(57)【要約】  バッテリの状態を高精度に検出できるバッテリ及びそれに用いられる電子回路装置の提供を課題とする。  上記課題は、バッテリモジュール１１０の電圧、電流、温度を測定する測定部１２１と、この測定部１２１によって測定された測定情報に基づいて、バッテリモジュール１１０の充電状態及び劣化状態の推定値を演算する演算部１２２と、測定部１２１における測定条件を示すパラメータを設定するための測定パラメータ設定部１２４とを有し、測定パラメータ設定部１２４が、バッテリモジュール１１０を電源として搭載したシステムの状態を判定し、この判定したシステムの状態に応じて、測定パラメータを設定することにより解決できる。
2010106588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、
該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の状態を演算する演算部と、
前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を有し、
前記設定部は、前記蓄電部を電源として搭載したシステムの状態を判定し、この判定したシステムの状態に応じて、前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムは車両であり、
前記設定部は、前記システムの状態として、前記車両が、少なくともイグニッションキースイッチのオンオフ，車両走行中，車両停止中，充電中のいずれかであるか判定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記パラメータは、少なくとも、サンプリング時間，測定時間間隔，測定チャネル，測定レンジのいずれか一つである、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムの状態を判定する判定要素として、前記測定部の測定結果を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムの状態を判定する判定要素として、前記測定部の測定結果とは異なる別の測定可能な物理量を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムの状態を判定する判定要素として、前記蓄電部の状態を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項７】
電気的エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電部と、
該蓄電部の状態を管理する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の状態を演算する演算部と、前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を備え、
前記設定部は、前記蓄電部を電源として搭載したシステムの状態を判定し、この判定したシステムの状態に応じて、前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項８】
車両に搭載される蓄電装置の状態を管理する電子回路装置であって、
前記蓄電装置を構成する蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、
該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の充電状態或いは前記蓄電部の劣化状態若しくは前記蓄電部の充電状態及び劣化状態を演算する演算部と、
前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を有し、
前記設定部は、通信回線或いは外部端子を介して入力された情報に基づいて、車両の状態を判定する判定部、及び前記判定した車両の状態に応じて、前記パラメータを設定処理する設定処理部を有しており、
前記設定部には、複数の車両の状態のそれぞれに対応して複数の前記パラメータが記憶されており、
前記設定処理部は、前記複数の車両の状態のそれぞれに対応する複数のパラメータから、前記判定部の判定結果に対応した前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項９】
請求項８に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記通信回線を介して入力される情報は、車両の走行中、車両の停止中、車両のアイドリングストップ中を含むモード情報であり、
前記外部端子を介して入力される情報は、イグニッションキー又はアクセサリスイッチのオンオフを示す状態の情報であり、
前記判定部は、前記通信回線或いは前記外部端子を介して入力された情報に基づいて、少なくともアイドリングストップ中、車両走行中、車両停止中でエンジンオン、車両停止中でエンジンオフ、充電中のいずれかであるかを判定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記パラメータは、少なくとも、サンプリング時間、測定時間間隔、測定チャネル、測定レンジのいずれか一つである、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記車両の状態を判定する判定要素として、前記測定部の測定結果を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記車両の状態を判定する判定要素として、前記測定部とは異なる測定部により測定された測定結果を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記車両の状態を判定する判定要素として、前記蓄電部の状態を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１４】
車両に搭載され、車載負荷駆動或いは車両走行のための電気エネルギーを蓄積した蓄電装置であって、
電気エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電部と、
該蓄電部の状態を管理する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の充電状態或いは前記蓄電部の劣化状態若しくは前記蓄電部の充電状態及び劣化状態を演算する演算部と、前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を有しており、
前記設定部は、通信回線或いは外部端子を介して入力された情報に基づいて、車両の状態を判定する判定部、及び前記判定した車両の状態に応じて、前記パラメータを設定処理する設定処理部を有しており、
前記設定部には、複数の車両の状態のそれぞれに対応して複数の前記パラメータが記憶されており、
前記設定処理部は、前記複数の車両の状態のそれぞれに対応する複数のパラメータから、前記判定部の判定結果に対応した前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置及びそれに用いられる電子回路装置に関する技術、代表的には蓄電装置の状態の検出精度を向上させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置及びそれに用いられる電子回路装置に関する背景技術としては、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１に開示された技術では、蓄電装置を構成する蓄電器の状態検出に必要な測定パラメータ、例えばサンプリング時間、測定時間間隔、測定チャネル、測定レンジなどを、状態検出の対象となる蓄電器の種類或いは構成に応じて、外部ディジタル情報により設定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３９４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電動化の普及、災害時などの非常時に対する対応強化、クリーンエネルギーの導入促進などによって蓄電装置を用いたシステムが増えている。最近では、地球環境に対する環境負荷のさらなる低減、システム効率及びエネルギー効率のさらなる向上などの要求から、背景技術よりもさらに高性能な蓄電装置の提供が望まれている。この要望に対する対応案の一つとしては、蓄電装置を構成する蓄電器の状態の検出精度を向上させることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
