(57)【要約】【課題】バッテリの状態を常時正確に把握することができるバッテリ状態検出装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ２３ａは、温度センサ２７を用いて、バッテリ温度の変化に応じて、高率放電回路２５にバッテリ１３を放電させる。さらに、ＣＰＵ２３ａは、バッテリ１３の放電中に端子電圧及び放電電流を計測すると共に、該計測した端子電圧及び放電電流に基づいてバッテリ状態を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ状態を検出する状態検出手段を備えたバッテリ状態検出装置であって、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、
バッテリ温度の変化に応じて、前記状態検出手段にバッテリ状態を検出させる制御手段とを備えたことを特徴とするバッテリ状態検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のバッテリ状態検出装置であって、
前記バッテリを任意時点で放電させる放電回路をさらに備え、
前記状態検出手段は、放電中の前記バッテリの端子電圧及び放電電流を計測すると共に、該計測した端子電圧及び放電電流に基づいてバッテリ状態を検出し、
前記制御手段は、前記バッテリ温度の変化に応じて、前記放電回路にバッテリから放電させると共に、前記状態検出手段にバッテリ状態を検出させることを特徴とするバッテリ状態検出装置。
【請求項３】
請求項２記載のバッテリ状態検出装置であって、
前記放電回路は、バッテリを任意時点で高率放電させることを特徴とするバッテリ状態検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３何れか１項記載のバッテリ状態検出装置であって、
前記制御手段は、前回の状態検出時のバッテリ温度と現バッテリ温度との差が所定値以上になったとき、前記バッテリ温度に変化があったとして、前記状態検出手段にバッテリ状態を検出させることを特徴とするバッテリ状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ状態検出装置に係り、特に、バッテリ状態を検出するバッテリ状態検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。このため、バッテリの状態を検出しておくことは、車両の正常な走行を確保する上で非常に重要である。
【０００３】
ところで、車載バッテリでは、エンジンの始動の際にスタータモータを通じて放電が行われるが、このとき、突入電流と一般に呼ばれる、スタータモータの定常電流値と比べて非常に大きな最大電流値まで短時間に増大し最大電流から定常電流値まで短時間に減少する放電電流が流れる。一般に、このような放電を高率放電と呼んでいる。
【０００４】
従って、高率放電中にバッテリの放電電流とこれに対応するバッテリの端子電圧を計測すれば、０から最大電流値に至る広い範囲の放電電流変化に対する端子電圧の変化を測定することができる。そしてこの高率放電中に計測した放電電流や端子電圧に基づいて、バッテリの状態を検出することができる。
【０００５】
具体的には、例えばバッテリの内部抵抗や、放電可能容量などを検出することができる。上述した内部抵抗はバッテリの劣化の進行に従って増加するものであり、これによりバッテリの劣化を把握することができる。一方、放電可能容量は、バッテリの充電容量から、バッテリの内部抵抗によって発生する電圧降下により放電できない容量を減じたものであり、これにより、負荷を確実に駆動できるか否かを判断することができる。つまり、内部抵抗及び放電可能容量を求めることによって、バッテリの状態を検出することができる。
【０００６】
また、非特許文献１に示されているようにパルス放電によりバッテリのコンダクタンスを計測し、コンダクタンスを測定することでバッテリが劣化しているかどうか測定するものなど、バッテリの状態を検出する方法は従来色々考えられている。
【０００７】
ところで、バッテリは周囲温度の影響を受けて充電容量や内部抵抗が変動する。これは、周囲温度の影響を受けてバッテリ温度が変化し、このバッテリ温度の変化に応じてバッテリの状態が変わってしまうからである。特に、車両においては、エンジン始動時など、急激にバッテリの周囲温度が変化することがあり、この急激な周囲温度の変化に応じて、バッテリの状態も変化してしまうことがある。
【０００８】
しかしながら、従来では、例えば、バッテリ状態の検出時に温度補正するものしか提案されていなかった（例えば特許文献１、２）。特許文献１記載の発明は、バッテリ状態を検出する時点ではバッテリ温度を考慮した正確な検出を行うことができる。しかしながら、検出後に、急激なバッテリ温度の変化が生じてしまった場合、次の検出が行われるまで正確なバッテリ状態を把握することができないといった問題があった。
【特許文献１】特開平９−３３６２１号公報
【特許文献２】特開２００３−４５５０３号公報
