JP2014235113A - バッテリ劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よくバッテリの劣化状態を検出することが可能なバッテリ劣化検出装置を提供すること。
【解決手段】車両に搭載されたバッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出装置であって、前記車両の始動の度に、前記車両の始動時における前記バッテリの電圧値に基づいて、前記バッテリの劣化予兆を示すフラグを設定するフラグ設定部と、該フラグを記憶するフラグ記憶部と、過去に前記フラグが記憶された回数に基づいて、前記バッテリに劣化予兆があるか否かを判定する劣化予兆判定部と、前記劣化予兆判定部により前記バッテリに劣化予兆があると判定された場合に、前記バッテリの前記電圧値に基づいて、前記バッテリは劣化状態であるか否かを判定する劣化判定部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリの劣化検出技術に関するものである。

従来からバッテリの状態を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、バッテリの充電状態を検出する技術として、バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；充電率）を判定する技術が開示されている。

特開２００２−３６５３４７号公報 特開２０１１−１８９７８８号公報 特開２０１１−９９６９１号公報 特開２０１１−２５７２２６号公報

バッテリは充放電を繰り返すことにより経時劣化が進行するため、バッテリが搭載された車両の始動等ができなくなる前に、劣化が進行したバッテリの交換を行う必要がある。そのため、例えば、一般に、バッテリは劣化に伴い電圧値が低下する特性が知られており、所定状態におけるバッテリの電圧値を検出し、所定値以下に低下しているか否かを判断する等、バッテリの電圧値の低下に基づいてバッテリの劣化状態の検出を行う場合がある。

しかしながら、バッテリの電圧値は、一般に、バッテリのＳＯＣによっても変動し、ＳＯＣが所定の割合以下まで下がるとバッテリの電圧値は急激に低下する。また、バッテリは、充電直後から一定の期間において、バッテリ内部の化学反応が活性化することで通常よりも高い電圧値を示す特性（充電分極）がある。よって、バッテリの電圧値の低下に基づいてバッテリの劣化状態を検出する場合、ＳＯＣが所定の割合以下であるバッテリは、ほとんど劣化進行していないにも関わらず、劣化が進行していると誤って判断される可能性がある。また、充電直後のバッテリは、比較的劣化が進行しているにも関わらず、ほとんど劣化は進行していないと誤って判断される可能性があり、該バッテリを交換せずに使用した結果、該バッテリを搭載した車両を始動できなくなる等の問題が生じうる。

そこで、上記課題に鑑み、精度よくバッテリの劣化状態を検出することが可能なバッテリ劣化検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、実施の形態において、本バッテリ劣化検出装置は、
車両に搭載されたバッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出装置であって、
前記車両の始動の度に、前記車両の始動時における前記バッテリの電圧値に基づいて、前記バッテリの劣化予兆を示すフラグを設定するフラグ設定部と、
該フラグを記憶するフラグ記憶部と、
過去に前記フラグが記憶された回数に基づいて、前記バッテリに劣化予兆があるか否かを判定する劣化予兆判定部と、
前記劣化予兆判定部により前記バッテリに劣化予兆があると判定された場合に、前記バッテリの前記電圧値に基づいて、前記バッテリは劣化状態であるか否かを判定する劣化判定部と、を備える。

本実施の形態によれば、精度よくバッテリの劣化状態を検出することが可能なバッテリ劣化検出装置を提供することができる。

本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０を備える車両１の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０（バッテリＥＣＵ３４）によるバッテリ劣化検出処理のフローチャートである。 車両１の始動時における時間経過に対するバッテリ３１の電圧値の変化を説明する図である。 本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０（バッテリＥＣＵ３４）によるバッテリ３１のＳＯＣ低下の判定手法を説明する図である。 バッテリ３１の電圧値とＳＯＣとの関係を説明する図である。 充電後の時間経過に対するバッテリ３１の電圧値の変化を説明する図である。 本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０（バッテリＥＣＵ３４）によるバッテリ３１の充電分極の判定手法を説明する図である。 本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０の変形例によるバッテリ劣化検出処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

図１（ａ）は、本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０を備える車両１の構成を示すブロック図である。図１（ｂ）は、バッテリ劣化検出装置３０の構成を示すブロック図である。なお、各要素間の実線は、電力供給系統を示し、点線は、情報伝達系統（例えば、制御指令信号やセンサ出力信号等の伝達を行う系統）を示している。

図１（ａ）を参照するに、本実施形態における車両１は、ハイブリッド車であり、エンジン１０とモータ１２が搭載されている。エンジン１０とモータ１２との少なくとも一方の駆動力は、動力分割機構１４により合流され、デファレンシャル機構（不図示）、ドライブシャフト１５を介して、連結されている駆動輪１６に伝達され、車両１は走行する。なお、本実施形態に係る車両１は、ＦＦ車（前置きエンジン前輪駆動車）またはＲＲ車（後置きエンジン後輪駆動車）の構成であるが、これらに限定されることはなく、例えば、ＦＲ車（前置きエンジン後輪駆動車）等でもよい。また、本実施形態に係る車両１は、いわゆるシリーズ・パラレル式ハイブリッド車であるが、これに限定されることはなく、例えば、シリーズ式ハイブリッド車、パラレル式ハイブリッド車等でもよい。

また、車両１は、ジェネレータ（発電機）１３を有し、エンジン１０の出力のうち、動力分割機構１４により発電用に分配された出力により稼働される。ジェネレータ１３の発電電力は、ジェネレータ用インバータ１８を介して直流化され、ＨＶバッテリ２０に充電されたり、そのまま、モータ１２の稼働に使用されたりする。なお、モータ１２、ジェネレータ１３、動力分割機構１４は、ハイブリッド駆動装置１１の一部として構成されてよい。

