JP2008179284A - 二次電池の劣化判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された二次電池の劣化状態を正確に判定する。
【解決手段】電池ＥＣＵは、車両が定常走行状態または長時間アイドル状態であると（Ｓ３０００にてＹＥＳ）、ニッケル水素電池の制御目標ＳＯＣを変更するステップ（Ｓ４０００）と、変更された状態でＳＯＣおよびＯＣＶを検出してメモリに記憶するステップ（Ｓ６０００、Ｓ８０００、Ｓ９０００）と、データ数が回帰分析するに十分に多くなると（Ｓ１００００にてＹＥＳ）、ＳＯＣ（横軸）とＯＣＶ（縦軸）との関係式を一次回帰計算するステップ（Ｓ１１０００）と、関係式の傾きＫが劣化しきい値よりも大きいと（Ｓ１３０００にてＹＥＳ）、ニッケル水素電池が劣化状態であると判定して（Ｓ１４０００）、異常処理を実行するステップ（Ｓ１５０００）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池（バッテリ）の劣化状態を判定する技術に関し、特に、車両に搭載される二次電池の劣化状態をより正確に判定する技術に関する。

電動機により車両の駆動力を得る、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車は、二次電池を搭載している。電気自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動する。ハイブリッド自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、電動機によりエンジンをアシストして車両を駆動したりする。燃料電池車は、燃料電池による電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、この燃料電池による電力に加えて二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したりする。

このような車両においては、回生制動、すなわち、車両制動時に電動機を発電機として機能させ、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより制動する機能を備えている。ここで変換された電気エネルギーは二次電池に蓄えられ、加速する時などに再利用される。

二次電池は、過放電や過充電を行なうと電池性能を劣化させることになるため、二次電池の充電量（ＳＯＣ（State Of Charge）であって残存容量ともいう）を把握して、充放電を制御する必要がある。特に、車両に搭載された熱機関により発電機を駆動して電力を発生し、これを二次電池に充電することができる形式のハイブリッド自動車においては、二次電池が、回生電力を受け入れられるように、また要求があれば直ちに電動機に対して電力を供給できるように、その充電量は満充電の状態（１００％）と、全く充電されていない状態（０％）のおおよそ中間付近（６０％近傍）に制御される場合がある。このため、二次電池の充電状態をより正確に検出する必要がある。このＳＯＣは、たとえば、二次電池への充放電が行なわれていない状態における二次電池の端子間の電圧値（以下、開放電圧値であってＯＣＶ(Open Circuit Voltage)と記載する場合がある）に基づいて算出したり、充放電電流値を時間積算して算出したりすることができる。

また、このような二次電池は、経時的に発生する様々な変化により劣化して満充電時の充電量が減少する。この状態のままで二次電池を使用したのでは、二次電池の充電量をより正確に検出することができないばかりか、二次電池の充電量に基づく放電能力が正確に検出できなくなり、電気自動車の可能な走行距離が把握できず、最悪の場合には充電施設がない場所で車両が停止してしまうなどという事態も生ずる可能性がある。このため、二次電池の劣化状態を、より正確に検出する必要がある。この劣化状態は、たとえば、二次電池のＳＯＣと、二次電池のＯＣＶとの関係に基づいて算出される。

特開２００１−３５１６９８号公報（特許文献１）は、ＳＯＣとＯＣＶとの関係に基づいて二次電池（鉛蓄電池）の劣化を判定する方法を開示する。鉛蓄電池のＯＣＶまたは所定の放電電流以下での鉛蓄電池の放電電圧値を測定して、予め設定された蓄電池のＯＣＶとＳＯＣ）との関係、または、放電電圧値とＳＯＣとの関係に基づいて検出された、鉛蓄電池のＳＯＣを用いて鉛蓄電池の劣化状態を判定する方法であって、ＳＯＣを求める際に、所定時間におけるＯＣＶの変化または放電電圧値の変化とＳＯＣの変化とをそれぞれ測定して、予め設定された蓄電池のＯＣＶとＳＯＣとの関係、または、放電電圧値とＳＯＣとの関係を補正するステップと、補正された鉛蓄電池のＯＣＶとＳＯＣとの関係、または補正された放電電圧値とＳＯＣとの関係に基づいて鉛蓄電池の劣化判定を行なうステップ
とを含む。

この鉛蓄電池の劣化判定方法によると、鉛蓄電池のＳＯＣは、ＯＣＶと、ほぼ一定の関係になっており、ＳＯＣが低下すると、ＯＣＶも直線的に低下するため、通常、鉛蓄電池のＯＣＶに基づいてＳＯＣが算出される。このような鉛蓄電池は、使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇しても、ＳＯＣは上昇しなくなる傾向を有する。このため、鉛蓄電池が劣化することによって、ＯＣＶとＳＯＣとの関係が変化する。鉛蓄電池は、使用開始当初は、ＳＯＣ（横軸）に対するＯＣＶ（縦軸）の関係を示す傾きは小さいが（緩やかであるが）、鉛蓄電池が使用によって劣化すると、ＳＯＣに対するＯＣＶの関係を示す傾きは大きくなる（急になる）。このため、補正された鉛蓄電池のＯＣＶとＳＯＣとの関係に基づいて、二次電池の劣化を判定することができる。
特開２００１−３５１６９８号公報

