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(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】P2024177858
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】バッテリー管理装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20241217BHJP
H01M 8/00 20160101ALI20241217BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20241217BHJP
H01M 8/04298 20160101ALI20241217BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20241217BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20241217BHJP
B60L 50/75 20190101ALI20241217BHJP
B60L 58/12 20190101ALI20241217BHJP
B60L 58/40 20190101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 303E
H01M8/00 Z
H01M8/04 Z
H01M8/04298
H01M10/44 Q
H01M10/48 P
B60L50/75
B60L58/12
B60L58/40
H02J7/00 P
H02J7/00 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096227
(22)【出願日】2023-06-12
(71)【出願人】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100183689
【弁理士】
【氏名又は名称】諏訪 華子
(74)【代理人】
【識別番号】110003649
【氏名又は名称】弁理士法人真田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】竹井 力
(72)【発明者】
【氏名】水下 佳紀
(72)【発明者】
【氏名】沈 浩
(72)【発明者】
【氏名】山浦 潔
【テーマコード（参考）】
5G503
5H030
5H125
5H127
【Ｆターム（参考）】
5G503AA05
5G503BB02
5G503EA09
5G503GD02
5G503GD06
5H030BB03
5H030FF42
5H125AA01
5H125AC07
5H125AC12
5H125BC00
5H125BC08
5H125BD01
5H125DD01
5H125EE22
5H125EE27
5H125EE32
5H125EE36
5H127AA04
5H127AA06
5H127AA07
5H127AB04
5H127AB07
5H127AC14
5H127AC15
5H127DB53
5H127DC96
5H127EE04
5H127FF04
(57)【要約】
【課題】バッテリー管理装置に関し、簡素な構成で二次電池及び燃料電池の性能を効率よく把握する。
【解決手段】開示のバッテリー管理装置１０は、車両１に搭載される二次電池３及び燃料電池５を管理するものである。バッテリー管理装置１０は、車両１の停車中に、燃料電池５の発電電力で二次電池３を充電する充電制御を実施する制御手段１１と、充電制御の実施中に、二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定する判定手段１２とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】開示のバッテリー管理装置１０は、車両１に搭載される二次電池３及び燃料電池５を管理するものである。バッテリー管理装置１０は、車両１の停車中に、燃料電池５の発電電力で二次電池３を充電する充電制御を実施する制御手段１１と、充電制御の実施中に、二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定する判定手段１２とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載される二次電池及び燃料電池を管理するバッテリー管理装置であって、
前記車両の停車中に、前記燃料電池の発電電力で前記二次電池を充電する充電制御を実施する制御手段と、
前記充電制御の実施中に、前記二次電池及び前記燃料電池の双方の性能を判定する判定手段とを備える
ことを特徴とする、バッテリー管理装置。
前記車両の停車中に、前記燃料電池の発電電力で前記二次電池を充電する充電制御を実施する制御手段と、
前記充電制御の実施中に、前記二次電池及び前記燃料電池の双方の性能を判定する判定手段とを備える
ことを特徴とする、バッテリー管理装置。
【請求項2】
前記判定手段が、前記充電制御を開始してからの経過時間に応じて設定される複数の期間において、前記燃料電池の性能を判定する
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリー管理装置。
