(57)【要約】【課題】高精度な電池劣化検出装置および方法を提供する。【解決手段】劣化判定装置がＯＮとなると（Ｓ４００）、電流センサ１６はバッテリ電流ｉnを測定する（Ｓ４０２）。それと共に推定充放電電流Ｉnが演算される（Ｓ４０４）。バッテリ電流ｉnを積算することで実測ＳＯＣ：ｓnを求める（Ｓ４０６）。推定充放電電流Ｉnを積算することで推定ＳＯＣ：Ｓnを求める（Ｓ４０８）。推定ＳＯＣと実測ＳＯＣの差であるＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）を求める（Ｓ４１０）。ＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）の経時変化を積算して積算ＳＯＣ値を求める（Ｓ４１２）。バッテリ１０の容量劣化の基準となる推定ＳＯＣ：Ｓnと実測ＳＯＣ：ｓnの差分量の初期積算量と前記積算ＳＯＣ値を比較する（Ｓ４１４）。この積算ＳＯＣ値が初期差分量との比較で所定値以上になった場合はバッテリ１０が劣化していると（Ｓ４２０）バッテリが劣化していると検出できる（Ｓ４１８）。【選択図】図５
2005037230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の容量劣化を検出する電池劣化検出装置であって、
前記二次電池の実測電圧を検出する実測電圧検出手段と、
前記実測電圧に基づいて推定充放電電流を演算する推定充放電電流演算手段と、
前記二次電池の充電電流および放電電流の少なくとも一方である実測充放電電流を検出する電流検出手段と、
前記推定充放電電流と前記実測充放電電流とを比較する電流比較手段と、
前記電流比較手段により得られた比較結果に基づいて二次電池の劣化を検出する劣化検出手段と、
を有する電池劣化検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池劣化検出装置であって、
前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差を演算し、前記電流差と予め設定された所定電流差とを比較する電池劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電池劣化検出装置であって、
前記電流比較手段は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差と予め設定された所定積算値差とを比較する電池劣化検出装置。
【請求項４】
請求項１または３に記載の電池劣化検出装置であって、
前記電流比較手段は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差の変化量と予め設定された所定積算値変化量とを比較する電池劣化検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電池劣化検出装置であって、
前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値に基づいて予め設定された所定電流差積算値を比較する電池劣化検出装置。
【請求項６】
請求項１または５に記載の電池劣化検出装置であって、
前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値の変化に基づいて予め設定された所定電流差積算値とを比較する電池劣化検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電池劣化検出装置であって、
前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流比を演算し、前記電流比と予め設定された所定電流比とを比較する電池劣化検出装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の電池劣化検出装置であって、
前記推定充放電電流演算手段は以下の数式（１）により推定充放電電流を演算する電池劣化検出装置。
Ｉn＝（Ｖ−ＶOCVn-1）／Ｒn・・・（１）
（ここでＩnは推定充放電電流、Ｖは実測電圧、ＶOCVn-1は開放電圧、Ｒnは内部抵抗を示す。）
【請求項９】
二次電池の容量劣化を検出する電池劣化検出方法であって、
前記二次電池の実測電圧を検出する実測電圧検出工程と、
前記実測電圧に基づいて推定充放電電流を演算する推定充放電電流演算工程と、
前記二次電池の充電電流および放電電流の少なくとも一方である実測充放電電流を検出する電流検出工程と、
前記推定充放電電流と前記実測充放電電流とを比較する電流比較工程と、
前記電流比較工程により得られた比較結果に基づいて二次電池の劣化を検出する劣化検出工程と、
