JP2016215836A - バッテリ劣化判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの劣化判定の精度を向上すること。
【解決手段】バッテリ劣化判定装置１０は、バッテリ４の状態を検出する検出部１２と、当該検出部１２で検出されたバッテリ４の状態に基づいて、バッテリ４の劣化について判定する劣化判定部１１と、を備える。排気ガス浄化ユニット８の再生運転時に、発電機３で発電された電力は、バッテリ４に充電される。検出部１２は、バッテリ４の状態として、再生運転時において充電中のバッテリ４の電流値及び電圧値を検出し、この検出された電流値及び電圧値に基づいて、劣化判定部１１は、バッテリ４の劣化について判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリ劣化判定装置に関する。

従来、駆動源として内燃機関を備え、内燃機関による動力によって発電機を駆動し、発電した電力をバッテリに充電する車両がある。このような車両において、内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置を備え、排気浄化装置を昇温して再生する再生運転時に、発電機による発電を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２３０４７５号公報

バッテリを搭載する車両において、使用中のバッテリの劣化を判定することが求められている。例えば、バッテリの劣化を判定する場合において、車両走行時にバッテリの状態を検出すると、車両走行に起因する様々な要因を受けてしまい、バッテリの劣化判定の精度が低下するおそれがある。

本発明は、バッテリの劣化判定の精度を向上することが可能なバッテリ劣化判定装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両に搭載されたバッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定装置であって、車両は、駆動源である内燃機関と、当該内燃機関による動力を利用して発電する発電機と、当該発電機によって発電された電力を充電するバッテリと、内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化ユニットと、を備え、劣化判定装置は、バッテリの状態を検出する検出部と、当該検出部で検出されたバッテリの状態に基づいて、バッテリの劣化について判定する劣化判定部と、を備え、排気ガス浄化ユニットの再生運転時に、発電機で発電された電力がバッテリに充電され、検出部は、バッテリの状態として、再生運転時において充電中のバッテリの電流値及び電圧値を検出する。

このバッテリ劣化判定装置では、排気ガス浄化ユニットの再生運転時において、発電を行い、この発電した電力をバッテリに充電する際のバッテリの状態を検出するので、車両走行に起因する影響を抑制することができ、バッテリに供給される電力の電流値及び電圧値の検出精度を向上させることができる。これにより、車両走行に起因する影響を抑制して、バッテリの劣化判定の精度を向上させることができる。

劣化判定部は、再生運転時において、発電機による発電に利用される内燃機関の出力増加分として、バッテリに充電される電力に対応した出力増加分を算出する構成でもよい。これにより、再生運転時において、排気ガス浄化ユニットの再生に利用される内燃機関の出力の他に、バッテリの充電される電力に対応した内燃機関の出力増加分を、算出することができる。これにより、再生運転時における内燃機関の出力増加分を、劣化判定部によって制御することができ、発電機における発電量を制御して、バッテリの劣化判定に必要な電流を好適に制御することができる。

また、劣化判定部は、電流値に基づいて充電中のバッテリの充電容量の増加を算出し、バッテリの充電容量の増加と電圧値の増加との関係に基づいて、バッテリの満充電容量の変化を診断することで、バッテリの劣化を判定する構成でもよい。これにより、充電中におけるバッテリの充電容量の増加を考慮して、バッテリの満充電容量の劣化について判定することができる。

また、劣化判定部は、バッテリに供給される電力の電流を単位時間当たり一定とするように、内燃機関の出力増加分を決定する構成でもよい。これにより、バッテリに充電される電力の電流値の変動を抑えることができ、バッテリの劣化判定の精度を向上させることができる。

また、劣化判定部、電流値及び電圧値に基づいて、バッテリの抵抗値を算出して、バッテリの劣化について判定する構成でもよい。これにより、精度が向上された電流値及び電圧値に基づいて、バッテリの抵抗値が算出されるので、精度が向上された抵抗値に基づいて、バッテリの劣化判定を行うことができる。また、バッテリの抵抗値の増加を把握することで、バッテリから放電される電力における電圧の増加を把握することができる。

また、劣化判定部は、バッテリに供給される電力の電流をパルス状に段階的に増加させるように、内燃機関の出力増加分を決定する構成でもよい。これにより、段階的に増加した複数の電流値に応じた複数の電圧値を検出することができ、複数の電流値及び電圧値に基づいて、精度が向上されたバッテリの抵抗値を算出することができる。また、複数のパルス間において、電流値が低下されるので、後の検出において、前のパルスの影響を抑えることができ、検出精度を向上させることができる。

また、検出部は、バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出部を含み、劣化判定部は、バッテリの温度とバッテリの充電容量との関係に基づいて、バッテリの基準抵抗値を決定し、基準抵抗値と現在のバッテリの抵抗値とを比較して抵抗値変化率を算出することで、バッテリの劣化を判定する構成でもよい。これにより、バッテリの温度を考慮して、バッテリの抵抗値の経年的な変化を把握することができる。