このような劣化判定を正確に行なおうとすると、ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す直線の傾きの変化を正確に検出しなければならない。しかしながら、上述した特許文献１に開示された劣化判定方法では、上述したように二次電池の管理範囲内（ＳＯＣが６０％近傍）でしか実行されない。このため、検出されたＳＯＣのばらつき幅が小さくなり、算出される傾きの精度が高くなく、傾きの変化（劣化)を正確に検出できない。

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劣化状態を正確に判定することができる、二次電池の劣化判定装置を提供することである。

第１の発明に係る劣化判定装置は、車両に搭載された二次電池の劣化を判定する。この劣化判定装置は、二次電池の電圧値を検出するための電圧検出手段と、二次電池の残存容量を検出するための検出手段と、車両の状態を検出するための状態検出手段と、制御目標値になるように、二次電池の残存容量を制御するための制御手段と、車両の状態が予め定められた状態であるときに、制御目標値を変更するための変更手段と、制御目標値が変更された状態において検出された残存容量と二次電池の開放電圧値との関係に基づいて、二次電池の劣化状態を判定するための判定手段とを含む。

第１の発明によると、車両の状態が残存容量（ＳＯＣ）の制御目標値を変更しても影響がない状態であるときに、制御目標値が変更される。このため、二次電池の通常管理範囲内（ＳＯＣが６０％近傍）を含む広範囲のデータ（ＳＯＣと開放電圧値（ＯＣＶ）との組から構成されるデータ）が検出できる。すなわち、ＳＯＣの回帰分析幅が大きい状態において回帰分析され、ＳＯＣとＯＣＶとの関係（たとえば一次回帰直線の傾き）の精度が高くなる。これにより、たとえば、ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す直線の傾きの変化を正確に検出できるので、使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇（変化）しても、ＳＯＣは上昇（変化）しなくなる傾向に基づいて、二次電池の劣化を正確に判定できる。その結果、車両に搭載された二次電池の劣化状態を正確に判定することができる、二次電池の劣化判定装置を提供することができる。

第２の発明に係る劣化判定装置においては、第１の発明の構成に加えて、判定手段は、残存容量の変化に対する開放電圧値の変化の割合が大きいほど、二次電池が劣化していると判定するための手段を含む。

第２の発明によると、二次電池は、使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇しても、Ｓ
ＯＣは上昇しなくなる傾向を有する。すなわち、ＳＯＣの変化に対するＯＣＶの変化の割合が大きいことに基づいて、二次電池が劣化していることを判定することができる。

第３の発明に係る劣化判定装置においては、第１の発明の構成に加えて、判定手段は、開放電圧値の変化に対する残存容量の変化の割合が小さいほど、二次電池が劣化していると判定するための手段を含む。

第３の発明によると、二次電池は、使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇しても、ＳＯＣは上昇しなくなる傾向を有する。すなわち、ＯＣＶの変化に対するＳＯＣの変化の割合が小さいことに基づいて、二次電池が劣化していることを判定することができる。

第４の発明に係る劣化判定装置においては、第１の発明の構成に加えて、判定手段は、残存容量と開放電圧値とから構成される情報を一次回帰分析して、横軸を残存容量として縦軸を開放電圧値とした場合における一次回帰直線の傾きが大きいほど、二次電池が劣化していると判定するための手段を含む。

第４の発明によると、制御目標値が変更されると、二次電池の通常管理範囲内（ＳＯＣが６０％近傍）を含む広範囲のデータ（ＳＯＣとＯＣＶとの組から構成されるデータ）が検出できる。そのため、検出されたＳＯＣの回帰分析幅が大きい状態において、ＳＯＣとＯＣＶとの関係を一次回帰分析できる。二次電池が使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇しても、ＳＯＣは上昇しなくなる傾向は、横軸を残存容量として縦軸を開放電圧値とした場合における一次回帰直線の傾きが大きくなることである。このため、この傾きに基づいて、二次電池の劣化を正確に判定することができる。

第５の発明に係る劣化判定装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、変更手段は、車両の状態が、定常走行状態および安定アイドリング状態のいずれかであるときに、制御目標値を変更するための手段を含む。

第５の発明によると、ＳＯＣの制御目標値が変更されるのは、変更しても影響がない状態である、定常走行状態および安定アイドリング状態（予め定められた時間以上のアイドル状態）のいずれかである。このため、車両の状態に影響を与えることなく、二次電池の劣化状態を正確に判定することができる。

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返さない。

以下の説明では、車両の駆動用機器や補機電装品へ電力を供給したり、回生制動時にモータジェネレータから電力の供給を受けたりする二次電池（たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等）のＳＯＣとＯＣＶとの関係から、二次電池の劣化を判定する装置について説明する。二次電池の種類は特に限定されるものではないが、以下の説明では、二次電池をニッケル水素電池とする。また、本発明の実施の形態に係る二次電池の劣化判定装置は、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車のいずれにも適用できる。以下の説明では、ハイブリッド車両とする。

