JP2015162914A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】鉛バッテリと蓄電部を並列に接続する蓄電システムにおいて、蓄電部の放電電流に基づいて鉛バッテリの状態を判定する技術を提供する。【解決手段】蓄電システムは、車両の負荷に電力を供給する蓄電システムであって、鉛バッテリと、鉛バッテリに並列に接続される蓄電部と、を含む電源部と、蓄電部から車両の負荷へ流れる電流値を測定する計測部と、鉛バッテリの状態を判定する判定部と、を備える。判定部は、計測部を介して蓄電部から車両の負荷へ流れる放電電流の電流値を取得すると共に、取得する蓄電部の電流値に基づいて鉛バッテリの劣化を判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、異なる種類の蓄電素子を並列接続した蓄電システムに関する。

一般的に蓄電システムに用いられる蓄電素子としては、鉛バッテリ、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等のキャパシタが知られている。現在、車両に搭載される負荷（エンジン始動のためのスタータや車両補機など）へ電力を供給する蓄電システムには、蓄電素子として鉛バッテリが広く用いられている。鉛バッテリは、放電深度（Depth Of Discharge；ＤＯＤ）が深い放電をすると劣化の速度が速くなるため深い放電は推奨されず、劣化防止の観点では満充電を維持することが好ましい。しかしながら、エンジンを始動させるためのスタータや車両を駆動するモータジェネレータは、比較的大きな電力を必要とするため鉛バッテリの劣化が顕著となる。

上述の問題を解決するための蓄電システムとして、鉛バッテリと、リチウムイオン電池とを並列に接続する電源部を有し、電源部から負荷へ電力を供給する蓄電システムが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２１９５７５号公報

一方で、鉛バッテリに加えて他の蓄電素子を並列に接続する蓄電システムは、鉛バッテリや蓄電素子の状態検出が複雑になる問題がある。特に、引用文献１の蓄電システムは、鉛バッテリの放電を抑制することに技術的意義があるため、鉛バッテリと、リチウムイオン電池とが、同じように充放電されるわけではない。具体的には、鉛バッテリの電力消費を抑え、リチウムイオン電池から積極的に電力を取り出す構成となる。そのため、電源部全体の蓄電システムとしての物理特性（電圧、電流、温度等）だけでは、電源部を構成する各蓄電素子の状態を判定することができない。各蓄電素子の状態を判定するためには、各々の蓄電素子の物理特性を個別に検出する必要があり、物理特性を測定する計測部の構成が複雑になる問題がある。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、鉛バッテリに加えて他の蓄電素子を並列に接続する蓄電システムにおいて、簡単な構成で鉛バッテリを含む蓄電素子の劣化状態を判定できる技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のある態様の蓄電システムは、車両の負荷に電力を供給する蓄電システムであって、鉛バッテリと、鉛バッテリに並列に接続される蓄電部と、を含む電源部と、蓄電部から車両の負荷へ流れる放電電流の電流値を測定する計測部と、鉛バッテリの状態を判定する判定部と、を備える。判定部は、計測部を介して蓄電部から車両の負荷へ流れる放電電流の電流値を取得すると共に、取得する蓄電部の電流値に基づいて鉛バッテリの劣化を判定する。

本発明によれば、鉛バッテリとは異なる他の蓄電素子を含む蓄電部を、鉛バッテリに並
列に接続する蓄電システムにおいて、蓄電部から負荷へ供給される電流値を用いて、鉛バッテリの状態を判定する蓄電システムを提供することができる。この構成によると、鉛バッテリの劣化を他の蓄電素子の物理特性の測定値を使って判定できるので、物理特性を検出する計測部の構成を簡略化できる。

本発明の実施の形態に係る蓄電システムの模式図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電システムの回路図である。 電源部の充放電サイクルと各蓄電素子の放電電流の関係を示すグラフである。 電源部の充放電サイクルと各蓄電素子のインピーダンスの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る判定部の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電システムにおける判定処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る蓄電システムにおける鉛バッテリ交換検出処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る蓄電システムにおける鉛バッテリ劣化判定処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る蓄電システムにおける蓄電部劣化判定処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る蓄電部の内部構成を示す断面図である。

