JP3545240B2

JP3545240B2 - バッテリ劣化判断装置

Info

Publication number: JP3545240B2
Application number: JP02079399A
Authority: JP
Inventors: 篤志渋谷; 真志加藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: JP2000224701A; US6453249B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリ劣化判断装置に係り、特に特に車両に搭載される搭載されるバッテリが劣化しているか否かを判断するバッテリ劣化判断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、温暖化問題等を考慮し、二酸化炭素等の排出量を低減するために電気自動車やハイブリッド車両の開発が盛んに行われている。これらの車両は、排出ガス量がゼロであるモータを備えており、そのエネルギー供給源としてバッテリ（蓄電池）を装備している。
上記電気自動車においては常時モータの駆動力によってのみ走行しており、ハイブリッド車両はエンジンの補助としてモータを用いているが、モータから得られる駆動力によってのみ走行する場合がある。
従って、これらの車両においては、エネルギー供給源であるバッテリの残容量を正確に検出することが充電の必要性の有無、残りの使用可能時間、及び寿命判定を行う上で極めて重要である。
【０００３】
図１３はバッテリの劣化の様子を説明するための図である。
図１３（ａ）は、バッテリの初期状態の容量を示すであり、斜線が引かれた面積はその容量を表している。バッテリが劣化すると、図１３（ｂ）に示すようにバッテリ自体の容量が小さくなり、長時間に亘って充電を行っても充電される量は少なくなる。
【０００４】
バッテリの劣化を判定する方法として、最大充電容量（充電可能容量）の比較を行ってバッテリの劣化を検出する方法が案出されている。この方法は、バッテリを充電器で満充電まで充電し、充電時における充電電流を積算して満充電時の残容量を演算し、満充電時の残容量を初期の残容量で除算した値を求め、この値が所定の値以下となった場合にそのバッテリは劣化したと判断する方法である。この劣化判定方法の詳細については、例えば特開平５−２８４６０７号公報を参照されたい。
ハイブリッド車両等では外部充電器（商用電源）で充電せず、車両の減速時の回生ブレーキによる発電電力で発電させるのが一般的であるため、満充電（１００）まで充電させられず、当該方法ではバッテリ劣化判定を正確に行うことができなかった。
【０００５】
また、バッテリの残容量を測定する方法として、バッテリへの充電電流及びバッテリからモータへ供給される時の放電電流値を積算し、その電流値の積分量から現在のバッテリの残存容量を求める方法がある。すなわち、残容量は、現在のバッテリ内に貯留されている電荷の総量に相当し、電流値を時間積算する（充電電流は正、放電電流は負）ことによりバッテリへの電荷の供給量と放出量の総和が求められるからである。この方法の詳細については、例えば特開昭６３−２０８７７３号公報を参照されたい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に電流検出器は必ず検出誤差を有する。瞬時的な電流値を測定する場合であれば、この検出誤差は許容されるが、上記のように電流値を時間積算する場合には、その検出誤差も時間積算され、時間を経るにつれ誤差が大となり、その値が無視できない値になってしまう。よって、このような誤差が無視できない積算値に基づいてバッテリの劣化判断を行う場合には、その検検知精度が十分でないという問題があった。
【０００７】
また、ハイブリッド車両に用いられるバッテリは、基本的に外部の充電器を用いて充電を行う訳ではなく、エンジンがモータを回転させることによりモータによって発電される電流、即ち回生電流を用いて充電を行っている。従って、ハイブリッド車両に用いられるバッテリは満充電まで充電が行われないことが多く、上記の特開昭６３−２０８７７３号公報に開示された技術を用いてバッテリの劣化を検知することはできないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、バッテリが過渡状態で頻繁に使用される場合であってもバッテリの劣化判断を高精度で行うことのできるバッテリ劣化判断装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、バッテリの出力電流及び回生電流を検出する電流検出手段（３０，４０）と、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段（４４）と、
前記電流検出手段の検出結果を積算して前記バッテリの残容量を求める積算手段（５４）と、
前記電流検出手段によって検出された電流値に基づいて、バッテリ残容量が第１の所定値及び第２の所定値になる時の閾電圧値を算出する閾電圧値算出手段（５６）と、
前記閾電圧値算出手段によって算出された閾電圧値と、前記バッテリの出力電圧値とを比較する比較手段（５８）と、
前記比較手段によって、前記出力電圧値が前記第１の所定値又は第２の所定値に達したと判断された場合に、前記バッテリの残容量を前記第１の所定値又は第２の所定値に修正する修正手段（６０）と、
前記バッテリの残容量が前記第１の所定値に修正されてから前記第２の所定値に修正されるまでの間に前記バッテリの出力電流及び回生電流を積算する電流量積算手段（５４）と、
前記電流量積算手段によって積算された値に基づいて使用可能量を求め、該使用可能量が予め設定された劣化判定値以下の場合に前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段（６２）と
を具備することを特徴としている。
【００１０】
上記積算手段は電流検出手段によって検出された電流値を積算することによってバッテリの残容量を算出している。ところで、本発明においては、比較手段がバッテリの出力電圧値と閾電圧値算出手段によって算出された閾電圧値との比較を行い当該出力電圧値が前記第１の所定値又は第２の所定値に達したと判断された場合に、修正手段が前記バッテリの残容量を前記第１の所定値又は第２の所定値に修正している。
また、電流量積算手段はバッテリが第１の値に設定されてから第２の値になるまでの間にバッテリの出力電流及び回生電流を積算し、劣化判定手段がこの積算値に基づいて求めた使用可能量が予め設定された劣化判定値以下である場合に前記バッテリが劣化していると判断しているので検出精度が向上する。
【００１１】
また、本発明は、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記温度検出手段により検出された温度が予め設定された温度以下の場合、前記電流量積算手段による積算時間が予め設定された設定時間よりも長い場合、又は前記バッテリの充放電電流が予め設定された充放電閾値以上である場合に前記バッテリの劣化判定を禁止する禁止手段を具備することを特徴としている。
この発明によれば、バッテリの温度が低い場合、充放電電流が大きい場合、及び計測時間が長い場合に劣化判断が禁止されるので、誤検知を防止することができる。
また、本発明は、バッテリの出力電流及び回生電流を検出する電流検出手段（３０，４０）と、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段（４４）と、前記電流検出手段の検出結果を積算して前記バッテリの残容量を求める積算手段（５４）と、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段を備え、前記電流検出手段によって検出された電流値と前記温度検出手段により検出されたバッテリの温度に基づいて、バッテリ残容量が第１の所定値及び第２の所定値になる時の閾電圧値を算出する閾電圧値算出手段（５６）と、前記閾電圧値算出手段によって算出された閾電圧値と、前記バッテリの出力電圧値とを比較する比較手段（５８）と、前記比較手段によって、前記出力電圧値が前記第１の所定値又は第２の所定値に達したと判断された場合に、前記バッテリの残容量を前記第１の所定値又は第２の所定値に修正する修正手段（６０）と、前記バッテリの残容量が前記第１の所定値に修正されてから前記第２の所定値に修正されるまでの間に前記バッテリの出力電流及び回生電流を積算する電流量積算手段（５４）と、前記電流量積算手段によって積算された値に基づいて使用可能量を求め、該使用可能量が予め設定された劣化判定値以下の場合に前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段（６２）とを具備することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置が用いられる車両の全体構成を示すブロック図である。本実施形態においては、ハイブリッド車両に適用した場合について説明する。
