WO2005050234A1

WO2005050234A1 - 飽和分極推定方法及び装置、並びに、放電可能容量推定方法

Info

Publication number: WO2005050234A1
Application number: PCT/JP2004/015400
Authority: WO
Inventors: Youichi Arai
Original assignee: Yazaki Corporation
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2005-06-02
Also published as: EP1691208A1; US20070052423A1; JP2005147987A

Abstract

【課題】バッテリの状態を正確に把握する上で役立つ飽和分極推定方法及び装置、並びに、放電可能容量推定方法を提供する。【解決手段】高率放電における放電電流及び端子電圧を実測する。実測した放電電流及び端子電圧に基づいて、高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する分極電圧降下を表す二次近似式を求める。この求めた二次近似式における最大の分極電圧降下Ｖｐｏｌｓ及びその最大の分極電圧降下Ｖｐｏｌｓに対応する放電電流Ｉｍａｘを求める。最大の分極電圧降下Ｖｐｏｌｓを、その最大の分極電圧降下Ｖｐｏｌｓに対応する放電電流Ｉｍａｘで除した値に、最大電流Ｉｐを乗じる。そして、二次近似式における最大電流Ｉｐに対応する分極電圧降下Ｖｐｏｌｐに、上記乗じた値を加算して、飽和分極電圧降下とする。

Description

明細書

飽和分極推定方法及び装置、並びに、放電可能容量推定方法技術分野

[0001] 本発明は、ノッテリの高率放電における最大電流を流し続けたときにバッテリに発生する、分極による電圧降下である飽和分極電圧降下を推定する方法及び装置、並びに、バッテリの放電可能な容量を推定する方法に関するものである。

背景技術

[0002] バッテリは放電或いは充放電によって取り出せる電気量である放電可能容量が時々刻々変化する力バッテリからの電力供給によって負荷を適切に動作する上で、この放電可能容量を把握することが求められる。例えば、車載のバッテリでは、車両の種類によってその求められる機能が若干相違するものの、以下のような理由で、その放電可能容量が適切に把握される必要がある。

[0003] 例えば、駆動動力源が燃料の燃焼によって回転力を発生する内燃機関（以下ェンジンという。）であるエンジン搭載車では、エンジンの始動を行うためのスタータモータへの電力供給をバッテリから行われるが、バッテリがスタータモータを回転動作させる電力を供給することができなければ、エンジンを始動することができなくなる。

[0004] エンジンを始動させた後は、エンジンによって駆動させるジェネレータが電力を発生するので、この電力によってノッテリへの充電が行われるとともに、他の負荷が動作されるようになり、ノッテリは補助的な位置づけとなる。勿論、ジェネレータが故障したときには、ノッテリは電気的負荷を駆動するための唯一無二の電力供給源となり、重要な役割を果たさなければならなくなる。

[0005] また、駆動動力源がバッテリから電力の供給を受けて回転力を発生する電動モータとなっている電気自動車では、バッテリが唯一無二の電力供給源であり、バッテリが電動モータを回転動作する電力を供給することができなければ、自動車の走行が停止してしまう。

[0006] その他、駆動動力源としてエンジンとバッテリからの電力の供給を受けて回転する電動モータの両方を有するノ、イブリット車では、ノッテリの補助的機能が、走行途中でエンジンを停止し、エンジンに代わって走行の駆動力を発生する電動モータに電力供給する機能分高められているが、基本的には、エンジン搭載車と同様に、ェンジンを始動するためのスタータモータを回転動作するだけの電力をバッテリが供給できなければ、エンジンを始動することができなくなる。

[0007] 以上のような背景で、少なくとも、エンジン搭載車においてはスタータモータによつてエンジンを始動することができること、或いは、電気自動車においては電動モータによって走行可能な内にバッテリへの充電が行われることを目安に、ノッテリの放電可能容量を把握することが必要とされている。さらに、電気自動車におけるバッテリの放電可能容量はエンジン搭載車における燃料残量に相当するものであるので、容量の量的な把握を行うことも求められる。

