特開 2022-144569 電池制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022144569

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】電池制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220926BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20220926BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20220926BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 Y

H02J7/00 P

H02J7/00 B

H01M10/44 P

H01M10/48 P

H01M10/42 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021045632

(22)【出願日】2021-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100124084

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 久人

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】柿沼 勉

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 治雄

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA07

5G503BA02

5G503BB01

5G503CA08

5G503CB11

5G503EA08

5G503FA06

5H030AA01

5H030AS08

5H030FF22

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

(57)【要約】      （修正有）

【課題】組電池中のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）が小さい電池の劣化の進行を抑制できる電池制御システムを提供する。
【解決手段】電池制御システム１は、車両に搭載され、直列に配置された複数の電池３ａ～３ｎを含む組電池２と、複数の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制御する充放電制御部３６と、複数の電池３ａ～３ｎの各々のＳＯＨを求めるＳＯＨ算出部３４とを備える。充放電制御部３６は、複数の電池３ａ～３ｎのうちのＳＯＨが最も小さい電池を特定して、複数の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制限する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載され、直列に配置された複数の電池を含む組電池と、
前記複数の電池の充電及び放電を制御する充放電制御部と、
前記複数の電池の各々のＳＯＨ（State Of Health）を求めるＳＯＨ算出部と、
を備え、
前記充放電制御部は、前記複数の電池のうちの前記ＳＯＨが最も小さい電池を特定して、前記複数の電池の充電及び放電を制限する、
電池制御システム。

【請求項2】

前記充放電制御部は、前記複数の電池のうちの前記ＳＯＨが最も小さい電池の劣化を抑制するように、前記複数の電池の充電及び放電を制限する、
請求項１に記載の電池制御システム。

【請求項3】

前記充放電制御部は、前記車両のアイドリング時の発電によって前記複数の電池を充電する際に、前記複数の電池のうちの前記ＳＯＨが最も小さい電池に基づいて、前記複数の電池の充電を制限する、
請求項１又は２に記載の電池制御システム。

【請求項4】

前記ＳＯＨ算出部は、システム起動時に、前記複数の電池を所定値の電流で充電している状態で各電池の前記ＳＯＨを求める、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電池制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載された電池の充放電を制御する電池制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両には、複数の電池が配置された組電池を含む電池制御システムが搭載されている。組電池の充電及び放電を制御する観点等から、組電池のＳＯＨ（State Of Health）が求められている。電池の劣化を抑制するために、求めた組電池のＳＯＨに基づいて、充電及び放電が制限される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１３／９４０５７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、組電池のＳＯＨは、各電池のＳＯＨを平均したものであるため、各電池のＳＯＨのバラツキが考慮されていない。このため、組電池のＳＯＨに基づいて充電及び放電の制限を行うと、ＳＯＨが小さい電池の劣化を抑制できないおそれがある。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、組電池中のＳＯＨが小さい電池の劣化の進行を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一の態様においては、車両に搭載され、直列に配置された複数の電池を含む組電池と、前記複数の電池の充電及び放電を制御する充放電制御部と、前記複数の電池の各々のＳＯＨ（State Of Health）を求めるＳＯＨ算出部と、を備え、前記充放電制御部は、前記複数の電池のうちの前記ＳＯＨが最も小さい電池を特定して、前記複数の電池の充電及び放電を制限する、電池制御システムを提供する。

【0007】

また、前記充放電制御部は、前記複数の電池のうちの前記ＳＯＨが最も小さい電池の劣化を抑制するように、前記複数の電池の充電及び放電を制限することとしてもよい。

【0008】

また、前記充放電制御部は、前記車両のアイドリング時の発電によって前記複数の電池を充電する際に、前記複数の電池のうちの前記ＳＯＨが最も小さい電池に基づいて、前記複数の電池の充電を制限することとしてもよい。

【0009】

また、前記ＳＯＨ算出部は、システム起動時に、前記複数の電池を所定値の電流で充電している状態で各電池の前記ＳＯＨを求めることとしてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、組電池中のＳＯＨが小さい電池の劣化の進行を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一の実施形態に係る電池制御システム１の構成を説明するための模式図である。

【図2】複数の電池のＳＯＨのバラツキを説明するための模式図である。

【図3】電池制御装置１０の動作例の一例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】

【0012】

＜電池制御システムの構成＞
一の実施形態に係る電池制御システムの構成について、図１を参照しながら説明する。

【0013】

図１は、一の実施形態に係る電池制御システム１の構成を説明するための模式図である。電池制御システム１は、例えば、動力源としてエンジン及びモータを有するハイブリッド車に搭載されている。電池制御システム１は、図１に示すように、組電池２と、センサ群５と、電池制御装置１０とを有する。