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリー管理装置。
【請求項3】
前記判定手段が、前記燃料電池の性能の判定に際し、前記燃料電池の出力電圧の変化速度と所定の速度閾値との大小関係を判定する第一判定と、前記燃料電池の出力電圧と所定の電圧閾値との大小関係を判定する第二判定とを実施する
ことを特徴とする、請求項２記載のバッテリー管理装置。
ことを特徴とする、請求項２記載のバッテリー管理装置。
【請求項4】
前記判定手段が、前記二次電池への入力電流の積算値から算出される電池容量に基づいて前記二次電池の性能を判定する
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリー管理装置。
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリー管理装置。
【請求項5】
前記制御手段は、前記車両の停車時間が所定時間以上になることが見込まれる場合に、前記二次電池の新品時容量を前記所定時間で除した値に対応する低Ｃレート相当の電流値で前記二次電池が充電されるように前記充電制御を実施する
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリー管理装置。
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリー管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本件は、車両に搭載される二次電池及び燃料電池を管理するバッテリー管理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両に搭載される走行用モーターを駆動するための電力供給源として、充放電を繰り返し行うことのできる二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）や、気体燃料の酸化還元反応を利用して電力を生成する燃料電池（例えば固体高分子形燃料電池）が知られている。このような二次電池の性能評価に関して、完全放電状態から定電流定電圧充電を実施した後に定電流放電を行うことで電池容量を測定する技術が知られている。また、燃料電池の性能評価に関して、カソード湿度を低下させたときのセル電圧の低下量に基づいて性能（触媒被毒の程度）を評価する技術も知られている（特許文献１～３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004-040868号公報
【特許文献2】国際公開第2017/047353号
【特許文献3】特開2014-220094号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の二次電池及び燃料電池を搭載した車両において、車両の利便性やユーザビリティを向上させるためには、各々の電池の性能を適宜判定するとともに、必要に応じてメンテナンスや交換を促すようなメッセージを車両ユーザーに報知することが好ましい。しかしながら、各々の電池の性能を判定するための制御には時間がかかるため、性能判定の頻度を高めることが難しいという課題がある。例えば、二次電池の電池容量の測定に際し、充電状態を完全放電状態と満充電状態との間で変化させるためには数十時間から数日を要し、測定自体が容易ではない。また、燃料電池の性能評価においても、カソード湿度を低下させるための操作に時間やコストがかかってしまう。
【0005】
本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、簡素な構成で二次電池及び燃料電池の性能を効率よく把握できるようにしたバッテリー管理装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けられる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
開示のバッテリー管理装置は、以下に開示する態様（適用例）として実現でき、上記の課題の少なくとも一部を解決する。態様２以降の各態様は、何れもが付加的に適宜選択されうる態様であって、何れもが省略可能な態様である。態様２以降の各態様は、何れもが本件にとって必要不可欠な態様や構成を開示するものではない。
【0007】
態様１．開示のバッテリー管理装置は、車両に搭載される二次電池及び燃料電池を管理するバッテリー管理装置である。このバッテリー管理装置は、前記車両の停車中に、前記燃料電池の発電電力で前記二次電池を充電する充電制御を実施する制御手段と、前記充電制御の実施中に、前記二次電池及び前記燃料電池の双方の性能を判定する判定手段とを備える。
【0008】
態様２．上記の態様１において、前記判定手段が、前記充電制御を開始してからの経過時間に応じて設定される複数の期間において、前記燃料電池の性能を判定することが好ましい。
態様３．上記の態様２において、前記判定手段が、前記燃料電池の性能の判定に際し、前記燃料電池の出力電圧の変化速度と所定の速度閾値との大小関係を判定する第一判定と、前記燃料電池の出力電圧と所定の電圧閾値との大小関係を判定する第二判定とを実施することが好ましい。
態様３．上記の態様２において、前記判定手段が、前記燃料電池の性能の判定に際し、前記燃料電池の出力電圧の変化速度と所定の速度閾値との大小関係を判定する第一判定と、前記燃料電池の出力電圧と所定の電圧閾値との大小関係を判定する第二判定とを実施することが好ましい。
