(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ開放電圧との関係を示すマップを用いてバッテリ容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
バッテリの内部抵抗の大きさに基づいて該バッテリの劣化度合いを検出する劣化度検出手段と、
前記マップを、前記バッテリ温度検出手段によるバッテリ温度が高いほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなり、かつ、前記劣化度検出手段によるバッテリの劣化度合いが進んでいるほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなるものに切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置。
【請求項２】
バッテリ開放電圧との関係を示すマップを用いてバッテリ容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
バッテリの内部抵抗の大きさに基づいて該バッテリの劣化度合いを検出する劣化度検出手段と、
前記マップとして、前記バッテリ温度検出手段によるバッテリ温度が高いほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなり、かつ、前記劣化度検出手段によるバッテリの劣化度合いが進んでいるほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなるものを選択する選択手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置。
【請求項３】
バッテリ開放電圧との関係を示すマップを用いてバッテリ容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
バッテリの内部抵抗の大きさに基づいて該バッテリの劣化度合いを検出する劣化度検出手段と、
前記マップを用いて判定したバッテリ容量を、前記バッテリ温度検出手段によるバッテリ温度が高いほど小さな値に補正し、かつ、前記劣化度検出手段によるバッテリの劣化度合いが進んでいるほど小さな値に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ容量判定装置に係り、特に、バッテリ開放電圧との関係を示すマップを用いてバッテリ容量を判定するバッテリ容量判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開２０００−２５８５１３号公報に開示される如く、車両に搭載されるバッテリの開放電圧からそのバッテリの容量（充電状態）を判定する装置が知られている。一般に、バッテリには、開放電圧と容量との間に相関関係が認められる。そこで、上記従来の装置では、予め定められた相関関係からバッテリの開放電圧に対応したバッテリ容量が判定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリにおいては、同一のバッテリ開放電圧が作用していても、例えばバッテリ周囲の温度が異なったり、或いは、経時変化等による劣化状態に違いがあると、バッテリ容量が変化する。しかしながら、上記従来の装置では、開放電圧と容量との間の相関関係は一対一に設定されているため、開放電圧が検出されてもその相関関係から正確な容量を検出することができなかった。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、バッテリ容量を正確に判定することが可能なバッテリ容量判定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、バッテリ開放電圧との関係を示すマップを用いてバッテリ容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
バッテリの内部抵抗の大きさに基づいて該バッテリの劣化度合いを検出する劣化度検出手段と、
前記マップを、前記バッテリ温度検出手段によるバッテリ温度が高いほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなり、かつ、前記劣化度検出手段によるバッテリの劣化度合いが進んでいるほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなるものに切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置により達成される。
【０００６】
この態様の発明において、バッテリ開放電圧とバッテリ容量との関係を示すマップは、バッテリ温度及びバッテリの劣化度合いの双方に応じて切り替えられる。すなわち、かかるマップは、バッテリ温度及びバッテリの劣化度合いの双方に応じた複数のマップによりなる。このため、バッテリ温度が変化する場合、又は、バッテリの劣化状態が変化する場合にも、バッテリ開放電圧からバッテリ容量を正確に判定することができる。
【０００７】