[0008] ところで、ノッテリから取り出すことができる電気量である充電状態は一般に SOCで表され、これに対し、実際に負荷を動作できるような電気量を取り出すことができる放電可能な容量は ADCで表される。 ADCについては、電流時間積 Ahで表される満充電時の充電状態 SOCと放電終止電圧時の充電状態 SOCとの差に相当する電気量として把握され、場合によっては、満充電時を 100%、放電終止電圧時を 0%とする容量に対する百分率％で表すこともある。

[0009] なお、ノッテリの SOCは、充放電によってバッテリ内に発生する各種の分極が解消してヽる平衡状態にあるときのバッテリの開放端子電圧である開回路電圧に対し、一定の関係があることが知られており、この関係を利用して推定或いは実測したバッテリの開回路電圧から求めることが一般に行われる（例えば特許文献 1)。勿論、 SOC は電流時間積で表されるものであるので、充放電によりバッテリ端子を通じて流れる電流を測定して時間積を取ることによって、時々刻々変化する SOCを把握することもできる。

特許文献 1：特開 2002-236157号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 以上のように求めた SOCはバッテリから取り出せる電気量ではある力ノッテリには内部抵抗が存在し、この内部抵抗によって放電電流に応じた大きさの電圧降下が内部的に発生してバッテリ端子電圧が低下するようになる。このため、ノッテリの端子電圧が負荷を駆動できる電圧 (放電終止電圧)以下に低下するような SOCとなるような状況の容量は、負荷を駆動するために放電可能な容量とみることができな、。

[0011] 上述した従来の ADCの捉え方では、現在の SOCと放電終止電圧に対応する SO Cとの差を単にバッテリの放電可能な容量としているため、バッテリに放電可能な容量があるにも拘わらず、負荷を実際に駆動しょうとしたとき、駆動することができなくなる状況が発生しかねない。このため、従来の ADCの捉え方ではバッテリの状態を正確に把握して、るとは言えな、と、う問題があった。

[0012] そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、バッテリの状態を正確に把握する上で役立つ飽和分極推定方法及び装置、並びに、放電可能容量推定方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0013] 請求項 1記載の発明は、高率放電における最大電流を流し続けたときに前記バッテリに発生する、分極による電圧降下である飽和分極電圧降下を推定する方法であつて、前記高率放電における放電電流及び端子電圧を実測し、該実測した放電電流及び端子電圧に基づ!/、て、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記分極電圧降下を表す近似式を求め、該求めた近似式における最大の前記分極電圧降下及び当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流を求め、該最大の分極電圧降下を、当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流で除した値に、前記最大電流を乗じ、前記近似式における前記最大電流に対応する分極電圧降下に、前記乗じた値を加算して、前記飽和分極電圧降下とすることを特徴とする飽和分極推定方法に存する。

[0014] 請求項 1記載の発明によれば、高率放電における放電電流及び端子電圧を実測する。実測した放電電流及び端子電圧に基づいて、高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する分極電圧降下を表す近似式を求める。この求めた近似式における最大の分極電圧降下及びその最大の分極電圧降下に対応する放電電流を求める。最大の分極電圧降下を、その最大の分極電圧降下に対応する放電電流で除した値に、最大電流を乗じる。そして、近似式における最大電流に対応する分極電圧降下に、上記乗じた値を加算して、飽和分極電圧降下とする。従って、実測した放電電流及び端子電流に基づいて、最大電流を流し続けたときに発生する、分極によって放電することができない容量の最大を把握する上で役立つ飽和分極電圧降下を求めることができる。

[0015] 請求項 2記載の発明は、請求項 1記載の飽和分極推定方法であって、該実測した放電電流及び端子電圧に基づ、て、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記端子電圧を表す近似式を求め、該求めた前記端子電圧を表す近似式から前記バッテリの純抵抗による電圧降下を除去して、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記分極電圧降下を表す近似式を求めることを特徴とする飽和分極推定方法に存する。

