JP5056678B2 - 電動車両用バッテリに関するデータ記録装置及びバッテリ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両用バッテリに関するデータ記録装置に係り、特に電動車両用バッテリの劣化要因解析にとって有用なデータを取得して記録する電動車両用バッテリに関するデータ記録装置に関する。

ハイブリッド車両等の電動車両には、車両を駆動する電動機と、その電動機に電力を供給するバッテリが搭載されている。搭載されるバッテリとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池などが挙げられる。バッテリの効率的な使用やバッテリの劣化防止等のために、バッテリの充電状態（充電率、Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を監視して制御する必要がある。特に、リチウムイオン電池においては、バッテリに供給される電圧が上限電圧を超過すると、負極表面に金属リチウムが析出して、容量の低下、即ちバッテリの劣化等を引き起こすおそれがあるのでＳＯＣの制御は極めて重要である。

一般的に、電動車両には、ＳＯＣを測定（推定）する装置が搭載されており、この装置によってＳＯＣ（充電率）がモニタされ、所定の充電率を上下限値とするＳＯＣ管理幅に充電率を維持することができる。従って、過度の充電及び放電に起因するバッテリの劣化を防止することができる。ＳＯＣ推定装置としては、例えば、特許文献１に開示された装置が挙げられる。特許文献１の装置は、バッテリの充放電周波数に応じた演算周期でバッテリのＳＯＣを推定するバッテリＳＯＣ推定手段と、バッテリの充放電の周期が短いほどＳＯＣの演算周期を短くするようＳＯＣ推定手段を制御する演算周期変更手段と、を備えるＳＯＣ推定装置である。なお、特許文献１には、スリップ制御時のように充放電頻度が高く、周波数応答性が低くなる領域ではＳＯＣの演算周期を長くし、誤差発生要素を低減させることが述べられている。

特開２００６−７４８５２号公報

しかしながら、特許文献１のＳＯＣ推定装置によれば、ＳＯＣ管理幅に充電率を維持できない場合、例えば、バッテリの上限電圧を超過する場合がある。即ち、特許文献１のＳＯＣ推定装置では、上記のように、特に周波数応答性が低くなる領域において、ＳＯＣの演算周期が長くなるので、ＳＯＣ推定のパラメータであるバッテリ状態（電圧、電流など）のモニタ間隔も広くなり、バッテリ電圧の急激な上昇を検知することはできない。一方、演算周期を短くする（速くする）と、誤差発生要素が増加してＳＯＣの推定精度が低下するので、演算周期を速くすることによりバッテリ電圧の急激な上昇に対応させることは困難である。

ＳＯＣ推定装置により検知できないバッテリ電圧の急激な上昇が起こると、上記のように、バッテリの上限電圧を超過して、バッテリの劣化を引き起こすおそれがある。バッテリの上限電圧を超過する場合としては、極めて短時間のうちに高電圧がバッテリに供給される場合であり、例えば、電動車両がスリップ状態からグリップ状態に移行する等、電動機の回転数が急激に変化する場合（特に、回転数が急減する場合）が挙げられる。このような状況に鑑みて、従来のＳＯＣ推定装置等では検知が困難である電動機回転数の急減等によるバッテリの上限電圧超過と、バッテリの劣化との因果関係を解析して、バッテリの劣化要因を特定することが強く望まれている。

本発明の目的は、電動機回転数の急激な変化等によるバッテリの上限電圧超過を検知して、バッテリの劣化要因解析にとって有用なデータを記録する電動車両用バッテリに関するデータ記録装置を提供することである。また、本発明のもう１つの目的は、バッテリの上限電圧の超過頻度に基いて劣化度合いを判定すると共に、判定された劣化度合いに応じてバッテリにおける電力の入出力を制限するバッテリ制御装置を提供することである。

本発明に係る電動車両用バッテリに関するデータ記録装置は、上限電圧が規定されたバッテリと、電動車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給するインバータと、インバータの作動を制御することにより電動機出力を制御する出力制御装置と、を備える電動車両に搭載され、電動機出力を制御するために測定される情報に基いて、バッテリ上限電圧の超過頻度を特定して記録することを特徴とする。

