(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給するバッテリの充電開始から充電終了までの任意の時点について、該バッテリに流れこんだ総電気量のうち、起電力として前記バッテリに充電される電気量の割合である充電効率を検出するに当たり、
前記バッテリの充電開始時点における内部抵抗値である開始時抵抗値と、該バッテリの充電開始後から充電終了までの任意の時点における内部抵抗値である開始後抵抗値とを、各時点において測定される前記バッテリの端子電圧と充電電流とを用いて各々求め、
前記開始時抵抗値と前記開始後抵抗値との差分である差分抵抗値を求め、
前記バッテリに固有の該バッテリの満充電状態における内部抵抗値である満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求め、
前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合に基づいて、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出するようにした、
ことを特徴とするバッテリの充電効率検出方法。
【請求項２】
前記任意の時点における前記バッテリの充電効率の理想値からの低下分を示す値として前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求め、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を示す値として、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を１から減じた値を求めることで、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出するようにした請求項１記載のバッテリの充電効率検出演算方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバッテリの充電効率検出方法によって、前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリの充電効率に基づいて、前記充電開始時点から充電終了時点に亘る充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出するようにした、
ことを特徴とするバッテリの充電電気量検出方法。
【請求項４】
前記充電開始時点は、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されていない電極の活性状態からの充電動作の開始時点であり、前記バッテリの充電電流の経時変化のパターンに基づいて、該バッテリの電極が前記活性状態にあるか否かを判別し、前記活性状態においては、充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を、請求項１又は２に記載のバッテリの充電効率検出方法によって前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリの充電効率に基づいて検出し、前記活性状態に至る前の、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されている状態における、該不動態膜の充電動作による破壊が進行している電極の過渡期間においては、前記バッテリの充電電流に、該充電電流による充電時間を乗じて求めた充電電気量を積算することで、前記過渡期間における充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出するようにした請求項３記載のバッテリの充電電気量検出方法。
【請求項５】
負荷に電力を供給するバッテリの充電開始から充電終了までの任意の時点について、該バッテリに流れこんだ総電気量のうち、起電力として前記バッテリに充電される電気量の割合である充電効率を検出するバッテリの充電効率検出装置であって、
前記バッテリの充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリの端子電圧とを測定する電流・電圧測定手段と、
前記バッテリの充電開始時点において前記電流・電圧測定手段により測定された、該バッテリの充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリの端子電圧とに基づいて、該バッテリの充電開始時点における内部抵抗値である開始時抵抗値を求める開始時抵抗値演算手段と、
前記任意の時点において前記電流・電圧測定手段により測定された、前記バッテリの充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリの端子電圧とに基づいて、該バッテリの前記任意の時点における内部抵抗値である開始後抵抗値を求める開始後抵抗値演算手段と、
前記開始時抵抗値演算手段により求められた前記開始時抵抗値と前記開始後抵抗値演算手段により求められた前記開始後抵抗値との差分である差分抵抗値を求める差分抵抗値演算手段と、
前記バッテリに固有の該バッテリの満充電状態における内部抵抗値である満充電時抵抗値を保持する満充電時抵抗値保持手段と、
前記満充電時抵抗値保持手段により保持されている前記満充電時抵抗値に対する、前記差分抵抗値演算手段により求められた前記差分抵抗値の割合を求める抵抗値割合演算手段とを備えており、
前記抵抗値割合演算手段により求められた、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合に基づいて、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出する、
ことを特徴とするバッテリの充電効率検出装置。
【請求項６】
前記抵抗値割合演算手段は、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率の理想値からの低下分を示す値として、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求めるように構成されており、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を示す値として、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を１から減じた値を求めることで、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出する請求項５記載のバッテリの充電効率検出演算装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のバッテリの充電効率検出装置を備えており、該バッテリの充電効率検出装置によって、前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリの充電効率に基づいて、前記充電開始時点から充電終了時点に亘る充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出する、
ことを特徴とするバッテリの充電電気量検出装置。
【請求項８】
前記充電開始時点は、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されていない活性状態からの充電動作の開始時点であり、前記電流・電圧測定手段により測定された前記バッテリの充電電流の経時変化のパターンに基づいて、該バッテリの電極が前記活性状態にあるか否かを判別する活性状態判別手段をさらに備えており、前記バッテリの電極が前記活性状態にあると前記活性状態判別手段が判別している状態においては、充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を、請求項５又は６に記載のバッテリの充電効率検出装置によって前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリの充電効率に基づいて検出するように構成されていると共に、さらに、前記電流・電圧測定手段により測定された前記バッテリの充電電流に該充電電流による充電時間を乗じて、単位時間当たりの充電電気量を周期的に求める過渡期間充電電気量割出手段を備えており、前記バッテリの電極が前記活性状態にないと前記活性状態判別手段が判別している状態においては、前記過渡期間充電電気量割出手段により周期的に求められた前記単位時間当たりの充電電気量を積算することで、前記不動態膜の充電動作による破壊が進行している電極の過渡期間における充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出する請求項７記載のバッテリの充電電気量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に電力を供給するバッテリの充電開始から充電終了までの任意の時点について、バッテリに流れこんだ総電気量のうち、起電力としてバッテリに充電される電気量の割合である充電効率を検出する方法及びその装置と、検出した充電効率を用いてその充電中にバッテリに充電された電気量を検出する方法及び装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両に搭載されるバッテリを例に取ると、特にモータを唯一の推進駆動源とする電気自動車においては、一般のエンジンを推進駆動源とする車両におけるガソリンに相当するものであることから、ＳＯＣ（State of charge ）等、バッテリがどの程度充電されているのかを認識しておくことは、車両の正常な走行を確保する上で非常に重要である。
【０００３】
また、近年、エンジンを推進動力源とする一般車や、エンジンの発生するパワーの不足分をモータによりアシストするハイブリッド車両においては、環境保護の観点から、交差点の信号待ち等による停車時にエンジンを停止させるアイドルストップ機能の搭載が進められている。
【０００４】
この機能を搭載した車両においては、エンジンの再始動時に、セルモータやセルモータを兼ねたパワーアシスト用のモータに対してかなりの大電流放電を行うことから、逆に、エンジン再始動のための大電流放電に耐え得るだけの放電可能容量がバッテリに残っていないと、迂闊にアイドルストップさせるわけには行かなくなる。
【０００５】
そのため、上述したＳＯＣや、バッテリにあとどのくらい放電可能な容量が残っているかを示す放電可能容量等、車両に搭載されるバッテリの充電状態を正確に把握することは、先に述べた電気自動車では勿論のこと、一般車やハイブリッド車両においても、非常に重要となる。
【０００６】
ところで、電気自動車においては、車庫に駐車している間等の長時間使用しない時にバッテリの充電を行い、また、ハイブリッド車両においては、エンジンを動力として走行している際に発電機として機能するモータジェネレータにより、或は、モータジェネレータを動力として走行している際の減速時にモータジェネレータに発生する逆起電力により、バッテリの充電を行い、さらに、一般車においては、オルタネータが発電する電力によりバッテリの充電を行う。
【０００７】
このように、電気自動車か、それとも、一般車やハイブリッド車両かに拘わらず、車両に搭載されたバッテリの充電状態は、負荷による電力の消費だけでなく充電によっても変化するので、充電によってバッテリの充電状態がどのように変化したかを正確に把握することも、非常に重要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充電時のバッテリでは、充電反応に伴って酸素ガスや水素ガスが発生してＨ2 Ｏに還元されるので、バッテリに流れ込む電気量の一部が起電力としてバッテリに蓄積されないという現象が起こり、しかもこの現象は、充電が進んで満充電状態に近づくほど顕著になるので、単に充電電流を積算しただけでは、充電によるバッテリの充電状態の変化を正確に把握することができない。
【０００９】
そして、上述した問題は、車両用のバッテリに限ったものではなく、負荷に電力を供給するバッテリ全般について当てはまる問題である。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、負荷に電力を供給するバッテリの充電による充電状態の変化を正確に把握するために有用な、充電開始から充電終了までの任意の時点についての、バッテリに流れこんだ総電気量のうち、起電力として前記バッテリに充電される電気量の割合である充電効率や、充電によってバッテリに現実に充電された電気量を、正確に検出することができる方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１及び請求項２に記載した本発明は、バッテリの充電効率検出方法に関するものであり、請求項３及び請求項４に記載した本発明は、バッテリの充電電気量検出方法に関するものであり、請求項５及び請求項６に記載した本発明は、バッテリの充電効率検出装置に関するものであり、請求項７及び請求項８に記載した本発明は、バッテリの充電電気量検出装置に関するものである。
【００１２】
そして、請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法は、負荷に電力を供給するバッテリの充電開始から充電終了までの任意の時点について、該バッテリに流れこんだ総電気量のうち、起電力として前記バッテリに充電される電気量の割合である充電効率を検出するに当たり、前記バッテリの充電開始時点における内部抵抗値である開始時抵抗値と、該バッテリの充電開始後から充電終了までの任意の時点における内部抵抗値である開始後抵抗値とを、各時点において測定される前記バッテリの端子電圧と充電電流とを用いて各々求め、前記開始時抵抗値と前記開始後抵抗値との差分である差分抵抗値を求め、前記バッテリに固有の該バッテリの満充電状態における内部抵抗値である満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求め、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合に基づいて、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法は、請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法において、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率の理想値からの低下分を示す値として前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求め、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を示す値として、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を１から減じた値を求めることで、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出するようにした。
【００１４】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法は、請求項１又は２に記載したバッテリの充電効率検出方法によって、前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリの充電効率に基づいて、前記充電開始時点から充電終了時点に亘る充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法は、請求項３に記載したバッテリの充電電気量検出方法において、前記充電開始時点が、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されていない電極の活性状態からの充電動作の開始時点であり、前記バッテリの充電電流の経時変化のパターンに基づいて、該バッテリの電極が前記活性状態にあるか否かを判別し、前記活性状態においては、充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を、請求項１又は２に記載したバッテリの充電効率検出方法によって前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した該バッテリの充電効率に基づいて検出し、前記活性状態に至る前の、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されている状態における、該不動態膜の充電動作による破壊が進行している電極の過渡期間においては、前記バッテリの充電電流に、該充電電流による充電時間を乗じて求めた充電電気量を積算することで、前記過渡期間における充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出するようにした。
