(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複数のバッテリを接続するハード構成を含み、バッテリ電圧の補正項を検出する補正項検出装置であって、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
出荷時における前記ハード構成に関する損失をオフセット電圧として記憶するオフセット記憶手段と、
前記バッテリの温度特性を記憶する温度特性記憶手段と、
前記バッテリが安定する所定の条件が成立したとき、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧と前記オフセット記憶手段により記憶された前記オフセット電圧と前記温度特性記憶手段により記憶された前記バッテリの温度特性とに基づいて、前記バッテリの補正項を演算する補正項演算手段と
を備える補正項検出装置。
【請求項２】
前記補正項演算手段は、前記温度検出手段により検出された温度と前記温度特性記憶手段に記憶された前記温度特性とに基づいて前記バッテリの満充電の際の真の電圧を導出し、該導出した真の電圧から前記電圧検出手段により検出された電圧と前記オフセット記憶手段に記憶された前記オフセット電圧とを減じて前記補正項を演算する手段である請求項１記載の補正項検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の補正項検出装置であって、
前記バッテリの満充電を検出する満充電検出手段と、
前記バッテリの充放電を検出する充放電検出手段と
を備え、
前記所定の条件は、所定時間に亘って前記温度検出手段により検出された前記バッテリの温度が所定温度範囲内で、前記満充電検出手段により満充電が検出され、かつ、前記充放電検出手段により前記バッテリの充放電が検出されない条件である
補正項検出装置。
【請求項４】
バッテリの組み付け部材の異常を検出する異常検出装置であって、
請求項１ないし３いずれか記載の補正項検出装置と、
該補正項検出手段により検出された補正項に基づいて前記バッテリの組み付け部材の異常を判定する異常判定手段と、
を備える異常検出装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、前記補正項が所定値以上のとき異常と判定する手段である請求項４記載の異常検出装置。
【請求項６】
前記判定手段による判定結果を出力する結果出力手段を備える請求項４または５記載の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ電圧の補正項検出装置およびバッテリ組み付け部材の異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バッテリの電圧を検出する装置として、配線などのハード構成の損失をオフセットとして考慮するものが提案されている。この装置では、出荷時などに配線やボルト締めなどによる損失をオフセットとして求めておき、電圧センサなどにより検出された電圧にオフセットを加えて真の電圧としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のバッテリがボルトなどを用いて接続されている場合、出荷時に求めたオフセットだけでは真の電圧を求めることができないという問題があった。経年使用によりボルトの締め付け強度が変化し、締め付け部での損失が異なる場合があり、この場合、ハード構成の損失はオフセットと異なるものとなってしまう。また、複数接続されたバッテリに安全プラグなどが介在する場合、安全プラグを使用する毎にハード構成の損失は変更されてしまう。
【０００４】
本発明のバッテリ電圧の補正項検出装置は、経年使用による損失を補正項として検出することを目的の一つとする。また、本発明のバッテリ組み付け部材の異常検出装置は、バッテリを組み付ける部材の異常を簡易に検出することを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のバッテリ電圧の補正項検出装置およびバッテリ組み付け部材の異常検出装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明のバッテリ電圧の補正項検出装置は、
少なくとも複数のバッテリを接続するハード構成を含み、バッテリ電圧の補正項を検出する補正項検出装置であって、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
出荷時における前記ハード構成に関する損失をオフセット電圧として記憶するオフセット記憶手段と、
前記バッテリの温度特性を記憶する温度特性記憶手段と、
