JP4239435B2 - バッテリ容量判定方法及びバッテリ容量判定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ容量判定方法及びバッテリ容量判定装置に係り、特に、バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定方法及びバッテリ容量判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば特開2000−258513号公報に開示される如く、バッテリの開放電圧からそのバッテリの容量(充電状態)を判定する装置が知られている。一般に、バッテリには、開放電圧と容量との間に相関関係が認められる。そこで、上記従来の装置では、予め定められた相関関係からバッテリの開放電圧に対応したバッテリ容量が判定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリは、充放電が繰り返される際、充放電に伴って端子間電圧が変動する。また、充放電が停止された直後においても、停止直前のバッテリの状態によってはバッテリの端子間電圧が変動する。このため、充放電が停止された直後にバッテリの端子間電圧(すなわち、開放電圧)に基づいてバッテリの容量が判定されるものとすると、バッテリに実際に生じている充電状態に対応した正確な容量を判定できないおそれがある。
【0004】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、バッテリ容量の判定精度の向上を図ることが可能なバッテリ容量判定方法及びバッテリ容量判定装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定方法であって、
バッテリの充放電が停止された後、バッテリの劣化度合いが進行しているほど及びバッテリの温度が低いほど長くなる所定時間が経過したか否かを、バッテリの温度が低下したか否かに基づいて判別する第1のステップと、
前記第1のステップにより前記所定時間が経過したと判別される場合に、該判別後のバッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定する第2のステップと、
を備えるバッテリ容量判定方法により達成される。
【0006】
また、上記の目的は、バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリの充放電が停止された後、バッテリの劣化度合いが進行しているほど及びバッテリの温度が低いほど長くなる所定時間が経過したか否かを、バッテリの温度が低下したか否かに基づいて判別する経過時間判別手段と、
前記経過時間判別手段により前記所定時間が経過したと判別される場合に、該判別後のバッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定する容量判定手段と、
を備えるバッテリ容量判定装置により達成される。
【0007】
これらの態様の発明において、バッテリの充放電が停止された後、所定時間が経過した後に、バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量が判定される。バッテリの充放電が停止されると、その後、バッテリの開放電圧は、本来の充電状態に対応した電圧へ向けて変化する。従って、充放電が停止された後、所定時間が経過した後のバッテリの開放電圧に基づいて容量を判定することとすれば、正確なバッテリ容量を判定することが可能となる。このため、本発明によれば、バッテリ容量の判定精度の向上が図られている。
【0008】
ところで、バッテリの充放電が停止された後、バッテリが本来の充電状態に対応した開放電圧に安定するまでの時間は、バッテリの温度や劣化状態に応じて異なる。
【0009】
従って、前記所定時間は、バッテリの温度及び劣化度合いに応じて変更されることとすれば、バッテリ容量の更なる判定精度の向上を図ることが可能となる。
【0010】
また、バッテリの充放電が停止された後、所定時間が経過したか否かを判別するうえで機械式タイマーを用いることとすると、その分コスト上昇を招く。ところで、バッテリの充放電が停止されると、以後、バッテリは非作動状態となるので、その温度は低下する。
【0011】
従って、上記したバッテリ容量判定装置において、前記第1のステップは、バッテリの温度が低下したか否かに基づいて前記所定時間が経過したか否かを判別することとすれば、コストの上昇を招くことなく、バッテリの充放電が停止された後所定時間が経過したか否かを判別することができ、バッテリ容量を正確に判定することが可能となる。
【0012】
尚、所定時間が経過したか否かがバッテリの温度が低下したか否かにより判定される構成においては、バッテリが充分に温まっていない状態で充放電が停止されると、バッテリの温度は上昇し難い。このため、バッテリが充分に温まっていない状況下では、充放電が停止された後所定時間が経過していないにもかかわらず、バッテリ温度の低下により所定時間が経過したと誤判定され、その結果、バッテリ容量が誤判定されるおそれがある。
【0013】
従って、上記したバッテリ容量判定方法において、前記第1のステップは、バッテリの充放電が停止された時点からバッテリの温度が所定値低下したか否かに基づいて前記所定時間が経過したか否かを判別することとすれば、充放電停止後における所定時間の経過の有無を精度良く判別することができ、バッテリ容量の誤判定を防止することが可能となる。
【0014】
更に、バッテリが内燃機関が停止する際に充放電停止する構成においては、バッテリの充放電が停止される際、内燃機関が停止状態となっているため、バッテリの充放電が停止された後は内燃機関の水温が低下する。
【0015】
従って、上記の目的は、バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定方法であって、
バッテリは、車両動力源としての内燃機関が停止する場合に充放電が停止されるバッテリであると共に、
バッテリの充放電が停止された後、バッテリの劣化度合いが進行しているほど及びバッテリの温度が低いほど長くなる所定時間が経過したか否かを、内燃機関の冷却水又は吸入空気の温度が低下したか否かに基づいて判別する第1のステップと、
前記第1のステップにより前記所定時間が経過したと判別される場合に、該判別後のバッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定する第2のステップと、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定方法によっても達成される。
この態様の発明においては、コストの上昇を招くことなく、バッテリの充放電が停止された後所定時間が経過したか否かを判別することができ、バッテリ容量を正確に判定することが可能となる。