【0009】
態様４．上記の態様１を含む態様において、前記判定手段が、前記二次電池への入力電流の積算値から算出される電池容量に基づいて前記二次電池の性能を判定することが好ましい。
態様５．上記の態様１を含む態様において、前記制御手段は、前記車両の停車時間が所定時間以上になることが見込まれる場合に、前記二次電池の新品時容量を前記所定時間で除した値に対応する低Ｃレート相当の電流値で前記二次電池が充電されるように前記充電制御を実施することが好ましい。
態様５．上記の態様１を含む態様において、前記制御手段は、前記車両の停車時間が所定時間以上になることが見込まれる場合に、前記二次電池の新品時容量を前記所定時間で除した値に対応する低Ｃレート相当の電流値で前記二次電池が充電されるように前記充電制御を実施することが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
開示のバッテリー管理装置によれば、充電制御の実施中に二次電池及び燃料電池の双方の性能を同時に測定することで、二次電池及び燃料電池の劣化やメンテナンスの要否を効率よく判断できる。したがって、簡素な構成で二次電池及び燃料電池の性能を効率よく把握できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明のバッテリー管理装置が適用された車両のブロック図である。
【図2】燃料電池の電圧変化を例示するグラフである。
【図3】二次電池の電圧変化を例示するグラフである。
【図4】充電制御の開始条件の判定に係るフローチャートである。
【図5】二次電池及び燃料電池の性能の判定に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
開示のバッテリー管理装置は、以下の実施例に示す車両に適用される。この車両には、少なくとも二次電池と燃料電池とが搭載される。燃料電池は、少なくとも二次電池を充電する機能を持つ。二次電池は、例えば走行用モーターを駆動するための電力供給源として機能するものであってもよいし、補機類を駆動するための電力供給源として機能するものであってもよい。以下の実施例に示す車両は電動車両であるが、本件に係る車両には、エンジン車両やハイブリッド車両等が含まれる。
【0013】
また、本件に係る車両には、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ，Plug-in Hybrid Electric Vehicle）が含まれる。プラグインハイブリッド自動車とは、走行用モーターの電力供給源としての二次電池（走行用バッテリー）に対する外部充電、又は、走行用バッテリーから各種電化製品への外部給電が可能なハイブリッド自動車を意味する。ここでいうプラグインハイブリッド自動車には、外部充電設備からの電力が供給される充電ケーブルを差し込むための充電口（インレット）や、外部給電用のコンセント（アウトレット）が設けられる。
【実施例0014】
［１．構成］
図１は、実施例としてのバッテリー管理装置１０が適用される車両１の構成を示すブロック図である。この車両１には、モーター２，二次電池３，インバーター４が搭載される。モーター２は、車両１を走行させるための駆動力を生成する電動機であり、例えば三相交流式の同期型電動機兼発電機である。モーター２は、図示しない変速機構や差動機構を介して駆動輪に接続される。
図１は、実施例としてのバッテリー管理装置１０が適用される車両１の構成を示すブロック図である。この車両１には、モーター２，二次電池３，インバーター４が搭載される。モーター２は、車両１を走行させるための駆動力を生成する電動機であり、例えば三相交流式の同期型電動機兼発電機である。モーター２は、図示しない変速機構や差動機構を介して駆動輪に接続される。
【0015】
二次電池３は、モーター２を駆動するための電力供給源であり、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素電池である。二次電池３には、二次電池３の温度を上昇させるための昇温装置（ヒーター）や温度を低下させるための冷却装置（ファン）が内蔵される。二次電池３の状態は、バッテリー管理装置１０によって管理される。また、インバーター４は、モーター２側の交流電力と二次電池３側の直流電力とを変換するための電力変換装置であり、モーター２と二次電池３とを繋ぐ電力供給経路に介装される。
【0016】
この車両１には、燃料電池５，燃料タンク６，コンプレッサー７，ＤＣＤＣコンバーター８，操作パネル９が搭載される。燃料電池５は、気体燃料の酸化還元反応を利用して電力を生成する発電装置である。燃料電池５で生成された電力は、モーター２や二次電池３に供給されうる。燃料電池５の具体例としては、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ，Polymer Electrolyte Fuel Cell），固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ，Solid Oxide Fuel Cell），溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ，Molten Carbonate Fuel Cell）等が挙げられる。燃料電池５には、図示しないアノード（負極）及びカソード（正極）の温度を調節するための昇温装置（ヒーター）や冷却装置（ラジエータ）、湿度を調節するための加湿装置や除湿装置等が補機として設けられている。燃料電池５の状態は、バッテリー管理装置１０によって管理される。
