JP2023061766A - バッテリ劣化診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】例えば車検等の定期検査の機会がない場合であっても、モータに電力を供給するバッテリの劣化度合いを定期的に診断することができるバッテリ劣化診断システムを提供すること。
【解決手段】バッテリ劣化診断システム２０は、ハイブリッドシステム１０のモータ２に電力を供給する第１バッテリ５０と、ハイブリッドシステム１０のエンジン１を始動する始動装置に電力を供給する第２バッテリ８０と、ハイブリッドシステム１０の始動シーケンスの作動中に、第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか一方から第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか他方へ向かって電流を流す制御を実行し、電流が流れたときの第１バッテリ５０の電圧変動に基づいて第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する制御部１５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッドシステムに搭載されたバッテリの劣化度合いを診断するバッテリ劣化診断システムに関する。

エンジンとモータとバッテリとを併用するハイブリッドシステムは、低公害化と化石燃料の省資源化との要求に伴って、産業機械や自動車等のために開発されている。ハイブリッドシステムは、例えば化石燃料を使用し動力を発生する内燃式エンジンと、内燃式エンジンを補助するモータジェネレータと、モータジェネレータに電力を供給する例えばリチウムイオン電池等のバッテリと、を備えている。

ハイブリッドシステムでは、例えばリチウムイオン電池を含むバッテリパックが、モータジェネレータを駆動するための電源として用いられている。リチウムイオン電池では、長期の保管や長期の使用によって満充電容量が減少していく劣化現象が生ずる。例えば、ハイブリッドシステムを有する乗用車等の自動車では、車検の時に、劣化診断装置を用いて定期的にリチウムイオン電池の劣化度合いを容易に診断することができる。

しかし、ハイブリッドシステムを有する産業機械では、車検のような定期検査の機会がないので、リチウムイオン電池の劣化度合いの診断を定期的に行うことが困難である。例えば、ハイブリッドシステムを有する産業機械を使用するユーザは、リチウムイオン電池の劣化度合いの診断をユーザ自身で行うためには、別途高価なバッテリ劣化診断装置等のバッテリ評価装置を用意する必要がある。このように、ハイブリッドシステムを有する産業機械においてリチウムイオン電池の劣化度合いの診断を定期的に行うことが困難であるため、リチウムイオン電池の交換をするタイミングがユーザにとって不明確であるという問題がある。

特許文献１には、バッテリ劣化検出装置が開示されている。特許文献１に記載されたバッテリ劣化検出装置は、車両に用いられており、１２Ｖ系システムの負荷に電力を供給するバッテリの劣化状態を検出する。特許文献１に記載されたバッテリ劣化検出装置は、車両の始動の度に、車両の始動時におけるバッテリの電圧値に基づいて、バッテリの劣化予兆を示すフラグを設定し、過去にフラグが記憶された回数に基づいて、バッテリに劣化予兆があるか否かを判定している。しかし、特許文献１には、車両の例として記載されたハイブリッド車のモータに電力を供給するＨＶバッテリの劣化状態を検出する手段が開示されていない。この点において、特許文献１に記載されたバッテリ劣化検出装置には、改善の余地がある。

２０１４－２３５１１３号公報

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、例えば車検等の定期検査の機会がない場合であっても、モータに電力を供給するバッテリの劣化度合いを定期的に診断することができるバッテリ劣化診断システムを提供することを目的とする。

前記課題は、ハイブリッドシステムに搭載されたバッテリの劣化度合いを診断するバッテリ劣化診断システムであって、前記ハイブリッドシステムのモータに電力を供給する第１バッテリと、前記ハイブリッドシステムのエンジンを始動する始動装置に電力を供給する第２バッテリと、前記ハイブリッドシステムの始動シーケンスの作動中に、前記第１バッテリおよび前記第２バッテリのいずれか一方から前記第１バッテリおよび前記第２バッテリのいずれか他方へ向かって電流を流す制御を実行し、前記電流が流れたときの前記第１バッテリの電圧変動に基づいて前記第１バッテリの劣化度合いを診断する制御部と、を備えたことを特徴とする本発明に係るバッテリ劣化診断システムにより解決される。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムによれば、制御部は、ハイブリッドシステムの始動シーケンスの作動中に、第１バッテリおよび第２バッテリのいずれか一方から第１バッテリおよび第２バッテリのいずれか他方へ向かって電流を流す制御を実行する。そして、制御部は、第１バッテリおよび第２バッテリのいずれか一方から第１バッテリおよび第２バッテリのいずれか他方へ向かって電流が流れたときの第１バッテリの電圧変動に基づいて第１バッテリの劣化度合いを診断する。このように、制御部は、ハイブリッドシステムの始動シーケンスの作動中に第１バッテリの劣化度合いを診断するため、例えば車検等の定期検査の機会がない場合であっても、ハイブリッドシステムのモータに電力を供給する第１バッテリの劣化度合いを定期的に診断することができる。これにより、ハイブリッドシステムのモータに電力を供給する第１バッテリの交換タイミングが、より明確になる。

