電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源システムの制御方法
【課題】蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能な車両の電源システムにおいて、不適切な蓄電装置が接続されているか否かを検出することによって、機器の劣化や故障を抑制する。
【解決手段】負荷装置１８０に電力を供給するための電源システム１０５は、蓄電装置と、電圧センサ１１１と、電流センサ１１２と、ＥＣＵ３００とを備える、ＥＣＵ３００は、検出された電圧および電流に基づいて蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、蓄電装置が、正規の蓄電装置１１０とは異なる蓄電装置１１０Ａを含んでいるか否かを判定する。
【解決手段】負荷装置１８０に電力を供給するための電源システム１０５は、蓄電装置と、電圧センサ１１１と、電流センサ１１２と、ＥＣＵ３００とを備える、ＥＣＵ３００は、検出された電圧および電流に基づいて蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、蓄電装置が、正規の蓄電装置１１０とは異なる蓄電装置１１０Ａを含んでいるか否かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源システムの制御方法に関し、より特定的には、電源システムに含まれる蓄電装置を保護するための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。この車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。
【０００３】
このような車両においては、搭載された蓄電装置が過充電となったり過放電となったりすることによる蓄電装置の故障や劣化を防止するために、蓄電装置の充電電力および放電電力を適切に制御することが必要とされる。
【０００４】
特開２０１０−０８８１６７号公報（特許文献１）は、バッテリからの電力を用いた駆動力により走行が可能な車両において、バッテリ温度に基づいてバッテリの内部抵抗を推定するとともに、推定された内部抵抗、バッテリ電圧、およびバッテリ電流に基づいて、バッテリ電圧およびバッテリ電流の各々が所定の使用範囲内となるように、バッテリの充放電電力の制限値を設定する技術を開示する。
【０００５】
特開２０１０−０８８１６７号公報（特許文献１）によれば、発熱によるバッテリの劣化を考慮しつつ、バッテリの充放電性能を十分に発揮しながら、過大な充放電電力によって発生するバッテリの異常発熱を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０８８１６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８９１７号公報
【特許文献３】特開２００８−２５６６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能なこのような車両においては、１回の充電によってできるだけ航続距離を拡大することが望まれる。この対策として、本来備えられている蓄電装置に対して並列に他の蓄電装置を接続することによって、全体の充電容量を拡大することが行なわれる場合がある。
【０００８】
このような場合には、制御装置に備えられている蓄電装置の保護機能を、追加された蓄電装置にあわせて適合することが必要となる。しかしながら、たとえば、ユーザが、保護機能については変更することなく、独自に不適切な蓄電装置を追加したような場合には、保護機能が適切に動作せず、蓄電装置や他の機器の劣化や故障をもたらす可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような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、蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能な車両の電源システムにおいて、不適切な蓄電装置が含まれているか否かを検出することによって、機器の劣化や故障を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電源システムは、蓄電装置と、電圧検出部と、電流検出部と、制御装置とを備え、負荷装置に電力を供給する。電圧検出部は、蓄電装置の電圧を検出する。電流検出部は、負荷装置に供給される電流を検出する。制御装置は、検出された電圧および電流に基づいて蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置が第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、蓄電装置の充電電力制限値および放電電力制限値の少なくとも一方が、第１の蓄電装置である場合に比べてその大きさが小さくなるように設定する。
【００１２】
好ましくは、電源システムと負荷装置との間の電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置が、電源システムと負荷装置とを電気的に結ぶ経路に設けられる。そして、制御装置は、蓄電装置が第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、電源システムと負荷装置との間の電力を遮断するように切換装置を制御する。
【００１３】
好ましくは、基準値は、第１の蓄電装置の特性から定まる、最小内部抵抗値に基づいて設定される。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、演算された内部抵抗値が基準値よりも小さい場合に、蓄電装置が第２の蓄電装置を含んでいると判定する。
【００１５】
本発明による車両は、電源システムと、電源システムからの電力を用いて車両を走行させるための駆動力を発生するための駆動装置とを備える。電源システムは、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、駆動装置に供給される電流を検出するための電流検出部と、制御装置とを含む。そして、制御装置は、検出された電圧および電流に基づいて蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定する。
【００１６】
本発明による電源システムの制御方法は、負荷装置に電力を供給するための電源システムについての制御方法である。電源システムは、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、負荷装置に供給される電流を検出するための電流検出部とを含む。そして、制御方法は、検出された電圧および電流に基づいて、蓄電装置の内部抵抗値を演算するステップと、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較するステップと、比較するステップによる比較結果に基づいて蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能な車両の電源システムにおいて、不適切な蓄電装置が含まれているか否かを検出することによって、機器の劣化や故障を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に従う電源システムを備えた車両の全体ブロック図である。
【図２】本実施の形態において、不適切な蓄電装置が接続されたことの検出手法を説明するための図である。
【図３】不適切な蓄電装置の接続の有無による、演算された内部抵抗値の変化を説明するための図である。
【図４】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるバッテリ保護制御を説明するための機能ブロック図である。