【0017】
図１に示す燃料電池５のアノード側には燃料タンク６が接続され、カソード側にはコンプレッサー７が接続される。燃料タンク６は、加圧された水素や一酸化炭素等の燃料ガスが貯留された容器である。図示しない燃料バルブを開放することで、燃料タンク６内の燃料ガスが燃料電池５のアノード側に供給される。コンプレッサー７は、外気（酸素を含む空気）を圧縮して燃料電池５に供給するための圧縮機である。コンプレッサー７を作動させることで、酸素を含む空気が燃料電池５のカソード側に供給される。
【0018】
ＤＣＤＣコンバーター８は、燃料電池５の発電電力を変圧する（昇圧又は降圧させる）変圧装置である。変圧後の電力は、二次電池３とインバーター４との間の電力供給経路に供給される。このとき、電力供給経路に導入される電圧を二次電池３の電圧よりも高くすることで、二次電池３が充電される。本実施例のバッテリー管理装置１０は、車両１の停車中に（例えば駐車時間を利用して）、燃料電池５の発電電力で二次電池３を低速で充電するとともに、充電中に二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定する制御を実施する。
【0019】
操作パネル９は、ディスプレイの表面にタッチパネルが取り付けられた入出力装置である。操作パネル９は、例えば車両１のダッシュボードやインストルメントパネルに設けられ、バッテリー管理装置１０に接続される。バッテリー管理装置１０には、二次電池３，燃料電池５，燃料タンク６，コンプレッサー７，ＤＣＤＣコンバーター８の作動状態等に関する情報が伝達されるとともに、操作パネル９を介して入力される情報が伝達されるようになっている。
【0020】
［２．制御］
バッテリー管理装置１０は、二次電池３及び燃料電池５を管理する電子制御装置（コンピューター）である。バッテリー管理装置１０の内部には、プロセッサー（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置等が内蔵される。バッテリー管理装置１０が実施する制御の内容（制御プログラム）は、メモリや記憶装置に保存されており、その内容がプロセッサーに適宜読み込まれることによって実行される。
バッテリー管理装置１０は、二次電池３及び燃料電池５を管理する電子制御装置（コンピューター）である。バッテリー管理装置１０の内部には、プロセッサー（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置等が内蔵される。バッテリー管理装置１０が実施する制御の内容（制御プログラム）は、メモリや記憶装置に保存されており、その内容がプロセッサーに適宜読み込まれることによって実行される。
【0021】
バッテリー管理装置１０の主要な機能を以下に例示する。
・二次電池３の充電状態の管理
・二次電池３の入出力電圧の測定、入出力電流の測定、温度測定
・燃料電池５の発電状態の管理
・燃料電池５の発電電圧の測定、発電電流の測定、温度測定、湿度測定
・燃料タンク６の残圧測定、燃料ガスの流量制御
・コンプレッサー７の圧力測定、圧縮空気の流量制御
・二次電池３及び燃料電池５の性能判定
・二次電池３の充電状態の管理
・二次電池３の入出力電圧の測定、入出力電流の測定、温度測定
・燃料電池５の発電状態の管理
・燃料電池５の発電電圧の測定、発電電流の測定、温度測定、湿度測定
・燃料タンク６の残圧測定、燃料ガスの流量制御
・コンプレッサー７の圧力測定、圧縮空気の流量制御
・二次電池３及び燃料電池５の性能判定
【0022】
図１に示すように、バッテリー管理装置１０には、制御手段１１と判定手段１２とが設けられる。これらの要素は、二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定するための機能を便宜的に分類して示したものである。これらの要素は、個々の要素を独立したプログラムとして記述されてもよいし、各要素の機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述されてもよい。
【0023】
制御手段１１は、車両１の停車中に燃料電池５の発電電力で二次電池３を充電する充電制御を実施する機能を持つ。充電制御は、好ましくは車両１の停車時間が所定時間以上（例えば、５～６時間以上）になることが見込まれる場合に実施される。具体例を挙げれば、車両１のユーザーが車両１を長時間駐車させる際に、操作パネル９を介して充電制御を開始する操作をした場合に、制御手段１１が充電制御を開始する。あるいは、車両１の走行距離や使用年数が規定の距離，年数を超えた場合に、停車中の充電制御の実施を促す情報を操作パネル９に表示し、その後にユーザーが充電制御の実施を許可した場合に、制御手段１１が充電制御を開始する。
【0024】
充電制御は、一般的な外部充電時と比較して二次電池３を低Ｃレートで充電する制御であることが好ましく、0.2～0.5[C]程度のＣレート（充電速度）を設定することが好ましい。例えば、充放電容量（電池容量）が60[Ah]の二次電池３を0.2[C]のＣレートで充電する場合には、12[A]の電流が二次電池３に供給し続けられるようにする。また、充電制御中のＣレートは一定であることが好ましく、すなわち、二次電池３に対して定電流充電を実施することが好ましい。低Ｃレートで定電流充電を実施することで、二次電池３の容量測定精度が向上する。