また、制御部は、ハイブリッドシステムのエンジンの始動前におけるハイブリッドシステムの始動シーケンスの作動中に、第１バッテリの電圧変動に基づいて第１バッテリの劣化度合いを診断する。そのため、制御部は、エンジンが始動した後と比較して第１バッテリの電圧が安定したタイミングで、第１バッテリの劣化度合いを診断する。これにより、制御部は、より安定的に、より高い精度で、ハイブリッドシステムのモータに電力を供給する第１バッテリの劣化度合いを診断することができる。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムは、好ましくは、前記第１バッテリおよび前記第２バッテリに電気的に接続され電圧を変換する電圧変換部をさらに備え、前記制御部は、前記電圧変換部を制御することにより前記電流を流す制御を実行することを特徴とする。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムによれば、電圧変換部は、第１バッテリおよび第２バッテリに電気的に接続されており、電圧を変換する。つまり、例えば、電圧変換部は、第１バッテリの電圧を降圧したり、第２バッテリの電圧を昇圧したりする。制御部は、電圧変換部を制御することにより、第１バッテリおよび第２バッテリのいずれか一方から第１バッテリおよび第２バッテリのいずれか他方へ向かって電流を流す。このように、制御部は、電圧の変換を行う電圧変換部を用いて一定電流で第１バッテリの充電あるいは放電を行い、第１バッテリの充電時あるいは放電時の電圧変動に基づいて第１バッテリの劣化度合いを診断する。これにより、制御部は、より一層高い精度で、ハイブリッドシステムのモータに電力を供給する第１バッテリの劣化度合いを診断することができる。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムは、好ましくは、前記第２バッテリの電圧値を検出する電圧値検出部をさらに備え、前記制御部は、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値が所定値以上である場合に前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かって前記電流を流す制御を実行し、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値が前記所定値未満である場合に前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向かって前記電流を流す制御を実行することを特徴とする。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムによれば、制御部は、第１バッテリの劣化度合いを診断するときの第２バッテリの電圧値に応じて、第２バッテリから第１バッテリへ向かって電流を流す制御と、第１バッテリから第２バッテリへ向かって電流を流す制御と、を切り替えて実行する。つまり、制御部は、第１バッテリの劣化度合いを診断するときの第２バッテリの電圧値に応じて、第２バッテリの放電と充電とを切り替えることができる。これにより、制御部は、第２バッテリの過充電異常および過放電異常の発生を抑えることができる。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記ハイブリッドシステムが起動する直前の前記ハイブリッドシステムの停止時間が一定時間以上である場合に前記劣化度合いを診断することを特徴とする。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムによれば、制御部は、ハイブリッドシステムが起動する直前のハイブリッドシステムの停止時間が一定時間以上である場合に第１バッテリの劣化度合いを診断するため、第１バッテリの電圧がより確実に安定したタイミングで、第１バッテリの劣化度合いを診断する。これにより、制御部は、より一層安定的に、より一層高い精度で、ハイブリッドシステムのモータに電力を供給する第１バッテリの劣化度合いを診断することができる。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記電圧変動のデータを蓄積する記憶部を有し、前記記憶部に蓄積された前記データに基づいて前記劣化度合いを診断することを特徴とする。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムによれば、制御部は、記憶部に蓄積された第１バッテリの電圧変動のデータに基づいて劣化度合いを診断するため、第１バッテリの劣化度合いをより高い精度で推定することができ、第１バッテリの交換タイミングをより明確にすることができる。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムにおいて、好ましくは、前記第１バッテリは、リチウムイオン電池であり、前記第２バッテリは、鉛蓄電池であることを特徴とする。

本発明に係るバッテリ劣化診断システムによれば、制御部は、例えば車検等の定期検査の機会がない場合であっても、ハイブリッドシステムのモータに電力を供給するリチウムイオン電池の劣化度合いを定期的に診断することができる。また、例えば、制御部は、電圧変換部を制御することにより、リチウムイオン電池および鉛蓄電池のいずれか一方からリチウムイオン電池および鉛蓄電池のいずれか他方へ向かって一定電流を流し、一定電流でリチウムイオン電池の充電あるいは放電を行ってリチウムイオン電池の劣化度合いを診断することができる。

