KR20140053097A - 2차 전지 상태 검출 장치 및 2차 전지 상태 검출 방법 - Google Patents

2차 전지 상태 검출 장치 및 2차 전지 상태 검출 방법 Download PDF

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후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

2차 전지의 열화도를 정확하게 검출하면서, 엔진을 시동 가능한지의 여부도 정확하게 판정하는 것. 차량에 탑재되어 있는 2차 전지 상태를 검출하는 2차 전지 상태 검출 장치(1)에 있어서, 엔진의 정지 시에 있어서 2차 전지의 내부 저항의 값을 측정하는 측정 수단[전압 센서(11), 전류 센서(12), CPU(10a)]과, 엔진의 시동 시에 있어서 스타터 모터에 전력을 공급함으로써, 2차 전지의 전해액에 생기는 이온의 확산에 기인하는 확산 저항의 값을 추정하는 추정 수단[CPU(10a)]과, 측정 수단에 의해 측정된 내부 저항의 값에, 추정 수단에 의해 추정된 확산 저항의 값을 가산하여 얻어지는 저항값과, 엔진을 시동할 때 흐르는 시동 전류와, 2차 전지의 시동 전 전압으로부터, 엔진의 시동에 필요로 하는 전압인 시동 전압을 산출하는 산출 수단[CPU(10a)]을 가진다.

Description

2차 전지 상태 검출 장치 및 2차 전지 상태 검출 방법{SECONDARY BATTERY STATE DETECTION DEVICE AND SECONDARY BATTERY STATE DETECTION METHOD}
본 발명은, 2차 전지 상태 검출 장치 및 2차 전지 상태 검출 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 2차 전지에 대략 직사각형 형상의 펄스 방전을 행하게 하고, 그 때의 응답 전압을 샘플링하고, 이것을 직교하는 직사각형파 성분으로 전개(展開)하고, 얻어진 계수와 전류값으로부터 2차 전지의 의사(擬似) 임피던스를 산출하고, 이 의사 임피던스에 기초하여 2차 전지의 열화를 판정하는 기술이 개시되어 있다.
일본공개특허 제2006―284537호 공보
특허 문헌 1에 개시된 기술에서는, 펄스 방전을 장시간 계속하면 2차 전지의 충전 레벨이 저하된다. 또한, 장시간 방전시키기 위해서는 용량이 큰 저항 소자를 사용할 필요가 있으므로, 장치의 사이즈가 커진다. 이들 이유에 의해, 펄스 방전의 시간은 단시간으로 한정된다.
그런데, 2차 전지의 저항에는, 도 6에 나타낸 바와 같은 종류의 것이 존재한다. 즉, 도체(導體) 저항, 플러스·마이너스극 반응 저항, 및 확산 저항이다. 여기서, 도체 저항과 플러스·마이너스극 반응 저항은 2차 전지의 열화에 따라 증가한다. 확산 저항은, 2차 전지의 열화의 영향은 받지 않는다.
2차 전지의 내부 저항을 측정하는 가장 중요한 목적은, 2차 전지 전지의 열화도(劣化度)를 검지하는 것에 있다. 내부 저항을 측정할 때의 방전 시간을, 도 6에 나타낸 열화 판정에 적절한 범위로 설정함으로써 정밀도가 양호한 열화도 검지가 실현 가능하다.
한편, 엔진을 시동(始動)할 때는, 내부 저항을 측정하는 경우보다 장시간(도 6에 나타낸 엔진 시동 시의 방전 시간)에 걸쳐 방전 시간이 계속되므로, 도 6에 나타낸 바와 같이 확산 저항분만큼 내부 저항은 증가한다.
