JP2020014289A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】補機電池システムを備えた車両において、補機電池の製造コストを増加させることなく、長期放置後の走行を可能にすることである。
【解決手段】電池ＥＣＵは、補機電池に含まれる各リチウムイオン電池の電圧を取得し（Ｓ１〜Ｓ４）、取得した電圧を用いて最小値Ｖｍｉｎを設定する（Ｓ５）。電池ＥＣＵは、最小値Ｖｍｉｎが第１閾値ＶＬｔｈ以下であり、かつ、第２閾値Ｖｄｔｈより大きい場合（Ｓ６においてＢ）、ＩＧＣＴ信号が入力されているかを判定する（Ｓ９）。電池ＥＣＵは、ＩＧＣＴ信号が入力されている場合（Ｓ９においてＹＥＳ）、補機電池の充電を許可し、ラッチリレーＲＹを閉状態にする（Ｓ１０）。そして、電池ＥＣＵは、車両の走行禁止フラグを設定する（Ｓ１１）。
【選択図】図７

Description

本開示は、補機電池システムを備えた車両に関する。

特開２０１７−９３２２６号公報（特許文献１）には、補機電池としてリチウムイオン電池を使用した車両用の補機電池システムが開示されている。この補機電池システムは、補機電池と低電圧線との間に、暗電流遮断用のラッチリレーを備える。暗電流遮断用のラッチリレーが開状態にされることによって、補機電池から低電圧線を介して流れる補機負荷への暗電流が遮断される。

特開２０１７−９３２２６号公報

補機電池としてリチウムイオン電池が用いられる場合には、補機電池は、所定方向に積層された数個程度のリチウムイオン電池を拘束バンドで拘束して構成されることが考えられる。拘束バンドにより補機電池に拘束荷重が加えられることによって、複数のリチウムイオン電池が滑落しないように保持される。

ここで、リチウムイオン電池は、ＳＯＣ（State Of Charge）によってその体積が変動することが知られている。具体的には、リチウムイオン電池は、ＳＯＣの低下に伴なって、その体積が減少する。そのため、たとえば、車両が長期放置されたような場合、暗電流および自己放電などによって、ＳＯＣが低下して体積が減少し、補機電池に加わる拘束荷重が小さくなってしまう可能性がある。補機電池に加わる拘束荷重が小さくなった状態で車両の走行が開始されると、走行の振動によってリチウムイオン電池が滑落してしまうことが懸念される。そこで、十分な拘束荷重を確保できない程度にＳＯＣが低下した場合には、補機電池と低電圧線との間に設けられた暗電流遮断用のラッチリレーを開状態にして、車両の起動を禁止して、走行の振動によるリチウムイオン電池の滑落を防止することが考えられる。しかしながら、この場合、暗電流遮断用のラッチリレーが開状態に制御されて補機電池が低電圧線から切り離されているため、補機電池を車両の外部の電源などを用いて充電し、再び車両を起動可能にするようなことができなくなってしまう。

リチウムイオン電池が滑落することを防止するための対策として、補機電池の初期状態において、拘束バンドによる拘束荷重を大きくすることが考えられる。これによって、補機電池のＳＯＣの低下量をより多く許容することが可能となるが、ＳＯＣが高い状態（リチウムイオン電池の体積が大きい状態）では拘束荷重が過度に大きくなり得る。そのため、拘束荷重によって補機電池に用いられる各部品が破損されないようにするために、各部品の耐荷重およびクリープ耐性などを高める必要があり、製造コストが増加してしまう可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、補機電池システムを備えた車両において、補機電池の製造コストを増加させることなく、長期放置後の走行を可能にすることである。

この開示に係る車両は、車両外部の電源に接続可能に構成された外部電源端子と、補機負荷に電力を供給する補機電池システムと、車両の走行を制御する車両制御装置とを備える。補機電池システムは、所定方向に積層した複数の二次電池を所定方向に拘束して構成される補機電池と、補機電池と補機負荷との間に設けられたラッチリレーと、所定方向の拘束により補機電池に加えられる荷重である拘束荷重を算出し、算出した拘束荷重が閾値よりも小さい場合にラッチリレーを開状態にして補機電池の充放電を禁止する電池制御装置と、電池制御装置と外部電源端子との間に設けられ、ユーザによる車両の始動操作に連動して導通するように構成されたスイッチとを含む。車両制御装置は、算出された拘束荷重が閾値より小さい場合に、車両の走行を禁止する。電池制御装置は、算出した拘束荷重が閾値よりも小さい場合であっても、外部電源端子に電源が接続された状態でスイッチを介して車両起動信号が入力されたときは、ラッチリレーを閉状態にして、補機電池の充電を許可する。