（蓄電システムの概要）
図１を参照して本発明の実施の形態の概要を述べる。図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１００の概要を模式的に示す図である。実施の形態に係る蓄電システム１００は、自動車等の車両に搭載される電装部品４１０等の負荷４００に電力を供給する電源部３００と、電源部３００の状態を計測したり、電源部３００の充放電を制御したりする蓄電制御部２００を備える。蓄電制御部２００は、電源部３００の電圧、電流、温度等を計測する計測部７００と、計測部７００が計測する測定値や予め記憶されている制御パラメータを使って電源部３００の状態を判定する判定部６００と、判定部６００の判定した結果に基づいて、電源部３００の充放電を制御する充放電制御部２１０とを含む。

実施の形態に係る電源部３００は、車載用の蓄電部として従来から使用される鉛バッテリ３１０と、鉛バッテリ３１０と並列に接続された蓄電部３２０を備える。蓄電部３２０は、鉛バッテリ３１０とは異なる充放電特性を有する蓄電素子が用いられる。具体的には鉛バッテリ３１０よりも充放電サイクルに対する耐性が高い蓄電素子が用いられる。以下本明細書においては、蓄電部３２０としてニッケル水素電池を利用することを前提に説明するが、蓄電部３２０は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池や電気二重層コンデンサ等のキャパシタを用いても実現できる。ニッケル水素電池は、同じ総放電電気量で比較した際に、鉛バッテリよりも内部抵抗の増加率が小さい。

負荷４００は、電装部品４１０の他、エンジンを始動するためのスタータ４２０も含む。車載用の電装部品４１０としては、例えばヘッドライト、エアコン、デフォッガ、オーディオ、メータ、ストップランプ、フォグランプ、ウィンカ、パワーステアリング、パワーウインドウ、エンジン電装品等が挙げられる。

オルタネータ５００は、エンジンの動力を利用して交流電力を発電する。オルタネータ５００が発電した交流電力は、図示しないレギュレータや整流器を介して負荷４００に供給されたり、充放電制御部２１０の制御の下、電源部３００に蓄電されたりする。
（蓄電部の状態判定）
図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１００の回路構成を模式的に示す図である。上述したように、蓄電システム１００は、電源部３００と、蓄電制御部２００とを備える。電源部３００は、鉛バッテリ３１０と、蓄電部３２０と、電源部３００の温度を検出するサーミスタ３３０を備える。鉛バッテリ３１０と蓄電部３２０は、スイッチ８００を介して並列に接続される。蓄電部３２０は、スイッチ８００を介して、負荷４００やオルタネータ５００に接続される。蓄電部３２０は、スイッチ８００がオフ状態に制御されると、負荷４００やオルタネータ５００から切り離される。スイッチ８００は、例えば既知のリレースイッチや半導体スイッチを用いて実現できる。また、蓄電システム１００は、蓄電部３２０に直列に接続されるシャント抵抗７２０を備えており、蓄電部３２０の充放電電流を計測することができるようになっている。

蓄電制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５０、記憶部２６０、スイッチ制御回路２７０および電圧電流検出回路２８０を含む。電圧電流検出回路２８０は、電源部３００の電圧を検出する。また、電圧電流検出回路２８０は、シャント抵抗７２０の電圧降下から、蓄電部３２０の充放電電流を検出する。なお、シャント抵抗７２０の代わりにホール素子を使うこともできる。ＣＰＵ２５０は、サーミスタ３３０から温度に基づく電気信号が入力され、サーミスタ３３０の近傍の温度を検出する。スイッチ制御回路２７０は、スイッチ８００の作動状態を制御することで、蓄電部３２０から負荷４００への放電や、オルタネータ５００から蓄電部３２０への充電を停止できるようになっている。

ＣＰＵ２５０は、蓄電制御部２００の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＰＵ２５０は記憶部２６０に格納された劣化判定プログラムを読み出して実行することで、鉛バッテリ３１０の劣化状態の判定を行う。図示はしないが、記憶部２６０はＣＰＵ２５０が実行可能なプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）の他、ＣＰＵ２５０の作業用領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。また、値を更新していく必要があるパラメータを格納するためにＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリを備えることもできる。

