(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの開回路電圧を推定する車両用バッテリの開回路電圧推定方法において、
充電又は放電が終了した後、電解液の拡散に関係ない電圧変化分が含まれなくなる予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を複数回測定し、
該測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとする予め定めた累乗近似式α・ｔD を決定し、
該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、
前記べき数Ｄが−０．５となるか、又は、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する
ことを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定方法。
【請求項２】
請求項１記載の車両用バッテリの開回路電圧推定方法において、
前記測定した開放電圧が放電の終了してからのものであるとき、前記累乗近似式を決定するための前記差値は、前記測定した開放電圧から前記想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値である
ことを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両用バッテリの開回路電圧推定方法において、
前記一定の時間の間に測定する前記開放電圧を２以上の任意の数とし、該測定によって得た任意数の開放電圧と充放電の終了からの時間を回帰計算処理して前記累乗近似式のべき数Ｄを決定する
ことを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定方法。
【請求項４】
車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの開回路電圧を推定する車両用バッテリの開回路電圧推定装置において、
充電又は放電が終了した後、電解液の拡散に関係ない電圧変化分が含まれなくなる予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を測定する開放電圧測定手段と、
該開放電圧測定手段により複数回測定して得た複数の開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとする予め定めた累乗近似式α・ｔD を決定する近似式決定手段と、
該近似式決定手段により決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記近似式決定手段に前記想定開回路電圧を更新して繰り返し実行させる演算制御手段とを備え、
前記べき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定する
ことを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定装置。
【請求項５】
請求項４記載の車両用バッテリの開回路電圧推定装置において、
前記測定した開放電圧が放電の終了してからのものであるとき、前記累乗近似式を決定するための前記値は、前記測定した開放電圧から前記想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値である
ことを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の車両用バッテリの開回路電圧推定装置において、
前記近似式決定手段が、前記開放電圧測定手段により前記一定の時間の間に測定した２以上の任意数の開放電圧と充放電の終了からの時間を回帰計算処理して前記累乗近似式のべき数Ｄを決定する
ことを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの開回路電圧を推定する車両用バッテリの開回路電圧推定方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリの開回路電圧は、平衡状態にあるバッテリの開放状態にある端子電圧（開放電圧）を測定することによって求められ、バッテリの充電状態を反映したものであるので、車両に搭載されて使用中のバッテリにとって、バッテリにあとどのくらい電気量があるか（充電状態）を知る上で重要なものである。
【０００３】
一般に、バッテリから放電され放電電流が流れるとバッテリの端子電圧に電流の大きさに応じた降下を生じ、逆に充電され充電電流が流れると端子電圧が上昇する。例えば、放電時の電圧降下は、バッテリの内部インピーダンス（合成抵抗）によるものであるが、バッテリの構造などに基因する純抵抗（オーミック抵抗）による電圧降下（ＩＲ損）と、化学的な反応に基因する分極抵抗成分のうちの活性化分極による電圧降下と、化学的な反応に基因する分極抵抗成分のうちの濃度分極による電圧降下とに分けることができる。
【０００４】
ＩＲ損は放電電流が０になると同時に０になり、活性化分極による電圧降下も比較的短時間のうちに０になるが、濃度分極による電圧降下については、放電電流の減少に伴って低下するが、濃度分極が電解液の拡散によって解消するために比較的長い時間を要するため、放電電流が０になっても比較的長時間残存し続ける。このように、放電後も放電による電圧降下が解消せずに残っている状態を非平衡状態と呼び、この状態にあるとき開放状態で測定したバッテリの端子電圧（開放電圧）は、放電による電圧降下が全て解消した平衡状態での開放電圧（開回路電圧）とは異となり、しかも、放電停止以後、時間の経過に伴って開回路電圧に向かって変化するものである。
