(57)【要約】【課題】車両に搭載した状態で二次電池の内部抵抗値を算出する。【解決手段】内部抵抗値の算出方法は、ＳＭＲのＯＮを検知するステップ（Ｓ２０２）と、その検知に応答して電流値を取得するステップ（Ｓ２０４）と、バッテリの電圧値を取得するステップ（Ｓ２０６）と、電流値および電圧値に基づいて内部抵抗値を算出するステップ（Ｓ２０８）と、その算出結果を出力するステップ（Ｓ２１０）とを含む。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、電源回路の開閉を切り換える遮断器に接続された二次電池の内部抵抗値を算出する方法であって、
前記遮断器が閉じられたタイミングを内部抵抗値の算出タイミングとして検知する検知ステップと、
前記算出タイミングが検知されると、電圧計により計測された前記二次電池の電圧値を取得する第１の取得ステップと、
前記算出タイミングが検知されると、電流計により計測された前記二次電池から放電される電流値を取得する第２の取得ステップと、
前記取得された電圧値および電流値に基づいて、前記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、内部抵抗値の算出方法。
【請求項２】
前記検知ステップは、前記車両の駆動力源を始動させる指令に応答して前記遮断器が閉じられたタイミングを、前記算出タイミングとして検知するステップを含む、請求項１に記載の内部抵抗値の算出方法。
【請求項３】
車両に搭載され、回路の電圧を昇圧する昇圧装置を含む電源回路が有する二次電池の内部抵抗値を算出する方法であって、
前記昇圧装置の作動状態に基づいて、前記算出タイミングを検知する検知ステップと、
前記算出タイミングが検知されると、電圧計により計測された前記二次電池の電圧値を取得する第１の取得ステップと、
前記算出タイミングが検知されると、電流計により計測された前記二次電池から放電される電流値を取得する第２の取得ステップと、
前記取得された電圧値および電流値に基づいて、前記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、内部抵抗値の算出方法。
【請求項４】
前記昇圧装置は、ＯＮおよびＯＦＦの状態が切り替わることにより作動する装置であって、
前記算出方法は、前記内部抵抗値を算出するときに、前記昇圧装置のＯＮの状態が継続する時間を変更するように前記昇圧装置に指令する指令ステップをさらに含み、
前記検知ステップは、前記指令の後に前記昇圧装置がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わるタイミングを前記算出タイミングとして検知するステップを含む、請求項３に記載の内部抵抗値の算出方法。
【請求項５】
前記昇圧装置は、パルス信号により前記ＯＮおよびＯＦＦの状態が切り替わる装置であって、
前記指令ステップは、前記ＯＮの状態が予め定められた間隔だけ延長されたパルス信号を出力することにより、前記ＯＮの状態が継続する時間を変更するように前記昇圧装置に指令するステップを含む、請求項４に記載の内部抵抗値の算出方法。
【請求項６】
前記算出方法は、電動機に駆動力を発生させる車両において使用される、請求項１〜５のいずれかに記載の内部抵抗値の算出方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の算出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の内部抵抗値を算出する技術に関し、特に、車両に搭載された二次電池の内部抵抗値を算出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池の劣化の状態は、その内部抵抗値と密接な関係を有することが知られている。したがって、二次電池の状態を的確に把握するためには、内部抵抗値を正確に、そして迅速に算出することが求められる。この場合、算出のもとになる電圧および電流を計測するタイミングによっては、放電による二次電池の状態の変化（電圧降下など）により、正確な内部抵抗値を算出することができないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、特開２０００−２１４５５号公報（特許文献１）は、ハイブリッド車両に搭載される二次電池の内部抵抗値を正確に検出する検出方法を開示する。この検出方法は、二次電池の放電時および充電時におけるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、残存容量）が略同一と推定される時点で二次電池の電圧と電流とを測定して、放電時および充電時の各電圧および各電流の測定値に基づいて内部抵抗値を検出するステップを含む。
【０００４】