また、記憶部２６０は、本発明の実施形態の劣化判定プログラムのほかに、蓄電部３２０の過充電過放電を防止するための電池保護プログラムや、出力電流のピーク値を制限する電流制限プログラム等、蓄電部３２０の充放電制御に関するプログラムを格納することもできる。この場合、ＣＰＵ２５０は、上述の劣化判定プログラムのほか、記憶部２６０に格納されているプログラムを実行することで、蓄電部３２０の充放電制御も行うことができる。

（劣化判定の原理）
次に、本発明の実施形態に係る劣化判定の原理について説明する。

図３および図４は、電源部３００を構成する鉛バッテリ３１０の劣化と蓄電部３２０の放電電流との関係を示すための図である。図３および図４に示す結果を得るために行われる試験の条件については、以下に記載する。

（試験条件）
定格電圧１２Ｖの鉛バッテリと定格電圧１２Ｖのニッケル水素電池を並列に接続して構成した電源部３００に、負荷４００を模擬する抵抗器と、オルタネータを模擬する外部電源を接続して充放電する。鉛バッテリとニッケル水素電池の放電電流及びインピーダンス推移を以下の条件で評価する。

環境温度：６０℃において、以下の充放電を１サイクルとし、複数回繰り返す。
（ｉ） 放電：４５Ａ／５９．０秒。
（ｉｉ） 放電：３００Ａ／１．０秒。
（ｉｉｉ） 充電：充電電圧１４．０Ｖ、制限電流１００Ａ／６０秒。

ここで、（ｉ）〜（ｉｉｉ）の充放電を３６００回繰り返した後、環境温度６０℃にて４８時間放置する（１サイクル）。４８時間の放置終了後、再び（ｉ）〜（ｉｉｉ）を繰り返す。上記の充放電、及び放置の繰り返し試験を、所定回数実施した後、鉛バッテリとニッケル水素電池の並列接続を解除し、抵抗測定器（交流電圧）を用いて、鉛バッテリ、ニッケル水素電池、それぞれのインピーダンスを測定する。また、（ｉｉ）の放電時に流れる鉛バッテリの放電電流Ｉｐ、ニッケル水素電池の放電電流Ｉｓを配線上に配置したシャント抵抗の電圧降下より算出する。

この試験では、便宜上、インピーダンス（内部抵抗）の初期値に対する比率が２２０％を超えた場合にその蓄電素子が劣化していると判定する。蓄電素子が劣化した場合には、劣化した蓄電素子を劣化していない新しい蓄電素子に交換し、試験を継続する。

図３は、上記充放電試験のサイクル回数に対する放電電流Ｉｐ、Ｉｓをプロットとしたグラフであり、図４は、インピーダンスＲｐ、Ｒｓをそれぞれ、初期値に対する比率をプロットしたグラフである。各蓄電素子の劣化が進むと、インピーダンスが急激に増加し、初期値に対する比率が２２０％を越える。図４は、各蓄電素子のインピーダンス、すなわち、内部抵抗の変化を示しており、各蓄電素子の劣化状態を直接的に判定することができる。図４において、鉛バッテリのインピーダンスの比率が非連続に変化するポイントが、鉛バッテリを交換したタイミングに対応する。

図３と図４を比較すると、鉛バッテリのインピーダンスの比率が２２０％を超えるサイクル回数に対応して、ニッケル水素電池の放電電流に変化が見られることが理解できる。具体的には、図３に示すように、サイクル回数が少ないうちは、放電電流に変化が見られないが、サイクル回数が増加し、鉛バッテリが劣化してくると、ニッケル水素電池の放電電流が急激に大きくなる。従って、ニッケル水素電池の放電電流の変化量を元に、鉛バッテリの劣化を判定することができる。具体的には、ニッケル水素電池から負荷へ供給される電流値を検出し、劣化前の電流値を初期値とした場合の初期値に対する比率が所定の値を越えた際に、鉛バッテリが劣化していると判定する。

