(57)【要約】【課題】メモリ効果を考慮して、二次電池の内部抵抗値を正確に算出する。【解決手段】電池ユニット２４００は、複数の電池モジュール２４１２からなる電池パック２４１０と、充電時における電池モジュール２４１２の電流値を検出する電流検出回路２４１４と、電流測定時における電池モジュール２４１２毎の電圧値を検出する電圧検出回路２４１６と、電流検出回路２４１４および電圧検出回路２４１６に接続され、検出された電流値および電圧値に基づいて電池モジュール２４１２毎の内部抵抗値を算出する電池ＥＣＵ２４２２とを含む。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流と電圧との特性に基づいて、二次電池の内部抵抗値を検出する検出装置であって、
充電時における前記二次電池の電流値および電圧値を測定するための測定手段と、
前記測定手段により測定された充電時のみにおける前記電流値および前記電圧値に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出するための算出手段とを含む、二次電池の内部抵抗検出装置。
【請求項２】
前記検出装置は、前記測定手段により測定された電流値が予め定められた条件を満足すると、前記内部抵抗値を算出するように前記算出手段を制御するための制御手段をさらに含む、請求項１に記載の二次電池の内部抵抗検出装置。
【請求項３】
前記条件は、前記測定手段により測定された電流値が予め定められた電流値の範囲であるという条件である、請求項２に記載の二次電池の内部抵抗検出装置。
【請求項４】
前記検出装置は、前記測定手段により測定された電流値の時間変化率が予め定められた条件を満足すると、前記内部抵抗値を算出するように前記算出手段を制御するための制御手段をさらに含む、請求項１に記載の二次電池の内部抵抗検出装置。
【請求項５】
前記条件は、前記測定手段により測定された電流値の時間変化率の絶対値が予め定められたしきい値以上であるという条件である、請求項４に記載の二次電池の内部抵抗検出装置。
【請求項６】
前記二次電池は、ニッケル系電池である、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池の内部抵抗検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池の内部抵抗検出装置の構成に加えて、
前記算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の劣化状態を判定するための判定手段をさらに含む、二次電池の劣化判定装置。
【請求項８】
電流と電圧との特性に基づいて、二次電池の内部抵抗値を検出する検出方法であって、
充電時における前記二次電池の電流値および電圧値を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにて測定された充電時のみにおける前記電流値および前記電圧値に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出する算出ステップとを含む、二次電池の内部抵抗検出方法。
【請求項９】
前記検出方法は、前記測定ステップにて測定された電流値が予め定められた条件を満足すると、前記内部抵抗値を算出するように前記算出ステップを制御する制御ステップをさらに含む、請求項８に記載の二次電池の内部抵抗検出方法。
【請求項１０】
前記条件は、前記測定ステップにて測定された電流値が予め定められた電流値の範囲であるという条件である、請求項９に記載の二次電池の内部抵抗検出方法。
【請求項１１】
前記検出方法は、前記測定ステップにて測定された電流値の時間変化率が予め定められた条件を満足すると、前記内部抵抗値を算出するように前記算出ステップを制御する制御ステップをさらに含む、請求項８に記載の二次電池の内部抵抗検出方法。
【請求項１２】
前記条件は、前記測定ステップにて測定された電流値の時間変化率の絶対値が予め定められたしきい値以上であるという条件である、請求項１１に記載の二次電池の内部抵抗検出方法。
【請求項１３】
前記二次電池は、ニッケル系電池である、請求項８〜１２のいずれかに記載の二次電池の内部抵抗検出方法。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれかに記載の二次電池の内部抵抗検出方法の構成に加えて、
前記算出ステップにて算出された内部抵抗値に基づいて、前記二次電池の劣化状態を判定する判定ステップをさらに含む、二次電池の劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）などに搭載されて車両を駆動する電動機に電力を供給する二次電池に関し、特に、二次電池の内部抵抗や劣化の状態を正確に検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機により車両の駆動力を得る、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車は、二次電池を搭載している。電気自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動する。ハイブリッド自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、電動機によりエンジンをアシストして車両を駆動したりする。燃料電池車は、燃料電池による電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、この燃料電池による電力に加えて二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したりする。