を有する電池劣化検出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の電池劣化検出方法であって、
前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差を演算し、前記電流差と予め設定された所定電流差を比較する電池劣化検出方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の電池劣化検出方法であって、
前記電流比較工程は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差と予め設定された所定積算値差とを比較する電池劣化検出方法。
【請求項１２】
請求項９または１１に記載の電池劣化検出方法であって、
前記電流比較工程は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差の変化量と予め設定された所定積算値差変化量を比較する電池劣化検出方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の電池劣化検出方法であって、
前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値と予め設定された所定電流差積算値とを比較する電池劣化検出方法。
【請求項１４】
請求項９または１３に記載の電池劣化検出装置であって、
前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値と予め設定された所定電流差積算値とを比較する電池劣化検出方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の電池劣化検出方法であって、
前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流比を演算し、前記電流比予め設定された所定電流比とを比較する電池劣化検出方法。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれか１つに記載の電池劣化検出方法であって、
前記推定充放電電流演算工程は以下の数式（１）により推定充放電電流を演算する電池劣化検出方法。
Ｉn＝（Ｖ−ＶOCVn-1）／Ｒn・・・（１）
（ここでＩnは推定充放電電流、Ｖは実測電圧、ＶOCVn-1は開放電圧、Ｒnは内部抵抗を示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池劣化検出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンによる駆動や回生により発電を行う発電機と、バッテリからの電力により作動し駆動輪を駆動するモータとを有するハイブリッド電気自動車やこのハイブリッド自動車を含む電気自動車には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などのモータ駆動用二次電池（すなわち、バッテリ）が用いられている。バッテリは使用を続ける上で電解液の劣化その容量が低下する（容量劣化）。容量劣化の際は、迅速にバッテリを交換するなどの諸対応が必要であり、容量劣化を正確に検出することは大きな課題である。
【０００３】
容量劣化を判定するには、ＳＯＣ（充電状態：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を利用する方法がある。ＳＯＣはバッテリの充電状態を表す量の一つである。ここでＳＯＣについて説明する。一般に満充電状態をＳＯＣが１００％であるとし、一方ＳＯＣが０％の場合は充電量がゼロの状態であることを表す。また、バッテリは、開放電圧ＶocvとＳＯＣとは一対一の対応関係が成り立っている。そこで、バッテリの開放電圧Ｖocvを計測または推定して、Ｖocv−ＳＯＣ相関から開放電圧Ｖocv対応するＳＯＣを求めることができる。
【０００４】
また、一方で、バッテリの電流（充放電電流）値を積算し、ＳＯＣを推定することも知られている。車両の走行状態（例えば、アイドルストップ、発進、通常走行、加速、減速など）や車両用負荷（ストップランプ、ヘッドランプ、ワイパ、電動ファンなど）によってＳＯＣは変動するため、バッテリの使用中にＳＯＣを推定することが必要となる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、バッテリの実測の充放電電流を検出する電流センサが正常な場合には、電池ＥＣＵにて検出された充放電電流値を積算してＳＯＣを求め、一方電流センサが異常な場合、充放電電流の積算ではＳＯＣの検出が不可能なため、電圧検出器が検出したバッテリ電圧に基づき電池ＥＣＵにてバッテリのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定装置が提案されている。