【００１３】
図１において、１０はエンジンであり、その駆動力はトランスミッション１２を介して車輪１４，１４に伝達される。また、エンジン１０と並列に三相交流で動作するモータ／発電機１６が設けられている。モータ／発電機１６の回転軸とエンジン１０の回転軸とは直結されている。このモータ／発電機１６は、エンジン１０が停止している場合には、その駆動力がトランスミッション１２を介して車輪１４，１４に伝達され、エンジン１０が駆動している状態では、エンジン１０によって回転されて発電機の役割を果たす。
【００１４】
１８は、エンジン制御装置であり、信号線１０ａ，１０ｂ，１０ｃ各々を介してエンジン１０から出力されるエンジン回転数Ｎ_ｅ、吸気管負圧Ｐ_ｂ、水温Ｔ_ｗを示す信号が入力されるとともに、信号線２０ａを介してアクセルペダル２０の踏み込み角度を示す信号θ_Ｔｈが入力され、これらの信号の値に応じてエンジンに供給する燃料量や点火時期を演算し、信号線１８ａ，１８ｂを介してエンジンに供給する燃料を制御する信号及び点火時期を制御する信号を出力する。
【００１５】
また、エンジン制御装置１８はモータ／発電機１６の動作の制御も行う。エンジン制御装置１８は信号線１８ｃ，２２ａを介してモータ制御装置２２と接続されている。エンジン制御装置１８からモータ制御装置２２へは信号線１８ｃを介してモータ／発電機１６の出力パワーを指示する制御信号が出力される。また、モータ制御装置２２からエンジン制御装置１８へは信号線２２ａを介して後述するバッテリ２６の残容量がそれぞれ出力される。エンジン制御装置１８は、バッテリ２６の残容量及びエンジン１０の運転状態（アクセル開度、エンジン回転数等）によって、モータ／発電機１６の駆動力又は回生力を演算し、信号線１８ｃによりモータ制御装置２２に送信する。
【００１６】
２４はバッテリ２６に接続されたインバータであり、モータ制御装置２２から信号線２２ｃを介して出力される制御信号に基づいてバッテリ２６から供給される電力を所定の値を有する三相交流に変換し、モータ／発電機１６に供給する。また、モータ／発電機１６には角度検出器２８が設けられており、検出された角度が信号線２８ａを介してインバータ２４へ入力される。この角度検出器２８はモータ／発電機１６の回転軸に設けられ、回転軸の回転角を検出する。検出された回転角は信号線２４ａを介してインバータ２４からモータ制御装置２２へ出力される。
【００１７】
また、インバータ２４は、モータ／発電機１６を流れる相電流及び全電流を検出しており、検出された相電流及び全電流は、信号線２４ｂ，２４ｃ各々を介してモータ制御装置２２へ出力される。モータ制御装置２２は、前述のエンジン制御装置１８から信号線１８ｃを介して出力される制御信号で指示されるモータの出力パワーが実際に得られるよう、インバータ２４から信号線２４ａ，２４ｂ，２４ｃを介して各々入力される回転角、相電流、及び全電流を考慮して、モータ／発電機１６へ供給する電力指示量を演算し、信号線２２ｃを介して制御信号として出力する。
【００１８】
バッテリ２６とインバータ２４との間にはバッテリ２６の出力電流を検出する電流検出器３０が設けられ、その検出値は信号線３０ａを介してバッテリ監視装置３２へ出力される。
また、バッテリ２６は、１０個のサブバッテリを直列に接続してなる構成であり、各々のサブバッテリには電圧検出器及び温度検出器（各々図示省略）が設けられ、それらの検出電圧及び検出温度は信号線２６ａ及び２６ｂを介して各々バッテリ監視装置３２へ出力される。
【００１９】
バッテリ監視装置３２は、バッテリ２６の状態、例えば残容量や温度を監視しており、信号線３２ａを介してバッテリ２６の残容量を、信号線３２ｂを介してバッテリ２６の出力電流をモータ制御装置２２へ出力する。
また、バッテリ監視装置３２は、信号線２６ｂを介して入力されるサブバッテリの温度に基づき、信号線３２ｃを介してファン３４を駆動制御する駆動制御信号を出力することによってバッテリ２６の温度を制御する。
また、３６はバッテリ２６の残容量を表示する残容量表示装置であり、例えば運転席の表示パネルに設けられ、運転者にバッテリ２６の残容量を表示する。
【００２０】
次に、上記構成における本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置が用いられる車両の全体の動作について説明する。
まず、エンジン１０によって走行する場合について説明する。
運転者がアクセルペダル２０を踏み込むと、信号線２０ａを介してアクセルペダル２０の踏み込み角度を示す信号θ_Ｔｈがエンジン制御装置１８に入力される。この信号θ_Ｔｈが入力されると、エンジン制御装置１８は信号線１８ａを介してエンジンに供給する燃料を制御する信号をエンジン１０に出力し、信号線１８ｂを介して点火時期を制御する信号をエンジン１０に出力する。
【００２１】
エンジン１０はこれらの信号に基づいて、シリンダ内に所定量の燃料を噴射するとともに、所定のタイミングで点火を行って駆動する。エンジン１０の駆動力はトランスミッション１２を介して車輪１４，１４に伝達され、走行が行われる。エンジン１０が駆動すると、エンジン１０から信号線１０ａ，１０ｂ，１０ｃを介して、エンジン回転数、吸気管負圧、及び水温を示す信号がそれぞれ出力され、エンジン制御装置１８に入力される。エンジン制御装置１８は、これらの信号及び前述のアクセルペダル２０の踏み込み角度を示す信号θ_Ｔｈに基づき、エンジン１０を制御する信号を信号線１８ａ，１８ｂを介して出力する。
【００２２】
一方、前述したように、エンジン１０の回転軸にはモータ／発電機１６の回転軸が直結されているので、エンジン１０の回転によってモータ／発電機１６は発電を行う。モータ／発電機１６によって発電された電力は、インバータ２４を介してバッテリ２６へ供給され、バッテリ２６の充電が行われる。
また、電流検出器３０はバッテリ２６が充電されている間、インバータ２４からバッテリ２６へ流れる電流の値を検出し、その電流検出値を信号線３０ａを介してバッテリ監視装置３２へ出力する。
【００２３】
次に、モータ／発電機１６の駆動力によって走行する場合について説明する。
運転者がアクセルペダル２０を踏み込むと、信号線２０ａを介してアクセルペダル２０の踏み込み角度を示す信号θ_Ｔｈがエンジン制御装置１８に入力される。この信号θ_Ｔｈが入力されると、エンジン制御装置１８は信号線２２ａを介して入力されるバッテリ２６の残容量が所定の値以上であれば信号線１８ｃを介してアクセルペダル２０の踏み込み角度を示す信号θ_Ｔｈに応じた制御信号を出力する。
【００２４】
モータ制御装置２２は、信号線１８ｃを介して入力される制御信号に基づいて信号線２２ｃを介してインバータ２４へ制御信号を出力する。制御信号が入力されるとインバータ２４はバッテリ２６から供給される電流を、入力される制御信号に応じた値を有する三相交流に変換してモータ／発電機１６へ供給する。これによって、モータ／発電機１６が回転を行い、その駆動力がトランスミッション１２を介して車輪１４，１４に伝達され走行が開始される。
【００２５】
モータ／発電機１６が回転を開始すると、角度検出器２８からインバータ２４へ検出された角度が出力され、インバータ２４からモータ制御装置２２へ検出された角度、相電流、及び全電流が出力される。モータ制御装置２２は、エンジン制御装置１８から信号線１８ｃを介して出力される制御信号で指示されるモータの出力パワーが実際に得られるよう、インバータ２４から出力されるこれらの信号を考慮して、モータ／発電機１６へ供給する電力指示量を演算し、信号線２２ｃを介して制御信号として出力する。インバータ２４はバッテリ２６から供給される電力をこの制御信号に基づいた値を有する三相交流に変換しモータ／発電機１６へ供給する。
【００２６】
エンジン１０によって走行を行う場合、及びモータ／発電機１６によって走行を行う場合の何れの場合であっても、バッテリ監視装置３２には、電流検出器３０によって検出された電流、バッテリ２６から出力される検出電圧及び検出温度が入力される。バッテリ監視装置３２はこれらの検出値に基づいて、ファン３４を制御してバッテリ２６の温度制御を行うとともに、バッテリ２６の残容量を求め、信号線３２ａを介してバッテリ２６の残容量をモータ制御装置２２へ出力する。モータ制御装置２２に出力されたバッテリ２６の残容量は、エンジン制御装置１８に出力されるとともに残容量表示装置３６へ出力される。