【0016】
尚、この場合、内燃機関の水温が充分に温まっていない状態で充放電が停止されると、その後、短時間でその水温が低下してしまう。このため、内燃機関の水温が充分に温まっていない状況下では、充放電が停止された後所定時間が経過していないにもかかわらず、内燃機関の水温の低下により所定時間が経過したと誤判定され、その結果、バッテリ容量が誤判定されるおそれがある。
【0017】
従って、上記したバッテリ容量判定方法において、前記第1のステップは、バッテリの充放電が停止された後、前記所定時間が経過したか否かを、バッテリの充放電が停止された時点から内燃機関の冷却水又は吸入空気の温度が所定値低下したか否かに基づいて判別することとすれば、充放電停止後における所定時間の経過の有無を精度良く判別することができ、バッテリ容量の誤判定を防止することが可能となる。
【0018】
ところで、バッテリの充放電が停止された後、所定時間が経過しない場合は、バッテリの開放電圧が本来の充電状態に対応する安定した電圧に達していないため、開放電圧に基づくバッテリ容量の判定を行うことができない。
【0019】
従って、上記したバッテリ容量判定方法において、バッテリの充放電が停止された後、前記第1のステップにより前記所定時間が経過していないと判別される場合は、開放電圧に基づく容量に代えて、充放電が停止される時点での容量をバッテリの容量として用いることとしてもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1実施例であるバッテリ容量判定装置を備える車両システムの要部構成図を示す。本実施例のシステムは、車両の動力装置として機能する内燃機関10及びモータ・ジェネレータ(以下、M/Gと称す)12を備えている。内燃機関10は、燃料を空気を伴って燃焼させることにより高圧の作動流体を生成し、機械的動力を得る装置である。内燃機関10の内部には、冷却水が充填されたウォータジャケット(図示せず)が設けられている。エンジン10の出力軸及びM/G12の出力軸は、それぞれ、遊星歯車機構14を介して、車輪に連結するクランクシャフト16に連結されている。本実施例において、車両は、エンジン10の出力とM/G12の出力とを適宜組み合わせて車輪を回転させるトルクを発生する。
【0021】
M/G12には、インバータ20を介してバッテリ22が接続されている。バッテリ22は、直列に接続された複数のバッテリセルから構成されており、例えば12V程度の出力電圧を有する鉛酸バッテリである。インバータ20は、モータ駆動用パワートランジスタを内蔵しており、そのモータ駆動用パワートランジスタのスイッチング動作に応じてバッテリ22の直流電力をM/G12の交流電力に変換する。M/G12は、モータ駆動用パワートランジスタがオン状態にある場合に、バッテリ22から電力が供給されることによりバッテリ22を電源にして駆動し、所定のトルクを発生する。すなわち、バッテリ22は、インバータ20のモータ駆動用パワートランジスタがオン状態にある場合に、M/G12に対して電力を供給する。
【0022】
また、M/G12は、通常のオルタネータと同様に内燃機関10による回転駆動により、また、車輪による回転駆動により、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機として機能する。インバータ20は、また、ジェネレータ用パワートランジスタを内蔵しており、そのジェネレータ用パワートランジスタのスイッチング動作に応じてM/G12の交流電力をバッテリ22の直流電力に変換する。すなわち、バッテリ22は、インバータ20のジェネレータ用パワートランジスタがオン状態にある状況下において、内燃機関10又は車輪による回転駆動によりM/G12が発電することにより電力の供給を受け、充電される。
【0023】
インバータ20には、マイクロコンピュータにより構成された電子制御ユニット(以下、ECUと称す)24が接続されている。ECU24は、バッテリ22からM/G12への電力供給が必要であると判断する場合、バッテリ22が放電するようにインバータ20のモータ駆動用パワートランジスタに対して指令信号を供給する。また、M/G12からバッテリ22への電力供給が必要であると判断する場合、バッテリ22が充電されるようにジェネレータ用パワートランジスタに対して指令信号を供給する。
【0024】
ECU24には、バッテリ22の正負端子間に配設された電圧センサ26が接続されている。電圧センサ26は、バッテリ22の端子間電圧(以下、バッテリ電圧Vと称す)に応じた信号を出力する。電圧センサ26の出力信号はECU24に供給されている。ECU24は、電圧センサ26の出力信号に基づいてバッテリ22のバッテリ電圧Vを検出する。
【0025】
ECU24には、また、バッテリ22とインバータ20との間に配設された電流センサ28が接続されている。電流センサ28は、バッテリ22とインバータ20との間を流れる電流(以下、バッテリ電流Iと称す)に応じた信号を出力する。電流センサ28の出力信号はECU24に供給されている。ECU24は、電流センサ28の出力信号に基づいてバッテリ22を流れるバッテリ電流Iを検出する。
【0026】
ECU24には、また、バッテリ22に内蔵された温度センサ30が接続されている。温度センサ30は、バッテリ22の内部温度(以下、バッテリ温度Tと称す)に応じた信号を出力する。温度セン30の出力信号はECU24に供給されている。ECU24は、温度センサ30の出力信号に基づいてバッテリ22のバッテリ温度Tを検出する。
【0027】
ECU24には、また、先端部が内燃機関10のウォータジャケット内に露出するように該ウォータジャケットに配設された水温センサ32が接続されている。水温センサ32は、内燃機関10のウォータジャケット内に流れる冷却水の温度(以下、単に水温THWと称す)に応じた信号を出力する。水温センサ32の出力信号はECU24に供給されている。ECU24は、水温センサ32の出力信号に基づいてウォータジャケット内の冷却水の水温THWを検出する。
【0028】
ECU24には、更に、車室内に設けられたイグニションスイッチ34が接続されている。イグニションスイッチ34は、車両乗員の操作によりオン・オフされる。イグニションスイッチ34がオン状態となると、車両が作動状態となり、内燃機関10が作動可能な状態になると共に、バッテリ22が充放電可能な状態になる。また、イグニションスイッチ34がオフ状態となると、車両が非作動状態となり、内燃機関10が停止すると共に、バッテリ22の充放電が停止される。
【0029】
次に、本実施例のバッテリ容量判定装置の動作及び機能について説明する。
【0030】
