(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の充放電範囲を制御しながら充放電させる充放電制御方法において、
通常の通常設定範囲と、メモリ効果で実質容量が低下した電池を充放電させるリフレッシュ設定範囲とを設定し、リフレッシュ設定範囲を通常設定範囲よりも電池を深く放電させる範囲に設定し、電池のメモリ効果の発生を検出して、メモリ効果の発生した電池を、通常設定範囲からリフレッシュ設定範囲に切り換えて充放電させ、
リフレッシュ設定範囲で電池を充放電し、リフレッシュ設定範囲の最下限値まで放電させる回数が設定値になると、充放電範囲をリフレッシュ設定範囲から通常設定範囲に変更することを特徴とする電池の充放電制御方法。
【請求項２】
リフレッシュ設定範囲で電池を充放電する電池の充放電積算量が所定の値となり、かつ、リフレッシュ設定範囲の最下限値まで放電させる回数が設定値になると、充放電範囲をリフレッシュ設定範囲から通常設定範囲に変更する請求項１に記載される電池の充放電制御方法。
【請求項３】
電池の充放電範囲を制御しながら充放電させる充放電制御方法において、
通常の通常設定範囲と、メモリ効果で実質容量が低下した電池を充放電させるリフレッシュ設定範囲とを設定し、リフレッシュ設定範囲を通常設定範囲よりも電池を深く放電させる範囲に設定し、電池のメモリ効果の発生を検出して、メモリ効果の発生した電池を、通常設定範囲からリフレッシュ設定範囲に切り換えて充放電させ、
電池のメモリ効果を、充放電積算量、または、リフレッシュしてからの経過時間で検出することを特徴とする電池の充放電制御方法。
【請求項４】
電池の充放電範囲を制御しながら充放電させる充放電制御方法において、
通常の通常設定範囲と、メモリ効果で実質容量が低下した電池を充放電させるリフレッシュ設定範囲とを設定し、リフレッシュ設定範囲を通常設定範囲よりも電池を深く放電させる範囲に設定し、電池のメモリ効果の発生を検出して、メモリ効果の発生した電池を、通常設定範囲からリフレッシュ設定範囲に切り換えて充放電させ、
電池が、自動車を走行させるモーターを駆動する電源に使用され、自動車の走行距離で電池のメモリ効果を検出することを特徴とする電池の充放電制御方法。
【請求項５】
電池の充放電範囲を、電池の残存容量で特定する請求項１、３又は４に記載される電池の充放電制御方法。
【請求項６】
電池の充放電範囲を、電池電圧で特定する請求項１、３又は４に記載される電池の充放電制御方法。
【請求項７】
電池がニッケル−水素電池とニッケル−カドミウム電池のいずれかである請求項１、３又は４に記載される電池の充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、ハイブリッドカーの電池制御に使用される充放電制御方法に関し、とくに、電池の残存容量を所定の設定範囲に制御しながら充放電させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は、過放電と過充電で性能が著しく低下する。過放電と過充電を防止する充放電方法として、残存容量を検出して、残存容量を所定の範囲に制御しながら充放電させる方法が採用される。たとえば、ハイブリッドカーのように、大容量の電池を、５〜１０年と極めて長期間に使用する用途においては、過充電と過放電を防止するために、残存容量を約５０％の近傍で使用している。
【０００３】
しかしながら、電池をこの状態で使用すると、メモリ効果によって実質的に使用できる容量が低下する。メモリ効果が、電池を完全に放電させない状態で繰り返し充放電させるときに発生するからである。メモリ効果で実質的に使用できる容量が少なくなった電池は、完全に放電されるよりも前に電池電圧が一時的に急峻な勾配で低下する。
【０００４】
メモリ効果を解消するために、充電回数をカウントして、リフレッシュする方法が開発されている（特開平７−１４７１６６号公報）。この公報に記載される方法は、二次電池の充電回数をカウントして、カウント値が設定値になるとリフレッシュすることを表示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この公報に記載されるように、二次電池は、完全に放電させるリフレッシュ放電でメモリ効果を解消できる。しかしながら、用途によっては二次電池を完全に放電させるリフレッシュ放電が好ましくないことがある。それは、完全に放電された電池は、充電しないかぎり使用できないからである。たとえは、ハイブリッドカーの電源に使用される電池は、メモリ効果を解消するために完全に放電させると、放電された状態で自動車の走行に全く利用できなくなる。ハイブリッドカーは、エンジンとモーターの両方で走行するように設計されるので、モーターでの走行ができなくなると、たとえば、加速状態が極めて悪くなるなどの著しい弊害が発生する。