【図５】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるバッテリ保護制御処理の詳細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】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本実施の形態に従う電源システム１０５を備えた車両１００の全体ブロック図である。
【００２１】
図１を参照して、車両１００は、電源システム１０５と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、表示装置１７０と、負荷装置１８０とを備える。
【００２２】
電源システム１０５は、蓄電装置１１０と、電圧センサ１１１と、電流センサ１１２と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを含む。
【００２３】
負荷装置１８０は、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０とを含む。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００２４】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２５】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２６】
電圧センサ１１１は、蓄電装置１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１１２は、蓄電装置に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。なお、図１においては、電流センサ１１２は、接地線ＮＬ１に設けられているが、電力線ＰＬ１に設けられてもよい。
【００２７】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間における電力の供給と遮断とを切換える。
【００２８】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００２９】
インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。
【００３０】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００３１】
モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００３２】
モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００３３】
また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。
【００３４】
なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、エンジン１６０は必須の構成ではなく、エンジン１６０を含まない、電気自動車や燃料電池車であってもよい。さらに、蓄電装置１１０に接続される負荷は上記のような車両には限られず、蓄電装置１１０から出力される電力で駆動される電気機器であれば、本実施の形態が適用可能である。
【００３５】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３６】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１１１および電流センサ１１２からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢのそれぞれの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。
【００３７】
また、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０の温度やＳＯＣなどに基づいて、蓄電装置１１０への充放電電力の制限値を設定するとともに、その制限値の範囲内となるように充放電電力を制御する。
【００３８】
ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００３９】
表示装置１７０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＤＳＰに基づいて、車両１００の状態や異常をユーザに視覚的に通知するための装置である。表示装置１７０としては、たとえば、ランプやＬＥＤ、または液晶表示パネルなどが含まれる。
【００４０】
蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能なこのような車両においては、１回の充電によってできるだけ航続距離を拡大することが望まれる。これを実現するための１つの手段としては、蓄電装置の充電容量をより大きくすることが挙げられる。
【００４１】
この場合、本来備えられている正規の蓄電装置を、より容量の大きな別の蓄電装置に置き換える方法が考えられるが、これはコスト的に高くなるので、簡便な方法として追加の蓄電装置をもとの正規の蓄電装置に並列に接続して全体の容量を増加することが実際的であると考えられる。
【００４２】
ところが、ＥＣＵにおいては、もともと備えられている正規の蓄電装置の仕様にあわせて、保護機能のための各種パラメータが設定されるのが一般的である。そのため、たとえば、ユーザが、これらの保護機能のためのパラメータを変更することなく、蓄電装置の容量を増加させたるために追加の蓄電装置を接続した場合には、仕様が不明な追加の蓄電装置を適切に保護できない場合がある。さらに、もともと備えられている正規の蓄電装置についても、たとえば、ＳＯＣの推定演算において推定精度が悪化するなどの影響によって、過充電や過放電が生じる可能性がある。
【００４３】
また、蓄電装置の容量を変更しない場合であっても、たとえば、ユーザが独自に、正規の蓄電装置とは特性の異なる別の蓄電装置に置き換えたような場合には、保護機能のためのパラメータが置き換えられた蓄電装置に合致していないと、保護機能が適切に動作しない可能性が生じ得る。
【００４４】
そこで、本実施の形態においては、演算により求められる蓄電装置の内部抵抗値に基づいて、使用されている蓄電装置が正規のものであるか否かを判定するとともに、蓄電装置が非正規である場合には充放電電力を正規の蓄電装置の場合よりも制限する、バッテリ保護制御を実行する。これによって、不適切な蓄電装置（特に正規の蓄電装置よりも特性が劣る蓄電装置）が接続された場合に、制御装置に設定された蓄電装置の仕様と実際に使用される蓄電装置の仕様とが異なることに起因して生じ得る不具合を防止することが可能となる。
【００４５】
次に図２を用いて、不適切な蓄電装置が接続されたことを検出する手法について説明する。
【００４６】
図２を参照して、電源システム１０５にもともと備えられている正規の蓄電装置１１０とは別の追加の蓄電装置１１０Ａが、ユーザによって蓄電装置１１０に並列に接続された場合を考える。
【００４７】
このとき、電流センサ１１２によって検出される電流ＩＢ，すなわち負荷装置１８０に供給される電流ＩＢは、蓄電装置１１０を流れる電流ＩＢ１と蓄電装置１１０Ａを流れる電流ＩＢ２との和となる（ＩＢ＝ＩＢ１＋ＩＢ２）。
【００４８】
ここで、蓄電装置が単独である場合には、蓄電装置の開回路電圧（起電圧）をＶ０とし内部抵抗値をＲＢとすると、一般的に以下の式が成立することが知られている。
【００４９】
ＶＢ＝Ｖ０−ＲＢ・ＩＢ … （１）
ところが、図２のように蓄電装置１１０，１１０Ａが並列に接続されていると、蓄電装置１１０に流れる電流はＩＢ１となるので、蓄電装置１１０の内部抵抗値をＲＢ１とすると、検出される電圧ＶＢは上記の式（１）を用いると以下のようになる。