[0016] 請求項 2記載の発明によれば、実測した放電電流及び端子電圧に基づ!/、て、高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する端子電圧を表す近似式を求める。この求めた端子電圧を表す近似式からバッテリの純抵抗による電圧降下を除去して、高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する分極電圧降下を表す近似式を求める。従って、実測した放電電流及び端子電流に基づいて、正確な高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する分極電圧降下を表す近似式を求めることができる。

[0017] 請求項 3記載の発明は、高率放電における最大電流を流し続けたときに前記バッテリに発生する、分極による電圧降下である飽和分極電圧降下を推定する装置であつて、前記高率放電における放電電流及び端子電圧を実測する実測手段と、該実測した放電電流及び端子電圧に基づいて、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記分極電圧降下を表す近似式を求める近似式検出手段と、該求めた近似式における最大の前記分極電圧降下及び当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流を求め、最大の分極電圧降下を、当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流で除した値に、前記最大電流を乗じ、前記近似式における前記最大電流に対応する分極電圧降下に、前記乗じた値を加算して、前記飽和分極電圧降下とする推定手段とを備えたことを特徴とする飽和分極推定装置に存する。

[0018] 請求項 3記載の発明によれば、実測手段が、高率放電における放電電流及び端子電圧を実測する。近似式検出手段が、実測した放電電流及び端子電圧に基づいて、高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する分極電圧降下を表す近似式を求める。推定手段が、求めた近似式における最大の分極電圧降下及びその最大の分極電圧降下に対応する放電電流を求め、最大の分極電圧降下を、その最大の分極電圧降下に対応する放電電流で除した値に、最大電流を乗じ、近似式における最大電流に対応する分極電圧降下に、上記乗じた値を加算して、飽和分極電圧降下とする。従って、実測した放電電流及び端子電流に基づいて、最大電流を流し続けたときに発生する、分極によって放電することができない容量の最大を把握する上で役立つ飽和分極電圧降下を求めることができる。

[0019] 請求項 4記載の発明は、バッテリの放電可能な容量を推定する方法であって、前記バッテリの高率放電開始時における開回路電圧から、請求項 1又は 2記載の飽和分極推定方法により推定した前記飽和分極電圧降下を含む内部抵抗による電圧降下を減じた値に基づ、て、前記最大電流を持続的に放電することができる放電可能な容量を推定することを特徴とする放電可能容量推定方法に存する。

[0020] 請求項 4記載の発明によれば、ノッテリの高率放電開始時における開回路電圧から、請求項 1又は 2記載の飽和分極推定方法により推定した飽和分極電圧降下を含む内部抵抗による電圧降下を減じた値に基づいて、放電可能な容量を推定する。従つて、この推定した放電可能容量に基づいて、バッテリの状態が、最大電流を流す必要のある負荷を確実に駆動できる状態か否力を正確に判断することができる。

発明の効果

[0021] 以上説明したように請求項 1及び 3記載の発明によれば、実測した放電電流及び端子電流に基づいて、最大電流を流し続けたときに発生する、分極によって放電することができない容量の最大を把握する上で役立つ飽和分極電圧降下を求めることができるので、ノッテリの状態を正確に把握する上で役立つ飽和分極推定方法及び装置得ることができる。

[0022] 請求項 2記載の発明によれば、実測した放電電流及び端子電流に基づ!/、て、正確な高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する分極電圧降下を表す近似式を求めることができるので、より正確に飽和分極電圧降下を求めることができる飽和分極推定方法を得ることができる。

[0023] 請求項 4記載の発明によれば、この推定した放電可能容量に基づ!/、て、バッテリの状態が、最大電流を流す必要のある負荷を確実に駆動できる状態か否かを正確に判断することができるので、ノッテリの状態を正確に把握することができる放電可能容量推定方法を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]高率放電時における実測したバッテリの放電電流 I一端子電圧 Vの関係を示すグラフである。

[図 2]放電によりバッテリに発生する電圧降下の内訳を説明するためのグラフである。

[図 3]飽和分極電圧降下の推定の仕方を説明するために使用するグラフである。

[図 4]本発明のバッテリの飽和分極推定装置を組み込んだ放電可能容量推定装置の一実施の形態を示すブロック図である。

[図 5]図 4中のマイコン 23aが行う処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

[0025] 23a マイコン (実測手段、近似式検出手段、推定手段）

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、本発明によるバッテリの飽和分極推定方法及び当該装置、並びに、放電可能容量推定方法を図面に基づいて説明する。まず、図 1一図 3を参照して、本発明の基本的な考え方について説明する。