【００１６】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置は、図１の基本構成図に示すように、負荷に電力を供給するバッテリ１３の充電開始から充電終了までの任意の時点について、該バッテリ１３に流れこんだ総電気量のうち、起電力として前記バッテリ１３に充電される電気量の割合である充電効率を検出するバッテリの充電効率検出装置であって、前記バッテリ１３の充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリ１３の端子電圧とを測定する電流・電圧測定手段Ａと、前記バッテリ１３の充電開始時点において前記電流・電圧測定手段Ａにより測定された、該バッテリ１３の充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリ１３の端子電圧とに基づいて、該バッテリ１３の充電開始時点における内部抵抗値である開始時抵抗値を求める開始時抵抗値演算手段２３Ａと、前記任意の時点において前記電流・電圧測定手段Ａにより測定された、前記バッテリ１３の充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリ１３の端子電圧とに基づいて、該バッテリ１３の前記任意の時点における内部抵抗値である開始後抵抗値を求める開始後抵抗値演算手段２３Ｂと、前記開始時抵抗値演算手段２３Ａにより求められた前記開始時抵抗値と前記開始後抵抗値演算手段２３Ｂにより求められた前記開始後抵抗値との差分である差分抵抗値を求める差分抵抗値演算手段２３Ｃと、前記バッテリ１３に固有の該バッテリ１３の満充電状態における内部抵抗値である満充電時抵抗値を保持する満充電時抵抗値保持手段２３ｃＡと、前記満充電時抵抗値保持手段２３ｃＡにより保持されている前記満充電時抵抗値に対する、前記差分抵抗値演算手段２３Ｃにより求められた前記差分抵抗値の割合を求める抵抗値割合演算手段２３Ｄとを備えており、前記抵抗値割合演算手段２３Ｄにより求められた、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合に基づいて、前記任意の時点における前記バッテリ１３の充電効率を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置は、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置において、前記抵抗値割合演算手段２３Ｄが、前記任意の時点における前記バッテリ１３の充電効率の理想値からの低下分を示す値として、前記満充電時抵抗値満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求めるように構成されており、前記任意の時点における前記バッテリ１３の充電効率を示す値として、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を１から減じた値を求めることで、前記任意の時点における前記バッテリ１３の充電効率を検出するものとした。
【００１８】
さらに、請求項７に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置は、請求項５又は６に記載したバッテリの充電効率検出装置を備えており、該バッテリの充電効率検出装置によって、前記バッテリ１３の充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリ１３の充電効率に基づいて、前記充電開始時点から充電終了時点に亘る充電により前記バッテリ１３に蓄積された充電電気量を検出することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置は、請求項７に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置において、前記充電開始時点が、前記バッテリ１３の電極に不動態膜が形成されていない電極の活性状態からの充電動作の開始時点であり、前記電流・電圧測定手段Ａにより測定された前記バッテリ１３の充電電流の経時変化のパターンに基づいて、該バッテリ１３の電極が前記活性状態にあるか否かを判別する活性状態判別手段２３Ｅをさらに備えており、前記バッテリ１３の電極が前記活性状態にあると前記活性状態判別手段２３Ｅが判別している状態においては、充電により前記バッテリ１３に蓄積された充電電気量を、請求項５又は６に記載したバッテリの充電効率検出装置によって前記バッテリ１３の充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した該バッテリ１３の充電効率に基づいて検出するように構成されていると共に、前記電流・電圧測定手段Ａにより測定された前記バッテリ１３の充電電流に該充電電流による充電時間を乗じて、単位時間当たりの充電電気量を周期的に求める過渡期間充電電気量割出手段２３Ｆを備えており、さらに、前記バッテリ１３の電極が前記活性状態にないと前記活性状態判別手段２３Ｅが判別している状態においては、前記過渡期間充電電気量割出手段２３Ｆにより周期的に求められた前記単位時間当たりの充電電気量を積算することで、前記不動態膜の充電動作による破壊が進行している電極の過渡期間における充電により前記バッテリ１３に蓄積された充電電気量を検出するものとした。
【００２０】
そして、請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法によれば、開始時抵抗値と開始後抵抗値とがいずれも充電時のバッテリの端子電圧とそれに対応する充電電流とにより求められるので、それら両抵抗値の差分である差分抵抗値の満充電時抵抗値に対する割合を求めることで、充電中に測定可能なバッテリの端子電圧とそれに対応する充電電流とを用いて、任意の時点におけるバッテリの充電効率が、バッテリの充電状態の変化に伴うガス化現象の発生を加味して正確に検出されることになる。
【００２１】
また、請求項２に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法において、満充電時抵抗値に対する、開始時抵抗値と開始後抵抗値との差分抵抗値の割合が、バッテリの充電効率の理想値からの低下分を示す値として求められ、この値を１から減じた値を求めることで、任意の時点におけるバッテリの充電効率が検出されることになる。
【００２２】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法によれば、請求項１又は２に記載したバッテリの充電効率検出方法によって、バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出された充電効率により、バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘る単位時間当たりの、バッテリに流れこんだ総電気量のうち起電力として現実にバッテリに充電、蓄積された電気量が求められ、それらを積算することによって、バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘ってバッテリに実際に充電、蓄積された電気量が、正確に検出されることになる。
【００２３】
また、請求項４に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法によれば、請求項３に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法において、バッテリの充電の開始前の段階で、バッテリの電極の表面に絶縁性の不動態膜が形成されていると、充電のための電極への通電に伴う不動態膜の破壊によって充電電流の値が、充電のためにバッテリに印加される電圧に見合った本来の値に向けて増加するが、このような電極が活性状態にない期間には、充電電流が低いことからガス化の発生による充電効率の低下はないと見倣すことができる。
【００２４】
そこで、電極が活性状態にない過渡期間においては、バッテリに充電される電気量が、バッテリの充電電流に該充電電流による充電時間を乗じて、単位時間当たりの充電電気量として周期的に求められる一方、バッテリの電極の表面に不動態膜が形成されていない電極の活性状態では、請求項１又は２に記載したバッテリの充電効率検出方法によってバッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出したバッテリの充電効率に基づいて、バッテリに充電される電気量が検出されることになる。
【００２５】
さらに、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置によれば、図１に示すように、開始時抵抗値演算手段２３Ａにより求められた開始時抵抗値と、開始後抵抗値演算手段２３Ｂにより求められた開始後抵抗値とが、いずれも、電流・電圧測定手段Ａにより測定される充電時のバッテリ１３の端子電圧とそれに対応する充電電流とにより求められるので、差分抵抗値演算手段２３Ｃにより求められるそれら両抵抗値の差分である差分抵抗値の、満充電時抵抗値保持手段２３ｃＡにより保持されている満充電時抵抗値に対する割合を抵抗値割合演算手段２３Ｄにより求めることで、電流・電圧測定手段Ａにより充電中に測定可能なバッテリ１３の端子電圧とそれに対応する充電電流とを用いて、任意の時点におけるバッテリ１３の充電効率が、バッテリ１３の充電状態の変化に伴うガス化現象の発生を加味して正確に検出されることになる。
【００２６】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置によれば、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置において、満充電時抵抗値保持手段２３ｃＡにより保持されている満充電時抵抗値に対する、差分抵抗値演算手段２３Ｃにより求められる開始時抵抗値と開始後抵抗値との差分抵抗値の割合が、バッテリ１３の充電効率の理想値からの低下分を示す値として抵抗値割合演算手段２３Ｄにより求められ、この値を１から減じた値を求めることで、任意の時点におけるバッテリ１３の充電効率が検出されることになる。
【００２７】
さらに、請求項７に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置によれば、請求項５又は６に記載したバッテリの充電効率検出装置によって、バッテリ１３の充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出された充電効率により、バッテリ１３の充電開始時点から充電終了時点に亘る単位時間当たりの、バッテリ１３に流れこんだ総電気量のうち起電力として現実にバッテリ１３に充電、蓄積された電気量が求められ、それらを積算することによって、バッテリ１３の充電開始時点から充電終了時点に亘ってバッテリ１３に実際に充電、蓄積された電気量が、正確に検出されることになる。
【００２８】
また、請求項８に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置によれば、請求項７に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置において、バッテリ１３の充電の開始前の段階で、バッテリ１３の電極の表面に絶縁性の不動態膜が形成されていると、充電のための電極への通電に伴う不動態膜の破壊によって充電電流の値が、充電のためにバッテリ１３に印加される電圧に見合った本来の値に向けて増加し、これを、電流・電圧測定手段Ａにより測定された充電電流の経時変化のパターンに基づいてバッテリ１３の電極が活性状態にあるか否かを判別する活性状態判別手段２３Ｅの判別結果により認識されるが、このような電極が活性状態にない過渡期間には、充電電流が低いことからガス化の発生による充電効率の低下はないと見倣すことができる。
【００２９】
そこで、活性状態判別手段２３Ｅの判別結果によりバッテリ１３の電極が活性状態にないと認識される過渡期間においては、バッテリ１３に充電される電気量が、過渡期間充電電気量割出手段２３Ｆによって、電流・電圧測定手段Ａにより測定されたバッテリ１３の充電電流に該充電電流による充電時間を乗じて、単位時間当たりの充電電気量として周期的に求められる一方、活性状態判別手段２３Ｅの判別結果によりバッテリ１３の電極が活性状態にあると認識される期間においては、請求項５又は６に記載したバッテリの充電効率検出装置によってバッテリ１３の充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出したバッテリ１３の充電効率に基づいて、バッテリ１３に充電される電気量が検出されることになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバッテリの充電効率検出方法及びバッテリの充電電気量検出方法を、本発明によるバッテリの充電効率検出装置及びバッテリの充電電気量検出装置と共に、図面を参照して説明する。
【００３１】
図２は本発明のバッテリの充電効率検出方法を適用したバッテリ充電効率検出装置を内包する、本発明のバッテリの充電電気量検出方法を適用した本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ充電電気量検出装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図２中引用符号１で示す本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有するハイブリッド車両に搭載されている。
【００３２】
そして、このハイブリッド車両は、通常時はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力によりモータジェネレータ５をモータとして機能させて、エンジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をドライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行を行わせるように構成されている。
【００３３】
また、このハイブリッド車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換して、各種の負荷に対して電力を供給するためにハイブリッド車両に搭載されたバッテリ１３を充電させるように構成されている。
【００３４】
尚、モータジェネレータ５はさらに、不図示のスタータスイッチのオンに伴うエンジン３の始動時に、エンジン３のフライホイールを強制的に回転させるセルモータとして用いられる。
【００３５】
ちなみに、本実施形態のハイブリッド車両においては、不図示のキーシリンダに差し込んだキー（図示せず。）を１段階目までひねると、それまでオフ状態であった不図示のアクセサリスイッチがオンとなり、さらにキーを２段階目までひねると、アクセサリスイッチはオン状態のまま、それまでオフ状態であった不図示のイグニッションスイッチがオンとなる。
【００３６】
さらに、キーシリンダに差し込んだキーを３段階目までひねると、アクセサリスイッチ及びイグニッションスイッチはオン状態のまま、それまでオフ状態であった前記スタータスイッチがオンとなる。
【００３７】
尚、３段階目までひねったキーから手を離すと、キーが自動的に２段階目まで戻ってスタータスイッチがオフとなるが、２段階目では逆向きにひねらない限りキーがその位置で止まってアクセサリスイッチ及びイグニッションスイッチはオン状態のままとなり、同様に、１段階目でも逆向きにひねらない限りキーがその位置で止まってアクセサリスイッチはオン状態のままとなる。