本発明によれば、バッテリの劣化判定の精度を向上することができる。

本発明の第１実施形態のバッテリ劣化判定装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の第１実施形態のバッテリ劣化判定装置を示すブロック構成図である。 （ａ）充電時におけるバッテリ電流の変化を示すグラフである。（ｂ）充電中のバッテリ電圧の変化を示すグラフである。 （ａ）充電時における電流値と電圧値との関係を示すグラフである。（ｂ）ＳＯＣと温度との関係に基づいて、バッテリの初期抵抗値を決定するためのマップである。 第１実施形態のバッテリ劣化判定処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態のバッテリ劣化判定装置を示すブロック構成図である。 （ａ）充電時におけるバッテリ電流の変化を示すグラフである。（ｂ）充電時におけるバッテリ電圧の変化を示すグラフである。（ｃ）充電時におけるバッテリ容量の変化を示すグラフである。 （ａ）充電時における充電容量とバッテリ電圧との関係を示すグラフである。（ｂ）充電時における充電容量とバッテリ電圧との関係に基づいて、バッテリの容量維持率を算出するためのマップである。 第２実施形態のバッテリ劣化判定処理の手順を示すフローチャートである。 充電時における充電容量とバッテリ電圧との関係を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示される車両１は、ハイブリッド車両であり、車両を推進させる駆動源としてエンジン（内燃機関）２及びモータジェネレータ（電動機発電機）３を備えている。車両１は、モータジェネレータ３で発電された電力を充電するバッテリ４と、このバッテリ４の劣化を判定するバッテリ劣化判定装置１０（図２参照）とを備えている。

車両１は、例えば中型トラックである。車両１は、特に限定されるものではなく、例えばバスでもよく、大型車両、中型車両、普通乗用車、小型車両、または軽車両等の何れであってもよい。また、車両１は、トラックやバス等の商用車に限定されず、ダンプ車などその他の商用車でもよい。また、車両１は、ハイブリッド車両に限定されず、外部電源による充電が可能なプラグインハイブリッド車両でもよい。車両１は、駆動源として、エンジンのみを備えるものでもよい。

車両１は、図２に示されるように、エンジンＥＣＵ（内燃機関制御部）５、ハイブリッドＥＣＵ６、インバータ７、及び排気ガス浄化ユニット８を備えている。

エンジン２は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン２は、その他の燃料が供給されて燃焼するものでもよい。エンジンＥＣＵ５は、エンジン２を制御する電子制御ユニットであり、エンジン２に指令信号を出力して、エンジン２を制御する。エンジン２は、エンジンＥＣＵ５から出力された指令信号に基づいて、スロットル制御、燃料噴射制御、点火時期制御、可変バルブタイミング制御等が実行され、エンジン出力が制御される。また、エンジン２は、発電機としてのモータジェネレータ３を駆動する。

モータジェネレータ３は、車両１の駆動源として機能すると共に、バッテリ４に電力を充電するための発電機として機能する。

ハイブリッドＥＣＵ６は、車両１をハイブリッド車両として機能させる統括的な制御を実行する。ハイブリッドＥＣＵ６は、例えば車両１における運転モードの切替え等の制御を実行する。運転モードとしては、ＥＶ走行モード、ＨＶ走行モード等が挙げられる。ＥＶ走行モードは、モータジェネレータ３の駆動力によって車両１が走行する運転モードである。ＨＶ走行モードは、エンジン２及びモータジェネレータ３の駆動力によって車両１が走行する運転モードである。

また、エンジン２及びモータジェネレータ３から出力された駆動力は、クラッチ、変速機などを介して伝達されて、駆動輪を駆動させる。

インバータ７は、モータジェネレータ３とバッテリ４とに電気的に接続されている。インバータ７は、モータジェネレータ３から入力される電力を直流に変換し、当該変換した電力をバッテリ４へ出力する。また、インバータ７は、バッテリ４から入力される電力を交流に変換し、当該変換した電力をモータジェネレータ３へ出力する。

バッテリ４は、その内部で複数の二次電池が接続されて構成されている。バッテリ４としては、種々の形式の二次電池を用いることができ、ここでは定格電力量が４０ｋＷｈのリチウムイオン電池が採用されている。バッテリ４の電力は、例えばモータジェネレータ３の駆動用の電源等として用いることができる。

また、ハイブリッドＥＣＵ６は、バッテリ４における充電及び放電を制御するバッテリ制御部として機能する。また、ハイブリッドＥＣＵ６は、後述するバッテリ状態検出部（検出部）１２と電気的に接続されている。ハイブリッドＥＣＵ６は、バッテリ４の温度、バッテリ４のＳＯＣ（state of charge、充電容量）を検出する。ハイブリッドＥＣＵ６は、バッテリ４のＳＯＣが基準値未満である場合に、エンジン２を作動させるように指令信号を出力してもよい。ＳＯＣは、現在の満充電容量に対する現在の充電容量の割合である。

排気ガス浄化ユニット８は、エンジン２から排出された排気ガスが流れる排気通路に設けられている。排気ガス浄化ユニット８は、例えば酸化触媒及びＤＰＦ（ディーゼル微粒子捕集フィルタ）を備える。ＤＰＦは例えばセラミック製フィルタである。ＤＰＦは、排気ガス中のスス（粒子状物質）を除去する。