図１を参照して、本実施の形態に係る二次電池の劣化判定装置を実現する電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００を含む車両のパワーユニットについて説明する。図１に示すように、この車両のパワーユニットは、ニッケル水素電池１００と電池ＥＣＵ２００とを含む。

ニッケル水素電池１００には、ニッケル水素電池１００の電圧値を測定する電圧センサ１３０とが取り付けられている。ニッケル水素電池１００と車両のパワーケーブルとを接続する出力ケーブルまたは入力ケーブルには、充放電電流値を測定する電流センサ１２０が取り付けられている。さらに、温度補正のために、ニッケル水素電池１００の温度を測定するための温度センサが設けられていても構わない。

電池ＥＣＵ２００は、電流センサ１２０からの信号線と、電圧センサ１３０からの信号線と、ＲＥＡＤＹオン信号線と、シフトポジション信号線と、車速信号線と、アクセル開度信号線と、ステアリング操舵信号線と、ブレーキ操作信号線とに接続された入出力インターフェイス５００と、電池ＥＣＵ２００を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）３００と、クロック４００と、各種データを記憶するメモリ６００とを含む。ニッケル水素電池１００の電源端子は、車両パワーケーブルに接続され、この車両の走行用負荷や補機電装品等に電力を供給する。

ニッケル水素電池１００への充電電流値およびニッケル水素電池１００からの放電電流値を測定する電流センサ１２０により検出された電流値は、電池ＥＣＵ２００の入出力インターフェイス５００を介して、ＣＰＵ３００に送信される。ＣＰＵ３００は、たとえば、この電流値を時間積算することにより、ＳＯＣを算出することができる。なお、ＳＯＣの算出方法はこの電流値の時間積算による方法に限定されるものではない。

ニッケル水素電池１００の電圧値を測定する電圧センサ１３０により検出された電圧値は、電池ＥＣＵ２００の入出力インターフェイス５００を介して、ＣＰＵ３００に送信される。ＣＰＵ３００は、予め定められた条件の下で（充放電状態でないという条件が成立している時）、ＯＣＶを検出する。

ＲＥＡＤＹオン信号は、この車両におけるハイブリッドシステムが作動できる状態であるとオンになる信号であって、電池ＥＣＵ２００とは別途設けられたハイブリッドＥＣＵから電池ＥＣＵ２００に入力される。なお、このＲＥＡＤＹオン信号は、ハイブリッドＥＣＵから入力されるものに限定されない。

たとえば、運転者が押しボタン式のＰＯＷＥＲスイッチを押すことにより、システムメインリレーが接続状態になり、ニッケル水素電池１００と走行用負荷（ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータ、モータジェネレータ）とが電気的に接続された状態になる。なお、このような押しボタン式のＰＯＷＥＲスイッチに関連するＲＥＡＤＹオン信号に限定されるものではない。

シフトポジション信号は、この車両におけるシフトポジション（たとえば、パーキングポジション、後進走行ポジション、ニュートラルポジション、前進走行ポジションのいずれか）を表わす信号であって、電池ＥＣＵ２００とは別途設けられたＥＣＴ（Electronically Controlled Automatic Transmission）−ＥＣＵから電池ＥＣＵ２００に入力される。なお、このシフトポジション信号は、ＥＣＴ−ＥＣＵから入力されることに限定されず、電池ＥＣＵ２００に直接入力されるものであっても構わない。

車速信号は、この車両の現在の車速を表わす信号であって車速センサにより検出されて、電池ＥＣＵ２００とは別途設けられたＥＣＴ−ＥＣＵに一旦入力され、ＥＣＴ−ＥＣＵから電池ＥＣＵ２００に入力される。なお、この車速信号は、ＥＣＴ−ＥＣＵから入力されることに限定されず、電池ＥＣＵ２００に直接入力されるものであっても構わない。

アクセル開度信号は、この車両の運転者により操作されるアクセルペダルの開度を表わ
す信号であって、アクセル開度センサにより検出されて、電池ＥＣＵ２００とは別途設けられたエンジンＥＣＵに一旦入力されて、エンジンＥＣＵから電池ＥＣＵ２００に入力される。なお、このアクセル開度信号は、エンジンＥＣＵから入力されることに限定されず、電池ＥＣＵ２００に直接入力されるものであっても構わない。

ステアリング操舵信号は、この車両の運転者により操作されるステアリングの操舵角を表わす信号であって、ステアリングセンサにより検出されて、電池ＥＣＵ２００とは別途設けられたＥＰＳ（Electric Power Steering）−ＥＣＵに一旦入力されて、ＥＰＳ−ＥＣＵから電池ＥＣＵ２００に入力される。なお、このステアリング操舵信号は、ＥＰＳ−ＥＣＵから入力されることに限定されず、電池ＥＣＵ２００に直接入力されるものであっても構わない。

ブレーキ操作信号は、この車両の運転者により操作されるフットブレーキの操作状態を表わす信号であって、運転者がブレーキペダルを遊び量以上に踏み込むとブレーキスイッチにより検出されて、電池ＥＣＵ２００とは別途設けられたブレーキＥＣＵに一旦入力されて、ブレーキＥＣＵから電池ＥＣＵ２００に入力される。なお、このブレーキ操作信号は、ブレーキＥＣＵから入力されることに限定されず、電池ＥＣＵ２００に直接入力されるものであっても構わない。