本実施例において、バッテリ22が車両に搭載されると、バッテリ22は、まず、満充電状態にまで充電される。バッテリ22の充電状態が満充電状態に近づくと、バッテリ22へ流れるバッテリ電流Iが小さくなるので、ECU24は、かかる事態が生じた場合にバッテリ22が満充電状態にあると判定し、バッテリ22の充電状態(State Of Charge;以下、バッテリ容量SOCと称す)を100%と設定する。そして、このようにバッテリ22が満充電状態にあると判定された後は、ECU24は、100%のバッテリ容量SOCを基準にして、充放電が開始された後のバッテリ電流Iの積算量からバッテリ容量SOCの加減演算を行い、バッテリ容量SOCを判定する。
【0031】
ところで、本実施例においてはバッテリ22が車両に搭載されるので、バッテリ22の充放電が車両の走行に従って繰り返され、その容量SOCが大きく変動するものとなるが、かかる充放電の繰り返しが長期間継続すると、ECU24が算出したバッテリ電流Iの積算量と、実際に充放電に関与した電流の積算量とのずれ量が大きくなる。このため、バッテリ22の充放電の繰り返しが継続した場合は、バッテリ22の容量SOCを正確に検知することができない事態が生じてしまう。従って、バッテリ22の充放電が行われた後には、バッテリ22の容量SOCを、正確に判定できる手法で判定し直すことが適切となる。
【0032】
かかる手法としては、バッテリ22の開放時におけるバッテリ電圧V(以下、この電圧Vを開放電圧Vと称す)と充電状態とが相関関係にあることに鑑み、M/G12の無負荷時において、バッテリ22の開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCを判定することが考えられる。この際、かかる判定をバッテリ22の充放電が停止された直後に行うものとすると、バッテリ22の充放電が繰り返される際にはバッテリ電圧Vはその充放電に伴って変動すると共に、その充放電が停止された直後も停止直前におけるバッテリ22の状態によってはバッテリ電圧Vは変動するため、その開放電圧Vはバッテリ22に実際に生じている充電状態に対応した電圧となっていない可能性が高く、そのため、正確なバッテリ容量SOCを判定することができないおそれがある。
【0033】
図2は、本実施例においてバッテリ容量SOCを判定する手法を説明するための図を示す。尚、図2には、バッテリ22の充放電が停止された際(t=0)にバッテリ22がバッテリ電圧V=12.3(V)に対応する充電状態となっているものとした場合における、充電停止後のバッテリ電圧Vの時間変化、及び、放電停止後のバッテリ電圧Vの時間変化が、それぞれ示されている。
【0034】
イグニションスイッチ34のオフによる車両の運転停止等によってバッテリ22の充放電が停止された際のバッテリ電圧Vが実際の充電状態に対応するバッテリ電圧Vからかけ離れている場合でも、その後時間の経過に伴って、バッテリ22の開放電圧Vは、図2に示す如く、本来の充電状態に対応するバッテリ電圧Vに向けて変化する。従って、バッテリ22の充放電が停止された後、バッテリ22の開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧となったと判断できる程度の時間が経過した後に、その開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCの判定を行うこととすれば、正確なバッテリ容量SOCを把握することが可能となる。
【0035】
そこで、本実施例のシステムにおいて、ECU24は、イグニションスイッチ34のオフによる車両の運転停止等によってバッテリ22の充放電が停止された後、その停止状態が継続する時間を計数する。そして、その後例えばイグニションスイッチ34のオンにより車両の運転が開始される直前のダイアグ時において、バッテリ22の停止状態の継続時間が所定時間に達している場合には、その時点での電圧センサ26の出力信号に基づくバッテリ22の開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCの判定を行う。かかる構成によれば、バッテリ電流Iの積算により判定されたバッテリ容量SOCがバッテリ22の本来の充電状態を示さなくなった場合でも、その容量SOCをリセットし、新たに正確なバッテリ容量SOCを把握することができ、その後のバッテリ22の充放電制御を適切に行うことが可能となる。
【0036】
尚、バッテリ容量SOCは、バッテリ22の端子間にかかるバッテリ電圧Vが同一であっても、バッテリ22の周囲温度や劣化状態が異なる場合には異なるものとなる。具体的には、バッテリ容量SOCは、バッテリ電圧Vが同一にある状況下においてバッテリ22の周囲温度が低いほど大きく、バッテリ22の周囲温度が高いほど小さくなる。また、バッテリ電圧Vが同一にある状況下においてバッテリ22の劣化が進んでいるほど小さくなる。
【0037】
そこで、本実施例において、ECU24は、バッテリ温度T及びバッテリ22の劣化状態Jに応じたバッテリ22の開放電圧Vとバッテリ容量SOCとの関係を示す複数のマップを記憶しておき、温度センサ30を用いて検出したバッテリ温度T及び後述の如く把握したバッテリ22の劣化状態Jに基づいて一のマップを選択し、そのマップに従ってその際検出したバッテリ電圧Vからバッテリ容量SOCを判定する。かかる構成によれば、バッテリ温度Tに応じたマップを選択すると共に、バッテリ22の劣化状態Jに応じたマップを選択することができるため、バッテリ温度T及びバッテリ劣化状態Jを考慮してバッテリ電圧Vからバッテリ容量SOCを判定することができ、従って、バッテリ容量SOCの判定を精度よく行うことが可能となる。
【0038】
ここで、バッテリ22の劣化状態Jは、バッテリ22の内部抵抗の大きさに基づいて判定できる。すなわち、バッテリ22の内部抵抗が大きい場合には、発熱損失が大きく、バッテリ22の劣化が進んでいると判断できる。一方、バッテリ22の内部抵抗が小さい場合には、発熱損失が小さく、バッテリ22の劣化が進んでいないと判断できる。そこで、本実施例においては、ECU24は、まず、ある時点におけるバッテリ電圧Vとバッテリ電流Iとの関係と、異なる時点におけるバッテリ電圧Vとバッテリ電流Iとの関係とから、バッテリ電流Iに対するバッテリ電圧Vの傾きを算出し、その傾きをバッテリ22の内部抵抗として把握する。好ましくは、アイドルストップ時でかつM/G12の駆動時におけるバッテリ電圧Vとバッテリ電流IとをECU24内のメモリに記憶させ、アイドルストップ後のエンジン10の始動時におけるバッテリ電圧Vとバッテリ電流Iとをそのメモリに記憶させると共に、バッテリ22の充放電が停止された際に該メモリから各バッテリ電圧V及び各バッテリ電流Iを読み出し、それらの値の関係に基づいて内部抵抗を算出する。そして、その内部抵抗の大きさに基づいて、具体的には、内部抵抗が大きいほど劣化の進んだ状態が実現されるようにバッテリ22の劣化状態Jを例えば3段階 “0”,“1”,“2”で把握する。尚、本実施例において、“0”,“1”,“2”の順でバッテリ22の劣化が進むものとする。