【０００３】
このような車両においては、回生制動、すなわち、車両制動時に電動機を発電機として機能させ、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換することにより制動する機能を備えている。ここで変換された電気エネルギは二次電池に蓄えられ、加速する時などに再利用される。
【０００４】
二次電池は過放電、過充電を行なうと電池性能を劣化させることになるため、二次電池の充電量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、残存容量ともいう。）を把握して、充放電を制御する必要がある。特に、車両に搭載された熱機関により発電機を駆動して電力を発生し、これを二次電池に充電することができる形式のハイブリッド自動車においては、二次電池が、回生電力を受け入れられるように、また要求があれば直ちに電動機に対して電力を供給できるようにするために、その充電量は満充電の状態（１００％）と、全く充電されていない状態（０％）のおおよそ中間付近（５０〜６０％）に制御される場合がある。このため、二次電池の充電量をより正確に検知する必要がある。
【０００５】
また、このような用途に用いられるので、経時的に発生する様々な変化により二次電池が劣化して満充電時の充電量が減少したまま使用したのでは、二次電池の充電量をより正確に検知することができないばかりか、二次電池の充電量に基づく放電能力が正確に検知できなくなり、電気自動車の可能な走行距離が把握できず、最悪の場合には充電施設がない場所で車両が停止してしまうなどという事態も生ずる可能性がある。
【０００６】
特開平６−５９００３号公報（特許文献１）は、車両の運転中における二次電池の電池容量に基づいて二次電池の劣化度を算出する残存容量計を開示する。特許文献１に開示された残存容量計は、二次電池の放電電流を検出する電流計と、電流計で検出された放電電流の変化状態を検出する変化状態検出部と、二次電池の放電時における放電電圧を検出する電圧計と、電流計および変化状態検出部の検出結果より、放電電流が所定値以上であり、かつ放電電流が増加しているという条件が満足されているか否かを判定する条件判定部と、この条件判定部により条件が満足されていると判定された時に、そのときの電流および電圧と、予め設けられている放電電流および放電電圧に対する残存容量を示すマップに基づいて高負荷時残存容量を算出する高負荷時残存容量検出部と、満充電時から放電された電気量を積算することにより使用中の二次電池の充電状態を算出する充電状態検出部と、高負荷時残存容量検出部により算出された高負荷時残存容量と、充電状態検出部により算出された充電状態から二次電池の満充電状態の電池容量を推定する電池容量算出部と、算出された電池容量と公称容量とを比較することにより、二次電池の劣化度を算出する劣化度算出部とを含む。
【０００７】
特許文献１に開示された残存容量計によると、高負荷時残存容量検出部により、所定のタイミングにおいて高負荷時残存容量が検出される。一方、その高負荷時残存容量が検出された時点の電池の充電状態は、充電状態検出部により、電気量積算方式によって算出される。次に、ある時点の電池の充電状態と高負荷時残存容量が算出されることにより、電池容量算出部により、二次電池の満充電時の容量が算出される。そして、劣化度算出部により、この容量と公称容量とが比較されて電池の劣化度が求められる。二次電池の高負荷時残存容量を検出するにあたっては、条件判定部において、放電電流が所定値以上であり、かつ放電電流が増加しているという条件が満足されているか否かが判定される。そして、この判定結果により、条件が満足されている時に、予め設けられている放電電圧と残存容量のマップに基づいて、検出電圧および電流から電池高負荷時残存容量が算出される。これにより、電圧と残存容量の間によい相関関係がある状態になった時に、電池高負荷時残存容量が算出されることとなり、正確な残存容量の測定が行なえる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−５９００３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二次電池にはメモリ効果と呼ばれる現象が存在する。このメモリ効果とは、二次電池を放電する際に、十分に電池電圧が低下する前、つまり容量をある程度残した状態で放電を中止して再度充放電を行なうと、初回に放電を中止した付近で少し電圧が低めに推移するようになる。特に、放電を毎回放電途中の同じ付近で中止していると、この傾向は顕著になってくる。その後、放電を止めずに継続すると、毎回放電を中止した付近においてくびれたような電圧挙動になる。