特許第6439565号(P6439565)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6439565
(24)【登録日】2018年11月30日
(45)【発行日】2018年12月19日
(54)【発明の名称】二次電池システム
(51)【国際特許分類】
   G01R 31/36 20060101AFI20181210BHJP
   H01M 10/48 20060101ALI20181210BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20181210BHJP
   B60L 3/00 20060101ALI20181210BHJP
【FI】
   G01R31/36 AZHV
   H01M10/48 Z
   H01M10/48 P
   H02J7/00 Y
   H02J7/00 P
   B60L3/00 S
【請求項の数】1
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2015-85699(P2015-85699)
(22)【出願日】2015年4月20日
(65)【公開番号】特開2016-205917(P2016-205917A)
(43)【公開日】2016年12月8日
【審査請求日】2017年12月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長嶋 翔
【審査官】 青木 洋平
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−068085(JP,A)
【文献】 特開2000−013910(JP,A)
【文献】 国際公開第2013/179350(WO,A1)
【文献】 特開2005−297962(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2014/0324283(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01R 31/36
B60L 3/00
H01M 10/48
H02J 7/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載可能に構成された二次電池システムであって、
前記車両の回生電力を充電可能に構成されたリチウムイオン二次電池と、
前記リチウムイオン二次電池の負極へのリチウム析出量に基づいて、前記リチウムイオン二次電池の劣化度を推定し、推定された劣化度が所定のしきい値に到達すると、前記リチウムイオン二次電池の診断を受けるようにユーザに警告を発する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記車両の回生制御に関する異常が起こっていない場合、所定期間内における前記劣化度の増加量が第1のしきい値に到達したときに前記警告を発する一方で、
前記異常が起こった場合には、前記所定期間にかかわらず、前記劣化度が第2のしきい値に到達したときに前記警告を発する、二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池システムに関し、より特定的には、車両に搭載可能に構成された二次電池システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ハイブリッド車または電気自動車等の電動車両には二次電池システムが搭載される。二次電池システムは、回生電力を充電可能に構成されたバッテリを備える。回生電力による過大な電流がバッテリに入力されると、バッテリが劣化することが知られている。バッテリの劣化が進行した場合には、ユーザに対し、ディーラ等にてバッテリの診断を受けるように警告することが望ましい。そのため、このような警告を適切なタイミングで発するための技術が提案されている。
【0003】
たとえば特開2012−68085号公報(特許文献1)は、バッテリ年齢が上限年齢の20年に達した場合に、診断要求メッセージを表示して電池診断を受けるようにユーザに警告する二次電池の制御装置を開示する(たとえば特許文献1の要約参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−68085号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
二次電池システムにおいて、バッテリの劣化度が所定のしきい値に到達すると、バッテリの劣化が進行したとして、バッテリの診断を受けるように警告が発せられる。リチウムイオン二次電池がバッテリとして採用される場合、劣化度は、負極へのリチウム析出量から推定することができる。