排気ガス浄化ユニット８では、ＤＰＦを再生する再生運転を行う。この再生運転は、停車時において、アイドリング中に実行される。例えば、エンジン２から排出される排気ガス温度を上昇させることで、ＤＰＦの温度を上昇させて、ススを燃焼して除去する。

次に、バッテリ劣化判定装置１０について説明する。このバッテリ劣化判定装置１０は、停車時であって排気ガス浄化ユニット８の再生運転時において、モータジェネレータ３による発電を行い、この再生運転時における電力をバッテリ４に充電し、この充電の際に、バッテリ４の状態を検出して、バッテリ４の劣化を判定する。

バッテリ劣化判定装置１０は、バッテリ劣化判定ユニット（劣化判定部）１１と、バッテリ状態検出部１２と、を含む。バッテリ劣化判定ユニット１１と、バッテリ状態検出部１２とは、電気的に接続されている。バッテリ状態検出部１２は、バッテリ電流検出部１３と、バッテリ電圧検出部１４と、バッテリ温度検出部１５とを有する。

バッテリ電流検出部１３は、バッテリ４の電流を検出する電流計である。バッテリ電流検出部１３は、バッテリ４の電流として、バッテリ４に充電される電力の電流値を検出する。バッテリ電流検出部１３は、検出した電流値に関するデータをバッテリ劣化判定ユニット１１に出力する。

バッテリ電圧検出部１４は、バッテリ４の電圧を検出する電圧計である。バッテリ電圧検出部１４は、バッテリ４の電圧として、バッテリ４の端子間の電圧値を検出する。バッテリ電圧検出部１４は、検出した電圧値に関するデータをバッテリ劣化判定ユニット１１に出力する。

バッテリ温度検出部１５は、バッテリ４の温度を検出する温度計である。バッテリ温度検出部１５は、バッテリ４の温度として、例えばバッテリ４の外表面の温度を検出する。バッテリ温度検出部１５は、検出したバッテリ４の温度に関するデータをバッテリ劣化判定ユニット１１に出力する。

バッテリ劣化判定ユニット１１は、エンジン出力算出部１６と、バッテリ抵抗値算出部１７と、バッテリ劣化度判定部１８と、記憶部１９とを有する。バッテリ劣化判定ユニット１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータにより構成されている。バッテリ劣化判定ユニット１１は、例えば、エンジンＥＣＵ５及びハイブリッドＥＣＵ６に電気的に接続されている。また、バッテリ劣化判定ユニット１１は、ハイブリッドＥＣＵ６に搭載されている構成でもよい。

エンジン出力算出部１６は、排気ガス浄化ユニット８における再生運転時におけるエンジン２の出力の増加分（エンジン指示トルク）を算出する。このエンジン２の出力の増加分とは、バッテリ４に充電される電力を発電するために必要な駆動力であり、モータジェネレータ３における発電に利用されるエネルギである。

エンジン出力算出部１６は、バッテリ４に供給される電力の電流を、図３に示されるように、パルス状に段階的に増加させるようにエンジン出力の増加分を設定する。エンジン出力算出部１６では、パルス波とパルス波との間において、電流値が０［Ａ］となるようにしている。すなわち、エンジン出力算出部１６では、電流値を増加する前に、一度、電流値を０［Ａ］とした後に、電流値を増加するように、エンジン出力の増加分を設定している。

図３（ａ）は、バッテリ電流検出部で検出された電流値の一例を示している。図３では、横軸に時間の経過を示し、縦軸に電流値を示している。図３（ａ）では、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までは、電流値が０［Ａ］であり、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２までは、電流値がＩ_１［Ａ］である。続く、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３までは、電流値が０［Ａ］であり、時刻ｔ_３から時刻ｔ_４までは、電流値がＩ_２［Ａ］である。続く、時刻ｔ_４から時刻ｔ_５までは、電流値が０［Ａ］であり、時刻ｔ_５から時刻ｔ_６までは、電流値がＩ_３［Ａ］である（Ｉ_１＜Ｉ_２＜Ｉ_３）。

バッテリ抵抗値算出部１７は、バッテリ電流検出部１３によって検出された電流値及びバッテリ電圧検出部１４によって検出された電圧値に基づいて、バッテリ４の抵抗値を算出する。

図３（ｂ）は、バッテリ電圧検出部で検出された電圧値の一例を示している。図３では、横軸に時間の経過を示し、縦軸に電圧値を示している。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）は時間的に対応している。図３（ｂ）では、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までは、電圧値がＥ_０［Ｖ］であり、時刻ｔ_１から電流値の上昇に伴って電圧値が上昇し、電圧値はＥ_１に達する。電圧値がＥ_１となった後、時刻ｔ_２まで、電圧値が緩やかに上昇する。時刻ｔ_２を経過すると電流値の低下に伴って電圧値が降下して、電圧値がＥ_０［Ｖ］となる。

続いて、時刻ｔ_３まで、電圧値はＥ_０［Ｖ］で一定である。時刻ｔ_３から電流値の上昇に伴って電圧値が上昇し、電圧値はＥ_２に達する。電圧値がＥ_２となった後、時刻ｔ_４まで、電圧値が緩やかに上昇する。時刻ｔ_４を経過すると電流値の低下に伴って電圧値が降下して、電圧値がＥ_０［Ｖ］となる。