このように二次電池が浅い深度の放電を受けた経歴を記憶していることからこの現象がメモリ効果と呼ばれる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された残存容量計では、算出される残存容量の精度を低下させるメモリ効果の影響が考慮されていない。そのため、正確に残存容量を検出できないばかりか、正確に二次電池の劣化度を求めることができない。特に、特許文献１においては、放電電流量が０．７５ＣＡ以上であり、この電流値が増加している状態（高負荷状態）にあるときの放電電流−電圧特性を直線で近似して二次電池の内部抵抗値を検出することが行なわれる。特にニッケル水素電池においては、メモリ効果により放電時の内部抵抗が増加するため、検出される内部抵抗値のばらつきが大きくなる可能性があった。また、特許文献１に開示された条件では、近似した放電電流−電圧特性の直線性が悪化する場合もあるため、内部抵抗値のばらつきが大きくなる可能性があった。
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、メモリ効果を考慮して、二次電池の劣化を正確に判定する二次電池の劣化判定装置および劣化判定方法を提供することである。さらに、この目的を達成するために、本発明の別の目的は、メモリ効果を考慮して、二次電池の内部抵抗を正確に検出する二次電池の内部抵抗検出装置および内部抵抗検出方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る二次電池の内部抵抗検出装置は、電流と電圧との特性に基づいて、二次電池の内部抵抗値を検出する。この検出装置は、充電時における二次電池の電流値および電圧値を測定するための測定手段と、測定手段により測定された充電時のみにおける電流値および電圧値に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出するための算出手段とを含む。
【００１３】
第１の発明によると、測定手段により測定された充電時の電流値および電圧値に基づいて、二次電池の内部抵抗値が算出される。たとえば二次電池の１つであるニッケル水素電池においては、放電時に、ＭＨ＋ＮｉＯＯＨ→Ｍ＋Ｎｉ（ＯＨ）２、充電時に、ＭＨ＋ＮｉＯＯＨ←Ｍ＋Ｎｉ（ＯＨ）２の化学反応が発生する。メモリ効果が発現すると、充電時において、β−ＮｉＯＯＨ←β−Ｎｉ（ＯＨ）２の１つの反応が発生して、放電時において、β−ＮｉＯＯＨ→β−Ｎｉ（ＯＨ）２およびγ−ＮｉＯＯＨ→β−Ｎｉ（ＯＨ）２の２つの反応が発生する。このように充電時においてはβ型のみの１種類のオキシ水酸化ニッケルが介在する化学反応が発生するが、放電時においては、β型とγ型の２種類のオキシ水酸化ニッケルが介在する化学反応が発生する。そのためメモリ効果が発現した場合には、β型しか介在しない充電時の方が、β型とγ型とが介在する放電時に比べて、算出手段により算出される二次電池の内部抵抗値のばらつきが小さい。特に、γ型のオキシ水酸化ニッケルの内部抵抗値が大きいという指摘もあり、放電時に算出される内部抵抗値は、ばらつきが大きくなることが多い。このため、放電時よりも、充電時の電流値および電圧値に基づいて算出される内部抵抗値の精度が高い。その結果、メモリ効果を考慮して、二次電池の内部抵抗を正確に検出する二次電池の内部抵抗検出装置を提供することができる。
【００１４】
第２の発明に係る二次電池の内部抵抗検出装置は、第１の発明の構成に加えて、測定手段により測定された電流値が予め定められた条件を満足すると、内部抵抗値を算出するように算出手段を制御するための制御手段をさらに含む。
【００１５】
第２の発明によると、充電時における電流値と電圧値との関係は、直線で表わされるが、電流値が予め定められた条件、たとえば電流値が予め定められた範囲にあるという条件を満足している場合に、特に、その直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００１６】
第３の発明に係る二次電池の内部抵抗検出装置においては、第２の発明の構成に加えて、条件は、測定手段により測定された電流値が予め定められた電流値の範囲であるという条件である。
【００１７】
第３の発明によると、充電時における電流値が予め定められた範囲にあるという条件を満足している場合に、特に、電流値と電圧値との関係を表わす直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００１８】
第４の発明に係る二次電池の内部抵抗検出装置は、第１の発明の構成に加えて、測定手段により測定された電流値の時間変化率が予め定められた条件を満足すると、内部抵抗値を算出するように算出手段を制御するための制御手段をさらに含む。
【００１９】
第４の発明によると、充電時における電流値と電圧値との関係は、直線で表わされるが、電流値の時間変化率が予め定められた条件、たとえば電流値の時間変化率が予め定められた範囲にあるという条件を満足している場合に、特に、その直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００２０】
第５の発明に係る二次電池の内部抵抗検出装置においては、第４の発明の構成に加えて、条件は、測定手段により測定された電流値の時間変化率の絶対値が予め定められたしきい値以上であるという条件である。
【００２１】