さらに、上述した、各ＥＣＵは、一例であって、別のＥＣＵから電池ＥＣＵ２００に入力されるものであっても構わないし、統合されたＥＣＵに入力されてその統合されたＥＣＵがニッケル水素電池１００の劣化状態を判定するようにしても構わない。

電池ＥＣＵ２００の内部においては、入出力インターフェイス５００、ＣＰＵ３００、クロック４００およびメモリ６００が、内部バス７００を介して接続され、互いにデータ通信を行なうことができる。メモリ６００には、ＣＰＵ３００で実行されるプログラムや、そのプログラムで用いるしきい値およびＳＯＣとＯＣＶとの関係を表わしたマップなどが記憶されている。

このような走行用負荷を駆動するためのニッケル水素電池１００を搭載した車両において、本実施の形態に係る劣化判定装置である電池ＥＣＵ２００は、ＳＯＣとＯＣＶとの関係（ＳＯＣが低下するとＯＣＶも直線的に低下する関係）が、使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇しても、ＳＯＣは上昇しなくなる傾向を有することに基づいて（すなわち、二次電池が劣化することによってＯＣＶとＳＯＣとの関係が変化することに基づいて）、ニッケル水素電池の劣化を判定する。この場合において、ニッケル水素電池１００等の走行用負荷に使用される二次電池は、ＳＯＣが６０％近傍になるように制御されている。このため、このような６０％近傍のＳＯＣに対するＯＣＶのみで、ＳＯＣとＯＣＶとの関係を算出して、この関係が変化してくると（より詳しくは、ＳＯＣ（横軸）に対するＯＣＶ（縦軸）の関係を示す傾きが立ち上がってくると）、二次電池が劣化したと判定する。しかしながら、このニッケル水素電池１００のＳＯＣ制御目標である６０％近傍のみで傾きを算出したのでは、様々なＳＯＣに対するＯＣＶに基づいて傾きを算出しているとはいえないので、算出される傾きが正確とはいえない場合がある。このため、本実施の形態に係る劣化判定装置においては、ＳＯＣに対するＯＣＶの関係を広いＳＯＣの範囲で算出して、精度高く、ニッケル水素電池１００の劣化を判定する。

このような本実施の形態に係る劣化判定装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ＥＣＵに含まれるＣＰＵおよびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソ
フトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。

図２を参照して、本実施の形態に係る二次電池の劣化判定装置である電池ＥＣＵ２００のＣＰＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０００にて、ＣＰＵ３００は、定常走行判定処理（サブルーチン）を実行する。この定常走行判定処理（サブルーチン）の詳細については、後述する。

Ｓ２０００にて、ＣＰＵ３００は、長時間アイドル判定処理（サブルーチン）を実行する。この長時間アイドル判定処理（サブルーチン）の詳細については、後述する。

Ｓ３０００にて、ＣＰＵ３００は、定常走行判定処理（サブルーチン）の結果および長時間アイドル判定処理（サブルーチン）の結果に基づいて、この車両が、定常走行状態または長時間アイドル状態である否かを判断する。定常走行状態または長時間アイドル状態であると（Ｓ３０００にてＹＥＳ）、処理はＳ４０００に移される。もしそうでないと（Ｓ３０００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ４０００にて、ＣＰＵ３００は、制御目標ＳＯＣを６０％から、４０％（過放電側）〜８０％（過充電側）に変更する。このとき、たとえば、ニッケル水素電池１００の現在のＳＯＣからより離れるような制御目標ＳＯＣに変更されると、蓄積されたデータ（ＳＯＣとＯＣＶとの関係）を異なるデータ（ばらつきのあるデータ）が採取できるので好ましいことになり得る。

Ｓ５０００にて、ＣＰＵ３００は、ＳＯＣの検出条件が成立したか否かを判断する。たとえば、この条件としては、クロック４００を用いて予め定められた時間に到達したか否かに基づく。または、後述のＯＣＶ検出条件と合致させることも可能である。ＳＯＣの検出条件が成立すると（Ｓ５０００にてＹＥＳ）、処理はＳ６０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ５０００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ６０００にて、ＣＰＵ３００は、ニッケル水素電池１００のＳＯＣを算出する。このとき、ＣＰＵ３００は、ニッケル水素電池１００への充電電流値（電流センサ１２０により検出されて電池ＥＣＵ２００に入力）の積算値およびニッケル水素電池１００からの放電電流値（電流センサ１２０により検出されて電池ＥＣＵ２００に入力）の積算値に基づいて、ニッケル水素電池１００への入出力電力量に基づいてＳＯＣを算出する。すなわち、充放電電流値から積算値（∫ｉdt）を算出する。この電流積算値は、ごく短い時間（dt）における充放電電流値の積算値（積分値）である。このとき、電流値は、入出力インターフェイス５００を介して電流センサ１２０から電池ＥＣＵ２００に入力された信号に基づいて検出され、また、この積分時間は、ごく短い時間とした方が、走行中には、充電と放電とをごく短い時間で切り換えて繰返される場合があるハイブリッド車両には好ましい。なお、このとき、電圧降下分として、ニッケル水素電池１００の内部抵抗や、その温度変化等を考慮することも好ましい。

