JP5601139B2 - 蓄電ユニットの診断装置および診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電ユニットの劣化状態が異常状態および寿命状態のいずれであるかを判別することができる診断装置および診断方法に関する。

特許文献１には、正常な使用に伴う劣化と、異常な要因による劣化とを区別して、電池の劣化状態を診断する電池診断装置が記載されている。すなわち、電池の劣化度合を示す電池の充放電容量と、電池の使用度合とを考慮することにより、電池が正常に劣化したものなのか、異常に劣化したものなのかを判別している。

具体的には、電池の充放電容量および使用度合のデータを複数取得し、これらのデータを、容量および使用度合の２次元マップにプロットした結果に基づいて、電池が正常に劣化したものなのか、異常に劣化したものなのかを判別している。

特開２００８−３０９７９６号公報 特開２００４−１９０６０４号公報 特開２００５−１７６４６１号公報 特開２００７−３０２０５８号公報 特開２００２−１６５３７１号公報 特開２００３−１６７６５３号公報

本発明は、特許文献１に記載の技術とは異なる方法によって、電池の劣化状態が異常状態および寿命状態のいずれであるかを容易に判別することができる技術を提供することを目的とする。

本願第１の発明は、蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断装置であって、各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサと、電圧センサの検出結果に基づいて、各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、１回目に劣化状態であると判別したときと、２回目に劣化状態であると判別したときの時間間隔が所定期間を超えているか否かを判別し、時間間隔が所定期間を超えているときには、蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、時間間隔が所定期間を超えていないときには、蓄電ユニットが異常状態であると判別するコントローラと、を有する。

ここで、劣化状態には、寿命状態および異常状態が含まれる。寿命状態は、経年変化によって発生する劣化状態であり、異常状態は、経年変化とは異なる外部要因によって発生する劣化状態である。また、蓄電ユニットとしては、単電池（二次電池）を用いたり、複数の単電池で構成された電池ブロックを用いたりすることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。

本願第２の発明は、蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断装置であって、各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサと、電圧センサの検出結果に基づいて、各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、蓄電装置を初めて使用してから２回目に劣化状態であると判別するまでの経過時間が所定期間を超えているか否かを判別し、経過時間が所定期間を超えているときには、蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、経過時間が所定期間を超えていないときには、蓄電ユニットが異常状態であると判別するコントローラと、を有する。

コントローラは、異常状態であると判別したときには、異常状態を示すフラグを設定し、寿命状態であると判別したときには、寿命状態を示すフラグを設定することができる。これにより、蓄電ユニットの劣化状態（異常状態又は寿命状態）を記憶しておくことができる。

劣化状態の判別は、蓄電ユニットの温度が所定の温度範囲内であるときに行うことができる。蓄電ユニットの温度が高すぎたり、低すぎたりするときには、劣化状態の判別を精度良く行うことができないおそれがある。そこで、蓄電ユニットの温度が所定の温度範囲に収まった状態において、劣化状態の判別を行うようにすることで、劣化状態の判別精度を向上させることができる。具体的には、蓄電装置の温度を検出するための温度センサを設けておき、蓄電装置に対して温度調節用の空気を導くためのファンを駆動し、温度センサによる検出温度が所定の温度範囲内であるときに、劣化状態の判別を行うことができる。

また、蓄電装置の電力供給によって電子機器を動作させるときに、電子機器の駆動に伴う蓄電ユニットの電圧変化に基づいて、劣化状態の判別を行うことができる。電子機器としては、例えば、車両に搭載され、車室内の温度を調節するための空調装置を用いることができる。空調装置を用いれば、蓄電装置の温度を調節しながら、劣化状態の判別を行うことができる。なお、空調装置を駆動して蓄電ユニットの放電を行った後に、劣化状態の判別を行うことができる。蓄電ユニットとして、ニッケル水素電池を用いたときには、蓄電ユニットの放電を行うことにより、メモリ効果を除去することができる。

本願第３の発明は、蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断方法であって、各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサの検出結果に基づいて、各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、１回目に劣化状態であると判別したときと、２回目に劣化状態であると判別したときの時間間隔が所定期間を超えているか否かを判別し、時間間隔が所定期間を超えているときには、蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、時間間隔が所定期間を超えていないときには、蓄電ユニットが異常状態であると判別する。
本願第４の発明は、蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断方法であって、各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサの検出結果に基づいて、各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、蓄電装置を初めて使用してから２回目に劣化状態であると判別するまでの経過時間が所定期間を超えているか否かを判別し、経過時間が所定期間を超えているときには、蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、経過時間が所定期間を超えていないときには、蓄電ユニットが異常状態であると判別する。