続いて、時刻ｔ_５まで、電圧値はＥ_０［Ｖ］で一定である。時刻ｔ_５から電流値の上昇に伴って電圧値が上昇し、電圧値はＥ_３に達する。電圧値がＥ_３となった後、時刻ｔ_６まで、電圧値が緩やかに上昇する。時刻ｔ_６を経過すると電流値の低下に伴って電圧値が降下して、電圧値がＥ_０［Ｖ］となる。

バッテリ抵抗値算出部１７は、図４（ａ）に示されるように、電流値と電圧値との関係を示す電流−電圧グラフを作成する。図４（ａ）では、横軸に電流値を示し縦軸に電圧値を示している。バッテリ抵抗値算出部１７は、例えば一定の時間ごとに、電流値に対する電圧値をプロットする。複数の電流値に対して、それぞれ電圧値をプロットすることで、電流値と電圧値との関係を示す電流−電圧グラフを作成する。電流−電圧グラフの傾きは、バッテリ４の抵抗値を示している。バッテリ抵抗値算出部１７は、電流−電圧グラフに基づいて、バッテリ４の抵抗値を算出する。

記憶部１９には、バッテリ４の劣化度を判定するために利用されるマップが格納されている。図４（ｂ）は、バッテリ４のＳＯＣと温度との関係に基づいて、バッテリ４の初期抵抗値を決定するためのマップである。バッテリ４の初期抵抗値（基準抵抗値）とは、バッテリ４が未使用状態である場合におけるバッテリ４の抵抗値である。なお、バッテリ４の初期抵抗値は、バッテリ４の使用を開始した後であり、使用期間が短い状態（初期状態）におけるバッテリ４の抵抗値でもよい。

バッテリ４の初期抵抗値を算出するためのマップでは、複数のＳＯＣに対して、複数の温度ごとに、それぞれ初期抵抗値が格納されている。これらの初期抵抗値は、例えば、バッテリ４の初期状態における実測値である。

バッテリ劣化度判定部１８は、バッテリ抵抗値算出部１７によって算出された現在の抵抗値と、初期抵抗値とを比較して、バッテリ４の劣化度を判定する。バッテリ劣化度判定部１８は、バッテリ４の劣化度として、抵抗増加率（抵抗値変化率）を算出する。抵抗増加率は、現在のバッテリの抵抗値を初期抵抗値で除算したものである（抵抗増加率＝（現在のバッテリの抵抗値［ｍΩ］／初期抵抗値［ｍΩ］）×１００［％］）。

バッテリ劣化度判定部１８は、現在のバッテリ４のＳＯＣと、バッテリ４の温度とに応じた初期抵抗値を、記憶部１９に記憶されたマップを参照して決定する。バッテリ劣化度判定部１８は、現在のバッテリ４の抵抗値を初期抵抗値で除算して、抵抗増加率を算出することで、バッテリ４の劣化度を判定する。算出された抵抗増加率は、例えば記憶部１９に格納される。

次に図５を参照して、バッテリ劣化判定装置１０で実行されるバッテリ劣化判定処理について説明する。図５は、バッテリ劣化判定処理の手順を示すフローチャートである。

車両１では、車両停止時に排気ガス浄化ユニット８における再生運転を行う。例えば、エンジンＥＣＵ５は、ＤＰＦの汚れ状況に応じて、再生運転の実行を決定し、再生運転の実行を示す信号である再生フラグをバッテリ劣化判定ユニット１１に送信する。バッテリ劣化判定ユニット１１は、再生フラグを受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。再生フラグを受信した場合には、ステップＳ２に進む（ステップＳ１：ＹＥＳ）。再生フラグを受信していない場合には、バッテリ劣化判定処理を終了する（ステップＳ２：ＮＯ）。

ステップＳ２では、バッテリ劣化判定ユニット１１は、バッテリの劣化判定の実行を示す劣化判定実行フラグを受信したか否かを判定する。例えば、ハイブリッドＥＣＵ６は、例えば一定の時間の経過ごとに劣化判定実行フラグを、バッテリ劣化判定ユニット１１に送信している。または、車両１の走行距離に応じて、劣化判定実行フラグを送信、その他の条件に応じて劣化判定実行フラグを送信してもよい。また、バッテリ劣化判定ユニットが、所定の条件が成立した場合に劣化判定実行フラグを設定するようにしてもよい。この場合には、例えば、劣化判定実行フラグは、バッテリ劣化判定処理が完了すると、設定が取り消され、再び、一定の時間が経過するなどの設定条件が成立したら設定される。

バッテリ劣化判定ユニット１１は、劣化判定実行フラグを受信した場合には、ステップＳ３に進む（ステップＳ２：ＹＥＳ）。バッテリ劣化判定ユニット１１は、劣化判定実行フラグを受信していない場合には、バッテリ劣化判定処理を終了する（ステップＳ２：ＮＯ）。