【００３８】
逆に、アクセサリスイッチがオンされ、その上でスタータスイッチがオンされて、エンジン３を始動させるためにモータジェネレータ５をセルモータとして作動させる際には、例え他の電装品が何も作動していなくても、およそ２５０Ａ（アンペア）に達する放電電流がバッテリ９から瞬時的に流れる。
【００３９】
話を構成の説明に戻して、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１は、アシスト走行用のモータやセルモータとして機能するモータジェネレータ５等に対するバッテリ１３の放電電流Ｉや、ジェネレータとして機能するモータジェネレータ５からのバッテリ１３に対する充電電流を検出する電流センサ１５と、バッテリ１３に並列接続した無限大抵抗を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７とを備えている。
【００４０】
尚、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７は、イグニッションスイッチのオン状態によって閉回路状態となる回路上に配置されている。
【００４１】
また、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１は、上述した電流センサ１５や電圧センサ１７の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）２３、及び、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）２５をさらに備えている。
【００４２】
そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１が接続されており、また、上述した不図示のイグニッションスイッチのオンオフ状態を示す信号が入力される。
【００４３】
前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されていると共に、ハイブリッド車両への搭載時点におけるバッテリ１３の満充電時の純抵抗Ｒと分極抵抗成分（活性化、濃度）との合計、即ち、内部抵抗Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆの値が、バッテリ１３の固有の満充電抵抗値として予め格納されている。
【００４４】
したがって、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１では、前記ＲＯＭ２３ｃにより請求項中の満充電時抵抗値保持手段２３ｃＡが構成されている。
【００４５】
そして、前記マイコン２３は、不図示のイグニッションスイッチのオフ状態では、バッテリ１３から供給される暗電流により必要最小限の処理のみを行うスリープモードとなり、イグニッションスイッチのオンによりウェイクアップして通常のアクティブモードとなる。
【００４６】
次に、バッテリ１３の充電効率の基本的な考え方と、充電中におけるバッテリ１３の充電効率の求め方とについて、若干説明しておく。
【００４７】
まず、バッテリ１３が設定充電電圧値ＶT により定電圧充電される際に、それ以前の充放電が行われていない間にバッテリ１３の電極の表面に絶縁性の不動態膜が形成されていると、充電開始直後の段階で、設定充電電圧値ＶT の電圧がバッテリ１３に印加されることで、不動態膜が徐々に破壊されてやがて解消される。
【００４８】
この場合には、バッテリ１３の充電が開始されても、設定充電電圧値ＶT に応じた値の充電電流ＩCHG が即座に流れ始めるのではなく、図３のグラフに示すように、不動態膜の破壊の進行により電極の導電性が徐々に回復するのに伴って、バッテリ１３の充電電流ＩCHG が、設定充電電圧値ＶT に応じた値へと徐々に増加することになる。
【００４９】
そして、バッテリ１３の充電電流ＩCHG が設定充電電圧値ＶT に応じた値へと徐々に増加している段階では、充電電流ＩCHG の低い状態が続くことから、ガス化現象の発生による充電効率の低下はないと見倣すことができ、よって、充電電流ＩCHG の値が設定充電電圧値ＶT に応じた値に達するまでの期間は、充電時間の経過とは無関係に、充電効率＝１００％で充電されているものと見倣される。
【００５０】
一方、充電電流ＩCHG の値が設定充電電圧値ＶT に応じた値に達すると、その時点では、不動態膜が完全に破壊されて不動態膜を因子とする抵抗成分がなくなっていることから、設定充電電圧値ＶT による定電圧充電の状況下にあるバッテリ１３の充電電流ＩCHG の値を司るのは、バッテリ１３の内部起電力Ｅ0 の上昇分ΔＥ0 に相当する抵抗の変化分ＲE0と、バッテリ１３の内部抵抗Ｒ＋Ｒｐｏｌとを合わせた抵抗成分のみとなる。
【００５１】
そして、不動態膜の破壊の進行によりバッテリ１３の充電電流ＩCHG の値が設定充電電圧値ＶT に応じた最大値に達するまでの期間に、バッテリ１３の内部起電力Ｅ0 は上昇するが、その量ΔＥ0 は内部起電力Ｅ0 に対して非常に小さい値であるので、充電電流ＩCHG の値が最大値に達した時点におけるバッテリ１３の抵抗成分は、実質的に、バッテリ１３の内部抵抗Ｒ＋Ｒｐｏｌのみであると見倣される。
【００５２】
尚、バッテリ１３が設定充電電圧値ＶT により定電圧充電される際に、バッテリ１３の電極の表面に絶縁性の不動態膜が形成されていない場合には、充電開始の直後の段階から、設定充電電圧値ＶT に応じた値の充電電流ＩCHG が即座に流れ始めるので、バッテリ１３の抵抗成分は、その時点から、バッテリ１３の内部抵抗Ｒ＋Ｒｐｏｌのみであると見倣される。
【００５３】
このため、電極の表面に絶縁性の不動態膜が形成されていないバッテリ１３に設定充電電圧値ＶT による定電圧を印加し始めた時点か、或は、電極の表面に形成されていた不動態膜が設定充電電圧値ＶT による定電圧の印加により完全に破壊されて、バッテリ１３の充電電流ＩCHG の値が設定充電電圧値ＶT に応じた最大値に達した時点を、バッテリ１３の充電開始時点であるものとすると、その時点のバッテリ１３には、図４に示すように、バッテリ１３の内部抵抗を表す純抵抗Ｒ0 と充電側分極による分極抵抗成分Ｒｐｏｌ0 との直列回路を、起電力Ｅ0 と直列に接続した等価回路に置き換えることができる。
【００５４】
そして、設定充電電圧値ＶT による充電中は、バッテリ１３に、起電力の上昇Ｅ0 →Ｅ0 ＋ΔＥ0 や、起電力の上昇分ΔＥ0 に見合った純抵抗や分極抵抗成分の低下Ｒ0 →Ｒ´（Ｒ´＜Ｒ0 ）、Ｒｐｏｌ0 →Ｒｐｏｌ´（Ｒｐｏｌ´＜Ｒｐｏｌ0 ）という状態変化が発生する。
【００５５】
ここで、バッテリ１３の内部起電力Ｅ0 の上昇分ΔＥ0 を、起電力上昇分の抵抗の変化分ＲE0として捉えると、この起電力上昇分に相当する抵抗の変化分ＲE0が、起電力Ｅ0 、純抵抗Ｒ´、及び、分極抵抗成分Ｒｐｏｌ´の直列回路にさらに直列接続されることになるので、等価回路の内容が図５に示すように変わる。
【００５６】
ところで、バッテリ１３の充電の際に、バッテリ１３に流れこんだ総電気量と、起電力としてバッテリ１３に充電された電気量とが等しい、即ち、充電効率が理想値である１００％ならば、図４の等価回路や図５の等価回路から各々起電力Ｅ0 を除いた残りの抵抗成分における電圧上昇は、互いに等しく、単に、起電力上昇分の抵抗の変化ＲE0の分だけ、純抵抗や分極抵抗成分における電圧降下量、つまり、それらの抵抗値が下がるに過ぎないはずである。
【００５７】
したがって、充電前と充電中とでは、バッテリ１３の内部抵抗に関して次式の関係、
ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＝Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0
∵（ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´）×ＩCHG ＝（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）×ＩCHG0
が成立するはずである。
【００５８】
そして、充電開始時点におけるバッテリ１３の内部抵抗の値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 は当然一定であるから、充電効率が理想値の１００％であるという前提では、充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´も一定であることになる。
【００５９】
ところが、バッテリ１３の充電効率は、実際には１００％となることはない。それは、充電反応に伴ってバッテリ１３の電極付近等に酸素ガスや水素ガスが発生しＨ2 Ｏに還元されて、バッテリ１３に流れ込む電気量の一部が起電力としてバッテリ１３に蓄積されないという現象が起こるためである。
【００６０】
このガスの発生をバッテリ１３の内部抵抗の変化に置き換えて考えてみると、充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値は、充電開始時点におけるバッテリ１３の内部抵抗の値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 に等しい値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´とはならず、この値に、ガス化される電気量の量に相当するガス化抵抗成分ＲGAS の値をさらに加えた値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＋ＲGAS に増加することになる。
【００６１】
しかも、充電中のガスの発生量は、バッテリ１３の充電状態が満充電状態に近づくほど増加することから、ガス化抵抗成分ＲGAS もバッテリの充電状態に応じて変化することになり、定電圧充電を行った場合の充電時間に対するバッテリ１３の内部抵抗の変化を示す図６のグラフに示すように、充電時のバッテリ１３の内部抵抗は、充電時間が経過して充電状態が満充電状態に近づくにつれて、充電開始時点の内部抵抗の値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 に等しいＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´なる値から、ガス化抵抗成分ＲGAS の増加量の分だけ増加することになる。
【００６２】
ところで、バッテリ１３の充電が設定充電電圧値ＶT による定電圧充電であり、かつ、充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値、つまり、開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″が、充電開始時点におけるバッテリ１３の内部抵抗の値、つまり、開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 よりも増加する。
【００６３】
したがって、実際にバッテリ１３に流れ込む総電気量に相当する充電電流の値ＩCHG （以後、便宜的にＩCHG （実測）と呼ぶことがある。）に対して、起電力としてバッテリ１３に実際に蓄積される電気量の値に相当する、いわば充電についての実効電流とでも言うべき電流の値（以後、便宜的にＩCHG （実効）と呼ぶことがある。）は、小さい値となり、その差分が、起電力としてバッテリ１３に蓄積されない電気量の値に相当するガス化電流ＩGAS とでも称するべき電流値となる。これを式で表すと、
ＩCHG （実測）＝ＩCHG （実効）＋ＩGAS
【００６４】
そうすると、バッテリ１３の充電効率は、次式
充電効率＝〔ＩCHG （実効）／ＩCHG （実測）〕×１００％
によって求めることができる。
【００６５】
ところで、ＩCHG （実測）は、実際にバッテリ１３に流れ込む電流の値であるから、Ｉ／Ｆ２１を介して電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値を収集することで実際に測定できるが、ＩCHG （実効）は、ＩCHG （実測）のように実際に測定することができず、当然、ＩCHG （実測）からＩCHG （実効）を差し引いたガス化電流ＩGAS も測定乃至算出できないので、上記した充電効率の式、
充電効率＝〔ＩCHG （実効）／ＩCHG （実測）〕×１００％
を、測定乃至算出可能な別のファクタに置き換える必要がある。
【００６６】
ここで、バッテリ１３に流れ込む総電気量のうち、起電力としてバッテリ１３に実際に蓄積される電気量の値に相当するＩCHG （実効）は、ガス化抵抗成分ＲGAS が大きくなればなる程小さくなるので、ガス化抵抗成分ＲGAS が最大となるバッテリ１３の満充電状態には、現実には、ＩCHG （実効）に相当するバッテリ１３に流れ込む総電気量の殆どがガス化に消費されてしまい、起電力としてはバッテリ１３に蓄積されないことになる。
【００６７】
よって、見方を変えると、バッテリ１３の満充電状態には、ガス化抵抗成分ＲGAS の値に対応する電気量がバッテリ１３に流れ込むものの、ガス化のために消費されてしまい、起電力としてはバッテリ１３に蓄積されないことになり、これは、充電効率＝０の状態にあると見倣すことができる。
【００６８】
また、充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＋ＲGAS のうちガス化抵抗成分ＲGAS の値の部分は、その時点における、バッテリ１３に流れ込む電気量のうち起電力としてバッテリ１３に蓄積されない電気量の値に対応する値と考えることができるので、充電中の任意の時点におけるガス化抵抗成分ＲGAS の値ＲGAS ″を、充電効率＝０の状態にあるバッテリ１３の満充電状態におけるガス化抵抗成分ＲGAS の値ＲGAS ｆで除せば、バッテリ１３の充電効率の低下率を表す値を求めることができる。
【００６９】
そこで、充電中の任意の時点におけるガス化抵抗成分の値ＲGAS ″を求める必要があるが、そのためには、充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＋ＲGAS から、ガス化抵抗成分ＲGAS の値を除いた、充電効率が理想値の１００％である場合の充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´を差し引く計算を行う必要がある。
【００７０】
ここで、充電効率が理想値の１００％である場合の充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´の値は、充電開始時点におけるバッテリ１３の内部抵抗の値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 に等しいので、これに置き換えることができる。
【００７１】
また、充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＋ＲGAS は、結局は、バッテリ１３の充電開始後における内部抵抗値である開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″のことであるから、これに置き換えることができる。
【００７２】
すると、充電中の任意の時点におけるガス化抵抗成分の値ＲGAS ″は、開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″から開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 を差し引いた差分抵抗値を求める下式、
ＲGAS ″＝（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）
によって求めることができることになる。
【００７３】
さらに、充電効率＝０の状態にあるときのガス化抵抗成分の値ＲGAS ｆについてであるが、充電効率＝０の状態にあるときとは、ガス化抵抗成分ＲGAS の値が最大値となるバッテリ１３の満充電状態のことであり、このときには、ガス化抵抗成分ＲGAS の値に対して、これを除いた、充電効率が理想値の１００％である場合の充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´が、無視できるほど圧倒的に小さいという、