上記構成によれば、補機電池に加えられる拘束荷重が閾値よりも小さくなり補機電池の充放電が禁止された場合であっても、外部電源端子に電源が接続された状態でスイッチを介して車両起動信号が入力されたときは、ラッチリレーが閉状態にされて補機電池の充電が許可される。たとえば、ジャンプスタート（外部電源端子を介した電力の供給およびスイッチの閉操作）などによって車両が起動された場合には、電池制御装置がラッチリレーを閉状態にして補機電池の充電を許可する。これによって、車両の長期放置によって拘束荷重が低下している場合であっても、補機電池を充電することによって、車両の走行を可能にすることができる。

本開示によれば、補機電池システムを備えた車両において、補機電池の製造コストを増加させることなく、長期放置後の走行を可能にすることができる。

実施の形態に係る補機電池システムを備えた車両の全体構成を概略的に示す図である。 実施の形態に係る補機電池の構成を概略的に示す図である。 電池ＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。 リチウムイオン電池のＳＯＣとＯＣＶ（ＶＢ）との関係を示す第１マップである。 リチウムイオン電池の電圧ＶＢと電極体積との関係を示す図である。 リチウムイオン電池の電圧ＶＢと拘束荷重との関係を示す第２マップである。 電池ＥＣＵにおける補機電池の充電制御の処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本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。

＜システムの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る補機電池システム１９を備えた車両１の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、高電圧（たとえば２００Ｖ程度）の走行用電池から供給される電力で走行用モータを駆動して走行することができる電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車など）である。なお、車両１は、走行用モータを備えないエンジン車両であってもよい。

車両１は、高電圧側の構成として、走行用電池（メインバッテリ）３と、システムメインリレー４と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」ともいう）５と、走行用モータ（モータジェネレータ）６と、駆動輪７とを備える。また、車両１は、低電圧側の構成として、補機電池システム１９と、低電圧線Ｌ１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０と、補機負荷５０と、外部電源端子６０と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。補機電池システム１９は、補機電池１０と、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、監視ユニット２０と、電池ＥＣＵ３０と、ダイオードＤ１と、ラッチリレーＲＹと、スイッチＳＷとを含む。

メインバッテリ３は、複数の電池が積層されて構成された電池モジュールを含む。電池は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。また、電池は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。

システムメインリレー４は、一端がＰＣＵ５と電気的に接続され、他端がメインバッテリ３と電気的に接続される。システムメインリレー４は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。システムメインリレー４が開状態であるとメインバッテリ３からＰＣＵ５への電力の供給が遮断され、システムメインリレー４が閉状態であるとメインバッテリ３からＰＣＵ５への電力の供給が可能となる。

ＰＣＵ５は、メインバッテリ３から電力を受けてモータジェネレータ６を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ５は、モータジェネレータ６を駆動するためのインバータや、メインバッテリ３から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。

モータジェネレータ６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。モータジェネレータ６のロータは、動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪７に機械的に接続される。モータジェネレータ６は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪７の回転力によって発電することができ、その発電された電力をＰＣＵ５へ出力する。

補機電池１０は、電池ＥＣＵ３０、補機負荷５０、車両ＥＣＵ１００などの低電圧（たとえば１４Ｖ程度）で作動する装置に供給するための電力を蓄える。補機電池１０は、図２に示されるように、複数（たとえば、３個程度）のリチウムイオン電池１１と、一対のエンドプレート１７，１８と、拘束バンド１５とを含む。

図２に示される例では、リチウムイオン電池１１は、図２中のＸ軸方向（積層方向）に積層され、電気的に直列に接続されている。エンドプレート１７，１８は、積層方向の両端のリチウムイオン電池１１の端面に配置される。拘束バンド１５を用いて、エンドプレート１７とエンドプレート１８とを連結することによって、複数のリチウムイオン電池１１は、図２中の矢印で示される方向（Ｘ軸方向）に所定の拘束荷重が加えられた状態で、エンドプレート１７，１８および拘束バンド１５により固定される。