代表的な本発明の一つは、蓄電器の状態を高精度に検出できる蓄電装置及びそれに用いられる電子回路装置を提供する。【０００６】
ここに、代表的な本発明の一つは、蓄電装置を構成する蓄電器に電気的に接続される負荷の状態或いは蓄電装置が備えられたシステムの状態に応じて、蓄電器の状態検出に必要な測定パラメータを設定する或いは可変することを特徴とする。【０００７】
ここで、蓄電器の状態とは、蓄電器から充放電される電流及び電圧、蓄電器の温度などを含む物理量のうち、直接計測可能な物理量から計算される二次的な物理量を示す。また、測定パラメータとは、蓄電器の直接計測可能な物理量を計測するための計測回路、計測部から出力された信号を処理する処理回路などを含む複数の電子回路が作動或いは機能するにあたって必要となる設定値を示す。測定パラメータには、例えばサンプリング時間、測定時間間隔、測定チャネル、測定レンジなどがある。【０００８】
代表的な本発明の一つによれば、負荷の状態或いはシステムの状態に対応した好ましい測定パラメータが設定される或いは好ましい測定パラメータに可変され、あらゆる状態において蓄電器の状態を高精度に検出できる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明した代表的な本発明の一つによれば、蓄電器の状態の検出精度を向上させることができるので、地球環境に対する環境負荷のさらなる低減、システム効率及びエネルギー効率のさらなる向上などの要求に対応できる、従来よりも高性能な蓄電装置及びそれに用いられる電子回路装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例であるモータジェネレータ駆動システムの構成、及びそのシステムを搭載した簡易型のハイブリッド自動車の駆動系の構成を示すブロック図。
【図２】図１のモータジェネレータ駆動システムの電気的な回路構成を示す回路図。
【図３】図１のモータジェネレータ駆動システムの電源を構成するバッテリの制御装置の機能的な構成を示すブロック図。
【図４】図３の測定パラメータ設定部の構成を示すブロック図。
【図５】図３の測定パラメータ設定部の動作を示す流れ図。
【図６】図１のバッテリの端子間電圧に関する波形、電流に関する波形、温度に関する波形のそれぞれの時間的変化と、各車両状態との関係を示す特性図。
【図７】外部電源からの充電が可能な自動車におけるバッテリの端子間電圧に関する波形、電流に関する波形のそれぞれの時間的変化と、車両走行時における充放電時と、車両停車時における、外部電源による充電時との関係を示す特性図。
【図８】本発明の第２実施例であるモータジェネレータ駆動システムの電源を構成するバッテリの制御装置の機能的な構成を示すブロック図。
【図９】図６のバッテリ制御装置による車両状態判定動作を示す流れ図。
【図１０】本発明の第３実施例であるモータジェネレータ駆動システムの電源を構成するバッテリの制御装置の機能的な構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第４実施例であるモータジェネレータ駆動システムの電源を構成するバッテリの制御装置の機能的な構成を示すブロック図。
【図１２】図１１の車両状態判定用測定部の構成を示すブロック部。
【図１３】図１１の車両状態判定用測定部の他の構成を示すブロック部。
【図１４】本発明の第５実施例であるモータジェネレータ駆動システムの電源を構成するバッテリの制御装置の機能的な構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
以下の実施例では、本発明を、車両のモータジェネレータ駆動システムの電源を構成するバッテリ、特に車両の内燃機関であるエンジンにベルトを介して機械的に接続され、エンジンの始動時、特に車両の停止時にエンジンを停止し、車両の発進時に再びエンジンを始動させるエンジン再始動時（アイドルストップ運転時）に、回転電機を電動機として動作させ、駆動力をエンジンに供給する機能と、エンジンの駆動力により回転電機を発電機として動作させて、回転電機の電源であるバッテリ、例えば１２ボルト系の公称出力電圧１２ボルトの鉛バッテリを充電すると共に、車載電気負荷に電力を供給する機能とを兼ね備えた低電圧系のモータジェネレータ駆動システムの上記バッテリに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
バッテリとしては、鉛バッテリの他に、リチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリなどを用いることができる。
【００１４】
モータジェネレータ駆動システムでは、上述のエンジン再始動に加えて、車両の加速時などの高負荷運転時に、回転電機を電動機として動作させて得られる駆動力をエンジンの駆動力に加えて車両を駆動するトルクアシスト運転を行うことができる。
【００１５】
上述のような低電圧系のモータジェネレータ駆動システムでは、回転電機に対して電力変換装置及び制御装置を集積化（機電一体化）することができる。以下の実施例においては、回転電機と電力変換装置とを別体にした場合を例に挙げて説明するが、前述のように、回転電機と電力変換装置とを一体にした構成を採用しても構わない。
【００１６】
モータジェネレータ駆動システムの電源としては、上述のシステムよりも高電圧、例えば４２ボルト系の公称出力電圧３６ボルトの鉛バッテリ或いはリチウムイオンバッテリ若しくはニッケル水素バッテリ、さらに高電圧、例えば公称出力電圧１００ボルト以上の鉛バッテリ或いはリチウムイオンバッテリ若しくはニッケル水素バッテリを用いることもできる。高電圧のモータジェネレータ駆動システムでは、回転電機を電動機として動作させて得られる駆動力のみを用いて車両を駆動する電動走行（ＥＶ（電気自動車）走行）運転を行うことができる。
【００１７】
車両としては、動力源としてエンジン及びモータを備えたハイブリッド自動車、モータを唯一の動力源とする電気自動車などの普通自動車、バス（乗合車両）、トラック（貨物車両）など、普通自動車よりも重量が大きい大型自動車、ハイブリッド電車などの鉄道車両、荷物の積み下ろし作業に用いられるフォークリフトトラック、土木作業や建設作業に用いられる車両など、作業に必要な装置を搭載した特殊車両などがある。以下の実施例においては、アイドルストップ運電モードを備えた簡易型のハイブリッド自動車を例に挙げて説明する。
【００１８】
以下において説明するバッテリの構成は、工場、病院、ビルなどに設けられた非常用電源を構成するバッテリ、コンピュータ機器、サーバーなどのバックアップ用電源を構成するバッテリ、風力発電装置、家庭用太陽光発電などのクリーンエネルギー発電設備に用けられた蓄電装置を構成するバッテリなどに適用してもよい。
【００１９】
アイドルストップは、赤信号などで車両が停止した時、ドライバーのブレーキペダルの踏み込み量に応じてエンジンをストップさせ、青信号などで車両が再び発進する時、ドライバーのアクセルペダルの踏み込み量に応じてエンジンを再始動させるという車両の運転モードの一つである。このような運転モードを備えた簡易型のハイブリッド自動車では、エンジンのアイドルストップによる燃費改善が期待できると共に、エンジンの排気による地球温暖化への影響を低減できる。
【００２０】
アイドルストップの運転モード機能を備えた簡易型のハイブリッド自動車に搭載されるモータジェネレータ駆動システムは、従来からバッテリの充電用として搭載されている発電機に電動機の機能を付加することにより実現できる。具体的には、スイッチング半導体素子のスイッチング動作により直交及び交直の両電力変換が可能な電力変換装置（インバータ装置）、及びスイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御する制御装置を設け、発電機を電動機として駆動することにより実現できる。このように、モータジェネレータ駆動システムでは、エンジンに再始動のための回転動力を供給する電動機としての機能と、バッテリの充電及び補機類の駆動のための電力を供給する発電機としての機能とを一体化するので、小型省スペース化を実現できる。