ＲGAS ≫ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´
の関係が成立する。
【００７４】
ところで、バッテリ１３の固有の満充電状態における内部抵抗の値である満充電抵抗値Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆの値は、充電中のバッテリ１３の内部抵抗の値ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＋ＲGAS の、特に、満充電状態における値を示すのであるから、
Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ＝ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＋ＲGAS
の関係が成立する。
【００７５】
そうすると、充電効率＝０となるバッテリ１３の満充電状態においては、
ＲGAS ≫ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´
の関係が成立し、かつ、
Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ＝ＲE0＋Ｒ´＋Ｒｐｏｌ´＋ＲGAS
の関係が成立するのであるから、
Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ≒ＲGAS
なる関係が成立する。
【００７６】
よって、バッテリ１３の満充電状態におけるガス化抵抗成分の値ＲGAS ｆは、バッテリ１３の固有の満充電抵抗値Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆに置き換えることができる。
【００７７】
以上から、充電中の任意の時点におけるガス化抵抗成分の値ＲGAS ″を、充電効率＝０の状態にあるバッテリ１３の満充電状態におけるガス化抵抗成分の値ＲGAS ｆで除した値は、ほぼ、開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 と、開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″と、バッテリ１３の固有の満充電抵抗値Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆとを用いて求めることができ、その値は、上記した差分抵抗値（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）の満充電抵抗値Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆに対する割合である、
〔（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）〕／（Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ）
となる。
【００７８】
したがって、充電中の任意の時点におけるバッテリ１３の充電効率の低下成分を表す値を、
〔（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）〕／（Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ）
なる式によって求めることができ、これを１から差し引いた、
｛１−［〔（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）〕／（Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ）］｝×１００％
なる式によって、充電中の任意の時点におけるバッテリ１３の充電効率（％）を求めることができる。
【００７９】
以上が、バッテリ１３の充電効率の基本的な考え方と、充電中におけるバッテリ１３の充電効率の求め方である。
【００８０】
次に、上述したバッテリ１３の充電効率を求めるために必要となる、充電動作中におけるバッテリ１３の内部抵抗Ｒ＋Ｒｐｏｌ（純抵抗Ｒとそれ以外の抵抗成分である分極抵抗成分Ｒｐｏｌとを加算した合成抵抗）の求め方について、説明しておく。
【００８１】
先に説明した不動態膜がバッテリ１３の電極表面に形成されていないものとして、バッテリ１３の状態を式で表すと、バッテリ１３の端子電圧Ｖであるところの設定充電電圧値ＶT から、その時点におけるバッテリ１３の内部起電力Ｅを減じた値が、その時点におけるバッテリ１３の内部抵抗Ｒ＋Ｒｐｏｌに対して、その時点における充電電流の値ＩCHG を乗じた値と等しくなるはずである。
ＶT −Ｅ＝（Ｒ＋Ｒｐｏｌ）×ＩCHG
【００８２】
したがって、バッテリ１３の内部抵抗Ｒ＋Ｒｐｏｌは、次式、
（Ｒ＋Ｒｐｏｌ）＝（ＶT −Ｅ）／ＩCHG
で求めることができる。
【００８３】
続いて、バッテリ１３の充電開始前における内部抵抗Ｒ＋Ｒｐｏｌを求めるために必要となる、充電開始前におけるバッテリ１３の内部起電力Ｅの求め方について、説明しておく。
【００８４】
充電開始前におけるバッテリ１３の内部起電力Ｅは、その時点におけるバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶの値に等しいことから、この開回路電圧ＯＣＶの値を求めればよいことになる。
【００８５】
そこで、充電開始前におけるバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶの具体的な求め方を、放電中の端子電圧及び放電電流からバッテリの充電状態ＳＯＣを求める方式に関連する本出願人による出願である、特願２０００−３６９２２０において提案した内容を用いて、以下に説明する。
【００８６】
まず、バッテリ１３が放電を行った際に、Ｉ／Ｆ２１を介して電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値の組を周期的に収集することで、バッテリ１３の端子電圧Ｖ及び放電電流Ｉを周期的に測定し、その測定値を用いたバッテリ１３の純抵抗Ｒの測定と、この純抵抗Ｒの成分のみに依存した分極の影響を含まないバッテリ１３の電圧−電流特性の割り出しとを行う。
【００８７】
これと共に、バッテリ１３の放電中の特に放電電流の減少中における端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの測定値から、分極の影響を含むバッテリ１３の電圧−電流特性の割り出しを行う。
【００８８】
そして、これらバッテリ１３の分極の影響を含まない電圧−電流特性と分極の影響を含む電圧−電流特性とを用いて、計算上のバッテリ１３の開回路電圧である推定電圧Ｖｎを推定する。
【００８９】
そこでまず、一般的なバッテリそのものの特性について検討する。
【００９０】
ちなみに、エンジンを推進動力源とする一般車や、エンジンの発生するパワーの不足分をモータによりアシストするハイブリッド車両には、スタータモータやモータジェネレータなどの大電流を必要とする負荷が搭載されており、これらの負荷に電力を供給するバッテリの電圧−電流（Ｖ−Ｉ）特性の例は図７及び図８に示す点のようになる。
【００９１】
従来、Ｖ−Ｉ特性は図７に示すように、１次式Ｖ＝ａＩ＋ｂで近似する方式が一般に行われてきたが、図９に示す分極抵抗成分の非直線形の特性の影響により、１次式よりも２次式の方が、高い相関を有する式を得ることができることがわかった。そこで、本実施形態においてバッテリ１３の純抵抗による近似Ｖ−Ｉ特性を求める際には、図８に示すように、Ｖ＝ａＩ2 ＋ｂＩ＋ｃなる２次式の近似曲線式を最小二乗法によって得ることによって、高い相関を有する近似式を用いるようにする。
【００９２】
上述したような大電流を必要とする負荷を駆動したときには、負荷への最大供給電力値に相当する所定の大電流値による定負荷放電が行われる。このときのバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す実データに基づいて、図１０のグラフ中に示すように、放電電流の増加中におけるバッテリのＶ−Ｉ特性の第１の近似曲線式Ｍ１と、放電電流の減少中におけるバッテリのＶ−Ｉ特性の第２の近似曲線式Ｍ２の２つの式が得られる。なお、図１０中に記載の式は実データによって得られた具体的な近似曲線式の一例である。これらの２つの近似曲線式Ｍ１と近似曲線式Ｍ２との違いを以下分析する。
【００９３】
一方の近似曲線式Ｍ１の場合、放電開始時点での分極抵抗成分を基準にすると、放電が開始し電流が増加すると、分極抵抗成分は徐々に増加していく。その後、電流が最大値になったところで、分極抵抗成分がピークに達し、電流の減少に伴って分極が解消していくはずである。しかし、実際には、電流の減少に比例して分極抵抗成分は解消するのではなく反応が遅れて現れるため、近似曲線式Ｍ２の場合、増加方向と同じＶ−Ｉ特性を示さず、増加方向よりも大きな電圧降下を発生させることになり、電流の増加と減少時にそれぞれ対応する２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２が得られることになる。
【００９４】
上述したＶ−Ｉ特性の２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２で表される近似曲線を用いて、バッテリの純抵抗Ｒを測定する方法を、図１１乃至図１３を参照して、以下具体的に説明する。
【００９５】
まず、図１１に示すように、上記近似曲線式の一方Ｍ１で表される近似曲線上の実データの範囲内に任意の点Ａを選択し、式Ｍ１の近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ１から近似曲線上の点Ａまでの電圧降下ΔＶ１を求める。このΔＶ１を点Ａでの電流Ｉ１で除算した値は、純抵抗Ｒに純抵抗を除くその他の抵抗成分である分極抵抗成分のその時点での値Ｒｐｏｌ１を加算した合成抵抗である。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ１＝ΔＶ１／Ｉ１
である。
【００９６】
同様に、図１１に示すように、上記近似曲線式の他方Ｍ２で表される近似曲線上の実データの範囲内に任意の点Ｂを選択し、式Ｍ２の近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ２から近似曲線上の点Ｂまでの電圧降下ΔＶ２を求める。このΔＶ２を点Ｂでの電流Ｉ２で除算した値は、純抵抗Ｒに純抵抗を除くその他の抵抗成分である分極抵抗成分のその時点での値Ｒｐｏｌ２を加算した合成抵抗である。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ２＝ΔＶ２／Ｉ２
である。
【００９７】
上記２点Ａ及びＢの合成抵抗の値の差ΔＲは
ΔＲ＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ１−（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）＝Ｒｐｏｌ１−Ｒｐｏｌ２
となり、点Ａ及びＢにおける分極抵抗成分の差となる。これは、１回の放電中の純抵抗Ｒは変化しないことから明らかである。
【００９８】
なお、式Ｍ１で表される近似曲線上には、図１２に示すように、式Ｍ２の近似曲線上に選択した任意の点Ｂにおける合成抵抗（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）に等しい値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′）をもった点Ａ′が存在する。また、式Ｍ２で表される近似曲線上にも、図１２に示すように、式Ｍ１の近似曲線上に選択した任意の点Ａにおける合成抵抗（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１）に等しい値（Ｒ＋ｐｏｌ２′）をもった点Ｂ′が存在する。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２
となる点Ａ′が式Ｍ１で表される近似曲線上に存在し、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ１＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２′
となる点Ｂ′が式Ｍ２で表される近似曲線上に存在する。
【００９９】
要するに、点Ａ′における電流及び電圧をそれぞれＩ１′及びＶ１′とし、点Ｂ′における電流及び電圧をそれぞれＩ２′及びＶ２′とすると、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）と点Ｂの座標（Ｉ２、Ｖ２）の分極抵抗成分の値が互いに等しく、また点Ａの座標（Ｉ１、Ｖ１）と点Ｂ′（Ｉ２′、Ｖ２′）の分極抵抗成分の値も互いに等しいことがわかる。
【０１００】
まず、Ｂ点を基準とし、この点Ｂの合成抵抗の値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）と等しい値を持つ点Ａ′の電流Ｉ１′と電圧Ｖ１′の算出の仕方を以下説明する。
【０１０１】
今、式１で表される近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ１からこの点Ａ′までの電圧降下をΔＶ１′とすると、これは
ΔＶ１′＝Ｃ１−（ａ１Ｉ１′2 ＋ｂ１Ｉ１′＋Ｃ１）＝（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）Ｉ１′
となり、この式を整理すると、
−（ａ１Ｉ１′ ＋ｂ１）＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２
となり、点Ａ′の電流Ｉ１′は
Ｉ１′＝−（ｂ１＋Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）／ａ１
となる。なお、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ２（＝Ｒ＋ｐｏｌ１′）＝ΔＶ２／Ｉ２（＝ΔＶ１′／Ｉ１′）
であるので、
Ｉ１′＝−〔ｂ１＋（ΔＶ２／Ｉ２）〕／ａ１
＝−〔ｂ１＋（ΔＶ１′／Ｉ１′）〕／ａ１
となる。また、点Ａ′の電圧Ｖ１′は、上記式から明らかなように、
Ｖ１′＝ａ１Ｉ１′2 ＋ｂ１Ｉ１′＋Ｃ１
であるので、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）は既知の値から定められる。
【０１０２】
同様にして、Ａ点を基準とし、この点Ａの抵抗値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１）と等しい値を持つ点Ｂ′の電流Ｉ２′と電圧Ｖ２′も、
0003720290.tif 000002
により既知の値から算出できる。なお、ΔＶ２′は、式２で表される近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ２からこの点Ｂ′までの電圧降下である。
【０１０３】
上述のようにして、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）が定まったら、図１２に示すように、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）と点Ｂの座標（Ｉ２、Ｖ２）とを結ぶ直線Ｌ１の傾斜を求めることによって合成抵抗の値Ｒ１が求められる。この合成抵抗の値Ｒ１は、純抵抗と分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差（Ｖ１′−Ｖ２）を各点において流れる電流の差（Ｉ１′−Ｉ２）によって除算することによって求められる。すなわち、
Ｒ１＝（Ｖ１′−Ｖ２）／（Ｉ１′−Ｉ２）
となる。
【０１０４】
同様にして、点Ｂ′の座標（Ｉ２′、Ｖ２′）が定まったら、図１３に示すように、点Ｂ′の座標（Ｉ２′、Ｖ２′）と点Ａの座標（Ｉ１、Ｖ１）とを結ぶ直線Ｌ２の傾斜を求めることによって合成抵抗の値Ｒ２が求められる。この合成抵抗の値Ｒ２は、純抵抗と分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差（Ｖ１−Ｖ２′）を各点において流れる電流の差（Ｉ１−Ｉ２′）によって除算することによって求められる。すなわち、