再び図１を参照して、監視ユニット２０は、たとえば、電圧センサ、電流センサおよび温度センサを含む。電圧センサは、補機電池１０に含まれる各リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢを検出し、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ３０に出力する。電流センサは、補機電池１０に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ３０に出力する。なお、電流ＩＢが正の値である場合は補機電池１０の放電を示し、負の値である場合は補機電池１０の充電を示す。温度センサは、補機電池１０に含まれる各リチウムイオン電池１１の温度ＴＢを検出し、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ３０に出力する。なお、必ずしも各リチウムイオン電池１１単位で電圧および温度が監視される必要はなく、たとえば、補機電池１０単位で電圧および温度が監視されてもよい。この場合には、電圧センサは、補機電池１０の電圧を検出し、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ３０に出力する。また、温度センサは、たとえば、補機電池１０に含まれる代表的なリチウムイオン電池１１の温度を検出し、その検出結果を示す信号を電池ＥＣＵ３０に出力する。なお、以下においては、監視ユニット２０が検出する補機電池１０の情報（電圧ＶＢ，電流ＩＢ，温度ＴＢ）を総称して「電池情報」ともいう。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、メインバッテリ３から供給される高電圧を、補機電池１０を充電可能な低電圧に降圧して低電圧線Ｌ１に供給する。なお、車両１がエンジンを備える場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータに代えてあるいは加えて、エンジンの動力で発電するオルタネータが備えられるようにしてもよい。

補機負荷５０は、補機電池１０から供給される低電圧の電力で作動する装置である。補機負荷５０には、たとえば、パワーステアリング装置、空調装置、照明装置などが含まれる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０および補機負荷５０は、低電圧線Ｌ１に接続される。低電圧線Ｌ１は、ラッチリレーＲＹを介して補機電池１０に接続される。

ラッチリレーＲＹは、開状態と閉状態との切替時のみに電力を消費する、いわゆるラッチング式のリレーである。ラッチリレーＲＹの開閉状態は、電池ＥＣＵ３０からの制御信号に従って切り替えられる。

充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、低電圧線Ｌ１とラッチリレーＲＹとの間に設けられる。充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、低電圧線Ｌ１から補機電池１０に供給される充電電力を制御するように構成される。充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３には、補機電池１０から低電圧線Ｌ１に向かう方向を順方向とするダイオードＤ１が並列に接続されている。

ラッチリレーＲＹが閉状態である場合、補機電池１０の放電時には、補機電池１０の電力がダイオードＤ１を経由して低電圧線Ｌ１に出力され、補機電池１０の充電時には、低電圧線Ｌ１からの電力が充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を経由して補機電池１０に供給される。

車両ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））と、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。車両ＥＣＵ１００は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、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）により処理することも可能である。

車両ＥＣＵ１００は、車両１の各機器を制御する。車両ＥＣＵ１００は、電池ＥＣＵ３０から取得する情報に基づいて、車両１の走行を制御する。具体的には、車両ＥＣＵ１００は、電池ＥＣＵ３０から取得する走行許可フラグおよび走行禁止フラグに基づいて、車両１の走行を許可したり、車両１の走行を禁止したりする。車両ＥＣＵ１００は、走行禁止フラグを取得すると、たとえば、システムメインリレー４を開状態にして、車両１を走行できない状態に制御する。車両１がエンジン車両である場合には、車両ＥＣＵ１００は、フューエルカットを行なって車両１を走行できない状態に制御する。

スイッチＳＷは、一方の端部が電池ＥＣＵ３０に接続され、他方の端部が低電圧線Ｌ１に接続される。スイッチＳＷは、車両１を起動させるための車両起動信号（ＩＧＣＴ信号）が電池ＥＣＵ３０に入力される状態（ＩＧＣＴ入力状態）と、ＩＧＣＴ信号が電池ＥＣＵ３０に入力されていない状態（ＩＧＣＴ未入力状態）とを切り替えるためのスイッチである。スイッチＳＷは、ユーザの始動操作に連動して閉状態にされるように構成される。スイッチＳＷは、ユーザの終了操作に連動して開状態にされるように構成される。たとえば、スイッチＳＷは、ユーザによって開閉が操作される、いわゆるＩＧスイッチに連動するように構成される。また、スイッチＳＷは、ＩＧスイッチであってもよい。

外部電源端子６０は、ジャンプスタートによって車両１を起動させるために用いられる端子であり、車両１外部の電源（たとえば、他の車両の補機電池、以下「外部電源」ともいう）が接続可能に構成される。外部電源端子６０に外部電源が接続されると、ラッチリレーＲＹが開状態であっても、低電圧線Ｌ１に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ４０、補機負荷５０、車両ＥＣＵ１００に外部電源の電力が供給される。そして、たとえば、ユーザの車両１起動操作（たとえば、スイッチＳＷの閉操作）によって、車両ＥＣＵ１００が起動されると、車両ＥＣＵ１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０および補機負荷５０を起動させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が起動されることによって、たとえば、メインバッテリ３から供給される電力の電圧を、補機電池１０を充電可能な低電圧に降圧して低電圧線Ｌ１に供給することが可能となる。また、外部電源端子６０に外部電源が接続された状態でユーザによってスイッチＳＷが開状態から閉状態に切替られることによって、電池ＥＣＵ３０にＩＧＣＴ信号が入力される。