엔진 시동 전압의 추정을 목적으로 하여, 엔진 시동 시의 전류, 전압 응답으로부터 내부 저항을 측정하는 방법은 많이 고안되어 있지만, 전지의 열화도를 정확하게 검지할 수 없게 되는 것이나, 엔진 시동 시 이외에는 내부 저항을 측정할 수 없는 등의 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 2차 전지의 열화도를 정확하게 검출하면서, 엔진을 시동 가능한지의 여부도 정확하게 판정할 수 있는 2차 전지 상태 검출 장치 및 2차 전지 상태 검출 장치 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은, 차량에 탑재되어 있는 2차 전지 상태를 검출하는 2차 전지 상태 검출 장치에 있어서, 엔진의 정지 시에 있어서 상기 2차 전지의 내부 저항의 값을 측정하는 측정 수단과, 상기 엔진의 시동 시에 있어서 스타터 모터에 전력을 공급함으로써, 상기 2차 전지의 전해액에 생기는 이온의 확산에 기인하는 확산 저항의 값을 추정하는 추정 수단과, 상기 측정 수단에 의해 측정된 상기 내부 저항의 값에, 상기 추정 수단에 의해 추정된 상기 확산 저항의 값을 가산하여 얻어지는 저항값과, 상기 엔진을 시동할 때 흐르는 시동 전류와, 상기 2차 전지의 시동 전 전압으로부터, 상기 엔진의 시동에 필요로 하는 전압인 시동 전압을 산출하는 산출 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하면, 2차 전지의 열화도를 정확하게 검출하면서, 엔진을 시동 가능한지의 여부도 정확하게 판정하는 것이 가능해진다.
또한, 다른 발명은, 상기 발명에 더하여, 상기 추정 수단은, 상기 엔진의 시동 시에서의 방전 전류, 방전 시간 및 상기 2차 전지의 온도에 기초하여 상기 확산 저항의 값을 추정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하면, 이들 3개의 파라미터를 사용하여, 확산 저항을 정확하게 구할 수 있다.
또한, 다른 발명은, 상기 발명에 더하여, 상기 추정 수단은, 상기 방전 전류, 상기 방전 시간 및 상기 2차 전지의 온도 중 적어도 하나를 고정값으로 하고, 다른 것을 가변값(可變値)으로 하여 상기 확산 저항의 값을 추정하고, 얻어진 확산 저항의 값을 상기 고정값으로 된 파라미터에 기초하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하면, 적어도 1개의 파라미터를 고정으로 함으로써, 확산 저항을 간단한 관계식 또는 테이블에 의해 구할 수 있다.
또한, 다른 발명은, 상기 발명에 더하여, 상기 추정 수단은, 상기 온도를 고정값으로 하고, 상기 방전 전류 및 상기 방전 시간을 가변값으로 하고, 소정의 온도에서의 상기 방전 전류 및 상기 방전 시간에 기초하여 상기 확산 저항의 값을 추정하는 동시에, 추정한 확산 저항의 값을 실측한 상기 2차 전지의 온도에 기초하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하면, 비교적 변동이 큰 온도를 고정된 파라미터로 함으로써, 확산 저항을 더욱 간단하게 구하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 차량에 탑재되어 있는 2차 전지 상태를 검출하는 2차 전지 상태 검출 방법에 있어서, 엔진의 정지 시에 있어서 상기 2차 전지의 내부 저항의 값을 측정하는 측정 단계; 상기 엔진의 시동 시에 있어서 스타터 모터에 전력을 공급함으로써, 상기 2차 전지의 전해액에 생기는 이온의 확산에 기인하는 확산 저항의 값을 추정하는 추정 단계; 및 상기 측정 단계에서 측정된 상기 내부 저항의 값에, 상기 추정 단계에서 추정된 상기 확산 저항의 값을 가산하여 얻어지는 저항값과, 상기 엔진을 시동할 때 흐르는 시동 전류와, 상기 2차 전지의 시동 전 전압으로부터, 상기 엔진의 시동에 필요로 하는 전압인 시동 전압을 산출하는 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 방법에 의하면, 2차 전지의 열화도를 정확하게 검출하면서, 엔진을 시동 가능한지의 여부도 정확하게 판정하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 2차 전지의 열화도를 정확하게 검출하면서, 엔진을 시동 가능한지의 여부도 정확하게 판정할 수 있는 2차 전지 상태 검출 장치 및 2차 전지 상태 검출 장치 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 2차 전지 상태 검출 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 제어부의 상세한 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 정상(定常) 확산에서의 관계를 나타낸 픽(Fick)의 제1 법칙을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 방전 전류 및 방전 시간과 확산 저항과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 나타낸 실시형태에 있어서 실행되는 처리의 일례를 설명하는 플로우차트이다.