バッテリ２６の残容量が少ない場合には、エンジン制御装置１８は強制的にエンジン１０による走行に切り替える制御を行う。また、残容量表示装置３６の表示内容に応じて運転者が強制的にエンジン１０のみによる走行に切り替えることも可能である。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置について詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置の構成を示すブロック図である。
図２に示された本実施形態のバッテリ劣化判断装置は、図１中のバッテリ監視装置３２内に設けられる。このバッテリ劣化判断装置は、本実施形態においては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）（何れも図示省略）等を備えた一般的なコンピュータによって実現される。以下に示す処理はＲＯＭ内に格納されたプログラムをＣＰＵが逐次読み出して実行することにより実現される。
【００２８】
図２において、４０は電流検出器であり、図１中の電流検出器３０相当するものである。また、４２は温度検出器、４４は電圧検出器であり、各々前述したサブバッテリに設けられる温度検出器及び電圧検出器に相当する。電流検出器４０、温度検出器４２、及び電圧検出器の検出結果は一次遅れフィルタ４６，４８，５０にそれぞれ入力される。一次遅れフィルタ４６，４８，５０はいわゆるローパスフィルタである。尚、一次遅れフィルタ４６，４８，５０へ入力される信号は電流検出器４０、温度検出器４２、及び電圧検出器４４の検出値をサンプリング及び量子化してディジタル化されている。尚、温度センサ４２の一次遅れフィルタ４８は、温度センサ検出値に含まれるノイズ（電気的なノイズ）を除去するためのものであり、バッテリ２６の応答特性とは無関係である。よって一次遅れフィルタ４８は省略しても良い。
【００２９】
電気回路によるローパスフィルタの最も簡単なものはコンデンサと抵抗とからなる回路であるが、本実施形態による一次遅れフィルタ４６，４８，５０はソフトウェアで実現されている。つまり、前回の一次遅れフィルタ４６，４８，５０の出力をＤ_ｎ−１、今回の出力をＤ_ｎ、現在検出された値をＤとすると一次遅れフィルタ４６，４８，５０は、以下の式で表される。
Ｄ_ｎ＝τ_１Ｄ_ｎ−１＋τ_２Ｄ
【００３０】
ここで、τ_１，τ_２は一次遅れフィルタ４６，４８，５０の時定数を決定する変数であり、τ_１＋τ_２＝１なる関係がある。ここで、一次遅れフィルタ４６，４８，５０の特性を考えてみると、変数τ_２の値を大きくすると、現在検出された値Ｄが今回の出力Ｄ_ｎに与える影響は大となる、逆に変数τ_２の値を小さくすると、現在検出された値Ｄが今回の出力Ｄ_ｎに与える影響は小となる。
【００３１】
よって、変数τ_２の値を大とすると、一次遅れフィルタ４６，４８，５０の変数は小となり、変数τ_２の値を小とすると、一次遅れフィルタ４６，４８，５０の変数は大となる。換言すると変数τ_１の値を大とすると、一次遅れフィルタ４６，４８，５０の変数は大となり、変数τ_１の値を小とすると、一次遅れフィルタ４６，４８，５０の変数は小となる。
変数τ_１，τ_２の一例を示すと、下式のような値が考えられる
Ｄ_ｎ＝０．９５Ｄ_ｎ−１＋０．０５Ｄ
【００３２】
図２に戻り、５２は時定数変更手段であり、電流検出器４０の出力に応じて、一次遅れフィルタ４６，５０の時定数を変更する。
５４は積算手段であり、電流検出器４０の検出結果を積算し、図１中のバッテリ２６から出力される電流量及びバッテリ２６に回生電流量を積算し、バッテリ２６の残容量を算出するものである。バッテリ２６は流入する電流に比例して充電される訳ではなく、バッテリ２６の温度及びバッテリ２６の残容量に依存して充電効率が変化する。よって、予めバッテリ２６の残容量及び温度と充電効率との関係を示したマップを求めておき、実測されたバッテリ２６の温度及び残容量から充電効率ηを求め、この充電効率η及びバッテリ２６に流入する電流からその状況におけるバッテリ２６の残容量を求める。
【００３３】
５６は、残容量判定マップであり、バッテリ２６のサブバッテリの残容量が一定である場合（８０％又は２０％）のバッテリ２６の温度、バッテリ２６の出力電流、及びバッテリの出力電圧の関係を示したマップを用い、一次遅れフィルタ４６から出力される電流値と一次遅れフィルタ４８から出力される温度値とからバッテリ２６の残容量が８０％となる電圧値（上限電圧値：閾電圧値）及び残容量が２０％となる電圧値（下限電圧値：閾電圧値）とを求めるものである。
【００３４】
ここで、残容量判定マップ５６について詳細に説明する。
まず、バッテリの残容量と出力される電流値との関係について説明する。
また、図３は、バッテリの残容量と出力される電流値との関係の一例を示す図である。図３において横軸はバッテリの残容量であり、その単位はＡＨ（アンペア時）である、縦軸はバッテリから出力される電流値であり、任意単位である。図３中符号ｂ_１が付された曲線は、バッテリの初期状態における残容量と出力される電流値との関係を示している。残容量が８０％及び２０％の場合に曲線ｂ_１の傾きが変化しているが、これはバッテリの特性に基づくものである。また、符号ｂ_２が付された曲線は、バッテリが劣化した場合の残容量と出力される電流値との関係を示している。
【００３５】
一般的に、バッテリは、残容量が２０％〜８０％の範囲で用いられる。従って、バッテリが初期状態である場合には、８０％−２０％＝６０％の容量を用いることができる。しかしながら劣化したバッテリにおいては、図３に示されたように、一見すると初期状態のバッテリが出力する電流値と同様の電流値が出力されているようであるが、その電流値を出力することができるのは残容量が５０％の状態であり、その後劣化したバッテリを使用することができる容量はせいぜい３０ＡＨである。このように、バッテリが劣化すると使用可能な残容量は少なくなる。
【００３６】
図４は、バッテリ出力電圧値の推移の一例を示す図である。図４中横軸はバッテリの残容量であり、縦軸はバッテリの出力電圧値である。
図４に示されたように、バッテリ残容量が放電末期（残容量が２０％）と充電末期（残容量が８０％）との間の状態にある場合には、符号Ｒ１が付された曲線で示したように、バッテリの残容量の低下に伴って出力電圧値も比較的小さい変化率で変化する。ただし、ハイブリッド車両の場合には、バッテリの充放電が繰り返されているため、実電圧の挙動は図中符号Ｒ２が付された線のように変化する。上記変化率が小さいという意味は細かな変動があったとしても、平均値の変化率が小さいという意味である。
【００３７】
これに対し、バッテリの残容量が充電末期（残容量が８０％）以上となると、出力電圧値の変化率が大となる。また、バッテリの残容量が放電末期（残容量が２０％）以下となった場合も同様である。このように、バッテリの出力電圧値はバッテリの残容量に応じて変化し、特に充電末期（残容量が８０％）又は放電末期（残容量が２０％）の場合には、その出力特性が変化する。
【００３８】
図５は、充電末期（残容量が８０％）又は放電末期（残容量が２０％）となる点を求める際に用いられる、バッテリの温度、バッテリの出力電流値、及びバッテリの出力電圧値の関係を予め求めたバッテリ残容量修正マップ図である。図５（ａ）は、バッテリの残容量が８０％である場合の、バッテリの温度、バッテリの出力電流値、及びバッテリの出力電圧値の関係を示すバッテリ残容量修正マップであり、図５（ｂ）は残容量が２０％の場合である。
【００３９】
図５（ａ）中符号ｍ１が付された面は、残容量を８０％に設定した場合のバッテリ残容量修正マップを示しており、図５（ｂ）中符号ｍ２が付された面は、残容量を２０％に設定した場合のバッテリ残容量修正マップを示す。仮に、バッテリの残容量が電流又は温度の変化に依存しないとすると、バッテリ残容量修正マップｍ１，ｍ２は平面になる。図５において、バッテリ残容量修正マップｍ１，ｍ２が平面でないことから、バッテリの残容量はバッテリの温度、出力電流値、及び出力電圧値に依存することが確認できる。
【００４０】