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池を完全に放電することなく、したがって、電池を放電できる状態に保持しながら、メモリ効果による実質的な容量の低下を解消できる電池の充放電制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の充放電制御方法は、電池の充放電範囲を制御しながら充放電させる。とくに、本発明の充放電制御方法は、通常の通常設定範囲と、メモリ効果で実質容量が低下した電池を充放電させるリフレッシュ設定範囲とを設定し、リフレッシュ設定範囲を通常設定範囲よりも電池を深く放電させる範囲に設定する。電池のメモリ効果の発生を検出して、メモリ効果の発生した電池を、通常設定範囲からリフレッシュ設定範囲に切り換えて充放電させる。
【０００８】
電池の充放電範囲は、電池の残存容量、または電池電圧で特定することができる。
【０００９】
さらに、本発明の充放電制御方法は、リフレッシュ設定範囲で電池を充放電して、リフレッシュ設定範囲の最下限値まで放電させる回数が設定値になると、充放電範囲をリフレッシュ設定範囲から通常設定範囲に変更することにより、通常設定範囲とリフレッシュ設定範囲とに交互に切り換えて電池を充放電できる。
【００１０】
また、本発明の充放電制御方法は、リフレッシュ設定範囲で電池を充放電する電池の充放電積算量が所定の値となり、かつ、リフレッシュ設定範囲の最下限値まで放電させる回数が設定値になると、充放電範囲をリフレッシュ設定範囲から通常設定範囲に変更することもできる。
【００１１】
電池のメモリ効果は、充放電積算量、または、リフレッシュしてからの経過時間で検出することができる。さらに、電池が、自動車を走行させるモーターを駆動する電源に使用される用途においては、自動車の走行距離で電池のメモリ効果を検出することもできる。
【００１２】
本発明の充放電制御方法は、主として、ニッケル−水素電池とニッケル−カドミウム電池のいずれかの電池の充放電を制御するのに適している。このタイプの電池が、明確にメモリ効果を示すからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充放電制御方法を例示するものであって、本発明は充放電制御方法を以下のものに特定しない。
【００１４】
本発明の電池の充放電制御方法は、エンジン５とモーター３の両方で車輪を駆動するハイブリッドカーに最適である。ただ、本発明の充放電制御方法は、ハイブリッドカー以外の用途にも使用できるので、用途をハイブリッドカーには特定しない。
【００１５】
以下、ハイブリッドカーに使用される充放電制御方法の実施例について詳述する。
図１は、本発明の充放電制御方法に使用する充放電制御回路を示す。この図の充放電制御回路は、モーター３に電力を供給して自動車を走行させる電池群１と、この電池群１に接続されるモーター３及び発電機４と、このモーター３と発電機４を制御して電池群１の放電と発電を制御する電池制御回路２と、発電機４を駆動すると共に自動車を走行させるエンジン５と、エンジン５を制御するエンジン制御ユニット６と、エンジン制御ユニット６と電池制御回路２とを制御するコントロールユニット７とを備える。
【００１６】
電池群１は、充電と放電を繰り返すと、メモリ効果によって、実際に充電できる充電容量が少なくなるタイプの二次電池を内蔵している。ニッケル−カドミウム電池とニッケル−水素電池は、メモリ効果によって充電容量が少なくなる二次電池である。ただし、本発明は、パック電池に内蔵する二次電池を、ニッケル−カドミウム電池とニッケル−水素電池には特定しない。これ等の二次電池以外の電池であって、メモリ効果により充電容量が少なくなる電池が開発される可能性が充分にあるからである。
【００１７】
電池群１は、複数の二次電池を直列に接続し、あるいは並列に接続している。ハイブリッドカーに使用される電池群は、複数の電池モジュールを直列または並列に接続している。電池モジュールは、複数の二次電池を直列に接続している。
【００１８】
電池群１は、電池の温度を検出するために温度センサー（図示せず）を電池の表面に固定している。複数の電池モジュールを内蔵する電池群は、好ましくは、各々の電池モジュールに温度センサーを固定する。さらに、電池モジュールを構成している各々の二次電池に温度センサーを固定して、全ての二次電池の温度を検出することもできる。温度センサーは、電池制御回路２に接続されて、電池制御回路２に電池の温度の信号を出力する。電池の表面に固定される温度センサーは、電池温度を正確に検出できる。ただし、温度センサーは、電池から多少離して配設することもできる。この温度センサーは、電池の周囲の温度を検出して間接的に電池温度を検出する。