Ｓ７０００にて、ＣＰＵ３００は、ＯＣＶの検出条件が成立したか否かを判断する。たとえば、この条件としては、ＯＣＶが開放電圧であるので、ニッケル水素電池１００への充放電が行なわれていないこととすることができる。ＯＣＶの検出条件が成立すると（Ｓ７０００にてＹＥＳ）、処理はＳ８０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ７０００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ８０００にて、ＣＰＵ３００は、ニッケル水素電池１００のＯＣＶを算出する。このとき、ＣＰＵ３００は、電圧センサ１３０により検出されて電池ＥＣＵ２００に入力された電圧値をＯＣＶとして検出する。

Ｓ９０００にて、ＣＰＵ３００は、検出したＳＯＣとＯＣＶとをメモリ６００に記憶する。このとき、記憶されるＳＯＣとＯＣＶとは、同じタイミングで検出されたものである。

Ｓ１００００にて、ＣＰＵ３００は、ＳＯＣとＯＣＶとのデータ数が判定しきい値以上になったか否かを判断する。この判定しきい値は、一次回帰計算で算出される精度が十分に確保できる値が設定される。データ数が判定しきい値以上になると（Ｓ１００００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１０００にて、ＣＰＵ３００は、ＳＯＣとＯＣＶとの関係式を一次回帰計算で算出する。Ｓ１２０００にて、ＣＰＵ３００は、ＳＯＣとＯＣＶとの関係式の傾きＫを算出する。

Ｓ１３０００にて、ＣＰＵ３００は、ＳＯＣとＯＣＶとの関係式の傾きＫが劣化しきい値よりも大きいか否かを判断する。この劣化しきい値は、たとえば、現実に劣化したニッケル水素電池の実データ等に基づいて設定される。ＳＯＣとＯＣＶとの関係式の傾きＫが劣化しきい値よりも大きいと（Ｓ１３０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１４０００にて、ＣＰＵ３００は、二次電池であるニッケル水素電池１００が劣化状態であると判定する。Ｓ１５０００にて、ＣＰＵ３００は、異常処理を実行する。このとき、警告灯を表示（点灯や点滅）させたり、ダイアグ（Diagnosis）として異常検出履歴としてメモリ６００に所定の異常コードを記憶する。

図３を参照して、図２のＳ１０００の定常走行判定処理について、ＣＰＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰返し実行される。

Ｓ１０００にて、ＣＰＵ３００は、ＲＥＡＤＹオン状態であるか否かを判断する。このとき、電池ＥＣＵ２００は、入力されたＲＥＡＤＹオン信号に基づいて、ＲＥＡＤＹオン状態であるか否かを判断する。ＲＥＡＤＹオン状態であると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１００にて、ＣＰＵ３００は、シフトポジション信号を検出する。Ｓ１２００にて、ＣＰＵ３００は、シフトポジションが前進走行ポジション（Ｄポジション）であるか否かを判断する。このとき、電池ＥＣＵ２００は、入力されたシフトポジション信号に基づいて、現在のシフトポジションを判断する。シフトポジションが前進走行ポジション（Ｄポジション）であると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、処理はＳ１３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１３００にて、ＣＰＵ３００は、車速Ｖを検出して、単位時間あたりの車速変化量ｄＶ／ｄｔを算出する。このとき、電池ＥＣＵ２００は、入力された車速信号に基づいて、現在の車速Ｖを検出するとともに、メモリ６００に記憶する。１サイクル前の車速Ｖがメ
モリ６００に記憶されていることになるので、たとえば、１サイクル前の車速と本サイクルで検出した車速とに基づいて（本サブルーチンのサイクルタイムを考慮して）、単位時間あたりの車速変化量ｄＶ／ｄｔを算出することができる。

Ｓ１４００にて、ＣＰＵ３００は、単位時間あたりの車速変化量ｄＶ／ｄｔがしきい値（１）よりも小さいか否かを判断する。単位時間あたりの車速変化量ｄＶ／ｄｔがしきい値（１）よりも小さいと（Ｓ１４００にてＹＥＳ）、処理はＳ１５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１５００にて、ＣＰＵ３００は、アクセル開度ＡＣＣを検出して、単位時間あたりのアクセル開度変化量ｄＡＣＣ／ｄｔを算出する。このとき、電池ＥＣＵ２００は、入力されたアクセル開度信号に基づいて、現在のアクセル開度ＡＣＣを検出するとともにメモリ６００に記憶する。１サイクル前のアクセル開度ＡＣＣがメモリ６００に記憶されていることになるので、たとえば、１サイクル前のアクセル開度と本サイクルで検出したアクセル開度とに基づいて（本サブルーチンのサイクルタイムを考慮して）、単位時間あたりの車速変化量ｄＡＣＣ／ｄｔを算出することができる。