ステップＳ３では、エンジン出力算出部１６は、排気ガス浄化ユニット８の再生運転時におけるエンジン出力の増加分（エンジン指示トルク）を算出する。エンジン出力算出部１６は、バッテリ４に充電される電力の電流値がパルス波となるように、モータジェネレータ３による発電量及び発電時期を設定する。エンジン出力算出部１６は、この設定された発電量及び発電時期を実現すべく、エンジン出力の増加分及び増加時期を算出する。

続く、ステップＳ４では、バッテリ劣化判定ユニット１１は、エンジン出力の増加分及び増加時期に関する指令信号をエンジンＥＣＵ５に送信する。エンジンＥＣＵ５は、バッテリ劣化判定ユニット１１から受信した指令信号に従って、エンジン２を制御する。これにより、モータジェネレータ３は、指令信号に応じた発電量及び発電時期となるように発電を行い、発電された電力はバッテリ４に充電される。

続く、ステップＳ５では、バッテリ劣化判定ユニット１１は、充電開始時（劣化判定前）のバッテリ４の状態量を検出する。バッテリ劣化判定ユニット１１は、バッテリ状態検出部１２から受信した信号に基づいて、バッテリ４の電流値、電圧値、温度を検出する。充電開始時とは、例えば、再生運転時において、バッテリ４の充電が開始される前である。なお、再生運転時において、バッテリ４の充電が開始された直後において、バッテリ４の状態量を検出してもよい。また、劣化判定前のバッテリ４の状態量に関する情報を、予め、記憶部１９に格納しておき、この格納された情報を読み出すようにしてもよい。

続く、ステップＳ６では、バッテリ抵抗値算出部１７は、電流値と電圧値との関係を示す電流−電圧グラフを作成する。バッテリ抵抗値算出部１７は、排気ガス浄化ユニット８の再生運転が開始されて、モータジェネレータ３による発電が開始された後、バッテリ４の電流値及び電圧値を検出して、電流―電圧グラフを作成して、このグラフの傾きから現在のバッテリ４の抵抗値を算出する。

続く、ステップＳ７では、バッテリ劣化度判定部１８は、バッテリ４の劣化度を判定する。バッテリ劣化度判定部１８は、記憶部１９を参照して、充電開始時のＳＯＣ及び温度に応じたバッテリ４の初期抵抗値を読み取る。バッテリ劣化度判定部１８は、現在のバッテリ４の抵抗値及び初期抵抗値からバッテリ４の抵抗増加率を算出することで、劣化度を判定する。

続く、ステップＳ８では、バッテリ劣化度判定部１８は、算出した抵抗増加率を記憶部１９に格納する。

また、バッテリ劣化判定ユニット１１は、算出した劣化度に関する情報を、例えば、運転席に設けられた表示部に表示させることで、車両１に使用者に報知してもよい。また、バッテリ劣化判定ユニット１１は、バッテリ４の劣化度に応じて、バッテリ４の交換時期や点検時期を判定してもよい。バッテリ劣化判定ユニット１１は、バッテリ４の劣化度が判定基準値を下回る場合に、バッテリ４の交換時期を決定してもよい。

本実施形態のバッテリ劣化判定装置１０では、停車時であり排気ガス浄化ユニット８の再生運転時において、発電を行い、この発電した電力をバッテリ４に充電する際のバッテリの状態を検出するので、車両走行に起因する影響を抑制することができ、バッテリ４に供給される電流値、及びバッテリの電圧値の検出精度を向上させることができる。これにより、車両走行に起因する影響を抑制して、精度の高い抵抗値を算出し、算出された抵抗値に基づいて、バッテリの劣化判定を行うことができるので、劣化判定の精度を向上させることができる。

バッテリ劣化判定装置１０では、バッテリ４の充電量を段階的に複数の電流値に順次変化させるように、エンジン２の出力の増加分を設定し、バッテリ状態検出部１２は、複数の電流値に対して、それぞれ電圧値を検出している。そして、バッテリ抵抗値算出部１７は、電流値と電圧値との関係に基づいて、現在のバッテリ４の抵抗値をそれぞれ算出して、バッテリ４の抵抗増加率を算出している。これにより、複数の電流値に応じた複数の抵抗値を考慮して、バッテリの劣化を判定することができ、バッテリの劣化判定の精度を向上させることができる。また、複数のパルス間において、電流値が低下されるので、後の検出において、前のパルスの影響を抑えることができ、検出精度を向上させることができる。

また、バッテリ劣化判定ユニット１１では、エンジン出力の増加分を制御することができるので、モータジェネレータ３における発電量を制御して、バッテリ４の劣化判定に必要な電流を好適に制御することができる。これにより、バッテリ４の劣化判定に必要な電流を管理して、検出精度を向上させることができる。

また、バッテリ劣化判定装置１０では、記憶部１９に格納されたマップを参照して、バッテリ４の温度及びＳＯＣに応じて初期抵抗値を算出し、この初期抵抗値に対する現在のバッテリ４の抵抗値の増加割合を算出している。これにより、バッテリ４の初期状態からの劣化度を把握することができ、バッテリ４の交換時期などを精度良く判定することができる。