本発明によれば、蓄電ユニットが異常状態および寿命状態のいずれであるかを判別することができる。

実施例１の車両において、組電池を含むシステムの構成を示す図である。 実施例１において、単電池の異常状態および寿命状態を判別する処理を示すフローチャートである。 図２の処理で得られるテーブルデータである。 図２の処理で得られるテーブルデータである。 ユーザに提供される表示情報を示す図である。 販売店に提供される表示情報を示す図である。 メーカに提供される表示情報を示す図である。 実施例１の変形例において、単電池の異常状態および寿命状態を判別する処理を示すフローチャートである。 実施例２において、空調装置およびファンの駆動構成を示す図である。 実施例２において、単電池の劣化状態を判別する前に行われる処理を説明するフローチャートである。 実施例２の変形例において、単電池の劣化状態を判別する前に行われる処理を説明するフローチャートである。 実施例３において、単電池の劣化状態を判別する処理を示すフローチャートである。 組電池が正常状態にあるときに、空調装置の駆動に伴う電池ブロックの電圧挙動を示す図である。 劣化状態の電池ブロックが発生しているときに、空調装置の駆動に伴う電池ブロックの電圧挙動を示す図である。 空調装置の駆動に伴う電池ブロックの電圧降下量を示す図である。 空調装置の駆動に伴う電池ブロックの電圧降下タイミングを示す図である。 空調装置の駆動に伴う電池ブロックの内部抵抗の変化を示す図である。 電池ブロックの内部抵抗を測定するときの放電パターンを示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である車両について、図１を用いて説明する。図１は、車両のうち、組電池を含むシステムの構成を示す。本実施例の車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池に加えて、内燃機関や燃料電池を用いた車両である。電気自動車は、動力源として組電池だけを用いた車両である。

組電池（蓄電装置に相当する）１０は、複数の単電池１１を有しており、複数の単電池１１は、電気的に直列に接続されている。単電池１１の数は、組電池１０の要求出力等に基づいて、適宜設定することができる。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。本実施例では、すべての単電池１１が電気的に直列に接続されているが、電気的に並列に接続された複数の単電池１１が含まれていてもよい。

電圧センサ２１は、電池ブロック１２の端子間電圧を検出し、この検出結果をコントローラ２２に出力する。電池ブロック１２は、電気的に直列に接続された複数の単電池１１で構成されており、複数の電池ブロック１２は、電気的に直列に接続されている。電池ブロック１２を構成する単電池１１の数は、適宜設定することができる。本実施例では、電圧センサ２１が電池ブロック１２の端子間電圧を検出しているが、単電池１１の電圧を検出することもできる。

コントローラ２２は、組電池１０の充放電を制御する。また、コントローラ２２は、メモリ２２ａを有する。本実施例では、メモリ２２ａがコントローラ２２に内蔵されているが、コントローラ２２の外部にメモリが設けられていてもよい。

組電池１０は、システムメインリレー２３ａ，２３ｂを介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に接続されている。システムメインリレー２３ａ，２３ｂのオン／オフは、コントローラ２２によって制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、組電池１０の出力電圧を昇圧して、インバータ２５に供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、インバータ２５からの電圧を降圧して、組電池１０に供給する。

インバータ２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４からの直流電力を交流電力に変換して、モータ・ジェネレータ（三相交流モータ）２６に供給する。モータ・ジェネレータ２６は、インバータ２５からの電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを発生する。車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２６は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換して、インバータ２５に供給する。インバータ２５は、モータ・ジェネレータ２６からの交流電力を直流電力に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に供給する。

本実施例において、コントローラ２２は、単電池１１が異常状態および寿命状態のいずれであるかを判別する。この処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示す処理は、コントローラ２２によって実行される。

ここで、寿命状態とは、単電池１１の経年変化によって発生する劣化状態であり、異常状態とは、外部の要因によって発生する劣化状態である。外部の要因としては、例えば、環境温度や充電状態があり、充電状態には、例えば、過充電、過放電、ハイレートでの充放電が含まれる。異常状態は、寿命状態の発生時期よりも前に発生する。

図２のステップＳ１０１において、コントローラ２２は、電圧センサ２１の出力に基づいて、電池ブロック１２（単電池１１）を監視する。本実施例において、電圧センサ２１は、電池ブロック１２の端子間電圧を検出しているため、コントローラ２２は、電池ブロック１２を監視することになる。ステップＳ１０２において、コントローラ２２は、ステップＳ１０１の監視結果に基づいて、劣化状態の単電池１１が存在するか否かを判別する。劣化状態の単電池１１が存在していれば、ステップＳ１０３に進み、劣化状態の単電池１１が存在していなければ、ステップＳ１０１の処理に戻る。

