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JP6528792B2 - 車載バッテリの制御装置 - Google Patents
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JP6528792B2 - 車載バッテリの制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、従来の鉛バッテリに替えてリチウムイオンバッテリを、エンジンルームに搭載される車載バッテリとして用いた車両において、各セルにおける劣化の偏りを抑制するような車載バッテリの制御装置に関する。
自動車などの車両において、エンジンを始動させるスタータモータ等に対して電力を供給する車載バッテリとして、鉛バッテリが用いられてきた。昨今では、鉛バッテリに替えて、より高出力なリチウムイオンバッテリを車載バッテリとして用いることが検討されている。
ところで、複数のセルが直列接続されたリチウムイオンバッテリは、最も内部抵抗値が大きいセルに出力特性が依存する特徴がある。そして、このセルの内部抵抗値は、高温環境下に晒されるなどして熱負荷が加わった場合、セル内部で不純物が増加するなどして大きくなることが知られている。換言すると、リチウムイオンバッテリを構成するセルは、熱負荷が高いほど劣化が進行するといえる。
このため、自動車のエンジンルーム内にリチウムイオンバッテリを配置する場合、熱源であるエンジンからの熱負荷を考慮する必要があった。
例えば、特許文献1では、鉛バッテリ、及びリチウムイオンバッテリをエンジンルームに配置する際、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリを隣接させるとともに、鉛バッテリがエンジン側に位置するように配置している。これにより、特許文献1は、熱源であるエンジンから熱負荷を低減して、リチウムイオンバッテリの温度上昇を抑えている。
しかしながら、特許文献1のようにエンジンに対してリチウムイオンバッテリを離間させたとしても、リチウムイオンバッテリにおけるエンジン側の面は、他の面に比べて温度が上昇し易い。このため、リチウムイオンバッテリ内において、エンジンに近い側のセルほど内部抵抗値が大きくなり易く、各セルの劣化に偏りが発生するおそれがあった。
国際公開第2014/068896号
本発明は、上述の問題に鑑み、各セルにおける劣化の偏りを抑えて、車載バッテリの寿命低下を抑制する車載バッテリの制御装置を提供することを目的とする。
この発明は、直列接続した複数のセルで構成されるとともに、車両のエンジンルームに配置された車載バッテリの動作を制御する車載バッテリの制御装置であって、前記各セルの内部抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、前記エンジンルームに配置されたエンジンに対する前記セルの相対位置を変位させる変位機構と、最も小さい内部抵抗値のセルが、他のセルよりも前記エンジンに近い位置に位置するように、前記変位機構を動作させる変位制御手段とを備えたことを特徴とする。
上記変位機構は、前記複数のセルを一体的に回動させて、エンジンに対する相対位置を変位させる回動機構、あるいは前記セルを所定方向へ送って、エンジンに対する相対位置を変位させる送り機構とすることができる。
この発明により、車載バッテリの制御装置は、最も小さい内部抵抗値のセルを、熱負荷が加わり易い位置に変位させることができる。換言すれば、車載バッテリの制御装置は、最も小さい内部抵抗値のセルよりも内部抵抗値が高いセルを、熱負荷が加わり易い位置から離間させることができる。
このため、車載バッテリの制御装置は、各セルに加わる熱負荷を均等化する、すなわち各セルの劣化の進行具合を均等化することができる。
従って、車載バッテリの制御装置は、各セルにおける劣化の偏りを抑えて、車載バッテリの寿命低下を抑制することができる。
この発明の態様として、前記車載バッテリにおける前記複数のセルが、所定方向から見て略環状に配置された構成とし、前記変位機構が、前記所定方向に沿った軸線を回転中心とする回転方向へ、前記複数のセルを一体的に回転させる回転機構で構成されたものである。
上記略環状とは、所定方向から見て略矩形の環状、略多角形の環状、あるいは略円形の環状のことをいう。
上記回転方向は、所定方向から見て時計回り、または反時計回りとすることができる。
上記複数のセルを一体的に回転させるとは、車載バッテリの内部において複数のセルを一体的に回転させる、あるいは車載バッテリを回転させることで、複数のセルを一体的に回転させることをいう。
この発明により、車載バッテリの制御装置は、エンジンに対するセルの相対位置を容易に変更することができる。
さらに、例えば各セルの内部抵抗値に基づいて、時計回りまたは反時計回りへの回転方向を決定することで、車載バッテリの制御装置は、最も小さい内部抵抗値のセルを、最小回転角度で効率よく変位させることができる。
加えて、略環状に複数のセルが配置されているため、車載バッテリの制御装置は、例えば、複数のセルで囲われた空間に変位機構を容易に配置することができる。これにより、車載バッテリの制御装置は、車載バッテリの大型化を抑えて、回転機構を車載バッテリに内蔵することができる。
従って、車載バッテリの制御装置は、略環状に配置した複数のセルを一体的に回転させる回転機構により、エンジンに対するセルの相対位置を効率よく変位させることができる。
またこの発明の態様として、前記抵抗値検出手段を、所定期間が経過するごとに、前記各セルの内部抵抗値を検出する構成としたものである。
上記所定期間が経過するごととは、例えば、初めてエンジンが始動したときからの経過時間が所定時間を経過するごと、走行距離が所定距離を超えるごと、あるいはエンジンの稼働時間が所定時間を経過するごとなどとすることができる。
この発明により、車載バッテリの制御装置は、車載バッテリの寿命低下をより確実に抑制することができる。
具体的には、常時、セルの内部抵抗値を検出する構成とした場合、内部抵抗値の変化に追従して頻繁に変位機構が動作するため、変位機構に不具合が生じるおそれがある。
そこで、所定期間が経過した場合、セルの内部抵抗値を検出する構成としたことにより、車載バッテリの制御装置は、内部抵抗値の変化に追従して変位機構が頻繁に動作することを防止できる。これにより、車載バッテリの制御装置は、エンジンに対するセルの相対位置を安定して変位させることができる。
従って、車載バッテリの制御装置は、所定期間が経過した場合に、セルの内部抵抗値を検出することで、変位機構の不具合を防止して、車載バッテリの寿命低下をより確実に抑制することができる。
本発明により、各セルにおける劣化の偏りを抑えて、車載バッテリの寿命低下を抑制する車載バッテリの制御装置を提供することができる。