また、バッテリ劣化判定装置１０では、バッテリ４の抵抗値の変化を把握することができるので、バッテリ４から放電される電力の電圧の変化を把握することができる。そのため、ハイブリッド車両である車両１において、適切な電圧範囲を好適に管理することができる。

次に本発明の第２実施形態に係るバッテリ劣化判定装置２０について説明する。図６は、第２実施形態に係るバッテリ劣化判定装置２０を示すブロック構成図である。バッテリ劣化判定装置２０は、バッテリ４の劣化度として、バッテリ４の満充電容量の低下割合（変化）を判定する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。

バッテリ劣化判定装置２０は、バッテリ劣化判定ユニット２１を備え、このバッテリ劣化判定ユニット２１は、エンジン出力算出部２６、充電容量算出部２７、バッテリ劣化度判定部２８、記憶部２９を有する。

エンジン出力算出部２６は、排気ガス浄化ユニット８における再生運転時におけるエンジン２の出力の増加分（エンジン指示トルク）を算出する。

エンジン出力算出部２６は、図７（ａ）示されるように、モータジェネレータ３の発電による電流が一定となるように、エンジン出力の増加分を設定する。

図７（ａ）は、バッテリ電流検出部で検出された電流値の変化一例を示している。図７（ａ）では、横軸に時間の経過を示し、縦軸に電流値を示している。図７（ａ）では、時刻ｔ_０から時刻ｔ_２１までは、電流値がＩ_２０［Ａ］であり、時刻ｔ_２１から時刻ｔ_２２までは、電流値がＩ_２１［Ａ］である。そして、時刻ｔ_２２以降は、電流値がＩ_２０［Ａ］である。

図７（ｂ）は、バッテリ電圧検出部で検出された電圧値の変化一例を示している。図７（ｂ）では、横軸に時間の経過を示し、縦軸に電圧値を示している。図７（ｂ）では、時刻ｔ_０から時刻ｔ_２１までは、電圧値がＥ_２０［Ｖ］である。時刻ｔ_２１を過ぎると電圧値が上昇し、時刻ｔ_２２では、電圧値はＥ_２２［Ｖ］となる。時刻ｔ_２２を過ぎると、電圧値は、Ｅ_２２［Ｖ］で一定となる。

図７（ｃ）は、バッテリ容量の変化の一例を示している。図７（ｃ）では、横軸に時間の経過を示し、縦軸にＳＯＣの変化を示している。図７（ｃ）では時刻ｔ_０から時刻ｔ_２１までは、ＳＯＣがＱ_０［％］である。時刻ｔ_２１を過ぎるとＳＯＣが上昇し、時刻ｔ_２２では、ＳＯＣはＱ_２２［％］となる。時刻ｔ_２２を過ぎると、ＳＯＣは、Ｑ_２２［％］で一定となる。

充電容量算出部２７は、現在のバッテリ４に充電されている充電容量を算出する。充電容量算出部２７は、電流値を積算して、バッテリ４の充電容量を算出する。また、充電容量算出部２７は、満充電容量に対する充電容量の割合であるＳＯＣ［％］を算出する。

バッテリ劣化度判定部２８は、図８（ａ）に示すようなバッテリ４の充電容量と、バッテリ４の電圧との関係を示す充電容量−電圧グラフを作成する。図８（ａ）では、横軸にＳＯＣ［％］を示し、縦軸に電圧値を示している。バッテリ劣化度判定部２８は、ＳＯＣの増加に応じて、そのＳＯＣにおける電圧値をプロットすることで、充電容量と電圧値との関係を示す充電容量−電圧グラフを作成する。例えば、バッテリの劣化度が進行すると、充電容量−電圧グラフの傾きは、劣化度が低い場合と比較して大きくなる。

記憶部２９には、バッテリ４の劣化度を判定するために利用されるマップが格納されている。図８（ｂ）は、バッテリ４のＳＯＣと電圧との関係に基づいて、バッテリ４の容量維持率を算出するためのマップである。バッテリ４の容量維持率とは、現在の満充電容量を、初期満充電容量で除算したものである（容量維持率＝（現在のバッテリの満充電容量［Ａｈｒ］／初期満充電容量［Ａｈｒ］）×１００［％］）。なお、初期満充電容量とは、バッテリ４が未使用状態である場合におけるバッテリ４の満充電容量である。なお、バッテリ４の初期満充電容量は、バッテリ４の使用を開始した後であり、使用期間が短い状態（初期状態）におけるバッテリ４の満充電容量でもよい。

図８（ｂ）では、複数パターンの充電容量−電圧グラフが示されている。例えば、グラフＧ_１は、容量維持率が９０％のときの充電容量−電圧グラフであり、グラフＧ_２は、容量維持率が７０％のときの充電容量−電圧グラフであり、グラフＧ_３は、容量維持率が５０％のときの充電容量−電圧グラフである。