Ｒ２＝（Ｖ１−Ｖ２′）／（Ｉ１−Ｉ２′）
となる。
【０１０５】
しかしながら、上述のようにして求められる合成抵抗の値Ｒ１及びＲ２は、純抵抗と分極抵抗成分とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差を各点において流れる電流の差によって除算して求めたもので、純抵抗とは一致しない。２点間の傾きを純抵抗と一致させるには、分極抵抗成分によって生じる電圧降下分を除いた電圧降下の差を電流差によって除算してやればよい。
【０１０６】
先ず、点Ｂを基準にした場合について説明すると、今、合成抵抗の値Ｒ１を
Ｒ１＝Ｒ１′＋Ｒｐｏｌ２＝Ｒ１′＋Ｒｐｏｌ１′
とすると、抵抗Ｒ１′に点Ａ′の電流Ｉ１′と点Ｂの電流Ｉ２との差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下は、分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１′（又はＲｐｏｌ２）に点Ａ′の電流Ｉ１′と点Ｂの電流Ｉ２の差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下分だけ、点Ａ′の電圧を持ち上げて補正してやればよく、次式が成立する。
Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝〔Ｖ１′＋Ｒｐｏｌ１′（Ｉ１′−Ｉ２）〕−Ｖ２
【０１０７】
この式を整理すると、
Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝（Ｖ１′−Ｖ２）＋Ｒｐｏｌ１′（Ｉ１′−Ｉ２）
となる。ここで、Ｒｐｏｌ１′＝ΔＶ１′／Ｉ１′−Ｒ１′であるので、
Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝（Ｖ１′−Ｖ２）＋（ΔＶ１′／Ｉ１′−Ｒ１′）×（Ｉ１′−Ｉ２）
２Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝（Ｖ１′−Ｖ２）＋ΔＶ１′／Ｉ１′（Ｉ１′−Ｉ２）
となり、結果として、
Ｒ１′＝〔（Ｖ１′−Ｖ２）＋（ΔＶ１′／Ｉ１′）×（Ｉ１′−Ｉ２）〕／２（Ｉ１′−Ｉ２）
が求められる。なお、（ΔＶ１′／Ｉ１′）は（ΔＶ２／Ｉ２）と置き換えることができる。
【０１０８】
次に、点Ａを基準にした場合にも同様にして
Ｒ２＝Ｒ２′＋Ｒｐｏｌ１＝Ｒ２′＋Ｒｐｏｌ２′
とすると、この抵抗Ｒ２′に点Ａの電流Ｉ１と点Ｂ′の電流Ｉ２′の差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下は、分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１２′（又はＲｐｏｌ１）に点Ａの電流Ｉ１と点Ｂ′の電流Ｉ２′との差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下分、点Ｂ′の電圧を引き下げて補正してやればよく、次式が成立する。
Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝Ｖ１−〔Ｖ２′−Ｒｐｏｌ２′（Ｉ１−Ｉ２′）〕
【０１０９】
この式を整理すると、
Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝（Ｖ１−Ｖ２′）＋Ｒｐｏｌ２′（Ｉ１−Ｉ２′）
となる。ここで、Ｒｐｏｌ２′＝ΔＶ２′／Ｉ２′−Ｒ２′であるので、
Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝（Ｖ１−Ｖ２′）＋（ΔＶ２′／Ｉ２′−Ｒ２′）
（Ｉ１−Ｉ２′）
２Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝（Ｖ１−Ｖ２′）＋ΔＶ２′／Ｉ２′（Ｉ１−Ｉ２′）
となり、結果として、
Ｒ２′＝〔（Ｖ１−Ｖ２′）＋（ΔＶ２′／Ｉ２′）（Ｉ１−Ｉ２′）〕／２（Ｉ１−Ｉ２′）
が求められる。なお、（ΔＶ２′／Ｉ２′）は（ΔＶ１／Ｉ１）と置き換えることができる。
【０１１０】
上述したように求められた２つの値Ｒ１′及びＲ２′は、２つの点Ａ及びＢを基準にし、異なる分極抵抗成分（Ｒｐｏｌ１′＝Ｒｐｏｌ２）と（Ｒｐｏｌ１＝Ｒｐｏｌ２′）を用い、しかも異なる切片Ｃ１からの電圧降下Δ１′（ΔＶ１）と切片Ｃ２からの電圧降下Δ２′（ΔＶ２）を用いて求めたものであるので、真の純抵抗Ｒとなり得ない。したがって、両者の加算平均
Ｒ＝（Ｒ１′＋Ｒ２′）／２
をとることによって、真の純抵抗Ｒが求められる。
【０１１１】
そこで、バッテリ１３の純抵抗を求めるに当たっては、Ｉ／Ｆ２１を介して収集される電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値の組の最新のものを用いて、最小二乗法により、放電電流Ｉの増加中におけるバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの相関を示す電圧−電流特性である、例えばＶ１（Ｉ）＝ａ１Ｉ2 ＋ｂ１＋Ｃ１なる２次式で表される第１の近似曲線式Ｍ１と、減少する放電電流に対する電圧−電流特性の例えばＶ２（Ｉ）＝ａ２Ｉ2 ＋ｂ２Ｉ＋Ｃ２なる２次式で表される第２の近似曲線式Ｍ２とを求める。
【０１１２】
次に、第１の近似曲線式Ｍ１によって表される電圧−電流特性曲線上に第１の点Ａを定めると共に、第２の近似曲線式Ｍ２によって表される電圧−電流特性曲線上に第２の点Ｂを定める。このとき、第１の近似曲線式Ｍ１によって表される電圧−電流特性曲線上に定められる第１の点Ａと、第２の近似曲線式Ｍ２によって表される電圧−電流特性曲線上に定められる第２の点Ｂとは、各近似曲線式を求める際に使用された端子電圧と放電電流の実データの存在する範囲内に好ましく定められる。このように定めることによって、その後、各点に対応する想定点を想定する際に、想定点が大きく外れた位置に想定されることがなくなる。また、好ましくは、第１の点Ａと第２の点Ｂは、分極抵抗成分が最大となる点の両側に定められるのがよい。このように定めることによって、最大点の両側に想定点が定められるようになるようになり、その後、純抵抗を求める際の精度が高まるようになる。
【０１１３】
そして、第２の点Ｂに対応する第２の放電電流Ｉ２が流れたとき第２の電圧降下ΔＶ２を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２からなる第２の合成抵抗Ｒ２と同一の抵抗値を有する第１の想定点Ａ′を、第１の近似曲線式Ｍ１上に想定すると共に、第１の点Ａに対応する第１の放電電流Ｉ１が流れたとき第１の電圧降下ΔＶ１を生じさせる、バッテリ１３の純抵抗と第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１からなる第１の合成抵抗Ｒ１と同一の抵抗値を有する第２の想定点Ｂ′を、第２の近似曲線式Ｍ２上に想定する。
【０１１４】
２つの想定点Ａ′及びＢ′が想定できたら、第２の点Ｂと第１の想定点Ａ′とを結ぶ直線Ｌ１の第１の傾斜Ｒ１を、第２の放電電流Ｉ２と第１の想定点Ａ′での放電電流Ｉ１′とによってそれぞれ生じる、第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２による電圧降下の差分Ｒｐｏｌ２（Ｉ１′−Ｉ２）により補正した上で、第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜Ｒ１′を求めると共に、前記第１の点と前記第２の想定点Ｂ′とを結ぶ直線Ｌ２の第２の傾斜Ｒ２を、第１の放電電流Ｉ１と第２の想定点Ｂ′での放電電流Ｉ２′とによってそれぞれ生じる、第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１による電圧降下の差分Ｒｐｏｌ１（Ｉ１−Ｉ２′）により補正した上で、第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜Ｒ２′を求める。
【０１１５】
このようにして求めた第１の補正傾斜Ｒ１′と第２の補正傾斜Ｒ２′とを加算平均することで、これら第１の補正傾斜Ｒ１′と第２の補正傾斜Ｒ２′との平均傾斜を、バッテリ１３の純抵抗Ｒとして求める。
【０１１６】
このようにしてバッテリ１３の純抵抗Ｒを求めたならば、その値に、先に収集された最新の所定時間分の実データにおける放電電流Ｉを乗じて、この放電電流Ｉのサンプル数と同数の、純抵抗によるバッテリ１３の放電中における端子電圧Ｖを求め、求めた複数の端子電圧Ｖと、先に収集された複数の放電電流Ｉとの対に、最小二乗法を適用して、純抵抗によるバッテリ１３の分極の影響を含まない直線的な電圧−電流特性式ＶR ＝ａR Ｉ＋ｂR を割り出す。
【０１１７】
続いて、先に収集されたバッテリ１３の放電電流Ｉの実データのうち、ピーク値から減少する部分の実データについて、そのデータの相関性を確認した上で、その減少する部分の複数の放電電流Ｉと、それら複数の放電電流Ｉに対応する複数の端子電圧Ｖとの対に、最小二乗法を適用して、バッテリ１３の分極の影響を含む直線的な電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを割り出す。
【０１１８】
次に、先に割り出した、純抵抗によるバッテリ１３の分極の影響を含まない直線的な電圧−電流特性式ＶR ＝ａR Ｉ＋ｂR 上の、ピーク電流値よりも低い、セルモータやモータジェネレータを作動させる際に必ず流れる電流値（Ｉ1 ）とそのときの電圧値（Ｖ1 ）とからなる座標値（Ｖ1 ，Ｉ1 ）を通るように、バッテリ１３の分極の影響を含む電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを電圧軸方向にシフトさせた、シフト後電圧−電流特性式Ｖ´＝ａＩ＋ｂ´を求める。
【０１１９】
続いて、定電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、先に求めたシフト後電圧−電流特性式Ｖ´＝ａＩ＋ｂ´に代入して、推定電圧Ｖｎを推定し、この推定電圧Ｖｎに、予め定められた残存電圧降下値ｅ0 を加算して、補正後推定電圧Ｖｎ´を求める。
【０１２０】
ここで、予め定められた残存電圧降下値ｅ0 とは、セルモータやモータジェネレータによりエンジンを始動させるためにバッテリ１３が瞬時的に定負荷放電を行った際に、その定負荷放電中に電流センサ１５や電圧センサ１７により検出されたバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの相関を基にして、上述のように推定した、定負荷放電状態における推定上の端子電圧Ｖである推定電圧Ｖｎを、予め求めておいたバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶから差し引いた、バッテリ１３の放電終了時における残存分極の影響による残存電圧降下量のことである。
【０１２１】
以上が、充電開始前におけるバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶ（補正後推定電圧Ｖｎ´）を求める具体的な求め方である。
【０１２２】
尚、ここで説明した、充電開始前におけるバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶ（補正後推定電圧Ｖｎ´）を求める処理の内容は、あくまで一例であって、例えば、周期的に測定される放電電流の値に測定周期の時間幅を乗じて求めた単位時間当たりの放電電気量を積算することで、バッテリ１３に充電されている電気量を計算により求め、その求めた電気量に対応するバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを、ＲＯＭ２３ｃ等に予め格納された対応テーブルから導き出す、電流積算法を用いた処理等、他の内容による処理で充電開始前におけるバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを求めても一向に構わない。
【０１２３】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う処理を、図１４及び図１５のフローチャートを参照して説明する。
【０１２４】
バッテリ１３からの給電を受けてマイコン２３が起動しプログラムがスタートすると、ＣＰＵ２３ａは、まず、図１４に示すように、不図示の充放電回路に対するバッテリ１３の接続状態を確認する等して、バッテリ１３が放電中であるか否かを確認する（ステップＳ１）。
【０１２５】
バッテリ１３が放電中でない場合は（ステップＳ１でＮ）、後述するステップＳ５に進み、放電中である場合は（ステップＳ１でＹ）、充電開始前におけるバッテリ１３の平衡状態における端子電圧に相当する開回路電圧ＯＣＶの算出処理を行い（ステップＳ２）、算出した充電開始前におけるバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを、バッテリ１３の内部起電力Ｅの値としてＲＡＭ２３ｂに格納した後（ステップＳ３）、再び、バッテリ１３が放電中であるか否かを確認する（ステップＳ４）。
【０１２６】
バッテリ１３が放電中である場合は（ステップＳ４でＹ）、ステップＳ２にリターンし、放電中でない場合は（ステップＳ４でＮ）、ステップＳ５に進む。
【０１２７】
ステップＳ１やステップＳ４においてバッテリ１３が放電中でない場合（Ｎ）に進むステップＳ５以降の処理では、バッテリ１３の充電効率や、１回の充電動作によってバッテリ１３に蓄積された充電電気量の検出が行われる。
【０１２８】
まず、ステップＳ５では、Ｉ／Ｆ２１を介して電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値を収集し、次に、収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値、即ち充電電流ＩCHG の値に、充電効率＝１００％なる値を乗じ、さらに、ステップＳ４における電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値の収集周期時間を乗じることで、充電が開始されてから今までの間にバッテリ１３に充電された電気量を算出する（ステップＳ６）。
【０１２９】
そして、ＲＡＭ２３ｂに格納されているバッテリ１３の内部起電力Ｅに、ステップＳ６において算出された充電電気量を積算した後（ステップＳ７）、再び、Ｉ／Ｆ２１を介して電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値を収集し（ステップＳ８）、収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値が、前回収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値に対して増加しているか否かを確認し（ステップＳ９）、増加していない場合は（ステップＳ９でＮ）、後述するステップＳ１２に進む。
【０１３０】
一方、増加している場合は（ステップＳ９でＹ）、ステップＳ８で収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値、即ち充電電流ＩCHG の値に、充電効率＝１００％なる値を乗じ、さらに、ステップＳ８における電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値の収集周期時間を乗じることで、電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値を前回収集した後から今回収集するまでの間にバッテリ１３に充電された電気量を算出する（ステップＳ１０）。
【０１３１】
そして、ＲＡＭ２３ｂに格納されているバッテリ１３の内部起電力Ｅに、ステップＳ１０において算出された充電電気量を積算した後（ステップＳ１１）、ステップＳ８にリターンする。
【０１３２】
尚、ステップＳ６やステップＳ１０の電気量の算出において、充電効率＝１００％なる値を乗じることは、ロジック上省略してもよい。
【０１３３】