【００５０】
ＶＢ＝Ｖ０−ＲＢ１・ＩＢ１ … （２）
ここで、ＩＢ＞ＩＢ１であるので、したがって、内部抵抗値ＲＢ１が同じであれば、蓄電装置１１０のみが接続されている場合よりも、検出される電圧ＶＢの大きさは大きくなる。
【００５１】
しかしながら、ＥＣＵ３００で検出される電流はＩＢ１ではなく電流ＩＢであり、ＩＢ＞ＩＢ１であるので、結果として演算される内部抵抗値ＲＢは、本来の蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢ１よりも見かけ上小さくなる。言い換えれば、ＥＣＵ３００の演算によって得られる内部抵抗値ＲＢは、蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢ１と蓄電装置１１０Ａの内部抵抗値ＲＢ２との合成抵抗（ＲＢ１・ＲＢ２／（ＲＢ１＋ＲＢ２））に相当し得る。
【００５２】
ＶＢ＝Ｖ０−ＩＢ・｛ＲＢ１・ＲＢ２／（ＲＢ１＋ＲＢ２）｝ … （３）
そのため、たとえば、ＲＢ１＝ＲＢ２であるような場合には、電圧ＶＢおよび電流ＩＢから算出される内部抵抗値ＲＢは、式（３）から、実際の蓄電装置１１０Ａの内部抵抗値ＲＢ１の１／２となる。
【００５３】
これを、グラフとして示したものが図３であり、図３の縦軸は電圧ＶＢを示し、横軸は電流ＩＢを示す。そして、図３において直線Ｗ１１は式（２）を示したものであり、Ｗ１２は式（３）を示したものである。したがって、各直線における傾きの絶対値が内部抵抗値ＲＢを示す。
【００５４】
蓄電装置のＳＯＣは、電圧ＶＢに依存することが知られており、一般的に電圧ＶＢが大きくなるとＳＯＣも大きくなる傾向がある。図３の破線の直線Ｗ１２で示されるように、蓄電装置１１０，１１０Ａが並列接続されている場合には、電流ＩＢが正の場合、すなわち放電側においては、検出された電流ＩＢに対して、蓄電装置１１０が単独の場合（実線の直線Ｗ１１）よりも検出される電圧ＶＢが大きくなる。すなわち、実際よりもＳＯＣが大きいものと判断されてしまう可能性がある。そうすると、蓄電装置１１０，１１０Ａの各々においては、放電可能な電力を上回る電力が出力されてしまう可能性があり、過放電となるおそれがある。
【００５５】
一方、電流ＩＢが負、すなわち充電側では、検出された電流ＩＢに対して、蓄電装置１１０が単独の場合よりも検出される電圧ＶＢが小さくなるので、仮に満充電状態であったとしても、まだ充電可能と判定されて過充電となってしまうおそれがある。
【００５６】
上述のように、別の蓄電装置がもともと備えられている蓄電装置に並列に接続されている場合には、本来単独接続の場合に演算されるべき内部抵抗値よりも小さく内部抵抗が演算される。したがって、演算により算出された内部抵抗値を、蓄電装置の特性からとり得る内部抵抗値の範囲と比較することによって、不適切な蓄電装置が接続されているか否かを検出することができる。
【００５７】
図４は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるバッテリ保護制御を説明するための機能ブロック図である。図４の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００５８】
図１および図４を参照して、ＥＣＵ３００は、内部抵抗演算部３１０と、判定部３２０と、制限値演算部３３０と、充放電制御部３４０と、表示制御部３５０と、リレー制御部３６０とを含む。
【００５９】
内部抵抗演算部３１０は、電圧センサ１１１によって検出された蓄電装置１１０の電圧ＶＢ、および電流センサ１１２によって検出された蓄電装置１１０に入出力されるべき電流ＩＢ（すなわち、負荷装置１８０に供給される電流）を受ける。内部抵抗演算部３１０は、図３において説明したように、検出された電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、式（１）を用いて蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢを演算する。そして、演算された内部抵抗値ＲＢを判定部３２０へ出力する。
【００６０】
なお、蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢの演算においては、内部抵抗演算部３１０が、図示しない温度センサによって検出された蓄電装置１１０の温度をさらに用いて、内部抵抗値ＲＢを補正するようにしてもよい。
【００６１】
判定部３２０は、内部抵抗演算部３１０で演算された蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢを受ける。判定部３２０は、内部抵抗値ＲＢと、基準値である蓄電装置１１０の特性から予め定められる最小内部抵抗値Ｒｍｉｎとを比較することによって、不適切な蓄電装置が接続されているかを判定する。そして、判定部３２０は、その判定結果である判定フラグＦＬＧを生成し、制限値演算部３３０、表示制御部３５０、およびリレー制御部３６０へ出力する。
【００６２】
制限値演算部３３０は、判定部３２０からの判定フラグＦＬＧと、蓄電装置１１０の温度ＴＢおよびＳＯＣとを受ける。制限値演算部３３０は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０への充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔを設定する。このとき、判定フラグＦＬＧによって不適切な蓄電装置が接続されていることが示されている場合には、制限値演算部３３０は、充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの大きさ（絶対値）を、正規の蓄電装置のみが接続されている場合と比較して小さくなるように設定する。これによって、不適切な蓄電装置の特性が正規の蓄電装置の特性より劣る場合に、過充電や過放電によって蓄電装置の劣化が促進されたり、蓄電装置や他の機器の故障の要因となったりすることを抑制することができる。
【００６３】
充放電制御部３４０は、蓄電装置１１０のＳＯＣ、制限値演算部３３０からの充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、およびユーザのアクセル操作などに基づいて定まるモータジェネレータ１３０，１３５のトルク指令値ＴＲを受ける。充放電制御部３４０は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０の充放電電力が、制限値演算部３３０で定められた充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となるように、制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１、ＰＷＩ２を生成し、ＰＣＵ１２０内のコンバータ１２１およびインバータ１２２，１２３を制御する。
【００６４】
表示制御部３５０は、判定部３２０からの判定フラグＦＬＧを受ける。そして、表示制御部３５０は、判定フラグＦＬＧによって不適切な蓄電装置が接続されていることが示されている場合には、制御信号ＤＳＰを表示装置１７０に出力して、異常であることをユーザに通知する。
【００６５】
リレー制御部３６０は、判定部３２０からの判定フラグＦＬＧを受ける。そして、リレー制御部３６０は、蓄電装置１１０の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの低減によっても蓄電装置の保護が困難であるような場合には、ＳＭＲ１１５を遮断する制御信号ＳＥ１を出力して、蓄電装置からの充放電が行なわれないようにする。
【００６６】