車両の車両前部における外観を平面視で示す平面図。 車載バッテリの内部構成を断面で示す断面図。 各セル、及び回転機構部を平面視で示す平面図。 バッテリ制御装置における構成を示すブロック図。 各セルの位置、及び回転方向を説明する説明図。 バッテリ制御装置の動作を示すフローチャート。 抵抗値取得処理の動作を示すフローチャート。 セル変位処理の動作を示すフローチャート。 セル変位処理後の各セルの位置を説明する説明図。 実施例2におけるセル変位処理の動作を示すフローチャート。 実施例2における各セルの位置、及び回転方向を説明する説明図。
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
なお、図1は車両の車両前部1における外観の平面図を示し、図2は車載バッテリ7の内部構成の断面図を示し、図3は各セル71、及び回転機構部76の平面図を示し、図4はバッテリ制御装置70のブロック図を示し、図5は各セル71の位置、及び回転方向R1を説明する説明図を示している。
また、図1中において、矢印Fr及びRrは車両前後方向を示しており、矢印Frは車両前方を示し、矢印Rrは車両後方を示している。さらに、矢印Rh及びLhは車幅方向を示しており、矢印Rhは車両右方向を示し、矢印Lhは車両左方向を示している。
車両の車両前部1は、図1に示すように、車両の意匠面を構成する左右一対のフロントフェンダ2の間において、乗員が乗り込む車室部(図示省略)を構成するダッシュパネル3の下部から車両前方へ延設した左右一対のフロントサイドフレーム4と、フロントサイドフレーム4の前端に設けた左右一対のクラッシュカン5と、クラッシュカン5の先端を車幅方向で連結するバンパーレインフォースメント6とで構成されている。なお、車両前部1において、これらで囲われた空間を、エンジンルームSとする。
そして、エンジンルームSには、図1に示すように、車両右側にエンジンEが配置されるとともに、エンジンEに連結された変速機Tが車両右側に配置されている。さらに、エンジンルームSには、変速機Tの車両上方、かつ車両後方側に車載バッテリ7が配置されている。
加えて、車両左側のフロントサイドフレーム4には、図2に示すように、車載バッテリ7が載置固定されるバッテリトレイ8が、車幅方向内側の側面に固定されている。
また、車載バッテリ7は、特定の側面が車両右側に位置する、すなわちエンジンE側を向くように、バッテリトレイ8に載置されている。この車載バッテリ7は、リチウムイオン二次電池であって、図3に示すように、同じ出力特性を有するとともに、直列接続された4個のセル71で構成されている。
このセル71は、図2及び図3に示すように、平面視略矩形の立方体であって、それぞれ固有の識別情報を有している。
そして、4個のセル71は、図3に示すように、平面視における短辺側となるセル71の面を、平面視における長辺側となる隣接するセル71の面に当接させて、中央に空間を有する平面視略矩形の環状に配置されている。なお、4個のセル71は、その外周に巻着した固定バンド72によって束ねられている。
このような車載バッテリ7におけるバッテリ制御装置70について、図2から図5を用いて詳しく説明する。
バッテリ制御装置70は、図4に示すように、上述した4個のセル71からなる電池モジュール73と、電圧電流センサ74と、バッテリ温度センサ75と、回転機構部76と、これらと電気的に接続された変位制御ユニット77とで構成されている。
ここで、図4に示すように、電池モジュール73を構成する4個のセル71のうち、直列接続された一端側のセル71を第1セル71aとして、第1セル71aに接続されたセル71を第2セル71b、第2セル71bに接続されたセルを第3セル71c、第3セル71cに接続されたセル71を第4セル71dとする。
そして、電池モジュール73は、図5に示すように、平面視における長辺側となる面と、車載バッテリ7における特定の側面である右側面とが対面するように、後述する回転機構部76の回転台座766に第1セル71aが載置され、平面視時計回りに第2セル71b、第3セル71c、及び第4セル71dがこの順番で回転台座766に載置されている。
また、電圧電流センサ74は、各セル71に電気的に接続されたセンサであって、各セル71の電圧、及び電流を検出する機能と、検出した電圧、及び電流をそれぞれ電圧信号、及び電流信号として変位制御ユニット77に出力する機能とを有している。
また、バッテリ温度センサ75は、電池モジュール73の適宜の位置に装着されたセンサであって、電池モジュール73の温度を検出する機能と、検出した温度をバッテリ温度信号として変位制御ユニット77に出力する機能とを有している。
また、回転機構部76は、図2及び図3に示すように、車載バッテリ7に内蔵された機構であって、車両上下方向を回転軸として、4個のセル71を一体的に回転可能に構成されている。
具体的には、回転機構部76は、図2及び図3に示すように、車載バッテリ7の底部をなす固定台座761に一体的に設けた固定歯車体762と、固定歯車体762に歯合する従動歯車体763と、従動歯車体763を回動させる駆動モータ764と、車載バッテリ7の固定台座761における上面に載置されたスラストころ軸受765と、4個のセル71が載置される回転台座766と、従動歯車体763、及び駆動モータ764を収容保持する保持ケース767とで構成されている。
固定歯車体762は、図2及び図3に示すように、固定台座761の平面視略中央において、車両上方へ向けて立設した軸部762aと、軸部762aの上端に設けた大径歯車762bとで一体形成されている。
従動歯車体763は、図2に示すように、車両上下方向を回転軸として、保持ケース767に回転自在に支持されるとともに、上下端にそれぞれ歯車を有する形状に形成されている。
より詳しくは、従動歯車体763は、図2及び図3に示すように、固定歯車体762の大径歯車762bよりも小径で、かつ固定歯車体の大径歯車762bに歯合する小径歯車763aと、小径歯車763aよりも大径の大径歯車763bとを、車両下方からこの順番で同軸上に配置して一体形成されている。
駆動モータ764は、電池モジュール73からの電力で駆動する電気モータであって、図2に示すように、保持ケース767に保持固定されている。さらに、駆動モータ764は、図2及び図3に示すように、その出力軸の先端に一体回転可能に設けられるとともに、従動歯車体763の大径歯車763bに歯合する駆動歯車764aを備えている。この駆動歯車764aは、従動歯車体763の大径歯車763bよりも小径に形成されている。
回転台座766は、図2示すように、スラストころ軸受765の上面に載置されるとともに、固定台座761に対して相対回転可能に構成されている。この回転台座766は、図2及び図3に示すように、平面視略環状に配置した4個のセル71を載置可能な大きさの平板状であって、その略中央にラジアル玉軸受768の外輪が圧入固定されている。なお、ラジアル玉軸受768の内輪には、固定歯車体762の軸部762aが圧入されている。