また、電動車両には、電動機の回転数を検出する回転速度センサが搭載され、電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたことを検知し、所定値を超えた頻度を、バッテリ上限電圧の超過頻度として記録することが好ましい。

また、電動車両には、バッテリの温度を検出する温度センサが搭載され、電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたときに、バッテリ温度を検知して、超過頻度をバッテリ温度と関連付けて記録することが好ましい。

また、単位時間における回転数変化率が所定値を超過したことを、出力制御装置によって検知することが好ましい。

本発明に係るバッテリ制御装置は、上限電圧が規定されたバッテリと、電動車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給するインバータと、インバータの作動を制御することにより電動機出力を制御する出力制御装置と、を備える電動車両に搭載され、電動機出力を制御するために測定される情報に基いて、バッテリ上限電圧の超過頻度を特定して、その超過頻度に基いて劣化度合いを判定すると共に、判定された劣化度合いに応じてバッテリにおける電力の入出力を制限することを特徴とする。

また、電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたときに、バッテリ温度を検知して、超過頻度をバッテリ温度と関連付けて特定して、超過頻度及びバッテリ温度に基いて劣化度合いを判定することが好ましい。

本発明に係る電動車両用バッテリに関するデータ記録装置によれば、上限電圧が規定されたバッテリと、電動車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給するインバータ回路と、インバータ回路の作動を制御することにより電動機出力を制御する出力制御装置と、を備える電動車両に搭載され、電動機出力を制御するために測定される情報に基いて、バッテリ上限電圧の超過頻度を特定して記録するので、電動機回転数の急激な変化等により、極めて短時間のうちに高電圧がバッテリに供給されることによるバッテリの上限電圧超過を検知することが可能になる。従って、バッテリの上限電圧超過と、バッテリの劣化との因果関係を解析して、バッテリの劣化要因を特定するために有用なデータを記録することができる。

また、電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたことを検知し、所定値を超えた頻度を、バッテリ上限電圧の超過頻度として記録すれば、例えば、電動車両がスリップ状態からグリップ状態に移行する等、電動機の回転数が急激に変化する場合（特に、回転数が急減する場合）等によるバッテリの上限電圧超過を検知することがさらに容易になる。

また、電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたときに、バッテリ温度を検知して、超過頻度をバッテリ温度と関連付けて記録すれば、バッテリの劣化要因解析にとって、さらに有用なデータを記録することができる。

さらに、単位時間における回転数変化率が所定値を超過したことを、出力制御装置によって検知する構成とすれば、データ記録装置用演算装置（制御装置）を新たに設置することなく、バッテリの上限電圧超過を検知することが可能になる。出力制御装置のような既存の制御装置を使用することにより、コストの低減等を図ることができる。

本発明に係るバッテリ制御装置によれば、電動機出力を制御するために測定される情報に基いて、バッテリ上限電圧の超過頻度を特定して、その超過頻度に基いて劣化度合いを判定すると共に、判定された劣化度合いに応じてバッテリにおける電力の入出力を制限するので、バッテリ上限電圧の超過頻度が高く、バッテリの劣化が進行している場合に、バッテリにおける電力の入出力を制限することにより、さらなるバッテリの劣化を抑止することが可能になる。

また、電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたときに、バッテリ温度を検知して、超過頻度をバッテリ温度と関連付けて特定して、超過頻度及びバッテリ温度に基いて劣化度合いを判定する構成とすれば、バッテリの劣化判定の精度がさらに向上して、バッテリの劣化抑止効果を高めることができる。

図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、以下詳細に説明する。図１は、電動車両用バッテリに関するデータ記録装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、電動車両用バッテリに関するデータ記録装置１０（以下、データ記録装置１０とする）は、バッテリ１１と、電動機であるモータジェネレータＭＧ２と、インバータ１２と、出力制御装置１３と、を備える電動車両に搭載されている。さらに、電動車両には、ＳＯＣを測定するバッテリ監視装置１４と、発電機であるモータジェネレータＭＧ１とを搭載することができる。データ記録装置１０を搭載できる電動車両としては、バッテリ１１を備え、電動機で駆動する車両であれば特に限定されず、電動機のみで駆動する電気自動車や図示しないエンジン及び電動機により駆動するハイブリッド車両等が挙げられる。以下では、電動車両は、バッテリ監視装置１４と、発電機であるモータジェネレータＭＧ２と、を備えるハイブリッド車両として説明するが、これに限定されるものではない。