【０００５】
なお、充電電流が流れることによって上昇したバッテリの開放電圧も、放電時と同様に濃度分極による電圧上昇が比較的長時間残存し続けるため、開回路電圧とは異なるものである。
【０００６】
一般に、バッテリの端子電圧は充電終了後には図３に示すように、放電終了後には図９に示すように開回路電圧に向かってそれぞれ変化する。また、平衡状態に到達する時間は、例えば充電終了後の場合を示すと、図１０のように、温度が高いときには短く、温度が低いときには長くなる。
【０００７】
そこで、一般的には、充放電終了後、ほぼ平衡状態となるであろうある時間、例えば２４時間が経過したときの開放電圧を測定して開回路電圧とみなすことが行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した方法では、開放電圧を開回路電圧とみなして測定できるには、充放電終了から平衡状態とみなせる状態になるまで待たなければならず、このような時間が経過する前に、充放電が再開されたときには、次の充放電終了から再度一定の時間が経過するまで測定する機会がなく、開回路電圧を知ることのできる機会が極めて少ないという問題があった。
【０００９】
また、平衡状態になるまでの時間が温度に左右されるため、周囲温度に関係なく、一定時間経過した時点での開放電圧を測定して開回路電圧とみなした場合、測定時の開放電圧が温度によって異なるため、誤差の原因となったり、またこの誤差を無くするために温度による補正が必要であるなどの問題もあった。
【００１０】
よって、本発明は上述した状況に鑑み、車両使用中のバッテリの開回路電圧を、充放電の終了から比較的短時間の内に、しかも温度補正することを必要とすることなく比較的正確に推定できる車両用バッテリの開回路電圧推定方法及び装置を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１乃至請求項３記載の本発明は、車両用バッテリの開回路電圧推定方法に、請求項４乃至請求項６記載の本発明は、車両用バッテリの開回路電圧推定装置にそれぞれ関し、いずれの発明も、充放電後のバッテリの開放電圧が予め定めた累乗近似式に沿って開回路電圧と推定できる所定電圧に漸近するように変化することに着目してなされたものである。
【００１２】
上記課題を解決するためなされた請求項１記載の発明は、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの開回路電圧を推定する車両用バッテリの開回路電圧推定方法において、充電又は放電が終了した後、電解液の拡散に関係ない電圧変化分が含まれなくなる予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を複数回測定し、該測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとする予め定めた累乗近似式α・ｔD を決定し、該決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記想定開回路電圧を更新しながら繰り返し実行し、前記べき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定することを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定方法に存する。
【００１３】
上述した請求項１記載の手順によれば、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの充電又は放電が終了した後、電解液の拡散に関係ない電圧変化分が含まれなくなる予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を複数回測定する。次に、測定した開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとする予め定めた累乗近似式α・ｔD を決定する。決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となるまで、累乗近似式の決定を想定開回路電圧を更新して繰り返し実行し、べき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となったときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定しているので、バッテリの充電又は放電が終了した後、比較的短い時間内に測定したバッテリの開放電圧の測定によって、温度の影響を受けて変化しない累乗近似式の漸近線を開回路電圧として推定できる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用バッテリの開回路電圧推定方法において、前記測定した開放電圧が放電の終了してからのものであるとき、前記累乗近似式を決定するための前記値は、前記測定した開放電圧から前記想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値であることを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定方法に存する。
【００１７】