【0006】
電動車両では回生制御に影響が生じる異常が起こり得る。このような異常の例としては、たとえばABS(Antilock Brake System)の失陥、またはブレーキトルクの認識異常が挙げられる。回生制御に関する異常が起こった場合、正常な場合と比べて、回生電力が大きくなり得る。そのため、バッテリへの入力電流を適切な範囲内に制御できず、過大な電流がバッテリに入力される頻度が高くなる可能性がある。その結果、リチウム析出量が大きくなり、バッテリの劣化が進行する可能性がある。
【0007】
負極へのリチウム析出量は、たとえば電流センサを用いてバッテリの充放電電流を検出することによって算出可能である。一般に電流センサは検出誤差を有するため、算出されたリチウム析出量は誤差を含み得る。よって、リチウム析出量の算出結果に基づいて推定されたバッテリの劣化度も誤差を含み得る。たとえば劣化度が実際の値よりも大きく推定された場合、劣化度が上記しきい値に早期に到達して、不要な警告が発せられてしまう可能性がある。
【0008】
このような誤警告を防止するための対策として、誤警告防止を考慮しない場合と比べて、しきい値を大きく設定することが考えられる。しかしながら、この場合、上述したような回生制御の異常が起こったときに、バッテリの劣化が進行しているにもかかわらず警告が発せられない可能性がある。あるいは、警告のタイミングが遅れる可能性がある。
【0009】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両に搭載された二次電池システムにおいて、二次電池の診断を受けるように促す警告を適切なタイミングで発することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のある局面に従う二次電池システムは、車両に搭載可能に構成される。二次電池システムは、車両の回生電力を充電可能に構成されたリチウムイオン二次電池と、リチウムイオン二次電池の負極へのリチウム析出量からリチウムイオン二次電池の劣化度を推定し、推定された劣化度が所定のしきい値に到達すると、リチウムイオン二次電池の診断を受けるようにユーザに警告を発する制御装置とを備える。制御装置は、車両の回生制御に関する異常が起こっていない場合、所定期間内における劣化度の増加量がしきい値に到達したときに警告を発する一方で、上記異常が起こった場合には、上記所定期間にかかわらず、劣化度の増加量がしきい値に到達したときに警告を発する。
【0011】
上記構成によれば、回生制御の異常が起こっていない場合(正常な場合)、警告は、所定期間内における劣化度の増加量がしきい値(第1のしきい値)に到達したときに発せられる。言い換えると、所定期間内に劣化度の増加量がしきい値に到達しなかった場合には、警告は発せられない。このため、電流センサ等の誤差に起因して、劣化度の算出誤差が蓄積されていたとしても、その誤差に起因して誤って警告が発せられることを防止できる。
【0012】
一方、回生制御の異常が起こった場合には、過大な入力電流によってリチウムイオン二次電池の劣化が進行する可能性が相対的に高くなる。そのため、上記構成によれば、回生制御の異常が起こった場合には、正常な場合と異なり、所定期間が経過しているか否かにかかわらず、劣化度がしきい値(第2のしきい値)に到達したときに警告が発せられる。これにより、より確実に警告を発することができる。したがって、さらなる劣化の進行を抑制することができる。また、たとえば異常が起こっても修理を行なわずに車両の使用を継続するユーザに対して警告を発することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、車両に搭載可能に構成された二次電池システムにおいて、電池診断を促す警告を適切なタイミングで発することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本発明に係る二次電池システムが搭載された車両の構成を概略的に示す図である。
図2図1に示すセルの構成をより詳細に示す図である。
図3】リチウム析出量の算出手法を説明するためのタイムチャートである。
図4】リチウム析出量とバッテリ年齢との間の対応関係を規定するマップの一例を示す図である。
図5】制動制御を説明するための概念図である。
図6】制動制御を説明するためのフローチャートである。
図7】回生制御に異常が起こった場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。