[0027] 一般に、ノッテリの端子電圧は、ノッテリの充電状態を反映した電圧値を示し、その内部の状態、すなわち、平衡状態にあるときと不平衡状態にあるときで異なるだけでなぐノッテリから放電電流が流れることによって、バッテリ内部に発生する電圧降下を反映した値を取ることも知られて！/ヽる。

[0028] 例えば、車載バッテリでは、エンジンの始動の際にスタータモータを通じて放電が行われるが、このとき、突入電流と一般に呼ばれる、定常電流値と比べて非常に大きな大電流まで短時間に増大し大電流から定常電流値まで短時間に減少する放電電流が流れる。上記短時間とは、放電電流に対して、分極の成長が高い相関で近似できる程度の時間であり、大電流とは、電圧検出精度、電流検出精度を考慮に入れ、分極の成長度が確実に測定できるほどの電流である。具体的には、鉛バッテリの場合は、短時間とは例えば 400msec以下を、大きな値の最大電流は例えば 3C以上を目安とすることができる。一般に、このような放電を高率放電と呼び、この高率放電時の放電電流とバッテリ端子電圧とを測定すれば、 0から最大電流に至る広、範囲の放電電流の変化に対する端子電圧の変化を測定することができる。そこで、この高率放電時の放電電流とバッテリ端子電圧とを高速サンプリングによって得たデータ対を、横軸に放電電流、縦軸に端子電圧をそれぞれ対応させてプロットして図 1に示すグラフを得た。

[0029] 上述した高率放電時の最大電流 Ipを持続的に放電できる状態にある力、否かを判断することは、ノッテリの状態を監視する上で非常に重要である。そこで、図 2を参照して、最大電流 Ipにおけるノッテリの電圧降下の内訳を検討してみる。

[0030] 先ず、最大電流 Ipでの電圧降下は、ノッテリのそのときの充電状態における内部純抵抗 (ォーミック抵抗) Rjに最大電流 Ipが流れることによって生じる電圧降下 (Rj X Ip )が含まれている。なお、この内部純抵抗 Rjは、例えば上述した高率放電時にサンプリングして得たデータ対を解析することによって推定することができるが、ここではその具体的な方法については省略する。上記推定した内部純抵抗 Rjには、バッテリの充電状態、すなわち、そのときの SOCの減少に伴う増加分、温度や劣化による変化分も含まれている。

[0031] 純抵抗の最大の増加分としては、ノッテリの設計仕様によってきまる既知の値である満充電純抵抗 Rfと放電終止純抵抗 Reとの差 AR=Re— Rfとなる。このことから、最大電流 Ipでの放電を持続すると、内部純抵抗による電圧降下は最大 AR X Ip分、増加する可能性があると考えられる。

[0032] また、純抵抗 Rjによる電圧降下 (Rj X Ip)以外の電圧降下は、バッテリ内に発生する分極による電圧降下 Vpolpである。なお、ダヴイット'リンデン著の「最新電池ハンドブック」 P10図 2. 1「作動電流の関数としてのセル」によれば、分極はある程度大きな放電電流を流したとき、その大きさに応じた一定値に飽和する飽和分極電圧降下が存在するといえる。

[0033] 上記高率放電は短時間での放電なので、純抵抗 Rjによる電圧降下 (Rj X Ip)以外の電圧降下 Vpolpは飽和していないと考えられる。このため、最大電流 Ipを持続して流すと、分極による電圧降下は、 Vpolpよりさらに Δ Vpolp増加した後、飽和して、飽和分極電圧降下（= Vpolp + Δ Vpolp)で一定となる。