本発明によれば、例えば車検等の定期検査の機会がない場合であっても、モータに電力を供給するバッテリの劣化度合いを定期的に診断することができるバッテリ劣化診断システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係るバッテリ劣化診断システム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診断システムの診断例を示すフローチャートである。 （Ａ）電流が第１バッテリから第２バッテリへ流れた場合の第１バッテリの電圧変動の挙動例と、（Ｂ）電流が第２バッテリから第１バッテリへ流れた場合の第１バッテリの電圧変動の挙動例と、を示すグラフである。 第１バッテリの使用年数に応じた第１バッテリの劣化度合いの推移例を示すグラフである。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るバッテリ劣化診断システムを示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係るバッテリ劣化診断システム２０は、ハイブリッドシステム１０を備え、ハイブリッドシステム１０の始動シーケンスの作動中に、ハイブリッドシステム１０のモータジェネレータ２に電力を供給する第１バッテリ５０の劣化度合い（劣化状況）をリアルタイムで診断する。本実施形態のモータジェネレータ２は、本発明の「モータ」の一例である。第１バッテリ５０としては、例えば４８Ｖの高電圧型のリチウムイオン電池（ＬｉＢ）などが挙げられる。但し、第１バッテリ５０は、リチウムイオン電池に限定されるわけではない。また、本願明細書において「始動シーケンス」とは、ハイブリッドシステム１０を起動あるいは始動させるための制御工程であり、イグニッションスイッチがオンになってからエンジン１が始動するまでの期間に実行される制御工程をいうものとする。

本実施形態に係るバッテリ劣化診断システム２０は、第２バッテリ８０をさらに備える。第２バッテリ８０は、ハイブリッドシステム１０のエンジン１を始動する始動装置に電力を供給する。第２バッテリ８０としては、例えば１２Ｖの鉛蓄電池などが挙げられる。

次に、本実施形態のハイブリッドシステム１０の詳細を説明する。
ハイブリッドシステム１０は、エンジン１と、モータジェネレータ２と、バッテリパック４０と、を備える。ハイブリッドシステム１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０をさらに備える。本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、本発明の「電圧変換部」の一例である。

エンジン１は、例えばターボチャージを有する過給式の高出力な３気筒エンジンや４気筒エンジン等の多気筒ディーゼルエンジンである。但し、エンジン１は、ディーゼルエンジンに限定されるわけではない。エンジン１は、ＥＣＵ（Engine Control Unit：エンジンコントロールユニット）１５０を有する。本実施形態のＥＣＵ１５０は、本発明の「制御部」の一例である。ＥＣＵ１５０は、エンジン１の動作を制御するとともに、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）によりモータジェネレータ２およびＤＣ／ＤＣコンバータ７０と通信を行いモータジェネレータ２およびＤＣ／ＤＣコンバータ７０を制御する。また、ＥＣＵ１５０は、記憶部１５１を有する。

モータジェネレータ２は、ハイブリッドシステム１０が搭載される産業機械等の発進時や加速時などパワーが必要な時に、バッテリパック４０から供給される電力により稼動しエンジン１をサポートする。なお、ハイブリッドシステム１０は、例えばフォークリフト等の建設機械およびトラクタ等の農業機械を含む産業機械等に搭載される。また、モータジェネレータ２は、回生ブレーキなどを利用し、ハイブリッドシステム１０が搭載される産業機械等の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する。モータジェネレータ２は、インバータを内蔵している。但し、インバータは、必ずしもモータジェネレータ２に内蔵されていなくともよく、モータジェネレータ２とは別体として設けられていてもよい。

バッテリパック４０は、第１バッテリ５０と、正極側コンタクタ７５と、負極側コンタクタ７６と、電流値検出部６５と、ＢＭＵ（Battery Management Unit：バッテリマネージメントユニット）８５と、第１電圧値検出部６０と、を有する。第１バッテリ５０は、モータジェネレータ２の駆動電源として設けられ、モータジェネレータ２に電力を供給する。第１バッテリ５０は、正極（＋）端子５１と、負極（－）端子５２と、を有する。

正極側コンタクタ７５は、第１バッテリ５０の正極端子５１とモータジェネレータ２との間における電気回路に設けられている。具体的には、図１に示すように、正極側コンタクタ７５は、第１バッテリ５０の正極端子５１とモータジェネレータ２とを接続する正極配線１７３、１７４に設けられている。つまり、第１バッテリ５０の正極端子５１とモータジェネレータ２との間に電気回路は、正極配線１７３および正極配線１７４を含む。正極側コンタクタ７５は、信号線１８１によりＥＣＵ１５０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１５０から信号線１８１を通して送信される制御信号に基づいて正極配線１７３、１７４の開閉を行う。