図8】回生制御が正常な場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。
図9】本実施の形態における電池診断要求の出力を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0016】
以下に説明する実施の形態では、本発明に係る二次電池システムがハイブリッド車両に搭載される構成について説明する。しかし、本発明に係る二次電池システムが搭載される車両は、回生電力を充電可能に構成されたバッテリを備える電動車両であれば、電気自動車または燃料自動車であってもよい。
【0017】
<車両構成>
図1は、本発明に係る二次電池システムが搭載された車両の構成を概略的に示す図である。図1を参照して、車両1は、シリーズ・パラレル型のハイブリッド車両であり、エンジン100と、第1モータジェネレータ(MG:Motor Generator)10と、第2MG20と、動力分割機構30と、駆動軸40と、駆動輪50と、制動装置60と、ブレーキ液圧回路70と、PCU(Power Control Unit)200と、SMR(System Main Relay)150と、二次電池システム2とを備える。二次電池システム2は、バッテリ250と、HVECU(Hybrid Vehicle Electronic Control Unit)310と、電池ECU320と、ディスプレイ400とを備える。
【0018】
車両1は、エンジン100および第2MG20の少なくとも一方を駆動源として走行可能に構成される。エンジン100は、たとえばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関を含んで構成される。エンジン100と第1MG10と第2MG20とは、動力分割機構30を介して互いに連結されている。動力分割機構30は、たとえば遊星歯車機構であって、エンジン100の駆動力を第1MG10と第2MG20とに分割可能に構成される。
【0019】
第1MG10および第2MG20の各々は、発電機としても電動機としても動作し得る周知の交流回転電機(たとえば三相交流永久磁石型同期モータ)である。より詳細には、第1MG10は、加速時等のエンジン始動要求時には、PCU200を介してバッテリ250からの電力供給を受けて電動機として動作し、エンジン100をクランキングして始動する。エンジン100の始動後には、第1MG10は、動力分割機構30を介して伝達されたエンジン出力によって回転されることにより発電機として動作し得る。
【0020】
第2MG20は、バッテリ250に蓄えられた電力および第1MG10により発電された電力の少なくとも一方によって駆動される。第2MG20の駆動力は、駆動軸40に伝達される。これにより、第2MG20は、エンジン100をアシストして車両1を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両1を走行させたりする。また、車両1の回生制動時には、第2MG20は、駆動輪50の回転力により駆動されることによって発電機として動作する。これにより、第2MG20は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして機能する。第2MG20により発電された回生電力は、PCU200を経由してバッテリ250に充電される。
【0021】
PCU200は、HVECU310からの制御信号に応じて第1MG10および第2MG20を駆動するための駆動装置である。PCU200は、たとえばインバータを含み、バッテリ250からの直流電力を交流電力に変換して第1MG10および第2MG20に印加する。このインバータは、第1MG10および第2MG20の回生電力を直流電力に変換してバッテリ250に充電することもできる。
【0022】
PCU200は、SMR150を介してバッテリ250に電気的に接続される。SMR150は、HVECU310からのリレー制御信号に応じてオンオフされる。SMR150のオフ(開放)時には、バッテリ250の充放電経路が機械的に遮断される。
【0023】
バッテリ250は、複数のセル260が直列に接続された組電池である。各セル260は、リチウムイオン二次電池である。セル260の構成については図2を用いて説明する。
【0024】
バッテリ250は、電圧センサ252と、電流センサ254と、温度センサ256とを含む。電圧センサ252は各セル260の電圧を検出する。電流センサ254は、バッテリ250に入出力される電流(入出力電流)IBを検出する。温度センサ256はバッテリ250の温度(電池温度)TBを検出する。各センサは、その検出結果を示す信号を電池ECU320に出力する。電池ECU320は、各センサからの信号に基づいて、バッテリ250のSOC(State Of Charge)を算出する。