図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるバッテリ保護制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図５に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。
【００６７】
図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、電圧センサ１１１からの電圧ＶＢおよび電流センサからの電流ＩＢの検出値を取得する。
【００６８】
ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、上述の式（１）を用いて、蓄電装置１１０の内部抵抗値ＢＲを演算する。
【００６９】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、演算された内部抵抗値ＢＲが、蓄電装置１１０の特性から定まる最小内部抵抗値Ｒｍｉｎより小さいか否かを判定する。
【００７０】
内部抵抗値ＢＲが最小内部抵抗値Ｒｍｉｎ以上の場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、接続されている蓄電装置１１０は正規の蓄電装置である可能性が高いので、処理がメインルーチンに戻され、正規の蓄電装置の仕様に基づいて設定された充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを用いて充放電制御が実行される。
【００７１】
一方、内部抵抗値ＢＲが最小内部抵抗値Ｒｍｉｎより小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められ、ＥＣＵ３００は、不適切な蓄電装置が接続されている可能性が高いとして、異常である旨の情報を記憶するとともに、表示装置１７０にその情報を表示する。
【００７２】
さらに、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、蓄電装置の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの大きさを、正規の蓄電装置の仕様に基づいて設定される充放電電力制限値の大きさよりも小さくなるように設定する。これによって、蓄電装置に入出力される電力が制限される。なお、充放電電力制限値の低減に加えて、または、それに代えて、ＳＭＲ１１５を遮断するようにしてもよい。
【００７３】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、電源システム内に正規な蓄電装置とは仕様の異なる不適切な蓄電装置が接続されている場合に、過大な充放電電力によって蓄電装置やその他の機器の劣化や故障がもたらされることを抑制することが可能となる。
【００７４】
なお、上述の内部抵抗値の演算において、式（１）等における開回路電圧Ｖ０は一定であるように説明したが、実際には蓄電装置のＳＯＣ等によって開回路電圧Ｖ０は変化し得る。そのため、内部抵抗値の演算に使用する開回路電圧Ｖ０は、ＳＯＣ等に応じて変化されるようにしてもよい。あるいは、内部抵抗値の演算に使用する開回路電圧Ｖ０を固定値とし、開回路電圧Ｖ０の変動を考慮して基準値である最小内部抵抗値Ｒｍｉｎを設定するようにしてもよい。
【００７５】
また、上述の説明においては、正規の蓄電装置に並列に他の蓄電装置が接続されることによって演算された内部抵抗値が本来の内部抵抗値よりも小さくなる場合を例として説明した。一方で、演算された内部抵抗値が本来の内部抵抗値よりもはるかに大きいような場合にも、接続されている蓄電装置が非正規であったり、正規の蓄電装置ではあるが劣化が著しく進行していたりする可能性が高く、故障等の要因となる可能性がある。そのため、演算された内部抵抗値が適切な内部抵抗値の範囲を上回るような場合にも、上述のような充放電電力制限値の修正やＳＭＲの遮断などの処置を行なうようにしてもよい。
【００７６】
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、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】
【００７７】
１００ 車両、１０５ 電源システム、１１０，１１０Ａ 蓄電装置、１１１ 電圧センサ、１１２ 電流センサ、１１５ ＳＭＲ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０ 表示装置、１８０ 負荷装置、３００ ＥＣＵ、３１０ 内部抵抗演算部、３２０ 判定部、３３０ 制限値演算部、３４０ 充放電制御部、３５０ 表示制御部、３６０ リレー制御部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源システムの制御方法に関し、より特定的には、電源システムに含まれる蓄電装置を保護するための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。この車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。
【０００３】
このような車両においては、搭載された蓄電装置が過充電となったり過放電となったりすることによる蓄電装置の故障や劣化を防止するために、蓄電装置の充電電力および放電電力を適切に制御することが必要とされる。
【０００４】
特開２０１０−０８８１６７号公報（特許文献１）は、バッテリからの電力を用いた駆動力により走行が可能な車両において、バッテリ温度に基づいてバッテリの内部抵抗を推定するとともに、推定された内部抵抗、バッテリ電圧、およびバッテリ電流に基づいて、バッテリ電圧およびバッテリ電流の各々が所定の使用範囲内となるように、バッテリの充放電電力の制限値を設定する技術を開示する。
【０００５】
特開２０１０−０８８１６７号公報（特許文献１）によれば、発熱によるバッテリの劣化を考慮しつつ、バッテリの充放電性能を十分に発揮しながら、過大な充放電電力によって発生するバッテリの異常発熱を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０８８１６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８９１７号公報
【特許文献３】特開２００８−２５６６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能なこのような車両においては、１回の充電によってできるだけ航続距離を拡大することが望まれる。この対策として、本来備えられている蓄電装置に対して並列に他の蓄電装置を接続することによって、全体の充電容量を拡大することが行なわれる場合がある。
【０００８】
このような場合には、制御装置に備えられている蓄電装置の保護機能を、追加された蓄電装置にあわせて適合することが必要となる。しかしながら、たとえば、ユーザが、保護機能については変更することなく、独自に不適切な蓄電装置を追加したような場合には、保護機能が適切に動作せず、蓄電装置や他の機器の劣化や故障をもたらす可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような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、蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能な車両の電源システムにおいて、不適切な蓄電装置が含まれているか否かを検出することによって、機器の劣化や故障を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電源システムは、蓄電装置と、電圧検出部と、電流検出部と、制御装置とを備え、負荷装置に電力を供給する。電圧検出部は、蓄電装置の電圧を検出する。電流検出部は、負荷装置に供給される電流を検出する。制御装置は、検出された電圧および電流に基づいて蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置が第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、蓄電装置の充電電力制限値および放電電力制限値の少なくとも一方が、第１の蓄電装置である場合に比べてその大きさが小さくなるように設定する。