モータ１２は、ＨＶバッテリ２０等から供給される電力により、上述のとおり、車両１の走行のための駆動力を出力する。また、アクセルの踏込が解除されている車両減速時には、駆動輪１６側からドライブシャフト１５、動力分割機構１４等を介して、モータ１２が稼働され、モータ１２が発電機として働くことにより、回生発電を行う。なお、回生発電により、車両１の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されることになり、この変換により車両１には回生制動力が働く。モータ１２で発電された電力は、モータ用インバータ１７を介して直流化され、ＨＶバッテリ２０に充電される。

ＨＶバッテリ２０は、昇圧コンバータ１９及びモータ用インバータ１７を介してモータ１２と（並列）接続されている。ＨＶバッテリ２０は、モータ１２に電力供給することによりモータ１２を稼動させる。また、ＨＶバッテリ２０は、モータ１２が発電機として働くことにより発生する回生電力を充電する。

また、ＨＶバッテリ２０は、昇圧コンバータ及びジェネレータ用インバータ１８を介してジェネレータと（並列）接続されている。ＨＶバッテリ２０は、ジェネレータ１２の発電電力を充電する。

なお、ＨＶバッテリ２０の電圧は、例えば、約３００Ｖであり、昇圧コンバータ１９は、ＨＶバッテリ２０からモータ１２に電力供給が行われる際は、例えば、約３００Ｖの直流電力を約６００Ｖまで昇圧する。また、昇圧コンバータ１９は、ＨＶバッテリ２０に充電が行われる際は、例えば、約６００Ｖの直流電力を約３００Ｖまで降圧する。また、ＨＶバッテリは、任意の２次電池でよく、例えば、リチウムイオン電池でもよいし、ニッケル水素電池等でもよい。

さらに、ＨＶバッテリ２０は、後述するバッテリ３１にＤＣ−ＤＣコンバータ２１を介して電力を供給し、該電力は、バッテリ３１に充電される。なお、バッテリ３１は、約１２Ｖであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１は、ＨＶバッテリ２０から供給される、例えば、約３００Ｖの直流電力を約１２Ｖに降圧する。

また、車両１は、バッテリ劣化検出装置３０、バッテリ３１、ＨＶ ＥＣＵ４０等を含む１２Ｖ系システムを備える。

バッテリ３１は、鉛蓄電池である。バッテリ３１は、後述するバッテリＥＣＵ３４、ＨＶ ＥＣＵ４０、表示モニタ３６等の１２Ｖ系システムの負荷に電力を供給する。また、バッテリ３１は、上述のとおり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１を介してＨＶバッテリ２０より電力が供給され、充電される。なお、モータ１２の回生電力、又はジェネレータ１３の発電電力が昇圧コンバータ１９、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１等を介してバッテリ３１に供給され、バッテリ３１の充電が行われてもよい。

ＨＶ ＥＣＵ４０は、ハイブリッド車である車両１の走行に関して、統合制御を行う制御装置である。ＨＶ ＥＣＵ４０は、運転者のアクセル操作、シフト操作等に応じて、下位の制御装置であるエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ（不図示）、モータ１２及び／又はジェネレータ１３を制御するＭＧ ＥＣＵ（不図示）等に制御指令を行う。また、車両１の始動指令（例えば、車両１の運転者による始動操作）に基づき、バッテリ３１がＨＶ ＥＣＵ４０に電力供給を開始し、ＨＶ ＥＣＵ４０が起動することにより車両１は始動する。なお、車両１の始動とは、エンジン１０の始動の有無とは関係なく、車両１が走行可能な状態になされることを意味するものである。

バッテリ劣化検出装置３０は、バッテリ３１の劣化状態を検出する。詳細は、後述するが、バッテリ３１の始動時における電圧値に基づいて、バッテリ３１が劣化状態にあるか否かを判定する。

バッテリ劣化検出装置３０は、バッテリ３１、電圧センサ３２、電流センサ３３、バッテリＥＣＵ（フラグ設定部、フラグ記憶部、劣化予兆判定部、劣化判定部、第１劣化判定抑制部、第２劣化判定抑制部）３４、表示モニタ（警告部）３５等を含む。

電圧センサ３２は、バッテリ３１の電圧を検出する電圧検出装置である。

電流センサ３３は、バッテリ３１の電流を検出する電流検出装置である。

バッテリＥＣＵ３４は、バッテリ３１の劣化状態を検出する具体的処理を行う処理装置である。バッテリＥＣＵ３４は、バッテリ３１の劣化状態を検出する各種処理を行うプログラムを実行するＣＰＵ、上記プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に保存するＲＡＭ、各種処理結果や入力データ等を履歴的に保存するメモリ３４ｂ（フラグ記憶部）等を含む。バッテリＥＣＵ３４は、各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより、フラグ設定部３４ａ、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄ、第１劣化判定抑制部３４ｅ、第２劣化判定抑制部３４ｆ等を構成する。なお、メモリ３４ｂは、任意の不揮発性記憶装置でよい。また、メモリ３４ｂは、バッテリＥＣＵ３４の外部に設けられてもよい。

表示モニタ３５は、任意の表示装置であり、ＬＣＤタッチパネル等の操作部を兼ねたモニタでもよい。また、表示モニタ３５は、後述するバッテリ３１の劣化状態についての警告を行うための専用モニタでもよいし、例えば、車両１のカーナビゲーション装置（不図示）に含まれるモニタを併用する等してもよい。