なお、正極側コンタクタ７５は、ＢＭＵ８５に電気的に接続されていてもよい。この場合には、正極側コンタクタ７５は、ＢＭＵ８５から送信される制御信号に基づいて正極配線１７３、１７４の開閉を行う。本実施形態の説明では、正極側コンタクタ７５が信号線１８１によりＥＣＵ１５０に電気的に接続されている場合を例に挙げる。

負極側コンタクタ７６は、第１バッテリ５０の負極端子５２とモータジェネレータ２との間における電気回路に設けられている。具体的には、図１に示すように、負極側コンタクタ７６は、第１バッテリ５０の負極端子５２とモータジェネレータ２とを接続する負極配線１７５に設けられている。つまり、第１バッテリ５０の負極端子５２とモータジェネレータ２との間における電気回路は、負極配線１７５を含む。負極側コンタクタ７６は、信号線１８２によりＢＭＵ８５に電気的に接続されており、ＢＭＵ８５から信号線１８２を通して送信される制御信号に基づいて負極配線１７５の開閉を行う。

なお、負極側コンタクタ７６は、ＥＣＵ１５０に電気的に接続されていてもよい。この場合には、負極側コンタクタ７６は、ＥＣＵ１５０から送信される制御信号に基づいて負極配線１７５の開閉を行う。本実施形態の説明では、負極側コンタクタ７６が信号線１８２によりＢＭＵ８５に電気的に接続されている場合を例に挙げる。

ＢＭＵ８５は、信号線１９３によりＥＣＵ１５０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１５０から信号線１９３を通して送信される制御信号に基づいて負極側コンタクタ７６を制御する。ＥＣＵ１５０およびＢＭＵ８５は、例えばＣＡＮにより互いに通信し互いの状態を監視している。

また、ＢＭＵ８５は、第１バッテリ５０の状態を監視しており、第１バッテリ５０の異常を検出することができる。例えば、ＢＭＵ８５は、第１電圧値検出部６０から取得した第１バッテリ５０の電圧値（すなわちセル電圧）に基づいて過充電異常および過放電異常を検出する。あるいは、例えば、ＢＭＵ８５は、ＣＭＵ（Cell Management Unit：セルマネージメントユニット；図示せず）から取得したセル温度に基づいて過温度異常を検出する。あるいは、例えば、ＢＭＵ８５は、正極配線１７４に設けられた電流値検出部６５から取得した電流値に基づいて過電流異常を検出する。

前述したように、負極配線１７５は、第１バッテリ５０の負極端子５２とモータジェネレータ２とを電気的に接続しており、グランド１００Ｂになっている。例えば、負極配線１７５は、ハイブリッドシステム１０が搭載される産業機械等のボディに接続され接地されている。正極配線１７３は、第１バッテリ５０の正極端子５１とモータジェネレータ２とを電気的に接続するとともに、モータジェネレータ２とＤＣ／ＤＣコンバータ７０とを電気的に接続している。図１に示すハイブリッドシステム１０のように、第１バッテリ５０が４８Ｖのリチウムイオン電池である場合には、負極配線１７５に対する正極配線１７３、１７４の電位は、４８Ｖである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、正極配線１７１および負極配線１７２を介して第２バッテリ８０に電気的に接続されている。負極配線１７２は、第２バッテリ８０の負極端子８２とＤＣ／ＤＣコンバータ７０とを電気的に接続しており、グランド１００Ｂになっている。例えば、負極配線１７２は、ハイブリッドシステム１０が搭載される産業機械等のボディに接続され接地されている。正極配線１７１は、第２バッテリ８０の正極端子８１とＤＣ／ＤＣコンバータ７０とを電気的に接続している。図１に示すハイブリッドシステム１０のように、第２バッテリ８０が１２Ｖの鉛蓄電池である場合には、負極配線１７２に対する正極配線１７１の電位は、１２Ｖである。

図１に示すように、第２電圧値検出部９０が、正極配線１７１に接続されている。第２電圧値検出部９０は、第２バッテリ８０の電圧値を検出する。第２バッテリ８０は、ＣＡＮによりＥＣＵ１５０と通信を行い、検出した第２バッテリ８０の電圧値をＥＣＵ１５０に送信する。なお、第２バッテリ８０の電圧値は、第２電圧値検出部９０により検出されることには限定されず、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０に内蔵された内部回路により検出されてもよい。この場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０に内蔵された内部回路が、第２バッテリ８０の電圧値を検出する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０が、内部回路により検出された第２バッテリ８０の電圧値をＥＣＵ１５０に送信する。そのため、第２バッテリ８０の電圧値を検出する内部回路がＤＣ／ＤＣコンバータ７０に内蔵されている場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の内部回路は、第２バッテリ８０の電圧値を検出する電圧値検出部に相当する。