上記の目的は、バッテリ開放電圧との関係を示すマップを用いてバッテリ容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
バッテリの内部抵抗の大きさに基づいて該バッテリの劣化度合いを検出する劣化度検出手段と、
前記マップとして、前記バッテリ温度検出手段によるバッテリ温度が高いほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなり、かつ、前記劣化度検出手段によるバッテリの劣化度合いが進んでいるほど同一のバッテリ開放電圧に対してバッテリ容量が小さくなるものを選択する選択手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置により達成される。
【０００８】
この態様の発明において、バッテリ容量を判定するために用いられるバッテリ開放電圧とバッテリ容量との関係を示すマップは、バッテリ温度及びバッテリの劣化度合いの双方に応じたマップである。このため、バッテリ温度が変化する場合、又は、バッテリの劣化状態が変化する場合にも、バッテリ開放電圧からバッテリ容量を正確に判定することができる。
【０００９】
また、上記の目的は、バッテリ開放電圧との関係を示すマップを用いてバッテリ容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
バッテリの内部抵抗の大きさに基づいて該バッテリの劣化度合いを検出する劣化度検出手段と、
前記マップを用いて判定したバッテリ容量を、前記バッテリ温度検出手段によるバッテリ温度が高いほど小さな値に補正し、かつ、前記劣化度検出手段によるバッテリの劣化度合いが進んでいるほど小さな値に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置により達成される。
【００１０】
この態様の発明において、バッテリ開放電圧とバッテリ容量との関係を示すマップを用いて判定したバッテリ容量は、バッテリ温度及びバッテリの劣化度合いの双方に応じて補正される。このため、バッテリ温度が変化する場合、又は、バッテリの劣化状態が変化する場合にも、バッテリ開放電圧からバッテリ容量を正確に判定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例であるバッテリ容量判定装置を搭載するシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両用電源として機能するバッテリ１０を備えている。バッテリ１０は、直列に接続された複数のバッテリセルから構成されており、例えば３６Ｖ程度の出力電圧を有するニッケル水素バッテリである。バッテリ１０の正極には、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１２が接続されている。ＥＣＵ１２は、バッテリ１０の正極側電圧の供給を受けており、その電圧に基づいてバッテリ１０の両極間の電圧（以下、バッテリ電圧Ｖと称す）を検出する。
【００１２】
バッテリ１０には、インバータ１４を介してモータ・ジェネレータ（以下、Ｍ／Ｇと称す）１６が接続されている。インバータ１４には、上記したＥＣＵ１２が接続されている。インバータ１４は、ＥＣＵ１２の指令により、内蔵されたモータ用パワートランジスタがスイッチング動作することにより、バッテリ１０の直流電流をＭ／Ｇ１６の交流電流に変換する。Ｍ／Ｇ１６は、バッテリ１０から電力が供給されることでＥＣＵ１２の指令に応じたトルクを発生する。すなわち、バッテリ１０は、所定の状況下においてＭ／Ｇ１６に対して電力を供給する。
【００１３】
また、Ｍ／Ｇ１６は、車両の回生制動時に、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機として機能する。インバータ１４は、また、ＥＣＵ１２の指令により、内蔵されたジェネレータ用パワートランジスタがスイッチング動作することにより、Ｍ／Ｇ１６で生じた交流電流をバッテリ１０の直流電流に変換する。すなわち、バッテリ１０は、車両の回生制動によりＭ／Ｇ１６が発電することにより充電される。
【００１４】
バッテリ１０とインバータ１４との間には、その間を流通する電流に応じた信号を出力する電流センサ１８が設けられている。電流センサ１８はＥＣＵ１２に接続されており、電流センサ１８の出力信号はＥＣＵ１２に供給される。ＥＣＵ１２は、電流センサ１８の出力信号に基づいてバッテリ１０とインバータ１４との間を流通する電流（以下、バッテリ電流Ｉと称す）を検出する。
【００１５】
バッテリ１０には、その内部温度に応じた信号を出力する温度センサ２０が内蔵されている。温度センサ２０はＥＣＵ１２に接続されており、温度センサ２０の出力信号はＥＣＵ１２に供給されている。ＥＣＵ１２は、温度センサ２０の出力信号に基づいてバッテリ１０の内部温度（以下、バッテリ温度Ｔと称す）を検出する。
【００１６】