【非特許文献１】「テスター機能内蔵自動車用電池「ＦＧＵＡＲＤＴＭ」の開発」（ＦＢテクニカルニュース  No.５９号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、バッテリの状態を常時正確に把握することができるバッテリ状態検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、バッテリ状態を検出する状態検出手段を備えたバッテリ状態検出装置であって、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、バッテリ温度の変化に応じて、前記状態検出手段にバッテリ状態を検出させる制御手段とを備えたことを特徴とするバッテリ状態検出装置に存する。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、状態検出手段がバッテリ状態を検出する。温度検出手段がバッテリの温度を計測する。制御手段が、バッテリ温度の変化に応じて、状態検出手段にバッテリ状態を検出させる。従って、バッテリ温度が変化してバッテリの状態が変わった時点で、バッテリ状態を検出することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のバッテリ状態検出装置であって、前記バッテリを任意時点で放電させる放電回路をさらに備え、前記状態検出手段は、放電中の前記バッテリの端子電圧及び放電電流を計測すると共に、該計測した端子電圧及び放電電流に基づいてバッテリ状態を検出し、前記制御手段は、前記バッテリ温度の変化に応じて、前記放電回路にバッテリから放電させると共に、前記状態検出手段にバッテリ状態を検出させることを特徴とするバッテリ状態検出装置に存する。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、放電回路がバッテリを任意時点で放電させる。状態検出手段が、放電中のバッテリの端子電圧及び放電電流を計測すると共に、該計測した端子電圧及び放電電流に基づいてバッテリ状態を検出する。制御手段が、バッテリ温度の変化に応じて、放電回路にバッテリを放電させると共に、状態検出手段にバッテリ状態を検出させる。従って、バッテリ温度が変化してバッテリの状態が変わった時点で、放電回路にバッテリを放電させ、その放電中に計測した端子電圧及び放電電流に基づいて、バッテリ状態を検出することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のバッテリ状態検出装置であって、前記放電回路は、バッテリを任意時点で高率放電させることを特徴とするバッテリ状態検出装置に存する
【００１５】
請求項３記載の発明は、放電回路がバッテリを任意時点で放電させる。従って、広い範囲の放電電流の変化に対する端子電圧の変化に基づいて、バッテリ状態を検出することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載のバッテリ状態検出装置であって、前記制御手段は、前回の状態検出時のバッテリ温度と現バッテリ温度との差が所定値以上になったとき、前記バッテリ温度に変化があったとして、前記状態検出手段にバッテリ状態を検出させることを特徴とするバッテリ状態検出装置に存する。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、制御手段が、前回の状態検出時のバッテリ温度と現バッテリ温度との差が所定値以上になったとき、バッテリ温度に変化があったとして、状態検出手段にバッテリ状態を検出させる。従って、前回の状態検出時からバッテリ温度が所定値以上変化してバッテリの状態が変わった時点で、放電回路にバッテリを放電させ、その放電中に計測した端子電圧及び放電電流に基づいて、バッテリ状態を検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、バッテリ温度が変化してバッテリの状態が変わった時点で、バッテリ状態を検出することができるので、バッテリの状態を常時正確に把握することができるバッテリ状態検出装置を得ることができる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、バッテリ温度が変化してバッテリの状態が変わった時点で、放電回路にバッテリを放電させ、その放電中に計測した端子電圧及び放電電流に基づいて、バッテリ状態を検出することができるので、バッテリの状態を常時正確に把握することができるバッテリ状態検出装置を得ることができる。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、広い範囲の放電電流の変化に対する端子電圧の変化に基づいて、バッテリ状態を検出することができるので、バッテリの状態を正確に把握することができるバッテリ状態検出装置を得ることができる。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、前回の状態検出時からバッテリ温度が所定値以上変化してバッテリの状態が変わった時点で、放電回路にバッテリを放電させ、その放電中に計測した端子電圧及び放電電流に基づいて、バッテリ状態を検出することができるので、バッテリの状態を常時正確に把握することができるバッテリ状態検出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明のバッテリ状態検出装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明のバッテリ状態検出装置の一実施形態を示すブロック図である。図中符号１で示す本実施形態の装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有する車両に搭載されている。
【００２３】
そして、この車両は、エンジン３の出力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る。また、この車両は、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バッテリ１３を充電させるように構成されている。ここで言うバッテリ１３とは、鉛酸電池や、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池を示す。
【００２４】