도 6은 각종 내부 저항의 방전 시간에 의한 변화를 나타낸 도면이다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
(A) 실시형태의 구성의 설명
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 2차 전지 상태 검출 장치를 가지는 차량의 전원 계통을 나타낸 도면이다. 이 도면에 있어서, 2차 전지 상태 검출 장치(1)는, 제어부(10), 전압 센서(11), 전류 센서(12), 온도 센서(13), 및 방전 회로(15)를 주요한 구성 요소(要素)로 하고 있고, 2차 전지(14) 상태를 검출한다. 여기서, 제어부(10)는, 전압 센서(11), 전류 센서(12), 및 온도 센서(13)로부터의 출력을 참조하고, 2차 전지(14) 상태를 검출한다. 전압 센서(11)는, 2차 전지(14)의 단자 전압을 검출하고, 제어부(10)에 통지한다. 전류 센서(12)는, 2차 전지(14)에 흐르는 전류를 검출하고, 제어부(10)에 통지한다. 온도 센서(13)는, 2차 전지(14) 자체 또는 주위의 환경 온도를 검출하고, 제어부(10)에 통지한다. 방전 회로(15)는, 예를 들면, 직렬 접속된 반도체 스위치와 저항 소자 등에 의해 구성되며, 제어부(10)에 의해 반도체 스위치가 온/오프 제어됨으로써 2차 전지(14)를 간헐적으로 방전시킨다. 제어부(10)는, 간헐적인 방전이 실행되고 있을 때의 전압과 전류로부터 2차 전지(14)의 내부 저항을 구한다.
2차 전지(14)는, 예를 들면, 플러스극(양극판)에 이산화납, 마이너스극(음극판)에 해면상(海綿狀; spongy lead)의 납, 전해액으로서 묽은 황산을 사용한 액식(液式) 납축전지 등에 의해 구성되며, 얼터네이터(alternator)(16)에 의해 충전되어 스타터 모터(18)를 구동하여 엔진(17)을 시동하는 동시에 부하(19)에 전력을 공급한다. 얼터네이터(16)는, 엔진(17)에 의해 구동되고, 교류 전력을 발생하여 정류 회로에 의해 직류 전력으로 변환하고, 2차 전지(14)를 충전한다.
엔진(17)은, 예를 들면, 가솔린 엔진 및 디젤 엔진 등의 왕복 기관 또는 로터리 엔진 등에 의해 구성되며, 스타터 모터(18)에 의해 시동되어 트랜스미션을 통하여 구동륜을 구동하여 차량에 추진력을 부여하고, 얼터네이터(16)를 구동하여 전력을 발생시킨다. 스타터 모터(18)는, 예를 들면, 직류 전동기에 의해 구성되며, 2차 전지(14)로부터 공급되는 전력에 의해 회전력을 발생하고, 엔진(17)을 시동한다. 부하(19)는, 예를 들면, 전동 스티어링 모터, 습기 제거 장치(defogger), 이그니션 코일, 카 오디오, 및 카 네비게이션 등에 의해 구성되며, 2차 전지(14)로부터의 전력에 의해 동작한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 제어부(10)의 상세한 구성예를 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 제어부(10)는, CPU(Central Processing Unit)(10a), ROM(Read Only Memory)(10b), RAM(Random Access Memory)(10c), 타이머(10d), 통신부(10e), I/F(Interface)(10f)를 가지고 있다. 여기서, CPU(10a)는, ROM(10b)에 저장되어 있는 프로그램(10ba)에 기초하여 각 부를 제어한다. ROM(10b)는, 반도체 메모리 등에 의해 구성되며, 프로그램(10ba) 등을 저장하고 있다. RAM(10c)는, 반도체 메모리 등에 의해 구성되며, 프로그램(10ba)를 실행할 때 생성되는 파라미터(10ca)를 저장한다. 타이머(10d)는, 시간을 계시(計時)하여 출력한다. 통신부(10e)는, 다른 장치[예를 들면, 도시하지 않은 ECU(Engine Control Unit)] 등에 통신선을 통하여 접속되고, 다른 장치와의 사이에서 정보를 수수(授受)한다. I/F(10f)는, 전압 센서(11), 전류 센서(12), 및 온도 센서(13)로부터 공급되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 입수하는 동시에, 방전 회로(15)에 구동 전류를 공급하고 이것을 제어한다.