【０００６】
このようにして得られたＳＯＣからバッテリの容量劣化を判定する装置が、特許文献２に記載されている。該文献には、バッテリの上限しきい値電圧と下限しきい値電圧を設定し、実測電圧がそのどちらかのしきい値に達したときの残容量と、もう一方のしきい値に達した時の残容量の容量差を求め、バッテリの容量劣化判定を行うバッテリ劣化判断装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１６６１０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２２４７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特開２０００−２２４７０１号公報に記載のバッテリ充電劣化判断装置では、バッテリの上限しきい値電圧（例えばＳＯＣ８０％に対応する電圧）と下限しきい値電圧（例えばＳＯＣ２０％に対応する電圧）の両方のしきい値に達しなければバッテリの容量劣化を判定することができない。該装置で電気自動車のバッテリの劣化判定するには、バッテリの上限しきい値電圧と下限しきい値電圧の両方に達する車両走行態様などに限られ不便な場合がある。
【０００８】
該公報に記載されるように上限しきい値電圧をＳＯＣ８０％に対応する電圧と下限しきい値電圧をＳＯＣ２０％に対応する電圧とした場合を例示して説明する。一般には、電気自動車はバッテリのＳＯＣが所定の小幅の一定幅（例えばＳＯＣ４０％〜６０％）で制御されるようになっているのが原則であり、このようにＳＯＣ２０％の低ＳＯＣまたはＳＯＣ８０％の高ＳＯＣに達することは希である。さらに、両方のしきい値に達することは一段と希である。特開２０００−２２４７０１号公報に記載のバッテリ充電劣化判断装置が使用できるケースを想定すると、山の頂上から麓まで回生発電によってバッテリを充電し、ＳＯＣを上昇させることでバッテリの上限しきい値電圧に達させた後、次にフル加速で山の頂上まで走行してバッテリを放電し、ＳＯＣを低下させることでバッテリの下限しきい値電圧に達させる場合などである。そのような使用態様はユーザにとって希な態様であり、このような使用態様を要件とするバッテリ劣化判断方法は実用的であるとは言えない場合がある。
【０００９】
本発明は、上記課題等に鑑みてなされたものであり、より高精度な電池劣化検出装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二次電池の容量劣化を検出する電池劣化検出装置は、前記二次電池の実測電圧を検出する実測電圧検出手段と、前記実測電圧に基づいて推定充放電電流を演算する推定充放電電流演算手段と、前記二次電池の充電電流および放電電流の少なくとも一方である実測充放電電流を検出する電流検出手段と、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流とを比較する電流比較手段と、前記電流比較手段により得られた比較結果に基づいて二次電池の劣化を検出する劣化検出手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記装置において、前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差を演算し、前記電流差と予め設定された所定電流差を比較すると好適である。
【００１２】
上記装置において、前記電流比較手段は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差と予め設定された所定積算値差とを比較すると好適である。
【００１３】
上記装置において、前記電流比較手段は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差の変化量と予め設定された所定積算値差変化量とを比較すると好適である。
【００１４】
上記装置において、前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値と予め設定された所定電流差積算値とを比較すると好適である。
【００１５】
上記装置において、前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値の変化量と予め設定された所定電流差積算値とを比較すると好適である。
【００１６】
上記装置において、前記電流比較手段は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流比を演算し、前記電流比と予め設定された所定電流比とを比較すると好適である。