保持ケース767は、図2示すように、車両下方が開口した略ボックス状であって、例えば展開形状に打ち抜かれた金属製平板をプレス加工して略ボックス状に形成している。この保持ケース767の内部には、図2に示すように、従動歯車体763を保持するブラケット、駆動モータ764を保持するブラケット、及び変位制御ユニット77を保持するブラケットがそれぞれ接合されている。
そして、保持ケース767は、図2及び図3に示すように、4個のセル71で構成された空間内において、開口側を車両下方に向けて、固定歯車体762を覆うように回転台座766の上面に装着固定されている。
このような構成の回転機構部76は、固定歯車体762の大径歯車762bが固定台座761に一体形成されているため、駆動モータ764が回転駆動することで、固定歯車体762の軸部762aを回転軸として回転台座766を回転させる。この際、回転台座766の回転速度は、駆動モータ764の出力軸の回転速度よりも低速の回転速度で回転する。
なお、本実施形態における車載バッテリ7において、図5に示すように、車載バッテリ7の右側面と対向するセル71が配置される回転台座766の位置を第1の位置P1とする。換言すると、車載バッテリ7は、エンジンEに近接するとともに、平面視における長辺側となる面がエンジンEと対向するセル71が配置される位置を、第1の位置P1とする。
そして、第1の位置P1に載置されたセル71に対して、平面視時計回りで隣接するセル71が配置される回転台座766の位置を、順に第2の位置P2、第3の位置P3、及び第4の位置P4とする。
また、変位制御ユニット77は、図2及び図4に示すように、保持ケース767の内部に保持固定された制御ユニットであって、バッテリ温度センサ75、電圧電流センサ74、回転機構部76の駆動モータ764、及びエンジンEの動作を制御する電子制御ユニット(Electronic Control Unit、以下「ECU」と呼ぶ)9と電気的に接続されている。なお、変位制御ユニット77は、電池モジュール73から電力の供給を受けて動作するものとする。
この変位制御ユニット77は、図4に示すように、各種情報を記憶する記憶部771と、各部の動作を制御する制御部772とで構成されている。
記憶部771は、例えば、不揮発性メモリなどで構成され、各種情報を書き込んで記憶する機能と、各種情報を読み出す機能とを有している。この記憶部771には、各セル71の位置を示す位置情報と、ECU9から取得したエンジンEの稼働時間を示す稼働時間情報とが記憶されている。
なお、位置情報には、上述した車載バッテリ7における第1の位置P1を示す情報と、第1の位置P1に位置するセル71の識別情報とが関連付けて登録されている。同様に、位置情報には、第2の位置P2を示す情報と第2の位置P2に位置するセル71の識別情報とが関連付けて登録され、第3の位置P3を示す情報と第3の位置P3に位置するセル71の識別情報とが関連付けて登録され、第4の位置P4を示す情報と第4の位置P4にするセル71の識別情報とが関連付けて登録されている。
制御部772は、ECU9が出力したエンジンEの稼働時間を示す情報を取得する機能と、各セル71の識別情報を取得する機能と、バッテリ温度センサ75が出力したバッテリ温度信号に基づいて電池モジュール73の温度を取得する機能と、電圧電流センサ74の電圧信号、及び電流信号に基づいて各セル71の電圧値、及び電流値を取得する機能と、駆動モータ764の回転を制御する機能とを有している。
次に、上述した構成のバッテリ制御装置70における動作について、図6から図8を用いて詳しく説明する。
なお、図6はバッテリ制御装置70における動作のフローチャートを示し、図7は抵抗値取得処理における動作のフローチャートを示し、図8はセル変位処理における動作のフローチャートを示し、図9はセル変位処理後の各セル71の位置を説明する説明図を示している。
また、図9(a)は90°回転処理後の各セル71の位置を示し、図9(b)は180°回転処理後の各セル71の位置を示し、図9(c)は270°回転処理後の各セル71の位置を示している。
まず、変位制御ユニット77の制御部772は、変位制御ユニット77と電池モジュール73とが初めて導通した際、個別の識別情報を第1セル71aから順番に読込む。その後、制御部772は、第1の位置P1に載置された第1セル71aの識別情報を、第1の位置P1を示す情報に関連付けるとともに、位置情報として記憶部771に記憶させる。
同様に、制御部772は、第2セル71bの識別情報を第2の位置P2を示す情報に関連付け、第3セル71cの識別情報を第3の位置P3を示す情報に関連付け、第4セル71dの識別情報を第4の位置P4を示す情報に関連付けるとともに、位置情報として記憶部771に記憶させる。
そして、変位制御ユニット77の制御部772は、図6に示すように、乗員の操作によってエンジンEが始動しているか否かに関わらず一定時間経過ごとに処理を開始して、記憶部771に記憶している稼働時間情報に基づいて、エンジンEの稼働時間が所定時間以上か否かを判定する(ステップS101)。
エンジンEの稼働時間が所定時間未満の場合(ステップS101:No)、制御部772は、処理を終了したのち、一定期間経過後に、ステップS101の処理を再開する。
一方、エンジン稼働時間が所定時間以上の場合(ステップS101:Yes)、制御部772は、電圧電流監視開始処理を開始する(ステップS102)。具体的には、制御部772は、電圧電流センサ74からの電圧信号、及び電流信号を取得して、各セル71の電圧降下、及び出力電流を監視する。その後、制御部772は、各セル71の内部抵抗値を取得する抵抗値取得処理を開始する(ステップS103)。
抵抗値取得処理を開始すると、制御部772は、図7に示すように、バッテリ温度が、抵抗値の取得に適した所定温度範囲内かを判定する(ステップS111)。なお、抵抗値の取得に適した所定温度範囲としては、極端に低温でない範囲、あるいは極端に高温でない範囲であって、好ましくは常温の範囲とする。
バッテリ温度が所定温度範囲内でなければ(ステップS111:No)、制御部772は、抵抗値の取得に適した条件下ではないと判定して、抵抗値取得処理を終了して、処理を図6のステップS103に戻す。
一方、バッテリ温度が所定温度範囲内であれば(ステップS111:Yes)、制御部772は、乗員の操作によってエンジンEを始動させる始動ボタンが押下されたか否かを判定する(ステップS112)。
始動ボタンが押下された場合(ステップS112:Yes)、制御部772は、電圧電流センサ74を介して取得した出力電流が、短時間に出力される大電流の範囲を示す大電流範囲内の電流値か否かを判定する(ステップS113)。なお、ステップS113における大電流範囲としては、エンジンEの始動時に短時間で出力される大電流であって、例えば700から800Aの範囲とする。