【0014】

組電池２は、複数の単電池である電池３ａ～３ｎを含むバッテリーパックであり、車両に搭載されている。電池３ａ～３ｎは、同じ電池であり、直列に配置されている。電池３ａ～３ｎは、モータが発電した電力の供給を受けて充電される。また、電池３ａ～３ｎは、車両の各部に電力を供給するために放電を行う。

【0015】

センサ群５は、車両の状態を検出する。センサ群５は、例えば、電池３ａ～３ｎの温度を検出する温度センサや、車両の走行距離を検出するセンサを含む。センサ群５は、検出した結果を電池制御装置１０に出力する。

【0016】

電池制御装置１０は、組電池２の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制御する。例えば、電池制御装置１０は、電池３ａ～３ｎの劣化が進行しないように、充電及び放電を制御する。電池制御装置１０は、詳細は後述するが、電流値を一定にして組電池２の各電池のＳＯＨ（State Of Health）を求め、求めた各電池のＳＯＨに基づいて電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制御する。これにより、直列に配列された電池３ａ～３ｎの一部の電池のＳＯＨが低い場合に、ＳＯＨが低い電池に合わせて充電及び放電を制御することにより、組電池２の全体の劣化を抑制できる。

【0017】

電池制御装置１０は、図１に示すように、記憶部２０と、制御部３０とを有する。
記憶部２０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部２０は、制御部３０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。

【0018】

制御部３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部３０は、記憶部２０に記憶されたプログラムを実行することにより、参照情報取得部３２、ＳＯＨ算出部３４、充放電制御部３６及び交換判定部３８として機能する。

【0019】

参照情報取得部３２は、電池３ａ～３ｎのＳＯＨを算出する際の参照情報を取得する。例えば、参照情報取得部３２は、センサ群５の検出結果から、参照情報を取得する。例えば、参照情報取得部３２は、参照情報として、車両の走行距離や電池３ａ～３ｎの温度を取得する。

【0020】

ＳＯＨ算出部３４は、組電池２の電池３ａ～３ｎのＳＯＨを算出する。本実施形態では、ＳＯＨ算出部３４は、組電池２のＳＯＨではなく、電池３ａ～３ｎの各々のＳＯＨを求める。ＳＯＨ算出部３４は、例えば、各電池の電流値と電圧値から、各電池の劣化度合いとしてのＳＯＨを求める。

【0021】

ＳＯＨ算出部３４は、システム起動時に、複数の電池３ａ～３ｎを所定値の電流で充電している状態で各電池のＳＯＨを求める。電池３ａ～３ｎを所定値の電流で充電している場合には、電池３ａ～３ｎを流れる実電流の変化が小さく安定しているため、各電池のＳＯＨを精度良く求めることができる。より詳しく説明すると、電池３ａ～３ｎを流れる実電流が大きく変化する場合には、各電池の温度上昇率にバラツキが生じやすくなるため、温度の影響を受けるＳＯＨを精度良く求められない。これに対して、本実施形態のように実電流の変化が小さい場合には、温度上昇率のバラツキを排除できるため、各電池のＳＯＨを精度良く求められる。

【0022】

ＳＯＨ算出部３４は、システム起動時に発電を行い、電池３ａ～３ｎを充電している状態で、各電池のＳＯＨを求めてもよい。例えば、ＳＯＨ算出部３４は、車両のアイドリング時に、モータが発電した電力で電池３ａ～３ｎを充電している際に、各電池のＳＯＨを求める。

【0023】

ＳＯＨ算出部３４は、参照情報取得部３２が取得した参照情報を参照して、電池の劣化が進行しているタイミングで、各電池のＳＯＨを求めてもよい。ＳＯＨ算出部３４は、参照情報からＳＯＨの算出条件を満たすと判定した場合に、各電池のＳＯＨを求める。例えば、ＳＯＨ算出部３４は、車両の走行距離が所定距離（一例として１００００ｋｍ）に達した後のシステム起動時に、各電池ＳＯＨを求める。これにより、システム起動の度に各電池のＳＯＨを求める必要がなくなり、電池が劣化している蓋然性がある場合にＳＯＨを求めることになる。

【0024】

なお、上記では、ＳＯＨ算出部３４は、電池３ａ～３ｎに流れる電流値を一定にして、各電池のＳＯＨを求めることとしたが、これに限定されず、他の方法で各電池のＳＯＨを求めてもよい。

【0025】

充放電制御部３６は、複数の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制御する。例えば、充放電制御部３６は、ＳＯＨ算出部３４が求めた各電池のＳＯＨに基づいて、電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制御する。これにより、高精度に求めた各電池のＳＯＨに基づいて、電池３ａ～３ｎの充電及び放電を精度良く制御可能となる。