第５の発明によると、充電時（充電時における電流値を正とする）における電流値の時間変化率の絶対値が予め定められたしきい値以上であるという条件を満足している場合に、特に、電流値と電圧値との関係を表わす直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００２２】
第６の発明に係る二次電池の内部抵抗検出装置においては、第１〜５のいずれかに記載の発明の構成に加えて、二次電池は、ニッケル系電池である。
【００２３】
第６の発明によると、ニッケル水素電池などのニッケル系二次電池においてメモリ効果が発現すると、充電時と放電時とで、オキシ水酸化ニッケルの挙動が異なるので、よりメモリ効果の影響の少ない充電時の電流−電圧特性を用いて、ニッケル系電池の内部抵抗を算出することができる。
【００２４】
第７の発明に係る二次電池の劣化判定装置は、第１〜６のいずれかに記載の発明である二次電池の内部抵抗検出装置の構成に加えて、算出手段により算出された内部抵抗値に基づいて、二次電池の劣化状態を判定するための判定手段をさらに含む。
【００２５】
第７の発明によると、メモリ効果を考慮して正確に算出された二次電池の内部抵抗値が、たとえば予め定められたしきい値よりも高くなると二次電池が劣化していると判定できる。その結果、メモリ効果を考慮して、二次電池の劣化を正確に判定する二次電池の劣化判定装置を提供することができる。
【００２６】
第８の発明に係る二次電池の内部抵抗検出方法は、電流と電圧との特性に基づいて、二次電池の内部抵抗値を検出する。この検出方法は、充電時における二次電池の電流値および電圧値を測定する測定ステップと、測定ステップにて測定された充電時のみにおける電流値および電圧値に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出する算出ステップとを含む。
【００２７】
第８の発明によると、測定ステップにて測定された充電時の電流値および電圧値に基づいて、二次電池の内部抵抗値が算出される。たとえば二次電池の１つであるニッケル水素電池にメモリ効果が発現した場合、充電時においてはβ型のみの１種類のオキシ水酸化ニッケルが介在する化学反応が発生するが、放電時においては、β型とγ型の２種類のオキシ水酸化ニッケルが介在する化学反応が発生する。そのためメモリ効果が発現した場合には、β型しか介在しない充電時の方が、β型とγ型とが介在する放電時に比べて、算出手段により算出される二次電池の内部抵抗値のばらつきが小さい。その結果、メモリ効果を考慮して、二次電池の内部抵抗を正確に検出する二次電池の内部抵抗検出方法を提供することができる。
【００２８】
第９の発明に係る二次電池の内部抵抗検出方法は、第８の発明の構成に加えて、測定ステップにて測定された電流値が予め定められた条件を満足すると、内部抵抗値を算出するように算出ステップを制御する制御ステップをさらに含む。
【００２９】
第９の発明によると、充電時における電流値と電圧値との関係は、直線で表わされるが、電流値が予め定められた条件、たとえば電流値が予め定められた範囲にあるという条件を満足している場合に、特に、その直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００３０】
第１０の発明に係る二次電池の内部抵抗検出方法においては、第９の発明の構成に加えて、条件は、測定ステップにて測定された電流値が予め定められた電流値の範囲であるという条件である。
【００３１】
第１０の発明によると、充電時における電流値が予め定められた範囲にあるという条件を満足している場合に、特に、電流値と電圧値との関係を表わす直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００３２】
第１１の発明に係る二次電池の内部抵抗検出方法は、第８の発明の構成に加えて、測定ステップにて測定された電流値の時間変化率が予め定められた条件を満足すると、内部抵抗値を算出するように算出ステップを制御する制御ステップをさらに含む。
【００３３】
第１１の発明によると、充電時における電流値と電圧値との関係は、直線で表わされるが、電流値の時間変化率が予め定められた条件、たとえば電流値の時間変化率が予め定められた範囲にあるという条件を満足している場合に、特に、その直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００３４】
第１２の発明に係る二次電池の内部抵抗検出方法においては、第１１の発明の構成に加えて、条件は、測定ステップにて測定された電流値の時間変化率の絶対値が予め定められたしきい値以上であるという条件である。
【００３５】
第１２の発明によると、充電時（充電時における電流値を正とする）における電流値の時間変化率の絶対値が予め定められたしきい値以上であるという条件を満足している場合に、特に、電流値と電圧値との関係を表わす直線性が顕著であるので、その条件を満足しているときに内部抵抗値を算出するようにできる。
【００３６】
第１３の発明に係る二次電池の内部抵抗検出方法においては、第８〜１２のいずれかに記載の発明の構成に加えて、二次電池は、ニッケル系電池である。
【００３７】