上述した請求項２記載の手順によれば、測定した開放電圧が放電の終了してからのものであるとき、累乗近似式を決定するための値は、測定した開放電圧から想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値であるので、バッテリの放電が終了した後、比較的短い時間内に測定したバッテリの開放電圧の測定によって、温度の影響を受けて変化しない累乗近似式の漸近線を求めて、これを開回路電圧として推定できる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の車両用バッテリの開回路電圧推定方法において、前記一定の時間の間に測定した前記開放電圧を２以上の任意の数とし、該測定によって得た任意数の開放電圧を回帰計算処理して前記累乗近似式のべき数Ｄを決定することを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定方法に存する。
【００１９】
上述した請求項３記載の手順によれば、一定の時間の間に測定した開放電圧を２以上の任意の数とし、この測定によって得た任意数の開放電圧を回帰計算処理して累乗近似式のべき数Ｄを決定しているので、累乗近似式α・ｔD のべき数Ｄが−０．５とならなくても、累乗近似式の決定が予め定めた回数実行されたときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定でき、バッテリの充放電が終了した後、比較的短い時間内に多数測定したバッテリの開放電圧の測定によって、温度の影響を受けて変化しない累乗近似式の漸近線を精度よく求めて、これを開回路電圧として推定できる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの開回路電圧を推定する車両用バッテリの開回路電圧推定装置において、充電又は放電が終了した後、電解液の拡散に関係ない電圧変化分が含まれなくなる予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を測定する開放電圧測定手段２３ａ−１と、該開放電圧測定手段により複数回測定して得た複数の開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとする予め定めた累乗近似式α・ｔD を決定する近似式決定手段２３ａ−２と、該近似式決定手段により決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となるまで、前記累乗近似式の決定を前記近似式決定手段に前記想定開回路電圧を更新して繰り返し実行させる演算制御手段２３ａ−３とを備え、前記べき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となったときの前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定することを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定装置に存する。
【００２１】
上述した請求項４記載の発明によれば、開放電圧測定手段２３ａ−１が、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの充電又は放電が終了した後、電解液の拡散に関係ない電圧変化分が含まれなくなる予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を測定する。近似式決定手段２３ａ−２が、開放電圧測定手段により複数回測定して得た複数の開放電圧と、想定した想定開回路電圧との差値により、時間をｔ、未知の係数をα、未知の負のべき数をＤとする予め定めた累乗近似式α・ｔD を決定する。演算制御手段２３ａ−３が、近似式決定手段により決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるか、又は、略−０．５となるまで、累乗近似式の決定を近似式決定手段に想定開回路電圧を更新して繰り返し実行させる。そして、べき数が−０．５となったとき、又は、略−０．５となったときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定しているので、バッテリの充電又は放電が終了した後、比較的短い時間内に測定したバッテリの開放電圧の測定によって、温度の影響を受けて変化しない累乗近似式の漸近線を開回路電圧として推定できる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の車両用バッテリの開回路電圧推定装置において、前記測定した開放電圧が放電の終了してからのものであるとき、前記累乗近似式を決定するための前記値は、前記測定した開放電圧から前記想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値であることを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定装置に存する。
【００２５】
上述した請求項５記載の発明によれば、測定した開放電圧が放電の終了してからのものであるとき、累乗近似式を決定するための値は、測定した開放電圧から想定した想定開回路電圧を減算した値の絶対値であるので、バッテリの放電が終了した後、比較的短い時間内に測定したバッテリの開放電圧の測定によって、温度の影響を受けて変化しない累乗近似式の漸近線を求めて、これを開回路電圧として推定できる。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の車両用バッテリの開回路電圧推定装置において、前記近似式決定手段が、前記開放電圧測定手段により前記一定の時間の間に測定した２以上の任意数の開放電圧を回帰計算処理して前記累乗近似式のべき数Ｄを決定することを特徴とする車両用バッテリの開回路電圧推定装置に存する。