【0039】
ところで、バッテリ22の充放電が停止された後、開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧となるまでの時間は、バッテリ22の劣化状態Jやバッテリ温度Tに応じて変動する。具体的には、上記した時間は、バッテリ温度Tが低いほど長くなり、バッテリ温度Tが高いほど短くなると共に、劣化状態Jが進行するほど長くなる。従って、バッテリ22の開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定を適正に行うためには、バッテリ22のバッテリ温度Tや劣化状態Jに応じて、充放電停止後におけるバッテリ22の停止状態の継続時間のしきい値を変更することが望ましい。そこで、本実施例のシステムにおいて、かかる機能を実現することにより開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定の適正化を図っている。
【0040】
図3は、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定を適正に行うことができるか否かを判別すべく、本実施例においてECU24が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図3に示すルーチンは、その処理が終了する毎に起動されるルーチンである。図3に示すルーチンが起動されると、まずステップ100の処理が実行される。
【0041】
ステップ100では、イグニションスイッチ34の状態に基づいて、バッテリ22の充放電が停止されたか否かが判別される。その結果、イグニションスイッチ34がオフ状態になり、バッテリ22の充放電が停止されたと判別された場合は、次にステップ102の処理が実行される。一方、イグニションスイッチ34がオン状態にあり、バッテリ22の充放電が停止されていないと判別された場合は、次にステップ110の処理が実行される。
【0042】
ステップ102では、バッテリ22の充放電が停止され、上記ステップ100で肯定判定がなされた時点においてECU24がバッテリ電流Iの積算量から算出しているバッテリ容量SOCをSOCeとしてECU24内のメモリに記憶する処理が実行される。
【0043】
ステップ104では、上記ステップ100においてバッテリ22の充放電が停止されたと判別された後、上記ステップ102の処理が終了することにより、所定のタイマTIMEをリセット起動する処理が実行される。タイマTIMEは、バッテリ22の充放電が停止された後のその停止状態が継続する時間を計数するためのタイマである。
【0044】
ステップ106では、タイマTIMEが第1の所定値TIME1以上であるか否かが判別される。尚、第1の所定値TIME1は、バッテリ温度Tがある程度高い状況下あるいは劣化状態Jが“0”である状況下、バッテリ22の充放電が停止された後、開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できる時間である。本ステップ106の処理は、TIME≧TIME1が成立すると判別されるまで繰り返し実行される。その結果、TIME≧TIME1が成立すると判別された場合は、次にステップ108の処理が実行される。
【0045】
ステップ108では、▲1▼バッテリ温度Tが第1の所定値T1に達しているか、又は、▲2▼劣化状態Jが“0”であるか否かが判別される。尚、第1の所定値T1は、TIME≧TIME1が成立すれば開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できるバッテリ22の温度である。また、劣化状態J=0は、TIME≧TIME1が成立すれば開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できるバッテリ22の劣化度合いである。上記▲1▼及び▲2▼のうち何れかが成立する場合は、TIME≧TIME1が成立している状況下で、バッテリ温度Tがある程度高いので、或いは、バッテリ22の劣化がほとんど進んでいないので、既に開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になっていると判断でき、開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCを判定することとしても、誤ったバッテリ容量SOCを検出することもないと判断できる。従って、▲1▼T≧T1が成立すると判別された場合、或いは、▲2▼J=0が成立すると判別された場合は、次にステップ110の処理が実行される。
【0046】
ステップ110では、判定可フラグをオンにセットする処理が実行される。尚、判定可フラグは、バッテリ22の開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定が許容されるか否かを表示するためのフラグである。本ステップ110の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【0047】
一方、上記ステップ108において▲1▼の条件及び▲2▼の条件が共に成立しないと判別された場合は、次にステップ112の処理が実行される。
【0048】
ステップ112では、タイマTIMEが第2の所定値TIME2以上であるか否かが判別される。尚、第2の所定値TIME2は、バッテリ温度Tが中程度の状況下あるいは劣化状態Jが“1”である状況下で、バッテリ22の充放電が停止された後、開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できる時間であり、上記した第1の所定値TIME1よりも長い時間に設定されている。本ステップ112の処理は、TIME≧TIME2が成立すると判別されるまで繰り返し実行される。その結果、TIME≧TIME2が成立すると判別された場合は、次にステップ114の処理が実行される。
【0049】
ステップ114では、▲3▼バッテリ温度Tが第2の所定値T2に達しているか、又は、▲4▼劣化状態Jが“1”であるか否かが判別される。尚、第2の所定値T2は、TIME≧TIME2が成立すれば開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できるバッテリ22の温度である。また、劣化状態J=1は、TIME≧TIME2が成立すれば開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できるバッテリ22の劣化度合いである。上記▲3▼及び▲4▼のうち何れかが成立する場合は、TIME≧TIME2が成立している状況下で、バッテリ温度Tが中程度であるので、或いは、バッテリ22の劣化がある程度進んでいるので、開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になったと判断でき、開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCを判定することとしても、誤ったバッテリ容量SOCを検出することもないと判断できる。従って、▲3▼T≧T2が成立すると判別された場合、或いは、▲4▼J=1が成立すると判別された場合は、次に上記したステップ110の処理が実行され、判定可フラグをオンにセットする処理が実行される。