モータジェネレータＭＧ２とは、図示しない駆動輪に連結され、ハイブリッド車両を駆動する電動機である。具体的には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸が、図示しない減速ギア、駆動軸、ディファレンシャルギアを介して駆動輪と結合されている。また、減速時には駆動輪の回転エネルギーを利用してモータジェネレータＭＧ２を回生発電させることもできる。

モータジェネレータＭＧ１とは、図示しないエンジンによって駆動される発電機であり、且つエンジンを始動させる電動機としても動作する。モータジェネレータＭＧ１は、その回転軸が、動力分配機構を介してエンジンの出力軸と連結されている。動力分配機構は、エンジン、モータジェネレータＭＧ１、及びモータジェネレータＭＧ２に結合されて、これらの間で動力を分配する機構であり、例えば、エンジンが発生する駆動力を車輪の駆動分とモータジェネレータＭＧ１の発電分とに分配する機能を有する。

インバータ１２とは、バッテリ１１からの直流電流をスイッチング素子（トランジスタ）の動作により交流に変換してモータジェネレータＭＧ２に交流電流を供給する装置（回路）である。さらに、インバータ１２は、モータジェネレータＭＧ２の交流電流を直流に変換してバッテリ１１に回生する機能も備える。同様にして、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力は、インバータ１２を介してバッテリ１１に充電され、モータジェネレータＭＧ２の駆動に使用される。なお、インバータ１２としては、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２とのそれぞれに対応して二つ設けることもできるが、以下では、一つの装置として説明する。

バッテリ１１とは、ハイブリッド車両の駆動源であり、バッテリ１１に蓄積（充電）された電力は、電動機であるモータジェネレータＭＧ２に供給されて、モータジェネレータＭＧ２によりハイブリッド車両が駆動される。バッテリ１１には、充放電可能な直流電源が使用され、具体的には、上記のように、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池等の二次電池を使用することができる。

バッテリ１１には、バッテリ１１の効率的な使用、或いはバッテリ１１の劣化防止等の観点から、上限電圧が規定されている。また、同様の観点から、下限電圧も規定されることが好ましく、上記のように、所定の充電率を上下限値とするＳＯＣ管理幅が設定されるのが一般的である。従って、過度の充電や放電に起因するバッテリ１１の劣化を防止することができる。特に、リチウムイオン電池においては、バッテリ１１に供給される電圧が上限電圧を超過すると、負極表面に金属リチウムが析出して、容量の低下（劣化）や安全性の低下を引き起こすおそれがある。

上記のように、バッテリの劣化防止等の観点から、バッテリ１１の上限電圧及び下限電圧が規定されるが、この上下限値を維持するためにバッテリ１１のＳＯＣを測定（推定）する機能を有するのが、バッテリ監視装置１４である。バッテリ監視装置１４は、ＳＯＣ測定（推定）装置とも称され、バッテリ１１の端子間電圧や、バッテリ１１とインバータ１２との間を流れる電流値、さらにバッテリ１１の温度等、バッテリ１１の状態をモニタして、ＳＯＣ（充電率）を測定する。バッテリ１１の充電率制御は、バッテリ監視装置１４により測定された充電率等の情報に基いて、後述するハイブリッド電子制御ユニット１７（以下、ＨＶ−ＥＣＵ１７とする）が出力制御装置１３を介して、バッテリ１１の過充電或いは過放電が発生しないように、モータジェネレータＭＧ２、ＭＧ１などの消費電力及び発電電力（回生電力）を調整することにより行われる。なお、バッテリ１１の上限電圧及び下限電圧（ＳＯＣ管理幅）は、バッテリの劣化防止等の観点から決定され、例えば、上限電圧は最大充電電圧の６０〜８０％程度、下限電圧は２０〜４０％程度に設定される。