前記バッテリが安定する所定の条件が成立したとき、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧と前記オフセット記憶手段により記憶された前記オフセット電圧と前記温度特性記憶手段により記憶された前記バッテリの温度特性とに基づいて、前記バッテリの補正項を演算する補正項演算手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明のバッテリ電圧の補正項検出装置では、バッテリが安定する所定の条件が成立したときに、バッテリの電圧とオフセット電圧とバッテリの温度特性とに基づいて、バッテリの補正項を演算することができる。例えば、前記補正項演算手段は、前記温度検出手段により検出された温度と前記温度特性記憶手段に記憶された前記温度特性とに基づいて前記バッテリの満充電の際の真の電圧を導出し、該導出した真の電圧から前記電圧検出手段により検出された電圧と前記オフセット記憶手段に記憶されたオフセット電圧とを減じて前記補正項を演算する手段であるものとすることができる。こうすれば、簡易にバッテリ電圧の補正項を検出することができる。
【０００８】
こうした本発明のバッテリ電圧の補正項検出装置において、前記バッテリの満充電を検出する満充電検出手段と、前記バッテリの充放電を検出する充放電検出手段とを備え、前記所定の条件は、所定時間に亘って前記温度検出手段により検出された前記バッテリの温度が所定温度範囲内で、前記満充電検出手段により満充電が検出され、かつ、前記充放電検出手段により前記バッテリの充放電が検出されない条件であるものとすることもできる。こすれば、バッテリが特に安定する条件となるから、補正項をより正確に検出することができる。
【０００９】
本発明のバッテリ組み付け部材の異常検出装置は、
バッテリの組み付け部材の異常を検出する異常検出装置であって、
本発明のバッテリ電圧の補正項検出装置と、
該補正項検出装置により検出された補正項に基づいて前記バッテリの組み付け部材の異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１０】
この本発明のバッテリ組み付け部材の異常検出装置では、補正項に基づいてバッテリ組み付け部材の異常を判定する。補正項は、ハード構成の損失の出荷時との差であり、部材の劣化に伴う損失の増加分や組み付けの緩みなどによる損失の増加分等と考えられるから、補正項により異常を判定することができる。この態様の本発明のバッテリ組み付け部材の異常検出装置において、前記異常判定手段は、前記補正項が所定値以上のとき異常と判定する手段であるものとすることもできる。また、本発明のバッテリ組み付け部材の異常検出装置において、前記判定手段による判定結果を出力する結果出力手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、異常を知らしめることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるバッテリの電圧検出装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電圧検出装置２０は、図示するように、負荷６０にスイッチ２８を介して接続されるバッテリパック２２の各バッテリの電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎを検出する電圧検出器３０と、バッテリパック２２を流れる電流Ｉを検出する電流計３２と、バッテリパック２２内の温度Ｔを検出する温度センサ３４と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００１２】
バッテリパック２２は、直列に接続されたｎ個のバッテリによって構成されており、その一部のバッテリ間に安全プラグ２４が取り付けられている。この安全プラグ２４は、保守点検時にバッテリの電圧が高圧にならないよう適宜配置されている。なお、図１には、安全プラグ２４は一つのみ示した。
【００１３】
電圧検出器３０は、バッテリパック２２を構成するｎ個の各バッテリ間に端子が接続されており、ｎ個のバッテリの各々の電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎを検出することができるようになっている。具体的には、各バッテリの両端子をオペアンプの入力端子に接続し、オペアンプの出力によりバッテリの電圧を得るものとすることもできる。
【００１４】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４６と、バックアップ電源により電源の供給を受けるバックアップＲＡＭ４８と、タイマ４９と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット４０には、電圧検出器３０からの各バッテリの電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎや、電流計３２からの電流Ｉ，温度センサ３４からの温度Ｔなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット４０からは、ＬＥＤ５０への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００１５】