バッテリの出力電圧に基づいて残容量を測定する場合には、まずバッテリの温度、バッテリの出力電流を測定する。次に、測定された温度及び出力電流から、残容量が８０％又は２０％である場合の出力電圧値を求める。残容量が８０％である場合の出力電圧値（上限電圧値）は、図５（ａ）に示したバッテリ残容量修正マップｍ１を用い。残容量が２０％である場合の出力電圧値（下限電圧値）は、図５（ｂ）に示したバッテリ残容量修正マップｍ２を用いる。そして、実際に測定されたバッテリの出力電圧値と上限電圧値又は下限電圧値とを比較し、バッテリの出力電圧値が上限電圧値以上となった場合には充電末期であると判断し、下限電圧値以下となった場合には放電末期であると判断する。
【００４１】
尚、図１に示したバッテリ２６は、前述したように１０個のサブバッテリからなり、各々には電圧検出器が設けられている。本実施形態においては、サブバッテリの何れかの出力電圧が上限電圧値となった場合にバッテリ２６の残容量が８０％であると判断し、また、サブバッテリの何れかの出力電圧が下限電圧値となった場合にバッテリ２６の残容量が２０％であると判断する。
【００４２】
比較器５８は、残容量判定マップ５６を用いて求められた上限電圧値及び下限電圧値と一次遅れフィルタ５０から出力された電圧値とを比較し、当該電圧値が上限電圧値以上の値であるか又は下限電圧値以下の電圧値であるかを判断する。比較器５８は現在の電圧値が上限電圧値以上の値であるか又は下限電圧値以下の値であると判断した場合にはその旨を出力する。
修正手段６０は、比較器５８の出力に応じて、積算手段５４から出力される値をリセットする。
【００４３】
つまり、修正手段６０は、現在の電圧値がバッテリ２６の残容量８０％の場合に示される電圧値である旨の信号が比較器５０から出力された場合には、積算手段５４から出力される値をリセットし、バッテリ２６の現在の残容量を８０％に設定する。同様に、現在の電圧値がバッテリ２６の残容量２０％の場合に示される電圧値である旨の信号が比較器５０から出力された場合には、積算手段５４から出力される値をリセットし、バッテリ２６の現在の残容量を２０％に設定する。また、現在の電圧値がバッテリ２６の残容量が８０％と２０％の間の場合に示される電圧値である旨の信号が比較器５０から出力された場合には、積算手段５４から出力される値を残容量とする。
【００４４】
６０は劣化判定手段であり、修正手段６０から出力される残容量に基づいてバッテリ２６が劣化しているか否かを判定する。劣化判定手段６２によるバッテリの劣化判定の方法に関する詳細は後述する。６４は劣化判定禁止条件設定手段であり劣化判定を禁止させる条件を設定するものである。劣化判定を禁止させる条件は、出力電圧値が上限電圧値と下限電圧値との間の値である場合の充放電量が予め定められた充放電閾値以上である場合、測定された電圧値が上限電圧値又は下限電圧値となるまでの時間が予め設定された設定時間よりも長い場合、及びバッテリ温度が予め設定された設定温度よりも低くなった場合がある。
充放電電流が大きい場合及び計測時間が長い場合に劣化判定を禁止するのは、充放電電流の積算精度が低下して、劣化判断の精度が低下するためであり、バッテリ温度が低い場合に劣化判断を禁止するのは、バッテリの特性上温度が低いと一時的に最大残容量が低下してバッテリが劣化したようにみえる場合があるからである。
【００４５】
次に、上記構成における本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置の動作について図６〜図１２を参照して詳細に説明する。
図６は、本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置の動作のメインルーチンでを示したフローチャートである。
図６に示したフローチャートの各ステップは所定の時間間隔をもって実行される。各処理の時間間隔は各ステップの動作を説明する際に示す。
【００４６】
まず、運転者が図１に示した車両を起動させると、本実施形態におけるバッテリ劣化判断装置が動作を開始する。
本実施形態によるバッテリ劣化判断装置が動作を開始すると、電流検出器４０、温度検出器４２、及び電圧検出器４４が、バッテリ２６とインバータ２４との間に流れる電流値、バッテリ２６内のサブバッテリの出力電圧値、及びバッテリ２６内のサブバッテリの温度を検出し、検出結果を出力する処理が行われる（ステップＳ１０）。この処理は１０ｍｓｅｃの時間間隔をもって行われ、従って、各検出値は、１０ｍｓｅｃの時間間隔でサンプリングされることになる。尚、本実施形態においては、サブバッテリは１０個設けられているので、サブバッテリの出力電圧値及びサブバッテリの温度は１０種類の信号である。
【００４７】
電流検出器４０で検出された電流値は積算手段５４、時定数変更手段５２、及び一次遅れフィルタ４６に入力される。積算手段５４においては、入力される電流値を積算する処理が行われる。積算手段５４によって積算された電流値はバッテリ２６に充電及び放電される電荷の総量を示しているので、この積算値に基づいてバッテリ２６の残容量が求められる。
【００４８】
電流検出器４０で検出された電流値は一次遅れフィルタ４６へ入力されるとともに時定数変更手段５２へ入力され、フィルタ処理が行われる。同様に、一次遅れフィルタ４８，５０においてもフィルタ処理が行われる（ステップＳ２０）。この処理は、１０ｍｓｅｃの時間間隔をもって行われる。
次に、ステップＳ２０に示すフィルタ処理について説明する。
図７は、フィルタ処理の処理手順を示すフローチャートである。図７においては、一次遅れフィルタ４２で行われる処理が示してある。尚、一次遅れフィルタ４８，５０で行われる処理も同様である。
【００４９】
フィルタ処理が開始すると、まず第１フィルタ（時定数１ｓｅｃ）ＬＰＦ_１を用いてフィルタ処理が行われる（ステップＳ２００）。第１フィルタＬＰＦ_１を用いてフィルタ処理が行われ、得られた電流値をＩ_ＬＰＦ１とする。次に、電流値の大きさ（電流レンジ）を判断する処理が行われる（ステップＳ２０２）。この処理は、検出された電流値に応じて適した時定数に設定するために必要な処理である。ステップＳ２０２において、検出された電流値が−３０〜０Ａの大きさであると判断されると、処理はステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４においては、第２フィルタ（時定数２０ｓｅｃ）ＬＰＦ_２を用いてフィルタ処理が行われる（ステップＳ２０４）。第２フィルタＬＰＦ_２を用いてフィルタ処理が行われ、得られた電流値をＩ_ＬＰＦ２とする。上記のように、第１フィルタＬＰＦ_１の時定数は１ｓｅｃであり、第２，第３フィルタＬＰＦ_２，ＬＰＦ_３の時定数は２０ｓｅｃである。
【００５０】
一方、ステップＳ２０２において、電流値が０〜３０Ａであると判断された場合には、第３フィルタ（時定数２０ｓｅｃ）ＬＰＦ_３を用いてフィルタ処理が行われる（ステップＳ２０６）。第３フィルタＬＰＦ_３を用いてフィルタ処理が行われ、得られた電流値をＩ_ＬＰＦ３とする。
上記第２フィルタＬＰＦ_２はバッテリ２６が充電される場合であって、電流値が比較的小さい場合の時定数を有するフィルタであり、第３フィルタＬＰＦ_３はバッテリ２６が放電される場合であって、電流値が比較的小さい場合の時定数を有するフィルタである。
【００５１】
本実施形態においては、第２フィルタＬＰＦ_２の時定数と第３フィルタＬＰＦ_３の時定数が同じ値に設定されているが、異なった値でもよいことはもちろんである。
ステップＳ２０４、ステップＳ２０６、及びステップＳ２０２において、電流値が−３０Ａ以下又は３０Ａ以上であると判断された場合には、処理はステップＳ２０８へ進む。
【００５２】
以上の処理によって、フィルタ処理を行った後の電流値が得られる訳であるが、電流値がー３０〜３０Ａである場合には、電流値Ｉ_ＬＰＦ１及び電流値Ｉ_ＬＰＦ２又は電流値Ｉ_ＬＰＦ１及び電流値Ｉ_ＬＰＦ３が得られる。図２から、一見すると電流検出器４０から出力される電流値に応じて時定数変更手段５２が一次遅れフィルタ４６の時定数を変更し、一次遅れフィルタ４６が変更された時定数のフィルタによってフィルタ処理を行っているように見えるが、本実施形態においては処理の高速化及び簡略化のため異なる時定数を有する第１フィルタＬＰＦ_１及び第２フィルタＬＰＦ_２又は第３フィルタＬＰＦ_３を用いてフィルタ処理を行った後、後述するように、電流値の大きさに応じて電流値Ｉ_ＬＰＦ１、Ｉ_ＬＰＦ２、又はＩ_ＬＰＦ３を選択するようにして実現している。
尚、電流値の大きさが−３０Ａ以下又は３０Ａ以上である場合には、電流値Ｉ_ＬＰＦ２，Ｉ_ＬＰＦ３は得られない。
【００５３】