バッテリ監視装置１４は、ＣＰＵと、入出力ポートと、ＳＯＣ等を一時的に記憶するメモリと、を備える装置であって、マイクロコンピュータ（以下、マイコンとする）で構成することができる。バッテリ監視装置１４を構成するマイコン（ＣＰＵ）としては、バッテリ状態（電圧、電流など）のモニタ間隔が比較的長いため高速処理を行う必要がなく、また、コスト削減などの観点から、一般的に処理速度が低速であるものが使用される。従って、バッテリ監視装置１４によっては、上述のように、バッテリ１１の急激な電圧上昇を検知することはできない。

電動車両には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸の回転速度を検出する回転速度センサ１５、モータジェネレータＭＧ１の回転軸の回転速度を検出する図示しない回転速度センサ、バッテリ１１の温度を検出する温度センサ１６、バッテリ１１の端子間電圧を検出する図示しない電圧センサ、バッテリ１１とインバータ１２、インバータ１２とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の間を流れる電流を検出する図示しない電流センサなど、上記のＳＯＣ等のバッテリ１１情報や後述の電動機出力を制御するための情報を測定する各種センサが搭載されている。なお、これらのセンサとしては、公知のセンサを使用することができる。

出力制御装置１３は、後述するＨＶ−ＥＣＵ１７からの制御信号に従ってインバータ１２等の動作を制御することにより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動を制御する。即ち、出力制御装置１３は、電動機出力を制御する装置であり、例えば、モータジェネレータ電子制御ユニット（ＭＧ−ＥＣＵ）として構成することができる。また、出力制御装置１３は、発電機であるモータジェネレータＭＧ１の駆動も制御する。具体的には、出力制御装置１３は、回転速度センサ１５や図示しない電流センサ等の各種センサにより測定される情報を取得して、これらの情報に基いてインバータ１２等の動作を制御し、ＨＶ−ＥＣＵ１７からの命令を実行する。なお、出力制御装置１３も、バッテリ監視装置１４と同様にマイコンから構成されるが、電動機等の迅速な制御を行う必要があるので、バッテリ監視装置１４よりも処理速度の速いマイコンが使用される。

図1に示すように、ハイブリッド車両には、車両のシステムを総合的に制御するＨＶ−ＥＣＵ１７が備えられる。ＨＶ−ＥＣＵ１７は、各種センサやエンジン等のＥＣＵからの情報や信号、運転者の出力要求、そしてバッテリ監視装置１４からのＳＯＣ情報などにより、モータジェネレータＭＧ２、ＭＧ１やエンジンの出力制御等を総合的に行う機能を有する。

一般的に、ハイブリッド車両は、発進時や低速走行時には、モータジェネレータＭＧ２のみにより車両を駆動し、通常走行時には、動力分割機構によりエンジンの動力を二経路に分け、一方で駆動輪を駆動し、他方でモータジェネレータＭＧ１を駆動して発電を行う。減速時には、回生発電を行い回収した電力をバッテリ１１に蓄える。このような走行状態において、ＨＶ−ＥＣＵ１７は、バッテリ１１の充電率が上下限値を超えないように、ＳＯＣ情報を考慮しながら、運転者の出力要求に応じてモータジェネレータＭＧ２・ＭＧ１、エンジンの出力制御を、出力制御装置１３等を介して行う。

データ記録装置１０は、急激な電圧上昇によるバッテリ１１の上限電圧超過を検知して、バッテリ１１の劣化要因解析にとって有用なデータを記録することを目的とする装置である。具体的には、バッテリ１１の上限電圧超過を検知するデータ検知部１８と、検知したバッテリ１１の上限電圧超過の頻度等の情報を記録するデータ記録部１９とから構成される装置である。

データ検知部１８は、バッテリ監視装置１４と同様にマイコンから構成されるが、極めて短時間のうちにバッテリ１１に供給される高電圧を検知する必要があるため、高速処理可能なマイコンを使用する必要がある。データ検知部１８に使用できる高速マイコンとしては、公知の高速マイコンを使用することができ、専用のマイコンを設置することもできる。また、電動車両に搭載されている既存のマイコンを使用することもでき、例えば、出力制御装置１３を構成するマイコンを使用することができる。出力制御装置１３のような既存の制御装置を使用することにより、データ記録装置１０用の新たな制御装置を設置することなく、バッテリ１１の上限電圧超過を検知することが可能になり、コストの低減等を図ることができる。従って、データ検知部１８としては、出力制御装置１３の一部として構成されることが好ましい。