第１３の発明によると、ニッケル水素電池などのニッケル系二次電池においてメモリ効果が発現すると、充電時と放電時とで、オキシ水酸化ニッケルの挙動が異なるので、よりメモリ効果の影響の少ない充電時の電流−電圧特性を用いて、ニッケル系電池の内部抵抗を算出することができる。
【００３８】
第１４の発明に係る二次電池の劣化判定方法は、第８〜１３のいずれかに記載の発明である二次電池の内部抵抗検出方法の構成に加えて、算出ステップにて算出された内部抵抗値に基づいて、二次電池の劣化状態を判定する判定ステップをさらに含む。
【００３９】
第１４の発明によると、メモリ効果を考慮して正確に算出された二次電池の内部抵抗値が、たとえば予め定められたしきい値よりも高くなると二次電池が劣化していると判定できる。その結果、メモリ効果を考慮して、二次電池の劣化を正確に判定する二次電池の劣化判定方法を提供することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４１】
図１を参照して、本実施の形態に係る電池ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が搭載される車両のパワートレーンについて説明する。図１に示すように、この車両のパワートレーンは、たとえば、ハイブリッド自動車に適用され、エンジン２１００と、エンジン２１００の駆動力の一部で発電する交流形式のジェネレータ２２００と、交流形式のジェネレータ２２００から出力される交流電力を直流電力に変換するインバータ２３００と、ニッケル水素電池で構成された電池ユニット２４００と、インバータ２３００に接続されたモータ２６００と、エンジン２１００、ジェネレータ２２００およびモータ２６００に接続されたトルク配分装置２５００と、エンジン２１００およびモータ２６００の少なくとも一部のトルクを駆動輪２８００に伝達するギアユニット２７００とを含む。
【００４２】
インバータ２３００は、電池ユニット２４００から出力される直流電力を交流電力に変換して、変換された交流電力をモータ２６００に供給する。また、インバータ２３００は、エンジン２１００の動力の一部により駆動されたジェネレータ２２００により発電された交流電力を直流電力に変換して電池ユニット２４００を充電する。さらに、インバータ２３００は、車両が回生制動動作を行なった際にモータ２６００をジェネレータとして機能させて回生された交流電力を直流電力に変換して電池ユニット２４００を充電する。
【００４３】
このように、この車両のパワーユニットは、エンジン２１００の駆動力の一部によりジェネレータ２２００で発電された電力および回生制動時にモータ２６００をジェネレータとして機能させて回生発電された電力を、インバータ２３００を介して電池ユニット２４００を充電する。また、エンジン２４００のみによる駆動力では駆動輪２８００におけるトルクが不足する場合には、電池ユニット２４００からインバータ２３００を介してモータ２６００に電力を供給し、エンジン２１００によるトルク不足をモータ２６００がアシストする。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、ハイブリッド車両に適用された場合を説明するが、本発明はこのようなハイブリッド車両に限定されず、電気自動車や燃料電池車であってもよい。
【００４５】
図２を参照して、図１に示す電池ユニット２４００の詳細な制御ブロックについて説明する。
【００４６】
図２に示すように、電池ユニット２４００は、複数の電池パック２４１０から構成される電池モジュール２４１２と、電池モジュール２４１２の充放電電流値を検出する電流検出回路２４１４と、電池パック２４１０毎の電池電圧値を検出する電圧検出回路２４１６と、電池モジュール２４１２毎の電池の温度を検知する温度センサ２４１８および温度検出回路２４２０と、電流検出回路２４１４、電圧検出回路２４１６および温度検出回路２４２０に接続された電池ＥＣＵ２４２２と、電池ＥＣＵ２４２２に接続され、電池の異常などを表示する表示部２４２４とを含む。
【００４７】
電池ユニット２４００の電池ＥＣＵ２４２２は、電池モジュール２４１２毎の電池の内部抵抗値を算出したり、電池モジュール２４１２毎の寿命などを判定したりするプログラムを実行する演算処理部と、演算処理部により実行されるプログラムや、各種データを記憶する記憶部とを含む。
【００４８】
電池パック２４１０は、所定の個数の電池モジュール２４１２を直列に接続した構造を有する。電池モジュール２４１２は、ニッケル水素電池により構成される。
【００４９】
図３を参照して、ニッケル水素電池におけるメモリ効果について説明する。ニッケル水素電池を放電する場合に、十分に電池電圧が低下する前の浅い深度で放電を中止する充放電サイクルを繰返して、その後深い深度の放電を行なうと、毎回放電を中止していた付近において、放電電圧に段差が生じる。その後の放電電圧が低めに推移し放電容量が減少するメモリ効果が発生する。このように、電池が浅い深度の放電を受けた経歴を記憶していることからこの現象がメモリ効果と呼ばれている。
【００５０】
図３に示すように、未放電部において、電圧が減少していることによりこのメモリ効果が表わされる。このようなメモリ効果が発生するのはニッケル水素電池に限定されない。たとえば、密閉型ニッケルカドミウム二次電池においても同様にこのメモリ効果の現象が現れる。