また、ステップＳ９において、ステップＳ８で収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値が、前回収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値に対して増加していない場合（Ｎ）に進むステップＳ１２では、図１５に示すように、ステップＳ８で収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値を、計算上の充電開始時点におけるバッテリ１３の充電電流ＩCHG0とし、収集した電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値を、計算上の充電開始時点におけるバッテリ１３の設定充電電圧値ＶT とすると共に、ＲＡＭ２３ｂに格納されているバッテリ１３の内部起電力Ｅを、計算上の充電開始時点におけるバッテリ１３の内部起電力Ｅ0 として、次式、
（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）＝（ＶT −Ｅ0 ）／ＩCHG0
を用いて、計算上の充電開始時点におけるバッテリ１３の内部抵抗Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 を求める。
【０１３４】
ステップＳ１２において、計算上の充電開始時点におけるバッテリ１３の内部抵抗Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 を求めたならば、次に、求めた内部抵抗Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 を、バッテリ１３の充電開始時における内部抵抗値である開始時抵抗値としてＲＡＭ２３ｂに格納した後（ステップＳ１３）、ステップＳ１４に進む。
【０１３５】
ステップＳ１４では、Ｉ／Ｆ２１を介して電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値を収集し、次に、収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値を、現時点、即ち、充電の開始後の時点におけるバッテリ１３の充電電流ＩCHGAとし、収集した電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値を、現時点、即ち、充電の開始後の時点におけるバッテリ１３の設定充電電圧値ＶT とすると共に、ＲＡＭ２３ｂに格納されているバッテリ１３の内部起電力Ｅを、計算上の充電開始時点におけるバッテリ１３の内部起電力Ｅ″として、次式、
（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）＝（ＶT −Ｅ″）／ＩCHGA
を用いて、現時点、即ち、充電の開始後の時点におけるバッテリ１３の内部抵抗Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″を求める（ステップＳ１５）。
【０１３６】
次に、ステップＳ１５において求めた内部抵抗Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″の値（開始後抵抗値）と、ＲＯＭ２３ｃに格納されている満充電抵抗値Ｒｆ＋ＲｐｏｌｆやＲＡＭ２３ｂに格納されている開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 の値とを用いて、この時点における、バッテリ１３に流れこんだ総電気量のうち起電力としてバッテリ１３に充電された電気量の割合である充電効率を、次式、
｛１−［〔（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）〕／（Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ）］｝×１００％
により求める（ステップＳ１６）。
【０１３７】
ステップＳ１６においてバッテリ１３の充電効率を算出したならば、求めた充電効率の値に、ステップＳ１４で収集した電流センサ１５の出力のＡ／Ｄ変換値であるところの現時点の充電電流の値ＩCHGAを乗じ、さらにその値に、バッテリ１３の充電効率の値を繰り返し求めた周期時間、つまり、バッテリ１３の充電継続中におけるステップＳ１４〜ステップＳ１７の処理の繰り返し実行周期時間を乗じて、バッテリ１３の充電電流の値ＩCHGAを前回測定してから今回測定するまでの間にバッテリ１３に起電力として蓄積された電気量の値を求めて、求めた充電電気量を、ＲＡＭ２３ｂに格納されているバッテリ１３の内部起電力Ｅに積算した後（ステップＳ１７）、不図示の充放電回路に対するバッテリ１３の接続状態を確認する等して、バッテリ１３の充電が未だに継続中であるか否かを確認する（ステップＳ１８）。
【０１３８】
バッテリ１３の充電が未だに継続中である場合は（ステップＳ１８でＹ）、ステップＳ１４にリターンし、バッテリ１３の充電が継続中でない場合は（ステップＳ１８でＮ）、図１４のステップＳ２にリターンする。
【０１３９】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１では、図１５のフローチャートにおけるステップＳ１２が、請求項中の開始時抵抗値演算手段２３Ａに対応する処理となっており、図１５中のステップＳ１５が、開始後抵抗値演算手段２３Ｂに対応する処理となっていると共に、ステップＳ１６が、請求項中の差分抵抗値演算手段２３Ｃや抵抗値割合演算手段２３Ｄに対応する処理となっている。
【０１４０】
また、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１では、図１４のフローチャートにおけるステップＳ２やステップＳ５、ステップＳ８、図１５中のステップＳ１４において行われる、電流センサ１５や電圧センサ１７の出力のＡ／Ｄ変換値をＩ／Ｆ２１を介して収集する処理と、電流センサ１５及び電圧センサ１７とにより、請求項中の電流・電圧測定手段Ａが構成されている。
【０１４１】
さらに、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１では、図１４中のステップＳ９が、請求項中の活性状態判別手段２３Ｅに対応する処理となっており、図１４中のステップＳ１０が、請求項中の過渡期間充電電気量割出手段２３Ｆに対応する処理となっている。
【０１４２】
次に、上述のように構成された本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１の動作（作用）について説明する。
【０１４３】
まず、車載用バッテリ充電電気量検出装置１においては、不図示の充放電回路に対するバッテリ１３の接続状態に基づいて、バッテリ１３が充電中であるか否かが監視され、その結果、バッテリ１３が放電中であることが認識されている状態では、放電時に測定されるバッテリ１３の端子電圧Ｖと放電電流Ｉとを基にして、充電開始前におけるバッテリ１３の平衡状態における端子電圧に相当する開回路電圧ＯＣＶの算出が行われる。
【０１４４】
その後、バッテリ１３の放電が終わって充電が開始されると、バッテリ１３の充電効率及び充電電気量の検出が行われる。
【０１４５】
ここで、充電開始直後の段階で、バッテリ１３の充電電流ＩCHG が増加している期間がある場合は、充放電が行われていない間にバッテリ１３の電極の表面に形成された絶縁性の不動態膜が徐々に破壊されている最中であり、充電電流ＩCHG の低い状態が続いているものとして、ガス化現象の発生による充電効率の低下がないと見倣して充電効率＝１００％で充電されているものと見倣し、充電電流ＩCHG の値に収集周期時間を乗じることで、充電が開始されてから今までの間にバッテリ１３に充電された電気量が算出され、この算出された電気量が、これまでに積算されたバッテリ１３の内部起電力Ｅに積算される。
【０１４６】
一方、バッテリ１３の充電電流ＩCHG が減少し始めると、元々バッテリ１３の電極の表面に不動態膜が形成されていないか、或は、バッテリ１３の電極の表面に形成されていた絶縁性の不動態膜が完全に破壊されて、ガス化現象の発生による充電効率の低下の可能性があるものとして、充電電流ＩCHG が最大値となる時点を計算上の充電開始時点と見倣して、充電効率や充電電気量の検出が、次のようにして行われる。
【０１４７】
まず、充電電流ＩCHG が最大値となる計算上の充電開始時点におけるバッテリ１３の内部抵抗が開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 として求められる。
【０１４８】
開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 が求められると、それ以後、バッテリ１３の充電が終了するまでの間、充電中の任意の時点におけるバッテリ１３の内部抵抗である開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″や、この開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″と開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 との差分である差分抵抗値（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）が、繰り返し求められる。
【０１４９】
そして、この差分抵抗値（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）が求められる度に、そのバッテリ１３に固有の満充電状態における内部抵抗値である満充電時抵抗値Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆに対する差分抵抗値（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）の割合〔（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）〕／（Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ）が、充電中の任意の時点におけるバッテリ１３の充電効率の低下成分を表す値として求められ、この割合〔（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）〕／（Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ）を１から差し引いた値１−［〔（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）〕／（Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆ）］から、充電中の任意の時点におけるバッテリ１３の充電効率が繰り返し求められる。
【０１５０】
さらにその後、バッテリ１３の充電が終了すると、それまでの間に繰り返し求められた、充電中の各時点におけるバッテリ１３の充電効率に、各時点の充電電流の値ＩCHGAを乗じ、さらにその値に、バッテリ１３の充電効率の値を繰り返し求めた周期時間を乗じて、その周期時間の間にバッテリ１３に起電力として蓄積された電気量の値が求められ、それを積算することで、計算上の充電開始時点から終了時点までの間にバッテリ１３に起電力として蓄積された総電気量の値が求められる。
【０１５１】
したがって、充電開始直後の段階で、先に説明したバッテリ１３の電極表面の不動態膜の破壊が行われた場合には、そのような、バッテリ１３の電極が活性状態にない期間において、充電効率＝１００％と見倣して算出される充電電気量と、不動態膜が破壊された後に、開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″と開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 との差分である差分抵抗値（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）を用いて求めた充電効率の値に基づいて算出される充電電気量との合計により、１回の充電動作中にバッテリ１３に起電力として蓄積された総電気量の値が求められる。
【０１５２】
一方、充電開始直後の段階で、先に説明したバッテリ１３の電極表面の不動態膜の破壊が行われなかった場合や、元々バッテリ１３の電極表面に不動態膜が形成されていなかった場合には、そのような、バッテリ１３の電極が活性状態にある期間において、開始後抵抗値Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″と開始時抵抗値Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 との差分である差分抵抗値（Ｒ″＋Ｒｐｏｌ″）−（Ｒ0 ＋Ｒｐｏｌ0 ）を用いて求めた充電効率の値に基づいて算出される充電電気量が、１回の充電動作中にバッテリ１３に起電力として蓄積された総電気量の値として求められる。
【０１５３】
このように、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１によれば、バッテリ１３の充電が進んで満充電状態に近づき、それに伴い発生するガス化現象により、バッテリ１３に流れ込む電気量の一部が起電力としてバッテリ１３に蓄積されなくなっても、充電中に測定乃至算出不能な、バッテリ１３に流れ込む総電気量のうち、起電力としてバッテリ１３に実際に蓄積される電気量の値に相当するＩCHG （実効）や、起電力としてバッテリ１３に実際には蓄積されない電気量の値に相当するガス化電流ＩGAS に代えて、充電中に測定可能なバッテリ１３の端子電圧Ｖやその端子電圧Ｖに対応する充電電流ＩCHG から、起電力としてバッテリ１３に実際に蓄積される電気量や、それを求める基となる充電効率を、正確に求めることができる。
【０１５４】
尚、バッテリ１３の充電電流ＩCHG が増加して最大値に至ったか否かを確認し、最大値に向けた充電電流ＩCHG の増加中の期間について、不動態膜が電極への通電により完全に破壊されるまでの、電極が活性状態にない過渡期間において、充電効率＝１００％と見倣して、充電電流ＩCHG の値に充電電流ＩCHG の収集周期時間を乗じることで、バッテリ１３に充電された単位時間当たりの電気量を算出し、この算出した単位時間当たりの電気量を、これまでに積算されたバッテリ１３の内部起電力Ｅに積算するという動作を実現するための構成は、省略してもよく、その場合には、バッテリ１３の充電電流ＩCHG が増加して最大値に至った時点以降について、バッテリ１３の充電効率を検出しつつその検出結果を利用してバッテリ１３の充電電気量を検出することになる。
【０１５５】
しかし、本実施形態の車載用バッテリ充電電気量検出装置１のように、最大値に向けた充電電流ＩCHG の増加中の期間について、充電電流ＩCHG の値に充電電流ＩCHG の収集周期時間を乗じることで、バッテリ１３に充電された単位時間当たりの電気量を算出し、この算出した単位時間当たりの電気量を、これまでに積算されたバッテリ１３の内部起電力Ｅに積算するという動作を実現するための構成を設ければ、電極の表面に絶縁性の不動態膜が形成されている状態から充電のための通電が開始される場合に、充電のためにバッテリに印加される電圧に見合った本来の値に比べて充電電流が不動態膜の存在により低くなり、ガス化の発生による充電効率の低下が発生しないと見倣すことのできる、不動態膜が電極への通電により完全に破壊されるまでの電極が活性状態にない過渡期間についても、バッテリに充電される電気量を、充電効率の低下がないと見倣すことができるという状況に応じて正確に検出することができるので、有利である。
【０１５６】
尚、本実施形態では、充電開始前におけるバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶを求めるために用いるバッテリ１３の純抵抗Ｒを測定するのに当たって、Ｖ−Ｉ特性の２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２で表される近似曲線上の実データの存在する範囲内に任意の点Ａ及びＢを選択しているが、これらの点を２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２上の、これらの式を求めるため測定したバッテリの放電電流の最大値に相当する点Ｐに選択し、両方の点を共通のデータを使用して特定することで、誤差の入ることを少なくすることができ、図１６乃至図１８を参照して、以下具体的に説明する。