データ検知部１８は、上記のように、出力制御装置１３の一部として構成されることが好ましく、電動機であるモータジェネレータＭＧ２の出力を制御するために測定される情報に基いてバッテリ１１の上限電圧超過を検知することができる。具体的には、電流センサにより検出されるインバータ１２とモータジェネレータＭＧ２との間の電流値、回転速度センサ１５により検出されるモータジェネレータＭＧ２の回転数、インバータ１２の直流側電圧などの情報に基いて、バッテリ１１の上限電圧超過が検知される。これらバッテリ１１の上限電圧超過を特定する情報としては、電動機であるモータジェネレータＭＧ２の回転数を利用することが検知精度向上の観点等から好ましい。

バッテリ１１の上限電圧を超過する場合としては、極めて短時間のうちに高電圧がバッテリ１１に供給される場合であり、例えば、電動車両がスリップ状態からグリップ状態に移行する等、電動機の回転数が急激に変化する場合（特に、回転数が急減する場合）が挙げられる。従って、電動機の回転数をモニタすることにより、具体的には、回転速度センサ１５により検出されるモータジェネレータＭＧ２の回転数の情報によりバッテリ１１の上限電圧超過を検知することができる。

電動車両がスリップしている状態では、モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇し、モータジェネレータＭＧ２により消費される電力が大幅に増大する。従って、バッテリ１１の充電率は低下し、バッテリ監視装置１４からのＳＯＣ情報により、ＨＶ−ＥＣＵ１７が動力分配機構に指令を与えて、エンジン出力のモータジェネレータＭＧ１への駆動分を増加させる。モータジェネレータＭＧ２の回転数が高く、モータジェネレータＭＧ１の発電量が多いスリップ状態から急にグリップ状態に移行した場合には、モータジェネレータＭＧ２の回転数が激減して消費電力が低下し、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力が行き場を失うことになる。結果的に、バッテリ１１に供給される電圧が急激に上昇してバッテリ１１に極めて短時間のうちに高電圧が供給される。そのような急激な電圧上昇が生じるとバッテリ１１の上限電圧を超過することがある。以下では、ハイブリッド車両の電動機であるモータジェネレータＭＧ２の回転数が急減する場合を例に挙げて説明する。

データ検知部１８には、回転速度センサ１５により検出されるモータジェネレータＭＧ２の回転数を取得して、単位時間においてその回転数変化率が所定値を超えたか否かを判定する機能を有する回転速度異常判定部２０が設けられる。ここで回転数変化率とは、電動機であるモータジェネレータＭＧ２の回転数変化の度合いを示し、例えば、スリップ状態における回転数をグリップ状態における回転数で除した値とすることができる。また、所定値とは、バッテリ１１の上限電圧を超過する電動機の回転数変化率の臨界値であり、例えば、実験データや理論計算に基いて決定することができる。即ち、回転数変化率がこの所定値を超えた場合には、後述のようにバッテリ１１の上限電圧超過と判定することができる。単位時間としては、スリップ状態からグリップ状態に移行してモータジェネレータＭＧ２の回転数が急減することを確認するのに必要かつ十分な時間とすることが好ましい。具体的には、バッテリ監視装置１４のバッテリ状態のモニタ間隔よりも短い時間であり、例えば、出力制御装置１３による回転数のモニタ間隔と同程度の時間とすることができる。

さらに、データ検知部１８には、単位時間における電動機の回転数変化率が所定値を超えたときに、バッテリ１１の上限電圧超過であることを判定する機能を有する上限電圧超過判定部２１が設けられる。上記のように、所定値とは、電動機の回転数におけるバッテリ１１の上限電圧を超過する臨界値であるため、回転速度異常判定部２０及び上限電圧超過判定部２１によって、電動機回転数が急減する場合等によるバッテリ１１の上限電圧超過を検知することが可能になる。

また、データ検知部１８は、バッテリ１１の上限電圧超過の情報を不揮発性メモリである後述のデータ記録部１９に記録させる機能を有するデータ記録指示部２２を有している。バッテリ１１の上限電圧超過の情報としては、上限電圧超過頻度（回数）が挙げられ、データ記録指示部２２によって上限電圧超過頻度がデータ記録部１９に送信されて記録される。従って、バッテリ１１の劣化要因解析にバッテリ１１の上限電圧超過の情報を活用することが可能になる。