【００２１】
また、低電圧系のモータジェネレータ駆動システムでは、電動機及び発電機として作動する回転電機に対して電力変換装置及び制御装置を集積化（機電一体化）できるので、さらに小型省スペース化を図ることができる。
【００２２】
簡易型のハイブリッド自動車においてバッテリは、モータ駆動、エンジン始動、車載電装品などへの電力供給に用いられることから、安全にかつ有効に使用できることが必要である。このため、バッテリには、その充電状態や劣化状態を監視するための電子回路装置（状態推定装置）が搭載され、その監視結果に応じてバッテリに対する充放電が管理されている。
【００２３】
最近、車両における安全性の確保、燃費の向上、地球環境に対する環境負荷の低減などの要求がさらに高くなってきている。このような要求に対してバッテリが応えるためには、バッテリの充放電制御に関係する充電状態や劣化状態などを含むバッテリの状態の検出（推定）精度を向上させる必要がある。バッテリの状態の検出（推定）精度を向上させるためには、バッテリの測定可能な物理量（例えば電圧、電流、温度など）の検出（測定）精度を向上させると共に、充放電による電圧及び電流の過渡的な変化に対応して検出（測定）速度を高速にする必要である。しかし、高精度かつ高速な検出（測定）を簡単な構成で実現することは容易ではない。
【００２４】
従来、バッテリの種類或いは構成に応じて、バッテリの測定可能な物理量の検出（測定）に必要な測定パラメータ、例えばサンプリング時間、測定時間間隔、測定チャネル、測定レンジなどを設定して、検出（測定）精度と検出（測定）速度を決定し、バッテリの充電状態や劣化状態を検出（推定）するという技術はあった。このような従来の技術では、測定パラメータが一義的に設定される。ところが、車両におけるバッテリの測定可能な物理量（例えば電圧、電流、温度など）は、車両状態やバッテリの負荷状態に応じて変化量や絶対値が大きく異なる。従って、これまで以上に高性能なバッテリを提供するためには、車両状態やバッテリの負荷の状態に応じて測定パラメータをその都度設定する或いは可変する必要がある。このような事実は、本願発明者らの研究や実験などによって見出されたものである。これに対して、従来の技術は、車両状態やバッテリの負荷状態に応じてバッテリの測定可能な物理量が大きく変化することがあること、それに伴って測定パラメータを設定する或いは可変する必要があることについて着眼していない。
【００２５】
そこで、以下に説明する実施例では、車両の状態或いはバッテリに電気的に接続されるモータジェネレータの状態に応じて、バッテリの測定可能な物理量の検出（測定）に必要な測定パラメータを設定している或いは可変している。
【００２６】
ここで、バッテリの状態とは、バッテリから充放電される電流及び電圧、バッテリの温度などを含む物理量のうち、直接計測可能な物理量から計算される二次的な物理量を示す。また、測定パラメータとは、バッテリの状態を計測し、この計測によって得られたアナログ信号をディジタル信号に変換する測定部などを含む複数の電子回路部が作動或いは機能するにあたって必要となる測定条件を示す。測定パラメータには、例えばサンプリング時間、測定時間間隔、測定チャネル、測定レンジなどがある。
【００２７】
以下に説明する実施例によれば、バッテリの測定可能な物理量が車両の状態或いはモータジェネレータの状態に応じて大きく変化しても、その変化に対応した好ましい測定パラメータが設定される或いは好ましい測定パラメータに可変されるので、車両或いはモータジェネレータのあらゆる状態に応じてバッテリの測定可能な物理量を高精度に検出（測定）できる。これにより、以下に説明する実施例によれば、バッテリの充放電に関係する充電状態や劣化状態などを含むバッテリの状態の検出（推定）精度を向上させることができる。従って、以下に説明する実施例によれば、車両における安全性の確保、燃費の向上、地球環境に対する環境負荷の低減などのさらに高まる要求に大きく貢献できる、従来よりも高性能なバッテリ及びそれに用いられるバッテリ制御装置を提供できる。
【実施例１】
【００２８】
本発明の第１実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。【００２９】
まず、図１を用いて、モータジェネレータ駆動システムを搭載した簡易型のハイブリッド自動車１の構成を説明する。【００３０】
本実施例のハイブリッド自動車１は、内燃機関であるエンジン４を車両の駆動源としている。エンジン４から出力された回転駆動力（エンジントルク）は、複数の動力伝達機構（自動変速機５、デファレンシャルギア６など）を介して車軸４に伝達される。これにより、車軸４の両端に取り付けられた駆動輪（例えば前輪）２が駆動され、ハイブリッド自動車１が走行する。本実施例では、エンジン４として、ガソリンエンジンを搭載しているが、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン、水素エンジンなどの他のエンジンを駆動源として搭載しても構わない。また、本実施例では、駆動輪２を前輪としているが、後輪を駆動するようにしても構わない。【００３１】
エンジン４の近傍（エンジン４の筐体の一側面）にはモータジェネレータ駆動システムが配置されている。モータジェネレータ駆動システムは、バッテリ１００、モータジェネレータ２００、インバータ装置３００を主要コンポーネント機器として備えている。すなわちモータジェネレータ駆動システムは、従来よりバッテリ１００の充電用発電装置として車両に搭載されたオルタネータを用いると共に、インバータ装置を新たに設置し、オルタネータでモータリングできるようにしたものであり、アイドルストップしたエンジン４を再始動（エンジン４が温まった状態でエンジン４を始動）する時、エンジン４による車両の駆動をアシストする時などにモータとして機能する。【００３２】
尚、エンジン４には、スタータと呼ばれる回転電機装置が搭載されており、エンジン４に回転動力を伝達できるようになっている。スタータは、エンジン４が冷えた状態でエンジン４を始動する時に用いられる始動装置であり、直流電源であるバッテリ１００を駆動電源とする。【００３３】
モータジェネレータ２００は、電機子（本実施例では固定子）２１０、及びこれに空隙を介して対向配置された界磁極（本実施例では回転子）２２０を備えた回転電機であり、エンジン４の筐体の一側面に固定され、その回転軸がエンジン４のクランク軸に、結合手段であるベルト７を介して機械的に連結されている。これにより、モータジェネレータ２００とエンジン４との間において互いに回転動力（トルク）の授受が可能となり、力行時にはモータジェネレータ２００からエンジン４に、発電時にはエンジン４からモータジェネレータ２００に回転動力を伝達できる。本実施例では、ベルト７を結合手段として用いているが、チェーン、歯車などを結合手段としても構わない。【００３４】
インバータ装置３００は、スイッチング半導体素子のスイッチング動作によって電力を直流から交流、交流から直流に変換する電力変換装置であり、パワーモジュール３１０、パワーモジュール３１０の作動を制御するモータ制御装置３４０、パワーモジュール３１０に実装されたスイッチング半導体素子を、モータ制御装置３４０からの指令信号に基づいて駆動する駆動回路３３０、及びパワーモジュール３１０の直流側に電気的に並列に接続され、直流電圧を平滑する（直流電圧に重畳された交流分を除去する）電解コンデンサ３２０を備えている。【００３５】
電機子２１０にはパワーモジュール３１０の交流側が電気的に接続されている。パワーモジュール３１０の直流側にはバッテリ１００が電気的に接続されている。このように、モータジェネレータ駆動システムではバッテリ１００を電源としている。バッテリ１００は、１４ボルト系の車載用直流電源を構成する公称出力電圧１２ボルトの蓄電装置であり、車両の補機などの電気負荷及びモータジェネレータ駆動システムに直流電力を供給すると共に、モータジェネレータ駆動システムによって充電される。本実施例では、モータジェネレータ駆動システムの電源をバッテリ１００としたが、バッテリ１００とは別の蓄電装置、例えば電気二十層コンデンサなどの容量性を持つ装置をモータジェネレータ駆動システムの電源としても構わない。また、バッテリ１００と容量性を持つ装置とによってハイブリッド電源を構成し、これをモータジェネレータ駆動システムの電源としても構わない。【００３６】