【００１２】
好ましくは、電源システムと負荷装置との間の電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置が、電源システムと負荷装置とを電気的に結ぶ経路に設けられる。そして、制御装置は、蓄電装置が第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、電源システムと負荷装置との間の電力を遮断するように切換装置を制御する。
【００１３】
好ましくは、基準値は、第１の蓄電装置の特性から定まる、最小内部抵抗値に基づいて設定される。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、演算された内部抵抗値が基準値よりも小さい場合に、蓄電装置が第２の蓄電装置を含んでいると判定する。
【００１５】
本発明による車両は、電源システムと、電源システムからの電力を用いて車両を走行させるための駆動力を発生するための駆動装置とを備える。電源システムは、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、駆動装置に供給される電流を検出するための電流検出部と、制御装置とを含む。そして、制御装置は、検出された電圧および電流に基づいて蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定する。
【００１６】
本発明による電源システムの制御方法は、負荷装置に電力を供給するための電源システムについての制御方法である。電源システムは、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、負荷装置に供給される電流を検出するための電流検出部とを含む。そして、制御方法は、検出された電圧および電流に基づいて、蓄電装置の内部抵抗値を演算するステップと、演算された内部抵抗値を予め定められた基準値と比較するステップと、比較するステップによる比較結果に基づいて蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能な車両の電源システムにおいて、不適切な蓄電装置が含まれているか否かを検出することによって、機器の劣化や故障を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に従う電源システムを備えた車両の全体ブロック図である。
【図２】本実施の形態において、不適切な蓄電装置が接続されたことの検出手法を説明するための図である。
【図３】不適切な蓄電装置の接続の有無による、演算された内部抵抗値の変化を説明するための図である。
【図４】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるバッテリ保護制御を説明するための機能ブロック図である。
【図５】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるバッテリ保護制御処理の詳細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】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本実施の形態に従う電源システム１０５を備えた車両１００の全体ブロック図である。
【００２１】
図１を参照して、車両１００は、電源システム１０５と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、表示装置１７０と、負荷装置１８０とを備える。
【００２２】
電源システム１０５は、蓄電装置１１０と、電圧センサ１１１と、電流センサ１１２と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを含む。
【００２３】
負荷装置１８０は、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０とを含む。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００２４】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２５】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２６】
電圧センサ１１１は、蓄電装置１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１１２は、蓄電装置に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。なお、図１においては、電流センサ１１２は、接地線ＮＬ１に設けられているが、電力線ＰＬ１に設けられてもよい。
【００２７】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間における電力の供給と遮断とを切換える。
【００２８】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００２９】
インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。
【００３０】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００３１】
モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００３２】
モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００３３】
また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。
【００３４】
なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、エンジン１６０は必須の構成ではなく、エンジン１６０を含まない、電気自動車や燃料電池車であってもよい。さらに、蓄電装置１１０に接続される負荷は上記のような車両には限られず、蓄電装置１１０から出力される電力で駆動される電気機器であれば、本実施の形態が適用可能である。
【００３５】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３６】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１１１および電流センサ１１２からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢのそれぞれの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。
【００３７】
また、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０の温度やＳＯＣなどに基づいて、蓄電装置１１０への充放電電力の制限値を設定するとともに、その制限値の範囲内となるように充放電電力を制御する。
【００３８】
ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００３９】
表示装置１７０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＤＳＰに基づいて、車両１００の状態や異常をユーザに視覚的に通知するための装置である。表示装置１７０としては、たとえば、ランプやＬＥＤ、または液晶表示パネルなどが含まれる。