コントローラ２２は、電圧センサ２１の出力に基づいて、単電池１１が劣化状態であるか否かを判別する。コントローラ２２は、複数の電圧センサ２１の出力に基づいて、複数の電池ブロック１２の電圧を監視することができる。複数の電池ブロック１２において、電圧のバラツキが発生しているときには、いずれかの電池ブロック１２に劣化状態の単電池１１が含まれていることを判別することができる。

例えば、組電池１０を放電しているときに、特定の電池ブロック１２の電圧降下量が他の電池ブロック１２の電圧降下量よりも大きいときには、特定の電池ブロック１２に劣化状態の単電池１１が含まれていることを判別することができる。ここで、特定の電池ブロック１２の電圧降下量と他の電池ブロック１２の電圧降下量との差が、劣化状態の単電池１１が存在するか否かの判断基準となる。この判断基準は、適宜設定することができる。

ステップＳ１０３において、コントローラ２２は、各電池ブロック１２に対応して設けられているカウント値（劣化状態に関する情報に相当する）のうち、劣化状態の単電池１１が含まれる電池ブロック１２に対応するカウント値をインクリメントする。カウント値は、各電池ブロック１２に対応付けられた状態で、メモリ２２ａに格納されている。初期状態において、各電池ブロック１２のカウント値は、「０」に設定されている。カウント値をインクリメントするときには、このときの日時に関する情報もメモリ２２ａに格納される。ここで、カウント値を「１」としたときの日時をＴ１とし、カウント値を「２」としたときの日時をＴ２とする。

図３には、メモリ２２ａに格納されるテーブルデータ（一例）を示す。図３に示す例では、電池ブロック１２の識別情報として、電池ブロック１２の番号（電池Ｎｏ）が用いられている。電池ブロック１２の番号は、電池ブロック１２の数（ｎ個）だけ設けられている。図３に示す例では、電池Ｎｏ「ｋ−１」の電池ブロック１２に対応するカウンタ値が「１」に設定され、電池Ｎｏ「ｋ＋１」の電池ブロック１２に対応するカウンタ値が「１」に設定されている。

ステップＳ１０４において、コントローラ２２は、カウント値が「１」および「２」のいずれであるかを判別する。カウント値が「１」であれば、ステップＳ１０１の処理に戻る。ステップＳ１０１の処理に戻った後に、単電池１１が劣化状態であることを再び判別したときには、カウント値が「２」となる。カウント値が「２」であるときには、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、コントローラ２２は、日時Ｔ１および日時Ｔ２の間隔が保証期間よりも長いか否かを判別する。保証期間は、単電池１１が寿命状態および異常状態のいずれであるかを判別するための基準であり、単電池１１の寿命期間に基づいて、適宜設定することができる。単電池１１の寿命期間は、単電池１１を使用したときの過去の実測値に基づいて決定することができる。

保証期間は、メモリ２２ａに予め記憶することができる。また、無線通信又は有線通信によって、車両の外部に設けられたデータベースにアクセスして、保証期間に関する情報を取得することができる。データベースにおいて保証期間を管理すれば、累積した実測値に基づいて、保証期間を補正することができる。補正された保証期間を用いれば、寿命状態および異常状態を判別する際の精度を向上させることができる。

日時Ｔ１，Ｔ２の間隔が保証期間よりも短いときには、ステップＳ１０６に進み、コントローラ２２は、異常フラグをたてる。すなわち、コントローラ２２は、カウント値が「２」である電池ブロック１２において、異常状態の単電池１１が含まれていることを判別する。一方、日時Ｔ１，Ｔ２の間隔が保証期間よりも長いときには、ステップＳ１０７に進み、コントローラ２２は、寿命フラグをたてる。すなわち、コントローラ２２は、カウント値が「２」である電池ブロック１２において、寿命状態の単電池１１が含まれていることを判別する。

図４には、メモリ２２ａに格納されるテーブルデータ（一例）を示す。図４に示す例では、電池Ｎｏ「ｋ−１」の電池ブロック１２に対応するカウンタ値が「２」に設定されているとともに、寿命フラグが設定されている。また、電池Ｎｏ「ｋ＋１」の電池ブロック１２に対応するカウンタ値が「２」に設定されているとともに、異常フラグが設定されている。図４に示す例では、寿命フラグや異常フラグが設定されたときの日時に関する情報も記憶されている。