【００５１】
図４を参照して、ニッケル水素電池の化学反応について説明する。図４に示すように、ニッケル水素電池においては、放電時において、ＭＨ＋ＮｉＯＯＨ→Ｍ＋Ｎｉ（ＯＨ）２、充電時において、ＭＨ＋ＮｉＯＯＨ←Ｍ＋Ｎｉ（ＯＨ）２の化学反応が発生する。メモリ効果が発現すると、充電時において、β−ＮｉＯＯＨ←β−Ｎｉ（ＯＨ）２の１つの反応が発生して、放電時において、β−ＮｉＯＯＨ→β−Ｎｉ（ＯＨ）２およびγ−ＮｉＯＯＨ→β−Ｎｉ（ＯＨ）２の２つの反応が発生する。
【００５２】
このように、充電時においてはβ型のみの１種類のオキシ水酸化ニッケルが介在する化学反応が発生するが、放電時においては、β型とγ型の２種類のオキシ水酸化ニッケルが介在する化学反応が発生する。そのためメモリ効果が発現した場合には、β型しか介在しない充電時の方が、β型とγ型とが介在する放電時に比べて、算出される二次電池の内部抵抗値のばらつきが小さい。これは、γ型のオキシ水酸化ニッケルの内部抵抗値が大きいということに起因するとも言われている。
【００５３】
図５を参照して、本実施の形態に係る電池ＥＣＵが搭載される車両の充放電パターンを説明する。図５（Ａ）に市街地走行モードにおける実際の充放電パターンの経時的変化を示す。図５（Ｂ）に、図５（Ａ）の一部を拡大した電流の経時的変化を示す。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、ハイブリッド車両においては、走行中に充電モードと放電モードとが繰返し切換えられる。このため、図５（Ｂ）に示すように、放電電流が増加する状態（以下、この状態を充放電パターン（１）と記す。）、放電電流が減少し充電側に向かう状態（以下、この状態を充放電パターン（２）と記す。）、充電電流が増加する状態（以下、この状態を充放電パターン（３）と記す。）、充電電流が減少して放電側に向かう状態（以下、この状態を充放電パターン（４）と記す。）の４つの状態に大きく分けることができる。
【００５４】
すなわち、図５（Ｃ）に示すように、ハイブリッド車両がエンジン２１００のトルクのみでの走行が困難になり、モータ２６００によりエンジン２１００のトルク不足をアシストするために、電池ユニット２４００からインバータ２３００を介してモータ２６００に電力が供給され、車両が加速する。この状態が、前述の（１）の状態である。このような状態で車両の運転者がブレーキを踏むなどすると、モータ２６００がジェネレータとして機能して回生制動が実行される。その結果、図５（Ｃ）に示すように、放電状態から充電状態に移行する。このように、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ハイブリッド車両の市街地における走行においては、三角波形で充放電電流の状態を模擬することができる。
【００５５】
図６を参照して、充放電パターンと電流−電圧特性との関係を説明する。図６（Ａ）に図５（Ｃ）に示した充放電パターンを、図６（Ｂ）にそれぞれの充放電パターン（１）〜（４）に対応する電流−電圧特性を示す。
【００５６】
図６（Ｂ）に示すように、電流−電圧特性は、充放電パターン（１）〜（４）のいずれにおいてもほぼ直線で表わされる相関関係が成立する。特に、充放電パターンが（４）の場合であって、電流が１５Ａ〜３５Ａ近傍において直線性が特に好ましい。
【００５７】
図７を参照して、電流変化速度の絶対値と電池モジュール２４１２の内部抵抗値との関係を説明する。図７は、電池モジュール２４１２における電流変化速度の絶対値と電池モジュール２４１２の内部抵抗値との関係を、図５（Ｃ）に示す充放電パターン（１）〜（４）に分けて表わしたものである。
【００５８】
図７に示すように、充放電パターン（１）〜（４）のいずれの場合であっても、電流変化速度の絶対値が８０Ａ／ｓｅｃ以上であると、内部抵抗値のばらつきが小さいことがわかる。特に、充電時において充電電流値が減少する方向（充放電パターン（４））の場合においては、電流変化速度の絶対値が１０Ａ／ｓｅｃ以上であれば内部抵抗値のばらつきが小さいことがわかる。
【００５９】
前述の説明のように、ニッケル水素電池においてはそのメモリ効果の影響が充電時の方が放電時よりも小さい。したがって、図６（Ｂ）および図７から、電池モジュール２４１２の内部抵抗値が最も正確に測定できるのは、充放電パターンが（４）の状態であって、かつ充電電流値が１５Ａ〜３５Ａ、電流変化速度の絶対値が１０Ａ／ｓｅｃ以上の場合である。
【００６０】
図８を参照して、電池ＥＣＵ２４２２の記憶部に記憶される電池モジュール２４１２の電池温度と内部抵抗しきい値との関係について説明する。図８に示すように、電池モジュール２４１２の平均温度Ｔ（ＡＶ）と、電池モジュール２４１２が劣化しているか否かを判断するための内部抵抗しきい値Ｒｌｉｍｉｔ（Ｔ（Ａ））との関係は、電池モジュール２４１２の平均温度が高いほど内部抵抗しきい値が小さく、電池モジュール２４１２の平均温度（Ｔ（ＡＶ））が低いほど内部抵抗しきい値が高くなるような関係を有する。このように、電池ＥＣＵ２４１２の記憶部に、温度依存性を有する内部抵抗しきい値を記憶しておく。測定された電池モジュール２４１２の内部抵抗値が、図８に示す内部抵抗しきい値よりも大きいと、電池モジュール２４１２が劣化していると判定することができる。
【００６１】