本実施例において、ＥＣＵ１２は、Ｍ／Ｇ１６が作動していない無負荷時に、検出したバッテリ電圧Ｖ、バッテリ電流Ｉ、及び、バッテリ温度Ｔに基づいて、バッテリ１０の充電状態（State Of Charge；以下、バッテリ容量ＳＯＣと称す）を判定する。例えば、バッテリ１０が満充電状態にある場合にはバッテリ容量ＳＯＣが１００％にあると判定し、バッテリ１０の充電量がゼロにある場合にはバッテリ容量ＳＯＣが０％にあると判定する。以下、図２及び図３を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
【００１７】
図２は、本実施例においてバッテリ容量ＳＯＣを判定するうえで用いられるマップを示す。尚、図２（Ａ）〜（Ｃ）には、それぞれ、バッテリ１０の劣化度合いが互いに異なる場合についてのマップが示されている。また、図２（Ａ）〜（Ｃ）においては、バッテリ温度Ｔが低い場合（例えば−２５℃）を一点鎖線で、バッテリ温度Ｔが高い場合（例えば６０℃）を破線で、また、バッテリ温度Ｔが中程度にある場合（例えば２０℃）を実線で、それぞれ示している。
【００１８】
一般に、バッテリ容量ＳＯＣは、バッテリ電圧Ｖと相関関係にある。そこで、本実施例において、ＥＣＵ１２は、予めバッテリ電圧Ｖとバッテリ容量ＳＯＣとの関係を示したマップを記憶しておき、検出されたバッテリ電圧Ｖに基づいてバッテリ容量ＳＯＣを判定する。ところで、バッテリ容量ＳＯＣは、同一のバッテリ電圧が作用していても、バッテリ１０の周囲の温度が異なったり、或いは、バッテリ１０の劣化の進行度が異なると異なるものとなる。具体的には、バッテリ容量ＳＯＣは、バッテリ電圧Ｖが同一にある場合にはバッテリ１０の周囲温度が低いほど大きく、バッテリ１０の周囲温度が高いほど小さくなる。また、バッテリ電圧Ｖが同一にある場合にはバッテリ１０の劣化が進んでいるほど小さくなる。
【００１９】
そこで、本実施例において、ＥＣＵ１２は、バッテリ温度Ｔ及びバッテリ１０の劣化状態に応じたバッテリ電圧Ｖとバッテリ容量ＳＯＣとの関係を示す複数のマップを記憶しておき、温度センサ２０を用いて検出したバッテリ温度Ｔ及び後述の如く把握したバッテリ１０の劣化状態に基づいて一のマップを選択し、そのマップに従ってその際検出したバッテリ電圧Ｖからバッテリ容量ＳＯＣを判定する。
【００２０】
かかる構成によれば、バッテリ温度Ｔに応じたマップを選択すると共に、バッテリ１０の劣化状態に応じたマップを選択することができるため、バッテリ温度Ｔ及びバッテリ劣化状態を考慮してバッテリ電圧Ｖからバッテリ容量ＳＯＣを判定することが可能となる。従って、本実施例のバッテリ容量判定装置によれば、バッテリ容量ＳＯＣの判定を精度よく行うことが可能となる。
【００２１】
尚、バッテリ１０の劣化状態は、バッテリ１０の内部抵抗の大きさに基づいて判定できる。すなわち、バッテリ１０の内部抵抗が大きい場合には、発熱損失が大きく、バッテリ１０の劣化が進んでいると判断できる。一方、バッテリ１０の内部抵抗が小さい場合には、発熱損失が小さく、バッテリ１０の劣化が進んでいないと判断できる。そこで、本実施例においては、まず、ある時点におけるバッテリ電圧Ｖと温度センサ２０を用いて検出するバッテリ電流Ｉとの関係と、異なる時点におけるバッテリ電圧Ｖとバッテリ電流Ｉとの関係とから、バッテリ電流Ｉに対するバッテリ電圧Ｖの傾きを算出し、その傾きをバッテリ１０の内部抵抗として把握する。そして、その内部抵抗の大きさに基づいてバッテリ１０の劣化状態を把握する。
【００２２】
図３は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてＥＣＵ１２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図３に示すルーチンは、所定時間毎に起動されるルーチンである。図３に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００２３】
ステップ１００では、バッテリ１０の容量ＳＯＣを判定すべき条件が成立しているか否かが判別される。この条件は、例えば、車両始動後に内燃機関が未だ回転状態にない場合に成立する。その結果、否定判定がなされた場合は、以後何ら処理が進められることなく、今回のルーチンは終了される。一方、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０２の処理が実行される。
【００２４】
ステップ１０２では、バッテリ１０の内部抵抗を算出する処理が実行される。具体的には、バッテリ電圧Ｖと電流センサ１８を用いて検出したバッテリ電流Ｉとの関係をそれぞれ示す２点から、バッテリ電流Ｉに対するバッテリ電圧Ｖの傾きとして把握される内部抵抗を算出する。尚、好ましくは、アイドルストップ時でかつＭ／Ｇ１６の駆動時におけるバッテリ電圧Ｖとバッテリ電流ＩとをＥＣＵ１２内の図示しないメモリに記憶させると共に、アイドルストップ後の内燃機関始動時におけるバッテリ電圧Ｖとバッテリ電流Ｉとをそのメモリに記憶させておき、本ステップ１０２の処理時に該メモリから各バッテリ電圧Ｖ及び各バッテリ電流Ｉを読み出し、それらの値に基づいて内部抵抗を算出する。
【００２５】