図２の処理で得られた情報は、ユーザ等に知らせることができる。ユーザ等に情報を提供するための手段としては、例えば、ディスプレイや音声出力がある。また、ディスプレイの表示内容を、プリンタ等を用いて用紙に記録することができる。一方、情報を提供する対象者に応じて、情報の内容を変更することができる。具体的には、対象者を選択することにより、情報の内容を切り替えることができる。

図５は、図２の処理において、ユーザに提供される情報（一例）を示す。図５に示す情報は、例えば、車両に搭載されたディスプレイに表示させることができる。このディスプレイには、ナビゲーションシステムで用いられるディスプレイや、車両の速度等を表示するディスプレイがある。カウント値が「１」に設定されたときには、図５（Ａ）に示す情報が表示された後、図５（Ｂ）に示す情報が表示される。図２のステップＳ１０６又はステップＳ１０７の処理が完了したときには、図５（Ｃ）に示す情報が表示される。

図６は、図２の処理において、販売店に提供される情報（一例）を示す。図６に示す情報は、例えば、車両に搭載されたディスプレイに表示させることができる。カウント値が「１」に設定されたときには、図６（Ａ）に示す情報が表示された後、図６（Ｂ）に示す情報が表示される。図２のステップＳ１０６又はステップＳ１０７の処理が完了したときには、図６（Ｃ）に示す情報が表示される。

図７は、図２の処理において、メーカに提供される情報（一例）を示す。図７に示す情報は、例えば、車両に搭載されたディスプレイに表示させることができる。カウント値が「１」に設定されたときには、図７（Ａ）や図７（Ｂ）に示す情報が表示される。図２のステップＳ１０６又はステップＳ１０７の処理が完了したときには、図７（Ｃ）に示す情報が表示される。

本実施例によれば、寿命状態および異常状態を判別する前に、単電池１１が劣化状態であるか否かの判別を２回行うようにしている。劣化状態の判別を２回行うことにより、劣化状態の判別精度を向上させることができる。また、劣化状態を判別した日時（Ｔ１，Ｔ２）の間隔を考慮することにより、単電池１１の劣化状態が、寿命状態および異常状態のいずれであるかを区別することができる。

本実施例では、図２のステップＳ１０５の処理において、日時Ｔ１，Ｔ２の間隔に基づいて、寿命状態および異常状態の判別を行っているが、これに限るものではない。例えば、カウント値が「１」および「２」に設定されたときの車両の走行距離を記憶し、これらの走行距離の差に基づいて、寿命状態および異常状態の判別を行うことができる。具体的には、走行距離の差が保証距離よりも短いときには、異常状態の判別を行い、走行距離の差が保証距離よりも長いときには、寿命状態の判別を行うことができる。保証距離は、上述した保証期間に相当するものであり、単電池１１が寿命状態および異常状態のいずれであるかを判別するための基準である。保証距離は、単電池１１が寿命に到達するときの車両の走行距離に基づいて、適宜設定することができる。

本実施例の変形例について、図８を用いて説明する。図８は、図２に対応したフローチャートである。図２で説明した処理と同じ処理については、同一符号を付している。図２と異なる処理について、主に説明する。

ステップＳ１０２において、劣化状態の電池ブロック１２（単電池１１）が存在すると判別したときには、コントローラ２２は、ステップＳ１０８の処理を行う。ステップＳ１０８において、劣化状態の電池ブロック１２に対応したカウント値をインクリメントする。ここで、カウント値を「２」に設定するときには、このときのタイマの計測時間Ｔ３をメモリ２２ａに記憶する。計測時間Ｔ３は、組電池１０を初めて使用してから、カウント値が「２」に設定されるまでの時間であり、タイマによって計測することができる。

ステップＳ１０９において、コントローラ２２は、計測時間Ｔ３が保証期間よりも長いか否かを判別する。ここでの保証期間は、図２のステップＳ１０５で用いられる保証期間とは異なる。具体的には、保証期間は、単電池１１の寿命期間であり、この寿命期間は、単電池１１の過去の実測値に基づいて決定することができる。計測時間Ｔ３が保証期間よりも短いときには、ステップＳ１０６において、コントローラ２２は、異常フラグをたてる。また、計測時間Ｔ３が保証期間よりも長いときには、ステップＳ１０７において、コントローラ２２は、寿命フラグをたてる。