電池ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３０ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭおよびＲＡＭ）３０ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。電池ＥＣＵ３０は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリ３０ｂに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、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）により処理することも可能である。

電池ＥＣＵ３０は、補機電池１０の充放電動作を制御する。具体的には、電池ＥＣＵ３０は、ラッチリレーＲＹの開閉動作を制御するとともに、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。電池ＥＣＵ３０は、補機電池１０の充電を許可する場合には、ラッチリレーＲＹを閉状態にするとともに、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御して充電を行なう。電池ＥＣＵ３０は、補機電池１０の充電を許可しない場合には、ラッチリレーＲＹを開状態にする。

また、電池ＥＣＵ３０は、補機電池１０の正極側と接続され、補機電池１０から電力の供給を受ける。つまり、電池ＥＣＵ３０は、ラッチリレーＲＹが開状態であっても、補機電池１０から電力の供給を受けて起動した状態を継続する。

図３は、電池ＥＣＵ３０の構成を示す機能ブロック図である。電池ＥＣＵ３０は、情報取得部３１と、充放電監視部３２と、拘束荷重監視部３３と、制御部３４と、メモリ３０ｂとを含む。

情報取得部３１は、監視ユニット２０が検出した電池情報（電圧ＶＢ，電流ＩＢ，温度ＴＢ）を取得する。情報取得部３１は、監視ユニット２０から取得した電池情報を充放電監視部３２および拘束荷重監視部３３に出力する。本実施の形態においては、情報取得部３１は、充放電監視部３２および拘束荷重監視部３３に電圧ＶＢを出力するが、これに限られるのもではなく、電圧ＶＢに代えて、あるいは加えて、他の電池情報を出力してもよい。

充放電監視部３２は、補機電池１０の電池情報に基づいて、補機電池１０の充放電状態を監視する。具体的には、充放電監視部３２は、各リチウムイオン電池１１のＳＯＣを電池情報に基づいて算出する。ＳＯＣの算出方法については、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）（電圧ＶＢ）とＳＯＣとの関係を示すＯＣＶ−ＳＯＣカーブ（マップ等）を用いた手法や、充放電電流の積算値を用いた手法等、公知の各種手法を用いることができる。本実施の形態においては、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブを用いた手法によりＳＯＣが算出される例を説明する。

図４は、リチウムイオン電池１１のＳＯＣとＯＣＶ（ＶＢ）との関係を示す第１マップである。第１マップは、予め実験などによって求められ、メモリ３０ｂに記憶される。図４における横軸にはリチウムイオン電池１１のＳＯＣが示され、縦軸にはリチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが示されている。

充放電監視部３２は、各リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢを取得すると、メモリ３０ｂから第１マップを読み出して照合することによって、取得したリチウムイオン電池１１の電圧ＶＢから、リチウムイオン電池１１のＳＯＣを算出する。充放電監視部３２は、算出した各リチウムイオン電池１１のＳＯＣを制御部３４に出力する。なお、本実施の形態においては、補機電池１０に含まれるリチウムイオン電池１１は直列に接続されているので、算出されたリチウムイオン電池１１のＳＯＣを補機電池１０のＳＯＣとみなしてもよい。

図３に戻り、拘束荷重監視部３３は、補機電池１０に加わっている拘束荷重を算出し、算出した拘束荷重を制御部３４に出力する。具体的には、拘束荷重監視部３３は、各リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢに基づいて、補機電池１０に加わっている拘束荷重を算出する。リチウムイオン電池１１の電極体積Ａは、そのＳＯＣによって変化することが知られている。そのため、リチウムイオン電池１１（補機電池１０）のＳＯＣ変化によって補機電池１０に加わる拘束荷重が変動する。ここで、補機電池１０に含まれるリチウムイオン電池１１の電圧ＶＢと、リチウムイオン電池１１の電極体積Ａとには、図５に示されるような相関関係がある。図５に示される実線Ｇ１は、予め実験などによって求めることができる。