【0025】
充電制御時のＣレートは、予想される車両１の停車時間に応じた値に設定されてもよい。すなわち、車両１の停車時間が所定時間Ｘ以上になることが見込まれる場合に、二次電池３の新品時容量を所定時間Ｘで除した値に対応するＣレートを設定してもよい。例えば、二次電池３の新品時容量（新品時の充放電容量）が60[Ah]であるものとして、ユーザーが車両１を12時間駐車させる場合には、5[A]の電流で二次電池３を定電流充電してもよい。このとき、実際の充電時間は充電開始時の残容量に応じて変化するが、たとえ充電開始時の残容量が０であったとしても、駐車中に二次電池３の充電を完了させることができる。したがって、駐車中に二次電池３の充電が完了しうる範囲で電流値を小さくすることができる。なお、所定時間Ｘの値は、操作パネル９を使ってユーザーに入力させてもよいし、車両１の使用履歴に基づいて予想される値を用いてもよい。
【0026】
判定手段１２は、制御手段１１が充電制御を実施している間に、二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定する機能を持つ。燃料電池５の性能は、充電制御を開始してからの経過時間に応じて設定される複数の期間で判定されることが好ましい。例えば、予想される充電制御の実施期間の中から、充電初期の第一測定期間，充電中期の第二測定期間，充電終期の第三測定期間を設定し、各々の測定期間で燃料電池５の性能を判定する。具体例を挙げれば、充電制御の実施時間を５時間と仮定して、第一測定期間を充電開始から30～60分の期間とし、第二測定期間を135～165分の期間とし、第三測定期間を240～270分の期間とする。複数の測定期間での判定により、燃料電池５の充電制御中の性能低下が精度よく把握される。
【0027】
本実施例の判定手段１２は、各々の測定期間において二種類の性能判定を実施する。
第一の判定は、燃料電池５の出力電圧の変化速度と所定の速度閾値Ａ０との大小関係を判定するものである。燃料電池５の性能が良好である場合、出力電圧の変化速度はほぼ０のまま変化しない。一方、燃料電池５の性能が低下すると出力電圧の変化速度が負の値となり、性能低下が強まるにつれてその絶対値が大きくなる。したがって、出力電圧の変化速度と所定の速度閾値Ａ０との大小関係を判定することで、燃料電池５の性能の低下が精度よく把握される。なお、所定の速度閾値Ａ０は、０又は０に近い固定値であってもよいし、燃料電池５のセル温度や使用年数等に応じて設定される可変値であってもよい。
第一の判定は、燃料電池５の出力電圧の変化速度と所定の速度閾値Ａ０との大小関係を判定するものである。燃料電池５の性能が良好である場合、出力電圧の変化速度はほぼ０のまま変化しない。一方、燃料電池５の性能が低下すると出力電圧の変化速度が負の値となり、性能低下が強まるにつれてその絶対値が大きくなる。したがって、出力電圧の変化速度と所定の速度閾値Ａ０との大小関係を判定することで、燃料電池５の性能の低下が精度よく把握される。なお、所定の速度閾値Ａ０は、０又は０に近い固定値であってもよいし、燃料電池５のセル温度や使用年数等に応じて設定される可変値であってもよい。
【0028】
第二の判定は、燃料電池５の出力電圧と所定の電圧閾値との大小関係を判定するものである。燃料電池５の性能が良好である場合、出力電圧はセル電圧及びセルスタック数に応じた所定の電圧閾値以上の値となる。一方、燃料電池５の性能が低下するにつれて出力電圧は低下する。したがって、出力電圧と所定の電圧閾値との大小関係を判定することで、燃料電池５の性能の低下が精度よく把握される。
【0029】
図２は、充電制御時における燃料電池５の出力電圧ＶＦＣの経時変化を例示するグラフである。図中の時刻ｔ１～ｔ２は第一測定期間に相当し、時刻ｔ３～ｔ４は第二測定期間に相当し、時刻ｔ５～ｔ６は第三測定期間に相当する。ＯＣＶは燃料電池５の新品時の開回路電圧を表し、Ｖ０は所定の電圧閾値を表す。判定手段１２は、第一の判定に際し、第一測定期間，第二測定期間，第三測定期間の各々において出力電圧ＶＦＣの変化速度Ａ１，Ａ２，Ａ３[mV/m]を算出し、各々の変化速度Ａ１，Ａ２，Ａ３と所定の速度閾値Ａ０との大小関係を判定する。また、第二の判定に際し、出力電圧ＶＦＣと所定の電圧閾値Ｖ０との大小関係を判定する。電圧閾値Ｖ０の値は、予め設定された固定値であってもよいし、燃料電池５のセル温度や使用年数等に応じて設定される可変値であってもよい。
【0030】
判定手段１２は、燃料電池５だけでなく二次電池３の性能を判定する機能を持つ。二次電池３の性能は、例えば二次電池３への入力電流の積算値から算出される充放電容量Ｂに基づいて判定される。定電流充電では二次電池３への入力電流がほぼ一定となるため、入力電流に充電時間を乗じることでその時点における充放電容量Ｂが把握される。この充放電容量Ｂは、二次電池３の性能が低下すると減少する。したがって、この充放電容量Ｂと所定の基準容量Ｂ０との大小関係を判定することで、二次電池３の性能の低下が精度よく把握される。
【0031】
