く除去できるとともに、リフレッシュを実施しているときと実施していないときとで、バッテリシステムの総出入力を一定にして、燃費が加減速フィーリングが変化せず、効率的な充放電性能を発揮させるバッテリ充放電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、複数のブロックに分割され、各バッテリブロック毎に独立して充放電を可能なバッテリ装置と、前記バッテリ装置と接続され、各バッテリブロックに電流配分を任意に変えて充放電させる電力分配部と、前記バッテリ装置全体の総出入力が一定になるように前記電力分配部を制御し、充電側のバッテリブロックには充電を行い、これに同期して放電側のバッテリブロックには放電を行う充放電動作を実施する充放電制御部と、を具備したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バッテリ装置をブロック分割して、各ブロックに適正な充電リフレッシュと放電リフレッシュを実施し、バッテリのメモリ効果を効率良く除去できるとともに、リフレッシュを実施しているときと実施していないときとで、バッテリシステムの総出入力を一定にして、特に、ハイブリッド車に搭載した場合に燃費や加減速フィーリングが変化することがなく、効率的な充放電性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるバッテリ充放電制御装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。  
図１は、本発明のバッテリ充放電制御装置をハイブリッド車のバッテリ制御システムに適用したシステム構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、参照番号１０は、エンジンを示す。このエンジン１０は、トルク分配機１２を介してモータ１４と発電機１６に連結されており、エンジン１０の出力は、モータ１４と発電機１６に分配される。モータ１４の出力軸には、ギア１８を介して駆動輪２０が接続されている。他方、モータ１４、発電機１６はインバータ２２を介して電力分配部２４に接続されている。参照番号２６は、バッテリ装置を示す。
【００１４】
この実施形態では、バッテリ装置２６は、第１のバッテリブロック２７ａと第２のバッテリブロック２７ｂのふたつのブロックに分割されている。第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７ｂは、それぞれ多数の電池セルを直列接続した組電池から構成されている。この実施形態では、第1バッテリブロック２７ａ、第２バッテリブロック２７ｂはともに１．２Ｖ、７Ａｈの容量の電池セルが１００個直列に接続されている。そして、第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７ｂ同士は、電力分配部２４に対して並列に接続されており、それぞれ第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７ｂとは互いに独立して充放電することが可能になっている。
【００１５】
電力分配部２４は、第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７ｂを充放電するときに電流配分を任意に変えるための回路を有している。そして、充放電制御部３０は、図２に示すフローチャートに基づいて、バッテリ装置２６を全体としてみたときの総出入力が一定になるように電力分配部２４による電流配分を制御する。例えば、第１バッテリブロック２７ａには充電し、これに同期して放電側のバッテリブロック２７ｂには放電を行い、その間、バッテリ装置２６の総出入力は一定に保たれるようになっている。
【００１６】
そこで、図２のフローチャート並びに図３に示すバッテリ装置２６における蓄電量の変化を示すタイムチャートを参照しながら、以下、本実施形態による充放電制御について説明する。  
図２において、ステップＳ１乃至ステップＳ８は、ハイブリッド車の通常運転時に、第１バッテリブロック２７ａ、第２バッテリブロック２７ｂのうち、一方を充電側、他方を放電側にして、放充電のモードを交互に切り替えるための充放電制御である。これに対して、ステップＳ９乃至ステップＳ１５は、メモリ効果を除去するために、第１バッテリブロック２７ａ、第２バッテリブロック２７ｂのうち、一方は、蓄電量％０まで放電する放電リフレッシュを実施し、他方は、これに同期して満充電まで充電する充電リフレッシュを実施する充放電制御である。
【００１７】
そこで、まず、ハイブリッド車運転時に、通常行われる充放電充制御について説明する。
最初に、車輌のエンジンが始動すると制御が開始され、ステップＳ１において、バッテリ装置２６の第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７ｂについて、放充電のモードが設定される。ステップＳ２では、例えば、第１バッテリブロック２７ａは放電され、第２バッテリブロック２７ｂは充電される。この場合、図１において、第１バッテリブロック２７ａからは、電力分配部２４を介してインバータ２２に通電され、このインバータ２２によって、運転状態に応じた出力トルクになるようにモータ１４が駆動される。そして、ハイブリッド車であるので、駆動輪２０には、モータ１４の出力トルクとともにエンジン１０の出力トルクが伝動される。