図７に戻り、ステップＳ２０８では、フィルタ処理が開始してから１ｓｅｃ経過したか否かが判断される。この処理は、後述するように、図６中のステップＳ３０以降の処理が１ｓｅｃの時間間隔で行われるため、時間を調整するためのものである。ステップＳ２０８における判断結果が「ＮＯ」である場合には、ステップＳ２０８の処理を繰り返し、判断結果が「ＹＥＳ」である場合には処理がステップＳ２１０へ進む。
ステップＳ２１０ではステップＳ２００，Ｓ２０４，Ｓ２０６の処理で得られた電流値Ｉ_ＬＰＦ１，Ｉ_ＬＰＦ２，Ｉ_ＬＰＦ３の値が、レジスタ（図示省略）へ出力される。尚、電流値Ｉ_ＬＰＦ２若しくは電流値Ｉ_ＬＰＦ３、又は電流値Ｉ_ＬＰＦ２及び電流値Ｉ_ＬＰＦ３が得られない場合があるが、その場合にはそれらの値として値「０」が出力される。以上でフィルタ処理が終了する。
【００５４】
次に、図６に示された残容量計算を行う処理（ステップＳ３０）が行われる。
図８は、残容量計算を行う処理手順を示すフローチャートである。この処理は図２中の積算手段５４によって行われる。尚、ステップＳ３０の処理は１ｓｅｃの時間間隔で行われる。
残容量計算処理が開始すると、入力される電流が負の値であるか否かが判断される（ステップＳ３００）。電流が負であるとは、バッテリ２６に電流が流入していることを意味する。この判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、充電効率マップを検索する処理が行われる（ステップＳ３０２）。この処理は、バッテリ２６が充電される場合にはバッテリ２６に流入する電流に比例して充電される訳ではなく、バッテリ２６の温度及びバッテリ２６の残容量に依存して充電効率が変化するため、バッテリ２６の残容量を正確に求めるために行う処理である。
【００５５】
より具体的には、温度検出手段４２で検出されたサブバッテリの温度と、現在のバッテリ２６の残容量から充電効率マップを検索して、その状況における充電効率ηを求める。尚、受電効率マップを検索する場合には温度検出手段４２から出力される値を用いるよりも、一次遅れフィルタ４８から出力される値を用いた方がより正確な値の充電効率ηが得られる。尚、前述したように、バッテリ２６は１０個のサブバッテリからなるので、充電効率ηも各々のサブバッテリに対して求められる。
充電効率ηを求める処理を終えると、得られた充電効率ηと電流検出器４０から出力される電流値をとの積の絶対値を、現在のバッテリの残容量（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）に加算し、新たなバッテリの残容量とする処理が行われる。この処理は、１０個のサブバッテリ各々に対して行われる。
【００５６】
一方、ステップＳ３０６における判断結果が「ＮＯ」でる場合、つまり電流検出器４０で検出された電流値が正であると判断された場合には、処理はステップＳ３０６へ進む。上記電流値が正のときは、バッテリ２６から電流が出力されていることを意味する。
ステップＳ３０６では、電流検出器４０によって検出された電流値を現在の残容量から減算し、新たな残容量とする処理が行われる。この処理は、１０個のサブバッテリ各々に対して行われる。
ステップＳ３０４の処理が終了した場合、及びステップＳ３０６の処理が終了した場合には、処理は図６に示すメインルーチンに戻る。
【００５７】
ステップＳ４０における残容量計算処理が終了すると、残容量マップ検索を行う処理が行われる（ステップＳ４０）。この処理は、１ｓｅｃの時間間隔で行われる。
図９は、残容量マップ検索の処理を示すフローチャートである。図９に示した処理は、図２中の残容量判定マップ５６を用いて行われる。
残容量マップ検索処理が開始すると、まず図７中のステップＳ２１０で出力され、レジスタに格納されている電流値Ｉ_ＬＰＦ１の値が負であるか否かが判断される（ステップＳ４００）。つまり、バッテリ２６へ電流が流入しているか否かが判断される。この判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、処理がステップＳ４０２へすすむ。
【００５８】
ステップＳ４０２では、電流値Ｉ_ＬＰＦ１が−３０Ａより小さいか否かが判断される。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ４０４へ進み、電流値Ｉ_１，電流値Ｉ_ＬＰＦ２，電流値Ｉ_ＬＰＦ３から電流値Ｉ_ＬＰＦ１を選択する処理が行われる。
次に、選択された電流値Ｉ_ＬＰＦ１及び一次遅れフィルタ４８から出力される温度を用い、残容量判定マップ５６からサブバッテリの残容量が８０％となる電圧値（上限電圧値）を求める処理が行われる（ステップＳ４０６）。求められた上限電圧値は図示しないレジスタに格納されるとともに、処理は図６に示すメインルーチンに戻る。尚、ステップＳ４０６に示した処理は１０個のサブバッテリ各々に対して行われる。
【００５９】
また、ステップＳ４０２における判断結果が「ＮＯ」である場合には、処理はステップＳ４０８へ進み、電流値Ｉ_１，電流値Ｉ_ＬＰＦ２，電流値Ｉ_ＬＰＦ３から電流値Ｉ_ＬＰＦ２を選択する処理が行われる。
次に、選択された電流値Ｉ_ＬＰＦ２及び一次遅れフィルタ４８から出力される温度を用い、残容量判定マップ５６からサブバッテリの残容量が８０％となる電圧値（上限電圧値）を求める処理が行われる（ステップＳ４１０）。求められた上限電圧値は図示しないレジスタに格納されるとともに、処理は図６に示すメインルーチンに戻る。尚、ステップＳ４１０に示した処理は１０個のサブバッテリ各々に対して行われる。
【００６０】
一方、ステップＳ４００における判断結果が「ＮＯ」である場合、つまりいてレジスタに格納されている電流値Ｉ_ＬＰＦ１の値が正であり、バッテリ２６から電流が出力されていると判断された場合には、処理はステップＳ４１２へ進む。
ステップＳ４１２では、電流値Ｉ_ＬＰＦ１が３０Ａより小さいか否かが判断される。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ４１４へ進み、電流値Ｉ_１，電流値Ｉ_ＬＰＦ２，電流値Ｉ_ＬＰＦ３から電流値Ｉ_ＬＰＦ３を選択する処理が行われる。つまり、電流値の変化率が小さいため、時定数の小さなローパスフィルタＬＰＦ_３を用いて算出された電流値が選択される。
次に、選択された電流値Ｉ_ＬＰＦ３及び一次遅れフィルタ４８から出力される温度を用い、残容量判定マップ５６からサブバッテリの残容量が２０％となる電圧値（下限電圧値）を求める処理が行われる（ステップＳ４１６）。求められた下限電圧値は図示しないレジスタに格納されるとともに、処理は図６に示すメインルーチンに戻る。尚、ステップＳ４１６に示した処理は１０個のサブバッテリ各々に対して行われる。
【００６１】
また、ステップＳ４１２における判断結果が「ＮＯ」である場合には、処理はステップＳ４１８へ進み、電流値Ｉ_１，電流値Ｉ_ＬＰＦ２，電流値Ｉ_ＬＰＦ３から電流値Ｉ_ＬＰＦ１を選択する処理が行われる。
次に、選択された電流値Ｉ_ＬＰＦ１及び一次遅れフィルタ４８から出力される温度を用い、残容量判定マップ５６からサブバッテリの残容量が２０％となる電圧値（下限電圧値）を求める処理が行われる（ステップＳ４２０）。求められた下限電圧値は図示しないレジスタに格納されるとともに、処理は図６に示すメインルーチンに戻る。尚、ステップＳ４２０に示した処理は１０個のサブバッテリ各々に対して行われる。
【００６２】
図９に示したステップＳ４０６，Ｓ４１０，Ｓ４１６，Ｓ４２０の何れかの処理を終了すると、図６示す残容量上下限判断処理が行われる（ステップＳ５０）。この処理は図２中の比較器５８及び修正手段６０によって１ｓｅｃの時間間隔で行われる。
図１０は、残容量上下限判断処理の手順を示すフローチャートである。
図１０には、４つのフローチャートが示されているが、図９に示した残容量マップ検索処理で行われた処理に応じて実行されるフローチャートが決定される。つまり、図９中のステップＳ４０６が行われた場合には、図１０中のフローチャートｆ_１が実行され、図９中のステップＳ４１０が行われた場合には、図１０中のフローチャートｆ_２が実行され、図９中のステップＳ４１６が行われた場合には、図１０中のフローチャートｆ_３が実行され、図９中のステップＳ４２０が行われた場合には、図１０中のフローチャートｆ_４が実行される。
【００６３】
図１０中で用いられている記号「Ｃ」はカウンタの値を示し、サブバッテリの残容量をより正確に８０％又は２０％とするために用いられる。つまり、一次遅れフィルタ５０から出力される電圧値は時間とともに変化している訳であり、例えば一度上限電圧値Ｖ_ｔｈＨ以上になったとしてもすぐに電圧値が低下する場合が考えられる。よって、瞬時的に一次遅れフィルタ５０から出力される電圧値が上限電圧値Ｖ_ｔｈＨを越えたとしてもバッテリ２６の残容量を８０％とせずに、ある時間の間、一次遅れフィルタ５０から出力される電圧値が上限電圧値Ｖ_ｔｈＨを越えた場合に初めてバッテリ２６の残容量を８０％とすることにより残容量の正確さを期すためにカウンタが用いられる。