【0050】
一方、上記ステップ114において▲3▼の条件及び▲4▼の条件が共に成立しないと判別された場合は、次にステップ116の処理が実行される。
【0051】
ステップ116では、タイマTIMEが第3の所定値TIME3以上であるか否かが判別される。尚、第3の所定値TIME3は、バッテリ温度Tがかなり低い状況下あるいは劣化状態Jが“2”である状況下で、バッテリ22の充放電が停止された後、開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できる時間であり、上記した第2の所定値TIME2よりも長い時間に設定されている。本ステップ116の処理は、TIME≧TIME3が成立すると判別されるまで繰り返し実行される。その結果、TIME≧TIME3が成立すると判別された場合は、次にステップ118の処理が実行される。
【0052】
ステップ118では、▲5▼バッテリ温度Tが第3の所定値T3に達しているか、又は、▲6▼劣化状態Jが“2”であるか否かが判別される。尚、第3の所定値T3は、TIME≧TIME3が成立すれば開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できるバッテリ22の温度である。また、劣化状態J=2は、TIME≧TIME3が成立すれば開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になると判断できるバッテリ22の劣化度合いである。上記▲5▼及び▲6▼のうち何れかが成立する場合は、TIME≧TIME3が成立している状況下で、バッテリ温度Tがかなり低いので、或いは、バッテリ22の劣化がかなり進んでいるので、開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧になったと判断でき、開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCを判定することとしても、誤ったバッテリ容量SOCを検出することもないと判断できる。従って、▲5▼T≧T3が成立すると判別された場合、或いは、▲6▼J=2が成立すると判別された場合は、次に上記したステップ110の処理が実行され、判定可フラグをオンにセットする処理が実行される。
【0053】
一方、上記ステップ118において▲5▼の条件及び▲6▼の条件が共に成立しないと判別された場合は、次にステップ120の処理が実行され、判定可フラグをオフにリセットする処理が実行される。本ステップ120の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【0054】
上記図3に示すルーチンによれば、バッテリ22の充放電が停止された後、その停止状態の継続時間が、バッテリ温度T及び劣化状態Jに応じて設定される所定時間TIME(T,J)に達した場合に、判定可フラグをオン状態とすることができる。
【0055】
図4は、イグニションスイッチ34がオン状態とされる時点でバッテリ22のバッテリ容量SOCを判定すべく、本実施例においてECU24が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図4に示すルーチンは、所定時間毎に起動されるルーチンである。図4に示すルーチンが起動されると、まずステップ130の処理が実行される。
【0056】
ステップ130では、イグニションスイッチ34がオフ状態からオン状態に変化し、ダイアグ処理の実行が許可されたか否かが判別される。その結果、否定判定がなされた場合は、以後何らの処理も進められることなく、今回のルーチンは終了される。一方、肯定判定がなされた場合は、次にステップ132の処理が実行される。
【0057】
ステップ132では、上記図3に示すルーチンの処理の結果、判定可フラグがオン状態とされているか否かが判別される。その結果、判定可フラグがオン状態にあると判別された場合は、次にステップ134の処理が実行される。一方、判定可フラグがオフ状態にあると判別された場合は、次にステップ138の処理が実行される。
【0058】
ステップ134では、上記ステップ122で肯定判定がなされた時点での電圧センサ26の出力信号に基づいて、バッテリ22のバッテリ電圧V(開放電圧V)が検出される。そして、ステップ136では、上記ステップ134で検出された開放電圧Vに基づいて、予め定められたバッテリ温度T及び劣化状態Jに応じて設定された所定のマップを参照することにより、バッテリ容量SOCを判定する処理が実行される。本ステップ136の処理が実行されると、以後、バッテリ22の容量SOCとして、本ステップ136で判定されたバッテリ容量SOCが用いられることとなる。本ステップ136の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【0059】
ステップ138では、上記図3に示すルーチンの処理で記憶された、バッテリ22の充放電が停止された時点においてECU24が算出していたバッテリ容量SOCeを読み込む処理が実行される。本ステップ138の処理が実行されると、以後、バッテリ22のバッテリ容量SOCとして、本ステップ138で読み込まれたバッテリ容量SOCが用いられることとなる。本ステップ138の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【0060】
上記図4に示すルーチンによれば、イグニションスイッチ34のオフによりバッテリ22の充放電が停止された後、イグニションスイッチ34がオン状態とされることによりバッテリ22の充放電が開始される時点で、そのバッテリ22の充放電の停止状態がバッテリ温度T及び劣化状態Jに応じた時間だけ継続することにより判定可フラグがオン状態となっている場合は、その際に電圧センサ26が出力する出力信号に基づいてバッテリ電圧Vを検出し、そのバッテリ電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCを判定することができる。一方、イグニションスイッチ34がオン状態とされた時点で判定可フラグがオン状態となっていない場合は、前回バッテリ22の充放電が停止された時点において記憶されたバッテリ容量SOCeをバッテリ容量SOCとして判定することができる。