尚、符号８はエンジン制御装置を示す。エンジン制御装置８は、エンジン４のコンポネート機器である空気絞り弁、燃料噴射弁、吸排気弁などの駆動を制御すると共に、界磁制御器２３０にスイッチング指令の信号を出力して界磁制御器２３０のスイッチング動作を制御し、界磁巻線２２１に供給される界磁電流を制御する電子回路装置である。【００３７】
符号３は駆動輪２の車軸である。車軸３に対してエンジン４の駆動力が自動変速機５及びデファレンシャルギア６を介して伝達されることにより、駆動輪２が駆動される。【００３８】
次に、図２に用いて、モータジェネレータ駆動システムの電気的な回路構成について具体的に説明する。【００３９】
モータジェネレータ１００は、鉄心に巻かれたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相の巻線２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１ＷがＹ（スター）結線された電機子巻線２１１を有する電機子（固定子）２１０と、磁極鉄心に巻かれた界磁巻線２２１を有する界磁（回転子）２２０とを備え、力行時には、三相交流電力の供給を受けて回転磁界を発生する電機子２１０と界磁２２０との磁気的作用により界磁２２０が回転磁界の回転速度に同期して回転し、発電時には、界磁２２０の界磁磁束が界磁２２０の回転によって電機子巻線２１１に鎖交することにより三相交流電力を発生して電機子巻線２１１から出力する巻線界磁型三相交流同期機である。本実施例では、電機子巻線２１１を三相巻線により構成したが、二相や六相など、他の多相巻線により構成しても構わない。また、本実施例では、モータジェネレータ２００として巻線界磁型三相交流同期機を用いたが、永久磁石界磁式の同期機や誘導電動機など、他の交流回転電機を用いても構わない。さらに、本実施例では、電機子巻線２１１をＹ結線により構成したが、Δ（デルタ）結線により構成しても構わない。【００４０】
界磁巻線２２１には界磁制御器２３０が電気的に接続されている。界磁制御器２３０はバッテリ１００に電気的に接続され、バッテリ１００から供給された界磁電流をスイッチング半導体素子のスイッチング動作により制御して界磁巻線２２１に供給する制御器であり、力行（始動、アシスト）時及び制動（停止）時には必要トルクが出力されるように、発電時には目標の充電電圧（一定電圧）が電機子巻線２１１からバッテリ１００に供給されるように、エンジン制御装置８から出力されたスイッチング指令信号に基づいて界磁電流を制御する。界磁制御器２３０と界磁巻線２２１との間には、界磁制御器２３０に電気的に接続されたブラシ２２２、及び界磁巻線２２１に電気的に接続されたスリップリング２２３が設けられている。ブラシ２２２とスリップリング２２３の両者はお互いに摺動接触している。これにより、回転する界磁巻線２２１と界磁制御器２３０との間において界磁電流を授受できる。【００４１】
尚、本実施例では、界磁制御器２３０に対するスイッチング指令をエンジン制御装置８から出力しているが、そのスイッチング指令を、モータジェネレータ２００の回転速度、バッテリ１００（インバータ装置３００）に入出力される直流電圧、モータジェネレータ２００の電機子巻線２１１に印加さる電圧の通電幅、モータジェネレータ２００の電機子巻線２１１に印加される電圧の電圧位相を含む複数のパラメータのいずれか一つ或いは複数を用いてモータ制御装置３４０により生成し、モータ制御装置３４０から界磁制御器２３０に対して出力するようにしても構わない。【００４２】
電機子巻線２１１はパワーモジュール３１０の交流側端子に電気的に接続されている。パワーモジュール３１０は６つのスイッチング半導体素子３１１Ｕ，３１１Ｖ，３１１Ｗ，３１２Ｕ，３１２Ｖ，３１２Ｗを備え、電力を直流から交流に、交流から直流に変換する電力変換回路（主回路）を構成している。すなわち各相毎に、上アームを構成するスイッチング半導体素子３１１Ｕ，３１１Ｖ，３１１Ｗ（ソース電極）と、下アームを構成するスイッチング半導体素子３１２Ｕ，３１２Ｖ，３１２Ｗ（ドレイン電極）とを電気的に直列に接続して、アームと呼ばれる直列回路を構成し、さらに三相の直列回路を電気的に並列に接続（三相ブリッジ接続）することにより、電力変換回路は構成されている。本実施例では、スイッチング半導体素子としてＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いている。スイッチング半導体素子としてはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いても構わない。【００４３】
尚、本実施例では、電力変換回路を電機子巻線２１１の相数に合わせて三相ブリッジ回路で構成したが、電機子巻線２１１がニ相の場合にはニ相ブリッジにより、六相の場合には六相ブリッジにより電力変換回路を構成する。【００４４】
また、各アームに流れる電流が大きい場合には、各アームを、２個以上のスイッチング半導体素子の並列接続から構成して、スイッチング半導体素子に流れる電流を分散し、１個あたりに流れる電流を小さくすればよい。【００４５】
ＭＯＳＦＥＴは、スイッチング半導体素子のドレイン電極とソース電極との間に対して電気的に逆並列にダイオードが接続された構成になっている。このため、各スイッチング半導体素子のドレイン電極とソース電極との間には次の通りダイオードが電気的に逆並列に接続されており、これによって、整流回路が構成されている。【００４６】
スイッチング半導体素子３１１Ｕ        ダイオード３１３Ｕ
スイッチング半導体素子３１２Ｕ        ダイオード３１４Ｕ
スイッチング半導体素子３１１Ｖ        ダイオード３１３Ｖ
スイッチング半導体素子３１２Ｖ        ダイオード３１４Ｖ
スイッチング半導体素子３１１Ｗ        ダイオード３１３Ｗ
スイッチング半導体素子３１２Ｗ        ダイオード３１４Ｗ
尚、スイッチング半導体素子としてＩＧＢＴを用いた場合には、別途、コレクタ電極とエミッタ電極との間にダイオード素子を電気的に逆並列に接続する必要がある。【００４７】
各アームの中点、すなわちＵ相のアームであれば、スイッチング半導体素子３１１Ｕのソース電極とスイッチング半導体素子３１２Ｕのドレイン電極との接続点には、電機子巻線２１１のＵ相巻線２１１Ｕが電気的に接続されている。これと同様に、Ｖ相アームの中点には電機子巻線２１１のＶ相巻線２１１Ｖが電気的に接続されている。Ｗ相アームの中点には電機子巻線２１１のＷ相巻線２１１Ｗが電気的に接続されている。【００４８】
電力変換回路（ブリッジ回路）の一端側、すなわちスイッチング半導体素子３１１Ｕ，３１１Ｖ，３１１Ｗのドレイン電極にはバッテリ１００の正極側が電気的に接続されている。電力変換回路（ブリッジ回路）の他端側、すなわちスイッチング半導体素子３１２Ｕ，３１２Ｖ，３１２Ｗのソース電極にはバッテリ１００の負極側が電気的に接続されている。また、電力変換回路（ブリッジ回路）の両端には電解コンデンサ３２０が電気的に並列に接続されている。電解コンデンサ３２０は、バッテリ１００から電力変換回路（ブリッジ回路）の両端に印加される直流電圧或いは電力変換回路（ブリッジ回路）の両端からバッテリ１００に印加される直流電圧を平滑する。【００４９】
６つのスイッチング半導体素子３１１Ｕ，３１１Ｖ，３１１Ｗ，３１２Ｕ，３１２Ｖ，３１２Ｗの各々のゲート電極には、駆動回路３３０から出力されたゲート駆動信号が供給されている。これにより、６つのスイッチング半導体素子３１１Ｕ，３１１Ｖ，３１１Ｗ，３１２Ｕ，３１２Ｖ，３１２Ｗの各々はスイッチング動作する。駆動回路３３０は、モータ制御装置３４０から出力のスイッチング指令信号に基づいてゲート駆動信号を生成する。【００５０】
モータ制御装置３４０は、エンジン制御装置８から出力されたトルク指令信号、モータジェネレータ２００の界磁極（回転子）２２０の磁極位置を検出するためのセンサから出力された回転信号、バッテリ１００とインバータ装置３００との間の直流電圧を検出するためのセンサから出力された電圧信号を含む複数の入力パラメータに対応する信号を、モータジェネレータ２００を制御するための入力信号として入力し、駆動回路３３０に入力されるスイッチング指令を演算し、駆動回路３３０にその指令に対応する信号を出力する。この他、エンジン４の気筒内を往復運動するピストンの位置を示すピストン位置信号などを入力して、エンジン４停止時のピストン位置の制御を行ってもよい。【００５１】