データ検知部１８は、バッテリの劣化要因を特定するための情報として、上限電圧超過頻度の他に、バッテリ１１の温度を検出して記録させることができる。バッテリ１１の温度は、バッテリ１１の温度センサ１６によって検出され、電動機回転数と共に取得されることが好ましい。そして、回転速度異常判定部２０、データ記録指示部２２等の機能により、上限電圧超過頻度と関連付けてデータ記録部１９に記録されることが好ましい。バッテリ１１の温度を関連付けて記録することにより、バッテリ１１の劣化要因解析にとって、さらに有用なデータとなる。

データ記録部１９は、データ検知部１８によって取得されたバッテリ１１の上限電圧超過に関する情報を記録する機能を有し、公知の不揮発性メモリから構成することができる。具体的には、データ検知部１８のデータ記録指示部２２によって記録が指令されたデータを記録する。データ記録部１９の設置場所は、特に限定されないが、ＨＶ−ＥＣＵ１７の一部に設置されることが好ましく、後述するように、ＨＶ−ＥＣＵ１７をエンジンルームから回収すること等によって蓄積されたデータを、バッテリ１１の劣化要因解析に活用することができる。

図３に示すバッテリ制御装置３０は、電動機であるモータジェネレータＭＧ２の出力を制御するために測定される情報に基いて、バッテリ１１の上限電圧の超過頻度を特定して、その超過頻度に基いて劣化度合いを判定すると共に、判定された劣化度合いに応じてバッテリ１１への電力の入力を制限する機能を有する装置である。このバッテリ制御装置３０を搭載することにより、バッテリ１１の劣化度合いが高い場合、即ち、上限電圧の超過頻度が高く、バッテリ１１の劣化が進行した場合に、バッテリ１１への電力の入力を制限することにより、さらなるバッテリ１１の劣化を防止することが可能になる。なお、バッテリ制御装置３０は、入力される電力だけでなく、バッテリ１１から出力される電力も制限することが好ましい。以下では、バッテリ制御装置３０は、電力の入出力を制限するものとして説明する。

バッテリ制御装置３０は、上記のように、バッテリ１１の上限電圧の超過頻度を特定する機能と、その超過頻度に基いて劣化度合いを判定する機能と、劣化度合いに応じてバッテリ１１への電力の入出力を制限する機能と、を有する。従って、バッテリ制御装置３０は、バッテリ１１の上限電圧の超過頻度を特定して記録するデータ記録装置１０と、さらに、超過頻度に基いて劣化度合いを判定する劣化度合い判定部３１と、劣化度合いに応じてバッテリ１１への電力の入出力を制限する入出力制限部３２と、から構成される。即ち、バッテリ制御装置３０の一部としてデータ記録装置１０が含まれる。ここで、劣化度合い判定部３１及び入出力制限部３２は、ＨＶ−ＥＣＵ１７の一部として構成されることが好ましい。

劣化度合い判定部３１は、データ記録装置１０のデータ記録部１９に蓄積された上限電圧の超過頻度の情報を読み出して、バッテリ１１の劣化度合いを判定する機能を有する。劣化度合いとは、後述する入力制御部３２による入出力の制限を実行するための指標であって、バッテリ１１の劣化進行を抑止する観点から設定されるものである。具体的に、劣化度合い判定部３１は、予め設定された超過頻度の閾値を有し、超過頻度がその閾値を超えた場合には、劣化度合いが大きいと判定する制御設定とすることができる。ここで、閾値としては、例えば、１時間あたり数回といった値とすることができる。また、データ記録部１９に蓄積された上限電圧の超過回数の合計が、所定値以上となった場合には、劣化度合いが大きいと判定することもできる。

また、劣化度合い判定部３１は、劣化度合いの判定において、超過頻度や超過回数だけでなく、超過頻度と関連付けられたバッテリ温度を判定基準として加えることができる。例えば、データ記録装置１０のデータ検知部１８によって、バッテリ１１の上限電圧を超過したときにおける、バッテリ１１の温度が予め設定した所定温度を超えた回数、バッテリ１１の平均温度や最高温度、或いは所定温度を超えた時間を記録することができ、劣化度合い判定部３１は、これらの情報と超過頻度とを併せて、劣化度合いを判定することができる。