バッテリ劣化度判定部２８は、現在の充電容量−電圧グラフと、記憶部２９に格納されているマップの充電容量−電圧グラフＧ_１〜Ｇ_３とを比較して、容量維持率を算出する。例えば、現在の充電容量−電圧グラフＧ_０が、グラフＧ_２に近いものであれば、バッテリ劣化度判定部２８は、容量維持率を７０％と判定する。また、現在の充電容量−電圧グラフが、グラフＧ_２とグラフＧ_３との中間に存在する場合には、バッテリ劣化度判定部２８は、容量維持率を６０％と判定する。バッテリの劣化が進行して、バッテリ４の満充電容量が低下すると、容量維持率は低下する。満充電容量の低下が少ない場合には、容量維持率は１００％に近い値となる。

次に図９を参照して、バッテリ劣化判定装置２０で実行されるバッテリ劣化判定処理について説明する。図９は、バッテリ劣化判定処理の手順を示すフローチャートである。

バッテリ劣化判定ユニット２１は、第１実施形態と同様にステップＳ１，Ｓ２を実行する。バッテリ劣化判定ユニット２１は、劣化判定実行フラグを受信した場合に、ステップＳ１３に進む（ステップＳ２：ＹＥＳ）。

ステップＳ１３では、エンジン出力算出部２６は、排気ガス浄化ユニット８の再生運転時におけるエンジン出力の増加分（エンジン指示トルク）を算出する。エンジン出力算出部２６は、バッテリ４に充電される電力の電流値が一定となるように、モータジェネレータ３による発電量及び発電時期を設定する。エンジン出力算出部２６は、この設定された発電量及び発電時期を実現すべく、エンジン出力の増加分及び増加時期を算出する。

ステップＳ４，Ｓ５では、第１実施形態と同様の処理を行う。
続く、ステップＳ１６では、充電容量算出部２７は、充電容量とバッテリ電圧との関係を示す充電容量−電圧グラフを作成する。充電容量算出部２７は、排気ガス浄化ユニット８の再生運転が開始されて、モータジェネレータ３による発電が開始された後、バッテリ４の電流値及び電圧値を検出する。充電容量算出部２７は、電流値を積算して、充電容量を算出し、現在のバッテリ４における充電容量−電圧グラフを作成する。

続く、ステップＳ１７では、バッテリ劣化度判定部２８は、バッテリ４の劣化度を判定する。バッテリ劣化度判定部２８は、現在のバッテリ４における充電容量−電圧グラフと、記憶部２９に格納されているマップの充電容量−電圧グラフとを比較して、現在のバッテリ４の容量維持率を算出する。

続く、ステップＳ１８では、バッテリ劣化度判定部２８は、算出した容量維持率を記憶部２９に格納する。

第２実施形態のバッテリ劣化判定装置２０においても、停車時であり排気ガス浄化ユニット８の再生運転時において、発電を行い、この発電した電力をバッテリ４に充電する際のバッテリの状態を検出するので、車両走行に起因する影響を抑制することができ、バッテリ４に供給される電流値、及びバッテリの電圧値の検出精度を向上させることができる。これにより、車両走行に起因する影響を抑制して、バッテリ４の劣化判定の精度を向上させることができる。

また、エンジン出力算出部２６は、バッテリ４に供給される電力の電流を単位時間当たり一定とするように、エンジン２の出力増加分を決定している。これにより、バッテリ４に充電される電力の電流値の変動を抑えることができ、バッテリ４の劣化判定の精度を向上させることができる。

また、充電容量算出部２７は、電流値の積算値に基づいて充電中のバッテリ４の充電容量の増加を算出し、バッテリ劣化度判定部２８は、充電容量−電圧グラフを作成して、バッテリ４の容量維持率を算出している。これにより、充電容量と電圧との相関関係に基づいてバッテリ４の満充電容量の低下を把握して、バッテリ４の劣化度を診断することができる。

次に第３実施形態のバッテリ劣化判定装置２０について説明する。第３実施形態のバッテリ劣化判定装置２０が、第２実施形態のバッテリ劣化判定装置２０と異なる点は、バッテリ劣化度判定部２８による劣化度の判定方法が異なる点である。

図１０は、充電時における充電容量とバッテリ電圧との関係を示すグラフである。図１０では、横軸に充電容量［Ａｈｒ］を示し、縦軸に電圧値［Ｖ］を示している。バッテリ劣化度判定部２８は、充電中における充電容量の増加分ΔＩ［Ａｈｒ］と、充電中におけるバッテリ電圧の増加分ΔＥ［Ｖ］との関係を考慮して、バッテリ４の容量維持率を算出する。

バッテリ劣化判定ユニット２１の記憶部２９には、バッテリ電圧の増加率（＝ΔＥ／ΔＩ）とバッテリ４の容量維持率との相関関係を示すデータが格納されている。具体的には、バッテリ４の容量維持率が、バッテリ電圧の増加率に関連付られて記憶されている。例えば、実験や実測値に基づいて、バッテリ電圧の増加率に対するバッテリ４の容量維持率が設定されている。

バッテリ劣化度判定部２８では、現在のバッテリ電圧の増加率を算出して、記憶部２９に格納されているマップを参照して、現在のバッテリ電圧の増加率に対応した容量維持率を決定することで、現在のバッテリ４の劣化度を判定する。これにより、簡易的に容量維持率を算出し、バッテリ劣化判定ユニットにおける計算負荷を軽減することができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記実施形態では、バッテリ劣化判定ユニット１１は、一つの電子制御ユニットとして構成されているが、例えば、ハイブリッドＥＣＵ６に搭載されていてもよい。また、バッテリ劣化判定ユニットは、複数の電子制御ユニットに分散されている構成でもよい。