バッテリ１００は、電気的エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電部であるバッテリモジュール１１０と、バッテリモジュール１１０の状態を管理し、バッテリモジュール１１０の充放電を制御するためのバッテリ制御装置１２０と、バッテリモジュール１１０の端子間電圧及び電流を計測（検出）するための電圧センサ１３０及び電流センサ１４０と、バッテリモジュール１１０の温度を計測（検出）するための温度センサ１５０とを主要構成要素として備え、構成されている。【００５２】
バッテリモジュール１１０は、公称出力電圧１２ボルトの１個の鉛バッテリ（筐体内部の電解液に、電気的に直列に接続された６つの電極群（出力電圧２ボルト）が浸された構成のバッテリ）によって構成されている。【００５３】
バッテリモジュール１１０としては、複数の単電池（電池セル）の電気的な直列接続或いは直並列接続により構成されたリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリなど、他の二次電池を用いて構成しても構わない。この場合、鉛バッテリと同様の公称出力電圧が出力できるように、例えば平均的な出力電圧が３.６ボルトのリチウム電池セルを複数個、電気的に直列に接続して組電池を構成する。また、その組電池を備えたバッテリモジュール１１０の充放電を制御するために、バッテリモジュール１１０の端子間電圧の他に、複数のリチウム電池セルのそれぞれの端子間電圧も計測（検出）する。また、バッテリモジュール１１０としては、燃料電池などの一次電池や、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどの容量性を有する蓄電器を用いても構わない。【００５４】
バッテリ制御装置１２０は、複数の電子回路を一つに集積した１個の集積回路（ＩＣ）が回路基板に実装されてバッテリモジュール１１０にから構成された電子回路装置であり、バッテリ状態管理装置或いはバッテリ状態推定装置若しくはバッテリ監視装置などと呼ばれる場合もある。バッテリ制御装置１２０を構成する集積回路が実装された回路基板は、バッテリモジュール１１０の正負極の二つの充放電端子が配置された面上（角型形状の鉛バッテリの場合、車載設置面側とは反対側の面上、すなわち上面上）或いは正極端子の近傍若しくは充放電端子に接続されるケーブル上の充放電端子に近い部分に、専用ケースに収納されて配置されている。【００５５】
バッテリ制御装置１２０を構成する集積回路は、バッテリモジュール１１０を電源として動作電圧（例えば３〜５ボルト）を生成して動作すると共に、バッテリモジュール１１０の負極側と同様に、シャーシグランドに接地され、シャーシグランドの電位を基準電位としている。このため、バッテリ制御装置１２０を構成する集積回路の内部には電圧調整回路が設けられている。【００５６】
バッテリ制御装置１２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、ブルートゥース（登録商標）などの通信回路を介して、エンジン制御装置８を含む複数の他の制御装置に対して接続され、お互いの情報をシリアル信号伝送により送受信している。【００５７】
電圧センサ１３０は、バッテリ制御装置１２０の回路基板に搭載されて、バッテリモジュール１１０の充放電端子間に電気的に接続されている。電流センサ１４０は、バッテリモジュール１１０の正極側充放電端子とケーブルとの接続部に電気的に接続されている。温度センサ（例えばサーミスタや熱電対など）１５０は、バッテリモジュール１１０の外表面に貼り付けられている。電圧センサ１３０、電流センサ１４０及び温度センサ１５０から出力された計測信号はそれぞれバッテリ制御装置１２０に入力されている。これにより、バッテリ制御装置１２０は、バッテリモジュール１１０の状態を認識でき、それらの入力情報に基づいて、バッテリモジュール１１０の充電状態及び劣化状態の推定演算、エンジン４の始動性能判別、バッテリモジュール１１０の異常検知などを実施する。【００５８】
次に、図３及び図４を用いて、バッテリ制御装置１２０の機能的な構成について具体的に説明する。【００５９】
バッテリ制御装置１２０は、前述したように、バッテリモジュール１１０の直接計測（検出）できる一次物理量である端子間電圧、電流、温度を計測（検出）し、それらに基づいて、直接計測（検出）できない二次物理量である充電状態（State of chargeのことであり、以下、「ＳＯＣ」と記述する）及び劣化状態（State of healthのことであり、以下、「ＳＯＨ」と記述する）を演算により推定し、この推定されたＳＯＣ及びＳＯＨを、バッテリモジュール１１０の充放電制御に必要な情報として、そらに対応する出力信号をエンジン制御装置８に出力するように機能する。【００６０】
その機能を達成するために、バッテリ制御装置１２０を構成する集積回路は、測定部１２１、演算部１２２、通信部１２３及び測定パラメータ設定部１２４を含む複数の処理部を備えている。また、図示省略したが、バッテリ制御装置１２０を構成する集積回路は、その動作に必要な動作電圧をバッテリモジュール１１０を電源として生成するための内部電源、演算部１２２において演算を実行するためのプログラム、検出や推定された物理量、演算に必要な演算パラメータなどを格納するための不揮発性メモリなどを備えている。【００６１】
測定部１２１は、電圧センサ１３０、電流センサ１４０及び温度センサ１５０から出力された計測信号（アナログ信号）に基づいて、バッテリモジュール１１０の電圧、電流及び温度を計測（検出）し、これらの計測（検出）情報に対応するディジタル信号を演算部１２２に出力するように機能する。この機能を達成するために、測定部１２１は、計測信号入力端子１２７を介して入力された複数のアナログ信号のうち、１つの信号を選択して出力するマルチプレクサ（ＭＵＸ）１２１ａと、マルチプレクサ１２１ａから出力されたアナログ信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）１２１ｂと、増幅器１２１ｂによって増幅されたアナログ信号をディジタル信号に変換して演算部１２２に出力するアナログディジタル変換器（ＡＤＣ）とを備えている。それらの動作に必要な測定パラメータは、測定パラメータ設定部１２４から出力された信号により設定されている。測定パラメータの詳細な説明は後述することにする。【００６２】
演算部１２２は、測定部１２１から出力された、電圧計測、電流計測、温度計測に関するディジタル信号、メモリに格納された前の計測（検出）情報や演算情報、演算に必要な演算情報など複数の入力情報に基づいて、バッテリモジュール１１０のＳＯＣ及びＳＯＨの推定演算、エンジン４の始動性能判別、バッテリモジュール１１０の異常検知などを実施し、その結果を通信部に出力するように機能する。この機能を達成するために、演算部１２２は、ディジタルシグナルプロセッサ、論理回路、レジスタ、メモリなどを備えている。【００６３】
通信部１２３は、演算部１２２において推定演算された結果、異常診断結果、判別結果などの複数の演算結果情報に関するシリアル信号を生成して、そのシリアル信号を通信端子１２５から、前述した通信回路を介してエンジン制御装置８或いは車両全体を統合制御する車両制御装置若しくはモータ制御装置３４０などの他の制御装置に送信すると共に、エンジン制御装置８或いは車両制御装置若しくはモータ制御装置３４０などの他の制御装置から、車両状態の判定に必要となる情報やモータジェネレータ２００の動作状態などに関する状態判定情報信号を、前述した通信回路及び通信端子１２５を介して受信し、この受信した状態判定情報信号から得られた状態判定情報を測定パラメータ設定部１２４に出力するように機能する。【００６４】