特許文献１に開示された検出方法によると、二次電池の電圧−電流特性を正確に推定することができるため、二次電池の内部抵抗値を正確に算出することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１４５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された技術によると、二次電池の電圧−電流特性が推定されるまで、その電池の内部抵抗値を算出することができないという問題があった。
【０００７】
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、車両に搭載された二次電池の内部抵抗値を迅速に算出することができる算出方法およびその方法を実現するためのプログラムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る内部抵抗値の算出方法は、車両に搭載され、電源回路の開閉を切り換える遮断器に接続された二次電池の内部抵抗値を算出する方法である。この算出方法は、遮断器が閉じられたタイミングを内部抵抗値の算出タイミングとして検知する検知ステップと、算出タイミングが検知されると、電圧計により計測された二次電池の電圧値を取得する第１の取得ステップと、算出タイミングが検知されると、電流計により計測された二次電池から放電される電流値を取得する第２の取得ステップと、取得された電圧値および電流値に基づいて、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。
【０００９】
第１の発明によると、電源回路の開閉を切り換える遮断器が閉じられたタイミングにて、二次電池の電圧値および二次電池から放電される電流値が取得される。このタイミングは、たとえば車両の運転者がイグニッションをオンにしたときである。算出ステップにて、その電圧値および電流値に基づいて、二次電池の内部抵抗値が算出される。このようにすると、車両から二次電池を取り外すことなく、その電池の内部抵抗値を算出することができる。これにより、車両に搭載された二次電池の内部抵抗値を迅速に算出することができる算出方法を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係る内部抵抗値の算出方法は、第１の発明の構成に加えて、検知ステップは、車両の駆動力源を始動させる指令に応答して遮断器が閉じられたタイミングを、算出タイミングとして検知するステップを含む。
【００１１】
第２の発明によると、たとえば運転者が車両のイグニッションをオンしたとき、あるいは自動的に駆動力源の始動指令が出力されたときに遮断器が閉じられると、二次電池の電圧値および電流値が取得される。このようにすると、二次電池を車両に搭載した状態で、その電池が充放電による影響を受ける前に内部抵抗値を算出することができる。
【００１２】
第３の発明に係る内部抵抗値の算出方法は、車両に搭載され、回路の電圧を昇圧する昇圧装置を含む電源回路が有する二次電池の内部抵抗値を算出する方法である。この算出方法は、昇圧装置の作動状態に基づいて算出タイミングを検知する検知ステップと、算出タイミングが検知されると電圧計により計測された二次電池の電圧値を取得する第１の取得ステップと、算出タイミングが検知されると、電流計により計測された二次電池から放電される電流値を取得する第２の取得ステップと、取得された電圧値および電流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。
【００１３】
第３の発明によると、昇圧装置の作動状態に基づいて（たとえば、ＯＮおよびＯＦＦの状態が切り替わるとき）算出タイミングが検知されると、二次電池の電圧値および二次電池から放電された電流値が取得される。このタイミングは、たとえば車両の運転者がアクセルを踏んだときである。算出ステップにて、その電圧値および電流値に基づいて、二次電池の内部抵抗値が算出される。このようにすると、車両から二次電池を取り外すことなく、その電池の内部抵抗値を算出することができる。これにより、車両に搭載された二次電池の内部抵抗値を迅速に算出することができる算出方法を提供することができる。
【００１４】
第４の発明に係る内部抵抗値の算出方法は、第３の発明の構成に加えて、内部抵抗値を算出するときに、昇圧装置のＯＮの状態が継続する時間を変更するように昇圧装置に指令する指令ステップをさらに含む。検知ステップは、指令の後に昇圧装置がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わるタイミングを算出タイミングとして検知するステップを含む。
【００１５】