[0034] そこで、最大電流 Ipでの放電を持続したときにバッテリ内部に発生する最大の電圧降下として、内部純抵抗 Rjによる電圧降下 (Rj X Ip)に、最大の純抵抗電圧降下の増加分（ Δ R X Ip)と上述した飽和分極電圧降下 (Vpolp + Δ Vpolp)とを加算したものを総電圧降下 (Vmax)として推定する。このような電圧降下力バッテリ内に発生することによって、この電圧降下分、放電可能な容量が減少することになる。

[0035] 従って、放電開始前の平衡状態の開回路電圧 OCVnから上述した総電圧降下 V maxと、放電終止電圧 (Ve = OCVe-Re X Ip： OCVeは放電終止時の開回路電圧）を減じて求めた電圧 Vadcが、現在の放電可能容量の指標となる電圧値となる。 Vadc = OCVn— Vmax— Vef · · · ( 1 )

[0036] 一方、満充電電圧 (Vf =OCVf— Rf X Ip : OCVfは満充電時の開回路電圧）と、放電終止電圧 Veとの差電圧 (Vf - Ve)は、非劣化時で、かつ、満充電状態で放電可能な容量の指標となる電圧値と言える。そこで、この差電圧 (Vf— Ve)に対する電圧 Va dcの割合を放電可能容量 ADC (%)とする。

ADC (%) = {Vadc/ (Vf— Ve) } X 100 …（2)

[0037] また、この ADC (%)に、満充電電圧 Vfに相当する電流時間積から、放電終止電圧 Veに相当する電流時間積を減じた値 Kを乗じれば、 ADC (Ah)を求めることができる。

ADC (Ah) = ADC (%) X Κ · '· (3)

[0038] 次に、高率放電時の放電電流とバッテリ端子電圧とを高速サンプリングによって測定して得たデータ対から、上述した飽和分極電圧降下分を推定する方法につ!ゝて説明する。まず、上述した高速サンプリングによって得たデータ対について例えば最小二乗法を用いた近似処理を施し二次近似式を求める。

[0039] そして、上記求めた二次近似式力も純抵抗 Rjによる電圧降下 (Rj X I)分を除去すれば、分極による電圧降下の二次近似式を求めることができる。

今、この分極による電圧降下の二次近似式を V=al²+bl + c - - - (4)

とする。従って、最大電流 Ipで発生している分極による電圧降下 Vpolp (図 2参照）は、以下に示す式で表される。

Vpolp = alp² +blp + c · ' · (5)

[0040] 上述したように、高率放電は短時間での放電なので、分極電圧降下 Vpolpは飽和していないと考えられる。このため、最大電流 Ipを持続して流すと、分極電圧降下は Vpolpよりさらに増加した後、飽和する。言い換えると、最大電流 Ipを持続して流すと、分極による抵抗成分が VpolpZlp=Rpよりさらに増加した後、飽和する。従って、飽和分極電圧降下 (Vpolp + Δ Vpolp)を求めるには、上述した分極による抵抗成分の増加分を求めればよい。

[0041] 次に、上記分極による抵抗成分の増加分を求める方法について説明する。まず、横軸を放電電流 I -縦軸を端子電圧 Vとして、上記式 (4)に示す二次近似式のグラフを描くと図 3に示すようになる。同図において、最大電流 Ipまでの実測部分は実線で描き、最大電流 Ip以上の推測部分は点線で描いてある。同図に示すように、この二次近似式において、分極電圧降下は、放電電流 Imaxで最大 Vpolsを示し、放電電流 Imaxを超えた電流が流れても、これ以上増加しな、。

[0042] この時の分極抵抗 Rs ( =VpolsZlmax)力上述した分極による抵抗成分の増加分に相当することが実験的にわ力つた。従って、下記に示す式 (6)にて、最大電流 Ip を流した時の飽和分極電圧降下 (Vpolp + Δ Vpolp)を求めることができる。

Vpolp + Δ Vpolp = Vpolp +Rs X Ip

= Vpolp + (Vpols/Imax) X Ip · · · (6)

[0043] 次に、上述した放電電流 Imax及び電圧降下 Vpolsの求め方について説明する。

まず、上記式 (4)を微分して、単位電流当たりの分極による電圧降下 ΔνΖ Δΐを求める。

A V/ A l = 2aI+b - - - (7)