測定パラメータ設定部１２４は、図４に示すように、通信部１２３から入力された状態判定情報、設定端子１２６を介して入力されたディジタル信号から得られたイグニッションキースイッチのオンオフ情報などの複数の入力情報に基づいて車両状態を判定する車両状態判定部１２４aと、車両状態判定部１２４ａによって判定された車両状態に応じて、蓄電池の状態を高精度に推定するのに適切な測定パラメータを設定処理する測定パラメータ設定処理部１２４ｂとを備え、測定パラメータ設定処理部１２４ｂによって設定処理された測定パラメータを測定部１２１に出力する。この機能を達成するために、測定パラメータ設定部１２４は、ディジタルシグナルプロセッサ、論理回路、レジスタ、メモリなどを備えている。【００６５】
ここで、測定パラメータとは、測定部１２１の測定条件に関するパラメータであり、マルチプレクサ１２１ａにおける測定チャネルや測定レンジ、増幅器１２１ｂにおける増幅率、アナログディジタル変換器１２１ｃにおけるサンプリング時間や測定時間間隔などを示す。【００６６】
また、車両状態とは、イグニッションキースイッチのオンオフ、エンジン始動、車両走行中、車両停止中、充電中などを示す。【００６７】
次に、図５を用いて、測定パラメータ設定部１２４の処理の流れについて説明する。【００６８】
まず、測定パラメータ設定部１２４は、Ｓ００１において、測定部１２１が測定を行うタイミングであるか否かを判断する。測定を行うタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、Ｓ００２乃至Ｓ００５の各ステップをスキップし、Ｓ００１に戻る。測定部１２１が測定を行うタイミング（Ｙｅｓ）と判断した場合には、Ｓ００２において、通信部１２３或いは設定端子１２６から入力情報の入力があったか否か又は前の状態からの変化が検知されたか否かを判断する。通信部１２３或いは設定端子１２６から入力情報の入力がなかった又は前の状態からの変化が検知されなかった（Ｎｏ）と判断した場合には、測定パラメータの変更が不要であるので、Ｓ００５にスキップし、前の状態において設定した測定パラメータを測定部１２１に出力する。一方、通信部１２３或いは設定端子１２６から入力情報が入力された又は前の状態からの変化が検知された（Ｙｅｓ）と判断した場合には、Ｓ００３において、通信部１２３或いは設定端子１２６から入力された入力情報に基づいて、車両状態を判定し、Ｓ００４に進む。Ｓ００４では、Ｓ００３において判定された車両状態に基づいて、測定パラメータを設定処理する。ここで、測定パラメータ設定処理部１２４ｂのメモリには、予め、車両状態毎に対応した測定パラメータをデータテーブル（マップ）として格納している。従って、Ｓ００４では、Ｓ００３において判定された車両状態に基づいて、車両状態毎に対応して測定パラメータが設定されたデータテーブル（マップ）を参照し、判定された車両状態に対応する測定パラメータを設定する。この後、Ｓ００５に進み、設定された測定パラメータを測定部１２１に出力する。そして、Ｓ００１に戻る。【００６９】
次に、図６及び図７を用いて、車両状態に対応する測定パラメータの設定方法について説明する。【００７０】
図６は、バッテリの端子間電圧に関する波形、電流に関する波形、温度に関する波形のそれぞれの時間的変化と、各車両状態との関係を示す。【００７１】
図６において、電圧波形及び電流波形は、エンジン始動時には、スタータへの電力供給により瞬時的に大きく変化し、車両走行時には、車載電装品や発電機による充放電により過渡的に変化し、車両停止時には、エンジン始動時及び車両走行時とは対称的に、発電の停止及び最低限の電気負荷の動作のみであることから安定した状態で変化する。【００７２】
エンジン始動時において、電圧と電流のピーク値及び過渡的な変化は、バッテリモジュール１１０の状態推定において重要なパラメータになる。劣化状態(ＳＯＨ)推定の一例として、エンジン始動時の電圧降下と電流値から計算される内部抵抗の変化から推定できる。このため、短いサンプリング時間、広い測定レンジが必要になる。すなわち高速な測定（検出）が必要になる。例えば本実施例のように、電極群（電池セル）が６つ、電気的に直列に接続された鉛バッテリによりバッテリモジュール１１０が構成されている場合、サンプリング時間、電圧測定レンジ及び電流測定レンジのそれぞれを次のように設定し、ピーク電圧及びピーク電流を測定（検出）する。【００７３】
サンプリング時間  ０.１［msec］
電圧測定レンジ    ５〜１５［Ｖ］
電流測定レンジ    ０〜１０００［Ａ］
車両停止時において、電圧及び電流の絶対値は、バッテリモジュール１１０の状態推定において重要なパラメータになる。充電状態（ＳＯＣ）推定の一例として、車両停止時の負荷電流の少ない安定した状態の電圧の関数として計算できる。また、充電状態（ＳＯＣ）はバッテリモジュール１１０からの充放電電流の積算値として計算することもできる。状態が安定し変化量が小さいので、長いサンプリング時間による高分解能化が必要になると共に、小さな測定レンジの設定が可能になる。すなわち高精度な測定（検出）が必要になる。例えば本実施例のように、電極群（電池セル）が６つ、電気的に直列に接続された鉛バッテリによりバッテリモジュール１１０が構成されている場合、サンプリング時間、電圧測定レンジ及び電流測定レンジのそれぞれを次のように設定し、高精度に測定（検出）する。【００７４】
サンプリング時間  ３０［msec］
電圧測定レンジ    １２〜１３［Ｖ］
電流測定レンジ    ０〜１０［Ａ］
また、図６において、温度波形は、電圧波形及び電流波形の変化に比べて変化にかかる時間が長い。このため、電圧波形及び電流波形の測定間隔に比べて長くすることが可能である。例えば車両走行時において、電圧と電流の測定間隔を１［msec］、温度の測定間隔を１［sec］というように、電圧と電流の測定間隔よりも温度の測定間隔を大きく設定する。このように設定することにより、バッテリ制御装置１２０における演算処理の負荷を軽減できる。【００７５】
図７は、純粋な電気自動車（モータを唯一の駆動源とする車両）及びプラグインハイブリッド自動車などの外部電源からの充電が可能な自動車におけるバッテリの端子間電圧に関する波形、電流に関する波形のそれぞれの時間的変化と、車両走行時における充放電時と、車両停車時における、外部電源による充電時との関係を示す。【００７６】
車両走行時はモータ駆動などによる放電及び回生などによる充電により、電圧及び電流が過渡的に大きく変化する。このため、短いサンプリング時間、短い測定間隔、広い測定レンジの設定が必要になる。【００７７】
外部電源などによる充電時、特に定電流及び定電圧による充電の末期（ＳＯＣが１００％に近づく時期）は、電圧及び電流の変化量が小さい。このため、長いサンプリング時間による高分解能で、長い測定間隔、小さな測定レンジの設定が必要になる。このように設定すれば、バッテリモジュール１１０の満充電付近（ＳＯＣ１００％近傍）において電圧及び電流を高精度に測定（検出）でき、ＳＯＣ及びＳＯＨを高精度に推定できる。【００７８】
以上説明したように、本実施例では、図６及び図７に示す各車両状態に応じて、測定部１２１の測定条件となるパラメータを好ましい値に設定できるので、高精度が要求される車両状態においてはバッテリモジュール１１０の測定可能な物理量を高精度に検出（測定）でき、高速が要求される車両状態においてはバッテリモジュール１１０の測定可能な物理量を高速に検出（測定）できる。これにより、本実施例によれば、車両のあらゆる状態においてバッテリモジュール１１０の測定可能な物理量を高精度に検出（測定）でき、この測定結果に基づいて演算されるＳＯＣ及びＳＯＨなどのバッテリモジュール１１０の状態の検出（推定）精度を向上させることができる。従って、本実施例によれば、車両における安全性の確保、燃費の向上、地球環境に対する環境負荷の低減などのさらに高まる要求に大きく貢献できる、従来よりも高性能なバッテリ１００及びそれに用いられるバッテリ制御装置１２０を提供できる。
【実施例２】
【００７９】
本発明の第２実施例を図８及び図９に基づいて説明する。【００８０】
本実施例は第１実施例の改良例であり、アナログディジタル変換器１２１ｃの出力を測定パラメータ設定部１２４に入力している。【００８１】
この他の構成は第１実施例と同様である。第１実施例と同様の構成には第１実施例と同じ符号を付して、その説明を省略する。【００８２】