出力電流が大電流範囲内の電流値であれば(ステップS113:Yes)、制御部772は、抵抗値算出処理を開始して(ステップS114)、取得した電圧降下、及び出力電流に基づいて、各セル71の内部抵抗値を算出する。その後、制御部772は、算出したセル71の内部抵抗値、及びセル71の識別情報を関連付けて、記憶部771に一時記憶したのち、抵抗値取得処理を終了して、処理を図6のステップS103に戻す。
また、図7のステップS112において、始動ボタンが押下されていなければ(ステップS112:No)、制御部772は、現在の車両の状態が走行中か否かを判定する(ステップS115)。
車両が走行中の場合(ステップS115:Yes)、制御部772は、電圧電流センサ74を介して取得した出力電流が、走行中に出力される中程度の電流の範囲を示す中程度電流範囲内の電流値か否かを判定する(ステップS116)。なお、中程度電流範囲としては、走行中に補機類などに連続して出力される中程度の電流値の範囲であって、例えば数10Aの範囲とする。
出力電流が中程度電流範囲内の電流値であれば(ステップS116:Yes)、制御部772は、抵抗値算出処理を開始して(ステップS117)、取得した電圧降下、及び出力電流に基づいて、各セル71の内部抵抗値を算出する。その後、制御部772は、算出したセル71の内部抵抗値、及びセル71の識別情報を関連付けて、記憶部771に一時記憶したのち、抵抗値取得処理を終了して、処理を図6のステップS103に戻す。
また、図7のステップS115において、車両が走行中でない場合(ステップS115:No)、制御部772は、エンジンEが停止している状態と判定して、電圧電流センサ74を介して取得した出力電流が、エンジン停止中に出力される暗電流の範囲を示す暗電流範囲内の電流値か否かを判定する(ステップS118)。なお、暗電流範囲としては、エンジンEが停止中であってもECU9などに記憶されている各種情報を保持するために流れる小さい電流値の範囲であって、例えば、数10mAの範囲とする。
出力電流が暗電流範囲内の電流値であれば(ステップS118:Yes)、制御部772は、抵抗値算出処理を開始して(ステップS119)、取得した電圧降下、及び出力電流に基づいて、各セル71の内部抵抗値を算出する。その後、制御部772は、算出したセル71の内部抵抗値、及びセル71の識別情報を関連付けて、記憶部771に一時記憶したのち、抵抗値取得処理を終了して、処理を図6のステップS103に戻す。
なお、図7のステップS113において、出力電流が大電流範囲内の電流値でない場合(ステップS113:No)、図7のステップS116において、出力電流が中程度電流範囲内の電流値でない場合(ステップS116:No)、図7のステップS118において、出力電流が暗電流範囲内の電流値でない場合(ステップS118:No)、制御部772は、抵抗値取得処理を終了して、処理を図6のステップS103に戻す。
図6のステップS103に戻り、抵抗値取得処理を終了すると、制御部772は、各セル71の内部抵抗値を取得したか否かを判定する(ステップS104)。各セル71の内部抵抗値を取得していない場合(ステップS104:No)、制御部772は、処理をステップS103に戻して、各セル71の内部抵抗値を取得する。
一方、各セル71の内部抵抗値を取得した場合(ステップS104:Yes)、制御部772は、セル変位処理を開始する(ステップS105)。
セル変位処理を開始すると、制御部772は、図8に示すように、記憶部771に一時記憶した各セル71の内部抵抗値に基づいて、最小抵抗値のセル数を算出する(ステップS121)。
この際、制御部772は、例えば内部抵抗値の誤差許容範囲を10%とし、各セル71の内部抵抗値のうち最も小さい内部抵抗値に10%の誤差を加味した値を最小抵抗値として、この最小抵抗値を下回る内部抵抗値のセルの数を算出する。
その後、制御部772は、最小抵抗値のセル数が4個か否かを判定する(ステップS122)、最小抵抗値のセル数が4個の場合(ステップS122:Yes)、制御部772は、エンジンEの熱負荷を受け易い第1の位置P1に位置するセル71を含む各セル71に劣化の偏りがないものとして、セル変位処理を終了し、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、最小抵抗値のセル数が4個でない場合(ステップS122:No)、制御部772は、最小抵抗値のセル数が3個か否かを判定する(ステップS123)。
最小抵抗値のセル数が3個の場合(ステップS123:Yes)、制御部772は、第1の位置P1に位置するセル71以外のセル71が、最小抵抗値のセル71であると判定して、回転台座766を平面視時計回りに90°回転させる90°回転処理を開始する(ステップS124)。
90°回転処理を開始すると、制御部772の指示によって駆動モータ764は、図5に示すように、平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を90°回転させて、第4の位置P4に位置するセル71が、第1の位置P1に位置するように変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報、第2の位置P2を示す情報、第3の位置P3を示す情報、及び第4の位置P4を示す情報に関連付けられたセル71の識別情報を書き換えて、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
例えば、第1の位置P1に第1セル71aが位置する初期状態(図5参照)から平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を90°回転させることで、図9(a)に示すように、平面視における長辺側となる第4セル71dの面がエンジンE側を向くように、第4の位置P4に位置する第4セル71dを第1の位置P1に変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報に関連付けられた識別情報を、第4セル71dの識別情報に変更して、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
同様に、制御部772は、位置情報における第2の位置P2を示す情報に関連付けられた識別情報を第1セル71aの識別情報に変更し、第3の位置P3を示す情報に関連付けられた識別情報を第2セル71bの識別情報に変更し、第4の位置P4を示す情報に関連付けられた識別情報を第3セル71cの識別情報に変更して、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