第４の発明によると、ＯＮおよびＯＦＦの状態が切り替わる昇圧装置を有する電源回路に接続された二次電池の内部抵抗値を算出することができる。すなわち、指令ステップにて、昇圧装置のＯＮの状態が継続する時間の変更（たとえば延長）が指令される。その指令の後に昇圧装置がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わるとき、検知ステップにて、その切り替わりのタイミングが算出タイミングとして検知される。これにより、二次電池を車両に搭載した状態でその内部抵抗値を迅速に算出することができる。
【００１６】
第５の発明に係る内部抵抗値の算出方法は、第４の発明の構成に加えて、指令ステップは、ＯＮの状態が予め定められた間隔だけ延長されたパルス信号を出力することにより、ＯＮの状態が継続する時間を変更するように昇圧装置に指令するステップを含む。
【００１７】
第５の発明によると、パルス信号によりＯＮおよびＯＦＦの状態が切り替わる昇圧装置を有する電源回路に接続された二次電池の内部抵抗値を算出することができる。すなわち、指令ステップにて、ＯＮの状態が予め定められた間隔（たとえば電圧変動が起きない程度の間隔）だけ延長されたパルス信号が出力されると、昇圧装置のＯＮの状態が継続する時間が変更され、その後ＯＦＦの状態に切り替わるときに電圧値および電流値が取得される。このようにすると、電源回路が所定の状態（たとえば、電圧が変動することなく安定した状態）になったときの電圧値および電流値を取得することができるため、二次電池を車両に搭載した状態で、その内部抵抗値を迅速に算出することができる。
【００１８】
第６の発明に係る算出方法は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、電動機に駆動力を発生させる車両において使用されるものである。
【００１９】
第６の発明によると、いわゆるハイブリッド車あるいは電気自動車などに搭載された二次電池の内部抵抗値を迅速に算出することができる。
【００２０】
第７の発明に係るプログラムは、第１〜６のいずれかの発明に係る算出方法をコンピュータに実行させるものである。
【００２１】
第７の発明によると、車両に搭載されたコンピュータは二次電池の内部抵抗値を迅速に算出することができるため、二次電池の状態を速やかに把握することができ、また車両の制御性を向上させることができる。
【００２２】
【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り返さない。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る二次電池の内部抵抗値の算出方法を使用するパワーシステム１０００の構成を説明する。このシステムは、たとえばハイブリッド車両あるいは電気自動車等のように電動機によって駆動力を得る車両に搭載されるが、これに限られるものではない。たとえば、内燃機関により駆動力を得る車両等にこのシステムを搭載してもよい。
【００２５】
図１に示すように、パワーシステム１０００は、バッテリＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１００と、ＳＭＲ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍａｉｎ  Ｒｅｌａｙ）１１０と、電流計１２０と、電圧計１３０と、バッテリ１４０と、昇圧コンバータ１５０と、コンデンサ１６０，１７０とを含む。バッテリＥＣＵ１００は、メモリ１０２を含む。メモリ１０２には、後述する算出処理（図２）を実行するためのプログラムが、予め記憶されている。
【００２６】
パワーシステム１０００は電動機（図示しない）に接続されており、ハイブリッドＥＣＵ（図示しない）からの指示に基づいて、電動機に電力を供給して駆動力を発生させる。また、車両が制動状態にあるときは、電動機が発電した電力を所定の電圧まで降圧してバッテリ１４０に充電することができる。
【００２７】
バッテリＥＣＵ１００は、ＳＭＲ１１０と、電流計１２０と、電圧計１３０と、昇圧コンバータ１５０と、モニタ１８０とにそれぞれ接続されている。
【００２８】
バッテリＥＣＵ１００は、所定の条件に基づいてＳＭＲ１１０の開閉を制御する。たとえばイグニッション（図示しない）のＯＦＦが検出されたとき、あるいは過電流が検出されたとき、ＳＭＲ１１０は開かれ、パワーシステム１０００に設けられている他の機器はバッテリ１４０と遮断される。これにより、その機器の損傷を防止することができる。
【００２９】
バッテリＥＣＵ１００は、所定の条件に基づいて昇圧コンバータ１５０を制御する。この制御は、昇圧コンバータ１５０に送信されるパルス信号に基づいて行なわれる。たとえば、ＯＮの信号が送信されている間、昇圧コンバータ１５０は入力電圧を昇圧して出力する。一方、ＯＦＦの信号が送信されている間、昇圧コンバータ１５０は昇圧動作を実行しないため、入力電圧は昇圧されることなくそのまま出力される。
【００３０】
図２を参照して、本実施の形態に係る二次電池の内部抵抗値の算出処理を実行するバッテリＥＣＵ１００の制御構造を、フローチャートに基づいて説明する。
【００３１】
