JP2012068129A - 二次電池の診断装置および診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の状態に関わらず二次電池の劣化診断を精度よく行なう。
【解決手段】診断装置は、バッテリの電池ブロックの電圧Ｖｂを測定開始電圧Ｖｓから測定終了電圧Ｖｅに低下させた時の電池ブロックの放電量（以下「ブロック放電量Ｑ」という）を各電池ブロックごとに算出し、ブロック放電量Ｑに基づいて金属リチウム析出によるバッテリの劣化状態を診断する。診断装置は、放電開始時の電池ブロックの電圧（以下「放電開始電圧Ｖ０」という）が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合、放電開始時から電流積算を開始しブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅに低下するまでの電流積算値∫Ｉｂ´を算出する。診断装置は、測定開始電圧Ｖｓと放電開始電圧Ｖ０との電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´に応じた追加放電量ｑを算出し、電流積算値∫Ｉｂ´に追加放電量ｑを加えた値をブロック放電量Ｑとして算出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、二次電池の劣化を診断する技術に関する。

近年、電力で駆動力を得る電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車など）が大きな注目を浴びている。電動車両は、一般的に、モータ駆動用の電力を蓄える二次電池を備える。二次電池は、経年劣化し、劣化した状態で継続使用すると故障する。したがって、電動車両においては、二次電池の劣化の程度を把握しておくことが重要となる。この点に関連して、たとえば、特開２０１０−８６９０１号公報（特許文献１）には、リチウム二次電池の内部に析出しているデンドライト（樹脂状結晶）の析出量を推定して劣化診断を行なう技術が開示されている。

特開２０１０−８６９０１号公報に記載のリチウム二次電池の劣化診断装置は、リチウム二次電池の端子間電圧をＳＯＣ（満充電容量に対する蓄電量の割合）が５０％の場合に対応する第１の電圧からＳＯＣが０％の場合に対応する第２の電圧に低下させ、第２の電圧に低下してからの経過時間が所定時間に達した時点の電流値に基づいてデンドライトの析出量を推定する。

特開２０１０−８６９０１号公報 特開２００８−９６４４２号公報 国際公開２００８／０２６４７６号パンフレト

特開２０１０−８６９０１号公報に開示された技術を用いて二次電池の劣化診断を行なう場合、二次電池の端子間電圧をＳＯＣが５０％の場合に対応する第１の電圧からＳＯＣが０％の場合に対応する第２の電圧に低下させる必要がある。

しかしながら、車両の使用環境を考えた場合、二次電池の端子間電圧を常に第１の電圧以上に維持する（すなわちＳＯＣを常に５０％以上に維持する）ことは難しい。したがって、劣化診断の開始時点においてリチウム二次電池の端子間電圧が第１の電圧未満となる場合が生じるが、この場合には必要な電圧低下量を確保することができず、劣化診断の精度が低下してしまう。

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、二次電池の状態に関わらず二次電池の劣化診断を精度よく行なうことである。

この発明に係る二次電池の診断装置は、二次電池から放電させて、二次電池の電圧が第１電圧から第１電圧よりも低い第２電圧に低下する間の二次電池の放電量を診断用放電量として算出する算出部と、診断用放電量に基づいて二次電池の劣化診断を行なう診断部とを備える。算出部は、放電開始時の二次電池の電圧が第１電圧未満の第３電圧である場合、二次電池の電圧が第３電圧から第２電圧に低下する間の二次電池の第１電流積算値を第１電圧と第３電圧との差に応じて補正した補正放電量を、診断用放電量として算出する。

好ましくは、補正放電量は、第１電圧と第３電圧との差に応じた追加放電量を第１電流積算値に加えた値である。

好ましくは、追加放電量は、第１電圧と第３電圧との差が大きいほど、大きい値に設定される。

好ましくは、補正放電量は、第１電圧と第３電圧との差および第１電流積算値に応じた追加放電量を第１電流積算値に加えた値である。

好ましくは、追加放電量は、第１電圧と第３電圧との差が大きいほど、および、第１電流積算値が大きいほど、大きい値に設定される。

好ましくは、補正放電量は、第１電圧と第３電圧との差、第１電流積算値および二次電池の温度に応じた追加放電量を第１電流積算値に加えた値である。

好ましくは、算出部は、放電開始時の二次電池の電圧が第１電圧よりも高い場合、二次電池の電圧が第１電圧から第２電圧に低下する間の二次電池の第２電流積算値を診断用放電量として算出する。

好ましくは、二次電池は、複数の電池ブロックが直列に接続されて構成される。算出部は、複数の電池ブロックのうち、放電開始時の電圧が第１電圧未満である電池ブロックについては補正放電量を診断用放電量として算出し、放電開始時の電圧が第１電圧よりも高い電池ブロックについては第２電流積算値を診断用放電量として算出する。