図８に示すフローチャートでは、計測時間Ｔ３に基づいて、電池ブロック１２（単電池１１）の異常状態および寿命状態を判別しているが、これに限るものではない。例えば、カウント値が「２」に設定されるまでの車両の走行距離に基づいて、電池ブロック１２（単電池１１）の異常状態および寿命状態を判別することができる。組電池１０を搭載した車両が電気自動車であれば、組電池１０の使用期間および車両の走行距離は比例関係にあるため、車両の走行距離に基づいて、電池ブロック１２（単電池１１）の異常状態および寿命状態を判別することができる。また、計測時間Ｔ３および車両の走行距離に基づいて、電池ブロック１２（単電池１１）の異常状態および寿命状態を判別することもできる。

本発明の実施例２について説明する。実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

図９に示すように、コントローラ２２は、車両に搭載された空調装置３１の駆動を制御する。空調装置３１は、車室内の温度を調節するために用いられ、組電池１０からの電力を受けて動作する。具体的には、空調装置３１は、車室内の温度が上昇していれば、冷却空気を車室内に供給し、車室内の温度が低下していれば、温められた空気を車室内に供給することができる。車室とは、乗員の乗車するスペースである。組電池１０には、吸気ダクト３３および排気ダクト３４が接続されている。吸気ダクト３３の吸気口は、車室内に面しており、車室内の空気が吸気ダクト３３に取り込まれる。

吸気ダクト３３には、ファン３２が設けられており、ファン３２を駆動することにより、車室内の空気を吸気ダクト３３に取り込むことができる。コントローラ２２は、ファン３２の駆動を制御する。吸気ダクト３３に取り込まれた空気は、組電池１０に導かれ、組電池１０の温度調節に用いられる。具体的には、組電池１０が発熱しているときには、冷却用の空気を組電池１０に導くことにより、組電池１０の温度上昇を抑制することができる。また、組電池１０が過度に冷えているときには、加温用の空気を組電池１０に導くことにより、組電池１０の温度低下を抑制することができる。

組電池１０の温度調節に用いられた空気は、排気ダクト３４を移動して、車両の外部に排出される。本実施例では、吸気ダクト３３にファン３２を設けているが、排気ダクト３４にファン３２を設けることもできる。この場合であっても、ファン３２を駆動することにより、車室内の空気を組電池１０に導くことができる。

組電池１０には、温度センサ２７が設けられており、温度センサ２７の検出情報は、コントローラ２２に出力される。温度センサ２７は、１つだけ設けてもよいし、複数設けてもよい。複数の温度センサ２７を用いる場合には、組電池１０の検出温度として、複数の検出温度のうち、特定の温度（例えば、上限値又は下限値）を用いたり、複数の検出温度の平均値を用いたりすることができる。また、電圧センサ２１の検出情報は、コントローラ２２に出力される。電圧センサ２１は、実施例１で説明したように、各電池ブロック１２の電圧を検出する。

本実施例では、単電池１１の劣化状態を判別する前に、空調装置３１およびファン３２を用いて、図１０に示す処理を行っている。図１０に示す処理は、コントローラ２２によって実行される。

ステップＳ２０１でイグニッションスイッチがオンになり、ステップＳ２０２で車両が走行可能な状態（READY_ON）になると、ステップＳ２０３において、コントローラ２２は、空調装置３１およびファン３２を駆動する。空調装置３１およびファン３２の駆動量は、予め設定しておくことができる。空調装置３１を駆動することにより、車室内には温度調節用の空気が供給され、ファン３２を駆動することにより、車室内の空気が組電池１０に導かれる。

ステップＳ２０４において、コントローラ２２は、温度センサ２７の出力に基づいて、組電池１０の検出温度が、所定の温度範囲内であるか否かを判別する。組電池１０（単電池１１）の温度が高すぎたり、低すぎたりするときには、単電池１１の劣化状態を精度良く判別することができないおそれがある。そこで、本実施例では、単電池１１の温度が、単電池１１の劣化状態を判別するのに適した温度範囲内となるように、空調装置３１およびファン３２を用いて単電池１１の温度を調節している。所定の温度範囲は、適宜設定することができる。

ステップＳ２０４において、組電池１０の温度が所定の温度範囲内でなければ、コントローラ２２は、空調装置３１およびファン３２を駆動し続ける。一方、組電池１０の検出温度が所定の温度範囲内になれば、ステップＳ２０５において、コントローラ２２は、ファン３２の駆動を停止させる。

ステップＳ２０６において、コントローラ２２は、電圧センサ２１の出力に基づいて、電池ブロック１２の電圧が予め設定された下限値に到達したか否かを判別する。下限値とは、組電池１０の充放電制御で用いられる下限電圧である。ここで、電池ブロック１２の電圧が上限電圧および下限電圧の範囲内に収まるように、組電池１０の充放電が制御される。電池ブロック１２の電圧が下限値に到達したときには、ステップＳ２０７において、コントローラ２２は、空調装置３１の駆動を停止させる。