図１（ｂ）を参照するに、電圧センサ３２、電流センサ３３からの出力信号は、バッテリＥＣＵ３４に入力される。なお、電圧センサ３２、電流センサ３３からの出力信号は、所定のサンプリング時間毎にバッテリＥＣＵ３４に入力される。

バッテリＥＣＵ３４は、電圧センサ３２から入力されたバッテリ３１の電圧値、電流センサ３３から入力されたバッテリ３１の電流値に基づいて、後述するバッテリ３１に劣化予兆があるか否かの判定（劣化予兆判定）及びバッテリ３１が劣化状態であるか否かの判定（劣化判定）を行う。具体的な劣化予兆判定及び劣化判定については、後ほど詳述する。

バッテリＥＣＵ３４は、劣化予兆判定、劣化判定の結果を画像として表示するための画像信号を表示モニタ３５に出力する。表示モニタ３５は、例えば、バッテリ３１が劣化状態である旨を表示し、車両１の運転者等に警告を行う。

次いで、本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０により行われるバッテリ３１の劣化検出処理について説明をする。

ここで、図２は、本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０（バッテリＥＣＵ３４）によるバッテリ劣化検出処理のフローチャートである。

図２を参照するに、ステップＳ１０１にて、車両１が始動されることで処理フローが開始される。

まず、ステップＳ１０２にて、バッテリＥＣＵ３４のフラグ設定部３４ａは、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値が第１所定時間（Ｔ１）以上継続して第１所定電圧値（Ｖ１）未満であるか否かを判定する。なお、車両１の始動時とは、始動操作が開始されて、始動が完了するまでの時間を意味する。また、始動操作は、車両１の運転者による操作、例えば、始動ボタン等が押されることにより行われるものでもよいし、車両１の内外問わず何らかの制御装置等からの指令信号等に基づいて自動的に行われるものでもよい。

ここで、図３を用いて、車両１の始動時における時間経過に対するバッテリ３１の電圧値の変化について説明をする。図３は、縦軸をバッテリ３１の電圧値、横軸を時間として、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値の変化の一例を示している。図３を参照するに、一般に、始動操作が行われると、上述のとおり、バッテリ３１からＨＶ ＥＣＵ４０への電力供給が開始され、ＨＶ ＥＣＵ４０を起動させる比較的大きな電流がバッテリ３１から放電されるため、バッテリ３１の電圧値は低下する。バッテリ３１の電圧値は、始動操作後に低下し、ある程度低下した電圧値で推移した後、車両１の始動完了で元の電圧値に戻るという変化をする。バッテリ３１は劣化が進行するにつれて、車両１の始動時における電圧値が下がる傾向にあるため、ステップＳ１０２では、バッテリ３１の劣化予兆を示す閾電圧値としてＶ１を設定し、Ｖ１に基づいてバッテリ３１の劣化予兆を検出する。また、バッテリ３１の劣化とは関係なく、車両１の始動時における電圧値が始動操作後、一時的にＶ１を下回り、その後Ｖ１を上回った値になって推移し、始動完了で元の電圧値に戻るというような変化をする場合もありうる。よって、図３のように、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値がＴ１以上継続してＶ１未満であるか否かにより劣化予兆を検出する。なお、簡易的にバッテリ３１の電圧値がＶ１を下回ったか否かにより劣化予兆を検出してもよい。また、一時的にバッテリ３１の電圧値がＶ１を下回る場合を検出することを防止するため、Ｖ１よりも低い閾電圧値Ｖ１１を設定し、バッテリ３１の電圧値がＶ１１を下回ったか否かにより劣化予兆を検出してもよい。

ステップＳ１０２にて、判定条件を満たす場合は、ステップＳ１０３に進み、フラグ設定部３４ａは、バッテリ３１の劣化予兆を示す劣化予兆フラグを設定し、バッテリＥＣＵ３４内のメモリ（フラグ記憶部）３４ｂは、該劣化予兆フラグを記憶し、ステップＳ１０４に進む。また、ステップＳ１０３にて、判定条件を満たさない場合は、ステップＳ１０４に進む。

次に、ステップＳ１０４にて、バッテリＥＣＵ３４の劣化予兆判定部３４ｃは、今回の車両１の始動までの第１所定回数（Ｎ１）の車両１の始動のうち、劣化予兆フラグが記憶された回数が第２所定回数（Ｎ２）以上であるか否かを判定する。なお、Ｎ１は、自然数（０は含まない）であり、Ｎ２は、Ｎ１以下の自然数（０は含まない）である。

ステップＳ１０４にて、判定条件を満たす場合は、ステップＳ１０５に進み、劣化予兆判定部３４ｃは、バッテリ３１に劣化予兆があると仮判定（仮劣化予兆判定）を行い、ステップＳ１０６に進む。このように、今回の車両１の始動に伴う劣化予兆の検出のみではなく、過去に劣化予兆フラグが記憶された回数（複数回）に基づいて、劣化予兆があると仮判定を行うため、何らかの理由でたまたま劣化予兆の検出がされた場合等の誤判定を防止できる。また、ステップＳ１０４にて、判定条件を満たさない場合は、ステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０４の判定条件は、例えば、過去に劣化予兆フラグが記憶された回数がある一定回数に達したか否か等と設定してもよい。