図３は、充電制御時における二次電池３の端子電圧ＶＬｉの経時変化を例示するグラフである。図中の満充電電圧ＶＭＡＸは二次電池３の充電が完了したと判断される端子電圧ＶＬｉの値（すなわち充電終了電圧）を表し、Ｂは充電完了時の充放電容量を表し、Ｂ０は所定の基準容量を表す。判定手段１２は、二次電池３の端子電圧ＶＬｉが満充電電圧ＶＭＡＸに達するまでの入力電流を積算することで二次電池３の充放電容量Ｂを算出し、この充放電容量Ｂと基準容量Ｂ０との大小関係を判定する。基準容量Ｂ０の値は、予め設定された固定値であってもよいし、二次電池３のセル温度や使用年数等に応じて設定される可変値であってもよい。
【0032】
［３．フローチャート］
図４は、充電制御の開始条件の判定に係るフローチャートである。図４に示すフローは、バッテリー管理装置１０において所定の周期で繰り返し実行される。また、図５は、二次電池３及び燃料電池５の性能の判定に係るフローチャートであり、充電制御が開始された後に実施される。
図４は、充電制御の開始条件の判定に係るフローチャートである。図４に示すフローは、バッテリー管理装置１０において所定の周期で繰り返し実行される。また、図５は、二次電池３及び燃料電池５の性能の判定に係るフローチャートであり、充電制御が開始された後に実施される。
【0033】
図４のステップＡ１では、車両１のユーザーによる測定開始操作がなされたか否かが判定される。ここでは、例えばユーザーが操作パネル９を介して充電制御を開始する操作をしたか否かが判定される。ステップＡ１の条件が成立した場合に限り、制御がステップＡ２に進む。ステップＡ２では、図示しないセンサー類により二次電池３及び燃料電池５に関する各種情報が取得され、バッテリー管理装置１０に入力されてステップＡ３に進む。
【0034】
ステップＡ３では、燃料タンク６に貯留された燃料ガスの残圧が所定圧以上であるか否かが判定される。所定圧は、予め設定された固定値であってもよいし、二次電池３の充電率が低いほど高い値に設定される可変値であってもよい。ここで、残圧が所定圧未満の場合には燃料電池５による発電ができないものと判断され、ステップＡ４に進む。ステップＡ４では、例えば操作パネル９を介して、二次電池３及び燃料電池５の性能測定をできないことがユーザーに報知される。一方、ステップＡ３で残圧が所定圧以上の場合には、燃料電池５による発電が可能であると判断され、ステップＡ５に進む。
【0035】
ステップＡ５～Ａ９は、二次電池３の温度管理に関するステップである。ステップＡ５では、二次電池３のセル温度が第一温度未満（例えば２５℃未満）であるか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＡ６に進み、フラグＦ１が０に設定される。フラグＦ１が０であることは「二次電池３が冷態状態である（まだ充電に適した第一温度以上の状態になっていない）こと」を意味する。続くステップＡ７では、二次電池３を昇温させるために昇温装置が作動し、ステップＡ１０に進む。一方、ステップＡ５の条件が成立しない場合にはステップＡ８に進み、フラグＦ１が１に設定される。フラグＦ１が１であることは「二次電池３が充電に適した第一温度以上の状態になっていること」を意味する。続くステップＡ９では、二次電池３を保温するために昇温装置や冷却装置が作動し、ステップＡ１０に進む。
【0036】
ステップＡ１０～Ａ１４は、燃料電池５の温度管理に関するステップである。ステップＡ１０では、燃料電池５のセル温度が第二温度未満（例えば６０～８０℃未満）であるか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＡ１１に進み、フラグＦ２が０に設定される。フラグＦ２が０であることは「燃料電池５が冷態状態である（まだ発電に適した第二温度以上の状態になっていない）こと」を意味する。続くステップＡ１２では、燃料電池５を昇温させるために昇温装置が作動し、ステップＡ１５に進む。一方、ステップＡ１０の条件が成立しない場合にはステップＡ１３に進み、フラグＦ２が１に設定される。フラグＦ２が１であることは「燃料電池５が発電に適した第二温度以上の状態になっていること」を意味する。続くステップＡ１４では、燃料電池５を保温するために昇温装置が作動し、ステップＡ１５に進む。
【0037】
ステップＡ１５では、フラグＦ１，Ｆ２がともに１であるか否かが判定される。この条件が成立しなければ制御がステップＡ５に戻り、両方のフラグＦ１，Ｆ２が１になるまで加熱や保温が繰り返される。ステップＡ１５の条件が成立するとステップＡ１６に進み、充電制御が開始されるとともに、充電制御を開始してからの経過時間が計測される。また、充電制御では燃料電池５による発電が開始され、その発電電力で二次電池３が充電されるとともに、図５に示すフローが開始される。
【0038】
図５のステップＢ１では、図示しないセンサー類により二次電池３及び燃料電池５に関する各種情報が取得され、バッテリー管理装置１０に入力されてステップＢ２に進む。ステップＢ２～Ｂ５は、充電初期の判定に関するステップである。ステップＢ２では、充電制御の経過時間が第一測定期間内（例えば図２中の時刻ｔ１～ｔ２）に入っているか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＢ３に進み、成立しない場合にはステップＢ６に進む。
【0039】
ステップＢ３では、第一測定期間内における出力電圧ＶＦＣの変化速度Ａ１が算出される。続くステップＢ４では、変化速度Ａ１が速度閾値Ａ０以上であるか否かが判定される。ここで、変化速度Ａ１が速度閾値Ａ０以上である場合には、燃料電池５の性能低下がない（又は緩慢である）と判断されてステップＢ６に進む。一方、変化速度Ａ１が速度閾値Ａ０未満である場合には、燃料電池５が性能低下している（急激に劣化しつつある）と判断され、ステップＢ５に進む。