次に、こうして構成された実施例の電圧検出装置２０の動作、特に電圧を検出するための補正項としての劣化Ｖ１〜Ｖｎを求める動作について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット４０により実行される劣化検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎、実施例では１５分毎に繰り返し実行される。なお、このルーチンの起動のタイミングは、電子制御ユニット４０が備えるタイマ４９により管理されている。即ち、タイマ４９から１５分毎にＣＰＵ４２へ起動信号が出力されることにより、このルーチンは起動されるのである。
【００１６】
この劣化検出処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、温度センサ３４により検出されるバッテリパック２２内の温度Ｔとバッテリの蓄電状態ＳＯＣを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。
蓄電状態ＳＯＣは、図示しないルーチンによりバッテリを流れる電流値の積算などにより演算されてバックアップＲＡＭ４８の所定アドレスに書き込まれている。したがって、ここでの蓄電状態ＳＯＣの読み込み処理は、バックアップＲＡＭ４８の所定アドレスの値を読み込む処理となる。続いて、読み込んだ蓄電状態ＳＯＣが９９．９％以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。蓄電状態ＳＯＣが９９．９％以上であるということは、バッテリは満充電であることを意味する。
【００１７】
バッテリが満充電であると判定されると、過去一時間分のバッテリパック２２内の温度Ｔを読み込む処理を実行する（ステップＳ１０４）。バッテリパック２２の温度Ｔは、このルーチンが起動される毎にステップＳ１００で読み込まれ、後述するステップＳ１１８でバックアップＲＡＭ４８に格納されるから、バックアップＲＡＭ４８の所定範囲のアドレスからデータを読み込むことにより、過去一時間分の温度Ｔを読み込むことができる。前述したように、実施例ではこのルーチンは１５分毎に起動されるから、過去一時間分の温度Ｔは、１５分前，３０分前，４５分前，６０分前の４つのデータということになる。なお、ステップＳ１１８における温度Ｔの格納処理は、１５分前，３０分前，４５分前のデータを３０分前，４５分前，６０分前のデータとして格納し直した後にステップＳ１００で読み込んだ温度Ｔを１５分前のデータとして格納する処理となる。
【００１８】
次に、読み込んだ過去一時間分の温度ＴとステップＳ１００で読み込んだ現在の温度Ｔが所定の温度範囲内にあるかを判定する（ステップＳ１０６）。この判定は、例えば、過去一時間分の温度Ｔをそれぞれ現在の温度Ｔと比較してその偏差が所定値以下にあるかを判定することにより行なう。この判定では、一時間に亘ってバッテリパック２２内の温度の変化がほとんどないことを判定するものである。これは、温度変化があると、バッテリの温度特性によって正確な劣化Ｖ１〜Ｖｎを演算できなくなるからである。したがって、所定の温度範囲や所定値は、例えば２〜４℃などのように狭い範囲として設定される。
【００１９】
過去一時間分のバッテリパック２２内の温度Ｔが所定の温度範囲内のときには、電圧検出器３０により検出される各バッテリの電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎと電流計３２により検出される電流Ｉとを読み込み（ステップＳ１０８）、読み込んだ電流Ｉを閾値Ｉｒと比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｉｒは、バッテリの充放電が行なわれていないことを判定するために設けられるものであり、例えば０．１Ａのように小さな値に設定される。バッテリの充放電が行なわれているときには、流れる電流値によって電圧が変化し、劣化Ｖ１〜Ｖｎを正確に検出することができないから、バッテリの充放電が行なわれていないときのみに劣化Ｖ１〜Ｖｎを検出するようにしているのである。
【００２０】
電流Ｉの絶対値が閾値Ｉｒ以下のときには、バッテリの充放電はなされていないと判定し、真のバッテリの電圧ＶｔとオフセットＶｏとを読み込む処理を実行する（ステップＳ１１２）。バッテリは、満充電のときには温度Ｔと真の電圧Ｖｔとの間にリニアな関係を有するから、実施例では、温度と真の電圧Ｖｔとの関係をマップとして予めＲＯＭ４４に記憶しておき、温度Ｔが与えられると、この温度Ｔに対応する真の電圧Ｖｔが導出されるものとした。オフセットＶｏは、出荷時にバッテリパック２２に代えて同一の電圧を印加可能なシミュレーション電源を接続した状態でバッテリパック２２を除くハード構成の損失を求めたものであり、出荷時にバックアップＲＡＭ４８の所定アドレスに格納される。したがって、オフセットＶｏの読み込みは、バックアップＲＡＭ４８の所定アドレスのデータを読み込む処理となる。
【００２１】
こうして読み込んだ真の電圧ＶｔとオフセットＶｏとを用いて次式（１）により劣化Ｖ１〜Ｖｎを演算する処理を実行する（ステップＳ１１４）。なお、添え字の「ｉ」は、各バッテリを表わす。