前述したように、モータジェネレータ２は、回生ブレーキなどを利用し、ハイブリッドシステム１０が搭載される産業機械等の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する。そして、モータジェネレータ２は、第１バッテリ５０に電圧を供給し第１バッテリ５０の充電を行うとともに、第２バッテリ８０に電圧を供給し第２バッテリ８０の充電を行う。ここで、図１に示すハイブリッドシステム１０を例に挙げると、負極配線１７５に対する正極配線１７３の電位は、４８Ｖである。つまり、モータジェネレータ２の発電電圧は、４８Ｖである。一方で、負極配線１７２に対する正極配線１７１の電位は、１２Ｖである。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、モータジェネレータ２が発電した４８Ｖの電圧を１２Ｖの電圧に変換する。これにより、モータジェネレータ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を介して１２Ｖの電圧を第２バッテリ８０に供給し、第２バッテリ８０の充電を行うことができる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、第１バッテリ５０および第２バッテリ８０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１５０から送信された制御信号に基づいて、第１バッテリ５０と第２バッテリ８０との間で充電および放電を行うことができる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、電圧を変換し一定電流（例えば１０Ａ）を第１バッテリ５０から第２バッテリ８０に向かって流すことにより第１バッテリ５０の放電および第２バッテリ８０の充電を行うことができる。あるいは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、電圧を変換し一定電流（例えば１０Ａ）を第２バッテリ８０から第１バッテリ５０に向かって流すことにより第２バッテリ８０の放電および第１バッテリ５０の充電を行うことができる。

第１電圧値検出部６０は、正極配線１７４に接続されており、第１バッテリ５０の電圧値（すなわちセル電圧）を検出する。第１電圧値検出部６０は、ＣＡＮによりＥＣＵ１５０と通信を行い、検出した第１バッテリ５０の電圧値をＥＣＵ１５０に送信する。なお、第１バッテリ５０の電圧値は、第１電圧値検出部６０により検出されることには限定されず、ＢＭＵ８５に内蔵された内部回路により検出されてもよい。この場合には、ＢＭＵ８５に内蔵された内部回路が、第１バッテリ５０の電圧値を検出する。そして、ＢＭＵ８５が、内部回路により検出された第１バッテリ５０の電圧値をＥＣＵ１５０に送信する。そのため、第１バッテリ５０の電圧値を検出する内部回路がＢＭＵ８５に内蔵されている場合、ＢＭＵ８５の内部回路は、第１バッテリ５０の電圧値を検出する電圧値検出部に相当する。

ここで、ハイブリッドシステムが産業機械に搭載される場合には、車検のような定期検査の機会がないため、ハイブリッドシステムのモータに電力を供給するバッテリ（例えばリチウムイオン電池）の劣化度合いの診断を定期的に行うことが困難である。そのため、バッテリの交換をするタイミングがユーザにとって不明確である。

これに対して、本実施形態に係るバッテリ劣化診断システム２０では、ＥＣＵ１５０が、ハイブリッドシステム１０の始動シーケンスの作動中に、第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか一方から第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか他方へ向かって電流を流す制御を実行し、電流が流れたときの第１バッテリ５０の電圧変動に基づいて第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する。

以下、本実施形態に係るバッテリ劣化診断システム２０が第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する動作例を、図面を参照して詳しく説明する。
図２は、本実施形態に係るバッテリ劣化診断システムの診断例を示すフローチャートである。
図３（Ａ）は、電流が第１バッテリから第２バッテリへ流れた場合の第１バッテリの電圧変動の挙動例を示すグラフである。図３（Ｂ）は、電流が第２バッテリから第１バッテリへ流れた場合の第１バッテリの電圧変動の挙動例を示すグラフである。
図４は、第１バッテリの使用年数に応じた第１バッテリの劣化度合いの推移例を示すグラフである。

図２に示すステップＳＴ１において、ハイブリッドシステム１０が搭載された産業機械の使用者または管理者が、ハイブリッドシステム１０を起動するためのスタータキーを押してイグニッションスイッチをオンする。そうすると、ＥＣＵ１５０は、図２に示すステップＳＴ２において、ハイブリッドシステム１０の起動シーケンス（すなわち、始動シーケンス）を開始する。ハイブリッドシステム１０の起動シーケンスは、ステップＳＴ３からステップＳＴ７までのバッテリ劣化診断シーケンスＳＱを含み、ＥＣＵ１５０の記憶部１５１に予め記憶されている。