【0040】
ステップＢ５では、燃料電池５の出力電圧ＶＦＣが電圧閾値Ｖ０以上であるか否かが判定される。ここで、出力電圧ＶＦＣが電圧閾値Ｖ０以上である場合には、燃料電池５の性能が大きく損なわれてはいないと判断されてステップＢ６に進む。一方、出力電圧ＶＦＣが電圧閾値Ｖ０未満である場合には、燃料電池５の性能が大きく損なわれていると判断され、ステップＢ１８に進む。ステップＢ１８では、例えば操作パネル９を介して、燃料電池５の部品交換を推奨する旨の情報がユーザーに報知され、充電制御が終了する。
【0041】
ステップＢ６～Ｂ９は、充電中期の判定に関するステップであり、ステップＢ２～Ｂ５と同様の制御が実施される。ステップＢ６では、充電制御の経過時間が第二測定期間内（例えば図２中の時刻ｔ３～ｔ４）に入っているか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＢ７に進み、成立しない場合にはステップＢ１０に進む。ステップＢ７では、第二測定期間内における出力電圧ＶＦＣの変化速度Ａ２が算出され、続くステップＢ８では、変化速度Ａ２が速度閾値Ａ０以上であるか否かが判定される。ステップＢ８の条件が成立する場合にはステップＢ１０に進み、成立しない場合にはステップＢ９に進む。ステップＢ９では、燃料電池５の出力電圧ＶＦＣが電圧閾値Ｖ０以上であるか否かが判定される。ステップＢ９の条件が成立する場合にはステップＢ１０に進み、成立しない場合にはステップＢ１８に進む。
【0042】
ステップＢ１０～Ｂ１３は、充電終期の判定に関するステップであり、ステップＢ２～Ｂ５と同様の制御が実施される。ステップＢ１０では、充電制御の経過時間が第三測定期間内（例えば図２中の時刻ｔ５～ｔ６）に入っているか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＢ１１に進み、成立しない場合にはステップＢ１４に進む。ステップＢ１１では、第三測定期間内における出力電圧ＶＦＣの変化速度Ａ３が算出され、続くステップＢ１２では、変化速度Ａ３が速度閾値Ａ０以上であるか否かが判定される。ステップＢ１２の条件が成立する場合にはステップＢ１４に進み、成立しない場合にはステップＢ１３に進む。ステップＢ１３では、燃料電池５の出力電圧ＶＦＣが電圧閾値Ｖ０以上であるか否かが判定される。ステップＢ１３の条件が成立する場合にはステップＢ１４に進み、成立しない場合にはステップＢ１８に進む。
【0043】
ステップＢ１４では、二次電池３が満充電状態になっているか否かが判定される。ここで、二次電池３の端子電圧ＶＬｉが満充電電圧ＶＭＡＸに達していなければ、まだ満充電状態ではないと判断されて、制御がステップＢ１に戻る。これにより、充電制御の経過時間が第一，第二，第三測定期間に入っていない場合には、燃料電池５の発電と二次電池３の充電とが継続される。一方、二次電池３の端子電圧ＶＬｉが満充電電圧ＶＭＡＸに達していれば二次電池３が十分に充電されたものと判断され、燃料電池５による発電及び二次電池３の充電が停止されてステップＢ１５に進む。
【0044】
ステップＢ１５では、二次電池３が満充電状態になるまでの間に供給された入力電流の積算値に基づき、二次電池３の充放電容量Ｂが算出される。続くステップＢ１６では、充放電容量Ｂが基準容量Ｂ０以上であるか否かが判定される。この条件が成立する場合には二次電池３の性能が低下していないと判断されてステップＢ１７に進む。ステップＢ１７では、例えば操作パネル９を介して、二次電池３及び燃料電池５の性能に問題がない旨の情報がユーザーに報知され、充電制御が終了する。一方、ステップＢ１６の条件が成立しない場合には、二次電池３の性能が低下していると判断されてステップＢ１９に進む。ステップＢ１９では、例えば操作パネル９を介して、二次電池３の交換を推奨する旨の情報がユーザーに報知され、充電制御が終了する。
【0045】
［４．効果］
（１）上記の実施例に係るバッテリー管理装置１０は、車両１に搭載される二次電池３及び燃料電池５を管理するものであって、制御手段１１と判定手段１２とを備える。制御手段１１は、車両１の停車中に、燃料電池５の発電電力で二次電池３を充電する充電制御を実施する。判定手段１２は、充電制御の実施中に、二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定する。
（１）上記の実施例に係るバッテリー管理装置１０は、車両１に搭載される二次電池３及び燃料電池５を管理するものであって、制御手段１１と判定手段１２とを備える。制御手段１１は、車両１の停車中に、燃料電池５の発電電力で二次電池３を充電する充電制御を実施する。判定手段１２は、充電制御の実施中に、二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定する。
【0046】
このような制御により、二次電池３及び燃料電池５の劣化やメンテナンスの要否を効率よく判断できる。すなわち、車両１が停車している空き時間を利用して、二次電池３及び燃料電池５の性能を同時に測定できる。また、二次電池３及び燃料電池５の性能測定を個別に実施した場合と比較して、短時間で性能測定を完了させることができる。したがって、簡素な構成で二次電池３及び燃料電池５の性能を効率よく把握できる。