【００２７】
上述した請求項６記載の発明によれば、一定の時間の間に測定した開放電圧を２以上の任意の数とし、この測定によって得た任意数の開放電圧を回帰計算処理して累乗近似式のべき数Ｄを決定しているので、累乗近似式α・ｔD のべき数Ｄが−０．５とならなくても、累乗近似式の決定が予め定めた回数実行されたときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定でき、バッテリの充放電が終了した後、比較的短い時間内に多数測定したバッテリの開放電圧の測定によって、温度の影響を受けて変化しない累乗近似式の漸近線を精度よく求めて、これを開回路電圧として推定できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車両用バッテリの開回路電圧推定方法を、図２を参照して本発明による車両用バッテリの開回路電圧推定装置の一実施形態と共に説明する前に、本発明の基本的な考え方を説明する。
【００２９】
一般に、車両に搭載したバッテリの充電が終了した場合、バッテリの開放状態での端子電圧は、濃度分極によって上昇していた分が時間とともに解消して徐々に減少し、図３に示すように、例えば２４時間後のバッテリの平衡状態における端子電圧である開回路電圧ＥO に漸近するように変化し、このような漸近曲線は一般に累乗式で表される。
【００３０】
よって、今、開回路電圧ＥO が未知であるとき、図４に示すように、想定した開回路電圧Ｅを定め、この想定した推定開回路電圧Ｅを端子電圧Ｖ（ｔ）から減算すると、図５に示すように、横軸に漸近する累乗近似式α・ｔD で表されるようになる。また、拡散現象を累乗近似式α・ｔD で近似すると、べき数Ｄが−０．５付近になるとされている。
【００３１】
そこで、バッテリの充電が終了後、図５に示すように、例えば５分の予め定めた時間Ｔａを経過してから、例えば１５分の予め定めた時間Ｔｂまでの間のバッテリの開放電圧を測定し、この測定した開放電圧より、想定した想定開回路電圧Ｅを減算し累乗近似式α・ｔD を算出する。
【００３２】
一般的に、拡散現象を累乗近似式α・ｔD で近似すると、べき数Ｄが−０．５付近になるとされている。充電終了後の開回路電圧の変化は、電解液の拡散によって生じる電圧変化によるものであるとすることができるので、べき数Ｄが−０．５になるような累乗近似式α・ｔD が得られたときの想定開回路電圧Ｅを開回路電圧とみなすことができる。
【００３３】
これに対して、バッテリの放電が終了した場合、バッテリの開放状態での端子電圧は、濃度分極によって下降していた分が時間とともに解消して徐々に増加し、例えば２４時間後のバッテリの平衡状態における端子電圧である開回路電圧ＥO に漸近する。なお、放電の場合、想定開回路電圧Ｅの方が累乗近似式α・ｔD より常に大きいので、測定した開放電圧より、想定した想定開回路電圧Ｅを減算した値が負となるので、開放電圧より想定開回路電圧Ｅを減算した値の絶対値を利用して累乗近似式α・ｔD を算出する。
【００３４】
一般的に、充電又は放電が終了した後、予め定めた時間を経過してから一定の時間の間にバッテリの開放電圧を複数回測定し、この測定した開放電圧から、想定した想定開回路電圧を減算した値により、べき数が負である予め定めた累乗近似式を決定し、この決定した累乗近似式のべき数が−０．５となるまで、累乗近似式の決定を想定開回路電圧を更新して繰り返し実行し、べき数が−０．５となったときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定すればよい。
【００３５】
なお、想定開回路電圧を予め定めた回数更新して繰り返し実行しても、べき数が−０．５とならないことがあるときには、予め定めた回数が実行されたことによってべき数が略−０．５になったと判断し、このときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定し、必要以上に累乗近似式を決定する処理を繰り返すことをなくすことができる。
【００３６】
また、充放電を停止した後、例えば５分の予め定めた時間Ｔａを経過してから、開放電圧のサンプリングを開始するのは、充放電直後の電圧変化には、内部抵抗、活性化分極、ガス発生に伴う過電圧など、電解液の拡散に関係ない電圧変化分が含まれており、この変化分をサンプリングすると誤差要因となるので、累乗近似式を求めるためのデータに含ませないためである。
【００３７】
そして、サンプリングを時間Ｔｂまでとしているのは、便宜上だけのためばかりでなく、時間経過について電圧変化分が小さくなることにより、測定の分解能によっては開回路電圧の推定精度を低下する虞があるほか、車両の暗電流による電圧降下の影響が時間経過により大きくなるからである。
【００３８】
上述したように、拡散現象を累乗近似式α・ｔD で近似すると、べき数Ｄが−０．５付近になることを実証する具体的な例を図６に示して説明すると、開回路電圧１２．３４Ｖのバッテリにおいて、想定開回路電圧を１２．３４Ｖとし、これを充電の停止した後に測定した開放電圧から減算した値を用いて決定した累乗近似式では、べき数が−０．５００になっているのに対し、推定開回路電圧を１２．３４Ｖより小さい１２．２９Ｖにすると、べき数が−０．５００より大きい−０．４５２に、１２．３４Ｖより大きい１２．３９Ｖにするとべき数が−０．５００より小さい−０．５５９になる。このことから、累乗近似式のべき数が−０．５になったとき、想定開回路電圧が開回路電圧に等しくなることがわかる。