続いて、ステップＳＴ３において、ＥＣＵ１５０は、ハイブリッドシステム１０の前回の運転から一定時間以上が経過したか否かを判断する。図２に例示したフローチャートでは、「一定時間」の一例として「３時間」を挙げている。具体的には、ＥＣＵ１５０は、ハイブリッドシステム１０が起動する直前、すなわちステップＳＴ１においてイグニッションスイッチがオンになる直前あるいはステップＳＴ２においてハイブリッドシステム１０の起動シーケンスが開始する直前のハイブリッドシステム１０の停止時間が３時間以上であるか否かを判断する。

ＥＣＵ１５０は、ステップＳＴ３において、ハイブリッドシステム１０の前回の運転から３時間以上が経過していない場合には（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、ＥＣＵ１５０は、第１バッテリ５０の電圧が安定していない状態であると判断して、ステップＳＴ４からステップＳＴ７の処理を行わずに、ステップＳＴ８においてエンジン１の始動を実行する。

これに対して、ステップＳＴ３において、ハイブリッドシステム１０の前回の運転から３時間以上が経過している場合には（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１５０は、第１バッテリ５０の電圧が安定している状態であると判断して、ステップＳＴ４からステップＳＴ７の処理をステップＳＴ３の処理の後に行う。

すなわち、ステップＳＴ３に続くステップＳＴ４では、ＥＣＵ１５０は、第２電圧値検出部９０により検出された第２バッテリ８０の電圧値が所定値Ｔｈ以上であるか、所定値Ｔｈ未満であるかを判断する。

第２電圧値検出部９０により検出された第２バッテリ８０の電圧値が所定値Ｔｈ未満である場合には（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１５０は、ステップＳＴ５において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を制御することにより電圧を変換し、第１バッテリ５０から第２バッテリ８０へ向かって一定電流（例えば１０Ａ）流す制御を実行する。これにより、第１バッテリ５０の放電が実行され、第２バッテリ８０の充電が実行される。

なお、所定値Ｔｈは、例えば約１２Ｖ以上、１４Ｖ以下程度である。所定値Ｔｈの一例として、例えば１３Ｖが挙げられる。所定値Ｔｈの「１３Ｖ」は、第２バッテリ８０の充電状態を判定する閾値の一例である。第２バッテリ８０は、例えば鉛蓄電池等の充放電可能な二次電池、すなわち、例えば定格１２Ｖの鉛バッテリである。定格１２Ｖの鉛バッテリの電圧は、充電状態によって変動し、例えば１２Ｖ以上、１３．８Ｖ以下である。このため、例えば、「１３Ｖ」が所定値Ｔｈの一例として設定される。

例えば図３（Ａ）に示すように、一定電流が第１バッテリ５０から第２バッテリ８０へ向かって所定時間だけ流れると、第１電圧値検出部６０により検出される第１バッテリ５０の電圧値が変動する。ＥＣＵ１５０は、一定電流が第１バッテリ５０から第２バッテリ８０へ向かって流れたときの第１バッテリ５０の電圧変動データをマップＭ１として記憶部１５１に蓄積する。

図３（Ａ）に例示したマップＭ１では、ＳＯＨ（State Of Health）１００％の第１バッテリ５０のセル電圧の例と、ＳＯＨ９５％の第１バッテリ５０のセル電圧の例と、を示している。ここで、ＳＯＨとは、バッテリの劣化度合い（すなわち、健全度や劣化状態）を示す指標であり、

ＳＯＨ＝劣化時の満充電容量（Ａｈ）／初期の満充電容量（Ａｈ）×１００

で表される。すなわち、ＳＯＨは、バッテリの初期の満充電容量を１００％としたときの、劣化時の満充電容量の割合（容量変化率）である。

一方、第２電圧値検出部９０により検出された第２バッテリ８０の電圧値が所定値Ｔｈ以上である場合には（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、ＥＣＵ１５０は、ステップＳＴ６において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を制御することにより電圧を変換し、第２バッテリ８０から第１バッテリ５０へ向かって一定電流（例えば１０Ａ）流す制御を実行する。これにより、第１バッテリ５０の充電が実行され、第２バッテリ８０の放電が実行される。

例えば図３（Ｂ）に示すように、一定電流が第２バッテリ８０から第１バッテリ５０へ向かって所定時間だけ流れると、第１電圧値検出部６０により検出される第１バッテリ５０の電圧値が変動する。ＥＣＵ１５０は、一定電流が第２バッテリ８０から第１バッテリ５０へ向かって流れたときの第１バッテリ５０の電圧変動データをマップＭ２として記憶部１５１に蓄積する。図３（Ｂ）に例示したマップＭ２では、図３（Ａ）に例示したマップＭ１と同様に、ＳＯＨ１００％の第１バッテリ５０のセル電圧（ＳＯＨ１００％）の例と、ＳＯＨ９５％の第１バッテリ５０のセル電圧（ＳＯＨ９５％）の例と、を示している。