そして、リチウムイオン電池１１の電極体積Ａの変化に伴なう拘束荷重の変化を予め実験などによって求めておくことによって、図５の関係を用いて、図６に示されるリチウムイオン電池１１の電圧ＶＢと拘束荷重との関係（第２マップ）を求めることができる（実線Ｇ２）。第２マップは、電池ＥＣＵ３０のメモリ３０ｂに記憶される。なお、本実施の形態においては、各リチウムイオン電池１１のうち、電圧が最小のリチウムイオン電池１１を代表的に用いる例について説明するが、これに限られるものではなく、任意のリチウムイオン電池１１を代表的に用いることができる。また、たとえば、各リチウムイオン電池１１の電極体積Ａの変化量の加算によって補機電池１０の電極体積の変化量を算出し、補機電池１０の電圧と拘束荷重との関係を第２マップとして求めておいてもよい。

制御部３４は、リチウムイオン電池１１のＳＯＣに基づいて、ラッチリレーＲＹの開閉動作を制御する。ここで、再び図４を参照して、図４に示されるＶＬｔｈは、補機電池１０に加わる拘束荷重によって、各リチウムイオン電池１１が滑落することのない最小の体積を確保することができる電圧を示す閾値（第１閾値）である。本実施の形態においては、第１閾値ＶＬｔｈは、Ｖｈｉ（ＳＯＣ１００％に対応）以下の値に設定される。また、図４に示されるＶｄｔｈは、補機電池１０の過放電を判定するための閾値（第２閾値）である。リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが第２閾値Ｖｄｔｈよりも小さくなると、補機電池１０が過放電であると判定される。なお、本実施の形態においては、第１閾値ＶＬｔｈは、第２閾値Ｖｄｔｈよりも大きな値に設定される（ＶＬｔｈ＞Ｖｄｔｈ）。

制御部３４は、ラッチリレーＲＹを閉状態として、たとえば、補機電池１０が予め設定されたＳＯＣＬ％からＳＯＣ１００％の範囲内で使用されるように充放電を制御する。本実施の形態においては、図４に示した第１マップを用いることで、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢを監視することにより充放電を制御する。制御部３４は、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢを監視して、電圧ＶＢが、ＶＬｔｈ（ＳＯＣＬ％に対応）からＶｈｉ（ＳＯＣ１００％に対応）の範囲内で使用されるように充放電を制御する。

ここで、車両１は、その使用がなされずに長期放置されるような場合もあり得る。車両１が長期放置される場合には、補機電池１０は、暗電流および自己放電などによってＳＯＣ（電圧）が低下する。制御部３４は、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈ以下になったことを検出すると、補機電池１０（リチウムイオン電池１１）が過放電とならないように（電圧ＶＢが第２閾値Ｖｄｔｈ以下にならないように）、ラッチリレーＲＹを開状態にして補機電池１０の充放電を禁止する。これによって、補機電池１０が低電圧線Ｌ１から切り離されるので、補機電池１０が過放電になることを防止して補機電池１０を保護することができる。そして、制御部３４は、電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈ以下になった場合には、走行禁止フラグを車両ＥＣＵ１００に出力する。なお、制御部３４は、電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈより大きい場合においては、走行許可フラグを車両ＥＣＵ１００に出力する。なお、電池ＥＣＵ３０は、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈ以下になった場合には、間欠的に起動して補機電池１０（各リチウムイオン電池１１）の電圧を監視するように構成されてもよい。たとえば、電池ＥＣＵ３０は、タイマー（図示せず）を内蔵し、当該タイマーによって所定時間（たとえば、１時間）毎に起動される。

車両ＥＣＵ１００は、電池ＥＣＵ３０から走行禁止フラグを取得すると、車両１の走行を禁止する。これによって、補機電池１０に加わる拘束荷重が十分でない状態で車両１が走行されて、走行の振動により補機電池１０に含まれるリチウムイオン電池１１が滑落してしまうことを防止する。なお、車両ＥＣＵ１００は、走行許可フラグを取得した場合には、車両１の走行を許可する。

このようにして、補機電池１０が過放電に至ることの防止、および、リチウムイオン電池１１の滑落の防止が図られる。

しかしながら、ユーザの観点からすると、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが、第１閾値ＶＬｔｈ以下になった場合であっても、過放電に至っていない限り、たとえば、ジャンプスタートなどによって車両１を起動させて補機電池１０を充電することで電圧ＶＢを第１閾値ＶＬｔｈより大きくし、再び車両１を走行可能な状態にできることが望ましい。