Ｓ１６００にて、ＣＰＵ３００は、単位時間あたりのアクセル開度変化量ｄＡＣＣ／ｄｔがしきい値（２）よりも小さいか否かを判断する。単位時間あたりのアクセル開度変化量ｄＡＣＣ／ｄｔがしきい値（２）よりも小さいと（Ｓ１６００にてＹＥＳ）、処理はＳ１７００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１７００にて、ＣＰＵ３００は、ステアリング操舵角ＳＴＲを検出して、単位時間あたりのステアリング操舵角変化量ｄＳＴＲ／ｄｔを算出する。このとき、電池ＥＣＵ２００は、入力されたステアリング操舵角信号に基づいて、現在のステアリング操舵角ＳＴＲを検出するとともにメモリ６００に記憶する。１サイクル前のステアリング操舵角ＳＴＲがメモリ６００に記憶されていることになるので、たとえば、１サイクル前のステアリング操舵角と本サイクルで検出したステアリング操舵角とに基づいて（本サブルーチンのサイクルタイムを考慮して）、単位時間あたりのステアリング操舵角ｄＳＴＲ／ｄｔを算出することができる。

Ｓ１８００にて、ＣＰＵ３００は、単位時間あたりのステアリング操舵角ｄＳＴＲ／ｄｔがしきい値（３）よりも小さいか否かを判断する。単位時間あたりのステアリング操舵角ｄＳＴＲ／ｄｔがしきい値（３）よりも小さいと（Ｓ１８００にてＹＥＳ）、処理はＳ１９００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１８００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１９００にて、ＣＰＵ３００は、ブレーキ操作量ＢＲＫを検出して、単位時間あたりのブレーキ操作頻度ｄＢＲＫ／ｄｔを算出する。このとき、電池ＥＣＵ２００は、入力されたブレーキ操作信号に基づいて、単位時間あたりのブレーキ操作頻度ｄＢＲＫ／ｄｔを算出する。なお、単にブレーキ操作頻度ではなく、ブレーキ操作量を検出して、単位時間あたりのブレーキ操作量を算出するようにしても構わない。

Ｓ２０００にて、ＣＰＵ３００は、単位時間あたりのブレーキ操作頻度ｄＢＲＫ／ｄｔがしきい値（４）よりも小さいか否かを判断する。単位時間あたりのブレーキ操作頻度ｄＢＲＫ／ｄｔがしきい値（４）よりも小さいと（Ｓ２０００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２１００にて、ＣＰＵ３００は、この車両の現在の走行状態を、定常走行状態であると判定する。

図４を参照して、図２のＳ２０００の長時間アイドル判定処理について、ＣＰＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰返し実行される。

Ｓ２０００にて、ＣＰＵ３００は、ＲＥＡＤＹオン状態であるか否かを判断する。ＲＥＡＤＹオン状態であると（Ｓ２０００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２１００にて、ＣＰＵ３００は、シフトポジション信号を検出する。Ｓ２２００にて、ＣＰＵ３００は、シフトポジションがパーキングポジション（Ｐポジション）であるか否かを判断する。シフトポジションがパーキングポジション（Ｐポジション）であると（Ｓ２２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２２００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２３００にて、ＣＰＵ３００は、パーキングポジション（Ｐポジション）の継続時間Ｔ（Ｐ）を計測する。計測されたパーキングポジション（Ｐポジション）の継続時間Ｔ（Ｐ）は、メモリ６００に記憶される。

Ｓ２４００にて、ＣＰＵ３００は、パーキングポジション（Ｐポジション）の継続時間Ｔ（Ｐ）がしきい値時間よりも長いか否かを判断する。パーキングポジション（Ｐポジション）の継続時間Ｔ（Ｐ）がしきい値時間よりも長いと（Ｓ２４００にてＹＥＳ）、処理はＳ２５００へ移される、もしそうでないと（Ｓ２４００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２５００にて、ＣＰＵ３００は、この車両の現在の走行状態を、長時間アイドル状態であると判定する。

以上のような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電池ＥＣＵ２００を含むパワーユニットのニッケル水素電池１００の劣化判定動作について説明する。

＜定常走行判定動作＞
このハイブリッド車両が停止している状態から、運転者がこの車両に搭乗してＰＯＷＥＲスイッチを押すとハイブリッドシステムがＲＥＡＤＹ状態になり（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、運転者がこの車両を走行させるためにシフトポジションをパーキングポジションから前進走行ポジション（Ｄポジション）に操作する（Ｓ１１００、Ｓ１２００にてＹＥＳ）。

この車両の走行中において、車速Ｖが検出され単位時間あたりの車速変化量ｄＶ／ｄｔが算出される（Ｓ１３００）。また、アクセル開度ＡＣＣが検出され単位時間あたりのアクセル開度変化量ｄＡＣＣ／ｄｔが算出される（Ｓ１５００）。さらに、ステアリング操舵角ＳＴＲが検出され単位時間あたりの操舵角変化量ｄＳＴＲ／ｄｔが算出される（Ｓ１７００）。さらに、ブレーキ操作ＢＲＫが検出され単位時間あたりのブレーキ操作頻度ｄＢＲＫ／ｄｔが算出される（Ｓ１９００）。