【００２２】
Ｖｉ＝Ｖｔｉ−Ｖｂｉ−Ｖｏｉ    （１）
【００２３】
ここで、劣化Ｖ１〜Ｖｎは、式（１）からハード構成の損失と出荷時のバッテリパック２２を除くハード構成の損失の偏差であるから、各バッテリの取り付け具合の経年変化や、安全プラグ２４の経年変化などにより生じる損失に相当する。したがって、電圧検出器３０により検出された電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎに補正項としてこの劣化Ｖ１〜Ｖｎを加えることにより、オフセットＶｏを考慮した実際のバッテリの電圧を検出することができるのである。この意味で劣化Ｖ１〜Ｖｎは補正項と考えることができる。また、劣化Ｖ１〜Ｖｎは、上述したように損失であるから、この値に基づいてバッテリの取り付け具合の異常を判定したり、安全プラグ２４の劣化や寿命を判定することができる。即ち、劣化Ｖ１〜Ｖｎのいずれかが所定値以上のときには異常と判定し、ＬＥＤ５０などを点灯するものとし、これにより保守点検を促すことができるのである。
【００２４】
こうして劣化Ｖ１〜Ｖｎを演算すると、演算した劣化Ｖ１〜ＶｎをバックアップＲＡＭ４８の所定範囲のアドレスに格納すると共に（ステップＳ１１６）、温度Ｔを格納して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１１８の温度Ｔの格納処理については前述した。
【００２５】
ステップＳ１０２で蓄電状態ＳＯＣが９９．９％未満のときや、ステップＳ１０６で過去一時間分の温度Ｔが所定範囲内にないとき、あるいはステップＳ１１０で電流Ｉが閾値Ｉｒより大きくバッテリの充放電が行なわれていると判定されたときには、正確な劣化Ｖ１〜Ｖｎを検出することができないと判断し、温度Ｔを格納する処理（ステップＳ１１８）を実行するのみで本ルーチンを終了する。
【００２６】
以上説明した実施例の電圧検出装置２０によれば、バッテリが満充電の状態で所定時間に亘って温度変化がなく、かつ、バッテリの充放電が行なわれていないときにのみに検出を実行するから、より正確な劣化Ｖ１〜Ｖｎを検出することができる。しかも、オフセットＶｏと真の電圧Ｖｔとを用いるから、バッテリの取り付け具合の経年変化や安全プラグ２４の経年変化などに基づく損失として劣化Ｖ１〜Ｖｎを意味づけることができる。この結果、劣化Ｖ１〜Ｖｎを用いて正確なバッテリの電圧を検出することができる他、バッテリの取り付け具合や安全プラグ２４の異常や劣化寿命などを判定することもできる。
【００２７】
実施例の電圧検出装置２０では、演算された劣化Ｖ１〜ＶｎをそのままバックアップＲＡＭ４８に格納したが、劣化Ｖ１〜Ｖｎの上下限値を設定し、その範囲内に制限した値をバックアップＲＡＭ４８に格納するものとしてもよい。
【００２８】
実施例の電圧検出装置２０では、１５分毎に図２の劣化検出処理ルーチンを実行するものとしたが、起動間隔は如何なる間隔に設定しても差し支えない。また、実施例の電圧検出装置２０では、電子制御ユニット４０がタイマ４９を備えるものとしたが、他の計時装置から出力される起動信号を入力するものとしてもよい。例えば、車両に搭載されるバッテリに実施例の電圧検出装置２０が適用される場合には、車両の制御用のコンピュータからの起動信号の入力を受けて起動するものとしてもよく、あるいは、車両の制御用のコンピュータが実施例の電子制御ユニット４０を兼ねるものとしてもよい。
【００２９】
実施例の電圧検出装置２０では、各バッテリ毎に電圧を検出するものとしたが、複数のバッテリを接続してなるバッテリモジュール毎に電圧を検出するものとしてもかまわない。
【００３０】
実施例の電圧検出装置２０では、バッテリパック２２はバッテリ以外に安全プラグ２４のみを備えるものとして構成したが、安全プラグ２４の他にヒューズや他の計測機器を備えるものとしてもよい。この場合、劣化Ｖ１〜Ｖｎは、バッテリの取り付け具合と安全プラグ２４の他に、ヒューズや他の機器の具合に基づく損失として演算されることになる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【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の電圧検出装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】  実施例の電子制御ユニット４０により実行される劣化検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０  電圧検出装置、２２  バッテリパック、２４  安全プラグ、２８  スイッチ、３０  電圧検出器、３２  電流計、３４  温度センサ、４０  電子制御ユニット、４２  ＣＰＵ、４４  ＲＯＭ、４６  ＲＡＭ、４８  バックアップＲＡＭ、４９  タイマ、５０  ＬＥＤ、６０  負荷。
【図１】
0004491855.tif 000002
【図２】
0004491855.tif 000003