ステップ（以下「ステップ」をＳと表わす。）２０２にて、バッテリＥＣＵ１００は、ＳＭＲ１１０がＯＮになったことを検知する。
【００３２】
Ｓ２０４にて、バッテリＥＣＵ１００は、電流計１２０から受信する信号に基づいてバッテリ１４０からパワーシステム１０００の回路に放電される電流値を取得する。
【００３３】
Ｓ２０６にて、バッテリＥＣＵ１００は、電圧計１３０から受信する信号に基づいてバッテリ１４０の電圧値を取得する。
【００３４】
Ｓ２０８にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ１４０の内部抵抗値を算出する。Ｓ２１０にて、バッテリＥＣＵ１００は、算出したバッテリ１４０の内部抵抗値をモニタ１８０に出力する。
【００３５】
以上の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パワーシステム１０００の動作について説明する。
【００３６】
運転者がイグニッションキーをＯＮにすると、ＳＭＲ１１０がＯＮの状態になったことが検知される（Ｓ２０２）。このとき、パワーシステム１０００の回路を流れる電流値が取得され（Ｓ２０４）、さらにバッテリ１４０の電圧値が取得される（Ｓ２０６）。バッテリ１４０の内部抵抗値は、その電流値および電圧値に基づいて算出される（Ｓ２０８）。この算出結果値は、車両の運転席に設けられたモニタ１８０に送信され（Ｓ２１０）、内部抵抗値が異常であるとき警告灯が点灯する。
【００３７】
以上のようにして、本発明の第１の実施の形態に係るパワーシステム１０００によると、運転者がイグニッションキーをＯＮにしたときにバッテリ１４０から回路に流れる電流値およびバッテリ１４０の電圧値が取得される。そのため、バッテリ１４０を車両に搭載した状態で、その内部抵抗値を算出することができる。その結果、車両に搭載された二次電池の内部抵抗値を迅速に算出することができる算出方法を提供することができる。
【００３８】
また、このようにして内部抵抗値を迅速に算出することにより、二次電池の劣化の判断も速やかに行うことができるため、この二次電池を搭載する車両の保守性を向上させることができる。
【００３９】
＜第２の実施の形態＞
以下、図３〜図５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係る二次電池の算出方法を使用するパワーシステム１０００の構成は、バッテリＥＣＵ１００のメモリ１０２に記憶されているプログラムが異なる点を除いて、第１の実施の形態に係るパワーシステム１０００（図１）の構成と同じである。したがって、それらについての説明は繰り返さない。
【００４０】
メモリ１０２には、後述する算出処理（図５）を実行するためのプログラムが記憶されている。
【００４１】
図３および図４を参照して、本実施の形態に係るパワーシステム１０００にて使用される昇圧コンバータ１５０の動作について説明する。
【００４２】
図３は、昇圧コンバータ１５０に送信されるパルス信号の推移を表わす。図３に示すように、ＯＮの信号とＯＦＦの信号とは所定の間隔（ΔＴ）ごとに切り替わる。この切り替えは、バッテリＥＣＵ１００から出力される信号に基づいて行なわれる。このような信号が出力されているとき、電流ＩＢは、所定の範囲で増減を繰り返す。
【００４３】
図４は、本実施の形態に係るパワーシステム１０００がバッテリ１４０の内部抵抗値を算出するときに出力されるパルス信号の推移を表わす。このとき出力されるパルス信号は、ＯＮの時間が予め定められた間隔（たとえば１パルス分）延長されている。
【００４４】
図４に示すように、時刻Ｔ（１）にて、バッテリ１４０の内部抵抗値を算出する指令が検出されると、バッテリＥＣＵ１００は昇圧コンバータ１５０に対しＯＮを指令するパルス信号の送信時間を延長する。すなわち、従来ΔＴごとに行なわれていたＯＮとＯＦＦとの切り換え間隔は、ＯＮの状態が３ΔＴの間継続するように変更される。
【００４５】
このようにすると、バッテリ１４０からの電流値は徐々に上昇し、時刻Ｔ（１）＋３ΔＴにおいて最高値を示す。このとき、昇圧コンバータ１５０の作動状態は安定しているため、正確な電流値および電圧値を取得することができる。したがって、バッテリ１４０の内部抵抗値も正確に算出することができる。
【００４６】
なお、このようにして変更されるＯＮの状態に関するパルス信号の変更時間は、コンデンサ１７０の容量に基づいて予め定めることができる。
【００４７】
図５を参照して、本実施の形態に係る二次電池の内部抵抗値の算出処理を実行するバッテリＥＣＵ１００の制御構造を、フローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
Ｓ５０２にて、バッテリＥＣＵ１００は、昇圧の指示を検出する。この指示は、所定の条件が成立した場合、ハイブリッドＥＣＵ（図示しない）により送信される。この所定の条件とは、たとえば車両が低速走行している時に運転者がアクセルを踏んだ場合である。