【００６４】
まず、フローチャートｆ_１に示された処理について説明する。処理が開始すると、一次遅れフィルタ５０から出力される電圧値Ｖ_ＬＰＦ１と図９中のステップＳ４０６で求めた上限電圧値Ｖ_ｔｈＨとの比較が行われる（ステップＳ５００）。この処理はサブバッテリ各々から出力される電圧値に対して行われる。ステップＳ５００において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ１の何れか１つが上限電圧値Ｖ_ｔｈＨ以上であると判断されると、処理はステップＳ５０２へ進む。
ステップＳ５０２ではカウンタＣの値をインクリメントする処理が行われる。尚カウンタＣの値は０である。ステップＳ５０４ではカウンタの値が「２」であるか否かが判断される。ステップＳ５０４の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には処理はステップＳ５０６へ進み、バッテリ２６の残容量を８０％に設定する処理（リセット）が行われる。
一方、ステップＳ５００において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ１の何れもが上限電圧値電圧値Ｖ_ｔｈＨより小さいと判断されると、処理はステップＳ５０８へ進み、カウンタＣの値を「０」に設定する処理が行われる。
ステップＳ５０６の処理が終了した場合、ステップＳ５０８の処理が終了した場合、及びステップＳ５０４において「ＮＯ」と判断された場合には、バッテリ２６の残容量が８０％以下の値であり、この場合は、バッテリ２６の残容量として積算手段５４の積算値が用いられるため、バッテリ２６の残容量をリセットせずに図６に示すメインルーチンに戻る。
【００６５】
次に、フローチャートｆ_２に示された処理について説明する。処理が開始すると、一次遅れフィルタ５０から出力される電圧値Ｖ_ＬＰＦ２と図９中のステップＳ４１０で求めた上限電圧値Ｖ_ｔｈＨとの比較が行われる（ステップＳ５１０）。尚、図２を参照すると、時定数変更手段５２は一次遅れフィルタ５０の時定数も変更しているため、電流と同様にその変化率に応じて異なる時定数を用いてフィルタ処理が行われた電圧値が求められる。この処理はサブバッテリ各々から出力される電圧値に対して行われる。ステップＳ５１０において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ２の何れか１つが上限電圧値Ｖ_ｔｈＨ以上であると判断されると、処理はステップＳ５１２へ進む。
ステップＳ５１２ではカウンタＣの値をインクリメントする処理が行われる。尚カウンタＣの値は０である。ステップＳ５１４ではカウンタの値が「１０」であるか否かが判断される。フローチャートｆ_１においては、カウンタＣの値が「２」であるか否かが判断されていたが、フローチャートｆ_２においては、より大きな値「１０」であるか否かが判断される。これは、図９中のステップＳ４０２において電流値Ｉ_ＬＰＦ１の変化率が小さいと判断されたため、単位時間にバッテリ２６が単位時間に充電される割合が小さく、バッテリ２６の残容量が８０％に達したことをより正確に判断するためである。
ステップＳ５１４の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には処理はステップＳ５１６へ進み、バッテリ２６の残容量を８０％に設定する処理（リセット）が行われる。
一方、ステップＳ５１０において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ２の何れもが上限電圧値電圧値Ｖ_ｔｈＨより小さいと判断されると、処理はステップＳ５１８へ進み、カウンタＣの値を「０」に設定する処理が行われる。
ステップＳ５１６の処理が終了した場合、ステップＳ５１８の処理が終了した場合、及びステップＳ５１４において「ＮＯ」と判断された場合には、バッテリ２６の残容量が８０％以下の値であり、この場合は、バッテリ２６の残容量として積算手段５４の積算値が用いられるため、バッテリ２６の残容量をリセットせずに図６に示すメインルーチンに戻る。
【００６６】
次に、フローチャートｆ_３に示された処理について説明する。処理が開始すると、一次遅れフィルタ５０から出力される電圧値Ｖ_ＬＰＦ３と図９中のステップＳ４１０で求めた下限電圧値Ｖ_ｔｈＬとの比較が行われる（ステップＳ５２０）。この処理はサブバッテリ各々から出力される電圧値に対して行われる。ステップＳ５２０において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ３の何れか１つが下限電圧値Ｖ_ｔｈＬ以下であると判断されると、処理はステップＳ５２２へ進む。
ステップＳ５２２ではカウンタＣの値をインクリメントする処理が行われる。尚カウンタＣの値は０である。ステップＳ５２４ではカウンタの値が「１０」であるか否かが判断される。カウンタＣの値を「１０」と比較する理由は、フローチャートｆ_２で説明した理由と同様の理由である。
ステップＳ５２４の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には処理はステップＳ５２６へ進み、バッテリ２６の残容量を２０％に設定する処理（リセット）が行われる。
一方、ステップＳ５２０において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ３の何れもが下限電圧値電圧値Ｖ_ｔｈＬより大きいと判断されると、処理はステップＳ５２８へ進み、カウンタＣの値を「０」に設定する処理が行われる。
ステップＳ５２６の処理が終了した場合、ステップＳ５２８の処理が終了した場合、及びステップＳ５２４において「ＮＯ」と判断された場合には、バッテリ２６の残容量が２０％以上の値であり、この場合は、バッテリ２６の残容量として積算手段５４の積算値が用いられるため、バッテリ２６の残容量をリセットせずに図６に示すメインルーチンに戻る。
【００６７】
次に、フローチャートｆ_４に示された処理について説明する。処理が開始すると、一次遅れフィルタ５０から出力される電圧値Ｖ_ＬＰＦ１と図９中のステップＳ４１０で求めた下限電圧値Ｖ_ｔｈＬとの比較が行われる（ステップＳ５３０）。この処理はサブバッテリ各々から出力される電圧値に対して行われる。ステップＳ５３０において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ１の何れか１つが下限電圧値Ｖ_ｔｈＬ以下であると判断されると、処理はステップＳ５３２へ進む。
ステップＳ５３２ではカウンタＣの値をインクリメントする処理が行われる。尚カウンタＣの値は０である。ステップＳ５３４ではカウンタの値が「２」であるか否かが判断される。カウンタＣの値を「２」と比較するのは、図９中のステップＳ４１２でその絶対値が大きいため単位時間の充電率が大きいという理由に基づく。
ステップＳ５３４の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には処理はステップＳ５３６へ進み、バッテリ２６の残容量を２０％に設定する処理（リセット）が行われる。
一方、ステップＳ５３０において、サブバッテリの各々に対応する電圧値Ｖ_ＬＰＦ３の何れもが下限電圧値電圧値Ｖ_ｔｈＬより大きいと判断されると、処理はステップＳ５３８へ進み、カウンタＣの値を「０」に設定する処理が行われる。
ステップＳ５３６の処理が終了した場合、ステップＳ５３８の処理が終了した場合、及びステップＳ５３４において「ＮＯ」と判断された場合には、バッテリ２６の残容量が２０％以上の値であり、この場合は、バッテリ２６の残容量として積算手段５４の積算値が用いられるため、バッテリ２６の残容量をリセットせずに図６に示すメインルーチンに戻る。
【００６８】
次に、処理はステップＳ６０へ進み、劣化判定処理が行われる。ステップＳ６０の処理は、１ｓｅｃの時間間隔で行われる。
図１１及び図１２は、劣化判断の処理手順を示したフローチャートである。
尚、以下の処理においては、図２中の劣化判定禁止条件設定手段６４により劣化判定を禁止する条件として充放電閾値、設定時間、及び設定温度が設定されているとする。図１１及び図１２に示した処理は、図２中の劣化判定手段６２によって行われる。また、劣化判定手段６２には、以下に示す各種のフラグの値を記憶するレジスタが設けられており、その初期値は何れのフラグも「０」に設定される。