このようにして、エンジンEの熱負荷を受け易い第1の位置P1に、最小抵抗値のセル71を配置させると、制御部772は、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
図8のステップS123において、最小抵抗値のセル数が3個でない場合(ステップS123:No)、制御部772は、最小抵抗値のセル数が2個か否かを判定する(ステップS125)。
最小抵抗値のセル数が2個の場合(ステップS125:Yes)、制御部772は、記憶部771の位置情報を読込むとともに、最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71を含んでいるか否かを位置情報に基づいて判定する(ステップS126)。
最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71を含んでいる場合(ステップS126:Yes)、制御部772は、少なくとも第4の位置P4に位置するセル71が最小抵抗値のセルであると判定して、処理をステップS124に進めて90°回転処理を開始する。その後、制御部772は、新しい位置情報を記憶部771に記憶させたのち、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、図8のステップS126において、最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71を含んでいない場合(ステップS126:No)、制御部772は、第2の位置P2、または第3の位置P3に位置するセル71が最小抵抗値のセルと判定して、回転台座766を平面視時計回りに180°回転させる180°回転処理を開始する(ステップS127)。
180°回転処理を開始すると、制御部772の指示によって駆動モータ764は、図5に示すように、平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を180°回転させて、第3の位置P3に位置するセル71が、第1の位置P1に位置するように変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報、第2の位置P2を示す情報、第3の位置P3を示す情報、及び第4の位置P4を示す情報に関連付けられたセル71の識別情報を書き換えて、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
例えば、第1の位置P1に第1セル71aが位置する初期状態(図5参照)から平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を180°回転させることで、図9(b)に示すように、平面視における長辺側となる第3セル71cの面がエンジンE側を向くように、第3の位置P3に位置する第3セル71cを第1の位置P1に変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報に関連付けられた識別情報を、第3セル71cの識別情報に変更して、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
同様に、制御部772は、位置情報における第2の位置P2を示す情報に関連付けられた識別情報を第4セル71dの識別情報に変更し、第3の位置P3を示す情報に関連付けられた識別情報を第1セル71aの識別情報に変更し、第4の位置P4を示す情報に関連付けられた識別情報を第2セル71bの識別情報に変更して、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
このようにして、エンジンEの熱負荷を受け易い第1の位置P1に、最小抵抗値のセル71を配置させると、制御部772は、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
また、図8のステップS125において、最小抵抗値のセル数が2個でない場合(ステップS125:No)、制御部772は、最小抵抗値のセル数が1個と判定し、記憶部771の位置情報に基づいて、最小抵抗値のセルが第4の位置P4に位置するセル71であるか否かを判定する(ステップS128)。
最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71の場合(ステップS128:Yes)、制御部772は、回転台座766を平面視時計回りに90°回転させる90°回転処理を開始する(ステップS129)。この90°回転処理は、上述したステップS124の90°回転処理と同じ処理のため、その詳細な説明を省略する。その後、制御部772は、新しい位置情報を記憶部771に記憶させたのち、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、図8のステップS128において、最小抵抗値のセルが第4の位置P4に位置するセル71でない場合(ステップS128:No)、制御部772は、記憶部771の位置情報に基づいて、最小抵抗値のセルが第3の位置P3に位置するセル71であるか否かを判定する(ステップS130)。
最小抵抗値のセルが第3の位置P3に位置するセル71の場合(ステップS130:Yes)、制御部772は、回転台座766を平面視時計回りに180°回転させる180°回転処理を開始する(ステップS131)。この180°回転処理は、上述したステップS127の180°回転処理と同じ処理のため、その詳細な説明を省略する。その後、制御部772は、新しい位置情報を記憶部771に記憶させたのち、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
また、図8のステップS130において、最小抵抗値のセルが第3の位置P3に位置するセル71でない場合(ステップS130:No)、制御部772は、記憶部771の位置情報に基づいて、最小抵抗値のセルが第2の位置P2に位置するセル71であるか否かを判定する(ステップS132)。
最小抵抗値のセルが第2の位置P2に位置するセル71の場合(ステップS132:Yes)、制御部772は、回転台座766を平面視時計回りに270°回転させる270°回転処理を開始する(ステップS133)。
270°回転処理を開始すると、制御部772の指示によって駆動モータ764は、図5に示すように、平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を270°回転させて、第2の位置P2に位置するセル71が、第1の位置P1に位置するように変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報、第2の位置P2を示す情報、第3の位置P3を示す情報、及び第4の位置P4を示す情報に関連付けられたセル71の識別情報を書き換えて、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