【００３９】
元の図面に戻って説明すると、図２は本発明の車両用バッテリの開回路電圧推定方法を適用した本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの開回路電圧推定装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図中符号１で示す本実施形態の車両用バッテリの開回路電圧推定装置は、エンジン３に加えてモータジェネレータ５を有するハイブリッド車両に搭載されている。
【００４０】
そして、このハイブリッド車両は、通常時はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力によりモータジェネレータ５をモータとして機能させて、エンジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をドライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行を行わせるように構成されている。
【００４１】
また、このハイブリッド車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ１３を充電させるように構成されている。
【００４２】
なお、モータジェネレータ５はさらに、図示しないスタータスイッチのオンに伴うエンジン３の始動時に、エンジン３のフライホイールを強制的に回転させるセルモータとして用いられるが、その場合にモータジェネレータ５には、短時間に大きな電流が流される。スタータスイッチのオンによりモータジェネレータ５によってエンジン３が始動されると、イグニッションキー（図示せず。）の操作解除に伴って、スタータスイッチがオフになってイグニッションスイッチやアクセサリスイッチのオン状態に移行し、これに伴ってバッテリ１３から流れる放電電流は、定常電流に移行する。
【００４３】
本実施形態の車両用バッテリの開回路電圧推定装置１は、アシスト走行用のモータやセルモータとして機能するモータジェネレータ５等、電装品に対するバッテリ１３の放電電流Ｉや、ジェネレータとして機能するモータジェネレータ５からのバッテリ１３に対する充放電電流を検出する電流センサ１５と、バッテリ１３に並列接続した１Ｍオーム程度の抵抗を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７とを備えている。
【００４４】
また、本実施形態の車両用バッテリの開回路電圧推定装置１は、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力がインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）２３をさらに備えている。
【００４５】
そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１が接続されており、また、上述した図示しないスタータスイッチ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ等が、さらに接続されている。
【００４６】
前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されている。
【００４７】
なお、上述した電流センサ１５及び電圧センサ１７の出力である電流値及び電圧値は、Ｉ／Ｆ２１を介してマイコン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれる。
【００４８】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行うバッテリの開回路電圧推定処理を、図７を参照して説明する。
【００４９】
バッテリ１３からの給電を受けてマイコン２３は起動しているものとし、マイコン２３は、例えば電流センサ１５の出力をサンプリングして得た電流値に基づいて、電流値が０になっているかどうかにより、充電又は放電が終了したかどうかを判定する。この判定の結果、充電又は放電の終了が検出されたときに、図７のフローチャートに示す開回路電圧推定処理を開始する。この開回路電圧推定処理においては、まず充電又は放電の終了から例えば５分の予め定めた時間Ｔａが経過したどうかを判断する（ステップＳ１）。
【００５０】
時間が経過していないときには、時間が経過するのを待ち、時間が経過したときには（ステップＳ１のＹ）、次に例えば１０秒の一定時間毎に電圧センサ１６の出力によりバッテリの端子電圧を開放電圧としてサンプリングしてこれをＲＡＭ２３ｂのデータエリア（記憶手段に相当する）に格納、記憶する（ステップＳ２）。そして、このサンプリングを、充電又は放電の終了から例えば１５分の予め定めた時間Ｔｂが経過するまで継続する（ステップＳ３のＮ）。
【００５１】