(B) 실시형태의 개략의 동작의 설명
다음에, 도 3∼도 5를 참조하여, 실시형태의 개략의 동작에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 엔진(17)을 시동 가능한 2차 전지(14)의 전압인 시동 전압을 구한다. 그리고, 시동 전압은, 이하의 식(1)에 의해 구할 수 있다.
시동 전압= 시동 전 전압＋시동 전류×내부 저항 … (1)
여기서, 시동 전 전압은, 스타터 모터(18)에 통전하기 전의 2차 전지(14)의 전압이며, 시동 전류는 스타터 모터(18)가 회전 중에 흐르는 전류이며, 내부 저항은 2차 전지(14)의 내부의 저항 성분이다. 그리고, 내부 저항은, 예를 들면, 엔진(17)이 정지 중에, 방전 회로(15)에 의해 2차 전지(14)를 간헐적으로 펄스 방전시키고, 그 때의 전압 및 전류에 기초하여 측정한 값에 대하여, 후술하는 방법에 의해 구한 확산 저항을 가산함으로써 얻을 수 있다. 또한, 시동 전류로서는, 엔진(17)의 크랭킹(cranking) 중에, 돌입(突入) 전류를 제외하고 가장 전압이 저하되는 포인트, 즉 스타터 모터(18)의 토크(torque)가 가장 커지는 포인트(이하 「최대 토크 포인트」라고 함)를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 최대 토크 포인트는, 예를 들면, 전류의 극소값(極小値)을 검출함으로써 구할 수 있다.
그런데, 내부 저항에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 도체 저항, 플러스·마이너스 반응 저항, 및 확산 저항이 존재한다. 여기서, 도체 저항이란, 전극판의 전자 전도(傳導)에 관한 저항이다. 플러스·마이너스 반응 저항이란, 전해액과 활물질(活物質) 계면에서의 전하의 이동 저항이다. 또한, 확산 저항이란, 2차 전지의 전해액 중의 이온(납축전지의 경우에는 황산이온)이 충방전 반응에 관여하고 있고, 방전 시에는 이온이 활물질에 소비되어 전해액 농도는 저하되고, 충전 시에는 반대로 방출되고 전해액 농도는 상승한다. 그러므로, 전극 부근에 있어서 이온의 농도 구배(勾配)가 생기고, 이 농도 구배에 기인하여 생기는 것이 확산 저항이다. 전술한 바와 같이, 엔진(17)의 시동 시에는, 확산 저항이 증가하므로, 펄스 방전에 의해 측정한 내부 저항보다도, 확산 저항분만큼 내부 저항값이 증가한다. 그러므로, 확산 저항을 고려하지 않는 경우, 내부 저항에 의한 전압 하강이, 확산 저항분만큼 커지고, 시동 전압 Vs에 기초한 판정에서는 엔진(17)을 시동 가능한 것으로 판단했음에도 불규하고, 엔진(17)을 시동할 수 없는 경우가 생긴다.
그래서, 본 실시형태에서는, 확산 저항을 추정하고, 이것을 내부 저항에 가산하고, 얻어진 값에 기초하여 시동 전압을 구한다. 이로써, 정확한 시동 전압을 얻을 수 있으므로, 시동의 여부를 정확하게 판정할 수 있다.