【0061】
このように、本実施例においては、バッテリ22の充放電が停止された直後における開放電圧Vを用いることなく、その後に開放電圧Vがバッテリ22の本来の充電状態に対応する電圧になると判断できる時間が経過した後の開放電圧Vを用いて、バッテリ容量SOCの判定が行われる。バッテリ22の充放電が停止されると、その後、開放電圧Vは、時間の経過に伴ってバッテリ22の本来の充電状態に対応する電圧へ向けて変化することとなる。従って、本実施例のシステムによれば、開放電圧Vに基づいてバッテリ22の正確なバッテリ容量SOCを判定することができ、バッテリ容量SOCの判定精度の向上を図ることが可能となっている。
【0062】
上述の如く、バッテリ22の充放電が停止された後、開放電圧Vがバッテリ22の本来の充電状態に対応する電圧になるまでの時間は、バッテリ温度T及び劣化状態Jに応じて変動し、バッテリ温度Tが低いほど長くなり、バッテリ温度Tが高いほど短くなると共に、劣化状態Jが進行するほど長くなる。これに対して、本実施例のシステムにおいては、バッテリ22の充放電が停止された後、バッテリ温度T及び劣化状態Jに応じて、開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCの判定を行うことができる時期が変更される。具体的には、かかる時期は、バッテリ温度Tが低いほど遅くなり、バッテリ温度Tが高いほど早くなると共に、劣化状態Jが進行しているほど遅くなる。従って、本実施例のシステムによれば、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定を適正に行うことができ、バッテリ容量SOCの更なる精度向上を図ることが可能となっている。
【0063】
更に、本実施例のシステムにおいては、バッテリ22の充放電が停止された後、開放電圧Vがバッテリ22の本来の充電状態に対応する電圧になると判断できる時間が経過していない場合、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの適正な判定は行われないが、この場合は、充放電が停止された時点において把握されていたある程度信頼性のあるバッテリ容量SOCがバッテリ22の容量として用いられる。このため、本実施例のシステムによれば、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの適正な判定を行えない状況下において、バッテリ容量SOCの判定不能の事態が生ずるのを回避することができる。
【0064】
尚、上記の第1実施例においては、タイマTIME1、TIME2、又はTIME3が特許請求の範囲に記載された「所定時間」に相当していると共に、ECU24が、上記図4に示すルーチン中のステップ132の処理を実行する、すなわち、上記図3に示すルーチンの処理の結果として判定可フラグがオン状態とされているか否かを判別することにより特許請求の範囲に記載された「第1のステップ」及び「経過時間判別手段」が、ステップ134及び136の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載された「第2のステップ」及び「容量判定手段」が、それぞれ実現されている。
【0065】
次に、上記図1、図3、及び図4と共に、図5及び図6を参照して、本発明の第2実施例について説明する。本実施例のシステムは、上記図1に示すシステムにおいて、ECU24に図5及び図6に示すルーチンを実行させることにより実現される。
【0066】
上述した第1実施例では、バッテリ22の充放電が停止された後、その停止状態の継続時間が所定時間に達したか否かを判別するのに、ECU24の内蔵する内部タイマが用いられる。本実施例のシステムは、かかる判別を行ううえで、ECU24の内蔵するタイマに代えて、車両が搭載する内燃機関10のウォータジャケット内を流れる冷却水の水温THWを用いる点に特徴を有している。
【0067】
すなわち、イグニションスイッチ34がオフ状態にされると、バッテリ22が充放電停止すると共に、内燃機関10が停止する。内燃機関10が運転状態から停止状態に変化すると、以後、ウォータジャケット内を流れる冷却水の水温THWは時間の経過に伴って低下する。このため、バッテリ22の充放電が停止された後の時間が所定時間に達したか否かを判別するのに、冷却水の水温THWを用いることとすれば、タイマを用いる必要はない。
【0068】
図5は、本実施例においてECU24が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図5に示すルーチンは、その処理が終了する毎に起動されるルーチンである。尚、図5において、上記図3に示すステップと同一の処理を実行するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。すなわち、図5に示すルーチンにおいては、ステップ102でバッテリ22の充放電が停止された時点においてECU24の算出するバッテリ容量SOCをSOCeとしてメモリに記憶した後、ステップ150の処理が実行される。
【0069】
ステップ150では、バッテリ22の充放電が停止され、上記ステップ100で肯定判定がなされた時点において水温センサ32の出力する出力信号に基づいて検出した水温THWをTHWeとしてECU24内のメモリに記憶する処理が実行される。本ステップ150の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。上記図5に示すルーチンによれば、バッテリ22の充放電が停止された時点における内燃機関10のウォータジャケット内を流通する冷却水の水温THWを記憶することができる。
【0070】
図6は、イグニションスイッチ34がオン状態とされる時点でバッテリ22のバッテリ容量SOCを判定すべく、本実施例においてECU24が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図6に示すルーチンは、所定時間毎に起動されるルーチンである。尚、図6において、上記図4に示すステップと同一の処理を実行するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。すなわち、図6に示すルーチンにおいては、ステップ130で肯定判定がなされた後、ステップ152の処理が実行される。
【0071】
ステップ152では、本ステップ152の処理時点で水温センサ32の出力する出力信号に基づいて検出した水温THWが、上記図5に示すルーチンの処理の結果としてメモリに記憶された水温THWeに比して所定値α以上低下しているか、すなわち、バッテリ22の充放電が停止された時点における水温THWeと現時点における水温THWとの差が所定値α以上となっているか否かが判別される。尚、所定値αは、バッテリ22の充放電が停止された後、バッテリ22が本来の充電状態に対応する開放電圧Vに安定するまでの時間が経過したと判断できる、充放電停止時とイグニションスイッチ34のオン時とにおけるウォータジャケット内を流通する冷却水の水温差である。