また、鉛バッテリが劣化し、新しい鉛バッテリに交換した後の変化に着目すると、サイクル回数に対する放電電流の推移は、鉛バッテリの交換前の放電電流の推移と同じ傾向を示すことが理解できる。放電電流の絶対値自体は変化するが、鉛バッテリのインピーダンスの比率が２２０％を超えるサイクル回数に対応して、放電電流が初期値から変化するという傾向は同じである。このことから、鉛バッテリを交換した後も、上述と同じ原理を用いて、蓄電素子の電流値の変化量を元に、鉛バッテリの劣化を判定できることが理解できる。

一方、図４に示すように、蓄電素子の劣化が進むと、鉛バッテリの交換するタイミングが早くなる。蓄電素子が劣化すると内部抵抗が増加するため、鉛バッテリが頻繁に使用されることになり、それが鉛バッテリの交換するタイミングが早くなる要因となっている。図３に示すように、蓄電素子が劣化すると、鉛バッテリ３１０から負荷へ流れる放電電流が増加する一方、蓄電部３２０から負荷４００へ流れる放電電流が減少する。この特徴を利用することで、蓄電素子の劣化を判定することもできる。具体的には、鉛バッテリを交換した後の蓄電部３２０から負荷４００へ流れる放電電流の絶対値が、所定の閾値以下であった場合、蓄電部３２０を構成する蓄電素子が劣化していると判定する。

本願発明の劣化判定は、斯かる原理を利用して、電源部３００が負荷４００へ電力を供給する状態における蓄電部３２０の放電電流の推移を監視することで、鉛バッテリ３１０の劣化を判定する構成となっている。また、蓄電部３２０の放電電流の絶対値に基づいて、蓄電部３２０の劣化状態を判定する構成となっている。蓄電部３２０の放電電流は、インピーダンスとは異なり、直接、シャント抵抗７２０で検出することができるので、上述の劣化判定方法は、電源部３００の物理量を測定する計測部の構成を簡略化することができる。
（判定部の構成）
図５は、判定部６００の構成を説明するための機能ブロック図である。記憶部２６０は、設定値や制御パラメータを記憶している。取得部６４０は、記憶部２６０に記憶されている制御パラメータを取得する制御パラメータ取得部６４２と、記憶部２６０に記憶されている設定値を取得する初期電流値取得部６４４と、計測部７００が測定する測定値を取得する電流取得部６４６と、を含む。演算部６５０は、初期電流値取得部６４４が取得する設定値と、計測部７００が測定する測定値とを用いて、放電電流の変化を表す状態値を演算する。比較部６２０は、制御パラメータ取得部６４２が取得する制御パラメータと演算部６５０が演算する状態値を比較する。判定部６００は、記憶部２６０と、取得部６４０と、演算部６５０と、比較部６２０とを備え、比較部６２０の結果から鉛バッテリの状態を判定する。

記憶部２６０は、設定値として、放電電流の変化を検出するための初期電流値Ｉｓｉが記憶される。初期値電流値Ｉｓｉは、鉛バッテリ３１０及び蓄電部３２０が劣化していない状態において、電源部３００から負荷４００へ電力を供給する際に、蓄電部３２０から負荷４００へ流れる電流の値が設定される。また、記憶部２６０は、制御パラメータとして、鉛バッテリ３１０の劣化判定を行うための閾値αと、蓄電部３２０の劣化判定を行うための下限放電電流値Ｉｍｉｎと、鉛バッテリ３１０の交換検出を行うための閾値γが記憶される。

演算部６５０は、電流取得部６４６が取得する放電電流Ｉｓを、初期電流値取得部６４２が取得する初期電流値Ｉｓｉで商算して、初期電流値Ｉｓｉに対する放電電流Ｉｓの初期電流比率Ｒｉを算出する。また、演算部６５０は、放電電流の差分電流Ｉｄ＝Ｉｓ−Ｉｓｉを算出する。

比較部６２０は、演算部６５０が演算した初期電流比率Ｒｉと、制御パラメータ取得部６５２が取得する閾値αとを比較し、初期電流比率Ｒｉが閾値αより小さい場合に、鉛バッテリ３１０が劣化していると判定する。