これに対する対策の１つとして、たとえば、補機電池１０の初期の状態において、拘束バンド１５による拘束荷重を大きくすることが考えられる。拘束荷重を大きくすることで第１閾値ＶＬｔｈを第２閾値Ｖｄｔｈに近づくように引き下げることができ（ＶＬｔｈ≒Ｖｄｔｈ）、たとえば、過放電に達する直前においても、リチウムイオン電池１１が滑落しないための拘束荷重を確保することができる。これによって、車両１の長期放置によってリチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが下がっても、電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈに到達しにくくなる。しかしながら、この場合、ＳＯＣが高い状態（リチウムイオン電池の体積が大きい状態）では拘束荷重が過度に大きくなり得る。そのため、拘束荷重によって補機電池１０に用いられる各部品が破損されないようにするために、各部品の耐荷重およびクリープ耐性などを高める必要があり、製造コストが増加してしまう可能性がある。

そこで、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが、第１閾値ＶＬｔｈを以下になったが過放電には至っていない場合（ＶＬｔｈ≧ＶＢ＞Ｖｄｔｈ）において、特定の条件が成立した場合には、車両１の走行は禁止したまま、補機電池１０の充電を許可する。本実施の形態においては、特定の条件は、車両１がジャンプスタートされたことである例について説明する。

具体的には、外部電源端子６０に外部電源が接続された状態でスイッチＳＷを介してＩＧＣＴ信号が電池ＥＣＵ３０に入力されると（ジャンプスタート）、電池ＥＣＵ３０は、充電を許可してラッチリレーＲＹを閉状態にする。加えて、電池ＥＣＵ３０は、電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈ以下、かつ、第２閾値Ｖｄｔｈより大きい場合には、車両１の走行禁止フラグを維持する。これによって、車両１が走行されることによってリチウムイオン電池１１が滑落することを防ぐとともに、補機電池１０の充電を可能にすることができる。

＜充電制御の処理の手順＞
図７は、電池ＥＣＵ３０における補機電池１０の充電制御の処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、所定の条件が成立した場合において電池ＥＣＵ３０により繰り返し実行される。図７に示すフローチャートの各ステップは、電池ＥＣＵ３０によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部が電池ＥＣＵ３０内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

電池ＥＣＵ３０は、インデックスである変数ｎに１を代入して初期化する（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。ｎは自然数であり、たとえば、補機電池１０に積層されるリチウムイオン電池１１の数が設定される。図２で示した本実施の形態の例においては、ｎは１から３の値をとる。

電池ＥＣＵ３０は、補機電池１０に積層されている１つ目のリチウムイオン電池１１の電圧ＶＢ１を取得して、メモリ３０ｂに記憶する（Ｓ２）。電池ＥＣＵ３０は、変数ｎがＮであるか否かを判定する（Ｓ３）。図２で示した本実施の形態の例においては、Ｎの値は３である。

電池ＥＣＵ３０は、変数ｎの値が１であるため（ｎ≠Ｎ）、Ｓ３においてＮＯを選択し、処理をＳ４に進める。Ｓ４において、電池ＥＣＵ３０は、変数ｎを２として、処理をＳ２に戻す。

電池ＥＣＵ３０は、ｎが２である場合、補機電池１０に積層されている２つ目のリチウムイオン電池１１の電圧ＶＢ２を取得して、メモリ３０ｂに記憶する（Ｓ２）。ＥＣＵ１００は、変数ｎの値が２であるので（ｎ≠Ｎ）、処理をＳ４に進めて変数ｎを３として、処理をＳ２に戻す。電池ＥＣＵ３０は、この処理を変数ｎがＮとなるまで繰り返し実行する。

電池ＥＣＵ３０は、Ｓ３において変数ｎがＮに達すると（Ｓ３においてＹＥＳ）、取得したＶＢ１〜ＶＢＮのうちの最小の値を最小値Ｖｍｉｎとして設定する（Ｓ５）。

電池ＥＣＵ３０は、最小値ＶｍｉｎがＡ〜Ｃのいずれの領域にあるかを判定する（Ｓ６）。Ａの領域は、最小値Ｖｍｉｎが第１閾値ＶＬｔｈより大きい領域である（Ｖｍｉｎ＞ＶＬｔｈ）。Ｂの領域は、最小値Ｖｍｉｎが、第１閾値ＶＬｔｈ以下であり、かつ、第２閾値Ｖｄｔｈより大きい領域である（ＶＬｔｈ≧Ｖｍｉｎ＞Ｖｄｔｈ）。Ｃの領域は、最小値Ｖｍｉｎが第２閾値Ｖｄｔｈ以下の領域である（Ｖｍｉｎ≦Ｖｄｔｈ）。