時間Ｔｂが経過すると（ステップＳ３のＹ）、次に、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）と、想定した想定開回路電圧Ｅとの差値、即ち、充電後の場合は、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）から想定した想定開回路電圧Ｅを減算した値、放電後の場合は、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）から想定した想定開回路電圧Ｅを減算した値の絶対値、を求め（ステップＳ４）、求めた値ｆ（ｔ）について累乗近似処理を行ってべき数が負である予め定めた累乗近似式を決定する（ステップＳ５）。累乗近似式が決定したら、次に決定した累乗近似式のべき数Ｄが−０．５に等しいかどうかを判断し（ステップＳ６）、この判断の結果、べき数Ｄが−０．５となっていないときには（ステップＳ６のＮ）、想定開回路電圧Ｅを更新し（ステップＳ７）、この更新した想定開回路電圧について、上記ステップＳ４に戻って、測定した開放電圧Ｖ（ｔ）から、想定した想定開回路電圧Ｅを減算する処理を行う。べき数Ｄが−０．５となったときには（ステップＳ６のＹ）、べき数Ｄが−０．５となったときの想定開回路電圧Ｅを開回路電圧と推定して一連の処理動作を終了する。
【００５２】
なお、フローチャートには記載はないが、決定した累乗近似式のべき数がなかなか−０．５とならないときには、図のフローチャートには示していないが、累乗近似式の決定が予め定めた回数行われた時点での想定開回路電圧Ｅを開回路電圧と推定して一連の処理動作を終らせることもできる。
【００５３】
また、フローチャートには記載はないが、時間Ｔａから時間Ｔｂまでの間において行うサンプリングは１０秒の一定間隔で行っているが、時間Ｔａから時間Ｔｂまでの間に例えば３回、サンプリング周期を短くしてサンプリングし、等間隔でサンプリングしたときと同じ数の開放電圧を読み込むようにし、サンプリングしていない期間マイコンをスリープ状態にすることもできる。
【００５４】
上記ステップＳ５における累乗近似式の決定の仕方を以下に説明する。
【００５５】
累乗近似式ｙ＝α・ｘD は
ｌｎ（ｙ）＝ｌｎ（α）＋Ｄ・ｌｎ（ｘ）
とすることができる。今、ｌｎ（ｙ）＝Ｙ、ｌｎ（α）＝Ａ、ｌｎ（ｘ）＝Ｘとすると、
Ｙ＝Ａ＋Ｄ・Ｘ
という直線の方程式になる。
ＡとＤは回帰分析により求めると次のようになる。
【００５６】
近似式と実際のデータとの間の差をεとおくと、
Ｙｉ＝Ａ＋Ｄ・Ｘｉ＋εｉ  （ｉ＝１、２、…、ｎ）
とすることができる。εｉを全体で最小になるようなＡとＤを求めればよいことから、εｉ2 の合計が最小になるＡとＤを求める。
【００５７】
以上は、最小二乗法を記述したもので、最小二乗法によれば、次式によって表される。
δΣεｉ／δＡ＝０
δΣεｉ／δＤ＝０
この連立方程式を解くと、
ΣＹｉ−ＤΣＸｉ−ΣＡ＝０
ΣＸｉＹｉ−ＤΣＸｉ2 −ＡΣＸｉ＝０
これにより、
Ｄ＝（ΣＸｉＹｉ−ｎＸａＹａ）／（ΣＸｉ2 −ｎＸａ2 ）
Ａ＝Ｙａ−ＤＸａ
【００５８】
なお、ＸｉはＸ軸データ、ＹｉはＹ軸データ、ｎはデータ数、ＸａはＸｉの平均値、ＹａはＹｉの平均値である。
上述したように、Ａ＝ｌｎ（α）であるので、
α＝ｅA
よって、累乗近似式ｙ＝α・ｘD を求めることができる。
【００５９】
次に、上記ステップＳ７における想定開回路電圧の更新の仕方について、図８及び表１を参照して説明する。
【表１】
0003869676.tif 000002
【００６０】
充放電終了後の開回路電圧を推定する際に、一般に２分木探索法と呼ばれる方法で想定開回路電圧を更新する。最初に、想定開回路電圧は、図８に示すように、例えば上限想定開回路電圧Ｖ(Tb)と下限想定開回路電圧０と、その中間想定開回路電圧Ｖ(Tb)／２の場合について累乗近似を行う。
【００６１】
それぞれの近似から求められるＤ（Ｖ(Tb)）、Ｄ（０）、Ｄ（Ｖ(Tb)／２）を相互に比較し、中間想定開回路電圧のＤが−０．５に等しいか、等しくない場合には、−０．５に対して大きいか、小さいかの比較を行う。中間想定開回路電圧のＤが−０．５でない場合、−０．５となるデータが含まれている範囲、表１の例では、中間想定開回路電圧と上限想定開回路電圧との間の範囲について２分割した想定開回路電圧（Ｖ(Tb)＋Ｖ(Tb)／２）／２のＤを算出し、Ｄ＝−０．５となるまで比較演算を繰り返す。その具体的な例を表１に示している。表１の例では、探索回数１以外でも、下限、中間及び上限のそれぞれのべき数Ｄを演算して求めているが、２回目以降の探索では、べき数Ｄの演算は中間だけでよい。
【００６２】
なお、想定開回路電圧を更新して繰り返し実行しても、べき数が−０．５とならいことがあるときには、下限想定開回路電圧と上限想定開回路電圧の小数点以下３桁目の数値が１程度の差しかなくなったところで、べき数が略−０．５になったと判断し、このときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定し、必要以上に累乗近似式を決定する処理を繰り返すことをなくすることができる。
【００６３】
最初の上限想定開回路電圧をＶ(Tb)とするのは、開回路電圧がＶ(Tb)よりも高くなることがないからである。下限想定開回路電圧については、放電完了（容量０％）時の開回路電圧でもよいが、過放電が行われている場合には、放電完了（容量０％）時の開回路電圧を下まわる可能性があるので初期値を０Ｖにしている。
【００６４】
また、本実施形態の車両用バッテリの開回路電圧推定装置１では図７のフローチャートにおけるステップＳ２が請求項中の開放電圧測定手段に対する処理となっており、ステップＳ５が請求項中の近似式決定手段に対応する処理となっており、ステップＳ６及びステップＳ７が請求項中の演算制御手段に対応する処理となっている。
【００６５】
次に、本実施形態の開回路電圧推定動作（作用）について説明する。
【００６６】