【0072】
その結果、THWe−THW≧αが成立する場合は、冷却水に大きな水温差が生じており、充放電停止後多くの時間が経過していると判断できる。この場合は、バッテリ22の開放電圧Vが本来の充電状態に対応した電圧に達していると判断できるので、その開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定を適正に行うことが可能である。従って、THWe−THW≧αが成立すると判別された場合は、次に上記ステップ134以降の処理が実行される。
【0073】
一方、THWe−THW≧αが成立しない場合は、ウォータジャケット内の冷却水に大きな水温差が生じておらず、充放電停止後あまり時間が経過していないと判断できる。この場合は、バッテリ22の開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧に達していないと判断でき、開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCを判定することは適切ではない。従って、THWe−THW≧αが成立しないと判別された場合は、次に上記ステップ138の処理が実行され、以後、充放電停止が開始された時点でECU24が算出し記憶したバッテリ容量SOCがバッテリ22の容量として用いられる。
【0074】
上記図6に示すルーチンによれば、イグニションスイッチ34のオフによりバッテリ22の充放電が停止された後、イグニションスイッチ34がオン状態とされることによりバッテリ22の充放電が開始される時点で、充放電停止時との内燃機関10の冷却水の水温差が大きくなっている場合は、その際に電圧センサ26が出力する出力信号に基づいてバッテリ電圧Vを検出し、そのバッテリ電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCを判定することができる。一方、内燃機関10の冷却水の水温差があまり大きくなっていない場合は、前回バッテリ22の充放電が停止された時点において記憶されたバッテリ容量SOCeをバッテリ容量SOCとして判定することができる。
【0075】
上述の如く、本実施例においてはイグニションスイッチ34がオフ状態にされると、バッテリ22の充放電が停止されると共に、内燃機関10が停止されるため、その後、内燃機関10の冷却水の水温THWは時間の経過に伴って低下する。このため、バッテリ22の充放電が停止された時点から再び充放電が開始される時点までの間に、冷却水の水温THWが十分に低下していれば、充放電停止後に多くの時間が経過していると判断できる。
【0076】
従って、本実施例のシステムによれば、タイマを用いることなくバッテリ22の充放電が停止された後所定時間が経過しているか否か、すなわち、バッテリ22の開放電圧が本来の充電状態に対応する電圧に達しているか否かを判別することができ、その結果、開放電圧Vに基づいてバッテリ容量SOCの正確な判定を行うことが可能となっている。かかる構成においては、機械式タイマを用いる構成に比してコスト上昇の抑制が図られている。従って、本実施例のシステムによれば、コスト上昇を招くことなく、開放電圧Vに基づいたバッテリ容量SOCの判定を正確に行うことが可能となっている。
【0077】
また、本実施例においては、バッテリ22の充放電が停止された後所定時間が経過しているか否かの判別を、充放電停止時とイグニションスイッチ34のオン時とにおける冷却水の水温差に基づいて行うこととしている。かかる構成においては、元々冷却水の水温THWが低い状態で、すなわち、イグニションスイッチ34がオンされた後内燃機関10が十分に温まっていない状態でイグニションスイッチ34がオフ状態にされ、その後イグニションスイッチ34がオン状態にされた際に冷却水の水温THWが低くても、その水温差が大きくなければ、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定は行われない。従って、本実施例のシステムにおいては、バッテリ22の充放電が停止された後所定時間が経過していないにもかかわらず、イグニションスイッチ34がオン状態にされた際に冷却水の水温THWが低いことに起因してバッテリ22の開放電圧Vが本来の充電状態に対応する電圧に達していると誤判定されることはないため、冷却水の水温差に基づいて充放電停止後の所定時間の経過の有無を精度よく判定することが可能となっている。これにより、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの誤判定が防止されている。
【0078】
尚、上記の第2実施例においては、所定値αが特許請求の範囲に記載された「所定値」に相当していると共に、ECU24が、上記図6に示すルーチン中のステップ152の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載された「第1のステップ」及び「経過時間判別手段」が実現されている。
【0079】
ところで、上記の第2実施例においては、バッテリ22の充放電が停止された後、その停止状態の継続時間が所定時間に達したか否かを判別するのに、内燃機関10のウォータジャケット内を流れる冷却水の水温THWを用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却水の水温THWに代えて、或いは、冷却水の水温THWと共に、内燃機関10の吸入空気の温度やバッテリ22のバッテリ温度T等を用いることとしてもよいし、又は、それらのパラメータに応じて上記した所定値αを変更することとしてもよい。
【0080】
バッテリ22は熱容量が大きいため、バッテリ温度Tは外気の影響を受け難く、上昇・下降し難い。このため、バッテリ22のバッテリ温度Tが用いられる構成においては、外気変動に起因して、バッテリ22の充放電が停止された後、その停止状態の継続時間が所定時間に達したか否かを誤判別するおそれはなく、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定を更に正確に行うことが可能となる。
【0081】
また、上記の第1及び第2実施例においては、バッテリ温度Tをバッテリ22に内蔵された温度センサ30を用いて検出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリ22の周囲に配設された温度センサを用いることとしてもよい。
【0082】
また、上記の第1及び第2実施例においては、バッテリ22の劣化状態をバッテリ22の内部抵抗から把握しているが、使用頻度や使用年月等の他のパラメータを用いて劣化状態を把握することとしてもよい。