このハイブリッド車両が、たとえば、渋滞していない緩やかな自動車専用道路を一定速度で走行中には、算出された車速変化量ｄＶ／ｄｔがしきい値（１）よりも小さく（Ｓ１４００にてＹＥＳ）、かつ、単位時間あたりのアクセル開度変化量ｄＡＣＣ／ｄｔがしきい値（２）よりも小さく（Ｓ１６００にてＹＥＳ）、かつ、単位時間あたりの操舵角変化量ｄＳＴＲ／ｄｔがしきい値（３）よりも小さく（Ｓ１８００にてＹＥＳ）、かつ、単位時間あたりのブレーキ操作頻度ｄＢＲＫ／ｄｔがしきい値（４）よりも小さい（Ｓ２００
０にてＹＥＳ）。このような場合には、定常走行状態であると判定される（Ｓ２１００）。

一方、算出された車速変化量ｄＶ／ｄｔがしきい値（１）以上であるか（Ｓ１４００にてＮＯ）、または、単位時間あたりのアクセル開度変化量ｄＡＣＣ／ｄｔがしきい値（２）以上であるか（Ｓ１６００にてＮＯ）、または、単位時間あたりの操舵角変化量ｄＳＴＲ／ｄｔがしきい値（３）以上であるか（Ｓ１８００にてＮＯ）、または、単位時間あたりのブレーキ操作頻度ｄＢＲＫ／ｄｔがしきい値（４）以上であると（Ｓ２０００にてＮＯ）、定常走行状態であると判定されない。

＜長時間アイドル判定動作＞
このハイブリッド車両が停止している状態から、運転者がこの車両に搭乗してＰＯＷＥＲスイッチを押すとハイブリッドシステムがＲＥＡＤＹ状態になり（Ｓ２０００にてＹＥＳ）、運転者がこの車両を走行させるためにシフトポジションをパーキングポジションから前進走行ポジション（Ｄポジション）に操作する。この後、車両が走行する。このように車両が走行した後に運転者がこの車両を停止させて、シフトポジションを前進走行ポジション（Ｄポジション）からパーキングポジションに操作すると（Ｓ２１００、Ｓ２２００にてＹＥＳ）、パーキングポジションの継続時間Ｔ（Ｐ）が計測される（Ｓ２３００）。

なお、このハイブリッド車両が停止している状態から、運転者がこの車両に搭乗してＰＯＷＥＲスイッチを押してハイブリッドシステムをＲＥＡＤＹ状態とした後に（Ｓ２０００にてＹＥＳ）、運転者がシフトポジションをパーキングポジションのままにしていても（Ｓ２１００、Ｓ２２００にてＹＥＳ）、パーキングポジションの継続時間Ｔ（Ｐ）が計測される（Ｓ２３００）。

運転者がこの車両のハイブリッドシステムをＲＥＡＤＹオン状態のままで、かつ、シフトポジションをパーキングポジションの状態のままで、車両を停止させ続けていると（計測されたパーキングポジションの継続時間Ｔ（Ｐ）がしきい値時間よりも長くなると）（Ｓ２４００にてＹＥＳ）、長時間アイドル状態であると判定される（Ｓ２５００）。一方、計測されたパーキングポジションの継続時間Ｔ（Ｐ）がしきい値時間以下であると（Ｓ２４００にてＮＯ）、長時間アイドル状態であると判定されない。

＜ニッケル水素電池劣化判定動作＞
定常走行状態または長時間アイドル状態であると（Ｓ３０００にてＹＥＳ）、ニッケル水素電池１００の制御目標ＳＯＣが通常の６０％から、４０％〜８０％に変更される（Ｓ４０００）。ＳＯＣの検出条件が成立すると（Ｓ５０００にてＹＥＳ）、ニッケル水素電池１００のＳＯＣが検出され（Ｓ６０００）、ＯＣＶの検出条件が成立すると（Ｓ７０００にてＹＥＳ）、ニッケル水素電池１００のＯＣＶが検出される（Ｓ８０００）。

同じタイミングで検出されたＳＯＣとＯＣＶとがメモリ６００に記憶され（Ｓ９０００）、記憶されたデータ数（同じタイミングで検出されたＳＯＣとＯＣＶとのデータの組の数）が判定しきい値よりも大きくなると（Ｓ１００００にてＹＥＳ）、ＳＯＣとＯＣＶとの関係を一次回帰計算で算出する（Ｓ１１０００）。このＳＯＣ（横軸）に対するＯＣＶ（縦軸）の傾きＫが算出された回帰直線から算出される（Ｓ１２０００）。

このときの状態を図５を参照して説明する。図５は、ニッケル水素電池１００のＳＯＣを横軸に、ＯＣＶを縦軸にして、メモリ６００に記憶されたＳＯＣとＯＣＶとをプロットした図である。

算出された傾きＫは、図５において２種類ある。１つがＫ＝αであって、もう１つがＫ＝βである。α＜βであって、傾きＫが大きいほどニッケル水素電池１００の劣化が進んでいる。二次電池（この実施の形態ではニッケル水素電池１００）は、使用開始当初は、ＳＯＣ（横軸）に対するＯＣＶ（縦軸）の関係を示す傾きＫは小さいが（緩やかであるが）、二次電池が使用によって劣化すると、ＳＯＣに対するＯＣＶの関係を示す傾きＫは大きくなる（急になる）。このため、Ｋ＝βのほうがＫ＝αよりも、ニッケル水素電池１００の劣化が進んでいると判定できる。たとえば、劣化しきい値が図５のβよりも少し小さい値（ただしαよりも大きいしきい値であるとする）に設定される。