次に、ステップＳ１０６にて、バッテリＥＣＵ３４の劣化判定部３４ｄは、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値が第２所定時間（Ｔ２）以上継続してＶ１より低い第２所定電圧値（Ｖ２）未満であるか否かを判定する。図３を参照するに、上述した劣化予兆を示す閾電圧値と同様に、劣化状態を示す閾電圧値としてＶ１より低いＶ２を設定し、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値がＴ２以上継続してＶ２未満であるか否かにより劣化状態を検出する。なお、簡易的にバッテリ３１の電圧値がＶ２を下回ったか否かにより劣化状態を検出してもよい。また、一時的にバッテリ３１の電圧値がＶ２を下回る場合を検出することを防止するため、Ｖ２よりも低い閾電圧値Ｖ２１を設定し、バッテリ３１の電圧値がＶ２１を下回ったか否かにより劣化予兆を検出してもよい。

ステップＳ１０６にて、判定条件を満たす場合は、ステップＳ１０７に進み、劣化判定部３４ｄは、バッテリ３１は劣化状態であると仮判定（仮劣化判定）を行い、ステップＳ１０８に進む。また、ステップＳ１０６にて、判定条件を満たさない場合は、ステップＳ１０８に進む。このように、バッテリ３１に劣化予兆があるか否かを判定し、劣化予兆があると判定された場合に、更に、バッテリ３１が劣化状態であるか否かを判定することにより、誤判定を防止することができる。

次に、ステップＳ１０８にて、バッテリＥＣＵ３４は、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値をバッテリＥＣＵ３４内のメモリ３４ｂに記憶させる。

ここで、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値について説明をする。図３を参照するに、上述のとおり、一般に、バッテリ３１の電圧値は、始動操作後に低下し、ある程度低下した電圧値で推移した後、車両１の始動完了で元の電圧値に戻るという変化をする。このようなバッテリ３１の電圧値の変化に対して、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値は、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値の代表値を意味する。例えば、車両１の始動時におけるバッテリ３１の最低電圧値でもよいし、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値の平均値等でもよい。記憶された該電圧代表値は、後述するステップＳ１１０にて行われる、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かの判定に用いられる。なお、ステップＳ１０８は、上述したステップＳ１０２〜Ｓ１０７と並行して処理が行われてもよい。

次に、ステップ１０９にて、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）が低下していたか否かの判定を行う。具体的には、バッテリＥＣＵ３４の第１劣化判定抑制部３４ｅは、車両始動後の所定時間におけるバッテリの充電電流値が、第３所定時間（Ｔ３）以上継続して所定電流値Ｉ１以上であるか否かを判定する。

ここで、図４を用いて車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していたか否かの判定手法について説明をする。図４は、縦軸をバッテリ３１の電流値、横軸を時間として、車両１の始動時及び始動後におけるバッテリ３１の電流値の変化を示している。なお、縦軸の電流値０を境にして、上側をバッテリ３１に充電が行われる場合の電流値（充電電流値）を表し、下側をバッテリ３１から放電が行われる場合の電流値を表す。

図４を参照するに、車両１の始動操作が行われると、上述のとおり、バッテリ３１からＨＶ ＥＣＵ４０への電力供給が開始され、始動時において、ＨＶ ＥＣＵ４０を起動させる電流がバッテリ３１から放電される。車両１の始動が完了すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１を介してＨＶバッテリ２０等からの電力供給によりバッテリ３１の充電が開始される。ここで、バッテリ３１のＳＯＣが低下していない場合は、始動後の所定時間において、点線で示すように充電電流は比較的小さい値で推移する。これに対して、バッテリ３１のＳＯＣが低下している場合は、始動後の所定時間において、実線で示すように充電電流は比較的大きな値に上昇して推移する。よって、バッテリ３１のＳＯＣが低下しているか否かを判定する閾電流値としてＩ１を設定し、Ｉ１に基づいて、バッテリ３１のＳＯＣが低下しているか否かを判定する。また、バッテリ３１のＳＯＣ低下とは関係なく、車両１の始動後における充電電流値が一時的にＩ１以上となり、その後Ｉ１を下回った値になって推移するという変化をする場合もありうる。よって、図４のように、車両１の始動後の所定時間におけるバッテリ３１の充電電流値がＴ３以上継続してＩ１以上である場合に、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣは低下していたと判定する。なお、簡易的にバッテリ３１の充電電流値がＩ１以上となったか否かによりバッテリ３１のＳＯＣ低下を判定してもよい。また、一時的にバッテリ３１の充電電流値がＩ１以上となる場合を検出することを防止するため、Ｉ１よりも大きい閾電流値Ｉ１１を設定し、バッテリ３１の充電電流値がＩ１１以上となったか否か等によりバッテリ３１のＳＯＣ低下を判定してもよい。

また、ＳＯＣが低下しているか否かの判定基準（Ｉ１及びＴ３の設定基準）について説明をする。図５は、バッテリ３１の電圧値（一定放電時）とＳＯＣの関係の一例を示した図である。縦軸をバッテリ３１の電圧値、横軸をバッテリ３１のＳＯＣとして、バッテリ３１のＳＯＣに対する電圧値の変化を示している。なお、車両１の始動時においてもバッテリ３１は、略一定放電を行っており、図５の関係は、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値に当てはまる。