【００１７】
上記装置において、前記推定充放電電流演算手段は以下の数式（１）により推定充放電電流を演算する電池劣化検出装置。
Ｉn＝（Ｖ−ＶOCVn-1）／Ｒn・・・（１）
（ここでＩnは推定充放電電流、Ｖは実測電圧、ＶOCVn-1は開放電圧、Ｒnは内部抵抗を示す。）
【００１８】
本発明の二次電池の容量劣化を検出する電池劣化検出方法は、前記二次電池の実測電圧を検出する実測電圧検出工程と、前記実測電圧に基づいて推定充放電電流を演算する推定充放電電流演算工程と、前記二次電池の充電電流および放電電流の少なくとも一方である実測充放電電流を検出する電流検出工程と、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流とを比較する電流比較工程と、前記電流比較工程により得られた比較結果に基づいて二次電池の劣化を検出する劣化検出工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
上記方法において、前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差を演算し、前記電流差と予め設定された所定電流差とを比較すると好適である。
【００２０】
上記方法において、前記電流比較工程は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差と予め設定された所定積算値差とを比較すると好適である。
【００２１】
上記方法において、前記電流比較工程は、前記推定充放電電流の積算値と前記実測充放電電流の積算値との積算値差を演算し、前記積算値差の変化量と予め設定された所定積算値差変化量とを比較すると好適である。
【００２２】
上記方法において、前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値と予め設定された所定電流値積算値とを比較すると好適である。
【００２３】
上記方法において、前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流差の電流差積算値を演算し、前記電流差積算値の変化量と予め設定された所定電流差積算値変化量とを比較すると好適である。
【００２４】
上記方法において、前記電流比較工程は、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流との電流比を演算し、前記電流比と予め設定された所定電流比とを比較すると好適である。
【００２５】
上記方法において、前記推定充放電電流演算工程は以下の数式（１）により推定充放電電流を演算すると好適である。
Ｉn＝（Ｖ−ＶOCVn-1）／Ｒn・・・（１）
（ここでＩnは推定充放電電流、Ｖは実測電圧、ＶOCVn-1は開放電圧、Ｒnは内部抵抗を示す。）
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、より高精度な電池劣化検出装置および方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２８】
実施の形態１．
＜第１の装置構成例：推定充放電電流とバッテリ電流の差による劣化検出＞
［バッテリ劣化検出装置をハイブリッド電気自動車に適用した構成］
図１は、本実施の形態のバッテリ劣化検出装置をハイブリッド電気自動車のバッテリに適用したシステムの構成を示すブロック図である。バッテリ１０は、多数のバッテリセルを直列接続した組電池であり、例えば、Ｎｉ系電池（例えばニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池）、リチウムイオン電池など、二次電池のセルからなる。
【００２９】
バッテリ１０の現時点の電圧である実測電圧（以下バッテリ電圧とする）は、実測電圧検出手段である電圧検出器１２で計測され、電池ＥＣＵ１４に供給される。また、この電池ＥＣＵ１４には、バッテリの現時点の電流である実測充放電電流（以下バッテリ電流とする）を検出する実測充放電電流検出手段である電流センサ１６も接続されており、検出されたバッテリ電流値が電池ＥＣＵ１４に供給される。また、バッテリ１０には、バッテリ温度を検出する温度計２６が設けられ、検出されたバッテリ温度の値も電池ＥＣＵ１４に供給される。ここで、温度計２６は、バッテリ１０の内部あるいはバッテリ１０の表面又は表面近傍に配置される。また、バッテリ１０と電流センサ１６との間には、初期の開放電圧測定用のリレー１が設けられ、一方バッテリ１０とＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間にも初期の開放電圧測定用のリレー２が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２には、１２Ｖバッテリ３６を介して車両用負荷３８に接続されている。