例えば、第1の位置P1に第1セル71aが位置する初期状態(図5参照)から平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を270°回転させることで、図9(c)に示すように、平面視における長辺側となる第2セル71bの面がエンジンE側を向くように、第2の位置P2に位置する第2セル71bを第1の位置P1に変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報に関連付けられた識別情報を、第2セル71bの識別情報に変更して、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
同様に、制御部772は、位置情報における第2の位置P2を示す情報に関連付けられた識別情報を第3セル71cの識別情報に変更し、第3の位置P3を示す情報に関連付けられた識別情報を第4セル71dの識別情報に変更し、第4の位置P4を示す情報に関連付けられた識別情報を第1セル71aの識別情報に変更して、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
このようにして、エンジンEの熱負荷を受け易い第1の位置P1に、最小抵抗値のセル71を配置させると、制御部772は、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、図8のステップS132において、最小抵抗値のセルが第2の位置P2に位置するセル71でない場合(ステップS132:No)、制御部772は、第1の位置P1に位置するセル71が最小抵抗値のセルであると判定して、セル変位処理を終了したのち、処理を図6のステップS105に戻す。
図6のステップS105に戻り、セル変位処理を終了すると、制御部772は、電圧電流監視停止処理を開始して(ステップS106)、各セル71の電圧降下、及び出力電流の監視を停止する。
その後、制御部772は、処理を終了したのち、一定期間経過後に、ステップS101の処理を再開する。
以上のような動作を実現するバッテリ制御装置70は、最小抵抗値のセル71を、熱負荷が加わり易い位置に変位させることができる。換言すれば、バッテリ制御装置70は、最小抵抗値のセル71よりも内部抵抗値が高いセル71を、熱負荷が加わり易い位置から離間させることができる。
このため、バッテリ制御装置70は、各セル71に加わる熱負荷を均等化する、すなわち各セル71の劣化の進行具合を均等化することができる。
従って、バッテリ制御装置70は、各セル71における劣化の偏りを抑えて、車載バッテリ7の寿命低下を抑制することができる。
また、車両上下方向を回転軸とする回転方向R1へ、平面視略矩形の環状に配置された4個のセル71を一体的に回転させる回転機構部76を備えたことにより、バッテリ制御装置70は、エンジンEに対するセル71の相対位置を容易に変更することができる。
さらに、平面視略矩形の環状に4個のセル71が配置されているため、バッテリ制御装置70は、4個のセル71で囲われた空間に回転機構部76の一部を容易に配置することができる。これにより、バッテリ制御装置70は、車載バッテリ7の大型化を抑えて、回転機構部76を車載バッテリ7に内蔵することができる。
従って、バッテリ制御装置70は、平面視略矩形の環状に配置した4個のセル71を一体的に回転させる回転機構部76により、エンジンEに対するセル71の相対位置を効率よく変位させることができる。
また、エンジンEの稼働時間が所定時間以上の場合、各セル71の内部抵抗値を検出する構成としたことにより、バッテリ制御装置70は、車載バッテリ7の寿命低下をより確実に抑制することができる。
具体的には、常時、セル71の内部抵抗値を検出する構成とした場合、内部抵抗値の変化に追従して頻繁に回転機構部76が動作するため、回転機構部76に不具合が生じるおそれがある。
そこで、エンジンEの稼働時間が所定時間以上の場合、セル71の内部抵抗値を検出する構成としたことにより、バッテリ制御装置70は、内部抵抗値の変化に追従して回転機構部76が頻繁に動作することを防止できる。これにより、バッテリ制御装置70は、エンジンEに対するセル71の相対位置を安定して変位させることができる。
従って、バッテリ制御装置70は、エンジンEの稼働時間が所定時間以上の場合に、セル71の内部抵抗値を検出することで、回転機構部76の不具合を防止して、車載バッテリ7の寿命低下をより確実に抑制することができる。
次に、上述した実施例1におけるセル変位処理の動作が異なる実施例2について、図10及び図11を用いて詳しく説明する。
より詳しくは、最小抵抗値のセル数、あるいは最小抵抗値のセル71がどの位置に位置するかによって、平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を回転させた実施例1に対して、実施例2では、最小抵抗値のセル数、あるいは最小抵抗値のセル71がどの位置に位置するかによって、平面視時計回りの回転方向R1、または平面視反時計回りの回転方向R2に回転台座766を回転させる点が相違する。
なお、図10は実施例2におけるセル変位処理のフローチャートを示し、図11は実施例2における各セル71の位置、及び回転方向R1,R2を説明する説明図を示している。
また、上述した実施例1と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
まず、上述した実施例1における図6のステップS104において、各セル71の内部抵抗値を取得した場合(ステップS104:Yes)、制御部772は、セル変位処理を開始する(ステップS105)。
セル変位処理を開始すると、制御部772は、図10に示すように、記憶部771に一時記憶した各セル71の内部抵抗値に基づいて、最小抵抗値のセル数を算出する(ステップS221)。
この際、制御部772は、例えば内部抵抗値の誤差許容範囲を10%とし、各セル71の内部抵抗値のうち最も小さい内部抵抗値に10%の誤差を加味した値を最小抵抗値として、この最小抵抗値を下回る内部抵抗値のセルの数を算出する。
その後、制御部772は、最小抵抗値のセル数が4個か否かを判定する(ステップS222)、最小抵抗値のセル数が4個の場合(ステップS222:Yes)、制御部772は、エンジンEの熱負荷を受け易い第1の位置P1に位置するセル71を含む各セル71に劣化の偏りがないものとして、セル変位処理を終了し、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、最小抵抗値のセル数が4個でない場合(ステップS222:No)、制御部772は、最小抵抗値のセル数が3個か否かを判定する(ステップS223)。