図５を参照するに、バッテリ３１の電圧値は、ＳＯＣが１００％から低下してもある程度までは、その変化率は非常に小さいことがわかる。しかし、ＳＯＣが５０％を下回ったあたりからバッテリ３１の電圧値の変化率が少しずつ大きくなり、その後、ＳＯＣが比較的低下すると、バッテリ３１の電圧値は急激に低下する。このように、ＳＯＣが比較的低下したバッテリ３１は、満充電（ＳＯＣが１００％）のバッテリ３１と比べて、電圧値が大幅に低くなることが分かる。そこで、例えば、図５に示した矢印方向のＳＯＣ範囲は、バッテリ３１が満充電（ＳＯＣ１００％）の場合に対して、バッテリ３１の電圧値の変化率が（満充電時の電圧値に対して許容可能な所定変化率より）大きいとして、バッテリ３１のＳＯＣが低下していると判定する等してよい。換言すれば、図５に示した矢印方向のＳＯＣ範囲のバッテリ３１を検出できるように上述したＩ１、Ｔ３を設定する等してよい。ここで、上述したとおり、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７にて、バッテリ３１の劣化予兆又は劣化状態と車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値との相関（劣化が進行するにつれて電圧値が低下するという相関）に基づいて、バッテリ３１の仮劣化予兆判定又は仮劣化判定を行う。しかし、バッテリ３１のＳＯＣが比較的低下すると満充電時に比べて、電圧値が大きく低下する場合があるため、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値に対するバッテリ３１のＳＯＣの影響が大きくなる。よって、バッテリ３１が満充電の場合に対して、バッテリ３１の電圧値の変化率が大きいＳＯＣ範囲を検出可能なＩ１、Ｔ３を設定することにより、上述した劣化予兆判定又は劣化判定を精度良く行えない可能性がある場合か否かを判定することができる。なお、通常、車両１の始動時における図５に示すようなバッテリ３１の特性は、実験等により既知のものであり、検出すべきＳＯＣ範囲をバッテリ３１の既知の特性により設定することができる。また、通常、設定したＳＯＣ範囲に対する始動後の充電電流値の特性についても実験等により既知のものであるため、Ｉ１、Ｔ３をバッテリ３１の既知の特性により設定することができる。

ステップＳ１０９にて、判定基準を満たす場合に、第１劣化判定抑制部３４ｅは、上述したステップＳ１０４、Ｓ１０５における劣化予兆判定部３４ｃによる判定（バッテリ３１に劣化予兆があるか否かの仮判定）を抑制する。また、同様に、第１劣化判定抑制部３４ｅは、上述したステップＳ１０６、Ｓ１０７における劣化判定部３４ｄによる判定（バッテリ３１は劣化状態にあるか否かの仮判定）を抑制する。具体的には、今回の車両１の始動に対するバッテリ３１の劣化検出処理、すなわち、バッテリ３１に劣化予兆があるか否かの判定、バッテリ３１が劣化状態にあるかの判定を確定せずに終了する（ステップＳ１０１に戻る）。なお、劣化予兆判定部３４ｃによる判定又は劣化判定部３４ｄによる判定を抑制することには、本フローチャートの処理を終了せず、劣化予兆判定部３４ｃによる判定結果、劣化判定部３４ｄによる判定結果を参考判定結果として確定させること等を含む。また、後述するステップＳ１１２にて、参考判定結果として表示モニタ３５に表示させること等も含む。

また、ステップＳ１０９にて、判定基準を満たさない場合は、ステップＳ１１０に進む。

次に、ステップＳ１１０にて、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かを判定する。具体的には、バッテリＥＣＵ３４の第２劣化判定抑制部３４ｆ今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値が、前回までの第３所定回数（Ｎ３）の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値より第３所定電圧値（Ｖ３）以上高いか否かを判定する。すなわち、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値から前回までのＮ３回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値を減じた値がＶ３以上であるか否かを判定する。なお、上述したとおり、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値は、ステップＳ１０８においてメモリ３４ｂに記憶されるため、車両１の始動の度に、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値は履歴的に記憶される。また、Ｎ３は、自然数（０を含まない）である。

ここで、図６を用いて、バッテリ３１の充電分極状態について説明をする。図６は、バッテリ３１の充電後の時間経過に対するバッテリ３１の電圧値の変化を説明する図である。なお、一例として、充電により満充電（ＳＯＣ１００％）状態になった場合を示している。

図６を参照するに、通常の満充電時のバッテリ３１の電圧値である約１２．８Ｖに対して、充電完了直後のバッテリ３１は充電分極状態にあり、バッテリ３１の電圧値は、約１３．５Ｖの値を示す。そして、バッテリ３１の電圧値は、時間経過と共に１２．８Ｖに収束するように変化をする。このように、バッテリ３１が充電された直後から一定期間においては、バッテリ内部の化学反応が活性化することで通常よりも高い電圧値を示す特性があり、この状態を充電分極状態という。具体的にバッテリ３１が充電分極状態であるか否かを判定する手法について、図７を用いて説明をする。

図７は、本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０（バッテリＥＣＵ３４）によるバッテリ３１の充電分極の判定手法を説明する図である。図７は、１行目に、車両１の始動回数、２行目に、各始動回数に対応する車両１の始動時における電圧代表値、３行目に、各始動回数までの過去Ｎ３回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値、を示した表である。なお、始動回数は、便宜的に、過去に遡って回数を数えることを示すため、マイナス表示になっている。