【００４０】
蓄電装置からの電力を用いて走行することが可能なこのような車両においては、１回の充電によってできるだけ航続距離を拡大することが望まれる。これを実現するための１つの手段としては、蓄電装置の充電容量をより大きくすることが挙げられる。
【００４１】
この場合、本来備えられている正規の蓄電装置を、より容量の大きな別の蓄電装置に置き換える方法が考えられるが、これはコスト的に高くなるので、簡便な方法として追加の蓄電装置をもとの正規の蓄電装置に並列に接続して全体の容量を増加することが実際的であると考えられる。
【００４２】
ところが、ＥＣＵにおいては、もともと備えられている正規の蓄電装置の仕様にあわせて、保護機能のための各種パラメータが設定されるのが一般的である。そのため、たとえば、ユーザが、これらの保護機能のためのパラメータを変更することなく、蓄電装置の容量を増加させたるために追加の蓄電装置を接続した場合には、仕様が不明な追加の蓄電装置を適切に保護できない場合がある。さらに、もともと備えられている正規の蓄電装置についても、たとえば、ＳＯＣの推定演算において推定精度が悪化するなどの影響によって、過充電や過放電が生じる可能性がある。
【００４３】
また、蓄電装置の容量を変更しない場合であっても、たとえば、ユーザが独自に、正規の蓄電装置とは特性の異なる別の蓄電装置に置き換えたような場合には、保護機能のためのパラメータが置き換えられた蓄電装置に合致していないと、保護機能が適切に動作しない可能性が生じ得る。
【００４４】
そこで、本実施の形態においては、演算により求められる蓄電装置の内部抵抗値に基づいて、使用されている蓄電装置が正規のものであるか否かを判定するとともに、蓄電装置が非正規である場合には充放電電力を正規の蓄電装置の場合よりも制限する、バッテリ保護制御を実行する。これによって、不適切な蓄電装置（特に正規の蓄電装置よりも特性が劣る蓄電装置）が接続された場合に、制御装置に設定された蓄電装置の仕様と実際に使用される蓄電装置の仕様とが異なることに起因して生じ得る不具合を防止することが可能となる。
【００４５】
次に図２を用いて、不適切な蓄電装置が接続されたことを検出する手法について説明する。
【００４６】
図２を参照して、電源システム１０５にもともと備えられている正規の蓄電装置１１０とは別の追加の蓄電装置１１０Ａが、ユーザによって蓄電装置１１０に並列に接続された場合を考える。
【００４７】
このとき、電流センサ１１２によって検出される電流ＩＢ，すなわち負荷装置１８０に供給される電流ＩＢは、蓄電装置１１０を流れる電流ＩＢ１と蓄電装置１１０Ａを流れる電流ＩＢ２との和となる（ＩＢ＝ＩＢ１＋ＩＢ２）。
【００４８】
ここで、蓄電装置が単独である場合には、蓄電装置の開回路電圧（起電圧）をＶ０とし内部抵抗値をＲＢとすると、一般的に以下の式が成立することが知られている。
【００４９】
ＶＢ＝Ｖ０−ＲＢ・ＩＢ … （１）
ところが、図２のように蓄電装置１１０，１１０Ａが並列に接続されていると、蓄電装置１１０に流れる電流はＩＢ１となるので、蓄電装置１１０の内部抵抗値をＲＢ１とすると、検出される電圧ＶＢは上記の式（１）を用いると以下のようになる。
【００５０】
ＶＢ＝Ｖ０−ＲＢ１・ＩＢ１ … （２）
ここで、ＩＢ＞ＩＢ１であるので、したがって、内部抵抗値ＲＢ１が同じであれば、蓄電装置１１０のみが接続されている場合よりも、検出される電圧ＶＢの大きさは大きくなる。
【００５１】
しかしながら、ＥＣＵ３００で検出される電流はＩＢ１ではなく電流ＩＢであり、ＩＢ＞ＩＢ１であるので、結果として演算される内部抵抗値ＲＢは、本来の蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢ１よりも見かけ上小さくなる。言い換えれば、ＥＣＵ３００の演算によって得られる内部抵抗値ＲＢは、蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢ１と蓄電装置１１０Ａの内部抵抗値ＲＢ２との合成抵抗（ＲＢ１・ＲＢ２／（ＲＢ１＋ＲＢ２））に相当し得る。
【００５２】
ＶＢ＝Ｖ０−ＩＢ・｛ＲＢ１・ＲＢ２／（ＲＢ１＋ＲＢ２）｝ … （３）
そのため、たとえば、ＲＢ１＝ＲＢ２であるような場合には、電圧ＶＢおよび電流ＩＢから算出される内部抵抗値ＲＢは、式（３）から、実際の蓄電装置１１０Ａの内部抵抗値ＲＢ１の１／２となる。
【００５３】
これを、グラフとして示したものが図３であり、図３の縦軸は電圧ＶＢを示し、横軸は電流ＩＢを示す。そして、図３において直線Ｗ１１は式（２）を示したものであり、Ｗ１２は式（３）を示したものである。したがって、各直線における傾きの絶対値が内部抵抗値ＲＢを示す。
【００５４】
蓄電装置のＳＯＣは、電圧ＶＢに依存することが知られており、一般的に電圧ＶＢが大きくなるとＳＯＣも大きくなる傾向がある。図３の破線の直線Ｗ１２で示されるように、蓄電装置１１０，１１０Ａが並列接続されている場合には、電流ＩＢが正の場合、すなわち放電側においては、検出された電流ＩＢに対して、蓄電装置１１０が単独の場合（実線の直線Ｗ１１）よりも検出される電圧ＶＢが大きくなる。すなわち、実際よりもＳＯＣが大きいものと判断されてしまう可能性がある。そうすると、蓄電装置１１０，１１０Ａの各々においては、放電可能な電力を上回る電力が出力されてしまう可能性があり、過放電となるおそれがある。
【００５５】
一方、電流ＩＢが負、すなわち充電側では、検出された電流ＩＢに対して、蓄電装置１１０が単独の場合よりも検出される電圧ＶＢが小さくなるので、仮に満充電状態であったとしても、まだ充電可能と判定されて過充電となってしまうおそれがある。
【００５６】
上述のように、別の蓄電装置がもともと備えられている蓄電装置に並列に接続されている場合には、本来単独接続の場合に演算されるべき内部抵抗値よりも小さく内部抵抗が演算される。したがって、演算により算出された内部抵抗値を、蓄電装置の特性からとり得る内部抵抗値の範囲と比較することによって、不適切な蓄電装置が接続されているか否かを検出することができる。
【００５７】
図４は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるバッテリ保護制御を説明するための機能ブロック図である。図４の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００５８】
図１および図４を参照して、ＥＣＵ３００は、内部抵抗演算部３１０と、判定部３２０と、制限値演算部３３０と、充放電制御部３４０と、表示制御部３５０と、リレー制御部３６０とを含む。
【００５９】
内部抵抗演算部３１０は、電圧センサ１１１によって検出された蓄電装置１１０の電圧ＶＢ、および電流センサ１１２によって検出された蓄電装置１１０に入出力されるべき電流ＩＢ（すなわち、負荷装置１８０に供給される電流）を受ける。内部抵抗演算部３１０は、図３において説明したように、検出された電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、式（１）を用いて蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢを演算する。そして、演算された内部抵抗値ＲＢを判定部３２０へ出力する。
【００６０】
なお、蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢの演算においては、内部抵抗演算部３１０が、図示しない温度センサによって検出された蓄電装置１１０の温度をさらに用いて、内部抵抗値ＲＢを補正するようにしてもよい。
【００６１】