単電池１１としてニッケル水素電池を用いたときには、電池ブロック１２の電圧を下限値に到達させることにより、メモリ効果を除去することができる。なお、単電池１１としてリチウムイオン電池を用いたときには、電池ブロック１２の電圧を下限値に到達させなくてもよい。すなわち、単電池１１の温度を調節するだけでもよい。

本実施例では、電池ブロック１２の電圧を下限値に到達させているが、これに限るものではない。具体的には、電池ブロック１２の電圧を上限値に到達させることもできる。この場合には、組電池１０に対して充電器を接続し、外部電源から組電池１０に電力を供給する必要がある。また、空調装置３１は、組電池１０とは異なる電源を用いて、動作させる必要がある。

本実施例の変形例について、図１１を用いて説明する。本実施例では、空調装置３１の駆動源として、組電池１０を用い、空調装置３１を駆動することにより、組電池１０を放電させている。本変形例では、組電池１０に対して外部機器を接続して、組電池１０の放電を行うようにしている。

ステップＳ３０１において、組電池１０を外部機器に接続した状態において、組電池１０の放電を行う。また、コントローラ２２は、ファン３２を駆動する。ファン３２を駆動することにより、車室内の空気が組電池１０に供給され、組電池１０の温度が調節される。

ステップＳ３０２において、コントローラ２２は、温度センサ２７の出力に基づいて、組電池１０の検出温度が、所定の温度範囲内であるか否かを判別する。組電池１０の温度が所定の温度範囲でなければ、組電池１０の放電と、ファン３２の駆動を続ける。組電池１０の検出温度が所定の温度範囲内であれば、ステップＳ３０３において、コントローラ２２は、ファン３２の駆動を停止させる。

ステップＳ３０４において、コントローラ２２は、電圧センサ２１の出力に基づいて、電池ブロック１２の電圧が予め設定された下限値に到達したか否かを判別する。ここで、組電池１０の放電は続いているため、電池ブロック１２の電圧は低下することになる。電池ブロック１２の電圧が下限値に到達したときには、ステップＳ３０５において、コントローラ２２は、組電池１０の放電を停止させる。

本発明の実施例３について説明する。実施例１，２で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。

本実施例では、組電池１０を電源とする空調装置３１を駆動することにより、単電池１１の劣化状態を判別するようにしている。この処理について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。図１２に示す処理は、コントローラ２２によって実行される。また、図１２の処理は、イグニッションスイッチがオンになり、車両が走行可能な状態（READY_ON）となったときに行うことができる。

ステップＳ４０１において、コントローラ２２は、単電池１１の劣化状態の判別を行うか否かを決定する。ここで、劣化状態の判別を行わせる指示をユーザが行えば、ステップＳ４０２の処理に進む。この指示は、例えば、タッチパネル式のディスプレイをユーザが操作することによって行うことができる。

コントローラ２２は、ステップＳ４０２において、空調装置３１の駆動を開始し、ステップＳ４０３において、所定の駆動パターンに基づいて、空調装置３１を駆動する。組電池１０は、空調装置３１の電源となっているため、空調装置３１の駆動に応じて、組電池１０の電圧が変化する。ここで、後述するように、コントローラ２２は、電圧センサ２１の出力に基づいて、電池ブロック１２の電圧の挙動を監視することにより、電池ブロック１２（単電池１１）の劣化状態を判別することができる。空調装置３１の駆動制御については、後述する。

ステップＳ４０４において、コントローラ２２は、空調装置３１の駆動制御を行ったときの電池ブロック１２の電圧挙動に基づいて、電池ブロック１２（単電池１１）の劣化状態を判別する。劣化状態の判別の詳細については、後述する。電池ブロック１２（単電池１１）の劣化状態の判別が終了したときには、ステップＳ４０５において、コントローラ２２は、空調装置３１の駆動を停止させる。ここで、所定期間の間、空調装置３１を駆動することにより、電池ブロック１２が劣化状態であるか否かを判別することができる。そして、所定期間が経過したときには、空調装置３１の駆動を停止させることができる。

次に、空調装置３１の駆動制御について、図１３および図１４を用いて説明する。ここで、図１３は、組電池１０が初期状態にある場合において、空調装置３１の駆動に伴う複数の電池ブロック１２の電圧挙動を示している。図１４は、特定の電池ブロック１２が劣化状態にある場合において、空調装置３１の駆動に伴う複数の電池ブロック１２の電圧挙動を示している。