なお、車両用負荷３８としては、例えばストップランプ、電動ファン、ブロワ、ヘッドライト、フォグランプ、デフォッガ、ワイパなどが挙げられる。ＨＶＥＣＵ１８は、アクセルセンサ等３０からの信号を受け、さらにエンジン２４の出力等の制御するＥ／ＧＥＣＵ２８へエンジンの出力指令を出すと共に、Ｅ／ＧＥＣＵ２８からのエンジン出力制御情報を受ける。さらに、ＨＶＥＣＵ１８は、モータへトルク指令などをモータＥＣＵ３８に出力するとともに、モータＥＣＵ３８からのモータ制御情報を入力する。また、モータＥＣＵ３８は，インバータ２０におけるスイッチング制御を行う。これにより、モータジェネレータ２２への入力が決定され、駆動輪を出力に応じて駆動させることができる。なお、本実施の形態では、電圧検出手段、電流検出手段、温度計がそれぞれ１つづつ配置された構成について説明したが、これに限るものではなく、検出精度を上げるために、電圧検出手段、電流検出手段、温度計はそれぞれ複数個複数個所、例えば各セル毎に配置されていてもよい。また、図１に示す上記電流検出手段としての電流センサ１６が、例えば磁気検出式の電流センサであってもよい。
【００３０】
そして、この電池ＥＣＵ１４は、供給されるバッテリ電圧及びバッテリ電流の両方に基づいて、内部抵抗を演算する。そしてバッテリ電圧、バッテリの開放電圧、内部抵抗から得られる後述の推定充放電電流を演算する。そしてこの推定充放電電流を積算することでＳＯＣを求める。電池ＥＣＵ１４には求められたＳＯＣと開放電圧との関係が記憶されており、ＳＯＣから開放電圧を求めることができる。そして、電池ＥＣＵ１４は、いずれかのＳＯＣ検出手段で検出されたＳＯＣをＨＶＥＣＵ１８に供給する。
【００３１】
このＨＶＥＣＵ１８は、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの情報に基づいてトルク指令を決定し、モータジェネレータ２２の出力がトルク指令に合致するように制御する。すなわち、ＨＶＥＣＵ１８は、インバータ２０におけるスイッチングを制御すると共に、エンジン２４の出力を制御する。これによって、モータジェネレータ２２への入力が決定され、モータジェネレータ２２の出力がトルク指令に合致したものに制御される。
【００３２】
また、バッテリ１０は、例えば、車両の走行状態（例えば、発進、通常走行、加速、減速など）や車両用負荷（ストップランプ、ヘッドランプ、ワイパ、電動ファンなど）とバッテリ充電状態とによって充電または放電される。
【００３３】
［推定充放電電流の演算］
次に、図２を用いて、本発明における推定充放電電流および開放電圧の演算の一例について説明する。なお、これら演算は電池ＥＣＵ１４にて一般的に行われる。なお、本発明は以下の推定充放電電流の演算に限られるものではない。
【００３４】
すなわち、図１の構成の電気自動車のＩＧ（イグニッション）がＯＮされると、電圧検出器１２において、リレー１、リレー２がオンする前に初回バッテリ電圧Ｖ0が測定される（Ｓ１００）。次に、この初回バッテリ電圧Ｖ0を開放電圧ＶOCV1とする（Ｓ１０２）。次いで、電圧検出器１２においてリレー１、リレー２のオン後の負荷状態下での現状のバッテリ電圧Ｖn（ｎは１〜ｎで０を含まない。以下同様）が、また電流センサ１６においてリレー１、リレー２のオン後の負荷状態下での現状のバッテリ充放電電流ｉnが測定される（Ｓ１０４）。そして、バッテリ電圧Ｖnと実測のバッテリ電流ｉnに基づき、バッテリ内部抵抗Ｒnを求める（Ｓ１０６）。次いで、実測のバッテリ電圧Ｖnと、前回推定の充電状態（ＳＯＣ）に基づき求められたバッテリの開放電圧ＶOCVn-1と、演算により求められたバッテリ内部抵抗Ｒnと、を用いて推定充放電電流Ｉnを求めることができる（Ｓ１０８）。但し、このＳ１０８において、推定充放電電流Ｉnの演算の初回時には、上記バッテリの開放電圧ＶOCVn-1としてバッテリの実測電圧Ｖ0を用いる。次いで、推定充放電電流Ｉnを電流積算してＳＯＣnを推定する（Ｓ１１０）。なお、予め記憶されているＳＯＣと開放電圧Ｖocvとの相関関係のマップを用いて、求められたＳＯＣnに基づきＶOCVn-1を求め（Ｓ１１２）、このＶOCVn-1を基に次回の推定充放電電流Ｉnを求めることができる。なお、内部抵抗Ｒnは上記例のように求められることなく予め決められた値を用いてもよい。その場合、後に必要となるバッテリ充放電電流ｉnを除き、内部抵抗Ｒnを求める経緯を省略できる。
【００３５】
［バッテリの劣化検出］