【００４９】
Ｓ５０４にて、バッテリＥＣＵ１００は、昇圧コンバータ１５０に信号を送信して、パルス信号によるＯＮの時間の延長を指令する。この指令は、たとえば通常の間隔よりも３倍にする指令である。この指令は、昇圧コンバータ１５０の特性に基づいて設定することができる。これにより、昇圧コンバータ１５０のＯＮの時間は延長される。
【００５０】
Ｓ５０６にて、バッテリＥＣＵ１００は、昇圧コンバータ１５０がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わったことを検知する。この検知は、たとえば昇圧コンバータ１５０に送信されるパルス信号の状態に基づいて行なわれる。
【００５１】
Ｓ５０８にて、バッテリＥＣＵ１００は、電流計１２０から受信した信号に基づいてパワーシステム１０００の回路に流れる電流値を取得する。
【００５２】
Ｓ５１０にて、バッテリＥＣＵ１００は、電圧計１３０から受信した信号に基づいてバッテリ１４０の電圧値を取得する。
【００５３】
Ｓ５１２にて、バッテリＥＣＵ１００は、取得した電圧値および電流値に基づいて、バッテリ１４０の内部抵抗値を算出する。Ｓ５１４にて、バッテリＥＣＵ１００は、算出した内部抵抗値をモニタ１８０に出力する。
【００５４】
以上の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パワーシステム１０００の動作を、図４および図５に基づいて説明する。
【００５５】
車両の運転者がアクセルをＯＮにしたとき、ハイブリッドＥＣＵから昇圧コンバータに対する昇圧の指示を検出すると（Ｓ５０２）、時刻Ｔ（１）にて昇圧コンバータ１５０をＯＮにする信号の送信時間の延長が指令される（Ｓ５０４）。これにより、昇圧コンバータ１５０は、３ΔＴの間、ＯＮの状態を継続する。
【００５６】
時刻Ｔ（１）＋３ΔＴにて、昇圧コンバータ１５０がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り換わったことが検知されると（Ｓ５０６）、パワーシステム１０００を流れる電流値が取得され（Ｓ５０８）、さらにバッテリ１４０の電圧値が取得される（Ｓ５１０）。バッテリ１４０の内部抵抗値が算出されると（Ｓ５１２）、その値は運転席に設けられたモニタ１８０に出力され（Ｓ５１４）、内部抵抗値が正常な範囲から逸脱している場合には、警告灯が点灯する。
【００５７】
以上のようにして、本発明の第２の実施の形態に係るパワーシステム１０００によると、昇圧コンバータ１５０に対して昇圧の指令が検出されたとき、昇圧コンバータ１５０のＯＮの時間が延長される。その後、昇圧コンバータ１５０がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わるときに信号を受信すると、パワーシステム１０００が安定しているときの電流値および電圧値が取得される。したがって、それらの値を使用することにより、バッテリ１４０の内部抵抗値を迅速に、そして正確に算出することができる。これにより、車両に搭載された二次電池の内部抵抗値を迅速に算出することができる算出方法を提供することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態に係るパワーシステム１０００においては、バッテリ１４０の内部抵抗値はモニタ１８０に出力されたが、内部抵抗値をメモリ１０２あるいは車両診断機能（図示しない）に記憶するようにしてもよい。これにより、バッテリ１４０の状態を時系列的に把握することができるため、バッテリ１４０の状態管理をより適切に行うことができる。
【００５９】
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パワーシステムの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパワーシステムの制御構造を表わすフローチャートである。
【図３】図１に示した昇圧コンバータを作動させるための信号図（その１）である。
【図４】図１に示した昇圧コンバータを作動させるための信号図（その２）である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るパワーシステムの制御構造を表わすフローチャートである。
【符号の説明】
１００  バッテリＥＣＵ、１０２  メモリ、１１０  ＳＭＲ、１２０  電流計、１３０  電圧計、１４０  バッテリ、１５０  昇圧コンバータ、１６０，１７０  コンデンサ、１８０  モニタ、１０００  パワーシステム。
【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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