好ましくは、二次電池は、リチウムイオン二次電池である。
この発明の別の局面に係る診断方法は、二次電池の診断装置が行なう診断方法であって、二次電池から放電させて、二次電池の電圧が第１電圧から第１電圧よりも低い第２電圧に低下する間の二次電池の放電量を診断用放電量として算出するステップと、診断用放電量に基づいて二次電池の劣化診断を行なうステップとを含む。算出するステップは、放電開始時の二次電池の電圧が第１電圧未満の第３電圧である場合、二次電池の電圧が第３電圧から第２電圧に低下する間の二次電池の第１電流積算値を第１電圧と第３電圧との差に応じて補正した補正放電量を、診断用放電量として算出するステップを含む。

本発明によれば、二次電池の状態に関わらず二次電池の劣化診断を精度よく行なうことができる。

診断装置によって診断される二次電池を備えた車両の概略構成を示すブロック図である。 バッテリ、温度センサ、電圧センサ、電流センサの構成を示す図である。 診断装置の機能ブロック図である。 ブロック放電量Ｑと各電池ブロック１１の状態との対応関係を示す図である。 放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合の算出処理の内容を示す図である。 電圧差ΔＶ０と、電流積算値∫Ｉｂ´と、追加放電量ｑとの対応関係を示すマップである。 ブロック放電量Ｑと電流積算値∫Ｉｂ´との関係を新品電池および劣化電池のそれぞれについて示した図である。 診断装置の処理手順を示すフローチャート（その１）である。 診断装置の処理手順を示すフローチャート（その２）である。 診断装置の処理手順を示すフローチャート（その３）である。 電圧差ΔＶ０、電流積算値∫Ｉｂ´、バッテリ温度Ｔｂをパラメータとして追加放電量ｑを算出するためのマップのイメージ図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態に従う診断装置３００によって診断される二次電池を備えた車両５の概略構成を示すブロック図である。なお、図１に示す車両５はハイブリッド車両であるが、本発明はハイブリッド車両に限定されず電動車両全般に適用可能である。

図１を参照して、車両５は、バッテリ１０と、システムメインリレー２２，２４と、電力制御ユニット（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＰＣＵ」という）３０と、モータジェネレータ４１，４２と、エンジン５０と、動力分割機構６０と、駆動軸７０と、車輪８０とを備える。

バッテリ１０は、リチウムイオン二次電池である。バッテリ１０は、複数のリチウムイオン二次電池セルが直列に接続されて構成される。

エンジン５０は、燃料の燃焼エネルギによって運動エネルギを出力する。動力分割機構６０は、モータジェネレータ４１，４２およびエンジン５０の出力軸と連結されて、モータジェネレータ４２および／またはエンジン５０の出力によって駆動軸７０を駆動する。そして、駆動軸７０によって車輪８０が回転される。このように、車両５は、エンジン５０および／またはモータジェネレータ４２の出力によって走行する。

モータジェネレータ４１，４２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、モータジェネレータ４１が、主として発電機として動作し、モータジェネレータ４２が、主として電動機として動作する。

詳細には、モータジェネレータ４１は、加速時等のエンジン始動要求時において、エンジン５０を始動する始動機として用いられる。このとき、モータジェネレータ４１は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０からの電力供給を受けて電動機として駆動し、エンジン５０をクランキングして始動する。さらに、エンジン５０の始動後において、モータジェネレータ４１は、動力分割機構６０を介して伝達されたエンジン出力によって回転されて発電可能である。

モータジェネレータ４２は、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ４１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータ４２の駆動力は、駆動軸７０に伝達される。これにより、モータジェネレータ４２は、エンジン５０をアシストして車両５を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両５を走行させたりする。

また、車両５の回生制動時には、モータジェネレータ４２は、車輪の回転力によって駆動されることによって発電機として動作する。このとき、モータジェネレータ４２により発電された回生電力は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０に充電される。

ＰＣＵ３０は、バッテリ１０およびモータジェネレータ４１，４２の間で双方向の電力変換を行ない、かつ、モータジェネレータ４１，４２がそれぞれの動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従って動作するようにその電力変換を制御する。たとえば、ＰＣＵ３０は、バッテリ１０からの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ４１，４２に印加するインバータなどを含む。このインバータは、モータジェネレータ４１，４２の回生発電電力を直流電力に変換してバッテリ１０に充電することもできる。

システムメインリレー２２，２４は、ＰＣＵ３０とバッテリ１０の間に設けられる。システムメインリレー２２，２４は、リレー制御信号ＳＥに応じてオンオフされる。システムメインリレー２２，２４のオフ（開放）時には、バッテリ１０の充放電経路が機械的に遮断される。

車両５は、さらに、バッテリ１０を監視するための監視ユニット２０と、制御回路１００とを備える。

監視ユニット２０は、バッテリ１０に設けられた温度センサ１２、電圧センサ１４および電流センサ１６の検出結果を監視し、制御回路１００に出力する。なお、図１においては、温度センサ１２および電圧センサ１４を包括的に示しているが、実際には、後述の図２に示すように、温度センサ１２および電圧センサ１４は、複数個設けられる。

図２は、バッテリ１０、温度センサ１２、電圧センサ１４、電流センサ１６の構成を示す図である。

バッテリ１０は、ｎ個（ｎ：２以上の整数）の電池ブロック１１が直列に接続されて構成される。なお、図２には、ｎ＝４の場合の構成が例示されている。各電池ブロック１１は、複数の電池セル１０ａが直列に接続されて構成される。