この式の ΔνΖ ΔΙが零になった点が飽和点であり、式 (4)の二次近似式の最大値である。

0 = 2almax + b · ' · (8) 式 (8)を整理すると、

Imax=-b/2a · ' · (9)

[0044] 従って、この放電電流 Imaxを式（4)に代入することによって、このときの電圧降下 V polsを求めることができる。

Vpols = aImax +blmax + c

=a - (-b/2a) ² + b - (-b/2a) +c

[0045] 図 4は本発明のバッテリの飽和分極推定装置を組み込んだ放電可能容量推定装置の一実施の形態を示すブロック図である。この放電可能容量推定装置は、本発明の飽和分極推定方法及び放電可能容量推定方法を実施して、飽和分極及び放電可能容量を求める装置である。図中符号 1で示す本実施形態の装置は、エンジン 3 に加えてモータジェネレータ 5を有するハイブリッド車両に搭載されている。

[0046] そして、このハイブリッド車両は、通常時はエンジン 3の出力のみをドライブシャフト 7 力もディファレンシャルケース 9を介して車輪 11に伝達して走行させ、高負荷時には、ノッテリ 13からの電力によりモータジェネレータ 5をモータとして機能させて、ェンジン 3の出力に加えてモータジェネレータ 5の出力をドライブシャフト 7から車輪 11に伝達し、アシスト走行を行わせるように構成されている。

[0047] また、このハイブリッド車両は、減速時や制動時にモータジェネレータ 5をジエネレータ (発電機）として機能させ、運動エネルギを電気工ネルギに変換してバッテリ 13を充電させるように構成されて、る。

[0048] なお、車両の場合、イダ-ッシヨンスィッチ又はアクセサリ（ACC)スィッチがオンされることによって、そのときオン状態にある負荷への電源供給に伴い、ノッテリの放電電流が流れる。モータジェネレータ 5はさらに、図示しないスタータスイッチのオンに伴うエンジン 3の始動時に、エンジン 3のフライホールを強制的に回転させるスタータモータとして用いられる力その場合にモータジェネレータ 5には、短時間に大きな突入電流が流される。

[0049] スタータスイッチのオンによりモータジェネレータ 5によってエンジン 3が始動されると、イグニッションキー（図示せず）の操作解除に伴って、スタータスイッチがオフになつてイダ-ッシヨンスィッチのオン状態に移行し、これに伴ってバッテリ 13から流れる放電電流は、負荷に応じた定常電流に移行する。

[0050] 話を構成の説明に戻すと、本実施形態の装置 1は、アシスト走行用のモータゃスタータモータとして機能するモータジェネレータ 5等、電装品に対するバッテリ 13の放電電流 Iや、ジェネレータとして機能するモータジェネレータ 5からのバッテリ 13に対する充電電流を検出する電流センサ 15と、ノッテリ 13に並列接続した 1Mオーム程度の抵抗値を有し、バッテリ 13の端子電圧 Vを検出する電圧センサ 17とを備えてヽる。

[0051] また、本実施形態の装置 1は、上述した電流センサ 15及び電圧センサ 17の出力がインタフェース回路（以下、「IZF」と略記する） 21における AZD変換後に取り込まれるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する） 23をさらに備えて、る。

[0052] そして、前記マイコン 23は、 CPU23a、 RAM23b及び ROM23cを有しており、このうち、 CPU23aには、 RAM23b及び ROM23cの他、前記 IZF21が接続されており、また、上述した図示しないスタータスイッチ、イダ-ッシヨンスィッチやアクセサリスイッチ、モータジェネレータ 5以外の電装品（負荷)のスィッチ等が、さらに接続されている。

[0053] 前記 RAM23bは、各種データ記録用のデータエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを有しており、前記 RAM23bには、 CPU23aに各種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納されて！、る。