最小抵抗値のセル数が3個の場合(ステップS223:Yes)、制御部772は、第1の位置P1に位置するセル71以外のセル71が、最小抵抗値のセル71であると判定して、回転台座766を平面視時計回りに90°回転させる90°正転処理を開始する(ステップS224)。
90°正転処理を開始すると、制御部772の指示によって駆動モータ764は、図11に示すように、平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を90°回転させて、第4の位置P4に位置するセル71が、第1の位置P1に位置するように変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報、第2の位置P2を示す情報、第3の位置P3を示す情報、及び第4の位置P4を示す情報に関連付けられたセル71の識別情報を書き換えて、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。
このようにして、エンジンEの熱負荷を受け易い第1の位置P1に、最小抵抗値のセル71を配置させると、制御部772は、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
図10のステップS223において、最小抵抗値のセル数が3個でない場合(ステップS223:No)、制御部772は、最小抵抗値のセル数が2個か否かを判定する(ステップS225)。
最小抵抗値のセル数が2個の場合(ステップS225:Yes)、制御部772は、記憶部771の位置情報を読込むとともに、最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71を含んでいるか否かを位置情報に基づいて判定する(ステップS226)。
最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71を含んでいる場合(ステップS226:Yes)、制御部772は、少なくとも第4の位置P4に位置するセル71が最小抵抗値のセルであると判定して、処理をステップS224に進めて90°正転処理を開始する。その後、制御部772は、新しい位置情報を記憶部771に記憶させたのち、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、図10のステップS226において、最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71を含んでいない場合(ステップS226:No)、制御部772は、第2の位置P2、または第3の位置P3に位置するセル71が最小抵抗値のセルと判定して、最小抵抗値のセル71が、第2の位置P2に位置するセル71を含んでいるか否かを位置情報に基づいて判定する(ステップS227)。
最小抵抗値のセル71が、第2の位置P2に位置するセル71を含んでいる場合(ステップS227:Yes)、制御部772は、少なくとも第2の位置P2に位置するセル71が最小抵抗値のセルであると判定して、回転台座766を平面視反時計回りに90°回転させる90°逆転処理を開始する(ステップS228)。
90°逆転処理を開始すると、制御部772の指示によって駆動モータ764は、図11に示すように、平面視反時計回りの回転方向R2に回転台座766を90°回転させて、第2の位置P2に位置するセル71が、第1の位置P1に位置するように変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報、第2の位置P2を示す情報、第3の位置P3を示す情報、及び第4の位置P4を示す情報に関連付けられたセル71の識別情報を書き換えて、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。その後、制御部772は、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、図10のステップS227において、最小抵抗値のセル71が、第2の位置P2に位置するセル71を含んでいない場合(ステップS227:No)、制御部772は、第3の位置P3に位置するセル71が最小抵抗値のセルであると判定して、回転台座766を平面視時計回りに180°回転させる180°回転処理を開始する(ステップS229)。
180°回転処理を開始すると、制御部772の指示によって駆動モータ764は、図11に示すように、平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を180°回転させて、第3の位置P3に位置するセル71が、第1の位置P1に位置するように変位させる。
そして、制御部772は、位置情報における第1の位置P1を示す情報、第2の位置P2を示す情報、第3の位置P3を示す情報、及び第4の位置P4を示す情報に関連付けられたセル71の識別情報を書き換えて、新しい位置情報として記憶部771に記憶させる。その後、制御部772は、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
また、図10のステップS225において、最小抵抗値のセル数が2個でない場合(ステップS225:No)、制御部772は、最小抵抗値のセル数が1個と判定し、記憶部771の位置情報に基づいて、最小抵抗値のセルが第4の位置P4に位置するセル71であるか否かを判定する(ステップS230)。
最小抵抗値のセル71が、第4の位置P4に位置するセル71の場合(ステップS230:Yes)、制御部772は、回転台座766を平面視時計回りに90°回転させる90°正転処理を開始する(ステップS231)。この90°正転処理は、上述したステップS224の90°正転処理と同じ処理のため、その詳細な説明を省略する。その後、制御部772は、新しい位置情報を記憶部771に記憶させたのち、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、図8のステップS230において、最小抵抗値のセルが第4の位置P4に位置するセル71でない場合(ステップS230:No)、制御部772は、記憶部771の位置情報に基づいて、最小抵抗値のセルが第3の位置P3に位置するセル71であるか否かを判定する(ステップS232)。
最小抵抗値のセルが第3の位置P3に位置するセル71の場合(ステップS232:Yes)、制御部772は、回転台座766を平面視時計回りに180°回転させる180°回転処理を開始する(ステップS233)。この180°回転処理は、上述したステップS229の180°回転処理と同じ処理のため、その詳細な説明を省略する。その後、制御部772は、新しい位置情報を記憶部771に記憶させたのち、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