【0025】
制動装置60は、ブレーキキャリパ(ホイールシリンダおよびブレーキパッド)と、ブレーキディスクとを含み、ABS(Antilock Brake System)として実現される。ブレーキ液圧回路70からブレーキキャリパに液圧が供給されることによって、ホイールシリンダが作動する。作動したホイールシリンダがブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けることによって、ブレーキディスクの回転が制限される。これにより、制動装置60は、ブレーキ液圧回路70からの供給液圧に応じた液圧制動力を発生する。
【0026】
ブレーキ液圧回路70は、いずれも図示しないが、液圧センサと、ストロークセンサとを含む。液圧センサは、ブレーキ液圧回路70から制動装置60への供給液圧を検出する。ストロークセンサは、ユーザによるブレーキ操作量(図示しないブレーキペダルの踏み込み量)を検出する。各センサは、その検出結果を示す信号をHVECU310に出力する。
【0027】
ディスプレイ400は、たとえばカーナビゲーションシステム(図示せず)の液晶ディスプレイであって、HVECU310からの制御信号に従って様々なメッセージを表示する。
【0028】
HVECU310および電池ECU320の各々は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータとして実現される。各ECUは、メモリに記憶されたソフトウェアに基づいて所定の演算処理を実行する。各ECUの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより演算処理を実行するように構成されてもよい。
【0029】
より具体的には、HVECU310は、ユーザのアクセル操作量、ブレーキ操作量、および車速Vに基づいて、第1MG10および第2MG20へのトルク要求値を設定する。HVECU310は、このトルク要求値に従って第1MG10および第2MG20が動作するように、PCU200による電力変換を制御する。この際、HVECU310は、バッテリ250に充電される電力が充電電力上限値Winを超えないようにPCU200を制御する。
【0030】
電池ECU320は、上述のように、バッテリ250のSOCを算出する。また、電池ECU320は、バッテリ250の各セル260を後述するリチウム析出から保護するための制御を実行する。
【0031】
<バッテリ構成>
図2は、図1に示すセル260の構成をより詳細に示す図である。図2において、セル260は、その内部を透視して示されている。
【0032】
図2を参照して、セル260は、略直方体形状の電池ケース261を有する。電池ケース261の上面(z軸方向上方の面)は蓋体262によって封じられている。蓋体262には、外部接続用の正極端子263および負極端子264が設けられている。正極端子263および負極端子264の各々の一方端は、蓋体262から外部に突出している。正極端子263および負極端子264の他方端は、電池ケース261内部において、内部正極端子および内部負極端子(いずれも図示せず)にそれぞれ電気的に接続されている。
【0033】
電池ケース261の内部には電極体265が収容されている。電極体265は、正極266と負極267とがセパレータ268を介して積層されている。さらに、この積層体が筒状に捲回されている。セパレータ268は、正極266に設けられた正極活物質層(図示せず)と、負極267に設けられた負極活物質層(図示せず)との双方に接するように設けられている。電極体265、正極266、負極267、およびセパレータ268には、リチウムイオン二次電池の電極体、正極、負極、およびセパレータとして従来より公知の構成および材料をそれぞれ用いることができる。
【0034】
電解液は、正極266、負極267、およびセパレータ268等に保持されるとともに、電池ケース261の底部(z軸方向下方部分)に余剰電解液269として貯留されている。電解液は、有機溶媒(たとえばDMC(dimethyl carbonate)と、EMC(ethyl methyl carbonate)と、EC(ethylene carbonate)との混合溶媒)とリチウム塩(たとえばLiPF)と、添加剤(たとえばLiBOB(Lithium bis(oxalate)borate)またはLi[PF(C]等)とを含む。
【0035】
<リチウム析出およびバッテリ年齢>