電池ＥＣＵ３０は、最小値ＶｍｉｎがＡの領域にある場合（Ｖｍｉｎ＞ＶＬｔｈ）、補機電池１０を正常に使用できる状態であるので、補機電池１０の充放電を許可し、ラッチリレーＲＹを閉状態にする（Ｓ７）。そして、ＥＣＵ１００は、車両１の走行許可フラグを設定して車両ＥＣＵ１００に出力する（Ｓ８）。

電池ＥＣＵ３０は、最小値ＶｍｉｎがＢの領域にある場合（ＶＬｔｈ≧Ｖｍｉｎ＞Ｖｄｔｈ）、ＩＧＣＴ信号が入力されているか否かを判定する（Ｓ９）。電池ＥＣＵ３０は、ＩＧＣＴ信号が入力されていない場合には（Ｓ９においてＮＯ）、補機電池１０の充放電を禁止し、ラッチリレーＲＹを開状態にする（Ｓ１２）。そして、電池ＥＣＵ３０は、車両１の走行禁止フラグを設定して車両ＥＣＵ１００に出力する（Ｓ１１）。これによって、補機電池１０に加わる拘束荷重が十分でない状態で車両１が走行され、走行の振動によって補機電池１０に積層されたリチウムイオン電池１１が滑落することを防止する。なお、車両ＥＣＵ１００は、走行禁止フラグを取得すると、たとえば、システムメインリレー４を開状態にして、車両１を走行できない状態に制御する。車両１がエンジン車両である場合には、車両ＥＣＵ１００は、フューエルカットを行なって車両１を走行できない状態に制御する。

一方、電池ＥＣＵ３０は、Ｓ９においてＩＧＣＴ信号が入力されている場合（Ｓ９においてＹＥＳ）、ジャンプスタートによって、車両１が起動されたと判定して、補機電池１０の充電を許可する。電池ＥＣＵ３０は、外部電源あるいはモータジェネレータ６、メインバッテリ３などからの電力によって補機電池１０を充電するために、ラッチリレーＲＹを閉状態にして、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御して補機電池１０を充電をする（Ｓ１０）。この場合においても、電池ＥＣＵ３０は、車両１の走行の振動によって補機電池１０に積層されたリチウムイオン電池１１の滑落を防止するために、車両１の走行禁止フラグを設定して車両ＥＣＵ１００に出力する（Ｓ１１）。

電池ＥＣＵ３０は、最小値ＶｍｉｎがＣの領域にある場合（Ｖｍｉｎ≦Ｖｄｔｈ）、補機電池１０が過放電に至ってしまったため、補機電池１０の充放電を禁止し、ラッチリレーＲＹを開状態にする（Ｓ１２）。そして、電池ＥＣＵ３０は、車両１の走行禁止フラグを設定して車両ＥＣＵ１００に出力する（Ｓ１１）。電池ＥＣＵ３０は、補機電池１０が過放電に至った場合には、ジャンプスタートが行なわれた場合でも、補機電池１０の充電を許可しない。

以上のように、本実施の形態においては、スイッチＳＷを介してＩＧＣＴ信号が電池ＥＣＵ３０に入力されていないとき、すなわち車両１の放置中に、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈ以下になった場合には、補機電池１０の充電を禁止してラッチリレーＲＹが開状態にされるとともに、車両１の走行禁止フラグが設定されて車両１の走行が禁止される。ラッチリレーＲＹが開状態にされることによって、暗電流による補機電池１０の放電を抑制することができ、車両１の放置中に過放電に至るまでの時間を長期化することができる。車両１の走行が禁止されることによって、走行の振動によってリチウムイオン電池１１が滑落することを防止することができる。

そして、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが、第１閾値ＶＬｔｈ以下になったが過放電には至っていない場合（ＶＬｔｈ≧ＶＢ＞Ｖｄｔｈ）において、外部電源端子６０に外部電源が接続された状態でスイッチＳＷを介してＩＧＣＴ信号が電池ＥＣＵ３０に入力されたときは、車両１の走行は禁止したまま、補機電池１０の充電が許可される。これによって、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢが第１閾値ＶＬｔｈ以下になった場合であっても、過放電に至っていない限り、リチウムイオン電池１１（補機電池１０）を充電することによって電圧ＶＢを第１閾値ＶＬｔｈより大きくし、再び車両１を走行可能な状態にすることができる。

このように、第１閾値ＶＬｔｈ以下になったことにより一度は補機電池１０の充電が禁止された場合であっても再び充電を可能としたことにより、補機電池１０の初期状態において、拘束バンド１５により補機電池１０に加わる拘束荷重を大きくしなくてもよいため、補機電池１０の製造コストを増加させることを抑制できる。