なお、本発明の実施形態における劣化判定は、蓄電部３２０の放電電流の変化量と鉛バッテリ３１０の劣化度の関係から判断することに特徴があり、必ずしも初期電流値Ｉｓｉに対する放電電流Ｉｓの初期電流比率Ｒｉを算出する必要はない。例えば、放電電流Ｉｓと初期電流値Ｉｓｉの差分（Ｉｓｉ−Ｉｓ）の大きさで劣化を判定することもできる。

上記劣化判定において、劣化判定の精度は、電流値を検出する際の条件に依存する。例えば、内部抵抗は温度依存性を持っているため、極端に環境温度が異なる場合には、劣化判定にも影響を及ぼす場合もあり得る。通常の使用条件下であれば、これらの条件の違いが判定結果に影響を与えることは少ないが、精度を向上させるためには、これらの検出時の条件が一定となるように構成することが好ましい。

具体的には、車両始動時に取得する測定値を使用することが好ましい。車両始動時において、環境温度、エンジン温度、クランク位置等に代表される各種条件は、ほぼ一定とみ
なせる。そのため、電源部３００から負荷４００へ電力が供給される際、蓄電部３２０から供給される電力の電流は、鉛バッテリ３１０と蓄電部３２０の劣化状態、すなわち鉛バッテリ３１０と蓄電部３２０の内部抵抗の値によって決まる。特に、劣化判定で使用される電流値は、電源部３００がスタータ４２０へ電力を供給する際に検出される電流値を用いることが好ましい。

また、スタータ４２０は、負荷４００の中で、比較的大電力を必要とするものであり、電装部品４１０の作動状態の影響を受けにくい。例えば、電装部品４１０は、ヘッドライトなどが含まれるが、ヘッドライトの作動状態は、車両の状態によって変化する。具体的には、夜間の走行であれば、ヘッドライトがオン状態に制御されるが、日中の走行であれば、ヘッドライトがオフ状態に制御される。そのため、これらの電装部品４１０の作動状態に応じて、電源部３００から負荷４００への放電条件が変化するおそれがある。一方、スタータ４２０は、電装部品４１０の作動状態に依存する消費電力に比べて大電流を消費するため、電装部品４１０の作動状態による影響をほとんど無視できる。つまり、スタータ４２０へ電力を供給する際の放電電流を検出することで、実質的に同じ条件下における電源部３００の放電電流を検出することができるようになる。

上述の説明では、主に、測定条件を一定にするという観点で説明したが、測定結果を補正することで、劣化判定の精度を向上させることもできる。例えば、複数の温度条件における放電電流と劣化判定の結果を予め実験等によって見積もり、温度の影響を排除して劣化判定を行うように構成することもできる。補正に関する計算式や具体的なやり方等については、周知の技術であるのでここでは説明を省略する。

次に、劣化した鉛バッテリ３１０の交換を検出する検出処理について説明する。図３に示されるように、劣化した鉛バッテリ３１０が交換されると、電源部３００が負荷４００へ電力を供給する際の蓄電部３２０から負荷４００へ流れる放電電流Ｉｓの絶対値は、初期電流値Ｉｓｉと比較して、明らかに小さな値となる。従って、蓄電部３２０の放電電流Ｉｓが初期電流値Ｉｓｉより小さくなった場合、鉛バッテリ３１０が交換されたと判定することができる。鉛バッテリ３１０の劣化による放電電流Ｉｓの変化は、増加方向の変化であるため、鉛バッテリ３１０の交換に伴う放電電流Ｉｓの変化と、鉛バッテリ３１０の劣化に伴う放電電流Ｉｓの変化は、明確に区別できる。具体的には、演算部６５０は、放電電流の差分電流Ｉｄ＝Ｉｓ−Ｉｓｉを算出する。比較部６２０は、差分電流Ｉｄと閾値γを比較し、差分電流Ｉｄが閾値γより大きい場合に、鉛バッテリ３１０が交換されたと判定するように構成される。