【０１５７】
まず、図１６に示すように、２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２上のバッテリの放電電流の最大値に相当する点Ｐを選択する。そして、式Ｍ１の近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ１から近似曲線上の点Ｐまでの電圧降下ΔＶ１を求める。このΔＶ１を点Ｐでの電流Ｉｐで除算した値は、純抵抗Ｒに純抵抗を除くその他の抵抗成分である分極抵抗成分のその時点での値Ｒｐｏｌ１を加算した合成抵抗である。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ１＝ΔＶ１／Ｉｐ
である。
【０１５８】
次に、同図に示すように、式Ｍ２の近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ２から近似曲線上の点Ｐまでの電圧降下ΔＶ２を求める。このΔＶ２を点Ｐでの電流Ｉｐで除算した値は、純抵抗Ｒに純抵抗を除くその他の抵抗成分である分極抵抗成分のその時点での値Ｒｐｏｌ２を加算した合成抵抗である。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ２＝ΔＶ２／Ｉｐ
である。
【０１５９】
上記式Ｍ１の近似曲線上の点Ｐと式Ｍ２の近似曲線上の点Ｐの合成抵抗の値の差ΔＲは
ΔＲ＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ１−（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）＝Ｒｐｏｌ１−Ｒｐｏｌ２
となり、異なる近似曲線上の点Ｐにおける分極抵抗成分の差となる。これは、１回の放電中の純抵抗Ｒは変化しないことから明らかである。
【０１６０】
なお、式Ｍ１で表される近似曲線上には、図１７に示すように、式Ｍ２の近似曲線上に選択した任意の点Ｐにおける合成抵抗（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）に等しい値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′）をもった点Ｐ１が存在する。また、式Ｍ２で表される近似曲線上にも、図１７に示すように、式Ｍ１の近似曲線上に選択した任意の点Ｐにおける合成抵抗（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１）に等しい値（Ｒ＋ｐｏｌ２′）をもった点Ｐ２が存在する。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２となる点Ｐ１が式Ｍ１で表される近似曲線上に、Ｒ＋Ｒｐｏｌ１＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２′となる点Ｐ２が式Ｍ２で表される近似曲線上にそれぞれ存在する。
【０１６１】
要するに、点Ｐ１における電流及び電圧をそれぞれＩｐ１及びＶｐ１とし、点Ｐ２における電流及び電圧をそれぞれＩｐ２及びＶｐ２とすると、点Ｐ１の座標（Ｉｐ１、Ｖｐ１）と点Ｐの座標（Ｉｐ、Ｖｐ）の分極抵抗成分の値が互いに等しく、また点Ｐの座標（Ｉｐ、Ｖｐ）と点Ｐ２（Ｉｐ２、Ｖｐ２）の分極抵抗成分の値も互いに等しいことがわかる。
【０１６２】
まず、式Ｍ２の近似曲線上の点Ｐを基準とし、この点Ｐの合成抵抗の値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）と等しい値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′）を持つ点Ｐ１の電流Ｉｐ１と電圧Ｖｐ１の算出の仕方を以下説明する。
【０１６３】
今、式Ｍ１で表される近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ１からこの点Ｐ１までの電圧降下をΔＶｐ１とすると、これは
ΔＶｐ１＝Ｃ１−（ａ１Ｉｐ１2 ＋ｂ１ｐ１＋Ｃ１）＝（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）Ｉｐ１
となり、この式を整理すると、
−（ａ１Ｉｐ１ ＋ｂ１）＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２
となり、点Ｐ１の電流Ｉｐ１は
Ｉｐ１＝−（ｂ１＋Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）／ａ１
となる。なお、Ｒ＋Ｒｐｏｌ２（＝Ｒ＋ｐｏｌ１′）＝ΔＶｐ／Ｉｐ（＝ΔＶｐ１／Ｉｐ１）であるので、
0003720290.tif 000003
となる。また、点Ｐ１の電圧Ｖｐ１は、上記式から明らかなように、
Ｖｐ１＝ａ１Ｉｐ１2 ＋ｂ１Ｉｐ１＋Ｃ１
であるので、点Ｐ１の座標（Ｉｐ１、Ｖｐ１）は既知の値から定められる。
【０１６４】
同様にして、式Ｍ１の近似曲線上の点Ｐを基準とし、Ｐ点を基準とし、この点Ｐの抵抗値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１）と等しい値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２′）を持つ点Ｐ２の電流Ｉｐ２と電圧Ｖｐ２も、
0003720290.tif 000004
Ｖｐ２＝ａ２Ｉｐ２2 ＋ｂ２Ｉｐ２＋Ｃ２
により既知の値から算出できる。なお、ΔＶｐ２は、式Ｍ２で表される近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ２からこの点Ｐ２までの電圧降下である。
【０１６５】
上述のようにして、点Ｐ１の座標（Ｉｐ１、Ｖｐ１）が定まったら、図１７に示すように、点Ｐ１の座標（Ｉｐ１、Ｖｐ１）と点Ｐの座標（Ｉｐ、Ｖｐ）とを結ぶ直線Ｌ１の傾斜を求めることによって合成抵抗の値Ｒ１が求められる。この合成抵抗の値Ｒ１は、純抵抗と分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差（Ｖｐ１−Ｖｐ）を各点において流れる電流の差（Ｉｐ１−Ｉｐ）によって除算することによって求められる。すなわち、
Ｒ１＝（Ｖｐ１−Ｖｐ）／（Ｉｐ１−Ｉｐ）
となる。
【０１６６】
同様にして、点Ｐ２の座標（Ｉｐ２、Ｖｐ２）が定まったら、図１８に示すように、点Ｐ２の座標（Ｉｐ２、Ｖｐ２）と点Ｐの座標（Ｉｐ、Ｖｐ）とを結ぶ直線Ｌ２の傾斜を求めることによって合成抵抗の値Ｒ２が求められる。この合成抵抗の値Ｒ２は、純抵抗と分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差（Ｖｐ−Ｖｐ２）を各点において流れる電流の差（Ｉｐ−Ｉｐ２）によって除算することによって求められる。すなわち、
Ｒ２＝（Ｖｐ−Ｖｐ２）／（Ｉｐ−Ｉｐ２）
となる。
【０１６７】
しかしながら、上述のようにして求められる合成抵抗の値Ｒ１及びＲ２は、純抵抗と分極抵抗成分とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差を各点において流れる電流の差によって除算して求めたもので、純抵抗とは一致しない。２点間の傾きを純抵抗と一致させるには、分極抵抗成分によって生じる電圧降下分を除いた電圧降下の差を電流差によって除算してやればよい。
【０１６８】
先ず、式Ｍ２の近似曲線上の点Ｐを基準にした場合について説明すると、今、合成抵抗の値Ｒ１を
Ｒ１＝Ｒ１′＋Ｒｐｏｌ２＝Ｒ１′＋Ｒｐｏｌ１′
とすると、抵抗Ｒ１′に点Ｐ１の電流Ｉｐ１と点Ｐの電流Ｉｐとの差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下は、分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１′（又はＲｐｏｌ２）に点Ｐ１の電流Ｉｐ１と点Ｐ２の電流Ｉｐの差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下分だけ、点Ｐ１の電圧を持ち上げて補正してやればよく、次式が成立する。
Ｒ１′（Ｉｐ１−Ｉｐ）＝〔Ｖｐ１＋Ｒｐｏｌ１′（Ｉｐ１−Ｉｐ）〕−Ｖ２
【０１６９】
この式を整理すると、
Ｒ１′（Ｉｐ１−Ｉｐ）＝（Ｖｐ１−Ｖｐ）＋Ｒｐｏｌ１′（Ｉｐ１−Ｉｐ）
となる。ここで、Ｒｐｏｌ１′＝ΔＶｐ１／Ｉｐ１−Ｒ１′であるので、
Ｒ１′（Ｉｐ１−Ｉｐ）＝（Ｖｐ１−Ｖｐ）＋（ΔＶｐ１／Ｉｐ１−Ｒ１′）
（Ｉｐ１−Ｉｐ）
２Ｒ１′（Ｉｐ１−Ｉｐ）＝（Ｖｐ１−Ｖｐ）＋ΔＶｐ１／Ｉｐ１（Ｉｐ１−Ｉｐ）
となり、結果として、
Ｒ１′＝〔（Ｖｐ１−Ｖｐ）＋（ΔＶｐ１／Ｉｐ１）（Ｉｐ１−Ｉｐ）〕／２（Ｉｐ１−Ｉｐ）
が求められる。なお、（ΔＶｐ１／Ｉｐ１）は（ΔＶ２／Ｉｐ）と置き換えることができる。
【０１７０】
次に、式Ｍ１の近似曲線上の点Ｐを基準にした場合にも同様にして
Ｒ２＝Ｒ２′＋Ｒｐｏｌ１＝Ｒ２′＋Ｒｐｏｌ２′
とすると、この抵抗Ｒ２′に点Ｐの電流Ｉｐと点Ｐ２の電流Ｉｐ２の差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下は、分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２′（又はＲｐｏｌ１）に点Ｐの電流Ｉｐと点Ｐ２の電流Ｉｐ２との差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下分、点Ｐ２の電圧を引き下げて補正してやればよく、次式が成立する。
Ｒ２′（Ｉｐ−Ｉｐ２）＝Ｖｐ−〔Ｖｐ２−Ｒｐｏｌ２′（Ｉｐ−Ｉｐ２）〕
【０１７１】
この式を整理すると、
Ｒ２′（Ｉｐ−Ｉｐ２）＝（Ｖｐ−Ｖｐ２）＋Ｒｐｏｌ２′（Ｉｐ−Ｉｐ２）
となる。ここで、Ｒｐｏｌ２′＝ΔＶｐ２／Ｉｐ２−Ｒ２′であるので、
Ｒ２′（Ｉｐ−Ｉｐ２）＝（Ｖｐ−Ｖｐ２）＋（ΔＶｐ２／Ｉｐ２−Ｒｐ２）
（Ｉｐ−Ｉｐ２）
２Ｒ２′（Ｉｐ−Ｉｐ２）＝（Ｖｐ−Ｖｐ２）＋ΔＶｐ２／Ｉｐ２（Ｉｐ−Ｉｐ２）
となり、結果として、
Ｒ２′＝〔（Ｖｐ−Ｖｐ２）＋（ΔＶｐ２／Ｉｐ２）（Ｉｐ−Ｉｐ２）〕／２（Ｉｐ−Ｉｐ２）
が求められる。なお、（ΔＶｐ２／Ｉｐ２）は（ΔＶｐ／Ｉｐ）と置き換えることができる。
【０１７２】
上述したように求められた２つの値Ｒ１′及びＲ２′は、２つの点Ａ及びＢを基準にし、異なる分極抵抗成分（Ｒｐｏｌ１′＝Ｒｐｏｌ２）と（Ｒｐｏｌ１＝Ｒｐｏｌ２′）を用い、しかも異なる切片Ｃ１からの電圧降下ΔＶｐ１（ΔＶｐ）と切片Ｃ２からの電圧降下ΔＶｐ２（ΔＶｐ）を用いて求めたものであるので、真の純抵抗Ｒとなり得ない。したがって、両者の加算平均
Ｒ＝（Ｒ１′＋Ｒ２′）／２
をとることによって、真の純抵抗Ｒが求められる。
【０１７３】
図１６乃至図１８を参照して説明したバッテリの純抵抗測定方法では、２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２上のバッテリの放電電流の最大値に相当する点に点Ｐをそれぞれ定め、共通のデータを使用して特定しているので、誤差の入ることを少なくすることができる。
【０１７４】
そして、第２の近似曲線式Ｍ２で表される曲線上の点Ｐに対応する放電電流Ｉｐが流れたとき第２の電圧降下ΔＶ２を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２からなる第２の合成抵抗Ｒ２と同一の抵抗値を有する第１の想定点Ｐ１を第１の近似曲線式Ｍ１上に、第１の近似曲線Ｍ１で表される曲線上の点Ｐに対応する放電電流Ｉｐが流れたとき第１の電圧降下ΔＶ１を生じさせる、バッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１からなる第１の合成抵抗Ｒ１と同一の抵抗値を有する第２の想定点Ｐ２を第２の近似曲線式Ｍ２上にそれぞれ想定する。
【０１７５】
２つの想定点Ｐ１及びＰ２が想定できたら、点Ｐと第１の想定点Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１の第１の傾斜Ｒ１を、放電電流Ｉｐと第１の想定点Ｐ１での放電電流Ｉｐ１とによってそれぞれ生じる、第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２による電圧降下の差分Ｒｐｏｌ２（Ｉｐ１−Ｉｐ）に相当する量補正して、第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜Ｒ１′を求めるとともに、前記点Ｐと前記第２の想定点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２の第２の傾斜Ｒ２を、放電電流Ｉｐと第２の想定点Ｐ２での放電電流Ｉｐ２とによってそれぞれ生じる、第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１による電圧降下の差分Ｒｐｏｌ１（Ｉｐ−Ｉｐ２）に相当する量補正して、第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜Ｒ２′を求める。
【０１７６】
このようにして求めた第１の補正傾斜Ｒ１′と第２の補正傾斜Ｒ２′とを加算平均して平均傾斜を求め、この求めた平均傾斜をバッテリの純抵抗Ｒとして測定する。
【０１７７】
なお、このようにして純抵抗を測定する具体的な手順は、２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２上のバッテリの放電電流の最大値に相当する共通の点Ｐに２点を定めている点を除き、図１０乃至図１２について上述した純抵抗の測定手順と同じである。
【０１７８】
そして、上述した実施形態では、満充電時抵抗値保持手段としてＮＶＭ２５を用いたが、マイコン２３のＲＯＭ２３ｃ内に満充電時抵抗値Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆを格納するエリアを確保してこれを満充電時抵抗値保持手段とする等、満充電時抵抗値保持手段の具体的な構成については、上述した実施形態の構成に限らず任意である。
【０１７９】
また、本実施形態では、バッテリ１３の充電電気量を検出する車載用バッテリ充電電気量検出装置１について説明したが、本発明は、種々の目的で利用することのできる、充電中の任意の時点における、バッテリ１３に流れ込む総電気量のうち、起電力としてバッテリ１３に実際に蓄積される電気量の割合であるバッテリ１３の充電効率を検出する、車載用バッテリ充電効率検出装置として利用、実施することも、当然可能である。
【０１８０】
そして、車載用バッテリ充電効率検出装置として利用、実施する場合には、検出した充電中の各時点における充電効率を検出結果として残すために、図１５のフローチャートのステップＳ１４において求めた充電中の任意の時点におけるバッテリの充電効率（％）を、マイコン２３に対する給電が途絶えても記憶内容が保持される不揮発性メモリのような記憶媒体に格納してもよく、その場合、本実施形態ではＲＯＭ２３ｃに予め格納しておくものとした、ハイブリッド車両への搭載時点におけるバッテリ１３の満充電時の内部抵抗Ｒｆ＋Ｒｐｏｌｆの値（満充電抵抗値）を、併せて不揮発性メモリのような記憶媒体に格納するものとすることができる。
【０１８１】
さらに、本実施形態では、ハイブリッド車両の負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリ１３の充電効率や充電電気量を検出する場合のみに限らず、例えば、携帯電話やモバイルパソコン等に用いられるバッテリ等、種々の用途で用いられるバッテリの全般に、本発明は広く適用可能である。