本実施例において、空調装置３１の駆動レベルは、「Ｈ」および「Ｌ」の２つのレベルに設定されており、駆動レベルが「Ｈ」のときには、駆動レベルが「Ｌ」のときに比べて、組電池１０の放電がハイレートで行われるようになっている。そして、図１３に示すように、駆動レベルを「Ｈ」および「Ｌ」の間で交互に変化させながら、空調装置３１を駆動している。本実施例では、駆動レベルが「Ｈ」に設定される期間ｔ１と、駆動レベルが「Ｌ」に設定される期間ｔ２とは、等しくなっている。

なお、本実施例では、空調装置３１の駆動レベルが２つのレベルＨ，Ｌだけに設定されているが、これに限るものではない。空調装置３１の駆動レベルとして、３つ以上のレベルが設定されているときには、これらのレベルのうち、２つのレベルを選択すればよい。例えば、空調装置３１の駆動量が最大値を示すレベルと、最小値を示すレベルとを選択することができる。

図１３に示す駆動パターンに基づいて、空調装置３１を駆動した場合において、電池ブロック１２（単電池１１）の入出力特性にバラツキが生じていると、電池ブロック１２（単電池１１）の電圧挙動にバラツキが生じる。また、電池ブロック１２の劣化が進行すると、複数の電池ブロック１２における最大電圧差が広がることになる。図１３に示すように、組電池１０が初期状態にあるときには、複数の電池ブロック１２における最大電圧差は、ΔＶ_０となっている。一方、劣化状態の電池ブロック１２が存在しているときには、劣化状態の電池ブロック１２における電圧値が、他の電池ブロック１２の電圧値よりも低下し、図１４に示すように、複数の電池ブロック１２における最大電圧差が、ΔＶmaxとなる。電圧差ΔＶmaxは、実験等に基づいて、予め設定しておくことができる。

コントローラ２２は、空調装置３１を駆動しながら、複数の電池ブロック１２の電圧を監視し、電圧差ΔＶmaxが発生したときには、劣化状態の電池ブロック１２が存在することを判別することができる。すなわち、他の電池ブロック１２の電圧よりも、電圧差ΔＶmaxだけ低い電圧を示す電池ブロック１２は、劣化状態にあると判別することができる。

一方、電池ブロック１２の電圧の挙動を監視することにより、劣化状態の電池ブロック１２が存在するか否かを判別することができる。具体的には、図１５に示すように、空調装置３１の駆動レベルを「Ｈ」および「Ｌ」の間で切り替えながら、空調装置３１を駆動すると、劣化状態であるか否かに応じて、電池ブロック１２の電圧挙動が変化する。図１５において、実線は、正常状態の電池ブロック１２の電圧挙動を示し、点線は、劣化状態の電池ブロック１２の電圧挙動を示す。

図１５に示すように、劣化状態の電池ブロック１２が存在すると、正常な電池ブロック１２の電圧に対して、電圧差ΔＶmaxの分だけ電圧が低下する。このため、電圧降下量ΔＶmaxを検出することにより、劣化状態の電池ブロック１２を特定することができる。

一方、図１６に示すように、空調装置３１を駆動レベルＨで駆動し続けることにより、電池ブロック１２が劣化状態であるか否かを判別することができる。空調装置３１を駆動し続ければ、組電池１０を放電し続けることにより、電池ブロック１２の電圧は降下し続ける。ここで、劣化状態の電池ブロック１２が存在していれば、この電池ブロック１２の電圧は、他の電池ブロック１２の電圧よりも早いタイミングで降下し始める。

図１６において、実線は、正常状態の電池ブロック１２の電圧挙動を示し、点線は、劣化状態の電池ブロック１２の電圧挙動を示している。劣化状態の電池ブロック１２は、正常状態の電池ブロック１２よりもΔｔmaxだけ早いタイミングにおいて、電圧が降下し始めている。この電圧の挙動を監視することにより、電池ブロック１２が劣化状態であるか否かを判別することができる。

一方、図１７に示すように、電池ブロック１２のＩＶ特性（内部抵抗）を監視することにより、電池ブロック１２が劣化状態であるか否かを判別することができる。図１７において、実線は、正常状態の電池ブロック１２のＩＶ特性を示し、点線は、異常状態の電池ブロック１２のＩＶ特性を示している。図１７に示す特性は、図１８に示すように、互いに異なる電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３でパルス放電を行ったときの、電池ブロック１２の電圧変化を示している。

電池ブロック１２が劣化状態であるときには、正常状態の電池ブロック１２に比べて、電圧の降下量が大きくなる。ここで、劣化状態の判別するための基準（ＩＶ特性）を予め決定しておけば、電池ブロック１２が劣化状態であるか否かを判別することができる。