入出力制限部３２は、劣化度合い判定部３１により判定された劣化度合いに応じてバッテリ１１における電力の入出力を制限する機能を有する。具体的に、電力の入力を制限するためには、発電機であるモータジェネレータＭＧ１の発電量を低下させる必要があり、例えば、モータジェネレータＭＧ１の回転数に制限を加えることができる。一方、電力の出力を制限するために、電動機であるモータジェネレータＭＧ２の回転数に制限を加えることができる。なお、バッテリ１１における電力の入出力制限の指標となる劣化度合いは、複数設定することができ、即ち、劣化度合いを判定する閾値等を複数設定することができ、入出力制限部３２による入出力制限パターンも、複数の劣化度合いに応じて複数設定することができる。

上記構成のデータ記録装置１０の作用、特にデータ検知部１８の機能について、図２を加えて詳細に説明する。図２は、データ記録装置１０の処理手順を示すフローチャートである。

データ記録装置１０は、上記のように、急激な電圧上昇によるバッテリ１１の上限電圧超過を検知して、バッテリ１１の劣化要因解析にとって有用なデータを記録することを目的とする装置である。上述のように、急激な電圧上昇によりバッテリ１１の上限電圧超過する場合としては、電動車両の電動機回転数が急激に変化する場合、例えば、スリップ状態からグリップ状態に移行した場合が挙げられる。

データ検知部１８は、まず、回転速度センサ１５により検出されるモータジェネレータＭＧ２の回転数の情報を取得する（Ｓ１０）。上記のように、データ検知部１８は、出力制御装置１３の一部として構成され、出力制御装置１３は、モータジェネレータＭＧ２の制御のために回転数の情報をモニタ（取得）しているので、その情報を共有することができる。なお、その電動機制御のためのモニタ間隔よりも速い間隔で回転数の情報を取得することもでき、バッテリ１１の上限電圧超過情報の検知の観点から適宜モニタ間隔を設定することができる。

次に、データ検知部１８は、単位時間におけるモータジェネレータＭＧ２の回転数変化率が所定値を超えたか否かを判定する（Ｓ１１）。Ｓ１０及びＳ１１の手順は、出力制御装置１３の回転速度異常判定部２０の機能によって実行される。

Ｓ１１により、単位時間におけるモータジェネレータＭＧ２の回転数変化率が所定値を超えたと判定されたときには、バッテリ１１の上限電圧超過であると判定する（Ｓ１２）。所定値とは、上記のように、電動機の回転数におけるバッテリ１１の上限電圧を超過する臨界値であるため、電動機の回転数情報に基いてバッテリ１１の上限電圧超過を判定することが可能になる。この手順は、データ検知部１８の上限電圧超過判定部２１の機能によって実行される。

Ｓ１２により、バッテリ１１の上限電圧超過が判定されると、データ記録部１９にその情報が記録される（Ｓ１３）。この手順は、データ検知部１８のデータ記録指示部２２の機能によって実行される。即ち、データ検知部１８によって検知された情報は、データ記録部１９に送信されてデータ記録指示部２２によって記録が指示された情報が記録される。或いは、データ記録指示部２２はデータ記録部１９に記録する情報のみをデータ記録部１９に送信し、データ記録部１９は受け取った情報の全てを記録する。従って、バッテリ１１の劣化要因解析にバッテリ１１の上限電圧超過の情報を活用することが可能になる。データ記録部１９には、上限電圧超過頻度が記録（カウント）され、そのカウント数が随時更新される。データ記録部１９に記録された情報は、データ記録部１９を含むＨＶ−ＥＣＵ１７をエンジンルームから取り出す、或いはエンジンルームに設置した状態で、各種ケーブルを接続し外部メモリ等にデータを転送することなどにより、データ記録部１９から読み出されてバッテリ１１の劣化要因解析に活用することができる。

また、データ検知部１８は、上記のように、電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたときに、バッテリ１１の温度を検知して、超過頻度をバッテリ１１の温度と関連付けてデータ記録部１９に記録させることもできる。バッテリ１１の温度と共に上限電圧超過頻度を記録すれば、バッテリ１１の劣化要因解析にとって、さらに有用なデータになる。