図３に示すように、劣化した鉛バッテリ３１０を交換すると、鉛バッテリ３１０と蓄電部３２０の内部抵抗比が大きく変化するため、劣化判定に用いられる初期電流値Ｉｓｉの値を更新する必要がある。具体的には、上述の交換検出処理に基づいて、鉛バッテリ３１０の交換が検出された後、記憶部２６０は、鉛バッテリ３１０交換後の放電電流Ｉｓを新しい初期電流値Ｉｓｉとして、書き換える。従って、初期電流値Ｉｓｉは、値が随時書き換えられる制御パラメータであるため書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されることが好ましい。鉛バッテリが交換された後の劣化判定処理は、更新された初期電流値Ｉｓｉを使って行われる。

図６は、本発明の実施の形態に係る電源部３００の判定処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける判定処理は、例えば蓄電システム１００を搭載する車両のエンジンが始動する際に開始される。図６に示すように、判定処理は、鉛バッテリ劣化判定処理と、蓄電部劣化判定処理と、鉛バッテリ交換検出処理とを含む。図６のフローチャートでは、鉛バッテリ交換検出処理の次に鉛バッテリ劣化判定処理が行われ、その後、蓄電部劣化判定処理が行われるように構成されている。本発明の実施の形態に係
る電源部３００の判定処理は、鉛バッテリ交換検出処理を最初に行う構成とすることが好ましい。鉛バッテリ交換検出処理を行うことで、初期電流値Ｉｓｉを最新のデータに更新できるので、劣化判定処理の精度を向上させることができる。ただし、必ずしも鉛バッテリ交換検出処理を最初に行う必要があるわけではなく、これらの処理は順不同であり適宜入れ替えることができる。
（鉛バッテリの交換検出）
図７は、図６のフローチャートのうちの鉛バッテリ交換検出処理のフローチャートである。図７のフローチャートの処理が終わった後は、図６のフローチャートに従って鉛バッテリ劣化判定処理（Ｓ２００）に移行する。

電流取得部６４６は、スタータ４２０へ電力を供給して車両のエンジンを始動する際に、蓄電部３２０からスタータ４２０を含む負荷４００へ流れる放電電流Ｉｓを取得する（Ｓ１１０）。制御パラメータ取得部６４２は、記憶部２６０に記憶されている初期電流値Ｉｓｉを取得する（Ｓ１２０）。演算部６５０は、差分電流Ｉｄ＝Ｉｓ−Ｉｓｉを算出する（Ｓ１３０）。制御パラメータ取得部６４２は、記憶部２６０に記憶されている交換閾値γを取得する（Ｓ１４０）。比較部６２０は、差分電流Ｉｄと閾値γを比較した結果、差分電流Ｉｄが閾値γより小さい場合（Ｓ１５０のＹ）、鉛バッテリ３１０は交換されてないと判定する（Ｓ１５２）。差分電流Ｉｄが閾値γより大きい場合（Ｓ１５０のＮ）、鉛バッテリ３１０が交換されたと判定する（Ｓ１５４）。鉛バッテリ３１０が交換されたと判定された場合に、記憶部２６０は、鉛バッテリ３１０交換後の放電電流Ｉｓを新しい初期電流値Ｉｓｉとして、書き換える（Ｓ１５６）。
（鉛バッテリの劣化判定）
図８は、図６のフローチャートのうちの鉛バッテリ劣化判定処理のフローチャートである。図８のフローチャートの処理が終わった後は、図６のフローチャートに従って蓄電部劣化判定処理（Ｓ３００）に移行する。

電流取得部６４６は、スタータ４２０へ電力を供給して車両のエンジンを始動する際に、蓄電部３２０からスタータ４２０を含む負荷４００へ流れる放電電流Ｉｓを取得する（Ｓ２１０）。制御パラメータ取得部６４２は、記憶部２６０に記憶されている初期電流値Ｉｓｉを取得する（Ｓ２２０）。演算部６５０は、電流取得部６４６が取得した放電電流Ｉｓを、制御パラメータ取得部６４２が取得した初期電流値Ｉｓｉで商算し、放電電流の初期電流比率Ｒｉ＝Ｉｓ／Ｉｓｉを演算する（Ｓ２３０）。制御パラメータ取得部６４２は、記憶部２６０に記憶されている閾値αを取得する（Ｓ２４０）。比較部６２０は、初期電流比率Ｒｉと閾値αを比較した結果、初期電流比率Ｒｉが閾値αより大きい場合（Ｓ２５０のＹ）、鉛バッテリ３１０は正常であると判定する（Ｓ２５２）。初期電流比率Ｒｉが閾値αより小さい場合（Ｓ２５０のＮ）、鉛バッテリ３１０は劣化していると判定する（Ｓ２５４）。
（蓄電部の劣化判定）
図９は、図６のフローチャートのうちの蓄電部劣化判定処理のフローチャートである。図９のフローチャートの処理が終わった後は、図６のフローチャートに従って本発明の実施の形態に係る判定処理を終了する。