【0026】

充放電制御部３６は、直列に配置された複数の電池３ａ～３ｄの劣化が進行しないように、充電及び放電を制限する。複数の電池３ａ～３ｎが直列に配置されている場合には、一つの電池でも劣化が進行すると、他の電池も劣化することになってしまい、組電池２を使用できなくなるためである。

【0027】

ところで、複数の電池３ａ～３ｎのＳＯＨは、同じではなく、バラツキが発生する。これは、電池３ａ～３ｎが直列に配置された組電池２における電池の位置に応じて、ＳＯＨに影響を与える温度が変化するためである。

【0028】

図２は、複数の電池３ａ～３ｄのＳＯＨのバラツキを説明するための模式図である。
図２では、説明の便宜上、複数の電池３ａ～３ｎのうちの４つの電池３ａ～３ｄのＳＯＨが示されている。電池３ａ～３ｄのＳＯＨの大きさは、それぞれ異なる。具体的には、電池３ｃのＳＯＨが最も大きく、電池３ｂのＳＯＨが最も小さい。別言すれば、電池３ｂが最も劣化している。

【0029】

充放電制御部３６は、ＳＯＨ算出部３４が求めた各電池３ａ～３ｎのＳＯＨの大きさに基づいて、充電及び放電を制限する。本実施形態では、充放電制御部３６は、複数の電池３ａ～３ｎのうちのＳＯＨが最も小さい電池を特定して、複数の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制限する。具体的には、充放電制御部３６は、複数の電池３ａ～３ｎのうちのＳＯＨが最も小さい電池（例えば、図２の電池３ｂ）の劣化を抑制するように、特定した電池に合わせて複数の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制限する。これにより、ＳＯＨが最も小さい電池の劣化進行を抑制できるので、組電池２の劣化進行を抑制できる。

【0030】

充放電制御部３６は、車両のアイドリング時の発電によって複数の電池３ａ～３ｎを充電する際に、複数の電池３ａ～３ｎのうちのＳＯＨが最も小さい電池に基づいて、複数の電池３ａ～３ｎの充電を制限してもよい。これにより、アイドリング時の電池３ａ～３ｎの充電時の電池の劣化進行を抑制できる。

【0031】

交換判定部３８は、ＳＯＨ算出部３４が求めた各電池のＳＯＨに基づいて、電池の交換時期を判定する。例えば、交換判定部３８は、ＳＯＨの大きさが閾値よりも低い電池については、交換が必要であると判定する。交換判定部３８は、交換が必要である電池に関する情報を出力してもよい。これにより、劣化が進んだ電池のみを適切に交換することができるので、組電池２全体の交換を防止できる。すなわち、劣化が進んでいない電池が交換されることを防止できる。

【0032】

＜電池制御装置の動作例＞
電池制御装置１０の動作例について、図３を参照しながら説明する。

【0033】

図３は、電池制御装置１０の動作例の一例を説明するためのフローチャートである。
まず、電池制御装置１０は、組電池２の複数の電池３ａ～３ｎの充電又は放電が行われるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

【0034】

ステップＳ１０２で電池３ａ～３ｎの充電及び放電が行われないと判定した場合には（Ｎｏ）、電池制御装置１０は、充電又は放電が行われるまで待機する。一方で、ステップＳ１０２で電池３ａ～３ｎの充電又は放電が行われると判定した場合には（Ｙｅｓ）、電池制御装置１０のＳＯＨ算出部３４は、電池３ａ～３ｎの各々のＳＯＨを求める（ステップＳ１０４）。

【0035】

次に、充放電制御部３６は、複数の電池３ａ～３ｎの中で最もＳＯＨが小さい電池を特定する（ステップＳ１０６）。例えば、電池制御装置１０は、図２に示すような場合には、電池３ｂが最もＳＯＨが小さい電池であると特定する。

【0036】

次に、充放電制御部３６は、ステップＳ１０６で特定した電池に合わせて、電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制限する（ステップＳ１０８）。すなわち、充放電制御部３６は、最も劣化している電池に合わせて、充電及び放電を制限することで、最も劣化している電池の劣化進行を抑制できる。

【0037】

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の電池制御システム１は、直列に配置された複数の電池３ａ～３ｎの各々のＳＯＨを求める。また、電池制御システム１は、複数の電池３ａ～３ｎのうちのＳＯＨが最も小さい電池を特定し、複数の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制限する。
特定した電池に合わせて複数の電池３ａ～３ｎの充電及び放電を制限することによって、最も劣化している電池の更なる劣化進行を抑制できる。これにより、当該電池を含め複数の電池が直列に配置された組電池２全体の劣化進行を抑制できる。この結果、ＳＯＨが大きい電池が使用できなくなることを防止できる。

【0038】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0039】

１ 電池制御システム
２ 組電池
３ａ～３ｎ 電池
３４ ＳＯＨ算出部
３６ 充放電制御部

【図1】

【図2】

【図3】