次に、図３に基づいて推定充放電電流Ｉnとバッテリ電流ｉnの電流差からバッテリの劣化を検出してバッテリの劣化を判定する方法について説明する。なお、この劣化判定は電池ＥＣＵ１４にて一般的に行われる。
【００３６】
劣化判定装置がＯＮとなると（Ｓ２００）、電流センサ１６はバッテリ電流ｉnを測定する（Ｓ２０２）。それと共に推定充放電電流Ｉnが演算される（図２：Ｓ３０６）。次にバッテリ電流ｉnと推定充放電電流Ｉnの差である電流差（Ｉn−ｉn）を求める（Ｓ２０６）。バッテリ１０の容量劣化が生じた時の基準となる推定充放電電流Ｉnとバッテリ電流ｉnの所定電流差（初期差分量）は予め記憶されている（Ｓ２１０）。この初期差分量と前記電流差を比較する（Ｓ２０８）。この電流差を初期差分量と比較して電流差が初期差分量以上である場合にはバッテリ１０が劣化している（Ｓ２１４）と後述のバッテリ劣化検出原理に基づき判定される（Ｓ２１２）。所定の初期差分量より小さかった場合には再びバッテリ電流ｉnと推定充放電電流Ｉnの測定が行われ、Ｓ２０２〜Ｓ２１２の工程が繰り返される。また、ここで電流差（Ｉn−ｉn）のかわりに電流比（Ｉn／ｉn）を用いて劣化検出することことも可能である。
【００３７】
［バッテリの劣化検出原理］
次に、推定充放電電流Ｉnとバッテリ電流ｉnからバッテリの劣化を検出する原理について説明する。バッテリの容量劣化が発生し、例えば、容量が充放電量１００Ａｈから充放電量５０Ａｈと劣化したとする。そうするとバッテリは１００ＡｈをＳＯＣ１００％（満充電容量）と判定していたのに対し、５０ＡｈがＳＯＣ１００％（満充電容量）と判定することとなる。すなわち、同じＳＯＣであってもそれに対応するバッテリ容量が変化する。バッテリ容量は実測電圧に対応しているので容量劣化が生じると実測電圧Ｖnに、その容量劣化が反映されることとなる。そうすると容量劣化前と容量劣化後では実測電圧Ｖnが変化することになる。そうするとこの実測電圧Ｖnを内部抵抗Ｒnで除して得られる推定充放電電流Ｉn（図２では（式：Ｉn＝（Ｖn−ＶOCVn-1）／Ｒn））は容量劣化前と容量劣化後では変化することとなる。
【００３８】
ところが、推定充放電電流Ｉnが変化するのに対して実測充放電電流ｉnはほぼ同一である。したがって、実測充放電電流ｉnと推定充放電電流Ｉnとを比較し、その値に基づいてバッテリの劣化を判定することができることとなる。比較する方法には、例えば実測充放電電流ｉnと推定充放電電流Ｉnとの電流差（Ｉn−ｉn）、電流比（Ｉn／ｉn）を予め記憶された所定値と比較することが挙げられる。
【００３９】
「電流差」：
電流差（Ｉn−ｉn）が容量劣化前には一定量であったのに対し、容量劣化発生によりＩn値が変化したことにより、そうすると推定充放電電流Ｉnが大きな値となるのにつれて実測充放電電流ｉnの電流差（Ｉn−ｉn）が変化する。したがって、この電流差（Ｉn−ｉn）を予め記憶された初期差分量と比較することで、これらが所定電流差以上になった場合はバッテリ１０が劣化していることを検出できる。
【００４０】
「電流比」：
容量劣化前にＩnとｉnの電流比（Ｉn／ｉn）は一定範囲内であるが、容量劣化後は、それに伴うＩnの変化によりＩnとｉnの比率は変化する。例えば、容量劣化前にＩn＝５．５Ａ、ｉn＝５．０Ａであり、その電流比（Ｉn／ｉn）＝１．１であったとする。ここで容量劣化が生じ、Ｉnの値が変化しＩn＝１０．０Ａとなったとする。そうすると電流比（Ｉn／ｉn）＝２．０と変化する。ここで予め記憶された所定電流比Ｉn／ｉn＝１．８以上で容量劣化とすると設定したとすればこの比以上という要件を満たし、バッテリに容量劣化が生じていることを検出できる。この電流比を用いた方法は、突発的な大電流がバッテリに流れたときであっても誤判定が生じることを防止できる。
【００４１】
また、上記、電流差、電流比を用いて劣化検出するかわりとして、求めた上記電流差の経時変化量を電流差を積算した積算電流差に基づいて、その変化量が予め記憶された所定積算電流差変化量と比較して大きいときに、バッテリの容量劣化が生じていると容量劣化を検出することも可能である。
【００４２】
実施の形態２．
＜第２の装置構成例：推定充放電電流に基づく推定ＳＯＣとバッテリ電流に基づく実測ＳＯＣの差による劣化検出＞
［バッテリ劣化検出装置をハイブリッド電気自動車に適用した構成および推定充放電電流Ｉnの演算］
実施の形態１の装置構成（図１）と推定充放電電流Ｉnの演算（図２）は同様である。
【００４３】
［バッテリの劣化検出］
次に、図４に基づいて実施の形態２における推定充放電電流Ｉnとバッテリ電流ｉnとをそれぞれ電流積算し、推定ＳＯＣ、実測ＳＯＣを求め、バッテリの劣化を検出してバッテリの劣化を判定する方法について説明する。なお、この劣化判定は電池ＥＣＵ１４にて一般的に行われる。
【００４４】