温度センサ１２は、各電池ブロック１１に対してそれぞれ設けられる。なお、図２には、温度センサ１２が各電池ブロック１１に対して１個づつ設けられる場合の構成が例示されているが、各電池ブロック１１に対してそれぞれ複数個づつ設けるようにしてもよい。各温度センサ１２は、それぞれが設置された箇所の温度をバッテリ温度Ｔｂとして検出する。

電圧センサ１４は、各電池ブロック１１に対してそれぞれ１個づつ設けられる。各電圧センサ１４は、各電池ブロック１１の両端電圧であるブロック電圧Ｖｂ（Ｖｂ１〜Ｖｂｎ）をそれぞれ検出する。なお、図２には、各電池ブロック１１がそれぞれブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ４を検出する構成が例示されている。

電流センサ１６は、バッテリ１０を流れる電流であるバッテリ電流Ｉｂを検出する。なお、電流センサ１６を複数個設けるようにしてもよい。

各温度センサ１２、各電圧センサ１４、電流センサ１６の検出結果は監視ユニット２０を経由して制御回路１００に送信される。

図１に戻って、制御回路１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成され、各センサの検出結果や当該メモリに記憶された情報などに基づいて、所定の演算処理を実行する。

制御回路１００は、ユーザのアクセル操作量や車速に基づいて、モータジェネレータ４１，４２へのトルク要求値を設定する。制御回路１００は、このトルク要求値に従ってモータジェネレータ４１，４２が動作するように、ＰＣＵ３０による電力変換を制御する。なお、エンジン５０は、図示しない他のＥＣＵによって制御される。また、図１では、制御回路１００を単一のユニットとして記載しているが、２つ以上の別個のユニットとしてもよい。

車両５は、診断装置３００と接続可能に構成される。本実施の形態では、診断装置３００がディーラなどの修理工場に設けられるものとして説明する。なお、診断装置３００を車両５の内部に設けてもよい。

診断装置３００は、制御回路１００と同様に、図示しないＣＰＵおよびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成される。

診断装置３００は、修理工場に勤務するサービスマンなどによって操作される。診断装置３００を車両５に接続すると、診断装置３００と制御回路１００との間の通信が可能な状態となる。診断装置３００は、制御回路１００との通信を行なってバッテリ１０の劣化状態を診断する（以下、診断装置３００による診断を「電池診断」という）。

以下、診断装置３００が行なう電池診断について説明する。バッテリ１０のようなリチウムイオン二次電池を長期間使用すると、その内部に金属リチウムが析出して劣化する可能性がある。

リチウムイオン二次電池の蓄電量が低い領域（以下、「低ＳＯＣ領域」という）でリチウムイオン二次電池から放電させる場合、リチウムイオン二次電池の電圧は低下するが、その際の電圧低下量は、同じ放電量であっても、リチウム析出量が多いほど大きくなる。言い換えれば、同じ電圧低下量であっても、リチウム析出量が多いほど放電量は少なくなる。以下、このような特性を説明の便宜上「低域特性」とも記載する。

診断装置３００は、この低域特性を利用して、金属リチウム析出によるバッテリ１０の劣化状態を診断する。具体的には、診断装置３００は、低ＳＯＣ領域でブロック電圧Ｖｂを所定電圧だけ低下させた時の電池ブロック１１の放電量（以下、「ブロック放電量Ｑ」という）を各電池ブロック１１ごとに算出し、算出したブロック放電量Ｑに基づいて金属リチウム析出によるバッテリ１０の劣化状態を診断する。

図３は、診断装置３００の、電池診断に関する部分の機能ブロック図である。図３に示した各機能ブロックは、電子回路等によるハードウェア処理によって実現してもよいし、プログラムの実行等によるソフトウェア処理によって実現してもよい。

診断装置３００は、算出部３１０と、診断部３２０とを備える。算出部３１０は、ブロック放電量Ｑを各電池ブロック１１ごとに算出する。そして、診断部３２０は、算出部３１０が算出したブロック放電量Ｑに基づいてバッテリ１０の劣化状態を診断する。

以下、算出部３１０について詳細に説明する。算出部３１０は、積算部３１１と終了部３１２とを含む。

積算部３１１は、診断装置３００が車両５に接続されると、車両５の制御回路１００との通信を開始し、制御回路１００からの情報（各バッテリ温度Ｔｂ、各ブロック電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂなど）を受信したり、制御回路１００に指令を送信したりして、以下の処理を行なう。

積算部３１１は、まず、電池診断の開始条件が成立しているか否かを判断する。電池診断の開始条件は、たとえば、車両５の各電気機器が動作可能な状態（ＩＧオン状態）で車両５が停止しており、かつ制御回路１００からの情報に異常がない、という条件である。

積算部３１１は、電池診断の開始条件が成立していると、バッテリ１０の放電を開始させて後述する算出処理を行なうことによってブロック放電量Ｑを算出する。バッテリ１０が放電した電荷は、車両５に搭載される補機バッテリ（図示せず）にＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を介して充電される。なお、バッテリ１０が放電した電荷を他の電気機器で消費するようにしてもよい。