なお、本実施例では、空調装置３１を駆動することにより、電池ブロック１２の電圧を変化させて、電池ブロック１２の劣化状態を判別しているが、これに限るものではない。すなわち、空調装置３１の代わりに、組電池１０を電源として動作する電子機器を用いることができる。この電子機器としては、例えば、車両に搭載されているオーディオ機器がある。

１０：組電池（蓄電装置） １１：単電池
１２：電池ブロック ２１：電圧センサ
２２：コントローラ ２３ａ，２３ｂ：システムメインリレー
２４：ＤＣ／ＤＣコンバータ ２５：インバータ
２６：モータ・ジェネレータ ２７：温度センサ
３１：空調装置（電子機器） ３２：ファン
３３：吸気ダクト ３４：排気ダクト

Claims (12)

1. 蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断装置であって、
   前記各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサと、
   前記電圧センサの検出結果に基づいて、前記各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、１回目に劣化状態であると判別したときと、２回目に劣化状態であると判別したときの時間間隔が所定期間を超えているか否かを判別し、前記時間間隔が前記所定期間を超えているときには、前記蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、前記時間間隔が前記所定期間を超えていないときには、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別するコントローラと、
   を有することを特徴とする診断装置。
2. 蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断装置であって、
   前記各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサと、
   前記電圧センサの検出結果に基づいて、前記各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、前記蓄電装置を初めて使用してから２回目に劣化状態であると判別するまでの経過時間が所定期間を超えているか否かを判別し、前記経過時間が前記所定期間を超えているときには、前記蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、前記経過時間が前記所定期間を超えていないときには、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別するコントローラと、
   を有することを特徴とする診断装置。
3. 前記コントローラは、前記異常状態であると判別したときには、異常状態を示すフラグを設定し、前記寿命状態であると判別したときには、寿命状態を示すフラグを設定することを特徴とする請求項１または２に記載の診断装置。
4. 前記蓄電装置の温度を検出するための温度センサを有しており、
   前記コントローラは、前記蓄電装置に対して温度調節用の空気を導くためのファンを駆動し、前記温度センサによる検出温度が所定の温度範囲内であるときに、前記劣化状態の判別を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の診断装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の診断装置と、
   前記蓄電装置からの電力を受けて動作する電子機器と、を有する車両であって、
   前記コントローラは、前記電子機器の駆動に伴う前記蓄電ユニットの電圧変化に基づいて、前記劣化状態の判別を行うことを特徴とする車両。
6. 前記電子機器は、車室内の温度を調節するための空調装置であることを特徴とする請求項５に記載の車両。
7. 請求項４に記載の診断装置と、
   前記蓄電装置からの電力を受けて動作し、車室内の温度を調節するための空調装置と、を有する車両であって、
   前記コントローラは、前記空調装置を駆動して前記蓄電ユニットの放電を行った後に、前記劣化状態の判別を行うことを特徴とする車両。
8. 蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断方法であって、
   前記各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサの検出結果に基づいて、前記各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、
   １回目に劣化状態であると判別したときと、２回目に劣化状態であると判別したときの時間間隔が所定期間を超えているか否かを判別し、
   前記時間間隔が前記所定期間を超えているときには、前記蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、
   前記時間間隔が前記所定期間を超えていないときには、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別する
   ことを特徴とする診断方法。
9. 蓄電装置を構成する複数の蓄電ユニットの劣化状態を判別する診断方法であって、
   前記各蓄電ユニットの電圧を検出する電圧センサの検出結果に基づいて、前記各蓄電ユニットが劣化状態であるか否かを判別し、
   前記蓄電装置を初めて使用してから２回目に劣化状態であると判別するまでの経過時間が所定期間を超えているか否かを判別し、
   前記経過時間が前記所定期間を超えているときには、前記蓄電ユニットが寿命状態であると判別し、
   前記経過時間が前記所定期間を超えていないときには、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別する
   ことを特徴とする診断方法。
10. 前記蓄電装置に対して温度調節用の空気を導くためのファンを駆動し、温度センサによる検出される前記蓄電装置の温度が所定の温度範囲内であるときに、前記劣化状態の判別を行うことを特徴とする請求項８または９に記載の診断方法。
11. 前記蓄電装置からの電力を受けて動作する電子機器の駆動に伴う前記蓄電ユニットの電圧変化に基づいて、前記劣化状態の判別を行うことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１つに記載の診断方法。
12. 前記電子機器は、車両に搭載され、車室内の温度を調節するための空調装置であることを特徴とする請求項１１に記載の診断方法。

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