【００１９】
電池制御回路２は、電池群１から、温度信号と電池電圧と充放電電流が入力される。電池制御回路２は、電池群１から入力される信号を演算して、電池の充放電範囲を制御しながら充放電させる。充放電範囲は常に一定ではない。通常設定範囲とリフレッシュ設定範囲に切り換えて充放電させる。通常設定範囲は、通常の状態にある電池、いいかえるとメモリ効果の発生していないと判定された電池を放電させる充放電範囲である。リフレッシュ設定範囲は、メモリ効果で実質容量が低下したと判定された電池を充放電させる充放電範囲である。
【００２０】
リフレッシュ設定範囲は、通常設定範囲よりも電池を深く放電させる範囲に設定する。ただし、リフレッシュ設定範囲においても、最下限値は電池を完全に放電させる値には設定しない。図２は、通常設定範囲とリフレッシュ設定範囲とを示している。この図の充放電範囲は、電池の残存容量で特定している。この図のリフレッシュ設定範囲は、通常設定範囲に比較して、放電させる電池の残存容量を小さくして深く放電すると共に、充電するときの残存容量を大きくして、充放電させる範囲を拡大している。ただし、リフレッシュ設定範囲は、充電する範囲を拡大することなく、放電のみを深くすることもできる。
【００２１】
電池制御回路２は、電池群１から入力される信号を演算して残存容量を演算する。残存容量は、充電容量から放電容量を減算して演算する。充電容量は、充電電流の積算値に充電効率をかけて演算する。充電効率は、充電電流が実際に電池の充電に使用される効率に決定される。放電容量は、放電電流の積算値から演算する。
【００２２】
演算された残存容量から、電池制御回路２は、電池群１の残存容量を充放電範囲に制御しながら、発電機４とモーター３を制御する。電池の残存容量を充放電範囲に制御するために、電池制御回路２は、電池の残存容量が充放電範囲の最下限値になると、コントロールユニット７とエンジン制御ユニット６を介して発電機４を駆動して電池群１を充電する。電池が充電されて、電池の残存容量が最上限値になると、電池制御回路２はエンジン５からの発電機４の駆動を停止して充電を停止させる。
【００２３】
電池制御回路２は、電池の残存容量を充放電範囲に制御しながら充放電させるが、さらに、電池のメモリ効果の発生を検出して、充放電範囲を通常設定範囲とリフレッシュ設定範囲に切り換えて電池を充放電させる。
【００２４】
充放電範囲である通常設定範囲とリフレッシュ設定範囲は、電池制御回路２に接続している不揮発メモリ８に記憶させる。さらに、不揮発メモリ８は、メモリ効果を判定する条件等も記憶している。
【００２５】
本発明の充放電制御方法は、電池の充放電範囲を制御しながら充放電させることを特徴とするものであるが、必ずしも電池の残存容量が充放電範囲を全く越えないように制御するとは限らない。それは、電池の残存容量が最下限値になって発電機を起動して電池を充電する状態で、バッテリーからモーターに一時的に電力を供給して、充電電流よりも放電電流が一時的に大きくなる状態で自動車を走行させることもあるからである。たとえば、自動車の一瞬の加速時には、電池からモーターに大電流を供給することもあるからである。ただ、本発明の充放電制御方法は、いかなる状態にあっても、充放電範囲を目標として制御しながら電池を充放電させるので、一時的に残存容量が最下限値よりも低下することがあっても、リフレッシュ設定範囲は通常設定範囲よりも深く放電させる。
【００２６】
図３は、電池制御回路２が電池を充放電範囲に制御しながら充放電するフローチャートを示す。このフローチャートは、以下のステップで電池を充放電させる。
［ｎ＝１のステップ］
このステップで、電池制御回路２は、充放電範囲を通常設定範囲に設定して、電池を充放電させる。
【００２７】
［ｎ＝２のステップ］
このステップで、電池制御回路２は、不揮発メモリ８に記憶している、ハイブリッドカーの走行距離の設定値、たとえば５００ｋｍ以上走行したかどうかを判定し、走行距離が設定値を越えていると、ｎ＝５のステップにジャンプして、設定値を越えないと次のステップに進む。
［ｎ＝３のステップ］
このステップで、電池制御回路２は、不揮発メモリ８に記憶している、電池の充放電積算量の設定値、たとえば、１０００Ａｈを越えたかどうかを判定し、充放電積算量が設定値を越えていると、ｎ＝５のステップにジャンプして、設定値を越えないと次のステップに進む。
［ｎ＝４のステップ］
このステップで、電池制御回路２は、不揮発メモリ８に記憶している、電池をリフレッシュしてからの所定時間、たとえば、３カ月を越えたかどうかを判定し、リフレッシュしてからの経過時間が設定値を越えていると、ｎ＝５のステップにジャンプして、設定値を越えないと、ｎ＝２のステップにジャンプする。
【００２８】
［ｎ＝５のステップ］