以下、積算部３１１が行なう算出処理の内容について説明する。積算部３１１は、算出処理のための放電を開始した時のブロック電圧Ｖｂ（以下、「放電開始電圧Ｖ０」という）が測定開始電圧Ｖｓよりも高いか否かに応じて算出処理の内容を切り替える。

まず、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも高い場合の算出処理の内容を説明する。この場合、積算部３１１は、ブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓに低下した時点でバッテリ電流Ｉｂの積算を開始する。そして、積算部３１１は、ブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓよりも所定電圧だけ低い測定終了電圧Ｖｅに低下した時点、または、バッテリ電流Ｉｂの積算値が新品判定閾値Ａ１以上となった時点で、バッテリ電流Ｉｂの積算を終了し、その時点のバッテリ電流Ｉｂの積算値をメモリに記憶する。

以下の説明では、ブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓから測定終了電圧Ｖｅに低下するまでのバッテリ電流Ｉｂの積算値を「電流積算値∫Ｉｂ」と記載する。

測定開始電圧Ｖｓおよび測定終了電圧Ｖｅは、上述した低ＳＯＣ領域（低域特性を利用できる領域）でのブロック電圧Ｖｂの変動範囲内に含まれる値に予め設定される。すなわち、電流積算値∫Ｉｂは、低ＳＯＣ領域でブロック電圧Ｖｂを所定電圧（測定開始電圧Ｖｓと測定終了電圧Ｖｅとの差）だけ低下させた時の電池ブロック１１の放電量、すなわち上述したブロック放電量Ｑに相当する。そこで、積算部３１１は、次式（１）に基づいてブロック放電量Ｑを算出する。

ブロック放電量Ｑ＝電流積算値∫Ｉｂ ・・・（１）
図４は、ブロック放電量Ｑと各電池ブロック１１の状態との対応関係を示す図である。ブロック放電量Ｑは、上述した低域特性により、リチウム析出量が多いほど少なくなる。つまり、ブロック放電量Ｑの大きさによって、対応する電池ブロック１１の金属リチウムの析出量を把握することができる。図４の実線Ｌ１に示すようにブロック放電量Ｑが新品判定閾値Ａ１以上となる電池ブロック１１は、金属リチウムがほとんど析出していない状態（以下、「新品状態」という）である。図４の破線Ｌ２に示すようにブロック放電量Ｑが新品判定閾値Ａ１未満であるが使用不可判定閾値Ａ２よりも大きくなる電池ブロック１１は、新品状態よりは劣化しているがリチウム析出量がまだ少なく継続使用可能な状態である。図４の一点鎖線Ｌ３に示すようにブロック放電量Ｑがさらに低下し使用不可判定閾値Ａ２よりも小さくなる電池ブロック１１は、リチウム析出量が多く継続使用不可な状態である。

積算部３１１は、算出処理を、各ブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎごと（各電池ブロック１１ごと）に個別に行なう。したがって、各ブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎごとに、それぞれブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎが算出される。

以上が放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも高い場合の算出処理の内容である。
なお、図４の二点鎖線Ｌ４は、算出処理によってブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅよりもさらに低下して過放電判定閾値Ｖｌｏｗまで低下した場合の放電特性を示している。リチウム析出量が非常に多く劣化が著しい電池ブロックでは、他の電池ブロックよりも早期にブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅに低下して算出処理が終了される。しかしながら、後述する終了条件が成立するまでは他の電池ブロックの算出処理が継続されるため、算出処理が終了した電池ブロックにおいても放電が継続される。その結果、劣化が著しい電池ブロックでは、図４の二点鎖線Ｌ４に示すように、ブロック電圧Ｖｂが過放電判定閾値Ｖｌｏｗまで低下する場合も生じ得る。

次に、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合の算出処理の内容を説明する。この場合、積算部３１１は、ブロック電圧Ｖｂが放電開始電圧Ｖ０から測定終了電圧Ｖｅに低下するまでのバッテリ電流Ｉｂの積算値（以下、「電流積算値∫Ｉｂ´」ともいう）を算出する。そして、積算部３１１は、測定開始電圧Ｖｓと放電開始電圧Ｖ０との差(以下、「電圧差ΔＶ０」ともいう）を求め、電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´に応じた追加放電量ｑを算出する。そして、積算部３１１は、次式（２）に基づいてブロック放電量Ｑを算出する。この点が本実施の形態の最も特徴的な点である。

ブロック放電量Ｑ＝電流積算値∫Ｉｂ´＋追加放電量ｑ ・・・（２）
図５は、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合の算出処理の内容を示す図である。図５に示すように、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合、放電開始時から電流積算を開始しブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅに低下するまでの電流積算値∫Ｉｂ´を算出したとしても、その電流積算値∫Ｉｂ´の値は、本来算出すべき電流積算値∫Ｉｂよりも小さい値となる。そこで、積算部３１１は、電流積算値∫Ｉｂ´を電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´に応じて補正した値を、ブロック放電量Ｑとして算出する。具体的には、積算部３１１は、電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´に応じた追加放電量ｑを算出し、上述の式（２）に示したように電流積算値∫Ｉｂ´に追加放電量ｑを加えた値をブロック放電量Ｑとして算出する。