도 3은, 정상 확산에서의 관계를 나타낸 픽의 제1 법칙을 설명하기 위한 도면이다. 이 도면에 있어서 가로축은 위치를 나타내고, 세로축은 농도를 나타내고 있다. 이 도면에 있어서, J는 확산 유속(flux) 또는 유속을 나타내고, 단위 시간당에 단위 면적을 통과하는 어떤 성질의 양으로 정의된다. 예를 들면, 질량이 통과하는 경우에는 차원은 [ML―2 T―1] 으로 부여된다. D는 확산 계수를 나타내고 차원은 [L2T―1] 이며, c는 농도를 나타내고 차원은 [ML―3] 이며, x는 위치를 나타내고 차원은 [L]이다. 여기서, 확산 계수(D)는 온도에 의해 정해지고, 농도 구배 dc/dx는 방전 시간과 방전 전류에 의해 정해진다. 그래서, 본 실시형태에서는, 엔진(17)의 시동 시에서의 2차 전지(14)의 방전 전류, 방전 시간 및 온도에 기초하여 확산 저항을 구한다.
도 4는, 소정의 온도에서의 방전 시간 및 방전 전류와, 확산 저항과의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도 4에 나타낸 바와 같이, 확산 저항은 방전 시간이 길 수록 커지고, 또한 전류가 작을 수록 커진다. 본 실시형태에서는, 예를 들면, 과거의 복수 회의 시동 시에서의 방전 전류의 평균값과 방전 시간의 평균값을 구하고, 이에 기초하여 소정의 온도(예를 들면, 25℃)에서의 확산 저항을 도 4에 나타낸 바와 같은 그래프로부터 구하고, 이 구한 확산 저항을, 2차 전지(14)의 온도에 기초하여 보정하는 동시에, 보정에 의해 얻어진 확산 저항의 값을 엔진(17)의 정지 시에 방전 회로(15)에 의한 펄스 방전에 의해 구한 내부 저항의 값에 가산하고, 얻어진 값을 전술한 식(1)에 대입함으로써, 정확한 시동 전압을 구한다.
다음에, 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시형태의 상세한 동작에 대하여 설명한다. 도 5는 도 1에 나타낸 실시형태에 있어서 실행되는 처리의 일례를 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 5에 나타낸 플로우차트는, 엔진(17)의 정지 시에, 소정의 주기로(예를 들면, 수 시간마다 또는 몇일마다) 실행된다. 이 플로우차트의 처리가 실행되면, 이하의 단계가 실행된다.
단계 S1에서는, CPU(10a)는, I/F(10f)를 통하여 방전 회로(15)를 온/오프 제어함으로써, 2차 전지(14)를 펄스 방전시킨다. 구체적으로는, 예를 들면, 밀리초오더의 펄스폭을 가지는 직사각형 펄스에 의해, 2차 전지(14)를 방전시킨다. 물론, 이외의 펄스폭이라도 되는 것은 물론이다.
단계 S2에서는, CPU(10a)는, 펄스 방전 시의 전압 V 및 전류 I를, 전압 센서(11) 및 전류 센서(12)에 의해 취득한다.
단계 S3에서는, CPU(10a)는, 소정의 횟수 펄스 방전을 실행했는지의 여부를 판정하고, 소정의 횟수 펄스 방전을 실행한 것으로 판정한 경우(단계 S3: Yes)에는 단계 S4로 진행하고, 그 이외의 경우(단계 S3: No)에는 단계 S1로 돌아와 전술한 경우와 동일한 처리를 반복한다. 예를 들면, 펄스 방전을 수십 회 반복한 경우에는, 단계 S4로 진행한다. 물론, 이외의 횟수이라도 되는 것은 물론이다.
이상의 단계 S1∼S3의 처리에 의해, 방전 회로(15)에 의해 2차 전지(14)가 소정의 횟수 펄스 방전되는 동시에, 그 때의 전압 V와 전류 I가 전압 센서(11) 및 전류 센서(12)에 의해 측정된다.
단계 S4에서는, CPU(10a)는, 단계 S1∼S3의 반복 처리에 있어서 측정된 펄스 방전 시의 2차 전지(14)의 전압 V 및 전류 I에 기초하여, 2차 전지(14)의 내부 저항 R을 구한다. 그리고, 이와 같이 하여 구한 내부 저항 R은, 도 6에 나타낸 도체 저항 및 플러스·마이너스 반응 저항에 해당하는 것이다.