本開示によれば、補機電池１０の製造コストを増加させることなく、車両１の長期放置後の走行を可能にすることができる。

（変形例１）
実施の形態においては、リチウムイオン電池１１の電圧ＶＢと第２マップ（図６）とを用いて、補機電池１０に加わる拘束荷重を算出した。しかしながら、拘束荷重を算出する方法は上記の方法に限られるものではない。たとえば、補機電池１０に圧力センサを設けて、補機電池１０に加わる拘束荷重を検出してもよい。たとえば、リチウムイオン電池１１間に圧力センサを配置すれば、補機電池１０（リチウムイオン電池１１）に加わる拘束荷重を検出することができる。

圧力センサの検出値ＰＢは、電池ＥＣＵ３０（制御部３４）に入力される。電池ＥＣＵ３０の制御部３４は、圧力センサの検出値ＰＢが圧力閾値以下になった場合に、補機電池１０の充放電を禁止してラッチリレーＲＹを開状態にし、車両１の走行禁止フラグを設定して車両ＥＣＵ１００に出力する。

上記のように、圧力センサを用いて、拘束荷重を算出してもよい。この場合においても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例２）
さらに、拘束荷重を算出する他の方法として、ひずみゲージを用いる方法であってもよい。たとえば、リチウムイオン電池１１にひずみゲージを配置すれば、補機電池１０（リチウムイオン電池１１）に加わる拘束荷重を検出することができる。

ひずみゲージの検出値ＳＢは、電池ＥＣＵ３０（制御部３４）に入力される。電池ＥＣＵ３０の制御部３４は、ひずみゲージの検出値ＳＢが抵抗閾値以下になった場合に、補機電池１０の充放電を禁止してラッチリレーＲＹを開状態にし、車両１の走行禁止フラグを設定して車両ＥＣＵ１００に出力する。

上記のように、ひずみゲージを用いて、拘束荷重を算出してもよい。この場合においても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（変形例３）
実施の形態においては、補機電池１０の充電時には、低電圧線Ｌ１から補機電池１０に供給される充電電力が充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって制御される例について説明した。しかしながら、補機電池１０の充電に充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が用いられることに限られるものではない。たとえば、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を設けずに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０がメインバッテリ３などから供給される高電圧を、補機電池１０を充電可能な低電圧に降圧して、低電圧線Ｌ１を介して補機電池１０に供給してもよい。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の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。

１ 車両、３ メインバッテリ、４ システムメインリレー、５ ＰＣＵ、６ モータジェネレータ、７ 駆動輪、１０ 補機電池、１１ リチウムイオン電池、１３ 充電ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５ 拘束バンド、１７，１８ エンドプレート、１９ 補機電池システム、２０ 監視ユニット、３０ 電池ＥＣＵ、３０ａ ＣＰＵ、３０ｂ メモリ、３１ 情報取得部、３２ 充放電監視部、３３ 拘束荷重監視部、３４ 制御部、４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ。５０ 補機負荷、６０ 外部電源端子、Ｄ１ ダイオード、Ｌ１ 低電圧線、ＲＹ ラッチリレー、ＳＷ スイッチ、ＶＬｔｈ 第１閾値、Ｖｄｔｈ 第２閾値。

Claims (1)

1. 車両外部の電源に接続可能に構成された外部電源端子と、
   補機負荷に電力を供給する補機電池システムと、
   前記車両の走行を制御する車両制御装置とを備え、
   前記補機電池システムは、
   所定方向に積層した複数の二次電池を前記所定方向に拘束して構成される補機電池と、
   前記補機電池と前記補機負荷との間に設けられたラッチリレーと、
   前記所定方向の拘束により前記補機電池に加えられる荷重である拘束荷重を算出し、前記算出した拘束荷重が閾値よりも小さい場合に前記ラッチリレーを開状態にして前記補機電池の充放電を禁止する電池制御装置と、
   前記電池制御装置と前記外部電源端子との間に設けられ、ユーザによる前記車両の始動操作に連動して導通するように構成されたスイッチとを含み、
   前記車両制御装置は、前記算出された拘束荷重が前記閾値より小さい場合に、前記車両の走行を禁止し、
   前記電池制御装置は、前記算出した拘束荷重が前記閾値よりも小さい場合であっても、前記外部電源端子に前記電源が接続された状態で前記スイッチを介して車両起動信号が入力されたときは、前記ラッチリレーを閉状態にして、前記補機電池の充電を許可する、車両。

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