ステップＳＴ５およびステップＳＴ６に続くステップＳＴ７において、ＥＣＵ１５０は、一定電流が第１バッテリ５０から第２バッテリ８０へ向かって流れたとき（ステップＳＴ５の場合）あるいは一定電流が第２バッテリ８０から第１バッテリ５０へ向かって流れたときき（ステップＳＴ６の場合）の第１バッテリ５０の電圧変動に基づいて第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する。

例えば、図４に示すように、ＥＣＵ１５０は、記憶部１５１に蓄積されたマップＭ１における第１バッテリ５０の電圧変動データ、あるいは記憶部１５１に蓄積されたマップＭ２における第１バッテリ５０の電圧変動データに基づいて、第１バッテリ５０の劣化度合いＨを推定する。ＥＣＵ１５０が推定した第１バッテリ５０の劣化度合いＨは、図４に例示するようにグラフ化される。図４に例示したグラフでは、縦軸がバッテリの容量変化率（パーセント）を示し、横軸が使用年数を示している。図４に例示したグラフの縦軸の「容量変化率」は、前述したＳＯＨ（State Of Health）に相当する。

これにより、使用者または管理者は、必要に応じて、ハイブリッドシステム１０が搭載される産業機械の表示部等により、第１バッテリ５０の劣化度合いＨをグラフ、数値あるいは報知光などとして確認することが可能である。例えば、ＥＣＵ１５０は、第１バッテリ５０の容量変化率が予め定められた値以下になった場合に、ハイブリッドシステム１０が搭載される産業機械の所定箇所に第１バッテリ５０の交換タイミングを示す表示ランプを点灯させる処理を実行し、第１バッテリ５０の交換タイミングを報知することができる。

ステップＳＴ７に続くステップＳＴ８において、ＥＣＵ１５０は、エンジン１を始動する。

以上説明したように、本実施形態に係るバッテリ劣化診断システム２０によれば、ＥＣＵ１５０は、ハイブリッドシステム１０の始動シーケンスの作動中に、第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか一方から第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか他方へ向かって電流を流す制御を実行する。そして、ＥＣＵ１５０は、第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか一方から第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか他方へ向かって電流が流れたときの第１バッテリ５０の電圧変動に基づいて第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する。このように、ＥＣＵ１５０は、ハイブリッドシステム１０の始動シーケンスの作動中に第１バッテリ５０の劣化度合いを診断するため、例えば車検等の定期検査の機会がない場合であっても、ハイブリッドシステム１０のモータジェネレータ２に電力を供給する第１バッテリ５０の劣化度合いを定期的に診断することができる。これにより、ハイブリッドシステム１０のモータジェネレータ２に電力を供給する第１バッテリ５０の交換タイミングが、より明確になる。

また、ＥＣＵ１５０は、ハイブリッドシステム１０のエンジン１の始動前におけるハイブリッドシステム１０の始動シーケンスの作動中に、第１バッテリ５０の電圧変動に基づいて第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する。そのため、ＥＣＵ１５０は、エンジン１が始動した後と比較して第１バッテリ５０の電圧が安定したタイミングで、第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する。これにより、ＥＣＵ１５０は、より安定的に、より高い精度で、ハイブリッドシステム１０のモータジェネレータ２に電力を供給する第１バッテリ５０の劣化度合いを診断することができる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、第１バッテリ５０および第２バッテリ８０に電気的に接続されており、電圧を変換する。つまり、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、第１バッテリ５０の電圧を降圧したり、第２バッテリ８０の電圧を昇圧したりする。ＥＣＵ１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を制御することにより、第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか一方から第１バッテリ５０および第２バッテリ８０のいずれか他方へ向かって電流を流す。このように、ＥＣＵ１５０は、電圧の変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ７０を用いて一定電流（例えば１０Ａ）で第１バッテリ５０の充電あるいは放電を行い、第１バッテリ５０の充電時あるいは放電時の電圧変動に基づいて第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する。これにより、ＥＣＵ１５０は、より一層高い精度で、ハイブリッドシステム１０のモータジェネレータ２に電力を供給する第１バッテリ５０の劣化度合いを診断することができる。

また、ＥＣＵ１５０は、第１バッテリ５０の劣化度合いを診断するときの第２バッテリ８０の電圧値に応じて、第２バッテリ８０から第１バッテリ５０へ向かって電流を流す制御と、第１バッテリ５０から第２バッテリ８０へ向かって電流を流す制御と、を切り替えて実行する。つまり、ＥＣＵ１５０は、第１バッテリ５０の劣化度合いを診断するときの第２バッテリ８０の電圧値に応じて、第２バッテリ８０の放電と充電とを切り替えることができる。これにより、ＥＣＵ１５０は、第２バッテリ８０の過充電異常および過放電異常の発生を抑えることができる。