단계 S5에서는, CPU(10a)는, 시동 시 방전 전류 Id를 취득한다. 여기서, 시동 시 방전 전류란, 예를 들면, 엔진(17)의 시동 시에 있어서, 2차 전지(14)로부터 스타터 모터(18)에 공급되는 전류의 평균값을 말한다. CPU(10a)는, 엔진(17)의 시동 시에 있어서 시동 시 방전 전류를 전류 센서(12)에 의해 측정하고, RAM(10c)의 파라미터(10ca)로서 저장하여 둔다. 그리고, 단계 S5에서는, CPU(10a)는, RAM(10c)에 저장된 시동 시 방전 전류 Id를 취득한다. 그리고, 시동 시 방전 전류 Id로서, 복수 회의 시동에서의 방전 전류의 평균값을 사용하도록 해도 된다.
단계 S6에서는, CPU(10a)는, 시동 시 방전 시간 Td를 취득한다. 여기서, 시동 시 방전 시간이란, 예를 들면, 엔진(17)의 시동 시에 있어서, 2차 전지(14)로부터 스타터 모터(18)에 전류가 공급되는 시간을 말한다. 구체적으로는, CPU(10a)는, 엔진(17)의 시동 시에 있어서 시동 시 방전 시간을 타이머(10d)에 의해 측정하고, RAM(10c)의 파라미터(10ca)로서 저장하여 둔다. 그리고, 단계 S6에서는, CPU(10a)는, RAM(10c)에 저장된 시동 시 방전 시간 Td를 취득한다. 그리고, 시동 시 방전 시간 Td로서, 복수 회의 시동에서의 시동 시간의 평균값을 사용하도록 해도 된다.
단계 S7에서는, CPU(10a)는, 단계 S5, S6에서 취득한 시동 시 방전 전류 Id 및 시동 시 방전 시간 Td에 기초하여, 확산 저항 Rd를 산출한다. 구체적으로는, 도 4에 나타낸, 소정의 온도(예를 들면, 25℃)에서의, 방전 전류 및 방전 시간과 확산 저항과의 관계를 나타내는 테이블, 또는 관계식을 RAM(10c)의 파라미터(10ca)로서 저장하여 두고, 단계 S5, S6에 있어서 취득한 시동 시 방전 전류 Id와 시동 시 방전 시간 Td에 대응하는 확산 저항 Rd의 값을 테이블 또는 관계식으로부터 취득한다.
단계 S8에서는, CPU(10a)는, 온도 센서(13)에 의해 2차 전지(14) 자체 또는 그 주변의 온도 Tc를 취득한다.
단계 S9에서는, CPU(10a)는, 단계 S8에서 취득한 온도 Tc에 기초하여, 단계 S7에서 산출한 확산 저항 Rd의 값을 보정한다. 구체적으로는, 온도 Tc와 확산 저항 Rd와의 관계를 나타내는 테이블 또는 관계식을 RAM(10c)의 파라미터(10ca)로서 저장하여 두고, 단계 S8에서 취득한 온도 Tc에 기초하여, 단계 S7에서 구한 확산 저항 Rd의 값을 보정한다.
단계 S10에서는, CPU(10a)는, 단계 S4에서 구한 내부 저항 R의 값에, 단계 S9에서 온도 보정이 행해진 확산 저항 Rd의 값을 가산하고, 얻어진 값을 내부 저항 R로서 새롭게 저장한다. 이로써, 내부 저항 R은, 확산 저항 Rd가 가산된 값으로 된다.
단계 S11에서는, CPU(10a)는, 한다. 여기서, 시동 전 전압이란, 엔진(17)을 시동하기 전의 2차 전지(14)의 전압을 말한다. CPU(10a)는, 엔진(17)의 시동 전의 전압을 전압 센서(11)에 의해 측정하고, RAM(10c)의 파라미터(10ca)로서 저장하여 둔다. 그리고, 단계 S11에서는, CPU(10a)는, RAM(10c)에 저장된 시동 전 전압 Vb를 취득한다. 그리고, 시동 전 전압으로서는, 예를 들면, 바로 옆의 방전 전류가 대략 0 A인 타이밍에서의 전압, 또는 안정 전압 추정값을 사용할 수도 있다.