[0054] なお、上述した電流センサ 15及び電圧センサ 17の出力である電流値及び電圧値は、短い周期で高速にサンプリングされて IZF21を介して、マイコン 23の CPU23a に取り込まれ、取り込まれた電流値及び電圧値は、各種の処理のために使用される。

[0055] 次に、前記 ROM23cに格納された制御プログラムに従い CPU23aが行う処理を、図 5のフローチャートを参照して説明する。

[0056] イダ-ッシヨン (IG)スィッチがオンされバッテリ 13からの給電を受けてマイコン 23が起動しプログラムがスタートすると、 CPU23aは、電流センサ 15及び電圧センサ 17に、比較的長!、サンプリング周期での放電電流及び端子電圧のサンプリングを開始させる（ステップ Sl)。そして、 CPU23aは、このサンプリングによって得た放電電流 Iが予め定めた所定値を越えるのを監視する。放電電流が所定値を越えたときには、突入電流が流れ始めたと判断し、実測手段として働き、サンプリング周期を例えば 100 secの短い周期に切り替えて放電電流 Iに対応する端子電圧 Vの二次近似式を求めるための処理に入る（ステップ S 2)。

[0057] なお、二次近似式曲線を求める処理は、最小二乗法が用いられ、サンプリングした放電電流 Iと端子電圧 Vとに基づいて、電流増加時の二次近似特性曲線を求めるために各∑項の演算を行い、サンプリング値が連続して n回減少しているとき、放電電流 Iがピーク値力減少に転じていると判断し、以後、サンプリングした放電電流 Iと端子電圧 Vとに基づいて、電流減少時の二次近似式を求めるための各∑項の演算を行う。その後に、放電電流が予め定めた所定値を越えて減少するかどうかを監視し、放電電流が所定値を越えて減少したとき、突入電流が終了したと判断して二次近似式を求めるための処理を終了し (ステップ S3)、演算した電流増加時の各∑項を用いて、電流増加時の近似式を、演算した電流減少時の各∑項を用いて電源減少時の近似式をそれぞれ求める (ステップ S4)。

[0058] 上述のようにして求まった二次近似式からバッテリの純抵抗を求めるための演算処理を実行する (ステップ S5)。この演算処理においては、求めた二次近似式に濃度分極成分による電圧降下が含まれて!/、る場合、この濃度分極電圧降下を除ヽた修正二次近似式を求める修正二次近似式算出処理を行う。そして、増加する放電電流及び減少する放電電流に対する 2つの修正二次近似式の最大電流 Ipでの微分値を算出した上で、 2つの微分値の中間の値をバッテリの純抵抗として求める演算を行う。そして、この求めたバッテリの純抵抗は種々の目的で使用するため、 RAM23bのデータエリアに格納されて記憶される。

[0059] この微分値の中間の値を求める方法としては、突入電流の流れ方によって 2つの方法がある。突入電流の増加方向の時間と減少方向の時間とがほぼ等しいときには、 2 つの微分値の加算平均値を純抵抗 Rjとして求める演算を行う。これに対して、突入電流の増加方向の時間と減少方向の時間とが大きく異なるときには、増加する放電電流に対する修正二次近似式のピーク値での微分値に、放電電流の総時間に占める増加する放電電流の流れた時間の比率を乗じたものと、減少する放電電流に対する修正二次近似式のピーク値での微分値に、放電電流の総時間に占める減少する放電電流の流れた時間の比率を乗じたものとを加算した加算値を純抵抗として求める演算を行う。

[0060] 次に、ステップ S4において算出した電流増加時の近似式から、ステップ S5において算出した純抵抗 Rjによる電圧降下分を削除し、電流増加時の純抵抗以外の要因による電圧降下の近似式、すなわち、高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する分極電圧降下を表す二次近似式 (以下、分極近似式と略記)を求める (ステツプ S6)。以上のことから、 CPU23aは、近似式検出手段として働くことがわかる。ステップ S5にお、て算出した純抵抗 Rjとステップ S6で求めた分極近似式は、次のステツプ S7の飽和分極推定処理において、飽和分極電圧降下を求めるために利用される。