図９を参照して、本実施の形態に係る電池ＥＣＵ２４２２の演算処理部で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００６２】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、電池ＥＣＵ２４２２は、各種データの初期化を実行する。たとえば、変数Ｎが初期化（Ｎ＝０）される。
【００６３】
Ｓ１１０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、電池モジュール２４１２の電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔを測定する。このとき、電池ＥＣＵ２４２２は、電流検出回路２４１４、電圧検出回路２４１６および温度検出回路２４２０から入力された信号に基づいて、電池モジュール２４１２の電流値Ｉ、電圧値Ｖおよび温度Ｔを測定する。
【００６４】
Ｓ１２０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、電流変化速度の絶対値ΔＩを算出する。このとき、ΔＩ＝｜（Ｉ（Ｎ）−Ｉ（Ｎ−１））｜／ｄｔで算出される。なおここでｄｔは、Ｓ１１０が実行される時間間隔である。
【００６５】
Ｓ１３０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、電池モジュール２４１２の電流Ｉが１５Ａから３５Ａの間であって、かつ電流変化速度の絶対値ΔＩが１０Ａ／ｓｅｃよりも大きいか否かを判断する。１５Ａ＜Ｉ＜３５ＡかつΔＩ＞１０Ａ／ｓｅｃであると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へ移される。
【００６６】
Ｓ１４０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、電流値Ｉ、電圧値Ｖ、温度Ｔを一時記憶する。また、電池ＥＣＵ２４２２は、変数Ｎに１を加算する。その後、処理はＳ２００へ移される。
【００６７】
Ｓ１５０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、Ｎ個測定された電流値Ｉの最小値が２０Ａよりも小さくかつ電流値Ｉの最大値が３０Ａよりも大きいか否かを判断する。電流Ｉの最小値が２０Ａよりも小さくかつ電流Ｉの最大値が３０Ａよりも大きい場合には（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。
【００６８】
Ｓ１６０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、内部抵抗値Ｒを算出する。この内部抵抗値Ｒは、Ｓ１５０にて判断した電流Ｉの最小値と電流Ｉの最大値との差に対する電圧の変動分の割合に基づいて算出される。また、Ｓ１６０にて電池ＥＣＵ２４２２は、一時記憶データから電池モジュール２４１２の平均温度Ｔ（ＡＶ）を算出する。
【００６９】
Ｓ１７０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、変数Ｎを初期化（Ｎ＝０）するとともに、一時記憶データを初期化する。
【００７０】
Ｓ１８０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、Ｓ１６０にて算出した内部抵抗値Ｒが、内部抵抗しきい値Ｒｌｉｍｉｔ（Ｔ（ＡＶ））よりも大きいか否かを判断する。算出された内部抵抗値Ｒが、内部抵抗しきい値Ｒｌｉｍｉｔ（Ｔ（ＡＶ））よりも大きい場合には（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１９０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、処理はＳ２００へ移される。なお、内部抵抗しきい値Ｒｌｉｍｉｔ（Ｔ（ＡＶ））は、電池モジュール２４１２の平均温度Ｔ（ＡＶ）および電池ＥＣＵ２４２２の記憶部に記憶された電池温度と内部抵抗しきい値との関係（図８）に基づいて、算出される。
【００７１】
Ｓ１９０にて、電池ＥＣＵ２４２２は、表示部２４２４に電池モジュール２４１２の劣化を示す表示処理を実行する。
【００７２】
Ｓ２００にて、電池ＥＣＵ２４２２はイグニッションスイッチがオフにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチがオフにされると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ１１０へ戻される。
【００７３】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る電池ＥＣＵ２４２２の動作について説明する。
【００７４】