また、上記実施形態では、ハイブリッド車両に、バッテリ劣化判定装置１０を採用しているが、プラグインハイブリッド車両に、バッテリ劣化判定装置１０を適用してもよい。また、上記実施形態では、バッテリ劣化判定装置を搭載する車両は、モータジェネレータ３を備える構成として説明しているが、発電機と電動機とを別々に備える車両でもよい。

また、上記第１実施形態では、バッテリの劣化度として、バッテリの抵抗値を算出しているが、例えば、第１実施形態のバッテリ劣化判定ユニットにおいて、バッテリの抵抗値の他に、容量維持率を算出してもよい。この場合において、パルス状に変化する電流値を積算することで、充電容量を算出する構成でもよい。

また、上記第１実施形態において、エンジン出力算出部は、パルス状に段階的に電流値を増加させるように出力増加分を決定しているが、時間の経過に伴って、電流値を段階的に減少させるように出力増加分を決定してもよい。また、パルス波形に沿うように変化するものに限定されず、その他の形状の波形に沿って、電流値を変化させるように出力増加分を決定してもよい。

また、上記実施形態では、排気ガス浄化ユニット８の再生運転時を、停車時としているが、排気ガス浄化ユニット８の再生運転は、停車時に限定されず、例えば、低速で走行している場合に実行してもよい。

また、上記実施形態では、排気ガス浄化ユニット８の再生運転時において、モータジェネレータ３に供給されるエンジン出力の増加分を、エンジン出力算出部１６，２６で算出しているが、その他の制御ユニットにおいて、エンジン出力の増加分を算出してもよい。例えばエンジンＥＣＵにおいて、エンジン出力の増加分を算出してもよい。また、エンジン出力の増加分に関するデータを、記憶部に格納しておき、この記憶部に格納されたデータを用いて、再生運転時におけるエンジン出力の増加分を設定してもよい。

１…車両、２…エンジン（内燃機関）、３…モータジェネレータ（発電機）、４…バッテリ、８…排気ガス浄化ユニット、１０，２０…バッテリ劣化判定装置、１１，２１…バッテリ劣化判定ユニット（劣化判定部）、１２…バッテリ状態検出部（検出部）、１３…バッテリ電流検出部（検出部）、１４…バッテリ電圧検出部（検出部）、１５…バッテリ温度検出部（検出部）、１６，２６…エンジン出力算出部、１７…バッテリ抵抗値算出部、１８,２８…バッテリ劣化度判定部、１９，２９…記憶部。

Claims (7)

1. 車両に搭載されたバッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定装置であって、
   前記車両は、
   当該車両の駆動源である内燃機関と、
   前記内燃機関による動力を利用して発電する発電機と、
   前記発電機によって発電された電力を充電する前記バッテリと、
   前記内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化ユニットと、を備え、
   前記劣化判定装置は、
   前記バッテリの状態を検出する検出部と、
   前記検出部で検出された前記バッテリの状態に基づいて、前記バッテリの劣化について判定する劣化判定部と、を備え、
   前記排気ガス浄化ユニットの再生運転時に、前記発電機で発電された電力が前記バッテリに充電され、
   前記検出部は、前記バッテリの状態として、前記再生運転時において充電中の前記バッテリの電流値及び電圧値を検出するバッテリ劣化判定装置。
2. 前記劣化判定部は、前記再生運転時において、前記発電機による発電に利用される前記内燃機関の出力増加分として、前記バッテリに充電される前記電力に対応した前記出力増加分を算出する請求項１に記載のバッテリ劣化判定装置。
3. 前記劣化判定部は、前記電流値に基づいて前記充電中の前記バッテリの充電容量の増加を算出し、前記バッテリの充電容量の増加と前記電圧値の増加との関係に基づいて、前記バッテリの満充電容量の変化を診断することで、前記バッテリの劣化を判定する請求項２に記載のバッテリ劣化判定装置。
4. 前記劣化判定部は、前記バッテリに供給される電力の電流を単位時間当たり一定とするように、前記内燃機関の前記出力増加分を決定する請求項３に記載のバッテリ劣化判定装置。
5. 前記劣化判定部、前記電流値及び前記電圧値に基づいて、前記バッテリの抵抗値を算出して、前記バッテリの劣化について判定する請求項２〜４の何れか一項に記載のバッテリ劣化判定装置。
6. 前記劣化判定部は、前記バッテリに供給される電力の電流をパルス状に段階的に増加させるように、前記内燃機関の前記出力増加分を決定する請求項５に記載のバッテリ劣化判定装置。
7. 前記検出部は、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出部を含み、
   前記劣化判定部は、前記バッテリの温度と前記バッテリの充電容量との関係に基づいて、前記バッテリの基準抵抗値を決定し、前記基準抵抗値と現在の前記バッテリの抵抗値とを比較して抵抗値変化率を算出することで、前記バッテリの劣化を判定する請求項６に記載のバッテリ劣化判定装置。

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