단계 S12에서는, CPU(10a)는, 단계 S11에서 취득한 시동 전 전압 Vb와, 단계 S10에 있어서 보정한 확산 저항 Rd가 가산된 내부 저항 R과, 단계 S5에서 취득한 시동 시 방전 전류 Id에 기초하여, 시동 전압 Vs(= Vb＋R×Id)를 구한다. 그리고, 이와 같이 하여 구한 시동 전압 Vs와, 2차 전지(14)의 전압에 따라, 엔진(17)을 시동 가능한지의 여부, 또는 2차 전지(14)의 교환이 필요한지의 여부를 판정할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 판정 결과는, 예를 들면, 통신부(10e)를 통하여 도시하지 않은 상위의 장치인 ECU 등에 보낼 수가 있다.
이상의 처리에 의해, 시동 시에 있어서 스타터 모터(18)에 흐르는 전류에 기인하여 발생하는 확산 저항 Rd를 내부 저항 R에 가산하고, 얻어진 내부 저항 R의 값에 기초하여 시동 전압 Vs를 구하도록 했으므로, 시동 전압 Vs를 정확하게 구할 수 있다.
또한, 이상의 처리에서는, 비교적 변동이 큰 온도를 고정값으로 하고, 변동이 작은 시동 시 방전 전류와 시동 시 방전 시간에 기초하여 확산 저항을 구하고, 구한 확산 저항을 실측한 온도에 기초하여 보정하도록 했으므로, 계산을 간이화함으로써, 처리를 고속화할 수 있다.
또한, 이상의 실시형태에서는, 도 6에 나타낸, 2차 전지(14)의 열화의 영향을 받지 않는 확산 저항 Rd를 제외한 내부 저항 R을 구하는 동시에, 이 내부 저항 R에 기초하여 시동 전압의 추정에 적합한 내부 저항을 확산 저항과의 합(R＋Rd)에 기초하여 산출하도록 했다. 이로써, 전자의 내부 저항 R을 사용함으로써 2차 전지(14)의 열화 검지를 정확하게 행할 수 있는 동시에, 확산 저항 Rd를 고려한 후자의 내부 저항(R＋Rd)을 사용함으로써 정확한 시동 전압의 추정의 양쪽을 양립할 수 있다.
(C) 변형 실시형태의 설명
이상의 실시형태는 일례로서, 본 발명이 전술한 바와 같은 경우에만 한정되는 것은 아닌 것은 물론이다. 예를 들면, 이상의 실시형태에서는, 내부 저항 R을 펄스 방전에 의해 구하도록 했지만, 이외의 방법에 의해 구하도록 해도 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 교류 전류를 2차 전지(14)에 흐르게 하고, 그 때의 전압에 따라 내부 저항을 구하는 것도 가능하다.
또한, 이상의 실시형태에서는, 온도 Tc를 소정값으로 고정하고, 취득된 시동 시 방전 전류 Id 및 시동 시 방전 시간 Td에 기초하여 확산 저항 Rd를 구하도록 했지만, 시동 시 방전 전류 Id 또는 시동 시 방전 시간 Td의 한쪽을 소정값으로 고정하고, 이들의 다른 쪽과 온도 Tc와의 관계를 나타내는 테이블 또는 관계식에 기초하여 확산 저항 Rd를 구한 후에, 고정값으로 된 파라미터에 기초하여 보정을 행하도록 해도 된다. 더욱 상세하게는, 시동 시 방전 전류 Id를 소정값으로 고정하고, 시동 시 방전 시간 Td 및 온도 Tc의 관계를 나타내는 테이블 또는 관계식에 기초하여 확산 저항 Rd를 구하고, 구한 값을 시동 시 방전 전류 Id의 측정값에 기초하여 보정하도록 해도 된다. 또는, 시동 시 방전 시간 Td를 소정값으로 고정하고, 시동 시 방전 전류 Id 및 온도 Tc의 관계를 나타내는 테이블 또는 관계식에 기초하여 확산 저항 Rd를 구하고, 구한 값을 시동 시 방전 시간 Td의 측정값에 기초하여 보정하도록 해도 된다. 또한, 이상에서는, 1개의 파라미터를 고정하도록 했지만, 예를 들면, 2개의 파라미터를 소정값으로 고정하여 확산 저항 Rd를 구하고, 고정한 파라미터의 실측값에 기초하여, 확산 저항 Rd를 보정하도록 해도 된다.