イグニッションスイッチがオンにされハイブリッド車両が走行を開始すると変数Ｎが初期化される。電流検出回路２４１４、電圧検出回路２４１６および温度検出回路２４２０から電池ＥＣＵ２４２２に入力された信号に基づいて、電池モジュール２４１２の電流値Ｉ、電圧値Ｖおよび温度Ｔが測定される（Ｓ１１０）。電流変化速度の絶対値ΔＩが算出され（Ｓ１２０）、１５Ａ＜Ｉ＜３５ＡかつΔＩ＞１０Ａ／ｓｅｃであって（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、測定された電流値Ｉの最小値が２０Ａよりも小さく測定された電流値Ｉの最大値が３０Ａよりも大きくなると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、内部抵抗値Ｒが算出される（Ｓ１６０）。
【００７５】
すなわち、図６（Ｂ）に示す充放電パターン（４）の場合において最も直線性が好ましい１５Ａ＜Ｉ＜３５Ａであって、図７に示す電流変化速度の絶対値ΔＩが１０Ａ／ｓｅｃ以上である場合には、電流−電圧特性が最も良好な直線性を有するため内部抵抗値Ｒの算出に最も好ましい。このとき、充電時の状態であるため、メモリ効果の影響も極めて少ない。したがって、Ｓ１６０により算出される内部抵抗値Ｒのばらつきを非常に小さくできる。
【００７６】
一時記憶データから電池モジュール２４１２の平均温度Ｔ（ＡＶ）が算出され、図８に示す温度と内部抵抗しきい値との関係に基づいて、温度に依存する内部抵抗しきい値Ｒｌｉｍｉｔ（Ｔ（ＡＶ））が算出される。算出された電池モジュール２４１２の内部抵抗値Ｒが、電池の平均温度Ｔ（ＡＶ）に基づいて算出された内部抵抗しきい値Ｒｌｉｍｉｔ（Ｔ（ＡＶ））よりも大きいと（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、電池モジュール２４１２が劣化していると判断されて、表示装置２４２４に電池モジュール２４１２が劣化していることを示す情報が表示される（Ｓ１９０）。
【００７７】
図１０を参照して、新品と劣化品との内部抵抗値の違いについて説明する。図１０に示すように、充電時と放電時とに分けて算出した場合の内部抵抗値のばらつきは、新品および劣化品のいずれにおいても、充電時の方がそのばらつきが小さく放電時の方がそのばらつきが大きい。
【００７８】
以上のようにして、本実施の形態に係る電池ＥＣＵによると、電流測定回路および電圧測定回路により測定された充電時の電流値および電圧値に基づいて、ニッケル水素電池の内部抵抗値が算出される。ニッケル水素電池などの二次電池においては充電時において放電時よりもメモリ効果が発現した場合の影響を小さくすることができる。すなわち、放電時において測定された電流値と電圧値とにおり算出される内部抵抗値にはばらつきが大きくなり、充電時に測定された電圧値と電流値とに基づいて算出された内部抵抗値のばらつきは小さい。その結果、本実施の形態に係る電池ＥＣＵは、ニッケル水素電池などにより発現するメモリ効果を考慮して、二次電池の内部抵抗値を正確に検出することができ、正確に検出された二次電池の内部抵抗値に基づいて、二次電池の劣化状態を正確に把握することができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態においては、算出された内部抵抗値Ｒと、電池ＥＣＵ２４２２の記憶部に記憶された内部抵抗しきい値Ｒｌｉｍｉｔとを比較して電池の劣化を判定して表示部２４２４に電池の劣化に関する情報を表示するように説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、電池が劣化していると判断されると、電池ＥＣＵ２４２２から、ハイブリッド車両の全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵに対して、電池が劣化していることを示す情報を送信する。ＨＶ＿ＥＣＵにおいては、電池が劣化していることを検知すると、ハイブリッド車両の制御に一定の制限を加えるようにすることもできる。
【００８０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵが搭載される車両のパワートレーンを示す図である。
【図２】図１に示す電池ユニットの制御ブロック図である。
【図３】メモリ効果を説明するための図である。
【図４】ニッケル水素電池の化学反応を示す図である。
【図５】充放電パターンを示す図である。
【図６】図５に示す充放電パターンと電流−電圧特性との関係を示す図である。
【図７】電流変化速度の絶対値と内部抵抗値との関係を示す図である。
【図８】電池温度と内部抵抗値との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示す図である。
【図１０】新品と劣化品との内部抵抗値を示す図である。
【符号の説明】
２１００  エンジン、２２００  ジェネレータ、２３００  インバータ、２４００  電池ユニット、２４１０  電池パック、２４１２  電池モジュール、２４１４  電流検出回路、２４１６  電圧検出回路、２４１８  温度センサ、２４２０  温度検出回路、２４２２  電池ＥＣＵ、２４２４  表示部、２５００  トルク配分装置、２６００  モータ、２７００  ギヤユニット、２８００  駆動輪。
【図１】
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【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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