以上のように、データ記録装置１０によれば、電動機であるモータジェネレータＭＧ２の出力を制御するために測定される情報、特に回転速度センサ１５によって検出される電動機の回転数に基いて、バッテリ１１の上限電圧の超過頻度を特定して記録することが可能になる。故に、電動車両がスリップ状態からグリップ状態に移行した場合など、電動機の回転数が急激に変化する場合等におけるバッテリ１１の上限電圧超過を記録することが可能になる。従って、バッテリ監視装置１４では検知できない急激な電圧変化によるバッテリ１１の上限電圧超過を検知するでき、電動車両用バッテリ１１の劣化要因解析にとって有用なデータを記録することができる。

また、データ検知部１８は、出力制御装置１３の一部として構成することができるので、データ記録装置１０用の新たな制御装置を設置する必要がなく、コストの低減を図ることができる。

なお、上記においては、電動機であるモータジェネレータＭＧ２の回転数に基いて、バッテリ１１の上限電圧超過を判定したが、場合によっては発電機であるモータジェネレータＭＧ１の回転数に基いて、バッテリ１１の上限電圧超過を判定することもできる。

電動車両用バッテリに関するデータ記録装置の構成を示すブロック図である。 電動車両用バッテリに関するデータ記録装置の処理手順を示すフローチャートである。 バッテリ制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 電動車両用バッテリに関するデータ記録装置、１１ バッテリ、１２ インバータ、１３ 出力制御装置、１４ バッテリ監視装置、１５ 電動機（モータジェネレータＭＧ２）の回転速度センサ、１６ バッテリの温度センサ、１７ ハイブリッド電子制御ユニット（ＨＶ−ＥＣＵ）、１８ データ検知部、１９ データ記録部、２０ 回転速度異常判定部、２１ 上限電圧超過判定部、２２ データ記録指示部、３０ バッテリ制御装置、３１ 劣化度合い判定部、３２ 入出力制限部。

Claims (6)

1. 上限電圧が規定されたバッテリと、電動車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給するインバータと、インバータの作動を制御することにより電動機出力を制御する出力制御装置と、を備える電動車両に搭載され、
   電動車両には、電動機の回転数を検出する回転速度センサが搭載され、
   電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたことを検知し、所定値を超えた頻度を、バッテリ上限電圧の超過頻度として記録することを特徴とする電動車両用バッテリに関するデータ記録装置。
2. 請求項１に記載の電動車両用バッテリに関するデータ記録装置において、
   電動車両には、バッテリの温度を検出する温度センサが搭載され、
   電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたときに、バッテリ温度を検知して、超過頻度をバッテリ温度と関連付けて記録することを特徴とする電動車両用バッテリに関するデータ記録装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動車両用バッテリに関するデータ記録装置において、
   単位時間における回転数変化率が所定値を超過したことを、出力制御装置によって検知することを特徴とする電動車両用バッテリに関するデータ記録装置。
4. 上限電圧が規定されたバッテリと、電動車両を駆動する電動機と、電動機に電力を供給するインバータと、インバータの作動を制御することにより電動機出力を制御する出力制御装置と、を備える電動車両に搭載され、
   電動車両には、電動機の回転数を検出する回転速度センサが搭載され、
   電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたことを検知し、所定値を超えた頻度を、バッテリ上限電圧の超過頻度として、その超過頻度に基いて劣化度合いを判定すると共に、判定された劣化度合いに応じてバッテリにおける電力の入出力を制限することを特徴とするバッテリ制御装置。
5. 請求項４に記載のバッテリ制御装置において、
   電動車両には、バッテリの温度を検出する温度センサが搭載され、
   電動機回転数の単位時間における変化率が所定値を超えたときに、バッテリ温度を検知して、超過頻度をバッテリ温度と関連付けて特定して、超過頻度及びバッテリ温度に基いて劣化度合いを判定することを特徴とするバッテリ制御装置。
6. 請求項４又は５に記載のバッテリ制御装置において、
   単位時間における回転数変化率が所定値を超過したことを、出力制御装置によって検知することを特徴とするバッテリ制御装置。
   
   

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