ステップ１０４では、上記ステップ１０２で算出されたバッテリ１０の内部抵抗に基づいて、予め定められたマップに従ってバッテリ１０の劣化度合いを判定する処理が実行される。また、ステップ１０６では、バッテリ１０の正極側電圧からバッテリ電圧Ｖを読み込むと共に、温度センサ２０の出力信号に基づいてバッテリ温度Ｔを読み込む処理が実行される。
【００２６】
ステップ１０８では、予め記憶されたバッテリ電圧Ｖとバッテリ容量ＳＯＣとの関係を示すマップの中から、上記ステップ１０４，１０６で把握されたバッテリ１０の劣化度合い及びバッテリ温度Ｔに対応するマップを一つ選択し、そして、その選択したマップにバッテリ容量ＳＯＣの判定のために用いるマップを切り替える処理が実行される。
【００２７】
ステップ１１０では、上記ステップ１０８で選択されたマップに従って、ステップ１０６で読み込まれたバッテリ電圧Ｖからバッテリ容量ＳＯＣを判定する処理が実行される。本ステップ１１０の処理が実行されると、バッテリ１０の容量が把握され、以後の処理が進められる。本ステップ１１０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００２８】
尚、ステップ１０８において、バッテリ温度Ｔ又は劣化度合いがＥＣＵ１２にマップとして記憶されているデータの中途に位置する場合には、例えば直線補間されたマップがバッテリ容量ＳＯＣの判定のために用いられるマップとして選択される。また、ステップ１１０において、バッテリ電圧ＶがＥＣＵ１２にマップとして記憶されているデータの中途に位置する場合には、例えば直線補間することによりバッテリ容量ＳＯＣが判定される。
【００２９】
上記の処理によれば、バッテリ温度Ｔ及びバッテリ１０の劣化度合いに応じてマップを一つ選択し、そのマップにバッテリ容量ＳＯＣの判定に用いるマップを切り替えることができる。すなわち、本実施例によれば、バッテリ温度Ｔを考慮すると共にバッテリ１０の劣化状態をも考慮したマップに従ってバッテリ電圧Ｖからバッテリ容量ＳＯＣを判定することができる。このため、本実施例のバッテリ容量判定装置によれば、バッテリ温度Ｔにかかわらず、また、バッテリ１０の劣化状態にかかわらず、正確にバッテリ容量ＳＯＣの判定を行うことが可能となっている。
【００３０】
尚、上記の実施例においては、バッテリ電圧Ｖが特許請求の範囲に記載された「バッテリ開放電圧」に、バッテリ１０の内部抵抗が特許請求の範囲に記載された「バッテリの劣化度合い」に、それぞれ相当していると共に、ＥＣＵ１２が、図３に示すルーチン中のステップ１０８の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載された「切替手段」及び「選択手段」が実現されている。
【００３１】
ところで、上記の実施例においては、図３に示すルーチン中ステップ１０８においてバッテリ電圧Ｖとバッテリ容量ＳＯＣとの関係を示すマップを、バッテリ温度Ｔ及び劣化状態に応じて一つ選択し、その選択したマップにバッテリ容量の判定に用いるマップを切り替えることとしているが、予め定められた関係から判定されたバッテリ容量をバッテリ温度Ｔ又は劣化状態に応じて補正することとしてもよい。この場合には、ＥＣＵ１２がかかる処理を実行することにより特許請求の範囲に記載された「補正手段」が実現される。
【００３２】
また、上記の実施例においては、バッテリ温度Ｔをバッテリ１０に内蔵された温度センサ２０を用いて検出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリ１０の周囲に配設された温度センサを用いることとしてもよい。
【００３３】
また、上記の実施例においては、バッテリ１０の劣化状態をバッテリ１０の内部抵抗から把握しているが、使用頻度や使用年月等の他のパラメータを用いて劣化状態を把握することとしてもよい。
【００３４】
更に、上記の実施例においては、バッテリ１０としてニッケル水素バッテリを用いたシステムに適用しているが、ニッケル水素バッテリに代えて鉛バッテリ等の他の蓄電池を用いたシステムに適用することも可能である。
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至３記載の発明によれば、バッテリ容量の判定を、バッテリの温度及び劣化度合いの双方を考慮して正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるバッテリ容量判定装置を搭載するシステムの構成図である。
【図２】本実施例において、バッテリ容量とバッテリ電圧、バッテリ温度、及びバッテリの劣化度合いとの関係を示すマップを表した図である。
【図３】本実施例において、バッテリ容量を判定すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  バッテリ
１２  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１８  電流センサ
２０  温度センサ
Ｖ  バッテリ電圧
Ｉ  バッテリ電流
Ｔ  バッテリ温度
ＳＯＣ  バッテリ容量
【図１】
0004449240.tif 000002
【図２】
0004449240.tif 000003
【図３】
0004449240.tif 000004