[0061] ステップ S7の飽和分極推定処理においては、 CPU23aは、推定手段として働き、ステップ S6で求めた分極近似式を微分して、分極近似式における最大の分極電圧降下 Vpols及びその最大の分極電圧降下に対する放電電流 Imaxを求める。次に、分極近似式に最大電流 Ipを代入して最大電流 Ipに対する分極電圧降下 Vpolpを求め、上述した式 (6)を実行して、飽和分極電圧降下 (Vpolp + Δ Vpolp)を演算した後、ステップ S8に進む。

[0062] ステップ S8の総電圧降下推定処理においては、ステップ S5において算出したバッテリの純抵抗 Rjによる純抵抗電圧降下 (Rj X Ip)と、ノッテリの充電状態に応じて変化する最大の純抵抗変化分による純抵抗増加電圧降下（ Δ R X Ip)と、最大電流 Ip によって発生する分極による最大の電圧降下である飽和分極電圧降下 (Vpolp + Δ Vpolp)とを加算して、総電圧降下 Vmaxを推定する。

[0063] ステップ S8の総電圧降下推定処理によって、最大の電圧降下が求まったら、次のステップ S9において、上述した式（2)を用いて ADC率算出処理を行う。ステップ S9 における ADC (%)の算出が終わったら、式（3)を用いて ADC (Ah)を求める ADC の推定処理を行う（ステップ S10)。

[0064] ステップ S 10の処理によって推定した ADC (Ah)、すなわち、高率放電時の最大電流 Ipで放電し続けることのできる放電可能容量は、続くその他の処理において利用される (ステップ Sl l)。その他の処理としては、例えば、アイドリングストップした後に再度エンジンを始動できるかどうかの判定を行う目安として利用することができる。なお

、図 5のフローチャートに示す処理は、イダ-ッシヨンスィッチがオンしている限り継続して実行される (ステップ S 12)。

Claims

請求の範囲

[1] 高率放電における最大電流を流し続けたときに前記バッテリに発生する、分極による電圧降下である飽和分極電圧降下を推定する方法であって、

前記高率放電における放電電流及び端子電圧を実測し、

該実測した放電電流及び端子電圧に基づ！/ヽて、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記分極電圧降下を表す近似式を求め、

該求めた近似式における最大の前記分極電圧降下及び当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流を求め、

該最大の分極電圧降下を、当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流で除した値に、前記最大電流を乗じ、

前記近似式における前記最大電流に対応する分極電圧降下に、前記乗じた値を加算して、前記飽和分極電圧降下とすることを特徴とする飽和分極推定方法。

[2] 請求項 1記載の飽和分極推定方法であって、

該実測した放電電流及び端子電圧に基づ！/ヽて、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記端子電圧を表す近似式を求め、

該求めた前記端子電圧を表す近似式カゝら前記バッテリの純抵抗による電圧降下を除去して、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記分極電圧降下を表す近似式を求めることを特徴とする飽和分極推定方法。

[3] 高率放電における最大電流を流し続けたときに前記バッテリに発生する、分極による電圧降下である飽和分極電圧降下を推定する装置であって、

前記高率放電における放電電流及び端子電圧を実測する実測手段と、該実測した放電電流及び端子電圧に基づ！/ヽて、前記高率放電における電流増加方向の放電電流に対応する前記分極電圧降下を表す近似式を求める近似式検出手段と、

該求めた近似式における最大の前記分極電圧降下及び当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流を求め、最大の分極電圧降下を、当該最大の分極電圧降下に対応する放電電流で除した値に、前記最大電流を乗じ、前記近似式における前記最大電流に対応する分極電圧降下に、前記乗じた値を加算して、前記飽和分極電圧降下とする推定手段とを備えたことを特徴とする飽和分極推定装置。

[4] バッテリの放電可能な容量を推定する方法であって、

前記バッテリの高率放電開始時における開回路電圧から、請求項 1又は 2記載の飽和分極推定方法により推定した前記飽和分極電圧降下を含む内部抵抗による電圧降下を減じた値に基づいて、前記最大電流を持続的に放電することができる放電可能な容量を推定することを特徴とする放電可能容量推定方法。