劣化判定装置がＯＮとなると（Ｓ３００）、電流センサ１６はバッテリ電流ｉnを測定する（Ｓ３０２）。それと共に推定充放電電流Ｉnが演算される（図２：Ｓ３０４）。バッテリ電流ｉnを積算することでその積算値である実測ＳＯＣ：ｓnを求める（Ｓ３０６）。推定充放電電流Ｉnを積算することでその積算値である推定ＳＯＣ：Ｓnを求める（Ｓ３０８）。これら積算値の差、すなわち推定ＳＯＣと実測ＳＯＣの差となるＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）を求める（Ｓ３１０）。バッテリ１０の容量劣化が生じた時の基準となる推定ＳＯＣ：Ｓnと実測ＳＯＣ：ｓnの差分量（初期差分量）は予め記憶されている（Ｓ３１４）。この初期差分量と前記ＳＯＣ差を比較する（Ｓ３１２）。このＳＯＣ差が初期差分量との比較で所定ＳＯＣ差以上になった場合はバッテリ１０が劣化していると（Ｓ３１８）後述の劣化検出原理に基づき判定される（Ｓ３１６）。所定ＳＯＣ差より小さかった場合には再びバッテリ電流ｉnと推定充放電電流Ｉnの測定が行われ、Ｓ３０２〜Ｓ３１６の工程が繰り返される。ここでＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）のかわりにＳＯＣ比率Ｓn／ｓnを用いて劣化検出することことも可能である。
【００４５】
［バッテリの劣化検出原理］
次に、推定充放電電流に基づくＳＯＣとバッテリ電流に基づくＳＯＣの差からバッテリの劣化を検出する原理について説明する。
【００４６】
図５（ａ）は容量劣化後のバッテリのＳＯＣ経時変化を示したグラフである。ここで（１）は推定充放電電流Ｉnを積算して得られる推定ＳＯＣの経時変化を示すものであり、（２）は実測充放電電流ｉnを積算した実測ＳＯＣの経時変化を示す。推定充放電電流Ｉnは容量劣化を反映している。そのため、この推定充放電電流Ｉnで積算される推定ＳＯＣの増減は容量劣化後は大きなものとなる。それに対して実測充放電電流ｉnは容量劣化前と容量劣化後でほとんど変化しない。よって実測充放電電流ｉnで積算した実測ＳＯＣの増減は容量劣化前とほとんど変化しない。よって推定ＳＯＣと実測ＳＯＣのＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）が容量劣化前と比較して大きな値となる。したがって、このＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）を容量劣化が生じたことの基準となる予め記憶された初期差分量と比較することで、ＳＯＣ差が初期差分量以上になった場合はバッテリ１０が劣化していることを検出できる。
【００４７】
本実施形態２では、推定ＳＯＣ、実測ＳＯＣはそれぞれ推定充放電電流Ｉn、実測充放電電流ｉnを積算して求めることができる。容量劣化の際には、電流差（Ｉn−ｉn）が生じているので積算によりこの差も拡大されることになる。そうするとＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）は電流差（Ｉn−ｉn）より大きな値の変化として検出することができ、より確実に容量劣化を検出できる。また、積算処理によりノイズの影響を受けにくい利点がある。
【００４８】
実施の形態３．
＜第３の装置構成例：推定充放電電流に基づく推定ＳＯＣとバッテリ電流に基づく実測ＳＯＣの経時変化の積算値による劣化検出＞
［バッテリ劣化検出装置をハイブリッド電気自動車に適用した構成および推定充放電電流Ｉnの演算］
実施の形態１、２と装置構成（図１）と推定充放電電流Ｉnの演算（図２）は本実施形態において同様である。
【００４９】
［バッテリの劣化検出］
次に、図６に基づいて実施の形態３における推定充放電電流Ｉnとバッテリ電流ｉnからそれぞれ推定ＳＯＣ、実測ＳＯＣを求め、推定ＳＯＣと実測ＳＯＣの差を積算した積算ＳＯＣ値に基づいてバッテリの劣化を検出し、バッテリの劣化を判定する方法について説明する。なお、この劣化判定は電池ＥＣＵ１４にて一般的に行われる。
【００５０】
劣化判定装置がＯＮとなると（Ｓ４００）、電流センサ１６はバッテリ電流ｉnを測定する（Ｓ４０２）。それと共に推定充放電電流Ｉnが演算される（図２：Ｓ４０４）。バッテリ電流ｉnを積算することで実測ＳＯＣ：ｓnを求める（Ｓ４０６）。推定充放電電流Ｉnを積算することで推定ＳＯＣ：Ｓnを求める（Ｓ４０８）。推定ＳＯＣと実測ＳＯＣの差であるＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）を求める（Ｓ４１０）。ＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）の経時変化量を積算して積算ＳＯＣ値を求める（Ｓ４１２）。バッテリ１０の容量劣化の基準となる推定ＳＯＣ：Ｓnと実測ＳＯＣ：ｓnの差分量の積算値（初期積算量）は予め記憶されている（Ｓ４１６）。この初期積算量と前記積算ＳＯＣ値を比較する（Ｓ４１４）。この積算ＳＯＣ値が初期差分量との比較で所定値以上になった場合はバッテリ１０が劣化していると（Ｓ４２０）後述の劣化検出原理に基づき判定される（Ｓ４１８）。所定の比率より小さかった場合には再びバッテリ電流ｉnと推定充放電電流Ｉnの測定が行われ、Ｓ４０２〜Ｓ４１８の工程が繰り返される。ＳＯＣ比率Ｓn／ｓnを用いて劣化検出することことも可能である。