図６は、電圧差ΔＶ０と、電流積算値∫Ｉｂ´と、追加放電量ｑとの対応関係を示すマップである。図６に示すように、積算部３１１は、電圧差ΔＶ０が大きいほど追加放電量ｑを大きい値にする。これは、電圧差ΔＶ０が大きいほど、電流積算値∫Ｉｂ´と本来算出すべき電流積算値∫Ｉｂとの差が大きくなることを考慮したものである。また、積算部３１１は、電流積算値∫Ｉｂ´が大きいほど追加放電量ｑを大きい値にする。これは、劣化の程度に応じてブロック放電量Ｑが変化することを考慮したものである。

図７は、ブロック放電量Ｑと電流積算値∫Ｉｂ´との関係を新品電池および劣化電池のそれぞれについて示した図である。図７に示すように、放電開始電圧Ｖ０が同じである場合、電流積算値∫Ｉｂ´は劣化電池よりも新品電池のほうが大きくなる。そして、図７に示すように、電流積算値∫Ｉｂ´とブロック放電量Ｑとの差（追加放電量ｑとすべき値）も、劣化電池よりも新品電池のほうが大きくなる。つまり、電流積算値∫Ｉｂ´が大きいほど、追加放電量ｑとすべき値も大きくなる。電流積算値∫Ｉｂ´が大きいほど追加放電量ｑを大きい値にするのは、この点を考慮したものである。

以上が放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合の算出処理の内容である。
このように、積算部３１１は、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも高いか否かに応じて算出処理の内容を切り替える。

図３に戻って、終了部３１２について説明する。終了部３１２は、以下の終了条件が成立したか否かを判断し、終了条件が成立した時点で積算部３１１による算出処理を終了させる。終了条件には、正常終了条件と、中断終了条件とがある。

正常終了条件は、積算部３１１による算出処理を正常終了させ、診断部３２０による電池診断の判定処理に移行させるための条件である。終了部３１２は、たとえば、以下の（ａ１）〜（ａ４）のいずれかが成立した場合に正常終了条件が成立したと判断して、算出処理を正常終了させる。
（ａ１） ブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎのすべてが新品判定閾値Ａ１以上である。
（ａ２） ブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎのすべてが測定終了電圧Ｖｅ以下である。
（ａ３） ブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎの少なくともいずれか１つが測定終了電圧Ｖｅ以下で、かつ、対応するブロック放電量Ｑが使用不可判定閾値Ａ２未満である。
（ａ４） ブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎの少なくともいずれか１つが過放電判定閾値Ｖｌｏｗ以下である。

なお、正常終了時には、積算部３１１は、正常終了時点のブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎをブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎとともに診断部３２０に出力する。

一方、中断終了条件は、積算部３１１による算出処理を強制的に中断して終了させるための条件である。終了部３１２は、たとえば、以下の（ｂ１）〜（ｂ４）のいずれかが成立した場合に中断終了条件が成立したと判断して、算出処理を強制的に中断して終了させる。
（ｂ１） 制御回路１００からの情報に異常が発生した。
（ｂ２） バッテリ温度Ｔｂが所定温度範囲外である。
（ｂ３） ＩＧオン状態を解除する操作（ＩＧオフ操作）があった。
（ｂ４） 算出処理の開始からの経過時間が上限時間を越えた。

なお、中断終了の場合は、診断部３２０による電池診断の判定処理には移行されない。
次に、診断部３２０について説明する。診断部３２０は、算出部３１０からのブロック放電量Ｑ（Ｑ１〜Ｑｎ）およびブロック電圧Ｖｂ（Ｖｂ１〜Ｖｂｎ）に基づいて、金属リチウム析出によるバッテリ１０の劣化状態を診断する。診断部３２０は、判定部３２１と設定部３２２とを含む。

判定部３２１は、算出処理が正常終了した場合、以下の第１〜３条件の成否を判断し、その結果に従って金属リチウム析出によるバッテリ１０の劣化状態を判定する判定処理を行なう。

第１条件は、ブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎのすべてが新品判定閾値Ａ１以上（図４の実線Ｌ１参照）である、という条件である。第１条件が成立している場合、判定部３２１は、バッテリ１０が「新品状態」であると判定し、「新品状態」を示す信号Ｒ１を出力する。

第２条件は、ブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎの少なくともいずれか１つが測定終了電圧Ｖｅ以下で、かつ、対応するブロック放電量Ｑが使用不可判定閾値Ａ２未満（図４の一点鎖線Ｌ３参照）である、という条件である。

第３条件は、少なくともいずれか１つのブロック電圧Ｖｂが過放電判定閾値Ｖｌｏｗ以下（図４の二点鎖線Ｌ４参照）であり、かつ、ブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎのすべてが使用不可判定閾値Ａ２未満である、という条件である。