また、図8のステップS232において、最小抵抗値のセルが第3の位置P3に位置するセル71でない場合(ステップS232:No)、制御部772は、記憶部771の位置情報に基づいて、最小抵抗値のセルが第2の位置P2に位置するセル71であるか否かを判定する(ステップS234)。
最小抵抗値のセルが第2の位置P2に位置するセル71の場合(ステップS234:Yes)、制御部772は、回転台座766を平面視反時計回りに90°回転させる90°逆転処理を開始する(ステップS235)。この90°逆転処理は、上述したステップS228の90°逆転処理と同じ処理のため、その詳細な説明を省略する。その後、制御部772は、新しい位置情報を記憶部771に記憶させたのち、セル変位処理を終了して、処理を図6のステップS105に戻す。
一方、図10のステップS234において、最小抵抗値のセルが第2の位置P2に位置するセル71でない場合(ステップS234:No)、制御部772は、第1の位置P1に位置するセル71が最小抵抗値のセルであると判定して、セル変位処理を終了したのち、処理を図6のステップS105に戻す。
図6のステップS105に戻り、セル変位処理を終了すると、制御部772は、電圧電流監視停止処理を開始して(ステップS106)、各セル71の電圧降下、及び出力電流の監視を停止する。
その後、制御部772は、処理を終了したのち、一定期間経過後に、ステップS101の処理を再開する。
以上のような動作を実現する実施例2のバッテリ制御装置70は、上述した実施例1と同様に、各セル71における劣化の偏りを抑えて、車載バッテリ7の寿命低下を抑制することができる。
さらに、最小抵抗値のセル数、あるいは最小抵抗値のセル71がどの位置に位置するかによって、平面視時計回り、または平面視反時計回りに回転台座766を回転させたことにより、バッテリ制御装置70は、最小抵抗値のセル71を、最小回転角度で効率よく変位させることができる。
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の複数のセルは、実施形態の4個のセル71(第1セル71a、第2セル71b、第3セル71c、及び第4セル71d)に対応し、
以下同様に、
車載バッテリの制御装置は、バッテリ制御装置70に対応し、
抵抗値検出手段は、電圧電流センサ74、及び変位制御ユニット77に対応し、
変位機構、及び回転機構は、回転機構部76に対応し、
変位制御手段は、変位制御ユニット77に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
例えば、上述した実施例1及び実施例2において、平面視略矩形の環状に4個のセル71を配置した構成としたが、これに限定せず、中央に空間を有する環状であれば、平面視略多角形の環状に複数のセルを配置した構成、あるいは平面視略円形の環状に複数のセルを配置した構成としてもよい。
また、4個のセル71を一体的に回転させる回転機構部76としたが、これに限定せず、回転台座766に替えて平面視長楕円状の軌道レールに複数のセルを平面視略長楕円形の環状に配置し、軌道レールに沿ってセルを送ることで変位させる送り機構部であってもよい。
また、4個のセル71を平面視略環状に配置し、車両上下方向を回転軸として、回転台座766が回転する構成としたが、これに限定せず、複数のセルを正面視略環状に配置し、車両前後方向を回転軸として、回転台座が回転する構成としてもよい。
また、車載バッテリ7の内部において、複数のセル71が一体的に回転する構成としたが、これに限定せず、車載バッテリの外部に設けた回転機構部によって、車載バッテリ自体が回転する構成としてもよい。
また、固定歯車体762と、従動歯車体763と、駆動モータ764と、スラストころ軸受765と、回転台座766と、保持ケース767とで構成された回転機構部76としたが、これに限定せず、複数のセルを一体的に回転可能であれば適宜の構成としてもよい。
また、エンジンEの稼働時間が所定時間以上の場合、抵抗値取得処理を開始する構成としたが、これに限定せず、セル変位処理を最後に行ったときからの経過時間が所定時間以上の場合、あるいは車両の走行距離が所定距離以上の場合、抵抗値取得処理を開始する構成としてもよい。もしくは、図6におけるステップS101を不要にして、エンジンEの稼働時間などに関わらず、抵抗値取得処理を開始する構成としてもよい。
また、変位制御ユニット77と電池モジュール73とが初めて導通した際、各セル71の識別情報と、回転台座766の位置(第1の位置P1、第2の位置P2、第3の位置、及び第4の位置P4)を示す情報とを関連付けて記憶した位置情報としたが、これに限定せず、回転方向における回転台座766の位置を検出するセンサを設けて、センサが検出した位置とセルの識別情報とを関連付けた位置情報としてもよい。この場合、センサが検出した位置と、位置情報に基づいて、回転台座の回転角度、及び回転方向を決定してもよい。
また、上述した実施例2の180°回転処理(図10のステップS229、ステップS233)において、平面視時計回りの回転方向R1に回転台座766を180°回転させたが、これに限定せず、平面視反時計回りの回転方向R2に回転台座766を180°回転させてもよい。
7…車載バッテリ
70…バッテリ制御装置
71…セル
71a…第1セル
71b…第2セル
71c…第3セル
71d…第4セル
74…電圧電流センサ
76…回転機構部
77…変位制御ユニット
E…エンジン
R1…回転方向
R2…回転方向
S…エンジンルーム

Claims (3)

  1. 直列接続した複数のセルで構成されるとともに、車両のエンジンルームに配置された車載バッテリの動作を制御する車載バッテリの制御装置であって、
    前記各セルの内部抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、
    前記エンジンルームに配置されたエンジンに対する前記セルの相対位置を変位させる変位機構と、
    最も小さい内部抵抗値のセルが、他のセルよりも前記エンジンに近い位置に位置するように、前記変位機構を動作させる変位制御手段とを備えた
    車載バッテリの制御装置。
  2. 前記車載バッテリにおける前記複数のセルが、
    所定方向から見て略環状に配置された構成とし、
    前記変位機構が、
    前記所定方向に沿った軸線を回転中心とする回転方向へ、前記複数のセルを一体的に回転させる回転機構で構成された
    請求項1に記載の車載バッテリの制御装置。
  3. 前記抵抗値検出手段を、
    所定期間が経過するごとに、前記各セルの内部抵抗値を検出する構成とした
    請求項1または請求項2に記載の車載バッテリの制御装置。
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