【００５１】
［バッテリの劣化検出原理］
次に、推定充放電電流に基づくＳＯＣとバッテリ電流に基づくＳＯＣの差の積算値からバッテリの劣化を検出する原理について説明する。
【００５２】
バッテリの容量劣化が生じると推定ＳＯＣ：Ｓnと実測ＳＯＣ：ｓnのＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）の差異が生じる（図５（ａ））。ＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）を積算した積算ＳＯＣ値を初期積算値と比較することでバッテリ１０が劣化していることを検出できる。図５（ｂ）は図５（ａ）のＳＯＣ差（（１）と（２）の差分：Ｓn−ｓn）を積算した積算ＳＯＣと時間の関係が示される。
【００５３】
本実施形態３では、推定ＳＯＣ、実測ＳＯＣのＳＯＣ差（Ｓn−ｓn）を積算することによってこの差も拡大されることになり、より確実に劣化を検出できる。また、積算処理によりノイズの影響を受けにくい利点がある。
【００５４】
本発明は、二次電池の容量劣化が生じると推定充放電電流Ｉnが変化するという関係を利用することによって、電池の容量劣化を判定する。この関係を利用して二次電池の容量劣化を判定する劣化検出であれば様々な態様、数式が推考できる。例えば、二次電池の劣化を検出して、バッテリ容量を補正する補正装置なども考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は二次電池のバッテリを有する電気自動車全般（例えば燃料電池自動車、燃料電池と内燃機関を併用するハイブリッド電気自動車）の電池劣化検出装置およｂ方法として使用できる。本発明は自動車は軽自動車、乗用車、大型・小型特殊車、大型車（バス、トラック）等様々なバッテリに本発明の電池劣化検出装置および方法を適用できる。
【００５６】
また、本発明は、自動車に捕らわれず、二次電池（例えばリチウムイオン二次電池、Ｎｉ系電池（例えばＮｉ−ＭＨ電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池）、鉛蓄電池）を有している機器全般に用いることができ、その機器に備えられた二次電池の劣化を検出することができる。例えば家庭用・業務用発電燃料電池の蓄電に要する二次電池の劣化検出としても適用できる。また、航空機、船舶、パーソナルコンピュータ関連機器全般、携帯電話等の移動体に備えられた二次電池の劣化検出にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１〜３のバッテリ充電状態推定装置をハイブリッド電気自動車に適用したシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１〜３の推定充放電電流および推定ＳＯＣを求めるフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態１の電池劣化検出方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２の電池劣化検出方法を説明するフローチャートである。
【図５】（ａ）容量劣化後のバッテリのＳＯＣ経時変化を示す関係図である。（ｂ）積算ＳＯＣと時間の関係を示す関係図である。
【図６】本発明の実施の形態３の電池劣化検出方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１，２  リレー、１０  バッテリ、１２  電圧検出器、１４  電池ＥＣＵ、１６  電流センサ、１８  ＨＶＥＣＵ、２０  インバータ、２２  モータジェネレータ、２４  エンジン、２６  温度計、２８  Ｅ／ＧＥＣＵ、３０  アクセルセンサ等、３２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、３６  １２Ｖバッテリ、３８  車両用負荷。
【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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