自動車の走行距離が設定値を越え、あるいは、電池の充放電容量が設定値を越え、あるいはまた、リフレッシュしてからの経過時間が設定時間を越えていると、このステップにおいて、電池制御回路２は充放電範囲を通常設定範囲からリフレッシュ設定範囲に切り換えて、電池を充放電させる。
【００２９】
［ｎ＝６のステップ］
充放電範囲を通常設定範囲からリフレッシュ設定範囲に切り換えて、電池を充放電させた後、このステップにおいて、電池制御回路２は、電池の充放電積算量が設定値である、たとえば、１００Ａｈを越えたかどうかを判定し、充放電積算量が設定値を越えていると次のステップに進み、設定値を越えないと越えるまでこのステップをループする。
［ｎ＝７のステップ］
このステップで、電池制御回路２は、電池の残存容量が最下限値に達する回数が、設定回数である、たとえば、１５回を越えたかどうかを判定し、回数が設定値を越えないとｎ＝６のステップにジャンプし、回数が設定値を越えると、ｎ＝１のステップにジャンプする。
【００３０】
電池制御回路２は、ｎ＝１〜７のステップをループして、電池の残存容量を通常設定範囲とリフレッシュ設定範囲のいずれかに制御しながら充放電させる。
【００３１】
以上のフローチャートで電池を充放電させる方法は、自動車の走行距離と、電池の充放電積算量と、電池をリフレッシュしてからの経過時間のいずれかが設定値を越えると、メモリ効果で実質容量が低下した電池と判定する。したがって、メモリ効果の発生した電池を正確に判定できる特長がある。ただ、本発明は、電池のメモリ効果を検出する方法をこの方法に特定しない。本発明は、以上の３つのパラメータ以外の方法、たとえば、残存容量から演算した電池電圧を実際の電池電圧に比較して、電池のメモリ効果を検出することもできる。メモリ効果の発生した電池は、残存容量から演算した電池電圧より電圧が低下するからである。
【００３２】
電池制御回路２は、コントロールユニット７との間で信号を相互に伝送して、電池を充放電させる。たとえば、コントロールユニット７からモーター３を回転させる信号が入力されると、電池を充放電範囲に制御しながらモーター３を回転させる。モーター３を回転させて、電池の残存容量が充放電範囲の最下限値になると、電池制御回路２はエンジン５を駆動する信号をコントロールユニット７に出力する。コントロールユニット７は、この信号でエンジン制御ユニット６を制御してエンジン５を起動して電池を充電する。電池の残存容量が充放電範囲の最上限値になると、電池制御回路２は、コントロールユニット７に電池の残存容量が充放電範囲の最上限値になった信号を出力する。コントロールユニット７は、この信号が入力されると、エンジン５が発電機４を駆動する出力を出さないように制御する。さらに、電池制御回路２は、発電機４を制御して、発電機４が電池を充電しないように制御する。
【００３３】
以上の充放電制御方法は、充放電範囲を残存容量で特定して充放電させるが、本発明は充放電範囲を電池電圧で特定して充放電させることもできる。電池電圧で充放電範囲を特定する方法は、充放電範囲の最下限値と最上限値とを電池電圧で設定する。そして、リフレッシュ設定範囲は、最下限値の電圧を、通常設定範囲の電圧よりも低く設定する。電池電圧による方法も、図２に示すように、リフレッシュ設定範囲の最下限値を通常設定範囲よりも低電圧として、最上限値を通常設定範囲よりも高電圧に設定することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の充放電制御方法は、電池を完全に放電することなく、電池を常に放電できる状態に保持しながら、メモリ効果による実質的な容量の低下を解消できる特長がある。それは、本発明の充放電制御方法が、電池を充放電範囲に制御しながら充放電させると共に、充放電範囲を通常設定範囲と、この通常設定範囲よりも電池を深く放電させるリフレッシュ設定範囲とに区分し、メモリ効果のない電池を通常設定範囲で充放電させて、メモリ効果が発生したと判定した電池をリフレッシュ設定範囲で深く充放電させるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の充放電制御方法に使用する充放電制御回路を示すブロック線図
【図２】本発明の実施例の充放電制御方法における充放電範囲である通常設定範囲とリフレッシュ設定範囲とを示す図
【図３】電池制御回路が電池を充放電範囲に制御しながら充放電する工程を示すフローチャート図
【符号の説明】
１…電池群
２…電池制御回路
３…モーター
４…発電機
５…エンジン
６…エンジン制御ユニット
７…コントロールユニット
８…不揮発メモリ
【図１】
0003759569.tif 000002
【図２】
0003759569.tif 000003
【図３】
0003759569.tif 000004