図７を参照するに、ステップＳ１０８でメモリ３４ｂに記憶された車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値が履歴として各始動回数に対応して表の２行目に表記されている。又、この履歴に基づいて、各始動回数までの過去Ｎ３回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値が算出され、表の３行目に表記されている。上述したとおり、バッテリ３１が充電分極状態にある場合、通常よりも高い電圧値を示す。また、過去の車両１の始動時におけるバッテリ３１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値は、過去の始動回数が増加するのに応じて、統計上の観点から、充電分極状態でないバッテリ３１の電圧代表値とみなすことができる。よって、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値と過去の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値を比較することで、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態にあったか否かを判定することができる。つまり、閾電圧値として上記Ｖ３を設定し、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値が前回までのＮ３回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値よりもＶ３以上高い場合に、車両１の始動時におけるバッテリ３１は、充電分極状態であったと判定することができる。例えば、図７中、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値は、１０．５Ｖであり、前回までの過去Ｎ３回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値は、９．７Ｖである。例えば、Ｖ３が０．５Ｖとした場合、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値は、前回までの過去Ｎ３回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値９．７Ｖより０．８Ｖ高いため、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１は、充電分極状態であったと判定する。

なお、本実施形態においては、前回までの過去Ｎ３回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴の平均値を用いているが、過去の履歴全ての平均値としてもよい。また、前回までの車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴のうち、ステップＳ１１０にてバッテリ３１は充電分極状態ではないと判定された場合に該当する履歴の平均値を用いるとより好ましい。また、前回までの車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴のうち、ステップＳ１１０にてバッテリ３１は充電分極状態でないと判定された場合に該当する最新の履歴と、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値と、の比較により車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かの判定を行ってもよい。

上述したとおり、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７にて、バッテリ３１の劣化予兆又は劣化状態と車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値との相関（劣化が進行するにつれて電圧値が低下するという相関）に基づいて、バッテリ３１の仮劣化予兆判定又は仮劣化判定を行う。しかし、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態にあった場合には、上述したとおり、バッテリ３１の電圧値は、充電分極状態でない場合に比較して高くなるため、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値に対する充電分極の影響が大きくなる。よって、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かを判定することにより、上述した劣化予兆判定又は劣化判定を精度良く行えない可能性がある場合か否かを判定することができる。

ステップＳ１１０にて、判定条件を満たす場合は、第２劣化判定抑制部３４ｆは、上述したステップＳ１０４、Ｓ１０５における劣化予兆判定部３４ｃによる判定（バッテリ３１に劣化予兆があるか否かの仮判定）を抑制する。また、同様に、第２劣化判定抑制部３４ｆは、上述したステップＳ１０６、Ｓ１０７における劣化判定部３４ｄによる判定（バッテリ３１は劣化状態にあるか否かの仮判定）を抑制する。具体的には、今回の車両１の始動に対するバッテリ３１の劣化検出処理、すなわち、バッテリ３１に劣化予兆があるか否かの判定、バッテリ３１が劣化状態にあるかの判定を確定せずに終了する（ステップＳ１０１に戻る）。なお、劣化予兆判定部３４ｃによる判定又は劣化判定部３４ｄによる判定を抑制することには、本フローチャートの処理を終了せず、劣化予兆判定部３４ｃによる判定結果、劣化判定部３４ｄによる判定結果を参考判定結果として確定させること等を含む。また、後述するステップＳ１１２にて、参考判定結果として表示モニタ３５に表示させること等も含む。

また、ステップＳ１１０にて、判定条件を満たさない場合は、ステップＳ１１１に進む。

次に、ステップＳ１１１にて、ステップＳ１０５における仮劣化予兆判定を劣化予兆判定として確定させる。すなわち、バッテリ３１に劣化予兆があるという判定を確定させる。また、ステップＳ１０７における仮劣化判定を劣化判定として確定させる。すなわち、バッテリ３１は劣化状態であるという判定を確定させる。劣化予兆判定又は劣化判定を精度良く行えない可能性がある場合、すなわち、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していた場合及び車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態にあった場合に該当しないからである。

次に、ステップ１１２にて、劣化予兆判定と劣化判定結果を表示モニタ３５に表示し、警告を行う。なお、警告表示は、劣化予兆判定結果と劣化判定結果の両方を表示してもよいし、いずれか一方を表示してもよい。また、劣化予兆判定結果について、バッテリ３１に劣化予兆があると判定された場合にのみ警告表示を行ってもよいし、劣化予兆がないと判定された場合について通知表示を行ってもよい。また、同様に、劣化判定結果について、バッテリ３１が劣化状態であると判定された場合にのみ警告表示を行ってもよいし、劣化状態でないと判定された場合について通知表示を行ってもよい。

上述した図２のバッテリ劣化検出処理は、車両１の始動の度に繰り返し行われる。

次いで、本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０の作用について説明をする。

本実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０（フラグ設定部３４ａ、フラグ記憶部３４ｂ）は、車両１の始動の度に、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値に基づいて、バッテリ３１の劣化予兆フラグを設定し、記憶する。又、バッテリ劣化検出装置３０（劣化予兆判定部３４ｃ）は、過去に劣化予兆フラグを記憶された回数に基づいて、バッテリ３１に劣化予兆があるか否かを判定する。具体的には、劣化予兆判定部３４ｃは、今回の車両１の始動までのＮ１回の始動のうち、劣化予兆フラグが記憶された回数がＮ２回以上である場合に、バッテリ３１に劣化の予兆があると判定する。これにより、今回の車両１の始動に伴う劣化予兆の検出のみではなく、過去に劣化予兆フラグが記憶された回数（複数回）に基づいて、劣化予兆があると判定を行うため、何らかの理由でたまたま劣化予兆の検出がされた場合等の誤判定を防止することができる。