さらに、このバッテリ状態検出装置には、上記モータジェネレータ５に並列接続された高率放電回路２５（放電回路）が備えられている。この高率放電回路２５は、例えばコンデンサや抵抗から構成される負荷回路と、この負荷回路をバッテリ１３に接続するためのスイッチなどから構成されている。上述した高率放電回路２５において、スイッチがオンして負荷回路がバッテリ１３に接続されると、バッテリ１２の放電電流は負荷回路に応じた値まで短時間で増加し、その後短時間で減少する。従って、短時間で放電電流の減少が終了するまでを大きな突入電流とみなすことができ、高率放電回路２５による放電を高率放電とみなすことができる。
【００２５】
ここで、高率放電とは、突入電流と一般に呼ばれ、定常電流値（上記高率放電回路２５の場合は０Ａ）と比べて非常に大きな大電流まで短時間に増大し大電流から定常電流値まで短時間に減少する放電電流が流れる放電である。上記短時間とは、放電電流に対して、分極の成長が高い相関で近似できる程度の時間であり、大電流とは、電圧検出精度、電流検出精度を考慮に入れ、分極の成長度が確実に測定できるほどの電流である。具体的には、鉛バッテリの場合は、短時間とは例えば４００ｍｓｅｃ以下を、大きな値の最大電流は例えば３Ｃ以上を目安とすることができる。
【００２６】
話を構成の説明に戻すと、本実施形態の装置１は、また、バッテリ１３に直列接続され、バッテリ１３の放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１Ｍオーム程度の抵抗値を有し、バッテリ１３の端子電圧を検出する電圧センサ１７と、バッテリ１３のバッテリ温度を検出する温度センサ２７（＝温度検出手段）とを備えている。
【００２７】
また、本実施形態の装置１は、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記。）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。）２３をさらに備えている。
【００２８】
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が接続されている。また、上述した図示しないスタータスイッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ等が、さらに接続されている。
【００２９】
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制御プログラムが格納されている。
【００３０】
なお、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力である電流値及び電圧値は、短い周期で高速にサンプリングされてＩ／Ｆ２１を介して、マイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれ、取り込まれた電流値及び電圧値は、各種の処理のために使用される。
【００３１】
上述した構成のバッテリ状態検出装置の動作について、ＣＰＵ２３ａの処理手順を示す図２のフローチャートを参照して以下説明する。ＣＰＵ２３ａは、温度センサ２７の出力を間欠的にサンプリングして、バッテリ温度の変化があったか否かを判断する（ステップＳ１）。ＣＰＵ２３ａは、バッテリ温度に変化がなければ（ステップＳ１でＮ）、直ちにステップＳ１に戻る。
【００３２】
これに対して、例えば、前回バッテリ状態を検出したときのバッテリ温度と現バッテリ温度との差が所定値以上あった場合など、ＣＰＵ２３ａは、バッテリ温度に変化があったと判断して（ステップＳ１でＹ）、高率放電回路２５中の負荷回路をバッテリ１３に接続して、バッテリ１３に高率放電を行わせる（ステップＳ２）。
【００３３】
次に、ＣＰＵ２３ａは、電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力を高速サンプリングして、高率放電時の端子電圧及び放電電流を計測する（ステップＳ３）。その後、ＣＰＵ２３ａは、計測した端子電圧及び放電電流に基づき例えば内部抵抗や放電可能容量を求めてバッテリ状態の検出を行い（ステップＳ４）、再びステップＳ１に戻る。以上の動作から明らかなように、ＣＰＵ２３ａは請求項中の制御手段、状態検出手段を構成する。
【００３４】
上述したバッテリ状態検出装置によれば、前回の状態検出時からバッテリ温度が所定値以上変化してバッテリの状態が変わった時点で、高率放電回路２７にバッテリ１３を放電させ、その放電中に計測した端子電圧及び放電電流に基づいて、バッテリ状態を検出することができるので、バッテリの状態を常時正確に把握することができる。
【００３５】
なお、上述した実施形態によれば、温度に変化があったタイミングでのみバッテリ状態を検出していた。しかしながら、通常は一定時間毎にバッテリ状態を検出し、温度変化があったときには一定時間経過していなくてもバッテリ状態を検出するようにしてもよい。
【００３６】
また、上述したバッテリ温度を検出する温度センサ２７としては、バッテリ温度を直接検出するセンサでも、バッテリ１３近傍の周囲温度をバッテリ温度として間接的に検出するセンサであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のバッテリ状態検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のバッテリ状態検出装置を構成するＣＰＵ２３ａの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
２３ａ  ＣＰＵ（状態検出手段、制御手段）
２５    高率放電回路（放電回路）
２７    温度センサ（温度検出手段）
【図１】
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【図２】
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