また、ＥＣＵ１５０は、ハイブリッドシステム１０が起動する直前のハイブリッドシステム１０の停止時間が一定時間（図２の例示では３時間）以上である場合に第１バッテリ５０の劣化度合いを診断するため、第１バッテリ５０の電圧がより確実に安定したタイミングで、第１バッテリ５０の劣化度合いを診断する。これにより、ＥＣＵ１５０は、より一層安定的に、より一層高い精度で、ハイブリッドシステム１０のモータジェネレータ２に電力を供給する第１バッテリ５０の劣化度合いを診断することができる。

また、ＥＣＵ１５０は、記憶部１５１に蓄積された第１バッテリ５０の電圧変動のデータに基づいて劣化度合いを診断するため、第１バッテリ５０の劣化度合いをより高い精度で推定することができ、第１バッテリ５０の交換タイミングをより明確にすることができる。

さらに、第１バッテリ５０がリチウムイオン電池である場合には、ＥＣＵ１５０は、例えば車検等の定期検査の機会がない場合であっても、ハイブリッドシステム１０のモータジェネレータ２に電力を供給するリチウムイオン電池の劣化度合いを定期的に診断することができる。また、第１バッテリ５０がリチウムイオン電池であり、第２バッテリ８０が鉛蓄電池である場合には、例えば、ＥＣＵ１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を制御することにより、リチウムイオン電池および鉛蓄電池のいずれか一方からリチウムイオン電池および鉛蓄電池のいずれか他方へ向かって一定電流を流し、一定電流でリチウムイオン電池の充電あるいは放電を行ってリチウムイオン電池の劣化度合いを診断することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。

１：エンジン、 ２：モータジェネレータ、 １０：ハイブリッドシステム、 ２０：バッテリ劣化診断システム、 ４０：バッテリパック、 ５０：第１バッテリ、 ５１：正極端子、 ５２：負極端子、 ６０：第１電圧値検出部、 ６５：電流値検出部、 ７０：ＤＣ／ＤＣコンバータ、 ７５：正極側コンタクタ、 ７６：負極側コンタクタ、 ８０：第２バッテリ、 ８１：正極端子、 ８２：負極端子、 ８５：ＢＭＵ、 ９０：第２電圧値検出部、 １００Ｂ：グランド、 １５０：ＥＣＵ、 １５１：記憶部、 １７１：正極配線、 １７２：負極配線、 １７３：正極配線、 １７４：正極配線、 １７５：負極配線、 １８１：信号線、 １８２：信号線、 １９３：信号線

Claims (6)

1. ハイブリッドシステムに搭載されたバッテリの劣化度合いを診断するバッテリ劣化診断システムであって、
   前記ハイブリッドシステムのモータに電力を供給する第１バッテリと、
   前記ハイブリッドシステムのエンジンを始動する始動装置に電力を供給する第２バッテリと、
   前記ハイブリッドシステムの始動シーケンスの作動中に、前記第１バッテリおよび前記第２バッテリのいずれか一方から前記第１バッテリおよび前記第２バッテリのいずれか他方へ向かって電流を流す制御を実行し、前記電流が流れたときの前記第１バッテリの電圧変動に基づいて前記第１バッテリの劣化度合いを診断する制御部と、
   を備えたことを特徴とするバッテリ劣化診断システム。
2. 前記第１バッテリおよび前記第２バッテリに電気的に接続され電圧を変換する電圧変換部をさらに備え、
   前記制御部は、前記電圧変換部を制御することにより前記電流を流す制御を実行することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ劣化診断システム。
3. 前記第２バッテリの電圧値を検出する電圧値検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値が所定値以上である場合に前記第２バッテリから前記第１バッテリへ向かって前記電流を流す制御を実行し、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値が前記所定値未満である場合に前記第１バッテリから前記第２バッテリへ向かって前記電流を流す制御を実行することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ劣化診断システム。
4. 前記制御部は、前記ハイブリッドシステムが起動する直前の前記ハイブリッドシステムの停止時間が一定時間以上である場合に前記劣化度合いを診断することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のバッテリ劣化診断システム。
5. 前記制御部は、前記電圧変動のデータを蓄積する記憶部を有し、前記記憶部に蓄積された前記データに基づいて前記劣化度合いを診断することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のバッテリ劣化診断システム。
6. 前記第１バッテリは、リチウムイオン電池であり、
   前記第２バッテリは、鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のバッテリ劣化診断システム。
   
   

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