【０１８２】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法によれば、負荷に電力を供給するバッテリの充電開始から充電終了までの任意の時点について、該バッテリに流れこんだ総電気量のうち、起電力として前記バッテリに充電される電気量の割合である充電効率を検出するに当たり、前記バッテリの充電開始時点における内部抵抗値である開始時抵抗値と、該バッテリの充電開始後から充電終了までの任意の時点における内部抵抗値である開始後抵抗値とを、各時点において測定される前記バッテリの端子電圧と充電電流とを用いて各々求め、前記開始時抵抗値と前記開始後抵抗値との差分である差分抵抗値を求め、前記バッテリに固有の該バッテリの満充電状態における内部抵抗値である満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求め、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合に基づいて、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出するようにした。
【０１８３】
また、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置によれば、負荷に電力を供給するバッテリの充電開始から充電終了までの任意の時点について、該バッテリに流れこんだ総電気量のうち、起電力として前記バッテリに充電される電気量の割合である充電効率を検出するバッテリの充電効率検出装置であって、前記バッテリの充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリの端子電圧とを測定する電流・電圧測定手段と、前記バッテリの充電開始時点において前記電流・電圧測定手段により測定された、該バッテリの充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリの端子電圧とに基づいて、該バッテリの充電開始時点における内部抵抗値である開始時抵抗値を求める開始時抵抗値演算手段と、前記任意の時点において前記電流・電圧測定手段により測定された、前記バッテリの充電電流と該充電電流に対応する前記バッテリの端子電圧とに基づいて、該バッテリの前記任意の時点における内部抵抗値である開始後抵抗値を求める開始後抵抗値演算手段と、前記開始時抵抗値演算手段により求められた前記開始時抵抗値と前記開始後抵抗値演算手段により求められた前記開始後抵抗値との差分である差分抵抗値を求める差分抵抗値演算手段と、前記バッテリに固有の該バッテリの満充電状態における内部抵抗値である満充電時抵抗値を保持する満充電時抵抗値保持手段と、前記満充電時抵抗値保持手段により保持されている前記満充電時抵抗値に対する、前記差分抵抗値演算手段により求められた前記差分抵抗値の割合を求める抵抗値割合演算手段とを備えており、前記抵抗値割合演算手段により求められた、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合に基づいて、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出する構成とした。
【０１８４】
このため、請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法と、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置とのいずれによっても、充電中に測定可能なバッテリの端子電圧とそれに対応する充電電流とを用いて、任意の時点におけるバッテリの充電効率を、バッテリの充電状態の変化に伴うガス化現象による電気量の充電、蓄積ロスの発生の影響を加味して、正確に検出することができる。
【０１８５】
さらに、請求項２に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法において、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率の理想値からの低下分を示す値として前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求め、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を示す値として、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を１から減じた値を求めることで、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出するようにした。
【０１８６】
また、請求項６に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置によれば、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置において、前記抵抗値割合演算手段が、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率の理想値からの低下分を示す値として、前記満充電時抵抗値満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を求めるように構成されており、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を示す値として、前記満充電時抵抗値に対する前記差分抵抗値の割合を１から減じた値を求めることで、前記任意の時点における前記バッテリの充電効率を検出する構成とした。
【０１８７】
このため、請求項２に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法によれば、請求項１に記載した本発明のバッテリの充電効率検出方法において、また、請求項６に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置によれば、請求項５に記載した本発明のバッテリの充電効率検出装置において、いずれも、充電中に測定可能なバッテリの端子電圧とそれに対応する充電電流とを用いて、任意の時点におけるバッテリの充電効率の理想値からの低下分を示す値を求め、これに基づいて、任意の時点におけるバッテリの充電効率を正確に検出することができる。
【０１８８】
さらに、請求項３に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法によれば、請求項１又は２に記載したバッテリの充電効率検出方法によって、前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリの充電効率に基づいて、前記充電開始時点から充電終了時点に亘る充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出するようにした。
【０１８９】
また、請求項７に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置によれば、請求項５又は６に記載したバッテリの充電効率検出装置を備えており、該バッテリの充電効率検出装置によって、前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した前記バッテリの充電効率に基づいて、前記充電開始時点から充電終了時点に亘る充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出する構成とした。
【０１９０】
このため、請求項３に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法と、請求項６に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置とのいずれによっても、バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘る単位時間当たりの、バッテリに流れこんだ総電気量のうち起電力として現実にバッテリに充電、蓄積された電気量を正確に求め、それらを積算することによって、バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘ってバッテリに実際に充電、蓄積された電気量を、正確に検出することができる。
【０１９１】
さらに、請求項４に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法によれば、請求項３に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法において、前記充電開始時点が、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されていない電極の活性状態からの充電動作の開始時点であり、前記バッテリの充電電流の経時変化のパターンに基づいて、該バッテリの電極が前記活性状態にあるか否かを判別し、前記活性状態においては、充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を、請求項１又は２に記載したバッテリの充電効率検出方法によって前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した該バッテリの充電効率に基づいて検出し、前記活性状態に至る前の、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されている状態における、該不動態膜の充電動作による破壊が進行している電極の過渡期間においては、前記バッテリの充電電流に、該充電電流による充電時間を乗じて求めた充電電気量を積算することで、前記過渡期間における充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出するようにした。
【０１９２】
また、請求項８に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置によれば、請求項７に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置において、前記充電開始時点が、前記バッテリの電極に不動態膜が形成されていない活性状態からの充電動作の開始時点であり、前記電流・電圧測定手段により測定された前記バッテリの充電電流の経時変化のパターンに基づいて、該バッテリの電極が前記活性状態にあるか否かを判別する活性状態判別手段をさらに備えており、前記バッテリの電極が前記活性状態にあると前記活性状態判別手段が判別している状態においては、充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を、請求項５又は６に記載したバッテリの充電効率検出装置によって前記バッテリの充電開始時点から充電終了時点に亘って繰り返し連続して検出した該バッテリの充電効率に基づいて検出するように構成されていると共に、さらに、前記電流・電圧測定手段により測定された前記バッテリの充電電流に該充電電流による充電時間を乗じて、単位時間当たりの充電電気量を周期的に求める過渡期間充電電気量割出手段を備えており、前記バッテリの電極が前記活性状態にないと前記活性状態判別手段が判別している状態においては、前記過渡期間充電電気量割出手段により周期的に求められた前記単位時間当たりの充電電気量を積算することで、前記不動態膜の充電動作による破壊が進行している電極の過渡期間における充電により前記バッテリに蓄積された充電電気量を検出する構成とした。
【０１９３】
このため、請求項４に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法によれば、請求項３に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出方法において、また、請求項８に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置によれば、請求項７に記載した本発明のバッテリの充電電気量検出装置において、バッテリの充電の開始前の段階で、バッテリの電極の表面に絶縁性の不動態膜が形成されている場合に、充電のためにバッテリに印加される電圧に見合った本来の値に比べて充電電流が不動態膜の存在により低くなり、ガス化の発生による充電効率の低下が発生しないと見倣すことのできる、不動態膜が電極への通電により完全に破壊されるまでの電極が活性状態にない過渡期間についても、バッテリに充電される電気量を、充電効率の低下がないと見倣すことができるという状況に応じて正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッテリの充電効率検出装置及びバッテリ充電電気量検出装置の基本構成図である。
【図２】本発明のバッテリの充電効率検出方法を適用したバッテリ充電効率検出装置を内包する、本発明のバッテリの充電電気量検出方法を適用した本発明の一実施形態に係る車載用バッテリ充電電気量検出装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】充電時間と充電電流との関係を示すグラフである。
【図４】充電開始時点におけるバッテリの等価回路である。
【図５】充電開始後におけるバッテリの等価回路である。
【図６】図２の車載用バッテリ充電電気量検出装置を用いて充電電気量を検出するバッテリにおいて発生する充放電電流の経時変化を示すグラフである。
【図７】１次近似式で表したバッテリの電圧−電流特性の一例を示すグラフである。
【図８】２次近似式で表したバッテリの電圧−電流特性の一例を示すグラフである。
【図９】電流に対する分極の変化の一例を示すグラフである。
【図１０】１回の放電によって得られる２つの２次の近似曲線式で表される近似特性曲線の一例を示すグラフである。
【図１１】２つの近似特性曲線上への２つの任意の点の定め方を説明するためのグラフである。
【図１２】一方の近似特性曲線に定めた点に対する想定点の定め方と２点間の傾斜の補正の仕方とを説明するためのグラフである。
【図１３】他方の近似特性曲線に定めた点に対する想定点の定め方と２点間の傾斜の補正の仕方とを説明するためのグラフである。
【図１４】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理を示すフローチャートである。
【図１５】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理を示すフローチャートである。
【図１６】バッテリの純抵抗を測定する他の手順において、２つの近似特性曲線上への２つの点の定め方を説明するためのグラフである。
【図１７】バッテリの純抵抗を測定する他の手順において、一方の近似特性曲線に定めた点に対する想定点の定め方と２点間の傾斜の補正の仕方とを説明するためのグラフである。
【図１８】バッテリの純抵抗を測定する他の手順において、他方の近似特性曲線に定めた点に対する想定点の定め方と２点間の傾斜の補正の仕方とを説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１３  バッテリ
２３  マイクロコンピュータ
２３ａ  ＣＰＵ
２３ｂ  ＲＡＭ
２３ｃ  ＲＯＭ
２３Ａ  開始時抵抗値演算手段
２３Ｂ  開始後抵抗値演算手段
２３Ｃ  差分抵抗値演算手段
２３Ｄ  抵抗値割合演算手段
２３Ｅ  活性状態判別手段
２３Ｆ  過渡期間充電電気量割出手段
２３ｃＡ  満充電時抵抗値保持手段
Ａ  電流・電圧測定手段
【図１】
0003720290.tif 000005
【図２】
0003720290.tif 000006
【図３】
0003720290.tif 000007
【図４】
0003720290.tif 000008
【図５】
0003720290.tif 000009
【図６】
0003720290.tif 000010
【図７】
0003720290.tif 000011
【図８】
0003720290.tif 000012
【図９】
0003720290.tif 000013
【図１０】
0003720290.tif 000014
【図１１】
0003720290.tif 000015
【図１２】
0003720290.tif 000016
【図１３】
0003720290.tif 000017
【図１４】
0003720290.tif 000018
【図１５】
0003720290.tif 000019
【図１６】
0003720290.tif 000020
【図１７】
0003720290.tif 000021
【図１８】
0003720290.tif 000022