以上のような構成を有するバッテリ250(各セル260)に過大な電流IBが入力されると、電解液中のリチウム塩が負極267の表面にリチウム金属として析出する現象が知られている。この現象を本明細書では「リチウム析出」と称する。リチウム析出を抑制するために、電池ECU320は、バッテリ250への過電流を積算した値(過電流積算値)Sを算出する。
【0036】
図3は、リチウム析出量(以下、「Li析出量」とも記載する)の算出手法を説明するためのタイムチャートである。図3において、縦軸はバッテリ250の入出力電流を表す。バッテリ250の充電方向を負方向とする。横軸は経過時間を表す。
【0037】
図1図3を参照して、各時刻tにおいて、電流センサ254により検出された入力電流IB(t)のフィードバック制御が行なわれることによって、入力電流の許容値Ilim(t)が設定される。許容値Ilim(t)は、バッテリ250の負極267にリチウム金属が析出し得る電位まで負極267の電位が低下しないように設定される最大電流(絶対値が最大の電流)である。
【0038】
リチウム析出を抑制するためには、入力電流IBが許容値Ilimを下回らないように(入力電流IBの絶対値が許容値Ilimの絶対値を上回らないように)、フィードバック制御を行なうことも考えられる。しかし、一般にフィードバック制御には遅延時間が生じるため、そのような制御では一時的に入力電流IBが許容値Ilimを下回ってしまう可能性がある。そのため、フィードバック制御の遅延時間を考慮して、許容値Ilimから制限目標値Itagが算出される。各時刻tにおける制限目標値Itag(t)は、許容値Ilim(t)に所定量のマージンを加算することによって算出することができる。
【0039】
時刻t1以降、入力電流IBは次第に負方向に変化する一方で、許容値Ilimは正方向に変化する。
【0040】
時刻t2において、入力電流IBが制限目標値Itagを下回ると(IB≦Itag、回生制御の制限が開始される。より具体的には、バッテリ250の充電電力上限値Winを正方向に増加させる(Winの絶対値を減少させる)。
【0041】
時刻t3から時刻t4までの期間、入力電流IBが許容値Ilimを下回る。この場合、電池ECU320は、許容値Ilimに対する入力電流IBの超過量を積算することにより積算電流値を算出する。また、電池ECU320は、時刻t3から時刻t4までの期間(今回の超過期間)における入力電流IBの最大値(最大電流値)と、電池温度TBの最低値(最低電池温度)とをメモリに記憶する。この期間内におけるLi析出量は、積算電流値、最大電流値、および最低電池温度をパラメータとするマップ(あるいは関数)に基づいて算出される。電池ECU320は、メモリに記憶された前回までのLi析出量に今回算出されたLi析出量を加算することにより、リチウム析出量の積算値を最新の値に更新する。
【0042】
時刻t2にて回生制御の制限が開始され、充電電力許可値Winを正方向に変化させると、バッテリ250への充電電力PBを減少させることになる。これにより、入力電流IBは正方向に変化する。そのため、時刻t5において、入力電流IBが再び制限目標値Itagを上回る(IB>Itag)。そうすると、回生制御の制限が終了されるため、充電電力上限値Winは、ある程度の時間経過後に通常値へと復帰する。
【0043】
さらに、電池ECU320は、たとえば以下に示すマップを用いてLi析出量をバッテリ年齢Yに換算する。なお、バッテリ年齢Yは、本発明に係るバッテリ250の「劣化度」に対応する。
【0044】
図4は、Li析出量とバッテリ年齢Yとの間の対応関係を規定するマップの一例を示す図である。図4において、横軸はLi析出量を表し、縦軸はバッテリ年齢Yを表す。電池ECU320は、図4に示すマップを用いて、Li析出量をバッテリ年齢Yに換算する。
【0045】
さらに、電池ECU320は、バッテリ年齢Yに基づいて、ディーラ等にてバッテリ250の診断(以下、「電池診断」とも称する)を受けることが必要か否かを判定する。すなわち、電池320は、バッテリ年齢Yが所定のしきい値に到達している場合、電池診断が必要と判定する一方で、バッテリ年齢Yがしきい値に到達していない場合、電池診断は不要と判定する。
【0046】
電池ECU320は、電池診断が必要と判定すると、電池診断要求をHVECU310に出力する。HVECU310は、電池診断要求に応答して、電池診断を受けることをユーザに促すメッセージをディスプレイ400に表示させる。なお、このメッセージを表示することは、本発明における「警告を発する」ことに対応する。ただし、警告手法はこれに限定されるものではなく、たとえば音声または警告灯などを用いてもよい。
【0047】