判定部３２０は、内部抵抗演算部３１０で演算された蓄電装置１１０の内部抵抗値ＲＢを受ける。判定部３２０は、内部抵抗値ＲＢと、基準値である蓄電装置１１０の特性から予め定められる最小内部抵抗値Ｒｍｉｎとを比較することによって、不適切な蓄電装置が接続されているかを判定する。そして、判定部３２０は、その判定結果である判定フラグＦＬＧを生成し、制限値演算部３３０、表示制御部３５０、およびリレー制御部３６０へ出力する。
【００６２】
制限値演算部３３０は、判定部３２０からの判定フラグＦＬＧと、蓄電装置１１０の温度ＴＢおよびＳＯＣとを受ける。制限値演算部３３０は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０への充電電力制限値Ｗｉｎおよび放電電力制限値Ｗｏｕｔを設定する。このとき、判定フラグＦＬＧによって不適切な蓄電装置が接続されていることが示されている場合には、制限値演算部３３０は、充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの大きさ（絶対値）を、正規の蓄電装置のみが接続されている場合と比較して小さくなるように設定する。これによって、不適切な蓄電装置の特性が正規の蓄電装置の特性より劣る場合に、過充電や過放電によって蓄電装置の劣化が促進されたり、蓄電装置や他の機器の故障の要因となったりすることを抑制することができる。
【００６３】
充放電制御部３４０は、蓄電装置１１０のＳＯＣ、制限値演算部３３０からの充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、およびユーザのアクセル操作などに基づいて定まるモータジェネレータ１３０，１３５のトルク指令値ＴＲを受ける。充放電制御部３４０は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０の充放電電力が、制限値演算部３３０で定められた充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となるように、制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１、ＰＷＩ２を生成し、ＰＣＵ１２０内のコンバータ１２１およびインバータ１２２，１２３を制御する。
【００６４】
表示制御部３５０は、判定部３２０からの判定フラグＦＬＧを受ける。そして、表示制御部３５０は、判定フラグＦＬＧによって不適切な蓄電装置が接続されていることが示されている場合には、制御信号ＤＳＰを表示装置１７０に出力して、異常であることをユーザに通知する。
【００６５】
リレー制御部３６０は、判定部３２０からの判定フラグＦＬＧを受ける。そして、リレー制御部３６０は、蓄電装置１１０の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの低減によっても蓄電装置の保護が困難であるような場合には、ＳＭＲ１１５を遮断する制御信号ＳＥ１を出力して、蓄電装置からの充放電が行なわれないようにする。
【００６６】
図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるバッテリ保護制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図５に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。
【００６７】
図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、電圧センサ１１１からの電圧ＶＢおよび電流センサからの電流ＩＢの検出値を取得する。
【００６８】
ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、上述の式（１）を用いて、蓄電装置１１０の内部抵抗値ＢＲを演算する。
【００６９】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、演算された内部抵抗値ＢＲが、蓄電装置１１０の特性から定まる最小内部抵抗値Ｒｍｉｎより小さいか否かを判定する。
【００７０】
内部抵抗値ＢＲが最小内部抵抗値Ｒｍｉｎ以上の場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、接続されている蓄電装置１１０は正規の蓄電装置である可能性が高いので、処理がメインルーチンに戻され、正規の蓄電装置の仕様に基づいて設定された充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを用いて充放電制御が実行される。
【００７１】
一方、内部抵抗値ＢＲが最小内部抵抗値Ｒｍｉｎより小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められ、ＥＣＵ３００は、不適切な蓄電装置が接続されている可能性が高いとして、異常である旨の情報を記憶するとともに、表示装置１７０にその情報を表示する。
【００７２】
さらに、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、蓄電装置の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの大きさを、正規の蓄電装置の仕様に基づいて設定される充放電電力制限値の大きさよりも小さくなるように設定する。これによって、蓄電装置に入出力される電力が制限される。なお、充放電電力制限値の低減に加えて、または、それに代えて、ＳＭＲ１１５を遮断するようにしてもよい。
【００７３】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、電源システム内に正規な蓄電装置とは仕様の異なる不適切な蓄電装置が接続されている場合に、過大な充放電電力によって蓄電装置やその他の機器の劣化や故障がもたらされることを抑制することが可能となる。
【００７４】
なお、上述の内部抵抗値の演算において、式（１）等における開回路電圧Ｖ０は一定であるように説明したが、実際には蓄電装置のＳＯＣ等によって開回路電圧Ｖ０は変化し得る。そのため、内部抵抗値の演算に使用する開回路電圧Ｖ０は、ＳＯＣ等に応じて変化されるようにしてもよい。あるいは、内部抵抗値の演算に使用する開回路電圧Ｖ０を固定値とし、開回路電圧Ｖ０の変動を考慮して基準値である最小内部抵抗値Ｒｍｉｎを設定するようにしてもよい。
【００７５】
また、上述の説明においては、正規の蓄電装置に並列に他の蓄電装置が接続されることによって演算された内部抵抗値が本来の内部抵抗値よりも小さくなる場合を例として説明した。一方で、演算された内部抵抗値が本来の内部抵抗値よりもはるかに大きいような場合にも、接続されている蓄電装置が非正規であったり、正規の蓄電装置ではあるが劣化が著しく進行していたりする可能性が高く、故障等の要因となる可能性がある。そのため、演算された内部抵抗値が適切な内部抵抗値の範囲を上回るような場合にも、上述のような充放電電力制限値の修正やＳＭＲの遮断などの処置を行なうようにしてもよい。
【００７６】
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、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】
【００７７】
１００ 車両、１０５ 電源システム、１１０，１１０Ａ 蓄電装置、１１１ 電圧センサ、１１２ 電流センサ、１１５ ＳＭＲ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０ 表示装置、１８０ 負荷装置、３００ ＥＣＵ、３１０ 内部抵抗演算部、３２０ 判定部、３３０ 制限値演算部、３４０ 充放電制御部、３５０ 表示制御部、３６０ リレー制御部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置に電力を供給するための電源システムであって、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、