第２条件または第３条件が成立している場合、判定部３２１は、バッテリ１０が「使用不可」であると判定し、「使用不可」を示す信号Ｒ２を出力する。

第１〜第３条件のいずれの条件も成立していない場合（図４の破線Ｌ２参照）、判定部３２１は、バッテリ１０が「使用可能」であると判定し、「使用可能」を示す信号Ｒ３を出力する。

なお、判定部３２１の判定結果は、診断装置３００のディスプレイや車両５のインフォメーションパネルなどに表示されてユーザに知らされる。

設定部３２２は、算出処理時のバッテリ温度Ｔｂおよびバッテリ電流Ｉｂに基づいて、上述した新品判定閾値Ａ１、使用不可判定閾値Ａ２を設定する。たとえば、設定部３２２は、バッテリ１０の劣化状態が同じであっても低温状態では放電量が低下することを考慮し、算出処理時のバッテリ温度Ｔｂが低いほど、新品判定閾値Ａ１、使用不可判定閾値Ａ２を小さい値に設定する。これにより、低温状態であっても、バッテリ１０の劣化状態が誤判定されることが防止される。設定部３２２が設定した新品判定閾値Ａ１および使用不可判定閾値Ａ２は、判定部３２１に出力され、上述した判定処理に用いられる。また、新品判定閾値Ａ１および使用不可判定閾値Ａ２は、算出部３１０にも出力され、算出処理および算出処理の終了条件の判断に用いられる。

図８は、上述の機能を実現するための診断装置３００の処理手順を示すフローチャートである。以下に示すフローチャートの各ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）は、上述したようにハードウェア処理によって実現してもよいしソフトウェア処理によって実現してもよい。

Ｓ１０にて、診断装置３００は、上述した電池診断の開始条件が成立したか否かを判断する。電池診断の開始条件が成立すると（Ｓ１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２０に移される。そうでないと（Ｓ１０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２０にて、診断装置３００は、バッテリ１０の放電を開始させる。
Ｓ３０にて、診断装置３００は、上述した算出処理を行なう。Ｓ３０の算出処理の手順については後に図７を用いて詳述する。

Ｓ４０にて、診断装置３００は、上述した終了条件（正常終了条件または中断終了条件）が成立したか否かを判断する。終了条件が成立すると（Ｓ４０にてＹＥＳ）、処理はＳ５０に移される。そうでないと（Ｓ４０にてＮＯ）、処理はＳ３０に戻される。なお、図８においては、Ｓ３０の算出処理後にＳ４０の判断を行なう手順を示しているが、実際には、Ｓ３０の算出処理中においてもＳ４０の判断が行なわれる。すなわち、Ｓ３０の算出処理中に終了条件が成立すると、処理はＳ５０に移される。

Ｓ５０にて、診断装置３００は、Ｓ３０の算出処理を終了し、バッテリ１０の放電を停止させる。Ｓ６０にて、診断装置３００は、上述した手法で新品判定閾値Ａ１、使用不可判定閾値Ａ２を設定する。

Ｓ７０にて、診断装置３００は、上述した判定処理を行なう。Ｓ７０の判定処理の手順については後に図８を用いて詳述する。

図９は、算出処理（Ｓ３０の処理）を行なう場合の診断装置３００の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、各電池ブロック１１ごとに個別に実行される。

Ｓ３１にて、診断装置３００は、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも高いか否かを判断する。なお、放電開始時には、各電池ブロックの内部抵抗の影響で各ブロック電圧Ｖｂが一時的に所定量αだけ急激に低下する現象が生じる場合がある。この現象の影響を排除するために、Ｓ３１において、放電開始電圧Ｖ０が（測定開始電圧Ｖｓ＋所定量α）よりも高いか否かを判断するようにしてもよい。

放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも高い場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、Ｓ３２ａ〜Ｓ３２ｆの処理によってブロック放電量Ｑが算出される。

Ｓ３２ａにて、診断装置３００は、ブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓよりも低下したか否かを判断する。ブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓよりも低下すると（Ｓ３２ａにてＹＥＳ）、処理はＳ３２ｂに移される。そうでないと（Ｓ３２ａにてＮＯ）、処理はＳ３２ａに戻される。Ｓ３２ｂにて、診断装置３００は、バッテリ電流Ｉｂの積算を開始する。

Ｓ３２ｃにて、診断装置３００は、ブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅよりも低下したか否かを判断する。ブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅよりも低下すると（Ｓ３２ｃにてＹＥＳ）、処理はＳ３２ｅに移される。そうでないと（Ｓ３２ｃにてＮＯ）、処理はＳ３２ｄに移される。

Ｓ３２ｄにて、診断装置３００は、バッテリ電流Ｉｂの積算を継続する。その後、処理はＳ３２ｃに戻される。

Ｓ３２ｅにて、診断装置３００は、バッテリ電流Ｉｂの積算を終了する。この積算終了時点のバッテリ電流Ｉｂの積算値が上述した電流積算値∫Ｉｂである。

Ｓ３２ｆにて、診断装置３００は、上述の式（１）に基づいてブロック放電量Ｑを算出する。すなわち、ブロック放電量Ｑ＝電流積算値∫Ｉｂとなる。

一方、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合（Ｓ３１にてＮＯ）、Ｓ３３ａ〜Ｓ３３ｇの処理によってブロック放電量Ｑが算出される。