【００６９】
劣化判定処理が開始すると、まず計測時間が劣化判定禁止条件設定手段６４によって設定された設定時間より長いか否かが判断される（ステップＳ６００）。この判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、ステップＳ６０２、Ｓ６０４，Ｓ６０６，Ｓ６０８においてそれぞれ、上限フラグ、下限フラグ、充放電量、及びタイマーの値を「０」に設定する処理が行われる。
上記上限フラグは、サブバッテリの出力電圧が上限電圧であり、バッテリの残容量が８０％となった場合、つまり図１０に示すステップＳ５０６又はステップＳ５１６の処理が行われた場合にはその値が「１」となる。下限フラグはバッテリの残容量が２０％となった場合、つまり図１０に示すステップＳ５２６又はステップＳ５３６の処理が行われた場合にはその値が「１」となる。
ここで、「充放電量」とは、（図８で計算される「残容量」は充電中と放電中の区別をして符号を変えて積算しているのに対して）充電中・放電中に関わらずその電流値を絶対値（符号を考慮しない）で加算するものである。タイマーは、計測時間を測定するものである。
【００７０】
ステップＳ６０８の処理が終了すると、図６に示すメインルーチンに戻る。
上記ステップＳ６００〜ステップＳ６０８に示す処理は、測定された電圧値が上限電圧値又は下限電圧値となるまでの時間が予め設定された設定時間よりも長い場合に劣化判定を禁止する処理である。
一方ステップＳ６００における判断結果が「ＮＯ」である場合、つまり計測時間が設定時間を経過していないと判断された場合にはステップＳ６１０へ進む。ステップＳ６１０では充放電量が充放電閾値よりも大であるか否かが判断される。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合には前述したステップＳ６０２〜ステップＳ６０８の処理が行われ、充放電量が予め定められた充放電閾値以上である場合に劣化判断を禁止する処理が行われる。ステップＳ６１０の処理は充放電量が大きい場合に劣化判断を禁止するために行われるものである。
【００７１】
一方、ステップＳ６１０における判断結果が「ＮＯ」である場合、つまり充放電量が放電量閾値以下であると判断された場合にはステップＳ６１２へ進み、充放電量を算出する処理が行われる。この処理は、前述したようにバッテリ２６が充電がされた場合の充電量のみならず放電がされた場合の放電量をも加算して充放電量を算出する。
以下に示す処理は、大別すると２つの処理に分けられる。つまり、バッテリ２６の残容量が一度上限値（８０％）に達してから、下限値（２０％）になるまでにステップＳ６１２で示す充放電量を算出する処理を行って実際に使用することのできる残容量（使用可能量）を得る処理と、バッテリ２６の残容量が一度下限値（２０％）に達してから、上限値（８０％）になるまでにステップＳ６１２で示す充放電量を算出する処理を行って実際に使用することのできる残容量（使用可能量）を得る処理である。
【００７２】
以下の説明では、上記の前者及び後者の処理を時系列に説明する。尚、前述したように測定時間が長い場合には、ステップＳ６００の処理によってバッテリの劣化判断処理が禁止される。また、充放電量が大きい場合にはステップ６１０の処理によって、バッテリの劣化判断処理が禁止される。更に、ステップＳ６１４のしょりによって、バッテリ温度が低い場合にはステップＳ６１４の処理によってバッテリの劣化判断処理が禁止される。同様に、ステップＳ６３４の処理もバッテリ温度が低い場合にバッテリの劣化判断を禁止する処理である。以下の説明ではこれらの説明は省略する。
【００７３】
まず、上述のバッテリ２６の残容量が一度上限値（８０％）に達してから、下限値（２０％）になるまでにステップＳ６１２で示す充放電量を算出する処理を行って実際に使用することのできる残容量（使用可能量）を得る処理について説明する。
バッテリ２６の残容量が増加し、残容量の上限値（８０％）になると、ステップＳ６１６の判断結果が「ＹＥＳ」となる。尚、この上限を検出する処理の詳細は、図９に示した処理及び図１０中のフローチャートｆ_１，ｆ_２に示してある。
ステップＳ６１６の判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ６１８へ進み、上限フラグの値を「１」に設定する処理が行われ、次いでステップＳ６２０で充放電量を「０」に設定する処理が行われ、ステップＳ６２２でタイマーの値を「０」に設定する処理が行われる。つまり、ステップＳ６１８〜ステップＳ６２２の処理は、バッテリ２６の残容量が上限値（８０％）に達したので、以下で説明する下限値（２０％）に達するまでの残容量を算出するための初期化を行う処理である。
【００７４】
ステップＳ６２２の処理が終了すると、ステップＳ６２４へ進み、下限フラグの値が「１」であるか否かが判断される。現在の状況は、残容量が上限値に達している状況であるので、当然ながらステップＳ６２４の判断結果は「ＮＯ」となる。ステップＳ６２４の判断結果が「ＮＯ」である場合には、処理はステップＳ６３４を介してステップＳ６３６へ進む。ステップＳ６３６では、残容量が下限値（２０％）に達したか否かの判断が行われる。尚、残容量が下限値（２０％）に達したか否かの判断の処理の詳細は、図９及び図１０中のフローチャートｆ_３，ｆ_４を参照されたい。
【００７５】
ステップＳ６３６の判断結果が「ＮＯ」である場合には、処理は図６に示すメインルーチンに戻る。
図６中のステップＳ６０が行われてから１ｓｅｃ経過すると、再びステップＳ６０の処理が開始される。尚、ステップＳ３０〜ステップＳ５０の処理も１ｓｅｃの時間間隔をもって行われている。
再び、劣化判定処理が行われると、処理はステップＳ６００から開始され、ステップＳ６１０を介してステップＳ６１２に示す充放電算出処理が行われる。上限フラグの値が「１」であり、バッテリ２６の容量が下限値に達していない場合には、ステップＳ６１２に示す充放電算出処理が行われ、ステップＳ６２４において「ＮＯ」の判断が行われ、ステップＳ６３６において「ＮＯ」の判断が行われて図６に示すメインルーチンに戻るという処理が繰り返し行われる。この処理が繰り返し行われることで充放電量が積算される。
【００７６】
次に、バッテリ２６からの放電量が多く、バッテリ２６の残容量が２０％になる場合の動作について説明する。
図１１に示す劣化判断を行う処理が再び始まると、ステップＳ６００、ステップＳ６１０、ステップＳ６１２、…、ステップＳ６２４へ至るが、この時点では、上限フラグの値が「１」であり、下限フラグの値は「０」であるので、判断結果が「ＮＯ」となり、処理は、ステップＳ６３４を介して、ステップＳ６３６へ進む。ステップＳ６３６へ進むと残容量が下限値（２０％）になったか否かの判断が行われる。いま、バッテリ２６の残容量が下限値になったとすると、判断結果は「ＹＥＳ」となり、処理はステップＳ６３８へ進む。ステップＳ６３８では下限フラグの値を「１」に設定する処理が行われ、ステップＳ６４０及びステップＳ６０２では充放電の値を「０」に設定する処理、及びタイマーの値を「０」に設定する処理が行われる。尚、ステップＳ６４０で充放電量の値を「０」に設定する際に、それまで記憶していた充放電量がレジスタに記憶される。この状態において、上限フラグ及び下限フラグの値は共に「１」である。
【００７７】
ステップＳ６４４では上限フラグの値が「１」であるか否かが判断される。今は、上限フラグ及び下限フラグの値が共に「１」であるので、その判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ６４６において上限フラグの値を「０」に設定する処理が行われる。この時点において上限フラグの値は「０」、下限フラグの値は「１」である。
ステップＳ６４８では、使用可能量を算出する処理が行われる。この処理は、バッテリの残容量が修正される上限値である８０％から、図８で求められる現在の残容量を減算して、そのバッテリが使用できる使用可能量を求める処理である。
通常のバッテリ（新品で劣化していない状態）では、下限修正値（２０％）と上限修正値（８０％）の間では、８０％−２０％＝６０％分に相当する容量が使用可能である。しかしながら、バッテリが劣化してくるとバッテリ全体の最大容量が低下する（図１３で説明した劣化した状態）になるため、上限修正値と下限修正値の間で使用できる該使用可能量も低下する。
ステップＳ６５０において、新品のバッテリでは６０％であるはずの使用可能量が劣化判定値である３０％以下になった時は、ステップＳ６５２によりバッテリが劣化したと判定される。