【0047】
また、上記の充電制御は、例えばユーザーが車両１を長時間駐車させる際に、操作パネル９から充電制御を開始する操作をすることで実施される。これにより、一般的な外部充電時と比較して二次電池３を低Ｃレートで充電することができ、小さい電流でゆっくりと二次電池３を充電することができる。したがって、二次電池３の電池容量（充放電容量Ｂ）の算出精度を高めることができ、燃料電池５の性能を精度よく把握できる。また、充電レートが低い（充電電流が小さい）ことから、燃料電池５の発電量も比較的小さくて済み、燃料ガスの浪費を抑えることができる。
【0048】
（２）上記の判定手段１２は、充電制御を開始してからの経過時間に応じて設定される複数の期間において、燃料電池５の性能を判定しうる。図２に示す例では、充電初期の第一測定期間（時刻ｔ１～ｔ２），充電中期の第二測定期間（時刻ｔ３～ｔ４），充電終期の第三測定期間（時刻ｔ５～ｔ６）が設定され、各々の測定期間で燃料電池５の性能が判定されている。
【0049】
このような制御により、燃料電池５の性能の低下を精度よく判定できる。例えば、二次電池３の充電中に何らかの理由によって燃料電池５が急激に劣化したような場合であっても、その劣化を迅速に発見して部品交換をユーザーに促すことができる。また、充電制御の終了時に燃料電池５の性能評価を実施するような制御と比較して、性能評価の回数を増加させることができ、評価の信頼性を高めることができる。
【0050】
（３）上記の判定手段１２は、燃料電池５の性能の判定に際し、第一判定及び第二判定を実施しうる。第一判定は、燃料電池５の出力電圧ＶＦＣの変化速度Ａ１～Ａ３と所定の速度閾値Ａ０との大小関係を判定するものである。また第二判定は、燃料電池５の出力電圧ＶＦＣと所定の電圧閾値Ｖ０との大小関係を判定するものである。このような二段階の判定により、燃料電池５の性能の低下を精度よく判定でき、判定結果の信頼性をさらに高めることができる。
【0051】
（４）上記の判定手段１２は、二次電池３への入力電流の積算値から算出される電池容量（充放電容量Ｂ）に基づいて二次電池３の性能を判定しうる。このように、定電流充電に係る入力電流の積算値を算出することで、精度の高い電池容量（充放電容量Ｂ）を把握できる。したがって、二次電池３の劣化を高精度に判定することができ、判定結果の信頼性をさらに高めることができる。
【0052】
（５）一般に、定電流充電時の電流値を小さくするほど、電池容量（充放電容量Ｂ）の算出精度が向上する。このような特性を踏まえ、上記の制御手段１１は、車両１の停車時間が所定時間Ｘ以上になることが見込まれる場合に、二次電池３の新品時容量を所定時間Ｘで除した値に対応する低Ｃレート相当の電流値で二次電池３が充電されるように充電制御を実施しうる。このような制御により、駐車中に二次電池３の充電が完了しうる範囲で電流値を小さくして充電することができ、車両１の利便性を損なうことなく二次電池３の劣化を高精度に判定できる。
【0053】
［５．その他］
上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は必要に応じて取捨選択でき、あるいは、適宜組み合わせることができる。
上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は必要に応じて取捨選択でき、あるいは、適宜組み合わせることができる。
【0054】
上記の実施例では、図２に示すように、充電制御中の３つの期間で燃料電池５の性能を判定する制御について詳述したが、燃料電池５の性能を判定するタイミングはこれらの期間に限定されることがなく、判定回数もこれに限定されない。また、上記の実施例では、燃料電池５の性能を二段階に判定する制御を例示したが、何れか一方の判定を実施することにしてもよい。少なくとも一回の充電制御で二次電池３及び燃料電池５の双方の性能を判定することで、二次電池３及び燃料電池５の性能を効率よく把握でき、上述の実施例と同様の効果を獲得できる。
【産業上の利用可能性】
【0055】
本件は、車両に搭載されるバッテリー管理装置の製造産業に利用可能であり、バッテリー管理装置が搭載された車両の製造産業にも利用可能である。
【符号の説明】
【0056】
１ 車両
２ モーター
３ 二次電池
４ インバーター
５ 燃料電池
６ 燃料タンク
７ コンプレッサー
８ ＤＣＤＣコンバーター
９ 操作パネル
１０ バッテリー管理装置
１１ 制御手段
１２ 判定手段
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 変化速度
Ａ０ 速度閾値
ＶＦＣ 燃料電池の出力電圧
Ｖ０ 電圧閾値
ＶＬｉ 二次電池の端子電圧
ＶＭＡＸ 満充電電圧
Ｂ 充放電容量（電池容量）
Ｂ０ 基準容量
Ｘ 所定時間
２ モーター
３ 二次電池
４ インバーター
５ 燃料電池
６ 燃料タンク
７ コンプレッサー
８ ＤＣＤＣコンバーター
９ 操作パネル
１０ バッテリー管理装置
１１ 制御手段
１２ 判定手段
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 変化速度
Ａ０ 速度閾値
ＶＦＣ 燃料電池の出力電圧
Ｖ０ 電圧閾値
ＶＬｉ 二次電池の端子電圧
ＶＭＡＸ 満充電電圧
Ｂ 充放電容量（電池容量）
Ｂ０ 基準容量
Ｘ 所定時間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