電流取得部６４６は、スタータ４２０へ電力を供給して車両のエンジンを始動する際に、蓄電部３２０からスタータ４２０を含む負荷４００へ流れる放電電流Ｉｓを取得する（Ｓ３１０）。制御パラメータ取得部６４２は、記憶部２６０に記憶されている下限放電電流値Ｉｍｉｎを取得する（Ｓ３４０）。比較部６２０は、蓄電部３２０の放電電流Ｉｓと下限放電電流値Ｉｍｉｎを比較した結果、蓄電部３２０の放電電流Ｉｓが下限放電電流値Ｉｍｉｎより大きい場合（Ｓ３５０のＹ）、蓄電部３２０は正常であると判定する（Ｓ３５２）。蓄電部３２０の放電電流Ｉｓが下限放電電流値Ｉｍｉｎより小さい場合（Ｓ３５０のＮ）、蓄電部３２０は劣化していると判定する（Ｓ３５４）。

なお、ステップ２１０やステップ３１０の処理は、鉛バッテリ交換検出処理の過程で取得した放電電流Ｉｓを流用することもできる。具体的には、鉛バッテリ交換検出処理時において、エンジンを始動する際に蓄電部３２０からスタータを含む負荷４００へ流れる放電電流Ｉｓを取得した後、取得した測定値を予め記憶部２６０に記憶し、ステップ２１０やステップ３１０の処理において、記憶部２６０に記憶されたＩｓを取得するように構成することができる。このような処理を行うことにより、実質的に放電電流Ｉｓを取得できる。
（蓄電部の構成）
以上、電源部３００の劣化判定について説明した。上述の判定処理は、鉛バッテリ３１０に比べて、蓄電部３２０を構成する蓄電素子の劣化耐性が著しく大きい場合において有効となる。蓄電素子の劣化耐性は、蓄電素子の構成によって変化する。そこで、以下蓄電部３２０がニッケル水素電池である場合の蓄電部３２０の構成について簡単に説明する。

図１０は、本発明の実施の形態に係る蓄電部３２０の内部構成を模式的に示す図であり、より具体的にはニッケル水素電池の内部構成の一例を模式的に示す図である。

実施の形態に係る蓄電部３２０は図９に示すように外装缶１７を備え、外装缶１７の内部にアルカリ電解液を充填するアルカリ蓄電池である。外装缶１７内部には、水酸化ニッケルを主正極活物質とするニッケル正極１１と、水素吸蔵合金を負極活物質とする水素吸蔵合金負極１２と、セパレータ１３とを備える。図９は、水素吸蔵合金負極１２を網点で塗りつぶした領域で示している。またニッケル正極１１は、隣り合うふたつの水素吸蔵合金負極１２の間に存在する斜線で示された領域であり、セパレータ１３は、隣り合うニッケル正極１１と水素吸蔵合金負極１２との間の白色で塗りつぶされた領域である。

上述した図６および図７は、アルカリ電解液に、タングステン化合物、モリブデン化合物、ニオブ化合物から選択されるいずれか１種以上の化合物を添加した場合における、サブ蓄電部３２０の環境温度と充電効率特性との関係を示す図である。本願の発明者は、アルカリ電解液に上述の化合物を添加することにより、蓄電部３２０の充放電サイクル試験におるサイクル特性を飛躍的に改善できることを見いだした。