前記負荷装置に供給される電流を検出するための電流検出部と、
検出された前記電圧および前記電流に基づいて前記蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された前記内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、前記蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するための制御装置とを備える、電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄電装置が前記第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、前記蓄電装置の充電電力制限値および放電電力制限値の少なくとも一方が、前記第１の蓄電装置である場合に比べてその大きさが小さくなるように設定する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記電源システムと前記負荷装置との間の電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置が、前記電源システムと前記負荷装置とを電気的に結ぶ経路に設けられ、
前記制御装置は、前記蓄電装置が前記第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、前記電源システムと前記負荷装置との間の電力を遮断するように前記切換装置を制御する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記基準値は、前記第１の蓄電装置の特性から定まる、最小内部抵抗値に基づいて設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、演算された前記内部抵抗値が前記基準値よりも小さい場合に、前記蓄電装置が前記第２の蓄電装置を含んでいると判定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
車両であって、
電源システムと、
前記電源システムからの電力を用いて前記車両を走行させるための駆動力を発生するための駆動装置とを備え、
前記電源システムは、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、
前記駆動装置に供給される電流を検出するための電流検出部と、
検出された前記電圧および前記電流に基づいて前記蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された前記内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、前記蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するための制御装置とを含む、車両。
【請求項７】
負荷装置に電力を供給するための電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、
前記負荷装置に供給される電流を検出するための電流検出部とを含み、
前記制御方法は、
検出された前記電圧および前記電流に基づいて、前記蓄電装置の内部抵抗値を演算するステップと、
演算された前記内部抵抗値を予め定められた基準値と比較するステップと、
前記比較するステップによる比較結果に基づいて、前記蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するステップとを備える、電源システムの制御方法。
【請求項１】
負荷装置に電力を供給するための電源システムであって、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、
前記負荷装置に供給される電流を検出するための電流検出部と、
検出された前記電圧および前記電流に基づいて前記蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された前記内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、前記蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するための制御装置とを備える、電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄電装置が前記第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、前記蓄電装置の充電電力制限値および放電電力制限値の少なくとも一方が、前記第１の蓄電装置である場合に比べてその大きさが小さくなるように設定する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記電源システムと前記負荷装置との間の電力の供給と遮断とを切換えるための切換装置が、前記電源システムと前記負荷装置とを電気的に結ぶ経路に設けられ、
前記制御装置は、前記蓄電装置が前記第２の蓄電装置を含んでいると判定した場合は、前記電源システムと前記負荷装置との間の電力を遮断するように前記切換装置を制御する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記基準値は、前記第１の蓄電装置の特性から定まる、最小内部抵抗値に基づいて設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、演算された前記内部抵抗値が前記基準値よりも小さい場合に、前記蓄電装置が前記第２の蓄電装置を含んでいると判定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
車両であって、
電源システムと、
前記電源システムからの電力を用いて前記車両を走行させるための駆動力を発生するための駆動装置とを備え、
前記電源システムは、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、
前記駆動装置に供給される電流を検出するための電流検出部と、
検出された前記電圧および前記電流に基づいて前記蓄電装置の内部抵抗値を演算するとともに、演算された前記内部抵抗値を予め定められた基準値と比較することによって、前記蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するための制御装置とを含む、車両。
【請求項７】
負荷装置に電力を供給するための電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を検出するための電圧検出部と、
前記負荷装置に供給される電流を検出するための電流検出部とを含み、
前記制御方法は、
検出された前記電圧および前記電流に基づいて、前記蓄電装置の内部抵抗値を演算するステップと、
演算された前記内部抵抗値を予め定められた基準値と比較するステップと、
前記比較するステップによる比較結果に基づいて、前記蓄電装置が正規の第１の蓄電装置とは異なる第２の蓄電装置を含んでいるか否かを判定するステップとを備える、電源システムの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５７１２３（Ｐ２０１２−１５７１２３Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８４４（Ｐ２０１１−１２８４４）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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