또한, 시동 시 방전 전류 및 시동 시 방전 시간에 대해서는, 각각의 차량에 있어서 상정(想定)되는 최대의 전류 및 시간을 사용하도록 해도 된다. 그와 같은 경우에는, 처리를 더욱 간략화할 수 있다.
1: 2차 전지 상태 검출 장치
10: 제어부
10a: CPU(측정 수단, 추정 수단, 산출 수단)
10b: ROM
10c: RAM
10d: 타이머
10e: 통신부
10f: I/F
11: 전압 센서(측정 수단)
12: 전류 센서(측정 수단)
13: 온도 센서
14: 2차 전지
15: 방전 회로
16: 얼터네이터
17: 엔진
18: 스타터 모터
19: 부하

Claims (5)

  1. 차량에 탑재되어 있는 2차 전지 상태를 검출하는 2차 전지 상태 검출 장치에 있어서,
    엔진의 정지 시에 있어서 상기 2차 전지의 내부 저항의 값을 측정하는 측정 수단;
    상기 엔진의 시동(始動) 시에 있어서 스타터 모터에 전력을 공급함으로써, 상기 2차 전지의 전해액에 생기는 이온의 확산에 기인하는 확산 저항의 값을 추정하는 추정 수단; 및
    상기 측정 수단에 의해 측정된 상기 내부 저항의 값에, 상기 추정 수단에 의해 추정된 상기 확산 저항의 값을 가산하여 얻어지는 저항값과, 상기 엔진을 시동할 때 흐르는 시동 전류와, 상기 2차 전지의 시동 전 전압으로부터, 상기 엔진의 시동에 필요로 하는 전압인 시동 전압을 산출하는 산출 수단;
    을 포함하는 2차 전지 상태 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추정 수단은, 상기 엔진의 시동 시에서의 방전 전류, 방전 시간 및 상기 2차 전지의 온도에 기초하여 상기 확산 저항의 값을 추정하는, 2차 전지 상태 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추정 수단은, 상기 방전 전류, 상기 방전 시간 및 상기 2차 전지의 온도 중 하나 이상을 고정값으로 하고, 다른 것을 가변값(可變値)으로 하여 상기 확산 저항의 값을 추정하고, 얻어진 확산 저항의 값을 상기 고정값으로 된 파라미터에 기초하여 보정하는, 2차 전지 상태 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추정 수단은, 상기 온도를 고정값으로 하고, 상기 방전 전류 및 상기 방전 시간을 가변값으로 하고, 소정의 온도에서의 상기 방전 전류 및 상기 방전 시간에 기초하여 상기 확산 저항의 값을 추정하는 동시에, 추정한 확산 저항의 값을 실측한 상기 2차 전지의 온도에 기초하여 보정하는, 2차 전지 상태 검출 장치.
  5. 차량에 탑재되어 있는 2차 전지 상태를 검출하는 2차 전지 상태 검출 방법에 있어서,
    엔진의 정지 시에 있어서 상기 2차 전지의 내부 저항의 값을 측정하는 측정 단계;
    상기 엔진의 시동 시에 있어서 스타터 모터에 전력을 공급함으로써, 상기 2차 전지의 전해액에 생기는 이온의 확산에 기인하는 확산 저항의 값을 추정하는 추정 단계; 및
    상기 측정 단계에서 측정된 상기 내부 저항의 값에, 상기 추정 단계에서 추정된 상기 확산 저항의 값을 가산하여 얻어지는 저항값과, 상기 엔진을 시동할 때 흐르는 시동 전류와, 상기 2차 전지의 시동 전 전압으로부터, 상기 엔진의 시동에 필요로 하는 전압인 시동 전압을 산출하는 산출 단계;
    를 포함하는 2차 전지 상태 검출 방법.
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