なお、図4ではバッテリ年齢Yの算出にマップを用いると説明したが、マップに代えて所定の関数を用いてもよい。また、図4に示す対応関係は一例に過ぎない。この対応関係は、バッテリ250の仕様等に応じて設計的または実験的に適宜定めることが望ましい。
【0048】
<回生制御>
車両1では、ユーザによるブレーキ操作量に基づく車両全体での要求制動力(トータル制動力)を、第2MG20による回生制動力と、制動装置60による液圧制動力とで分担して出力する制動制御が実行される。
【0049】
図5は、制動制御を説明するための概念図である。曲線W10は、ブレーキ操作量に基づくトータル制動力を示す。曲線W20は、第2MG20によって発生する回生制動力を示す。図5を参照して、回生制動力と液圧制動力との和によってトータル制動力が確保される。
【0050】
図6は、制動制御を説明するためのフローチャートである。図6および後述する図9に示すフローチャートによる制御は、所定の条件成立時あるいは所定の制御周期毎にHVECU310または電池ECU320によってメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、各ステップ(以下、Sと略す)は、基本的にはソフトウェア処理によって実現されるが、ハードウェア処理によって実現されてもよい。
【0051】
図1および図6を参照して、S1において、HVECU310は、車両1の車両状態に関する情報を各センサから受ける。車両状態に関する情報は、たとえば車速Vと、ブレーキ操作量と、いずれも図示しないセンサからのエンジン100の回転速度と、第1MG10および第2MG20の回転速度とを含む。
【0052】
S2において、HVECU310は、車両1の車両状態に基づいて、車両全体での要求制動トルクTr*を設定する。要求制動トルクTr*は、図5にて説明したトータル制動力に対応し、たとえば車速Vおよびブレーキ操作量に基づいて算出される。
【0053】
S3において、HVECU310は、バッテリ250の充電電力上限値Winを設定する。
【0054】
S4において、HVECU310は、図5にて説明した制動制御に従って、要求制動トルクTr*のうち回生制動トルクの分担量を決定する。この分担量に基づいて、MG2トルク指令値Tm2*が設定される。上述のように、バッテリ250への充電電力PBの絶対値が充電電力上限値Winの絶対値を上回らないように充電電力PBを制限する必要があるので、|PB|<|Win|となる範囲内に限定した上で、MGトルク指令値Tm2*が設定される。
【0055】
S5において、HVECU310は、要求制動トルクTr*およびMG2トルク指令値Tm2*に基づいて、液圧ブレーキトルク指令値TB*を設定する(TB*=Tr*−Tm2*)。
【0056】
S6において、HVECU310は、液圧ブレーキトルク指令値TB*に基づいて、制動装置60に供給する目標液圧を算出する。さらに、ECU300は、液圧センサによって検出される供給液圧が目標液圧に一致するようにブレーキ液圧回路70を制御する。
【0057】
ここで、車両1では回生制御に関する異常が起こり得る。このような異常の例としては、たとえば制動装置60の失陥(ABSの失陥)、または、ストロークセンサの異常(ブレーキトルクの設定異常)が挙げられる。異常が起こっているか否かは、たとえば走行中に駆動輪50に所定のブレーキトルクを印加して、その後の駆動輪50の回転状態を車速センサ等を用いてモニタすることにより判定することができる。異常が起こった場合、バッテリ250への入力電流IBを許容値Ilimの範囲内に制御できず、バッテリ250に過大な電流IBが入力される頻度が正常な場合と比べて高くなり得る。その結果、Li析出量が大きくなり、バッテリ250の劣化が進行する可能性がある。
【0058】
一般に電流センサは検出誤差を有するため、算出されたLi析出量は誤差を含み得る。よって、Li析出量の算出結果に基づいて推定されたバッテリ年齢Yも誤差を含み得る。たとえばバッテリ年齢Yが実際の値(真値)よりも大きく推定された場合、バッテリ年齢Yがしきい値Ycに到達して、不要な電池診断要求が出力されてしまう可能性がある。
【0059】
このような誤出力を防止するための対策として、誤出力防止を考慮しない場合と比べて、しきい値を大きく設定することが考えられる。しかしながら、そうすると、上述したような回生制御に関する異常が生じた場合に、バッテリ250の劣化が進行しているにもかかわらず電池診断要求が出力されない可能性がある。あるいは、電池診断要求の出力タイミングが遅れる可能性がある。
【0060】