図５の傾きＫ＝αの場合にはＫ≦しきい値であるので（Ｓ１３０００にてＮＯ）、ニッケル水素電池１００は劣化しているとは判定されない。

一方、図５の傾きＫ＝βの場合にはＫ＞しきい値であるので（Ｓ１３０００にてＹＥＳ）、ニッケル水素電池１００は劣化していると判定される（Ｓ１４０００）。このときには、異常処理として、インストルメントパネル等に設けられた警告灯を表示（点灯や点滅）させたり、ダイアグ（Diagnosis）として異常検出履歴としてメモリ６００に所定の異常コードを記憶する（Ｓ１５０００）。

さらに、図５を参照して、従来の場合にはニッケル水素電池１００の制御目標ＳＯＣを変更しないで６０％程度で、ＳＯＣとＯＣＶとの関係からニッケル水素電池１００の劣化状態を判定していた。このため、図５の斜線部で示すように、狭い領域でしかＳＯＣとＯＣＶとのデータの組を検出することができず、その狭い領域でしかプロットできなかった。このため、図５の拡大図に示すように、回帰計算の結果の一次回帰式が一点鎖線で示されるような直線となって、誤差を含む傾きが算出されてしまっていた。ところが、本実施の形態においては、ハイブリッド車両の状態が定常走行状態や長時間アイドル状態であると、制御目標ＳＯＣを意図的に、４０％〜８０％に変更して、図５に示すように、広範囲でＳＯＣとＯＣＶとの関係をプロットできるようにした。このため、図５の拡大図に示すように、回帰計算の結果の一次回帰式が実線で示されるような直線となって、誤差を含みにくいより精度の高い傾きが算出されることになる。

なお、第２の発明について図６を用いて説明する。ニッケル水素電池１００は、使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇しても、ＳＯＣは上昇しなくなる傾向を有する。すなわち、図６に示すように、ＳＯＣの変化に対するＯＣＶの変化の割合が大きいほど、ニッケル水素電池１００が劣化していると判定することができる。

さらに、第３の発明について図７を用いて説明する。ニッケル水素電池１００は、使用によって劣化すると、ＯＣＶが上昇しても、ＳＯＣは上昇しなくなる傾向を有する。すなわち、図７に示すように、ＯＣＶの変化に対するＳＯＣの変化の割合が小さいほど、ニッケル水素電池１００が劣化していると判定することができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る二次電池の劣化判定装置によると、ＳＯＣとＯＣＶとの関係で二次電池の劣化を判定するにおいて、広範囲のデータを収集することができ、劣化判定の精度を向上させることができる。なお、広範囲のデータを収集するにあたっては、車両が定常走行している状態や長時間のアイドリング状態の場合であるので、制御目標ＳＯＣを変更しても、このハイブリッド車両の走行に特段の問題が生じることもない。

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。

本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵを搭載した車両の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。 本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 本発明の実施の形態に係る電池ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その３）である。 ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す図（その１）である。 ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す図（その２）である。 ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示す図（その３）である。

符号の説明

１００ ニッケル水素電池、１２０ 電流センサ、１３０ 電圧センサ、２００ 電池ＥＣＵ、３００ ＣＰＵ、４００ クロック、５００ 入出力インターフェイス、６００
メモリ、７００ 内部バス。

Claims (5)

1. 車両に搭載された二次電池の劣化判定装置であって、
   前記二次電池の電圧値を検出するための電圧検出手段と、
   前記二次電池の残存容量を検出するための検出手段と、
   前記車両の状態を検出するための状態検出手段と、
   制御目標値になるように、前記二次電池の残存容量を制御するための制御手段と、
   前記車両の状態が予め定められた状態であるときに、前記制御目標値を変更するための変更手段と、
   前記制御目標値が変更された状態において検出された残存容量と前記二次電池の開放電圧値との関係に基づいて、前記二次電池の劣化状態を判定するための判定手段とを含む、劣化判定装置。
2. 前記判定手段は、前記残存容量の変化に対する前記開放電圧値の変化の割合が大きいほど、前記二次電池が劣化していると判定するための手段を含む、請求項１に記載の劣化判定装置。
3. 前記判定手段は、前記開放電圧値の変化に対する前記残存容量の変化の割合が小さいほど、前記二次電池が劣化していると判定するための手段を含む、請求項１に記載の劣化判定装置。
4. 前記判定手段は、前記残存容量と前記開放電圧値とから構成される情報を一次回帰分析して、横軸を残存容量として縦軸を開放電圧値とした場合における一次回帰直線の傾きが大きいほど、前記二次電池が劣化していると判定するための手段を含む、請求項１に記載の劣化判定装置。
5. 前記変更手段は、車両の状態が、定常走行状態および安定アイドリング状態のいずれかであるときに、前記制御目標値を変更するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の劣化判定装置。

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