Ｓ３３ａにて、診断装置３００は、電圧差ΔＶ０（＝測定開始電圧Ｖｓ−放電開始電圧Ｖ０）を算出しメモリに記憶する。Ｓ３３ｂにて、診断装置３００は、バッテリ電流Ｉｂの積算を開始する。

Ｓ３３ｃにて、診断装置３００は、ブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅよりも低下したか否かを判断する。ブロック電圧Ｖｂが測定終了電圧Ｖｅよりも低下すると（Ｓ３３ｃにてＹＥＳ）、処理はＳ３３ｅに移される。そうでないと（Ｓ３３ｃにてＮＯ）、処理はＳ３３ｄに移される。

Ｓ３３ｄにて、診断装置３００は、バッテリ電流Ｉｂの積算を継続する。その後、処理はＳ３３ｃに戻される。

Ｓ３３ｅにて、診断装置３００は、バッテリ電流Ｉｂの積算を終了する。この積算終了時点のバッテリ電流Ｉｂの積算値が上述した電流積算値∫Ｉｂ´である。

Ｓ３３ｆにて、診断装置３００は、電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´に応じて追加放電量ｑを算出する（上述の図６参照）。

Ｓ３３ｇにて、診断装置３００は、上述の式（２）に基づいてブロック放電量Ｑを算出する。すなわち、ブロック放電量Ｑ＝電流積算値∫Ｉｂ´＋追加放電量ｑとなる。

Ｓ３４にて、診断装置３００は、Ｓ３２ｆの処理またはＳ３３ｇの処理で算出したブロック放電量Ｑをメモリに記憶する。なお、算出処理は各電池ブロック１１ごとに個別に実行されるため、ｎ個のブロック放電量Ｑ（ブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎ）がメモリに記憶される。

図１０は、判定処理を行なう場合の診断装置３００の処理手順を示すフローチャートである。

Ｓ７１にて、診断装置３００は、算出処理の終了が正常終了であったか否かを判断する。正常終了であると（Ｓ７１にてＹＥＳ）、処理はＳ７２に移される。そうでないと（Ｓ７１にてＮＯ）、この処理は終了し、判定処理は行なわれない。

Ｓ７２にて、診断装置３００は、第１条件が成立しているか否かを判断する。第１条件は、上述したように、ブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎのすべてが新品判定閾値Ａ１以上である、という条件である。第１条件が成立していると（Ｓ７２にてＹＥＳ）、処理はＳ７３に移される。そうでないと（Ｓ７２にてＮＯ）、処理はＳ７４に移される。

Ｓ７３にて、診断装置３００は、バッテリ１０が「新品状態」であると判定する。
Ｓ７４にて、診断装置３００は、第２条件が成立しているか否かを判断する。第２条件は、上述したように、ブロック電圧Ｖｂ１〜Ｖｂｎの少なくともいずれか１つが測定終了電圧Ｖｅ以下で、かつ、対応するブロック放電量Ｑが使用不可判定閾値Ａ２未満である、という条件である。第２条件が成立していると（Ｓ７４にてＹＥＳ）、処理はＳ７５に移される。そうでないと（Ｓ７４にてＮＯ）、処理はＳ７６に移される。

Ｓ７５にて、診断装置３００は、バッテリ１０が「使用不可」であると判定する。
Ｓ７６にて、診断装置３００は、第３条件が成立しているか否かを判断する。第３条件は、上述したように、少なくともいずれか１つのブロック電圧Ｖｂが過放電判定閾値Ｖｌｏｗ以下であり、かつ、ブロック放電量Ｑ１〜Ｑｎのすべてが使用不可判定閾値Ａ２未満である、という条件である。第３条件が成立していると（Ｓ７６にてＹＥＳ）、処理はＳ７５に移される。そうでないと（Ｓ７６にてＮＯ）、処理はＳ７７に移される。

Ｓ７７にて、診断装置３００は、バッテリ１０が「使用可能」であると判定する。
以上のように、本実施の形態に従う診断装置３００は、バッテリ１０から放電させてブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓから測定終了電圧Ｖｅに低下するまでの電池ブロック１１の放電量（＝ブロック放電量Ｑ）を各電池ブロック１１ごとに算出し、算出したブロック放電量Ｑに基づいてバッテリ１０の劣化状態を診断する。

この際、診断装置３００は、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも高い場合には、ブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓから測定終了電圧Ｖｅに低下するまでのバッテリ電流Ｉｂの積算値（＝電流積算値∫Ｉｂ）をブロック放電量Ｑとする。

一方、放電開始電圧Ｖ０が測定開始電圧Ｖｓよりも低い場合には、診断装置３００は、ブロック電圧Ｖｂが放電開始電圧Ｖ０から測定終了電圧Ｖｅに低下するまでのバッテリ電流Ｉｂの積算値（＝電流積算値∫Ｉｂ´）に、測定開始電圧Ｖｓと放電開始電圧Ｖ０との電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´に応じた追加放電量ｑを加えた値をブロック放電量Ｑとする。そのため、ブロック電圧Ｖｂが測定開始電圧Ｖｓよりも高い状態を確保できない場合であっても、再充電を行なうことなくブロック放電量Ｑを精度よく算出して電池診断の精度を向上させることができる。したがって、電池診断を効率的かつ精度よく行なうことができる。その結果、ユーザの利便性（車両の商品性）が向上する。