【００１８】
他方、充電モードになっている第２バッテリブロック２７ｂには、エンジン１０によって駆動されている発電機１６で発生した電力によって充電される。したがって、運転時間が経過するにしたがって、第１バッテリブロック２７ａの蓄電量は減少していき、これとは反対に第２バッテリブロック２７ｂの蓄電量は増加していく。
【００１９】
次に、ステップＳ３では、第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７ｂに出入力された充放電量の総和があらかじめ設定された設定値になっているかが判別される。設定値とずれがあった場合には、ステップＳ４に進み、電力分配部２４で第１バッテリブロック２７ａで放電する電流と第２バッテリブロックで充電する電流の配分を調整する。この電流配分調整の結果、バッテリ装置２６の全体としては常に総入出力が一定に保たれることになる。
【００２０】
こうして、ハイブリッド車の運転時間が経過すると、第１バッテリブロック２７ａでは放電により蓄電量が減少し、第２バッテリブロック２７ｂでは充電により蓄電量が増加する。そこで、ステップＳ５では、放電モードにある第１バッテリブロックの蓄電量があらかじめ設定されている下限値（例えば、図３に示すように２５％）に減少したか否かが判別され、続くステップＳ６では、充電モードにある第２バッテリブロック２７ｂの蓄電量があらかじめ設定されている上限値（例えば、図３に示すように７５％）に到達しているか否かが判別される。
【００２１】
このステップＳ５、ステップＳ６での判別の結果、第１バッテリブロック２７ａの蓄電量が下限値まで減少し、第２バッテリブロック２７ｂの蓄電量が上限値まで上がると、ステップＳ７に進み、充放電のモードを切り換える指令が電力分配部２４に送られる。そして、ステップＳ２に戻って、これまで放電モードにあった第１バッテリブロック２７ａは充電に、第２バッテリブロックは放電にそれぞれ回路が切り替わる。  
以後、ステップＳ２乃至Ｓ７の充放電制御が繰り返される。図３に示すように、第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７ｂは、充電と放電を交互に行うとともに、蓄電量の変化は、互いに反対になるので、この間、バッテリ装置２６の全体としては、ほぼ総入出力が一定に保たれる。
【００２２】
こうして充放電の累積時間が増えてくると、充放電の繰り返しによって、メモリ効果が発生する懸念がある。そこで、あらかじめ設定した放充電の累積時間が経過すると（ステップＳ８のｙｅｓ）、ステップＳ９乃至Ｓ１５の充放電リフレッシュを開始する。
【００２３】
すなわち、第１バッテリブロック２７ａが放電する方のバッテリブロックになっていれば、蓄電量０％まで放電させる。そして、第２バッテリブロックｂはこれに同期して満充電まで充電させることになる。この間、充放電量の総和があらかじめ設定された設定値になっているかが判別される（ステップＳ１０）。設定値とずれがあった場合には、ステップＳ１１に進み、電力分配部２４で第１バッテリブロック２７ａで放電する電流と第２バッテリブロックで充電する電流の配分を調整する。この電流配分調整の結果、バッテリ装置２６の全体としては常に総入出力が一定に保たれることになる。そして、第１バッテリブロック２７ａの蓄電量が０％になったことが検知され、第２バッテリブロック２７ｂの蓄電量が満充電になったことが検知されたら（ステップＳ１２、Ｓ１３）、ステップＳ１４で放充電する回路を切り換える指令を電力分配部２４に送り、今度は、第１バッテリブロック２７ａは充電リフレッシュを行い、第２バッテリブロック２７ｂは放電リフレッシュを行う。こうして、交互に充放電リフレッシュを２回繰り返したら（ステップＳ１５）、ステップＳ２に戻って、通常の充放電制御になる。
【００２４】
以上のようにして、一定の周期で、メモリ効果を除去する充放電リフレッシュが自動的に行われるので、第１バッテリブロック２７ａと第２バッテリブロック２７がメモリ効果によって放充電の特性が変化し効率が低下するのを未然に防ぐことができる。しかも、リフレッシュする間も、バッテリ装置２６の全体としては、ほぼ総入出力が一定に保たれるので、通常の充放電のときに較べて燃費が変化したり、運転者にとって体感する加減速フィーリングが変わることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリ充放電制御装置のシステム構成を示すブロック図。
【図２】バッテリ充放電制御の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明のバッテリ充放電制御によるバッテリシステムの充放電の時間的変化を示す図。
【図４】従来技術のバッテリ充放電制御によるバッテリシステムの充放電の時間的変化を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１０  エンジン
１２  トルク分配機
１４  モータ
１６  発電機
１８  ギア
２０  駆動輪
２２  インバータ
２４  電力分配部
２６  バッテリ装置
２７ａ  第１バッテリブロック
２７ｂ  第２バッテリブロック
３０  充放電制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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