本実施例では、バッテリモジュール１１０の電圧、電流、温度のディジタル出力値の絶対値、時間に対する微分値、積算値を、測定パラメータ設定部１２４における車両状態の判定要素として、測定パラメータ設定部１２４に入力して車両状態を判定し、この判定された車両状態に応じて、測定部１２１に対する測定パラメータを設定している。このような構成によれば、図６に示すように、例えば一定時間での電圧及び電流の変化が小さければ車両停止、一定値以上の過渡的な変化が発生すればエンジン始動、というように、通信部１２３及び設定端子１２６から入力される車両状態推定情報によらず、車両状態の判定が可能になる。【００８３】
次に、図９を用いて、図８の構成における測定パラメータ設定部１２４の車両状態判定動作について説明する。【００８４】
まず、Ｓ７０１において、測定パラメータの測定時間間隔に基づいて、バッテリモジュール１１０の状態推定用の測定（検出）タイミングにあるか否かを判定する。否定（Ｎｏ）の場合にはＳ７０４に、肯定（Ｙｅｓ）の場合にはＳ７０２にそれぞれ進む。Ｓ７０２では、測定パラメータとして、バッテリモジュール１１０の状態推定に必要な、バッテリモジュール１１０の測定可能な物理量を測定（検出）するための測定パラメータを設定する処理を実行する。この後、Ｓ７０３に進み、Ｓ７０２において設定された測定パラメータを測定部１２１に出力する。この後、Ｓ７０４に進む。【００８５】
Ｓ７０４では、測定パラメータの測定時間間隔に基づいて、車両状態判定情報を取り込むための測定タイミングであるか否かを判定する。否定（Ｎｏ）の場合にはＳ７０１に戻り、肯定（Ｙｅｓ）の場合にはＳ７０５に進む。Ｓ７０５では、測定パラメータとして、車両状態判定に必要な、バッテリモジュール１１０の測定可能な物理量を測定（検出）するための測定パラメータを設定する処理を実行する。この後、Ｓ７０６に進み、Ｓ７０５において設定された測定パラメータを測定部１２１に出力する。この後、Ｓ７０７に進み、測定部１２１において測定（検出）された、バッテリモジュール１１０の測定可能な物理量を、アナログディジタル変換器１２１ｃの出力（ディジタル信号）を取り込み、車両状態を判定し、現在の車両状態を、判定した新たな車両状態に更新する。この後、Ｓ７０１に戻る。【００８６】
以上の処理により、再びＳ７０１において、バッテリモジュール１１０の状態推定用の測定（検出）タイミングであると判定された場合には、Ｓ７０７に基づく新たな車両状態に基づいて、新たな測定パラメータが設定され（Ｓ７０２）、その設定された新たな測定パラメータが測定部１２１に出力される（Ｓ７０３）。この結果、測定部１２１においては、Ｓ７０３において出力された、新たな測定パラメータに基づいて、バッテリモジュール１１０の測定可能な物理量が測定（検出）される。【００８７】
以上説明した本実施例によれば、例えば車両停止時、一定時間に１００［Ａ］の電流変化が発生すればエンジン始動と判定される場合において、バッテリモジュール１１０の状態推定用の測定（検出）タイミングにあるときの電流測定レンジとして０〜１０［Ａ］が設定され、車両状態判定情報を取り込むための測定タイミングにあるときの電流測定レンジとして、バッテリモジュール１１０の状態推定用の測定（検出）タイミングにあるときの電流測定レンジとは異なる０〜２００［Ａ］が設定されるので、バッテリモジュール１１０の状態推定における推定精度を低下させることなく、車両状態の判定の漏れを防止できる効果的な手法を提供できる。これにより、本実施例によれば、信頼性の高い高性能なバッテリ１００及びそれに用いられるバッテリ制御装置１２０を提供できる。
【実施例３】
【００８８】
本発明の第３実施例を図１０に基づいて説明する。【００８９】
本実施例は第２実施例の変形例であり、アナログディジタル変換器１２１ｃの出力を測定パラメータ設定部１２４に入力する代わりに、比較部１２８を設け、増幅器１２１ｂのアナログ出力を比較部１２８を介して測定パラメータ設定部１２４に入力している。【００９０】
この他の構成は第２実施例と同様である。第２実施例と同様の構成には第２実施例と同じ符号を付して、その説明を省略する。【００９１】
比較部１２８では、増幅器１２１ｂのアナログ出力値と、測定パラメータとして測定パラメータ設定部１２４から出力された閾値とを比較し、この比較結果を、車両状態判定情報として測定パラメータ設定部１２４に出力するコンパレータによって構成されている。【００９２】
以上説明した本実施例によれば、第２実施例の構成に比べ、アナログディジタル変換器１２１ｃにおける変換時間が削減できる分、短時間に測定パラメータ設定部１２４に出力することができる。また、例えば車両停止時、電圧が８［Ｖ］以下になればエンジン始動と判定される場合において、バッテリモジュール１１０の状態推定用の測定（検出）の電圧測定レンジとして１２〜１３［Ｖ］が設定され、比較器１２８の閾値に８[Ｖ]を設定すれば、バッテリモジュール１１０の状態推定用の測定と、車両状態判定用の測定を、同時に実施できることで効果を奏する。【００９３】
尚、本実施例では、増幅器１２１ｂの出力を比較器１２１ｂの入力とした場合を例に挙げて説明したが、マルチプレクサ１２１ａの出力を比較器１２１ｂの入力としても構わない。
【実施例４】
【００９４】
本発明の第４実施例を図１１乃至図１３に基づいて説明する。【００９５】
本実施例は第２実施例の改良例であり、図１１に示すように、車両状態判定用測定部１２９が設けられている。車両状態判定用測定部１２９は、車両状態判定に必要な情報として、通信部１２３及び設定端子１２６を介して測定パラメータ設定部１２４に入力される入力情報とは異なる情報を、測定パラメータ設定部１２４に入力するのに必要な信号処理を行うために設けられた信号処理部であり、図１２に示すように、入力されたアナログ信号を増幅する増幅器１２９ａと、増幅器１２９ａから出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して、この変換されたディジタル信号を車両状態判定情報として測定パラメータ設定部１２４に出力するアナログディジタル変換器１２９ｂとを備えたもの、或いは図１３に示すように、入力されたアナログ信号を増幅する増幅器１２９ａと、増幅器１２９ａから出力されたアナログ出力値と、測定パラメータとして測定パラメータ設定部１２４から出力された閾値とを比較し、この比較結果を、車両状態判定情報として測定パラメータ設定部１２４に出力する比較器１２９ｃとを備えたものから構成されている。【００９６】
車両状態判定用測定部１２９には、計測信号入力端子１２７を介して、電圧センサ１３０、電流センサ１４０及び温度センサ１５０とは異なるセンサ或いは電子回路による計測信号（アナログ信号）、若しくは車両のブレーキの圧力情報や車両の速度情報に関する情報信号（アナログ信号）が入力されている。車両状態判定用測定部１２９は、入力された計測信号や情報信号を、測定パラメータ設定部１２４における車両状態判定に必要な入力情報信号（ディジタル信号）に変換し、この変換した信号を測定パラメータ設定部１２４に出力する。【００９７】
また、車両状態判定用測定部１２９には、測定パラメータ設定部１２４から出力された測定パラメータが入力されている。測定パラメータは、図１２に示す増幅器１２９ａ及びアナログディジタル変換器１２９ｂの測定パラメータ、或いは図１３に示す増幅器１２９ａ及び比較器１２９ｃの測定パラメータであり、増幅器１２９ａの増幅率、アナログディジタル変換器１２９ｂのサンプリング時間や測定時間間隔、比較器１２９ｃに入力される閾値などである。比較器１２９ｃに入力される閾値は第３実施例の比較器１２８に入力される閾値と同様に電圧値である。【００９８】
この他の構成は第２実施例と同様である。第２実施例と同様の構成には第２実施例と同じ符号を付して、その説明を省略する。【００９９】
以上説明した本実施例によれば、第２実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例５】
【０１００】
本発明の第５実施例を図１４に基づいて説明する。【０１０１】
本実施例は第２実施例の変形例であり、演算部１２２の出力を測定パラメータ設定部１２４に入力している。【０１０２】
この他の構成は第２実施例と同様である。第２実施例と同様の構成には第２実施例と同じ符号を付して、その説明を省略する。【０１０３】
本実施例では、演算部１２２によって演算により推定されたＳＯＣ及びＳＯＨを、測定パラメータ設定部１２４における車両状態の判定要素として、測定パラメータ設定部１２４に入力して車両状態を判定し、この判定された車両状態に応じて、測定部１２１に対する測定パラメータを設定している。【０１０４】