また、バッテリ劣化検出装置３０（劣化判定部３４ｄ）は、劣化予兆判定部３４ｃによりバッテリ３１に劣化予兆があると判定された場合に、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値に基づいて、バッテリ３１は劣化状態であるか否かを判定する。具体的には、劣化予兆判定部３４ｃによりバッテリ３１に劣化予兆があると判定された場合であって、車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧値が第２所定時間Ｔ２以上継続してＶ１より低いＶ２未満であった場合に、バッテリ３１は劣化状態であると判定する。これにより、予め劣化予兆判定をした上で、劣化判定を行うため、誤判定を防止することができる。

また、バッテリ劣化検出装置３０（第１劣化判定抑制部３４ｅ）は、車両１の始動後の所定時間におけるバッテリ３１の充電電流値に基づいて、劣化判定部による判定を抑制するか否かを判定する。具体的には、車両１の始動後の所定時間におけるバッテリ３１の充電電流値が第３所定時間Ｔ３以上継続してＩ１以上であった場合に、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄによる判定を抑制する。これにより、劣化予兆判定又は劣化判定を精度良く行えない可能性がある場合、すなわち、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していた場合を検出することができる。また、この場合に、劣化予兆判定又は劣化判定を抑制することで、誤判定を回避することができる。また、精度に問題がある判定に基づいて、例えば、バッテリを交換するか否か等の判断が行われることを回避することができる。

また、バッテリ劣化検出装置３０（第１劣化判定抑制部３４ｅ）は、車両１の始動後の所定時間におけるバッテリ３１の充電電流値に基づいて、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していた場合を検出する。これにより、バッテリ３１のＳＯＣを直接検出するセンサ等を用いる必要がないため、車両１の質量、コストの増加等を抑制することができる。

また、バッテリ劣化検出装置３０（第２劣化判定抑制部３４ｆ）は、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値と、前回までの車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値の履歴と、に基づいて、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄによる判定を抑制するか否かを判定する。具体的には、今回の車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値から前回までの該履歴の平均値を減じた値がＶ３以上である場合に、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄによる判定を抑制する。これにより、劣化予兆判定又は劣化判定を精度良く行えない可能性がある場合、すなわち、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であった場合を検出することができる。また、この場合に、劣化予兆判定又は劣化判定を抑制することで、誤判定を回避することができる。また、精度に問題がある判定に基づいて、例えば、バッテリ３１を交換するか否か等の判断が行われることを回避することができる。また、該平均値は、履歴のうち、第２劣化判定抑制部３４ｆにより判定を抑制しないと判定された場合に係る履歴の平均値であるとより好ましい。これにより、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であった場合をより精度よく検出することができる。

また、バッテリ劣化検出装置３０（第２劣化判定抑制部３４ｆ）は、今回の車両の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値と、前回までの車両１の始動時におけるバッテリ３１の電圧代表値に基づいて、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であった場合を検出する。これにより、車両１の停止（いわゆるイグニッションオフ）後に電圧をモニタリングする装置を設けたり、車両１の停止後の経過時間をタイマ等で計測したりすることなく、バッテリ３１の充電分極状態を検出することができるため、車両１の質量、コスト等の増加を抑制することができる。また、車両１の停止中における放電量を抑制できるため、バッテリ３１の上がり等の問題が生じることを防止することができる。

また、バッテリ劣化検出装置３０（表示モニタ３５）は、劣化予兆判定部３４ｃによりバッテリ３１に劣化予兆があると判定された場合に、車両１の乗員にバッテリ３１に劣化予兆があることを警告する。また、劣化判定部３４ｄによりバッテリ３１は劣化状態であると判定された場合に、車両１の乗員にバッテリ３１は劣化状態であることを警告する。これにより、車両１の運転者等にバッテリ３１の交換等を促すことができる。

また、バッテリ劣化検出装置３０は、バッテリ３１の仮劣化予兆判定と仮劣化判定を行った後に、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していたか否かの判定と車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かの判定を行う。これにより、例えば、始動時に、仮劣化予兆判定と劣化判定を行い、始動後に、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していたか否かの判定と車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かの判定を行うことができるため、処理を効率的に行うことが可能である。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、図８は、上述した実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０の変形例によるバッテリ劣化検出処理のフローチャートである。

図８を参照するに、該変形例のバッテリ劣化検出処理のフローチャートは、上述した実施形態に係る図２のバッテリ劣化検出処理フローチャートの各ステップの入れ替えを行ったものである。具体的には、図２では、ステップＳ１０３、Ｓ１０５において、それぞれ、仮劣化予兆判定、仮劣化判定を行う。その後、ステップＳ１０９、Ｓ１１０にて、それぞれ、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していたか否かの判定と車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かの判定を行っている。これに対して、図８では、ステップＳ１０３、Ｓ１０４にて、それぞれ、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していたか否かの判定と車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったか否かの判定を行う。その後、ステップＳ１０８、Ｓ１１０にて、劣化予兆判定、劣化判定を行っている。

該変形例において、ステップＳ１０３にて、判定条件を満たす場合、すなわち、車両１の始動時におけるバッテリ３１のＳＯＣが低下していたと判定された場合は、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄによる判定を抑制する。同様に、ステップＳ１０４にて、判定条件を満たす場合、すなわち、車両１の始動時におけるバッテリ３１が充電分極状態であったと判定された場合は、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄによる判定を抑制する。具体的には、ステップＳ１０３、１０４の双方とも、判定条件を満たす場合、劣化予兆判定部３４ｃによる劣化予兆判定と劣化判定部３４ｄによる劣化判定は行わない（ステップＳ１０１に戻る）。なお、上述した実施形態と同様、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄによる判定を抑制することには、本フローチャートの処理を終了せず、劣化予兆判定部３４ｃ、劣化判定部３４ｄによる判定を行い、判定結果を参考判定結果とする等を含む。また、ステップＳ１１１にて、参考判定結果として表示モニタ３５に表示させること等も含む。