なお、本実施の形態では、追加放電量ｑを算出するパラメータとして、電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´を用いる場合について説明したが、他のパラメータを追加してもよい。たとえば、図１１に示すように、電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´に加えてバッテリ温度Ｔｂをパラメータとして追加放電量ｑを算出するためのマップを実験等によって求めて予め記憶しておき、算出処理時にこれらのパラメータに対応する追加放電量ｑをこのマプを用いて算出するようにしてもよい。なお、バッテリ温度Ｔｂと追加放電量ｑとの対応関係については、たとえば、電圧差ΔＶ０および電流積算値∫Ｉｂ´を同じ値とした場合に、バッテリ温度Ｔｂが所定温度よりも低い領域ではバッテリ温度Ｔｂに応じて追加放電量ｑが増加され、バッテリ温度Ｔｂが所定温度よりも高い領域では追加放電量ｑがほぼ一定量に維持されるような対応関係とすればよい。

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。

５ 車両、１０ バッテリ、１０ａ 電池セル、１１ 電池ブロック、１２ 温度センサ、１４ 電圧センサ、１６ 電流センサ、２０ 監視ユニット、２２，２４ システムメインリレー、４１，４２ モータジェネレータ、５０ エンジン、６０ 動力分割機構、７０ 駆動軸、８０ 車輪、１００ 制御回路、３００ 診断装置、３１０ 算出部、３１１ 積算部、３１２ 終了部、３２０ 診断部、３２１ 判定部、３２２ 設定部。

Claims (10)

1. 二次電池の診断装置であって、
   前記二次電池から放電させて、前記二次電池の電圧が第１電圧から前記第１電圧よりも低い第２電圧に低下する間の前記二次電池の放電量を診断用放電量として算出する算出部と、
   前記診断用放電量に基づいて前記二次電池の劣化診断を行なう診断部とを備え、
   前記算出部は、放電開始時の前記二次電池の電圧が前記第１電圧未満の第３電圧である場合、前記二次電池の電圧が前記第３電圧から前記第２電圧に低下する間の前記二次電池の第１電流積算値を前記第１電圧と前記第３電圧との差に応じて補正した補正放電量を、前記診断用放電量として算出する、二次電池の診断装置。
2. 前記補正放電量は、前記第１電圧と前記第３電圧との差に応じた追加放電量を前記第１電流積算値に加えた値である、請求項１に記載の二次電池の診断装置。
3. 前記追加放電量は、前記第１電圧と前記第３電圧との差が大きいほど、大きい値に設定される、請求項２に記載の二次電池の診断装置。
4. 前記補正放電量は、前記第１電圧と前記第３電圧との差および前記第１電流積算値に応じた追加放電量を前記第１電流積算値に加えた値である、請求項１に記載の二次電池の診断装置。
5. 前記追加放電量は、前記第１電圧と前記第３電圧との差が大きいほど、および、前記第１電流積算値が大きいほど、大きい値に設定される、請求項４に記載の二次電池の診断装置。
6. 前記補正放電量は、前記第１電圧と前記第３電圧との差、前記第１電流積算値および前記二次電池の温度に応じた追加放電量を前記第１電流積算値に加えた値である、請求項１に記載の二次電池の診断装置。
7. 前記算出部は、放電開始時の前記二次電池の電圧が前記第１電圧よりも高い場合、前記二次電池の電圧が前記第１電圧から前記第２電圧に低下する間の前記二次電池の第２電流積算値を前記診断用放電量として算出する、請求項１に記載の二次電池の診断装置。
8. 前記二次電池は、複数の電池ブロックが直列に接続されて構成され、
   前記算出部は、前記複数の電池ブロックのうち、放電開始時の電圧が前記第１電圧未満である電池ブロックについては前記補正放電量を前記診断用放電量として算出し、放電開始時の電圧が前記第１電圧よりも高い電池ブロックについては前記第２電流積算値を前記診断用放電量として算出する、請求項７に記載の二次電池の診断装置。
9. 前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である、請求項１に記載の二次電池の診断装置。
10. 二次電池の診断装置が行なう診断方法であって、
    前記二次電池から放電させて、前記二次電池の電圧が第１電圧から前記第１電圧よりも低い第２電圧に低下する間の前記二次電池の放電量を診断用放電量として算出するステップと、
    前記診断用放電量に基づいて前記二次電池の劣化診断を行なうステップとを含み、
    前記算出するステップは、放電開始時の前記二次電池の電圧が前記第１電圧未満の第３電圧である場合、前記二次電池の電圧が前記第３電圧から前記第２電圧に低下する間の前記二次電池の第１電流積算値を前記第１電圧と前記第３電圧との差に応じて補正した補正放電量を、前記診断用放電量として算出するステップを含む、二次電池の診断方法。

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