まず、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動したり、モータジェネレータ５がモータとして機能するように作動しているときはバッテリ１３が放電を行っているが、モータジェネレータ５がジェネレータとして機能するように作動しているときにはバッテリ１３に充電が行われている。このバッテリの充放電は電流センサ１５の出力を取り込むことによって検出でき、充放電の終了も電流センサ１５の出力が０であることによって検出できる。
【００６７】
電流センサ１５の出力により、充放電の終了が検出されると、それから一定時間Ｔａが経過した時点から時間Ｔｂまでの間、電圧センサ１７の出力を取り込むことによって、バッテリの端子電圧を開放電圧として周期的に測定し、これらの電圧値と充放電の終了後からの経過時間をＲＡＭ２３ｂのデータエリアに格納、記憶して収集する。収集された端子電圧Ｖ（ｔ）から想定開回路電圧Ｅを減算し、減算して求めた値から最小二乗法を適用して累乗近似式を決定する。決定した累積近似式α・ｔD のべき数Ｄが−０．５となっているかどうかを判断し、べき数Ｄが−０．５になっていないときには、想定開回路電圧Ｅを新しいものに更新して再度同様の処理を行って累乗近似式α・ｔD を決定する。以上の動作をべき数Ｄが−０．５になるか、又は、略−０．５になるまで繰り返し行い、何れかが成立したとき、そのときの想定開回路電圧を開回路電圧と推定するようにする。なお、略−０．５になったことの確認は、累乗近似式の決定回数が所定回数となるか、又は、想定開回路電圧範囲が予め定めた範囲以下になったことで行うことができる。
【００６８】
上述したように推定した開回路電圧は、累乗近似式α・ｔD の漸近線となっているので、温度によって累乗近似式α・ｔD が変わっても、また時間Ｔａ及びＴｂが異なっても、移動するものでないので、温度補正を全く必要としない他、バッテリの特性が多少異なっていてもそのまま適用することができる。しかも、充放電の終了から時間Ｔａ〜Ｔｂの間、充放電電流が流れなければ、その都度、開回路電圧を推定することが可能になり、開回路電圧を推定できる頻度を多くすることができる。
【００６９】
上述の説明では、温度によって累乗近似式の漸近線は変わらないとしている。これは、厳密には開回路電圧は温度によって微少であるが変化するものの、無視できる程度のものであるからである。
【００７０】
そして、本発明は、モータジェネレータが回生電力をバッテリに充電するようになっているハイブリットカーなどの車両において、バッテリの充電状態を適切に知り、効率的にバッテリを利用して燃費向上を図るために有効に適用できる。
【００７１】
なお、本願明細書中においては、分極などの影響を受けた端子電圧を開放電圧とし、平衡状態のときの端子電圧を開回路電圧としている。
【００７２】
また、本実施形態では、ハイブリッド車両においてバッテリの開回路電圧を推定する場合について説明したが、本発明は、一般的な１４Ｖ車両や１４Ｖと４２Ｖ等の多電源車、電気自動車、通常のガソリン自動車等、種々の車両に搭載されたバッテリの開回路電圧の推定に適用可能であることは、言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１乃至６記載の発明によれば、バッテリの充電又は放電が終了した後、比較的短い時間内に測定したバッテリの開放電圧の測定によって、温度の影響を受けて変化しない累乗近似式の漸近線を開回路電圧として推定できるので、車両のバッテリの開回路電圧を、充放電の終了から比較的短時間の内に、しかも温度補正することを必要とすることなく比較的正確に推定できる車両用バッテリの開回路電圧推定方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用バッテリの劣化度判定装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の車両用バッテリの劣化度判定方法を適用した本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの劣化度判定装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】充電の終了後のバッテリの開放電圧の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の開回路電圧推定方法を説明するために使用する一グラフである。
【図５】本発明の開回路電圧推定方法を説明するために使用する他のグラフである。
【図６】本発明の方法の成立性を具体的に例示するためのグラフである。
【図７】図２中のマイコンがバッテリの開回路電圧推定のため予め定めたプログラムに従って行う処理を示すフローチャートである。
【図８】想定開回路電圧の更新の仕方を説明するために使用するグラフである。
【図９】放電の終了後のバッテリの開放電圧の変化を示すグラフである。
【図１０】温度によって異なる、充電の終了後のバッテリの開放電圧の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２３ａ−１      開放電圧測定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−２      近似式決定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−３      演算制御手段（ＣＰＵ）
【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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