該変形例についても上述した実施形態に係るバッテリ劣化検出装置３０と同様の作用、効果を奏する。

また、上述した実施形態において、車両１は、ハイブリッド車であったが、任意の車両でよく、電気自動車、燃料電池車、エンジン車（エンジンのみを動力源とする車両）であってもよい。例えば、エンジン車の場合、車両１の始動は、エンジン１０の始動とし、バッテリ３１はオルタネータからの電力供給により充電されるものとして、バッテリ劣化検出装置３０によるバッテリ３１の劣化検出処理が行われてよい。なお、エンジン車の場合、車両１の始動時（エンジン１０の始動時）においては、バッテリ３１からエンジン１０のスタータに電力供給が行われることにより、バッテリ３１の電圧値が低下する。また、エンジン車の場合、アイドリングストップ機能を有する車両については、アイドリングストップ後の再始動に対しても、上述したバッテリ劣化検出装置３０によるバッテリ３１の劣化検出処理が行われてよい。

また、上述した実施形態において、バッテリ劣化検出装置３０は、劣化判定部３４ｄによるバッテリ３１は劣化状態であるとの判定結果等を表示モニタ３５に表示して警告を行うが、他の方法による警告を行ってもよい。例えば、バッテリ劣化検出装置３０はスピーカを含み、劣化判定部３４ｄによるバッテリ３１は劣化状態であるとの判定結果に対応する音声信号をスピーカに入力させて、音声による警告を行うようにしてもよい。また、表示モニタ３５による画像表示とスピーカによる音声出力とを組み合わせて警告を行う等してもよい。

１ 車両
３０ バッテリ劣化検出装置
３１ バッテリ
３２ 電圧センサ
３３ 電流センサ
３４ バッテリＥＣＵ
３４ａ フラグ設定部
３４ｂ メモリ（フラグ記憶部）
３４ｃ 劣化予兆判定部
３４ｄ 劣化判定部
３４ｅ 第１劣化判定抑制部
３４ｆ 第２劣化判定抑制部
３５ 表示モニタ（警告部）

Claims (9)

1. 車両に搭載されたバッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出装置であって、
   前記車両の始動の度に、前記車両の始動時における前記バッテリの電圧値に基づいて、前記バッテリの劣化予兆を示すフラグを設定するフラグ設定部と、
   該フラグを記憶するフラグ記憶部と、
   過去に前記フラグが記憶された回数に基づいて、前記バッテリに劣化予兆があるか否かを判定する劣化予兆判定部と、
   前記劣化予兆判定部により前記バッテリに劣化予兆があると判定された場合に、前記バッテリの前記電圧値に基づいて、前記バッテリは劣化状態であるか否かを判定する劣化判定部と、を備える、
   バッテリ劣化検出装置。
2. 前記劣化予兆判定部は、
   今回の前記車両の始動までの第１所定回数の前記車両の始動のうち、前記フラグが記憶された回数が第２所定回数以上である場合に、前記バッテリに劣化予兆があると判定する、
   請求項１に記載のバッテリ劣化検出装置。
3. 前記フラグ設定部は、
   前記バッテリの前記電圧値が第１所定時間以上継続して第１所定電圧値未満であった場合に、前記フラグを設定し、
   前記劣化判定部は、
   前記劣化予兆判定部により前記バッテリは劣化予兆があると判定された場合であって、前記バッテリの前記電圧値が第２所定時間以上継続して前記第１所定電圧値より低い第２所定電圧値未満であった場合に、前記バッテリは劣化状態であると判定する、
   請求項１又は２に記載のバッテリ劣化検出装置。
4. 前記車両の始動後の所定時間における前記バッテリの充電電流値に基づいて、前記劣化判定部による判定を抑制するか否かを判定する第１劣化判定抑制部を備える、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバッテリ劣化検出装置。
5. 前記第１劣化判定抑制部は、
   前記充電電流値が第３所定時間以上継続して所定電流値以上であった場合に、前記劣化判定部による判定を抑制すると判定する、
   請求項４に記載のバッテリ劣化検出装置。
6. 前記第１劣化判定抑制部により前記劣化判定部による判定を抑制しないと判定された場合に、今回の前記車両の始動時における前記バッテリの電圧代表値と、前回までの前記車両の始動時における前記バッテリの電圧代表値の履歴と、に基づいて、前記劣化判定部による判定を抑制するか否かを判定する第２劣化判定抑制部を備える、
   請求項４又は５に記載のバッテリ劣化検出装置。
7. 前記第２劣化判定抑制部は、
   今回の前記車両の始動時における前記バッテリの電圧代表値から前記履歴の平均値を減じた値が第３所定電圧値以上である場合に、前記劣化判定部による判定を抑制すると判定する、
   請求項６に記載のバッテリ劣化検出装置。
8. 前記平均値は、
   前記履歴のうち、前記第２劣化判定抑制部により判定を抑制しないと判定された場合に係る履歴の平均値である、
   請求項７に記載のバッテリ劣化検出装置。
9. 前記劣化判定部により前記バッテリは劣化状態であると判定された場合に、前記車両の乗員に前記バッテリは劣化状態であることを警告する警告部を備える、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載のバッテリ劣化検出装置。

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