そこで、本実施の形態によれば、回生制御に関する異常の有無に応じて、電池診断要求の出力手法を切り替える構成を採用する。より具体的には、回生制御の異常が起こっていない場合(正常な場合)、電池診断要求の誤出力防止を優先して、所定期間内におけるバッテリ年齢Yの増加量がしきい値(図7に示すYc2)に到達したときに電池診断要求が出力される。一方で、異常が起こった場合には、バッテリ250の劣化が進行しやすくなり得るので、より確実に電池診断要求を出力することを優先する。したがって、上記所定期間にかかわらず、バッテリ年齢Yの増加量がしきい値(図8に示すYc1)に到達したときに電池診断要求が出力される。
【0061】
以下、本実施の形態における電池診断要求の出力制御の特徴を明確にするために、回生制御の異常が起こった場合と、回生制御が正常な場合とを対比して説明する。
【0062】
図7は、回生制御に異常が起こった場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。図7において、縦軸はバッテリ年齢Yを表し、横軸は経過時間を表す。
【0063】
図7を参照して、時刻t20においてLi析出量の積算が始まる。その後、バッテリ年齢Yは時間の経過とともに増加する。時刻t21においてバッテリ年齢Yが所定のしきい値Yc2(第2のしきい値)に到達すると、電池診断要求が出力される。
【0064】
図8は、回生制御が正常な場合の電池診断要求の出力手法を説明するためのタイムチャートである。回生制御が正常な場合には、算出開始時刻が互いに間隔T(たとえばT=1年間)だけ異なる算出期間A〜Cが設定される。図8において、縦軸は、上から順に算出期間A〜Cにおいて算出されるバッテリ年齢Yを表す。横軸は経過時間を表す。
【0065】
時刻t10において、算出期間Aでのバッテリ年齢Yの算出が開始される。バッテリ年齢Yは時間の経過とともに徐々に増加する。一方、算出期間B,Cについては、バッテリ年齢Yの算出開始前である。
【0066】
時刻t11において、算出期間Bでのバッテリ年齢Yの算出が開始される。算出期間Aでのバッテリ年齢Yの算出は継続されている。一方、算出期間Cについては、バッテリ年齢Yの算出開始前である。
【0067】
時刻t12において、算出期間Cでのバッテリ年齢Yの算出が開始される。算出期間A,Bの各々でのバッテリ年齢Yの算出は継続されている。
【0068】
時刻t13において、算出期間Aについて、バッテリ年齢Yの増加量がしきい値Yc1(第1のしきい値)に到達するのに先立って所定期間(図8に示す例では3T=3年間)が経過したとして、バッテリ年齢Yの増加量が0にリセットされる。
【0069】
時刻t14において、算出期間Bについても同様に、バッテリ年齢Yの増加量がしきい値Yc1に到達する前に所定期間(3T)が経過したとして、バッテリ年齢Yの増加量が0にリセットされる。時刻t15,t16についても同様であるため、説明は繰り返さない。
【0070】
時刻t16aにおいて、算出期間Bでのバッテリ年齢Yがしきい値Yc1に到達する。これにより、電池診断要求が出力される。なお、しきい値Yc1は、回生制御に異常が起こった場合のしきい値Yc2(図7参照)と等しくてもよいし、異なってもよい。
【0071】
このように、回生制御が正常な場合、算出期間A〜Cの各々について、所定期間(3T)内にバッテリ年齢Yの増加量がしきい値Yc1に到達するか否かが判定される。そして、電池診断要求は、所定期間内におけるバッテリ年齢Yの増加量がしきい値Yc1に到達したときに出力される(時刻t16a参照)。逆に言うと、所定期間内でのバッテリ年齢Yの増加量がしきい値Yc1に到達しなかった場合には、バッテリ年齢Yの増加量がリセットされる。あるいは、回生制御が正常の場合の電池診断要求は、所定期間内のバッテリ年齢Yの増加量、すなわち増加レートに基づいて出力されると言える。このため、電流センサ254等の誤差等に起因して、バッテリ年齢Yの算出誤差が蓄積されていたとしても、その誤差がリセットされる。これにより、電池診断要求の誤出力を防止することができる。
【0072】
一方、回生制御の異常が起こった場合には、正常な場合と異なり、リセットは行なわれない。バッテリ年齢Yがしきい値Yc1に到達したときに、所定期間が経過しているか否かにかかわらず、電池診断要求が出力される。このため、たとえば回生制御の異常が起こってもその修理を行なわずに車両1の使用を継続するユーザに対して、より確実に電池診断要求を出力することができる。
【0073】
なお、図4にて説明したようにバッテリ年齢YとLi析出量とは相互に換算可能であるため、図7および図8においては、縦軸をLi析出量に変更してもよい。すなわち、本実施の形態では、「バッテリ年齢Y」を「Li析出量」に読み替えることができる。また、図8では3つの算出期間A〜Cを用いる例について説明したが、算出期間の数は複数であればよく、2あるいは4以上であってもよい。