【0083】
更に、上記の第1及び第2実施例においては、バッテリ22として鉛酸バッテリを用いたシステムに適用しているが、鉛酸バッテリに代えてニッケル水素バッテリ等の他の蓄電池を用いたシステムに適用することも可能である。
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、バッテリ開放電圧に基づくバッテリ容量判定の精度の向上を図ることができる。
【0084】
また、本発明によれば、バッテリの温度又は劣化度合いを考慮することで、バッテリ開放電圧に基づくバッテリ容量判定の更なる精度向上を図ることができる。
【0085】
また、本発明によれば、コスト上昇を招くことなく、充放電停止後における所定時間の経過の有無を判別でき、バッテリ容量の判定を正確に行うことができる。
【0086】
また、本発明によれば、充放電停止後における所定時間の経過の有無を精度よく判別できるので、バッテリ容量の誤判定を防止することができる。
【0087】
更に、本発明によれば、バッテリ開放電圧に基づくバッテリ容量の適正な判定を行うことができない状況下でも、ある程度信頼性のある容量をバッテリの容量としてその後の処理に用いることで、バッテリ容量の判定不能の事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であるバッテリ容量判定装置を備える車両システムの要部構成図である。
【図2】本実施例においてバッテリ容量を判定する手法を説明するための図である。
【図3】本実施例において、開放電圧Vに基づくバッテリ容量SOCの判定を適正に行うことができるか否かを判定すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図4】本実施例において、バッテリ容量を判定すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図5】本発明の第2実施例において、バッテリ容量を判定すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図6】本実施例において、バッテリ容量を判定すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【符号の説明】
10 内燃機関
22 バッテリ
24 電子制御ユニット(ECU)
26 電圧センサ
28 電流センサ
30 温度センサ
32 水温センサ
SOC バッテリ容量
Claims (7)
- バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定方法であって、
バッテリの充放電が停止された後、バッテリの劣化度合いが進行しているほど及びバッテリの温度が低いほど長くなる所定時間が経過したか否かを、バッテリの温度が低下したか否かに基づいて判別する第1のステップと、
前記第1のステップにより前記所定時間が経過したと判別される場合に、該判別後のバッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定する第2のステップと、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定方法。 - 請求項1記載のバッテリ容量判定方法において、
前記第1のステップは、バッテリの充放電が停止された後、前記所定時間が経過したか否かを、バッテリの充放電が停止された時点からバッテリの温度が所定値低下したか否かに基づいて判別することを特徴とするバッテリ容量判定方法。 - バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定方法であって、
バッテリは、車両動力源としての内燃機関が停止する場合に充放電が停止されるバッテリであると共に、
バッテリの充放電が停止された後、バッテリの劣化度合いが進行しているほど及びバッテリの温度が低いほど長くなる所定時間が経過したか否かを、内燃機関の冷却水又は吸入空気の温度が低下したか否かに基づいて判別する第1のステップと、
前記第1のステップにより前記所定時間が経過したと判別される場合に、該判別後のバッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定する第2のステップと、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定方法。 - 請求項3記載のバッテリ容量判定方法において、
前記第1のステップは、バッテリの充放電が停止された後、前記所定時間が経過したか否かを、バッテリの充放電が停止された時点から内燃機関の冷却水又は吸入空気の温度が所定値低下したか否かに基づいて判別することを特徴とするバッテリ容量判定方法。 - 請求項1乃至4の何れか一項記載のバッテリ容量判定方法において、
バッテリの充放電が停止された後、前記第1のステップにより前記所定時間が経過していないと判別される場合は、開放電圧に基づく容量に代えて、充放電が停止される時点での容量をバッテリの容量として用いることを特徴とするバッテリ容量判定方法。 - バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリは、車両動力源としての内燃機関が停止する場合に充放電が停止されるバッテリであると共に、
バッテリの充放電が停止された後、バッテリの劣化度合いが進行しているほど及びバッテリの温度が低いほど長くなる所定時間が経過したか否かを、バッテリの温度が低下したか否かに基づいて判別する経過時間判別手段と、
前記経過時間判別手段により前記所定時間が経過したと判別される場合に、該判別後のバッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定する容量判定手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置。 - バッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定するバッテリ容量判定装置であって、
バッテリの充放電が停止された後、バッテリの劣化度合いが進行しているほど及びバッテリの温度が低いほど長くなる所定時間が経過したか否かを、内燃機関の冷却水又は吸入空気の温度が低下したか否かに基づいて判別する経過時間判別手段と、
前記経過時間判別手段により前記所定時間が経過したと判別される場合に、該判別後のバッテリの開放電圧に基づいて該バッテリの容量を判定する容量判定手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ容量判定装置。
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