このため実施の形態に係る蓄電部３２０のアルカリ電解液は、タングステン化合物、モリブデン化合物、ニオブ化合物から選択されたいずれか１種以上の化合物が添加されており、前記ニオブ化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物から選択されたいずれか１種以上の化合物の添加量は、前記正極活物質の質量に対し０．５質量％以上で２．０質量％以下であることを特徴とする。これにより、上述した電源部３００の充放電制御との相乗効果により、電源部３００の高温環境下における充電効率特性の劣化をさらに抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１００によれば、鉛バッテリ３１０と蓄電部３２０とを並列に備える電源部３００において、各部の劣化を判定するために測定すべき項目を削減することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１１ ニッケル正極、 １２ 水素吸蔵合金負極、 １３ セパレータ、 １７ 外装缶、 １００ 蓄電システム、 ２００ 蓄電制御部、 ２１０ 充放電制御部、 ２５
０ ＣＰＵ、 ２６０ 記憶部、 ２７０ スイッチ制御回路、 ２８０ 電圧電流検出回路、３００ 電源部、 ３１０ 鉛バッテリ、 ３２０ 蓄電部、 ３３０ サーミスタ、 ４００ 負荷、 ４１０ 電装部品、 ４２０ スタータ、 ５００ オルタネータ、 ６００ 判定部、 ６２０ 比較部、 ６４０ 取得部、 ６４２ 制御パラメータ取得部、 ６４４ 初期電流値取得部、 ６４６ 電流取得部、 ６５０ 演算部、 ７００ 計測部、 ７２０ シャント抵抗。

Claims (6)

1. 車両の負荷に電力を供給する蓄電システムであって、
   鉛バッテリと、前記鉛バッテリに並列に接続される蓄電部と、を含む電源部と、
   前記蓄電部から前記車両の負荷へ流れる放電電流の電流値を測定する計測部と、
   前記鉛バッテリの状態を判定する判定部と、を備え、
   前記判定部は、前記計測部を介して前記蓄電部から前記車両の負荷へ流れる放電電流の電流値を取得すると共に、取得する前記蓄電部の電流値に基づいて鉛バッテリの劣化を判定することを特徴とする蓄電システム。
2. 請求項１に記載の蓄電システムであって、
   前記車両の負荷は、エンジンを始動するためのスタータを含み、
   前記判定部が取得する前記蓄電部の電流値は、前記スタータを介してエンジンを始動する際に前記蓄電部から前記車両の負荷へ流れる放電電流の電流値であることを特徴とする蓄電システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の蓄電システムであって、
   前記判定部は、さらに、前記電源部を構成する蓄電素子が劣化していない状態において前記蓄電部から前記車両の負荷へ流れる初期電流の電流値を取得すると共に、前記初期電流の電流値より前記蓄電部の電流値が大きい場合に、前記鉛バッテリが劣化していると判定することを特徴とする蓄電システム。
4. 請求項３に記載の蓄電システムであって、
   前記判定部は、前記電源部を構成する蓄電素子が劣化していない状態において、前記蓄電部から前記車両の負荷へ流れる初期電流の電流値を記憶する記憶部を含むと共に、
   前記判定部は、前記記憶部を介して前記初期電流の電流値を取得し、前記初期電流の電流値よりも前記蓄電部の電流値が小さい場合には、前記記憶部に記憶されている初期電流の電流値を、該判定部が取得する前記蓄電部の電流値の値に更新し、更新された初期電流の電流値を用いて前記鉛バッテリの劣化を判定することを特徴とする蓄電システム。
5. 請求項３に記載の蓄電システムであって、
   前記判定部は、前記蓄電部の劣化を判定するための下限放電電流値を記憶する記憶部を含み、
   前記判定部は、該判定部が取得する前記蓄電部の電流値と前記記憶部に記憶される下限放電電流値とを比較して、下限放電電流値よりも前記蓄電部の電流値が小さい場合に、前記蓄電部が劣化していると判定することを特徴とする蓄電システム。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の蓄電システムであって、
   前記鉛バッテリおよび前記蓄電部は、各々の放電電流の積算値となる総放電電気量に応じて、内部抵抗が増大する特性を有すると共に、
   前記鉛バッテリは、前記特性において、同じ総放電電気量で比較した際に、前記蓄電部より、内部抵抗の増加率が大きいことを特徴とする蓄電システム。
   

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