以上説明した本実施例によれば、例えば図７に示す車両停止時の充電時において、演算部１２２によって、バッテリモジュール１１０の充電状態が満充電に近いと判定した場合、過電圧判定閾値付近に測定レンジを設定することができるので、バッテリモジュール１１０の過充電による過電圧を防止することができる。【０１０５】
以上説明した第１乃至第６実施例では、測定部１２１の構成として、マルチプレクサ１２１ａ、増幅器１２１ｂ、アナログディジタル変換器１２１ｃを備えた場合を例に挙げて説明したが、マルチプレクサ１２１ａがなく、各センサの入力に対応してアナログディジタル変換器１２１ｃが設けられた構成（変形例１）或いは増幅器１２１ｂがない構成（変形例２）であっても構わない。【０１０６】
また、以上説明した第１乃至第６実施例では、マルチプレクサ１２１ａ、増幅器１２１ｂ、アナログディジタル変換器１２１ｃを備えた構成を測定部１２１として説明したが、それらの構成に各センサを含んで測定部１２１とする場合或いは各センサ、マルチプレクサ１２１ａ、増幅器１２１ｂを備えた構成、すなわち各センサが含み、アナログディジタル変換器１２１ｃが含まない構成をもって測定部１２１とする場合もある。
【図１】
2010106588.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月29日(2011.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、
該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の状態を演算する演算部と、
前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を有し、
前記設定部は、前記蓄電部を電源として搭載したシステムが稼働しているかどうか、及び稼働中の前記システムの状態が前回の状態に対して変化したかどうか判定し、この判定したシステムの状態に応じて、前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムは車両であり、
前記設定部は、前記システムの状態として、前記車両が、少なくともイグニッションキースイッチのオンオフ，車両走行中，車両停止中，充電中のいずれかであるか判定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記パラメータは、少なくとも、サンプリング時間，測定時間間隔，測定チャネル，測定レンジのいずれか一つである、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムの状態を判定する判定要素として、前記測定部の測定結果を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムの状態を判定する判定要素として、前記測定部の測定結果とは異なる別の測定可能な物理量を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記システムの状態を判定する判定要素として、前記蓄電部の状態を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項７】
電気的エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電部と、
該蓄電部の状態を管理する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の状態を演算する演算部と、前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を備え、
前記設定部は、前記蓄電部を電源として搭載したシステムが稼働しているかどうか、及び稼働中の前記システムの状態が前回の状態に対して変化したかどうか判定し、この判定したシステムの状態に応じて、前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項８】
車両に搭載される蓄電装置の状態を管理する電子回路装置であって、
前記蓄電装置を構成する蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、
該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の充電状態或いは前記蓄電部の劣化状態若しくは前記蓄電部の充電状態及び劣化状態を演算する演算部と、
前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を有し、
前記設定部は、通信回線或いは外部端子を介して入力された情報に基づいて、車両が稼働しているかどうか、及び稼働中の前記車両の状態が前回の状態に対して変化したかどうか判定する判定部、及び前記判定した車両の状態に応じて、前記パラメータを設定処理する設定処理部を有しており、
前記設定部には、複数の車両の状態のそれぞれに対応して複数の前記パラメータが記憶されており、
前記設定処理部は、前記複数の車両の状態のそれぞれに対応する複数のパラメータから、前記判定部の判定結果に対応した前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項９】
請求項８に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記通信回線を介して入力される情報は、車両の走行中、車両の停止中、車両のアイドリングストップ中を含むモード情報であり、
前記外部端子を介して入力される情報は、イグニッションキー又はアクセサリスイッチのオンオフを示す状態の情報であり、
前記判定部は、前記通信回線或いは前記外部端子を介して入力された情報に基づいて、少なくともアイドリングストップ中、車両走行中、車両停止中でエンジンオン、車両停止中でエンジンオフ、充電中のいずれかであるかを判定する、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記パラメータは、少なくとも、サンプリング時間、測定時間間隔、測定チャネル、測定レンジのいずれか一つである、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記車両の状態を判定する判定要素として、前記測定部の測定結果を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記車両の状態を判定する判定要素として、前記測定部とは異なる測定部により測定された測定結果を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の蓄電装置用電子回路装置において、
前記車両の状態を判定する判定要素として、前記蓄電部の状態を加える、
ことを特徴とする蓄電装置用電子回路装置。
【請求項１４】
車両に搭載され、車載負荷駆動或いは車両走行のための電気エネルギーを蓄積した蓄電装置であって、
電気エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電部と、
該蓄電部の状態を管理する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記蓄電部の測定可能な物理量を測定する測定部と、該測定部の測定結果に基づいて、前記蓄電部の充電状態或いは前記蓄電部の劣化状態若しくは前記蓄電部の充電状態及び劣化状態を演算する演算部と、前記測定部における測定条件を示すパラメータを設定するための設定部と、を有しており、
前記設定部は、通信回線或いは外部端子を介して入力された情報に基づいて、車両が稼働しているかどうか、及び稼働中の前記車両の状態が前回の状態に対して変化したかどうか判定する判定部、及び前記判定した車両の状態に応じて、前記パラメータを設定処理する設定処理部を有しており、
前記設定部には、複数の車両の状態のそれぞれに対応して複数の前記パラメータが記憶されており、
前記設定処理部は、前記複数の車両の状態のそれぞれに対応する複数のパラメータから、前記判定部の判定結果に対応した前記パラメータを設定する、
ことを特徴とする蓄電装置。
【国際調査報告】
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