【0074】
図9は、本実施の形態における電池診断要求を説明するためのフローチャートである。図1図2、および図9を参照して、S10において、ECU300は、電流センサ254を用いて検出された入力電流IBに基づいて、この演算期間内に入力電流IBが許容値Ilimを超過したことによるLi析出量(増加量)を算出する。この算出手法については図3にて説明したため、詳細な説明は繰り返さない。
【0075】
S20において、HVECU310は、車両1の回生制御に関する異常が起こっているか否かを判定する。異常が起こっている場合(S20においてYES)、HVECU310は、処理をS30に進め、回生制御に異常が起こっている旨を電池ECU320に通知する。電池ECU320は、この通知に応答して、回生制御に異常が起こっていない期間に算出されたLi析出量の積算値をリセットする。
【0076】
S40において、電池ECU320は、Li析出量の積算値を算出する。より具体的には、電池ECU320は、メモリに記憶されたLi析出量の積算値を読み出し、読み出された積算値にS10にて算出されたLi析出量を加算した値を新たな積算値として算出する。
【0077】
S50において、電池ECU320は、S40にて算出されたLi析出量の積算値を、たとえば図6(B)に示すマップを用いてバッテリ年齢Yに換算する。
【0078】
S60において、電池ECU320は、バッテリ年齢Yがしきい値Yc2以上であるか否かを判定する。バッテリ年齢Yがしきい値Yc2以上の場合(S60においてYES)、電池ECU320は、電池診断要求をHVECU310に出力する。HVECU310は、電池診断要求に応答して、電池診断を受けることをユーザに促すメッセージをディスプレイ400に表示させる(図7の時刻t21参照)。
【0079】
一方、バッテリ年齢Yがしきい値Yc2未満の場合(S60においてNO)、電池ECU320は、S70をスキップして電池診断要求を生成せずに、処理をメインルーチンへと戻す。
【0080】
S20において、車両1の回生制御が正常の場合(S20においてNO)、HVECU310は、処理をS80に進め、回生制御が正常である旨を電池ECU320に通知する。電池ECU320は、この通知に応答して、算出期間A〜Cの各々について、Li析出量の積算値を算出する(図8参照)。
【0081】
S90において、電池ECU320は、算出期間A〜Cの各々について、S80にて算出されたLi析出量の積算値をバッテリ年齢Yに換算する。この換算手法はS50における処理と同等である。
【0082】
S100において、電池ECU320は、算出期間A〜Cの各々のバッテリ年齢Yが所定のしきい値Yc1以上であるか否かを判定する。算出期間A〜Cのうちの少なくとも1つのバッテリ年齢Yの増加量がしきい値Yc1以上の場合(S100においてYES)、電池ECU320は、電池診断要求を出力する(S110)。
【0083】
これに対し、全ての算出期間A〜Cのバッテリ年齢Yがしきい値Yc2未満の場合(S100においてNO)、電池ECU320は、算出期間A〜Cのうちの該当の期間が所定期間よりも長いか否かを判定する(S120)。上記該当期間が所定期間以上の場合(S120においてYES)、電池ECU320は、バッテリ年齢Yの増加量を0にリセットする(S130)。該当期間が所定期間未満の場合(S120においてNO)、電池ECU320は、S130の処理をスキップして、処理をメインルーチンへと戻す。
【0084】
以上のように、本実施の形態によれば、回生制御に関する異常の有無に応じて、電池診断を受けるように促す電池診断要求の出力手法が切り替えられる。これにより、電池診断要求を適切なタイミングで出力することができる。
【0085】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0086】
1 車両、10 第1MG、20 第2MG、30 動力分割機構、40 駆動軸、50 駆動輪、60 制動装置、70 ブレーキ液圧回路、100 エンジン、150 SMR、200 PCU、250 バッテリ、252 電圧センサ、254 電流センサ、256 温度センサ、260 セル、261 電池ケース、262 蓋体、263 正極端子、264 負極端子、265 電極体、266 正極、267 負極、268 セパレータ、269 余剰電解液、310 HVECU、320 電池ECU、400 ディスプレイ。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9