一方、ステップＳ６５０において、使用可能量が劣化判定値以上であると判断された場合には処理はメインルーチンに戻る。
【００７８】
次に、上述のバッテリ２６の残容量が一度下限値（２０％）に達してから、上限値（８０％）になるまでにステップＳ６１２で示す充放電量を算出する処理を行って実際に使用することのできる残容量（使用可能量）を得る処理について説明する。
バッテリ２６の残容量が減少し、残容量の下限値（２０％）になると、ステップＳ６３６の判断結果が「ＹＥＳ」となる。尚、この下限を検出する処理の詳細は、図９に示した処理及び図１０中のフローチャートｆ_３，ｆ_４に示してある。
ステップＳ６３６の判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ６３８へ進み、下限フラグの値を「１」に設定する処理が行われ、次いでステップＳ６４０で充放電量を「０」に設定する処理が行われ、ステップＳ６４２でタイマーの値を「０」に設定する処理が行われる。つまり、ステップＳ６３８〜ステップＳ６４２の処理は、バッテリ２６の残容量が下限値（２０％）に達したので、以下で説明する上限値（８０％）に達するまでの残容量を算出するための初期化を行う処理である。
【００７９】
ステップＳ６４２の処理が終了すると、ステップＳ６４４へ進み、上限フラグの値が「１」であるか否かが判断される。現在の状況は、残容量が下限値に達している状況であるので、当然ながらステップＳ６４４の判断結果は「ＮＯ」となる。ステップＳ６４４の判断結果が「ＮＯ」である場合には、処理はメインルーチンに戻る。尚、残容量が上限値（８０％）に達したか否かの判断の処理の詳細は、図９及び図１０中のフローチャートｆ_１，ｆ_２を参照されたい。
【００８０】
図６中のステップＳ６０が行われてから１ｓｅｃ経過すると、再びステップＳ６０の処理が開始される。尚、ステップＳ３０〜ステップＳ５０の処理も１ｓｅｃの時間間隔をもって行われている。
再び、劣化判定処理が行われると、処理はステップＳ６００から開始され、ステップＳ６１０を介してステップＳ６１２に示す充放電算出処理が行われる。下限フラグの値が「１」であり、バッテリ２６の容量が上限値に達していない場合には、ステップＳ６１２に示す充放電算出処理が行われ、ステップＳ６１６において「ＮＯ」の判断が行われ、ステップＳ６４６において「ＮＯ」の判断が行われて図６に示すメインルーチンに戻るという処理が繰り返し行われる。この処理が繰り返し行われることで充放電量が積算される。
このようにして、使用可能量が算出され、劣化判定値と比較されて、バッテリが劣化しているか否かの判断が行われる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流量積算手段がバッテリ残容量が第１の値に設定されてから第２の値になるまでの間にバッテリの出力電流及び回生電流を積算し、劣化判定手段がこの積算値が予め設定された劣化判定値以下である場合に前記バッテリが劣化していると判断しているので検出精度が向上するという効果がある。
また、バッテリの温度が低い場合、充放電電流が大きい場合、及び計測時間が長い場合に劣化判断が禁止されるので、誤検知を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置が用いられる車両の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置の構成を示すブロック図である。
【図３】バッテリの残容量と出力される電流値との関係の一例を示す図である。
【図４】バッテリ出力電圧値の推移の一例を示す図である。
【図５】充電末期（残容量が８０％）又は放電末期（残容量が２０％）となる点を求める際に用いられる、バッテリの温度、バッテリの出力電流値、及びバッテリの出力電圧値の関係を予め求めたバッテリ残容量修正マップ図である。
【図６】本発明の一実施形態によるバッテリ劣化判断装置の動作のメインルーチンでを示したフローチャートである。
【図７】フィルタ処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】残容量計算を行う処理手順を示すフローチャートである。
【図９】残容量マップ検索の処理を示すフローチャートである。
【図１０】残容量上下限判断処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】劣化判断の処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】劣化判断の処理手順を示したフローチャートである。
【図１３】バッテリの劣化の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
２６バッテリ
３０，４０電流検出器（電流検出手段）
４４電圧検出器（電圧検出手段）
５２時定数変更手段
５４積算手段（電流量積算手段）
５６残容量マップ（閾電圧値算出手段）
５８比較器（比較手段）
６０修正手段
６２劣化判定手段
６４劣化判定禁止条件設定手段（禁止手段）
Ｖ_ｔｈＨ上限電圧値（閾電圧値）
Ｖ_ｔｈＬ下限電圧値（閾電圧値）

Claims

バッテリの出力電流及び回生電流を検出する電流検出手段（３０，４０）と、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段（４４）と、
前記電流検出手段の検出結果を積算して前記バッテリの残容量を求める積算手段（５４）と、
前記電流検出手段によって検出された電流値に基づいて、バッテリ残容量が第１の所定値及び第２の所定値になる時の閾電圧値を算出する閾電圧値算出手段（５６）と、
前記閾電圧値算出手段によって算出された閾電圧値と、前記バッテリの出力電圧値とを比較する比較手段（５８）と、
前記比較手段によって、前記出力電圧値が前記第１の所定値又は第２の所定値に達したと判断された場合に、前記バッテリの残容量を前記第１の所定値又は第２の所定値に修正する修正手段（６０）と、
前記バッテリの残容量が前記第１の所定値に修正されてから前記第２の所定値に修正されるまでの間に前記バッテリの出力電流及び回生電流を積算する電流量積算手段（５４）と、
前記電流量積算手段によって積算された値に基づいて使用可能量を求め、該使用可能量が予め設定された劣化判定値以下の場合に前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段（６２）と
を具備することを特徴とするバッテリ劣化判断装置。
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記温度検出手段により検出された温度が予め設定された温度以下の場合、前記電流量積算手段による積算時間が予め設定された設定時間よりも長い場合、又は前記バッテリの充放電電流が予め設定された充放電閾値以上である場合に前記バッテリの劣化判定を禁止する禁止手段を具備することを特徴とする請求項１記載のバッテリ劣化判断装置。
バッテリの出力電流及び回生電流を検出する電流検出手段（３０，４０）と、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段（４４）と、
前記電流検出手段の検出結果を積算して前記バッテリの残容量を求める積算手段（５４）と、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記電流検出手段によって検出された電流値と前記温度検出手段により検出されたバッテリの温度に基づいて、バッテリ残容量が第１の所定値及び第２の所定値になる時の閾電圧値を算出する閾電圧値算出手段（５６）と、
前記閾電圧値算出手段によって算出された閾電圧値と、前記バッテリの出力電圧値とを比較する比較手段（５８）と、
前記比較手段によって、前記出力電圧値が前記第１の所定値又は第２の所定値に達したと判断された場合に、前記バッテリの残容量を前記第１の所定値又は第２の所定値に修正する修正手段（６０）と、
前記バッテリの残容量が前記第１の所定値に修正されてから前記第２の所定値に修正されるまでの間に前記バッテリの出力電流及び回生電流を積算する電流量積算手段（５４）と、
前記電流量積算手段によって積算された値に基づいて使用可能量を求め、該使用可能量が予め設定された劣化判定値以下の場合に前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段（６２）と
を具備することを特徴とするバッテリ劣化判断装置。